TW202033151A - 自動化個人視覺追蹤器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於獲得光學設備的光學折射系統，可用於低成本的設備、系統和方法，該低成本設備可以通過附接到智慧型手機來非常準確地測量屈光不正。本發明的設備可透過反向Shack-Hartman技術，用環境光或光源模擬視光師使用的交叉圓柱鏡程式。將光學設備與智慧型手機結合使用，使用者可先改變軸的角度，直到使用者看到交叉圖案（垂直和水平線等間距）為止；使用者可使用光學設備上的機動化控制項調整顯示，以使線條匯合並重疊，相當於讓視圖變得清晰，從而為使用者提供準確適合的光學處方。

Description

自動化個人視覺追蹤器

本發明係有關視覺測試系統的技術領域。更具體地，尤指一種使用折射光學觀察鏡獲得光學系統折射資訊的裝置和方法，該折射光學觀察鏡用於觀察和操縱智慧型手機螢幕上產生的線圖案。

本發明申請要求2018年11月15日提交的美國臨時專利申請62767731的權益和優先權。

本申請包括受專利保護或可能受版權和/或商標保護的材料。版權和商標所有者不反對任何在專利商標局檔或記錄中出現的專利公開的傳真複製，但在其他方面保留所有版權和商標權。

已知的相關技術未能預料或公開本發明的原理。

在相關技術中，Pamplona等人的美國專利8.783,871公開了使用廣義Shack-Harmann技術找到折射值的通用方法。但是，Pamplona專利並未公開利用當今智慧型手機的高密度圖元圖案有效且經濟的方法。

在相關技術中，實際上，消費者仍然在很大程度上花費過多的時間和金錢從傳統的實體視光檢查室獲得屈光資訊。

因此，在本領域中長期存在對本發明的需求，視覺可以說是最重要的感覺。人眼與人腦的直接連接是一個非常先進的光學系統，來自環境的光穿過由角膜、瞳孔和晶狀體組成的眼睛光學器件，並聚焦以在視網膜上產生圖像，與所有光學系統一樣，通過眼睛光學器件傳播的光也會發生像差。眼睛中最常見的像差形式是散焦和散光，這些低階像差是導致最常見的屈光眼狀況近視（myopia）（近視眼，nearsightedness）和遠視（hyperopia）（遠視眼，farsightedness）的原因；高階像差也存在，並且可以通過Zernike多項式最方便地描述。這些通常對視覺功能具有較小影響，眼睛與人體的任何其他器官一樣，可能患有各種疾病和失調，當今最突出的是：白內障、AMD、青光眼、糖尿病性視網膜病、乾眼。

眼科測量對於眼睛健康和適當視力至關重要，眼科測量可以分為客觀和主觀類型。客觀類型的測量可提供生理、物理（例如機械或光學）、生物學或功能指標，而無需來自被測個體（患者、對象、使用者或消費者）的輸入；客觀測試的示例包括但不限於OCT（用於對眼睛的3維和橫截面成像的光學相干斷層成像）、掃描鐳射檢眼鏡（SLO，用於視網膜的光譜成像）、眼底圖像（用於呈現視網膜圖像）、電腦驗光儀（用於屈光測量）、角膜曲率計（用於提供角膜輪廓）、眼壓計（用於測量IOP–眼內壓）。主觀測量給出與個體輸入有關的指標，也就是說，它們提供的參數還考慮了個體的大腦功能、感知和認知能力；主觀測試的示例包括但不限於視敏度測試、對比度敏感度測試、綜合屈光檢查儀屈光測試、色覺測試、視野測試以及EyeQue PVT和Insight。

如今，客觀和主觀的眼睛檢查（測量）均由眼科醫生或驗光師完成。該過程通常涉及患者需要安排預約、等待預約、前往預約地點（例如辦公室或診所）、排隊等候、使用各種工具執行多種測試以及可能在不同的技術人員和不同的眼科醫生之間徘徊，造成患者預約和在預約地點排隊的等待時間延長，以及患者與不同專業人員進行測試的麻煩，這些測試的時間對於許多患者而言似乎令人生畏。此外，該過程相關的剪切效應，甚至要從頭開始的要求，都可能阻止患者進行傳統檢查。

