TW201800804A - 頭戴式個人多媒體系統與視覺輔助裝置 - Google Patents
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Abstract
揭露一種頭戴式個人多媒體系統與視覺輔助裝置，其中屈光度調整單元可調整地提供多種屈光度予使用者之眼睛以進行觀看。因應屈光度調整單元所動態提供的多種屈光度，使用者的眼睛皆可相應地進行生理調節運動，以清楚地觀看固定顯示面所顯示之畫面，而減緩眼睛疲勞。
Description
本發明大體而言係關於頭戴式個人多媒體系統與視覺輔助裝置，特別是可透過屈光度調整單元，來誘使使用者的眼睛相應地進行生理調節運動(physiological accommodation movement)，減緩眼睛疲勞。
關於頭戴式個人多媒體系統，可參照Oculus Rift或HTC Vive。另外除了此類套裝的產品之外，也有例如Google Cardboard之類的模組化產品，供使用者搭配其他配件(例如行動電話)而可自己組裝出頭戴式個人多媒體系統。
頭戴式個人多媒體系統的技術仍在不斷進步中，舉例來說，對於近視或遠視等視力缺陷的人群，使用Oculus Rift等現有頭戴式個人多媒體系統時無法佩戴眼鏡，因此CN 205038406 U或CN 205103492 U提出類似的解決方案，其設置有調節焦距的光學焦距調節部，來替代使用者的眼鏡，即可適配不同視力缺陷人群使用。
應注意到上述例如CN 205038406 U或CN 205103492 U等現有技術文獻中所提到的技術問題，其著眼在於當使用現有的頭戴式個人多媒體系統時，若使用者眼睛生理調節運動的程度受到限制
(例如因近視或遠視)，因此即使眼睛進行生理調節運動到極限後，仍無法看清楚畫面時，此時可透過調整調節焦距的光學焦距調節部提供輔助的屈光度(refractive power)，讓使用者可重新看清楚畫面。相似地，Lanman,Douglas與David Luebke所提出的文獻."Near-eye light field displays."ACM Transactions on Graphics(TOG)32.6(2013)：220.也是處理頭戴式個人多媒體系統中畫面距離眼睛太近而無法對焦的問題。
另外例如US 20150235439 A1也提出了包含可變焦距單元(variable focus element(VFE))的許多的解決方案。
同時也要注意的是，一般設置在體外的可變焦距(VFE)裝置，會發生隨著焦距變化導致影像放大率(spectacle magnification)也變化的問題，也就是人眼中看到的畫面會忽大忽小，這會造成明顯的不舒適感，甚至會有雙眼不等視(Anisometropia)問題。
本發明一方面提出一種頭戴式個人多媒體系統與視覺輔助裝置。
一般而言，人在觀視的時候，隨著所要看的物體遠近，需要遠中近的焦距切換。其原理是當光束通過眼球內部的水晶體，睫狀肌會讓水晶體進行彈性變形運動調節調整焦距。對此，本發明進一步考量到，在頭戴式個人多媒體系統中，縱使透過上述現有技術的協助可讓有視力缺陷的使用者可清楚觀看畫面，但一旦使用者能夠看清楚畫面，其眼睛水晶體往往也就不需要進行彈性變形運動來調整焦距，換言之，這時水晶體就會保持在固定的焦距。然而，如同長時間閱讀或是觀看電視，水晶體長時間就會保持在固定的焦距會導致眼睛疲勞甚至造成傷害，這種情況在使用頭戴式個人多媒體系統更為嚴重，因
為觀視的距離甚至比閱讀還近。
有鑑於此，本發明提出解決方案，其特點之一在於在能夠讓使用者清楚觀看到畫面的前提下，而避免水晶體長時間保持在固定的焦距。舉例來說，可在眼睛與畫面間設置屈光度調整單元以提供屈光度給眼睛，透過動態調整所提供的屈光度，使用者的眼睛為了要清楚地觀看畫面，會被誘使水晶體進行生理調節運動而調整其本身的焦距(即屈光度)，而藉此減緩眼睛的疲勞。
換言之，即使一近視的使用者配戴了隱形眼鏡而可不需要前述CN 205038406 U或CN 205103492 U所提出的解決方案，但此使用者在使用頭戴式個人多媒體系統時還是會面臨到水晶體長時間保持在固定的焦距而導致眼睛疲勞的問題，因此此使用者仍然可以享受到本發明所提供的好處。
特別地，本發明提出隨著使用者在畫面中所關注的區域(ROI)的改變來相應地改變屈光度調整單元所提供的屈光度，換言之，眼睛本身的屈光度也會隨著使用者的視向變化而改變，就如同觀看真實世界中的物體一樣，有遠有近。舉例來說，當使用者在畫面中所關注的區域正在呈現一遠景(例如山丘)，則屈光度調整單元可提供一較大的屈光度，以提供較多的聚焦能力，因此驅使眼睛本身調整到一較小的屈光度，即如同眼睛觀看真實世界的遠景；反之，當使用者在畫面中所關注的區域正在呈現一近景(例如人像)，則屈光度調整單元可提供一較小的屈光度，以提供較少的聚焦能力，因此驅使眼睛本身調整到一較大的屈光度，即如同眼睛觀看真實世界的近景。
此外，為了讓使用者在使用頭戴式個人多媒體系統時，眼睛仍能夠像觀看真實世界物體一般而可彈性變形運動調節調整焦距，在本發明其他實施例中提出除了根據使用者視向或是畫面中使用者所關注的區域(ROI)，還可進一步根據畫面的亮度資訊來改變屈光
度調整單元所提供的屈光度。舉例來說，當畫面較亮(例如顯示白晝的景象)，則屈光度調整單元可提供一較大的屈光度，以提供較多的聚焦能力，因此驅使眼睛本身調整到一較小的屈光度，即如同眼睛觀看一真實世界的白晝；反之，當畫面較暗(例如顯示黑夜的景象)，則屈光度調整單元可提供一較小的屈光度，因此驅使眼睛本身調整到一較大的屈光度，即如同眼睛觀看一真實世界的黑夜。
另一方面，由於每個使用者眼睛的狀況不同，在本發明其他實施例中更提出根據使用者的資料來設定屈光度調整單元所提供的屈光度。可理解的，屈光度調整單元提供給例如一視力正常使用者與一近視使用者，或是一老年人與一幼童，或甚至是同一使用者的左眼與右眼，較佳是不同的屈光度，調整的方式與幅度也可能有所不同。特別是在一實施例中，有時為了避免水晶體的生理調節運動過度劇烈，屈光度調整單元的靈敏度與幅度可能需要加以限制。換言之，在此實施例中，屈光度調整單元的在動態調整的部份較偏向是定性調整，且因人而異，而不一定需要是定量的調整。
本發明在公共衛生上係具有顯著的功效；對於一般沒近視但是近視發病機會最高的年輕人與青少年使用者等，可減少他們水晶體疲勞而罹患近視的可能性。此外，需說明的是，本發明與前述CN 205038406 U或CN 205103492 U提出類似的解決方案雖不相同，但也不互相排斥，甚至可加以整合。舉例來說，在一實施例中，屈光調整單元除了可持續性動態調整其所提供的屈光度來避免眼睛疲勞，而在使用者例如近視而本身無法看清楚畫面或相關景物時，亦可透過屈光調整單元來提供不足的屈光度，也就是達成如配戴矯正眼鏡所要達成的效果，此部份類似為定量的調整。然而特別是對於眼睛有缺陷(例如近視)的使用者，通常更需要避免水晶體長時間保持在固定的焦距，因此本發明相較於先前技術在此點上具有顯著的優勢。
