CN102789053B - 一种用于缓解视疲劳的远距离阅读装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于缓解视疲劳的远距离阅读装置，包括支架、光源、阅读屏幕、置于支架内的光学元件和用于放置读物的平台，光学元件包括沿光路方向顺序放置的1号放大镜组、1号平面反光镜、2号放大镜组和2号平面反光镜，阅读屏幕用于接收2号平面反光镜的反射光线，读物经过光学放大元件数次放大，并经过偶数次反射，放大后的成像经阅读屏幕射出，被人眼观察。本发明通过该系统的光学设计，使得青少年在阅读时，感觉文字和图形是来自于2米以外，能够在近距阅读的条件下达到远距离的阅读的效果，放松近距离阅读产生的调节和集合，在进行阅读的同时缓解青少年近距离阅读产生的视疲劳，从而控制近视的发展。可广泛应用于缓解青少年近距离阅读产生的视疲劳。
Description
技术领域
本发明涉及一种阅读装置，特别是一种用于缓解视疲劳的远距离阅读装置。
背景技术
屈光不正是眼科最常见的病种,主要包括近视、远视、散光，在所有屈光不正的类型中,近视是最常见的类型。在我国,近视的患病率、发病率随年龄呈逐年升高的趋势，最新的统计数据表明,我国的近视眼人数超过 4 亿,而近视高发群体——青少年近视发病率达 50%-60%，我国是世界上近视发病率最高的国家,近视眼人数世界第一，近视已经成为影响我国人民健康的重要问题之一,也成为影响国民经济增长的沉重负担。
近视的发病机制很复杂，目前国际上公认包括遗传和环境两大类因素，其中，改变遗传因素较为困难，而在环境因素方面，目前国际上公认的导致近视不断进展的危险因素包括以下几点：1）近距离用眼过度，视觉疲劳程度随受教育程度增高而越加严重；2）户外活动过少；3）色觉因素；4）环境光照明等等。近视患者一旦发病，其近视度数往往会随年龄不断增长，近视度数越高，其发生视网膜脱离、黄斑出血等高度近视相关并发症的几率越大，鉴于此，能否有效控制青少年近视度数增长具有重要的社会意义。面对如此严峻的形式，现有的控制近视发展的手段十分有限，研究报告表明角膜塑形镜Orthokeratology Lens, 即OK镜，控制近视进展较框架眼镜有显著性优势，OK镜对于控制近视发展具有良好的作用。然而，并非所有患者都可以配戴OK镜，OK镜有其严格的配戴适应症，对泪液功能要求很高，而且需要相关的每日护理，如果佩戴不当甚至会引起角膜感染、角膜溃疡等并发症，鉴于此，寻找新的近视控制方法具有十分重要的临床意义。
临床中我们发现，越是受教育程度高的地区，近视眼患者比例越高，这与长期的近距离用眼过度有关，长时间用眼过度会导致调节痉挛，长期睫状肌处于痉挛状态会导致视疲劳，引起调节滞后，导致眼球成像落在视网膜的后方，为了使成像清晰，眼球会不断增长，导致眼轴拉长，形成近视。青少年课业负担沉重，白天需要上课，晚上还需要近距离用眼写作业直到睡前，如此周而复始，形成恶性循环，不利于调节的放松。此外，看近处时，双眼视轴会发生汇聚，即集合，集合过久也会导致视疲劳，因此，如何有效的缓解青少年近距离阅读时的视觉疲劳，是近视眼研究的方向之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于缓解视疲劳的远距离阅读装置，要解决近距离阅读过度导致视疲劳的技术问题；并解决在进行阅读的同时缓解青少年近距离阅读产生的视疲劳、控制近视发展的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于缓解视疲劳的远距离阅读装置，包括支架、光源、阅读屏幕、置于支架内的光学元件和用于放置读物的平台。