此外，當前大約有25億人根本沒有進行眼睛和視力保健，眼睛檢查的費用可被認為是相當可觀的，尤其是在世界上某些地方，例如第三世界國家對於眼睛保健的可用性成了障礙。尤其眼睛和視力保健在需要定期檢察的頻率下，眼睛檢查的成本、時間消耗和感知上的麻煩也無法進行重複性的檢查。特殊情況下，有些眼睛檢查是必要的，例如在屈光或白內障手術之後，需重複測量以追蹤患者的病情，隨著時間的推移使得手術成功。此外，即使在正常情況下，在診療室進行的測量僅代表一個時間點，患者可能有感到疲倦、壓力、焦慮（醫生的診斷可能就會帶來很大的壓力，但也有可能上述的壓力會在每次診斷中消失，並且提出一些問題會提高患者的壓力水準）或只是心情不好，甚至醫生們的心態可能會影響診斷的方式，因此進行測量的情況可能不是最佳或完全代表患者的徵狀。除此之外，一天裡的時間和環境條件（無論是直接（例如光照條件）還是間接的（例如溫度））也可能會影響診斷並提供不完整或錯誤的資訊。

因互聯網資訊（包括特定的醫學資訊）的可實用性、人們對於預防醫學的認識提升以及遠端醫學使更多人能控制自己的健康，用於篩選、監視和追蹤身體狀況的醫療設備在現今非常普及，例如血壓測量設備和血糖監測儀。隨著技術的發展快速，醫療設備使人們在診斷、預防和追蹤各種身體健康狀況更精準。此外，許多人越來越喜歡無需預約或其它費時的看診，更傾向在家中舒適地進行這些診治，如果出現異常，醫療設備會致電或發送電子郵件給醫師們，好讓醫師給予專業的建議與方案，使用者好尋求適當的方案。

加上科技的進步，醫療設備能有效地結合帶有螢幕和攝像機的電腦（像是筆記型電腦、平板電腦和智慧型手機的型態），好讓使用者擁有能計算和顯示記錄資訊的醫療設備。

上述醫療設備的測量品質，及其準確性和精確度能達到或超過當今測量方法的標準，也可讓使用者能在家中及時執行眼科測量，並且具有成本效益。

再者，上述醫療設備在將來能透過網路雲端的資料和分析，其能得到患者完整的訪問檢查、測試和測量的歷史紀錄，從而可朝這方面進一步增強此願景。此外，人工智慧（AI）具有機器學習和對大資料進行分析的功能，能結合上述醫療設備可透過資料採擷、神經網路決策以及圖案檢測和識別（作為AI功能的一些示例）來達到更完善的醫療追蹤。

綜上所述，在不久的將來眼睛和視力保健的前景將看起來像：

患者的眼睛搭配視力保健和醫生配合達到完整解決方案。

通過技術和醫療設備的結合，使醫療設備能實現對疾病的診斷以及遠端、自我管理。

用AI進行診斷分析、追蹤和報告，將大量資料關聯性連接起來，並增強其洞察力。

簡單來說，例如：一個人在家中舒適地坐在沙發上，使用上述醫療設備進行各種診斷測量，將診斷資料上傳到AI進行分析，最後AI將分析結果通知醫生。在必要的情況下，AI會向患者和醫生發出警報，除非發生嚴重的問題（例如手術），否則患者無需有其它動作，所有問題將透過遠端處理。（例如與醫生進行電子郵件/電話/視訊會議後，可訂購眼鏡將其遞送到家中外，醫生開立的處方藥可直接遞送至家中。）

儘管採取了“直接向消費者”的明顯方法，但是也是能應用於企業的模型，結合本發明可輕易地實施這些方法。按這種結合的實施方式所示有一種階級化的制度，例如醫院、醫療協會或醫療保險公司提供了醫生為患者診治時，提供此類醫療設備和功能的能力，這些醫療設備均能通過使用者帳戶連接到網路雲端，並且將診斷結果直接傳送到到使用者的帳戶（以及可能傳送到使用者的病歷）中，使用者的帳戶可以附接到一位或多位醫生，並且也可以轉移和共用。

有鑑於此，本發明之主要目的，在提供一種通過呈現不明顯且獨特的方法和元件的組合配置，來創建可附接到智慧型手機的儀器。該儀器由智慧型手機生成的線路或其他標記呈現，從而克服了相關技術的不足；當使用者查看儀器欲對呈現的標記進行調整時，可透過儀器而旋轉其內部零件，，對在不同旋轉處的標記進行測量，最後得出使用者的眼鏡處方。無線或藍牙介面可以用於來自觀察鏡設備或其他所公開的實施例，來控制和改變在手機螢幕上呈現的圖案。