也因為這個因素，本發明可應用在VR、AR、與MR的系統，特別是在AR與MR等穿透式(see through)系統中，使用者需要近距離觀看系統提供的畫面或資訊，但同時也會需要遠距離觀看外界的景物。透過本發明，舉例來說，當使用者近距離觀看系統提供的畫面時，屈光調整單元可動態調整屈光度來避免眼睛疲勞，但當使用者遠距離觀看外界的景物時，屈光調整單元可提供不足的屈光度，讓使用者能夠清楚遠處的景物。
此外，本發明也考量到了因為屈光度調整所導致聚焦能力變化，而進一步導致頭戴式個人多媒體系統中影像放大率也隨之變化的問題。在一範例中，頭戴式個人多媒體系統中畫面的可視面積也相應屈光調整單元所提供的屈光度而調整，以抵消影像放大率變化的問題。在另一範例中，頭戴式個人多媒體系統中畫面的顯示面與該使用者之眼睛間的距離也相應屈光調整單元所提供的屈光度而調整，以抵消影像放大率變化的問題。
本說明書中所提及的特色、優點、或類似表達方式並不表示，可以本發明實現的所有特色及優點應在本發明之任何單一的具體實施例內。而是應明白，有關特色及優點的表達方式是指結合具體實施例所述的特定特色、優點、或特性係包括在本發明的至少一具體實施例內。因此，本說明書中對於特色及優點、及類似表達方式的論述與相同具體實施例有關，但亦非必要。
參考以下說明及隨附申請專利範圍或利用如下文所提之本發明的實施方式，即可更加明瞭本發明的這些特色及優點。
1‧‧‧鏡框
2‧‧‧環境感應器
3‧‧‧控制器
4‧‧‧觀視基準
5‧‧‧記憶器
10‧‧‧鏡片容置空間
11‧‧‧調節器
12‧‧‧鏡片模組
13‧‧‧電源
14‧‧‧隨身裝備
15‧‧‧無線傳輸單元
16‧‧‧學習感應器
100‧‧‧頭戴式個人多媒體系統
102‧‧‧支架
104‧‧‧屈光度調整單元
106‧‧‧控制單元
108‧‧‧使用者資料單元
109‧‧‧使用者身分辨識單元
110‧‧‧視向偵測單元
120‧‧‧亮度偵測單元
130‧‧‧空間位置追蹤裝置
150‧‧‧顯示螢幕
160、170‧‧‧視覺輔助裝置
300‧‧‧行動電話
CP1、CP2、CPn‧‧‧控制設定檔
A、B‧‧‧物件
為了立即瞭解本發明的優點，請參考如附圖所示的特定具體實施例，詳細說明上文簡短敘述的本發明。在瞭解這些圖示僅描繪本發明
的典型具體實施例並因此不將其視為限制本發明範疇的情況下，參考附圖以額外的明確性及細節來說明本發明，圖式中：圖1為本發明實施例預設觀物觀視基準之立體圖。
圖2為本發明實施例使用狀態之立體圖。
圖3為本發明實施例預設觀物觀視基準與進行校正修正後之個人觀視基準曲線圖。(屈光度數與鏡物距離之對應關係)
圖4為本發明實施例另一預設觀物觀視基準與進行校正修正前後之曲線圖。(屈光度數與環境指標(如距離)之對應關係)
圖5為本發明實施例之屈光度調節量度數與鏡物距離之關係圖。
圖6為本發明實施例之屈光度調節所花費時間與鏡物距離調節速度之關係圖。
圖7為本發明實施例預建資料之觀物焦距離與年齡之關係圖。
圖8為本發明實施例新設觀物觀視基準之立體圖。(代表直接同步學習使用之智慧式引用狀態)
圖9顯示係依據本發明一具體實施例之頭戴式個人多媒體系統。
圖10係依據本發明一具體實施例之頭戴式個人多媒體系統；以及圖11a與11b係依據本發明具體實施例之視覺輔助裝置。
圖12係依據本發明具體實施例之頭戴式個人多媒體系統之功能方塊圖。
圖13a與13b係依據本發明具體實施例之頭戴式個人多媒體系統所呈現之不同亮度之畫面。
本說明書中「一具體實施例」或類似表達方式的引用是指結合該具體實施例所述的特定特色、結構、或特性係包括在本發明的至少一具體實施例中。因此，在本說明書中，「在一具體實施例中」及類似表達方式之用語的出現未必指相同的具體實施例。
熟此技藝者當知，本發明可實施為電腦系統/裝置、方法或作為電腦程式產品之電腦可讀媒體。因此，本發明可以實施為各種形式，例如完全的硬體實施例、完全的軟體實施例(包含韌體、常駐軟體、微程式碼等)，或者亦可實施為軟體與硬體的實施形式，在以下會被稱為「電路」、「模組」或「系統」。此外，本發明亦可以任何有形的媒體形式實施為電腦程式產品，其具有電腦可使用程式碼儲存於其上。
一個或更多個電腦可使用或可讀取媒體的組合都可以利用。舉例來說，電腦可使用或可讀取媒體可以是(但並不限於)電子的、磁的、光學的、電磁的、紅外線的或半導體的系統、裝置、設備或傳播媒體。更具體的電腦可讀取媒體實施例可以包括下列所示(非限定的例示)：由一個或多個連接線所組成的電氣連接、可攜式的電腦磁片、硬碟機、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除程式化唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)、光纖、可攜式光碟片(CD-ROM)、光學儲存裝置、傳輸媒體(例如網際網路(Internet)或內部網路(intranet)之基礎連接)、或磁儲存裝置。需注意的是，電腦可使用或可讀取媒體更可以為紙張或任何可用於將程式列印於其上而使得該程式可以再度被電子化之適當媒體，例如藉由光學掃描該紙張或其他媒體，然後再編譯、解譯或其他合適的必要處理方式，然後可再度被儲存於電腦記憶體中。在本文中，電腦可使用或可讀取媒體可以是任何用於保持、儲存、傳送、傳播或傳輸程式碼的媒體，以供與其相連接的指令執行系統、裝置或設備來處理。電腦可使用媒體可包括其中儲存有電
腦可使用程式碼的傳播資料訊號，不論是以基頻(baseband)或是部分載波的型態。電腦可使用程式碼之傳輸可以使用任何適體的媒體，包括(但並不限於)無線、有線、光纖纜線、射頻(RF)等。
用於執行本發明操作的電腦程式碼可以使用一種或多種程式語言的組合來撰寫，包括物件導向程式語言(例如Java、Smalltalk、C++或其他類似者)以及傳統程序程式語言(例如C程式語言或其他類似的程式語言)。程式碼可以獨立軟體套件的形式完整的於使用者的電腦上執行或部分於使用者的電腦上執行，部分於使用者電腦而部分於遠端電腦，或完整的於遠端電腦。
於以下本發明的相關敘述會參照依據本發明具體實施例之電腦裝置、方法及電腦程式產品之流程圖及/或方塊圖來進行說明。當可理解每一個流程圖及/或方塊圖中的每一個方塊，以及流程圖及/或方塊圖中方塊的任何組合，可以使用電腦程式指令來實施。這些電腦程式指令可供通用型電腦或特殊電腦的處理器或其他可程式化資料處理裝置所組成的機器來執行，而指令經由電腦或其他可程式化資料處理裝置處理以便實施流程圖及/或方塊圖中所說明之功能或操作。
這些電腦程式指令亦可被儲存在電腦可讀取媒體上，以便指示電腦或其他可程式化資料處理裝置來進行特定的功能，而這些儲存在電腦可讀取媒體上的指令構成一製成品，其內包括之指令可實施流程圖及/或方塊圖中所說明之功能或操作。
電腦程式指令亦可被載入到電腦上或其他可程式化資料處理裝置，以便於電腦或其他可程式化裝置上進行一系統操作步驟，而於該電腦或其他可程式化裝置上執行該指令時產生電腦實施程序以達成流程圖及/或方塊圖中所說明之功能或操作。
其次，請參照圖1至圖13b，在圖式中顯示依據本發明各種實施例的裝置、方法及電腦程式產品可實施的架構、功能及操作之流程圖
