CN102499811A - 一种波长补偿结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波长补偿结构，用于矫正具有色域缺陷的色盲患者的眼睛，包含第一偏光层、相位差膜层以及第二偏光层，其中具有第一偏光角，用以形成第一偏射光波长，所述第一偏射光波长是具有红光波长、绿光波长与蓝光波长所组成的三原色色域波长；相位差膜层至少延迟第一偏射光波长中三原色色域波长中之一以形成相位延迟波长；所述第二偏光层具有第二偏光角，用以形成具有所述第二偏光角的第二射光波长，最终输出重新配置后的新正常色域，以补偿色盲患者的色域缺陷，达到矫正之目的。本发明具有高透明度和高对比度等优点，可广泛应用于矫正各种色盲患者的色域缺陷。

Description

一种波长补偿结构
技术领域
本发明涉及一种波长补偿结构，特别是涉及一种能对于具有色域缺陷的色盲患者的眼睛进行矫正的波长补偿结构。
背景技术
人类的眼睛之所以能分辨颜色，其主要原因是靠视网模上的感光细胞，亦即锥状细胞(cone)和杆状细胞(rod)。依据红光、蓝光与绿光三原色波长所组成的各式颜色，用以提供该感光细胞感测，从而分辨颜色。
人体的锥状细胞能感受到颜色，而杆状细胞能感受到光的强度，正常的人眼系有三种不同的锥状细胞：第一种锥状细胞主要感受红光波长，且该第一种锥状细胞的最敏感点是主要在波长565奈米前后的波段；第二种锥状细胞主要感受绿光波长，且该第二种锥状细胞的最敏感点是主要在波长535奈米前后的波段；以及，第三种锥状细胞主要感受蓝光波长，且该第三种锥状细胞的最敏感点是主要在波长420奈米前后的波段。如图1所示，该等锥状细胞的敏感曲线系描绘表示为钟状，亦即，该等锥状细胞依照所感受不同的波长，由长波长到短波长系可区分为L、M、S三种区间。该杆状细胞的光色素亦称为视紫质(rhodopsin)，主要负责夜晚及周边的视觉。
但一旦感光细胞出了问题，便无法判断出正确的颜色或对某些颜色产生混淆，此时便形成色盲或色弱的缺陷。色盲(或色弱)发生的原因可分为先天性色盲和后天性色盲。然而，绝大多数的色盲患者系并非无法看见色彩，仅只是对于某些特定颜色光波长的感受力较弱，而使得在正常色域下的光波长分布产生异常的变化。在正常色域下的三原色系可为红光、绿光与蓝光，但对于色盲患者来说，他们不能对三原色均匀的感受，举例而言，以红绿色盲(red-green color blindness)的患者为例，该患者的该第一种锥状细胞与该第二种锥状细胞系产生缺陷，使得无法正常地或者仅能微弱地辨识与感受红光波长、绿光波长或是该二波长的组合；以蓝黄色盲(blue-yellow color blindness)的患者为例，该患者的该第三种锥状细胞系产生缺陷，使得无法正常地或者仅能微弱地辨识与感受蓝光波长与黄色波长；以红色盲患者为例，该红色盲患者系对于正常色域中淡红色波长与深绿色波长产生色域缺陷，使得青蓝色波长与绛色波长、紫色波长无法被辨认，而对红光波长与深绿光波长、蓝光波长与紫光波长亦产生混淆；以绿色盲患者为例，系对于正常色域中各颜色光呈现淡黄色、灰色和蓝色的色域缺陷，使得无法辨别淡绿色波长、深红色波长、紫色波长与蓝色波长；以青黄色盲患者为例，该青黄色盲患者仅只能辨别正常色域中红色波长与蓝色波长，使得无法分辨黄绿、蓝绿色、绛色与橙色。
为解决上述色盲或色弱的问题，传统上系通过有色透镜的眼镜，藉以改变色盲患者所看的正常色域空间。然而，该有色透镜眼镜，除对于色盲患者过于凸显自身具有色盲的病征外，还因有色透镜眼镜具有有色镜片，势必会造成低的透明度与低的对比度等缺限。