一种视力矫正方法及装置与流程

【技术领域】

本发明涉及一种用于进行矫正视力的方法和装置，特别是一种基于vr眼镜的视力矫正方法和一种视力矫正装置。

背景技术：

随着虚拟现实（virtualreality，vr）设备的兴起，目前市面上出现各种类型的虚拟现实眼镜，即vr眼镜，也可以成为vr头盔。这些vr眼镜的结构一般都是透镜+显示屏的成像方式。透镜在使用者的眼前，显示屏位于透镜的焦距范围之内，显示屏上播放的图像通过透镜的光学原理产生被放大的虚拟图像，使得用户可以通过透镜看到虚拟图像。一般的vr眼镜中透镜和显示屏的位置是固定的，基本上依据正常视力的用户的可视范围设置。但不同用户的眼睛屈光度是不同的，可视范围也不同。屈光不正患者使用这种vr眼镜就很困难，他们会因为看不清而不得不忍受使劲看、眯眼看的痛苦。而如果他们戴着自己的屈光不正的矫正眼镜去使用vr眼镜，则会因为眼部受到过多物体的挤压，感觉非常难受。现在也有在vr眼镜上设置用于适配屈光度的调节单元，通过调整显示屏或透镜在vr眼镜中的位置，来满足不同的需求。但是不论是否能够适配不同的屈光度，现有的vr眼镜在用户观看虚拟图像的过程中，都是使虚拟图像在固定的成像位置上成像，这就迫使用户长时间盯在一个固定位置，使得用户眼睛的睫状肌长时间保持收紧状态或保持放松，造成肌肉疲劳，轻则容易引起用户眼睛酸胀不堪，重则对视力造成永久性的损伤。

通常，对于具有正常视力的人眼而言，当一个实际物体（realobject）的光线入射到晶状体（eyelens），晶状体的形状将允许这些光线聚焦而在视网膜上产生视网膜图像（retinalimage）。如图1所示的一个正常视力的眼睛结构图。在正常视力中，一个实际对象可以正确聚焦（即视网膜图像产生在视网膜上）。当物体接近眼睛（如当看书或看智能手机时），视网膜图像将远离晶状体和视网膜。因此，对象将被视为模糊，此时，眼睛的睫状肌（ciliarymuscles）会立即拉紧以便晶状体凸起，使视网膜图像落在视网膜上，从而实物变得清晰了。物体远离眼睛时，视网膜图像朝晶状体移动并离开视网膜。因此，对象将首先看起来模糊，此时睫状肌放松以使得晶状体的形状趋向扁平，从而视网膜图像将落在视网膜上，物体变得清晰。

屈光不正（refractiveerrors），尤其是近视(nearsightedness)和远视(farsightedness)，是指光不能直接聚焦在眼睛的视网膜（retina）上。对于那些屈光不正，视网膜图像未能出现在视网膜上，这些偏差导致人对实际物体的感知是模糊的。如图2所示屈光不正的眼睛成像示意图，其中图2a为近视，图2b为远视。

人眼的视觉调节系统中有主要和次要两个反馈回路，它们能轻松调节视网膜图像的位置，从而纠正屈光不正。主要反馈回路通过睫状肌调整眼睛的晶状体的形状来响应视网膜图像偏差。因此，模糊的视力会导致睫状肌放松或拉紧以控制晶状体形状，以便视网膜图像落在视网膜上。次要反馈回路也响应视网膜图像偏差，但是是通过延长或缩短眼球的纵轴（longitudinalaxis）。这将使视网膜图像接近视网膜。然而，这些反馈循环最终会导致出现持久的屈光不正。

主要和次要反馈回路的动态变化会导致永久性屈光不正的发生和发展。主要反馈回路具有一个较短的时间常数以迅速纠正屈光不正。然而，长时间放松或收紧睫状肌会减少肌肉的灵活性，睫状肌的调节能力下降，将导致主要反馈回路在很长一段时间是无效的。

