一种防控近视的光学组件

1.本实用新型涉及眼部治疗设备技术领域，具体涉及一种防控近视的光学组件，用在防控儿童及青少年近视和近视性弱视治疗的装置上。


背景技术：

2.随着社会的发展，日常生活和学习融入越来越多的电子产品，这也使得青少年接触电子产品的时间越来越多，儿童用眼疲劳成为常态，近视发生率越来越高，近视发生低龄化趋势令人担忧，儿童近视所导致的问题涉及各个领域，成为国家和社会普遍关注的问题。
3.而根据现有研究表明，儿童近视的重要原因是户外活动时间的减少，眼睛是人体的光学器官，儿童生长发育期眼球要有足够的自然光刺激才能用正常发育。因此，提出了采用模拟自然光光照来干预眼睛、防控儿童近视发生发展的方法。
4.基于近视发生现状，社会上出现了各种眼部保健治疗仪，现在市场上用于儿童近视保健治疗的仪器主要结构和缺点如下：
5.(1)坐式结构，仪器需要放置在桌面上，然后患者坐于仪器的前方，并通过调整坐姿、椅子高度等来适应仪器的高度，这样使得仪器的使用很不方便，常常导致身体的姿势不舒服。
6.(2)光学组件所用光源为激光，由于激光是一种高能量的光学器件，用于眼睛保健治疗存在不可知风险。
7.(3)选择的光源不够理想且光源经处理后的光柱直径并没有根据眼睛的结构进行设定，使得光源消耗的功率不能合理利用。
8.(4)现有的光学组件形成的光柱最终落在平面上的光斑光强度不均匀，光斑不同位置的强度不同，不仅会影响仪器的精确度，还会影响患者的舒适度。