本發明通過使用有色透鏡、使用作為縮小透鏡的非球面透鏡、最靠近智慧型手機螢幕的透鏡新系統、使用一個移動部件、由步進電動機驅動的齒輪、用藍牙介面控制的螢幕以及如本文所述的其他元件和系統，克服了先前相關技術的不足。也克服了齒輪和其相關設置技術的不足，齒輪組可容納兩個透鏡和附接到眼杯的狹縫，齒輪組可由步進電動機驅動，電動機在輸出軸上帶有一小齒輪，該輸出軸可設置在齒輪組上，再者，由其他設備（例如PCB電動機）驅動小齒輪和其他元件。

本發明實施例可以被描述為用於觀察智慧型手機上的線圖案的折射光學觀察鏡。本發明所公開的折射光學觀察鏡可以為大約100 mm的長度和大約50 mm的半徑，但本發明所公開的實施例不限於任何尺寸。元件可以包括三個透鏡和兩個狹縫，為了測量被測光學部件（其中“光學部件”可以包括人眼）中的球面不對稱度，狹縫和上透鏡元件在垂直於設備光軸的平面中以不同角度旋轉，電氣元件可以包括鋰離子電池、LED、PCB板、藍牙介面、步進電動機、觸摸感測器、觸覺電動機和光感測器。

本發明所公開的實施例可以使用各種方式附接到智慧螢幕表面，包括微吸帶和/或環扣或其他支架，以將設備對準手機和其固定。

本發明所公開的實施例可以通過使用藍牙連接或其他無線通訊方式與智慧型手機交互連結，使用者通過諸如觸摸按鈕多個控制項，其能調節或改變智慧型手機顯示器裡兩個平行的紅色和綠色圖像之間的距離d。該控制項可以使紅色和綠色圖像彼此靠近或遠離、或者旋轉圖像以及將旋轉狹縫前進到下一個角度；當使用者旋轉觸摸按鈕以旋轉螢幕上的線時，並且還使設備上的旋轉狹縫前進相同的量。狹縫的移動是通過一個與狹縫配合的步進電動機來完成的，每個角度移動可以是順時針旋轉40度。

當觸摸按鈕被按壓時，控制項可能會產生觸覺振動；當觸摸按鈕被觸摸時，使用者可感知源自觸覺馬達的輕微振動以提供使用者回饋。控制項同時支援長觸摸和短觸摸的命令，為了避免角度意外前進，控制項僅在回應長觸摸時才執行旋轉命令，並且僅在手機上的圖案之間的距離改變後才執行旋轉。

本發明結合附圖進行以下詳細說明，可了解本發明其他目的和優點將變得顯而易見。

以下將詳細描述針對本發明特定的實施例。然而，本發明可以申請專利範圍書及其等同物所定義和覆蓋的多種不同方式來體現，在該描述中參考附圖，其中相同的部件始終用相同的數字表示。

除非在本說明書或權利要求書中另有說明，否則說明書和申請專利範圍書中使用的所有術語將具有本領域技術人員通常賦予這些術語的含義。

除非上下文另外明確要求，否則在整個說明書和申請專利範圍書中，詞語“包括”、“包含”等應理解為包含性含義，而不是排他性或窮舉性含義；也就是說，是“包括但不限於”的意義。使用單數或複數的詞也分別包括複數或單數。另外，當在本申請中使用時，詞語“在此”、“以上”、“以下”和類似含義的詞語應指本申請整體，而不是本申請的任何特定部分。

本發明實施例的以上詳細描述並非旨在窮舉或將本發明限制為以上公開的精確形式。儘管以上出於說明性目的描述了本發明特定實施例和示例，但是如相關領域的技術人員將認識到的，在本發明的範圍內可以進行各種等同修改。例如，雖然步驟以給定的順序呈現，但是替代實施例可以不同的循序執行具有步驟的常式。本文提供的本發明的教導可以應用於其他系統，而不僅是本文描述的系統。本文描述的各種實施例可以組合以提供進一步的實施例。根據詳細描述，可以對本發明進行這些和其他改變。

任何和所有上述參考文獻以及美國專利和申請均通過引用併入本文。如果需要，可以修改本發明的方面以採用上述各種專利和申請的系統、功能和概念，以提供本發明又進一步的實施例。

參考圖1中以爆炸分解圖的形式表示出本發明儀器的實施例。標記指示儀器的不同元件。設計中的元件可以分為三個主要部件：一設備的光學器件（一非球面透鏡（15）、一綠色透鏡（6）、一紅色透鏡（7）和一狹縫（2））、一設備的電子元件（一電池（4）、一步進電動機（17）、一觸覺電動機（19）、一觸摸按鈕（13）、一感測器（8）、一主機板（3）和一充電板（11））以及一機械部件（一眼杯（12）、一蓋（20）、一軸承（5）、一齒輪（18）、一主體（1）、一掛鉤（9）、一基體（21）、一微吸帶（16）、一泡沫墊（14）和一開/關按鈕（10））。

