CN115963650A - 一种周边离焦显示系统及眼镜 - Google Patents
一种周边离焦显示系统及眼镜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115963650A CN115963650A CN202211586859.6A CN202211586859A CN115963650A CN 115963650 A CN115963650 A CN 115963650A CN 202211586859 A CN202211586859 A CN 202211586859A CN 115963650 A CN115963650 A CN 115963650A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- display system
- peripheral
- defocusing
- spectroscope
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 239000011521 glass Substances 0.000 title abstract description 8
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 claims abstract description 34
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims abstract description 24
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 19
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 abstract description 4
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 10
- 230000004379 myopia Effects 0.000 description 9
- 208000001491 myopia Diseases 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 3
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 208000014733 refractive error Diseases 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004515 progressive myopia Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公开了一种周边离焦显示系统及眼镜，包括：用于透视环境光线的镜片，具有凹向人眼的内表面，镜片的中心对应于人眼视轴；镜片的内表面设有分光膜；多个离焦单元，相对镜片的内表面，离散分布于镜片中心区域的外围；每个离焦单元包括一个图像源和一个分光镜；图像源用于向分光镜提供光线，部分光线被分光镜面向镜片的表面反射至镜片的内表面，镜片的内表面将接收到的光线按照预定的透反比反射至出瞳位置，然后光线在人眼视野的周边进行离焦成像。本发明所提供的眼镜，使用上述周边离焦显示系统，通过镜片正常透视环境光线，并通过多个离焦单元在人眼视场的周边形成多个离焦显示的图像，进行周边离焦刺激，从而对使用者的视力进行防控。
Description
技术领域
本发明涉及一种周边离焦显示系统及眼镜，属于视力防控领域。
背景技术
周边离焦控制镜片在近视防控中起到了积极作用。普通镜片在矫正中央屈光不正的同时会增加视网膜远视离焦，而周边离焦控制镜片通过特殊的光学设计在矫正中央屈光不正的同时利用周边相对正光度矫正近视眼的周边视网膜远视性离焦，以及避免由戴普通镜片导致的周边视网膜进一步远视性离焦现象，从而抑制由周边视网膜远视性离焦所诱导的眼轴增长和近视进展。
周边离焦控制镜片，通常对透视镜片采用局部设计的方式，使透过镜片的环境光发生变形，以实现周边离焦的效果。虽然达到了周边离焦刺激的作用，但同时妨碍了正常透视方向的成像，影响人眼透视视场。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种周边离焦显示系统，通过增强现实的方式，实现周边离焦。
为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：
一种周边离焦显示系统，包括：
镜片，用于透视环境光线；所述镜片具有凹向人眼的内表面，所述镜片的中心对应于人眼使用时的视轴，所述镜片的内表面的部分区域或全部区域设有分光膜；
多个离焦单元，相对所述镜片的内表面，离散分布于所述镜片中心区域的外围；
每个离焦单元包括一个图像源和一个分光镜；所述图像源用于向所述分光镜提供光线，部分光线被所述分光镜面向镜片的表面反射至所述镜片的内表面，所述镜片的内表面将接收到的光线按照预定的透反比反射至系统的出瞳位置，光线以会聚方式通过出瞳位置后在周边且相对分光镜远离出瞳位置的一侧实现离焦成像。
