本公開(kāi)屬于視覺(jué)光學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1、傳統(tǒng)的雙目鏡通常僅用于遠(yuǎn)距離視覺(jué)——通常是幾米的距離——并且通常用于顯著放大位于遠(yuǎn)距離的物體。通常，傳統(tǒng)雙目鏡的放大范圍是從7倍到12倍。視場(chǎng)（可以通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)看到的物體空間的區(qū)域）通常也隨著放大倍數(shù)成比例地減?。悍糯蟊稊?shù)越大，視場(chǎng)越小。事實(shí)上，雙目鏡不是用來(lái)看中距離和近距離的物體的。在本領(lǐng)域中，遠(yuǎn)距離、中距離和近距離的定義并不統(tǒng)一，但是將在本文中使用的較佳的參考是認(rèn)為：遠(yuǎn)距離，任何超過(guò)2m（直到無(wú)限遠(yuǎn)）；中距離，在2米和50厘米之間；以及近距離，在25厘米到50厘米之間。關(guān)于距離的參考文獻(xiàn)摘自buckhurst?p.?j.等人的“multifocal?intraocular?lensdifferentiation?using?defocus?curves（使用散焦曲線(xiàn)進(jìn)行多焦點(diǎn)人工晶體區(qū)分）”，investigative?ophthalmology?&?visual?science，2012年6月，第53卷，第7期。
2、圖1a描繪了用戶(hù)使用的一副雙目鏡10，示意性地示出了用戶(hù)的左眼和右眼11a、11b。雙目鏡10用于觀看位于一定距離的物體1；所示的示例中的物體1是don?quixote的書(shū)，該書(shū)位于離用戶(hù)位置大約40厘米的距離處。雙目鏡10也用于觀看位于遠(yuǎn)距離的另一個(gè)物體2；在這種情況下，物體2是位于離用戶(hù)大約100米處的風(fēng)車(chē)。由雙目鏡的左光學(xué)通道10a產(chǎn)生的視場(chǎng)由條紋區(qū)域12a表示，由雙目鏡的右通道10b產(chǎn)生的視場(chǎng)由條紋區(qū)域12b表示。
3、圖1b的左側(cè)部分示出了用戶(hù)分別通過(guò)雙目鏡的左光學(xué)通道10a和右光學(xué)通道10b實(shí)際感知的位于遠(yuǎn)距離的物體2（即風(fēng)車(chē)）的圖像2a、2b，這些圖像是具有稍微不同的視角的物體2的放大部分（在所示的示例中，用戶(hù)觀看風(fēng)車(chē)葉片的部分）。由于視場(chǎng)12a和12b在遠(yuǎn)距離處重疊，所以用戶(hù)用雙目鏡觀看的兩個(gè)圖像2a、2b明顯重疊，并且在圖1b的右側(cè)圖像上示意性地表示由雙目視覺(jué)產(chǎn)生的圖像2c。
4、以類(lèi)似于圖1b的方式，圖1c的左側(cè)部分示出了用戶(hù)分別通過(guò)左光學(xué)通道10a和右光學(xué)通道10b實(shí)際感知的位于近距離的物體1的圖像1a、1b（即，don?quixote的書(shū)）。但是視場(chǎng)12a和12b在中距離處不重疊，至少在近距離處不重疊，并且用戶(hù)用雙目鏡看到的兩個(gè)圖像不重疊。結(jié)果，當(dāng)通過(guò)雙目鏡觀看don?quixote的書(shū)時(shí)，用戶(hù)沒(méi)有實(shí)際的雙目視覺(jué)；用戶(hù)實(shí)際上感知到don?quixote的書(shū)的兩個(gè)單獨(dú)的非重疊圖像1c，如圖1c的右側(cè)圖像上示意性所示。