如圖2a-2h中呈現了本發明提出的實施例不同視角的的示意圖。光學部件通常能使得測量光學系統的屈光特性將圖像呈現給使用者，在本實施例中，將圖像呈現給使用者，並且在使用者的眼睛上進行屈光測量。電子部件允許使用者控制本發明的各個方面，例如儀器內某些部件的旋轉角度或所呈現的圖像某些方面，可對屈光測量進行自我管理。機械部件則是將部件固定在一起，同時對各個部件進行移動，除此之外還能夠進行所需要的系統校準。

在此呈現本發明實施例的組件和原理的詳細描述： 該光學部件：該非球面透鏡（15）用於使智慧型手機螢幕圖像發散並提供縮小倍數以提高系統解析度，引入了其非球面體以減少系統中的像差和變形，因為球面透鏡會引入足夠的像差和變形，使得顯示器上呈現的線條儘管是筆直，但對用戶而言似乎是彎曲的；該綠色透鏡（6）和該紅色透鏡（7）用於縮放以及能依據不同顏色的透射分離圖像，以防止顯示在螢幕上的綠線和紅線串擾；此為利用反向Shack-Hartman技術測量被測系統的折射基礎，因為光通過設備中而形成兩個不同的光路。；該狹縫（2）用於縮小圖像的視場，以僅允許一部分光線通過，並避免在被測系統聚焦之前串擾。

該電子部件：用於為設備供電並向各種電子部件提供驅動電流的該電池（4），可以考慮替代能源的形式；用於控制彩色透鏡對和該狹縫旋轉角度的該步進電動機（17），可以選擇運動控制項：PCB電動機、伺服電動機、壓電電動機、音圈；該觸覺馬達（19）用於向用戶提供回應，作為按壓按鈕之一的指示；該觸摸按鈕（13）用於控制設備，觸摸按鈕將線移近或移遠並改變旋轉角度；該感測器（8）與計數步驟結合使用以確定彩色透鏡對和該狹縫的絕對角度，或者，可以使用位置感測器、編碼器（光學、磁性或機械式）來確定彩色透鏡對和該狹縫的絕對角度；該主機板（3）擁有設備的完整功能，並且包括（但不限於）：設備上的品質指標、電動機控制器、操作邏輯、固件、與智慧型手機的藍牙連接、按鈕輸入；該充電板（11）包括執行電池充電的電路，作為用作充電的輸入電源的USB連接器（11a）、電池電量測量和指示器、該開/關按鈕（10）以及指示器LED。所公開的實施例可以包括無數的控制項例如語音命令的控制項、有時由視頻遊戲者使用的各種設備控制項。

該機械部件：該眼杯（12），用於允許使用者將其眼睛附貼在該眼杯上並保護使用者的眼睛免受傷害，還可以對該眼杯控制與使用者眼睛的距離，並校正到所需的正確距離；該蓋（20）有呈現公司徽標、按鈕的位置並覆蓋設備內部以遠離使用者，還兼具相當的美學特徵；該軸承（5）和該齒輪（18）用作從該電動機到彩色透鏡對和該狹縫的傳動裝置，以實現所需的該旋轉角度達到適當的解析度；該主體（1）和該基體（21）用於將該光學器件保持在適當的位置，並將該光學部件之間對準；該掛鉤（9）用於連接將設備連接至智慧型手機的橡皮環；該微吸帶（16）用於在不使用化學粘合劑的情況下將設備粘附到智慧型手機螢幕上，並防止其滑動和滑行，以使在螢幕上不留下任何殘留物或痕跡；該泡沫墊（14）用於將該觸摸按鈕與該主機板隔離，並將該觸摸按鈕按壓在該蓋上，以產生良好的觸摸靈敏度。

本發明所提出的儀器可以附接到用於呈現測量圖像的顯示器。如圖3a至3e所示，該顯示器可以是智慧型手機。使用通用橡皮環將該設備附接到智慧型手機，透過該通用橡皮環將該設備附接到任何智慧型手機。例如圖1中該設備具有（9）的特徵，其允許該橡皮環的附接。

