一种远像显示装置

技术领域

本专利属于光学领域，具体而言涉及一种远像显示装置。

背景技术

近距离用眼过多是儿童近视发展的重要原因。

现有技术中，将近距离物体经由光学方法变为远距离的虚像，即光学拉远装置，是有效的近视防控手段。但使用光学拉远装置时，仍然存在一些问题对近视防控造成影响。

由于眼球为球形，中央视野区域清晰成像于视网膜上时，周边视野会成像于视网膜后，形成远视离焦，眼睛在远视离焦状态下会产生拉长眼轴的力以影响近视防控。

使用光学拉远装置，成像区域局限于视野中央一定范围内，通过光学拉远装置将中央视野中的图像拉远，使得眼睛的睫状肌放松，晶状体处于扁平状态。在此情况下，中央成像区之外的视野距离仍然较近，在睫状肌放松调节时，中央成像区域视野以外的物体，比如说屏幕边框，桌面的物体，墙面等会成像于视网膜后，使得周边视野处于远视离焦状态，在一定情况下会导致眼轴拉长以影响近视防控的效果。

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远像显示装置减少视野中央周围的远视离焦。

为了解决上述问题，本公开提供的技术方案包括：

提供了一种远像显示装置，包括：壳体，所述壳体包括形成内部空间的外壳，以及位于所述内部空间内的支架；显示装置，包括显示器和调整透镜，所述调整透镜包括设置在中部位置的第一区域和设置第一区域外围的第二区域，所述第二区域的屈光度大于所述第一区域的屈光度；远像成像组件，所述远像成像组件包括凹面反射镜，所述凹面反射镜形成所述显示装置的放大虚像，以用于远距离观看，其中所述虚像中间部分的成像距离比周围部分的成像距离近。

如此设置使得最终经过所述第二区域所呈的像距离视网膜的距离比最终经由所述第一区域所呈的像更远，以减少周边视野的远视离焦。

优选的，所述第二区域内的屈光度沿着远离所述第一区域的方向增加。

如此设置以使得最终用户看到的像时，视野周围的像可以落在视网膜上或者视网膜前以避免远视离焦的产生，减少远视离焦能够有效放置眼轴拉长导致近视，屈光度逐渐增加以对像进行过渡，使眼睛具有更舒适的观看效果。

优选的，所述第一区域呈圆形，所述第一区域的圆心与所述透镜的中心重合；所述第二区域包括：环，所述环以所述第一区域的圆心为中心设置，并具有屈光度。

如此设置使得整个透镜具有更加稳定的传输光线的效果，通过多个圆环以及屈光度的设置使得最终呈现在用户视野中央的像距离眼睛的距离比视野周围的像与眼睛的距离更远，使得视野周围的像可以落在视网膜上或者视网膜前以避免远视离焦的产生，减少远视离焦能够有效防止眼轴拉长导致近视。

