CN104427924B - 用于针对多个视觉范围测量患者的至少一个客观眼折射特征的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于针对多个视觉范围测量患者的客观眼折射的装置，该装置包括一个可变邻近度光学视力系统，该可变邻近度光学视力系统能够选择性地产生一个第一目标和一个第二目标；和一个图像捕获装置，该图像捕获装置具有旨在用于与该患者的视线对准的一条光学测量轴线，该图像捕获装置能够在该第一目标被激活时捕获一个第一眼折射图像，并且在该第二目标被激活时捕获一个第二眼折射图像。根据本发明，该图像捕获装置和该光学视力系统被安排成使得该光学测量轴线和该光学视力轴线被安排成使得该光学测量轴线和该光学视力轴线被约束在一个单一平面上并且该光学测量轴线是相对于水平以+5度与+85度之间的一个角α倾斜的。

Description

用于针对多个视觉范围测量患者的至少一个客观眼折射特征 的装置和方法

发明技术领域

总体上，本发明涉及用于测量受试者的眼折射的设备和方法的领域。更确切地，本发明涉及一种用于在受试者的一个或多个视觉姿态下(例如，在一个远视(FV)和/或近视(NV)姿态下)测量眼折射的设备和方法，该受试者的头部是物理上不受限制的。眼镜商、眼科医师或验光师是本发明的主要使用者。

现有技术

如果适用于这些各种姿势和/或视觉姿态的视力矫正眼镜有待制造，那么在各种头部姿势下和/或针对各种视觉姿态精确确定个体的眼折射参数是必要的。

已知用于测量眼折射的各种设备和方法，这些设备和方法允许针对各种视觉姿态和/或头部姿势测量佩戴者的客观眼折射。这些设备是基于各种技术，例如光折射，或基于视网膜镜检查技术。具体来说，已知的是，使用一个自动折射计、一个象差计、一个视网膜镜或一个光折射设备，以便在至少一种视觉姿态下测量个体的眼睛的客观折射。

在特定条件下，一个自动折射计可以不仅允许针对远视(例如)通过允许佩戴者直视前方的一个透明窗口，而且允许针对近视如通过由该设备产生的一个目标所模拟来测量佩戴者的折射。这样一种设备需要一个颏托(chin rest)并且需要调整该设备的颏托和测量头两者。然而，自动折射计测量受限于由颏托约束的一个头部姿势并且受限于一个总体水平的视角。自动折射计不允许针对所有视觉姿态，具体地说针对不同的头部位置测量折射。另外，自动折射计是体积庞大的。一个自动折射计通常允许测量某些参数，如瞳距(PD)。然而，自动折射计不允许测量其他必需的拟合参数，如半距离、高度(H)或前倾角、眼睛/眼镜距离(EGD)或甚至眼睛旋转中心(CRE)的位置。

折射率测量设备通常通过颏托、前额托的方式或通过要求佩戴者将他的凝视引向一个设备中的一个目标或甚至闭上一只眼睛来对眼镜佩戴者施加约束。这些姿势和/或视觉约束不允许在代表自然双眼视觉的条件下进行眼折射测量。另外，这些设备不允许在受试者的头部处于代表不同类型的视觉姿态(如，指向正前方凝视的一种远视姿态)的不同位置以及在随着凝视降低近距离读取时所采用的视觉姿态时测量受试者的眼折射。

然而，眼折射特征改变，尤其是取决于姿势；取决于远视、近视和中间视力条件；并且取决于单眼或双眼凝视方向而改变。

还存在更多的移动设备，如视网膜镜或光折射设备。这些设备不需要一个颏托并且允许未来的眼镜佩戴者采用一个自然姿态和任意姿势。尽管如此，这些设备仍需要由眼镜商所表现出的一定灵活性：他是否能够针对不同的姿势测量佩戴者的眼折射参数。确切地说，对于一个给定的头部位置，该设备必须是与视轴实际上对齐的。最后，这些设备不适用于测量拟合参数(PD/H/EGD/CRE)。

测量将矫正镜片配合在佩戴者的一个眼镜架中所要求的全部参数需要另一个测量设备和另外的测量步骤。执行全部眼折射测量和拟合参数测量所要求的时间长度降低了佩戴者的总体测量的有效性和测量的精确度，测量条件在折射测量与拟合参数的测量之间可能是不同的。此外，使用两个不同的设备是更耗时的、更复杂的并且更多的要求由操作者所表现出的技能。实际上，使用两个设备是必然更昂贵的。

发明主题

本发明的目的之一是提供一种用于在个体处于一种无约束姿势时，在各种设定视觉条件(例如，远视(FV)和近视(NV)条件)下精确地、快速地且可靠地测量个体的客观眼折射特征的装置和方法。本发明的另一个目的是提供一种允许客观眼折射的测量以及有待组合的拟合参数的测量的装置和方法，这样使得可以在相同的视觉条件和姿势条件下对个体进行这两种类型的测量。

为了改善上述现有技术缺点，本发明提供一种用于针对多个视觉距离测量一个受试者的至少一个客观眼折射特征的双眼装置。更具体地，根据本发明，所述装置包括：

-用于产生一个可变邻近度焦点的一个光学系统，该光学系统能够选择性地产生具有一个第一邻近度值P1的一个第一目标和具有一个第二邻近度值P2的至少一个第二目标，所述第一目标和所述第二目标以同一条焦点光轴为中心，

