CN115052512A - 用于确定人的眼睛的至少一个参数的方法 - Google Patents

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CN115052512A
CN115052512A CN202180012934.5A CN202180012934A CN115052512A CN 115052512 A CN115052512 A CN 115052512A CN 202180012934 A CN202180012934 A CN 202180012934A CN 115052512 A CN115052512 A CN 115052512A
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V·罗普蒂
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Abstract

本发明涉及一种用于确定人的眼睛的至少一个光学参数的方法，该方法包括：‑在该人的眼睛的视网膜上显示至少两个清晰图像，该至少两个图像包括目标并且由基本上聚焦在该眼睛的瞳孔的平面中的至少两个不同位置的两个光束承载；‑基于该人的与每个图像中的该目标的参数变化相关的反馈来适配该图像中的该目标的参数；以及‑基于对每个图像中的该目标的该参数的适配来确定该人的眼睛的该至少一个光学参数。

Description

用于确定人的眼睛的至少一个参数的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定人的眼睛的至少一个参数的方法。本发明进一步涉及一种用于在人的眼睛的视网膜上显示清晰图像的方法。
背景技术
通常确定要然后根据配戴者说明来制造的光学镜片。例如，在用于矫正或改善视力的眼科镜片的情况下，根据与配戴者的视力要求相对应的配戴者的处方来确定眼科镜片。
眼科处方可以包括正焦度或负焦度处方以及散光处方。这些处方与使镜片配戴者能够矫正其视力缺陷的矫正相对应。
现今的验光师使用准确但笨重的装置，这些装置需要相当长且不实用的测量来评估配戴者处方。
特别是在发展中国家，验光师可能很少见而且技能相当低，并且可能无法负担昂贵的处方测量需求。
本发明的一个目的是提供一种廉价、简单且非常快速的处方测量方法。
发明内容
为此，本发明提出一种用于确定人的眼睛的至少一个光学参数的方法，该方法包括：
-在该人的眼睛的视网膜上显示至少两个清晰图像，该至少两个图像包括目标并且由基本上聚焦在该眼睛的瞳孔的平面中的至少两个不同位置的两个光束承载；
-基于该人的与每个图像中的该目标的参数变化相关的反馈来适配该图像中的该目标的参数；以及
-基于对每个图像中的该目标的该参数的适配来确定该人的眼睛的该至少一个光学参数。
有利地，这种方法允许使用“现成的”产品容易地确定人的眼睛的光学参数，该“现成的”产品最初并不打算用于此应用。这些光学参数与眼睛的处方相关，例如屈光度、散光、轴位和潜在的高阶像差。
因此，这种方法提供了非侵入性、易于使用、廉价的方法来执行主观数字折射测量，特别是在发展中国家。在本发明的意义上，数字屈光测量是使用数字手段的屈光测量。
根据可以单独或组合考虑的进一步实施例：
-基于该人的与每个图像中的该目标的参数变化相关的反馈来适配该图像中的该目标的参数，以便叠加该至少两个清晰图像的目标；和/或
-在该人的眼睛的视网膜上显示至少三个清晰图像，该至少三个图像包括目标并且由基本上聚焦在该眼睛的瞳孔的平面中的至少三个不同位置的三个光束承载，并且基于对每个聚焦内容中的该目标的该参数的适配来确定三个光学参数；和/或
-该目标的经适配的参数是该目标在每个图像中的相对位置；
-适配每个图像中的该目标的参数包括：
·适配由这些光束中的一个光束承载的图像的该目标的水平角位置，直到该人看到该图像的目标和由这些光束中的另一个光束承载的另一个图像的目标在该眼睛的视网膜上的显示图像中具有相同的水平位置；
·适配由这些光束中的一个光束承载的图像的该目标的竖直角位置，直到该人看到该图像的目标和由这些光束中的另一个光束承载的另一个图像的目标在该眼睛的视网膜上的显示图像中具有相同的竖直位置；
-该目标的经适配的参数是每个图像中的该目标的大小；和/或
-适配每个图像中的该目标的参数包括：
·在水平方向上适配由这些光束中的一个光束承载的图像的该目标的大小，直到该人看到该图像的目标与由这些光束中的另一个光束承载的另一个图像的目标在该眼睛的视网膜上的显示图像中在该水平方向上彼此接触；
·在竖直方向上适配由这些光束中的一个光束承载的图像的该目标的大小，直到该人看到该图像的目标与由这些光束中的另一个光束承载的另一个图像的目标在该眼睛的视网膜上的显示图像中在该竖直方向上彼此接触；和/或
-该人的眼睛的所确定的光学参数与该人的眼睛的屈光度、散光和轴位相关；和/或
-该人的反馈是触觉反馈；和/或
-该人的反馈是声音反馈；和/或
-该人的反馈由回答问题来提供；和/或
-根据本发明的方法是使用适于至少在该人的眼睛的视网膜上显示多个清晰图像的头戴式装置来实现的，该多个图像由基本上聚焦在该眼睛的瞳孔的平面中的不同位置的多个光束承载。
