CN113993441A - 用于交互式测量眼屈光不正、阅读镜加光度和度数的计算机实现方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜的加光度和度数的系统和方法，无需会改变目标光聚散度的光学部件。该系统可以在一个方向或两个垂直方向测量从用户眼睛到清晰视野区间任一条或两条边界之间的距离。测量值与用户的年龄一起可用于估计阅读镜的球‑柱屈光、加光度和度数。该系统可以使用目标的不同大小、方向和颜色，这些特征可以随着前述距离或用户的互动而改变。

Description

用于交互式测量眼屈光不正、阅读镜加光度和度数的计算机 实现方法和系统

发明领域

本发明涉及验光、视觉光学、生理光学、电子以及计算机领域。具体而言，本发明涉及测量人眼近点、远点及其聚焦误差的测量方法和系统，聚焦误差会导致近视、远视、散光以及老花。

发明背景

完美的眼睛将无限远的物体清晰地成像在视网膜上。因此，完美眼睛的远点(FP)位于无限远。随着眼睛与物体之间的距离越来越近，眼睛通过调节使物体保持在焦点上，这个过程主要是眼睛里面晶状体曲率的变化。一旦达到调节的最小距离，晶状体便无法变得更加弯曲，此时物体变位于眼睛的近点(NP)。在验光学中，距离通常用屈光度(D)为单位进行表示，屈光度是米(m)的倒数。眼睛FP与NP之间的屈光距离被称为调节幅度(AA)。由于完美眼睛的FP位于无限远，它对应0D，完美眼睛的NP可以位于(比如)0.1m，它对应10D，在这种情况下，AA为10D。

人眼受衰老之苦，接近45岁或更老的人受老花眼之苦——眼睛的晶状体失去了改变形状的能力。人眼的调节幅度随着年龄的增长下降，从婴儿期的约20D下降至晚年的0D，这时眼睛失去了近物在视网膜上成像的能力。很多报告记录了年龄与人眼最大调节变化之间的关系[1][2]。

此外，人眼会因屈光面(角膜和晶状体)光学瑕疵和/或屈光力与轴向长度之间的不匹配而导致聚焦误差，这被称为屈光不正。这种不正(导致远点位于比无限远近(近视)或比无限远远(远视))使眼睛无法在视网膜上清晰成像并导致视觉质量恶化、需要光学矫正。

可以通过眼镜、隐形眼镜、人工晶体或屈光手术矫正的屈光不正可以分为球面不正(近视或远视)、柱面不正(散光)和老花。散光是眼睛的光学能力随着子午线(方向)而改变，造成远点分成两个(子午线)，比如，一个对应图像的横向部分，另一个对应纵向部分。这导致纵向物体(比如篱笆)图像的视觉质量与横向物体(比如条纹衣服)图像的视觉质量不同，并可能导致眩晕、重影和视觉质量的总体丧失。许多作者已经证实在调节过程中，散光程度和轴的变化不大[3][4]。

散光可以在放松的或调节的眼睛中存在，这意味着FP和NP各自都可能分开成两个。每一个都可能对应两个距离(取决于物体的方向)；分别是远端远点(dFP)和近端远点(pFP)以及远端近点(dNP)和近端近点(pNP)。这四个距离对应清晰视野区间的边界(BICV)。

由于光学介质的光散射(是波长的函数)，FP和NP的位置取决于由眼睛的光学元件成像在视网膜上的物体的光谱成分(颜色)[5]。比如，近视为2D的人看一个黑色背景中的物体，白色、蓝色和红色物体的FP可能分别位于0.5m、0.4m和0.53m远的距离。眼睛的色散在不同的人之间是已知且相似的，因此任何给定波长(颜色)的FP和NP都可以计算出来[6]。

在矫正之前，屈光不正的类型和数值必须通过被称为验光的程序进行确定，该程序包括找出矫正前述眼睛聚焦误差的球面镜和柱面镜的组合。验光可以通过使用专门的光学仪器，其能够测量离开眼睛的光(客观验光)，或通过受过培训的临床医生用一张图和一套试镜片实施(主观验光)。

由于存在高阶的单色像差[7]以及有据可查的客观验光和由临床医生确定的主观验光过程中的误差[8,9]，即便在球柱矫正之后，人眼也无法达到完美聚焦。此外，最佳屈光可能随着任务和被观察物体而变化[10]。比如，如果验光的目标是阅读视标或字母，它取决于字母的大小。低度近视的人无需矫正就能够看清大的字母但需要矫正才能看清小的字母。同样，低度老花的人可以看清中号或大号字体但不能看清小号印刷字。因此，FP和NP的位置取决于物体大小[11]和受试者的屈光。