及方塊圖。因此，流程圖或方塊圖中的每個方塊可表示一模組、區段、或部分的程式碼，其包含一個或多個可執行指令，以實施指定的邏輯功能。另當注意者，某些其他的實施例中，方塊所述的功能可以不依圖中所示之順序進行。舉例來說，兩個圖示相連接的方塊事實上亦可以皆執行，或依所牽涉到的功能在某些情況下亦可以依圖示相反的順序執行。此外亦需注意者，每個方塊圖及/或流程圖的方塊，以及方塊圖及/或流程圖中方塊之組合，可藉由基於特殊目的硬體的系統來實施，或者藉由特殊目的硬體與電腦指令的組合，來執行特定或操作。
<自動調節對焦學習眼鏡>
如圖1至圖8所示，係說明本發明之自動調節對焦學習眼鏡實施例。其可利用增設之環境感應器取得物鏡間之距離與光線亮度等之更多的使用人周邊訊息，藉以輔助使用者得到當下之環境條件，配合先前收集整理設定之預設觀視基準或眼鏡自我學習狀態下之新標準觀視基準進行眼鏡鏡片模組焦距之自動調整，若符合使用者當下視覺需求，則順其自然，若感覺些許不對不適當，便以動作通知眼鏡進行調整，至滿意後以新結果修正原預設，並記錄相關數值，本發明實施例以同步之邊使用邊記錄之學習方式，不斷累積與修正，取得個人正確之觀視基準，以配合眼鏡上焦距變化之調節量進行快速準確的調整，相當於眼鏡獲取了各種人體處身之外界環境變化條件下，整個眼球的動態的生理調節所需量資訊，讓使用者能快速度得到更好、更準確、更舒適之輔助視覺反應，也不會過度運用原本之眼睛內水晶體，能讓眼睛在最小功能運作下，即精確地透過本發明實施例得到更好之使用效果，以保護好眼睛之使用度。並且，本發明能用在青少年近視防治以及斜視、弱視訓練治療，以及進行白內障移除手術後植入人工水晶體的患者。
為達成上述目的，本發明實施例結構為：有一鏡框，鏡框中有一對鏡片容置空間，在各鏡片容置空間納入具有一調節器之一鏡片模組，
在鏡框有一電源與調節器構成電連接，以調整鏡片模組之焦距，在鏡框有一環境感應器以取得鏡物距離與光線亮度之數值傳至一控制器，由控制器依預先設定之個人觀視基準計算出焦距調節量送至調節器進行鏡片模組調整，讓使用者於取得最佳之視覺清晰度；控制器連設有設於鏡框上之一學習感應器；觀視基準是藉由不同年齡在不同光線亮度下進行不同距離、不同屈光度數之驗光整理所得到數據預先儲存於一記憶器以供控制器依軟體讀出判別進行驗證。其中控制器與記憶器能設於鏡框或藉鏡框中之無線傳輸單元與鏡框外之隨身裝備(可攜式或穿戴式，如手持之手機等)與雲端資料庫進行連結。
特別地，其中控制器與記憶器能設於鏡框中。
另一方面，控制器與記憶器能設於鏡框或藉鏡框中之無線傳輸單元與鏡框外之隨身裝備(可攜式或穿戴式，如手持之手機等)與雲端資料庫進行連結。
此外，其中觀視基準是未預先設定的，鏡片模組依眼科檢查所設定之焦距，藉由啟動學習感應器開啟控制器中軟體之學習記憶模式，配合視覺之清晰性比對當下鏡物距離、光線亮度計算出焦距調節量，將每次之數值記錄於記憶器形成個人自我學習的標準化之觀視基準。
選擇性地，其中觀視基準是依年齡或眼科檢查所預先設定的，預先設定的觀視基準係由一人群數據庫下載至記憶器，該人群數據庫係藉由不同年齡在不同光線亮度下進行不同距離、不同屈光度數之驗光整理所得到，若調節量均配合視覺之清晰性，預先設定的觀視基準修正轉成個人標準化之觀視基準。
若調節量無法配合視覺之清晰性，藉由啟動學習感應器開啟控制器中軟體之學習模式修正記憶器，配合視覺之清晰性比對當下鏡物距離、光線亮度計算出焦距調節量，將每次之數值記錄於記憶器配合部份未更動的修正形成個人自我學習的標準化之觀視基準。
另外，其中調節器能對鏡片模組以一數據單元進行屈光度之焦距數值控制，鏡片模組其可裝載同時矯正基本屈光不正的客製化訂製母鏡，用以矯正近視、遠視、散光、斜視。
以下將配合圖示進一步說明。
在圖1中，顯示本發明實施例具有一鏡框1，鏡框1中有一對鏡片容置空間10，在各鏡片容置空間10分別納入具有一調節器11之鏡片模組12，鏡片模組12其可裝載同時矯正基本屈光不正的客製化訂製母鏡用以矯正近視、遠視、散光、斜視；鏡片模組12可以參閱美國專利7934831製成。因為可以有許多組成方式，僅以上述作為實用性說明，並不用來限制。
在鏡框1有一電源13與調節器11構成電連接，以調節器11調整鏡片模組12之焦距，電源13能進行有線式之Mini-USB型接頭式充電或其它種型式之有線式、無線式充電；另在鏡框1有一環境感應器2以一距離單元取得鏡物距離與以一光度單元取得光線亮度之數值傳至一控制器3，由控制器3依預先設定之個人觀視基準4計算出焦距調節量送至調節器11進行鏡片模組12調整，讓本發明之使用者能於焦距調節量在舒適的狀態下瞬間同步取得最佳之視覺清晰度。
觀視基準4是依年齡或眼科檢查所預先設定的，預先設定的觀視基準係由一人群數據庫下載至記憶器，該人群數據庫係藉由不同年齡(可部份參考圖7)在不同光線亮度下進行不同距離、不同屈光度數之驗光整理所得到數據，預先儲存於一記憶器5以供控制器3依軟體讀出判別進行驗證。觀視基準之焦距調節量的是藉由不同年齡、不同性別、不同族群、不同眼球光學參數，依據不同環境之光線亮度下進行不同距離與不同屈光度數之預先讓許多使用者驗光所得到的所有數據，依此所建立的數據庫，此數據庫能置於雲端形成共享大數據庫，讓預設值隨用戶量增加而越來越精準。人群數據庫透過使用者日常生活隨時隨地的觀視互動隨時建立隨時
上傳統計處理或下載修正，控制器3能即時對焦距調節量之數據的進行預先對應的修正推算，就是能事先預測。也就是本發明之另一個重點，運用軟體進行調節量之預測，因為生活之環境多變，光線亮度不同產生之數值都不同，每個人都會因時因地因體能產生變化，這種預測是一種推定，也就是預定的觀視基準。
其中控制器3與記憶器5能設於鏡框1或藉鏡框1中之無線傳輸單元15與鏡框1外之隨身裝備14(可攜式或穿戴式，如手持之手機等)與雲端資料庫進行連結。另外，可攜帶式設備或其他穿戴式設備內部搭載的其他類型環境感應器所測得的影像、光線亮度可以與本發明共享，拓展為鏡片模組12之調節量處理參考，除了分散運算量與省電以外，也能讓本發明實施例做出更接近用戶滿意需求的焦距變化。
其中控制器3更連設有設於鏡框1上之一學習感應器16。學習感應器16能為一振動感應單元或一開關，以感應到以手指連續敲擊代表要啟動控制器3之學習模式，學習模式是靠當下讓記憶器記錄下使用者移動物鏡間之距離和環境之光線亮度等數值，作為推算修正對焦之屈光度數值以取代原預設數值，學習模式能為操作完成數秒之後自動關閉，以節省用電。學習模式(leaning)分成預定修正型(predict)與手動設定型(direct manual)兩種使用模式。那一型由敲擊次數區分。
本發明實施例透過環境感測器2與使用者同步觀察環境；例如：老花眼使用者，在同步過程中光線亮度275勒克司(光照度單位：光通量與面積平方公尺之比lm/m2)、距離27公分，控制器3依讀入之資料驅動調節器11與鏡片模組12提供預定的+2.75D調節量之觀景效果，不滿意時，用手指敲擊鏡框數次提示啟動學習模式之預定修正型後，此時調節器11的變焦動作暫停，如果使用者主動將頭往前移動2公分，或是將手中所持之觀看物品拿近眼睛2公分，經過此一嘗試移動的過程後能將物品看得最清楚(如停頓數秒)，感測器2會在當中偵測變化量，當控制器3得到這個距