优选地，所述分光镜面向镜片的表面朝向所述镜片的中心，用于对从所述图像源发出且越过所述镜片中心的光线进行分光。或者，所述分光镜面向所述镜片的表面朝向所述镜片的外周，用于对从所述图像源发出且未到达所述镜片中心的光线进行分光。
优选地，所述离焦单元，还包括靠近所述图像源设置的透镜组。
优选地，所述离焦单元的数量为不少于3个的奇数个。
优选地，所述分光镜是平面分光镜或凹向所述镜片的凹面分光镜。
优选地，所述分光镜面向所述镜片的表面附有偏振分光膜，所述分光镜和所述镜片之间设有四分之一波片。
优选地，所述图像源是显示屏，或者带有掩膜的光源。
优选地，所述镜片还包括外表面，所述内表面和所述外表面具有面型差异，以产生光焦度，适配人眼视度。
一种眼镜，包括上述周边离焦显示系统，所述镜片设置在镜架中。
本发明所提供的周边离焦显示系统，通过在镜片面向人眼侧表面设置多个离焦单元，在人眼视野的周边，形成多个离焦的图像。该周边离焦显示系统，通过镜片正常透视环境光线，并通过多个离焦单元在环境图像的周边形成多个离焦显示的图像，进行周边离焦刺激，从而对使用者的视力进行防控。上述周边离焦显示系统，以增强现实的方式在环境图像上叠加多个离焦图像，对透视方向的环境图像没有影响，不影响用户正常用眼，视野范围大。
附图说明
图1为第一实施例所提供的周边离焦显示系统的立体结构图；
图2为图1所示周边离焦显示系统中平面分光镜的设置示意图；
图3为图1所示周边离焦显示系统中一组离焦单元的光路原理图；
图4为第一实施例提供的周边离焦显示系统的入眼画面示意图；
图5为第二实施例提供的周边离焦显示系统的立体结构图；
图6为图5所示周边离焦显示系统中一组离焦单元的光路原理图；
图7为第二实施例提供的周边离焦显示系统的入眼画面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步地详细描述。
本发明提供的周边离焦显示系统，包括：镜片和多个离焦单元，多个离焦单元相对于镜片的内表面，离散分布于镜片的周边；多个离焦单元共用镜片，具体地，多个离焦单元分别利用镜片的内表面与分光镜相对的区域进行离焦成像，同时离焦面距离实际视网膜有一定的距离，人眼会不自觉地向周边离焦面进行聚焦，从而达到缩短眼球距离，矫正近视的目的。
第一实施例
如图1和图2所示的周边离焦显示系统，包括：镜片103和多个离焦单元。其中，
镜片103为直径约70mm的圆形镜片，镜片103可以根据不同的设计裁剪为特定的形状，以适配镜框。镜片103用于透视环境光线，镜片103具有凹向出瞳位置101的内表面，并具有远离出瞳的对侧外表面；镜片103的内表面和外表面面型一致，或者镜片103的内表面和外表面具有面型差异以产生光焦度用于适配不同使用者的人眼视度。所述镜片103的中心对应于使用时通过出瞳中心的人眼视轴。所述镜片103的内表面的部分区域或全部区域设有分光膜，构成凹面分光镜；更为具体地，至少所述镜片103参与离焦成像的内表面区域附有具有预定透反比的分光膜。为了提高环境光进入出瞳位置101的亮度，该分光膜的透反比可以大于1，例如，使用透射反射比为8：2的分光膜。
多个离焦单元，相对所述镜片103的内表面，离散分布于所述镜片103中心区域的外围。优选为，多个离焦单元，绕所述镜片103的中心(即对应于视轴的位置)均匀分布于所述镜片103的周边，或者，多个离焦单元，相对于所述镜片103的水平线或竖直线对称分布于所述镜片103的相对两侧。所述离焦单元的数量以不少于3个的奇数为优，能够有效防止不同离焦单元之间的杂光干扰。在第一实施例中，整个光学系统由图1所示的5个离焦显示光路叠加而成，各个离焦显示光路基于镜片103的中心以均匀角度分布于整个系统中。
如图3所示，每个离焦单元包括一个图像源104和一个分光镜102，所述图像源104、所述分光镜102结合所述镜片103的内表面在出瞳位置的远离镜片方向上实现离焦成像。所述图像源104设置在镜片103的边缘位置，通常被镜框包覆。本实施例中的离焦成像时，所述图像源104向镜片103的中心方向发射光线，用于向所述分光镜102提供光线，其中，部分光线被所述分光镜102面向镜片103的表面反射至所述镜片103的内表面，所述镜片103的内表面将接收到的光线按照预定的透反比相对于镜片103中心法线(与人眼使用时的视轴方向重合)以一定的倾斜角度反射至出瞳位置101，所述光线呈会聚方式通过出瞳位置101后，在出瞳位置的远离镜片一侧以预定的(固定或可变的)离焦度进行离焦成像。由于上述离焦作用，当人眼被置于出瞳位置时，图像源104发出的光线经过出瞳位置101之后被人眼会聚到离焦面105上而非视网膜106上，其中离焦面105相对于视网膜106距离人眼瞳孔更近。以人眼观察到非视网膜上的图像呈模糊状态时的调节机制，会对调节整个眼球进行压缩以保证视网膜106向离焦面105重合，从而离焦作用引起眼轴缩短，达到矫正近视的目的。被所述镜片103的内表面反射后的光线是否透射经过所述分光镜102，取决于光路设计；该光线透射经过所述分光镜102并非必须的过程。优选地，还可以通过调节图像源104和分光镜102之间的距离，对离焦图像的离焦光焦度进行调节，以适配不同视度人眼对离焦程度的需求，产生有效的离焦刺激。
