PT108554A

PT108554A - Sistema e método para medição da distância interpupilar através do alinhamento de um objecto de dimensão conhecida sobre um alvo

Info

Publication number: PT108554A
Application number: PT108554A
Authority: PT
Inventors: Augusto Dos Santos Silva César
Original assignee: Augusto Dos Santos Silva César
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2016-12-12
Also published as: PT108554B

Abstract

O PRESENTE INVENTO ENCONTRA-SE NO DOMÍNIO TÉCNICO DA ÓPTICA E DA OFTALMOLOGIA. O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UM SISTEMA QUE PERMITE MEDIR A DISTÂNCIA INTERPUPILAR, DEFINIDA COMO A DISTÂNCIA ENTRE O CENTRO DA PUPILA DIREITA (101) E O CENTRO DA PUPILA ESQUERDA (102), RECORRENDO A UM OBJECTO DE DIMENSÃO CONHECIDA (201), QUE NA CONFIGURAÇÃO PREFERIDA É UM CARTÃO DE CRÉDITO, E UM ALVO (200) DESENHADO NUMA SUPERFÍCIE, QUE NA CONFIGURAÇÃO PREFERIDA É UM RECTÂNGULO DE DIMENSÃO SUPERIOR AO OBJECTO, IMPRESSO NUMA SUPERFÍCIE LISA OU PROJECTADO NO ECRÃ DE UM MONITOR. ESTE RECTÂNGULO, NA CONFIGURAÇÃO PREFERIDA, CONTÉM UMA RÉGUA GRADUADA EM MILÍMETROS. O MÉTODO CONSISTE EM: PRIMEIRO, USANDO UM DOS OLHOS (101), ALINHAR O CARTÃO DE CRÉDITO SOBRE O REFERIDO RECTÂNGULO; SEGUNDO, USANDO O OUTRO OLHO (102), VISUALIZAR (302) A MEDIDA DA DISTÂNCIA INTERPUPILAR, QUE É O LOCAL ONDE O CARTÃO INTERSECTA A RÉGUA GRADUADA.

Description

DESCRIÇÃO

Sistema e Método para Medição da Distância Interpupilar através do alinhamento de um Objecto de Dimensão Conhecida sobre um Alvo A presente invenção encontra-se no domínio da óptica e da optometria, e refere-se à estimação da Distância Interpupilar por um processo sem contacto.

Na prescrição de lentes oftálmicas é necessário ter conhecimento de diversos dados biométricos sobre as dimensões e a forma quer do rosto e do sistema visual do Utilizador, quer das respectivas armações que servirão de suporte às lentes. Com esses dados é possível obter lentes personalizadas que corrijam o problema de visão do Utilizador. Entre estes dados biométricos, o mais importante é a Distância Interpupilar que se define como sendo a distância entre os centros das pupilas dos dois olhos. A Distância Interpupilar é essencial para a prescrição de lentes porque define a distância dos eixos ópticos das duas lentes a colocar nas armações. Uma medida correcta desta distância é determinante para uma visão perfeitamente corrigida. Caso contrário, uma medida incorrecta superior a um milímetro provocará um desalinhamento das lentes relativamente aos olhos, que se traduzirá numa visão imperfeita e à fadiga ocular.

Descrição das Figuras

Figura 1 - a Figura 1 representa o objecto (201) e o alvo (200), no momento em que existe uma sobreposição aparente entre o objecto (201) sobre o alvo (200), segundo a perspectiva do olho aberto A (101);

Figura 2 - a Figura 2 representa a imagem vista pelo olho A no momento da sobreposição referida na Figura 1;

Figura 3 - para a configuração relativa entre olhos, objecto e alvo definida na Figura 1, a Figura 3 representa a linha de projecção (302) que parte do olho B, passa a fronteira esquerda do objecto (201) e intersecta o alvo (200) ;

Figura 4 - a Figura 4 representa a imagem vista pelo olho B, donde se obtém a distância interpupilar (202) por observação da régua graduada desenhada sobre o alvo.