根据另一方面，本发明进一步涉及一种装置，该装置包括处理器，该处理器适于存储一个或多个指令序列并且执行根据本发明的用于确定人的眼睛的至少一个光学参数的方法的步骤中的至少一个步骤。
更具体地，本发明涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，该一个或多个指令序列可由处理器存取、并且当由该处理器执行时使该处理器执行根据本发明的用于确定人的眼睛的至少一个光学参数的方法的至少以下步骤：
-在该人的眼睛的视网膜上显示至少两个清晰图像，该至少两个图像包括目标并且由基本上聚焦在该眼睛的瞳孔的平面中的至少两个不同位置的两个光束承载；
-基于该人的与每个图像中的该目标的参数变化相关的反馈来适配该图像中的该目标的参数；以及
-基于对每个图像中的该目标的该参数的适配来确定该人的眼睛的该至少一个光学参数。
本发明进一步涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载根据本发明的计算机程序产品的一个或多个指令序列。
本发明的另一个目的涉及一种用于在人的眼睛的视网膜上显示清晰图像的方法，该人具有针对该人的眼睛的处方，该方法包括：
-根据本发明来确定与针对该人的眼睛的处方相关的至少一个光学参数；
-提供多个初始子图像，每个初始子图像对应于要显示的图像的至少一部分；
-提供多个光束，该多个光束被配置为基本上聚焦在该眼睛的瞳孔的平面中的多个对应的不同位置，每个光束被配置为承载相关联的子图像；
-对于每个子图像，基于该至少一个所提供的光学参数和被配置为承载该子图像的光束的对应聚焦位置来适配该子图像，以形成经适配的子图像；以及
-在该人的视网膜上显示由相关联的光束承载的每个经适配的子图像。
有利地，这种方法允许根据使用者的观看能力定制头戴式显示装置。事实上，这种方法允许基于使用者眼睛的处方对要显示在使用者的视网膜上的图像进行预补偿，以便在使用者的视网膜上显示清晰图像。
因此，具有不同处方的不同人可以使用单个头戴式装置，要显示在每个人的视网膜上的图像是基于由同一头戴式装置确定的人的眼睛的处方来矫正的。
根据另一方面，本发明进一步涉及一种装置，该装置包括处理器，该处理器适于存储一个或多个指令序列并且执行根据本发明的用于在眼睛的视网膜上显示清晰图像的方法的步骤中的至少一个步骤。
更具体地，本发明涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，该一个或多个存储的指令序列可由处理器存取、并且当由该处理器执行时使该处理器执行根据本发明的用于在人的眼镜的视网膜上显示清晰图像的方法的至少以下步骤。
本发明进一步涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载根据本发明的计算机程序产品的一个或多个指令序列。
除非另有具体声明，从以下讨论中明显的是，将认识到整个说明书中，使用了比如“计算”、“运算”等术语的讨论是指计算机或计算***或类似的电子计算装置的动作和/或过程，所述动作和/或过程对在所述计算***的寄存器和/或存储器内表示为物理(比如电子)量的数据进行操纵和/或将其转换成在所述计算***的存储器、寄存器或其他这种信息存储、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其他数据。
本发明的实施例可以包括用于执行本文中的操作的设备。此设备可以是为所期望的目的而专门构建的，或其可以包括通用计算机或被存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的数字信号处理器(“DSP”)。这种计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，比如但不限于任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)、电子可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡片或光卡片，或任何其他类型的适合于存储电子指令并且能够联接到计算机***总线的介质。
本文中所提出的过程和显示器并非本来就与任何特定的计算机或其他设备相关。各种通用***都可以与根据本文中的教导的程序一起使用，或者其可以证明很方便地构建更专用的设备以执行所期望的方法。各种这些***所期望的结构将从以下描述中得以明了。此外，本发明的实施例并没有参考任何具体的编程语言而进行描述。将要认识到的是，可以使用各种编程语言来实现本文中所描述的本发明的教导。
附图说明
现将仅以举例方式并且参考以下附图对本发明的实施例进行描述，在附图中：
-图1是从侧面看到的镜片/眼睛光学***的图；
-图2和图3是镜片/眼睛***的立体图；
-图4是根据本发明的用于确定人的眼睛的光学参数的方法的流程图的图示；
-图5展示了具有不同视觉缺陷的人所看到的结果图像；
