CN117425849A - 一种离焦显示系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及图像显示领域，具体而言涉及一种离焦显示系统。所述离焦显示系统包括：第一图像源，呈现第一图像；第二图像源，呈现第二图像；以及光路系统，包括至少一个光学成像器件；所述光路系统与所述第一图像源相对设置，对所述第一图像源成具有第一成像距离的第一像；所述光路系统与第二图像源相对设置，对所述第二图像源成具有第二成像距离的第二像，所述第二成像距离大于所述第一成像距离；其中，所述光路系统还包括观察界面，与第一像及第二像对应设置，以通过所述观察界面同时观察所述第一像和第二像。所述一种离焦显示系统能够具有针对性的分别调节两个以上图像的成像距离，使其对观察者产生离焦刺激抑制眼轴伸长。

Description

一种离焦显示系统 技术领域

本公开涉及图像显示领域，具体而言涉及一种离焦显示系统。

背景技术

近视作为一个社会性问题，现有的研究表明，近视离焦能够有效抑制眼轴边长，甚至可以实现缩短眼轴的效果，且视觉中心区域的正离焦刺激效果远强于边缘视场的正离焦刺激。在现有技术中，通过具有正离焦刺激的眼镜，将部分现实空间转折成像，所成的像呈现在视网膜前以产生拉动视网膜向前的力，使得将所成的像落在视网膜上得到清晰的图像，防止眼轴身长甚至缩短眼轴。

发明内容

本公开正是基于现有技术的上述需求而提出的，本公开要解决的技术问题是提供一种离焦显示系统以具有针对性的分别调节两个以上图像的成像距离，使其对观察者产生离焦刺激抑制眼轴伸长。

为了解决上述问题，本公开提供的技术方案包括：

提供了一种离焦显示系统，包括：第一图像源，呈现第一图像；第二图像源，呈现第二图像；以及光路系统，包括至少一个光学成像器件；所述光路系统与所述第一图像源相对设置，对所述第一图像源成具有第一成像距离的第一像；所述光路系统与第二图像源相对设置，对所述第二图像源成具有第二成像距离的第二像，所述第二成像距离大于所述第一成像距离；其中，所述光路系统还包括观察界面，与第一像及第二像对应设置，以通过所述观察界面同时观察所述第一像和第二像。

通过是所述光路系统以使得所述第一图像和所述第二图像分别成具有第一成像距离的第一像和具有第二成像距离的第二像，且所述第二成像距离大于所述第一成像距离以使得观察者通过所述观察界面观看时，所述第一像和 所述第二像落在眼睛内的不同位置，进而形成近视离焦刺激。

优选的，所述光学成像器件，包括反射镜、透射镜中的一种或几种。

如此设置以通过反射镜或透射镜实现成像。

优选的，所述第一图像与所述光学成像器件具有第一物距，所述第二图像与所述光学成像器件具有第二物距；所述第一成像距离大于所述第一物距，所述第二成像距离大于所述第二物距。

如此设置以能够呈现放大并具有一定距离的像，使得观察者能够更加清晰地观看。

优选的，所述第一像包括实像和虚像中的至少一种；所述第二像包括实像和虚像中的至少一种。

优选的，当观察者通过所述观察界面观察所述第一像和第二像时，所述第一像落在观察者的视网膜上，所述第二像落在观察者的视网膜前；以使得观察者在观察所述第一像时，所述第二像对观察者产生离焦刺激。

通过观察界面观看到的第一像落在观察者的视网膜上，第二像落在观察者的视网膜前，所述第一像的像面与所述第二像的像面之间存在一定的间隔，以使得当观察者观察所述第一像时，第二像能过对观察者产生一定的离焦刺激，以使得视网膜具有向前移动的趋势，进而防止眼轴向后伸长，甚至具有缩短眼轴的效果。

优选的，所述光路系统包括光学成像装置，所述光学成像装置包括：第一分光镜，包括与所述第一图像源和所述第二图像源相对的第一侧以及远离所述第一图像源和所述第二图像源的第二侧；所述第一分光镜将其接收到光线的一部分的进行反射，一部分进行透射；凹面反射镜，所述凹面反射镜与所述第一分光镜相对设置，所述凹面反射镜具有内凹的反射面，以将接收到的光线反射出去；所述第一图像源发射的光线和所述第二图像源发射的光线相耦合。

所述第一分光镜将接收到的光线中的一部分进行透射，以降低成像的亮 度，保证观察者在观看时的良好体验，防止过强的光线对眼睛产生刺激作用；所述凹面反射镜与所述第一分光镜相对设置以能够将所述第一分光镜反射出的光线顺利的入射到所述凹面反射镜上；所述第一图像源发射的光线和所述第二图像源发射的光线相耦合以使得观察者透过所述观察界面能够同时观看到所述第一像和所述第二像。

优选的，所述观察界面包括所述第一分光镜的所述第二侧。

如此设置以能够使观察者从所述第一分光镜的所述第二侧观看所述第一像和所述第二像。

优选的，所述第一图像源包括第一显示器，所述第一显示器呈现所述第一图像；所述第二图像源包括第二显示器，所述第二显示器呈现所述第二图像。

如此设置以由所述第一显示器显示的第一图像和所述第二显示器显示第二图像发出光线输入到所述光学系统中。

优选的，所述第一显示器所在平面与所述凹面反射镜的法向夹角大于90°，所述凹面反射镜与所述第一分光镜之间的法向夹角为15°～85°。

如此设置以使得所述凹面反射镜不会接收到由第一显示器发出的光线，以防止所述凹面反射镜对光线进行反射以对所成的第一像和第二像造成干扰；通过限制所述凹面反射镜和所述第一分光镜的法向夹角以使得经过所述第一分光镜发射的光线能够入射到所述凹面反射镜上。

