利用 AR Computers 终结眼疲劳和近视
AR Computers To Terminate Eyestrain And Myopia
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所有贡献者: Benjamin Buckner, MD, Vandana Reddy, MD, Ching Lai Tsai, MD, Nichelle Warren MD
指定编辑: Nichelle Warren MD
审核: 指定状态 Up to Date by Nichelle Warren MD 于 2024 年 12 月 28 日。
目录
- 1 Introduction
- 2 Factors contributing to eyestrain and myopia
- 3 Disease prevention
- 4 Further advantages
- 4.1 No reading glasses required
- 4.2 No dizziness
- 4.3 No back pain
- 4.4 No neck stiffness
- 4.5 No vertebrae overlap
- 4.6 Less physical fatigue
- 4.7 Dynamic reading instead of static reading
- 4.8 No need to turn on the lights
- 4.9 No glare
- 4.10 No isolation
- 4.11 No physical screen needed
- 4.12 Dual-display
- 4.13 Relieve eye fatigue
- 4.14 Unaffected by vehicle vibration
- 4.15 Sunlight instead of artificial light
- 4.16 Outdoors
- 4.17 Environmentally friendly
- 5 Conclusion
- 6 References
Introduction
在人类中，长时间近距离阅读时睫状肌和内直肌的持续收缩会导致眼睛疲劳。另一方面，如果睫状肌和内直肌在近距离阅读时不收缩，就不会发生眼睛疲劳。增强现实智能眼镜（AR glasses）的近眼显示（Near-Eye Display, NED）技术[1] 在眼睛前方约 2 厘米处，将计算机生成的图像/信息（CGIs）直接投射到视网膜上，这为我们的眼睛提供了一种被动获取信息的方式。
图 1. CGI 在视网膜上的投影
Factors contributing to eyestrain and myopia
在医学界，导致眼睛疲劳和近视的主要因素被认为是：
- 睫状肌的长期收缩。
- 内直肌的长期收缩。
- 视网膜暴露在阳光下的时间不足。[2]
- 眼睛没有表现出周边近视。[3]
- 周边视野剥夺。[4]
Disease prevention
"越来越多的证据表明，近视在全球范围内蔓延，最近一项研究估计，平均而言，目前全球有 30% 的人患有近视，到 2050 年，几乎 50% 的人会患有近视，这是一个惊人的数字，达到 50 亿人。" https://myopiainstitute.org/myopia/
增强现实智能眼镜在预防视疲劳和近视方面具有发挥重要作用的潜力。
Termination of asthenopia
当使用 AR glasses 时，其半透明显示屏允许你的眼睛同时接收到两个光源：一个是来自现实世界的环境光，另一个是 NED 投射的光。当显示屏变得不透明时，现实世界的光线将无法穿透，你的眼睛将只会接收到来自 NED 的光线。与检眼镜将光线照射到眼睛中的原理类似，AR glasses 的 NED 主动将 CGI 投射到视网膜上。
①. 一旦任何屈光不正得到矫正，任何年龄的人都可以通过视网膜清晰地接收到 CGI；这表明从 NED 投射的光确实是平行光。 ②. 一旦屈光不正得到矫正，通过平行光投射的 CGI 自然会聚焦在视网膜 (=黄斑) 上，而无需任何调节。 ③. 通过调节-集合反射的延伸，没有集合。
因此，没有睫状肌和内直肌的收缩。
因此，通过使用改进的增强现实眼镜，人类可以在近距离阅读时放松睫状肌和内直肌，眼睛永远不会感到疲劳。
Prevention of myopia
AR glasses 可以通过在屏幕正面附加一块不透明材料，将透视显示器变成非透视显示器，并在其主机中安装所需的软件，从而变成 AR computers。 因此，AR computer 可以被称为带有计算机主机的检眼镜。
图 2. 一台增强现实个人电脑 (An AR PC)
图 3. 在屏幕正面贴上不透明材料
- AR computer 配备了一个围绕不透明显示屏的透光部分。不透明显示屏允许用户面向太阳，并将阳光用作背景光源。不透明显示屏保护眼球和黄斑，而透光部分允许周边视网膜与阳光接触。
- AR computer 可以在不透明显示屏周围配备凸透镜。凸透镜可以缩短不透明显示屏周围（即黄斑区域）的光线焦距，并将原本聚焦在视网膜外部的光线改变到内部，从而将相对周边远视变为周边近视。
图 4. 没有凸透镜的 AR computer
图 5. 带有凸透镜的 AR computer
- 抬头时，AR computer 的透光部分提供广阔的视野，消除了低头阅读时周边视野被剥夺的现象。
图 6. 没有周边视野剥夺
因此，AR computer 可以同时克服所有导致近视的主要因素。
AR computer 克服了目前已知的因素
Further advantages
AR computer 可以完成传统 PC 能够完成的所有任务，例如编辑文档、浏览网页、收发电子邮件、播放媒体等。它还具有 AR glasses 的独特功能。