优选的，所述第二区域具有多个环，同一个环具有固定的屈光度，且相邻两个所述环的屈光度差值第一差值。

设置有多个圆环能够对像进行过渡，使眼睛具有更舒适的观看效果。

优选的，所述第一区域的屈光度的为0；所述第一区域与所述第二区域最内环的屈光度差值为第一差值。

在所述透镜上的屈光度成一定的关系设置以使得显示器上的图像经光路处理最终呈现的像为均匀的具有一定远近过渡关系的像。

优选的，所述环为圆环且所有圆环的宽度相同。

如此设置使得最终用户看到的像具有均匀的远近关系，以尽量将像均匀的呈现在视网膜上。

优选的，所述显示器的中心点与所述第一区域的圆心相对设置，且位于所述透镜的焦距以内，由此在所述透镜靠近所述显示器的一侧成所述显示器放大正立的第二虚像。

优选的，所述第二虚像在所述分光镜中成第三虚像，所述第三虚像的中心位于所述凹面反射镜的光轴上。

如此设置以便于用户的观察。

优选的，所述分光镜的中心也位于所述面反射镜的光轴上。

如此设置以使得落在平光镜上的成像经过反射也落在凹面反射镜上，且所成的像关于光轴对称，以使得用户看到的像落在视野的正中央，具有良好的观看体验和观看效果。

本公开在显示器上方设置透镜，以使得最后呈现的虚像距离人眼的距离不同。由于眼睛为球形，如此设置以使得当用户的中央视野区域清晰的成像在视网膜上时，其周边视野也成像在视网膜上或者成像在视网膜内，以减少周边视野的远视离焦，以控制眼轴长度不在延伸。同时，通过其他组件形成放大的虚像，因此无论人眼距离显示装置如何，虚像由于光路固定的原因始终位置相对较远且固定，能够避免近距离长时间观察图像造成的视觉损伤。

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为本公开的实施例中的一种远像显示装置的立体结构图；

图2为本公开的实施例中的一种远像显示装置的内部部分结构图；

图3为本公开的实施例中的一种远像显示装置的侧面剖视图；

图4为本公开的实施例中的图像显示装置的光路图；

图5为本公开的实施例中的透镜与显示屏相对关系的俯视图；

图6为本公开的实施例中的又一种透镜。

附图标记：

1、外壳；101、底面；102、前表面；103、后表面；102A、开窗；2、显示器；3、透镜；301、第一区域；302、第二区域；303、环；4、分光镜；5、凹面反射镜；501、凹面反射镜的主光轴；6、支架；7、支脚。

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远像显示装置，所述图像显示装置用以显示静态或动态的图像。

所述图像显示装置包括壳体、显示装置、凹面反射镜5以及分光镜4，参照图1～6。

壳体，所述壳体包括形成内部空间的外壳1，以及位于所述内部空间中的支架6。所述外壳1至少部分的由不透光的材料形成，以使得用户无法从不透光的外壳1部分看到内部空间中设置的光源，避免对视觉造成上海以及内部光源的光线损失。

所述外壳1包括底面101，在本实施例的一个实施方案中，所述底面101至少部分的具有一个平面，所述平面为显示装置的放置提供支撑。在所述底面101的下表面上还设置有支脚7。所述底面101的形状可以灵活的设置，只需要为显示装置提供一个支撑面即可，当然甚至可以部分镂空以通过支脚7来支撑所述视频播放装置。在本具体实施例中，所述底面101形成具有多个面拼接而成的结构，前后两侧高中间低，中间为平面，前后两侧沿着向所述平面远离方向延伸的曲面，所述曲面向内弯曲。

所述外壳1包括前表面102和后表面103，所述前表面102设置在所述底面101的前方，并与所述底面101倾斜一定的角度，所述前表面102所在平面与所述底面101所在平面的夹角为锐角；所述后表面103设置在所述底面101的后方，所述后表面103所在平面与所述底面101平面所在平面相互垂直，所述后表面103所在平面与所述前表面102所在平面相交，夹角为锐角。此外，所述外壳1还包括将所述底面101、前表面102和后表面103连接使得所述外壳1基本封闭的其他表面，比如侧表面和顶表面等。

在所述前表面102上设置有开窗102A，所述开窗102A用于用户观察内部的显示装置所显示的图像。除所述开窗102A之外，所述前表面102均不透光，以遮挡壳体内部空间设置的其他结构，避免对用户的观看造成干扰。

显示装置，所述显示装置还包括屏幕朝上设置的显示器2以及置于所述显示器2上方的透镜3。

所述显示器2提供图像的播放展示，从而供使用者观看，或者基于视觉的其它用途，例如视觉治疗、保健等。在数字技术中，数字图像的播放可以通过对于指定格式的数字文件的解码还得到其图像信息，例如像素信息等，然后将图像信息通过显示屏幕显示出来。在现有技术中，对于数字文件的解码和控制屏幕的显示方面已经有广泛的记载，因此本具体实施方式中对于这部分内容不再详细展开。