所述光学元件包括沿光路方向顺序放置的1号放大镜组、1号平面反光镜、2号放大镜组和2号平面反光镜，所述1号放大镜组位于平台的上方，且与平台平行，1号平面反光镜在1号放大镜组的上端倾斜放置，它与水平线的夹角α大于等于45度，且小于90度， 2号放大镜组用于接收1号平面反光镜的反射光线，2号平面反光镜用于接收2号放大镜组的放大光线，阅读屏幕位于2号放大镜组的上方，用于接收2号平面反光镜的反射光线。
所述2号平面反光镜与水平线的夹角δ=135°-α,范围是45°～90°，当α=45°时，δ= arctg(Φ1/d4) +90°，Φ1为2号放大镜组的直径或者边长。
所述2号放大镜组与水平线的夹角β=180°-2α,范围是0°～90°。
所述阅读屏幕是玻璃透光板、有机玻璃透光板或者树脂透光板。
所述1号放大镜组和2号放大镜组是凸透镜、凸凹联合透镜或者菲涅尔透镜。
所述支架是金属支架、塑料支架或木制支架。
所述支架以阅读屏幕所在平面为界，分为前、后两格，阅读屏幕在所述平面的上部，阅读屏幕的底边紧靠2号放大镜组的上边，支架的前格以1号放大镜组为分界分成上、下两层：下层是平台，平台上面连有侧板，侧面上各开有至少一个光源安装孔，所述光源固定在平台上的侧板上和光源安装孔上；上层容纳倾斜放置的1号平面反光镜，所述1号平面反光镜固定在支架的前壁的内侧。
所述支架的后格容纳固定2号放大镜组和2号平面反光镜，所述2号放大镜组在后格的前部，所述2号平面反光镜固定在支架的后壁的内侧。
所述1号放大镜组的放大倍数是M1， 2号放大镜组的放大倍数是M2，d1是书本至1号放大镜组的距离，d2是1号放大镜组至1号平面反光镜的距离，d3是1号平面反光镜至2号放大镜组的距离，d4是2号放大镜组至2号平面反光镜的距离，d5是1号平面反光镜至屏幕的距离，上述参数满足如下公式：M2×(M1×d1+d2+d3)+d4+d5≥D, D为远距离阅读的理想距离，不小于2米； d1+d2+(d3+d4) ×sin(2α-90) ＜H,H是支架的高度，40厘米≤H≤90厘米；d5=(d3+d4)×cos(2α-90)- L4 ×cosα,其中，L4为平面反光镜侧面边长，当α=45°时，d5约等于 。
一种应用所述系统的用于控制青少年近视发展的远距离阅读的方法，将读物置于平台上，光源发出光线，照射在读物上，读物反射的光线经过1号放大镜组被放大后，光线经1号平面反光镜反射，再次经过2号放大镜组进行第二次放大，之后再经2号平面反光镜反射，这样经过光学放大元件数次放大，并经过偶数次反射，放大后的成像经阅读屏幕射出，被人眼观察，使人眼感觉文字或图像来自于远处。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明克服了传统控制近视发展的方法要求严格的缺点，解决了减少近距离阅读时间、边阅读边控制近视发展的技术问题。
本发明通过该系统的光学设计，使得经放大后形成文字图形的“像”等同于来自至少2米以外的位置，从而使得青少年在阅读时，感觉文字和图形是来自于2米以外，能够在近距离阅读的条件下模拟远距离的阅读状态，放松近距离阅读产生的调节和集合，在进行阅读的同时缓解青少年近距离阅读产生的视疲劳，从而控制近视的发展。
本发明可广泛应用于缓解青少年近距离阅读产生的视疲劳。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是本发明实施例一的结构侧视示意图。
图3是本发明实施例一的光路示意图。
图4是本发明实施例二的结构侧视示意图。
图5是本发明实施例二的光路示意图。
附图标记：1-平台、2-1号放大镜组、3-1号平面反光镜、4-2号放大镜组、5-2号平面反光镜、6-阅读屏幕、7-光源安装孔、8-支架、9-光源、10-读物。
具体实施方式
