CN219105285U - 一种视力改善模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种视力改善模组，包括：屏幕、光路折叠镜片组件和变焦机构，所述光路折叠镜片组件设置在所述屏幕的发光一侧，所述变焦机构连接屏幕或者光路折叠镜片组件。本实用新型的视力优化模组根据用户的近视度数，改变屏幕到最近的镜片的距离，使得用户在裸眼情况下能够看清屏幕。在此基础上，在一定的长度范围内通过屏幕的轴向往复运动连续改变成像位置，或者通过变焦机构调节光路折叠镜片组件以连续改变焦距，从而调节人眼睫状肌的活性，最终改善近视。本实用新型使用光路折叠镜片组件实现光路的折叠，可以显著缩短整体结构的厚度，缩小设备体积，降低成本，便于携带和使用。

Description

一种视力改善模组

技术领域

本实用新型属于VR眼镜领域，尤其涉及一种视力改善模组。

背景技术

如图1所示，正常眼睛视觉成像是指光线聚焦于视网膜上，而近视则是指视觉成像未能聚焦于视网膜上，而是聚焦于视网膜之前的情形（如图2所示）。患者在目视远物时会模糊，而望向近物时则相对清楚。

对于患有近视的客群，市面上现有的VR（Virtual Reality）眼镜大多数都是采用尽量兼容近视镜片的方针。例如Oculus Rift和Gear VR等VR产品使用了可更换的不同焦距镜片或者距离调节旋钮等辅助组件，配合高清屏幕，令有轻微视力问题的用家也能正常使用产品。也有一些品牌的产品，例如HTC VIVE，增加眼睛附近的空间，让用家可以戴着眼镜使用VR。另外也存在一些第三方公司的附加配件，譬如Gauss Eyewear的埋入式近视镜片，也能做到同样效果。但整体来说，市面上绝大部分产品只是降低使用门槛，并没有治疗或改善近视状况的例子。

近视从解剖结构变化上可分为调节性近视和轴性近视。调节性近视主要是由睫状肌痉挛引起的，也称为“假性近视”，可通过睫状肌松弛眼药水进行治疗；但常见的青少年近视和稳定的成年人近视几乎都是轴性近视，而已经形成的轴性近视现时并无有效的治疗方式。尽管角膜屈光手术或屈旋旋光性人工晶体植入手术可以帮助近视人群免于戴眼镜或隐形眼镜，但对于伴随高度近视而出现的眼底改变是无法逆转的。因此对于近视来说，预防它的形成和加重至关重要。

实用新型内容

本实用新型的技术目的在于提供一种视力改善模组，旨在通过屏幕的往复运动调节人眼睫状肌的活性，通过睫状肌训练以改善近视。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，一种视力改善模组，包括：屏幕、光路折叠镜片组件和变焦机构，所述光路折叠镜片组件设置在所述屏幕的发光一侧，所述变焦机构连接屏幕或者光路折叠镜片组件。

进一步地，所述变焦机构为连接屏幕的直线移动组件，所述直线移动组件调节所述屏幕与所述光路折叠镜片组件的间距。

进一步地，所述直线移动组件包括电机、齿轮和齿条，所述电机的输出轴与所述齿轮固定连接，所述齿轮与所述齿条相啮合，所述齿条与所述屏幕固定连接，所述屏幕还连接有直线导向机构。

进一步地，所述直线导向机构包括导向套和导向杆，导向套固定在屏幕的下侧，所述导向套滑动连接导向杆。

进一步地，本实用新型有两种实施方案。

在实施例1里，所述光路折叠镜片组件包括第一滤光片、第二滤光片、垫环和折射聚光镜片，所述第一滤光片、垫环、第二滤光片和折射聚光镜片沿远离屏幕的方向依次同轴设置，所述第一滤光片与第二滤光片相对的表面均为半反射半透射光学表面。

进一步地，在实施例1里，所述光路折叠镜片组件还包括适配器、卡扣和集装环，所述折射聚光镜片固定在适配器与所述集装环之间，所述第一滤光片、垫环与第二滤光片固定在所述集装环内侧，卡扣固定连接适配器和集装环，卡扣以机械锁方式固定。

在实施例2里，所述光路折叠镜片组件包括第一滤光片、第二滤光片、垫环和配置于垫环内的折射聚光镜片，所述第一滤光片、折射聚光镜片和第二滤光片沿远离屏幕的方向依次同轴设置，所述第一滤光片与第二滤光片相对的表面均为半反射半透射光学表面。

