专利名称：一种可调控刺激光源的视觉训练仪及实现方法
技术领域：
本发明涉及一种视觉训练装置，尤其涉及的是一种可调控刺激光源的视觉训练仪 及实现方法。
背景技术：
目前的视觉训练仪器，均将刺激信号集中在视网膜中央区，缺乏针对性的区域刺 激的有效手段和方法。实际上人眼视网膜上的视觉细胞，在黄斑区主要由视锥细胞(中央 区10度以内)组成，而在周边区主要由视杆细胞组成，这两种不同的细胞的形态、功能上 都存在着显著的不同，要提高弱视患者的视功能，应采取不同区域不同刺激的手段，来全面 恢复视觉能力，也就是说，针对视锥细胞和视杆细胞，应该使用不同的训练方法，例如使用 640nm的红光增加人眼视锥细胞敏感性，而对视杆细胞就需要不同波长和不同亮度的刺激 来增加其敏感度。这样就要求视觉训练应提供针对视网膜不同区域的不同刺激手段。
最新的近视眼研究已经提出视网膜远视性离焦信号会促进儿童近视眼的进一步 加深，而在视网膜中央区的离焦信号更早已被认为是近视发生的主要原因之一，所以如果 能够在视觉训练仪上，区分和模拟不同形式的离焦信号，有效给予青少年儿童视网膜中央 区和周边区交替的近视性/远视性的离焦信号刺激，可以有效缓解日常生活中“远视性离 焦”信号对眼球发育的刺激，可能会对预防近视严重发展起到非常良好的辅助效果。
因此，现有技术还有待于改进和发展。发明内容
本发明的目的在于提供一种可调控刺激光源的视觉训练仪及实现方法，旨在解决 现有的视觉训练仪器，均将刺激信号集中在视网膜中央区，不能针对不同区域进行有效刺 激，导致治疗效果不佳的问题。
本发明的技术方案如下
—种可调控刺激光源的视觉训练仪，其中，包括刺激光源提供装置、显示屏移动装 置和中央控制系统，所述刺激光源提供装置包括多个独立多边形显示屏，所述显示屏移动 装置包括框架和多个伸缩装置，所述伸缩装置固定在框架上，每个显示屏固定在对应的伸 缩装置上，各显示屏间互相嵌合拼接组成一个近半球形状的显示结构，所述伸缩装置用于 控制所述显示屏独立移动，所述中央控制系统连接所述刺激光源提供装置和显示屏移动装 置；所述刺激光源提供装置用于提供刺激光源；所述中央控制系统用于调控显示屏发出的 刺激光源的信息和显视屏移动。
所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其中，所述刺激光源提供装置的显示屏为 大小相等的正六边形或四边形。
所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其中，提供刺激光源的显示屏为有机电致 发光二极管显示屏、发光二极管显示屏或液晶显示屏。
所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其中，所述显示屏移动装置的框架为一半球形框架。
所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其中，所述伸缩装置通过悬臂的往复或膨 胀来实现位移。
所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其中，近半球形的刺激光源提供装置的短 半径大于33cm，且其圆锥顶为40到80度。
所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其中，所述显示屏的个数为5-142个，且设 置有一个中央显示屏，其他的显示屏围绕所述中央显示屏形成多个同心圆。
所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其中，所述每个显示屏都设置有编号。
一种可调控刺激光源的视觉训练仪的实现方法，其中，其包括以下步骤
Sl 选择训练模式，若选择模式1、3或4则执行步骤S3，所述选择模式2则执行步 马聚S2，
其中，模式1为全视野刺激，模式2为非黄斑刺激，模式3为环形区域旁中心视野 刺激，模式4为黄斑刺激；
S2:选择显示屏的编号；
S3 选择刺激内容的类型、刺激时间和刺激光源的参数；
所述刺激内容的类型包括视频、图形和对比色翻转；所述刺激时间为根据不同区 域设定的刺激时间；所述刺激光源的参数包括亮度和对比度，
S4:选择离焦范围；
其中，包括选择某一个显示屏或某一显示区域前后移动的距离，
S5 进行刺激训练；
S6 开始计时，判断是否达到刺激时间，是则执行步骤S7，否则继续执行步骤S5 ；
步骤S7 刺激训练结束，显示屏恢复初始设置。