实施例一参见图1、图2所示，这种用于缓解视疲劳的远距离阅读装置，包括支架8、光源9、阅读屏幕6、置于支架8内的光学元件和用于放置读物的平台1。
所述光学元件包括沿光路方向顺序放置的1号放大镜组2、1号平面反光镜3、2号放大镜组4和2号平面反光镜5，所述1号放大镜组2位于平台1的上方，且与平台平行，1号平面反光镜3在1号放大镜组2的上端倾斜放置，它与水平线的夹角α大于45度，且小于90度， 2号放大镜组4用于接收1号平面反光镜3的反射光线，2号平面反光镜5用于接收2号放大镜组4的放大光线，阅读屏幕6位于2号放大镜组的上方，用于接收2号平面反光镜5的反射光线，所述阅读屏幕6是玻璃透光板、有机玻璃透光板或者树脂透光板，所述1号放大镜组和2号放大镜组是凸透镜、凸凹联合透镜或者菲涅尔透镜。
所述支架8是金属支架、塑料支架或木制支架，以阅读屏幕6所在平面为界，分为前、后两格，阅读屏幕6在所述平面的上部，阅读屏幕6的底边紧靠2号放大镜组4的上边，支架8的前格以1号放大镜组2为分界分成上、下两层：下层是平台，平台1上面连有侧板，侧面上各开有至少一个光源安装孔7，所述光源9固定在平台1上的侧板上和光源安装孔7上；上层容纳倾斜放置的1号平面反光镜3，所述1号平面反光镜3固定在支架8的前壁的内侧。所述支架8的后格容纳固定2号放大镜组4和2号平面反光镜5，所述2号放大镜组4在后格的前部，所述2号平面反光镜5固定在支架8的后壁的内侧。
参见图3所示，是本发明实施例一的光路示意图，将读物10置于平台1上，LED光源9发出光线，照射在读物上，读物反射的光线经过1号放大镜组2被放大后，光线经1号平面反光镜3反射，再次经过2号放大镜组4进行第二次放大，之后再经2号平面反光镜5反射，这样经过光学放大元件数次放大，并经过偶数次反射，放大后的成像经阅读屏幕6射出，被人眼观察，使人眼感觉文字或图像来自于远处。
其中：α角是1号平面反光镜3与水平线的夹角；β角是2号放大镜组4与水平线的夹角；δ角是2号平面反光镜5与水平线的夹角； d1是书本至1号放大镜组的距离；d2是1号放大镜组至1号平面反光镜的距离；d3是1号平面反光镜至2号放大镜组的距离；d4是2号放大镜组至2号平面反光镜的距离；d5是1号平面反光镜至屏幕的距离；L1到L9分别指代各边边长；2号放大镜组4可以与1号平面反光镜3在上方相贴，即图3中边长L4与L9相交，阅读屏幕6垂直，与2号放大镜组4相交。
该装置各个参数大致满足如下数学公式：
1．45°≤α≤90°；
2. β=180°-2α；
3. δ=135°-α,但当α=45°时，δ= arctg(Φ1/d4) +90°，Φ1为2号放大镜组的直径或者垂直边长；而1号放大镜组的直径或者垂直边长用Φ2表示；
4. M2×(M1×d1+d2+d3)+d4+d5≥D, D为理想的阅读距离，一般认为D≥2m；M1是1号放大镜组的放大倍数；M2是2号放大镜组的放大倍数；
5. d1+d2+(d3+d4) ×sin(2α-90)＜H,H是支架的高度，40cm≤H≤90cm；
6. d5=(d3+d4)×cos(2α-90)- L4 ×cosα,其中，L4为平面反光镜侧面图所示的边长，当α=45°时，d5约等于。
实施例一参见图2、图3所示，取α=50°，β=80°，δ=85°，M1=2, M2=2.1, d1=17cm, d2=d3=18cm, d4=113cm, d5=99cm, Φ1=50cm, Φ2=30cm, L1=50cm, L2=30cm, L3=17cm, L4=47cm, L5=114cm, L6=40cm, L7=43cm, L8=30cm, L9=50cm。
按此参数，D=4m, 可以实现4米的远距离阅读状态。
