一种虚拟现实装置及离焦图像显示方法与流程

本发明涉及视光学，尤其涉及一种虚拟现实装置及离焦图像显示方法。

背景技术：

1、近视是屈光不正的一种，指在睫状肌放松状态下平行光进入眼内聚焦于视网膜之前导致视网膜无法清晰成像的症状，近年来近视发病呈低龄化趋势。通过对近视发生发展机制的研究发现，周边视网膜离焦是影响近视发展的重要因素，使用正透镜将周边成像移到视网膜前方，即近视性离焦状态能够一定程度上抑制眼轴生长，从而抑制近视的发展。

2、实现周边视网膜近视性离焦的方案通常包括离焦眼镜和离焦训练设备两大类，其中，离焦眼镜存在传统框架眼镜所存在例如头部代偿、位置不固定导致镜片与眼睛之间距离变化而影响离焦效果等问题。离焦训练设备以现有公开号为cn217587749u的中国专利为例，公开了一种光学系统，包括主图像源，呈现第一图像；离焦图像源，呈现第二图像；光路系统，包括至少一个光学成像器件；通过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。

3、上述现有技术中通过凹面镜反射实现主图像和离焦图像的成像，成像范围难以覆盖人体眼球的视野范围，设备周边的景物光线进入人眼会对离焦效果造成不利影响。若希望得到更大范围的视场角，设备的体积则需要相应增大，影响设备便携性的同时，造成生产以及使用成本的增加。

4、有鉴于此，有必要对现有技术中的离焦训练设备予以改进，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于揭示一种虚拟现实装置及离焦图像显示方法，用以解决现有技术中成像范围无法覆盖使用者的视野范围的问题，且具有结构紧凑易于使用和携带的效果。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种虚拟现实装置，包括：主显示屏、主透镜以及离焦组件，所述主显示屏与主透镜沿同一中心光轴分布，所述主显示屏发出的光线经过主透镜形成第一放大图像并成像于眼球的视网膜；

3、所述离焦组件包括离焦光源和半透半反透镜，所述半透半反透镜设置于主透镜与主显示屏之间，所述主显示屏发出的光线经过所述半透半反透镜透射至主透镜，所述离焦光源发出的光线在所述半透半反透镜中形成反射虚像；

4、所述离焦光源经过所述半透半反透镜反射的光线通过主透镜汇聚后投射于人体眼球内，所述离焦光源成像于人体眼球的视网膜前方时，所述主透镜形成离焦光源的第二放大图像，所述第二放大图像呈现于第一放大图像的后方。

5、作为本发明的进一步改进，所述半透半反透镜具有一透光面和一反射面，所述主显示屏发出的光线穿过所述透光面再经过主透镜形成第一放大图像投射于眼球的视网膜；

6、通过调节所述半透半反透镜与离焦光源的相对位置，以调节所述离焦光源在反射面内形成的反射虚像与主透镜之间的距离，所述主透镜呈现第二放大图像时，所述离焦光源于反射面形成的反射虚像控制在所述主透镜的一倍焦距以内。

7、作为本发明的进一步改进，所述离焦光源设为环形光源，并且所述离焦光环连接于所述主透镜的非屈光环形区域处，所述半透半反透镜与主透镜沿同一中心光轴分布，通过控制所述半透半反透镜沿中心光轴平移，以调节所述离焦光源于反射面形成的反射虚像与主透镜之间的距离；

8、所述主透镜呈现第二放大图像时，所述第二放大图像为叠加于第一放大图像周围的环形放大图像。

9、作为本发明的进一步改进，还包括：镜筒，所述镜筒两端分别开设第一安装口和第二安装口，所述第一安装口的直径小于第二安装口的直径并固接所述主透镜，所述离焦光源环绕固定于主透镜位于镜筒内一侧，所述主显示屏覆盖并固接于所述第二安装口处，所述半透半反透镜设于镜筒内并位于所述第一安装口和第二安装口之间。

10、作为本发明的进一步改进，所述镜筒形成限位台阶，所述半透半反透镜在限位台阶和主显示屏之间平移，所述半透半反透镜与限位台阶贴合状态下所述离焦光源经所述主透镜形成第二放大图像成像于人体眼球的视网膜。