关于测量屈光不正的系统与方法的专利和专利申请数不胜数，有些包括找出矫正眼睛散光的柱镜的技术[12]。然而，这些专利和专利申请都是关于获取(物体位于)眼睛FP时的测量值。此外，这些专利和申请都是基于使用光学系统以修正物体影像中的光学聚散度，而不是基于改变距离前述物体的真实物理距离。此外，这些专利和专利申请不包括由前述距离决定的物体大小(比如屏幕上目标的大小)变化，而这对于由眼睛光学元件所形成影像大小随距离而定是必不可少的。

据作者所知，之前没有涉及交互式测量眼屈光不正、阅读镜度数和加光度的系统和方法(并且这种系统和方法基于受试者头部与设备之间距离的测量值，这种情况下物体大小持续变化并且受试者可以根据主观偏好互动地选择一个BICV)的已公布专利申请。这种系统可以用现代的电子设备实现，包括屏幕、相机、传感器和处理器。

参考文献

1.Duane A.Studies in Monocular and Binocular Accommodation,with TheirClinical Application.Transactions of the American OphthalmologicalSociety.1922；20:132-57.

2.Jackson E.Amplitude of Accommodation at Different Periods ofLife.California state journal of medicine.1907；5(7):163-6.

3.Borish IM.Clinical refraction,3rd ed.Chicago:Professional Press,1970.

4.Bannon RE.A study of astigmatism at the near point with specialreference to astigmatic accommodation.Am J Optom Arch Am Acad Optom.1946；23:53-75.

5.Sivak JG,Mandelman T.Chromatic dispersion of the ocularmedia.Vision Res 1982；22:997–1003.

6.Thibos LN,Ye M,Zhang X,Bradley A.The chromatic eye:a new reduced-eye model of ocular chromatic aberration in humans.Appl Opt 1992；31:3594–3600.

7.Charman WN.Wavefront aberration of the eye:a review.Optom Vis Sci1991；68:574–583.

8.Bullimore,M.A.,Boyd,T.,Mather,H.E.,&Gilmartin,B.(1988).Nearretinoscopy and refractive error.Clinical and Experimental Optometry,71(4),114-118.

9.Bullimore,M.A.,Fusaro,R.E.,&Adams,C.W.(1998).The repeatability ofautomated and clinician refraction.Optometry and vision science:officialpublication of the American Academy of Optometry,75(8),617-622.

10.López-Gil,N.,Peixoto-de-Matos,S.C.,Thibos,L.N.,&González-Méijome,J.M.(2012).Shedding light on night myopia.Journal of Vision,12(5):4,1–9.

11.Heath G.G.(1956).The influence of visual acuity on accommodativeresponses of the eye.Am.J.Opt&t.&drchs Am.Acad.Oprom.33.513-524.

12.Limon,Ofer.System and method for measurement of refractive errorof an eye based on subjective distance metering.Patent.WO/2014/195951.

发明概述

本发明指的是用于交互式测量眼屈光不正、阅读镜加光度和度数的计算机实现方法和系统，该方法基于与任一BICV对应的、受试者头部与电子设备之间距离的交互式主观测量值。

本文中所提系统包括电子设备的下述部件：

a.距离测量电路，包括被动部件(比如一个或多个相机)或主动部件(比如发射器、探测器)或其他，或前述的任何组合。

b.用户界面，包括一个带触摸表面的电子屏幕或一个小键盘或一个麦克风或其他，或前述的任何组合。

c.控制电路和处理电路，包括处理器、存储器模块、系统模块与部件和远程网络之间的有线或无线连接或其他，或前述的任何组合。

本文中提出的方法可能包含下列步骤：

a.获取关于用户的信息，比如年龄(AGE)、性别、地理位置、待测试眼睛或其他，或前述的任何组合。

i.根据本发明的一些实施例，获取用户信息，包括设计一个用户界面模块以提示用户将此类信息输入用户界面。

ii.根据本发明的一些实施例，获取用户的信息，包括基于来自电子设备所含相机的用户头像或其他数据库自动探测此类信息。

b.将一个目标(比如一个或多个字母或视标、一个几何图案或一个静止或移动的图片或其他，或前述的任何组合)显示在一个电子屏幕上。

i.根据本发明的一些实施例，在电子屏幕上显示目标，包括按照用户使用用户界面与电子设备的互动改变前述任何目标的大小、形状、旋转、颜色、背景颜色或其他特征或前述的任何组合。

ii.根据本发明的一些实施例，在电子屏幕上显示目标，包括在改变用户头部与电子设备之间距离的同时改变前述任何目标的大小、形状、旋转、颜色、背景颜色或其他特征或前述的任何组合。