技术实现要素：

9.为解决上述技术问题，本实用新型基于现有的用于防控儿童近视和近视性弱视治疗的光学组件进行结构上的改进，使得光源发出的光经过光学组件结构的收集、匀光和投影得到均匀的光斑，且有效提高光源的利用率。
10.本实用新型通过下述技术方案实现：
11.一种防控近视的光学组件，用在防控儿童及青少年近视和近视性弱视治疗的装置上，包括led光源、导光柱、不透光的定形孔和投影透镜；
12.led光源发出的光先经过导光柱收集和匀光，经不透光的定形孔形成与不透光的定形孔相似形状的光截面，再经过投影透镜后形成光柱到达眼睛，光柱到达眼睛后在眼睛上打出光斑，该光斑截面的形状与不透光的定形孔相似，光斑的大小由不透光的定形孔决定；
13.或led光源发出的光经导光柱收集和匀光后，投射到投影透镜后射出、再经不透光的定形孔形成与不透光的定形孔相似形状截面的光柱后到达眼睛，光柱到达眼睛后在眼睛
上打出光斑，该光斑截面的形状与不透光的定形孔相似，光斑的大小由不透光的定形孔决定。
14.本方案工作原理：本方案采用led作为光源作为发散光，通过导光柱对发散光进行收集并匀光在导光柱末端形成一个光强度均匀的光斑，投影透镜将导光柱末端的光斑投影到目的地作用于人眼，从而实现对眼部的光照和治疗，并且根据需求通过调节led光源、导光柱尺寸规格、导光柱和投影透镜距离等参数得到适用于眼睛而达到更好的治疗效果。
15.进一步优化方案为，所述不透光的定形孔为圆形孔，光柱到达眼睛后在眼睛上打出光斑的直径为10mm
±
5mm。
16.本方案得到的光斑直径设置为10mm
±
5mm，不仅可以保证人眼的舒适度，并且可以使得防控眼睛近视和近视性弱视治疗的装置的精度更高。
17.进一步优化方案为，所述导光柱为棱形柱状，其截面呈多边形，导光柱靠近led光源的端面为近光源端、远离led光源的端面为远光源端，从近光源端到远光源端，导光柱的截面积逐渐增大。
18.本方案通过导光柱对led光源的发散光进行收集并匀光在棱形柱状导光柱末端形成一个光强度均匀的光斑，使得发散光聚集成光柱作用于人眼从而实现对眼部的光照和治疗。
19.优选地，导光柱为底面呈正方形的四棱台，相较于其他的结构，本结构的导光柱不仅使得光柱的光斑更均匀，而且结构更便于安装搭建。
20.进一步优化方案为，还包括固定壳体；所述固定壳体将led光源、导光柱、不透光的定形孔和投影透镜固定在一条轴线上；所述固定壳体包括导光腔，导光柱和投影透镜通过导光腔连通。
21.固定壳体将led光源、导光柱、投影透镜的位置和间距固定形成紧凑的光学组件结构，而且不透光的定形孔和固定壳体保证经过光学组件led的光源不会外泄。
22.进一步优化方案为，所述投影透镜为单面凸透镜或双面凸透镜，所述双面凸透镜的正反两个凸面的凸出程度不同；
23.当投影透镜为单面凸透镜时，光柱从投影透镜的平滑面投入、从凸面投出；
24.当投影透镜为双面凸透镜时，光柱从投影透镜凸出程度小的凸面投入、从凸出程度大的凸面投出。
25.本方案中投影透镜作为简易的投影镜头使用，将导光柱远光端投出的光斑进行投影。
26.进一步优化方案为，还包括pcb板，led光源安装在pcb板上，pcb板固定在固定壳体底部。
27.本实用新型适用于现有的用于防控儿童眼睛近视和近视性弱视治疗的装置，无论是座式或头戴式都可以使用，只要根据使用情景设定好光学组件(led光源、导光柱和投影透镜) 间的位置关系、各个组件的属性均可获得贴近人眼尺寸的光斑。
28.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
29.1、本实用新型一种防控近视的光学组件，以led光源作为发散光，经过导光柱的手机和匀光、投影透镜的投影后形成的光柱到达眼睛，其光斑均匀且直径为10mm
±
5mm，尺寸贴近人眼的尺寸，使得防控眼睛近视和近视性弱视治疗的装置对眼睛的护理治疗效果好；
30.2、本实用新型一种防控近视的光学组件，适用于现有的坐式结构的眼部护理仪或头戴式结构的眼部护理仪，使用方便，适用范围广泛；
31.3、本实用新型一种防控近视的光学组件，通过使用不透光的定形孔和固定壳体；将led 光源、导光柱和投影透镜固定在一条轴线上，将光学组件集为一体，便于往防控眼睛近视和近视性弱视治疗的装置上安装或拆卸，且不透光的固定壳体可以使得经过光学组件led的光源不会外泄，提高光源的利用率，也不会使外界的杂光进入光学组件对光斑的形成造成影响。
附图说明
32.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。
33.在附图中：
34.图1为本实用新型的光学组件结构示意图；
35.图2为本实用新型的固定壳与光学组件剖面结构示意图；
36.图3本实用新型实施例的单面凸透镜结构示意图；
37.图4本实用新型实施例的双面凸透镜结构示意图；
38.图5本实用新型的pcb板结构示意图。
39.附图标记及对应的零部件名称：
40.1-led光源，2-导光柱，3-不透光的定形孔，4-投影透镜，5-光线，6-眼睛，7-pcb板， 8-固定壳体，81-导光腔，9-螺钉孔位。
具体实施方式
41.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
42.在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
43.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和 /或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
44.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范
围的限制。
45.实施例1
46.如图1所示，一种防控近视的光学组件，用在防控儿童及青少年近视和近视性弱视治疗的装置上，包括led光源1、导光柱2、不透光的定形孔3和投影透镜4；
47.图1中(a)所示，led光源1发出的光先经过导光柱2收集和匀光，经不透光的定形孔 3形成与不透光的定形孔3相似形状的光截面，再经过投影透镜4后形成光柱到达眼睛，光柱到达眼睛后在眼睛上打出光斑，该光斑截面的形状与不透光的定形孔3相似，光斑的大小由不透光的定形孔3决定；
