CN110072429A - 用高分辨率球镜和/或柱镜光焦度测量主观眼屈光的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量主观眼屈光的设备，所述设备包括：观看装置，所述观看装置被配置为显示至少一个验光字体；以及屈光光学系统(11，21)，所述屈光光学系统被布置在观察者的眼睛与所述观看装置之间，所述屈光光学系统具有能够根据确定的最小梯级变化的光焦度。根据本发明，所述观看装置还包括用于改变光焦度的附加装置，所述附加装置被设计为产生球镜和/或柱镜光焦度的变化，使得所述观看装置和所述屈光光学系统分别以第一总光焦度形成所述验光字体的第一图像和以第二总光焦度形成所述验光字体的第二图像，所述第一总光焦度与所述第二总光焦度之间的光焦度变化小于所确定的最小梯级。

Description

用高分辨率球镜和/或柱镜光焦度测量主观眼屈光的设备和 方法

技术领域

总体上，本发明涉及验光设备和方法领域。

更具体地，本发明涉及一种用于测量主观眼屈光和/或测试人的散光的设备和方法。

本发明具体地涉及一种用于测量主观眼屈光的设备，该设备包括用于对柱镜和/或球镜光焦度进行高精度测量的装置。

本发明还涉及一种将用于测量主观眼屈光、具有有限光焦度分辨率的传统设备转换成高精度设备的方法。

背景技术

在测量受试者的主观眼屈光的背景下，已经提出例如通过试镜架或验光仪(比如综合屈光检查仪)对有待提供的视觉补偿进行模拟。

试镜架可以连续地接纳提供不同球镜和/或柱镜矫正的试镜片，以便确定最适合患者的矫正。

这种解决方案需要在专用盒中分开地储存试镜片。所述解决方案进一步涉及更换镜片，从而引起矫正焦度的不期望且不连续的转变。生产的试镜片通常具有可以以至少0.25屈光度(或0.25D)的梯级变化的柱镜度和/或球镜度。

在综合屈光检查仪中，试镜片放置在手动旋转或使用机动化机构旋转的多个盘上。然而，光焦度的变化也是以至少0.25屈光度的梯级不连续的。

一方面，由于受试者检测两个依次显示的验光字体之间的差异的能力，另一方面，由于从一个试镜片到下一个试镜片的光焦度变化的最小梯级大小，主观眼屈光测量的精度是有限的。

在本文件中，验光字体可以是字母、符号，例如，兰道环(LandoltC)，或者更一般地，具有足够对比度和足够详细水平的任何设计或标记，以使受试者清楚地看到。验光字体优选地被设计为具有接近人眼可能的最小细节感知的细节分辨率水平。

确实存在使用屈光的连续变化以允许测量主观眼屈光的设备。然而，这些设备通常是复杂且非常特殊的。

专利文件EP 1250883 B1描述了一种验光设备，所述验光设备包括光源、目标受试者、包括柱面和/或球面镜片的光学系统、以及针对观察者的一只眼睛形成目标的不同图像的衍射光栅，所述目标看起来分散在横向于光轴的平面中并且沿着光轴以不同的虚拟差异同时显示。然而，这个系统非常复杂，并且由于衍射光栅中的衍射而具有色差和有效性低的缺点。

另外，存在允许在没有传统光学系统的情况下生成验光字体的预矫正图像的数字图像处理方法。然而，这些数字方法目前还不是很精确。

发明内容

为了弥补现有技术的上述缺点，本发明提出了一种用于测量主观眼屈光的设备，所述设备包括：观看装置，所述观看装置包括被配置为显示至少一个验光字体的屏幕；以及放置在观察者的眼睛与所述观看装置之间的屈光光学系统，所述屈光光学系统具有能够以确定的最小梯级大小的梯级变化的柱镜和/或球镜光焦度。

根据本发明，所述观看装置还包括用于改变光焦度的附加装置，所述装置适于产生柱镜和/或球镜光焦度的变化，使得所述观看装置和所述屈光光学系统分别以第一总光焦度形成所述验光字体的第一图像和以第二总光焦度形成所述验光字体的第二图像，所述第一总光焦度与所述第二总光焦度之间的光焦度变化为非零值且绝对值小于所确定的最小梯级大小。

因此，所述设备允许通过具有非常小的梯级大小或甚至连续的梯级来获得主观眼屈光的测量值。

根据本发明的一个特定和有利方面，所述观看装置包括电子屏幕，所述电子屏幕包括二维像素阵列和二维微镜片或微孔阵列，所述阵列放置在所述电子屏幕与所述屈光光学系统之间，并且用于改变光焦度的所述附加装置包括用于控制所述电子屏幕上的显示的系统，所述控制系统被配置为分别激活从所述像素阵列中选择的第一多个像素以产生所述验光字体的第一图像和激活从所述像素阵列中选择的第二多个像素以产生所述验光字体的第二图像。