所述显示器2置于所述内部空间中，具体而言，位于所述开窗102A的下方，这样，可以避免从所述开窗102A中轻易观察到显示器2从而干扰对于凹面反射镜5成像的观看。

所述透镜3包括第一区域301和第二区域302，所述第一区域301设置在所述透镜3的中央位置，所述第二区域302围绕所述第一区域301设置。所述第一区域301具有一定的屈光度，所述第二区域302的屈光度大于所述第一区域301的屈光度。如此设置使得最终经过所述第二区域302所呈的像距离视网膜的距离比最终经由所述第一区域301所呈的像更远，以减少周边视野的远视离焦。

由于眼球为球形，中央视野区域清晰成像于视网膜上时，周边视野会成像于视网膜后，形成远视离焦。通过上述设置以实现将周围视野的成像落在视网膜上或视网膜前，由此减少周围视野的远视离焦，以降低眼轴延长的可能性。

所述第二区域302内所设置的环303具有两种形式。

其中一种形式为，每一个所述环303的屈光度在每一处位置都相同。

在本实施例的一个实施方式中，如图5所示，所述第一区域301为圆形，所述第一区域301的中心点为圆点，由于所述圆点到所述第一区域301边缘的距离相等，以此使得所述第一区域301整体的每一个位置都具有相同且稳定的传送光线的能力。所述第二区域302包括围绕所述第一区域301设置的环303，进一步的，所述环303为以所述第一区域301的中心为中心设置的圆环。如此设置以使得第二区域302的各个位置具有相同且稳定的传送光线的能力。再进一步地，所述第二区域302中包括多个所述圆环，所述第二区域302的屈光度沿着远离所述第一区域301的方向逐渐增加，即每个所述圆环的宽度相同且比置于其内部的所述圆环的屈光度高。此外，每个环303也可以设置成沿着由内向外的方向屈光度逐渐增加的形式。优选的，所述第二区域302的屈光度为0.5D-8D，当所述第二区域302内设置有两个及以上的环303时，最外区域的环303的屈光度为2D-8D，所述第二区域302的最内环303的屈光度为0.5D-2D。优选的，相邻的所述圆环的屈光度的差值为第一差值。所述第一区域301与所述第二区域302最内环303的差值也为第一差值。

如此设置使得整个透镜3具有更加稳定的传输光线的效果，通过多个圆环以及屈光度的设置使得最终呈现在用户视野中央的像距离眼睛的距离比视野周围的像与眼睛的距离更远，使得视野周围的像可以落在视网膜上或者视网膜前以避免远视离焦的产生，减少远视离焦能够有效防止眼轴拉长导致近视，设置有多个圆环能够对像进行过渡，使眼睛具有更舒适的观看效果。

在本具体实施例中，所述第一区域301为圆形区域，其屈光度为0D；所述第二区域302包括多个同心圆环，多个所述圆环的宽度相同，且具有同一个中心即所述第一区域301的圆心，位于所述第二区域302最内部的圆环的屈光度为0.5D，与最内的所述圆环相邻的圆环的屈光度为1D，所述第一差值为0.5D，沿着由内向外的方向，所述圆环的屈光度依次增加。

其中另一种形式为，所述第二区域内设置有微小透镜304，所述微小透镜304具有屈光度，多个所述微小透镜围绕所述第一区域的中心为圆心设置形成环。

在本实施例的一个实施方案中，如图6所示，所述凸透镜3上包括微小透镜304，多个所述微小透镜304围绕所述第一区域301中心为圆心环形设置形成环303，所述微小透镜304的屈光度为1D-5D。其中，所有所述微小透镜304的屈光度可以设置成均相同的形式，也可以设置成参与形成同一环303的所述微小透镜304的屈光度相同，不同环303的所述微小透镜304的屈光度不同，并沿着远离所述第一区域301中心的方向逐渐增大。此外，在所述微小透镜304之外的区域可以设置成和所述第一区域301相同的屈光度为0D，也可以设置成由内向外屈光度逐渐增加的形式。