在本發明實施例中，該電子部件一起工作以使得能夠執行被測系統的屈光測量。如圖4中呈現了本發明實施例的功能示意圖。左側部分表示本發明提出的儀器功能介面，而右側呈現智慧型手機介面。本發明之設備功能包括使用電動機對彩色透鏡對和該狹縫進行物理旋轉；該觸摸按鈕藉由使用者介面，控制智慧型手機顯示器上線之間的距離並進行旋轉角度之間的測量；以及觸覺電動機提供該觸摸按鈕回饋給使用者；電源或電池、控制器和驅動器集成儀器的功能通過藍牙連接到智慧型手機。智慧型手機的功能包括線的顯示、測量程式的邏輯、測量指標的計算（例如眼鏡數（球面屈光力、柱面和軸））、允許在後端上完成這些計算的WiFi/蜂窩雲連接、運行app的處理器以及與設備的藍牙連接。本發明之設備與智慧型手機之間的連接中繼命令和資訊，例如，命令和資訊包括零度重定和電動機的旋轉移動、線的移動以及電池電量。

參閱圖5中呈現了本發明實施例的光學器件的內部設置。從顯示器（螢幕）發出的光通過縮小透鏡（非球面），該縮小透鏡可以是負屈光力透鏡（如圖6a所示的非球面透鏡）或其他發散的光學機構。然後，光傳播到有色透鏡對，一個透鏡為紅色透鏡（有色透鏡的底部），該透鏡僅允許紅色波長通過，並阻擋了所有其他波長；另一個透鏡為綠色透鏡（有色透鏡的頂部），該透鏡僅允許綠色波長通過，以防止其他顏色通過。該光學器件運用顏色/波長的劃分，以使不同的顏色通過系統中h條不同的光線路徑，能在該光學器件的顯示器上呈現出不同的顏色。因此該設備是以技術性基礎為依據。如圖6所示，該彩色透鏡對也是以相同的技術性基礎，並由穿透彩色透鏡對的光通過兩個狹縫（第5圖中的狹縫），且每個狹縫相對應於一個透鏡。如圖6c呈現了該狹縫的示例設計，該狹縫用於分離圖像，並防止紅色和綠色圖像進入被測光學系統之前串擾，該狹縫的間距能允許紅色和綠色圖像進入眼睛的瞳孔。如圖7呈現了光線蹤跡分析，以表示出本發明實施例的顯示器上的紅色透鏡（有色透鏡的頂部）和綠色透鏡（有色透鏡的底部）的特徵，還呈現了人眼的模型（人眼模型）以及進入人眼模型的紅色和綠色圖像的光線蹤跡。

在本發明實施例的應用中，該顯示器上呈現的圖像是兩條線，一條紅色和一條綠色。圖像的定向與該彩色透鏡對和該狹縫的旋轉方向相同，上述兩條線之間的距離是用來確定被測系統的屈光度量。如圖8呈現的實施例所示，圖像可以是智慧型手機應用程式（app）的一部分。如圖中呈現了本發明實施例具有屈光測量程式。使用者通過藍牙將該設備連接到智慧型手機並開始進行屈光測量的測試時，該設備相對於該狹縫和彩色透鏡對到第一位置，使智慧型手機該顯示器上的紅色線和綠色線各相對於該狹縫和彩色透鏡對。然後，使用者可以通過按壓設備上的兩個按鈕之一來修改線之間的距離。如圖10a所示，當使用者透過該設備在智慧型手機的顯示器上使用時，他們將看到如圖相對應的圖像。如圖10b所示，當使用者對該設備修改距離時，使用者可透過該觸摸按鈕嘗試使線條重疊。當開始進行人眼測量時，人眼以及紅色和綠色之間顏色對比的邊緣檢測是最為明顯的，也因此在大多數情況下能夠非常地準確。對於工業用的系統，舉例來說，可以使用攝像機，以基於線的質心檢測或基於邊緣檢測的影像處理可以確定線何時重疊，使用者按壓下該設備其中一個按鈕，並對該特定旋轉角度記錄線之間的距離，然後，該設備移動電動機以改變該彩色透鏡對和狹縫的角度，上述過程重複9次（舉例說明），並將結果用於計算眼鏡度數。也可以在後端進行其他形式的計算，包括例如求平均值和不良測量消除。這些分析可以遵循簡單的曲線擬合算法以匹配以下公式：

其中，P是測得的屈光力（從每次旋轉記錄的圖元距離通過校正轉換而來），S是球鏡度，C是柱面度，a是柱面軸，且θ是不同的旋轉角度。

本發明所公開的實施例測試、驗證和校正對於本發明的正確、準確、可重複和可靠的實施是至關重要的。一個方面是電動機操作，而另一方面是設備的光學性能。

如圖11所示，在本發明的實施例中設備可用於測量電動機的可重複性和可靠性。電動機附接到放置在已標記圓盤上的刻度盤上，圓盤上的標記對應於每個測量旋轉角度可接受的角度公差，然後控制電動機在不同角度之間旋轉以驗證性能。