次要反馈回路有个较长的时间常数，并相对可抵抗视力的变化。当睫状肌疲劳时，视网膜图像将长期离开视网膜，此时次级反馈回路发挥主要作用，从而导致纵向延长或缩短的眼球。由于次级反馈回路的相对可抵抗视力改变的耐性和睫状肌的疲劳度，屈光不正持续下去。

目前，有两种视力矫正产品可用于控制这些屈光不正：眼镜和隐形眼镜。

然而，这些产品不仅不能治疗屈光不正，反而会恶化这些条件。如图3所示，两种产品都利用一个镜片产生一个真实物体的虚拟图像（virtualimage）。因为虚拟图像位于接近或远离真正的对象的距离上，虚拟图象的光线可以穿过晶状体并创建一个视网膜图像在视网膜。这将有助于弥补长期失败的主要反馈回路，但不会纠正眼球的纵轴长度。事实上，镜片会导致眼球纵轴长度进一步偏离正常长度。例如，对于近视而言，矫正镜片将创建一个比真正物体更近的虚拟物体（virtualobject），有效地使真实物体接近眼睛以便看清晰。这个补偿通过人为地把远处的物体拉近而允许病人有正常的视力范围。然而，当病人观看那些比通过矫正镜片具有更清晰地可视度的接近物体时，矫正镜片会将这些物体拉得更近。因而使得睫状肌更紧张并将加快损失主要反馈循环的功效，导致越来越依赖于次级反馈回路，从而进一步延伸眼球。因此，眼球的原始失真不是被纠正而是加深了。这可以刺激近视的程度加深，病人的视力范围将会慢慢减少，需要更高度数的处方眼镜和隐形眼镜。现有技术也存在多焦距隐形眼镜或多焦距眼镜，一般的使用者是同时近视和远视的中老年人。然而同样的，这些眼镜因为不必要地使睫状肌过分放松或紧张从而会加剧的近视和远视的程度。显然，上述两种最流行的视力校正方法不能治愈屈光不正，反而可能加深病情发展。

另外还有两种视力矫正方式，lasik手术（镭射视力矫正手术（laserassistedin-situkeratomi））和角膜矫正术（orthokeratology，ortho-k），旨在提供长期的矫正屈光不正。然而，与前述校正镜片的方式相同，这些方法只补偿的主要反馈回路的故障，而不考虑对眼球的纵轴长度的长期损害。并且这两种方法都以相对侵入的方式直接操纵眼睛的晶状体形状，存在风险。

现有技术中的这些可用产品只能是被动的矫正，迫使眼睛的肌肉完全依赖这些拐杖和促使眼球纵轴长度进一步偏离理想状态。这些行为最终阻碍病人恢复正常视力。

因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明提出一种视力矫正方法和装置，以便能从根本上治愈屈光不正。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种视力矫正方法，包括：

确定屈光不正患者的可视范围；

控制虚拟现实眼镜中虚拟图像的成像位置，使屈光不正患者在佩戴所述虚拟现实眼镜观看虚拟图像时，该虚拟图像可以清晰成像在患者眼睛的视网膜上；

基于所述可视范围，周期性调整所述虚拟图像的成像位置，以锻炼患者的眼部肌肉，矫正视力。

较佳的，可以基于视力阈值和/或视力处方值，确定所述可视范围。

较佳的，所述视力阈值，可以是在屈光不正患者佩戴所述虚拟现实眼镜时，调节虚拟现实眼镜的虚拟图像成像位置，直至获得患者可视的最远距离和/或最近距离，并以该最远距离和/或最近距离作为视力阈值；或者，