-图6和图7展示了分别在眼睛瞳孔与用于正视眼的微型投影仪的光轴之间没有偏移和具有偏移的情况下使用微型投影仪的图像形成；
-图8和图9展示了分别在眼睛瞳孔与用于近视眼的微型投影仪的光轴之间没有偏移和具有偏移的情况下使用微型投影仪的图像形成；
-图10是示意性眼睛模型的图示；
-图11是根据本发明的另一个实施例的用于确定人的眼睛的光学参数的方法的流程图的图示；以及
-图12是根据本发明的用于在人的眼睛的视网膜上显示清晰图像的方法的流程图的图示；
-图13展示了根据用于在屈光不正的人、例如患有近视的人的眼睛的视网膜上显示清晰图像的方法分别使用两个微型投影仪的图像形成。
附图中的元件仅为了简洁和清晰而图示并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以便帮助增加对本发明的实施例的理解。
具体实施方式
本发明涉及一种用于确定人的眼睛的一个光学参数的方法。要确定的光学参数与人的眼睛的屈光度、散光和轴位相关。
这样的参数允许确定人的眼睛的眼科处方。事实上，眼科处方可以包括正焦度或负焦度处方以及散光处方。这些处方与使得镜片的配戴者能够矫正他/她的视觉缺陷的矫正对应。
传统上，光学量(即焦度和散光)是为给定镜片在其配戴条件下定义的。图1示出了从侧面看到的镜片/眼睛光学***的图，并且示出了在说明书的其余部分中使用的基于具有前复杂表面的渐变多焦点眼科镜片的示例的定义。
眼睛的转动中心称为Q'。图中以点划线表示出的轴线Q'F'是穿过眼睛Q'的转动中心并且在配戴者前方延伸的水平轴线；换言之，轴线Q'F'对应于主观看方向。此轴线与镜片的前面相交的点称为配镜十字CM。镜片上标有配镜十字，以便允许配镜师对镜片进行定位。配镜十字一般位于镜片的前面的几何中心上方4mm处。
顶球也称为顶点球，其中心为Q'且半径为q'，被定义为在点O处与镜片的后面相切的球面，该点对应于镜片的后面与轴线Q'F'的交点。
作为示例，25.5mm的半径q'值对应于标准值，并且在配戴镜片时提供令人满意的结果。
图1中的实线所示的给定观看方向对应于眼睛围绕Q'转动的位置和顶球上的点J。
在所谓的Fick***中，也可以在球坐标中通过两个角度α和β来标识观看方向。
角度α是在Q'F'轴线与直线Q'J在包含Q'F'轴线的竖直平面上的投影之间的角度，此角度出现在图1的图中。
角度β是在Q'F'轴线与直线Q'J在包含Q'F'轴线的水平平面上的投影之间的角度。因此，给定观看方向对应于顶球上的点J或坐标对(α,β)。
在一个给定观看方向上，在位于给定物距处的物体空间中一个点M的图像形成于对应于最小距离JS和最大距离JT的两个点S与T之间(该最小距离和最大距离在回转表面和无穷远处点M的情况下将是矢状焦距和切向焦距)。
在图1的示例中，在物体空间中无穷远处的点的图像形成在Q'F'轴线上的点F'处。点S和点T是重合的，这相当于说明镜片在主观看方向上是局部球形的。距离D是镜片的后冠状面。
图2和图3示出了镜片/眼睛***的立体图。
图2示出了眼睛的位置以及与眼睛相关联的参考系，在主观看方向上，α＝β＝0，称为主观看方向。点J和点O则是重合的。
图3示出了眼睛的位置以及在方向(α,β)上与其相关联的参考系。
图2和图3中示出了固定参考系{x,y,z}以及与眼睛相关联的参考系{xm,ym,zm}，以便清楚地示出眼睛的转动。参考系{x,y,z}以点Q'为原点，并且x轴是Q'F'轴线(点F'未在图2和图3中示出)并且穿过点O。此轴线从镜片指向眼睛，与散光轴线的测量方向一致。{y,z}平面是竖直平面。y轴是竖直的并且是向上指向的。z轴是水平的，参考系是直接正交坐标系。与眼睛相关联的参考系{xm,ym,zm}以点Q'为中心。xm轴由观看方向JQ'定义，并且在主观看方向的情况下与{x,y,z}参考系重合。Listing定律给出了对于每个观看方向的{x,y,z}坐标系与{xm,ym,zm}坐标系之间的关系(参见Le Grand的“Optique Physiologique[光学生理学]”，第1卷，由Revue d'Optique于1965年在巴黎出版)。
可以在参考图2定义的(O,x,y)平面中绘制镜片的截面。此曲线在点O处的切线以称为前倾角的角度而倾斜于(O,y)轴线。
也可以在(O,x,z)平面中绘制镜片的剖面。此曲线在点O处的切线以称为包角的角度而倾斜于(O,z)轴线。
使用这些元素，可以在每个观看方向上限定在通常的配戴条件下的配戴者的光焦度和散光。
针对注视方向(α,β)来考虑在由艾格玛函数给定的物距处的物点M。
艾格玛函数是使物点的通常距离关联于每一个注视方向的函数。典型地，在遵循主注视方向的视远中，物点处于无穷远处。在遵循基本上对应于在朝向鼻侧的绝对值为约36.6°的角α和约6°的角β的注视方向的视近时，物距大约为30cm到50cm。为了了解关于艾格玛函数的可能定义的更多细节，可以考虑美国专利US-A-6,318,859。所述文件描述了艾格玛函数、其定义及其建模方法。对于本发明的方法而言，点可以处于无穷远处或不处于无穷远处。艾格玛函数可以是配戴者的屈光不正的函数。
在物体空间中针对对应光线上的点M将物体接近度ProxO定义为点M与顶球的点J之间的距离MJ的倒数：