优选的，所述光学系统还包括光路调节装置；所述第二图像的光线经过所述光路调节装置施加至所述光学成像装置以形成第二像。

如此设置以使得在空间有限的情况下，所述第二图像经过所述光路调节装置的调节具有一定范围的像距，以使得近视离焦刺激具有相应的调节范围。

优选的，当观察者通过所述观察界面同时观察所述第一像和第二像时，所述第一显示器和所述第二显示器位于所述观察者的可见区域之外。

如此设置能够使的观察者在观看所述观察界面时，不会看到所述第一显 示器和所述第二显示器，更不会看到所述第一显示器和所述第二显示器所显示的图像，避免对观察者造成干扰，以影响观看和显示的效果。

优选的，所述光路系统还包括光路调节装置，所述光路调节装置包括第二分光镜；所述第一显示器设置在所述第二分光镜的第一相对位置，以将所述第一显示器发出的光透过所述第二分光镜施加到所述光学成像装置上；所述第二显示器设置在所述第二分光镜的第二相对位置，以将所述第一显示器发出的光通过所述第二分光镜反射施加到所述光学成像装置上。

如此设置以通过第二分光镜增加所述第二成像距离，同时减弱所述第一显示器和所述第二显示器上图像的亮度，以在一定程度上保护眼睛，降低过强的光线对眼睛的影响。

优选的，第二显示器设置在所述第二分光镜的第一侧；第一显示器设置在所述第二分光镜的第二侧。

优选的，所述第一分光镜和所述第二分光镜之间的法向夹角为25°～155°。

如此设置以使得经过所述第一分光镜反射的光线能够入射到所述第二分光镜上。

优选的，所述光路调节装置还包括第一反射镜，所述第一反射镜与所述第二显示器相对设置，所述第一反射镜与所述第二分光镜的第一侧相对设置。

所述第一反射镜与所述第二显示器相对设置以使得所述第二显示器发射出的光线入射到所述第一反射镜上，所述第一反射镜与所述第二分光镜的第一侧相对设置以使得经过所述第一反射镜反射的光线能够入射到所述第二分光镜上，并经过所述第二分光镜反射出去。

优选的，所述光路系统包括调节机构，所述调节机构调节所述第一像、第二像中的至少一个，使得观察者通过所述观察界面观察所述第一像时，所述第二像相的屈光度在0-5D之间变化。

如此设置以使得所述光路系统根据观察者的眼睛情况调节近视离焦的刺激量，以对观察者的眼睛具有良好的调节效果。

优选的，所述第一像与所述第二像的光强度的比例为50～0.2。

在所述第一像的像面和所述第二像的像面不相同的前提下，通过调整第一像和所述第二像的光强度，使得所述第一像和所述第二像在提供近视离焦刺激的同时，实现体验和效果的平衡，

优选的，所述第一成像距离为3-5m；所述第一像的屈光度和所述第二像的屈光度之间的差值为0.2D～5.5D。。

如此设置使得观察者无论如何都会在一个比较远的距离去观察主图像，在这样的情况下离焦具有一定的作用，能够起到一定的效果。

优选的，所述凹面反射镜包括球面、非球面和自由曲面反射镜，其中心点曲率半径为200～1500mm。

优选的，所述第一反射镜包括平面反射镜或球面反射镜，中心点曲率半径大于等于200mm。

优选的，所述第一显示器和所述第二显示器前设置四分之一波片。

通过上述设置以将由外界环境光经过第一分光镜和凹面反射镜产生的杂光进行消除。

优选的，所述第一图像源为主图像源，所述第一图像为主图像；所述第二图像源为离焦图像源，所述第二图像为离焦图像；所述主图像源经由所述光学成像器件成具有第一成像距离的主图像的像，所述离焦图像源经由所述光学成像装器件成具有大于所述第一成像距离的离焦图像的像，以在观察所述主图像时，所述离焦图像对观察者产生离焦刺激。

经由所述光学成像器件以使得所述第一图像和所述第二图像分别成具有第一成像距离的第一像和具有第二成像距离的第二像，且所述第二成像距离大于所述第一成像距离以使得观察者通过所述观察界面观看时，所述第一像和所述第二像落在眼睛内的不同位置，进而形成近视离焦刺激。

优选的，所述第二显示器设置在所述光学成像器件的左上方，所述第二显示器与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对 设置。

通过上述设置以在有限的空间中，实现远距离的成像，并通过对光学成像器件的排布以形成具有不同像距的第一像和第二像，其中第一像能够呈现在所述视网膜上，第二像呈现在视网膜前，二者共同作用以形成近视离焦刺激，能够有效防止眼轴的延长，在一定程度上甚至能够缩短眼轴。优选的，所述第二显示器设置在所述光学成像器件的右上方，所述第二显示器与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。

优选的，所述第二显示器设置在所述光学成像器件的右上方，所述第二显示器与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。