可以是预先设置的最远距离和/或最近距离；或者，

可以是依据视力处方值确定的明视距离获得屈光不正患者可视的最远距离和/或最近距离，并以该最远距离和/或最近距离作为视力阈值。

较佳的所述视力处方值，可以是预先设置的屈光度；或者，

可以是在屈光不正患者佩戴所述虚拟现实眼镜时，虚拟现实眼镜检测患者视力获得的屈光度。

较佳的，基于所述可视范围，周期性调整所述虚拟图像的成像位置，可以包括：

根据所述可视范围，按照预先设定的调整原则，周期性地改变虚拟图像的成像位置。

较佳的，在患者佩戴虚拟现实眼镜后，可以控制虚拟现实眼镜在可视范围内形成虚拟图像；并根据预定的调整时间、位移量和移动方向，使虚拟图像的成像位置逐渐靠近/远离患者眼睛，直至移动到可视范围的一个端点，再使虚拟图像的成像位置逐渐远离/靠近患者眼睛，直至移动到可视范围的另一个端点，如此循环往复。

进一步的，还可以包括可视范围更新步骤。

基于本发明的另一方面，本发明提供一种视力矫正装置，包括虚拟现实眼镜，还包括数据确定单元，用于确定屈光不正患者的可视范围，

中央控制单元，用于根据所述可视范围，产生虚拟图像成像位置控制信号；

调节单元，用于根据来自中央控制单元的虚拟图像成像位置控制信号，调节虚拟现实眼镜中虚拟图像的成像位置，使患者在佩戴所述虚拟现实眼镜观看虚拟图像时，该虚拟图像可以清晰成像在患者眼睛的视网膜上；

并且，所述中央控制单元还根据所述可视范围，控制所述调节单元，周期性调整所述虚拟图像的成像位置，达到锻炼患者的眼部肌肉，矫正视力的目的。

较佳的，所述数据确定单元可以基于视力阈值和/或视力处方值确定所述可视范围。

较佳的，在患者佩戴所述虚拟现实眼镜时，所述调节单元可以调节虚拟现实眼镜的虚拟图像成像位置，直至获得患者可视的最远距离和/或最近距离，并以该最远距离和/或最近距离作为视力阈值；或者，

可以预先为数据确定单元设置最远距离和/或最近距离以作为视力阈值；或者，

数据确定单元可以根据患者的视力处方值获得患者眼睛的明视距离，进而获得患者可视的最远距离和/或最近距离，并以该最远距离和/或最近距离作为视力阈值。

较佳的，所述数据确定单元可以将预先设置的屈光度作为视力处方值；或者，

在患者佩戴所述虚拟现实眼镜时，所述虚拟现实眼镜可以检测患者视力获得的屈光度以作为视力处方值。

较佳的，所述中央控制单元可以根据所述可视范围，按照预先设定的调整原则，周期性地产生虚拟图像成像位置控制信号，以控制调节单元改变虚拟现实眼镜中虚拟图像的成像位置。

较佳的，所述数据确定单元可以获得更新的可视范围，所述中央控制单元根据新的可视范围，调整虚拟图像的成像位置。

进一步的，所述数据确定单元、中央控制单元、调节单元均集成在所述虚拟现实眼镜上；或者，

部分集成在虚拟现实眼镜上，部分集成在单独的操作部件中，所述操作部件与所述虚拟现实眼镜进行有线/无线通信。

较佳的，所述调节单元可以通过改变虚拟现实眼镜中的透镜和显示屏中至少一个部件在虚拟现实眼镜中的位置来改变虚拟图像的成像位置；或者，

所述虚拟现实眼镜的透镜为可变焦距的透镜，所述调节单元通过控制所述透镜的焦距来改变虚拟图像的成像位置。

本发明所提供的视力矫正方法和视力矫正装置，可以精确控制虚拟图像的成像位置，并通过在病人视力范围中周期性改变位置来锻炼眼部肌肉。这可以实现睫状肌功能恢复，从而恢复正常的主要反馈回路，防止次要反馈回路刺激眼球纵轴长度畸变。最终，睫状肌和眼球纵轴长度都将会恢复正常。