具体来说，图像源104采用微型显示器，例如，采用高亮度、高分辨率、小型化的MicroOLED显示屏。或者，图像源104采用带有掩膜的光源。上述两种图像源，均可实现周边离焦成像。
分光镜102为平面分光镜或曲面分光镜。分光镜102为凹面分光镜时，凹向图像源侧。分光镜102面向镜片103的表面设置分光膜，分光镜102的透射反射比优选为5：5。分光镜102在镜片103内表面的设置位置，根据图像源104发射的光线是否越过镜片103的中心，分为两种：一种如图3所示，同一离焦单元中，图像源104和分光镜102相对于镜片103的中心，设置在相对的两侧；一种如图6所示，同一离焦单元中，图像源204和分光镜202相对于镜片203的中心，设置在同侧。下面先结合第一实施例对前一种情况进行介绍。
如图1至图3所示，在第一实施例中，同一离焦单元中，图像源104和分光镜102相对于镜片103的中心，设置在镜片103的两侧；所述分光镜102面向镜片103的表面朝向所述镜片102的中心，用于对从所述图像源104发出且越过所述镜片103中心的光线进行分光。
此外，单个离焦单元，还可采用偏振分光膜系；例如，在所述分光镜102面向所述镜片103的表面附有偏振分光膜，并在所述分光镜102和所述镜片103之间设有四分之一波片，可以提高离焦图像的光能利用率。
表1给出了第一实施例中各光学镜片的参数，其中倾斜角度的标准是以图示的垂直方向为0°，顺时针方向旋转角度为负，逆时针方向旋转角度为正。
表1第一实施例中各光学镜片的参数
如图4所示的画面为人眼通过上述离焦显示系统所观察到的显示画面，其中，显示画面中在中心区域的周边显示有5个由离焦单元投射的离焦图像，分别对应于图2中所示的5个离焦显示光路系统。通过该系统，用户人眼在正常观察外界环境的同时受到画面周边5个离焦位置的离焦图像刺激以矫正近视，实现近视防护的功能性目的。
第二实施例
如图5所示的周边离焦显示系统，包括：镜片203和多个离焦单元。其中，镜片203的结构与第一实施例类似；离焦单元的结构与第一实施例略有不同。下面仅对两者存在差别的部分进行介绍。
在该实施例中，整个光学系统由图5所示的3个离焦单元叠加而成，各个离焦单元基于镜片203的中心以均匀角度分布于整个系统中。
如图5和图6所示，每个离焦单元包括一个图像源204、一个透镜组和一个分光镜202，其中，透镜组包括胶合的正透镜205和负透镜206，正-负胶合透镜有助于校正系统色差，并缩短光线传播路径。
与第一实施例类似的方式，所述图像源204、所述透镜组、所述分光镜202结合所述镜片203的内表面相对出瞳位置201实现离焦成像。所述图像源204设置在镜片203的边缘位置，通常被镜框包覆。所述图像源204向镜片203的中心方向发射光线，用于向所述分光镜202提供光线。透镜组靠近图像源204的位置设置。分光镜202面向镜片203的表面设置分光膜。同一离焦单元中，图像源204和分光镜202相对于镜片203的中心，设置在镜片203的同侧。所述分光镜202面向镜片203的表面朝向所述镜片202的边缘，用于对从所述图像源204发出且未到达所述镜片203中心的光线进行分光。
如图6所示，光线从微显示器204发出，从胶合透镜组206、205透射入射到平面分光镜202，平面分光镜202的透射反射比优选为5：5，光线经过平面分光镜202反射之后入射到镜片203的内表面，镜片203的内表面构成凹面分光镜，其透射反射比优选为7：3，经过凹面分光镜203反射之后从平面分光镜202透射，并在以大概会聚方式进入出瞳位置201。由于上述离焦作用，当人眼被置于出瞳位置201时，图像源204发出的光线经过出瞳位置201之后被人眼会聚到离焦面207上而非视网膜208上，其中离焦面207相对于视网膜208距离人眼瞳孔更近。以人眼观察到非视网膜上的图像呈模糊状态时的调节机制，会对整个眼球进行压缩以保证视网膜208向离焦面207重合，从而离焦作用引起眼轴缩短，达到矫正近视的目的。
如图7所示的画面为用户通过该周边离焦显示系统所观察到的显示画面，其中显示画面中，在中心区域的周边显示有3个离焦图像，分别对应图5中所示的3个离焦光路系统。
表2给出了第二实施例中各光学镜片的参数，其中倾斜角度的标准是以图示的垂直方向为0°，顺时针方向旋转角度为负，逆时针方向旋转角度为正。
表2第二实施例中各光学镜片的参数
通过上述周边离焦显示系统，用户在正常观察外界环境的同时，受到画面周边3个离焦位置的离焦图像刺激以矫正近视，实现该系统近视防护的功能性目的。本领域技术人员可以理解的，出瞳位置可以通过需求设定而并不局限于上述实施例的具体数值。
综上所述，本发明所提供的周边离焦显示系统，包括设置在镜片内侧的多个离焦单元，用于在人眼视野周边提供离焦图像，实现周边离焦刺激，达到预防近视的目的。上述周边离焦显示系统，以增强现实的方式在环境图像上叠加多个离焦图像，对透视方向的环境图像没有影响，不影响用户正常用眼，视野范围大。并且，上述周边离焦显示系统中，各离焦单元通过折叠的反射折射结构以达到缩小体积的目的，各个独立的离焦光路系统共用镜片这一凹面反射光学元件，使多个离焦单元容纳于同一光学系统中，体积小、集成度高。
以上对本发明所提供的一种周边离焦显示系统及眼镜进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (10)
