CN114839796B - 一种可变焦硬性隐形眼镜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变焦硬性隐形眼镜及其制作方法，可变焦角膜塑形装置包含硬性隐形眼镜和密封到硬性隐形眼镜凸形侧的透镜封壳，硬性隐形眼镜凹形表面构造为可移除地安装在角膜上；硬性隐形眼镜与透明封壳之间安装有变焦元件，变焦元件跨径透镜封壳的中心区域设置，硬性隐形眼镜与透明封壳有部分实体接触，能够提高大脑识别图像信息的能力为基础，利用液晶变焦技术，使物体有规律的成像在佩戴者视网膜前、视网膜上、视网膜后，进而训练者训练中能在不同焦深范围内得到有效视物训练，提高了大脑整合视神经的反应速度，容错能力变大，实际裸眼视物时，在可以清楚视物的焦深一定范围内，都能有效清晰视物，以提高大脑的模糊适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，具体涉及一种可变焦硬性隐形眼镜及其制作方法。
背景技术
由于现代社会学习及工作压力等较大，患有近视、老花、弱视等视力问题的人群越来越多。目前技术中，对于视力的恢复一般采用配戴眼镜、手术，视觉功能，理疗等方法。佩戴眼镜由于只能在佩戴眼睛条件下实现视力恢复，存在治标不治本的缺点，人们不佩戴眼镜时，视力又会受到影响，因此应用存在局限性。视觉功能和理疗（比如按摩）针对眼内外肌的放松训练，对假性近视有效果，对真性近视效果不佳，因此应用也存在局限。
现有技术中，还出现了一种物理治疗恢复视力的训练眼镜设备，其训练机理基于模糊适应理论（后文有注解），主要结构包括眼镜本体、电机减速机构驱动纵向运动的活动镜片，两个活动镜片分别位于眼镜本体的两个固定镜片后侧端。工作时，电机减速机构在控制电路板的作用下，循环快速驱动两个活动镜片在固定镜片后侧前后运动改变焦距，活动镜片和固定镜片的最佳焦距，也就是训练者佩戴训练眼镜设备后最佳视力，在训练前已经确定（活动镜片的止点已经确定），这样训练者配套训练眼镜设备后，就能反复在最佳视力及最模糊视力（雾视状态下）两个档位下视物训练，提高大脑皮层视神经整合图像的能力，进而提升视力（实际训练中，训练眼镜设备的活动镜片到前止点或后止点两个位置后会停留一段时间，一段时间内对训练者在雾视或清晰状态下视物进行训练）。由于训练时，现有的训练眼镜设备控制电路板（实际就是循环固定输出正负两极、负正两极电源的电源输出电路）其控制电机运动的速度及到达前后止点的位置是一致的，也就是说处于定值，训练者的视力固定在雾视状态及最佳视力两个模式下训练，这种训练往往会造成训练者大脑固定思维的模式建立（训练的基准少），后续不佩戴眼镜训练设备裸眼视物时，大脑整合视神经的反应变慢，容错能力变低，导致裸眼视力无法有效得到恢复，举例来说， 照相机在固定焦距下可以拍摄清晰的外界物空间范围。而照相机焦深则是和照相机景深相对应的像空间，也就是可以被清晰识别的像空间的距离。就人眼系统来说，焦深可以定义为视觉系统没有察觉模糊（所能容忍的）最大视网膜离焦的屈光度范围，虽然理论上只有当物体和视网膜精确共轭时才能产生清晰像，但是只要处于焦深范围内，离焦的视网膜像都能被大脑解析为同样的清晰像，因此，焦深本质上是神经和视觉系统的误差容许范围。由于现有的训练眼镜设备只能在雾视状态及最佳视力两个模式下得到训练（在最佳视物和模糊视物之间的焦深一定范围内未得到有效训练），大脑整合视神经的反应速度变慢，容错能力变低，实际裸眼视物时，在本该可以清楚视物的焦深一定范围内，无法有效清晰视物，因此会对训练人员的视力恢复带来影响。
目前现有的角膜塑形镜主要的作用是为了防止眼轴增长从而防止近视的发展，但其提高不了视力，能够进行提高视力的Alvarez变焦眼镜，其原理是在Gabor函数的控制下实现一种变焦方案，以提高模糊适应能力，进而提高裸眼视力，但是Alvarez变焦眼镜的重量在100克左右，过于笨重，使用者戴起来会过于难受，不太便于使用，因此使用者的适应能力提高程度低，治疗率低，接受程度低，因此，根据现有的问题需要发明一种即能防止眼轴增长又能够提高裸眼视力的眼镜；