離連續減少的過程，便判斷為鏡片模組12反饋的此距離(27cm)下之調節量對應之調整還需要增加，使用者處於老花眼過度矯正的狀態，鏡片模組12需要再增加焦距，即減少正屈光度數，控制器3獲得正確資訊後，控制器3會判定新距離使用原度數，而原距離需依預定之既定數值進行改變減少+0.25D；便會通知記憶體5記憶，將當下光線亮度值與距離前後等對應調節量修正原預定值成標準值，完成後關閉學習模式，下次再重現原距離之情境時，便自動從+2.75D調成+2.50D；反之，如果使用者透過連續的動作增加眼前物品的距離，如頭往後移動，代表鏡片模組12需要再增加正屈光度，透過前述相同之步驟，下次遇到同一情境，即從+2.75D調成+3.00D進行修正，完成修正預設矯正預定調節量的過程。總之，結果是載入預設數據組[27公分，+2.75D,275勒克司]，透過使用者行為分析後預測出個人化觀視基準數據組[27公分，+2.50D，275勒克司]，同時得到修正值[25公分，+2.75D,275勒克司]，另外，由於亮度增加會造成人眼瞳孔會反射性收縮，視覺景深會增加，調節靈敏度也提升，所以眼鏡輔助調節的需求可以減少，因此在同距離27公分，亮度650勒克司的時候，矯正度數會下調成+2.25D，即[27公分，+2.25D，650勒克司]。
控制器3透過軟體中預先載入之觀視基準4預估調節量的方式進行調節，如此一次一次的修正預估值成為確認，逐步建立個人化之新的標準化的觀視基準4。學習模式，讓使用者在不知不覺中獲得越來越接近精準所需度數的回饋。
若不預先載入之觀視基準4，便成為自我學習之手動設定型學習模式。若感應到敲擊次數是啟動直接自我學習模式之手動設定型，讓使用者能透過感應器16直接調整鏡片模組12焦距以得到自己最清楚觀視效果(The best visual acuity)，用手指敲擊鏡框，並讓鏡框中之感應器16感應到手指接觸並連續向前滑動時，鏡片模組12會連續增加正屈光度，減少焦距，反之，手指接觸並連續向後滑動時則減少正屈光度，增加焦距，經
過此一嘗試後已將物品看最清楚，即指敲擊鏡框數次讓感應器16告知控制器3，控制器3與前述相同進行記憶結果，並關閉學習模式，記憶器5便具有當下光線亮度與距離、調節量等情境之標準值，下次再重現同情境時，便自動反饋正確的調節量。上述僅作為操作說明，不是用來限制。所以本發明實施例是具有學習之功用。本發明實施例其前後調整之關係如圖3與圖4。
利用環境感應器2取得物鏡間之距離與光線亮度等之更多的使用人周邊環境訊息，藉以輔助使用者得到當下之環境條件，配合先前預設之觀視物基準或學習之新觀視基準進行眼鏡各鏡片焦距之自動調整，若符合使用者當下視覺需求，則順其自然，若感覺些許不對不適當，便以動作通知眼鏡，進行調整至滿意後記錄數值，眼鏡會自動記憶當下環境數值，以新結果修正原預設，或使用者以動作通知眼鏡後，暫時用修正觀視距離的方式找到最佳觀視距離，眼鏡會自動記憶當下環境數值，作為推測下次使用者理想的修正後標準值，以新結果逐步修正原預設值，如此一來可以在生活之環境中不斷的讓眼鏡學習，眼鏡經過使用者邊使用邊修正之自我記憶學習方式，眼鏡取得個人化且最標準化之觀視基準，以配合眼鏡上焦距調整量進行快速準確的調整。另外，學習過程除了動態的焦距調整量變化外，讓用眼過度疲勞者、眼球天然焦距調節能力不佳者或是老人都能快速度得到更好更準確之視覺反應。
觀視基準4可以是一組表格或一套統計曲線，由發明人依眼睛在不同使用狀態需求、不同生活情境下、參考年齡相關的眼睛老化之現象預先對各年齡層之人進行調節量的參數數據庫統計，判定出在±0.10屈光度數單位的調節量，分別在不同光線之明暗照度下，不同距離之觀視下，甚至不同行業別之習慣都一一找出對應之調節量的特徵值，統計出一整套之預設之人群數據庫。觀視基準4即是人群數據庫中之曲線預設值，當有人採用本發明後，能經驗光、眼球構造測量或年齡等眼科檢查因素，預先
載入對應預先設定的觀視基準之數據，這些數據可以位於雲端供隨時下載至本發明中，或能藉由本發明附屬之隨身裝備進行記錄，或能直接載入鏡框內之記憶器，在鏡框內之控制器於接收環境感應器之聲波或光波或電磁波所取得之資料進行判別。這時會有基本之光線亮度就是照明之光亮度，鏡物距離就是眼鏡至物或人或景間之長度值。依此數據讓預先設定之屈光度是否需要進行變動調整。使用者便能立即由眼鏡之變化得到適合之屈光度調節量之改變。此處之調節量是指代替使用者進行大腦與眼睛視網膜間部份水晶體之調變。其調整狀態如圖5及圖6所示。
調節量之幅度改變的是屈光度之數值，如5.0D代表的是依據使用者在視覺上的需要，水晶體因為疲勞、老化或是疾病等各種因素造成在單位時間內失去或是永久缺乏的五百度調節能力，導致的遠視看不清近距離物體的傾向。所以調節器11是步進馬達等類似之機構，使其能瞬間調整或緩慢調整，都由控制器進行調控，控制器通常位於鏡框中，若要縮小鏡框或能改設於隨身裝備上，目前隨身裝備較佳者為智慧手機，只要給個專用程式(如APP)，搭配無線或藍芽傳輸，便能傳出指令以控制調節器產生鏡片模組調整動作。而本發明之鏡片模組可以是至少一個鏡片，或是能改變度數之人工水晶體，有如另一個眼球。
本發明如圖8所示時，為不讀取預先設定之觀視基準4，也能在一次次之使用中，以同步進行自我驗光之自我學習與設定，在記錄值之不斷地收集記錄下，一樣得到一條新設定之個人標準化之觀視基準4，其能隨時進行矯正或延用一長段時間，在產生不舒適時再局部進行修正。本發明以記錄記憶之功能以代替使用人存下最優之選定值，當同樣之情境再臨時，經過感應器對環境之同步判定，便能瞬間同步進行對眼鏡鏡片模組度數與調整之快慢需求進行對應之調整，讓使用者於不知不覺中得到一個輔助性之同步人工自動水晶體般之矯正畫面出現於眼前，便能降低人體水晶體直接受到調變需求之反應度，所以是戴著智慧型之驗光矯正幫手，並
且也具備輔助視覺，減少用眼疲勞的提供視覺更好之觀視基礎。據此形成對使用者個人眼鏡產生視覺最佳化的自動變焦反饋裝置。於是本案與美國專利8474976與8628193之調節焦距有所不同，在於本案能有記憶修正學習之回饋設計，更完全不同於先前技術使用補充光源之方法，本發明實施例是基於最真實狀態之輔助，以求得到最適合之矯正眼鏡。
結論：1.不論是近視、遠視、或是散光，在矯正基本度數之後，眼睛還需要調節力，才能擁有看遠看近切換焦距的能力，把遠近距離的物品看清楚。2.下列表格是眼睛要在遠近不同距離和不同光照度下所需的調節能力，才能看清楚東西。本發明是一種自動變焦眼鏡，可讓調節能力喪失的人，在看遠物、看近物切換的動作中，立刻補足調節需求。因應遠近焦距切換的需求，由表格可以看出正常遠近用眼的調節幅度至少是要+0D到+7.2 50D，但考慮到每個人調節需求不一樣，本發明實施例提供的調節幅度是+0D到+9.00D。
如下表格為眼球在遠近距離所需的調節力：
運作方式舉例：假設看的目標從10公尺切換成眼前25公分距離，眼睛需要3秒內得到+4.25D的調節量，才能達到看清楚東西需求，焦距切換速度要快。