故对于色盲患者而言，配戴有色透镜是十分不方便的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能将将正常色域的入射光波长进行调变、补偿的波长补偿结构，用于矫正具有色域缺陷的色盲患者的眼睛，用以改善色盲患者因色盲或色弱病症造成生活不便利的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种波长补偿结构，用于矫正具有色域缺陷的色盲患者的眼睛，其特征是，包含第一偏光层、相位差膜层以及第二偏光层，所述第一偏光层具有第一入射面与第一出射面，且具有第一偏光角，用于滤除入射光波长中偏振态非具有第一偏光角的波长，以形成具有所述第一偏光角的第一偏射光波长，所述第一偏射光波长是具有红光波长、绿光波长与蓝光波长所组成的三原色色域波长；所述相位差膜层具有第二入射面与第二出射面，所述第二入射面与所述第一出射面相互贴合，所述相位差膜层至少对第一偏射光波长中三原色色域波长中之一产生相位延迟波长；所述第二偏光层具有第三入射面与第三出射面，所述第三入射面与所述第二出射面相互贴合，所述第二偏光层具有第二偏光角，用于滤除所述相位延迟波长中非具有所述第二偏光角的波长，以形成具有所述第二偏光角的第二射光波长。
作为上述技术方案的改进，所述第一偏射光波长中的红光波长的范围介于620奈米与770奈米之间，所述绿光波长的范围是介于490奈米与580奈米之间，以及所述蓝光波长波长的范围是介于450奈米与480奈米之间。
作为上述技术方案的另一改进，还包含载体，所述载体设置于所述第一偏光层的第一入射面或所述第二偏光层的第三出射面上，用以承载所述第一偏光层、所述相位差膜层与所述第二偏光层。还包含支撑体，所述支撑体是与所述载体结合，用以将所述载体固定于色盲患者的眼睛前方。所述载体是附着于色盲患者的眼睛上。
本发明的有益效果是：本发明是通过对正常色域的入射光波长进行调变、补偿来矫正色盲患者的眼睛，使其能如正常人一样分辨颜色，本发明相比传统的有色透镜，具有高透明度和高对比度，给色盲患者的生活带来极大的便利。
附图说明：
图1是正常眼睛的锥状细胞的敏感曲线示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是波长补偿结构的光学原理示意图；
图4是本发明之波长补偿结构应用于隐形眼镜的立体示意图；
图5是本发明之波长补偿结构应用于附掛式眼镜的立体示意图。
附图标号：
2、眼睛；10、波长补偿结构；12、第一偏光层；14、相位差膜层；16、第二偏光层；18、载体；20、支撑体；IL、入射光波长；FIF、第一入射面；FRF、第一出射面；FPW、第一偏射光波长；θ1、第一偏光角；RL、红光波长；GL、绿光波长；BL   、蓝光波长；PDW、相位延迟波长；SIF、第二入射面；SRF、第二出射面；TIF  、第三入射面；TRF、第三出射面；θ2  、第二偏光角；SPW、第二偏射光波长。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图2，本申请涉及的波长补偿结构10，包含第一偏光层12、相位差膜层14与第二偏光层16。其中，第一偏光层12具有第一入射面FIF与第一出射面FRF，第一偏光层12具有第一偏光角θ1，用于滤除该入射光波长IL中偏振态非具有该第一偏光角θ1的波长，以形成具有该第一偏光角的该第一偏射光波长FPW。如图3所示，当该第一偏光层12的第一偏光角θ1为45度角时，若该入射光波长IL的偏振态的角度不与45度角相同时，则会被滤除而无法通过该第一偏光层12。该第一偏射光波长FPW是包含红光波长RL、绿光波长GL与蓝光波长BL所组成的三原色色域波长，在某些优选的实施例中，该红光波长波长的范围是介于620奈米与770奈米之间、该绿光波长的范围是介于490奈米与580奈米之间，以及该蓝光波长波长的范围是介于450奈米与480奈米之间。
相位差膜层14具有第二入射面SIF与第二出射面SRF，第二入射面SIF与该第一出射面FRF相互贴合，第一偏射光波长FPW经该相位差膜层14产生相位延迟波长PDW。换言之，如图3所示，该相位差膜层14系提供例如1/2λ与1/4λ的线性偏振或椭圆偏振。相位差膜层的不同配置与设计，可以对不同种类的波长产生相位延迟，从而不同种类的色盲患者。