根据本发明的另一特定和有利方面，所述观看装置包括电子屏幕，所述电子屏幕包括二维像素阵列，并且其中，用于改变光焦度的所述附加装置包括图像处理系统，所述图像处理系统被配置为应用第一预矫正以产生所述验光字体的第一图像并应用第二预矫正以产生所述验光字体的第二图像。

根据一个特定实施例，用于改变光焦度的所述附加装置包括具有空间可变光焦度的补充屈光光学部件。在一个实例中，用于改变光焦度的所述附加装置包括由多个镜片构成的光学部件，所述镜片的焦距彼此略微不同。在另一实例中，所述光学部件具有高于2的阶数的像差，以便产生光焦度的空间变化。在一个特定且有利的实例中，所述补充屈光光学部件包括Alvarez镜片、液体镜片、基于液晶的有源菲涅耳镜片或基于液晶的空间光调制器。

根据另一特定和有利方面，用于改变光焦度的所述附加装置包括由第一板和第二板构成的另一补充光学系统，所述第一板具有平面第一面和第二面，所述第二面具有三次多项式形式的二维轮廓，并且所述第二板具有平面第二面和第一面，所述第一面具有三次多项式形式的二维轮廓，所述第二板的第一面与所述第一板的第二面轮廓相反，所述第一板的第二面面向所述第二块板的第一面放置。

特别有利地，所述设备包括用于平移和/或旋转所述补充屈光光学部件或所述补充光学系统的光学机械装置。

根据一个优选实施例，所述光焦度的变化包括球镜度的变化和/或柱镜度的变化和/或柱镜度轴线的取向的变化。

在一个特定实施例中，分别在第一眼视线方向和第二眼视线方向上分别同时产生验光字体的第一图像和验光字体的第二图像。

有利地，所述验光字体的第一图像和所述验光字体的第二图像在不同时间上依次产生。

根据一个特定方面，用于改变光焦度的所述附加装置适于在0.125屈光度、0.25屈光度或0.5屈光度的有限光焦度变化范围内产生光焦度的连续变化。

有利地，用于改变光焦度的所述附加装置适于产生具有小于或等于所述屈光光学系统的确定的最小梯级大小的一半的梯级大小的光焦度变化。

有利地，所述设备包括支撑所述观看装置和所述屈光光学系统的固持器，所述固持器适于安装在观察者的头部上。

根据一个特定方面，所述设备还包括用于跟踪头部移动的系统，所述系统适于确定所述观察者的眼睛的至少一个眼视线方向。

本发明还涉及一种将用于测量主观眼屈光的设备转换成用于测量主观眼屈光、具有更高柱镜和/或球镜光焦度分辨率的设备的方法，所述用于测量主观眼屈光的设备包括具有屏幕的观看装置以及放置在观察者的眼睛与所述观看装置之间的屈光光学系统，所述屈光光学系统具有能够以确定的最小梯级大小的梯级变化的柱镜和/或球镜光焦度，所述转换方法包括以下步骤：

-提供另一个观看装置，所述另一个观看装置包括被配置为显示至少一个验光字体的另一个屏幕和用于改变柱镜和/或球镜光焦度的附加装置，所述附加装置适于产生光焦度的变化，使得所述观看装置和所述屈光光学系统分别以第一总光焦度形成所述验光字体的第一图像和以第二总光焦度形成所述验光字体的第二图像，所述第一总光焦度与所述第二总光焦度之间的光焦度变化为非零值且绝对值小于所确定的最小梯级大小。

本发明还涉及一种用于测量主观眼屈光的方法，所述方法包括以下步骤：

-将屈光光学系统放置在观察者的至少一只眼睛与观看装置之间，所述屈光光学系统具有能够以确定的最小梯级大小的梯级变化的光焦度，并且所述观看装置还包括用于改变柱镜和/或球镜光焦度的附加装置，所述附加装置适于产生非零值并且绝对值小于所确定的最小梯级大小的附加光焦度变化，

