CN115390266A - 一种视功能训练装置及其残影消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种视功能训练装置及其残影消除方法，一种视功能训练装置包括光机模组、透镜模组、消光模组和驱动单元，所述消光模组包括左消光圈、右消光圈以及消光圈支架；所述消光圈支架包括位于所述左消光圈内的第一光挡板以及位于所述右消光圈内的第二光挡板；其中所述左消光圈和第一光挡板构成一个光通面积可变的左光圈，所述右消光圈和第二光挡板构成一个光通面积可变的右光圈。本发明利用半透半反玻璃的特性，把显示界面相互垂直且出射偏振光相差90度的两个显示器画面投射到观看者，且两个显示界面到观看者的光程相等。光机模组前后移动的同时，两个显示器和左右消光圈按比例同步左右移动，保证观看者看到清晰的联动画面。

Description

一种视功能训练装置及其残影消除方法

技术领域

本发明属于视力保健的技术领域，尤其涉及一种视功能训练装置及其残影消除方法。

背景技术

随着经济建设和文化的全面提升，不同年龄段的眼部疾病发病率也逐年攀升，尤其是近视发病率在中小学人群中居高不下，严重影响了人们的身体素质，长时间近距离用眼是导致近视的原因。目前，各类缓解眼疲劳和治疗眼部疾病的产品和仪器种类繁多，其中基于双眼合像的移动3D显示装置对缓解视力疲劳、治疗眼部疾病有很好的保健效果。

目前，基于双眼合像的大尺寸显示的3D显示实现方式有偏振光方式，即观看者佩戴偏振光片眼镜，眼镜左右镜片的偏振角度相差90度并与显示端左右画面发出的偏振光偏振角度相同，实现左右眼分视左右画面形成3D视觉。

偏振光式的实现方法有两种，一是在显示屏上设置隔行偏振光片，奇数行为垂直光，偶数行为水平光，通过佩戴偏振光眼镜观看实现左右眼分视左右画面形成3D视觉，这种方式显然是行解析度减低一半，即1920x1080的高清视频信号，实际显示是1920x540的效果，体验效果很差。第二种是背投投影的方式，两台摄影机镜头前设置相差90度的偏光片，将两个画面投射到背投屏幕上，观看者通过佩戴偏振光眼镜观看背投屏幕正面的双画面，实现左右眼分视左右画面形成3D视觉，这种方式的缺点是对背投投影幕的要求比较高，背投屏幕既要满足观看视角大，又要具备偏振光透射特性的要求。再有微型投影机的分辨率一般比较低，高清投影仪的体积比较大造价高，综上，同时满足观看视角又具备偏振光透射后特性不变同时还要实现画面多维移动以满足双眼视觉三联动比较困难，如此种种原因投影方案也不理想。

故，有必要设计一种新的大尺寸的符合视觉三联动和双眼合像的视功能训练装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种满足视觉三联动和双眼合像的大尺寸画面的视功能训练装置及其残影消除方法。

本发明提供一种视功能训练装置，其包括光机模组和位于所述光机模组前方的透镜模组，所述光机模组包括外壳、固定在所述外壳上端的第一显示器模组、固定在所述外壳后端的第二显示器模组，所述光机模组还包括位于所述外壳内的半透半反光学玻璃，所述半透半反光学玻璃位于所述第一显示器模组和第二显示器模组之间且与水平面呈45°；

所述视功能训练装置还包括消光模组，所述消光模组位于光机模组和透镜模组之间，其包括左消光圈、右消光圈以及消光圈支架；所述左消光圈和右消光圈分别活动固定在消光圈支架上；所述消光圈支架包括位于所述左消光圈内的第一光挡板以及位于所述右消光圈内的第二光挡板；其中所述左消光圈和第一光挡板构成一个光通面积可变的左光圈，所述右消光圈和第二光挡板构成一个光通面积可变的右光圈；

所述视功能训练装置还包括驱动所述光机模组前后移动和同时驱动所述左消光圈和右消光圈左右移动的驱动单元，所述驱动单元与所述光机模组、左消光圈和右消光圈固定连接。

进一步地，所述左消光圈和右消光圈均包括框体、固定在所述框体上表面的第一卡扣凹槽件以及固定在所述框体下表面的两个第二穿孔固定件。

进一步地，所述框体由两两相对的四个侧边组成，所述框体设有位于四个侧边前端的前开口以及位于四个侧边后端的后开口；所述第一光挡板由所述左消光圈的前开口延伸至所述左消光圈的框体内；所述第二光挡板由所述右消光圈的前开口延伸至所述右消光圈的框体内。

进一步地，所述消光圈支架还包括支架主体、以及位于所述支架主体上且分别与所述左消光圈和右消光圈对应设置的左开口和右开口；所述第一光挡板由所述左开口一端向所述光机模组所在方向延伸设置；所述第二光挡板由所述右开口一端向所述光机模组所在方向延伸设置。

