KR20190018016A

KR20190018016A - 교정 렌즈 판단을 위한 컴포넌트, 컴퓨터 프로그램, 시스템 및 키트

Info

Publication number: KR20190018016A
Application number: KR1020197002934A
Authority: KR
Inventors: 토비아스 브레우닝거; 프랑크 쇄펠; 지그프리트 바흘; 카르스텐 린디그; 아르네 오흘렌도르프; 헤수스-미구엘 카베사-길옌
Original assignee: 칼 자이스 비전 인터내셔널 게엠베하; 칼 짜이스 아게
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-02-20
Also published as: US20190167093A1; EP3478153A2; WO2018002332A3; CN110420008A; KR102028869B1; US10610097B2; EP3478153B1; CN111543935B; WO2018002332A2; BR112018077475A2; CN111543935A; US20190350454A1; CN109688899B; CN109688899A; CN110420008B; US10702148B2; DE102016112023A1; EP3569138A1

Abstract

본 발명은 스마트폰과 같은 모바일 컴퓨터 디바이스(20)를 위한 컴포넌트에 관한 것으로서, 이러한 컴포넌트는 모바일 컴퓨터 디바이스의 하우징에 안전 고정될 수 있다. 상기 컴포넌트는 광학 엘리먼트(21)에 의해 모바일 컴퓨터 디바이스(20)의 내장 광원(22)의 광을 편향시킬 수 있고, 옵션으로서 광을 필터링할 수도 있으며, 또는 자기 자신의 광원을 제공함으로써 상기 모바일 컴퓨터 디바이스(20)를 이용하여 편심 사진굴절검사를 측정할 가능성을 개선할 수 있다.

Description

교정 렌즈 판단을 위한 컴포넌트, 컴퓨터 프로그램, 시스템 및 키트

본 발명은 교정 렌즈 판단, 즉 눈의 시각 결손(visual defect)을 측정하기 위한, 컴포넌트, 이러한 컴포넌트를 구비한 시스템, 및 이러한 컴포넌트를 갖는 키트 및 관련 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

저자가 Helmut Goersch이고, 2001년 Bode GmbH & Co. KG, Pforzheim에 의해 간행된 검안 사전(Woerterbuch der Optometrie) 2판의 26페이지에 따르면, 교정 렌즈 판단은 시각 결손들을 교정하기 위한 디옵터 조합(구, 원주, 프리즘)을 판단하고 노안의 경우 가입도(near addition)를 판단하기 위한 모든 활동 전체이다. 교정 렌즈 판단은 비정시(ametropia)(굴절 판단) 및 노안(근시 렌즈 판단)을 판단하기 위한 단안부(monocular part) 및 안구사위(heterophoria)를 판단하기 위한 양안부(binocular part)를 포함한다. 그러므로 교정 렌즈 판단은 검사 대상자의 시력을 특징짓는 데이터를 제공한다.

교정 렌즈 판단은 눈 검사의 중요한 부분이다. 이러한 교정 렌즈 판단 프로세스 동안 시각 결손들이 측정된 후, 안경이나 콘택트 렌즈와 같은 시각 보조기구로 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.

굴절 판단의 경우 주관적 굴절 판단과 객관적 굴절 판단으로 구별 가능하다. 이 경우, 주관적 굴절 판단을 위한 방법들은 검사 대상자의 시각적 인식에 대한 검사 대상자로부터의 (주관적) 피드백에 기반한다. 이 경우의 한 가지 예는 끊임없는 감소하는 글꼴들 또는 기호들이 있는 시력 검사표에 기반한 측정으로서 이 경우 검사 대상자는 어떤 문자들이 식별될 수 있는지에 대해 피드백을 제공한다. 반대로, 객관적 굴절 판단을 위한 방법들 및 장치들은 검사 대상자의 시각적 인식과 관련하여 검사 대상자로부터 이러한 피드백을 요구하지 않는다.

사진굴절검사(photorefraction)는 이러한 객관적 굴절법이다. 이 방법은 사람의 눈동자에서의 빛 반사에 대한 사진(즉, 이미지 기록)에 기반한다. 굴절 상태는 수학식을 이용하여 이러한 빛 반사의 크기 및 위치로부터 계산될 수 있다. 저자가 Helmut Goersch이고, 2001년 Pforzheim 소재의 Bode GmbH & Co. KG에 의해 간행된 검안 사전(Woerterbuch der Optometrie) 2판의 239페이지에 따르면, 굴절 상태는 전체 길이에 관한 굴절률에 대한 눈의 광학 시스템의 상태를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

W. Wesemann 및 H. I. Wesemann는 독일 안경 신문(DOZ - Deutsche Optiker Zeitung) 92년 11월호 50 페이지부터 54 페이지까지 실린 사진굴절검사 - 굴절 판단을 위한 객관적 선별 방법(Photorefraktion - Ein objektives Screening-Verfahren zur Refraktionsbestimmung)에서 사진굴절검사는 2가지 물리적/광학적으로 완전히 상이한 방법들, 즉

1. Howland와 Howland에 의해 개발된 "등방(isotropic)" 사진굴절검사(1974), 그리고

2. Kaakinen에 의해 제시된 "편심(eccentric)" 사진굴절검사(1979)로 구분된다고 설명한다.

"편심" 사진굴절검사는 다른 저작자들에 의해 "정적 사진망막검영법(static photoretinoscopy)"(Howland, 1980), "근축 사진굴절검사(paraxial photorefraction)"(Tyler 및 Noreia, 1985), 및 "사진망막검영법"(Schaeffel 등, 1987; Howland, 1985)으로도 지칭되고 있다.

W. Wesemann 및 H. I. Wesemann는 또한 Kaakinen(1979)이 제작한 최초의 편심 사진굴절계와 대부분의 후속 디바이스들(Hay 등, 1983; Molteno 등, 1983; Bobier 및 Braddick 1985; Day 및 Noreia, 1986; Noreia 등, 1986)은 긴 초점 거리를 갖는 렌즈를 구비한 단일 렌즈 반사식 카메라(single-lens reflex camera) 및 플래시 디바이스를 포함하는 것으로 언급한다. 그러나 일반 카메라와는 달리, 편심 사진굴절검사에서 플래시는 카메라 렌즈에 극히 가깝게 고정된다. 이 경우, 광원의 편심률은 카메라의 입사 동공(entrance pupil)과 플래시 튜브(광원) 사이의 거리이다.

카메라 렌즈 엘리먼트에 가깝게 장착된 플래시를 이용하여 정시안(emmetropic eye)이 촬영되면, 이미지에 적목 현상이 나타난다. 시각 결손이 있는 눈이 촬영되면, 초승달 모양의 광 굴절이 동공에 추가적으로 나타나며, 그 위치 및 크기로부터 시각 결손을 유추할 수 있다. 더 자세한 내용은 앞서 인용한 간행물들로부터 수집된다. 예를 들어, 버클리 대학의 URL roorda.vision.berkeley.edu/photoref.htm의 2016년 3월 21일 버전 하에서 편심 사진굴절검사 방법이 또한 설명되었다.

DE 10 2007 031 923 A1는 스캐닝 광선을 이용하는 편심 사진굴절검사를 위한 장치를 개시한다. 이 장치는, 예를 들어 외과용 현미경에 통합될 수 있다. 그러므로 여기에 설명된 장치는 예를 들어, 특히 의사의 수술 또는 병원에서의 정적인 사용에 적합하다.

US 2015/0002817 A1에는 객관적 굴절 판단을 위한 (적절하다면 약간 변형된) 근본적으로 사용될 수 있는 또 다른 눈 검사 장치가 설명되어 있다. 이 장치는 비교적 복잡한 구조로서 마찬가지로 의사의 수술 또는 클리닉에서 주로 사용된다.

DE 197 19 694 A1는 편심 사진굴절검사를 이용한 객관적 굴절 판단을 위한 또 다른 장치를 개시하고 있다. 이 장치에는 광원들이 카메라로부터 상이한 거리에 배열되어 공통 하우징에 카메라와 함께 영구적으로 설치된다.

EP 1 308 128 A2 또한 편심 사진굴절검사를 이용한 객관적 굴절 판단을 위한 장치를 개시하고 있다. 이 장치에는 요구되는 모든 컴포넌트들이 모바일 장치를 제공하기 위해 콤팩트한 하우징에 제공될 수 있다. 장치와 검사 대상자 사이의 거리는 초음파 센서들, 광학 삼각 측량, 또는 패턴 투사에 의해 판단될 수 있으며, 그 다음 이 거리는 굴절 판단에 포함된다.

앞서 설명된 접근법들에서, 객관적 굴절 판단을 위해 특별히 제작된 장치들이 이용되며, 따라서 이들 장치는 고가이다.

최근에, 편심 사진굴절검사 판단을 위한 이동 가능하고 비용 효과적인 가능성들을 제공하기 위한 시도가 계속 증가하고 있다. 하나의 접근법은 스마트폰들 또는 태블릿들과 같은 모바일 컴퓨터 장치들을 이용하는 것이다. ARVO(Association for Research in Vision and Ophthalmology) conference 2014, 46번 프로그램에서 Poster contribution no. D0055로서 그 초록이 http://www.arvo.org/webs/am2014/abstract/sessions/114.pdf에 간행되어 있는 "Photoscreening for Refractive Error and Strabismus With a Smartphone App"는 스마트폰의 통합 플래시와 해당 소프트웨어(앱)를 이용하여 편심 사진굴절검사 측정을 수행하는 것을 제안하였다. 편심 사진굴절검사를 수행하기 위한 이런 타입의 상용 앱 또한 이용 가능하다. 예를 들어, http://www.gocheckkids.com/ 및 http://www.gocheckkids.com/downloads/ Poster_CEI_poster_APOS_Poster2014.pdf에 증거가 있다.

그러나, 스마트폰의 통합 플래시 광원의 사용은, 예를 들어 통합 플래시 광원과 통합 카메라 사이의 거리가 사진굴절검사 측정에 부적합하고/하거나 통합 플래시 광원이 부적합 스펙트럼 범위에서 방출하기 때문에 이러한 접근법에 불리할 수 있다. 또한, 통합 플래시 광원은 일반적으로 개별 광원의 형태로만 존재한다.

통합 플래시 광원과 카메라 사이의 거리는 다른 파라미터들과 함께 편심 사진굴절검사에서의 측정 범위를 판단한다.

편심 사진굴절검사를 위한 장치로 달성될 수 있는 디옵터의 이론적 측정 범위는 -D에서 +D까지이며 다음의 공식으로 설명된다.