但同樣是目標從10公尺切換成眼前25公分距離，老花眼殘留+2.50D的調節幅度，無法達到調節需求，所以無法看清楚；又因為調節靈敏度下滑，+2.50D的變化量還需要花費1分鐘進行調節，導致調節能力的殘留仍無法因應用眼需求；就算配上+1.75D的一般老花眼鏡還是相當不方便，那是因為遲緩的調節靈敏度，無法讓眼鏡的+1.75D直接和殘留調節幅度+2.5D直接進行疊加，除非要花1分鐘才能把東西看清楚，因此考慮到生活方便，使用老花眼鏡已經失去使用意義。本發明可以靠驅動變焦鏡片，直接3秒鐘內提供給使用者+4.25D的調節需求量，讓眼睛如同健康眼睛能快速看遠、看近，切換焦距。又每個人調節需求不一樣，本發明可以透過人機互動來學習每個人的調節數據，修正載入的預設數據，並記錄成個人化的觀視基準，讓每個距離和亮度的環境都有最佳化矯正視力。
綜上所述之結構，本發明運用能調整屈光度調節量的鏡片模組與調節器配合環境感應器讓控制器配合當時之情境輸出相對於使用者自我本體感覺(subjective)選擇設定之舒適視覺取用狀態，能讓本發明之使用者時時進行學習或眼睛矯正以因應各種狀況，時時都能處於最佳矯正狀態，所以能提供很好之使用性，為一完全與習知不同之機構。
<頭戴式個人多媒體系統>
<系統架構>
圖9顯示一實施例中之頭戴式個人多媒體系統100，其外型可類似於眼鏡，例如可參考Oculus Rift、HTC Vive、Google Cardboard等。此外，與本發明無直接相關的的實施細節可參考現有技術中例如CN 205038406 U、CN 205103492 U、US20100079356A1、US20150253574A1、
US9122321B2，本文將不再贅述。值得說明的是，本案中的頭戴式個人多媒體系統可實施為類似Oculus Rift或HTC Vive之套裝產品，但也可以實施為類似Google Cardboard，或是如US20100079356A1以及US20150253574A1中所揭露的模組化產品。
圖9實施例中之頭戴式個人多媒體系統100即為模組化產品，其具有支架102以收納或設置各式所需的模組單元。如圖所示，在此實施例中，支架102可收納一具有顯示螢幕150的行動電話300，例如Apple公司的iPhone，但不限於此。而當行動電話300被收納入支架102時，行動電話300即可作為頭戴式個人多媒體系統100中的多媒體播放器，可用以播放照片或是影片，而顯示螢幕150即可作為頭戴式個人多媒體系統100的顯示器單元而可顯示畫面給使用者。
在其他未圖示的實施例中，頭戴式個人多媒體系統100可具有其專屬的播放器以及顯示器單元，而不是與其他裝置(即例如行動電話300)共用播放器與顯示器單元，而頭戴式個人多媒體系統100之專屬的顯示器單元可使用LCD顯示面板、LED顯示面板，或是投影式的顯示器。關於採用投影式的顯示器的頭戴式個人多媒體系統，可參考US8487838 B2，其中顯示畫面的顯示面可為半透明，使用者除了可觀看到被投射的畫面或是資訊外，還可以透過顯示面看到外面的景物。因此應可知頭戴式個人多媒體系統100可以有VR、AR、或是MR的應用，本發明並不欲加以限制。但可理解的是，當使用者帶上頭戴式個人多媒體系統100時，不論頭戴式個人多媒體系統100採用上述何種顯示器單元，其所提供的顯示面與使用者眼睛之間的實體距離是大致固定的。此處所謂顯示面與使用者眼睛之間的實體距離是大致固定，其意義相當於如同一般使用者配戴眼鏡時，若不考慮因使用者頭部的劇烈晃動所造成的偏移，眼鏡與使用者眼睛之間的實體距離是大致固定的。也因此在頭戴式個人多媒體系統100中，使用者眼睛在觀看顯示面所提供的畫面時，其眼睛水晶
體的焦距也是大致固定的。也因此若無本發明所提供的解決方案，使用者在觀看顯示面所提供的畫面時，其眼睛水晶體的焦距會一直保持固定，長時間下來就會導致眼睛疲勞。
此外，支架102上可具有導線(未圖示)可連結行動電話300的輸入輸出埠口(I/O port)，而可讓支架上的其他模組單元與行動電話300訊號溝通。在其他實施例中，支架上的其他模組單元與行動電話300訊號溝通亦可透過無線訊號(例如藍芽)進行直接或間接的訊號通訊。
如圖10所示，頭戴式個人多媒體系統100於支架102上設置有視向偵測單元110。在一實施例中，視向偵測單元110的實施可參考US8487838 B2或是US6456262B1中的作法，但不限定於此，本發明在此不予贅述。在另一實施例中，視向偵測單元110可實施在行動電話300上，也就是與行動電話300共用，對此可參考Amazon公司的AMAZON FIRE PHONE產品。
選擇性地，除了視向偵測單元110，支架102上更可設置有亮度(luminance)偵測單元120，亮度(luminance)偵測單元120可實施為任何數目的光敏單元，例如CMOS影像偵測單元、光電二極體單元，或是CCD單元，本發明此不予限制。特別要說明的是，現有技術中頭戴式個人多媒體系統亦具有亮度偵測單元，惟其係用以偵測環境中的亮度，但本發明實施例中的亮度(luminance)偵測單元120係用以偵測使用者所觀看之顯示單元(例如顯示螢幕150)之顯示面之亮度，而作為使用者眼睛所感受到的亮度，若在是畫面的顯示面可為半透明的情況，例如是AR或是MR的使用情境，則顯示面的亮度除包含投射畫面的亮度外，也可包含外界環境光線透過顯示面所貢獻的亮度。此外，根據不同的實施例，亮度(luminance)偵測單元120可對顯示面採取不同的測光模式，並視需求或視使用者的偏好而加以切換，這部份可參考
相機的測光模式，例如可將顯示面劃分為多個小區域的矩陣測光(matrix metering)，或是僅針對特定區域的點測光(spot metering)，本發明對此並不欲加以限制。較佳地，亮度偵測單元120所採取的測光模式係能反映出能夠被眼睛感受到的亮度，因此可著重於顯示面中較靠近眼睛的部分，而給予較大的權重，或僅針對這些部分進行測光即可。
特別地，頭戴式個人多媒體系統100於支架102上設置有屈光度調整單元104，其位於顯示單元(例如顯示螢幕150)之顯示面與使用者眼睛之間。屈光度調整單元104可被控制以提供使用者眼睛在觀看畫面時各種不同的屈光度，並可在各種不同的屈光度間動態的切換。在一實施例中，屈光度調整單元104的實施可參考US2015235439A1中高頻變焦透鏡單元的作法，而實施為一薄膜變形鏡片(Membrane Deformable Mirror)與相對應的驅動裝置，但不限定於此，本發明在此不予贅述。
另外，頭戴式個人多媒體系統100係具有控制單元106，可訊號連結頭戴式個人多媒體系統100上其他的功能單元而進行控制。控制單元106一般包含微處理器與記憶體(未圖示)，可按照韌體或載入的程式與參數來控制屈光度調整單元104的運作。控制單元106的實施方式可參考US2015235439A1中處理模組與資料模組，且不限定於實施於本地或遠端。
值得一提的是，目前的智慧型手機皆具備相當強大的處理能力與資料儲存能力，因此在一實施例中，以圖9中的行動電話300為例，其處理資源與資料儲存資源即可提供以實現控制單元106；換言之，行動電話300可執行相關的APP以供控制頭戴式個人多媒體系統100的運作，因此頭戴式個人多媒體系統100可不需要額外的處理器與記憶體來實施控制單元106。另外，控制單元106的功能也不限於僅用
於控制屈光度調整單元104的運作。
