一種用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統的製作方法

2023-05-03 11:26:26

專利名稱：一種用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種遠距離閱讀系統，特別是一種控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統。
背景技術：
屈光不正是眼科最常見的病種，主要包括近視、遠視、散光，在所有屈光不正的類型中，近視是最常見的類型。在我國，近視的患病率、發病率隨年齡呈逐年升高的趨勢。最新的統計數據表明，我國的近視眼人數超過4億，而近視高 發群體——青少年近視發病率達50%-60%。我國是世界上近視發病率最高的國家，近視眼人數世界第一。近視已經成為影響我國人民健康的重要問題之一，也成為影響國民經濟增長的沉重負擔。臨床中我們發現，越是受教育程度高的地區，近視眼患者比例越高，這與長期的近距離用眼過度有關。長時間用眼過度會導致調節痙攣，長期睫狀肌處於痙攣狀態會導致視疲勞，引起調節滯後，導致眼球成像落在視網膜的後方，為了使成像清晰，眼球會不斷增長，導致眼軸拉長，形成近視。青少年課業負擔沉重，白天需要上課，晚上還需要近距離用眼寫作業直到睡前。如此周而復始，形成惡性循環，不利於調節和集合的放鬆，無法改善近距離用眼過度的生活狀態。近視的發病機制很複雜，目前國際上公認包括遺傳和環境兩大類因素改變遺傳因素較為困難；環境因素方面，目前國際上公認的導致近視不斷進展的危險因素包括以下幾點1)近距離用眼過度；2)戶外活動過少；3)色覺因素；4)環境光照明；5)視網膜周邊屈光狀態等等。近視患者一旦發病，其近視度數往往會隨年齡不斷增長，近視度數越高，其發生視網膜脫離、黃斑出血等高度近視相關併發症的機率越大。鑑於此，能否有效控制青少年近視度數增長具有重要的社會意義。面對如此嚴峻的形式，現有的控制近視發展的手段十分有限，研究報告表明角膜塑形鏡Orthokeratology Lens,即OK鏡，控制近視進展較框架眼鏡有顯著性優勢，OK鏡對於控制近視發展具有良好的作用，然而，並非所有患者都可以配戴OK鏡，OK鏡有其嚴格的配戴適應症，對淚液功能要求很高，而且需要相關的每日護理，如果佩戴不當甚至會引起角膜感染、角膜潰瘍等併發症。鑑於此，尋找新的近視控制方法具有十分重要的臨床意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，要解決近距離用眼過度導致的視疲勞的技術問題；並解決如何延緩近視發展的問題。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，包括外殼和順序置於外殼內的光學放大元件和準直元件、支架、位於支架旁側的光源。所述光學放大元件包括位於支架上方依次排列的透鏡和第一平面反光鏡，接收所述第一平面反光鏡之反射光線的分光鏡和凹面鏡，以及位於分光鏡上方接收分光鏡之反射線的第二平面反光鏡和接收第二平面反光鏡之反射線的屏幕，所述屏幕垂直於第二平面反光鏡正面的反射光線。所述準直元件是分光鏡和第二平面反光鏡，分光鏡和第二平面反光鏡的中線分別設有用於調節鏡面角度的分光鏡旋鈕和第二平面反光鏡旋鈕。所述透鏡和凹面鏡的放大倍數均在2-6倍之間。所述透鏡是凸凹膠合透鏡、凸透鏡或者菲涅爾透鏡，所述屏幕是玻璃透光板、有機玻璃透光板或者樹脂透光板。所述外殼採用金屬、塑料或者木材製成，包括三層，分別為容納支架、光源、電源和燈座的第一層，容納第一平面反光鏡、分光鏡和凹面鏡的第二層，容納屏幕和第二平面反光鏡的第三層。 所述外殼的第一層和第二層以部分露空的遮光板為分界，所述遮光板的露空部分用於鑲嵌透鏡。所述光源通過燈座與外殼固定，並由電源控制開關，第一平面反光鏡通過卡槽與外殼固定。所述分光鏡通過其左右兩側的分光鏡旋鈕與外殼連接，所述分光鏡旋鈕露在外殼的側壁的外側；所述第二平面反光鏡通過其左右兩側的第二平面反光鏡旋鈕與外殼連接，所述第二平面反光鏡旋鈕露在外殼的側壁的外側。所述凹面鏡固定在外殼的後壁的內側。