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이 경우, E는 광원의 편심률, 즉 광원의 유효 출광 위치와 카메라의 입사 동공 사이의 거리이다. 광원의 유효 출광 위치는 눈을 조명하기 위해 광선이 나오는 위치이다. 광원과 카메라가 카메라의 광학 축에 수직인 평면에 있으면, 편심률은 광원의 중심과 카메라의 입사 동공 사이의 거리에 해당하며, 이 경우 (일반적으로 카메라의 광학 축에 있는) 입사 동공의 중심이 여기에 사용된다. 스마트폰의 종래의 플래시 광원의 경우, 유효 출광 위치는 플래시 광원의 중심과 일치한다. 광원과 카메라가 이러한 평면에 있지 않으면, 평면에 수직인 방향(수직 오프셋)으로의 광원과 카메라 간 오프셋은 본 출원의 범위 내에서 무시된다. 이 경우, 수직 오프셋은 바람직하게 편심률보다 상당히 작은데, 예를 들어 편심률의 25% 또는 10% 미만이다. 그 다음, 조명의 편심률은 편심 사진굴절검사를 판단하기 위한 사진을 기록하기 위한 모바일 컴퓨터 장치의 카메라 렌즈의 광학 축과 광원에 의해 방출되어 사진 촬영 중에 사람의 눈을 조명하기 위한 광의 유효 출광 위치의 중심 사이의 거리를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. A는 눈과 카메라 사이의 거리이다. DF는 소위 "어두운 부위", 즉 동공의 비조명 부분 또는 동공의 일부를 나타낸다. 예를 들어, R은 마찬가지로 기록된 이미지로부터 수집될 수 있는 (가능한 경우 판단된 거리에 기반하여 스케일 조정되거나 정규화된) 동공의 반경을 나타낸다. 이러한 이론적 측정 범위의 편차는 실제의 검사 대상 눈에 따라 실제로 일어날 수 있다. 특히, 측정 범위는 실제로 비대칭일 수 있다.

위의 공식으로부터 명확한 바와 같이, 소정의 거리를 위한 측정 범위가 초기에 더 크면 편심률이 더 크다. 그러나, 측정 범위가 큰 경우, 눈 굴절이 D에 비해 작은 시각 결손들의 판단 정확도가 떨어지며, 그 결과 예를 들어 조명에 더 작은 편심률을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로 사소한 시각 결손들이 더 정확한 방식으로 측정될 수 있다.

객관적 굴절 판단을 위한 스마트폰의 사용과 관련하여, DE 10 2005 100 147 A1은 스마트폰을 수용하기 위한 홀더를 구비한 장치를 개시하고 있다. 홀더는 머리에 착용될 수 있다. 객관적 굴절 측정을 위해, 스마트폰의 디스플레이와 동일한 측면에 배열된 카메라를 이용하여 눈의 이미지가 기록된다. 이 카메라는 대개 전면 카메라로 지칭된다. 눈의 조명을 위해, 스마트폰의 디스플레이에 상이한 패턴들이 디스플레이될 수 있다. 또한, 홀더 내부에 광원이 제공될 수 있는데, 광은 빔 스플리터를 통해 카메라의 빔 경로로 중심에서 반사된다.

DE 2 232 410 A는 프리즘이 빔 변위를 발생시키는 거리 측정 장치를 개시하고 있다.

위에 언급된 ARVO에서의 poster contribution no. D0055에 기반하면, 본 출원의 제1 목적은 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 컴퓨터 장치들을 이용하는 이러한 사진굴절검사 측정에 적합한 편심률을 갖는 편심 사진굴절검사 측정들을 수행할 수 있는 개선된 가능성들을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에서, 제1항에 따른 시스템, 제11항에 따른 컴포넌트, 및 제24항에 따른 방법이 이러한 목적을 위해 제공된다.

본 발명의 제1 양태의 범주 내에서, 제2 목적은 (DE 197 196 94 A1로부터 근본적으로 알려진 바와 같이) 편심 사진굴절검사 측정을 위한 광원들을 제공하는 것이며, 이들 광원은 모바일 컴퓨터 장치의 통합 카메라를 위해 간단한 방식으로 정확하게 위치 설정될 수 있을 것이다.

이 목적은 제19항에 따른 컴포넌트에 의해 달성된다.

또한, 제26항에 따른 사진굴절검사 측정을 위한 이러한 컴포넌트들의 용도가 본 발명의 제1 양태의 범주 내에서 제공된다. 본 발명의 제1 양태의 종속 청구항들은 본 발명의 제1 양태의 또 다른 실시예들을 정의한다.

EP 1 308 128 A2에 기초하여, 본 발명의 제3 목적은 사진굴절의 거리를 측정하기 위해 EP 1 308 128 A2에서 언급된 가능성들에 대한 대안을 제공하는 것이며, 이들 대안은 추가적인 컴포넌트 없이, 또는 예를 들어, EP 1 308 128 A2에서의 샘플 투사 장치 또는 초음파 센서들보다 더 단순하고 더 비용 효과적인 추가 수단만으로 구현될 수 있다.

본 발명의 제2 양태에서, 제27항에 따른 방법, 제28항에 따른 컴퓨터 프로그램, 및 제29항에 따른 모바일 컴퓨터 장치가 이러한 목적을 위해 제공된다.

본 발명의 제1 양태를 본 발명의 제2 양태에 링크 연결하는 제30항에 따른 키트 또한 제공된다.

본 발명의 제1 양태는 하우징 및 하우징에 설치된 카메라를 포함하는 모바일 컴퓨터 장치를 포함하되,

모바일 컴퓨터 장치의 통합 광원의 편심률을 적응시키기 위한 광학 엘리먼트 및 가역적으로 해제 가능하게 하우징에 연결하기 위한 고정 엘리먼트를 구비한 컴포넌트; 및

모바일 컴퓨터 장치를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸도록 치수가 정해지고 외측에 배열되는 적어도 하나의 광원을 구비한 외장 엘리먼트로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 컴포넌트를 특징으로 하는 시스템을 제공한다.

본 발명의 제1 양태는 또한 모바일 컴퓨터 장치의 통합 광원으로부터의 광의 출사의 편심률을 적응시키기 위한 광학 엘리먼트 및 모바일 컴퓨터 장치의 하우징에 고정하여 위치 설정하기 위한 적어도 하나의 고정 엘리먼트를 포함하는 컴포넌트를 제공한다.

또한, 본 발명의 제1 양태는 모바일 컴퓨터 장치를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸도록 치수가 정해진 외장 엘리먼트를 포함하는 컴포넌트를 제공한다. 외장 엘리먼트는 외측에 적어도 하나의 광원이 배열되어 있다.

그러므로 광학 엘리먼트는 (초기에 설명된 바와 같이) 편심 사진굴절검사 측정에 적합한 편심률을 제공하기 위해 모바일 컴퓨터 장치의 통합 광원의 편심률을 변경하는데 사용될 수 있다. 대안으로서, 외장 엘리먼트는 적합한 편심률을 갖는 적어도 하나의 광원을 용이하게 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 외장 엘리먼트는 콤팩트한 방식으로 모바일 컴퓨터 장치를 위해 광원을 제공하는데 사용될 수 있다.

그러므로 광학 엘리먼트는 편심률을 적응시키기 위해 예를 들어, 광을 편향시킴으로써 광의 전파에 영향을 미치는 엘리먼트이다. 이러한 적용의 의미에서의 컴포넌트는 모바일 컴퓨터 장치와 함께 사용될 수 있는 부분이며, 이러한 광학 엘리먼트 또는 외장 엘리먼트를 포함한다.

고정 엘리먼트는 모바일 컴퓨터 장치 상에 컴포넌트를 고정하고 바람직하게는 위치 설정하는데 사용될 수 있는 엘리먼트이다. 위치 설정은 특히, 내부 광원에 대하여 광학 엘리먼트를 위치 설정하는데 사용될 수 있으며, 그 결과 광학 엘리먼트는 내부 광원으로부터 광을 수신한다. 고정 엘리먼트는 예를 들어, 접착 필름과 같은 접착제, 자기적 고정, 또는 브래킷(bracket) 또는 외장 엘리먼트의 형태의 기계적 고정을 포함할 수 있다. 위치 설정을 위해, 접착 필름 또는 자기적 고정은 예를 들어, 모바일 컴퓨터 장치에 장착되어 위치 설정을 위한 마킹들 또는 통합 광원 또는 카메라와 같은 모바일 컴퓨터 장치의 엘리먼트들을 위한 리세스들을 갖는 부분을 가질 수 있으며, 이에 기반하여 위치 설정이 수행된다. 고정 엘리먼트는 특히 컴포넌트를 가역적으로 해제 가능하게 모바일 컴퓨터 장치에 고정하도록 셋업될 수 있다. 이 경우, 가역적으로 해제 가능하다는 것은, 컴포넌트가 파손 없이 휴대용 컴퓨터 장치로부터 다시 제거될 수 있고, 또한 그 후 다시 고정될 수 있다는 것을 의미한다.

이 경우, 외장 엘리먼트는 모바일 컴퓨터 장치를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 치수가 정해진 엘리먼트이다.

이러한 외장 엘리먼트는 모바일 컴퓨터 장치의 치수들에 적응되기 때문에 정확한 위치 설정을 용이하게 수행할 수 있게 한다. 이와 관련하여, 당업자에게는 상이한 유형의 모바일 컴퓨터 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿)에 대해 특별히 적응된 외장 엘리먼트들이 이용 가능하다는 것이 알려져 있다. 이 경우, 외장 엘리먼트는 일반적으로 모바일 컴퓨터 장치가 수용될 수 있는 엘리먼트이며, 그 결과 외장 엘리먼트는 모바일 컴퓨터 장치와 함께 유닛을 형성하며, 여기서 적어도 하나의 광원이 배열되는 외장 엘리먼트의 외측은 이러한 유닛 또는 그 일부(부분 외장의 경우)의 가시성 있는 외측을 형성한다. 이는 광원이 외측이 아니라 홀더 내부에 제공되는 DE 10 2005 100 147 A1의 홀더와 상이하다.

이 경우, 외장 엘리먼트의 외측은 외장 엘리먼트가 모바일 컴퓨터 장치를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 경우 모바일 컴퓨터 장치로부터 떨어져서 마주하는 측면을 의미하는 것으로 이해되어야 하는데, 다시 말해서 모바일 컴퓨터 장치와 접촉하는 외장 엘리먼트의 측면이 외장 엘리먼트의 내측이고, 이에 따라 외측은 내측으로부터 떨어져 마주하는 측면이다.

외장 엘리먼트가 모바일 컴퓨터 장치를 완전히 둘러싸면, 모바일 컴퓨터 장치는 통합 카메라와 같은 컴포넌트를 위함 리세스들과 별도로 외부에서 보이지 않는다. 외장 엘리먼트가 모바일 컴퓨터 장치를 부분적으로 둘러싸는 경우, 모바일 컴퓨터 장치의 일부가 보일 수 있다.

이러한 외장 엘리먼트는 바람직하게는 비교적 얇은데, 즉 내측과 외측 사이의 짧은 거리, 예를 들어, 5 mm 미만 또는 3 mm 미만의 거리를 갖는다. 외장 엘리먼트는 모바일 컴퓨터 장치를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 곳마다 모바일 컴퓨터 장치와 실질적으로 동일한 형상을 갖는 것이 바람직하며, 그 결과 모바일 컴퓨터 장치를 실질적 형태 적합 방식으로 둘러싼다.

모바일 컴퓨터 장치는 통상 하나 이상의 프로세서, 메모리, 디스플레이, 및 가능한 경우 인터페이스 등과 같은 추가 부품들이 하우징 내에 수용되는 디바이스이다. 이 경우, 디스플레이는 입력을 가능하게 하기 위해 터치 감응형(예를 들어, 소위 터치스크린)일 수 있다. 본 출원의 범주 내에서 사용되는 모바일 컴퓨터 장치들은 또한 하우징에 설치된 카메라를 포함한다. 이러한 모바일 컴퓨터 장치의 전형적인 예는 스마트폰 또는 태블릿 PC 또는 가능한 경우 랩톱 컴퓨터들이다. 컴퓨터 장치는 의도된 사용 중에 사람에 의해 운반될 수 있는 경우 이동식이다.