-在所述观看装置的屏幕上显示至少一个验光字体，使得所述观看装置和所述屈光光学系统形成所述验光字体的第一图像，

-使所述屈光光学系统的光焦度变化所确定的最小梯级大小，以便确定适于所述观察者的眼睛的矫正；

-使用于改变光焦度的所述附加装置的光焦度变化，使得所述观看装置和所述屈光光学系统形成所述验光字体的第二图像，以便确定适于所述观察者的眼睛的更高分辨率的矫正。

具体实施方式

以下参考通过非限制性实例给出的附图的描述将使得容易理解本发明包括的内容以及可以如何实现本发明。

在附图中：

-图1示意性地示出了用于测量主观眼屈光和/或测试人的散光的设备；

-图2示意性地示出了根据第一实施例的用于显示用于测量主观眼屈光的设备的验光字体的系统的截面视图；

-图3示意性地示出了根据第一实施例的变型的用于显示用于测量主观眼屈光的设备的验光字体的另一系统的截面视图；

-图4至图7示出了验光字体的面板显示的不同实例；

-图8示意性地示出了根据第二实施例的用于测量主观眼屈光的设备；

-图9示意性地示出了空间可变光焦度的镜片的图。

装置

图1示出了用于测量主观眼屈光和/或测试人的散光的设备。

图1的设备包括试镜架10或验光仪20，例如综合屈光检查仪。所述设备还包括用于显示验光字体的系统30。

例如，试镜架10被布置为接纳第一试镜片11和/或第二试镜片12。当受试者3戴着试镜架10时，第一试镜片11放置在受试者3的右眼1前方，并且第二试镜片12相应地放置在受试者3的左眼前方。试镜片通常包括镜片。每个镜片具有柱镜和/或球镜型的光焦度。配镜师从一组试镜片中选择试镜片11、12的光焦度，每个试镜片具有预定光焦度，光焦度从一个镜片到下一镜片以至少0.25屈光度的梯级变化。因此，试镜片的柱镜和/或球镜度可以以至少0.25屈光度的梯级变化。在柱面试镜片的情况下，可以测试试镜片的柱镜的轴线的不同取向，以便例如根据等于0度、+/-45度、+/-90度的预定取向确定被测眼的散光轴位。

常规地，使用能够在数学上分解成球面镜片和两个柱面镜片(称为杰克逊交叉柱镜)的试镜片来确定在球镜、柱镜和轴位方面的矫正。下面将使用以下表示：

-Sphor，球面镜片的球镜光焦度；

-J0phor，柱面镜片的光焦度为0度；以及

-J45phor，柱面镜片的光焦度为45度。

等效地，验光仪20被配置为将试镜片21放置在受试者3的右眼1前方和/或将另一个试镜片22放置在受试者3的左眼前方。光焦度以至少0.25屈光度的梯级变化的不同试镜片被集成到验光仪中。验光仪包括机动化机构或手动致动机构，用于分别改变分别放置在受试者3的右眼1和左眼前方的试镜片21和22的光焦度。试镜片21、22的光焦度的变化也是以至少0.25屈光度的梯级不连续的。

用于显示验光字体的系统30被配置为显示至少一个第一验光字体和一个第二验光字体。在下面详细描述的实施例中，用于显示验光字体的系统30可以包括无源屏幕，例如打印介质，或有源屏幕，例如光电屏幕。根据某些实施例，第一验光字体和第二验光字体同时显示并且在角度分离的眼视线方向上可见。根据其他实施例，第一验光字体和第二验光字体被依次显示，以便一次仅显示第一验光字体，而在另一时间仅显示第二验光字体。

在测量主观眼屈光期间，受试者3例如沿一个眼视线方向41用他的眼睛1透过试镜片21观看显示在用于显示验光字体的系统30上的第一验光字体。在不移动他的头部的情况下，受试者3还可以例如沿第二眼视线方向42用他的眼睛1透过试镜片21观看显示在用于显示验光字体的系统30上的第二验光字体。

根据本公开，用于显示验光字体的系统30包括用于改变光焦度的附加装置，所述装置适于产生绝对值小于试镜片的光焦度最小变化梯级大小的柱镜和/或球镜光焦度附加变化。更确切地说，柱镜和/或球镜光焦度的这种附加变化可以是以0.125屈光度的梯级连续的或递增的。因此，与仅使用综合屈光检查仪或试镜架相比，获得主观屈光的更精确测量。

现在将详细描述根据图2所示的第一实施例的用于测量主观眼屈光的设备的结构和操作。

在这个第一实施例中，使用试镜片10或传统验光仪20和光场显示器(LSD)类型的用于显示验光字体的系统30。更确切地，用于显示验光字体的系统30包括具有一维或优选二维矩阵像素阵列的光电观看屏幕31。在图2的实例中，用于显示验光字体的系统30包括微镜片阵列50。微镜片阵列50包括多个镜片51、52、53、54、55，这些镜片被布置为规则铺设在与观看屏幕31的平面平行的同一平面中。每个微镜片51、52、53、54、55分别具有位于屏幕31的像素61、62、63、64、65上的焦点。

选择性地激活像素61、62、63、64和/或65以便显示第一验光字体的点。每个微镜片51、52、53、54、55分别从由每个像素61、62、63、64、65形成的点光源形成准直束161、162、163、164、165。准直束161、162、163、164、165在此全部彼此平行。因此，通过选择性地激活第一组像素61、62、63、64和/或65来形成第一验光字体的点的图像。对于透过试镜片21观看束161、162、163、164和/或165的观察者的眼睛1，第一验光字体的点的图像在第一眼睛视轴41上位于第一视距处，这里是无限远。