因此，本发明可以自然恢复视力，最终治疗屈光不正。同时，那些有发病症状（如睫状肌经常很累，但是眼球纵轴长度尚未扭曲）不会产生眼球纵轴长度畸变的问题，可以有助于保护视力以防发展成持久的屈光不正。当然，本发明不仅可以针对那些典型的患病症状，它还可以纠正传统眼镜造成的损害。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。其中：

图1为正常视力的眼睛成像示意图。

图2为屈光不正的眼睛成像示意图，其中图2a为近视，图2b为远视。

图3为现有技术中视力矫正镜片的矫正原理图，其中图3a为近视，图3b为远视。

图4为本发明的视力矫正方法的一种较佳实施例的流程图。

图5为本发明的视力矫正装置的一种较佳实施例的原理方框图。

【具体实施方式】

本发明基于虚拟现实眼镜，提出一种视力矫正方法和视力矫正装置，在使用虚拟现实眼镜的同时，可加强眼部肌肉锻炼，通过重新激活和加强睫状肌的方法恢复主动反馈循环功效。这样可以减少依赖次级反馈循环，最终眼球的纵向长度将恢复正常。从而从根本上实现治愈屈光不正的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图4，作为本发明的一种较佳实施例，一种视力矫正方法，包括：

确定屈光不正患者的可视范围；

控制虚拟现实眼镜中虚拟图像的成像位置，使患者在佩戴所述虚拟现实眼镜观看时，该虚拟图像可以清晰成像在患者眼睛的视网膜上；

基于所述可视范围，周期性调整所述虚拟图像的成像位置，以锻炼患者的眼部肌肉。

屈光不正患者的可视范围可以预先存储在虚拟现实眼镜中，或者存储在可向虚拟现实眼镜提供这些信息的其它设备中。它可以是屈光不正患者在使用该虚拟现实眼镜进行视力矫正时设置的，亦可是虚拟现实眼镜或其它设备本身预先存储的。

作为一种较优的实施方案，本发明可基于视力阈值和/或视力处方值，确定所述可视范围。

所述视力阈值通常可以但不限于采用以下几种方法确定：

其一是在患者佩戴所述虚拟现实眼镜时，调节虚拟现实眼镜的虚拟图像成像位置，直至获得患者可视的最远距离和/或最近距离，并以该最远距离和/或最近距离作为视力阈值；

其二是患者自行设置或vr眼镜/设备预存的最远距离和/或最近距离；

其三是根据患者的视力处方值获得患者眼睛的明视距离，进而获得患者可视的最远距离和/或最近距离，并以该最远距离和/或最近距离作为视力阈值。

物理学里，人眼看太远和太近的物体时，眼球都要进行调节，也就是改变晶状体的突起程度，但有一个距离恰能使眼睛不用调节就能看清楚，这个距离就叫明视距离。也就是说眼睛看明视距离处的物体是感觉最舒服的、最适合正常人眼观察近处较小物体的距离。

根据患者的视力处方值获得患者眼睛的明视距离的方法有多种，比如可以取经验值，一般正常人的明视距离约为25厘米。近视眼的明视距离一般小于20cm，而远视眼的明视距离则一般大于30cm。

也可以按照以下公式计算：

其中：f为屈光度的倒数，u是正常人的明视距离，即0.25m，v为患者的明视距离。

以近视度数100度，即屈光度为-1为例计算，则v=-0.2m，也就是说患者的明视距离为20cm。

根据患者的明视距离获得可视的最远距离和/或最近距离的方法也可以有多种，譬如可以以这些明视距离的经验值，向上或向下浮动，获得一个距离区间，而将这个区间的端点作为最远或最近距离值。