在一模組化的實施例中，上述所述各功能單元皆可單獨透過可拆卸的方式設置於支架102上。或在其他實施例中，如圖11a所示，視向偵測單元110、屈光度調整單元104、與控制單元106可預先組裝為視覺輔助裝置160，並具有卡匣般的收納殼體162，而可進一步由使用者自行插入於如圖10所示之支架102上，或從支架102上移除，即如同圖9中行動電話300可以插入的方式設置在支架102上且隨後亦可自由移除。或是在另一實施例，亦可僅有屈光度調整單元104與與控制單元106被預先組裝為視覺輔助裝置170，並同樣地具有類似卡匣般的收納殼體172，如圖11b所示，而可進一步由使用者自行組裝於支架102上，或從支架102上移除。但應可知，視覺輔助裝置160或視覺輔助裝置170並不必然一定要具有薄型卡匣般的收納殼體，本發明並不限制有其他的造型或實施方式，惟視覺輔助裝置160或視覺輔助裝置170所安裝的位置應要讓屈光度調整單元104位於畫面與使用者眼睛之間，才能讓屈光度調整單元104發揮效果。
透過上述作法，視使用者的需要，視覺輔助裝置160或視覺輔助裝置170可應用於現有的頭戴式個人多媒體系統，例如Google Cardboard或是如US20100079356A1以及US20150253574A1所揭露的頭戴式個人多媒體系統，或甚至可同時適用於其他的光學視覺設備，例如數位望遠鏡或顯微鏡，而不限於特定應用。也就是說，視覺輔助裝置160或視覺輔助裝置170可作為使用者可自行添加或移除的外掛裝置。
圖12為頭戴式個人多媒體系統100之功能方塊圖。以下將配合圖12進一步說明頭戴式個人多媒體系統100之運作，而與本發明無直接相關的部份係省略。
選擇性地，頭戴式個人多媒體系統100還具有使用者資
料單元108，其具有記憶體用以儲存一或多筆使用者資料。使用者資料單元108首先將使用者的名稱或ID進行索引。而針對每一使用者，使用者資料單元108所儲存該使用者所對應的的使用者資料，其可包含使用者的年齡、性別、眼睛疾病資料(例如近視的度數)，或使用者的偏好等等。應可知，如同控制單元106，使用者資料單元108亦可實施於本地或遠端。在一實施例中，使用者資料單元108更可整合在控制單元106之中。
另外，頭戴式個人多媒體系統100還具有使用者身分辨識單元109，例如可透過使用者的指紋或是要求使用者輸入密碼來辨識出使用者的名稱或ID。值得一提的是，使用者資料單元108或使用者身分辨識單元109亦可透過行動電話300來實施，對此可參考Apple公司在其iPhone產品上所使用的Touch ID。但應可知，類似Touch ID的指紋辨識器109亦可直接設置於如圖10所述之支架102上。
在一實施例中，當使用者開始使用頭戴式個人多媒體系統100時，首先由使用者身分辨識單元109辨識出使用者的身分，進而使用者資料單元108根據使用者的身分確定出該使用者所對應的的使用者資料，並提供給控制單元106。接著控制單元106根據被確定出的使用者資料，從預先載入的多個控制設定檔(profile)CP1-CPn中選出適當的控制設定檔，例如控制設定檔CP1。而在使用者觀看畫面時，控制單元106可根據當下其存取的資料(例如視向偵測單元110或亮度偵測單元120所饋入的資料，更多細節描述於後)，而進一步從控制設定檔CP1(例如可實施為查對表)中決定出其所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度。可想見地，屈光度調整單元104所提供的屈光度也會隨著控制單元106所得到資料的不同或變化而動態改變。
在一實施例中，特別是在控制單元106同時也實施為多
媒體播放器的實施例中，控制單元106可預先載入有使用者所觀看之畫面中各影像單元(image element)的在畫面中的分布狀態以及其所對應的深度(depth)資料，因此根據視向偵測單元110所偵測到使用者之視向，控制單元106可判斷出使用者正在關注畫面中何者影像單元，此部份可參考US6456262B1。選擇性地，控制單元106也可預先載入有使用者所觀看之畫面像素的色階分布(image hisogram)資料，而可作為該畫面的亮度資料，或是畫面中特定區域的亮度資料。
進一步圖13a與圖13b。圖13a與圖13b所示的畫面相似，皆具有物件A與物件B，圖13a所示係為一白天的場景，也就是畫面的平均亮度較高；相較之下，惟圖13b所示係為一夜晚的場景，也就是畫面的平均亮度較低。另外應可知，圖13a與圖13b所示可為數位照片(另如一全景照片)或是一段影片中的一圖框(frame)。
首先以圖13a加以說明。畫面中具有物件A與物件B，且物件A的深度被預先設定為大於物件B的深度，換言之，相對來說，物件A係被設定為遠景，而物件B係被設定為近景。在另一實施例中，物件A與物件B的深度資訊可透過控制單元106對畫面進行場景辨識而得到，例如物件A被辨識為高山而自動被設定為遠景而被指派較大的深度。
而當根據視向偵測單元110所偵測的結果，控制單元106判斷出使用者正在關注畫面中被設定為遠景的物件A，控制單元106根據控制設定檔CP1中決定出所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度，例如是2.5D；但若控制單元106判斷出使用者正在關注畫面中被設定為近景的物件B，控制單元106根據控制設定檔CP1中決定出所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度，例如是1.25D。
必須說明的是，物件A與物件B分別到使用者眼睛之
間的實際上距離是大致相同的，也就是顯示面到使用者眼睛的距離。因此，若當屈光度調整單元104提供屈光度2.5D而可讓使用者看清楚物件A，則理論上使用者同時也可看清楚物件B，而不需要把屈光度調成1.25D，但此時水晶體的焦距也會保持在相同的焦距。透過上述本發明實施例，當使用者關注遠景的物件A時，由於屈光度調整單元104提供一聚焦能力較大的屈光度，因此可驅使眼睛本身調整到一較小的屈光度，即如同眼睛觀看真實世界的遠景；反之，當使用者關注近景的物件B時，由於屈光度調整單元104提供一聚焦能力較小的屈光度，因此可驅使眼睛本身調整到一聚焦能力較大的屈光度，即如同眼睛觀看真實世界的近景。也因為隨著使用者所關注的物件或是區域改變，屈光度調整單元104提供屈光度也隨之改變，因此眼睛水晶體的焦距也會被驅動著改變，而不會一直保持在固定的焦距，而可減緩眼睛的疲勞。此外應可知，屈光度可為正值或負值，屈光度為正值一般表示其具有聚焦能力，屈光度為負值則表示相反，即其具有散焦能力。舉例來說，屈光度+6.00D所對應的聚焦能力大於屈光度+3.00D所對應的聚焦能力，屈光度+2.00D所對應的聚焦能力大於屈光度-3.00D所對應的聚焦能力所對應的聚焦能力，屈光度-3.00D所對應的聚焦能力大於屈光度-5.00D所對應的聚焦能力。