Figure BDA0003783248570000091
这使得能够在针对顶球的所有点的薄镜片近似法内计算物体接近度，该薄镜片近似法用于确定艾格玛函数。对于真实镜片而言，物体接近度可以被视为在对应光线上物体点与镜片的前表面之间的距离的倒数。
对于同一注视方向(α，β)而言，具有给定物体接近度的点M的图像形成于分别对应于最小焦距和最大焦距(其将是矢状焦距和切向焦距)的两个点S与T之间。量Prox I称为点M的图像接近度：
Figure BDA0003783248570000092
通过用薄镜片的情况类推，因此针对给定注视方向和给定物体接近度，即，针对物体空间在对应光线上的点，可以将光焦度Pui定义为图像接近度与物体接近度之和。
Pui＝ProXO+ProxI (3)
用相同的符号表示法，针对每个注视方向和给定物体接近度将散光Ast定义为：
Figure BDA0003783248570000093
此定义对应于由镜片产生的光束的散光。
在通常配戴条件下，镜片的光焦度和散光的可能定义因此可以如B.Bourdoncle等人的论文中所阐释那样计算，所述论文的题目为“Ray tracing through progressiveophthalmic lenses[通过渐进式眼科镜片的光线跟踪]”(1990年国际镜片设计会议，D.T.Moore编，英国光电光学仪器学会会议记录)。
除了焦度处方，眼科领域中的处方可以包括散光处方。这种处方由轴位值(以度计)与模数值(以屈光度计)构成。该模数值表示给定方向上的最大与最小焦度之间的差异，这个差异允许矫正配戴者的视觉默认。按照该惯例，该轴位表示两个焦度之一相对于参考轴位并且沿着给定转动方向的定向。可以使用TABO惯例。在本惯例中，参考轴位是水平的，并且转动方向在看向配戴者时是逆时针的。45°轴位对应于当看向配戴者时倾斜定向地将右上象限与左下象限连接的轴位。这种散光处方是针对配戴者在视远下测量的。术语“散光”用于指一对(模数，轴位)。那个术语有时候用于仅指定模数。技术人员很容易取决于上下文理解其所指的事物。技术人员还意识到，配戴者的焦度/散光处方通常用术语球镜、柱镜和轴位进行描述。
参考图4，该方法至少包括以下步骤：
-显示步骤S2，
-适配步骤S4，以及
-确定步骤S6。
在显示步骤S2期间，在人的眼睛的视网膜上显示由三个光束承载的三个清晰图像。换言之，每个清晰图像由基本上聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的相关联的光束承载。
在本发明的意义上，光束基本上聚焦在平面中意味着，光束聚焦在距瞳孔的平面10mm的最大距离处，从而确保在视网膜上清晰地显示图像。
这三个光束基本上聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的三个不同位置，也称为“聚焦点”。
因此，瞳孔的每个聚焦点都充当微型投影仪，朝向视网膜发射光。多个光束在眼睛的瞳孔的平面中的不同位置的聚焦允许增加眼睛运动框(EMB)的大小并且是瞳孔扩展的基础。
这种显示步骤S2可以使用如US 2016/033771 A1中披露的头戴式显示装置来实现。事实上，US 2016/033771 A1的头戴式显示装置的工作原理是基于微型投影仪，其发射的光被全息镜朝向眼睛反射。更准确地说，此光基本上聚焦在配戴者的瞳孔的平面中(参见US2016/033771 A1的图2A和图2B)。这导致了非常小的眼睛运动框。为了增加眼睛运动框的大小，全息镜将来自微型投影仪的光聚焦在N个不同位置(参见US 2016/033771 A1的图3A和图3B，其中N＝2)，每个位置对应于特定波长。这些波长彼此非常接近，使得配戴者无法感知差异。
替代性地，这种显示步骤S2也可以使用如WO 2018/091984 A1中披露的基于光场显示器(LFD)的头戴式显示装置来实现。
在显示步骤S2期间显示的这三个图像中的每一个都包括目标。该目标是例如点或类似十字的符号。
图5展示了在所显示的三个清晰图像相同并且各自包括在每个图像中定位在相同位置的十字的情况下，具有不同视觉缺陷的人看到的结果图像。
为简单起见，让我们考虑三个聚焦点距瞳孔中心的距离相等，并且距彼此的距离相等。
如果人是正视的，则人在他/她的中心视觉中看到单个十字，如图5左侧所示(案例A)。但是，如果人患有近视或远视，则人会看到三个不同的十字，如图5的中心处所示(案例B)，其相对距离是其球镜处方的函数。最后，如果人患有散光，则人也会看到三个不同的十字，如图5左侧所示(案例C)，其相对水平和竖直距离与其柱镜处方相关联。
这些差异可以关于图6至图9来解释，这些图展示了微型投影仪10发射两个光线12、14(为简单起见仅两个)穿过由黑括号表示的光学***16，朝向包括瞳孔22和视网膜24的眼睛20。图6和图7涉及正视眼，而图8和图9涉及屈光不正眼，例如近视眼。
光学***16被配置为将由微型投影仪发射的光线基本上聚焦在瞳孔22的平面中。
在图6上，当微型投影仪10的光轴Z1与眼睛20的光轴Z2重合时，光线12、14都聚焦在眼睛瞳孔的中心，然后在视网膜24上形成两个点A'和B'。