c.改变用户头部与电子设备之间的距离以按照某个标准最优化目标的主观视觉质量。

i.根据本发明的一些实施例，改变用户头部与电子设备之间的距离，包括让用户手拿一个设备并把该设备拿得离用户的脸近一点或远一点。

ii.根据本发明的一些实施例，改变用户头部与电子设备之间的距离，包括放置一个或多个反光面、电子设备，并改变设备和反光面之间的距离或头部与反光面之间的距离，或前述的组合。

iii.根据本发明的一些实施例，改变用户头部与电子设备之间的距离，包括由某个第三方(比如另一个人、另一个仪器或其他，或前述的任何组合)改变用户头部与电子设备之间的距离。

d.测量任一个或多个BICV以达到某个视觉质量标准。

i.根据本发明的一些实施例，测量任一个或多个BICV可以包括在一个电子屏幕上以某个角度α向用户展示一个有空间特征的目标并测量用户与目标之间的相应距离。

ii.根据本发明的一些实施例，测量任一个或多个BICV可以包括以一个不同的角度β向用户展示一个有空间细节的目标，β可以垂直于角度α，并测量用户与目标之间的相应距离。

iii.根据本发明的一些实施例，测量任一个或多个BICV可以包括设计一个被嵌入电子设备的距离测量电路以实施测量。

iv.根据本发明的一些实施例，测量任一个或多个BICV可以包括使用一个外部仪器实施测量，比如一把尺子、一个测距仪或其他，或前述的任何组合。

v.根据本发明的一些实施例，视觉质量标准可以包括一个视敏度标准(比如分辨线条、字母等)、一个对比灵敏度标准(比如分辨灰色的色调)、一个颜色分辨标准(比如区分颜色)、主观的清晰或其他，或前述的任何组合。

e.根据测量的BICV、关于物体的信息(比如某个目标的颜色)、关于用户的信息(比如年龄、性别，或其他)或任何其他或前述的组合计算出眼屈光不正以及阅读镜的度数和加光度。

f.保存由测得的BICV、关于物体的信息(比如某个目标的颜色)、关于用户的信息(比如年龄、性别，或其他)或任何其他或它们的组合计算出的眼屈光不正以及阅读镜的度数和加光度。

附图简要说明

下文的详细说明和随附的图纸用于进一步阐明本发明的性质及其优势：

图1是在本发明的一个实施例中，用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的示例系统的示意图。

图2是在本发明的一个实施例中，用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的示例电子设备的方块图，在该系统中，一个相机被纳入距离测量模块、一个屏幕被纳入用户界面。

图3是在本发明的一个实施例中，用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的电子设备示例屏幕的示例视图。

图4是在本发明的一个实施例中，用于随着头部与电子设备之间距离改变目标的示例子程序的流程图。

图5是在本发明的一个实施例中，用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的示例程序的流程图。

详细说明

本发明针对用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的计算机实现系统和方法。该方法是基于用户头部与电子设备之间距离的主观交互式测量，尤其是与任一个或多个BICV相对应。在一些实施例中，本发明提供了让用户能在佩戴或不佩戴光学矫正器的情况下精确测量其或他人眼睛屈光不正的系统和方法。

图1是用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的示例性计算机实现系统的示意图，它基于本发明的一个实施例。系统100可以包括距离测量电路110、用户界面120、控制电路130、处理电路140、存储器150以及通信电路160。在一些实施例中，设备的一个或多个部件可以组合在一起或省去。在一些实施例中，系统100可能包括图1中未包含的附加部件，或包含前述任何部件的组合。

系统100可以包括任何合适类型的、带距离测量电路的电子设备，距离测量电路用于测量用户头部与设备之间的距离。比如系统100可以包括配备有相机和光敏元件的下列任何设备：手机、平板、“智能”电视、个人数字助理(PDA)、笔记本或台式电脑、独立的相机或录像机，以及任何其他合适的设备。系统100中包括的电子设备最好是(但不限于)便携式设备。

距离测量电路110可以包括任何电路、发射器和探测器以测量用户头部或其部分与电子设备之间的距离。在一些实施例中，距离测量电路110可以包括一个被动系统，该系统包含一个或多个用于捕获用户头部影像的相机和用以计算用户头部或其部分与前述影像之间的距离的电路。在一些实施例中，距离测量电路110可以包括一个主动系统，该系统包含一个或多个发射器和探测仪，用于测量前述距离。

用户界面120可以包括用于与用户互动的任何合适的机械装置，比如一个或多个屏幕、扬声器、触摸表面、小键盘、麦克风或其他或前述的任何组合。比如，在一些实施例中，用户界面120可以包括用于显示目标和接收用户输入的一个触摸电子屏。