所述第一平面反射鏡與入射光線的夾角為45 ±10度。一種應用所述系統的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀的方法，在外殼一側置有放置媒體的支架、支架旁側置有光源，外殼另一側置有供人眼觀看的屏幕，在外殼內從支架至屏幕順序組裝光學放大元件、偶數次反光鏡和準直元件，將紙質媒體或電子媒體放置在支架上，打開光源；該系統將文字或圖像經過光學放大元件放大，經過偶數次反光鏡的鏡面反射，再經過準直元件手動調整偏移的圖像，使放大後的成像位於外殼另一側的屏幕上，使人眼感覺文字或圖像來自於遠處。與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果
本發明克服了傳統控制近視發展的方法要求嚴格的缺點，解決了減少了青少年近距離用眼的時間、緩解青少年近距離閱讀產生的視疲勞的技術問題。本發明通過系統的光學設計，在近距離內實現模擬遠距離的閱讀效果，能夠將書本的文字圖形放大後形成的「像」放在5米以外的位置，從而使得青少年在閱讀時，感覺文字和圖形是來自於5米以外，使眼睛可以自然地放鬆調節，減少近距離工作的時間，緩解近距離用眼過度導致的視疲勞，從而減緩近視的發展。本發明可廣泛應用於緩解青少年近距離閱讀產生的視疲勞。


下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。圖I是本發明的光路結構示意圖。圖2是本發明的外殼支架示意圖。附圖標記I-支架、2-透鏡、3-光源、4-第一平面反光鏡、5-分光鏡、6-凹面鏡、7-第二平面反光鏡、8-屏幕、9-分光鏡旋鈕、10-第二平面反光鏡旋鈕、11-外殼、12-燈座、13-電源、14-卡槽、15-遮光板。
具體實施例方式實施例參見圖I、圖2所示，一種用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於包括外殼11和順序置於外殼11內的光學放大兀件和準直兀件、支架I、位於支架I旁側的光源3 ;所述光學放大元件包括位於支架I上方依次排列的凸凹膠合透鏡和第一平面反光鏡4，接收所述第一平面反光鏡4之反射光線的分光鏡5和凹面鏡6，以及位於分光鏡5上方接收分光鏡5之反射線的第二平面反光鏡7和接收第二平面反光鏡7之反射線的屏幕8，所述屏幕8垂直於第二平面反光鏡7正面的反射光線。所述準直元件是分光鏡5和第二平面反光鏡7，分光鏡5和第二平面反光鏡7的中線分別設有用於調節鏡面角度的分光鏡旋鈕9和第二平面反光鏡旋鈕10，當圖像發生偏移時，觀察者可以通過分光鏡旋鈕9和第二平面反光鏡旋鈕10加以調整。光路結構參見圖I所示，將書本放置於支架I上，打開電源13之後，由於凹凸膠合透鏡的放大作用將書本上的文字放大，形成正立的虛像，該虛像經第一平面反光鏡4反射後，經過分光鏡5，射在凹面鏡6上，凹面鏡6的焦距足夠長，能夠將第一平面反光鏡反射後形成的像進一步放大，形成正立的虛像，該虛像再經分光鏡5反射，之後再經過第二平面反光鏡7反射，射出屏幕8，進入人眼；所述凸凹膠合透鏡可以有效的減少球面像差，此部分亦可採用非球面設計的凸透鏡來實現，或者採用菲涅爾透鏡來實現，凸凹膠合透鏡的放大倍數Ml和凹面鏡6的放大倍數M2均在2-6倍之間；所述屏幕8是透光的，由玻璃、有機玻璃或者樹脂等透光板組成。參見圖2所示，所述外殼11採用金屬、塑料或者木材製成，包括三層，分別為容納支架I、光源3、電源13和燈座12的第一層，容納第一平面反光鏡4、分光鏡5和凹面鏡6的第二層，容納屏幕8和第二平面反光鏡7的第三層，所述外殼11的第一層和第二層以部分露空的遮光板15為分界,所述遮光板15的露空部分用於鑲嵌凸凹膠合透鏡,所述光源3可以是市面上任何燈泡，個數不限，通過燈座12與外殼11固定，所述燈座12分布於最底層，電源13通過燈座12給燈泡供電，控制電源3的開關，輸入電壓可以為220V、IIOV等多種規格，但電壓需要與燈泡規格適應，第一平面反光鏡4通過卡槽14與外殼11固定，所述分光鏡5通過其左右兩側的分光鏡旋鈕9與外殼11連接，所述分光鏡旋鈕9露在外殼11的側壁的外側，所述凹面鏡6固定在外殼11的後壁的內側，所述第二平面反光鏡7通過其左右兩側的第二平面反光鏡旋鈕10與外殼11連接，所述第二平面反光鏡旋鈕10露在外殼11的側壁的外側。