1.一种周边离焦显示系统，其特征在于，包括：
镜片，用于透视环境光线；所述镜片具有凹向人眼的内表面，所述镜片的中心对应于人眼使用时的视轴，所述镜片的内表面设有分光膜；
多个离焦单元，相对所述镜片的内表面，离散分布于所述镜片中心区域的外围；
每个离焦单元包括一个图像源和一个分光镜；所述图像源用于向所述分光镜提供光线，部分光线被所述分光镜面向镜片的表面反射至所述镜片的内表面，所述镜片的内表面将接收到的光线按照预定的透反比反射至系统的出瞳位置，光线以会聚方式通过出瞳位置后在周边且相对分光镜远离出瞳位置的一侧实现离焦成像。
2.如权利要求1所述的周边离焦显示系统，其特征在于：
所述分光镜面向镜片的表面朝向所述镜片的中心，用于对从所述图像源发出且越过所述镜片中心的光线进行分光。
3.如权利要求1所述的周边离焦显示系统，其特征在于：
所述分光镜面向所述镜片的表面朝向所述镜片的外周，用于对从所述图像源发出且未到达所述镜片中心的光线进行分光。
4.如权利要求2或3所述的周边离焦显示系统，其特征在于：
所述离焦单元，还包括靠近所述图像源设置的透镜组。
5.如权利要求2或3所述的周边离焦显示系统，其特征在于：
所述离焦单元的数量为不少于3个的奇数个。
6.如权利要求2或3所述的周边离焦显示系统，其特征在于：
所述分光镜是平面分光镜或凹向所述镜片的凹面分光镜。
7.如权利要求2或3所述的周边离焦显示系统，其特征在于：
所述分光镜面向所述镜片的表面附有偏振分光膜，所述分光镜和所述镜片之间设有四分之一波片。
8.如权利要求2或3所述的周边离焦显示系统，其特征在于：
所述图像源是显示屏，或者带有掩膜的光源。
9.如权利要求1所述的周边离焦显示系统，其特征在于：
所述镜片还包括外表面，所述内表面和所述外表面具有面型差异，以产生光焦度，适配人眼视度。
10.一种眼镜，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的周边离焦显示系统，所述镜片设置在镜架中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211586859.6A CN115963650A (zh) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | 一种周边离焦显示系统及眼镜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211586859.6A CN115963650A (zh) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | 一种周边离焦显示系统及眼镜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115963650A true CN115963650A (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=87353537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211586859.6A Pending CN115963650A (zh) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | 一种周边离焦显示系统及眼镜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115963650A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112740099A (zh) * | 2018-07-30 | 2021-04-30 | 奥克塞拉有限公司 | 用于延缓近视进展的电子接触透镜的光学设计 |
| CN113759548A (zh) * | 2020-06-03 | 2021-12-07 | 北京耐德佳显示技术有限公司 | 一种近眼显示系统 |
| US20210389607A1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-12-16 | Acucela Inc. | Apparatus and methods for the treatment of refractive error using active stimulation |
| CN114502120A (zh) * | 2019-07-31 | 2022-05-13 | 奥克塞拉有限公司 | 用于将图像投射到视网膜上的设备 |
| CN115047652A (zh) * | 2021-03-08 | 2022-09-13 | 依视路国际公司 | 用于近视进展控制的眼科套件 |
| CN217587749U (zh) * | 2022-05-17 | 2022-10-14 | 上海睿视健康科技有限公司 | 一种光学系统 |
| CN218917840U (zh) * | 2022-12-09 | 2023-04-25 | 北京耐德佳显示技术有限公司 | 一种离焦显示眼镜 |