通过上述设置以在有限的空间中，实现远距离的成像，并通过对光学成像器件的排布以形成具有不同像距的第一像和第二像，其中第一像能够呈现在所述视网膜上，第二像呈现在视网膜前，二者共同作用以形成近视离焦刺激，能够有效防止眼轴的延长，在一定程度上甚至能够缩短眼轴。优选的，所述第二显示器设置在所述光学成像器件的右上方，所述第二显示器与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。

优选的，所述第二显示器设置在所述光学成像器件的左上方，所述第二显示器与所述第一反射镜相对设置，所述第一反射镜与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。

通过上述设置以在有限的空间中，实现远距离的成像，并通过对光学成像器件的排布以形成具有不同像距的第一像和第二像，其中第一像能够呈现在所述视网膜上，第二像呈现在视网膜前，二者共同作用以形成近视离焦刺激，能够有效防止眼轴的延长，在一定程度上甚至能够缩短眼轴。优选的，所述第二显示器设置在所述光学成像器件的右上方，所述第二显示器与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。

优选的，所述第二显示器设置在所述光学成像装置的右上方，所述第二 显示器与所述第一反射镜相对设置，所述第一反射镜与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。

通过上述设置以在有限的空间中，实现远距离的成像，并通过对光学成像器件的排布以形成具有不同像距的第一像和第二像，其中第一像能够呈现在所述视网膜上，第二像呈现在视网膜前，二者共同作用以形成近视离焦刺激，能够有效防止眼轴的延长，在一定程度上甚至能够缩短眼轴。

与现有技术相比，本公开能够在有限的空间中，通过对多个光学元件的排布以使得观察者通过所述观察界面能够看到第一成像距离在3-5m之间的第一像，和比所述第一成像距离更长的第二像，以使得观察者能够在一个比较远的距离去观察所述第一像，并且所述第一像能够落在观察者的视网膜上，所述第二像将在比所述第一像的成像距离还要远的位置呈现，所述第二像落在观察者的视网膜前，进而产生相应的近视离焦刺激。所述第一像和所述第二像共同作用能够有效防止眼轴的延长，在一定程度上甚至能够缩短眼轴。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开形成第一像的光路示意图；

图2为本公开形成第二像的光路示意图；

图3为本公开同时形成第一像和第二像的光路示意图；

图4为本公开形成第二像的另一个光路示意图；

图5为本公开同时形成第一像和第二像的另一光路示意图；

图6为本公开形成第二像的又一光路示意图；

图7为本公开同时形成第一像和第二像的光路示意图；

图8为本公开形成第二像的再一光路示意图；

图9为本公开同时形成第一像和第二像的光路示意图。

附图标记：

1、第一分光镜；2、四分之一波片；3、凹面反射镜；4、第一显示器；5、第二分光镜；6、第二显示器；7、第一反射镜；8、第一侧；9、第二侧。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本公开实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

为便于对本申请实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本申请实施例的限定。

本实施例提供了一种离焦显示系统，参照图1-9。

所述离焦显示系统包括第一图像源、第二图像源和光路系统。

所述第一图像源包括第一显示器4，所述第一显示器4呈现第一图像；相应的，所述第二图像源包括第二显示器6和光路调节装置，所述第二显示器6呈现第二图像。

光路系统，包括至少一个光学成像器件，在所述光成像学器件之间形成光路；所述光学系统与所述第一图像源相对设置，对所述第一图像源成具有第一成像距离的第一像；相应的，所述光学系统与第二图像源相对设置，对所述第二图像源成具有第二成像距离的第二像，所述第二成像距离大于所述第一成像距离；其中，所述光路系统还包括观察界面，与第一像及第二像对应设置，以通过所述观察界面同时观察所述第一像和第二像。

所述光学成像器件包括反射镜、透射镜中的一种或几种，通过对光学成像器件的排布和/或组合排布以应用光的反射或透射规律实现将所述第一图像和所述第二图像分别形成成第一成像距离的第一像和成第二成像距离的第二像。进一步的，所述第一像包括实像和虚像中的至少一种，同样的，所述第二像包括实像和虚像中的至少一种。也就是说，最终所呈现的所述第一像和所述第二像不做对于像的性质的限定，即可以成实像，也可以成虚像。

所述观察界面为观察所述第一像和所述第二像的介质，可以是窗口，所述窗口为机械结构上的一个开口，所述开口内不设置透光的光学成像器件，仅通过空气作为传播介质以对所述第一像和所述第二像进行观察；也可以是通过透出光线的观察的某光学成像器件，即相当于在像与观测者之间设置某种能够透出光线的光学成像器件，以使得观察者通过该光学成像器件对像进行观看。总而言之，只要可以通过某一介质观察到所述第一像和所述第二像的均可以作为观察界面。

所述观察界面和所述第一像与所述第二像对应设置，所述对应设置包括多种情况，只要满足观察者通过所述观察界面能够看到所述第一像和所述第二像时，所述观察界面与所述第一像和所述第二像之间的位置关系均属于对应设置。示例性的，观察者可以通过所述观察界面直接观察所述第一像和所述第二像，也可以通过一定的光路传输对所述第一像和所述第二像进行观察。