如图7上所展示的，当眼睛20的光轴Z2相对于微型投影仪10的光轴Z1偏移时，点A'和B'在视网膜24上的位置不会变化，因为眼睛是正视的。
然而，对于如图8和图9所示的近视眼，来自无穷远的光聚焦在虚线平面26中而不是视网膜中。这种虚线平面26位于眼睛的视网膜24之前。
因此，参考图8，再次考虑聚焦在眼睛瞳孔22的中心的单个微型投影仪10，清晰图像仍然显示在视网膜34上。
但是，当眼睛的光轴Z2相对于微型投影仪10的光轴Z1发生偏移时，对于近视眼，点A'和B'在视网膜24上的位置发生偏移，如图9上所展示的。
结果，如果人是近视的，来自两个显示相同内容的微型投影仪的光会在不同的位置到达视网膜，并且图像在视网膜上不再清晰。相反，两个图像被偏移和叠加。而且，眼睛瞳孔上有多少个聚焦点，就有多少个图像。
当然，同样的观察适用于患有远视的配戴者和患有散光的配戴者。
然后，在步骤S4期间，基于人的与每个图像中的目标的参数变化相关的反馈来适配该图像中的目标的参数。
事实上，参考图10上所展示的示意性眼睛模型，由来自眼睛前方的半空间并在点M处撞击瞳孔22的平面(Oxy)的波矢量kin引导的光线当穿过眼睛的瞳孔并在点P处撞击视网膜24时被眼睛的相位函数折射成波矢量kout。
点M对应于“聚焦点”，并且kin矢量之和对应于图像内容，由图10中的方框30表示。与所有矢量kin相对应的所有点P之和描绘了在视网膜上生成的图像。
点P的坐标(X,Y)可以如下确定：
Figure BDA0003783248570000121
其中：
·d是在瞳孔的平面(Oxy)与为简单起见被视为平面(ΩXY)的视网膜之间的距离，
·(x，y)是点M在瞳孔的平面中的坐标，
·(ka，kb，kc)是波矢量kin的坐标，其中k＝2π/λ，λ是波长，并且
Figure BDA0003783248570000131
·Seq＝S+C/2，其中S是最大屈光度，C≤0是散光，并且0≤θ≤180°是轴位。
因此，在意味着d/c≈d的近轴近似中，与由对应波矢量kin,1和kin,2照亮的两个点M1与M2相对应的视网膜的两个点P1与P2之间的位置差异被表示为：
Figure BDA0003783248570000132
因此，当瞳孔的两个聚焦点M1和M2被两个不同的光线照亮时，视网膜上对应点P1和P2的位置差异取决于这些光线的倾角差异和聚焦点M1和M2在瞳孔上的位置差异，而不取决于M1和M2在瞳孔上的绝对位置。因此，具有相同入射光线方向的聚焦点M1和M2的同时移位仅导致P1和P2在视网膜上的偏移。
为此，在每次迭代中，每个图像中的目标地参数都会被修改，并且人会提供他/她的与此变化相关的反馈。
人的反馈优选地是声音反馈，例如通过回答问题来提供，例如询问人从一次迭代到下一次迭代投影在他/她的视网膜上的目标是彼此更近还是更远，或询问其他类似的问题。
此外，人的反馈可以是触觉反馈。
有利地，目标的经适配的参数优选地是目标在每个图像中的相对位置。在这种情况下，用于适配每个图像中的目标的参数的步骤S4至少包括用于适配图像的目标的水平位置的步骤S42和用于适配图像的目标的竖直位置的步骤S44。
在步骤S42期间，由光束之一承载的图像的目标的水平角位置被适配，直到人看到该图像的目标和由另一个光束承载的另一个图像的目标在眼睛视网膜上的显示图像中具有相同的水平位置。
以同样的方式，在步骤S44期间，由光束之一承载的图像的目标的竖直角位置被适配，直到人看到该图像的目标和由另一个光束承载的另一个图像的目标在眼睛视网膜上的显示图像中具有相同的竖直位置。
因此，在步骤S42和S44的实现期间，当人被询问从一次迭代到下一次迭代投影在他的视网膜上的目标的两个点是彼此更近还是更远时，图像中目标的水平和竖直角位置值在每次迭代时都根据人的响应而变化，直到人看到两个目标叠加，即在眼睛视网膜上的显示图像中具有相同的竖直位置和相同的水平位置。为了可见性，这些点可以对应于例如类似十字的符号的中心。
例如，可以在每次迭代时在水平和/或竖直方向上逐个像素地偏移十字。
有利地，这种方法不要求眼睛相对于聚焦点完全静止。唯一的要求是聚焦点包含在眼睛的瞳孔中。
根据优选实施例，显示步骤S2和适配步骤S4可以顺序地执行，即，对于这三个光束中的两个光束执行，然后在添加第三个光束时重复。事实上，在显示步骤S2期间，首先在人的眼睛的视网膜上显示由两个光束承载的两个清晰图像。对于这两个图像，在步骤S4期间，基于人的与每个图像中的目标的参数变化相关的反馈来适配该图像中的目标的参数，优选地直到人看到两个图像的目标在眼睛视网膜上的显示图像中具有相同的位置。然后，在视网膜上也显示由第三光束承载的第三清晰图像，并且在步骤S4期间基于人的与第三图像中的目标的参数变化相关的反馈来适配该图像中的目标的参数，优选地直到人看到第三图像的目标和第一图像的目标在眼睛视网膜上的显示图像中具有相同的位置。
在确定步骤S6期间，基于对每个图像中的目标的参数的适配来确定人的眼睛的光学参数。
事实上，根据为使人仅看到一个十字所需的图像中的目标的水平角位置和竖直角位置的变化，可以确定人的眼睛的光学参数。