광학 축은 대개 촬상 광학 유닛의 굴절면들 또는 반사면들의 모든 곡률 중심의 직선 연결 라인에 대응한다. 광학 축 상의 광선들은 편향 없이 촬상 광학 유닛을 통과한다. 모바일 컴퓨터 장치의 카메라의 경우, 사용되는 카메라 렌즈가 촬상 광학 유닛이다. 그러므로 카메라 렌즈의 광학 축은 일반적으로 카메라 렌즈의 대칭 축과 일치하고 카메라 렌즈의 입사 동공을 통해 중심을 통과하는 직선이다.

조명 방출 스펙트럼은 광원(외장 엘리먼트의 적어도 하나의 광원 또는 통합 광원)에 의해 방출된 광의 스펙트럼 분포를 의미하고 눈을 조명하는 것으로 이해되어야 한다. 이는 예를 들어, 사용된 발광 수단(예를 들어, LED) 또는 추가적인 사전 설정 필터(예를 들어, 컬러 필터 또는 다이크로익 필터(dichroic filter))에 의해 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 범주 내에서, 광은 280nm와 1200nm 사이의 파장 범위의 전자기 방사를 의미하는 것으로 이해된다. 자외선 스펙트럼 범위의 광은 눈에 손상을 줄 수 있는 것으로 알려져 있다.

스펙트럼 분포는 바람직하게는 측정에 충분한 광량이 안저(ocular fundus)에 의해 반사되는 방식(소위 적색 반사(red reflection))으로 선택되고, 측정은 가능한 한 강건한 측정 값을 제공한다. 그러므로 충분한 강도의 적색 또는 적외선 방사를 제공하는 것이 바람직하다.

이와 반대로, 측정 대상자는 단파장의(예를 들어 청색) 광의 높은 비율에 의해 보지 못할 수 있는데, 이는 동공 지름의 감소를 초래하여 결과적으로 측정을 어렵게 만들 수 있다. 이러한 이유로, 자외선 또는 청색 방사의 강도 비율은 일반적으로 적색 또는 적외선 방사의 강도 비율에 비해 상대적으로 낮게 유지된다.

고정 엘리먼트는 바람직하게는 모바일 컴퓨터 장치의 통합 광원에 대하여 광학 엘리먼트의 위치를 조정하기 위한 조정 디바이스를 포함한다. 이러한 조정 디바이스는 예를 들어, 상이한 모바일 컴퓨터 장치 내의 통합 광원의 상이한 위치에 적응시키기 위해 광학 엘리먼트를 정확히 위치 설정하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 조정 디바이스는 광학 엘리먼트의 위치를 변경하는데 사용될 수 있는 디바이스이다.

이 경우, 적어도 하나의 광학 엘리먼트는 모바일 컴퓨터 장치의 내부 광원, 예를 들어 모바일 컴퓨터 장치의 하우징에 통합된 플래시 광원 또는 모바일 컴퓨터 장치의 하우징에 통합된 적외선 광원에 의해 방출되어 입사 방향으로 광학 엘리먼트에 입사되는 광을 수신하고 수신된 광에 기반하여 오프셋 된 조명 광 또는 입사 방향에 대해 평행한 방식으로 오프셋 된 조명 광을 출력하도록 셋업될 수 있다.

사용되는 카메라의 렌즈에 대한 조명의 희망 편심률은 광학 엘리먼트로의 입사면 상의 광의 수신 위치와 광학 엘리먼트로부터의 출사면 상의 광의 유효 출광 위치 사이에서 오프셋을 선택함으로써 이러한 방식으로 설정될 수 있다.

이러한 목적으로 위해 적어도 하나의 광학 엘리먼트는 프리즘을 포함할 수 있다. 프리즘은 측면 가장자리가 평행하고 길이가 같으며 기반 영역으로서 다각형을 갖는 기하학적 몸체이다. 프리즘은 공간에서 직선을 따라 평면 다각형의 평행 이동에 의해 제작되므로(상기 직선은 이 평면에 존재하지 않음) 특수 다면체이다. 프리즘이 평행 평판의 형태인 경우 특히 바람직하다.

프리즘은 예를 들어 유리 또는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 플라스틱 프리즘은 비용 효과적인 방식으로, 예를 들어 사출 성형 방법으로 제작될 수 있다.

이러한 프리즘은 편심 사진굴절검사를 수행하기 위한 조명에 대비하여 비용 효과적인 방식으로 컴퓨터 장치의 기설치 광원으로부터의 광을 카메라로부터 적당한 거리로 편향시키는데 사용될 수 있다.

프리즘 대신에, 그에 따라 셋업되어 실질적으로 동일한 기능을 갖는 광학 필름, 즉 필름 내부에서 굴절률 점프를 갖는 경계 또는 오프셋을 설정하고 그에 따라 희망 편심률을 설정하기 위해 굴절 또는 반사에 의해 필름과 필름의 주변환경 사이의 경계에서 광원으로부터의 광이 편향되는 필름을 사용하는 것이 또한 가능하다.

바람직한 예시적 실시예에서, 적어도 하나의 광학 엘리먼트는 모바일 컴퓨터 장치의 통합 광원에 의해 방출된 광을 수신하도록 셋업된 입광면 및 수신된 광을 출력하도록 셋업된 출광면을 갖는다. 광학 엘리먼트는 또한 수신된 광이 모바일 컴퓨터 장치의 통합 광원에 의해 방출된 광이 입광면에 의해 수신되었던 위치와 무관하게 1 mm 미만 또는 0.5 mm 미만의 허용 오차 범위 내에서 출광면의 동일 위치에서 항상 출력되도록 설계된다.

이는 모바일 컴퓨터 장치의 카메라에 대하여 조명의 유효 위치 및 축을 판단할 수 있게 하여, 예를 들어 플래시와 같은 모바일 컴퓨터 장치의 기설치 광원의 정확한 위치와 무관하게 편심률을 판단할 수 있게 한다.

이 경우, 상기 유형의 광학 컴포넌트는 바람직하게는 입광면에 할당되고 입광면을 통해 수신된 광을 동일한 방향으로 유도하도록, 예를 들어 약 90° 만큼 편향시키도록 기울어진 다수의 제1 굴절면들 또는 반사면들, 예를 들어 프리즘 표면들을 포함한다. 이 경우, 프리즘 표면은 (프리즘과 환경, 예를 들어 공기 또는 다른 재료 사이의) 굴절률 점프가 발생하고 굴절이 반사되어 광을 편향시키는 프리즘의 표면이다. 이러한 제1 표면들의 구조체 크기들은 1 mm 미만일 수 있으며, 그렇지 않은 경우 그보다 클 수 있다. 이 경우, 광학 컴포넌트는 또한 제1 굴절면들 또는 반사면들에 의해 편향된 광을 출광면으로 유도하기 위해, 예를 들어 다시 약 90°만큼 편향시키기 위해 제2 굴절면 또는 반사면을 포함한다. 프리즘 표면들의 경우, 제1 표면들의 배열은 마이크로-프리즘 어레이로 지칭될 수 있다.

제1 및 제2 반사면 또는 굴절면을 갖는 앞서 설명된 구조체 대신에, 회절 구조체 및 이러한 회절 구조체를 갖는 엘리먼트들(간단히 회절 엘리먼트로 지칭됨) 또한 광을 편향시키는데 사용될 수 있다. 통상적으로, 회절 구조체들은 예를 들어 회절 효과가 발생하는 빛의 파장의 범위에서 작은 구조체 사이즈를 갖는다. 회절 구조체들의 적절한 구성은 구조체들의 구성에 의해 판단된 각도로의 회절에 의해 광을 편향시키는 것을 가능하게 한다.

회절 구조체는 바람직하게는 홀로그램의 형태로, 예를 들어 홀로그래픽 부피 격자(volume holographic grating)의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 홀로그래픽 부피 격자를 제작하기 위해, 예를 들어 그 자체로 공지된 바와 같이, 감광성 재료는 적어도 2개의 간섭하는 코히어런트(coherent) 광파를 이용하여 조명되는데, 여기서 하나의 광파는 모바일 컴퓨터 장치의 광원의 위치에 대응하는 방향으로부터 나오며, 다른 하나의 광파는 광원으로부터의 광이 편향될 희망 편향 방향에 대응하는 방향으로부터 나온다. 그 후, 감광성 재료가 현상된다.

바람직한 방식으로 제작될 수 있는 이러한 광학 컴포넌트는, 예를 들어 모바일 컴퓨터 장치 또는 설치된 조명의 상이한 가능한 위치로부터 영역에서 수신된 광을 용이하게 보내는 것을 가능하게 한다.

외장 엘리먼트의 적어도 하나의 광원은, 예를 들어 하나 이상의 발광 다이오드(LED), 하나 이상의 유기 발광 다이오드(OLED), 또는 하나 이상의 양자점 광원 엘리먼트를 포함할 수 있다.

컴포넌트에서 하나 이상의 광원을 제공함으로써, 예를 들어 조명의 희망 스펙트럼 범위 및/또는 조명의 희망 유효 출광 위치 및 이에 따른 편심률을 용이하게 판단할 수 있다. 이 조명의 형태 또는 상이한 방향으로부터의 조명 또한 용이하게 달성될 수 있다.

광원들은 예를 들어, 컴포넌트에 배열된 충전지에 의해 공급 받을 수 있다. 광원들은 또한 모바일 컴퓨터 장치의 전원 공급기를 통해, 예를 들어 모바일 컴퓨터 장치의 인터페이스(예를 들어, USB 인터페이스)에 대한 대응 유선 결합에 의해 공급 받을 수 있다.

예를 들어, 외장 엘리먼트의 적어도 하나의 광원은 적외선 광원일 수 있다. 이는 검사 대상 눈의 동공이 조명에 의해 수축되지 않고 눈의 안저 반사율, 즉 안저에서의 빛의 반사율이 더 적은 정도로 개별 변동의 대상이 된다는 이점을 갖는다.

특히, 외장 엘리먼트의 적어도 하나의 광원은 쐐기형 방식으로 배열된 다수의 광원을 포함할 수 있다. 쐐기형 방식으로 배열된 이러한 광원들을 이용한 조명은 눈의 굴절에 기반하여 반사 형태를 선형화하는 것을 가능하게 하는데, 그 이유는 적색 반사의 강도 분포가 검사 대상자의 시각 결손에 기반하여 이러한 쐐기형 조명의 경우에 선형 프로파일을 갖는 것으로 나타났기 때문이다. 이는 이러한 경우 선형 프로파일의 구배가 간단히 평가될 수 있기 때문에 굴절 판단을 위해 눈의 기록된 이미지들의 평가를 용이하게 할 수 있다. 이 접근법은 Schaeffel, F., Farkas, L., & Howland, H.C.의 Infrared photoretinoscope. Appl. Opt. 26, 1505-1509를 참조하여 처음에 언급된 버클리 대학의 URL 하에서 보다 자세히 설명된다.

외장 엘리먼트의 적어도 하나의 광원은 모바일 컴퓨터 장치의 카메라로부터 상이한 거리에 배열될 복수의 광원을 포함할 수 있다. 이로 인해, 조명의 희망 편심률은 처음에 설명 된 바와 같이 눈과 카메라 사이의 특정 거리의 경우 희망 측정 범위를 설정하는데 사용될 수 있는 상이한 광원들을 이에 따라 활성화시킴으로써 설정될 수 있다.