进一步地，所述消光圈支架还包括位于所述第一光挡板和第二光挡板之间的中间板、分别与所述中间板两端连接的上板和下板、分别位于所述第一光挡板上端和中间板靠近第一光挡板所在的上端的两个第一上定位件、分别位于第一光挡板下端和中间板靠近第一光挡板所在的下端的两个第一下定位件、分别位于第二光挡板上端和中间板靠近第二光挡板所在的上端的两个第二上定位件、分别位于第二光挡板下端和中间板靠近第二光挡板所在的下端的两个第二下定位件。

进一步地，所述消光模组还包括第一滑动轴、第二滑动轴、第三滑动轴以及第四滑动轴；所述第一滑动轴两端分别用螺钉固定在所述消光圈支架的两个第一上定位件内，第一滑动轴通过左消光圈的第一卡扣凹槽件控制所述左消光圈的前后配合间隙在合理范围内；所述第二滑动轴两端分别用螺钉固定在消光圈支架的两个第一下定位件内，第二滑动轴通过左消光圈的两个第二穿孔固定件控制所述左消光圈的上下前后配合间隙在合理范围内；所述第三滑动轴两端分别用螺钉固定在消光圈支架的两个第二上定位件内，第三滑动轴通过右消光圈的第一卡扣凹槽件控制右消光圈的前后配合间隙在合理范围内；所述第四滑动轴两端分别用螺钉固定在消光圈支架的两个第二下定位件内，第四滑动轴通过右消光圈的两个第二穿孔固定件控制右消光圈的上下、前后配合间隙在合理范围内。

进一步地，第一显示器模组包括固定在所示外壳上端的第一显示器信号处理板、位于所述第一显示器信号处理板下方的第一显示器、固定所述第一显示器信号处理板和第一显示器的第一显示器组合支架、以及连接在第一显示器信号处理板和第一显示器之间的第二驱动单元；第二显示器模组包括固定在所述外壳后端的第二显示器信号处理板、位于所述第二显示器信号处理板前方的第二显示器、固定所述第二显示器信号处理板和第二显示器的第二显示器组合支架、以及连接在第二显示器信号处理板和第二显示器之间的第三驱动单元。

进一步地，所述透镜模组包括透镜模组支架、固定在所述透镜模组支架上的左透镜组和右透镜组、手轮、与所述手轮固定连接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合连接的第二齿轮、与所述第二齿轮固定连接的双向螺、螺纹连接在所述双向螺杆上且与所述左透镜组固定连接的第一螺母、以及螺纹连接在所述双向螺杆上且与所述右透镜组固定连接的第二螺母；所述左透镜组包括左透镜支架、固定在所述左透镜支架内的左透镜、左偏光玻璃片、以及固定所述左偏光玻璃片且固定在所述左透镜支架上的左偏光玻璃支架；所述右透镜组包括右透镜支架、固定在所述右透镜支架内的右透镜、右偏光玻璃片、以及固定所述右偏光玻璃片且固定在所述右透镜支架上的右偏光玻璃支架。

进一步地，所述透镜模组还包括位置感觉装置，所述第二齿轮固定在所述双向螺杆的一端，所述位置感觉装置固定在所述双向螺杆的另一端。

进一步地，所述透镜模组还包括第一透镜滑动轴、第二透镜滑动轴和第三透镜滑动轴；所述左透镜支架设有左透镜穿孔和左透镜凹槽；所述右透镜支架设有右透镜穿孔和右透镜凹槽；其中所述第一透镜滑动轴穿过所述左透镜穿孔和所述右透镜穿孔且其两端分别固定在透镜模组支架上；所述第二透镜滑动轴穿过所述左透镜凹槽且其两端分别固定在透镜模组支架上；所述第三透镜滑动轴穿过所述右透镜凹槽且其两端分别固定在透镜模组支架上；第一透镜滑动轴位于上方且第二透镜滑动轴和第三透镜滑动轴位于下方。。

本发明还提供一种视功能训练装置的残影消除方法，设定人眼通过所述视功能训练装置可以看到A点、B点、C点和D点之间的画面，设定A点和C点之间为第一画面，B点和D点之间为第二画面，B点和C点之间为第一画面和第二画面的重叠画面；具体方法如下：

左眼通过左消光圈，看到第一画面的清晰有效画面，第二画面的C点和D点之间的残影被左消光圈靠近右消光圈处进行遮挡消光；同样，右眼通过右消光圈，看到第二画面的清晰有效画面，第一画面的A点和B点之间的残影被右消光圈靠近左消光圈处遮挡消光。

本发明利用半透半反光学玻璃的特性，把显示界面相互垂直且出射偏振光相差90度的两个显示器画面投射到观看者，且两个显示界面到观看者的光程相等；光机模组前后移动的同时，两个显示器和左右消光圈按比例同步左右移动，保证观看者看到清晰的联动画面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明视功能训练装置的结构示意图；