第二偏光层16具有第三入射面TIF与第三出射面TRF，第三入射面TIF与第二出射面SRF相互贴合，该相位延迟波长PDW经由该第二偏光层16以产生第二偏射光波长SPW。第二偏光层16具有第二偏光角θ2，用于滤除该相位延迟波长PDW中非具有所述第二偏光角θ2的波长，以形成具有该第二偏光角θ2的该第二偏射光波长SPW，如图3所示，当第二偏光层16之该第二偏光角θ2系为45度角时，若该相位延迟波长PDW的偏振态的角度系不与45度角相同时，则会被滤除而无法通过该第二偏光层16。
本发明涉及的波长补偿结构的工作原理：以红色盲患者为例，其具有淡红色波长与深绿色波长的色域缺陷，亦即其眼睛2的细胞对于红光波长RL与绿光波长GL的感受度较差，对蓝光波长BL感受正常。首先通过第一偏光层12对入射光波长IL形成第一偏射光波长FPW；再通过相位差膜层14延迟该第一偏射光波长FPW中的蓝光波长BL的成分，使蓝光波长BL形成另一偏振态，同时维持第一偏射光波长FPW中的红光波长RL与绿光波长GL之偏振态。由于蓝光波长BL由相位差膜层14产生另一偏振态，故实际该蓝光波长BL的光强度系产生分量，非与原该入射光波长IL中的该蓝光波长BL成分相同，当再经由第二偏光层16之后，第二偏射光波长SPW所具有的的该蓝光波长BL的光强度是小于红光波长RL与绿光波长GL的光强度的。将这种不同光强度的三原色提供入射至该患者的眼睛2，降低了该患者对蓝光波长BL的感受程度，均化了该眼睛2对红光波长RL、绿光波长GL与蓝光波长BL之三原色的感受度，达到补偿的目的，使患者如正常人一样分辨颜色。
实施例1：
参照图4，本实施例的波长补偿结构10除同样包含与前述实施方式相同的第一偏光层12、相位差膜层14与第二偏光层16外，还包含载体18，载体18通过贴附、附着、蒸镀或镀附等方式设置于第一入射面FIF或第三出射面TRF上，用来承载第一偏光层12、相位差膜层14与第二偏光层16，方便色盲患者配戴。载体18的材质是可为二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯或塑料。在本实施例中，载体18直接地附着于色盲患者的眼睛2上，形成隐形型态的眼镜，方便色盲患者配戴。
实施例2：
参照图5，本实施例的波长补偿结构10除同样包含与前述实施方式相同的第一偏光层12、相位差膜层14、第二偏光层16、载体18外，还包含支撑体20，支撑体20与载体18结合形成附挂式眼镜。
以上虽然描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (5)

1.一种波长补偿结构，用于矫正具有色域缺陷的色盲患者的眼睛，其特征是，包含第一偏光层、相位差膜层以及第二偏光层，所述第一偏光层具有第一入射面与第一出射面，且具有第一偏光角，用于滤除入射光波长中偏振态非具有第一偏光角的波长，以形成具有所述第一偏光角的第一偏射光波长，所述第一偏射光波长是具有红光波长、绿光波长与蓝光波长所组成的三原色色域波长；所述相位差膜层具有第二入射面与第二出射面，所述第二入射面与所述第一出射面相互贴合，所述相位差膜层至少对第一偏射光波长中三原色色域波长中之一产生相位延迟波长；所述第二偏光层具有第三入射面与第三出射面，所述第三入射面与所述第二出射面相互贴合，所述第二偏光层具有第二偏光角，用于滤除所述相位延迟波长中非具有所述第二偏光角的波长，以形成具有所述第二偏光角的第二射光波长。
2.根据权利要求1所述的一种波长补偿结构，其特征是，所述第一偏射光波长中的红光波长的范围介于620奈米与770奈米之间，所述绿光波长的范围是介于490奈米与580奈米之间，以及所述蓝光波长波长的范围是介于450奈米与480奈米之间。
3.根据权利要求1所述的一种波长补偿结构，其特征是，还包含载体，所述载体设置于所述第一偏光层的第一入射面或所述第二偏光层的第三出射面上，用以承载所述第一偏光层、所述相位差膜层与所述第二偏光层。
4.根据权利要求3所述的一种波长补偿结构，其特征是，还包含支撑体，所述支撑体是与所述载体结合，用以将所述载体固定于色盲患者的眼睛前方。
5.根据权利要求3所述的一种波长补偿结构，其特征是，所述载体是附着于色盲患者的眼睛上。
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