-至少一个光源，该至少一个光源能够在该受试者的双眼方向上产生至少一个照射光束，

-一个图像捕获设备，所述设备具有与该受试者的一个凝视轴线对准的一个测量光轴，所述设备适用于通过该至少一个照射光束在该受试者的眼睛中的折射来接收一个眼折射光束，该图像捕获设备适用于在具有邻近度P1的该第一目标被激活时捕获双眼的一个第一眼折射图像并且在具有邻近度P2的该第二目标被激活时捕获双眼的至少一个第二眼折射图像，以及

-一个处理器，该处理器适用于接收该第一眼折射图像和该第二眼折射图像，以便取决于该第一邻近度值P1和该第二邻近度值P2从其中推断出该受试者的双眼的至少一个客观眼折射特征的一个测量值，

-一个壳体，该壳体固持该焦点产生光学系统、该至少一个光源以及该图像捕获设备，

-该焦点光轴是与水平成一个角α倾斜，当该壳体被放置在一个水平表面上时，该角α包括在+5度与+85度之间，以及

-该图像捕获设备和该处理器适用于测量针对该第一邻近度值P1和该第二邻近度值P2的瞳孔距离和/或高度、前倾角、眼睛/眼镜距离和眼睛旋转中心的位置之中的至少一个拟合参数。

本发明的装置允许在至少一个视觉姿势中针对多个视觉距离进行折射测量，其中受试者的凝视是相对于一条水平线倾斜的。本发明的装置尤其允许在一个无约束的自然视觉姿势中进行一个近视折射测量。本发明的装置允许目标的邻近度值变化并且允许针对另一个邻近度值测量折射，而无需修改焦点轴线，该焦点轴线相对于一条水平线保持倾斜。

优选地，角α包括在+15度与+40度之间。

有利地，该测量装置包括用于移动和/或定向焦点光轴以便使测量光轴与受试者的凝视轴线对准的器件。

根据一个具体实施例，该装置此外包括用于测量所述装置与受试者的头部之间的距离的器件，所述用于测量距离的器件选自以下各项：一个遥测计；基于图像质量的一个图像处理系统；基于参考标记的测量的一个图像处理系统，这些参考标记被安装在紧固到一个眼镜架上的一个夹子上；一种度量系统或一种用于通过超声波测量距离的系统。

有利地，该至少一个光源包括至少一个红外线源并且该图像捕获设备能够捕获红外线图像。

根据一个具体实施例，该装置此外包括放置在该受试者与该至少一个源、该图像捕获设备之间的光学路径上的一个光束分光镜，该光束分光镜能够将该照射光束与该第一目标或该第二目标在受试者的眼睛方向上组合在焦点光轴上，所述光束分光镜能够将眼折射光束在测量光轴上引向图像捕获设备。

有利地，该光束分光镜包括一个二向色镜。

优选地，该光束分光镜包括能够发射红外线照射光束并且反射目标光束的一个二向色镜。

有利地，测量光轴与焦点光轴之间的角小于10度。

优选地，测量光轴和焦点光轴是重合的。

根据一个具体实施例，图像捕获设备适用于在具有至少50mm的一个直径的一个物场上形成受试者的一个面部图像。

本发明还涉及一种用于针对多个视觉距离来测量一个受试者的至少一个客观眼折射特征的双眼方法，所述方法包括以下步骤：

-沿着与该受试者的凝视轴线对准的一条焦点光轴产生具有一个第一邻近度值P1的一个第一目标，该凝视轴线是与水平以包括在+5度与+85度之间的一个角α1倾斜的；

-当具有邻近度P1的该第一目标被激活时，在一个测量方向上捕获双眼的一个第一眼折射图像；

-沿着同一条焦点光轴产生具有一个第二邻近度值P2的一个第二目标，所述轴线旨在与该受试者的凝视轴线对准，该凝视轴线是与水平以包括在+5度与+85度之间的一个角α2倾斜的；

-当该具有邻近度P2的该第二目标被激活时，在同一个测量方向上捕获双眼的至少一个第二眼折射图像；

-数字地处理该第一眼折射图像和该至少一个第二眼折射图像，以便取决于该第一邻近度值P1和该第二邻近度值P2从其中推断出该受试者的双眼的至少一个客观眼折射特征，

该方法此外包括以下这个步骤：测量针对该第一邻近度值P1和该第二邻近度值P2的瞳孔距离和/或高度、前倾角、眼睛/眼镜距离和眼睛旋转中心的位置之中的至少一个拟合参数。

根据本发明的方法的一个优选方面，针对该受试者的一个第一姿势捕获一个第一眼折射图像，针对该受试者的不同于该第一姿势的一个第二姿势捕获一个第二眼折射图像，并且在该受试者的头部无外部物理约束的条件下进行这些图像捕获步骤。