实施例二参见图4、图5所示，取α=45°，β=90°，δ=135°，M1=2, M2=2.1, d1=17cm, d2=15cm, d3=17cm, d4=50cm, d5=70cm, Φ1=50cm, Φ2=30cm, L1=50cm, L2=30cm, L3=17cm, L4=42cm, L5=50cm, L6=17cm, L7=84cm, L8=30cm, L9=50cm。
按此参数，D=2.6 m, 可以实现2.6米的远距离阅读状态。
Claims (4)
1.一种用于缓解视疲劳的远距离阅读装置，其特征在于：包括支架（8）、光源（9）、阅读屏幕（6）、置于支架（8）内的光学元件和用于放置读物的平台（1）；
所述光学元件包括沿光路方向顺序放置的1号放大镜组（2）、1号平面反光镜（3）、2号放大镜组（4）和2号平面反光镜（5），所述1号放大镜组（2）位于平台（1）的上方，且与平台平行，1号平面反光镜（3）在1号放大镜组（2）的上端倾斜放置，它与水平线的夹角α大于等于45度，且小于90度， 2号放大镜组（4）用于接收1号平面反光镜（3）的反射光线，2号平面反光镜（5）用于接收2号放大镜组（4）的放大光线，阅读屏幕（6）位于2号放大镜组的上方，用于接收2号平面反光镜（5）的反射光线；
所述1号放大镜组和2号放大镜组是凸透镜、凸凹联合透镜或者菲涅尔透镜；
所述2号平面反光镜（5）与水平线的夹角δ=135°-α,范围是45°～90°，当α=45°时，δ= arctg(Φ1/d4) +90°，Φ1为2号放大镜组的直径或者边长；
所述2号放大镜组（4）与水平线的夹角β=180°-2α,范围是0°～90°；
所述1号放大镜组的放大倍数是M1，2号放大镜组的放大倍数是M2，d1是书本至1号放大镜组的距离，d2是1号放大镜组至1号平面反光镜的距离，d3是1号平面反光镜至2号放大镜组的距离，d4是2号放大镜组至2号平面反光镜的距离，d5是2号平面反光镜至屏幕的距离，上述参数满足如下公式：M2×(M1×d1+d2+d3)+d4+d5≥D, D为远距离阅读的理想距离，不小于2米； d1+d2+(d3+d4) ×sin(2α-90)＜H,H是支架的高度，40厘米≤H≤90厘米；
所述支架（8）以阅读屏幕（6）所在平面为界，分为前、后两格，阅读屏幕（6）在所述平面的上部，阅读屏幕（6）的底边紧靠2号放大镜组（4）的上边，支架（8）的前格以1号放大镜组（2）为分界分成上、下两层：下层是平台，平台（1）上面连有侧板，侧面上各开有至少一个光源安装孔（7），所述光源（9）固定在平台（1）上的侧板上和光源安装孔（7）上；上层容纳倾斜放置的1号平面反光镜（3），所述1号平面反光镜（3）固定在支架（8）的前壁的内侧；所述支架（8）的后格容纳固定2号放大镜组（4）和2号平面反光镜（5），所述2号放大镜组（4）在后格的前部，所述2号平面反光镜（5）固定在支架（8）的后壁的内侧。
2.根据权利要求1所述的用于缓解视疲劳的远距离阅读装置，其特征在于：所述阅读屏幕（6）是玻璃透光板、有机玻璃透光板或者树脂透光板。
3.根据权利要求1所述的用于缓解视疲劳的远距离阅读装置，其特征在于：所述支架（8）是金属支架、塑料支架或木制支架。
4.一种应用权利要求1-3任意一项所述系统的用于控制青少年近视发展的远距离阅读的方法，其特征在于：将读物（10）置于平台（1）上，光源（9）发出光线，照射在读物上，读物反射的光线经过1号放大镜组（2）被放大后，光线经1号平面反光镜（3）反射，再次经过2号放大镜组（4）进行第二次放大，之后再经2号平面反光镜（5）反射，这样经过光学放大元件数次放大，并经过偶数次反射，放大后的成像经阅读屏幕（6）射出，被人眼观察，使人眼感觉文字或图像来自于远处。
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