现有申请号为CN106461973A的专利提供一种提供自动调节的可安装至眼睛的装置及其制造方法公开了一种提供自动调节的可安装至眼睛的装置，其中可安装至眼睛的装置包含透镜封壳、前电极、后电极、调节促动器元件，其采用的前电极与后电极使得结构过于复杂，在使用时由于前电极与后电极的设置使得变焦调节能力不强，该发明主要针对老花患者，把原本戴的框架老花镜移至隐形眼镜，是矫正老花视力的技术，主要针对老花眼视物时远近的辅助变焦功能，拿掉隐形眼镜后使用者的老花问题仍然存在，框架眼镜变为自动变焦眼镜，当不佩戴变焦的隐形眼镜后，视力又恢复如初了，并不能提高使用者的裸眼视力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的硬性隐形眼镜没有办法在防止眼轴增长的同时提高使用者的视力，本发明提供一种可变焦硬性隐形眼镜，能够提高大脑识别图像信息的能力为基础，利用液晶变焦技术，在控制芯片（微型处理器MCU）内安装基于加波尔（Gabor）函数理论的控制电路，控制芯片根据加波尔（Gabor）函数控制透明电极圈的第一电极与第二电极的电压，形成电压差来实现一种或多种变焦方案，使物体有规律的成像在佩戴者视网膜前、视网膜上、视网膜后，进而训练者训练中能在不同焦深范围内得到有效视物训练，大脑最高容错能力平均可达5D左右，提高了大脑整合视神经的反应速度，容错能力变大，实际裸眼视物时，在可以清楚视物的焦深一定范围内，都能有效清晰视物，对训练人员的视力恢复提供了有力技术支撑，以提高大脑的模糊适应能力；配合硬性隐形眼镜，由于硬性角膜塑形镜能够控制眼轴增长，从而控制近视的发展，因此在提高大脑的模糊适应能力的同时从而达到提高裸眼视力的效果，用以解决现有技术导致的缺陷。
本发明还提供一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法。
为解决上述技术问题本发明提供以下的技术方案：
一种可变焦硬性隐形眼镜，其中，包含硬性隐形眼镜和密封到所述硬性隐形眼镜凸形侧的透镜封壳，所述硬性隐形眼镜凹形表面构造为可移除地安装在角膜上（例如成形为可移除地安装到角膜，且允许眼睑运动以打开和闭合）；
所述硬性隐形眼镜与所述透明封壳之间安装有变焦元件，所述变焦元件位于所述透镜封壳的中心区域设置，所述硬性隐形眼镜与所述透明封壳有部分实体接触。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其中，所述硬性隐形眼镜为角膜塑形镜或RGP隐形眼镜或高纯度塑料PMMA隐形眼镜，隐形眼镜有硬性和软性之分，软性隐形眼镜大多采用水凝胶材质，少数品牌目前推出了透气性较好的硅水凝胶隐形眼镜，其实在本质上没有多少区别，而硬性隐形眼镜使用的是一种高纯度塑料（PMMA，英文全称polymethylmethacrylate，即聚甲基丙烯酸甲酯），RGP隐形眼镜（RGP英文全称Rigid Gas PermeableContact Lens，即硬性透氧性角膜接触镜）所含的硅、氟等聚合物还能增加透氧性。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其中，所述变焦元件包含液晶层、电极圈组件、控制芯片、环形电池，所述环形电池上设有两个充电电极，分别为正极充电电极与负极充电电极，可对所述环形电池进行充电；
所述环形电池设置在所述液晶层的外围，所述电极圈组件包含由内向外依次设置的多个直径不同的透明电极圈，直径最小的所述透明电极圈设置于所述液晶层的圆心处，直径最大的所述透明电极圈设置于所述液晶层的外围处，优选设置于所述液晶层的外围与所述环形电池内壁之间，所述控制芯片分别控制连接每个所述透明电极圈，所述环形电池电连接于所述控制芯片，直径最小的所述透明电极圈与直径最大的所述透明电极圈之间依据需求可设置多个直径不同的所述透明电极圈；
所述透明电极圈、所述控制芯片、所述环形电池可嵌入的设置在所述透镜封壳内侧并设置在其周界附近，以避免与在角膜中心区域附近接收的入射光干涉。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其中，所述环形电池的内径为6-8毫米，优选7毫米，外径为10-11毫米，优选10毫米，厚度小于0.5毫米；
所述环形电池内壁与所述液晶层的外围之间设有环形封板，所述环形封板与所述硬性隐形眼镜的材质一致。
所述控制芯片内置有控制电路，所述控制电路分别控制每个所述透明电极圈施压的电压来控制所述液晶层，所述控制电路包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、比较器，所述控制芯片的DA1端通过所述电阻R1连接于所述比较器的负极，所述比较器的负极通过所述电阻R3连接于直径最小的所述透明电极圈；
所述控制芯片的DA2端通过所述电阻R2连接于所述比较器的正极，所述比较器的正极通过所述电阻4连接于直径最大的所述透明电极圈；
所述比较器的输出端连接于直径最小的所述透明电极圈，直径最小的所述透明电极圈处的电压为5V，直径最大的所述透明电极圈处的电压为0V；