如此设置能够使得最终呈现在用户视野中央的像距离眼睛的距离比视野周围的像与眼睛的距离更远，使得视野周围的像可以落在视网膜上或者视网膜前以避免远视离焦的产生，减少远视离焦能够有效防止眼轴拉长导致近视，设置有多个圆环能够对像进行过渡，使眼睛具有更舒适的观看效果。

所述透镜3为凸透镜，其具有外凸的外表面。所述透镜3与所述显示器2相对或远离的外表面中的一个外凸，外凸的所述外表面在沿着预定的方向与所述凹面反射镜5对准时，与所述反射面的轮廓完全一致重合。在这种设置下能够抵消凹面反射镜5因为设计和加工的精度造成的图像的变形，由于人眼对于视频的观察非常敏感，稍微的一点变形便十分影响观看，而通过凸透镜3和凹面反射镜的互补设置实际上凸透镜3和凹面反射镜所引起的形变可以互相抵消从而避免了图像的畸变。

进一步地，所述显示器2的中心点设置在所述透镜3的主光轴上，并位于所述透镜3的焦距以内。即所述显示器2的中心点与所述第一区域301的圆心相对设置。

分光镜4，所述分光镜4设置再所述开窗102A上，所述分光镜4的外表面朝向使用者设置，从而便于使用者通过分光镜4观察到所述显示器2形成的像。

所述分光镜4是现有技术中的一种光学器件，其主要是通过与光线接触的表面的设计使得射向所述表面的一部分光透射出去而另外一部分反射出去。通过设置所述表面的微观结构调节不同比例的光线实现反射和不同比例的光线透射，也可以调节在不同角度入射光线和反射光线的比例。这是现有技术中常见的光学部件，因此在本具体实施方式中对其微观结构不再详细展开。

凹面反光镜，所述凹面反光镜具有内凹的反射面。所述凹面反光镜与所述分光镜4相对设置，并位于所述显示器2的两边，以允许用户从所述分光镜4中能够直接观察到所述凹面反射镜5反射而出的光。以通过凹面反射镜5形成的虚像提供给观察者观看。

在本实施例中，有显示器2、分光镜4和凹面反射镜5形成的光路如图4所示。

所述光路中，光源来自于所述显示器2，所述显示器2低于所述分光镜4和所述凹面反光镜的最低点，以避免影响所述分光镜4和所述凹面反光镜之间的光路。

进一步地，在本具体实施方式中，优选地，所述显示器2的上表面低于所述凹面反射镜5和所述分光镜4的下边缘设置。优选地，如图2所示，在所述分光镜4和所述凹面反射镜5的下部设置有一个凹陷部，在所述凹陷部的底面101上设置有所述显示器2。这样所述显示器2不会影响所述凹面反射镜5和所述分光镜4之间的光路，除此之外，观察者不易通过所述分光镜4观察到所述显示器2，从而引导观察者至观看凹面反射镜5的放大远方虚像，有利于提高视觉保护效果。

由所述显示器2发出光线经过所述透镜3，在靠近所述显示器2的一侧成所述显示器2放大正立的第二虚像A”，同时经过所述透镜3的光线，照射到所述分光镜4上，所述分光镜4将一部分的光线发射，将一部分光线折射，经过反射的光线与入射光线位于所述分光镜4的同一侧，并入射到与所述分光镜4相对设置的凹面反光镜上，经过折射的光线与所述入射光线位于所述分光镜4的两侧。

所述显示器2位于所述分光镜4的下方，显示器2的光想向上发射到分光镜4上，所述分光镜4折射的光将从上方折射出去，用户在通常的观看视角下看不到透射的光线因此不会干扰到观看效果。