在一个具体实施例中，该方法此外包括一个初步放置步骤，以便相对于该受试者定位和定向该测量装置。

有利地，在测量装置和受试者的相对错误定位或相对错误定向的情况下，该测量方法包括一个报警步骤。

示例性实施方式的详细说明

通过非限制性实例，关于附图给出的以下说明将允许了解组成本发明的内容及如何才能进行本发明。

在附图中：

-图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的放置在面向一个佩戴者的一张桌子上的一个测量设备；

-图2a是根据本发明的一个实施例的针对一个远视姿态的一个测量设备的侧视图；

-图2b是针对一个近视姿态的图2a中的测量设备的侧视图；

-图3是根据本发明的一个实施例的一个测量设备的一个测量壳体的透视图；

-图4是配备有具有多个参考标记的一个夹子的一个佩戴者的图像；

-图5示出根据本发明的一个实施例的一个测量设备的一个示例性图形界面；并且

-图6示意性地示出一副眼镜的一个佩戴者的图像，在该图上，已绘出在各种视觉条件和/或姿势条件下测量的眼折射参数的一个图。

装置

提供一种装置，该装置允许在不约束佩戴者头部的情况下，即无颏托或前额托的情况下进行眼折射测量。因此，该装置使佩戴者自由选择他的头部位置。该装置允许针对不同的视觉姿态，包括不同的头部姿势获得客观眼折射测量值。任选地，本发明的装置还允许测量多个拟合参数。该装置既紧凑又易于使用。

图1示意性地示出在一个装置被放置在面向一个就座佩戴者的一张桌子上的操作条件下，根据本发明的一个第一实施例的该装置。图1中的装置包括：

-一个壳体6，该壳体结合有一个图像传感器(例如，一个摄像机)、用于照射佩戴者的面部20(尤其是他的双眼)的一个照射系统以及用于产生一个可变邻近度焦点的一个光学系统，该可变邻近度焦点可以被设定为至少两个不同的邻近度值，例如，设置为一个远视值和一个近视值；

-一个处理器，该处理器允许从由该摄像机拍摄的图像中提取佩戴者的折射值和任选地拟合参数测量值；

-一种用于控制测量结果的测量和显示的系统。

有利地，配备有一个图形界面(例如，一个显示屏幕5)的一个计算机执行该处理器和该用于控制和显示这些测量结果的系统的功能。

壳体6和显示屏幕5被放置在一张桌子9上。壳体6被面向佩戴者的面部20放置以便允许照射佩戴者的面部20并且获得该佩戴者的面部的至少一个部分(并且具体地说，他的双眼)的图像。有利地，该图像传感器包括一个摄像机，优选地在红外线中起作用。该摄像机拍摄未来的眼镜佩戴者。更精确地，该摄像机是在包括在300mm与700mm之间的一个距离处指向佩戴者的面部20，该图像是使用佩戴者的面部来聚焦的。有利地，摄像机的场允许显示佩戴者的眼睛和他的面部的大部分尤其是眼睛周围两者。

如果佩戴者配备有一个眼镜架7(他的使用了矫正的镜架或一个所选择的镜架)，那么摄像机的场允许看到这个镜架的大部分并且优选全部。

如果佩戴者配备有具有配备有多个参考标记18、28、38(参看图4)的一个夹子8的一个镜架或配备有多个参考标记的一个特殊镜架，那么可以通过摄像机看到这些参考标记，即，该摄像机的场是与这些参考标记相对于眼睛的位置相容的，并且这些参考标记在红外线中拥有足够的对比度以便能够被自动地检测。

摄像机相对于水平以某个非零的角度α拍摄佩戴者。优选地，该装置被定位在一张桌子9例如眼镜商的分配桌上，桌面是位于比佩戴者的面部20的高度更低的一个高度处。摄像机的视线因此是以一个正角α倾斜(参看图1和图2)。

图2a和图2b示出包括图1中的装置的壳体6的装置的截面图。

图2a至图2b中的壳体6包括：

-一个摄像机1，该摄像机优选具有一个红外线图像传感器、允许拍摄佩戴者的面部；摄像机1的光轴OC被放置以便将佩戴者的凝视轴线作为目标；该光轴OC与一个水平直线OH形成一个正角α；

-一个照射系统2，优选一个红外线照射系统，该照射系统用于照射佩戴者的眼睛并且通过视网膜镜检查术或光折射进行折射测量；

-一个光束分光镜12，该光束分光镜被放置在摄像机1与照射系统2之间的光学路径上，以便组合摄像机的光轴上的照射光束；

-一个光学焦点产生系统，该系统使得可能使佩戴者从观察一个预设距离转换到观察另一个不同的距离，同时维持相同的凝视方向；

-一个计算机4，该计算机配备有一个显示屏幕5，该计算机用于控制壳体中的这些元件的激活并且显示测量结果，优选以图形形式显示。

在图2a和图2b中，虚线示出红外线光束的光学路径并且实线示出可见域中的光束的光学路径。光束分光镜12被定向以便将由照射系统2产生的红外线照射光束在佩戴者的面部20的方向上引向壳体6中的一个孔。通过来自佩戴者的面部和眼睛的反射，使一个红外线光束在壳体的方向上返回。光束分光镜12接收反射回的红外线光束并且在摄像机1的方向上发射该红外线光束。摄像机1、照射系统2和光束分光镜12是相对于彼此放置的，这样使得摄像机1的光轴OC与一个水平线OH形成一个角α，并且这样使得由该照射系统产生的照射光束是以光轴OC为中心。