圖13b所示係與圖13a相似，因此相同處不再贅述，惟其差異在於圖13b中的畫面亮度較低，因此屈光度調整單元提供一聚焦能力較小的屈光度，因此驅使眼睛本身調整到一聚焦能力較大的屈光度，即如同眼睛觀看一真實世界的黑夜。基於此，同樣是控制單元106判斷出使用者正在關注畫面中被設定為遠景的物件A，此時控制單元106根據控制設定檔CP1中決定出所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度例如是1.5D，其聚焦能力係小於圖13a(白天)中使用者關注物件A時所提供的2.5D；相似地，同樣是控制單元106判斷
出使用者正在關注畫面中被設定為近景的物件B，此時控制單元106根據控制設定檔CP1中決定出所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度例如是0.25D，其聚焦能力也小於圖13a(白天)中使用者關注物件A時所提供的1.25D。
在上述圖13a與圖13b的範例中，係針對相同的使用者的狀況。另外說明的是，針對不同使用者，控制單元106可選用不同的控制設定檔，例如控制設定檔CP2。舉例來說，同樣是判斷出另一使用者正在關注圖13a畫面中被設定為遠景的物件A，控制單元106根據控制設定檔CP2中決定出所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度，例如是3D，而不同於前述範例中的2.5D；若控制單元106判斷出使用者正在關注圖13a畫面中被設定為近景的物件B，控制單元106根據控制設定檔CP2中決定出所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度，例如是1.5D，而不同於前述範例中的1.25D。
值得說明的是，在上述圖13a與圖13b的範例中，控制單元106係根據整個畫面的平均亮度來決定出所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度。在另一實施例中，控制單元106可根據根據視向偵測單元110所偵測的結果，判斷出畫面中使用者所正在關注的區域，因此控制單元106也可係根據該關注區域(而不是整個畫面)的平均亮度來決定出所要控制屈光度調整單元104來提供的屈光度。
在另一實施例中，控制單元106並無預先載入畫面的亮度資訊，因此控制單元106可與亮度偵測單元120連結，而根據亮度偵測單元120測光的結果來產生亮度資料，這種作法特別有利於例如是AR或是MR的使用情境，因為使用者的眼睛了畫面的亮度之外還會感受到外界環境光線。而如前所述，較佳地亮度偵測單元120可著重於顯示面中較靠近眼睛的部分進行測光。
此外，在一實施例中，每一控制設定檔(profile)CP1-CPn
還可規定屈光度可變動的範圍以及變動的靈敏度(每單位時間屈光度增加或減少的幅度)，因為在某些情況，屈光度的調整太劇烈或太快可能會讓某些使用者感覺不適。舉例來說，控制設定檔(profile)CP1的屈光度調整單元104所提供的屈光度可設定在+0D到+9.00D間的範圍變動，而變動的程度可設定不超過每秒1D；但在控制設定檔(profile)CP2的屈光度調整單元104所提供的屈光度可設定在+0.25D到+8.00D間的範圍變動，而變動的程度可設定不超過每秒0.75D。一般來說，老年人眼睛因為老花，屈光度的變化程度較佳為相對平緩。
另外需加以強調的是，當實作時，控制設定檔(profile)CP1-CPn中各個參數之值可考量到屈光度調整單元104的硬體限制以及使用者的需求與偏好，或根據實際使用者的驗光與校正結果，因此本發明對此並不欲加以限定。此外，在屈光度調整單元104可針對左右眼分別進行調整的實施例中，控制設定檔(profile)CP1-CPn各個參數又可進步針對左右眼有不同的設定值，而且在實作上這是較優的作法，因為以近視為例，使用者左右兩眼的度數通常都是不同的。
此外，針對近視的使用者，屈光度調整單元104所提供的屈光度可設定在-3.00D到+6.00D間的範圍變動，因此可同時矯正基本度數，讓使用者不需配戴眼鏡亦可使用頭戴式個人多媒體系統100。或在另一實施例中，屈光度調整單元104所提供的屈光度仍然設定在0D到+9.00D間的範圍變動，但頭戴式個人多媒體系統100可在光路上另外提供可自由插入或移除的矯正鏡片(未圖示)，來提供例如-3.00D的屈光度，因此屈光度調整單元104與此矯正鏡片(當插入至光路時)可共同提供的屈光度即在-3.00D到+6.00D間的範圍變動，但應注意矯正鏡片所提供的屈光度一般來說為固定值，而由屈光度調整單元104來負責屈光度的動態變化。在其他實施例中，亦可參
考前述CN 205038406 U或CN 205103492 U的作法來矯正近視基本度。
在另一選擇性實施例中，如圖12所示，頭戴式個人多媒體系統100更包含一空間位置追蹤(position tracking)裝置130。當使用者使用頭戴式個人多媒體系統100，空間位置追蹤裝置130可用以偵測使用者頭部的運動，特別是、但不限於、偵測使用者頭部的前後移動。關於空間位置追蹤裝置130的實施方式，可參考Oculus Rift或HTC Vive，或US20090237355，本發明並不欲限制。
空間位置追蹤裝置130可將所偵測到的運動資料也饋送給控制單元106，作為參數提供給控制單元106以控制屈光度調整單元104。在本實施例中，空間位置追蹤裝置130係主要作為視向偵測單元110之輔助。當兩者配合使用時，控制單元106可更精準地判斷出使用者所關注的物件，而決定出更適當的屈光度。舉例來說，若空間位置追蹤裝置130偵測到使用者的頭部前傾，控制單元106可藉此判斷出使用者想要更仔細地觀看畫面中的近景的物件，若空間位置追蹤裝置130偵測到使用者持續往其左前方的方向走動，也可藉此判斷出使用者畫面中的左方的物件感到興趣。
另一方面，根據空間位置追蹤裝置130所偵測到使用者移動的方向與距離，畫面中物件原本所設定的深度也會相對應改變，也就是原本被設定為遠景的物件可逐漸『靠近』使用者變成近景，因此屈光度調整單元104所提供的屈光度也可相對應地連續調整而減少(即驅使眼睛本身逐漸調整到聚焦能力較大的屈光度)。同時，根據所偵測到使用者移動的速度，控制單元106可更適當地控制屈光度調整單元104其屈光度變化的程度。
此外，選擇性地，例如在控制單元106同時也實施為多媒體播放器的實施例中，控制單元106更通訊地連結並控制顯示螢幕150。
當控制單元106控制該屈光度調整單元104提供不同的屈光度時，也同時控制顯示螢幕150以不同的顯示區域來放大或縮小提供給使用者的畫面，以因應影像放大率變化的問題。以圖13a為例，例如起初控制單元106先判斷出使用者正在關注畫面中被設定為近景的物件B，其控制屈光度調整單元104來提供的屈光度，例如是-2.5D，而隨後當控制單元106判斷出使用者改為關注畫面中被設定為遠景的物件A，其控制屈光度調整單元104來提供的屈光度，例如是3.5D，但相較於屈光度為-2.5D時，此時控制單元106亦控制顯示螢幕150提供給使用者較小的畫面(例如透過關閉(或顯示黑色)螢幕外圍的像素而僅使用中間的像素來顯示畫面，或是透過其他方法來減少畫面的可視面積)，來抵消因為屈光度變大所導致的放大效應。一般而言，屈光率大約變化1D會產生1.5%的放大率變化。也就是說使用者看近景的物件B(屈光率設定為-2.5D D)，突然又看遠景的物件A(屈光率設定為3.5D)，其將帶來的6D落差的變化量。若無調整，使用者所感知的影像突然放大9%，因此，螢幕上的畫面必須瞬間縮小9%來抵銷這個效應。惟應可知實際屈光率所導致的放大率變化程度會因人以及因所使用的設備而異，因此實際上螢幕畫面所要縮放的程度也應需要透過個人化校正才會準確。