图2是本发明视功能训练装置的部分立体分解图；

图3是本发明视功能训练装置的光机模组的立体分解图；

图4是本发明视功能训练装置的光机模组的主视图；

图5是本发明视功能训练装置的光机模组的工作示意图；

图6是本发明视功能训练装置的消光模组的结构示意图；

图7和图8是本发明视功能训练装置的左消光圈的结构示意图；

图9是本发明视功能训练装置的消光圈支架的结构示意图；

图10是本发明视功能训练装置的消光模组的布局放大图；

图11和图12是本发明视功能训练装置的透镜模组的结构示意图；

图13是本发明视功能训练装置的光机模组在远点时的工作状态示意图；

图14是本发明视功能训练装置的光机模组在近点时的工作状态示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明公开一种视功能训练装置，以解决目前的大尺寸3D视力保健装置不能满足观看视角又具备偏振光透射后特性不变同时还要实现画面多维移动以满足双眼视觉三联动的问题。

如图1和图2所示，本发明视功能训练装置包括机壳模组1、固定在机壳模组1前方的透镜模组4、固定在透镜模组4上的目镜101、固定目镜101的透镜模组4、位于机壳模组1内的光机模组3、承载光机模组3且位于机壳模组1内的支架控制驱动模组2、驱动光机模组3在支架控制驱动模组2上移动的第一驱动单元5和支撑在机壳模组1下方的支架模组6。

如图3和图4所示，光机模组3包括外壳14、固定在外壳14上端的第一显示器模组、固定在外壳14后端的第二显示器模组、固定在外壳14前端的窗口玻璃13以及固定在外壳14内的半透半反光学玻璃12，其中半透半反光学玻璃12位于第一显示器模组和第二显示器模组之间。

其中第一显示器模组包括固定在外壳14上端的第一显示器信号处理板7、位于第一显示器信号处理板7下方的第一显示器11、固定第一显示器信号处理板7和第一显示器11的第一显示器组合支架10以及连接在第一显示器信号处理板7和第一显示器11之间的第二驱动单元8。

第二显示器模组包括固定在外壳14后端的第二显示器信号处理板19、位于第二显示器信号处理板19前方的第二显示器15、固定第二显示器信号处理板19和第二显示器15的第二显示器组合支架17、以及连接在第二显示器信号处理板19和第二显示器15之间的第三驱动单元18。

其中半透半反光学玻璃12位于第一显示器11和第二显示器15之间，第一显示器11和第二显示器15相互垂直设置，且实际上半透半反光学玻璃12固定在外壳14相对角之间。

外壳14位于支架控制驱动模组2上，第一驱动单元5驱动外壳14在支架控制驱动模组2上前后移动；第二驱动单元8带动第一显示器11在第一显示器组合支架10上前后移动；第三驱动单元18带动第二显示器15在第二显示器组合支架14上前后移动。

第一显示器11水平设置，第一显示器11表面设有90度偏振光片(图未示)，第一显示器11垂直向下发出的水平偏振光垂直投射到半透半反光学玻璃12上，经过半透半反光学玻璃12折射后沿水平方向投向观看者100；第二显示器15垂直设置，第二显示器15表面设有180度偏振光片(图未示)，第二显示器15发出的垂直偏振光水平穿过半透半反光学玻璃12投向观看者100。

半透半反光学玻璃12是在玻璃上涂镀一层特殊的膜。半透半反光学玻璃12与水平面呈45°，这样分别保证第一显示器11和第二显示器15的显示界面到半透半反光学玻璃12的光程相等。当一束自然光投射到半透半反光学玻璃12上时，自然光被分为两路，一路光被折射，这种被折射的光就是水平偏振光，一路光投射沿着入射方向前行，这路光就是垂直偏振光，根据光路可逆的原理(如图4所示)，半透半反光学玻璃12与水平方向呈45°角摆放，第一显示器11和第二显示器15的对应点距离半透半反光学玻璃12同一点距离相等，以此保证，第一显示器11和第二显示器15所有点距离观看者100的眼睛的光程相等。

第一显示器11水平设置，第一显示器11表面设有水平偏振光片，第一显示器11垂直向下发出的水平偏振光垂直投射到半透半反光学玻璃12上，经过半透半反光学玻璃12折射后沿水平方向投向观看者100；第二显示器15垂直设置，第二显示器15表面设有垂直偏振光片，第二显示器15发出的垂直偏振光水平穿过(即透射)半透半反光学玻璃12投向观看者100。

如图5所示，第一显示器11发出的光和第二显示器15发出的光汇合到一起，这时是两束相差90°的偏振光，经过透镜模组4配置的偏振光片：左边配置水平偏振光片，看到第一显示器11画面，右边配置垂直偏振光片，看到第二显示器15画面。经过双眼合像产生裸眼3D视觉。同时第一显示器11和第二显示器15通过驱动装置进行左右移动，协同外壳14的前后移动，实现眼睛视觉的调节与集合联动起到视力保健作用。