컴포넌트는 조명 광을 필터링하기 위한 필터 및/또는 모바일 컴퓨터 장치의 통합 카메라를 위한 광을 필터링하기 위한 필터를 포함할 수 있다.

이는 앞서 설명된 바와 같이 이에 따라 필터를 선택함으로써, 특히 적색 및/또는 적외선 범위에 있는 스펙트럼을 적어도 우세하게 선택함으로써 굴절 측정을 의해 희망하는 스펙트럼을 판단하는 것을 가능하게 한다.

상기 외장 엘리먼트는 모바일 컴퓨터 장치의 카메라를 위한 개구를 포함할 수 있는데, 여기서 적어도 하나의 광원은 예를 들어, 처음에 설명된 바와 같이 특정 거리(예를 들어, 40 cm 내지 60 cm의 범위에서)를 위해 -2 내지 2 디옵터 또는 -5 내지 5 디옵터 사이의 희망 측정 범위를 달성하기 위해 (사소한 시각 결손들이 측정될 수 없을 것 같은 경우) 예를 들어, 5 mm와 20 mm 사이에서 희망 편심률이 존재하는 방식으로 개구에 인접하여 배열될 수 있는데, 여기서 측정 범위는 특히 검사 대상자에게 적응될 수 있다. 이는 개구부를 카메라에 정렬시킴으로써 카메라에 대하여 광원을 정확히 위치 설정하는 것을 가능하게 한다. 다시 말하면, 개구는 카메라가 개구를 통해 이미지들을 기록할 수 있도록 모바일 컴퓨터 장치 상에 배열된다.

본 발명의 제1 양태는 또한 교정 렌즈 판단을 위한 방법을 제공하는데, 이 방법은,

모바일 컴퓨터 장치의 통합 광원으로부터의 광을 이용하여 사람의 눈을 조명하는 단계;

모바일 컴퓨터 장치의 카메라를 이용하여 사람의 눈의 이미지를 기록하는 단계; 및

기록된 이미지에 기반하여 편심 사진굴절검사 판단을 수행하는 단계를 포함하되,

광의 편심률을 편심 사진굴절검사 판단을 위한 편심률에 적응시키는 것을 특징으로 한다.

편심률을 예를 들어 앞서 설명된 광학 엘리먼트에 의해 적응시킴으로써 앞서 설명된 바와 같이 편심 사진굴절검사 판단을 위해 적절한 편심률을 설정할 수 있다.

일반적으로 교정 렌즈 판단에 대해 처음에 설명된 바와 같이, 편심 사진굴절검사 판단은 예를 들어 구면원주(spherocylindrical) 굴절(DIN EN ISO 13666:2012에 정의된 바와 같은 구, 원주, 축 위치)로서 사람의 시력을 특징 짓는 데이터를 제공한다. 이들 데이터에 기초하여 안과 의사는 예를 들어 사람이 원시인지 또는 근시인지 여부와 같은 진단을 내릴 수 있으며, 예를 들어 안경 착용과 같은 해당 치료법을 처방할 수 있다. 이러한 진단은 본 출원의 주제가 아니며 청구된 방법들은 진단에 사용될 수 있는 데이터만을 제공한다.

편심률은 일부 광학 엘리먼트들에 대해 이미 설명된 바와 같이, 통합 광원의 위치와 무관하게 허용 오차 범위 내에서 희망 편심률에 적응될 수 있다. 이러한 방식으로, 이 방법은 (예를 들어, 상이한 유형의 모바일 컴퓨터 장치에서) 통합 광원의 가변 위치들에도 불구하고 동일한 편심률로 설정될 수 있다.

본 발명의 제2 양태는 다음의 단계, 즉 모바일 컴퓨터 장치와 사용자의 머리 사이의 거리를 판단(즉, 확인 및/또는 확정)하는 단계, 사용자의 머리의 눈의 이미지를 기록하는 단계, 및 기록된 이미지와 거리에 기반하여 교정 렌즈 판단을 수행하는 단계를 포함하는 교정 렌즈 판단을 위한 방법을 수행한다.

이 경우, 이미지는 상이한 조명 방향으로 반복적으로 기록될 수 있다. 결과로서 복수의 경선(meridian)이 측정되는데, 즉 눈이 상이한 방향들에 따라 측정된다. 이는 구, 원주 및 축과 같은 파라미터를 판단하는 것을 가능하게 한다.

이러한 컴퓨터 프로그램의 결과로서, 스마트폰과 같은 모바일 컴퓨터 장치가 편심 사진굴절검사를 위해 사용될 수 있다. 거리를 판단함으로써 희망 거리를 판단할 수 있으므로 처음에 설명된 측정 범위, 거리, 및 편심률 사이의 관계에 따라 주어진 편심률에 대해 희망 측정 범위를 판단할 수 있다.

이미 언급된 바와 같이, 교정 렌즈 판단을 수행하기 위해 예시적인 실시예들에서는 편심 사진굴절검사가 사용될 수 있다. 여기에서 눈의 교정 렌즈 판단이 논의되었지만, 단수 표현("a(n)")은 여기에서 단순히 부정관사로서 고려되어야 하며, 사람의 두 눈 모두가 검사될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 소위 적색 반사, 즉 눈의 안저에 의해 반사된 광은 컴포넌트의 앞서 설명된 변형예들 중 하나에 의해 생성될 수 있는 편심 조명에 의해 생성된다. 이러한 적색 반사는 기록된 이미지(들)에서 볼 수 있다. 사람이 비정시(시각 결손, 즉 원시, 근시 또는 난시)를 갖는 경우, 이는 동공의 불균일 조명을 초래한다. 정시안(emmetropic eye)(정상 시력)인 경우, 동공은 어두워 보인다. 광 분포는 이미지 분석 방법들을 이용하여 평가될 수 있으며, 사람의 시각 결손은 광 분포를 기반으로 판단될 수 있다. 이 목적으로, 문헌에 설명되어 있고 나중에 간략히 설명되는 수학식들이 이용된다. 조명의 편심률이 바람직하지 않은 경우에는 비정시(시각 결손)의 경우에도 동공이 어둡게 보일 수 있음에 유의해야 한다. 그러나 설명된 광학 컴포넌트들을 이용하여 희망 편심률이 설정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이 경우 거리의 판단은 다음의 단계들, 즉

치수가 알려진 객체의 이미지를 기록하고 기록된 이미지에 기반하여 거리를 판단하는 단계;

모바일 컴퓨터 장치의 카메라의 오토포커스 설정에 기반하여 거리를 판단하는 단계;

거울을 통한 모바일 컴퓨터 장치의 기록에 기반하여 거리를 판단하는 단계;

소정의 거리 값으로 오토포커스를 설정하고 머리의 거리가 소정의 거리 값에 대응하면 메시지를 출력하는 단계;

사용자로부터 입력을 수신하는 단계; 및

사용자의 팔 길이를 추정하고 추정된 팔 길이에 기반하여 거리를 판단하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.

이 경우, 소정의 거리 값은 처음에 설명되었던 측정 범위, 편심률, 및 거리 간의 관계들에 기반하여 편심 사진굴절검사 판단에 필요하거나 요구되는 거리 값이다.

그러므로 거리를 판단하는 다수의 가능한 간단한 방식이 존재한다. 이들은 (카메라의 오토포커스와 같은) 존재하는 컴포넌트들을 이용하거나 알려진 크기의 객체 또는 거울과 같은 비용 효과적인 컴포넌트를 이용하여 수행된다.

프로세서에서 실행될 때 상기 방법을 수행하는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이 또한 제공된다.

이러한 컴퓨터 프로그램은 예를 들어, 네트워크로부터 모바일 컴퓨터 장치로 다운로드하기 위해 제공될 수 있다. 모바일 컴퓨터 장치들을 위한 이러한 컴퓨터 프로그램들은 앱(app)이라고도 지칭된다. 기록 중에, 이 경우 앞서 설명된 컴포넌트들 중 하나 이상을 이용하여 눈이 조명될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 또한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다.

또한, 이러한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 데이터 저장 매체(예를 들어, 메모리) 및 프로세서를 갖는 모바일 컴퓨터 장치가 제공된다.

본 발명의 제1 양태와 본 발명의 제2 양태를 링크 연결하는 키트가 또한 제공된다.

이러한 키트는, 예를 들어 모바일 컴퓨터 장치에 컴포넌트를 장착하고, 모바일 컴퓨터 장치에서 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 굴절 측정을 위해 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 컴퓨터 장치를 이용하는 가능한 비용 효과적인 방식을 제공할 수 있게 한다.

본 발명은 다양한 예시적 실시예들에 기초하여 보다 상세히 설명된다.

도 1은 예시적 실시예에 따른 시스템의 개략적 예시를 도시한다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 시스템의 부분 사시도를 도시한다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 4는 또 다른 예시적 실시예에 따른 시스템의 예시를 도시한다.
도 5는 몇몇 예시적 실시예에 따라 컴포넌트에 사용될 수 있는 광원 배열의 예시를 도시한다.
도 6은 또 다른 예시적 실시예에 따른 시스템을 도시한다.
도 7은 예시적 실시예에 따른 방법을 상세히 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 8a 내지 도 8d는 몇몇 예시적 실시예에서 이미지 기록의 평가를 상세히 설명하기 위한 그래프들을 도시한다.
도 9는 예시적 실시예에 따른 스마트폰의 배향을 상세히 설명하기 위한 예시를 도시한다.
도 10은 또 다른 예시적 실시예에 따른 시스템을 도시한다.

이하에서 논의되는 예시적 실시예들은 모바일 컴퓨터 장치를 위한, 특히 모바일 컴퓨터 장치의 하우징에 장착하기 위한 컴포넌트에 관한 것이다. 다음의 설명에서, 이러한 모바일 컴퓨터 장치의 예들로서 스마트폰들이 사용된다. 이하 설명되는 본 발명에 따른 시스템들은 스마트폰 및 검사 대상자의 눈을 조명하는데 사용되는 본 발명에 따른 컴포넌트를 포함한다. 이러한 스마트폰들에 대한 대안으로서, 태블릿 PC 또는 랩톱 컴퓨터와 같은 다른 모바일 컴퓨터 장치들 또한 사용될 수 있다.

도 1은 예시적 실시예에 따른 시스템의 개략적 예시를 도시한다. 도 1의 시스템은 모바일 컴퓨터 장치(11) 및 모바일 컴퓨터 장치(11)의 하우징(12)에 장착된 컴포넌트(10)를 포함한다. 모바일 컴퓨터 장치(11)는 하우징(12)에 배열된 프로세서(15) 및 관련 메모리(17)를 구비한다. 메모리(17)는 특히, 프로세서(15)에서 실행되는 경우 검사 대상자의 눈의 교정 렌즈 판단을 위한 방법이 편심 사진굴절검사를 이용하여 수행되게 하는 프로그램들을 저장할 수 있다.

모바일 컴퓨터 장치(11)는 또한 하우징(12)에 설치되어 검사 대상자, 특히 검사 대상자의 일안 또는 양안의 하나 이상의 이미지를 기록하는데 사용될 수 있는 카메라(14)를 포함한다. 예를 들어, 모바일 컴퓨터 장치(11)는 또한 굴절 측정의 결과들을 출력하는데 사용되는 디스플레이(16)를 포함한다. 디스플레이(16)는 소위 터치스크린 형태로 존재할 수도 있으며 사용자에 의한 입력들을 가능하게 할 수 있다.