其中所述电阻R1与所述电阻R2的阻值一致，所述电阻R3与所述电阻R4的阻值一致，在使用时，由所述控制芯片控制输出至直径最小的所述透明电极圈的电流值Vi1的大小进而控制直径最小的所述透明电极圈处的电压，所述控制芯片控制输出至直径最大的所述透明电极圈的电流值Vi2的大小进而控制直径最大的所述透明电极圈处的电压，使得直径最小的所述透明电极圈与直径最大的所述透明电极圈之间形成电压差，分子结构的液晶层取向方向发生改变，使光线在液晶层的空间位置的光程发生改变，从而改变液晶层的折射率，这样经过液晶层的焦距发生变化，使得形成不同的焦距，分别成像在佩戴者视网膜前方、视网膜上、视网膜后方，训练左右眼的前焦深和后焦深，能在不同眼部焦深范围内得到有效视物训练，提高大脑模糊适应能力和反应速度，容错能力变大，实际裸眼视物时，在可以清楚视物的焦深一定范围内，都能有效清晰视物，使训练者的大脑具有图像处理的能力，对训练人员的视力恢复提供了有力技术支撑的一种提高视力的训练方法；
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其中，所述控制芯片通过控制所述透明电极圈的直径最小的所述透明电极圈和直径最大的所述透明电极圈而施压的电压来操控所述液晶层，因此需要在上述透明电极圈之间以及与所述控制芯片、所述环形电池之间提供电绝缘结构隔离和/或其他方面的隔离。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其中，可变焦硬性隐形眼镜的变焦方法如下：
根据使用者近视屈光度数或等值球径计算输出电压值并传输至控制芯片；
控制芯片控制输出相应透明电极圈的输出电压；
相应透明电极圈加电后，液晶层中的液晶分子极性取向、光程、折射、焦距发生规律性变化，产生0.5D-10D的焦距变化，其中D为Diopters的缩写，中文为屈光度；
每个透明电极圈均对应有一个输出电压值，假设有多个透明电极圈，直径最小的透明电极圈设置在液晶层的圆心处，直径最大的透明电极圈设置在液晶层外围处，优选设置于液晶层的外围与环形电池内壁之间，直径最小的透明电极圈的输出电压值为V1，直径最大的透明电极圈的输出电压值为V2，直径最小的透明电极圈与直径最大的透明电极圈之间的透明电极圈由内而外的输出电压值依次记为V3、V4、V5-Vn；
当使用者的屈光度数为-1.0D时，设置V1为5V,V2-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-2.0D时，设置V1-V2为5V,V3-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-3.0D时，设置V1-V3为5V,V4-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-4.0D时，设置V1-V4为5V,V5-Vn为0V；
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当使用者的屈光度数为-7.0D时，设置V1-V7为5V,V8-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-8.0D时，设置V1-V8为5V,V9-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-9.0D时，设置V1-V9为5V,V10-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-10.0D时，设置V1-V10为5V,V11-Vn为0V。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其中，所述透镜封壳为隐形眼镜材料，所述透镜封壳可以采用各种适于直接接触人眼的材料制造，例如聚合物材料、水凝胶、 PMMA、硅基聚合物(例如氟硅丙烯酸酯)等。
第二方面，一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其中，包含以下步骤：
步骤1：将安装有控制芯片的环形电池环形放置在硬性隐形眼镜的凸形侧；
步骤2：将透镜封壳放置在硬性隐形眼镜的凸形侧并盖住环形电池；
步骤3：使用密封胶将透镜封壳与硬性隐形眼镜密封；
步骤4：在透镜封壳与硬性隐形眼镜之间注入液晶溶液，液晶溶液在环形电池的中央形成液晶层；
步骤5：检查液晶层是否均匀；
步骤6：设置控制芯片的控制参数；
控制芯片的多个输出端通过激光焊接分别与每个透明电极圈连接。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其中，所述透镜封壳上设有进液孔与排气孔，步骤4中通过进液孔在透镜封壳与硬性隐形眼镜之间注入液晶溶液，通过排气孔排出透镜封壳与硬性隐形眼镜之间的空气，随后密封所述进液孔与所述排气孔。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其中，步骤4中通过焦度计监控液晶溶液注入的量，检查变焦范围，以达到密封贴合的程度。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其中，步骤5中通过显微镜观察液晶层的液晶是否均匀。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其中，步骤3中，使用密封胶将所述透镜封壳与所述硬性隐形眼镜密封。
