自動調節對焦學習眼鏡的制作方法

本發明涉及一種眼鏡，尤其涉及一種自動調節對焦學習眼鏡。

背景技術：

現有技術中的眼鏡，不論是近視(myopia)、遠視(hyperopia)、散光(astigmatism)、老花(presbyopia)都需經過驗光配鏡的程序，讓眼鏡使用者在一個較好的矯正視力狀態下，得到更好的視覺，但是使用者因為觀視物品之遠近、風景之縱深、人員之明亮，仍有程度不同的視覺主觀上差異，最主要原因之一來自光線亮度的照明不同，也就是環境明亮所造成。

人在觀視的時候，需要遠中近的焦距切換，原理是當光束通過眼球內部的水晶體，睫狀肌會讓水晶體進行彈性變型運動調節調整焦距，讓視網膜上的影像保持清晰，稱為生理調節運動(physiological accommodation movements)，而眼球自身生理調節運動可變化區間稱為調節幅度(accommodative amplitude)，而影響調節反應中的焦距變化能力稱之為調節力(accommodative ability)。年齡導致的老花眼調節能力喪失，即眼球睫狀肌運動衰弱，水晶體彈性變差，導致看遠中近距離時的焦距切換速度變慢，產生遠視的傾向，如：人的調節幅度在20歲時可以達到11.0D，而在55歲時僅剩下1.3D(Donders的研究)，調節靈敏度每分鐘頻率單位則從10cpm下降到1cpm(Jackson&Goss和Siderov&Diguglielmo的研究)。

并且，影響調節(accommodative)的因素很多，例如：在眼前配戴鏡片，鏡片的度數會改變生理調節的方式；光線亮度也會影響瞳孔大小，光線亮度增加時瞳孔直徑會縮小，反之則會放大；虹膜和水晶體睫狀肌是一個連續的結締組織，又會透過睫狀肌和懸韌帶影響水晶體的調節程度。

環境亮度導致的瞳孔尺寸的變化又會影響視力，環境變暗，瞳孔直徑增加，會有更多的水晶體周邊的光學區域影響視網膜的畫面成像，讓觀視的景深減少，調節需求會增加，在此伴隨的屈亮度數刺激下，也會給人眼帶來更多的調節負荷，如此又會改變所需配戴的度數需求。因此，綜上多種環境變化因素，會讓同一個距離下的眼睛觀視所需矯正度數不同。另外，影響調節幅度的因素還包括其他的生理感受，例如：人運動狀態下瞳孔會放大，對老人而言，眼睛看近物就變得比較不容易。

老花眼和過度用眼疲勞會導致水晶體調節幅度下降，調節靈敏度也下降，對遠中近焦距的切換過程感到吃力，讓近視者須移近看，遠視者需跑遠看；這種使用上的自然應對動作，降低了原本眼鏡矯正度數的效果；因為使用者不可能在不同矯正度數下的數只眼鏡間切替，系眼鏡無法依據環境變化，提供眼球焦距切換所需要的動態(real-time)的度數。由于數字相機已得到光學上很好的發展，能瞬間取像精準；若能將相關的技術，引入眼鏡上利用，使眼鏡本身能自動地去輔助或加強人的眼睛屈光調節的需要量，便能影響到視覺的可視性程度。

習知大部份變焦眼鏡鏡片的焦距調整都為手動(manual)機械式，如雙鏡片夾層的設計(美國專利US 8439579、20150055084)以及應用Alvarez–Lohmann鏡片技術原理的雙鏡片側移設計(US 7717552)，或手動改變電壓調節液晶鏡片(Liquid Crystal modulator)(美國專利US 7971994)，目前市場上已有所采用前述專利的相關的手動可變焦的鏡片模塊技術，機械變焦設計諸如Superfocus眼鏡(www.superfocus.com)以及Adlens眼鏡(www.adlens.com)，Eyejusters(www.eyejusters.com)，以及曾經出現的產品流體液晶技術改變焦距的PixelOptics眼鏡，但是這些眼鏡并沒有自動依據人眼觀視需求自動調節焦距的功能，每每變化觀視之環境和觀視之距離，就需要手動重新進行調節焦距，對于用眼需求大量，需要快速頻繁切換看近與看遠焦距的現代生活情境，會造成不便，只能呈現固定的屈亮度，無法提供使用者實時的調節焦距切換。發明人朝向輔助眼睛的需求思考，回歸個人的生活需求進行設計，以補強人體因老化或各種因素所失去的部份應變能力，為了提供更符合實際需求的物品，發明人乃進行研發，以解決習知使用上易產生視覺調整的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是一提供一種自動調節對焦學習眼鏡，解決了頻繁重新手動調節焦距的問題，讓使用者可快速取得最佳視覺清晰度。