为了保证观看者100看到的图像效果，如图1所示，本发明视功能训练装置还包括消光模组200，该消光模组200固定在支架控制驱动模组2上且位于光机模组3和透镜模组4之间。

如图6所示，消光模组200包括左消光圈26、右消光圈27以及消光圈支架28，左消光圈26、右消光圈27分别活动固定在消光圈支架28上。

如图7和图8所示，左消光圈26和右消光圈27均包括由两两相对的四个侧边组成框体261、固定在框体261上表面的第一卡扣凹槽件262以及固定在框体261下表面的两个第二穿孔固定件263。

框体261设有位于四个侧边前端的前开口2611以及位于四个侧边后端的后开口2612。如图9所示，消光圈支架28包括支架主体281、位于支架主体281上且分别与左消光圈26和右消光圈27对应设置的左开口2811和右开口2812、与支架主体281连接且由左开口2811一端向光机模组3所在方向延伸的第一光挡板283、与支架主体281连接且由右开口2812一端向光机模组3所在方向延伸的第二光挡板284、位于第一光挡板283和第二光挡板284之间的中间板285、分别与中间板285两端连接的上板286和下板287、分别位于第一光挡板283上端和中间板285靠近第一光挡板283所在的上端的两个第一上定位件2881、分别位于第一光挡板283下端和中间板285靠近第一光挡板283所在的下端的两个第一下定位件2882、分别位于第二光挡板284上端和中间板285靠近第二光挡板284所在的上端的两个第二上定位件2883、分别位于第二光挡板284下端和中间板285靠近第二光挡板284所在的下端的两个第二下定位件2884。

第一光挡板283由左消光圈26的前开口2611延伸至左消光圈26的框体261内；第二光挡板284由右消光圈27的前开口2611延伸至右消光圈27的框体261内。第一光挡板283和第二光挡板284分别位于左消光圈26和右消光圈27内，其中左消光圈26和第一光挡板283构成一个光通面积可变的左光圈，右消光圈27和第二光挡板284构成一个光通面积可变的右光圈。其中左消光圈26的第一卡扣凹槽件262位于两个第一上定位件2881之间，左消光圈26的第二穿孔固定件263位于两个第一下定位件2882之间；右消光圈27的第一卡扣凹槽件262位于两个第二上定位件2883之间，右消光圈27的第二穿孔固定件263位于两个第二下定位件2884之间。

如图10所示，消光模组200还包括第一滑动轴291、第二滑动轴292、第三滑动轴293以及第四滑动轴294。

第一滑动轴291两端分别用螺钉固定在消光圈支架28的两个第一上定位件2881内，第一滑动轴291通过左消光圈26的第一卡扣凹槽件262控制左消光圈26的前后配合间隙在合理范围内；第二滑动轴292两端分别用螺钉固定在消光圈支架28的两个第一下定位件2882内，第二滑动轴292通过左消光圈26的两个第二穿孔固定件263控制左消光圈26的上下前后配合间隙在合理范围内。

第一滑动轴291和第二滑动轴292的固定方式，可保证左光圈26的左右顺滑移动而前后摆动量控制在合理范围内，同时降低对注塑工艺的技术要求提高良品率。

第三滑动轴293两端分别用螺钉固定在消光圈支架28的两个第二上定位件2883内，第三滑动轴293通过右消光圈27的第一卡扣凹槽件262控制右消光圈27的前后配合间隙在合理范围内；第四滑动轴294两端分别用螺钉固定在消光圈支架28的两个第二下定位件2884内，第四滑动轴294通过由右消光圈27的两个第二穿孔固定件263控制左消光圈的上下、前后配合间隙在合理范围内。

第三滑动轴293和第四滑动轴294的固定方式，可保证右光圈左右顺滑移动而前后摆动量控制在合理范围内，同时降低对注塑工艺的技术要求提高良品率。

第一驱动单元5包括驱动电机52、驱动传输带51、分别与光机模组3的外壳14两侧固定连接的两个滑动杆53、与驱动传输带51连接且与光机模组3固定连接的滑块54、与驱动传输带51连接的转轴轮55、与转轴轮55连接的第一齿轮56、与第一齿轮56啮合的第二齿轮57、与第二齿轮57连接的双向传动螺杆58以及两个连接轴承59；其中，其中一个连接轴承59连接双向传动螺杆58和第二滑动轴292，另一个连接轴承59连接双向传动螺杆58和第四滑动轴294；驱动传输带51一端套在驱动电机52的齿轮(图未示)上，驱动传输带51另一端套在转轴轮55上。