同时或依次地，选择性地激活其他像素71、72、73、74和/或75，以便显示第二验光字体的点。这些其他像素71、72、73、74和/或75通常相对于位于微镜片阵列的焦点上的像素61、62、63、64、65横向偏移。因此，每个微镜片51、52、53、54、55分别从由每个像素71、72、73、74、75形成的点源形成另一束171、172、173、174、175。束171的倾斜度取决于像素71与位于微镜片51的焦点处的像素61之间的横向偏移。类似地，每个束172、173、174、175的倾斜度分别取决于每个像素72、73、74、75与位于微镜片52、53、54、55的焦点处的像素62、63、64、65之间的横向偏移。因此，所有束171、172、173、174、175一起产生第二验光字体的点的图像。因此，通过选择性地激活第二组像素71、72、73、74和/或75来形成第二验光字体的点的图像。对于透过试镜片21观看束171、172、173、174和/或175的观察者的眼睛1，第二验光字体的点的图像位于距第一验光字体的图像另一个视距处。为了便于表示，像素61、62、63、64、65和像素71、72、73、74、75已经显示在屏幕31的一个区中。实际上，为了获得空间分离，一方面这些像素61、62、63、64、65和另一方面像素71、72、73、74、75显示在屏幕31的分开区中。

类似地，可以选择性地激活其他像素以便同时显示第一和第二验光字体的其他点，以便显示第一和第二验光字体的所有点。

然而，同时显示的验光字体被配置为使得观察者的眼睛1透过试镜片21看到它们各自的图像在空间上是分开的。

因此，观察者可以同时观看多个验光字体，并且通过比较第一验光字体、第二验光字体和第三验光字体的图像可以容易地确定看起来最清晰的图像。

换言之，通过设置有源像素相对于镜片中心的位置，因此可以模拟不同波前，波前可以是球面的或柱面的。在后一种情况下，像素之间的间隔在水平或垂直方向上不相同。

通常，当有源像素61、62之间的间隔等于微镜片51、52之间的间隔时，那么从这些像素61、62输出的光束161、162彼此平行并且看作是在无限远处的点。当有源像素73、74之间的间隔大于微镜片53、54之间的间隔时，束173、174看起来是会聚束，因此模拟正焦度。当有源像素74、75之间的间隔小于微镜片54、55之间的间隔时，束174、175看起来是发散束，因此模拟负焦度。

第一验光字体的图像与第二验光字体的图像之间相对于观察者的眼睛1的视距的差异等同于光焦度的差异。用于显示验光字体的系统30被配置为使得光焦度的这种差异小于两个可用试镜片之间的焦度的最小差异，即梯级大小。例如，最小梯级大小等于0.25屈光度的焦度，用于显示验光字体的系统被配置为产生第一验光字体的图像与第二验光字体的图像之间的光焦度的差异，所述差异等同于0.20屈光度、或0.125屈光度、均为0.10屈光度或0.05屈光度。

由观看系统30产生的附加光焦度表示为Sdisplay、J0display和J45display。更确切地，由对应于第一验光字体的观看装置产生的附加光焦度表示为Sdisplay1、J0display1和J45display1。同样地，由对应于第二验光字体的观看装置产生的附加光焦度表示为Sdisplay2、J0display2和J45display2。Sdisplay1与Sdisplay2之间的差异小于试镜片的球镜度的最小变化梯级。同样地，J0display1与J0display2之间(相应地J45display1与J45display2之间)的差异小于试镜片的杰克逊交叉柱镜的柱镜度的最小变化梯级。

观察者3透过试镜片、并因此通过具有等于试镜片的光焦度与观看系统30的附加光焦度的总和的总光焦度的光学系统观察观看系统30上的第一验光字体的图像。观察者3因此以分别等于S-1＝Sphor+Sdisplay1、J0-1＝J0phor+J0display1和J45-1＝J45phor+J45display1的总光焦度S-1、J0-1、J45-1感知第一验光字体。类似地，观察者3以分别等于S-2＝Sphor+Sdisplay2、J0-2＝J0phor+J0display2和J45-2＝J45phor+J45display2的总光焦度S-2、J0-2、J45-2感知第二验光字体。(S-1，J0-1，J45-1)与(S-2，J0-2，J45-2)之间的光焦度变化小于试镜片的最小变化梯级。

通过选择矩阵阵列像素的分辨率非常高的屏幕31，因此可以几乎连续地产生以极小梯级变化的光焦度差。因此，可以使用可用的试镜片获得更精确的屈光测量。

由此可获得的光焦度的附加变化的幅度被限制在小范围内，例如从-0.5到+0.5屈光度，但精度(或梯级大小)相对于试镜片21、22的精度得到改善。鉴于显示系统30的适应性，专业人员可以使用综合屈光检查仪或传统试镜架来执行更精确的屈光测量，而无需使用特殊且复杂的装备。

因此，用新的观看系统代替传统综合屈光仪的传统屏幕就足够了，所述观看系统包括用于以大小较小的梯级改变光焦度的附加装置，以显著提高屈光测量精度。

图3示意性地示出了根据第一实施例的变型的用于显示用于测量主观眼屈光的设备的验光字体的另一系统的截面视图；

图3的显示系统包括屏幕31和放置在屏幕31与试镜片21之间的附加光学系统。屏幕31优选地是光电类型的。在图3的实例中，附加光学系统包括第一镜片56、第二镜片57和第三镜片58。第一镜片56放置在屏幕31的第一区66前方。类似地，第二镜片57放置在屏幕31的第二区67前方。第三镜片58放置在屏幕31的第三区68前方。第一镜片56、第二镜片57和第三镜片58各自具有不同的柱镜和/或球镜光焦度。