上述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其中，所述控制参数根据Gabor函数进行设置，所述控制参数包含电压变化频率、位相、驻留时间等，利用平行光线检验变焦范围等参数。
本发明一种可变焦硬性隐形眼镜的工作原理如下：
将本发明一种可变焦硬性隐形眼镜戴在眼睛上，工作时由所述控制芯片在加波尔（Gabor）函数的循环控制下，控制直径最小的所述透明电极圈与直径最大的所述透明电极圈的输出电压Vi1与Vi2的大小，进而控制改变直径最小的所述透明电极圈与直径最大的所述透明电极圈的电压V1与V2的大小，使得V1与V2之间形成电压差，当V1-V2=3-5V时，物体成像在视网膜前，佩戴者眼睛处于模糊的视物状态，也就是较差的训练视力，当V1-V2=3V时，物体成像在视网膜上，佩戴者眼睛处于最佳的视物状态，也就是最佳的训练视力，当V1-V2=1-3V时，物体成像在视网膜后，佩戴者眼睛处于模糊的视物状态，也就是较差的训练视力，按照此控制波动，使得物体有规律的成像在视网膜前、视网膜上、视网膜后、视网膜上、视网膜前，进而对大脑视觉神经产生冲动的影响，提高大脑识别图像信息的能力；
液晶变焦的硬性隐形眼镜，利用液晶层在微电流的作用下改变折射率的效果，从而改变硬性隐形眼镜的光学区屈光度，产生-0.5D至+0.5D或-1D至+1D或-1.5D至+1.5D或-2D至+2D的变焦方案，也可生成多种变焦方案，以提高近视患者的模糊适应能力，提高裸眼视力，方便、简单、接受程度高、视力提高快，晚上佩戴，白天摘下，就可以提高裸眼视力，无不适感和后遗症。
依据上述本发明一种可变焦硬性隐形眼镜及其制作方法提供的技术方案具有以下技术效果：
基于眼镜变焦时能对大脑视觉神经产生冲动的影响，提高大脑识别图像信息的能力为基础，利用液晶变焦技术，在控制芯片（微型处理器MCU）内安装基于加波尔（Gabor）函数理论的控制电路，控制芯片根据加波尔（Gabor）函数控制透明电极圈的第一电极与第二电极的电压，形成电压差来实现一种或多种变焦方案，使物体有规律的成像在佩戴者视网膜前、视网膜上、视网膜后，进而训练者训练中能在不同焦深范围内得到有效视物训练，大脑最高容错能力平均可达5D左右，提高了大脑整合视神经的反应速度，容错能力变大，实际裸眼视物时，在可以清楚视物的焦深一定范围内，都能有效清晰视物，对训练人员的视力恢复提供了有力技术支撑，以提高大脑的模糊适应能力；
配合硬性隐形眼镜，由于硬性隐形眼镜能够控制眼轴增长，从而控制近视的发展，因此在提高大脑的模糊适应能力的同时从而达到提高裸眼视力的效果；
本申请与申请号为CN106461973A的现有专利一种提供自动调节的可安装至眼睛的装置及其制造相相比，该专利不能够提高裸眼视力，是一种老花眼镜的变种，本专利采用硬性隐形眼镜能够有效提高裸眼视力，并且采用的控制元器件结构不同，结构上更加简单且使用，减少了整个装置的厚度，使的佩戴者佩戴更加的舒适，能够有效提高大脑的模糊适应能力的同时从而达到提高裸眼视力的效果，为了减少元件和厚度，本装置将充电显示电量装置、开关、调整芯片状态的装置都设置在可变焦硬性隐形眼镜之外。
附图说明
图1为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜的结构示意图；
图2为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜的成像原理结构示意图；
图3为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜中控制芯片的控制电路图；
图4为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜中硬性隐形眼镜的结构示意图；
图5为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜中硬性隐形眼镜采用角膜塑形镜的结构示意图；
图6为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法流程图；
图7为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜的变焦方法中液晶层中的液晶分子极性取向的变化原理图；
