自动调节对焦学习眼镜 |
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| 申请号 | CN201610447809.8 | 申请日 | 2016-06-20 | 公开(公告)号 | CN106125333A | 公开(公告)日 | 2016-11-16 |
| 申请人 | 陈昕阳; | 发明人 | 陈昕阳; 林·山姆比尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 自动调节 对焦学习眼镜，具有一镜框，镜框中有一对镜片容置空间，在各镜片容置空间纳入具有一调节器的一镜片模组，在镜框有一电源与调节器构成电连接，以调整镜片模组的焦距，在镜框有一环境感应器以取得镜物距离与光线 亮度 的数值传至一 控制器 ，由控制器依预先设定的个人观视基准计算出焦距调节量送至调节器进行镜片模组调整，让使用者可取得最佳视觉清晰度；其中观视基准是通过不同年龄在不同光线亮度下进行不同距离、不同屈光度的验光 整理 所得到数据预先储存于一记忆器以供控制器依 软件 读出判别进行验证；其中控制器连设有设于镜框上的一学习感应器。本发明的自动调节对焦学习眼镜解决了频繁重新手动调节焦距的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自动调节对焦学习眼镜，包括一镜框，镜框中有一对镜片容置空间，其特征在于：在各镜片容置空间分别纳入一镜片模组与用于调节镜片模组的焦距的一调节器，在镜框中设有一电源与调节器电连接，还包括一控制器和一记忆器，在镜框中设有一环境感应器，环境感应器以一距离单元取得镜物距离与以一光度单元取得光线亮度的数值传至控制器，由控制器依记忆器所存的一观视基准，以软件比对镜物距离、光线亮度计算出焦距调节量，调节量送至调节器进行镜片模组调整焦距的动作，让使用者取得最佳的视觉清晰度；其中控制器连设有设于镜框上的一学习感应器。 |
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| 说明书全文 | 自动调节对焦学习眼镜技术领域[0001] 本发明涉及一种眼镜，尤其涉及一种自动调节对焦学习眼镜。 背景技术[0002] 现有技术中的眼镜，不论是近视(myopia)、远视(hyperopia)、散光(astigmatism)、老花(presbyopia)都需经过验光配镜的程序，让眼镜使用者在一个较好的矫正视力状态下，得到更好的视觉，但是使用者因为观视物品之远近、风景之纵深、人员之明亮，仍有程度不同的视觉主观上差异，最主要原因之一来自光线亮度的照明不同，也就是环境明亮所造成。 [0003] 人在观视的时候，需要远中近的焦距切换，原理是当光束通过眼球内部的水晶体，睫状肌会让水晶体进行弹性变型运动调节调整焦距，让视网膜上的影像保持清晰，称为生理调节运动(physiological accommodation movements)，而眼球自身生理调节运动可变化区间称为调节幅度(accommodative amplitude)，而影响调节反应中的焦距变化能力称之为调节力(accommodative ability)。年龄导致的老花眼调节能力丧失，即眼球睫状肌运动衰弱，水晶体弹性变差，导致看远中近距离时的焦距切换速度变慢，产生远视的倾向，如：人的调节幅度在20岁时可以达到11.0D，而在55岁时仅剩下1.3D(Donders的研究)，调节灵敏度每分钟频率单位则从10cpm下降到1cpm(Jackson&Goss和Siderov&Diguglielmo的研究)。 [0004] 并且，影响调节(accommodative)的因素很多，例如：在眼前配戴镜片，镜片的度数会改变生理调节的方式；光线亮度也会影响瞳孔大小，光线亮度增加时瞳孔直径会缩小，反之则会放大；虹膜和水晶体睫状肌是一个连续的结缔组织，又会透过睫状肌和悬韧带影响水晶体的调节程度。 [0005] 环境亮度导致的瞳孔尺寸的变化又会影响视力，环境变暗，瞳孔直径增加，会有更多的水晶体周边的光学区域影响视网膜的画面成像，让观视的景深减少，调节需求会增加，在此伴随的屈亮度数刺激下，也会给人眼带来更多的调节负荷，如此又会改变所需配戴的度数需求。因此，综上多种环境变化因素，会让同一个距离下的眼睛观视所需矫正度数不同。另外，影响调节幅度的因素还包括其他的生理感受，例如：人运动状态下瞳孔会放大，对老人而言，眼睛看近物就变得比较不容易。 [0006] 老花眼和过度用眼疲劳会导致水晶体调节幅度下降，调节灵敏度也下降，对远中近焦距的切换过程感到吃力，让近视者须移近看，远视者需跑远看；这种使用上的自然应对动作，降低了原本眼镜矫正度数的效果；因为使用者不可能在不同矫正度数下的数只眼镜间切替，系眼镜无法依据环境变化，提供眼球焦距切换所需要的动态(real-time)的度数。由于数字相机已得到光学上很好的发展，能瞬间取像精准；若能将相关的技术，引入眼镜上利用，使眼镜本身能自动地去辅助或加强人的眼睛屈光调节的需要量，便能影响到视觉的可视性程度。 [0007] 习知大部份变焦眼镜镜片的焦距调整都为手动(manual)机械式，如双镜片夹层的设计(美国专利US 8439579、20150055084)以及应用Alvarez–Lohmann镜片技术原理的双镜片侧移设计(US 7717552)，或手动改变电压调节液晶镜片(Liquid Crystal modulator)(美国专利US 7971994)，目前市场上已有所采用前述专利的相关的手动可变焦的镜片模块技术，机械变焦设计诸如Superfocus眼镜(www.superfocus.com)以及Adlens眼镜(www.adlens.com)，Eyejusters(www.eyejusters.com)，以及曾经出现的产品流体液晶技术改变焦距的PixelOptics眼镜，但是这些眼镜并没有自动依据人眼观视需求自动调节焦距的功能，每每变化观视之环境和观视之距离，就需要手动重新进行调节焦距，对于用眼需求大量，需要快速频繁切换看近与看远焦距的现代生活情境，会造成不便，只能呈现固定的屈亮度，无法提供使用者实时的调节焦距切换。发明人朝向辅助眼睛的需求思考，回归个人的生活需求进行设计，以补强人体因老化或各种因素所失去的部份应变能力，为了提供更符合实际需求的物品，发明人乃进行研发，以解决习知使用上易产生视觉调整的问题。 发明内容[0008] 本发明的目的是一提供一种自动调节对焦学习眼镜，解决了频繁重新手动调节焦距的问题，让使用者可快速取得最佳视觉清晰度。 [0009] 本发明的目的是二提供一种对焦学习眼镜，解决了频繁重新手动调节焦距的问题，让使用者可快速取得最佳视觉清晰度。 [0010] 为实现上述目的一，本发明提供一种自动调节对焦学习眼镜，包括一镜框，镜框中有一对镜片容置空间，在各镜片容置空间分别纳入一镜片模组与用于调节镜片模组的焦距的一调节器，在镜框中设有一电源与调节器电连接，还包括一控制器和一记忆器，在镜框中设有一环境感应器，环境感应器以一距离单元取得镜物距离与以一光度单元取得光线亮度的数值传至控制器，由控制器依记忆器所存的一观视基准，以软件比对镜物距离、光线亮度计算出焦距调节量，调节量送至调节器进行镜片模组调整焦距的动作，让使用者取得最佳的视觉清晰度；其中控制器连设有设于镜框上的一学习感应器。 [0011] 作为本发明的进一步改进，所述控制器与记忆器设于镜框中，所述控制器与记忆器与电源电连接。 [0012] 作为本发明的进一步改进，所述控制器与记忆器设于镜框外的随身装备或云端设备中，所述控制器与记忆器与镜框中增设的一无线传输单元进行连结，无线传输单元与电源电连接。 [0014] 作为本发明的更进一步改进，所述电源为充电式电源。 [0015] 为实现上述目的二，本发明提供一种自动调节对焦学习眼镜，包括一镜框，镜框中有一对镜片容置空间，在各镜片容置空间分别纳入一镜片模组与用于调节镜片模组的焦距的一调节器，在镜框中设有一电源与调节器电连接，还包括一控制器和一记忆器，在镜框中设有一环境感应器，环境感应器以一距离单元取得镜物距离与以一光度单元取得光线亮度的数值传至控制器；其中控制器连设有设于镜框上的一学习感应器。 [0016] 作为本发明的进一步改进，所述控制器与记忆器设于镜框中，所述控制器与记忆器与电源电连接。 [0017] 作为本发明的进一步改进，所述控制器与记忆器设于镜框外的随身装备或云端设备中，所述控制器与记忆器与镜框中增设的一无线传输单元进行连结，无线传输单元与电源电连接。 [0018] 作为本发明的进一步改进，所述学习感应器为一振动感应单元或一开关。 [0019] 作为本发明的更进一步改进，所述电源为充电式电源。 [0020] 本发明之主要目的在于提供一种自动调节对焦学习眼镜，利用增设的环境传感器取得物镜间的距离与光线亮度等的更多的使用人周边讯息，藉以辅助用户得到当下的环境条件，配合先前收集整理设定的预设观视基准或眼镜自我学习状态下的新标准观视基准进行眼镜镜片模块焦距的自动调整，若符合用户当下视觉需求，则顺其自然，若感觉些许不对不适当，便以动作通知眼镜进行调整，至满意后以新结果修正原默认，并记录相关数值，本发明以同步的边使用边记录的学习方式，不断累积与修正，取得个人正确的观视基准，以配合眼镜上焦距变化的调节量进行快速准确的调整，相当于眼镜获取了各种人体处身的外界环境变化条件下，整个眼球的动态的生理调节所需量信息，让用户能快速度得到更好、更准确、更舒适的辅助视觉反应，也不会过度运用原本的眼睛内水晶体，能让眼睛在最小功能运作下，即精确地透过本发明得到更好的使用效果，以保护好眼睛的使用度。并且，本发明能用在青少年近视防治以及斜视、弱视训练治疗，以及进行白内障移除手术后植入人工水晶体的患者。 附图说明[0022] 图1为本发明预设观视基准的立体图。 [0023] 图2为本发明实施使用状态的立体图。 [0024] 图3为本发明预设观视基准与进行修正后的个人观视基准曲线图。(屈光度数与镜物距离的对应关系)。 [0025] 图4为本发明另一预设观视基准与进行修正前后的曲线图。(屈光度数与环境指标(如距离)的对应关系)。 [0026] 图5为第五图为本发明的屈光度调节量与镜物距离的关系图。 [0027] 图6为本发明的屈光度调节所花费时间与镜物距离的关系图。 [0028] 图7为本发明预建资料的焦距与年龄的关系图。 [0029] 图8为本发明新设观视基准的立体图。 具体实施方式[0030] 现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。 [0031] 本发明一种自动调节对焦学习眼镜，在图1中，显示本发明具有一镜框1，镜框1中有一对镜片容置空间10，在各镜片容置空间10分别纳入具有一调节器11的镜片模组12，镜片模组12其可装载同时矫正基本屈光不正的客制化订制母镜用以矫正近视、远视、散光、斜视；镜片模组12可以参阅美国专利7934831制成。因为可以有许多组成方式，仅以上述作为实用性说明，并不用来限制。 [0032] 在镜框1有一电源13与调节器11构成电连接，以调节器11调整镜片模组12的焦距，电源13能进行有线式的MINI-USB型接头式充电或其它种型式的有线式、无线式充电；另在镜框1有一环境感应器2以一距离单元取得镜物距离与以一光度单元取得光线亮度的数值传至一控制器3，由控制器3依预先设定的个人观视基准4计算出焦距调节量送至调节器11进行镜片模组12调整，让本发明的使用者能于焦距调节量在舒适的状态下瞬间同步取得最佳的视觉清晰度。所述调节器11能对镜片模组12以一数据单元进行屈光度的焦距数值控制。 [0033] 观视基准4是依年龄或眼科检查所预先设定的，预先设定的观视基准系由一人群数据库下载至记忆器，该人群数据库系藉由不同年龄(能部份参考第七图)在不同光线亮度下进行不同距离、不同屈亮度数的验光整理所得到数据，预先储存于一记忆器5以供控制器3依软件读出判别进行验证。观视基准的焦距调节量的是藉由不同年龄、不同性别、不同族群、不同眼球光学参数，依据不同环境的光线亮度下进行不同距离与不同屈亮度数的预先让许多使用者验光所得到的所有数据，依此所建立的数据库，此数据库能置于云端形成共享大数据库，让默认值随用户量增加而越来越精准。人群数据库透过用户日常生活随时随地的观视互动随时建立随时上传统计处理或下载修正，控制器3能实时对焦距调节量的数据的进行预先对应的修正推算，就是能事先预测。也就是本发明的另一个重点，运用软件进行调节量的预测，因为生活的环境多变，光线亮度不同产生的数值都不同，每个人都会因时因地因体能产生变化，这种预测是一种推定，也就是预定的观视基准。 [0034] 其中控制器3与记忆器5能设于镜框1或藉镜框1中的无线传输单元15与镜框1外的随身装备14(可携式或穿戴式，如手持的手机等)与云端数据库进行链接。另外，可携带式设备或其他穿戴式设备内部搭载的其他类型环境传感器所测得的影像、光线亮度可以与本发明共享，拓展为镜片模块12的调节量处理参考，除了分散运算量与省电以外，也能让本发明做出更接近用户满意需求的焦距变化。 [0035] 其中控制器3更连设有设于镜框1上的一学习传感器16。学习传感器16能为一振动感应单元或一开关，以感应到以手指连续敲击代表要启动控制器3的学习模式，学习模式是靠当下让记忆器记录下用户移动物镜间的距离和环境的光线亮度等数值，作为推算修正对焦的屈亮度数值以取代原默认数值，学习模式能为操作完成数秒之后自动关闭，以节省用电。学习模式(leaning)分成预定修正型(predict)与手动设定型(direct manual)两种使用模式。那一型由敲击次数区分。 [0036] 本发明透过环镜感应器2与使用者同步观察环境；例如：老花眼使用者，在同步过程中某一光线亮度、某一距离，控制器3依读入的资料驱动调节器11与镜片模组12提供预定的5.0D调节量的观景效果，不满意时，用手指敲击镜框数次提示启动学习模式的预定修正型后，此时调节器11的变焦动作暂停，如果使用者主动将头往后移动5公分，或是将手中所持的观看物品拿离眼睛5公分，经过此一尝试移动的过程后能将物品看得最清楚(如停顿数秒)，环镜感应器2会在当中侦测变化量，当控制器3得到这个距离连续增加的过程，便判断为镜片模组12反馈的此距离下的调节量对应的调整还不够，使用者还是处于老花眼远视倾向的状态，镜片模组12需要再减少焦距，增加正屈光度数，控制器3获得正确信息后，控制器3会判定新距离使用原度数，而原距离需依预定的既定数值进行改变增加0.5D；便会通知记忆器5记忆，将当下光线亮度值与距离前后等对应调节量修正原预定值成标准值，完成后关闭学习模式，下次再重现原距离的情境时，便自动从5.0D调成5.5D；反之，如果使用者透过连续的动作减少眼前物品的距离，如头往前移动，代表镜片模组12需要再减少正屈光度，透过前述相同的步骤，下次遇到同一情境，即从5.0D调成4.5D进行修正，完成修正预设矫正预定调节量的过程。 [0037] 控制器3透过软件中预先载入的观视基准4预估调节量的方式进行调节，如此一次一次的修正预估值成为确认，逐步建立个人化的新的标准化的观视基准4。学习模式，让使用者在不知不觉中获得越来越接近精准所需度数的反馈。 [0038] 控制器3透过软件中预先加载的观视基准4预估调节量的方式进行调节，如此一次一次的修正预估值成为确认，逐步建立个人化的新的标准化的观视基准4。学习模式，让用户在不知不觉中获得越来越接近精准所需度数的回馈。 [0039] 若不预先加载观视基准4，便成为自我学习的手动设定型学习模式。若感应到敲击次数是启动直接自我学习模式的手动设定型，让使用者能透过传感器16直接调整镜片模块12焦距以得到自己最清楚观视效果(The best visual acuity)，用手指敲击镜框，并让镜框中的传感器16感应到手指接触并连续向前滑动时，镜片模块12会连续增加正屈亮度，减少焦距，反之，手指接触并连续向后滑动时则减少正屈亮度，增加焦距，经过此一尝试后已将物品看最清楚，即指敲击镜框数次让传感器16告知控制器3，控制器3与前述相同进行记忆结果，并关闭学习模式，记忆器5便具有当下光线亮度与距离、调节量等情境的标准值，下次再重现同情境时，便自动反馈正确的调节量。上述仅作为操作说明，不是用来限制。所以本发明是具有学习的功用。本发明其前后调整的关系如第三图与第四图。 [0040] 利用环境传感器2取得物镜间的距离与光线亮度等的更多的使用人周边环境讯息，藉以辅助用户得到当下的环境条件，配合先前预设的观视物基准或学习的新观视基准进行眼镜各镜片焦距的自动调整，若符合用户当下视觉需求，则顺其自然，若感觉些许不对不适当，便以动作通知眼镜，进行调整至满意后记录数值，眼镜会自动记忆当下环境数值，以新结果修正原预设，或使用者以动作通知眼镜后，暂时用修正观视距离的方式找到最佳观视距离，眼镜会自动记忆当下环境数值，作为推测下次使用者理想的修正后标准值，以新结果逐步修正原默认值，如此一来可以在生活环境中不断的让眼镜学习，眼镜经过使用者边使用边修正的自我记忆学习方式，眼镜取得个人化且最标准化的观视基准，以配合眼镜上焦距调整量进行快速准确的调整。另外，学习过程除了动态的焦距调整量变化外，让用眼过度疲劳者、眼球天然焦距调节能力不佳者或是老人都能快速度得到更好更准确的视觉反应。 [0041] 观视基准4可以是一组表格或一套统计曲线，由发明人依眼睛在不同使用状态需求、不同生活情境下、参考年龄相关的眼睛老化的现象预先对各年龄层的人进行调节量的参数数据库统计，判定出在±0.10屈亮度数单位的调节量，分别在不同光线的明暗照度下，不同距离的观视下，甚至不同行业别的习惯都一一找出对应的调节量的特征值，统计出一整套的默认的人群数据库。观视基准4即是人群数据库中的曲线默认值，当有人采用本发明后，能经验光、眼球构造测量或年龄等眼科检查因素，预先加载对应预先设定的观视基准的数据，这些数据可以位于云端供随时下载至本发明中，或能藉由本发明附属的随身装备进行记录，或能直接加载镜框内的记忆器，在镜框内的控制器于接收环境传感器的声波或光波或电磁波所取得的数据进行判别。这时会有基本的光线亮度就是照明的光亮度，镜物距离就是眼镜至物或人或景间的长度值。依此数据让预先设定的屈亮度是否需要进行变动调整。使用者便能立即由眼镜的变化得到适合的屈亮度调节量的改变。此处的调节量是指代替使用者进行大脑与眼睛视网膜间部份水晶体的调变。其调整状态如第五图及第六图所示。 [0042] 调节量的幅度改变的是屈亮度的数值，如5.0D代表的是依据用户在视觉上的需要，水晶体因为疲劳、老化或是疾病等各种因素造成在单位时间内失去或是永久缺乏的5.0D调节能力，导致的远视看不清近距离物体的倾向。