모바일 컴퓨터 장치(11)의 예시된 부분들은 제한적으로 해석되지 않아야 하며, 스마트폰, 태블릿 PC 또는 랩톱과 같은 모바일 컴퓨터 장치의 추가 부분(통상적인 부분), 예를 들어 인터페이스들, 키보드들, (무선 또는 유선) 네트워크와 통신하기 위한 통신 디바이스들, 하드 디스크와 같은 대용량 메모리들 등이 제공될 수 있다.

컴포넌트(10)는 고정 엘리먼트(13)를 통해 모바일 컴퓨터 장치(11)의 하우징(12)에 장착된다.

컴포넌트(10)는 화살표(18)로 표시되는 바와 같이 검사 대상자의 머리, 특히 눈을 조명하기 위한 조명 광을 출력하도록 셋업된다. 다양한 특정 예시적 실시예에 기초하여 이하 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 컴포넌트(10)는 예를 들어 모바일 컴퓨터 장치(11)의 기설치 광원으로부터의 광을 이용할 수 있고, 조명 광(18)을 생성하기 위해 상기 광을 적절하게 편향 및/또는 필터링할 수 있다. 예를 들어, 이러한 기설치 광원들은 플래시 광원일 수 있다. 다른 변형예에서, 컴포넌트(10)는 조명 광(18)을 생성하기 위해 하나 이상의 광원을 갖는 외장 엘리먼트를 포함할 수 있다.

이 경우, 몇몇 예시적 실시예에서, 프로세서(15)는 카메라(14)를 이용한 이미지 기록에 매칭되는 방식으로 조명이 수행되도록 조명 광(18)을 제어할 수 있다. 다른 예시적 실시예에서, 컴포넌트(10)는 예를 들어, 조명을 스위칭 온/오프 하는데 사용될 수 있는 스위치 등을 포함할 수 있다. 기록된 이미지들은 교정 렌즈 판단을 위해 프로세서(15)를 통해 최종적으로 평가된다.

이제 컴포넌트(10)에 대한 다양한 가능한 구현들이 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명된다. 반복을 피하기 위해, 동일하거나 상호 대응하는 구성 요소들이 도 2 내지 도 6에서 동일한 참조부호들을 가지며 반복적으로 설명되지 않는다. 이 경우, 도 2 내지 도 6에서 모바일 컴퓨터 장치의 일례로서 스마트폰(20)이 사용된다. 그러나 컴포넌트(10)의 예시된 변형예들 또한 다른 모바일 컴퓨터 장치들, 예를 들어 태블릿 컴퓨터들과 함께 그에 따라 사용될 수 있다.

도 2는 제2 예시적 실시예에 따라 스마트폰(20) 및 컴포넌트(21)를 포함하는 시스템의 부분 사시도를 도시한다. 스마트폰(20)은 하우징 내에 통합된 광원(22) 및 후면의 하우징 내에 통합된 카메라(23)를 구비하는데, 예를 들어 광원과 카메라는 서로 10 mm의 거리에 배열된다. 통합 광원(22) 및 통합 카메라(23)를 이용하여 편심 사진굴절검사를 수행하기 위해, 이 스마트폰(20)은 10 mm의 고유 편심률로 인해 모든 거리 및 측정 범위에 적합하지 않다. 예를 들어, 스마트폰을 검사 대상 눈으로부터 60 cm의 거리에서 잡고 있는 경우, 측정 범위는 약 -5 내지 +5 디옵터가 되지만, 대략 -1 내지 1 디옵터 범위의 사소한 시각 결손들이 측정될 수 없다. 반면에, 적어도 검사 대상자가 스마트폰(20)을 스스로 잡고 있는 경우에는 제한된 팔 길이로 인해 더 큰 거리는 달성하기 어렵다. 그러므로 본 발명에 따른 컴포넌트(21)는 도 2의 시스템에서 스마트폰(20)의 후면(즉, 스마트폰의 디스플레이로부터 떨어져서 마주하는 면)에 장착된다. 이 경우, 컴포넌트(21)는 조명의 편심률을 희망 값으로 변경하는 방식으로 위치 설정 및 구성된다.

도 2에 도시된 예시적 실시예에서, 이러한 목적으로 컴포넌트는 프리즘(21), 보다 정확하게는 예시된 실시예에서 접착 스트립(29)을 통해 스마트폰(20)의 하우징에 장착된 광학 엘리먼트로서 단부면(end face)에서 서로 평행하게 배열되는 반사면들(27 및 28)을 갖는 평행 평면판을 구비한다. 스마트폰(20)의 카메라(23)로부터 희망 거리에서 조명 광(24)을 방출하기 위해 예시된 바와 같이 먼저 반사면(27)에서 그 다음 반사면(28)에서 광원(22)에 의해 방출된 광을 반사시킴으로써 프리즘(21)은 도 2에 예시된 바와 같이 스마트폰(20)의 내부 광원(22)에 의해 방출되는 광을 편향시킨다.

그러므로 사진굴절검사 측정을 위해 조명의 희망 편심률(26)을 제공하는 것이 가능한데, 여기서 편심률은 프리즘(21)에 의해 광원(22)에 대해 오프셋 되는 조명 광(24)의 유효 출광 위치(210)와 (카메라의 광학 축(25)에 대응하는 중심 축에 대해 여기에서 설명된) 카메라(23) 사이의 거리에 대응한다. 처음에 설명된 바와 같이, 여기서는 출광 위치(210)로부터 카메라(23)의 광학 축(25)까지 편심률(26)이 측정된다. 출광 위치(210)와 카메라(23) 사이의 수직 오프셋, 즉 광학 축(25)에 평행한 방향(여기서는 스마트폰(20)의 표면에 수직인 방향)의 오프셋은 편심률을 판단할 때 무시된다. 이 점에서, 프리즘(21)이 (광학 축(25)에 평행한 방향으로) 너무 얇아서 이러한 수직 오프셋이 편심률(26)보다 상당히 작은 것이 바람직하다. 편심률(26)은 예를 들어, 5 mm일 수 있는데, 그 결과 60 cm의 거리의 경우 약 -2.5 내지 +2.5 디옵터의 측정 범위가 된다.

예시된 예시적 실시예에서, 광원(22)은 스마트폰(20)의 다른 동작 중에 카메라(23)를 이용한 기록을 위한 조명으로서도 사용되는 광원이다. 예를 들어, 사진들을 위한 플래시 광원이거나 스마트폰(20)을 이용한 비디오 기록을 위한 (예를 들어, 발광 다이오드들에 기반한) 연속 광원일 수 있다.

광원(22)은 또한 예를 들어 스마트폰(20)의 센서에 사용되는 적외선 광원일 수 있다. 또한, 이러한 적외선 광원(22)은 카메라(23)로부터 더 떨어져서 배열될 수 있다. 이 경우, 앞서 설명된 바와 같이, 컴포넌트(30)는 희망 편심률, 예컨대 5 ㎜에 대해 편향을 달성하기 위해 그에 따라 치수가 정해진다. 여기서, 5 ㎜의 값은 여기서 일례로서 이해되어야 하고, 다른 값들, 예를 들어 5 ㎜ 내지 20 ㎜ 사이의 값은 희망 작업 거리 및 희망 측정 범위에 따라 프리즘(21)을 적절하게 치수 설정함으로써 달성될 수 있다.

이 경우, 프리즘(21)은 유리 또는 플라스틱 소재로 생산될 수 있는데, 이는 비용 효율적인 생산을 가능하게 한다. 예를 들어, 이러한 플라스틱 프리즘은 사출 성형 방법을 이용하여 생산될 수 있다. 그러므로 도 2의 예시적 실시예는 검사 대상자와 스마트폰(20) 사이의 주어진 거리를 위해 비용 효과적인 방식으로 편심 사진굴절검사를 위해 개별적으로 희망 측정 범위를 제공하는 것을 가능하게 만든다.

그러므로 프리즘(21)은 광원(22)과 카메라(23) 사이의 특정 거리를 갖는 스마트폰(20)의 특정 모델에 대해 희망 편심률을 제공하도록 셋업된다. 이 경우, 상이한 타입의 스마트폰(20)을 위해 상이한 프리즘들이 제공될 수 있다.

도 3은 또 다른 예시적 실시예에 따른 시스템의 부분 단면도를 도시한다. 이 시스템은 스마트폰(20), 및 도 2의 컴포넌트와 같이 스마트폰(20)의 후면에 장착되는 본 발명에 따른 컴포넌트(30)를 포함한다.

도 3에 도시된 본 발명에 따른 컴포넌트(30)는 스마트폰(20)의 기설치 광원의 상이한 위치에 대해 카메라(23)의 광학 축(25)을 기준으로 출광 위치(210)의 희망 편심률(26)을 생성할 수 있도록 셋업된다(출광 위치(210)와 광학 축(25) 사이에 측정되는 바와 같은 도 2를 참조한 편심률(26)에 대한 설명은 도 3의 예시적 실시예에도 적용됨). 컴포넌트(30)는 스마트폰(20)의 카메라(23)를 위한 리세스(35)를 갖는 캐리어 재료(34)를 포함한다. 제1 반사면들과 제2 반사면의 배열(31)이 캐리어(34)에 통합된다. 예시된 예에서, 배열(31)은 마이크로-프리즘 어레이이고, 제1 반사면들은 프리즘 표면이다.

광원(22)으로부터의 광은 입사면(37)을 통해 배열(31)로 통과하고, 제1 반사면들 중 하나 이상에 의해 제2 반사면(33)의 방향으로 대략 90°만큼 편향된다. 약 90°만큼의 편향은 다시 도 3에 예시된 바와 같이, 제2 반사면(33)에서 다시 수행되며, 그 결과, 광선은 편심률(26)을 갖는 조명 광(24)으로서 출사면(38)을 통해 출력된다. 그러나, 다른 각도를 갖는 다른 기하 구조들 또한 가능하다.

이 경우, 예를 들어, 편심률(26)은 실질적으로 광원(22)의 정확한 위치와 무관하게, 1mm 미만 또는 0.5mm 미만의 허용오차를 갖는다. 자세히 설명하면, 도 3은 광원(22)에 대한 오프셋 된 다른 가능한 광원들(22' 및 22")을 도시한다. 이들 광원(22' 및 22")의 경우에도, 광원(22' 또는 22")으로부터의 광은 제2 반사면(33)을 향해 배열(31)을 통해 편향되고, 제2 반사면(33)에 의해 다시 편향되며, 그 결과 광원의 정확한 위치와 무관하게 카메라(23)의 광학 축(25)에 대한 조명 광(24)의 실질적으로 동일한 편심률(26)이 항상 초래된다.

예시된 예에서, 캐리어(34)는 광학 컴포넌트(30)를 스마트폰(20)에 용이하게 고정시킬 수 있도록 일 면에 접착면을 갖는 필름의 형태로 존재한다. 참조부호 32는 조명 광(24)을 위한 위치 이외의 위치들에서 컴포넌트(30)로부터 나오는 빛, 예를 들어 미광(stray light)을 방지하는 불투명 커버를 지칭하는데 사용된다.