进一步地，在实施例2里，所述光路折叠镜片组件还包括适配器、卡扣和集装环，所述集装环与所述适配器固定连接，所述第一滤光片、垫环与第二滤光片均固定在所述集装环内侧，卡扣固定连接适配器和集装环，卡扣以机械锁方式固定。

进一步地，所述折射聚光镜片为凸透镜或菲涅耳透镜。

进一步地，所述第一滤光片与第二滤光片均为中性密度滤光片。

本实用新型中视力改善模组与现有技术相比，有益效果在于：

本实用新型的视力优化模组根据用户的近视度数，改变屏幕到最近的镜片的距离，使得用户在裸眼情况下能够看清屏幕。在此基础上，在一定长度范围内通过屏幕的轴向往复运动连续改变成像位置，或者通过变焦机构调节光路折叠镜片组件以连续改变焦距，从而调节人眼睫状肌的活性，最终改善近视。本实用新型使用光路折叠镜片组件实现光路的折叠，可以显著缩短整体结构的厚度，缩小设备体积，降低成本，便于携带和使用。

附图说明

图1是正常眼睛成像的示意图；

图2是近视眼睛成像的示意图；

图3是本实用新型实施例1中视力改善模组的整体结构示意图；

图4是本实用新型实施例1中视力改善模组的俯视图；

图5是图4中A-A处的剖视图；

图6是本实用新型实施例1中光路折叠镜片组件的爆炸图；

图7是本实用新型实施例1中光线经过光路折叠镜片组件的示意图；

图8是本实用新型实施例1屏幕与第一滤光片之间的轴向距离L1和屈光度的对应关系；

图9是本实用新型实施例2中光路折叠镜片组件的爆炸图；

图10是本实用新型实施例2中光线经过光路折叠镜片组件的示意图；

图11是本实用新型实施例2屏幕与第一滤光片之间的轴向距离L2和屈光度的对应关系。

在附图中，各附图标记表示：

1、屏幕 2、光路折叠镜片组件 3、电机 4、齿条 5、齿轮 6、导向杆 7、导向套 8、人眼 201、第一滤光片 202、第二滤光片 203、凸透镜 204、适配器 205、卡扣 206、集装环207、垫环。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

参见图3，在本实施例中，视力改善模组包括：屏幕1和光路折叠镜片组件2，屏幕1连接有带动其移动的直线移动组件，光路折叠镜片组件2设置在屏幕1的发光一侧，屏幕1与光路折叠镜片组件2之间的距离即为屏幕1的可移动距离，由直线移动组件进行调节。

屏幕1的光线经过光路折叠镜片组件2的折叠后被近视患者的眼睛所接收到，本实施例中通过屏幕1移动机构带动屏幕1移动，屏幕1的成像焦点随之前后移动。睫状肌是位于眼球中层的一圈平滑肌，它能透过改变晶状体的形状以控制眼睛调节，使正在移动的物体维持清晰映像。有研究指出，训练睫状肌强度能改善近视的症状。原理上，通过本实施例的屏幕1有规律地作前后线性移动，成像聚焦不停变化的情况下会促使眼球的睫状肌主动进行舒张和收缩，从而达到训练的效果。

参见图4~5，在本实施例中，直线移动组件包括电机3、齿轮5和齿条4，电机3的输出轴与齿轮5固定连接，齿轮5与齿条4相啮合，齿条4与屏幕1固定连接。为了确保屏幕1移动更加稳定，在屏幕1下侧连接有导向套7，导向套7滑动连接有导向杆6。电机3带动齿轮5旋转，进而通过齿条4带动屏幕1直线往复移动。移动距离可以覆盖屈光度为0D至 -6D的可视范围。电机3由预编制程序控制旋转方向和速度，通过正反转带动屏幕1沿轴向往复运动。屏幕1每一个往复循环（来回）用时大约45-60秒。

参见图5~6，光路折叠镜片组件2包括第一滤光片201、第二滤光片202和凸透镜203，第一滤光片201、第二滤光片202和凸透镜203沿远离屏幕1的方向依次同轴设置，第一滤光片201与第二滤光片202相对的表面均为半反射半透射光学表面的中性密度滤光片。