进一步的，所述第一图像与所述光学成像器件具有第一物距，所述第二图像与所述光学成像器件具有第二物距；所述第一成像距离大于所述第一物 距，所述第二成像距离大于所述第二物距。如此设置以能够呈现放大并具有一定距离的像，使得观察者能够更加清晰地观看。进一步的，所述第一成像距离为3-5m，所述第一像的屈光度和所述第二像的屈光度之间的差值为0.2D～5.5D。如此设置以使得观察者能够在一个比较远的距离去观察所述第一像，而所述第二像将在比所述第一像的成像距离还要远的位置呈现，以产生第二像的近视离焦刺激。通过将所述第一像的屈光度和所述第二像的屈光度之间存在一定差值，以使得所述第一像和所述第二像都设置到较远距离处成像，以防止所述第一像和所述第二像与观察者距离太近以在一定程度上使得呈现的像落在观察者视网膜后，进而产生拉扯视网膜向后移动的力，加剧观测者的近视程度。

再进一步的，所述光学成像装置包括第一分光镜1和凹面反射镜3。所述第一图像和所述第二图像源发出的光线依次经过所述第一分光镜1和所述凹面反射镜3进行成像。

分光镜，所述分光镜能够将接收到的光线进行反射和透射处理，一部分接收到的光线会在所述分光镜上改变传播方向返回向发光物质所在的方向，一部分的光线经过透射射出。所述透射是入射光经过折射穿过物体后的出射现象。分光镜具有反射值(R)和透射值(T)，通常用分光比，即R:T的值表征分光镜的反射和透射的情况。在本公开中，利用所述分光镜的透射，将过滤掉一部分的光线，以改变最终成像的亮度，避免亮度太高而对眼睛形成不必要的刺激。

所述第一分光镜1，包括与所述第一图像源相对的第一侧8以及远离所述第一图像源的第二侧9。进一步的，所述分光比为1：9～9：1。

反射镜，所述反射镜利用反射定律工作，以改变光线的传播方向。

所述凹面反射镜3，与所述第一分光镜1相对设置，且具有内凹的反射面，以改变所接收到光线的传播方向。所述凹面反射镜3可以为球面反射镜、非球面反射镜和自由曲面反射镜，所述凹面反射镜3的中心点曲率半径为 200～1500mm。

在所述光路系统中，所述第一图像源和所述第二图像源发出光线，进一步的，所述第一显示器4和所述第二显示器6发出光线，所述第一显示器4和所述第二显示器6可以为LCD(Liquid Crystal Display的简称，液晶显示器)，也可以为AMOLED(Active-matrix organic light-emitting diode，有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体)。在所述第一显示器4和所述第二显示器6前设置有四分之一波片2，所述四分之一波片2使得当一定波长的光垂直入射通过时，出射的寻常光和异常光之间相位相差1/4波长。所述第一显示器4与所述第一分光镜1的第一侧8相对设置，所述第一显示器4上呈现的第一图像通过所述四分之一波片2发射出的光线首先经过所述第一分光镜1，所述第一分光镜1接收到的一部分光线以透射的方式穿过所述第一分光镜1，由此将会降低所述第一图像的亮度，以防止最终成像过量而影响观看效果；一部分光线则通过反射改变传播方向向所述凹面反射镜3发射。进一步的，所述凹面反射镜3与所述第一显示器4之间的法向夹角大于90°，以使得所述第一图像发出的光线不会直接入射到所述凹面反射镜3上，更不会经由所述凹面反射镜3进行反射，通过如此设置以防止经由所述凹面反射镜3反射的光线形成干扰以影响最终成像结果。更进一步的，将所述凹面反射镜3与所述第一分光镜1之间的法向夹角控制在15°～85°范围内，能够有效限制所述光线的传播路径，避免加入不必要的杂光影响观看效果或分散观察者的注意力。经过所述第一分光镜1反射后的光线是向外发散的，由实际光线的反向延长线的交点形成虚像。该虚像落在所述凹面反射镜3的一倍焦点以内，当再次经过所述凹面反射镜3反射后，将形成放大正立的第一虚像。观察者在通过所述观察界面观察所述第一虚像时，看到的像为所述第一虚像经过所述第一分光镜1透射后形成的第一像。所述第一像具有第一成像距离，并能够呈现在观察者的视网膜上。相应的，所述第二图像源与所述第一分光镜1的第一侧8相对设置，所述第二图像源发出的光线依次经过与上述相同的光 学成像装置：所述第一分光镜1和所述凹面反射镜3，并形成第二虚像。所述第二虚像为所述第二图像源在最后经过所述凹面反射镜3后所呈现的正立放大的虚像，观察者在通过所述观察界面观察所述第二虚像时，看到的像为所述第二虚像经过所述第一分光镜1透射后形成的第二像。所述第二像具有第二成像距离，以使得所述第二像呈现在观察者的视网膜前。所述第一图像源发射的光线和所述第二图像源发射的光线相耦合，以使得观察者透过所述观察界面能够同时观看到所述第一像和所述第二像。所述第一图像源和所述第二图像源都经由所述第一分光镜1的反射将部分的光线入射到所述凹面反射镜3上，观察者透过所述观察界面观察经过所述凹面反射镜3通过反射以形成正立放大的虚像，所述虚像包括第一像和第二像。更进一步的，外界环境光经过所述第一分光镜1和所述第一反射镜7后产生杂光，会对第一像和第二像的成像结果造成影响，由此，本公开利用光的偏振特性来消除杂光，具体而言，当所述第一显示器和所述第二显示器为LCD时，出射光为P偏振光，LCD前方设置所述四分之一波片2，所述四分之一波片2的快轴与P偏振光呈45°，可将LCD出射的P偏振光变为圆偏振光，所使用圆偏振片由S方向选通的线偏振片和所述四分之一波片2构成，所述圆偏振片中的所述四分之一波片2快轴与LCD上方四分之一波片快轴平行，通过以上方式以对由外界环境产生的杂光进行消除。

所述第一像和所述第二像共同作用以形成近视离焦刺激，为了使得观察者能够将注意力放在成像在视网膜上的第一像上，可以通过改变所述第一像和所述第二像的亮度，以使得所述第二像和所述第一像共同作用提供近视离焦刺激的同时，实现体验和效果的平衡，由此，所述第一像与所述第二像的光强度的比例为50～0.2。

所述第一像和所述第二像共同作用形成近视离焦刺激，所述第一图像源为主图像源，所述第一图像为主图像，经过上述光学成像器件，主图像的像所在的像面能够清晰的成像于观察者的视网膜上，进一步的，所述主图像的 像位于所述观察者的视场角内。所述第二图像源为离焦图像源，所述第二图像为离焦图像，经过上述的光学成像器件形成离焦图像的像，所述离焦图像的像的像面在所述主图像的像的像面之前，以使得在观察者观察主图像时，所述离焦图像的像落在观察者视网膜前，进而对观察者产生离焦刺激。即所述主图像的像和所述离焦图像的像共同作用，对观察者产生近视离焦刺激。此外，经研究和临床数据表明，边缘视场的近视离焦刺激可以有效抑制近视，而视觉中心区域的近视离焦刺激的效果远强于边缘视场的近视离焦刺激。由此，所述第二像能够围绕所述第一像分布，换言之，所述第二像将分布在观察者的视场角区域之外，形成周边离焦刺激；所述第二像还能够与所述第一像重叠，即所述第二像成像在观察者的视场角区域之内，由于所述第一像和所述第二像可以通过光学成像器件呈现虚像的形式，虚像不能被光屏接收，当两个虚像重叠时，能够相互透过，以形成中心区域的离焦刺激。

所述光路系统还包括调节机构，所述调节机构调节所述第一像、第二像中的至少一个，使得观察者通过所述观察界面观察所述第一像时，所述第二像相的屈光度在0-5D之间变化。所述调节机构能够分别对所述第一像和所述第二像进行调节，不产生相互之间的影响。所述光路调节结构能够对所述光路系统中的光学器件的位置进行调节，进而改变所述第一成像距离和所述第二成像距离。示例性的，调节所述第一显示器4和所述第一分光镜2之间的光程以调节第一成像距离，调节所述第二显示器6和所述第一分光镜2之间的光程以调节第二成像距离。具体而言，可以使用所述调节机构调节所述第一显示器4和所述第二显示器6的位置，进而改变所述第一像和所述第二像的成像距离，在对所述第一显示器4和所述第二显示器6的位置进行调整时，需要控制所述第一成像距离小于所述第二成像距离，以使得当观察者通过所述观察界面观察所述第一像时，所述第二像能够在0-5D的屈光度之间变化。进一步的，屈光度为xD的第二图像为具有正视眼的观察者佩戴与屈光度xD相对应的近视眼镜能够看清的第二图像。示例性的，所述第二光路系统能够 提供屈光度为2D的第二图像，即为具有正视眼的观察者佩戴200度的近视眼镜能够看清的第二图像。

对于不同的观察者的不同的眼睛情况，可以调整所述第一显示器4的位置以改变所述第一成像距离，所述第一成像距离为3-5m，观察者无论如何都会在一个比较远的距离去观察主图像，在这样的情况下离焦具有一定的作用，能够起到一定的效果。所述第一图像最终呈现的所述第一像能够落在观察者的视网膜上，以保障观察者在观测所述第一图像时眼轴保持在自然状态，不具有拉长眼轴的趋势。而通过对所述第二显示器6位置的调整以使得所述第二成像距离大于所述第一成像距离，在观察者观看所述第一像时，所述第二像落在视网膜前方，具有一定的屈光度。当观察者在观看时，所述第二像呈模糊的像以使得观察者具有想要看清所述第二像的意愿，以产生拉动视网膜向前移动的力，以起到保持眼轴长度，甚至是缩短眼轴的效果。

在确定所述第一成像距离后，可以通过所述调节机构调整所述第二显示器6的位置改变所述第二成像距离，进而改变所述第二像落在观察者眼中的具体位置，改变近视离焦的刺激量以匹配观察者的眼睛状况。通过对所述第二成像距离的设定以抑制眼轴变长，甚至可以产生拉动视网膜向前移动的力，以缩短眼轴，减轻近视程度。

所述光路系统还包括光路调节装置，所述光路调节装置能够改变所述第二图像的成像距离，对所述第二图像进行反射和/或透射以加长成像距离，同时也会对第一图像产生影响，但不会对第一图像的成像距离产生较大的影响。所述第二图像的光线经过所述光路调节装置施加至所述光学成像器件以形成第二像。所述光路调节装置包括第二分光镜5。所述第二显示器6设置在所述第二分光镜5的第二相对位置，且所述第二显示器6与所述第二分光镜5的第一侧8相对设置，以将所述第二显示器6发出的光通过所述第二分光镜5反射施加到所述光学成像器件上。进一步的，所述第一分光镜1和所述第二分光镜5之间的法向夹角为25°～155°。