5、事實(shí)上，雙目鏡在觀看中距離或近距離的物體時(shí)不會(huì)產(chǎn)生雙目視覺(jué)。在這些距離上——通常小于2m，由左和右光學(xué)通道產(chǎn)生的視場(chǎng)是分開(kāi)的；結(jié)果對(duì)于觀察者來(lái)說(shuō)是非常不舒服的視覺(jué)。此外，除了這種分開(kāi)效應(yīng)，雙目鏡通常不能在中距離和近距離處聚焦圖像。事實(shí)上，雙目鏡不是用來(lái)觀看位于中距離和近距離的物體的。
6、當(dāng)左/右光學(xué)通道中的每一個(gè)的視場(chǎng)減小時(shí)，這些不期望的效應(yīng)變得更糟。
7、另外，已知專(zhuān)利文獻(xiàn)ep3053512a1，該專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種微型同時(shí)視覺(jué)模擬器儀器，該儀器在受試者的瞳孔平面中投影可調(diào)透鏡。如果可調(diào)透鏡足夠快，則該專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)的儀器允許使用時(shí)分復(fù)用技術(shù)以單目方式模擬多焦點(diǎn)透鏡。然而，這種儀器沒(méi)有為近距離、中距離和遠(yuǎn)距離的雙目視覺(jué)提供有效的解決方案。
8、因此，需要一種克服現(xiàn)有解決方案的缺點(diǎn)并允許用戶(hù)觀看位于近距離、中距離和遠(yuǎn)距離的物體的雙目設(shè)備。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本公開(kāi)旨在通過(guò)提供一種透視雙目設(shè)備來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)雙目設(shè)備的缺點(diǎn)，該透視雙目設(shè)備在遠(yuǎn)距離、中距離和近距離的左通道和右通道的視場(chǎng)之間產(chǎn)生顯著的重疊區(qū)域，這將為所有距離提供立體視覺(jué)。
2、在本文中，透視雙目設(shè)備也可以稱(chēng)為雙目設(shè)備。
3、本公開(kāi)的一個(gè)方面涉及一種用于遠(yuǎn)距離、中距離和近距離的透視雙目設(shè)備，該雙目設(shè)備包括：
4、兩個(gè)透視光學(xué)模塊，每個(gè)透視光學(xué)模塊被配置用于在第一平面上無(wú)反轉(zhuǎn)地投影圖像，每個(gè)透視光學(xué)模塊包括：
5、i.具有可變屈光率（optical?power）的光學(xué)元件；
6、ii.光學(xué)投影系統(tǒng)，該光學(xué)投影系統(tǒng)被配置用于在第二平面上投影具有可變屈光率的光學(xué)元件；
7、其中：
8、每個(gè)透視光學(xué)模塊的輸出光軸可以相對(duì)于輸入光軸具有相等的偏差，該偏差優(yōu)選地等于零（即，兩個(gè)透視光學(xué)模塊的輸出軸之間沒(méi)有偏差），從而不會(huì)在雙目設(shè)備的用戶(hù)中產(chǎn)生復(fù)視；
9、兩個(gè)透視光學(xué)模塊的輸入軸在對(duì)應(yīng)于近距離的平面上相交，使得其視場(chǎng)完全或幾乎完全重疊，用于觀看位于近距離的物體。
10、剛剛定義的雙目設(shè)備為每個(gè)光學(xué)模塊提供這樣的透視視場(chǎng)，其用于觀看位于近距離處的物體是基本上完全重疊的，因此用于觀察位于遠(yuǎn)距離的物體是分離且交叉的，其中，交叉的含義是右眼的遠(yuǎn)距離視場(chǎng)在左邊，左眼的遠(yuǎn)距離視場(chǎng)在右邊。
11、當(dāng)使用雙目設(shè)備時(shí)，第一平面基本上與包含用戶(hù)眼睛的視網(wǎng)膜的平面重疊。并且第二平面基本上與用戶(hù)眼睛的瞳孔平面重疊。