光路折叠镜片组件2还包括适配器204和集装环206，凸透镜203固定在适配器204与集装环206之间，第一滤光片201与第二滤光片202固定在集装环206内侧。在集装环206内侧还设有一个垫环207，垫环207设置在第一滤光片201与第二滤光片202之间，以提供第一滤光片201与第二滤光片202所需距离。最后以卡扣205用机械扣方式固定整个光路折叠镜片组件2。

光路折叠镜片组件2主要组成部分为折射和反射模块，主要功能在于折叠光路，在有限的物理尺寸内实现多倍光路的传播，进而减小光学结构的厚度，提高使用的便捷性和舒适度。本实施例中由凸透镜203实现折射聚光镜片的作用，而反射模块可以利用半反射半透射光学表面实现。在本专利中，反射模块功能由中性密度滤光片（Neutral densityfilter）完成。凸透镜203是VR眼镜的标准配置，能修正晶状体感知光源的角度，使其重新被人眼读取，达到增大视角、放大画面、增强立体效果的作用。中性密度滤光片是一种无色至灰色的滤镜，而反射式中性密度滤光片，采用薄膜干涉的原理，将一部分光透过，将另一部分光反射，而其辉度骤降特性使成像不会发生偏色。

滤光片和凸透镜均同轴安装。第一滤光片201与第二滤光片202上的金属镀层均在两个滤光片面对面安装的一侧，半反射半折射过程也发生在该镀层表面。

参见图7，本实施例中的反射模块和折射模块物理上分开。来自屏幕1的光线首先通过折射穿过第一滤光片201，然后依次在第二滤光片202的金属镀层表面和第一滤光片201的金属镀层表面发生反射。接着，反射光线通过折射穿过第二滤光片202并进入凸透镜203。最后光线经过凸透镜203的折射进入人眼8瞳孔成像。

针对患有一定度数（屈光度范围：0D~-6D）的近视患者，利用电机3改变屏幕1和光路折叠镜片组件2之间的距离（记为L），可以使该近视患者在不佩戴近视眼镜的裸眼情况下看清屏幕1图像。屈光度和距离L之间满足弱非线性关系，具体由透镜组参数确定。整体上屈光度越小，对应的距离L越小，屈光度为零时，距离L最大。在近视患者裸眼看清屏幕1图像的前提下，利用电机3正反转控制屏幕1在距离L的基础上往复移动，强化患者睫状肌，矫正其近视。

有证据表明长时间的近距离用眼是非常明确的近视危险因素之一，眼科医生推测这可能和睫状肌功能不佳而导致的“调节滞后”相关。近视的形成理论之一是调节滞后导致了远视离焦，即外界物象经过晶状体折射后形成的焦平面位于视网膜后方，此时大脑感知到视网膜后方物象更加清晰，故而促使眼轴向后增长，使得近视加重。因此，眼科在预防近视进展的同时亦会注意调节功能的训练。这项实用新型则在这方向上逆向思考，透过可调节的堆叠式镜片组，加上已编程的可动式屏幕1有规律地来回移动，从而训练睫状肌强度，改善近视问题。具体流程为：（1）根据用户的近视度数（0-600度），改变屏幕1到距离屏幕1最近的镜片的距离L，使得用户能在裸眼（即不戴近视眼镜的）情况下能够看清屏幕1。（2）一个确定了近视度数的用户，对应一个可看清屏幕1的距离L0。在L0的基础上，在[L0-∆L, L0+∆L]的一个范围内通过屏幕1的往复运动调节人眼8睫状肌的活性，最终改善近视。

本实用新型光路折叠镜片组件2采用的是堆叠式镜片组结构，通过光路的折叠可以显著缩短整体结构的厚度。镜片组中各部件的相关重要参数，例如焦距、曲率半径、距离、透镜的曲面类型、各部件之间需要满足的关系等并非是唯一的，在该整体光学架构下，它们是可以调整的，当然所对应的VR设备整体的厚度也可能随着变化。下面以实施案例的形式给出光学结构的一种参数组合。