所以调节器11是步进马达等类似的机构，使其能瞬间调整或缓慢调整，都由控制器进行调控，控制器通常位于镜框中，若要缩小镜框或能改设于随身装备上，目前随身装备较佳者为智慧手机，只要给个专用程序(如App)，搭配无线或蓝芽传输，便能传出指令以控制调节器产生镜片模块调整动作。而本发明的镜片模块可以是至少一个镜片，或是能改变度数的人工水晶体，有如另一个眼球。 [0043] 本发明如图8所示时，为不读取预先设定的观视基准4，也能在一次次的使用中，以同步进行自我验光的自我学习与设定，在记录值的不断地收集记录下，一样得到一条新设定的个人标准化的观视基准4，其能随时进行矫正或延用一长段时间，在产生不舒适时再局部进行修正。本发明以记录记忆的功能以代替使用人存下最优的选定值，当同样的情境再临时，经过感应器对环境的同步判定，便能瞬间同步进行对眼镜镜片模组度数与调整的快慢需求进行对应的调整，让使用者于不知不觉中得到一个辅助性的同步人工自动水晶体般的矫正画面出现于眼前，便能降低人体水晶体直接受到调变需求的反应度，所以是戴着智能型的验光矫正帮手，并且也具备辅助视觉，减少用眼疲劳的提供视觉更好的观视基础。据此形成对使用者个人眼镜产生视觉最佳化的自动变焦反馈装置。于是本案与美国专利8474976与8628193的调节焦距有所不同，在于本案能有记忆修正学习的反馈设计，更完全不同于美国案使用补充光源的方法，本发明是基于最真实状态的辅助，以求得到最适合的矫正眼镜。 [0044] 结论：1.不论是近视、远视、或是散光，在矫正基本度数之后，眼睛还需要调节力，才能拥有看远看近切换焦距的能力，把远近距离的物品看清楚。2.下列表格是眼睛要在远近不同距离和不同光照度下所需的调节能力，才能看清楚东西。本发明是一种自动变焦眼镜，可让调节能力丧失的人，在看远物、看近物切换的动作中，立刻补足调节需求。因应远近焦距切换的需求，由表格可以看出正常远近用眼的调节幅度至少是要+0D～+7.250D,但考虑到每个人调节需求不一样，本发明提供的调节幅度是+0D～+9.00D。 [0045] 如下表 [0046] 表格:眼球在远近距离所需的调节力 [0047] [0048] [0049] 运作方式举例：假设看的目标从10公尺切换成眼前25公分距离，眼睛需要3秒内得到+4.25D的调节量，才能达到看清楚东西需求，焦距切换速度要快；但同样是目标从10公尺切换成眼前25公分距离，老花眼残留+2.50D的调节幅度，无法达到调节需求，所以无法看清楚；又因为调节灵敏度下滑，+2.50D的变化量还需要花费1分钟进行调节，导致调节能力的残留仍无法因应用眼需求；就算配上+1.75D的一般老花眼镜还是相当不方便，那是因为迟缓的调节灵敏度，无法让眼镜的+1.75D直接和残留调节幅度+2.5D进行迭加，除非要花1分钟才能把东西看清楚，因此考虑到生活方便，使用老花眼镜已经失去使用意义。 [0050] 本发明可以靠驱动变焦镜片，直接3秒钟内提供给使用者+4.25D的调节需求量，让眼睛如同健康眼睛能快速看远、看近，切换焦距。又每个人调节需求不一样，本发明可以透过人机互动来学习每个人的调节数据，修正加载的默认数据，并记录成个人化的观视基准，让每个距离和亮度的环境都有优化矫正视力。 [0051] 综上所述的结构，本发明运用能调整屈亮度调节量的镜片模块与调节器配合环境传感器让控制器配合当时的情境输出相对于使用者自我本体感觉(subjective)选择设定的舒适视觉取用状态，能让本发明的使用者时时进行学习或眼睛矫正以因应各种状况，时时都能处于最佳矫正状态，所以能提供很好的使用性，为一完全与习知不同的机构。 |
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