11、作为本发明的进一步改进，所述半透半反透镜与中心光轴形成锐角，所述离焦光源呈环形，所述离焦光源于反射面沿中心光轴形成反射虚像；

12、通过调节所述离焦光源的位置，以调节所述离焦光源于反射面形成的反射虚像与主透镜之间的距离，所述主透镜呈现离焦光源的第二放大图像时，所述第二放大图像为叠加于第一放大图像周围的环形放大图像。

13、作为本发明的进一步改进，所述离焦光源于反射面形成的反射虚像位于所述主透镜的一倍焦距处形成的焦平面，所述离焦光源发出的光线由所述反射面反射后经由所述主透镜汇聚并投射至人体眼球内形成光斑。

14、作为本发明的进一步改进，所述半透半反透镜选配为电致变色玻璃，所述离焦光源发光时所述半透半反透镜为通电状态，所述离焦光源发出的光线由所述反射面全部反射并通过主透镜汇聚至人体眼球内形成光斑。

15、本发明还揭示了一种离焦图像显示方法，基于上述任一所述虚拟现实装置实现，所述方法包括：

16、通过所述主显示屏显示主图像，主图像于人体眼球的视网膜形成第一放大图像；

17、通过所述离焦光源显示环形图像，所述环形图像于半透半反透镜形成反射虚像；

18、所述环形图像于人体眼球的视网膜前方形成第二放大图像时，所述第二放大图像形成于所述第一放大图像后方，所述第一放大图像和第二放大图像叠加呈现为离焦状态的环形图像环绕对焦状态的主图像。

19、作为本发明的进一步改进，所述环形图像于人体眼球内不形成第二放大图像而形成光斑时，所述环形图像于半透半反透镜内形成的反射虚像位于所述主透镜的一倍焦距处形成的焦平面内。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：首先，通过由主显示屏、主透镜和离焦组件构成的虚拟现实装置，主显示屏经过主透镜显示的第一放大图像用以正常的vr显示，第一放大图像清晰地成像于人体眼球的视网膜上，在不打开离焦组件时可以进行正常的vr体验。离焦组件包括离焦光源和半透半反透镜，在进行近视离焦训练时，离焦光源通过主透镜显示的第二放大图像成像于人体眼球的视网膜前方，从而实现离焦训练目的。通过将离焦组件与主透镜和主显示屏进行集成，相较于现有技术中传统的近视离焦设备而言，采用vr技术使得图像范围能够覆盖使用者的视野范围的同时结构紧凑且易于携带，进而使得生产及使用成本都得到有效的降低。

21、其次，通过调节离焦光源和半透半反透镜之间的相对位置从而调节离焦光源在半透半反透镜的反射面内形成的反射虚像与主透镜之间的距离，由于主透镜能够呈现第一放大图像和第二放大图像，因此主透镜为凸透镜，进而根据凸透镜成像原理，当反射虚像位于主透镜的一倍焦距以内时主透镜才能够呈现第二放大图像。同时，由于主显示屏通过主透镜所呈现的第一放大虚像能够成像于人体眼球的视网膜上，因此当反射虚像与主透镜之间的距离与主显示屏与主透镜之间的距离相等时第二放大图像同样能够投射于人体眼球的视网膜上，此时第一放大图像与第二放大图像重合。进而，以主显示屏与主透镜之间的距离为界限，当反射虚像与主透镜之间的距离大于主显示屏与主透镜之间的距离时，第二放大图像形成于第一放大图像后方，此时第二放大图像在人体眼球视网膜前方形成离焦状态，以达到离焦锻炼的目的。

22、最后，离焦光源设为环形，且环形的离焦光源固定于主透镜的非屈光环形区域内，通过驱使与主透镜同一中心光轴分布的半透半反透镜在主透镜和主显示屏之间的平移从而改变反射虚像与主透镜之间的距离，从而使得离焦量可调，可根据不同的使用者的需求改变半透半反透镜的位置从而改变离焦量。进而，环形设置的离焦光源固定于主透镜的非屈光环形区域内，能够对主透镜的非屈光区域加以利用从而使得虚拟现实装置的结构进一步紧凑的同时，中心区域仅呈现第一放大图像，仅在围绕第一放大图像的环形区域进行离焦刺激，具有更好的离焦训练效果的同时不影响正常的虚拟现实体验。