12、在本公開(kāi)的任何一個(gè)方面或?qū)嵤├?，具有可變屈光率的光學(xué)元件可以是光可調(diào)透鏡。
13、光學(xué)通道可以具有范圍在0.8和1.25之間的放大倍數(shù)，盡管大約1的放大倍數(shù)是優(yōu)選的選擇。
14、在某些實(shí)施例中，具有可變屈光率的每個(gè)光學(xué)元件被配置為設(shè)置用于近距離、中距離或遠(yuǎn)距離觀察的焦點(diǎn)。每個(gè)具有可變屈光率的光學(xué)元件可以獨(dú)立于另一個(gè)具有可變屈光率的光學(xué)元件操作。這允許本公開(kāi)的雙目設(shè)備模擬眼科矯正，該矯正在眼睛之間可能不同。
15、附加地或替代地，具有可變屈光率的光學(xué)元件可以被配置為通過(guò)時(shí)分復(fù)用產(chǎn)生多焦點(diǎn)同時(shí)視覺(jué)。
16、因此，本公開(kāi)的雙目設(shè)備允許其用戶(hù)在每只眼睛中經(jīng)受不同的矯正，這在老花眼矯正中日益普遍：
17、單視：每只眼睛中不同的單焦點(diǎn)矯正，一只眼睛矯正遠(yuǎn)視（通常是優(yōu)勢(shì)眼），一只眼睛矯正近視（通常是非優(yōu)勢(shì)眼）；
18、修正的單視：一只眼睛用單焦點(diǎn)矯正遠(yuǎn)視（通常是優(yōu)勢(shì)眼），另一只眼睛用多焦點(diǎn)矯正（通常是非優(yōu)勢(shì)眼）；或者，
19、混搭：每只眼睛具有不同的多焦點(diǎn)矯正。
20、在某些實(shí)施例中，每個(gè)投影系統(tǒng)包括具有相等焦距f的第一組透鏡和第二組透鏡，第一組透鏡和第二組透鏡是相似的，優(yōu)選地是相同的，但是處于彼此相反的方向，第一組透鏡相對(duì)于具有可變屈光率的光學(xué)元件的主平面放置在距離f處，第二組透鏡的主平面相對(duì)于第一組透鏡的主平面放置在距離2f處。因此，在第二組透鏡后面的距離f處生成具有一致放大倍數(shù)的可變屈光率的光學(xué)元件的共軛圖像，并且包括兩組透鏡的投影系統(tǒng)充當(dāng)無(wú)焦系統(tǒng)，這意味著不會(huì)修改由具有可變屈光率的光學(xué)元件引入的光線(xiàn)的聚散度。
21、在某些實(shí)施例中，投影系統(tǒng)包括至少四個(gè)反射鏡，用于消除由第一組透鏡和第二組透鏡引入的反轉(zhuǎn)。還可以通過(guò)在投影系統(tǒng)中提供一個(gè)棱鏡或一組棱鏡來(lái)反轉(zhuǎn)由第一組透鏡和第二組透鏡產(chǎn)生的圖像。還可以用至少第三組透鏡生成非反轉(zhuǎn)圖像。
22、在某些實(shí)施例中，每個(gè)投影系統(tǒng)包括至少一個(gè)自由形式光學(xué)部件塊，該自由形式光學(xué)部件塊與其他透鏡組和/或反射鏡組和/或棱鏡組結(jié)合使用或不結(jié)合使用，以生成具有可變屈光率的光學(xué)元件的一致放大倍數(shù)的非反轉(zhuǎn)圖像。
23、在某些實(shí)施例中，透視雙目設(shè)備包括放置在具有可變屈光率的光學(xué)元件旁邊的附加偏移透鏡。這樣，光的聚散度被額外修改，以移動(dòng)雙目設(shè)備的屈光范圍，并放置在期望的位置。在接下來(lái)本公開(kāi)的上下文中，應(yīng)理解為包括在0毫米和10毫米內(nèi)；越近越好。偏移透鏡可以在光路方向上放置在具有可變屈光率的光學(xué)元件之前或之后。
24、在某些實(shí)施例中，第一組透鏡和第二組透鏡之間的距離可以變化，并且不同于2f。這樣，光的聚散度被額外修改，以移動(dòng)整個(gè)雙目設(shè)備的屈光范圍，并放置在期望的位置。該實(shí)施例具有更緊湊的潛在優(yōu)勢(shì)，并且不需要額外的透鏡來(lái)提供偏移。