本發明的目的是二提供一種對焦學習眼鏡，解決了頻繁重新手動調節焦距的問題，讓使用者可快速取得最佳視覺清晰度。

為實現上述目的一，本發明提供一種自動調節對焦學習眼鏡，包括一鏡框，鏡框中有一對鏡片容置空間，在各鏡片容置空間分別納入一鏡片模組與用于調節鏡片模組的焦距的一調節器，在鏡框中設有一電源與調節器電連接，還包括一控制器和一記憶器，在鏡框中設有一環境感應器，環境感應器以一距離單元取得鏡物距離與以一光度單元取得光線亮度的數值傳至控制器，由控制器依記憶器所存的一觀視基準，以軟件比對鏡物距離、光線亮度計算出焦距調節量，調節量送至調節器進行鏡片模組調整焦距的動作，讓使用者取得最佳的視覺清晰度；其中控制器連設有設于鏡框上的一學習感應器。

作為本發明的進一步改進，所述控制器與記憶器設于鏡框中，所述控制器與記憶器與電源電連接。

作為本發明的進一步改進，所述控制器與記憶器設于鏡框外的隨身裝備或云端設備中，所述控制器與記憶器與鏡框中增設的一無線傳輸單元進行連結，無線傳輸單元與電源電連接。

作為本發明的進一步改進，所述學習感應器為一振動感應單元或一開關。

作為本發明的更進一步改進，所述電源為充電式電源。

為實現上述目的二，本發明提供一種自動調節對焦學習眼鏡，包括一鏡框，鏡框中有一對鏡片容置空間，在各鏡片容置空間分別納入一鏡片模組與用于調節鏡片模組的焦距的一調節器，在鏡框中設有一電源與調節器電連接，還包括一控制器和一記憶器，在鏡框中設有一環境感應器，環境感應器以一距離單元取得鏡物距離與以一光度單元取得光線亮度的數值傳至控制器；其中控制器連設有設于鏡框上的一學習感應器。

作為本發明的進一步改進，所述控制器與記憶器設于鏡框中，所述控制器與記憶器與電源電連接。

作為本發明的進一步改進，所述控制器與記憶器設于鏡框外的隨身裝備或云端設備中，所述控制器與記憶器與鏡框中增設的一無線傳輸單元進行連結，無線傳輸單元與電源電連接。

作為本發明的進一步改進，所述學習感應器為一振動感應單元或一開關。

作為本發明的更進一步改進，所述電源為充電式電源。

本發明之主要目的在于提供一種自動調節對焦學習眼鏡，利用增設的環境傳感器取得物鏡間的距離與光線亮度等的更多的使用人周邊訊息，藉以輔助用戶得到當下的環境條件，配合先前收集整理設定的預設觀視基準或眼鏡自我學習狀態下的新標準觀視基準進行眼鏡鏡片模塊焦距的自動調整，若符合用戶當下視覺需求，則順其自然，若感覺些許不對不適當，便以動作通知眼鏡進行調整，至滿意后以新結果修正原默認，并記錄相關數值，本發明以同步的邊使用邊記錄的學習方式，不斷累積與修正，取得個人正確的觀視基準，以配合眼鏡上焦距變化的調節量進行快速準確的調整，相當于眼鏡獲取了各種人體處身的外界環境變化條件下，整個眼球的動態的生理調節所需量信息，讓用戶能快速度得到更好、更準確、更舒適的輔助視覺反應，也不會過度運用原本的眼睛內水晶體，能讓眼睛在最小功能運作下，即精確地透過本發明得到更好的使用效果，以保護好眼睛的使用度。并且，本發明能用在青少年近視防治以及斜視、弱視訓練治療，以及進行白內障移除手術后植入人工水晶體的患者。