在另一實施例中，顯示螢幕150可具有一步進馬達(未圖示)，藉此可微幅調整其顯示面距離使用者眼睛的距離。一樣以圖13a為例，是說使用者看近景的物件B(屈光率設定為-2.5D D)，突然又看遠景的物件A(屈光率設定為3.5D)，其將帶來的6D落差的變化量。若無調整，使用者所感知的影像突然放大9%，而在此實施例中，控制單元106亦控制顯示螢幕150以增加其顯示面與使用者眼睛的距離(例如約1公分)來抵銷這個放大效應。同樣地如上所述，實際屈光率所導致的放大率變化程度會因人以及因所使用的設備而異，因此實
際上顯示面與使用者眼睛的距離所要調整的程度應需要透過個人化校正才會準確。
在不脫離本發明精神或必要特性的情況下，可以其他特定形式來體現本發明。應將所述具體實施例各方面僅視為解說性而非限制性。因此，本發明的範疇如隨附申請專利範圍所示而非如前述說明所示。所有落在申請專利範圍之等效意義及範圍內的變更應視為落在申請專利範圍的範疇內。
100‧‧‧頭戴式個人多媒體系統
104‧‧‧屈光度調整單元
106‧‧‧控制單元
108‧‧‧使用者資料單元
109‧‧‧使用者身分辨識單元
110‧‧‧視向偵測單元
120‧‧‧亮度偵測單元
130‧‧‧空間位置追蹤裝置
Claims (16)
- 一種頭戴式個人多媒體系統，包含：一顯示器單元，該顯示器單元提供一固定顯示面以顯示一畫面給使用者；一視向(gaze)偵測單元，該視向偵測單元偵測該使用者之至少一眼睛對於該畫面之一視向；一屈光度調整單元，位於該固定顯示面與該眼睛之間，該屈光度調整單元可調整地提供至少一第一屈光度或一第二屈光度予該眼睛以進行觀看，其中因應所提供之該第一屈光度或該第二屈光度，該眼睛皆可相應地進行生理調節運動以清楚地觀看該畫面中對應該視向之區域；以及一控制單元，通訊地連結該屈光度調整單元與該視向偵測單元，該控制單元根據該視向偵測單元所偵測之該視向，控制該屈光度調整單元提供該第一屈光度或該第二屈光度。
- 如請求項1之頭戴式個人多媒體系統，其中該第一屈光度之值所對應的聚焦能力大於該第二屈光度之值所對應的聚焦能力，而因應該屈光度調整單元提供該第一屈光度，該眼睛為清楚地觀看該畫面而進行生理調節運動以得到的聚焦能力係小於因應該屈光度調整單元提供該第二屈光度，該眼睛為清楚地觀看該畫面而進行生理調節運動以得到的聚焦能力。
- 如請求項1之頭戴式個人多媒體系統，其中更該控制單元進一步根據該畫面之亮度資訊，控制該屈光度調整單元提供該第一屈光度或該第二屈光度。
- 如請求項3之頭戴式個人多媒體系統，其中更包含一亮度(luminance)偵測單元，該亮度偵測單元通訊地連結該控制單元，並偵測該固定顯示面中至少一區域之亮度以產生該畫面之亮度資訊並提供給該控制單元。
- 如請求項1之頭戴式個人多媒體系統，其中該控制單元進一步根據該畫面之深度資訊，決定該第一屈光度與該第二屈光度之值。
- 如請求項5之頭戴式個人多媒體系統，其中該控制單元對該畫面進行場景辨識，以產生出該畫面之深度資訊。
- 如請求項1之頭戴式個人多媒體系統，其中更包含一使用者資料單元，該使用者資料單元儲存複數筆使用者資料並根據使用者身份決定相對應之使用者資料；其中，該控制單元更通訊地連結該使用者資料單元，該控制單元進一步根據該使用者資料單元所決定出之該相對應之使用者資料，決定該第一屈光度與該第二屈光度之值。
- 如請求項7之頭戴式個人多媒體系統，其中更包含一使用者身分辨識單元，用以辨識該使用者身份。
- 如請求項1之頭戴式個人多媒體系統，其中該顯示器單元可用以顯示一影片，而該畫面係屬於該影片之一部分。
- 如請求項1之頭戴式個人多媒體系統，其中更該控制單元進一步因應使用者頭部的運動，控制該屈光度調整單元提供該第一屈光度或該第二屈光度。
- 如請求項1之頭戴式個人多媒體系統，該控制單元更通訊地連結該顯示器單元，當該控制單元控制該屈光度調整單元提供該第一屈光度，更控制該顯示器單元以一第一放大率顯示該畫面，而當該控制單元控制該屈光度調整單元提供該第二屈光度，更控制該顯示器單元以一第二放大率顯示該畫面。
- 如請求項1之頭戴式個人多媒體系統，該控制單元更通訊地連結該顯示器單元，當該控制單元控制該屈光度調整單元提供該第一屈光度，更控制該顯示器單元以一第一顯示區域顯示該畫面，而當該控制單元控制該屈光度調整單元提供該第二屈光度，更控制該顯示器單元以一第二顯示區域顯示該畫面。
- 如請求項12之頭戴式個人多媒體系統，其中該第一屈光度之值所對應的聚焦能力大於該第二屈光度之值所對應的聚焦能力，而該第一顯示區域的可視面積小於該第二顯示區域的可視面積。
- 一種視覺輔助裝置，可拆卸式地安裝於一頭戴式個人多媒體系統中，該頭戴式個人多媒體系統包含一顯示器單元以提供一固定顯示面以顯示一畫面給使用者，該視覺輔助裝置包含：一視向(gaze)偵測單元，該視向偵測單元偵測該使用者之至少一眼睛對於該畫面之一視向；一屈光度調整單元，位於該固定顯示面與該眼睛之間，該屈光 度調整單元可調整地提供至少一第一屈光度或一第二屈光度予該眼睛以進行觀看，其中因應所提供之該第一屈光度或該第二屈光度，該眼睛皆可相應地進行生理調節運動以清楚地觀看該畫面中對應該視向之區域；以及一控制單元，通訊地連結該屈光度調整單元與該視向偵測單元，該控制單元根據該視向偵測單元所偵測之該視向，控制該屈光度調整單元提供該第一屈光度或該第二屈光度。
- 一種視覺輔助裝置，可拆卸式地安裝於一頭戴式個人多媒體系統中，該頭戴式個人多媒體系統包含一顯示器單元以提供一固定顯示面以顯示一畫面給使用者與一視向(gaze)偵測單元偵測該使用者之至少一眼睛對於該畫面之一視向，該視覺輔助裝置包含：一屈光度調整單元，位於該固定顯示面與該眼睛之間，該屈光度調整單元可調整地提供至少一第一屈光度或一第二屈光度予該眼睛以進行觀看，其中因應所提供之該第一屈光度或該第二屈光度，該眼睛皆可相應地進行生理調節運動以清楚地觀看該畫面中對應該視向之區域；以及一控制單元，通訊地連結該屈光度調整單元與該視向偵測單元，該控制單元根據該視向偵測單元所偵測之該視向，控制該屈光度調整單元提供該第一屈光度或該第二屈光度。
- 一種自動調節對焦學習眼鏡，具有一鏡框，鏡框中有一對鏡片容置空間，在各鏡片容置空間分別納入一鏡片模組與一調節器，在鏡框設有一電源與一控制器、一記憶器串接，電源與調節器構成電連接，控制器、記憶器可與電源電連接，以調節器調節 鏡片模組之焦距，另在鏡框設有一環境感應器，環境感應器以一距離單元取得鏡物距離與以一光度單元取得光線亮度之數值傳至控制器，由控制器依記憶器所存之一觀視基準，以軟體比對鏡物距離、光線亮度計算出焦距調節量，調節量送至調節器進行鏡片模組調整焦距之動作，讓使用者取得最佳之視覺清晰度；其中控制器連設有設於鏡框上之一學習感應器。
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