特别有利地，图像传感器的光轴OC是与照射光束的光轴重合的。光轴OC被指向佩戴者的面部，这样使得在佩戴者具有一个无约束的视觉姿势的情况下，他的凝视轴线优选地以光轴OC为中心。

此外，在摄像机和照射系统的前面，测量装置包括一个光学焦点产生系统，该光学焦点产生系统允许由佩戴者看到的观察邻近度变化，典型地在-0.5屈光度与+10屈光度之间变化。

优选地，如图2a中所示，为了模拟远视，使用被称为冷光镜的一个特殊平面镜23。这个镜子23具有在红外线中透明并且在可见光中反射的特殊性。摄像机1通过镜子23获取图像，如同通过一个透明窗口获取图像一样。镜子23可以与发射可见光内(例如，绿色内)的辐射的一个光源13联合使用，以便向佩戴者呈现一个远距离图像来聚焦。可替代地，可以在无一个源13的情况下使用镜子23。通过说明，镜子23可以被定向，这样使得佩戴者看到眼镜商的天花板10。当源13存在并且打开时，后者在天花板10上产生一个发光图案，佩戴者可以在镜子23中的反射中看到该发光图案。旨在由源13照射的天花板区域将优选地无照明并且拥有一个散射表面。

在图2a中，当源13被关闭时，佩戴者直接注视天花板10。佩戴者因此观察到在接近0屈光度的邻近度条件下的一个场景。作为一个替代，为了确保佩戴者在远视条件下进行观察，镜子23可以是倾斜的，这样使得佩戴者观察实际上定位在一个远视距离处的一个物体(例如，在眼镜商外部的一个物体)，他的凝视轴线是与摄像机的光轴OC对准的。佩戴者的头部是相对于竖直以一个角β倾斜的，以便模拟远视姿势，其中凝视轴线指向正前方。在这些条件下，摄像机使得有可能同时拍摄佩戴者的面部并且测量远视折射。

可替代地，一个可平移移动的镜子可以用于从一个远视目标转换至一个近视目标。

根据一个具体实施例(在图2b中示出)，镜子23在其表面上携带一个丝网印刷物，以便提供模拟近视(在离佩戴者的面部约400mm处)的一个图案。因此，为了执行近视折射测量，源13(如果存在)被关闭，并且佩戴者被要求注视镜子23的表面上的丝网印刷图案。佩戴者的头部在此是竖直的并且凝视轴线是相对于一条水平线倾斜的，以便模拟与渐进式眼镜一起采用的近视姿势。在这些条件下，摄像机使得有可能同时拍摄佩戴者的面部并且测量近视折射。

可替代地，对于远视距离，可以使用一个凹面冷光镜，该凹面冷光镜的焦点对应于约400mm的一个距离(该焦点与佩戴者的面部重合)。在这种情况下，佩戴者的面部(其由该凹面冷光镜在无穷远处聚焦)被直接用于远视测量。对于近视测量，该镜子被例如转换以便允许观察另一个目标。

可替代地，对于近视测量，可以使用以下各项之一：放置在镜子附近和摄像机的轴线附近的一个光源；在可见光中不透明并且在IR中透明的一个丝网印刷掩模，这个掩模被叠加在镜子上(当在近场聚焦时，佩戴者因此不会受镜子中的反射困扰)；或一个钻孔掩模，孔用作一个近视焦点。

丝网印刷物可以是用多种墨水产生，这些墨水在红外线中是透明的或在可见光中是荧光的，以免影响测量。

图3示出根据本发明的一个实施例的一个测量设备的一个壳体的透视图。图3示出照射系统和图像传感器的细节。

优选地红外线照射系统2用于执行光折射测量。有利地，照射系统包括红外线发光二极管(LED)的多个扇区。LED 22照射佩戴者的面部并且在佩戴者的每只眼睛的视网膜上产生一个斑点，该斑点的大小取决于佩戴者的屈光不正。

摄像机1允许显示与来自视网膜的斑点的散射相关联的光强度，与眼睛的屈光不正有关的一个强度梯度随后是在每只眼睛的瞳孔上可辨别的(众所周知的光折射原理)。

LED 22的各个扇区的使用允许针对不同的轴线测量眼睛的屈光不正并且从中推断出球形/圆柱形屈光不正参数。

当一个具体扇区被打开以便获得针对这个轴线的折射测量时，LED的各个扇区被交替地打开并且同时取得多个图像。在佩戴者具有散光的情况下，在眼睛的瞳孔上观察到可变强度梯度。

LED 22的各个扇区形成一个图案，该图案的中心与红外线摄像机1的光轴OC重合。在图2a至图2b以及图3中，在红外线中是半透明的一个板12用于实现这种重合。可替代地，LED 22还可以被始终放置在摄像机1的物镜周围。

一个处理器(在图1以及图2a至图2b中以一个计算机4表示)存储各个图像并且针对两只眼睛中的每一只以及针对一个特定视觉条件和视觉姿态从其中提取多个屈光不正值(通过取决于所使用的源来测量眼睛瞳孔中的强度梯度)。