控制电路130可以包含任何类型的电路，比如处理器、微型控制器和连接，用以控制被纳入系统100的电子设备的功能、运行和执行。此外，控制电路130可以与系统100的其他部件(或前述的任何组合)之间进行电子耦合。比如，在本发明的一些实施例中，控制电路130可以向用户界面120发送控制信号以设置用户界面用于接收来自用户的输入或给予用户指示。

处理电路140可以包括任何类型的电路，比如处理器、微型控制器和连接，目的是为了处理来自距离测量电路110、用户界面120和系统100的其他部件(或前述的任何组合)的数据，用于计算眼睛的球面和柱面误差以及阅读镜的度数和加光度。此外，处理电路140可以与系统100的其他部件(或前述的任何组合)之间进行电子耦合。比如，在本发明的一些实施例中，处理电路140可以向控制电路130发送信号以设置用户界面120或距离测量电路110。

存储器150可以包含一个或多个存储介质，比如任何类型的内部或外部存储器，比如HDD、SSD、RAM、ROM、EPROM、Flash EEPROM、闪存卡比如SD(即安全数字)卡或CF(即紧凑式闪存)卡，或适合于系统100中电子设备的任何其他类型存储器。

通信电路160可以包含适于连接系统100中电子设备与通信网络并传送数据的任何电路，前述连接和传送可以使用任何合适的协议，比如Wi-Fi(比如802.11协议)、

蜂窝协议(比如GSM、GPRS、CDMA、EDGE、LTE)或任何其他通信协议或前述的任何组合。

图2是用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的示例电子设备200的方块图，其基于本发明的一个实施例。

电子设备200可以与图1中所示系统100中所含的电子设备非常相似，并且与后者的部件有相同的说明。比如，电子设备200也可以包括存储器250和通信电路260，它们各自可以与系统100中电子设备的部件、存储器150和通信电路160或其他或前述的任何组合基本相似。

距离测量电路210可以与距离测量电路110相似并使用任何合适的技术或技术组合测量用户头部270与电子设备200之间的距离。

用户界面220可以连接到控制电路230和处理电路240。用户界面(120；220)可以被设置成通过可视指令信息(参见图3中的304)或音频信息或其他用户界面方法或前述方法的任何组合向用户提供指令。此外，用户界面(120；220)可以被设置成通过触摸或滑动触摸屏或在小键盘或键盘上打字、对着麦克风说话、做出被相机探测到的手势、作出被陀螺仪探测到的手势或其他或前述的任何组合接收来自用户的输入。

控制电路230可以与控制电路130相似，处理电路240可以与处理电路140相似。处理电路240可以使用合适的技术或技术组合，由距离测量电路210测得的用户头部或其部分270与电子设备200之间的距离测量值和从用户界面220获取的用户输入(两者均由来自控制电路230的信号进行设置)计算出眼屈光不正以及阅读镜的度数和加光度。

比如，控制电路230可以设置用户界面220以指示用户缓慢地将电子设备200拿到用户头部270附近，直到触摸屏220因其接近头部而只能刚好被看清(与清晰视野区间的一条近边界相对应)。此外，控制电路230可以指示用户(或另一个人)触摸触摸屏220以表明前述距离。然后处理电路240可以使用该用户输入和从距离测量电路210获得的用户头部270与电子设备200之间距离的当前测量值来测量dNP和pNP。再如，用户界面220可以指示用户缓慢地将电子设备220移离用户头部270，直到触摸屏220因其远离头部而只能刚好被看清(与清晰视野区间的一条远边界相对应)。此外，控制电路230可以指示用户触摸触摸屏220以表明前述距离。然后处理电路240可以使用该用户输入和从距离测量电路210获得的用户头部270与电子设备200之间距离的当前测量值来测量dPF和pFP。此外，处理电路240可以使用任何合适的技术或技术组合计算出BICV和额外信息，比如用户的年龄、性别、待测试眼睛或其他或前述的任何组合。

在一些实施例中，处理电路240可以从来自距离测量电路210中相机的用户头部270的影像自动探测用户的年龄、性别或待测试眼睛。在一些实施例中，处理电路240可以通过向控制电路230发送信号设置用户界面220中的触摸屏以提示用户输入他们的年龄、性别、待测试眼睛或其他或前述的任何组合来获取用户的年龄和性别。

在本发明的一些实施例中，控制电路230可以设置用户界面220中的触摸屏以显示一个目标，用以帮助用户将电子设备200放置在任一个BICV。

图3是用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的电子设备示例屏幕的示例视图，其是基于本发明的一个实施例，在该实施例中目标被显示在用户界面中所含的触摸屏上。