图8为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜中液晶层的结构示意图；
图9为本发明一种可变焦硬性隐形眼镜中控制芯片与液晶层的连接结构示意图。
其中，附图标记如下：
硬性隐形眼镜101、透镜封壳102、液晶层103、控制芯片104、环形电池105、直径最小的透明电极圈106、直径最大的透明电极圈107、正极充电电极108、负极充电电极109、环形封板110、眼球201、周边弧301、第一定位弧302、第二定位弧303、反转弧304、基弧305。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明的一较佳实施例是提供一种可变焦硬性隐形眼镜及其制作方法，目的是提高大脑识别图像信息的能力为基础，利用液晶变焦技术，在控制芯片（微型处理器MCU）内安装基于加波尔（Gabor）函数理论的控制电路，控制芯片根据加波尔（Gabor）函数控制透明电极圈的第一电极与第二电极的电压，形成电压差来实现一种或多种变焦方案，使物体有规律的成像在佩戴者视网膜前、视网膜上、视网膜后，进而训练者训练中能在不同焦深范围内得到有效视物训练，大脑最高容错能力平均可达5D左右，提高了大脑整合视神经的反应速度，容错能力变大，实际裸眼视物时，在可以清楚视物的焦深一定范围内，都能有效清晰视物，对训练人员的视力恢复提供了有力技术支撑，以提高大脑的模糊适应能力；配合硬性隐形眼镜，由于硬性隐形眼镜能够控制眼轴增长，从而控制近视的发展，因此在提高大脑的模糊适应能力的同时从而达到提高裸眼视力的效果。
如图1-2所示，一种可变焦硬性隐形眼镜，其中，包含硬性隐形眼镜101和密封到硬性隐形眼镜101凸形侧的透镜封壳102，硬性隐形眼镜101凹形表面构造为可移除地安装在角膜上（例如成形为可移除地安装到角膜，且允许眼睑运动以打开和闭合）；
硬性隐形眼镜101与透明封壳之间安装有变焦元件，变焦元件位于透镜封壳102的中心区域设置，硬性隐形眼镜101与透明封壳有部分实体接触。
如图4所示，硬性隐形眼镜101为RGP隐形眼镜或高纯度塑料PMMA隐形眼镜。
如图5所示，硬性隐形眼镜101为角膜塑形镜，具有周边弧301、第一定位弧302、第二定位弧303、反转弧304、基弧305多层结构。
其中，变焦元件包含液晶层103、透明电极圈、控制芯片104（MCU）、环形电池105，环形电池105上设有两个充电电极，分别为正极充电电极108与负极充电电极109，可对环形电池105进行充电；
如图9所示，环形电池105设置在液晶层103的外围，直径最小的透明电极圈106设置于液晶层103的圆心处，直径最大的透明电极圈107设置于液晶层103外围与环形电池105内壁之间，控制芯片104（MCU）控制连接透明电极圈，环形电池105电连接于控制芯片104（MCU），直径最小的透明电极圈106与直径最大的透明电极圈107之间依据需求可设置多个直径不同的透明电极圈；
透明电极圈、控制芯片104（MCU）、环形电池105可嵌入的设置在透镜封壳102内侧并设置在其周界附近，以避免与在角膜中心区域附近接收的入射光干涉。
其中，环形电池105的内径为6-8毫米，优选7毫米，外径为10-11毫米，优选10毫米，厚度小于0.5毫米；
环形电池105内壁与液晶层103的外围之间设有环形封板110，环形封板110的材质与硬性隐形眼镜101的材质一致，环形封板110用于防止液晶层103中的液晶外漏。
如图3所示，控制芯片104（MCU）内置有控制电路，控制电路控制透明电极圈的直径最小的透明电极圈106和直径最大的透明电极圈107施压的电压来操控液晶层103，控制电路包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、比较器，控制芯片104（MCU）的DA1端通过电阻R1连接于比较器的负极，比较器的负极通过电阻R3连接于透明电极圈的直径最小的透明电极圈106；
控制芯片104（MCU）的DA2端通过电阻R2连接于比较器的正极，比较器的正极通过电阻4连接于透明电极圈的直径最大的透明电极圈107；
比较器的输出端连接于透明电极圈的直径最小的透明电极圈106，直径最小的透明电极圈的电压为1-5V，直径最大的透明电极圈的电压为0V；