通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明的實施例。

附圖說明

圖1為本發明預設觀視基準的立體圖。

圖2為本發明實施使用狀態的立體圖。

圖3為本發明預設觀視基準與進行修正后的個人觀視基準曲線圖。(屈光度數與鏡物距離的對應關系)。

圖4為本發明另一預設觀視基準與進行修正前后的曲線圖。(屈光度數與環境指標(如距離)的對應關系)。

圖5為第五圖為本發明的屈光度調節量與鏡物距離的關系圖。

圖6為本發明的屈光度調節所花費時間與鏡物距離的關系圖。

圖7為本發明預建資料的焦距與年齡的關系圖。

圖8為本發明新設觀視基準的立體圖。

具體實施方式

現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。

本發明一種自動調節對焦學習眼鏡，在圖1中，顯示本發明具有一鏡框1，鏡框1中有一對鏡片容置空間10，在各鏡片容置空間10分別納入具有一調節器11的鏡片模組12，鏡片模組12其可裝載同時矯正基本屈光不正的客制化訂制母鏡用以矯正近視、遠視、散光、斜視；鏡片模組12可以參閱美國專利7934831制成。因為可以有許多組成方式，僅以上述作為實用性說明，并不用來限制。

在鏡框1有一電源13與調節器11構成電連接，以調節器11調整鏡片模組12的焦距，電源13能進行有線式的MINI-USB型接頭式充電或其它種型式的有線式、無線式充電；另在鏡框1有一環境感應器2以一距離單元取得鏡物距離與以一光度單元取得光線亮度的數值傳至一控制器3，由控制器3依預先設定的個人觀視基準4計算出焦距調節量送至調節器11進行鏡片模組12調整，讓本發明的使用者能于焦距調節量在舒適的狀態下瞬間同步取得最佳的視覺清晰度。所述調節器11能對鏡片模組12以一數據單元進行屈光度的焦距數值控制。

觀視基準4是依年齡或眼科檢查所預先設定的，預先設定的觀視基準系由一人群數據庫下載至記憶器，該人群數據庫系藉由不同年齡(能部份參考第七圖)在不同光線亮度下進行不同距離、不同屈亮度數的驗光整理所得到數據，預先儲存于一記憶器5以供控制器3依軟件讀出判別進行驗證。觀視基準的焦距調節量的是藉由不同年齡、不同性別、不同族群、不同眼球光學參數，依據不同環境的光線亮度下進行不同距離與不同屈亮度數的預先讓許多使用者驗光所得到的所有數據，依此所建立的數據庫，此數據庫能置于云端形成共享大數據庫，讓默認值隨用戶量增加而越來越精準。人群數據庫透過用戶日常生活隨時隨地的觀視互動隨時建立隨時上傳統計處理或下載修正，控制器3能實時對焦距調節量的數據的進行預先對應的修正推算，就是能事先預測。也就是本發明的另一個重點，運用軟件進行調節量的預測，因為生活的環境多變，光線亮度不同產生的數值都不同，每個人都會因時因地因體能產生變化，這種預測是一種推定，也就是預定的觀視基準。

其中控制器3與記憶器5能設于鏡框1或藉鏡框1中的無線傳輸單元15與鏡框1外的隨身裝備14(可攜式或穿戴式，如手持的手機等)與云端數據庫進行鏈接。另外，可攜帶式設備或其他穿戴式設備內部搭載的其他類型環境傳感器所測得的影像、光線亮度可以與本發明共享，拓展為鏡片模塊12的調節量處理參考，除了分散運算量與省電以外，也能讓本發明做出更接近用戶滿意需求的焦距變化。

其中控制器3更連設有設于鏡框1上的一學習傳感器16。學習傳感器16能為一振動感應單元或一開關，以感應到以手指連續敲擊代表要啟動控制器3的學習模式，學習模式是靠當下讓記憶器記錄下用戶移動物鏡間的距離和環境的光線亮度等數值，作為推算修正對焦的屈亮度數值以取代原默認數值，學習模式能為操作完成數秒之后自動關閉，以節省用電。學習模式(leaning)分成預定修正型(predict)與手動設定型(direct manual)兩種使用模式。那一型由敲擊次數區分。

本發明透過環鏡感應器2與使用者同步觀察環境；例如：老花眼使用者，在同步過程中某一光線亮度、某一距離，控制器3依讀入的資料驅動調節器11與鏡片模組12提供預定的5.0D調節量的觀景效果，不滿意時，用手指敲擊鏡框數次提示啟動學習模式的預定修正型后，此時調節器11的變焦動作暫停，如果使用者主動將頭往后移動5公分，或是將手中所持的觀看物品拿離眼睛5公分，經過此一嘗試移動的過程后能將物品看得最清楚(如停頓數秒)，環鏡感應器2會在當中偵測變化量，當控制器3得到這個距離連續增加的過程，便判斷為鏡片模組12反饋的此距離下的調節量對應的調整還不夠，使用者還是處于老花眼遠視傾向的狀態，鏡片模組12需要再減少焦距，增加正屈光度數，控制器3獲得正確信息后，控制器3會判定新距離使用原度數，而原距離需依預定的既定數值進行改變增加0.5D；便會通知記憶器5記憶，將當下光線亮度值與距離前后等對應調節量修正原預定值成標準值，完成后關閉學習模式，下次再重現原距離的情境時，便自動從5.0D調成5.5D；反之，如果使用者透過連續的動作減少眼前物品的距離，如頭往前移動，代表鏡片模組12需要再減少正屈光度，透過前述相同的步驟，下次遇到同一情境，即從5.0D調成4.5D進行修正，完成修正預設矯正預定調節量的過程。