计算机6的屏幕5用于显示测量结果。屏幕5还使得有可能控制测量并且具体来说确保眼睛和面部确实在摄像机的测量场中。

眼镜商可以移动测量装置并且对其定向(在一个高/矮佩戴者的情况下)，以便使面部和眼睛放置在测量场中。为了这样做所需的是移动和/或定向壳体6。

有利地，壳体6配备有多个滑动件以便使得眼镜商容易在桌子9上移动该壳体。任选地，该壳体配备有一种用于调整其取向的器件以便允许观察一位非常高的或非常矮的佩戴者的面部。

任选地(图4)，该装置包括旨在被放置在佩戴者的眼镜架7上的一个夹子8。夹子8被安装在佩戴者的镜架7(所选择的镜架或当前镜架)上或任选地被安装在仅用于测量的一个特殊镜架上。这个夹子8允许精确地确定佩戴者与装置之间的距离、精确地测量折射以及在该夹子用于一个所选择镜架的情况下，推断出多个拟合参数(PD/H/EGD等)。夹子8用于获得拟合参数的测量值和/或允许精确地控制佩戴者的头部位置以及提高折射测量的精确度。

作为对夹子8的一个替代，可以使用允许测量佩戴者的头部相对于测量设备的位置的任何系统(例如：这个距离是使用一个光学或超声波遥测计进行测量)。佩戴者的头部位置可以使用镜架作为参考来测量，镜架的几何参数此外也是完全已知的。

作为对放置在一张桌子9上的一个壳体6的一个替代，本发明的装置可以是便携式的(例如，一个平板PC)，该装置包括固持在佩戴者自身手中的一个设备。有利地，NV测量是在该设备放置在一张桌子上的情况下进行并且FV测量是在该设备固持在手中的情况下进行。然而，这个解决方案存在测量精确度由于相机在测量过程中的移动(相机抖动)而受损的风险。

图5示出根据本发明的一个实施例的一个测量设备在本方法的步骤2中的矫正调节后的一个示例性图形界面，上部示出佩戴者的面部的一个图像，在该图像上显示多个眼折射测量参数和多个拟合参数，该图像的下部指示其他佩戴者眼折射参数测量值和拟合参数。上部中的视频图像含有一个框架矩形15，该框架矩形是叠加在佩戴者的面部图像上来显示。这个矩形15用作一个参考以便使佩戴者的眼睛相对于摄像机的视场居中。

这个装置的优点如下：

-该装置是与桌面使用相容的，因为该装置是非常紧凑的；

-该装置不对佩戴者施加约束(无颏托或前额托)；

-该装置能够针对至少两个邻近度值和任何头部姿势测量折射；

-该装置能够同时测量多个拟合参数(经由使用一个夹子)；

-该装置能够获得一个更精确的折射测量值(如果使用一个夹子)。

方法

还提供一种用于针对不同的视觉姿态/姿势测量折射的方法，这种方法包括以下步骤：

-针对一个第一预设视觉距离并且在一个第一预设姿势中测量折射。佩戴者的姿势是经由屏幕显示器或任选地使用夹子来控制的。例如，佩戴者的凝视轴线基本上被降低并且第一视觉距离的邻近度对应于近视邻近度(图2b)。

-针对不同于该第一视觉距离的一个第二视觉距离，在不用于该第一头部姿势的一个第二头部姿势中测量折射。在此同样地，新的姿势是经由屏幕显示器或任选地使用夹子来控制的。例如，佩戴者的头部是向前倾斜的(图2a)。在这个第二测量过程中，该凝视轴线是与该第一测量的凝视轴线基本上相同的，但头部姿势和/或视觉距离是不同的。

有利地，关于图2a至图2b的装置是以以下方式使用的：

将该装置放置在眼镜商的分配桌上。该装置被连接到一个计算机上，该计算机既用作一个处理器又用作一个图形界面、显示器和控制系统。眼镜商面向计算机就座并且佩戴者面向眼镜商就座。在此假定佩戴者配备有所选择的镜架，镜架本身配备有一个夹子。

步骤1：调整装置的位置

眼镜商打开该装置并且一个视频图像出现在计算机的屏幕上，从而显示由红外线(IR)摄像机所捕获的图像。为了获得足够亮的一个图像，此时可以打开所有这些IR LED。

眼镜商随后要求佩戴者注视由该装置产生的一个第一目标(例如，源13通过镜子23到天花板上的投影)。眼镜商随后调整该装置，这样使得通过在桌子上移动壳体6来使佩戴者的眼睛和面部定位在摄像机的场中。

任选地，如果佩戴者具有基本上不同于平均高度的一个高度(非常高或非常矮)，那么眼镜商可能需要调整角度α，以便使佩戴者的面部在摄像机的场中居中。可替代地，可以调整佩戴者的高度(可调节的座椅)，以便将佩戴者的面部定位在摄像机的场中。

还可以证明有必要调整摄像机与佩戴者的面部之间的距离。在这种情况下，眼镜商调整该距离，以便在屏幕上获得一个清晰的图像。如果使用夹子8，那么该夹子上的参考标记还可以用于精确地确定这个距离并且向眼镜商指示有待做出的调整的方向。在这个调整步骤过程中，佩戴者的头部保持无约束地自由移动。