所述的可调控刺激光源的视觉训练仪的实现方法，其中，当需要对黄斑区进行刺 激时，选择中央显示屏用580nm到780nm的长波长来刺激人眼视锥细胞；除中央显示屏以外 的屏幕，采用380nm到580nm的短波长和与中央显示屏不同亮度的刺激光源。
本发明的有益效果本发明通过建立由多块独立多边形显示屏组合成视觉训练刺 激光源提供装置，并在中央控制系统调控下，使每个独立的显示屏可针对视网膜不同区域， 利用屏幕前后位置的移动、显示光线强弱的调整、显示光线波长的变化等，对人眼视网膜产 生各种方式的刺激。从而有针对性的开展对人眼不同区域视网膜进行区域性刺激，达到辅 助眼球发育(矫正弱视)，促进视网膜神经信号传递(预防近视)的功能，达到促进视觉功 能发育的辅助作用。即能针对人眼视网膜不同区域提供针对性刺激的光源。
图1为本发明提供的光源提供装置的显示屏外侧示意图2为本发明提供的光源提供装置的使用方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对 本发明进一步详细说明。
本发明解决的技术问题所提供的技术手段是建立由多块独立多边形显示屏组合 成视觉训练刺激光源提供装置，并在中央控制系统调控下，使每个独立的显示屏可针对视 网膜不同区域，利用屏幕前后位置的移动、显示光线强弱的调整、显示光线波长的变化等， 对人眼视网膜的不同部位产生不同强度、不同方式的刺激。
本发明提供的视觉训练仪包括刺激光源提供装置、显示屏移动装置和中央控制 系统。所述刺激光源提供装置设置在所述显示屏移动装置上，所述中央控制系统连接所述 刺激光源提供装置和显示屏移动装置。如图1所示为本发明提供的视觉训练仪的刺激光源 提供装置的外观示意图，其包括多块独立多边形显示屏，所述显示屏移动装置包括一个近 半球形框架，每个显示屏固定在框架上，并以防止其出现横向位移，各显示屏间互相嵌合拼 接组成一个半椭球形状的显示结构。且用于提供刺激光源的屏幕朝球心方向设置，各显示 屏间为无缝连接形成一个无框显示屏。
各显示屏可在框架上进行轴向位移，即每个显示屏后有一个轴向伸缩装置，使每 个显示屏均可以受控进行轴向位移并相对视网膜形成清晰或模糊的图像。所述框架位于显 示屏的后方，所述伸缩装置位于显示屏背面且同时与显示屏和框架固位。所述伸缩装置通 过悬臂、往复或膨胀来实现轴向位移，所述位移的幅度是0 士 20mm的范围。
所述提供刺激光源的显示屏为有机电致发光二极管显示屏(OLED)、发光二极管显 示屏(LED)、液晶显示屏(LCD)或三者的组合，所述显示屏为多边形，经试验其最佳形状为 每个显示屏最好是正六边形，且面积是一样的。本发明实施例所提供的为四边形屏幕，是因 为四边形容易生产。
因为要模拟远视力，所述近半球形的刺激光源提供装置是半径33厘米以上的球 体壳，取以球心为顶点的顶角为40度以上的圆锥GO度是最小值，可以最大到180度就是 半球)，圆锥投射到球体壳部分的球体壳即为刺激器的支架形状。
所述装置总的刺激单元即显示屏的个数X为5-142个，且从中心开始对各个刺激 单元进行编号。刺激区域在中心外分为5-6的同心圆，依次被标识为A、B、C、D、E，如果再有 同心圆就顺序标识如E1/E2/. . . /En,中心刺激单元即中央显示屏被标识为F。其目的是进 行区分，根据不同的刺激模式和程序可以形成不同区域的刺激。然后按顺时针的方向从里 向外对同心圆进行编号，编号的方式有很多种，例如首先将中心刺激单元的编号为1，A层 同心圆编号为Al、A2.....Ax，依次类推。
所述每个独立的显示屏即刺激单元固定在伸缩装置上，如果所述独立屏幕采用胶 片基板0LED，则采取电控膨胀方式使之前后移动，所述电控膨胀方式在光机电控制领域比 较常见(图中未示出)；如采用其他材料，则在屏幕后安置机械结构使显示屏沿其球心轴线 轨迹前后移动。
由于传统训练仪的屏幕为整块屏幕，不具备可裂变特性，而本发明强调的是提供 独立的刺激光源即可局部独立调整刺激参数，形成局域刺激和局域焦点训练。
本发明提供的可调控刺激光源的视觉训练仪的实现方法是通过中央控制系统实 现分别控制各屏幕的亮度、色度或/和对比度，其包括
1.实现拼屏显示，中央控制系统将完整的帧图像分割为多个画面在多个显示屏上 显示，通过帧同步信号进行同步控制，使各裂屏显示同步帧内容，最后形成一帧完整图像；
2.实现独立显示，中央控制系统分别提供各屏幕的内容信号和屏幕控制信号，使各屏幕显示独立的内容信号；