第一镜片56例如被布置为使得其焦点位于屏幕31上。第一镜片56形成来自源的准直束156，所述源由位于屏幕的第一区66中的第一验光字体形成。因此，第一镜片56产生等效的零光焦度(0D)。

第二镜片57例如被布置为使得其焦点相对于这个第二镜片位于比屏幕更远的位置。第二镜片57形成来自位于屏幕的第一区67中的第二验光字体形成的源的发散第二束157。因此，第二镜片57产生相当于-0.12屈光度的补充光焦度。

第三镜片58例如被布置为使得其焦点位于屏幕31与第三镜片58之间。第三镜片58形成来自位于屏幕的第三区68中的第三验光字体形成的源的会聚第三束158。因此，第三镜片58产生相当于+0.12屈光度的补充光焦度。

在图3中，第一镜片56形成在屏幕的第一区66中显示的第一验光字体的图像，同时第二镜片57形成在屏幕的第二区67中显示的第二验光字体的图像。类似地，第三镜片58形成在屏幕31的第三区68中显示的第三验光字体的图像。因此，观察者3的眼睛1透过试验镜片21同时观看第一验光字体的图像、第二验光字体的图像和第三验光字体的图像。这些图像在空间上是分开的，同时受到补充焦度差的影响，所述补充焦度差增加了试镜片21的光焦度。

在另一个实施例中，使用采用验光字体面板的形式的显示系统，其中每个验光字体图像被预处理以便模拟补充柱镜和/或球镜度。图像预处理例如基于通过补充光焦度的光学传递函数的去卷积。在另一实例中，图像预处理基于对由补充光焦度引起的光线路径更改的计算。

所述面板可以是一维的或二维的，其中中心验光字体未更改而周边验光字体被更改为对应于给定大小的矫正的阶梯式变化，例如一屈光度的1/4或屈光度大小的1/8。有利地，矫正是对称的并且在中心验光字体的两侧具有相反的符号。面板可以包括不均匀数量的行和/或列，例如包括3×3、5×5或7×7验光字体。

举例来讲，图4的面板在第4列中示出了没有经图像处理的源验光字体。第5列示意性地示出了所采用的图像处理功能，例如用于对补充光焦度的光学传递函数进行去卷积的功能或者对由补充光焦度引起的光线路径更改的计算。第6列示出了用于分别形成第一验光字体(0D)、第二验光字体(+0.125D)、第三验光字体(-0.125D)、第四验光字体(+0.25D)和第五验光字体(-0.25D)的光焦度的等效差异。因此形成了以0.125D的梯级模拟范围从-0.25D到+0.25D的补充矫正的验光字体标度。第7列示出了不需要任何矫正的观察者看到验光字体标度的样子。第7列的中心的第一验光字体(0D)看起来最清晰，随着焦度差异的增加，其他验光字体的模糊度对称地增加。第8列示出了需要-0.125D矫正的观察者看到验光字体标度的样子。第8列的第三验光字体(-0.125D)现在看起来最清晰，模糊度关于此第三验光字体(-0.125D)对称地增加。第9列示出了需要+0.125D矫正的观察者看到验光字体标度的样子。此处第9列的第二验光字体(+0.125D)看起来最清晰，模糊度关于此第二验光字体(+0.125D)对称地增加。这里假设观察者没有调节。在相反的情况下，不仅可以使与其屈光相对应的图像看起来清晰，而且还可以使他有能力调节的那么多的对应于负焦度的图像看起来清晰。

图5的面板使用两个维度来同时测试关于球镜、柱镜和轴位(或M、J0和J45)当中的2个矫正参数的所需更改。在这个表中，行对应于梯级为0.125D、范围从-0.375D到+0.375D的补充球镜矫正。在这个表中，列对应于梯级为0.125D、范围从-0.375D到+0.375D的补充柱镜矫正。

受试者3同时观看表中的所有验光字体，这使他能够容易地将不同验光字体图像的清晰度与大小非常小的光焦度差异梯级进行比较。在这个实例中，观察者清楚地看到对应于补充光焦度S＝0和C＝0的验光字体。在这种情况下，试镜片可以精确地矫正观察者的屈光。在观察者感知到面板中的另一个验光字体更清晰的情况下，他能够直接从球镜矫正的竖直标度和柱镜矫正的水平标度读取所需的补充光焦度。

图6展示了例如分成九个区的屏幕31，所述屏幕允许球镜度、柱镜度和柱镜轴位以大小较小的梯级变化。这里，观察者感知到区67比所有其他区(例如面板的68和69)更清楚。