具体而言，所述第二显示器6和所述第二分光镜5的第一侧8相对设置，所述第二显示器6上呈现的第二图像通过所述四分之一波片2发射出的光线经过所述第二分光镜5，一部分光线以透射的方式穿过所述第二分光镜5，一部分入射光线在所述第二分光镜5上改变传播方向反射到上述涉及的所述光学成像器件上，观察者通过所述观察界面看到第二像；所述第一显示器4设置在所述第二分光镜5的第二侧9，由所述第一显示器4发出的光经过所述第二分光镜5，部分的透射穿过所述第二分光镜5，并射向所述光学成像器件，观察者通过所述观察界面看到第二像。

在本实施例的第一实施方式中，参照图1-3，所述光学成像装置包括第一分光镜1和凹面反射镜3，其中，所述凹面反射镜3为光学成像器件。所述第一显示器4设置在所述光学成像器件左上方，且位于所述第一分光镜1和凹面反射镜3之间，所述第一分光镜1设置在左侧并与所述第一显示器4相对，所述凹面反射镜3设置在右侧，并与所述第一显示器4之间的法向夹角成钝角以防止所述第一显示器4发出的光线入射到所述凹面反射镜3上对整个光路产生不必要的干扰。此外，所述第二显示器6设置在所述光学成像器件的左侧，所述光路调节装置包括第二分光镜5，所述第二分光镜5的第一相对位置上设置有第一显示器4，所述第一显示器4位于所述第二分光镜5的第二侧9，如此设置以能够将所述第一显示器4发出的光透过所述第二分光镜5施加到所述光学成像器件上；所述第二分光镜5的第二相对位置上设置有第二显示器6，所述第二显示器6位于所述第二分光镜5的第一侧8，如此设置以能够将所述第一显示器4发出的光通过所述第二分光镜5反射施加到所述光学成像器件上。所述第二分光镜5的第一侧8与所述第一分光镜1的第一侧8相对设置，以方便所述第二分光镜5反射出的光线入射到所述第一分光镜1的第一侧8上。所述第一显示器4发出的光线入射到所述第二分光镜5的第二侧9，部分的光线透射射向所述第一分光镜1的第一侧8，所述第一分光镜1改变部分入射光线的传播方向，并将其反射到所述凹面反射镜3上，以形成 所述第一虚像。所述第二显示器6发出的光线入射到所述第二分光镜5的第一侧8，一部分光线透射穿过所述第二分光镜5，一部分光线将通过所述第二分光镜5改变其传播反向反射入射到所述第一分光镜1的第一侧8，其中部分的光线经过所述第一分光镜1的反射作用以射向所述凹面反射镜3，形成第二虚像。其中，所述第二显示器6发出的由所述第二分光镜5射向所述第一分光镜1的光线与所述第一显示器4发出射向所述第一分光镜1的光线相耦合。观察者在与所述第一分光镜1相对的位置处通过所述观察界面同时观察到第一像和第二像，所述第一像和所述第二像分别为经过所述第一分光镜1透射的第一虚像和第二虚像。此外，所述第一分光镜1的第二侧9可以作为所述观察界面。通过上述设置以在有限的空间中，实现远距离的成像，并通过对光学成像器件的排布以形成具有不同像距的第一像和第二像，其中第一像能够呈现在所述视网膜上，第二像呈现在视网膜前，二者共同作用以形成近视离焦刺激，能够有效防止眼轴的延长，在一定程度上甚至能够缩短眼轴。

在本实施例的第二实施方式中，参照图1和图4-5，所述光学成像装置所包括的光学器件的种类和排布以及所述第一显示器4的排布与上述实施方式中相同，在此不再赘述。与上述实施不同的是，所述第二显示器6设置在所述光学成像器件的右上方，所述光学成像器件为所述凹面反射镜3。所述光路调节装置包括第二分光镜5。其他设置方式与上述第一实施方式中相类似，所述第二分光镜5的设置根据所述第二显示器6的位置调整，以使得所述第二显示器6发出的光线经过所述第二分光镜5的反射入射到所述第一分光镜1上，且由所述第二显示器6发射向所述第一分光镜1的光线与所述第一显示器4发射向所述第一分光镜1的光线相耦合。最终使得观察者在与所述第一分光镜1相对的位置处通过所述观察界面同时观察到第一像和第二像，所述第一像和所述第二像分别为经过所述第一分光镜1透射的第一虚像和第二虚像。通过上述设置以在有限的空间中，实现远距离的成像，并通过对光学成像器件的排布以形成具有不同像距的第一像和第二像，其中第一像能够呈现 在所述视网膜上，第二像呈现在视网膜前，二者共同作用以形成近视离焦刺激，能够有效防止眼轴的延长，在一定程度上甚至能够缩短眼轴。

所述光路调节装置包括第二分光镜5和第一反射镜7，所述第一反射镜7与所述第二分光镜5的第一侧8相对设置，所述第二分光镜5的第一侧8与所述第一分光镜1的第一侧8相对设置。所述第二显示器6设置在所述第二分光镜5的第二相对位置，以将所述第一显示器4发出的光通过所述第二分光镜5反射施加到所述光学成像装置上。进一步的，所述第一反射镜7包括平面反射镜或球面反射镜，中心点曲率半径大于等于200mm。所述第一分光镜1和所述第二分光镜5之间的法向夹角为25°～155°，以能够使得经由所述第二分光镜5反射出的光线能够入射到所述第一分光镜1上。