电子设备300可以与图1中所示的设备100和图2中所示的设备200基本相似，并且与其中任一个或两者有相同的部件说明。比如，电子设备300可以在距离测量电路310中包含一个相机并在用户界面320中包含一个触摸屏。在一些实施例中，用户界面320中所含的触摸屏可以被设置成向用户显示一个目标330，包括但不限于下列类型的目标：视标330a、文本330b、几何图案330c、d，灰色分辨测试330e、颜色分辨测试330f、空间几何测试330g、或图片或影片330h或前述的任何组合。

在一些实施例中，目标330可以被设置成根据用户头部270与电子设备300之间的测得距离改变其特征。比如目标300可以设置成随着用户头部270与电子设备300之间距离的变化而改变大小、形状、旋转、颜色、背景颜色或其他特征或前述的任何组合。

在一些实施例中，目标330可以被设置成根据来自用户界面320的用户输入改变其特征。比如，目标330可以被设置成根据用户通过使用触摸屏320(比如划、敲击、点击、语音命令或其他手势或前述的任何组合)与电子设备300之间的互动改变大小、形状、旋转、颜色、背景颜色或其他特征或前述的任何组合。此外，在一些实施例中，用户与用户界面320的互动可以通过小键盘、键盘、鼠标、麦克风或任何其他界面方法或前述的任何组合实施。

图4是用于随着头部与电子设备之间的距离改变目标的示例子程序400的流程图，其基于本发明的一个实施例。子程序400可以包括几个步骤，在一些实施例中，子程序400步骤的顺序可以改变，或者一些步骤可以省去或重复。此外，子程序400可以作为一个子程序被纳入另一个程序(父程序)。

子程序400可以通过带距离测量电路(110；210；310)和用户界面(120；220；320)的电子设备(100；200；300)以及电子设备(100；200；300)的一个或多个其它部件实施。

子程序400的第一个步骤可以从父程序继续并始于方块410(此时用户界面(120；220；320)可以被设置成在屏幕320上显示一个目标330)。比如，在本发明的一个实施例中，前述目标可以是视标330a、或文本330b、或一条或多条平行线330c、d，或一个或多个灰色块330e、或颜色块330f、或几何图案比如330g、或图片330h或其他类型的目标或前述的任何组合。

在方块420，用户可以改变用户头部270与电子设备(100；200；300)之间的距离。此外，距离测量电路(110；210；310)可以向处理电路(140；240)发送信号，信号包括用户头部270与电子设备(100；200；300)之间距离的测量值。如前文所述，距离测量电路(110；210；310)可以使用任何合适的技术或技术组合测量用户头部270与电子设备之间的距离。此外，前述用户头部与设备之间的距离可以使用另一种方法(比如尺子或测距仪)测量并输入用户界面(120；220；320)。

在本发明的一些实施例中，改变用户头部270与电子设备之间的距离可以包括让用户手持设备并将设备拿近脸部或拿离脸部。

在本发明的一些实施例中，改变用户头部270与电子设备之间距离可以包括放置一个反光面(比如镜子)在电子设备的前面(以便用户头部270的镜像位于电子设备的视野中)，并改变设备与镜子之间的距离，或改变用户头部或其部分270与镜子之间的距离，或前述的任何组合。

在本发明的一些实施例中，改变用户头部270与电子设备之间的距离可以包括由某个第三方(比如另一个人、另一个仪器或前述的任何组合)来改变距离。

在方块430，用户界面可以被设置成改变目标330的特征。比如，在本发明的一个实施例中，距离测量电路(110；210；310)可以向处理电路(140；240)发送信号，信号包括用户头部270与电子设备(100；200；300)之间距离的测量值。处理电路可以使用任何技术或技术组合处理前述信号并向控制电路(130；230)发送信号，这反过来可以设置用户界面(120；220；320)以根据用户头部与电子设备之间的距离改变目标330的特征，比如大小、形状、旋转、颜色、背景颜色或其他特征或其他或前述的任何组合。方块440可以是一个决定方块，在这里用户界面(120；220；320)可以被设置成指示用户评估目标330是否达到某个视觉质量标准。比如，在本发明的一个实施例中，该视觉质量标准可以是视敏度标准(比如，能够看清视标(330a)或文本(330b)，或看清两条或多条平行线(330c、d))或其他，或前述的任何组合。再如，在本发明的一个实施例中，该视觉质量标准可以是对比灵敏度标准(比如，能够分辨灰色块(330e)或匹配灰色块)或颜色分辨标准(比如，能够分辨颜色(330f)或匹配颜色)，或空间几何标准(比如，能够察觉几何图案(330g)的变形，比如网格的翘曲)或认识图片或图片中的细节，或其他标准或前述的任何组合。