一種應用所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統的使用方法在外殼一側置有放置媒體的支架I、支架I旁側置有光源3，外殼另一側置有供人眼觀看的屏幕，在外殼內從支架至屏幕順序組裝光學放大元件、偶數次反光鏡和準直元件，將紙質媒體或電子媒體放置在支架上，打開光源；該系統將文字或圖像經過光學放大元件放大，經過偶數次反光鏡的鏡面反射，再經過準直元件手動調整偏移的圖像，使放大後的成像位於外殼另一側的屏幕上，使人眼感覺文字或圖像來自於遠處。外殼的尺寸方面，需要能夠包裹上述光學放大元件，具體尺寸需要根據光學放大元件之間的距離決定。圖I中的u表示書本至凸凹膠合透鏡2的距離，可以認為是凸凹膠合透鏡2的物距；dl表示凸凹膠合透鏡2至第一平面反光鏡4的距離；d2表示第一平面反光鏡4的中心至分光鏡5的中心的距離；d3表示分光鏡5的中心至凹面鏡6的距離；d4表示分光鏡5的中心至第二平面反光鏡7的中心的距 離；d5表示第二平面反光鏡7的中心至屏幕8的距離；屏幕至人眼的距離按照0. 4m計算。為了實現讓書本上的字看起來像來自大於等於5米距離發出的效果，需要滿足公式 I: M2X (MlXu+dl+d2+d3)- 2XF2+d3+d4+d5+0. 4 彡 5. 0 米，其中 Ml 表示凸凹膠合透鏡的放大倍數，M2表示凹面鏡6的放大倍數，F2表示凹面鏡6的焦距，F2需要足夠大，要滿足公式2 :MlXu+dl+d2+d3〈F2，使得其能夠呈正立的虛像；為了使得文字被放大到能夠在5米以上的距離被辨認，則Ml XM2至少應為4-36倍的範圍。外殼的尺寸參數包括圖2中所示a、b、C、d、e五個參數,尺寸計算需要根據光路的參數而定，其中a在20-50釐米之間，不低於一般的書本寬度；b大於d2+d3的距離；c大於u+dl+d4的距離；d為屏幕高度，在20-60釐米之間；e大於d5的距離。下面具體舉出一組實際數據說明該裝置如何工作
書本的字大小是4毫米，若將其放置在5米的距離，顯然4毫米是無法在5米外被人眼識別的，通常閱讀的距離為40釐米，如果換算成5米的距離，需要將字放大12. 5倍，使得字體變成5釐米大小才能被人眼看清，所以當Ml=3. 5，M2=3. 5時，則Ml XM2可以將字體放大12. 25倍，接近12. 5倍。為了實現這一效果，所述凸凹膠合透鏡2的焦距Fl=O. 22m，為滿足Ml=3. 5，則經過計算u=0. 16m，為了實現M2=3. 5的效果，需要滿足3. 5X0. 16+dl+d2+d3=0. 72XF2，任取 dl=0. 2m, d2=0. 5m, d3=l. 3m,則 F2=3. 56m,根據公式 I 可以計算需要 d4+d5 ^ I. 45m,設d4=0. 4m，d5=l. 05m,閱讀系統如果根據以上參數設置，則可以滿足使4mm的字體放大12. 25倍，看起來來自於遠處5m，此時，u+dl+d4=0. 76m，恰好可以滿足雙手平放於支架I的位置，同時雙眼直視前方屏幕，外殼11為了能夠包裹上述光學放大元件，按照a=0. 4m, b=2m,c=lm, d=0. 5m, e=l. 5m設計，可以滿足要求。
權利要求
1.ー種用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於包括外殼(11)和順序置於外殼(11)內的光學放大元件和準直元件、支架(I)、位幹支架(I)旁側的光源(3)； 所述光學放大元件包括位幹支架(I)上方依次排列的透鏡(2)和第一平面反光鏡(4)，接收所述第一平面反光鏡(4)之反射光線的分光鏡(5)和凹面鏡(6)，以及位於分光鏡(5)上方接收分光鏡(5)之反射線的第二平面反光鏡(7)和接收第二平面反光鏡(7)之反射線的屏幕(8)，所述屏幕(8)垂直於第二平面反光鏡(7)正面的反射光線； 所述準直元件是分光鏡(5)和第二平面反光鏡(7)，分光鏡(5)和第二平面反光鏡(7)的中線分別設有用於調節鏡面角度的分光鏡旋鈕(9)和第二平面反光鏡旋鈕(10)。