滑块54与光机模组3固定连接且与驱动传送带51啮合传动连接；驱动传送带51一端与驱动电机52的齿轮啮合传动连接，驱动传送带51另一端与转轴轮55啮合传动连接。驱动电机52工作时，驱动电机52的齿轮使驱动传送带51运动，滑块54带动光机模组3在滑动杆53上前后运动；同时带动转轴轮55，转轴轮55与第一齿轮56固定连接，第一齿轮56由转动轮55带动转动，第一齿轮56转动的同时带动第二齿轮57使双向传动螺杆58工作。

转轴轮55在于驱动传输带51连接时，改变了第一驱动单元5的传输方向，双向传动螺杆58和滑动杆53相互垂直，这样在驱动电机52带动光机模组3前后运动时，也同样带动左消光圈26和右消光圈27进行左右运动。

驱动传输带51为齿形皮带，齿形皮带的传动，减小了结构空间，运行噪音低。

在本实施例中，左消光圈26和右消光圈27的左右移动距离均为11mm，光机模组3前后移动距离为68mm，左消光圈26、右消光圈27、光机模组3三者在第一驱动单元5的驱动下，协同相向运动。左消光圈26和右消光圈27起到物理消光的作用，可以保证通过左消光圈26和右消光圈26均看到第一显示器11和第二显示器15的图像在运动种的准确性，以起到更好的视力保健效果。

如图11和图12，透镜模组4包括透镜模组支架41、固定在透镜模组支架41上的左透镜组和右透镜组、手轮441、与手轮441固定连接的第一齿轮442、与第一齿轮442啮合连接的第二齿轮443、与第二齿轮443固定连接的双向螺杆444、螺纹连接在双向螺杆444上且与左透镜组固定连接的第一螺母445、螺纹连接在双向螺杆44上且与所述右透镜组固定连接的第二螺母446以及位置感觉装置447，其中第二齿轮443固定在双向螺杆444的一端，位置感觉装置447固定在双向螺杆444的另一端，第一螺母445和第二螺母446位于第二齿轮443和位置感觉装置447之间。

其中左透镜组包括左透镜支架421、固定在左透镜支架421内的左透镜422、左偏光玻璃片423、以及固定左偏光玻璃片423且固定在左透镜支架421上的左偏光玻璃支架424。右透镜组包括右透镜支架431、固定在右透镜支架431内的右透镜432、右偏光玻璃片433、以及固定右偏光玻璃片433且固定在右透镜支架431上的右偏光玻璃支架434。

左透镜组的左透镜支架421与第一螺母固定连接，右透镜组的右透镜支架431与第二螺母固定连接，这样双向螺杆444由第二齿轮442带动转动时，同时带动左透镜组和右透镜组一起旋转运动。

透镜模组4还包括第一透镜滑动轴451、第二透镜滑动轴452和第三透镜滑动轴453，其中第一透镜滑动轴451穿过左透镜组和右透镜组之间且其两端分别固定在透镜模组支架41上；第二透镜滑动轴452穿过左透镜组且其两端分别固定在透镜模组支架41上；第三透镜滑动轴453穿过右透镜组且其两端分别固定在透镜模组支架41上；第一透镜滑动轴451位于上方且第二透镜滑动轴452和第三透镜滑动轴453位于下方或者第一透镜滑动轴451位于下方且第二透镜滑动轴452和第三透镜滑动轴453位于上方。

在本实施例中，第一透镜滑动轴451穿过左透镜支架421和右透镜支架431之间且位于左透镜422和右透镜433上端，第二透镜滑动轴452穿过左透镜支架421且位于左透镜422下端，第三透镜滑动轴453穿过右透镜支架431且位于右透镜432下端。

透镜模组支架41设有分别固定第一透镜滑动轴451两端的第一透镜定位件411、分别固定第二透镜滑动轴452两端的第二透镜定位件412以及分别固定第三透镜滑动轴453两端的第三透镜定位件413。

左透镜支架421设有供第一透镜滑动轴451穿过的左透镜穿孔4211、以及供第二透镜滑动轴452穿过的左透镜凹槽4212。右透镜支架431设有供第一透镜滑动轴451穿过的右透镜穿孔4311、以及供第三透镜滑动轴453穿过的右透镜凹槽4312。

其中目镜101固定在透镜模组支架41的一侧，左透镜组42和右透镜组42固定在透镜模组支架41的另一侧。

工作时，转动手轮441，手轮441带动第一齿轮442，第一齿轮442和第二齿轮443啮合，这样第一齿轮442带动第二齿轮443运动；第二齿轮443固定在双向螺杆444的一端，双向螺杆444通过第一螺母445和第二螺母446分别与左透镜组和右透镜组固定连接，这样双向螺杆444转动可以带动左透镜组和右透镜组相向移动。

左透镜422和右透镜433之间的中心距通过手轮441、第一齿轮442和第二齿轮443使双向螺杆444转动，通过第一螺母445和第二螺母446分别使左透镜组和右透镜组相向移动，实现左透镜422和右透镜433之间的中心距在58-70mm之间变化，使透镜中心距与观看者的瞳距相吻合。