此外，在决定方块450，如果用户向用户界面(120；220；320)输入表明目标330达到了某个视觉质量标准，则子程序400可以继续到方块440。

另一方面，在决定方块450，如果用户向用户界面(120；220；320)输入表明目标330未达到某个视觉质量标准，则子程序400可以转到方块460(可以是一个决定方块)。在方块450(可以是一个决定方块)，如果用户头部270与电子设备之间的距离可以被进一步改变，则子程序400可以返回到方块420。另一方面，在方块450，如果该距离不能被进一步改变(比如用户无法将电子设备拿离得比臂长更远)，则子程序400可以继续到方块450。

在方块440，用户头部270与电子设备(100；200；300)之间的距离可以与(但不限于)用户输入数据一起被保存在存储器(150；250)中。此外，在方块440，子程序400可以返回到包含该子程序的父程序中。

图5是用于交互式测量眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的示例程序500的流程图，其基于本发明的一个实施例。程序500可以包含多个步骤。在一些实施例中，程序500步骤的顺序可以改变或者一些步骤可以省去或重复。

程序500可以通过带距离测量电路(110；210；310)和用户界面(120；220；320)的电子设备(100；200；300)以及电子设备(100；200；300)的一个或多个其它部件实施。

程序500可以始于方块510，在这里电子设备(100；200；300)的用户界面(120；220；320)可以被设置成接收用户输入信息(比如年龄、性别、由受试者输入的眼镜镜片或隐形镜片球柱度数的值、顶点距离或其他或前述的任何组合)。比如，在本发明的一个实施例中，前述信息可以通过设置用户界面(120；220；320)提醒用户使用触摸屏或语音识别电路或其他或前述的任何组合将前述信息输入用户界面来获取。再如，在本发明的一个实施例中，前述信息可以通过从前述用户界面所含相机中用户头部270的影像探测来自动获取。

在方块520，用户界面(120；220；320)可以被设置成指示用户在与电子设备(100；200；300)互动时使用一只(左或右)眼睛或两只眼睛。

在方块530，程序500可以包含子程序400(参见图4)。比如，在本发明的一个实施例中，在程序500的方块520所含子程序400的决定方块430，用户可以向用户界面(120；220；320)提供用户输入表明目标330达到了(与放置在BICV远边界或近边界或其附近的电子设备(100；200；300)相对应的)某个标准。在程序500的方块530所含子程序400的方块440(参见图4)，电子设备(100；200；300)与受试者头部270之间的距离可以保存在存储器(150；250)中。

在方块540，用户界面(120；220；320)可以被设置成显示一个新目标并指示用户在与电子设备(100；200；300)互动时选择一个偏爱的目标方向角度。比如，在本发明的一个实施例中，放置在dFP(或pNP)附近的电子设备(100；200；300)的用户界面(120；220；320)可以被设置成接收用户输入(包括偏爱的目标方向角度αdFP(或αpNP))。在本发明的一个实施例中，用户界面(120；220；320)可以被设置为改变在触摸屏320上的目标330以响应用户输入(比如触摸或滑动触摸屏，或在小键盘或键盘上打字、对着麦克风说话、做出被相机探测到的手势、做出被陀螺仪探测到的手势，或其他或前述的任何组合)。再如，在本发明的一个实施例中，用户界面(120；220；320)被设置得显示目标330(包括但不限于在触摸屏320上的一组平行线)并接收来自该触摸屏320的用户输入并以角度αdFP或(αpNP)改变该目标330的方向。在方块550，用户在方块540选定的、偏爱的目标方向角度αdFP可以保存在存储器(150；250)中。

在方块560，程序500可以包含子程序400(参见图4)。在方块410，用户界面(120；220；320)可以被设置为显示一个新目标(包括但不限于在触摸屏320上以角度αdFP或(αpNP)定向的一组平行线)。在程序500的方块560中所含子程序400的决定方块430，用户可以向用户界面(120；220；320)提供用户输入表明前述目标330的视觉质量达到了(与放置在dFP(或pNP)或其附近的电子设备(100；200；300)相对应的)某个特定标准。在子程序400的方块440，dFP(或pNP)可以保存在存储器(150；250)中。

在方块570，程序500可以包含子程序400(参见图4)。在方块410，用户界面(120；220；320)可以被设置为显示一个新目标(包括但不限于在触摸屏320上以角度αpFP＝αdFP+90°(或αdNP＝αpNP-90°)定向的一组平行线)。在程序500的方块570所含子程序400的决定方块430，用户可以向用户界面(120；220；320)提供用户输入表明前述目标330的视觉质量达到了(与放置在pFP(或dNP)或其附近的电子设备(100；200；300)相对应的)某个特定标准。在子程序400的方块440，pFP(或dNP)可以保存在存储器(150；250)中。