Descrição detalhada

Nesta patente apresenta-se um método, referido na Reivindicação 1, para determinar a distância interpupilar, que usa um objecto (201), cuja configuração preferida é um cartão de crédito, e um alvo (200) com a mesma forma exterior do objecto, cuja configuração preferida é um rectângulo duas vezes maior que o cartão de crédito, com régua de escala milimétrica, impresso numa superfície lisa ou projectado no ecrã de um monitor. O método compreende os seguintes passos: a) Um primeiro passo (Figura 1 e 2) em que um utilizador, usando apenas um dos olhos, o olho A (101), alinha o objecto sobre o alvo (200), movendo o objecto (201) para a frente, para trás ou para os lados, até que o objecto se sobreponha integralmente sobre o alvo (301) - para facilitar este passo, o sujeito poderá fechar o olho B (102);

b) Um segundo passo (Figura 3) em que o utilizador visualiza o alvo com o outro olho, o olho B. A distância aparente entre o objecto e o alvo (que, para a configuração preferida, é a distância de desfasamento entre o cartão de crédito e o rectângulo) é medida sobre a régua graduada e corresponde à distância interpupilar do utilizador. A Figura 4 representa a imagem projectada no olho B no momento em que o utilizador observa a sua PD ou a distância interpupilar sobre o alvo. Para facilitar este segundo passo, o sujeito poderá fechar o olho A. É de realçar que depois do movimento de alinhamento descrito no passo da alínea a), todos os elementos envolvidos devem manter-se estáticos. Ou seja, a distância interpupilar obervada no passo b) é válida apenas para o posicionamento dos elementos encontrado no passo a). A reivindicação 2 refere-se a configurações em que o alvo é m vezes maior do que o objecto, em que m é maior do que 1. Nestes casos, a distância aparente entre o objecto e o alvo vista pelo utilizador deve ser dividida por (m-1) para se calcular a distância interpupilar. A presente patente propõe ainda, na reivindicação 3, um aparato para determinar a distância interpupilar, tal como vem apresentado na Figura 1, caracterizado por compreender um objecto, cuja configuração preferida é um cartão de crédito, e um alvo com a mesma forma exterior do objecto, cuja configuração preferida é um rectângulo m vezes maior que o cartão de crédito, com régua de escala milimétrica, impresso numa superfície lisa ou projectado no ecrã de um monitor, que mede a distância interpupilar (1) primeiro através do alinhamento do objecto sobre o alvo, usando apenas um dos olhos, (2) segundo, visualizando com o outro olho, o olho B, a distância aparente entre o objecto e o alvo, que, para a configuração preferida, é a distância de desfasamento entre o cartão de crédito e o rectângulo, sendo que esta distândia, medida sobre a régua graduada, é dividida por (m-1) para produzir a distância interpupilar do utilizador.

Esta patente propõe finalmente, na reivindicação 4, a utilização do aparato de acordo com a descrição anterior, em qualquer das seguintes aplicações: a) o planeamento, corte e construção de lentes oftálmicas monofocais ou progressivas; b) construção de armações à medida; c) selecção de lentes e armações que melhor se ajustam ao Utilizador; d) apl icações multimédia para visualização de lentes e armações virtuais sobre o rosto do Utilizador sob a forma de realidade aumentada.

Estado da técnica

Existem vários sistemas comerciais para medir a Distância Interpupilar, contudo estes sistemas são complexos, caros e aplicados por técnicos especializados, usualmente optometristas e oftalmologistas, realizados em locais próprios como lojas, clínicas ou centros ópticos. Estes sistemas são geralmente rigorosos, com exactidão inferior a 1 milímetro, recorrem a máquinas especializadas e usualmente necessitam de um artefacto ou objecto colocado sobre a cara do paciente ou sobre a armação. De seguida descrevem-se os mais relevantes e aqueles que mais se aproximam do presente invento. a) Sistemas puramente ópticos:

Um dos sistemas clássicos mais usado denomina-se Pupilómetro, como o descrito na patente FR1506352. 0 dispositivo, constituído por um conjunto de lentes, contém três janelas, duas janelas que reproduzem a estrutura de vidro das lentes que deverá ser encostada ao nariz do paciente, e uma janela no lado oposto onde o olho do Observador responsável pela medição é colocado no foco de uma lente colimadora. Esta lente permite que a fonte de luz contida no dispositivo seja colocada no infinito, o que corresponde a medir a visão ao longe. A lente pode ser móvel permitindo medir também a Distância Interpupilar do indivíduo para a visão ao perto. 0 observador move dois marcadores móveis de modo a que estes fiquem alinhados com as duas pupilas do paciente medindo, assim, a Distância Interpupilar. Este tipo de sistemas é demorado, exige a participação activa do técnico e baseia-se num dispositivo desenhado especificamente para o efeito. 0 presente invento usa um princípio tecnológico diferente deste, dispensa a participação do técnico e o Utilizador poderá calcular a sua própria Distância Interpupilar sem qualquer equipamento electrónico. b) Sistemas ópticos com artefactos sobre o rosto ou armação:

Mais recentemente, um conjunto de sistemas comerciais foram apresentados que se baseiam numa sequência de imagens, tal como o sistema descrito na patente WO 2011/042623. O seu principio baseia-se num conjunto de fotografias do rosto em diferentes poses, em que é necessário colocar um artefacto com marcas pré-definidas sobre o rosto ou sobre a armação. Este artefacto é essencial para obter uma métrica para as medidas a retirar e obter uma relação geométrica entre as diversas fotografias. O presente invento, ao contrário deste, não necessita de qualquer artefacto sobre o rosto do paciente, nem exige do paciente que proceda a um conjunto de fotografias. c) Sistemas ópticos com movimento do Utilizador: O sistema WO 2011/113936 também se baseia num conjunto de fotografias, em que o paciente faz um movimento pré-determinado, e, ao contrário dos anteriores, não exige qualquer artefacto sobre o rosto ou armação para medir a Distância Interpupilar. Este sistema aplica um cálculo estatístico que se baseia num algoritmo de optimização iterativo, para a estimação da distância à câmara, da Distância Interpupilar, da distância focal da câmara, do raio do globo ocular e da dimensão da pupila, tendo em conta todas as imagens de uma sequência de fotografias retiradas do movimento do paciente. Não se conhecem os resultados relativamente à exactidão na estimação do problema de optimização multi-variável envolvido. Para além do peso computacional necessário, este sistema exige que o paciente proceda a um movimento pré-estabelecido e está dependente da detecção automática do círculo em torno da pupila, o que poderá ser difícil já que exige métodos sofisticados de detecção e uma câmara de grande resolução. 0 presente invento, ao contrário deste sistema, não exige qualquer movimento do paciente. Por outro lado, a estimação da medida baseia-se num cálculo simples de geometria elementar, sem recorrer a um computador. d) Existem outros sistemas que localizam tridimensionalmente as pupilas, recorrendo a sistemas de visão estéreo (com várias câmaras ou com uma câmara em movimento) ou recorrendo a processos activos de detecção da distância do paciente ao sistema, como é o caso do sistema com patente W02009/007731, ou o caso dos sistemas de digitalização com luz estruturada como CN101739717. Esses sistemas podem ser bastante exactos em termos métricos, contudo são dispositivos com hardware específico, altamente calibrado e dispendioso. Em alguns casos são intrusivos ou mesmo incómodos para o paciente, como é o caso em que se usa um sistema de luz estruturada. 0 presente invento usa um princípio tecnológico diferente destes sistemas, não é intrusivo e é fácil de implementar num dispositivo convencional de grande consumo, disponível à maioria das pessoas, como é o caso de computadores portáteis, tablets ou smartphones.