控制器3透過軟件中預先載入的觀視基準4預估調節量的方式進行調節，如此一次一次的修正預估值成為確認，逐步建立個人化的新的標準化的觀視基準4。學習模式，讓使用者在不知不覺中獲得越來越接近精準所需度數的反饋。

控制器3透過軟件中預先加載的觀視基準4預估調節量的方式進行調節，如此一次一次的修正預估值成為確認，逐步建立個人化的新的標準化的觀視基準4。學習模式，讓用戶在不知不覺中獲得越來越接近精準所需度數的回饋。

若不預先加載觀視基準4，便成為自我學習的手動設定型學習模式。若感應到敲擊次數是啟動直接自我學習模式的手動設定型，讓使用者能透過傳感器16直接調整鏡片模塊12焦距以得到自己最清楚觀視效果(The best visual acuity)，用手指敲擊鏡框，并讓鏡框中的傳感器16感應到手指接觸并連續向前滑動時，鏡片模塊12會連續增加正屈亮度，減少焦距，反之，手指接觸并連續向后滑動時則減少正屈亮度，增加焦距，經過此一嘗試后已將物品看最清楚，即指敲擊鏡框數次讓傳感器16告知控制器3，控制器3與前述相同進行記憶結果，并關閉學習模式，記憶器5便具有當下光線亮度與距離、調節量等情境的標準值，下次再重現同情境時，便自動反饋正確的調節量。上述僅作為操作說明，不是用來限制。所以本發明是具有學習的功用。本發明其前后調整的關系如第三圖與第四圖。

利用環境傳感器2取得物鏡間的距離與光線亮度等的更多的使用人周邊環境訊息，藉以輔助用戶得到當下的環境條件，配合先前預設的觀視物基準或學習的新觀視基準進行眼鏡各鏡片焦距的自動調整，若符合用戶當下視覺需求，則順其自然，若感覺些許不對不適當，便以動作通知眼鏡，進行調整至滿意后記錄數值，眼鏡會自動記憶當下環境數值，以新結果修正原預設，或使用者以動作通知眼鏡后，暫時用修正觀視距離的方式找到最佳觀視距離，眼鏡會自動記憶當下環境數值，作為推測下次使用者理想的修正后標準值，以新結果逐步修正原默認值，如此一來可以在生活環境中不斷的讓眼鏡學習，眼鏡經過使用者邊使用邊修正的自我記憶學習方式，眼鏡取得個人化且最標準化的觀視基準，以配合眼鏡上焦距調整量進行快速準確的調整。另外，學習過程除了動態的焦距調整量變化外，讓用眼過度疲勞者、眼球天然焦距調節能力不佳者或是老人都能快速度得到更好更準確的視覺反應。

觀視基準4可以是一組表格或一套統計曲線，由發明人依眼睛在不同使用狀態需求、不同生活情境下、參考年齡相關的眼睛老化的現象預先對各年齡層的人進行調節量的參數數據庫統計，判定出在±0.10屈亮度數單位的調節量，分別在不同光線的明暗照度下，不同距離的觀視下，甚至不同行業別的習慣都一一找出對應的調節量的特征值，統計出一整套的默認的人群數據庫。觀視基準4即是人群數據庫中的曲線默認值，當有人采用本發明后，能經驗光、眼球構造測量或年齡等眼科檢查因素，預先加載對應預先設定的觀視基準的數據，這些數據可以位于云端供隨時下載至本發明中，或能藉由本發明附屬的隨身裝備進行記錄，或能直接加載鏡框內的記憶器，在鏡框內的控制器于接收環境傳感器的聲波或光波或電磁波所取得的數據進行判別。這時會有基本的光線亮度就是照明的光亮度，鏡物距離就是眼鏡至物或人或景間的長度值。依此數據讓預先設定的屈亮度是否需要進行變動調整。使用者便能立即由眼鏡的變化得到適合的屈亮度調節量的改變。此處的調節量是指代替使用者進行大腦與眼睛視網膜間部份水晶體的調變。其調整狀態如第五圖及第六圖所示。