经所述分光镜4反射的光线入射到所述凹面反光镜后，基于凹面反射镜5的原理可知，在其焦距以内的图像会被以放大的虚像A而呈现。此时由于人眼看到的是虚像因此人眼会将虚像与人眼的距离理解为观看的距离。这样由于光路是固定的，虚像位置也是固定的，因此人眼无论怎么靠近屏幕，虚像都不会距离人眼很近。这样就避免近距离观察所造成的近视损害。

用户所观察到的虚像A射入到人眼中央视野的部分和人眼之间的距离比起周围视野与人眼之间的距离更近，以使得周围视野的虚像进入人眼后能落在视网膜上或视网膜前方以减少远视离焦。

除此之外，从所述显示屏幕发出的光线，经过分光镜4面第一次到达所述分光镜4后在分光镜4的分光作用下一部分光线从分光镜4透射出去，从而减弱了一部分亮度，并且在所述凹面反射镜5的反射作用之后的光第二次经过所述分光镜4时一部分光反射到内部空间而不透射出去，因此进一步地减小了射入观察者眼部的光线亮度，从而起到了保护视力的作用。

在这种情况下，所述显示器2在所述分光镜4中的形成的虚像A’距离所述凹面反射镜5需要小于所述凹面反射镜5的焦距，即位于凹面反射镜5的焦点F以内，这样当所述虚像A’在凹面反射镜5中再成像A时，保证能够成放大正立的虚像，这样才能供观察者观看。

优选地，为了防止显示器2图像的畸变，一方面需要各个光学器件的加工精度较高，更为重要的是，所述显示器2在所述分光镜4中的形成的虚像A’整体上与所述凹面反射镜5的焦平面平行，更为优选地，所述显示器2在所述分光镜4中的形成的虚像的中心位于所述凹面反射镜5的主光轴上。这样所述显示器2所呈的虚像相对于所述凹面反射镜的主光轴501对称分布，有利图像的对称显示。

进一步优选地，所述显示器2的中心与所述分光镜4中心的第一连线、所述凹面反射镜5的中心与所述分光镜4中心的连线为了第二连线，所述第一连线和第二连线相对于沿着所述分光镜4表面的垂线对称。这样显示器2能够与所述分光镜4的中心对准，分光镜4的中心与所述凹面反射镜中心对准能够有效利用分光镜4和凹面反射镜5的幅面从而满足显示尺寸的需求。

更进一步地，由于所述显示器2在所述分光镜4所呈的虚像A’距离所述凹面反射镜5表面的距离在焦距以内(不包含本数)，而在此区间内，凹面反射镜5所呈的像从等大等距的虚像到无穷大无穷远的虚像变化，因此所述显示器2与所述分光镜4距离之间细微的调整就可以引起凹面反射镜中虚像距离的显著变化，因此在本具体实施方式中，优选地还可以设置调节装置，所述调节装置调节所述显示器2固定的位置，从而控制所述显示器2与所述分光镜4的距离从而通过些微的调整能过得到凹面反射镜5中较大范围的成像效果的变化。

此外，在本具体实施方式中，所述视频播放装置还包括控制单元，所述控制单元与所述显示装置相连，以控制所述显示器2的显示内容。实际上所述控制单元与所述显示器2集成成整体播放装置，例如，平板电脑、手机或者PDA等装置。

进一步地，为了便于控制播放内容，所述视频播放装置还包括按键，所述按键设置在所述壳体上部，并与所述控制单元电连接。优选地的实现方式包括：所述凹面反射镜5与所述壳体的后表面103固定连接，所述显示器2设置在显示器2支架上，所述显示器2支架与所述底面101相隔预定的距离以形成中空舱室，所述中空舱室内设置有控制电路板。这种设置有利于节省内部空间从而减小装置的体积。

更进一步地，所述壳体的后侧还设置有支架6，所述支架6的一端枢转地与所述壳体相连，这样可以根据观看情况调节视频播放装置的角度便于不同人群、场景下的观看需求。

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。