另外，也可以直接采用一些常规的近点或远点的计算方法。这些方法并非本发明的发明要点，因此不再赘述。

所述视力处方值，可以但不限于采用以下两种方法确定：

其一是患者或设备预先设置的屈光度；

其二是在患者佩戴所述虚拟现实眼镜时，虚拟现实眼镜检测患者视力获得的屈光度。此时，虚拟现实眼镜可以像眼科医生检查患者视力一样，显示传统的视力表或视力检测图形等给患者，并等待患者反馈辨识结果，直到判断患者的多组辨识结果全部正确时，则确认获得的患者的屈光度。

通过上述步骤获得患者的视力阈值和/或视力处方值后，即可获得其可视范围，例如，所述患者的可视范围由所述视力阈值的最远距离和最近距离构成；或者由所述视力阈值以及由所述视力处方值获得的明视距离构成。此时，可以控制虚拟现实眼镜在患者的明视距离或者视力阈值的位置上产生虚拟图像，以使得患者可以清楚地观看虚拟图像。

当然，本发明亦可事先存储一张数据表，其中不同的视力处方值对应不同的可视范围，当确定患者的视力处方值后，即可通过查表法获得对应的可视范围数据。

在患者观看虚拟图像的过程中，基于所述可视范围，周期性调整虚拟图像的成像位置。比如在可视范围内，按照预先设定的调整原则，如预设的调整时间、位移量、移动方向，周期性地改变虚拟图像的成像位置，以达到锻炼眼部肌肉，恢复视力的目的。虚拟图像的成像位置的调整范围依据患者的屈光不正程度和体验舒适度，可以是明视距离和最远距离之间，亦可是明视距离和最近距离之间，还可以是最远距离和最近距离之间等。

举例来说，对于近视眼患者，可以将可视范围设定为他的明视距离和最远距离之间，虚拟图像成像于明视距离上，使其可以轻松（即眼部肌肉无需调节地）观看，之后再经过预定时间，或者检测到患者的头部有较大幅度的运动时，或显示的虚拟图像有较大变化，如更换播放影片、暂停后继续播放等，按照预定位移量调节虚拟图像成像位置，使其远离患者的眼睛，并在逐渐远离直接最远距离后，再逐渐拉近虚拟图像的成像位置。如此往复，使得患者的睫状肌的状态呈现放松—逐渐拉紧—拉紧—逐渐放松—放松这样的周期性变化，从而起到训练肌肉的目的。而通过控制这种周期性调整的的调整频率和调整幅度，比如使调节时间间隔比较长，使位移量比较小，则可以使得这种视力矫正在患者无明显感知的情况下进行，增加使用的舒适度。

作为一种较佳实施方式，本发明还可以包括可视范围更新步骤，如定期或不定期地检测和更新患者的可视范围，以调整虚拟图像的成像位置。这是考虑到在矫正视力的过程中，一种情况下，患者的视力可能会发生变化，因此可以定期更新，或者根据用户的指令更新。此处的检测可以是主动检测，即在患者佩戴虚拟现实眼镜时，检测患者视力以获得屈光度，并基于屈光度，获得新的可视范围。或者是主动提醒患者设置新的视力阈值和/或视力处方值。亦可是被动检测，即患者主动启动视力检测程序，或主动输入新的视力阈值和/或视力处方值。而另一种情况下，为了加大矫正力度，可以适当调整可视范围，譬如适当增加最远距离，从而使睫状肌得到更大范围的锻炼。

作为本发明的另一较佳实施例，本发明提供一种视力矫正装置，包括虚拟现实眼镜，还包括：

数据确定单元，用于确定屈光不正患者的可视范围，

中央控制单元，用于根据所述可视范围，产生虚拟图像成像位置控制信号；

调节单元，用于根据来自中央控制单元的虚拟图像成像位置控制信号，调节虚拟现实眼镜中虚拟图像的成像位置，使患者在佩戴所述虚拟现实眼镜观看时，该虚拟图像可以清晰成像在患者眼睛的视网膜上；