换言之，根据图像中的目标的初始角位置与最终角位置之间的在水平和竖直两个方向上的差异并且知道聚焦点的位置和将人所感知的角偏差与图像中目标的真实角偏差联系起来的函数，可以确定人的眼睛的光学参数。图像中的目标的初始位置对应于显示装置针对正视眼的设定。图像中目标的最终位置对应于显示装置在适于非正视的人时、即在人看到两个目标叠加时的设定。
事实上，一旦已知(a1，b1)和(a2，b2)，表达式(6)产生两个等式，用于求解三个变量S、C和θ。因此，通过引入第三点M3，可以从表达式(6)中表达至少两个另外的等式，从而允许确定三个光学参数S、C和θ。
可以在校准步骤期间预先确定聚焦点的位置。
例如，让我们考虑人是患有近视和散光的，其中球镜度误差是S、柱镜度是C并且轴位是0°。因此，水平焦度误差是Sh＝S，并且竖直焦度误差是Sv＝S+C，水平和竖直焦度是极值焦度，以屈光度(δ)表示。
使用允许将棱镜偏差(以棱镜屈光度(Δ)计)和球镜度误差联系起来的模型，例如Prentice定律，人所感知的在水平和竖直两个方向上十字‘i’与‘j’之间的角偏差可以表达为：
Figure BDA0003783248570000151
其中：
-dh(i,j)是在显示十字‘i’的聚焦点与显示十字‘j’的聚焦点之间的水平距离(以mm表示)；
-dv(i,j)是在显示十字‘i’的聚焦点与显示十字‘j’的聚焦点之间的竖直距离(以mm表示)。
因此，如果十字‘j’的nh(i，j)个像素的偏移对于在水平方向上叠加十字‘i’和‘j’是必要的，并且十字‘j’的nv(i，j)个像素的偏移对于在水平方向和竖直方向上叠加十字‘i’和‘j’是必要的，并且知道像素dPΔ的角大小(其是构建参数)，则人所感知的在水平和竖直两个方向上十字‘i’与‘j’之间的角偏差也可以表达为：
Figure BDA0003783248570000161
根据等式(7)和(8)，确定用于人的眼睛的球镜度误差S和柱镜度C。
当然，这种确定可以推广到具有非零柱镜轴位的处方。
同样，除了Prentice定律之外的模型也可以用于确定人的眼睛的光学参数。
虽然在用于确定与人的眼睛的焦度和散光处方相关的光学参数的本实施例中，在人的眼睛的视网膜上显示三个清晰图像，这些清晰图像由聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的三个不同点的三个光束承载，但是可以注意到，可以在视网膜上显示多个清晰图像，该多个清晰图像由聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的多个不同点的多个相关联的光束承载，从而允许更准确地确定与其处方相关的光学参数。
此外，如果柱镜为空，则仅确定球镜只要求在眼睛的视网膜上显示两个清晰图像，这两个清晰图像由聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的两个不同点的两个光束承载。
当然，虽然在本实施例中，聚焦点距瞳孔中心的距离相等并且距彼此的距离相等，但该方法可以推广到被配置为在眼睛的视网膜上显示多个清晰图像的并且聚焦点距眼睛瞳孔中心的距离不相等和/或距彼此的距离不相等的其他显示装置，该多个清晰图像由聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的多个不同点的多个相关联的光束承载。在这种情况下，应当在校准步骤期间预先确定聚焦点的位置。
参考图11，该方法的另一个实施例与前一个实施例的不同之处在于，目标的经适配的参数是每个图像中的目标的大小，而不是每个图像中的目标的相对位置。在本实施例中，初始显示的每个图像中的目标的位置和大小都是相同的。
在这种情况下，用于适配每个图像中的目标的参数的步骤S4包括用于在水平方向上适配的步骤S46和用于在竖直方向上适配的步骤S48。
在用于在水平方向上适配的步骤S46期间，在水平方向上对由光束之一承载的图像的目标的大小进行适配，直到人看到该图像的目标与由另一个光束承载的另一个图像的目标在眼睛视网膜上的显示图像中在水平方向上彼此接触。
以同样的方式，在用于在水平方向上适配的步骤S48期间，在竖直方向上对由光束之一承载的图像的目标的大小进行适配，直到人看到该图像的目标与由另一个光束承载的另一个图像的目标在眼睛视网膜上的显示图像中在竖直方向上彼此接触。
如上文所指示的，该方法优选地使用适于至少在人的眼睛的视网膜上显示多个清晰图像的头戴式装置来实现，该多个图像由基本上聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的不同位置的多个光束承载。例如，US 2016/033771 A1或WO 2018/091984 A1中披露的头戴式显示装置可以用于实现根据本发明的方法。
为此，一种计算机程序产品可以存储在头戴式显示装置的存储器中，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，该一个或多个指令序列可由头戴式显示装置的处理器存取、并且在由处理器执行时使处理器执行根据本发明的方法的步骤。