在方块580，处理电路(140；240)可以使用任何技术或技术组合由dFP、pFP、αdFP、αpFP、dNP、pNP、αdNP或αpNP或其他或前述的任何组合计算出眼屈光不正，比如但不限于球(SPH)、柱(CYL)和轴(AXS)。在本发明的一个实施例中，AXS可以使用比如下列方程由αdFP和αpFP计算出：

AXS＝90°-αpFP当0°<αdFP<90°；或

AXS＝270°-αdFP其他； 方程1

而αdFP＝αpFP-90°。 方程2

此外，AXS可以使用比如下列方程由αdNP和αpNP计算出：

AXS＝90°-αdNP当αdNP<90°；或

AXS＝270°-αdNP其他； 方程3

而αdNP＝αpNP-90°。 方程4

这里αdNP、αpNP、αdFP和αpFP用度为单位表示(从1°to 180°)。

SPH和CYL可以使用比如下列方程由dFP、pFP计算出：

SPH＝-1/dFP+K. 方程5

CYL＝-(1/pFP-1/dFP), 方程6

这里参数K取决于目标和背景颜色。如果是黑色背景则白色、蓝色和红色目标的K值分别为K＝0D，K>0D和K<0D；K的具体值取决于物理目标的发射光谱。

在本发明的一个实施例中，SPH和CYL可以使用比如下列方程由dFP、pFP计算出：

SPH＝AA-1/dNP+K. 方程7

CYL＝-(1/pNP-1/dNP), 方程8

这里AA值取决于年龄，如：

AA＝15.6–0.3*年龄，当年龄<＝52岁；或

AA＝0D其他。 方程9

dFP、pFP、dNP、pNP的值可以用米和屈光度K表示。年龄可以用岁表示。

此外，在方块580，处理电路(140；240)可以使用任何技术或技术组合由dNP或pNP或其他参数或前述的任何组合计算出阅读镜的度数(P)。比如，在本发明的一个实施例中，阅读镜的度数P可以计算如下：

P＝3D–E(1/((dNP+pNP)/2)+K),当E(1/((dNP+pNP)/2)+K)<3D

P＝0D其他。 方程10

这里P可以用屈光度表示，而E可以是介于0和1之间的一个恒定值。

如前文所述，在程序500的方块520，用户界面(120；220；320)可以被设置为指示用户在与电子设备(100；200；300)互动时使用一只(左或右)眼睛或两只眼睛。比如，在本发明的一个实施例中，在程序500的方块530所含子程序400的方块410(参见图4)，用户界面(120；220；320)可以被设置为显示一个目标330(包括但不限于文本(330b))。在子程序400的方块440，近点距离NP可以保存在存储器(150；250)中，而阅读镜的度数P可以计算如下：

P＝3D–E(1/NP+K),当E(1/NP+K)<3D

P＝0D其他。 方程11

这里NP可以用米表示。

在本发明的一个实施例中，阅读镜的加光度(ADD)可以使用下列方程计算出：

ADD＝P-(SPH+CYL/2)当P>(SPH+CYL/2)；或

ADD＝0D其他。 方程12

方程1–12对应于角膜面屈光。

此外，在程序500的方块580，电子设备(100；200；300)中所含的处理电路(140；240)可以使用任何合适技术或技术组合由dFP、pFP、dNP、pNP、FP、NP的角膜面屈光、顶点距离(VD)或其他或前述的任何组合计算出眼镜面屈光或阅读镜的度数。VD取决于矫正的类型(通常隐形眼镜为0.00m，普通眼镜为0.014m)。

在方块590，参数(比如但不限于SPH、CYL、AXS、FP、NP、P、ADD、dFP、pFP、αdFP、αpFP、dNP、pNP、αdNP、αpNP、VD)、用户输入或其他或前述的任何组合可以保存在存储器(150；250)。

Claims (16)

1.用于交互式测量电子设备(100；200；300)用户的眼屈光不正以及阅读镜加光度和度数的计算机实现方法，包括：

·在电子设备(100；200；300)的电子屏幕320上显示一个目标330，

·接收来自用户的输入并按照该用户输入改变目标330的空间特征，

·接收来自用户的输入：表明电子设备(100；200；300)的电子屏幕320位于清晰视野区间边界(BICV)的其中一个极端位置并且在该极端位置目标330的视觉质量达到了某个视觉质量标准；

·测量用户头部270或其部分与至少一个BICV之间的距离；

·由前述距离、用户年龄(AGE)、目标的光谱颜色特征或其他参数或前述的任何组合计算出至少一个屈光参数(比如但不限于球、SPH、柱、CYL、轴、AXS、阅读镜的度数P或加光度ADD)。