도 3에 예시된 예시적 실시예에서, 처음에 설명된 바와 같이, 컴포넌트(30)는 광원(22)의 방출 스펙트럼을 희망 스펙트럼, 예를 들어 주로 적색 및 적외선 범위의 스펙트럼으로 제한하기 위해 광학 필터(30), 즉 크로매틱 대역통과 필터(chromatic bandpass filter)를 구비한다. 예시된 실시예에서, 필터(30)가 출광면(38)에 배열된다. 그러나, 이러한 필터는 빔 경로 내의 다른 위치들에, 예를 들어 배열(31)과 제2 표면(33) 사이 또는 입광면(37) 상에 배열될 수 있다.

도 10은 프리즘(21)을 스마트폰(20)에 고정하기 위한 또 다른 가능성을 예시하는 또 다른 예시적 실시예에 따른 시스템을 도시한다. 이 경우, 도 10의 시스템은 브래킷들(101)에 의해 가역적으로 해제 가능하게 스마트폰(20)에 고정된 플레이트(100)를 갖는다. 플레이트(100) 상에는 또 다른 플레이트(102)가 배열되어 설정 스크류들(103 및 104)에 의해 플레이트(100)에 대하여 이동되거나 위치 설정될 수 있다. 프리즘(21)은 또 다른 플레이트(102)에 고정된다.

플레이트들(100 및 102)은 스마트폰(20)의 카메라(23)를 위한 리세스(105)를 갖는다. 플레이트들(100 및 102)은 또한 통합 광원(22)을 위한 리세스를 갖는다.

프리즘(21)은 설정 스크류들(103 및 104)을 통해 플레이트(102)를 이동시킴으로써 통합 광원(22)에 대하여 위치 설정될 수 있으며, 그 결과 광원(22)으로부터의 광은 프리즘의 표면(27)에 충돌한다(도 2 참조).

도 2 및 도 3을 참조하여 앞서 논의된 예시적 실시예에서, 스마트폰(20)의 광원(22)으로부터의 광은 희망 편심률(26)을 갖는 조명 광(24)을 제공하기 위해 편향된다. 후술되며 도 4 내지 도 6에 도시된 예시적 실시예들에서, 각각의 컴포넌트 자체는 하나 이상의 별도의 광원을 갖는다.

도 4의 예시적 실시예에서, 도 4는 스마트폰(20) 및 외장 엘리먼트(40)의 형태인 컴포넌트를 갖는 또 다른 예시적 실시예에 따른 시스템의 사시도를 도시한다.

외장 엘리먼트(40)는 다수의 광원(41)을 포함한다. 다수의 광원(41)은 고정 엘리먼트로 사용되는 외장 엘리먼트(40) 내의 개구(42) 주위에 복수의 쐐기형 배열들로 배열된다. 광원(41)은 예를 들면, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 또는 양자 도트 광원 엘리먼트들이다. 외장 엘리먼트(40)는 스마트폰(20)이 외장 엘리먼트(40) 내로 삽입되는 것과 같은 방식으로 도시된 유형의 스마트폰(20)에 적응되며, 이 과정에서 스마트폰(20)의 카메라(23)는 개구(42)와 정렬된다. 이 경우, 스마트폰(20)이 외장 엘리먼트(40)로 삽입되어 있는 경우 광원(41)은 외장 엘리먼트(40)의 외측, 즉 스마트폰(20)으로부터 떨어져서 마주하는 면에 배열된다. 이러한 방식으로, 예시된 예에서는 스마트폰의 광원(22)이 음영 처리되어 광원(41)에 의해 그대로 대체된다. 광원(41)은 카메라(23)에 대해 희망 편심률을 갖는 조명을 제공할 수 있다. 또한, 편심률은 도 4에서와 같이 복수의 광원을 이용함으로써 설정될 수 있다. 또한, 쐐기 형상의 배열은 앞서 이미 설명된 바와 같이 동공 내의 적색 반사를 선형화하는 것을 가능하게 한다. 외장 엘리먼트(40)와 같은 외장 엘리먼트는 또한 도 2 및 도 3의 광학 컴포넌트들을 스마트폰과 같은 모바일 컴퓨터 장치에 고정하는데 사용될 수 있음을 주목해야 한다.

광원(41)은 가시 범위에서 광을 방출할 수 있지만, 적외선 범위 내에서 가시 범위 미만의 광을 방출하는 적외선 광원일 수도 있다. 적외선 광원은 검사 대상자가 덜 교란되고 또한 검사 대상 눈의 동공이 광원(41)으로부터의 광에 의한 조명 때문에 수축되지 않거나 덜 수축된다는 이점을 갖는다. 이 경우, (도 4에 명확히 도시되지는 않은) 적외선 필터가 개구(42)에 제공되어 적외선 광만이 통과하도록 허용한다.

광원 엘리먼트들(41)은 외장 엘리먼트(40)에 배열된 충전지에 의해 공급 받는다. 광원 엘리먼트(41)는 스마트폰(20)을 통해 유무선 방식(예를 들어, 블루투스 또는 근거리 무선통신(Near-Field Communication (NFC))으로 제어된다. 다른 구현예들에서, 외장 엘리먼트(40) 또는 다른 동작 엘리먼트에 제공되는 스위치를 이용한 제어 또한 가능하다.

도 4에 예시된 것 이외에 광원 엘리먼트들 또는 외장 엘리먼트들의 배열 또한 가능하다. 도 5는 카메라(23)만이 도 5에 예시되어 있는 스마트폰 및 다수의 광원 엘리먼트((50A, 50B, 50C, ...)가 제공되는 광학 엘리먼트를 구비한 컴포넌트를 포함하는 시스템을 도시하고 있다. 광원 엘리먼트들(50A, 50B, 50C, ...)은, 예를 들어 도 4의 외장 엘리먼트(40)와 같은 외장 엘리먼트에서 배열될 수 있다. 도 5의 예시적 실시예에서, 복수의 광원 엘리먼트(50A, 50B, 50C,…)가 각각 특정한 각도로 일렬로 배열된다. 광원 엘리먼트(50A, 50B, 50C, ...)를 선택적으로 스위치 온함으로써 희망 편심률이 달성될 수 있다. 광원 엘리먼트가 4개인 경우, 이들 광원 엘리먼트는 예를 들어, 5 mm, 10 mm, 15 mm 및 20 mm의 거리에 배열될 수 있다. 이 경우, 이미 설명한 바와 같이, 각각의 편심률은 스마트폰과 검사 대상자 사이의 주어진 거리에 대해 편심 사진굴절검사 측정이 가능한 기정의된 측정 범위에 할당된다. 위의 수치적 예를 이용하면, 스마트폰과 눈 사이의 60cm 거리에서 4개의 광원 엘리먼트를 점차적으로 사용함으로써 약 -9와 +9 디옵터 사이의 총 측정 범위가 커버될 수 있다. 광원 엘리먼트(50A, 50B, 50C, ...)는 도 4를 참조하여 이미 설명된 바와 같이 가시 범위 및/또는 적외선 범위에서 광을 방출할 수 있다.

도 6은 스마트폰(20) 및 컴포넌트(60)를 구비한 시스템을 도시하고 있다. 컴포넌트(60)는 외장 엘리먼트(63)와, 외장 엘리먼트(63) 내의 개구(62)에 인접하게 장착된 광원 엘리먼트들(61)을 포함한다. 도 6의 예시적 실시예에서, 외장 엘리먼트(63)는 캡(cap)의 형태로 존재하여 스마트폰(20)에 "위치 설정"될 수 있도록 크기 및 형상 측면에서 스마트폰(20)에 적응된다. 이 경우, 도 4의 예시적 실시예와 유사한 방식으로, 개구(62)는 스마트폰의 카메라(63)와 정렬되고 스마트폰(20)의 내부 광원(22)은 덮인다. 도 4와 반대로, 광원 엘리먼트(61)의 단일 쐐기만이 도 6의 예시적 실시예에 존재한다. 그러나, 도 4와 유사한 방식으로 복수의 이러한 쐐기를 제공하거나 도 5에서와 같은 배열을 제공하는 것도 가능하다. 이는 특히, 외장 엘리먼트들의 다양한 구성이 가능하고 광원들의 상이한 배열들과 결합될 수 있음을 보여준다. 도 4를 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 광원 엘리먼트(61)는 또한 가시 범위 또는 적외선 범위에서 동작할 수 있는데, 적외선 범위에서 동작하는 경우 해당 적외선 필터가 도 4의 예시적 실시예에 대해 이미 설명된 바와 같이 개구(62)에 제공될 수 있다. 광원 엘리먼트를 구비하는 대신에 도 4 및 도 6의 외장 엘리먼트들(40 및 63)이 스마트폰(20)에 장착하여 위치 설정하기 위해 도 2의 프리즘(21) 또는 도 3의 컴포넌트(30)와 결합될 수 있음을 주목해야 한다. 이러한 방식으로, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 프리즘(21)은 편심률을 적응시키기 위해 외장 엘리먼트에 의해 스마트폰(20)의 내부 광원(22)에 대하여 위치 설정될 수 있다. 이 목적을 위해, 외장 엘리먼트는 그 위에 프리즘(21)이 배열된 내부 광원(22)의 위치에 개구를 구비할 수 있다.

이제 모바일 컴퓨터 장치 및 전술된 컴포넌트를 포함하는 시스템들 중 하나의 도움으로 교정 렌즈 판단이 어떻게 수행될 수 있는지에 대해 아래에서 설명한다. 이 점에서, 도 7은 예시적 실시예에 따른 해당 방법의 흐름도를 도시하고 있다. 이 경우, 이 방법은 모바일 컴퓨터 장치에 의해 제어되는 방식으로, 예를 들어 모바일 컴퓨터 장치의 메모리(예를 들어, 도 1의 메모리(17))에 저장되고, (프로세서(15)와 같은) 프로세서 상에 실행되고, 방법 시퀀스를 제어하는 (스마트폰들 또는 태블릿들의 경우 대개 앱으로 지칭되는) 컴퓨터 프로그램에 의해 수행될 수 있다.

앞서 이미 설명된 바와 같이, 편심 사진굴절검사 측정의 측정 범위는 조명의 편심률, 동공 지름, 및 카메라와 검사 대상자의 머리 사이의 거리에 의존한다. 그러므로, 도 7의 방법의 단계 70에서, 모바일 컴퓨터 장치, 예를 들어 상기 예시적 실시예들에서의 스마트폰(20)과 검사 대상자의 머리 사이의 거리가 우선 판단(측정 및/또는 확정)되고/되거나, 검사 대상자가 머리로부터 특정 거리에 모바일 컴퓨터 장치를 위치 설정하도록, 예를 들어 잡고 있도록 지시 받는다. 예를 들어, 이러한 거리 측정 또는 모바일 컴퓨터 장치와 검사 대상자의 머리 사이의 거리 확정은 다음의 방식으로 수행될 수 있다.

단계 70에서, 공지된 사이즈의 객체가 검사 대상자의 얼굴 근처로 이동될 수 있으며, 카메라를 이용하여 대응 이미지가 기록될 수 있다. 이 이미지는 교정 렌즈 판단에 사용되는 것과 동일한 것일 수 있다. 이 경우, 거리는 미리 단계에서 판단되지 않고, 오히려 이미지 기록과 함께 판단된다. 그 다음, 거리는 이미지 내의 객체의 사이즈로부터 판단될 수 있다. 그러나, 이러한 거리 판단은 또한 이미지의 기록 이전에 가능하며, 이에 기반하여 교정 렌즈 판단이 수행된다. 예를 들어, 알려진 사이즈의 객체로서 신용 카드 또는 표준화되거나 알려진 크기를 갖는 다른 객체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 측정을 위해 치수들이 정의된 객체가 특별히 제공될 수 있다. 또한, 이러한 알려진 사이즈의 객체는 추가적인 목적, 예를 들어, 동공 사이즈와 같은 기록된 이미지 내의 치수들을 판단하기 위한 벤치 마크로서 이용될 수 있다.