再者，圖11呈現了一種更通用的方法，將公差包括在本發明實施例的構造中，例如旋轉的齒輪傳動和設備的結構對準。在該圖11中，測量不僅限於電動機性能，而是從整體上看待設備，並且能夠透過整體的方法實現設備旋轉特徵的可重複性和可靠性。設備（3）放置在導軌（5）上的專用支架（4）中，該導軌允許設備移動到某個位置，並通過對準擋板和磁鐵（6）保持在該位置；其中心（2）有一塊磁鐵的蓋帽放置在設備上，而不是狹縫上；當設備滑到其位置時，它在磁性編碼器（1）下對準，使用設備控制項對其進行旋轉，並記錄編碼器讀數，然後將記錄的資料與設備的公差規格進行比較。該上述方法和儀器也包括例如其他對準機器、其他類型的編碼器以及內置的編碼器。

在本發明實施例中光學校正是需要的。該光學校正能夠將所測量的特性映射到屈光指標。如圖8所示，例如所測量的特性是以圖元測量圖8中線之間的距離。例如屈光指標的是人眼的球面、柱面和軸眼科修正因數值。如圖13中的校正設置允許圖8中呈現的兩條線的圖元距離與人眼的等效球面和等效修正屈光力之間進行這種映射，因此，校正設置包括保持智慧型手機（2）的智慧型手機支架（1）。本發明實施例的儀器（4）放置在專用支架（3）中，該專用支架（3）以使不同設備放置時，具有堅固性、穩定性和可重複性。具有不同屈光力值（5）透鏡的鏡頭輪，例如10個透鏡的範圍在-10D和10D之間，連接到攝像機鏡頭（6）的攝像機（7）能調整為無窮。系統能通過設備、鏡頭輪的透鏡和攝像機上的攝像機鏡頭以最佳方式來查看智慧型手機圖像，這也包括一些參數，例如圖像品質、集中、角度對準等等。可替代性的設置，可包括機械變化和自動化（例如鏡頭輪）建造在此設置中。如圖14所示，當校正程式在這種情況下：將屈光力為D的透鏡放置在鏡頭輪的光線路徑中。線之間的距離可使用智慧型手機上的app調整，直到光線在攝像機拍攝的圖像中重疊為止。

Noam基於PPI、線之間的距離、縮小倍數等為系統添加屈光度方程式。

上述這些可以通過操作員估計或通過影像處理來實現，然後記錄透鏡屈光力相對於線之間的距離。使用模型計算等效矯正力，例如電腦光線追蹤軟體，對鏡頭輪中的所有透鏡重複此過程，將結果繪製為等效修正屈光力相對於線之間的圖元距離，然後將曲線擬合到多項式。（例如二階或四階多項式）對於二階多項式的公式由如下所示：

其中，P是等效修正屈光力，a是線性係數，d是圖元中線之間的距離，d0D是對於0D或沒有透鏡的圖元之間的距離，且b是二次係數。

然後可以照PPI根據以下公式以更通用的方式用於其它智慧型手機：

其中，PPI是用於測量智慧型手機的每一英寸點，且PPIref是用於校正智能手機的每一英寸點。

Noam重新添加了關於設備及其整體性能的文本。您可以基於上述等式創建德爾塔屈光力（delta Power）公式，並顯示其解析度相對於PPI的差異。

如圖15所示，為本發明實施例的校正設置和被測系統的類比替代方法，其中在系統的光學器件中實施了可變透鏡。校正系統其餘部分遵循圖13的描述，可變透鏡是可以修改該光學器件焦距的透鏡。在本實施例中，該可變透鏡可以是包含液體的膜，其變化由存在於光路中暴露的膜部分內的液體量控制；控制機構可以是壓電的，其中活塞機構或類似機構控制膜中的液體量能由此控制其形狀。另一方面，控制機構可替代為靜電的，能用於改變透鏡的形狀，並由此改變其焦距的相同機構。本發明中另一個實施例可以包括一組兩個透鏡，其中它們之間的距離可以通過以下公式進行調整，以控制該對的有效焦距：