在双向螺杆444的一端装有位置感觉装置447，在透镜朝向消光模组的方向装有左偏光玻璃片423和左偏光玻璃支架424、以及右偏光玻璃片433和右偏光玻璃支架434，可以微调偏光角度与对应显示器的偏光角度最大程度趋向一致，使观看到的画面最清晰。

如图13所示，人眼通过本视功能训练装置可以依序看到A点至D点之间的画面，其中A点和C点之间为第一画面，B点和D点之间为第二画面，B点和C点之间为第一画面和第二画面的重叠画面。

第一画面是透射画面，最理想为90度偏振光，第二画面是折射画面，最理想为180度偏振光。实际上半透半反光学玻璃12对第一显示模组和第二显示模组发出的偏振光过滤提纯作用，致使左眼依然可以看到折射第二画面淡淡的影像(称为残影)，同样右眼也可以看到透射第一画面的淡淡残影。左消光圈26和右消光圈27是为消除上述残影设计：左眼通过左消光圈26，看到A点和C点之间的第一画面的清晰有效画面，第二画面的C点和D点之间的残影被左消光圈26的L点处遮住；同样，右眼通过右消光圈26，看到B-D点之间的第二画面的清晰有效画面，第一画面的A-B点残影被右消光圈26的R点处遮住。B点和C点之间为画面重叠部分，这部分残影像，在左右眼能看到的有效清晰画面对比下，看不到影响，达到视功能训练的目的。

即光机模组3前后移动距离68mm，左消光圈26和右消光圈27各自左右移动距离11mm，90度偏振光片111和180度偏振光片设有微调机构，装机时通过微调使残影消除效果最佳。第一显示器模组采用的是出光90度的显示器，画面光线穿过半透半反光学玻璃12经过90度偏光玻璃再经过透镜到达观看者左眼，第二显示器模组采用的是出光180度的显示器，画面光线垂直投向半透半反光学玻璃12，一半的光线被折射为水平方向经过180度偏光玻璃再经过透镜到达观看者右眼。

理论上左右眼可以分视左右画面经双眼合像看到3D画面，但是显示器表面发出的画面光线由少量的散射光线可以越过偏光玻璃被眼睛感觉到淡淡的影像(残影)，就是说如果把左侧画面关闭，左眼可以看到右侧画面的残影，但是如果把左侧画面打开，因为左侧画面的光线90％以上是和左眼前的偏光玻璃的偏振角度相同，这样左眼能看到明亮的左画面，右画面与左画面重叠部分的残影就不会影像左眼对左画面的观感质量，但是左画面以外的残影仍会影像左眼的观感质量，右眼同理。

本发明左消光圈和右消光圈很好的解决了残影问题，相对现有技术采用PBS分光板大大降低了成本。

在工作中消光模组与光机模组的前后运动是联动的，光机模组在远端时均与左消光圈和右消光圈的距离最大(如图13)，光机模组在近点时均与左消光圈和右消光圈的距离最小(如图14所示)，始终保证残影被阻挡在左右眼各自的视野之外。

本发明还公开一种视功能训练装置的残影消除方法，包括如下步骤：

左眼通过左消光圈26，看到A点和C点之间的第一画面的清晰有效画面，第二画面的C点和D点之间的残影被左消光圈26靠近右消光圈处进行遮挡消光；同样，右眼通过右消光圈26，看到B点和D点之间的第二画面的清晰有效画面，第一画面的A点和B点之间的残影被右消光圈26靠近左消光圈处遮挡消光。左消光圈26和右消光圈27的左右移动距离均为11mm，光机模组3前后移动距离为68mm，左消光圈26、右消光圈27、光机模组3三者在第一驱动单元5的驱动下，协同相向运动。左消光圈26和右消光圈27起到物理遮光的作用，可以保证通过左消光圈26和右消光圈26均看到第一显示器11和第二显示器15的图像在运动种的准确性，以起到更好的视力保健效果。

本发明的同步关系为光机模组6向前移动到最大距离时，左消光圈26和右消光圈26均向中间移动最大距离，始终保证通过左消光圈26和右消光圈26观看画面时，左右眼看到的画面，都为清晰有效的画面，遮住多余残影干扰。

本发明第一显示器垂直向下发出的水平偏振光垂直投射到半透半反光学玻璃上，经过半透半反光学玻璃折射后沿水平方向投向观看者；第二显示器发出的垂直偏振光水平穿过(即透射)半透半反光学玻璃投向观看者，通过透射和折射形成互成90度光的叠加左右画面；本发明采用消光模组且遮光装置与光机模组同步运动，解决了残影干扰问题。