本案例的目标是满足[-6D, 0D]屈光度范围内近视用户裸眼使用VR设备并进行眼部训练的需求。使用者的视场角不低于60度，出瞳距离为14 mm。本实施例中整体焦距为37.02 mm。凸透镜203的厚度为14.2 mm，焦距为37.02 mm，其两侧光学表面均采用非球面结构，其中靠近人眼8一侧的表面的曲率半径为55.487 mm，而靠近第二滤光片202一侧的表面的曲率半径为25.138mm。第二滤光片202的厚度为2 mm，并在靠近第一滤光片201的一侧存在金属镀层，其和第一滤光片201的轴向间距为1 mm。第一滤光片201的厚度同样为2 mm，并在靠近第二滤光片202的一侧有镀层。第一滤光片201与第二滤光片202之间的间距为6 mm。

根据用户的近视程度，屏幕1与第一滤光片201之间的轴向距离L ₁可以利用电机3驱动齿条4进行调节，以满足用户裸眼看清屏幕1图像的需求。为满足光线在第一滤光片201与第二滤光片202之间共反射两次的要求，距离L ₁和近视用户眼睛屈光度之间满足图8所示近似线性关系。对于正常视力用户，距离L ₁最大，其值为12.214 mm。

在上述步骤完成后，通过预编制程序控制电机3在一定角度内正向和反向旋转，带动屏幕1沿轴向做靠近和远离镜片组的周期性运动，使得图像聚焦位置依次在视网膜后、视网膜上和视网膜前周期性变化，迫使人眼8做出对应调整，锻炼人眼8睫状肌的活性，改善视力。屏幕1每次往复运动的周期为45-60秒。

本实用新型的方法类似于渐进式镜片疗法，相对于现有技术中通过侵入式或投药方式的疗法，作为副作用和风险较低的一种替代方案。本实用新型光路折叠镜片组件2可以有效缩短VR眼镜的厚度，减小其重量，提高VR眼镜使用的便捷性和舒适度。可动式屏幕1不但可以配合镜片组实现不同近视程度使用者裸眼使用VR眼镜的需求，更能通过成像的远近循环强化睫状肌，为近视患者视力矫正提供便捷、有效的解决方案。

实施例2：

参见图9，本实施例中的光路折叠镜片组件2包括第一滤光片201、第二滤光片202和凸透镜203，第一滤光片201、凸透镜203和第二滤光片202沿远离屏幕1的方向依次同轴设置，第一滤光片201与第二滤光片202相对的表面均为半反射半透射光学表面的中性密度滤光片。

光路折叠镜片组件2还包括适配器204和集装环206，集装环206与适配器204固定连接，第一滤光片201、第二滤光片202和凸透镜203均固定在集装环206内侧。在集装环206内侧也设有一个垫环207，垫环207设置在第一滤光片201与第二滤光片202之间。最后也是以卡扣205用机械扣方式固定整个光路折叠镜片组件2。

参见图10，本实施例中光线的反射和折射过程交替进行。来自屏幕1的光线首先通过折射穿过第一滤光片201，然后进入凸透镜203，并由凸透镜203折射后入射到第二滤光片202，在第二滤光片202的金属镀层表面发生反射后再次入射到凸透镜203，经凸透镜203折射后入射到第一滤光片201，并在第一滤光片201的金属镀层表面发生反射返回凸透镜203.光线再次通过凸透镜203折射后入射到第二滤光片202并穿过第二滤光片202进入人眼8瞳孔成像。

上述实施例1与实施例2的光线在两个中性密度滤光片之间的反射次数为偶数，反射次数不同，光线最终聚焦位置也随之变化。综合成像质量，光线在滤光片之间共发生两次反射成像效果最佳。光路折叠镜片组件2自身不能控制反射的次数，但是屏幕1和距离其最近的第一滤光片201的距离确定后，光线通过滤光片两次反射后成像的位置也可以确定（具体和镜片组参数有关）。当人眼8瞳孔位于该位置时，即可实现光线经滤光片两次反射成像的目标。相反，出瞳距离（即瞳孔和距离其最近的镜片的表面的距离）确定之后，光线通过滤光片两次反射后成像对应的屏幕1的位置也是确定，只需要把屏幕1调整到对应位置，即可实现光线经滤光片两次反射后成像的目标。

如上所述，来自屏幕1的光线在发散过程中发生多次反射，从而在有限的物理长度内实现更长的光路历程，进而在满足同样成像效果的前提下显著缩短整个光路的物理尺寸及VR眼镜的厚度，减小了其重量。相比于实施例1所示反射-折射型镜片组，本实施例所示反射-折射-反射型镜片组在光线发生反射的同时进行折射，合理的凸透镜203结构可以进一步折叠光路，从而更大程度压缩VR眼镜的厚度。