其中f是該對的有效焦距，f1和f2是兩個透鏡的焦距，且d是透鏡之間的距離。

如圖15所示，將可變透鏡放置在本發明實施例的儀器和攝像機聚焦透鏡之間。在替代實施方式中，能將可變透鏡放置在攝像機鏡頭和攝像機之間。如圖16所示，此方法中校正程式在這種情況下，第一步能根據上述相同的方法找到0D圖元距離，將透鏡放在光線路徑中，可變透鏡的屈光力可以通過攝像機調整與測量的線齊平；此時，將鏡頭輪的透鏡取下（保持可變透鏡的屈光力）並使用設備和app上的控制項對準線，然後根據鏡頭輪屈光力記錄相對於透鏡的線之間距離，對鏡頭輪中的所有透鏡重複此步驟操作，並且使用之前相同的程式繼續進行分析。

在這種相同的情況下，可以匹配任何智慧型手機PPI。

100:光學折射系統 1:主體 2:狹縫或縫隙 3:主機板 4:電池 5:軸承 6:綠色透鏡 7:紅色透鏡 8:復位感測器 9:掛鉤 10:開/關按鈕 11:充電板 12:眼杯 13:觸摸按鈕 14:泡沫墊 15:非球面透鏡 16:帶 17:步進電動機 18:齒輪 20:蓋 21:基體

第1圖 呈現了本發明實施例的爆炸分解圖。 第2圖 a-h呈現了本發明實施例的不同視角的示意圖。 第3圖 a-e呈現了通過通用橡皮環附接到智慧型手機所提出的本發明實施例的示意圖。 第4圖 呈現了本發明實施例的功能示意圖。 第5圖 呈現了提出本發明實施例中光學器件的內部設置示意圖。 第6a-6c圖 a-c呈現了本發明實施例的光學器件中主要元件的設計示意圖。 第7圖 呈現了本發明實施例的光線追蹤分析示意圖。 第8圖 呈現了在中智慧型手機上開啟應用程式時，其螢幕顯示示意圖。 第9圖 呈現了本發明實施例中測量方法的流程示意圖。 第10圖 a-b呈現了使用者在使用本發明時可以看到的圖像示意圖。 第11圖 呈現了在本發明實施例中使用電動機測試和校正中使用的設備示意圖。 第12圖 呈現了在本發明中旋轉特徵的測試和校正中使用的設置示意圖。 第13圖 呈現了在本發明實施例中使用光學校正的設置示意圖。 第14圖 呈現了本發明實施例中光學校正過程的流程示意圖。 第15圖 呈現了本發明實施例中光學校正另一種替代設置示意圖。 第16圖 呈現了本發明實施例的替代校正過程的流程示意圖。 第17圖 為本發明實施例的使用狀態示意圖。

100:光學折射系統

1:主體

2:狹縫或縫隙

3:主機板

4:電池

5:軸承

6:綠色透鏡

7:紅色透鏡

8:復位感測器

9:掛鉤

10:開/關按鈕

11:充電板

12:眼杯

13:觸摸按鈕

14:泡沫墊

15:非球面透鏡

16:帶

17:步進電動機

18:齒輪

20:蓋

21:基體

Claims (23)