3.实现分组显示，以刺激光源提供装置的中央屏幕为中心，相邻的一图显示屏为 一组，形成同心圆式的屏幕组。按照标识号被分为A组、B组、C组、D组、E组等。通过中央 控制系统发出的组间同步信号控制组内各屏幕显示相同亮度、色度和对比度的内容(可以 在组内各屏幕使用拼屏图像或各屏幕独立图像，只需保证组内各屏幕显示的内容具有相同 亮度、色度和对比度。)，形成各组间和与中心屏幕之间不同的图像刺激。
参见图2为本发明提供的可调控刺激光源的视觉训练仪的实现方法流程图，其包 括以下步骤
步骤Sl 选择训练模式，若选择模式1、3或4则执行步骤S3，所述选择模式2则执 行步骤S2。
其中，模式1为全视野刺激，模式2为非黄斑刺激，模式3为环形区域旁中心视野 刺激，模式4为黄斑刺激。
步骤S2 选择显示屏的编号。
步骤S3 选择刺激内容的类型、刺激时间和刺激光源的参数。
所述刺激内容的类型包括视频、图形和对比色翻转；所述刺激时间为根据不同区 域设定的刺激时间；所述刺激光源的参数包括亮度和对比度等。
步骤S4 选择离焦范围。其中，包括选择某一个显示屏的离焦距离即前后移动的 距离，或某一显示区域(A至F中任一区域)的离焦距离。
S5 进行刺激训练；
S6:开始计时，判断是否达到刺激时间T，是则执行步骤S7，否则继续执行步骤 S5 ；
步骤S7 刺激训练结束，显示屏恢复初始设置。
本发明提供一种刺激光源可调控的具体实现方法
根据弱视眼视网膜上存在深度不一致的抑制区位，本发明通过调控相应的显示屏 提供区域性刺激，来有效提高弱视眼的视力。
例如当需要对黄斑区进行刺激时，所述中心刺激单元是针对视网膜黄斑区的，所 以只需采用一个中央显示屏刺激即可，用580nm到780nm的长波长，以刺激人眼视锥细胞敏 感性；针对周边屏幕(除中央显示屏以外的屏幕)，则用380nm到580nm的短波长和不同亮 度的刺激光源来增加视网膜周边区(除黄斑区以外的区域)的敏感度。
对有“旁中心注视”的弱视患者，在对应“旁中心注视点”的屏幕，采用亮度大于 100LUX的高强度光对“旁中心注视点”进行抑制，在对应黄斑区的屏幕，用580nm到780nm 的长波长进行刺激；最终目的是通过不断调整不同区域屏幕所能提供的不同刺激手段，来 平衡视网膜整体功能水平，全面恢复视觉能力。
普通弱视患者注视中央屏幕，中央区域屏幕发出长波长刺激，周边屏幕发出短波 长和不同亮度的刺激；针对“旁中心注视”的弱视患者，用高强度光对“旁中心注视”点进行 局部(不同弱视患者的旁中心注视点位置都会不同)抑制，其他区域的屏幕用低强度光线 加强刺激；训练后期可不断调整不同区域屏幕所能提供的不同刺激手段，平衡视网膜整体 反应。
本发明还提供另一种刺激光源可调控的具体实现方法
根据近视眼视网膜的不同区域的特点，本发明可模拟和调整不同区域的屏幕，对 视网膜的不同部位产生不同形式的离焦信号刺激。
例如将20度以内区域屏幕整体向前移动0士20mm，可在人眼视网膜中央区形成 近视性焦点；将20度以外的区域屏幕整体向后移动0士20mm，可以在人眼视网膜周边区形 成远视性焦点，反之屏幕向后移动会在视网膜周边区形成近视性焦点。通过前后移动中央 区/周边区的屏幕位置，即可在人眼视网膜中央区和周边区形成近视性/远视性离焦信号 刺激。另外也可通过改变中央区/周边区屏幕发出的波长的长短(例如长波长可形成远视 性离焦，短波长可形成近视性离焦)，来达到或辅助提供近视眼的视力的目的。
普通近视眼患者注视中央屏幕，通过前移中央区屏幕(周边区屏幕不动)，在人眼 视网膜中央区形成近视性离焦信号，维持2分钟；然后中央区屏幕复位，前移周边区屏幕， 在人眼视网膜周边区形成近视性离焦信号，维持2分钟；接下来中央区/周边区屏幕整体 前移，在人眼视网膜中央/周边区形成一致的近视性离焦信号，维持2分钟；接着将中央区 /周边区屏幕不断在原位和前移位间移动，形成人眼视网膜中央/周边交替的近视性离焦 刺激，维持4分钟。对近视度数加深较快的患者，可以在上述疗程中增加刺激光线波长的变 化，以强化近视性离焦对视网膜中央/周边部的刺激，例如在屏幕前移时加入短波长光线， 可加强近视性离焦的刺激强度。
本发明与现有技术相比，具有如下优点本发明装置，拟搭建一套可调控的视觉训 练刺激光源装置，利用对成像位置、光线波长等因素的控制，有针对性的开展对人眼不同区 域视网膜区域性刺激，达到辅助眼球发育(矫正弱视)，促进视网膜神经信号传递(预防近 视)的功能，达到促进视觉功能发育的辅助作用。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可 以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保 护范围。