本发明采用半透半反光学玻璃板，即在玻璃上涂镀一种特殊膜，实现光线既可以折射又可以投射的效果，降低成本；本发明通过消光模组和驱动单元使得半透半反光学玻璃板光线分射效果，分别使得第一显示器和第二显示器光线图像可以同时、准确无误的经过半透半反光学玻璃板投向观看者；且左消光圈、右消光圈和光机模组三者可以协同运动，实现画面多维移动以满足双眼视觉三联动，达到眼睛视觉的调节与集合联动起到视力保健作用。

本发明利用半透半反光学玻璃的特性，把显示界面相互垂直且出射偏振光相差90度的两个显示器画面投射到观看者，且两个显示界面到观看者的光程相等；光机模组前后移动的同时，两个显示器和左右消光圈按比例同步左右移动，保证观看者看到清晰的联动画面。

以上公开的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种视功能训练装置，其包括光机模组(3)和位于所述光机模组(3)前方的透镜模组(4)，所述光机模组(3)包括外壳(14)、固定在所述外壳(14)上端的第一显示器模组、固定在所述外壳(14)后端的第二显示器模组，其特征在于，所述光机模组(3)还包括位于所述外壳(14)内的半透半反光学玻璃(12)，所述半透半反光学玻璃(12)位于所述第一显示器模组和第二显示器模组之间且与水平面呈45°；

所述视功能训练装置还包括消光模组(200)，所述消光模组(200)位于光机模组(3)和透镜模组(4)之间，其包括左消光圈(26)、右消光圈(27)以及消光圈支架(28)；所述左消光圈(26)和右消光圈(27)分别活动固定在消光圈支架(28)上；所述消光圈支架(28)包括位于所述左消光圈(26)内的第一光挡板(283)以及位于所述右消光圈(27)内的第二光挡板(284)；其中所述左消光圈(26)和第一光挡板(283)构成一个光通面积可变的左光圈，所述右消光圈(27)和第二光挡板(284)构成一个光通面积可变的右光圈；

所述视功能训练装置还包括驱动所述光机模组(3)前后移动和同时驱动所述左消光圈(26)和右消光圈(27)左右移动的驱动单元(5)，所述驱动单元(5)与所述光机模组(3)、左消光圈(26)和右消光圈(27)固定连接。

2.根据权利要求1所述的视功能训练装置，其特征在于：所述左消光圈(26)和右消光圈(27)均包括框体(261)、固定在所述框体(261)上表面的第一卡扣凹槽件(262)以及固定在所述框体(261)下表面的两个第二穿孔固定件(263)。

3.根据权利要求2所述的视功能训练装置，其特征在于：所述框体(261)由两两相对的四个侧边组成，所述框体(261)设有位于四个侧边前端的前开口(2611)以及位于四个侧边后端的后开口(2612)；所述第一光挡板(283)由所述左消光圈(26)的前开口(2611)延伸至所述左消光圈(26)的框体(261)内；所述第二光挡板(284)由所述右消光圈(27)的前开口(2611)延伸至所述右消光圈(27)的框体(261)内。

4.根据权利要求2所述的视功能训练装置，其特征在于：所述消光圈支架(28)还包括支架主体(281)、以及位于所述支架主体(281)上且分别与所述左消光圈(26)和右消光圈(27)对应设置的左开口(2811)和右开口(2812)；所述第一光挡板(283)由所述左开口(2811)一端向所述光机模组(3)所在方向延伸设置；所述第二光挡板(284)由所述右开口(2812)一端向所述光机模组(3)所在方向延伸设置。

5.根据权利要求4所述的视功能训练装置，其特征在于：所述消光圈支架(28)还包括位于所述第一光挡板(283)和第二光挡板(284)之间的中间板(285)、分别与所述中间板(285)两端连接的上板(286)和下板(287)、分别位于所述第一光挡板(283)上端和中间板(285)靠近第一光挡板(283)所在的上端的两个第一上定位件(2881)、分别位于第一光挡板(283)下端和中间板(285)靠近第一光挡板(283)所在的下端的两个第一下定位件(2882)、分别位于第二光挡板(284)上端和中间板(285)靠近第二光挡板(284)所在的上端的两个第二上定位件(2883)、分别位于第二光挡板(284)下端和中间板(285)靠近第二光挡板(284)所在的下端的两个第二下定位件(2884)。

6.根据权利要求5所述的视功能训练装置，其特征在于：所述左消光圈(26)的第一卡扣凹槽件(262)位于两个第一上定位件(2881)之间，左消光圈(26)的第二穿孔固定件(263)位于两个第一下定位件(2882)之间；所述右消光圈(27)的第一卡扣凹槽件(262)位于两个第二上定位件(2883)之间，右消光圈(27)的第二穿孔固定件(263)位于两个第二下定位件(2884)之间。