并且，所述中央控制单元还根据所述可视范围，控制所述调节单元，以周期性调整所述虚拟图像的成像位置，达到锻炼患者的眼部肌肉的目的。

其中，作为一种较佳实施方案，所述数据确定单元、中央控制单元、调节单元均可以集成在所述虚拟现实眼镜上。

作为另一种较佳实施方案，所述数据确定单元、中央控制单元亦可集成在一单独地操作部件中，如操作杆、操作手柄、遥控器等，所述操作部件通过其通信接口与所述虚拟现实眼镜进行有线/无线通信，以通过集成在所述虚拟现实眼镜上的调节单元，控制所述虚拟图像的成像位置。

所述调节单元可以通过机械或电子的方式调整虚拟图像的成像位置。

例如，所述调节单元可以包括步进电机、控制模组和传动模组，从而在中央控制单元的控制下，通过改变虚拟现实眼镜中的透镜和显示屏中至少一个部件在虚拟现实眼镜中的位置来改变虚拟图像的成像位置；

再如，所述虚拟现实眼镜的透镜可以为可变焦距的透镜，如基于液晶的可变焦距的镜片。所述调节单元通过改变镜片的电压，使得这种镜片的焦距发生改变，从而改变虚拟图像的成像位置。

所述数据确定单元基于视力阈值和/或视力处方值确定所述可视范围。

其中，所述数据确定单元获取视力阈值，可以是在患者佩戴所述虚拟现实眼镜时，所述调节单元调节虚拟现实眼镜的虚拟图像成像位置，直至获得患者可视的最远距离和/或最近距离，并以该最远距离和/或最近距离作为视力阈值；也可以是患者通过所述数据确定单元上的输入接口，输入可视的最远距离和/或最近距离；还可以是数据确定单元内预先存储的最远距离和/或最近距离；还可以是根据所获取的患者的视力处方值获得患者眼睛的明视距离，进而获得患者可视的最远距离和/或最近距离，并以该最远距离和/或最近距离作为视力阈值。

所述数据确定单元获取视力处方值，可以是患者通过所述数据确定单元上的输入接口预先输入的屈光度；也可以是数据确定单元内预先存储的屈光度；还可以是在患者佩戴所述虚拟现实眼镜时，所述虚拟现实眼镜检测患者视力获得的屈光度。

所述可视范围由所述视力阈值的最远距离和最近距离构成；也可以由所述视力阈值以及由所述视力处方值获得的明视距离构成。

当然，本实施例中，亦可事先在所述数据确定单元中存储一张数据表，其中不同的视力处方值对应不同的可视范围，当数据确定单元获得患者的视力处方值后，即可通过查表法确定对应的可视范围。

所述调节单元可以控制虚拟现实眼镜的虚拟图像成像位置为患者的明视距离或视力阈值。

所述中央控制单元根据所述可视范围，按照预先设定的调整原则，周期性地产生虚拟图像成像位置控制信号，以控制调节单元改变虚拟现实眼镜中虚拟图像的成像位置。

所述数据确定单元亦可获得更新的可视范围，所述中央控制单元根据新的可视范围，调整虚拟图像的成像位置。

本实施例的视力矫正装置可以参照前一实施例中的视力矫正方法，进行基于vr眼镜的视力矫正过程。

本发明所提供的视力矫正方法和视力矫正装置，可以精确控制虚拟图像的成像位置，并通过在病人视力范围中周期性改变位置来锻炼眼部肌肉。这可以实现睫状肌功能恢复，从而恢复正常的主要反馈回路，防止次要反馈回路刺激眼球纵轴长度畸变。最终，睫状肌和眼球纵轴长度都将会恢复正常。

因此，本发明可以自然恢复视力，最终治疗屈光不正。同时，那些有发病症状（如睫状肌经常很累，但是眼球纵轴长度尚未扭曲）不会产生眼球纵轴长度畸变的问题，可以有助于保护视力以防发展成持久的屈光不正。当然，本发明不仅可以针对那些典型的患病症状，它还可以纠正传统眼镜造成的损害。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。