权利要求
1.一种可调控刺激光源的视觉训练仪，其特征在于，包括刺激光源提供装置、显示屏移 动装置和中央控制系统，所述刺激光源提供装置包括多个独立多边形显示屏，所述显示屏 移动装置包括框架和多个伸缩装置，所述伸缩装置固定在框架上，每个显示屏固定在对应 的伸缩装置上，各显示屏间互相嵌合拼接组成一个近半球形状的显示结构，所述伸缩装置 用于控制所述显示屏独立移动，所述中央控制系统连接所述刺激光源提供装置和显示屏移 动装置；所述刺激光源提供装置用于提供刺激光源；所述中央控制系统用于调控显示屏发 出的刺激光源的信息和显视屏移动。
2.根据权利要求1所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其特征在于，所述刺激光源 提供装置的显示屏为大小相等的正六边形或四边形。
3.根据权利要求1所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其特征在于，提供刺激光源 的显示屏为有机电致发光二极管显示屏、发光二极管显示屏或液晶显示屏。
4.根据权利要求1所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其特征在于，所述显示屏移 动装置的框架为一半球形框架。
5.根据权利要求1所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其特征在于，所述伸缩装置 通过悬臂的往复或膨胀来实现位移。
6.根据权利要求1所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其特征在于，近半球形的刺 激光源提供装置的短半径大于33cm，且其圆锥顶为40到180度。
7.根据权利要求2所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其特征在于，所述显示屏的 个数为5-142个，且设置有一个中央显示屏，其他的显示屏围绕所述中央显示屏形成多个 同心圆。
8.根据权利要求7所述的可调控刺激光源的视觉训练仪，其特征在于，所述每个显示屏都设置有编号。
9.一种可调控刺激光源的视觉训练仪的实现方法，其特征在于，其包括以下步骤51选择训练模式，若选择模式1、3或4则执行步骤S3，所述选择模式2则执行步骤S2， 其中，模式1为全视野刺激，模式2为非黄斑刺激，模式3为环形区域旁中心视野刺激，模式4为黄斑刺激；52选择显示屏的编号；53选择刺激内容的类型、刺激时间和刺激光源的参数；所述刺激内容的类型包括视频、图形和对比色翻转；所述刺激时间为根据不同区域设 定的刺激时间；所述刺激光源的参数包括亮度和对比度，54选择离焦范围；其中，包括选择某一个显示屏或某一显示区域前后移动的距离，55进行刺激训练；56开始计时，判断是否达到刺激时间，是则执行步骤S7，否则继续执行步骤S5 ； 步骤S7 刺激训练结束，显示屏恢复初始设置。
10.根据权利要求9所述的可调控刺激光源的视觉训练仪的实现方法，其特征在于，当 需要对黄斑区进行刺激时，选择中央显示屏用580nm到780nm的长波长来刺激人眼视锥细 胞；除中央显示屏以外的屏幕，采用380nm到580nm的短波长和与中央显示屏不同亮度的刺 激光源。
全文摘要
本发明公开了一种可调控刺激光源的视觉训练仪及实现方法，所述仪器包括刺激光源提供装置、显示屏移动装置和中央控制系统，所述刺激光源提供装置包括多个独立多边形显示屏，所述显示屏移动装置包括框架和多个伸缩装置，所述伸缩装置固定在框架上，每个显示屏固定在对应的伸缩装置上，各显示屏间互相嵌合拼接组成一个近半球形的显示结构，所述伸缩装置用于控制所述显示屏移动，所述中央控制系统连接所述刺激光源提供装置和显示屏移动装置；所述刺激光源提供装置用于提供刺激光源；所述中央控制系统用于调控显示屏发出的刺激光源的信息。采用本发明有可针对性的对人眼不同区域视网膜进行刺激，达到控制近视进展，控制眼轴变长，促进视网膜神经信号传递的功能。
文档编号A61H5/00GK102038596SQ20111003201
公开日2011年5月4日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者乐美华, 陈翔 申请人:中山大学中山眼科中心