其中电阻R1与电阻R2的阻值一致，电阻R3与电阻R4的阻值一致，在使用时，由控制芯片104（MCU）控制输出至直径最小的透明电极圈106的电流值Vi1的大小进而控制直径最小的透明电极圈106处的电压，控制芯片104（MCU）控制输出至直径最大的透明电极圈107的电流值Vi2的大小进而控制直径最大的透明电极圈107处的电压，使得直径最小的透明电极圈106与直径最大的透明电极圈107之间形成电压差，分子结构的液晶层103取向方向发生改变，使光线在液晶层103的空间位置的光程发生改变，从而改变液晶层103的折射率，这样经过液晶层103的焦距发生变化，使得形成不同的焦距，分别成像在佩戴者视网膜前方、视网膜上、视网膜后方，训练左右眼的前焦深和后焦深，能在不同眼部焦深范围内得到有效视物训练，提高大脑模糊适应能力和反应速度，容错能力变大，实际裸眼视物时，在可以清楚视物的焦深一定范围内，都能有效清晰视物，使训练者的大脑具有图像处理的能力，对训练人员的视力恢复提供了有力技术支撑的一种提高视力的训练方法；
其中，直径最小的透明电极圈106处的电压为5V，直径最大的透明电极圈107处的电压为0V。
其中，控制芯片104（MCU）通过控制透明电极圈的直径最小的透明电极圈106和直径最大的透明电极圈107而施压的电压来操控液晶层103，因此需要在上述透明电极圈之间以及与控制芯片104（MCU）、环形电池105之间提供电绝缘结构隔离和/或其他方面的隔离。
其中，可变焦硬性隐形眼镜的变焦方法如下：
根据使用者近视屈光度数或等值球径计算输出电压值并传输至控制芯片104；
控制芯片104控制输出相应透明电极圈的输出电压；
如图7所示，相应透明电极圈加电后，液晶层103中的液晶分子极性取向、光程、折射、焦距发生规律性变化，产生0.5D-10D的焦距变化，其中D为Diopters的缩写，中文为屈光度；
如图8所示，每个透明电极圈均对应有一个输出电压值，假设有多个透明电极圈，直径最小的透明电极圈设置在液晶层103的圆心处，直径最大的透明电极圈设置在液晶层103外围处，优选设置于液晶层103的外围与环形电池105内壁之间，直径最小的透明电极圈的输出电压值为V1，直径最大的透明电极圈的输出电压值为V2，直径最小的透明电极圈与直径最大的透明电极圈之间的透明电极圈由内而外的输出电压值依次记为V3、V4、V5-Vn；
当使用者的屈光度数为-1.0D时，设置V1为5V,V2-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-2.0D时，设置V1-V2为5V,V3-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-3.0D时，设置V1-V3为5V,V4-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-4.0D时，设置V1-V4为5V,V5-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-5.0D时，设置V1-V5为5V,V6-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-6.0D时，设置V1-V6为5V,V7-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-7.0D时，设置V1-V7为5V,V8-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-8.0D时，设置V1-V8为5V,V9-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-9.0D时，设置V1-V9为5V,V10-Vn为0V；
当使用者的屈光度数为-10.0D时，设置V1-V10为5V,V11-Vn为0V。
其中，透镜封壳102为隐形眼镜材料，透镜封壳102可以采用各种适于直接接触人眼的材料制造，例如聚合物材料、水凝胶、 PMMA、硅基聚合物(例如氟硅丙烯酸酯)等。
如图6所示，第二方面，一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其中，包含以下步骤：
步骤1：将安装有控制芯片104的环形电池环形105放置在硬性隐形眼镜101的凸形侧；
步骤2：将透镜封壳102放置在硬性隐形眼镜101的凸形侧并盖住环形电池105；
步骤3：使用密封胶将透镜封壳102与硬性隐形眼镜101密封；
步骤4：在透镜封壳102与硬性隐形眼镜101之间注入液晶溶液，液晶溶液在环形电池105的中央形成液晶层103；
步骤5：检查液晶层103是否均匀；
步骤6：设置控制芯片104的控制参数；
控制芯片的多个输出端通过激光焊接分别与每个透明电极圈连接。
其中，透镜封壳102上设有进液孔与排气孔，步骤4中通过进液孔在透镜封壳102与硬性隐形眼镜101之间注入液晶溶液，通过排气孔排出透镜封壳102与硬性隐形眼镜101之间的空气，随后密封进液孔与排气孔。
其中，步骤4中通过焦度计监控液晶溶液注入的量，检查变焦范围，以达到密封贴合的程度。