2.权利要求1的计算机实现方法(其中在电子设备(100；200；300)的电子屏幕320上显示一个目标330)，包括随着用户与电子设备之间的距离改变该目标的特征(比如但不限于大小、方向、位置或颜色，这些特征能够彼此独立地改变)。

3.基于权利要求1和2的计算机实现方法，其中在电子设备(100；200；300)的电子屏幕320上的目标330包括：

·单个字母、视标或一组字母或视标330a，

·一个文本330b，

·一个几何图案(330c、d)，

·一个颜色或灰度块(330e、f)，

·一个重复图案，比如网格(330g)，

·一张图片或影片330h，

·其他空间刺激(比如一个点)或以上的任何组合。

4.基于权利要求1-3的计算机实现方法，其中按照用户输入改变目标330的特征包括旋转、平移、大小变化、形状变化、颜色变化或其他或前述的任何组合。

5.基于权利要求1的计算机实现方法，其中交互式测量用户眼屈光不正以及阅读镜的度数和加光度包括：

·由用户互动地改变电子屏幕320上目标330的旋转，转至该用户偏爱的、该目标影像的视觉质量能达到某个视觉质量标准的目标方向角度；

·测量电子屏幕320与用户的头部270或其部分之间的第一次距离；

·改变目标330，使得它至少有一条线的方向垂直于前述偏爱的目标方向角度并测量电子屏幕与用户头部之间的第二次距离；

·由第一次和第二次距离、目标方向的偏爱角度、用户年龄、该目标的光谱颜色特征或其他参数或前述的任何组合计算出至少一个屈光参数(比如但不限于SPH、CYL、AXS、P或ADD)。

6.基于权利要求1和5的计算机实现方法，其中通过围绕用户的视线物理地旋转屏幕或电子设备(100；200；300)屏幕320上的刺激，从而找到偏爱的目标方向角度。

7.基于权利要求1和5的计算机实现方法，其中由用户头部270或其部分的影像(能够相对于电子设备(100；200；300)屏幕320被旋转)计算出偏爱的目标方向角度。

8.基于权利要求5的计算机实现方法，其中前述第一次距离可以由用户年龄与第二次距离之间的数学关系计算出。

9.基于权利要求1-8的计算机实现方法，其中用户的眼睛或头部或其部分270与电子设备(100；200；300)屏幕320之间可以放置一个反光面以改变从目标到用户眼睛的光线运行光程。

10.基于权利要求1-8的计算机实现方法，其中由屈光参数和角膜面到眼镜面之间(或反之亦然)的顶点距离(VD)计算出至少一个屈光参数(比如但不限于SPH、CYL、AXS、P或ADD)。

11.基于权利要求1的计算机实现方法，其中用户年龄(AGE)可以由下列方法之一获取：

·由用户或远程地从电子设备(100；200；300)的数据库(120；220；320)输入用户界面的AGE或生日；

·利用年龄探测算法由用户头部或其部分的影像探测AGE；

·或前述的任何组合。

12.用户用于交互式测量用户眼屈光不正以及阅读镜的度数和加光度的电子设备(100；200；300)中所含的系统，包括：

·一个距离测量电路(110；210)，被设置得探测用户头部270或其部分与电子设备(100；200；300)的电子屏幕320之间的距离；

·一个用户界面(110；210；310)，被设置得给予用户指示并接收用户输入；

·用于显示并改变目标的一个电子屏幕320；

·一个处理电路(140；240)，被设置得计算出至少一个屈光参数(比如但不限于SPH、CYL、AXS、P或ADD)；

·一个存储器(150；250)，被设置得在电子设备(100；200；300)的存储器中保存前述参数和其他信息；

·一个通信电路(160；260)，被设置得与网络之间传送前述参数和其他信息。

13.基于权利要求12的系统，其中电子设备(100；200；300)的距离测量电路(110；210)和用户界面(110；210；310)可以被进一步设置成：

·测量设备相对于一个轴(包括但不限于用户与该电子设备之间的视线)的旋转；

·测量用户头部270或其部分相对于前述轴的旋转或倾斜。

14.基于权利要求12-13的系统，其中用户界面(110；210；310)进一步包含：

·一个扬声器；

·一个麦克风；

·语音识别电路；

·或前述的任何组合。

15.基于权利要求12-14中任何要求的、包含系统的设备，其中该设备可以是但不限于下列任何一个：

·一个移动电话；

·一个平板；

·一台智能电视；

·一个个人数字助理；

·一台笔记本电脑；

·一台台式电脑；

·一个独立的相机；

·一个游戏控制器；

·一个录像机。

16.存有计算机可读指令的计算机程序产品，当其被设备(100；200；300)的处理器执行时，能促使处理器按照权利要求1-11的任何要求执行一种方法。

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