对随后的步骤按照一种可以改变的顺序进行描述。

步骤2：调整远视头部位置

在此，佩戴者聚焦于第一远视目标，例如，通过源13投影到天花板上的目标。任选地，如果眼镜商认为佩戴者的头部倾斜太多或如果他想要修改佩戴者的头部的位置，那么眼镜商可以要求佩戴者向前或向后枢转他的头部，同时继续聚焦于目标。

例如，如果眼睛的瞳孔未在镜架中居中，那么眼镜商可以要求佩戴者倾斜他的头部以便使它们重新居中。这使得有可能确保代表一个远视姿势的一个姿势被采用。

可替代地，由夹子上的参考标记提供的前倾角的指示可以用于控制佩戴者的头部位置，例如已经证实的是，所测量的前倾角接近镜架的前倾角。

一般来说，眼镜商可以要求佩戴者采用他判断为适用于折射测量的一个头部位置。

一旦该设备已被正确地定位，在屏幕上显示与图5中所示的图像等效的一个图像。在此，佩戴者的头部位置是使得他的凝视相对于他的头部降低几乎零(类似于对于远视来说相对于头部的凝视降低)。

随后可以进行一个测量，并且按照一个预设顺序打开IR LED的各个扇区，以便进行一个第一折射测量。随后针对一个第一姿势和针对第一视觉距离，或换言之针对第一邻近度值P1，使每只眼睛的折射值显示在显示屏幕的底部处，如图5中示出。

通过验证佩戴者的凝视汇聚于天花板上的目标上，例如通过测量瞳孔和角膜反射的相对位置可以检查的是，佩戴者确实在注视天花板10上的目标。

实际上，为了进行一个测量，使用以下程序：

当佩戴者被认为正确地定位时，触发测量(例如，通过按压一个按钮)并且获得通过各种IR LED取得的一个图像序列。

该图像序列被存储在计算机4中供随后处理。

这些图像之一可以例如是在所有这些IR LED被打开的情况下获得的，由此使得光通量最大化。在这个图像中，识别瞳孔的位置、角膜反射的位置以及夹子上的各种标记的位置。

角膜反射或瞳孔中心的位置允许确定瞳孔间距(PD)(以图像像素的数量为单位)，并且夹子上的标记之间的像素距离允许确定一个像素的大小(以mm为单位)。因此，有可能计算瞳孔距离值(以mm为单位)。

同样地，有可能测量角膜反射/瞳孔中心与镜架的下边缘之间的距离以便确定配合高度，或角膜反射/瞳孔中心与鼻梁架中间之间的距离以便确定1/2瞳孔距离。

可以使用该序列的其他图像来测量折射，例如，在IR LED的仅一个扇区被打开时取得每个图像，并且因此提供针对各种轴线的一个屈光不正测量值。

瞳孔的大小和其强度或更精确地其强度梯度是在每个图像中确定的。梯度的方向和其幅值对所测量的轴线上处于讨论中的眼睛的屈光不正直接表征，并且所要求的是针对三个不同扇区(例如，在0°、120°和240°处)的至少三个图像，以便完全确定眼睛的球形轴线、圆柱形轴线以及圆柱形轴线。有可能使用超过三个图像以便改进测量。

为了增加测量范围，可以针对每个扇区使用具有渐增偏心度的LED。例如，如果用于第一扇区的具有最小偏心度的LED导致瞳孔的强度梯度的饱和，则使用对应于具有相邻较高偏心度的LED的图像等等直到不再观察到饱和。当瞳孔拥有其中强度(虽然是高的)几乎没有变化的区域(瞳孔边缘处的区域)时，瞳孔中的强度梯度被认为是饱和的。

随后由一个函数Fi给出处于讨论中的扇区i的屈光不正Ai，该函数取决于瞳孔的直径、梯度以及偏心度：

Ai＝Fi(直径，梯度，偏心度)。

通过对该设备的在先校准或通过计算来获得这个函数Fi(参看“偏心光反射新月形中的光强度分布(Light-intensity distribution in eccentric photorefractioncrescents)”，库塞尔(Kussel)，美国光学协会杂志(J.Opt.Soc.Am.A)，第15卷第6期，1998年6月)。

步骤3：在另一个姿势和/或另一种视觉姿态中的测量

这时，佩戴者被要求在一个近视距离处注视一个第二目标(参看图2b)。为此，关闭通过源13投影到天花板上的目标并且佩戴者注视丝网印刷在镜子23上的图案。

在这个阶段，通常没有必要重新调整壳体6的位置和取向。

在这个阶段，眼镜商可以要求佩戴者枢转他的头部，以便确保他采用了一个适合的头部姿势。例如，佩戴者可以被要求在聚焦于丝网印刷目标时提升他的头部直到他的瞳孔被定位在镜架的下边缘处，这个位置对应于一种渐进式眼镜的一个近视视觉区域。

可替代地，经由夹子上的参考标记测量的前倾角可以用于控制佩戴者的头部姿势或使得他采用一个头部给定姿势，例如以便使得他采用其中他的凝视相对于他的远视姿势降低30°的一个头部姿势。