需要说明的是，上述提及所述第一反射镜7包括平面反射镜或球面反射镜，所有能够对光线起到反射作用的都可以替代上述第一反射镜7，例如，可以使用所述分光镜进行替代。

具体而言，所述第二显示器6和所述第一反射镜7相对设置，所述第一反射镜7与所述第二分光镜5的第一侧8相对设置。所述第二显示器6上呈现的第二图像通过所述四分之一波片2发射出的光线经过所述第一反射镜7，反射出的光线入射到所述第二分光镜5上，一部分光线以透射的方式穿过所述第二分光镜5，一部分光线入射在所述第二分光镜5上改变传播方向反射到上述涉及的所述光学成像装置上，并形成第二虚像，观察者通过所述观察界面看到的像为所述第二虚像经过所述第一分光镜1透射后形成的第二像。

在本实施例的第三实施方式中，参照图1和图6-7，所述光学成像装置内所包括的种类和排布以及所述第一显示器4的排布与上述实施方式中相同，在此不再赘述。所述第二显示器6设置在所述光学成像器件的左上方，所述光学成像器件为凹面反射镜3，所述光路调节装置包括第二分光镜5和第一反射镜7，所述第一显示器4设置在所述第二分光镜5的第一相对位置，且所述第一显示器4位于所述第二分光镜5的第二侧9，如此设置以能够将所述第一 显示器4发出的光透过所述第二分光镜5施加到所述光学成像装置上；所述第二显示器6与所述第一反射镜7相对设置，以使得所述第一反射镜7能够接收到来自所述第二显示器6所发射出的光线，所述第一反射镜7与所述第二分光镜5的第一侧8相对设置，以使得所述第二分光镜5能够接收到所述第一反射镜7反射出的光线，进而将所述第二显示器6发出的光线施加到所述光学成像装置上。所述第一显示器4发出的光线依次经过所述第二分光镜5、第一分光镜1以及凹面反射镜3，并在所述凹面反射镜3的作用下呈现第一虚像。在本实施方式中的光线路径与第一实施方式中的第一显示器4发出的光线的传播路径一致，不再展开说明。所述第二显示器6发出的光线首先入射到所述第一反射镜7上，经过所述第一反射镜7改变光线的传播方向以入射到所述第二分光镜5的第一侧8，部分的光线将通过所述第二分光镜5改变其传播反向反射入射到所述第一分光镜1的第一侧8，其中部分的光线经过所述第一分光镜1的反射作用以射向所述凹面反射镜3，形成第二虚像。其中，所述第二显示器6发出的由所述第二分光镜5射向所述第一分光镜1的光线与所述第一显示器4发出射向所述第一分光镜1的光线相耦合。观察者在与所述第一分光镜1相对的位置处通过所述观察界面同时观察到第一像和第二像，所述第一像和所述第二像分别为经过所述第一分光镜1透射的第一虚像和第二虚像。相较于第一实施方式，本实施方式通过加入第一反射镜7以增加所述第二像的第二成像距离，以使得所述第二成像距离具有更宽的调节范围，当所述第一像落在观察者的视网膜上时，通过改变第二显示器6的位置以改变第二像的第二成像距离，使其成像在视网膜前，以共同作用以形成近视离焦刺激，能够有效防止眼轴的延长。

在本实施例的第四实施方式中，参照图1和图8-9，所述光学成像器件的种类和排布以及所述第一显示器4的排布与上述实施方式中相同，在此不再赘述。所述第二显示器6设置在所述光学成像器件的右上方，所述光路调节装置包括第二分光镜5和第一反射镜7，其他设置方式与上述第三实施方式中 相类似，所述第一反射镜7和所述第二分光镜5的设置将根据所述第二显示器6的位置进行调整，以使得所述第二显示器6发出的光线经由所述第一反射镜7的反射和所述第二分光镜5的反射入射到所述第一分光镜1上，且由所述第二显示器6发射向所述第一分光镜1的光线与所述第一显示器4发射向所述第一分光镜1的光线相耦合。最终使得观察者在与所述第一分光镜1相对的位置处通过所述观察界面同时观察到第一像和第二像，所述第一像和所述第二像分别为经过所述第一分光镜1透射的第一虚像和第二虚像。上述设置相较于第二实施方式而言，对于所述第二像的第二成像距离的调整具有更大的范围，进而具有更广的近视离焦刺激量，有利于在所述第一像落在观察者视网膜上的同时，通过设置调节范围以内的第二成像距离以控制第二像的对于视网膜的近视离焦刺激量，进而能够有效防止眼轴的延长。

此外，当观察者通过所述观察界面观察所述第一像和第二像时，所述第一显示器4和所述第二显示器6位于所述观察者的可见区域之外。在上述的四个实施方式中都涉及到观察者在与所述第一分光镜1相对的位置处观察所述第一像和第二像，所述第一显示器4和所述第二显示器6均设置在所述第一分光镜1的左上方和右上方，这些位置都位于观察者的视场角范围之外，即观察者不能直接观察到所述第一显示器4和所述第二显示器6上所显示的图像。如此设置能够有效避免所述第一显示器4和所述第二显示器6发出的光线对观察者的干扰，使得观察者在进行观察时，只能看到所述第一图像和所述第二图像。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (26)