No reading glasses required
只要屈光不正得到矫正，平行光自然会聚焦在视网膜上，任何年龄的人都可以获得清晰的图像，因此老年人在使用 AR computers 时不需要老花镜。
No dizziness
由于睫状肌和内直肌都处于放松状态，因此不存在集合-调节冲突（vergence-accommodation conflict, VAC），因此用户既不会感到头晕，也不会体验到 VR 晕动症。
No back pain
你可以在使用 AR computer 时采取仰卧姿势。能够躺下意味着你可以放松身体的大部分肌肉，椎间盘也不会受到压迫，因此你不会有腰痛。
No neck stiffness
虚拟图像随着视线移动，因此用户可以自由移动头部和颈部，而无需一直低头。因此，肩膀和颈部不会僵硬。
No vertebrae overlap
当躺下使用 AR computer 时，脊柱可以伸展开，椎骨不再相互重叠，椎间盘也不会受到压迫。
Less physical fatigue
能够躺下并使用 AR computer 意味着你身体的大部分肌肉（包括睫状肌和内直肌）都处于放松状态，因此你的身体将不再遭受酸痛和疲劳，并且比任何其他工作姿势都节省更多能量。
Dynamic reading instead of static reading
透光部分允许用户在使用 AR computer 时看到周围环境，因此你可以随时改变姿势并移动你的身体。因此，它鼓励动态阅读而不是静态阅读，以避免久坐不动的生活方式的并发症。用户甚至可以在安全环境的范围内四处走动。
No need to turn on the lights
当我们在白天使用 AR computers 时，只要我们面向阳光充足的地方，就不需要打开灯。
No glare
非透视显示器阻挡了来自现实世界的光源，视网膜只接收来自 NED 技术的平行光。所以一般来说没有眩光。
No isolation
AR computer 的透光部分允许用户接触周围环境，避免与环境和其他用户隔离。
No physical screen needed
当 CGI 投射到视网膜上时，虚拟屏幕将出现在你面前，并随着你的视线自由移动。你可以将其放在墙上、天花板上、空中，任何你喜欢的地方。
Dual-display
双目 AR computer 配备了两个屏幕。每个眼睛都有自己的屏幕，而不是共享一个屏幕。
Relieve eye fatigue
一旦屈光不正得到矫正，睫状肌和内直肌都会放松。因此，使用 AR computer 可能会缓解由于长期近距离阅读导致睫状肌和内直肌长时间收缩引起的眼睛疲劳。
Unaffected by vehicle vibration
AR Computer 的显示器与用户的眼睛同步移动，即使在移动的车辆上，图像也保持清晰稳定。
Sunlight instead of artificial light
AR computer 的不透明显示屏保护眼球和黄斑，允许用户面向太阳，并将阳光用作背景光源。
Outdoors
AR computer 的不透明显示屏保护眼球和黄斑，保持 CGI 的清晰度和对比度，并鼓励用户到户外活动，例如在树林中、在河边等。
Environmentally friendly
当 AR Computer 用户到户外或面向室外时，人造光的使用减少，从而节省能源并有利于环境保护。
Conclusion
眼睛疲劳和近视已经危害人类数千年，尽管有各种治疗方法，但近视人口仍在继续上升。
NED 技术为我们的眼睛提供了一种被动接收信息的方式，这与人类自古以来一直在使用的眼睛主动寻找物体和阅读信息的方式完全不同。这彻底改变了近距离阅读的机制，无疑值得进一步探索。
尽管其结果仍需要临床试验数据的支持，但 AR computer 克服了目前已知的近视因素这一事实是有希望的。
References
- ↑ http://www.kessleroptics.com/portfolio/near-to-eye-displays
- ↑ Erica G. Landis, Victoria Yang, Dillon M. Brown, Machelle T. Pardue, Scott A. Read; Dim Light Exposure and Myopia in Children. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2018;59(12):4804-4811. doi: https://doi.org/10.1167/iovs.18-24415.
- ↑ Alexandra Benavente-Pérez, Ann Nour, David Troilo; Axial Eye Growth and Refractive Error Development Can Be Modified by Exposing the Peripheral Retina to Relative Myopic or Hyperopic Defocus. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2014;55(10):6765-6773. doi: https://doi.org/10.1167/iovs.14-14524.
- ↑ Smith EL 3rd, Hung LF, Arumugam B. Visual regulation of refractive development: insights from animal studies. Eye (Lond). 2014 Feb;28(2):180-8. doi: 10.1038/eye.2013.277. Epub 2013 Dec 13. PMID: 24336296; PMCID: PMC3930279.