本发明的另一个目的涉及一种用于在人的眼睛的视网膜上显示清晰图像的方法，该人具有针对此眼睛的处方。
同前述方法一样，这种显示方法优选地使用适于至少在人的眼睛的视网膜上显示多个清晰图像的头戴式装置来实现，该多个图像由基本上聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的不同位置的多个光束承载。
以相同的方式，一种计算机程序产品可以存储在头戴式显示装置的存储器中，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，该一个或多个指令序列可由头戴式显示装置的处理器存取、并且在由处理器执行时使处理器执行根据本发明和如下文所述的方法的步骤。
参考图12，显示方法至少包括以下步骤：
-参数确定步骤S50，
-子图像提供步骤S52，
-显示装置提供步骤S54，
-适配步骤S56，以及
-显示步骤S58。
在参数确定步骤S50期间，根据先前的方法并使用如US 2016/033771 A1或WO2018/091984 A1中披露的经适配的头戴式显示装置来有利地确定与针对人的眼睛的处方相关的至少一个光学参数。
在子图像提供步骤S52期间提供多个初始子图像。每个初始子图像对应于要显示的图像的至少一部分。
在S54中，提供多个光束。这些光束被配置为基本上聚焦在眼睛的瞳孔的平面中的多个对应的不同位置。在本发明的意义上，光束基本上聚焦在平面中意味着，光束聚焦在距瞳孔的平面10mm的最大距离处，从而确保在视网膜上清晰地显示图像。
此外，每个光束被配置为承载相关联的子图像。
于是，在适配步骤S56期间，对于每个子图像，基于至少一个所提供的光学参数和被配置为承载子图像的光束的对应聚焦位置来适配子图像，以形成经适配的子图像。
因此，每个子图像都是根据配戴者的需要、即根据眼睛的处方来计算的。
优选地，适配子图像包括适配子图像在要显示的图像中的相对位置。适配该子图像在要显示的图像中的相对位置包括：
-水平适配步骤S62，以及
-竖直适配步骤S64。
在此水平适配步骤S62期间，基于至少一个所提供的光学参数和相关联的光束的对应聚焦位置来适配由相关联的光束承载的子图像的水平角位置。
类似地，在竖直适配步骤S64期间，基于所提供的光学参数和相关联的光束的对应聚焦位置来适配由相关联的光束承载的子图像的竖直角位置。
可以在校准步骤期间为每个光束确定在眼睛的瞳孔的平面中的聚焦位置。
在显示步骤S58期间，在人的视网膜上显示由相关联的光束承载的每个经适配的子图像。
基于人的眼睛的光学参数的每个子图像的所有像素的偏移允许来自该多个聚焦点的子图像适当地叠加。来自该多个聚焦点的子图像因此被人视为单个清晰图像。
图13展示了这种用于在屈光不正的人、例如患有近视的人的眼睛的视网膜上显示清晰图像的方法。在此示例中，让我们考虑要显示的图像内容(由图10中的方框30表示)包括竖直对准的两个圆盘，一黑一白。
此外，为了简单起见，仅展示了来自两个微型投影仪的两个光束42、44，其基本上聚焦在瞳孔的平面Oxy中的两个对应聚焦点M1和M2，在示例中，这两个聚焦点在Oy轴线上对准。第一光束42承载由方框46表示的相关联的子图像，并且第二光束承载由方框48表示的相关联的子图像。
每个子图像根据人的眼睛的处方和光束的相应聚焦位置来进行计算和适配。因此，第一第二图像和第二子图像在其框中的内容彼此竖直偏移，从而允许来自聚焦点M1和M2的第一子图像和第二子图像适当地叠加在视网膜上。
经适配的子图像可以在人的视网膜上顺序地或同时显示。
根据优选实施例，该多个光束的聚焦位置在眼睛的瞳孔的平面中规则地彼此远离。
根据与前述实施例兼容的另一个实施例，该多个光束中的至少一个光束的波长不同于该多个光束中的至少另一其他光束的波长。优选地，这些波长彼此非常接近，使得人无法感知图像颜色的差异。
有利地，这种方法允许根据使用者的观看能力定制头戴式显示装置。事实上，这种方法允许基于使用者眼睛的处方对要显示在使用者的视网膜上的图像进行预补偿，以便在使用者的视网膜上显示清晰图像。
因此，具有不同处方的不同人可以使用单个头戴式装置，要显示在每个人的视网膜上的图像是基于由同一头戴式装置确定的人的眼睛的处方来矫正的。
以上已经借助于实施例描述了本发明，而并不限制总体发明构思。
对于参考了前述说明性实施例的本领域技术人员来说，还可提出很多进一步的改进和变化，这些实施例仅以举例方式给出而并不旨在限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求决定。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他的要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述不同的特征这个单纯的事实并不表示不能有利地使用这些特征的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于确定人的眼睛的至少一个光学参数的方法，所述方法包括：