1. 一种离焦显示系统，其特征在于，包括：

   第一图像源，呈现第一图像；

   第二图像源，呈现第二图像；

   以及

   光路系统，包括至少一个光学成像器件；所述光路系统与所述第一图像源相对设置，对所述第一图像源成具有第一成像距离的第一像；所述光路系统与第二图像源相对设置，对所述第二图像源成具有第二成像距离的第二像，所述第二成像距离大于所述第一成像距离；

   其中，所述光路系统还包括观察界面，与第一像及第二像对应设置，以通过所述观察界面同时观察所述第一像和第二像。
2. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，所述光学成像器件，包括反射镜、透射镜中的一种或几种。
3. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

   所述第一图像与所述光学成像器件具有第一物距，所述第二图像与所述光学成像器件具有第二物距；

   所述第一成像距离大于所述第一物距，所述第二成像距离大于所述第二物距。
4. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

   所述第一像包括实像和虚像中的至少一种；所述第二像包括实像和虚像中的至少一种。
5. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

   当观察者通过所述观察界面观察所述第一像和第二像时，所述第一像落在观察者的视网膜上，所述第二像落在观察者的视网膜前；以使得观察者在观察所述第一像时，所述第二像对观察者产生离焦刺激。
6. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，所述光路系统 包括光学成像装置，所述光学成像装置包括：

   第一分光镜，包括与所述第一图像源和所述第二图像源相对的第一侧以及远离所述第一图像源和所述第二图像源的第二侧；所述第一分光镜将其接收到光线的一部分的进行反射，一部分进行透射；

   凹面反射镜，所述凹面反射镜与所述第一分光镜相对设置，所述凹面反射镜具有内凹的反射面，以将接收到的光线反射出去；

   所述第一图像源发射的光线和所述第二图像源发射的光线相耦合。
7. 根据权利要求6所述的一种离焦显示系统，其特征在于，所述观察界面包括所述第一分光镜的所述第二侧。
8. 根据权利要求6所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

   所述第一图像源包括第一显示器，所述第一显示器呈现所述第一图像；

   所述第二图像源包括第二显示器，所述第二显示器呈现所述第二图像。
9. 根据权利要求8所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

   所述第一显示器所在平面与所述凹面反射镜的法向夹角大于90°，所述凹面反射镜与所述第一分光镜之间的法向夹角为15°～85°。
10. 根据权利要求8所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述光学系统还包括光路调节装置；

    所述第二图像的光线经过所述光路调节装置施加至所述光学成像装置以形成第二像。
11. 根据权利要求8所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    当观察者通过所述观察界面同时观察所述第一像和第二像时，所述第一显示器和所述第二显示器位于所述观察者的可见区域之外。
12. 根据权利要求8所述的一种离焦显示系统，其特征在于，所述光路系统还包括光路调节装置，所述光路调节装置包括第二分光镜；

    所述第一显示器设置在所述第二分光镜的第一相对位置，以将所述第一显示器发出的光透过所述第二分光镜施加到所述光学成像装置上；

    所述第二显示器设置在所述第二分光镜的第二相对位置，以将所述第一显示器发出的光通过所述第二分光镜反射施加到所述光学成像装置上。
13. 根据权利要求12所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    第二显示器设置在所述第二分光镜的第一侧；

    第一显示器设置在所述第二分光镜的第二侧。
14. 根据权利要求13所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第一分光镜和所述第二分光镜之间的法向夹角为25°～155°。
15. 根据权利要求12所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述光路调节装置还包括第一反射镜，所述第一反射镜与所述第二显示器相对设置，所述第一反射镜与所述第二分光镜的第一侧相对设置。
16. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述光路系统包括调节机构，所述调节机构调节所述第一像、第二像中的至少一个，使得观察者通过所述观察界面观察所述第一像时，所述第二像相的屈光度在0-5D之间变化。
17. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第一像与所述第二像的光强度的比例为50～0.2。
18. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第一成像距离为3-5m；

    所述第一像的屈光度和所述第二像的屈光度之间的差值为0.2D～5.5D。
19. 根据权利要求6所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述凹面反射镜包括球面、非球面和自由曲面反射镜，其中心点曲率半径为200～1500mm。
20. 根据权利要求15所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第一反射镜包括平面反射镜或球面反射镜，中心点曲率半径大于等于200mm。
21. 根据权利要求8所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第一显示器和所述第二显示器前设置四分之一波片。
22. 根据权利要求1所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第一图像源为主图像源，所述第一图像为主图像；

    所述第二图像源为离焦图像源，所述第二图像为离焦图像；

    所述主图像源经由所述光学成像器件成具有第一成像距离的主图像的像，所述离焦图像源经由所述光学成像装器件成具有大于所述第一成像距离的离焦图像的像，以在观察所述主图像时，所述离焦图像对观察者产生离焦刺激。
23. 根据权利要求14所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第二显示器设置在所述光学成像器件的左上方，所述第二显示器与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。
24. 根据权利要求14所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第二显示器设置在所述光学成像器件的右上方，所述第二显示器与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。
25. 根据权利要求15所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第二显示器设置在所述光学成像器件的左上方，所述第二显示器与所述第一反射镜相对设置，所述第一反射镜与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。
26. 根据权利要求15所述的一种离焦显示系统，其特征在于，

    所述第二显示器设置在所述光学成像装置的右上方，所述第二显示器与所述第一反射镜相对设置，所述第一反射镜与所述第二分光镜相对设置，所述第二分光镜与所述第一分光镜相对设置。