또한, 단계 70에서 거리를 판단하기 위해 모바일 컴퓨터 장치의 카메라의 포커싱 디바이스(오토포커스) 또한 이용될 수 있다. 스마트폰(20)과 같은 스마트폰 또는 이와 유사한 컴퓨터 장치들에서, 카메라들은 종종 이러한 오토포커스를 갖는다. 거리는 이러한 오토포커스에 의한 포커싱 중에 동시에 판단되며, 이 거리 측정은 또한 본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 거리를 판단하기 위해 이미 존재하는 하드웨어가 이용된다.

다른 변형예에서, 모바일 컴퓨터 장치의 카메라의 앞서 언급된 오토포커스는 단계 70에서의 굴절 측정을 위해 요구되는 고정된 거리로 설정될 수 있다. 그 다음, 모바일 컴퓨터 장치는 사용자의 안면부, 특히 눈이 선명하게 촬영되고 이에 따라 사용자가 희망 거리에 있다면 포지티브 피드백을 제공할 수 있다. 이와 같이 거리는 비교적 간단한 방식으로 판단될 수 있다.

또한 단계 70에서 거리를 판단하기 위해, 명시적으로 존재하는 거리 센서(깊이 센서로도 지칭됨) 또는 스테레오 카메라 시스템(모바일 컴퓨터 장치에 존재하는 경우에만)이 사용될 수 있다. 이러한 거리 센서들은 예를 들어, 적외선 센서, ToF(time-of-flight) 센서 등을 포함할 수 있다.

다른 변형예에서, 사용자의 얼굴을 기록하기 위해 거울이 이용될 수 있는데, 다시 말하면 사용자가 직접 기록되지 않고 오히려 거울을 통해 기록된다. 이러한 경우에, 단계 70에서 사용자는 이미지 기록을 위해 그의 얼굴의 바로 옆에 모바일 컴퓨터 장치를 잡고 있도록 지시 받을 수 있으며, 그 결과 모바일 컴퓨터 장치는 거울에 있는 얼굴과 함께 촬영된다. 이 경우, 모바일 컴퓨터 장치의 치수들이 알려져 있기 때문에 모바일 컴퓨터 장치, 예를 들어 스마트폰은 그 자체로 (특정 객체가 기록된 앞선 경우와 유사한) 사이즈 스케일로서 사용될 수 있다.

또 다른 예시적 실시예에서, 검사 대상 사용자 또는 조사 수행자는 단계 70에서 모바일 컴퓨터 장치에 거리를 수동 입력하도록 요청 받을 수 있다. 이 경우, 검사 대상자(또는 다른 조사 수행자 또는 조력자)는 거리를 수동으로 측정한 후 입력할 수 있다.

사용자가 검사를 위해 소위 셀피(selfie)의 방식으로 자기 자신을 촬영하면, 사용자의 팔 길이(또는 "셀피 스틱(selfie stick)"과 같은 보조 장치의 길이)는 단계 70에서 추정 또는 입력될 수 있고, 이에 기반하여 거리가 추정될 수 있다.

모바일 컴퓨터 장치의 배향, 예를 들어 얼굴과 관련된 각도가 단계 70에서 부가적으로 판단될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 스마트폰에 존재하는 바와 같이, 컴퓨터 장치의 내부 위치 센서들이 이러한 목적으로 사용될 수 있다.

단계 71에서, 조명은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명되는 바와 같이, 모바일 컴퓨터 장치의 하우징에 장착된 컴포넌트를 이용하여 활성화된다. 스마트폰(20)의 광원(22)은 도 2 또는 도 3에서 시스템들에서 이러한 목적으로 활성화된다. 컴포넌트, 특히 외장 엘리먼트의 광원 엘리먼트들(41, 및 50A 내지 50C 및 61)이 도 4, 5, 또는 6에 있는 시스템들에서 활성화된다. 이는 또한 단계 70 이전에 이미 발생할 수 있다. 따라서, 예시된 시퀀스는 제한적으로 해석되지 않아야 한다는 것이 명백하다.

단계 73에서, 교정 렌즈 판단이 수행되어야 하는 사람, 특히 그 사람의 눈(들)의 이미지의 적어도 하나의 기록이 수행된다. 단계 74에서, 안 굴절(eye refraction)은 단계 73에서 기록된 이미지에 기초한 편심 사진굴절에 의해 최종적으로 판단된다.

예시적 실시예에서, 이 목적을 위해 검사 대상 눈의 동공이 기록된 이미지에서 우선 검출되고, 동공에서 휘도의 포화가 더 이상 존재하지 않는 동공 지름이 정의된다. 그 다음, 휘도 프로파일이 분석되는데, 이 경우 이러한 분석은 컬러 이미지(RGB(red, green, blue) 이미지)에 대해 수행되거나, 컬러 채널에 따라 별도로 수행되거나, 전체 동공 지름에 걸쳐 하나의 컬러 채널에 대해 수행될 수 있다. 가장 간단한 경우에, 눈의 시각 결손은, 예를 들어, 공지된 시각 결손을 갖는 눈들 또는 이러한 시각 결손을 시뮬레이션 하는 광학 유닛들과 함께 이전 캘리브레이션에 기반하여 이러한 휘도 프로파일의 구배(gradient)로부터 판단될 수 있다.

일례로서, 도 8a 내지 도 8d는 이러한 휘도 프로파일의 예시들을 도시하고 있다. 이들 예시는 상세한 설명을 위해서만 사용되며, 예를 들어, 검사 대상 눈의 시각 결손에 의존하여 다르다. 도 8a의 곡선(80)은 (이미지의 픽셀들에서) 동공의 지름에 걸쳐 눈의 기록된 컬러 이미지에서의 휘도 분포(그레이스케일 값)를 보여준다. 도 8b의 곡선(81)은 적색 컴포넌트의 휘도 분포를 보여주고, 곡선 8c는 녹색 컴포넌트의 휘도 분포를 보여주고, 도 8d의 곡선(83)은 도 8a로부터의 곡선(80)의 청색 컴포넌트를 위한 휘도 분포를 보여준다. 이 경우, 도 8a 내지 도 8d에 예시된 바와 같이, 휘도는 동공의 전체 지름에 걸쳐 라인을 따라 측정될 수 있지만, 눈의 섹션, 예를 들어 직사각형 내에서 수행될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 각각의 검사 대상 경선(meridian)(즉, 광원과 카메라 사이의 라인에 의해 정의되는 경선)에서의 눈의 굴절은 공지된 변환 요인 또는 공지된 관계들을 이용하여 동공에서의 휘도의 상승(즉, 예를 들어, 곡선들(80 내지 83)에서의 상승)으로부터 직접 추론될 수 있다. 또한 산란이 가장 적은 컬러 채널만 평가에 사용할 수도 있는데, 예를 들어 청색 컬러 채널일 수 있다.

다른 경선들을 측정하기 위해 상이한 조명 방향을 갖는 복수의 이미지를 기록할 목적으로 단계 71 및 73이 반복적으로 수행될 수도 있다. 이를 위해, 단계 71에서 광원(41)의 상이한 쐐기들이 상이한 방향으로부터 연속적으로 검사 대상 눈을 조명하기 위해 도 4의 시스템에서 연속적으로 활성화되거나, 도 5의 시스템의 카메라(23)로부터 시작하여 상이한 방향으로부터 배열되는 광원들이 연속적으로 활성화된다. 그 후, 단계 73에서 눈의 이미지가 방향마다 기록되고, 그 결과 활성화된 광원의 위치 및 카메라의 위치에 의해 정의되는 경선이 측정된다. 그 후, 단계 74에서 이러한 방식으로 기록된 이미지들에 기초하여 눈 굴절이 판단된다.

도 1, 도 2, 및 도 6의 시스템들과 같이 하나 이상의 광원이 스마트폰(20)의 카메라(23)의 일 측에만 배열된 시스템들의 경우, 스마트폰(20)은 도 9에 예시된 바와 같이 복수의 경선을 측정하기 위해 기록 중에 얼굴에 대해서 상이한 각도로 위치 설정될 수 있다. 도 9는 얼굴(90)에 대해 상이한 각도 위치(예를 들어, 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°)로 스마트폰(20)을 도시하고 있다. 이 경우, 반대편의 각도 위치들(예를 들어, 0° 및 180°)은 동일한 경선을 측정하므로 어떠한 추가적인 정보도 제공하지 않는다. 이 경우, 서로 60°의 거리에 있는 3개의 각도(예를 들어, 0°, 60°, 180°)는 반원(180°)의 양호한 커버리지를 제공하는데, 여기서 나머지 반원은 앞서 설명된 바와 같이 근본적으로 동일한 정보를 제공한다. 이 경우, 그 후 스마트폰(20)의 카메라는 기록 중에 얼굴을 마주보며, 카메라의 광학 축은 모든 기록에 대해 실질적으로 동일한 위치를 가질 수 있다. 비록 도 9에서 명시적으로 예시되어 있지는 않지만, 스마트폰(20)에는 기록 중에 (예를 들어, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이) 대응하는 광학 컴포넌트가 제공된다. 바람직한 예시적 실시예에서, 예시된 0°, 60°, 및 120°의 위치는 측정 대상 눈의 구, 원주, 및 축을 판단하는데 사용된다. 측정 정확도를 높이기 위해(예를 들어, 평균화에 의해) 다른 180°, 240°, 및 300°의 위치가 추가적으로 사용될 수 있다. 이 경우, 도 7의 단계 70에서 설명된 바와 같이, 모바일 컴퓨터 장치의 각도는, 예를 들어 일반적으로 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터들에 존재하는 바와 같이 모바일 컴퓨터 장치의 내부 위치 센서들에 의해 판단될 수 있다.

이러한 복수의 경선의 측정은 눈 검사에서 일반적으로 구, 원주 및 축이라고 언급되는 저위 수차들(low-order aberrations)을 판단하는 것을 가능하게 한다. 설명된 바와 같이, 이러한 목적을 위해 복수의 기록이 수행되며, 이 경우 조명은 상이한 방향들로부터 영향을 받는다.

이 경우, 대개 2가지 가정이 기본으로 채택되는데, (1) 시각 결손이 가장 큰 축과 가장 작은 축이 서로 직각을 이루며, (2) 사인-제곱 함수(sine-squared function)에 대응하는 가우시안 이론에 따라 경선들에 대해 시각 결손이 변한다. 이 기능을 측정된 값들에 적응시킬 수 있으려면 적어도 3개의 경선에서의 측정이 요구된다. 이는, 예를 들어 개별적인 편심 사진굴절검사기들의 가장자리가 0°, 60° 및 120°(또는 임의의 다른 배열)로 배열되는 "3개의 무장" 망막검영기(즉 교정 렌즈 판단을 위한 디바이스)를 구성함으로써 통상 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 예시적 실시예에서, 상이한 경선의 측정은 앞서 설명된 바와 같이 상이한 방향으로부터의 조명에 의해 수행된다.