25、透視雙目設(shè)備可以包括用于調(diào)整瞳孔間距的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)能夠水平移動(dòng)透視光學(xué)模塊，而不影響光軸的方向。
26、在任一前述實(shí)施例中，透視雙目設(shè)備可被配置為使得第二平面和特定位置（該位置基本上與要觀察的物體重疊）之間的第一距離等于第二距離，該第二距離對(duì)應(yīng)于來(lái)自該特定位置的光在反射鏡中反射后到達(dá)具有可變屈光率的光學(xué)元件的主平面所行進(jìn)的距離。這樣，當(dāng)通過(guò)雙目設(shè)備觀察時(shí)，被觀察物體的真實(shí)位置與用戶(hù)感知的位置一致。這可以通過(guò)在每個(gè)透視光學(xué)模塊中在具有可變屈光率的光學(xué)元件上游提供至少一個(gè)反射鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。
27、本公開(kāi)的另一方面涉及一種用于無(wú)反轉(zhuǎn)地投影位于遠(yuǎn)距離、中距離和近距離的物體的方法，該方法包括：
28、使用包括具有可變屈光率的光學(xué)元件的第一透視光學(xué)模塊在第一平面上無(wú)反轉(zhuǎn)地投影物體，該投影包括在第二平面（pp）上投影具有可變屈光率的光學(xué)元件；
29、使用包括具有可變屈光率的光學(xué)元件的第二透視光學(xué)模塊在第一平面上無(wú)反轉(zhuǎn)地投影物體，該投影包括在第二平面上投影具有可變屈光率的光學(xué)元件；
30、該方法還包括：
31、將兩個(gè)透視光學(xué)模塊的輸入光軸布置成在對(duì)應(yīng)于近距離的平面處相交。
32、而且，通常地，將每個(gè)透視光學(xué)模塊的輸出光軸布置成相對(duì)于相應(yīng)透視光學(xué)模塊的輸入光軸具有相等的偏差。
33、根據(jù)上述方法，產(chǎn)生兩個(gè)視場(chǎng)，對(duì)于觀看位于近距離的物體，這兩個(gè)視場(chǎng)完全或幾乎完全重疊。
34、附加地或替代地，具有可變屈光率的光學(xué)元件可以被配置為通過(guò)時(shí)分復(fù)用產(chǎn)生多焦點(diǎn)同時(shí)視覺(jué)。
35、本公開(kāi)的另一方面涉及一種透視雙目系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如前所述的透視雙目設(shè)備；以及用于支撐一個(gè)或多個(gè)試驗(yàn)透鏡的附件，該附件和透視雙目設(shè)備包括用于以安全的方式彼此附接的附接裝置，使得試驗(yàn)透鏡相對(duì)于透視光學(xué)模塊的輸入光軸居中。
36、附接裝置可以包括安裝在附件上和透視雙目設(shè)備上的一個(gè)或多個(gè)磁體。附接裝置或者可以包括插頭和插座連接器。
37、本公開(kāi)的另一方面涉及一種用于確定感官眼優(yōu)勢(shì)和/或用于確定感官眼優(yōu)勢(shì)強(qiáng)度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
38、如前述方面或?qū)嵤├腥我粋€(gè)所定義的透視雙目設(shè)備，該雙目設(shè)備被配置用于：