其中，步骤5中通过显微镜观察液晶层103的液晶是否均匀。
其中，步骤3中，使用密封胶将透镜封壳与硬性隐形眼镜密封。
其中，步骤6中控制芯片104设置控制参数可采用多种设置方式，例如控制参数根据Gabor函数进行设置，控制参数包含电压变化频率、位相、驻留时间等，利用平行光线检验变焦范围等参数。
本发明一种可变焦硬性隐形眼镜的工作原理如下：
将本发明一种可变焦硬性隐形眼镜戴在眼睛上（佩戴方式如同隐形眼镜一样），工作时由控制芯片104（MCU）在加波尔（Gabor）函数的循环控制下，控制直径最小的透明电极圈106与直径最大的透明电极圈107的输出电压Vi1与Vi2的大小，进而控制改变直径最小的透明电极圈106与直径最大的透明电极圈107的电压V1与V2的大小，使得V1与V2之间形成电压差，当V1-V2=3-5V时，物体成像在视网膜前，佩戴者眼睛处于模糊的视物状态，也就是较差的训练视力，当V1-V2=3V时，物体成像在视网膜上，佩戴者眼睛处于最佳的视物状态，也就是最佳的训练视力，当V1-V2=1-3V时，物体成像在视网膜后，佩戴者眼睛处于模糊的视物状态，也就是较差的训练视力，按照此控制波动，使得物体有规律的成像在视网膜前、视网膜上、视网膜后、视网膜上、视网膜前，进而对大脑视觉神经产生冲动的影响，提高大脑识别图像信息的能力。
利用液晶层103在微电流的作用下改变折射率的效果，从而改变的光学区屈光度，产生-0.5D至+0.5D或-1D至+1D或-1.5D至+1.5D或-2D至+2D的变焦方案，也可生成多种变焦方案，以提高近视患者的模糊适应能力，提高裸眼视力，方便、简单、接受程度高、视力提高快，晚上佩戴，白天摘下，就可以提高裸眼视力，无不适感和后遗症；
本发明可变焦角膜塑形装置进行佩戴训练恢复视力时，佩戴者每天晚上可一直佩戴，白天摘下即可，七天为一个训练过程，加上巩固过程，总时间需要3个月左右。
关于模糊适应理论的现有知识解释如下：人的视力是指分辨细小的或遥远的物体及细微部分的能力，眼识别远方物体或目标的能力称为远视力，识别近处细小对象或目标的能力称为近视力，在健康检查时，主要是检查远视力，在一定条件下，眼睛能分辨的物体越小，视觉的敏锐度越大，视力的基本特征在于辨别两点之间距离的大小；视力可分为静视力、动态视力和夜间视力。静视力是指人和观察对象都处于静止状态下检测的视力，动态视力是指眼睛在观察移动目标时，捕获影像、分解、感知移动目标影像的能力；在高速环境下行车，人体的生理状态也会有所改变，具体体现在，眼睛的动态视力降低，眼睛具有多种不同层次、不同作用的视觉功能，它们都与大脑视觉系统存在着一定程度的联系；眼睛是属于大脑体系的一个固有组成部分，眼睛或者眼球组织仅仅是大脑与外界联系的重要通道，眼球活动全部受制于大脑，眼球组织的视觉活动、视觉功能是为满足大脑视觉需求而服务的；事实上，与大脑视觉系统支配互动关联度越大的视觉功能其重要性越大，此外，就是大脑视觉系统、眼球器官组织与视功能状态协调性问题，大多数时候它们也是相互影响，互为因果的；视力的形成主要有两部分组成眼睛和大脑，根据视觉功能的形成原理，模糊理论主要关注的是大脑视觉系统，模糊适应就是大脑视觉知觉训练，旨在提高大脑的图像识别能力，又叫提高模糊识别能力，与传统的视力训练不同的地方是他们不进行眼睛肌肉和双眼统合能力的训练，这类训练侧重于大脑高级中枢的整合和代偿，激发大脑皮层力量,唤醒大脑代偿效果，使训练人员提高视力，比如双眼同时视及立体视觉训练对单眼弱视尤其是顽固性弱视有明显帮助，说明大脑皮层高级中枢对视力的辨识也有积极作用，视力是一个非常主观的测量结果，不仅和眼睛的屈光状态（近视、远视、散光）有关，还和其他很多因素有关,主要是大脑的学习分析的作用，其中模糊适应就是大脑学习分析眼部视物的过程,可以明显影响视力结果。
综上，本发明的一种可变焦硬性隐形眼镜及其制作方法，能够提高大脑识别图像信息的能力为基础，利用液晶变焦技术，在控制芯片（微型处理器MCU）内安装基于加波尔（Gabor）函数理论的控制电路，控制芯片根据加波尔（Gabor）函数控制透明电极圈的第一电极与第二电极的电压，形成电压差来实现一种或多种变焦方案，使物体有规律的成像在佩戴者视网膜前、视网膜上、视网膜后，进而训练者训练中能在不同焦深范围内得到有效视物训练，大脑最高容错能力平均可达5D左右，提高了大脑整合视神经的反应速度，容错能力变大，实际裸眼视物时，在可以清楚视物的焦深一定范围内，都能有效清晰视物，对训练人员的视力恢复提供了有力技术支撑，以提高大脑的模糊适应能力；配合硬性隐形眼镜，由于硬性隐形眼镜能够控制眼轴增长，从而控制近视的发展，因此在提高大脑的模糊适应能力的同时从而达到提高裸眼视力的效果。
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。