調節量的幅度改變的是屈亮度的數值，如5.0D代表的是依據用戶在視覺上的需要，水晶體因為疲勞、老化或是疾病等各種因素造成在單位時間內失去或是永久缺乏的5.0D調節能力，導致的遠視看不清近距離物體的傾向。所以調節器11是步進馬達等類似的機構，使其能瞬間調整或緩慢調整，都由控制器進行調控，控制器通常位于鏡框中，若要縮小鏡框或能改設于隨身裝備上，目前隨身裝備較佳者為智慧手機，只要給個專用程序(如App)，搭配無線或藍芽傳輸，便能傳出指令以控制調節器產生鏡片模塊調整動作。而本發明的鏡片模塊可以是至少一個鏡片，或是能改變度數的人工水晶體，有如另一個眼球。

本發明如圖8所示時，為不讀取預先設定的觀視基準4，也能在一次次的使用中，以同步進行自我驗光的自我學習與設定，在記錄值的不斷地收集記錄下，一樣得到一條新設定的個人標準化的觀視基準4，其能隨時進行矯正或延用一長段時間，在產生不舒適時再局部進行修正。本發明以記錄記憶的功能以代替使用人存下最優的選定值，當同樣的情境再臨時，經過感應器對環境的同步判定，便能瞬間同步進行對眼鏡鏡片模組度數與調整的快慢需求進行對應的調整，讓使用者于不知不覺中得到一個輔助性的同步人工自動水晶體般的矯正畫面出現于眼前，便能降低人體水晶體直接受到調變需求的反應度，所以是戴著智能型的驗光矯正幫手，并且也具備輔助視覺，減少用眼疲勞的提供視覺更好的觀視基礎。據此形成對使用者個人眼鏡產生視覺最佳化的自動變焦反饋裝置。于是本案與美國專利8474976與8628193的調節焦距有所不同，在于本案能有記憶修正學習的反饋設計，更完全不同于美國案使用補充光源的方法，本發明是基于最真實狀態的輔助，以求得到最適合的矯正眼鏡。

結論：1.不論是近視、遠視、或是散光，在矯正基本度數之后，眼睛還需要調節力，才能擁有看遠看近切換焦距的能力，把遠近距離的物品看清楚。2.下列表格是眼睛要在遠近不同距離和不同光照度下所需的調節能力，才能看清楚東西。本發明是一種自動變焦眼鏡，可讓調節能力喪失的人，在看遠物、看近物切換的動作中，立刻補足調節需求。因應遠近焦距切換的需求，由表格可以看出正常遠近用眼的調節幅度至少是要+0D～+7.250D,但考慮到每個人調節需求不一樣，本發明提供的調節幅度是+0D～+9.00D。

如下表

表格:眼球在遠近距離所需的調節力

運作方式舉例：假設看的目標從10公尺切換成眼前25公分距離，眼睛需要3秒內得到+4.25D的調節量，才能達到看清楚東西需求，焦距切換速度要快；但同樣是目標從10公尺切換成眼前25公分距離，老花眼殘留+2.50D的調節幅度，無法達到調節需求，所以無法看清楚；又因為調節靈敏度下滑，+2.50D的變化量還需要花費1分鐘進行調節，導致調節能力的殘留仍無法因應用眼需求；就算配上+1.75D的一般老花眼鏡還是相當不方便，那是因為遲緩的調節靈敏度，無法讓眼鏡的+1.75D直接和殘留調節幅度+2.5D進行迭加，除非要花1分鐘才能把東西看清楚，因此考慮到生活方便，使用老花眼鏡已經失去使用意義。

本發明可以靠驅動變焦鏡片，直接3秒鐘內提供給使用者+4.25D的調節需求量，讓眼睛如同健康眼睛能快速看遠、看近，切換焦距。又每個人調節需求不一樣，本發明可以透過人機互動來學習每個人的調節數據，修正加載的默認數據，并記錄成個人化的觀視基準，讓每個距離和亮度的環境都有優化矯正視力。

綜上所述的結構，本發明運用能調整屈亮度調節量的鏡片模塊與調節器配合環境傳感器讓控制器配合當時的情境輸出相對于使用者自我本體感覺(subjective)選擇設定的舒適視覺取用狀態，能讓本發明的使用者時時進行學習或眼睛矯正以因應各種狀況，時時都能處于最佳矯正狀態，所以能提供很好的使用性，為一完全與習知不同的機構。

以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明并不局限于以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。