具体在本实施例反射-折射-反射型堆叠镜片组，其整体焦距为36.309 mm，其中第二滤光片202和第一滤光片201的厚度均为2 mm，与凸透镜203的轴向距离也均为2 mm，并均在靠近凸透镜203的一侧存在金属镀层。凸透镜203的厚度为10 mm，焦距为92.405 mm，其两侧光学表面均采用非球面结构，其中靠近第二滤光片202一侧的表面的曲率半径为70.029mm，而靠近第一滤光片201的一侧的表面的曲率半径为133.238 mm。同样，根据用户的近视程度，屏幕1与第一滤光片201之间的轴向距离L ₂可以利用电机3驱动齿条4进行调节。光线在第一滤光片201和第二滤光片202 之间反射两次的前提下，L ₂和近视用户眼睛屈光度之间满足图11所示近似线性关系。正常视力时的距离L ₂是17.083 mm。

理论上，除了移动屏幕1来实现变焦训练外，移动中性密度滤光片也可以做到相同效果。不过相对移动屏幕1，移动滤光片所需的精度更甚，对于系统的精密程度要求更为苛刻。本实施例中采用电机3和齿轮5啮合的方式驱动屏幕1往复运动，通过编程可以实现屏幕1的精确移动和定位。但屏幕1移动方式不仅局限于电动机和齿轮5啮合，直线电动机驱动等也可以完成该功能，但不影响本实用新型可移动屏幕1的创新性。

在其他实施例中，折射聚光镜片还可以采用菲涅耳透镜。对于中性密度滤光片，主要实现半反射和半透射的功能，也可以采用其他半反射半透射平面或者曲面代替。虽然具体参数会有变化，但不同类型透镜和光学表面发挥的作用和本实用新型中凸透镜203和中性密度滤光片发挥的作用一致，不影响该实用新型的创新性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种视力改善模组，其特征在于，包括屏幕、光路折叠镜片组件和变焦机构，所述光路折叠镜片组件设置在所述屏幕的发光一侧，所述变焦机构连接屏幕或者光路折叠镜片组件。

2.根据权利要求1所述的视力改善模组，其特征在于，所述变焦机构为连接屏幕的直线移动组件，所述直线移动组件调节所述屏幕与所述光路折叠镜片组件的间距。

3.根据权利要求2所述的视力改善模组，其特征在于，所述直线移动组件包括电机、齿轮和齿条，所述电机的输出轴与所述齿轮固定连接，所述齿轮与所述齿条相啮合，所述齿条与所述屏幕固定连接，所述屏幕还连接有直线导向机构。

4.根据权利要求1所述的视力改善模组，其特征在于，所述光路折叠镜片组件包括第一滤光片、第二滤光片、垫环和折射聚光镜片，所述第一滤光片、垫环、第二滤光片和折射聚光镜片沿远离屏幕的方向依次同轴设置，所述第一滤光片与第二滤光片相对的表面均为半反射半透射光学表面。

5.根据权利要求4所述的视力改善模组，其特征在于，所述光路折叠镜片组件还包括适配器、卡扣和集装环，所述折射聚光镜片固定在适配器与所述集装环之间，所述第一滤光片、垫环与第二滤光片固定在所述集装环内侧，卡扣固定连接适配器和集装环。

6.根据权利要求1所述的视力改善模组，其特征在于，所述光路折叠镜片组件包括第一滤光片、第二滤光片、垫环和配置于垫环内的折射聚光镜片，所述第一滤光片、折射聚光镜片和第二滤光片沿远离屏幕的方向依次同轴设置，所述第一滤光片与第二滤光片相对的表面均为半反射半透射光学表面。

7.根据权利要求6所述的视力改善模组，其特征在于，所述光路折叠镜片组件还包括适配器、卡扣和集装环，所述集装环与所述适配器固定连接，所述第一滤光片、垫环与第二滤光片均固定在所述集装环内侧，卡扣固定连接适配器和集装环。

8.根据权利要求4或6所述的视力改善模组，其特征在于，所述折射聚光镜片为凸透镜或菲涅耳透镜。

9.根据权利要求4或6所述的视力改善模组，其特征在于，所述第一滤光片与第二滤光片均为中性密度滤光片。

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