그 후, 3개의 경선에서의 이러한 측정은 다음과 같이 구, 원주 및 축을 계산하는데 사용되는데, 다음의 공식에서 R1은 0°로부터의 조명을 이용한 측정에 대해 판단된 굴절을 나타내고, R2는 60°에서의 조명을 이용한 측정에 대한 굴절을 나타내고, R3은 120°에서의 조명을 이용한 측정을 위한 굴절을 나타내며, 여기서 0°는 아래에서부터 눈을 조명하는 것에 대응한다. 해당 수식들이 다른 방향들을 위해 셋업될 수 있다.

여기서,

,

, 그리고

.

이러한 계산에 대한 더 자세한 정보는 기술 문헌, 예를 들어, Schaeffel F, Farkas L, Howland H의 "Infrared photoretinoscope", Applied Optics 1987 또는 Gekeler F, Schaeffel F, Howland HC, Wattam-Bell J의 "Measurement of astigmatism by automated infrared photoretinoscopy," Optom Vis Sci. 1997 Jul; 74(7):472-82에서 찾는다.

그러므로, 모바일 컴퓨터 장치 및 광학 컴포넌트를 포함하는 예시된 시스템들을 이용하는 비용 효과적인 방식으로 구, 원주, 및 축과 같은 파라미터들 또는 콤팩트한 장치를 이용한 굴절에 관한 다른 정보가 판단될 수 있다. 그러므로 스마트폰, 태블릿 PC 등에는 효과적인 방식으로 사람의 눈(들)을 측정할 수 있도록 논의된 광학 컴포넌트들 및 상응하는 앱이 장착될 수 있다.

Claims

시스템으로서,
하우징(12) 및 상기 하우징(12)에 설치된 카메라(14)를 포함하는 모바일 컴퓨터 장치(11; 20)를 포함하되,
상기 모바일 컴퓨터 장치(11; 20)의 통합 광원(22)의 편심률을 적응시키기 위한 광학 엘리먼트(21; 31; 36) 및 가역적으로 해제 가능하게 상기 하우징(12)에 고정하기 위한 고정 엘리먼트(13; 29; 40; 63)를 구비한 컴포넌트; 및
상기 모바일 컴퓨터 장치를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸도록 치수가 정해지고 적어도 하나의 광원(41; 61)이 외측에 배열되는 외장 엘리먼트(40; 60)를 특징으로 하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 광학 엘리먼트(21; 31, 36)는 상기 모바일 컴퓨터 장치(20)의 통합 광원(22)에 의해 방출되어 입사 방향으로 상기 광학 엘리먼트(21; 31, 36)에 입사되는 광을 수신하고 오프셋 된 출현 방향 또는 상기 입사 방향에 대해 평행한 방식으로 오프셋 된 출현 방향으로 상기 광을 출력하도록 셋업되는, 시스템.
제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트는 프리즘(21)을 포함하는, 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광학 엘리먼트(31, 36)는 상기 모바일 컴퓨터 장치(20)의 통합 광원(22)으로부터 광을 수신하기 위한 입광면(37) 및 상기 수신된 광을 출력하기 위한 출광면(38)을 구비하되, 상기 광학 엘리먼트(31, 36)는 상기 광이 수신되었던 상기 입광면(36)의 위치와 무관하게 허용 오차 범위 내에서 상기 출광면(38)의 동일 위치에서 상기 수신된 광을 항상 출력하도록 셋업되는, 시스템.
제4항에 있어서, 상기 광학 엘리먼트는 상기 입광면(36)을 통해 수신된 광을 제1 방향으로 편향하기 위해 상기 입광면(36)에 할당된 제1 반사면들 또는 굴절면들의 배열(31) 및/또는 상기 입광면(36)에 할당된 제1 회절 엘리먼트를 포함하고, 상기 제1 방향으로 편향된 광을 상기 출광면(38)으로 유도하기 위해 제2 반사면 또는 굴절면(33) 및/또는 제2 회절 엘리먼트를 포함하는, 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 엘리먼트(13; 29; 40; 63)는 상기 모바일 컴퓨터 장치(11; 20) 상에 상기 광학 엘리먼트(21; 31; 36)를 위치 설정하도록 셋업되는, 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 엘리먼트는 상기 모바일 컴퓨터 장치를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸도록 치수가 정해진 외장 엘리먼트(40; 60)를 포함하는, 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원(41)은 쐐기형 방식으로 배열된 다수의 광원을 포함하는, 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외장 엘리먼트(40; 60)는 상기 모바일 컴퓨터 장치(20)의 카메라(23)를 위한 개구(42, 62)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 광원(41; 61)은 상기 개구(42, 62)에 인접하게 배열되는, 시스템.
제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원(41; 61)은 상기 개구(42, 62)로부터 상이한 거리에 배열된 복수의 광원을 포함하는, 시스템.
컴포넌트(10; 30)로서,
모바일 컴퓨터 장치(11; 20)의 통합 광원(22)으로부터의 광의 출사의 편심률을 적응시키기 위한 광학 엘리먼트(21; 31, 36); 및
상기 모바일 컴퓨터 장치(11; 20)의 하우징(12)에 상기 컴포넌트(10)를 고정하여 위치 설정하기 위한 적어도 하나의 고정 엘리먼트(13; 29; 40; 63)를 포함하는, 컴포넌트(10; 30).
제11항에 있어서, 상기 고정 엘리먼트(13; 29; 40; 63)는 상기 통합 광원(22)에 대하여 상기 광학 엘리먼트(21; 31; 36)를 위치 설정하도록 셋업되는, 컴포넌트.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 고정 엘리먼트(100; 101)는 상기 통합 광원에 대하여 상기 광학 엘리먼트(21)의 위치를 조정하기 위한 조정 디바이스(103; 104)를 포함하는, 컴포넌트.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 엘리먼트(21; 31, 36)는 상기 모바일 컴퓨터 장치(20)의 통합 광원(22)에 의해 방출되어 입사 방향으로 상기 광학 엘리먼트(21; 31, 36)에 입사되는 광을 수신하고 오프셋 된 출현 방향 또는 상기 입사 방향에 대해 평행한 방식으로 오프셋 된 출현 방향으로 상기 광을 출력하도록 셋업되는, 컴포넌트(10; 30).
제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트는 프리즘(21)을 포함하는, 컴포넌트.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 광학 엘리먼트(31, 36)는 상기 모바일 컴퓨터 장치(20)의 통합 광원(22)으로부터 광을 수신하기 위한 입광면(37) 및 상기 수신된 광을 출력하기 위한 출광면(38)을 구비하되, 상기 광학 엘리먼트(31, 36)는 상기 광이 수신되었던 상기 입광면(36)의 위치와 무관하게 허용 오차 범위 내에서 상기 출광면(38)의 동일 위치에서 상기 수신된 광을 항상 출력하도록 셋업되는, 컴포넌트(30).
제16항에 있어서, 상기 광학 엘리먼트는 상기 입광면(36)을 통해 수신된 광을 제1 방향으로 편향하기 위해 상기 입광면(36)에 할당된 제1 반사면들 또는 굴절면들의 배열(31) 및/또는 상기 입광면(36)에 할당된 제1 회절 엘리먼트를 포함하고, 상기 제1 방향으로 편향된 광을 상기 출광면(38)으로 유도하기 위해 제2 반사면 또는 굴절면(33) 및/또는 제2 회절 엘리먼트를 포함하는, 컴포넌트(30).
제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고정 엘리먼트(40; 63)는 상기 모바일 컴퓨터 장치를 위한 외장 엘리먼트(40; 63)를 포함하는, 컴포넌트.
컴포넌트로서,
눈의 편심 조명을 위한 적어도 하나의 광원(41; 61)을 포함하되,
모바일 컴퓨터 장치를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸도록 치수가 정해진 외장 엘리먼트(40; 60)를 포함하고 상기 적어도 하나의 광원(41; 61)은 상기 외장 엘리먼트의 외측에 배열되는 것을 특징으로 하는, 컴포넌트.
제19항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원(41)은 쐐기형 방식으로 배열된 다수의 광원을 포함하는, 컴포넌트.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 외장 엘리먼트(40; 60)는 상기 모바일 컴퓨터 장치(20)의 카메라(23)를 위한 개구(42, 62)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 광원(41; 61)은 상기 개구(42, 62)에 인접하게 배열되는, 컴포넌트.
제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원(41; 61)은 상기 개구(42, 62)로부터 상이한 거리에 배열된 복수의 광원을 포함하는, 컴포넌트.
제11항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모바일 컴퓨터 장치(20)의 광원(22)으로부터 또는 상기 적어도 하나의 광원(41; 61)으로부터 나오는 광을 필터링하기 위한 필터(36) 및/또는 상기 모바일 컴퓨터 장치(20)의 카메라(23)를 위한 광을 필터링하기 위한 필터를 포함하는, 컴포넌트(10).
교정 렌즈 판단을 위한 방법으로서,
모바일 컴퓨터 장치의 통합 광원(22)으로부터의 광을 이용하여 사람의 눈을 조명하는 단계;
상기 모바일 컴퓨터 장치의 카메라(23)를 이용하여 상기 사람의 눈의 이미지를 기록하는 단계; 및
상기 기록된 이미지에 기반하여 편심 사진굴절검사 판단을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 광의 편심률을 상기 편심 사진굴절검사 판단을 위한 편심률에 적응시키는 것을 특징으로 하는, 방법.
제24항에 있어서, 상기 편심률은 상기 통합 광원의 위치와 무관하게 허용 오차 범위 내에서 희망 편심률에 적응되는, 방법.
제11항 내지 제23항 중 어느 한 항의 컴포넌트의 용도로서,
교정 렌즈 판단을 위한, 용도.
교정 렌즈 판단을 위한 방법으로서,
모바일 컴퓨터 장치와 사용자의 머리 사이의 거리를 판단하는 단계;
상기 사용자의 머리의 눈의 이미지를 기록하는 단계; 및
상기 기록된 이미지와 상기 거리에 기반하여 편심 사진굴절검사 판단을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 거리의 판단은,
치수가 알려진 객체의 이미지를 기록하고 상기 기록된 이미지에 나타남에 따라 상기 객체의 치수들에 기반하여 상기 거리를 판단하는 단계,
상기 모바일 컴퓨터 장치의 카메라(23)의 오토포커스 설정에 기반하여 상기 거리를 판단하는 단계,
거울을 통해 상기 모바일 컴퓨터 장치의 기록에 기반하여 상기 거리를 판단하는 단계,
오토포커스를 소정의 거리 값으로 설정하고 상기 머리의 거리가 소정의 거리 값에 대응하면 메시지를 출력하는 단계,
상기 사용자로부터 입력을 수신하는 단계, 및
상기 사용자의 팔 길이를 추정하고 상기 추정된 팔 길이에 기반하여 상기 거리를 판단하는 단계 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
모바일 컴퓨터 장치를 위한 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 모바일 컴퓨터 장치(11)의 프로세서(15)에서 실행되는 경우 제27항의 방법이 수행되게 하는, 컴퓨터 프로그램.
모바일 컴퓨터 장치(11; 20)로서,
프로세서(15), 및 데이터 저장 매체에 저장되고 상기 프로세서에서 실행될 제27항의 컴퓨터 프로그램을 구비하는, 모바일 컴퓨터 장치(11; 20).
키트로서,
상기 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 시스템, 및 제11항 내지 제23항 중 어느 한 항의 컴포넌트를 포함하되,
제28항의 컴퓨터 프로그램을 더 포함하는, 키트.