48.或如图1中(b)所示，led光源1发出的光经导光柱2收集和匀光后，投射到投影透镜4 后射出、再经不透光的定形孔3形成与不透光的定形孔3相似形状截面的光柱后到达眼睛，光柱到达眼睛后在眼睛上打出光斑，该光斑截面的形状与不透光的定形孔3相似，光斑的大小由不透光的定形孔3决定。
49.不透光的定形孔3为圆形孔，即为空心圆柱体，最终光线5穿过不透光的定形孔3的中心到达达眼睛后在眼睛上打出光斑的直径为10mm
±
5mm；该尺寸贴近人眼的尺寸，使得防控眼睛近视和近视性弱视治疗的装置对眼睛的护理治疗效果好。
50.led光源1与导光柱2不直接接触，本实施例中led光源选用波长为420-450nm优选为430nm的led单色光作为光源，且考虑到人眼眼球的结构，设计的光柱的直径贴合人眼的尺寸，使得光源能源能够照射到人眼，光源的利用率更高。
51.实施例2
52.如图1所示，本实施中导光柱2为棱形柱状，其截面呈多边形，导光柱2靠近led光源 1的端面为近光源端、远离led光源1的端面为远光源端，从近光源端到远光源端，导光柱 2的截面积逐渐增大。
53.实施例3
54.如图2所示，本实施例中还包括固定壳体8；所述固定壳体8将led光源1、导光柱2、不透光的定形孔3和投影透镜4固定在一条轴线上；
55.所述固定壳体8还包括导光腔81，导光柱2和投影透镜4通过导光腔81连通；
56.对于图1中(a)所示结构，导光柱2和投影透镜4通过导光腔81连通，不透光的定形孔3安装在投影透镜4外侧，如图2中(a)所示，对于图1中(b)所示结构，导光柱2和投影透镜4通过导光腔81连通，不透光的定形孔3安装在导光柱2的远光端，如图2中(b) 所示。
57.根据不同的需求，可以通过不透光的定形孔和固定壳体来增加或缩减光柱的直径，固定壳体还可以增加或缩短led光源1与导光柱2之间、导光柱2和投影透镜3之间的距离，从而达到不同的设计需要。
58.实施例4
59.如图3所示，本实施例中投影透镜3为单面凸透镜，当投影透镜3为单面凸透镜时，光柱从投影透镜3的平滑面投入、从凸面投出。
60.实施例5
61.如图4所示，本实施例中投影透镜3为双面凸透镜，所述双面凸透镜的正反两个凸面的凸出程度不同；光柱从投影透镜3凸出程度小的凸面投入、从凸出程度大的凸面投出。
62.实施例6
63.如图5所示，本实施例中还包括pcb板7，led光源1安装在pcb板7上，pcb板7 通过螺钉固定在固定壳体底部的螺钉孔位9上。
64.实施例7
65.本实施例基于上述实施例1-6进行软件模拟，其中led光源1采用3030灯珠经过光学组件处理之后在距离铝基板70mm距离的地方，打出一个基本圆形的光斑，当光源出光是 170lm的时候，10mm直径的光斑接受面积功率0.02w，最终出射角度为17
°
，其中最终出射角度表示为led光源中心到10mm直径光斑(铝基板投影得到的光斑)的中心与led光源中心到10mm直径光斑(铝基板投影得到的光斑)圆周的夹角。
66.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种防控近视的光学组件，用在防控儿童及青少年近视和近视性弱视治疗的装置上，其特征在于，包括led光源(1)、导光柱(2)、不透光的定形孔(3)和投影透镜(4)；led光源(1)发出的光先经过导光柱(2)收集和匀光，经不透光的定形孔(3)形成与不透光的定形孔(3)相似形状的光截面，再经过投影透镜(4)后形成光柱到达眼睛，光柱到达眼睛后在眼睛上打出光斑，该光斑截面的形状与不透光的定形孔(3)相似，所述光斑的大小由不透光的定形孔(3)决定；或led光源(1)发出的光经导光柱(2)收集和匀光后，投射到投影透镜(4)后射出、再经不透光的定形孔(3)形成与不透光的定形孔(3)相似形状截面的光柱后到达眼睛，光柱到达眼睛后在眼睛上打出光斑，该光斑截面的形状与不透光的定形孔(3)相似，所述光斑的大小由不透光的定形孔(3)决定。2.根据权利要求1所述的一种防控近视的光学组件，其特征在于，所述不透光的定形孔(3)为圆形孔，光柱到达眼睛后在眼睛上打出光斑的直径为10mm
±
5mm。3.根据权利要求1所述的一种防控近视的光学组件，其特征在于，所述导光柱(2)为棱形柱状，其截面呈多边形，导光柱(2)靠近led光源(1)的端面为近光源端、远离led光源(1)的端面为远光源端，从近光源端到远光源端，导光柱(2)的截面积逐渐增大。4.根据权利要求1所述的一种防控近视的光学组件，其特征在于，还包括固定壳体(8)；所述固定壳体(8)将led光源(1)、导光柱(2)、不透光的定形孔(3)和投影透镜(4)固定在一条轴线上；所述固定壳体(8)还包括导光腔(81)，导光柱(2)和投影透镜(4)通过导光腔(81)连通。5.根据权利要求1所述的一种防控近视的光学组件，其特征在于，所述投影透镜(4)为单面凸透镜或双面凸透镜，所述双面凸透镜的正反两个凸面的凸出程度不同；当投影透镜(4)为单面凸透镜时，光从凸透镜的平滑面投入、从凸面投出；当投影透镜(4)为双面凸透镜时，光从凸透镜凸出程度小的凸面投入、从凸出程度大的凸面投出。6.根据权利要求3所述的一种防控近视的光学组件，其特征在于，所述导光柱(2)的截面呈正方形。7.根据权利要求3所述的一种防控近视的光学组件，其特征在于，还包括pcb板(7)，led光源(1)安装在pcb板(7)上，pcb板(7)固定在固定壳体(8)底部。

技术总结
本实用新型公开一种防控近视的光学组件，用在防控儿童及青少年近视和近视性弱视治疗的装置上，包括LED光源、导光柱、不透光的定形孔和投影透镜；LED光源发出的光先经过导光柱收集和匀光，经不透光的定形孔，再经过投影透镜后形成光柱到达眼睛，光柱到达眼睛在眼睛上打出截面与不透光的定形孔相似光斑，光斑的大小由不透光的定形孔决定；本结构适用于现有的坐式眼部护理仪或头戴式眼部护理仪，使用方便，适用范围广泛；通过不透光的固定壳体将LED光源、导光柱、投影透镜和不透光的定形孔固定在一条轴线上，将光学组件集为一体便于安装拆卸，且不透光的定形孔和固定壳体使经过光学组件LED的光源不会外泄，也避免外界杂光进入光学组件内部。学组件内部。学组件内部。


技术研发人员：接英 马东丽 田磊 陆立新 阚赪 卢婕 樊成华 肖丽梅
受保护的技术使用者：首都医科大学附属北京同仁医院
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/4/15