-在所述人的眼睛的视网膜上显示至少两个清晰图像，所述至少两个图像包括目标并且由基本上聚焦在所述眼睛的瞳孔的平面中的至少两个不同位置的两个光束承载；
-基于所述人的与每个图像中的所述目标的参数变化相关的反馈来适配所述图像中的所述目标的参数；以及
-基于对每个图像中的所述目标的所述参数的所述适配来确定所述人的眼睛的所述至少一个光学参数。
2.根据权利要求1所述的方法，包括基于所述人的与每个图像中的所述目标的参数变化相关的反馈来适配所述图像中的所述目标的参数，以便叠加所述至少两个清晰图像的目标。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述人的眼睛的视网膜上显示至少三个清晰图像，所述至少三个图像包括目标并且由基本上聚焦在所述眼睛的瞳孔的平面中的至少三个不同位置的三个光束承载，并且基于对每个聚焦内容中的所述目标的所述参数的所述适配来确定三个光学参数。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其中，所述目标的经适配的参数是所述目标在每个图像中的相对位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，适配每个图像中的所述目标的参数包括：
-适配由所述光束中的一个光束承载的图像的所述目标的水平角位置，直到所述人看到所述图像的目标和由所述光束中的另一个光束承载的另一个图像的目标在所述眼睛的视网膜上的显示图像中具有相同的水平位置；
-适配由所述光束中的一个光束承载的图像的所述目标的竖直角位置，直到所述人看到所述图像的目标和由所述光束中的另一个光束承载的另一个图像的目标在所述眼睛的视网膜上的显示图像中具有相同的竖直位置。
6.根据权利要求1至3所述的方法，其中，所述目标的经适配的参数是每个图像中的所述目标的大小。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，适配每个图像中的所述目标的参数包括：
-在水平方向上适配由所述光束中的一个光束承载的图像的所述目标的大小，直到所述人看到所述图像的目标与由所述光束中的另一个光束承载的另一个图像的目标在所述眼睛的视网膜上的显示图像中在所述水平方向上彼此接触；
-在竖直方向上适配由所述光束中的一个光束承载的图像的所述目标的大小，直到所述人看到所述图像的目标与由所述光束中的另一个光束承载的另一个图像的目标在所述眼睛的视网膜上的显示图像中在所述竖直方向上彼此接触。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述人的眼睛的所确定的光学参数与所述人的眼睛的屈光度、散光和轴位相关。
9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述人的反馈是触觉反馈。
10.根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述人的反馈是声音反馈。
11.根据前述权利要求10所述的方法，其中，所述人的反馈由回答问题来提供。
12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的方法是使用适于至少在所述人的眼睛的视网膜上显示多个清晰图像的头戴式装置来实现的，所述多个图像由基本上聚焦在所述眼睛的瞳孔的平面中的不同位置的多个光束承载。
13.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，所述一个或多个指令序列能够由处理器存取、并且当由所述处理器执行时至少执行以下步骤：
-在所述人的眼睛的视网膜上显示至少两个清晰图像，所述至少两个图像包括目标并且由基本上聚焦在所述眼睛的瞳孔的平面中的至少两个不同位置的两个光束承载；
-基于所述人的与每个图像中的所述目标的参数变化相关的反馈来适配所述图像中的所述目标的参数；以及
-基于对每个图像中的所述目标的所述参数的所述适配来确定所述人的眼睛的所述至少一个光学参数。
14.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质承载如权利要求13所述的计算机程序产品的一个或多个指令序列。
15.一种用于在人的眼睛的视网膜上显示清晰图像的方法，所述人具有针对所述人的眼睛的处方，所述方法包括：
-根据权利要求1至12中任一项来确定与针对所述人的眼睛的处方相关的至少一个光学参数；
-提供多个初始子图像，每个初始子图像对应于要显示的图像的至少一部分；
-提供多个光束，所述多个光束被配置为基本上聚焦在所述眼睛的瞳孔的平面中的多个对应的不同位置，每个光束被配置为承载相关联的子图像；
-对于每个子图像，基于所述至少一个所提供的光学参数和被配置为承载所述子图像的光束的对应聚焦位置来适配所述子图像，以形成经适配的子图像；以及
-在所述人的视网膜上显示由相关联的光束承载的每个经适配的子图像。
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