1. 一種用於獲得光學設備的光學折射系統，其包括： a）折射光學觀察鏡，用於觀察在設備的顯示器上產生的圖案； b）包括第一透鏡的觀察鏡，所述第一透鏡設置在最靠近顯示器的觀察鏡端內，所述第一透鏡包括用作縮小透鏡的一非球面透鏡； c）包括第二透鏡的觀察鏡，所述第二透鏡設置在觀察鏡內最靠近光學設備的端，所述第二透鏡包括一透射紅光的雙凸透鏡； d）包括第三透鏡的觀察鏡，所述第三透鏡設置在觀察鏡內最靠近光學設備的端，所述第三透鏡包括一透射綠光的雙凸透鏡。
2. 如申請專利範圍第1項所述一種光學折射系統，其中用於顯示器的設備是智慧型手機。
3. 如申請專利範圍第1項所述一種光學折射系統，其中還包括設置在光學折射系統與所述第二和所述第三透鏡之間的一狹縫孔（2）。
4. 如申請專利範圍第3項所述一種光學折射系統，其中還包括一眼杯，所述眼杯設置在一蓋上，所述蓋容納所述第一、第二和第三透鏡以及所述狹縫孔。
5. 如申請專利範圍第4項所述一種光學折射系統，其中還包括容納在所述蓋內的一主體（1），所述主體附接到一軸承（5）和一齒輪（18）。
6. 如申請專利範圍第5項所述一種光學折射系統，還包括一小齒輪附接到所述齒輪的電動機。
7. 如申請專利範圍第6項所述一種光學折射系統，還包括與主機板（3）電子連接的感測器（8）。
8. 如申請專利範圍第7項所述一種光學折射系統，還包括與所述主機板電子連接的多個觸摸按鈕（13）。
9. 一種適於附接到智慧型手機的光學設備，其包括： a）用於縮小的第一透鏡； b）有色的第二透鏡和有色的第三透鏡；和 c）在第二透鏡的視線內限定第一狹縫縫隙的狹縫件，以及在第三透鏡的視線內限定第二狹縫縫隙的狹縫件。
10. 如申請專利範圍第9項所述光學設備，其中所述第一、第二和第三透鏡安裝在鏡頭接口內，並且其中，所述鏡頭接口容納在正齒輪內。
11. 如申請專利範圍第10項所述光學設備，其中所述狹縫件設置在所述正齒輪上方。
12. 如申請專利範圍第11項所述光學設備，其中電動機齒輪地連接到所述正齒輪。
13. 如申請專利範圍第12所述光學設備，其中還包括容納所述第一、第二和第三透鏡、正齒輪和狹縫件的殼體。
14. 如申請專利範圍第13項所述光學設備，其中還包括設置在所述殼體的外表面上的使用者控制項，所述使用者控制項允許使用者控制所述電動機，以旋轉所述狹縫件以及所述第二和第三透鏡，以對準由智慧型手機的螢幕呈現的圖像。
15. 如申請專利範圍第14項所述光學設備，其中還包括感測器。
16. 一種使用光學設備和個人電子設備來測量使用者屈光不正的方法，所述方法包括以下步驟： a）將光學設備定位在個人電子設備的螢幕上方； b）使用個人電子設備的螢幕來描繪第一和第二圖像； c）在光學設備內放置透鏡組，其中，這些透鏡在個人電子設備的螢幕和使用者之間，所述透鏡組包括具有縮小功能的所述第一透鏡、有色的所述第二透鏡和有色的所述第三透鏡； d）用所述狹縫件使所述第一狹縫縫隙與所述第二透鏡對準和使所述第二狹縫縫隙與所述第三透鏡對準； e）藉由使用者的感知來控制系統對準在個人電子設備的螢幕上，其描繪的第一和第二圖像，以生成使用者調整過的對準位置； f）將使用者生成的對準位置得出屈光不正的校正。
17. 如申請專利範圍第16項所述的方法，還包括以下步驟：旋轉螢幕上顯示的第一圖像和第二圖像，並使用電動機和使用者控制系統以使使用者能夠旋轉所述狹縫件、所述第二透鏡和所述第三透鏡以圖像不同的軸線和位置進行對準，並從使用者生成的對準位置來獲得其屈光不正的數據。
18. 一種使用與個人電子設備通信的光學觀察鏡的方法，所述方法包括以下步驟： a）使用光學觀察鏡的控制項來控制框架的旋轉，所述框架包括狹縫件、用於透射紅光的第二透鏡、以及用於透射綠光的第三透鏡； b）使用電子設備來將兩個圖像投影到個人電子設備的遠端； c）使用光學觀察鏡的控制項來控制個人電子設備上的兩個圖像的校準； d）使用個人電子設備記錄使用者調整框架的旋轉資訊，以及記錄兩個圖像校準的資料。
19. 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中還包括以下步驟：使用所述個人電子設備能與遠端伺服器連結，以傳輸使用者的校準資料。
20. 如申請專利範圍第19項所述的方法，其中使用者校準資料能用於屈光不正的計算中。
21. 一種使用於個人電子設備通信的光學設備系統，所述系統包括： a）個人電子設備和光學設備之間的無線傳輸通道； b）光學設備，其中，框架包括所述透鏡組，其包括用於縮小的第一透鏡、用於透射紅光的第二透鏡、以及用於透射綠光的第三透鏡，； c）所述光學設備還包括殼體，所述殼體包括控制項，所述控制項與框架通信； d）透過所述光學設備觀看，其內部的所述透鏡組會顯示在個人電子設備的兩個圖像； e）當使用者使用所述光學設備校準個人電子設備的圖像時，能通過所述控制項來控制框架，並記錄框架旋轉的資訊； f）個人電子設備能記錄框架旋轉和圖像校準資料計算使用者的屈光不正。
22. 如申請專利範圍第21項所述的系統，其中還包括透過個人電子設備將使用者資料傳輸到遠端伺服器。
23. 如申請專利範圍第22項所述的系統，其中所述遠端伺服器能用於計算和存儲使用者屈光不正校正。

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