Claims (12)
1.一种可变焦硬性隐形眼镜，其特征在于，包含硬性隐形眼镜和密封到所述硬性隐形眼镜凸形侧的透镜封壳，所述硬性隐形眼镜凹形表面构造为可移除地安装在角膜上；
所述硬性隐形眼镜与所述透镜封壳之间安装有变焦元件，所述变焦元件位于所述透镜封壳的中心区域设置，所述硬性隐形眼镜与所述透镜封壳有部分实体接触；
所述变焦元件包含液晶层、电极圈组件、控制芯片、环形电池，所述环形电池上设有两个充电电极；
所述环形电池设置在所述液晶层的外围，所述电极圈组件包含由内向外依次设置的多个直径不同的透明电极圈，直径最小的所述透明电极圈设置于所述液晶层的圆心处，直径最大的所述透明电极圈设置于所述液晶层的外围处，所述控制芯片分别控制连接每个所述透明电极圈，所述环形电池上安装有所述控制芯片，所述环形电池电连接于所述控制芯片；
所述控制芯片内置有多个控制电路，所述每个控制电路分别控制并输出每个所述透明电极圈的电压来操控所述液晶层产生变焦；
所述控制芯片中通过加波尔函数循环改变所述液晶层的变焦范围，所述加波尔函数的控制参数包含电压变化频率、位相和驻留时间，使得物体有规律的成像在视网膜前、视网膜上、视网膜后、视网膜上、视网膜前，训练左右眼的前焦深和后焦深，能在不同眼部焦深范围内得到有效视物训练。
2.如权利要求1所述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其特征在于，所述硬性隐形眼镜为角膜塑形镜或RGP隐形眼镜或高纯度塑料PMMA隐形眼镜。
3.如权利要求1所述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其特征在于，所述环形电池的内径为6-8毫米、外径为10-11毫米、厚度小于0.5毫米；
所述液晶层的厚度小于0.5毫米；
所述环形电池内壁与所述液晶层的外围之间设有环形封板。
4.如权利要求1所述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其特征在于，所述直径最小的所述透明电极圈处的电压为5V，直径最大的所述透明电极圈处的电压为0V。
5.如权利要求1、4任一项所述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其特征在于，所述可变焦硬性隐形眼镜的变焦方法如下：
根据使用者近视屈光度数或等值球径计算输出电压值并传输至所述控制芯片；
所述控制芯片控制输出相应透明电极圈的输出电压；
相应透明电极圈加电后，液晶层中的液晶分子极性取向、光程、折射、焦距发生规律性变化，产生0.5D-10D的焦距变化；
其中D为屈光度。
6.如权利要求1、2、3、4中任一项所述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其特征在于，所述透镜封壳为隐形眼镜材料；所述透镜封壳上设有进液孔与排气孔。
7.如权利要求1所述的一种可变焦硬性隐形眼镜，其特征在于，所述透镜封壳为隐形眼镜材料；所述透镜封壳上设有进液孔与排气孔。
8.一种如权利要求1-5、7任一项所述的可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1：将安装有控制芯片的环形电池放置在硬性隐形眼镜的凸形侧；
步骤2：将透镜封壳放置在硬性隐形眼镜的凸形侧并盖住环形电池；
步骤3：将透镜封壳与硬性隐形眼镜密封；
步骤4：在透镜封壳与硬性隐形眼镜之间注入液晶溶液，液晶溶液在环形电池的中央形成液晶层；
步骤5：检查液晶层是否均匀；
步骤6：设置控制芯片的控制参数。
9.如权利要求8所述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其特征在于，步骤4中，通过所述透镜封壳上的进液孔在透镜封壳与硬性隐形眼镜之间注入液晶溶液，通过所述透镜封壳上的排气孔排出透镜封壳与硬性隐形眼镜之间的空气，随后密封所述进液孔与所述排气孔。
10.如权利要求8或9所述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其特征在于，步骤4中通过焦度计监控液晶溶液注入的量。
11.如权利要求8所述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其特征在于，步骤5中通过显微镜观察液晶层的液晶是否均匀。
12.如权利要求8所述的一种可变焦硬性隐形眼镜的制作方法，其特征在于，步骤3中，使用密封胶将所述透镜封壳与所述硬性隐形眼镜密封。
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