在这种情况下，例如，在屏幕5上显示头部在第一(远视)姿势与第二(近视)姿势之间的旋转角度，以便帮助眼镜商确保一个适当的姿势被采用。

通过验证佩戴者的凝视汇聚于目标上，例如通过测量瞳孔和角膜反射的相对位置还可以检查的是，佩戴者确实是在注视丝网印刷目标。

可以连续地进行所有这些测量(步骤1和步骤2)并且可以在这些步骤的每一个中针对一组连续的头部姿势测量折射。从这组测量中，可以使在凝视与镜架平面的相交点处测量的折射显示在一个图像中，该图像表示用于右眼和左眼的镜架。

通过说明性实例，图6示出投影到镜架平面上的折射的图像。更精确地，图6示意性地示出一副眼镜的一个佩戴者的图像，在该图上，已绘出在各种视觉条件下测量的并且投影到矫正镜片的平面上的眼折射参数的一个图。曲线30G、31G、32G、33G、30D、31D、32D、33D示出针对近视的等球体曲线的实例，在两个相邻曲线之间0.125屈光度的步骤中，每个曲线均是以每只眼睛的凝视与镜架平面的相交点为中心。

另外，可以通过使用夹子8更精确地进行折射测量。确切地，光折射通常在没有对距离进行精确测量的情况下进行，这导致不精确的折射测量。由于夹子的参数是已知的，因此有可能使用校准或度量程序来算出该装置与佩戴者之间的精确距离，并且精确地测量瞳孔直径和眼睛瞳孔与摄像机之间的距离。这两个参数对于测量精确度来说是非常重要的。确切地，强度梯度是与瞳孔直径的平方成比例。因此，瞳孔直径的一个不精确测量在折射测量中产生一个实质性误差。

还可以使用配备有矫正镜片(预装配镜片或试验镜片)的镜架以便至少部分地矫正佩戴者的远视屈光不正。这使得佩戴者有可能在步骤2和步骤3相对清晰地查看。非零功率的眼镜在测量过程中的使用还使得有可能限制装置的测量范围并且因此提升测量精确度。在这种情况下，在实践中，注意确保来自眼镜表面的反射不会叠加在眼睛瞳孔上。

另外，对测量进行矫正以便将与来自表面的反射有关的光损失(约4％每个表面，外面和后面)考虑在内并且从测量中推断出眼镜的功率。

步骤4(任选的)PD/H/EGD/CRE的测量

在步骤2或步骤3中，有可能测量远视和近视瞳孔距离。为了这样做，夹子8上的参考标记18、28、38，角膜反射或瞳孔圈以及镜架7的轮廓(该轮廓是在红外线照射下成像)均被使用，夹子8上的参考标记8、28、38用于缩放图像。

红外线照射具有以下优点：产生具有一个非常好的对比度并且不使佩戴者眩目的一个瞳孔图像。

通过测量瞳孔中心(或角膜反射)并且通过确定镜架中心来测量瞳孔直径或瞳孔半径。

通过测量瞳孔中心与镜架7的右下边缘和左下边缘之间的距离来测量多个高度(H)。由于头部位置对高度的测量具有显著影响，因此可以设想一个两步骤测量以便改进这个测量的精确度。在这种情况下，在一个自然姿势中(佩戴者直视前方)进行一个测量并且随后进行一个第二测量，这个第二测量是步骤2或步骤3。在这种情况下，该装置配备有一个倾斜计，以便矫正姿势。

通过在步骤2或步骤3中分析两个自然姿势之间的差异来测量眼睛/眼镜距离(EGD)。

用于测量本发明的折射的方法的优点是如下：

-折射测量值是针对变化的头部姿势获得；

-首先测量对应于自然姿势的头部姿势并且随后在这些所测量的姿势中进行折射测量。

-通过控制头部姿势，在凝视轴线在测量轴线上保持固定并且居中的情况下，凝视可以相对于头部降低任何量，由此有利地允许根据相对于头部的凝视降低来测量折射变化一个几乎连续的测量。由于凝视轴线相对于水平面保持固定并倾斜，佩戴者可以简单地通过降低或提升他的头部来自由地修改他的凝视相对于他的头部降低的程度。

-有可能同时测量针对各种视觉距离的瞳孔距离以及多个拟合参数如高度/前倾角/EGD(如果使用一个夹子)，由此允许限制生产一个个体化眼镜所要求的测量的数量和长度。

Claims (15)

1.一种用于针对多个视觉距离来测量一个受试者的至少一个客观眼折射特征的双眼装置，其特征在于所述装置包括：

-用于产生一个可变邻近度焦点的一个光学系统(13，23)，该光学系统能够选择性地产生具有一个第一邻近度值P1的一个第一目标和具有一个第二邻近度值P2的至少一个第二目标，所述第一目标和所述第二目标以同一条焦点光轴(OV)为中心，