39、執(zhí)行雙重測(cè)試，其中，在透視雙目設(shè)備的光學(xué)模塊中的第一光學(xué)模塊中引入屈光率值，優(yōu)選地，僅在光學(xué)模塊中的第一光學(xué)模塊中引入屈光率值，以在透視雙目設(shè)備的用戶(hù)通過(guò)優(yōu)選地僅一個(gè)光學(xué)模塊觀看的圖像中產(chǎn)生模糊；并且之后，在光學(xué)模塊中的第二光學(xué)模塊中引入屈光率值，并且優(yōu)選地僅在光學(xué)模塊中的第二光學(xué)模塊中引入屈光率值，以在用戶(hù)通過(guò)優(yōu)選地僅另一個(gè)光學(xué)模塊觀看的同一圖像中產(chǎn)生模糊；
40、重復(fù)前面的雙重測(cè)試n次；
41、用戶(hù)接口，用于在n次中的每次期間收集用戶(hù)的指示，用戶(hù)的指示表示用戶(hù)對(duì)所觀看的圖像的偏好；
42、處理器，用于處理n個(gè)用戶(hù)的指示，以確定感官眼優(yōu)勢(shì)和/或確定感官眼優(yōu)勢(shì)強(qiáng)度。
43、在雙重測(cè)試中，兩個(gè)光學(xué)通道中的一個(gè)是模糊的，而另一個(gè)優(yōu)選地是清晰的。可以隨機(jī)或偽隨機(jī)進(jìn)行每個(gè)雙重測(cè)試，使得首先模糊的光學(xué)模塊可以是對(duì)應(yīng)于左眼或右眼的光學(xué)模塊，但是不明顯。
44、在某些實(shí)施例中，n次至少為10次。這樣，雙重測(cè)試被重復(fù)合理的次數(shù)，以便平衡結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性、用戶(hù)的舒適性和測(cè)試的總持續(xù)時(shí)間。
45、在某些實(shí)施例中，引入的屈光率值在1.0至2.0?d之間，優(yōu)選地為正屈光率值。
46、本公開(kāi)的另一方面涉及一種用于確定感官眼優(yōu)勢(shì)和/或用于確定感官眼優(yōu)勢(shì)強(qiáng)度的方法，該方法包括：
47、進(jìn)行雙重測(cè)試，包括：
48、在透視雙目設(shè)備的第一光學(xué)模塊中引入屈光率值，優(yōu)選地僅在第一光學(xué)模塊中引入屈光率值，以在透視雙目設(shè)備的用戶(hù)通過(guò)優(yōu)選地僅第一光學(xué)模塊觀看的圖像中產(chǎn)生模糊，并且之后，
49、在透視設(shè)備的第二光學(xué)模塊中引入屈光率值，優(yōu)選地僅在第二光學(xué)模塊中引入屈光率值，以在用戶(hù)通過(guò)優(yōu)選地僅第二光學(xué)模塊觀看的同一圖像中產(chǎn)生模糊；
50、重復(fù)前面的雙重測(cè)試n次；
51、在n次中的每次期間收集用戶(hù)的指示，用戶(hù)的指示表示用戶(hù)對(duì)所觀看的圖像的偏好；
52、處理n個(gè)用戶(hù)的指示，以確定感官眼優(yōu)勢(shì)和/或確定感官眼優(yōu)勢(shì)強(qiáng)度。
53、在某些實(shí)施例中，用于確定感官眼優(yōu)勢(shì)和/或用于確定感官眼優(yōu)勢(shì)強(qiáng)度的透視雙目設(shè)備如前述方面和/或?qū)嵤├械娜我粋€(gè)所定義。
54、用于確定感官眼優(yōu)勢(shì)和/或用于確定感官眼優(yōu)勢(shì)強(qiáng)度的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法的步驟可以由處理器執(zhí)行。處理器可以是雙目設(shè)備的組成部分，或者是單獨(dú)設(shè)備（例如，膝上型電腦、平板電腦、移動(dòng)電話(huà)）的一部分。
55、前面定義的不同方面和實(shí)施例可以彼此組合，只要它們彼此兼容。
56、通過(guò)下面的具體實(shí)施方式，本公開(kāi)的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見(jiàn)，并且將在所附權(quán)利要求中特別指出。