图7示出了对应于图6的每个区的球镜、柱镜和轴位值。因此，操作者可以确定附加于试镜片所指示的矫正中的、在球镜、柱镜和轴位方面的附加矫正。

屏幕在各自与一个不同柱镜和/或球镜光焦度相对应的区中同时显示多个验光字体(这里是一系列字母：AEZT)。

优选地，在不同区中显示相同形式的验光字体，以便于受试者进行视觉比较。

受试者指示变化更好的方向，即验光字体看起来最清晰的方向。相应地更改综合屈光检查仪的矫正，以便反复地使最清晰的验光字体在面板中重新居中等，直到获得矫正，通过所述矫正，看到验光字体的模糊度在中心验光字体的两侧完全对称地增加。

在与镜片矩阵阵列相组合的屏幕(图3中所示)情况下，图4的区理想地对应于镜片56、57、58的几何形状限定的不同区66、67、68。

图8示出了根据第三实施例的用于测量主观眼屈光的设备。在这个第三实施例中，使用与综合屈光检查仪或试镜架结合使用的传统显示系统。例如，综合屈光检查仪20包括试验光学系统，例如包括限定第一矫正的球面试镜211和柱面试镜片212，所述第一矫正根据试镜片的焦度变化的梯级大小(其通常是1/4D)可能是相对粗糙的。

所述设备还包括在其表面上具有空间焦度变化的补充镜片59。补充镜片59例如被添加到试镜架或综合屈光检查仪20与屏幕之间的位置，如图8所示。镜片59是非球面的并且产生几何光学像差，例如彗差型。

图9示意性地展示了在其中心具有零焦度的镜片的光焦度的空间变化的图形表示，所述镜片产生0.1μm的彗差(泽尼克系数Z为3.3)并且具有20mm直径。这个镜片允许沿彗差的Y轴(图9中的竖直轴)产生约0.1D/mm的空间焦度变化，在边缘处产生+/-1D的最大值，并且沿着X轴产生类似的散光变化。镜片的旋转允许改变焦度的变化轴线。

为了使焦度变化，所述设备有利地包括光学机械装置，用于移动这个补充镜片59，以便将补充镜片的一个特定区放置在受试者的视轴上。镜片59的移动(在方向和幅度上)允许设定附加光焦度的变化。

在图8所示的实现方式的实例中，使用了补充镜片59的整个区。在这种情况下，显示系统优选地向受试者呈现屏幕30，所述屏幕包括用于显示验光字体的多个区91、92、93，这些区91、92、93在空间上是分开的。屏幕的每个区91、92、93分别与补充镜片59的一个区域591、592、593相关联。受试者的眼睛1的视轴扫描镜片的不同区，并因此扫描屏幕的不同区，以便测试不同屈光值。

这些区可以依次显示，或者优选同时显示。

受试者通过使镜片在其眼睛前方离心来选择优选的视区。对试镜片211、212的矫正、眼睛的精确位置和由镜片59引起的变化的了解允许推导出新的矫正。

这个设备允许连续地改变柱镜度和球镜度，这因此允许提高所采用的用于测量主观眼屈光的设备的分辨率，而无论其是综合屈光检查仪还是试镜架。

这个设备允许同时显示与相对较小并且在任何情况下小于试镜片的焦度变化梯级大小的柱镜和/或球镜光焦度差异相对应的验光字体。

在一个变型中，另一个补充光学系统放置在观看屏幕的前方。这另一个光学系统例如由液体镜片构成。在另一个实例中，补充光学系统由基于液晶的有源菲涅耳镜片或者形成一个或多个有源菲涅耳镜片的铺设的液晶装置构成。可以电驱动有源菲涅耳镜片以产生或不产生补充光焦度。

在另一变型中，采用由两个板构成的另一补充光学系统，第一板具有平面第一面和第二面，第二面具有三次多项式形式的二维轮廓，并且第二板具有平面第二面和第一面，所述第一面具有三次多项式形式的二维轮廓，第二板的第一面与第一板的第二面轮廓相反，第一板的第二面面向第二板的第一面放置。通过相对于第一板平移第二板，因此例如以高于二阶的阶数引入光焦度的空间变化。

根据另一个实施例(图中未示出)，观看系统集成到旨在直接安装在受试者3的头部上的固持器中。例如，用于测量屈光的设备采用虚拟现实头戴设备或增强现实眼镜的形式。固持器能够接纳光焦度可变的试镜片。此外，固持器包括根据上述实施例之一的观看系统。有利地，固持器允许集成附加光学系统，所述光学系统被放置在试镜片与观看屏幕之间。这个实施例具有非常紧凑的优点。这个实施例允许使用基于液体镜片、Alvarez镜片、有源菲涅耳镜片和/或小尺寸多项式轮廓的板的补充光学系统。头部的移动允许扫描360°的各种附加矫正组合。因此，通过沿2条轴线移动头部来导航补充柱镜/球镜对。因此，直观且自然地进行选择。