-至少一个光源(2)，该至少一个光源能够在该受试者的双眼方向上产生至少一个照射光束，

-一个图像捕获设备(1)，所述图像捕获设备具有与该受试者的一个凝视轴线对准的一个测量光轴(OC)，该图像捕获设备布置成并且具有允许受试者的两只眼睛和他的面部的大部分的图像获取的场，所述图像捕获设备适用于通过该至少一个照射光束在该受试者的眼睛中的折射来接收一个眼折射光束，该图像捕获设备适用于根据受试者的凝视相对于头部的降低在具有第一邻近度值P1的该第一目标被激活时捕获双眼的一个第一眼折射图像并且在具有第二邻近度值P2的该第二目标被激活时捕获双眼的至少一个第二眼折射图像，该测量光轴(OC)与该焦点光轴(OV)之间的角小于10度，

-用于测量所述装置与受试者的头部之间的距离的器件，以及

-一个处理器，该处理器适用于接收该第一眼折射图像和该第二眼折射图像，以便取决于该第一邻近度值P1和该第二邻近度值P2从其中推断出该受试者的双眼的至少一个客观眼折射特征的一个测量值，

-一个壳体(6)，该壳体固持该光学系统、该至少一个光源(2)以及该图像捕获设备(1)，

-该焦点光轴(OV)是与水平成一个角α倾斜，当该壳体(6)被放置在一个水平表面上时，该角α包括在+5度与+85度之间，

-该图像捕获设备和该处理器适用于测量针对该第一邻近度值P1和该第二邻近度值P2的瞳孔距离和高度、前倾角、眼睛/眼镜距离和眼睛旋转中心的位置之中的至少一个拟合参数。

2.如权利要求1所述的装置，该装置包括用于移动和/或定向该焦点光轴(OV)以便使该测量光轴(OC)与该受试者的该凝视轴线对准的器件。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述用于测量所述装置与受试者的头部之间的距离的器件选自以下各项：一个遥测计；基于图像质量的一个图像处理系统；基于参考标记的测量的一个图像处理系统，这些参考标记被安装在紧固到一个镜架(7)上的一个夹子(8)上；或一种用于通过超声波测量距离的系统。

4.如权利要求1所述的装置，该装置此外包括放置在该受试者与至少一个光源(2)、该图像捕获设备(1)之间的光学路径上的一个光束分光镜(23)，该光束分光镜(23)能够将该照射光束和该第一目标或该第二目标在该受试者的眼睛方向上组合在该焦点光轴(OV)上，所述光束分光镜(23)能够将该眼折射光束在该测量光轴(OC)上引向该图像捕获设备(1)。

5.如权利要求4所述的装置，其中，该至少一个光源(2)包括至少一个红外线源(22)，该图像捕获设备(1)能够捕获红外线图像，以及，该光束分光镜(23)包括能够发射红外线照射光束并且反射目标光束的一个二向色镜。

6.如权利要求1所述的装置，其中该测量光轴(OC)和该焦点光轴(OV)是重合的。

7.如权利要求1所述的装置，其中该图像捕获设备(1)适用于在具有至少50mm的一个直径的一个物场上形成该受试者的一个面部图像。

8.如权利要求2所述的装置，其中所述用于测量所述装置与受试者的头部之间的距离的器件选自以下各项：一个遥测计；基于图像质量的一个图像处理系统；基于参考标记的测量的一个图像处理系统，这些参考标记被安装在紧固到一个镜架(7)上的一个夹子(8)上；或一种用于通过超声波测量距离的系统。

9.如权利要求2所述的装置，其中至少一个光源(2)包括至少一个红外线源(22)并且其中该图像捕获设备(1)能够捕获红外线图像。

10.如权利要求3所述的装置，其中至少一个光源(2)包括至少一个红外线源(22)并且其中该图像捕获设备(1)能够捕获红外线图像。

11.如权利要求2所述的装置，该装置此外包括放置在该受试者与至少一个光源(2)、该图像捕获设备(1)之间的光学路径上的一个光束分光镜(23)，该光束分光镜(23)能够将该照射光束和该第一目标或该第二目标在该受试者的眼睛方向上组合在该焦点光轴(OV)上，所述光束分光镜(23)能够将该眼折射光束在该测量光轴(OC)上引向该图像捕获设备(1)。

12.如权利要求3所述的装置，该装置此外包括放置在该受试者与至少一个光源(2)、该图像捕获设备(1)之间的光学路径上的一个光束分光镜(23)，该光束分光镜(23)能够将该照射光束和该第一目标或该第二目标在该受试者的眼睛方向上组合在该焦点光轴(OV)上，所述光束分光镜(23)能够将该眼折射光束在该测量光轴(OC)上引向该图像捕获设备(1)。

13.如权利要求5所述的装置，该装置此外包括放置在该受试者与至少一个光源(2)、该图像捕获设备(1)之间的光学路径上的一个光束分光镜(23)，该光束分光镜(23)能够将该照射光束和该第一目标或该第二目标在该受试者的眼睛方向上组合在该焦点光轴(OV)上，所述光束分光镜(23)能够将该眼折射光束在该测量光轴(OC)上引向该图像捕获设备(1)。

14.如权利要求4所述的装置，其中该图像捕获设备(1)适用于在具有至少50mm的一个直径的一个物场上形成该受试者的一个面部图像。

15.如权利要求5所述的装置，其中该图像捕获设备(1)适用于在具有至少50mm的一个直径的一个物场上形成该受试者的一个面部图像。