Nos últimos anos, o mercado de venda on-line de lentes e armações tem vindo a aumentar significativamente. Esse facto levou à necessidade de obter a Distância Interpupilar do Utilizador de forma remota, ou seja, sem se deslocar a um técnico especializado. Caso contrário, se o Utilizador tivesse que recorrer a um técnico especializado, isso eliminaria a principal vantagem da venda on-line que é evitar a deslocação fisica do Utilizador. Assim, para obter a Distância Interpupilar, alguns retalhistas online pedem aos seus clientes que apliquem técnicas rudimentares de medição, baseadas em objectos colocados sobre o rosto ou baseados numa medição directa com régua. Estas técnicas baseiam-se em princípios geométricos aproximados ou empíricos e por isso produzem resultados aproximados, cujos erros de medição poderão ultrapassar os 3 milímetros, sendo geralmente desaconselhados por optometristas. 0 primeiro destes sistemas, mais simples, corresponde à medição directa com régua. Intervêm múltiplos erros de medição, devido à distância que a régua tem do objecto medido. Os erros são significativos e difíceis de quantificar. Quando a medida é feita à frente do espelho, o erro será ainda superior. A vantagem deste método para outros métodos manuais é não precisar que o utilizador precise ou de outra pessoa, ou proceda à leitura sobre espelhos (que por vezes não estão ao seu alcance e necessitam de algum conhecimento por parte do utilizador para não introduzir erros de forma inadvertida).

Existem alguns sistemas comerciais mais rigorosos que usam exactamente uma câmara e um artefacto com marcas ou medidas conhecidas sobre a face do paciente. Exemplos desses sistemas usam artefactos como cartões de crédito ou objectos com miras conhecidas colocados na testa ou sobre as armações do paciente - tal como o sistema proposto na patente US 2011/0267578. Estes sistemas admitem que o artefacto é co-planar com os centros das pupilas, o que nunca acontece. Por outro lado, o método está muito dependente de uma boa utilização do artefacto por parte do Utilizador. Todos eles obrigam à utilização da câmara e à localização dos olhos sobre uma fotografia. O presente invento, ao contrário dos sistemas anteriores, não necessita de artefactos ou réguas sobre o rosto do paciente, não recorre à utilização de câmaras ou de fotografias, não recorre a processos de selecção (de olhos) em imagens e os resultados obtidos não são uma aproximação da realidade.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para determinar a distância interpupilar de um sujeito, usando um objecto (201) cuja configuração preferida é um cartão de crédito, e um alvo (200) com a mesma forma geométrica exterior, que para a configuração preferida é um rectângulo duas vezes maior que o cartão de crédito, dotado de uma régua de escala milimétrica, alvo este que se encontra impresso ou projectado sobre uma superfície lisa, caracterizado por compreender os seguintes passos: a) o primeiro passo em que o sujeito alinha, usando apenas um dos olhos, o olho A (101), o referido objecto (201) sobre o referido alvo (200), movendo o objecto para a frente, para trás ou para os lados, até que o objecto se sobreponha integralmente sobre o alvo (301) na perspectiva do olho A; b) o segundo passo em que o sujeito, mantendo-se imóvel e mantendo o objecto imóvel, visualiza com o outro olho, o olho B (102), a distância aparente entre o objecto e o alvo, que, para a configuração preferida, é a distância de desfasamento entre o cartão de crédito e o rectângulo (202), sendo que a distância é medida sobre a régua graduada e corresponde à distância interpupilar do utilizador.
2. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por se aplicar a outras configurações em que o alvo é m vezes maior do que o objecto, em que m é maior do que 1, sendo que a distância interpupilar é calculada dividindo a distância aparente entre o objecto e o alvo, medida sobre o alvo, por (m-1).
3. Aparato para determinar a distância interpupilar de um sujeito, caracterizado por compreender um objecto (201), cuja configuração preferida é um cartão de crédito, e um alvo (200) com a mesma forma exterior do objecto, cuja configuração preferida é um rectângulo duas vezes maior que o cartão de crédito, com régua de escala milimétrica, impresso numa superfície lisa ou projectado no ecrã de um monitor, posicionados entre si de forma a que: primeiro, haja uma sobreposição perfeita do referido objecto sobre o referido alvo sob o ponto de vista do olho A (101) do sujeito; segundo, a distância aparente entre o objecto e o alvo (202), vista pelo olho B (102), seja a distância interpupilar do sujeito.
4. Utilização do aparato de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por se destinar a qualquer das seguintes aplicações: a) planeamento, corte e construção de lentes oftálmicas monofocais ou progressivas; b) construção de armações à medida; c) selecção de lentes e armações que melhor se ajustam ao Utilizador; d) aplicações multimédia para visualização de lentes e armações virtuais sobre o rosto do Utilizador sob a forma de realidade aumentada.