特别有利地，所述设备还包括用于跟踪头部移动(或头部跟踪器)的系统，所述系统适于确定受试者的姿势和/或适于确定观察者的眼睛的眼视线方向。

因此，确定注视最清晰图像的凝视位置，这允许通过选择相应图像来确定球镜/柱镜的补充矫正。

方法

可以使用上述任一设备以不同方式执行主观眼屈光的测量。

在测量方法的一个实例中，首先在不使用显示系统和/或附加光学部件的情况下执行传统的第一屈光测量步骤，以使光焦度以较小大小的梯级变化。

接下来，在第二步骤中，以较小的梯级大小细化测量。介绍了在第一步骤中发现的关于第一屈光测量的小幅度和小梯级大小的焦度变化。例如，在图6中，如果受试者更喜欢在面板右上方的测试清晰度，则矫正他的传统测得的屈光和补充屈光。在这个实例中，最终球镜矫正等于在步骤1中确定的球镜矫正，其中添加了+0.12D的补充球镜矫正。

在另一个实例中，通过补充光学系统和/或显示系统同时显示对应于补充球柱镜屈光力的各种变化的各种验光字体。

优选地，在这种情况下，所显示的验光字体的中心值对应于零柱镜和球镜补充矫正(S＝0D，C＝0D)。根据配戴者对显示面板中优选清晰度的反应，动态更改试镜片的焦度。因此，在图6所示的实例中，柱镜和球镜屈光力逐渐增大。当在面板中心获得验光字体的最佳清晰度时，停止屈光测量。

因此，可以在更改的意义上快速确定屈光以实现最佳值。

有利地，在本披露中提出了一种人机界面(HMI)，所述人机界面允许以高精度和高分辨率更容易地确定屈光。

目的是提供一种测量主观屈光的方法，所述方法容易被不熟悉屈光领域并在没有合格的操作员的帮助下的人使用。

一般解决方案是使用具有各种球镜/柱镜/轴位度的图像的同时显示，以帮助使用者尽可能直观地找到精确满足其需要的屈光。

第1实施例：

期望显示在3个轴线(Sph、Cyl、Axe)上定义的一组解(Rx)，同时允许使用者在这个空间中简单直观地导航以找到理想的三元。屏幕上的实现方式将空间限制为2维。

不同实现方式都是可以的。

步骤1：通过使用比如散光盘等测试表的简单测试来确定患者是否有散光。

如果某些线条显得灰色而其他线条较暗(或某些线条模糊，而其他线条更清晰)，则患者有散光。将注意散光轴位。这个测试将依次在两只眼睛中的每只眼睛上进行，对一只眼睛测试而另一只眼睛被遮盖。

步骤2.1：如果患者没有散光，则唯一要测量的值是球镜(无柱镜)。在一个实施例中，屏幕显示对应于不同球镜度的去卷积图像。如果患者看图像清晰，则意味着与其Rx对应的球镜是用于图像的去卷积的球镜。为了实现简化的使用者体验，如果在计算机上进行测试，则患者使用键盘的左/右箭头导航，或者如果周边具有触摸屏(例如，智能手机或平板计算机)，则通过使图像滚动来进行导航。这个测试必须在每只眼睛上独立进行，一只眼睛进行测试、而另一只眼睛被遮盖。

步骤2.2：如果患者有散光，则假设他的散光的一个或多个轴位是已知的；那么就是确定球镜度值和柱镜度值的问题。S和C的不同值可以以二维呈现。例如，显示对应于不同球镜和柱镜对的去卷积图像。如果患者看图像清晰，则表示这个球镜/柱镜对对应于他的屈光测量值。为了简化使用者体验，如果在计算机上进行测试，则患者使用键盘的左/右箭头导航球镜并用上/下箭头导航柱镜，或者如果周边具有触摸屏(例如，智能手机或平板计算机)，则通过使图像滚动来进行导航。这个测试必须在每只眼睛上独立进行，一只眼睛进行测试、而另一只眼睛被遮盖。

特别有利的是，所述设备还包括用于跟踪头部移动(或头部跟踪器)的系统，所述系统适于确定受试者的姿势和/或适于确定观察者的眼睛的眼视线方向，确定注视最清晰图像的凝视位置，这允许通过选择相应的图像来确定球镜/柱镜的补充矫正。

Claims (15)

1.一种用于测量主观眼屈光的设备，包括：

-观看装置，所述观看装置包括被配置为显示至少一个验光字体的屏幕；

-屈光光学系统(11，21)，所述屈光光学系统放置在观察者的眼睛与所述观看装置之间，所述屈光光学系统具有能够以确定的最小梯级大小的梯级变化的柱镜和/或球镜光焦度；

其特征在于：

-所述观看装置还包括用于改变光焦度的附加装置，所述装置适于产生柱镜和/或球镜光焦度的变化，使得所述观看装置和所述屈光光学系统分别以第一总光焦度形成所述验光字体的第一图像和以第二总光焦度形成所述验光字体的第二图像，所述第一总光焦度与所述第二总光焦度之间的光焦度变化为非零值且绝对值小于所确定的最小梯级大小。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述观看装置包括电子屏幕(31)，所述电子屏幕包括二维像素阵列和二维微镜片(50)或微孔阵列，所述阵列放置在所述电子屏幕(31)与所述屈光光学系统(11，21)之间，并且其中，用于改变光焦度的所述附加装置包括用于控制所述电子屏幕上的显示的系统，所述控制系统被配置为分别激活从所述像素阵列中选择的第一多个像素(61，62，63，64，65)以产生所述验光字体的第一图像和激活从所述像素阵列中选择的第二多个像素(71，72，73，74，75)以产生所述验光字体的第二图像。