2.根據權利要求I所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於所述透鏡(2)和凹面鏡(6)的放大倍數均在2-6倍之間。
3.根據權利要求3所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於所述透鏡(2)是凸凹膠合透鏡、凸透鏡或者菲涅爾透鏡，所述屏幕(8)是玻璃透光板、有機玻璃透光板或者樹脂透光板。
4.根據權利要求I所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於所述外殼(11)採用金屬、塑料或者木材製成，包括三層，分別為容納支架(I)、光源(3)、電源(13)和燈座(12)的第一層，容納第一平面反光鏡(4)、分光鏡(5)和凹面鏡(6)的第二層，容納屏幕(8)和第二平面反光鏡(7)的第三層。
5.根據權利要求4所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於所述外殼(11)的第一層和第二層以部分露空的遮光板(15)為分界,所述遮光板(15)的露空部分用於鑲嵌透鏡(2)。
6.根據權利要求4所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於所述光源(3)通過燈座(12)與外殼(11)固定，並由電源(13)控制開關，第一平面反光鏡(4)通過卡槽(14 )與外殼(11)固定。
7.根據權利要求4所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於所述分光鏡5通過其左右兩側的分光鏡旋鈕(9)與外殼(11)連接，所述分光鏡旋鈕(9)露在外殼(11)的側壁的外側；所述第二平面反光鏡(7)通過其左右兩側的第二平面反光鏡旋鈕(10 )與外殼(11)連接，所述第二平面反光鏡旋鈕(10 )露在外殼(11)的側壁的外側。
8.根據權利要求4所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於所述凹面鏡(6)固定在外殼(11)的後壁的內側。
9.根據權利要求4所述的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，其特徵在於所述第一平面反射鏡(4)與入射光線的夾角為45± 10度。
10.ー種應用權利要求1-9所述系統的用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀的方法，其特徵在幹在外殼ー側置有放置媒體的支架、支架旁側置有光源，外殼另ー側置有供人眼觀看的屏幕，在外殼內從支架至屏幕順序組裝光學放大元件、偶數次反光鏡和準直元件，將紙質媒體或電子媒體放置在支架上，打開光源；該系統將文字或圖像經過光學放大元件放大，經過偶數次反光鏡的鏡面反射，再經過準直元件手動調整偏移的圖像，使放大後的成像位於外殼另ー側的屏幕上，使人眼感覺文字或圖像來自於遠處。
全文摘要
一種用於控制青少年近視發展的遠距離閱讀系統，包括外殼和順序置於外殼內的光學放大元件和準直元件、支架、位於支架旁側的光源，光學放大元件包括位於支架上方依次排列的透鏡和第一平面反光鏡，接收所述第一平面反光鏡之反射光線的分光鏡和凹面鏡，以及位於分光鏡上方接收分光鏡之反射線的第二平面反光鏡和接收第二平面反光鏡之反射線的屏幕，所述屏幕垂直於第二平面反光鏡正面的反射光線；準直元件是分光鏡和第二平面反光鏡，分光鏡和第二平面反光鏡的中線分別設有用於調節鏡面角度的分光鏡旋鈕和第二平面反光鏡旋鈕。本發明可以使人在閱讀時感覺文字和圖形均是來自於5米以外，緩解近距離用眼過度導致的視疲勞，從而減緩近視的發展。
文檔編號G02B25/00GK102692710SQ20121019416
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者李明武, 王凱, 黎曉新 申請人:北京大學人民醫院