7.根据权利要求6所述的视功能训练装置，其特征在于：所述消光模组(200)还包括第一滑动轴(291)、第二滑动轴(292)、第三滑动轴(293)以及第四滑动轴(294)；所述第一滑动轴(291)两端分别用螺钉固定在所述消光圈支架(28)的两个第一上定位件(2881)内，第一滑动轴(291)通过左消光圈(26)的第一卡扣凹槽件(262)控制所述左消光圈的前后配合间隙在合理范围内；所述第二滑动轴(292)两端分别用螺钉固定在消光圈支架(28)的两个第一下定位件(2882)内，第二滑动轴(292)通过左消光圈(26)的两个第二穿孔固定件(263)控制所述左消光圈的上下前后配合间隙在合理范围内；所述第三滑动轴(293)两端分别用螺钉固定在消光圈支架(28)的两个第二上定位件(2883)内，第三滑动轴(293)通过右消光圈(27)的第一卡扣凹槽件(262)控制右消光圈的前后配合间隙在合理范围内；所述第四滑动轴(294)两端分别用螺钉固定在消光圈支架(28)的两个第二下定位件(2884)内，第四滑动轴(294)通过右消光圈(27)的两个第二穿孔固定件(263)控制右消光圈的上下、前后配合间隙在合理范围内。

8.根据权利要求1所述的视功能训练装置，其特征在于：第一显示器模组包括固定在所示外壳(14)上端的第一显示器信号处理板(7)、位于所述第一显示器信号处理板(7)下方的第一显示器(11)、固定所述第一显示器信号处理板(7)和第一显示器(11)的第一显示器组合支架(10)、以及连接在第一显示器信号处理板(7)和第一显示器(11)之间的第二驱动单元(8)；第二显示器模组包括固定在所述外壳(14)后端的第二显示器信号处理板(19)、位于所述第二显示器信号处理板(19)前方的第二显示器(15)、固定所述第二显示器信号处理板(19)和第二显示器(15)的第二显示器组合支架(17)、以及连接在第二显示器信号处理板(19)和第二显示器(15)之间的第三驱动单元(18)。

9.根据权利要求1所述的视功能训练装置，其特征在于：所述透镜模组(4)包括透镜模组支架(41)、固定在所述透镜模组支架(41)上的左透镜组和右透镜组、手轮(441)、与所述手轮(441)固定连接的第一齿轮(442)、与所述第一齿轮(442)啮合连接的第二齿轮(443)、与所述第二齿轮(443)固定连接的双向螺杆(444)、螺纹连接在所述双向螺杆(444)上且与所述左透镜组固定连接的第一螺母(445)、以及螺纹连接在所述双向螺杆(444)上且与所述右透镜组固定连接的第二螺母(446)；所述左透镜组包括左透镜支架(421)、固定在所述左透镜支架(421)内的左透镜(422)、左偏光玻璃片(423)、以及固定所述左偏光玻璃片(423)且固定在所述左透镜支架(421)上的左偏光玻璃支架(424)；所述右透镜组包括右透镜支架(431)、固定在所述右透镜支架(431)内的右透镜(432)、右偏光玻璃片(433)、以及固定所述右偏光玻璃片(433)且固定在所述右透镜支架(431)上的右偏光玻璃支架(434)。

10.根据权利要求9所述的视功能训练装置，其特征在于：所述透镜模组(4)还包括位置感觉装置(447)，所述第二齿轮(443)固定在所述双向螺杆(444)的一端，所述位置感觉装置(447)固定在所述双向螺杆(444)的另一端。

11.根据权利要求9所述的视功能训练装置，其特征在于：所述透镜模组(4)还包括第一透镜滑动轴(451)、第二透镜滑动轴(452)和第三透镜滑动轴(453)；所述左透镜支架(421)设有左透镜穿孔(4211)和左透镜凹槽(4212)；所述右透镜支架(431)设有右透镜穿孔(4311)和右透镜凹槽(4312)；其中所述第一透镜滑动轴(451)穿过所述左透镜穿孔(4211)和所述右透镜穿孔(4311)且其两端分别固定在透镜模组支架(41)上；所述第二透镜滑动轴(452)穿过所述左透镜凹槽(4212)且其两端分别固定在透镜模组支架(41)上；所述第三透镜滑动轴(453)穿过所述右透镜凹槽(4312)且其两端分别固定在透镜模组支架(41)上；第一透镜滑动轴(451)位于上方且第二透镜滑动轴(452)和第三透镜滑动轴(453)位于下方。

12.权利要求1-11任一所述的视功能训练装置的残影消除方法，其特征在于，设定人眼通过所述视功能训练装置可以看到A点、B点、C点和D点之间的画面，设定A点和C点之间为第一画面，B点和D点之间为第二画面，B点和C点之间为第一画面和第二画面的重叠画面；具体方法如下：

左眼通过左消光圈，看到第一画面的清晰有效画面，第二画面的C点和D点之间的残影被左消光圈靠近右消光圈处进行遮挡消光；同样，右眼通过右消光圈，看到第二画面的清晰有效画面，第一画面的A点和B点之间的残影被右消光圈靠近左消光圈处遮挡消光。

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