3.如权利要求1所述的设备，其中，所述观看装置包括电子屏幕(31)，所述电子屏幕包括二维像素阵列，并且其中，用于改变光焦度的所述附加装置包括图像处理系统，所述图像处理系统被配置为应用第一预矫正以产生所述验光字体的第一图像并应用第二预矫正以产生所述验光字体的第二图像。

4.如权利要求1至3之一所述的设备，其中，用于改变光焦度的所述附加装置包括具有空间可变光焦度的补充屈光光学部件(59)。

5.如权利要求4所述的设备，其中，所述补充屈光光学部件(59)包括Alvarez镜片、液体镜片、基于液晶的有源菲涅耳镜片或基于液晶的空间光调制器。

6.如权利要求1至5之一所述的设备，其中，用于改变光焦度的所述附加装置包括由第一板和第二板构成的另一补充光学系统，所述第一板具有平面第一面和第二面，所述第二面具有三次多项式形式的二维轮廓，并且所述第二板具有平面第二面和第一面，所述第一面具有三次多项式形式的二维轮廓，所述第二板的第一面与所述第一板的第二面轮廓相反，所述第一板的第二面面向所述第二块板的第一面放置。

7.如权利要求4至6之一所述的设备，包括光学机械装置，所述光学机械装置用于平移和/或旋转所述补充屈光光学部件(59)或所述补充光学系统。

8.如权利要求1至7之一所述的设备，其中，所述光焦度的变化包括球镜度的变化和/或柱镜度的变化和/或柱镜度轴线的取向的变化。

9.如权利要求1至8之一所述的设备，其中，所述观看装置和所述屈光光学系统适于同时分别在第一眼视线方向上产生所述验光字体的第一图像和在第二眼视线方向上产生所述验光字体的第二图像。

10.如权利要求1至8之一所述的设备，其中，所述观看装置和所述屈光光学系统适于在不同时间依次产生所述验光字体的第一图像和所述验光字体的第二图像。

11.如权利要求1至10之一所述的设备，其中，用于改变光焦度的所述附加装置适于在0.125屈光度、0.25屈光度或0.5屈光度的有限光焦度变化范围内产生光焦度的连续变化。

12.如权利要求1至10之一所述的设备，其中，用于改变光焦度的所述附加装置适于产生具有小于或等于所述屈光光学系统(11，21)的确定的最小梯级大小的一半的梯级大小的光焦度变化。

13.如权利要求1至12之一所述的设备，还包括用于跟踪头部移动的系统，所述系统适于确定所述观察者的眼睛的至少一个眼视线方向。

14.一种将用于测量主观眼屈光的设备转换成用于测量主观眼屈光、具有更高柱镜和/或球镜光焦度分辨率的设备的方法，所述用于测量主观眼屈光的设备包括具有屏幕的观看装置以及放置在观察者的眼睛与所述观看装置之间的屈光光学系统，所述屈光光学系统具有能够以确定的最小梯级大小的梯级变化的柱镜和/或球镜光焦度，所述转换方法包括以下步骤：

-提供另一个观看装置，所述另一个观看装置包括被配置为显示至少一个验光字体的另一个屏幕和用于改变柱镜和/或球镜光焦度的附加装置，所述附加装置适于产生光焦度的变化，使得所述观看装置和所述屈光光学系统分别以第一总光焦度形成所述验光字体的第一图像和以第二总光焦度形成所述验光字体的第二图像，所述第一总光焦度与所述第二总光焦度之间的光焦度变化为非零值且绝对值小于所确定的最小梯级大小。

15.一种用于测量主观眼屈光的方法，所述方法包括以下步骤：

-将屈光光学系统(11，21)放置在观察者(3)的至少一只眼睛(1)与观看装置(30，31)之间，所述屈光光学系统(11，21)具有能够以确定的最小梯级大小的梯级变化的光焦度，并且所述观看装置还包括用于改变柱镜和/或球镜光焦度的附加装置，所述附加装置适于产生非零值并且绝对值小于所确定的最小梯级大小的附加光焦度变化，

-在所述观看装置(30，31)的屏幕上显示至少一个验光字体，使得所述观看装置和所述屈光光学系统形成所述验光字体的第一图像，

-使所述屈光光学系统(11，21)的光焦度变化所确定的最小梯级大小，以便确定适于所述观察者(3)的眼睛(1)的矫正；

-使用于改变光焦度的所述附加装置的光焦度变化，使得所述观看装置和所述屈光光学系统形成所述验光字体的第二图像，以便确定适于所述观察者(3)的眼睛(1)的更高分辨率的矫正。