-
2022
- 2022-12-09 CN CN202211586859.6A patent/CN115963650A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112740099A (zh) * | 2018-07-30 | 2021-04-30 | 奥克塞拉有限公司 | 用于延缓近视进展的电子接触透镜的光学设计 |
| CN114502120A (zh) * | 2019-07-31 | 2022-05-13 | 奥克塞拉有限公司 | 用于将图像投射到视网膜上的设备 |
| CN113759548A (zh) * | 2020-06-03 | 2021-12-07 | 北京耐德佳显示技术有限公司 | 一种近眼显示系统 |
| US20210389607A1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-12-16 | Acucela Inc. | Apparatus and methods for the treatment of refractive error using active stimulation |
| CN115047652A (zh) * | 2021-03-08 | 2022-09-13 | 依视路国际公司 | 用于近视进展控制的眼科套件 |
| CN217587749U (zh) * | 2022-05-17 | 2022-10-14 | 上海睿视健康科技有限公司 | 一种光学系统 |
| CN218917840U (zh) * | 2022-12-09 | 2023-04-25 | 北京耐德佳显示技术有限公司 | 一种离焦显示眼镜 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10782453B2 (en) | Display devices with reflectors | |
| US20240036332A1 (en) | Tilting array based display | |
| EP0775327B1 (en) | Head mounted display optics | |
| US5384654A (en) | Image observation device | |
| US8079713B2 (en) | Near eye display system | |
| US11513349B2 (en) | Optical see-through (OST) near-eye display (NED) system integrating ophthalmic correction | |
| CN103984099B (zh) | 虚像显示装置 | |
| US20150036221A1 (en) | Wide-field head-up display (HUD) eyeglasses | |
| US20120013988A1 (en) | Head mounted display having a panoramic field of view | |
| CN211375190U (zh) | 一种vr光学模组和显示设备 | |
| US20040212882A1 (en) | Monocentric autostereoscopic optical apparatus with a spherical gradient-index ball lens | |
| JP2003050374A (ja) | ヘッドマウント式表示装置 | |
| US11914156B1 (en) | System and method for automatic vision correction in near-to-eye displays | |
| JP2554415Y2 (ja) | ホログラフィックヘルメットに装着した両眼用デイスプレイ | |
| JP3496890B2 (ja) | 表示装置 | |
| CN114207501A (zh) | 用于利用扩展光束近眼观看的可穿戴显示器 | |
| CN210894855U (zh) | 一种增强现实光学模组及增强现实设备 | |
| JP2003195185A (ja) | 双眼光学装置 | |
| CN216210238U (zh) | 一种光学模组和近眼显示光学系统 | |
| CN218917840U (zh) | 一种离焦显示眼镜 | |
| Rogers et al. | Biocular display optics | |
| CN111948823B (zh) | 一种可抑制近视加深的虚拟现实设备及其光路结构 | |
| CN113341567A (zh) | 一种双焦面光波导近眼显示光学系统 | |
| JPH02168225A (ja) | デイスプレイ等の画像面を見るための疲労防止用眼鏡 | |
| CN115963650A (zh) | 一种周边离焦显示系统及眼镜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |