TWI659725B - 虛擬投影之視力檢測裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種虛擬投影之視力檢測裝置，包含一機座，結合有一反射板，該反射板形成有成像面及虛擬成像區；一圖案產生單元包含有一透鏡單元及一影像器，該影像器相距該透鏡單元一移動距離，又該影像器係能產生一視力檢測圖案反射在該虛擬成像區內；一運算單元控制該影像器產生並輸出該視力檢測圖案；一影像偵測單元擷取該成像面上所投射的一聚焦光源，該聚焦光源係對應該視力檢測圖案的一指示方向，並將其傳輸至該運算單元進行比對，以判斷該聚焦光源的投射位置與該視力檢測圖案的該指示方向是否相符。藉以判斷視力是否正常。
Description
本發明係有關於一種透過光學原理將影像投射在預定的位置，藉以供待測者得以在最短距離內進行視力檢測之虛擬投影裝置。
由於現今3C產品的盛行，長期使用下容易造成用者的視力衰退，因此經常需要進行視力檢測，以便於矯正視力。而目前的視力檢驗法大多區分為機械式量測或人力式量測兩種。其中人力式量測主要係讓待測者位於一指定距離外，再對待測者提供一固定大小的視力檢測圖表上，並以待測者對該圖表上的圖案方向進行辨識，以判斷該待測者之視力。
因此習知的視力檢測裝置，而且必需於牆壁上固定有視力檢測圖表，因此無法任意移動，而必須於固定地點進行檢測。而且由於待測者需要位於三至六公尺之間的指定距離外，因此進行視力檢測時，需要相當大的空間及距離，以供待測者進行視力檢測作業。而且需要以人力辨別待測者指出視力檢測圖案的指示方向是否正確，而產生誤差，因此造成使用上相當的不便。
因此有中華民國105年2月11日所公告之發明第I521421號「互動式影像顯示系統及影像提供裝置」專利案，其係揭露：用於對一指定裝置提供有一影像資料以供顯示，包括：一第一通訊單元；一處理單元，與該第一通訊單元耦接；一儲存單元，與該處理單元耦接，該儲存單元儲存有執行一互動程序所需的一第一影像資料及一校正程序資料；其中該校正程序資料儲存有供處理單元執行的程式碼以供執行以下步驟：控制該第一通訊單元與該指定裝置連
線；根據一距離參數來對該第一影像資料進行影像尺寸調整以產生一第二影像資料；以及將該第二影像資料藉由該第一通訊單元來傳送予該指定裝置以供顯示；其中該距離參數是該指定裝置與一互動對象之間的距離，該第一影像資料及該第二影像資料係相對應於一驗光圖表，且該第二影像資料的顯示尺寸是根據該距離參數而對該第一影像資料進行影像放大或影像縮小的調整。藉以能對於使用者之距離進行偵測，進而根據該等距離來對顯示器所顯示的圖案之大小進行調整。而前述的距離偵測係得以透過測距單元實現。
然而，該專利前案則必須依賴有一測距單元隨時檢測與待測者之間的距離，因此隨時都需要準備該測距單元，因此使用上相當的麻煩與不便。
爰此，有鑑於目前的視力檢測裝置具有上述之缺點。本發明提出一種虛擬投影之視力檢測裝置，係設有一機座，結合有一反射板，該反射板朝向於該機座形成有一成像面，又該反射板之背面相距形成有一虛擬成像區；一圖案產生單元，係設於該機座內，該圖案產生單元包含有一透鏡單元及一影像器，該影像器相距該透鏡單元一移動距離而設置，該影像器係能相對於該透鏡單元移動，藉以活動改變該移動距離，又該影像器係能產生一視力檢測圖案，並將該視力檢測圖案投射於該透鏡單元，再經由該透鏡單元使該視力檢測圖案投射在該成像面上，然後使該視力檢測圖案反射在該虛擬成像區內；一運算單元，係設於該機座內，該運算單元係訊號連接至該影像器，藉以控制該影像器產生並輸出該視力檢測圖案；一影像偵測單元，係訊號連接至該運算單元，該影像偵測單元係朝向該反射板設置，以擷取該成像面上所投射的一聚焦光源，該聚焦光源係對應該視力檢測圖案的一指示方向，該影像偵測單元並將其傳輸至該運算單元進行比對，以判斷該聚焦光源的投射位置與該視力檢測圖案的該指示方向是否相符。
進一步設有一移動單元，該移動單元係設於該機座內，該移動單元係訊號連接至該運算單元，以供承載該影像器，並且接受該運算單元之控制，而帶動該影像器移動，藉以改變該影像器與該透鏡單元之間的該移動距離。
上述移動單元係為一滑軌、一壓缸或一昇降機。
上述機座設有一投射面，該反射板係樞接於該機座，該反射板並能相對於該投射面樞轉45度角後固定。
上述透鏡單元係為一菲尼爾透鏡或一個以上的透鏡組，以供結合於該投射面的內部，該影像器係為2D影像、LCD投影、DLP投影、雷射掃描投影、LCOS投影或3D影像。
上述視力檢測圖案係供產生一C字形或一E字形。
一待測者的一眼睛與該成像面之間的距離係定義為一視覺距離，該成像面與該虛擬成像區之間則定義有一成像距離，利用該視覺距離與該成像距離的值，藉由一計算公式運算該移動距離，用以作為該移動距離的調整數據，該計算公式係為，其中f0係為該透鏡單元之焦距，x係為該移動距離，y係為一視力檢測距離，該視力檢測距離等於該視覺距離加上該成像距離的值。
根據上述視力檢測圖案的該指示方向，移動該聚焦光源於該成像面上對應而形成有一移動軌跡，該運算單元係根據該影像偵測單元所擷取到的該移動軌跡的方向，與該指示方向進行比對，以判斷該聚焦光源之該移動軌跡的方向與該視力檢測圖案的該指示方向是否相符。
上述視力檢測圖案進一步增加有多個方向標示區，該等方向標示區係分別對應該視力檢測圖案的該指示方向，該運算單元會根據該影像偵測單元所擷取到的該聚焦光源所投射到的該等方向標示區，與該視力檢測圖案的該指示方向進行比對，以判斷該聚焦光源所投射到的該等方向標示區與該視力檢測圖案的該指示方向是否相符。
上述運算單元係能控制該影像器對應改變該視力檢測圖案的大小，又該運算單元係能控制該影像器改變該視力檢測圖案的顏色深淺度，藉以供檢測一視力對比度。
上述技術特徵具有下列之優點：
1.係可根據不同的視力檢測距離，而自動控制調整藉以改變該影像器與該透鏡單元之間的該移動距離，並對應改變視力檢測圖案的大小，藉以可將視力檢測圖案藉由光學反射原理而反射在虛擬成像區內，藉以能模擬出實際視力檢測距離下的檢測畫面。
2.進行視力檢測時，待測者只需要將聚焦光源投射出與該視力檢測圖案的指示方向相對應的移動軌跡，或者是投射於方向標示區內，即可自動比對出與視力檢測圖案的指示方向是否相符，藉以判斷該待測者的視力是否正常，無庸再以人力辨別待測者指出該視力檢測圖案的該指示方向是否正確，係可使視力檢測更加簡單、容易與正確，而不會產生誤差。
3.所有的構件均可整合成於一機座內，係可方便攜帶，容易操作使用，具有極佳的機動性。
(1)‧‧‧機座
(11)‧‧‧投射面
(12)‧‧‧反射板
(13)‧‧‧成像面
(14)‧‧‧虛擬成像區
(2)‧‧‧圖案產生單元
(21)‧‧‧透鏡單元
(22)‧‧‧影像器
(23)‧‧‧視力檢測圖案
(24)‧‧‧方向標示區
(3)‧‧‧運算單元
(4)‧‧‧影像偵測單元
(41)‧‧‧雷射筆
(5)‧‧‧移動單元
(A)‧‧‧固定位置
(B)‧‧‧待測者
(C)‧‧‧聚焦光源
(S1)‧‧‧移動距離
(S2)‧‧‧視覺距離
(S3)‧‧‧成像距離
[第一圖]係為本發明實施例之立體外觀圖。
[第二圖]係為本發明實施例之構造示意圖。
[第三圖]係為本發明實施例投射聚焦光源之示意圖。
[第四圖]係為本發明實施例進行視力檢測之示意圖。
[第五圖]係為本發明另一實施例投射聚焦光源之示意圖。
請參閱第一圖及第二圖所示，本發明之實施例係包含有：機座(1)、圖案產生單元(2)、運算單元(3)、影像偵測單元(4)及移動單元(5)，其中：
機座(1)，其係設有一投射面(11)。又該機座(1)結合有一反射板(12)，該反射板(12)係樞接蓋合於該機座(1)，於使用時，該反射板(12)係可相對於該投射面(11)樞轉45度角後固定。於該反射板(12)朝向於該投射面(11)係形成有一成像面(13)，又該反射板(12)之背面於相距一適當距離則形成有一虛擬成像區(14)。
圖案產生單元(2)，係設於該機座(1)內。該圖案產生單元(2)包含有一透鏡單元(21)及一影像器(22)。該透鏡單元(21)可以為一菲尼爾透鏡或一個以上的透鏡組，以供結合於該投射面(11)的內部；在本實施例中採用該菲尼爾透鏡，但不做為任何限制條件，僅是描述本實施例的實施樣態。該影像器(22)係相距該透鏡單元(21)一移動距離(S1)設置，該影像器(22)係可相對於該透鏡單元(21)移動，藉以可活動改變該移動距離(S1)。又該影像器(22)係可為一2D影像、LCD投影、DLP投影、雷射掃描投影、LCOS投影及3D影像，而可供產生「C」字形或「E」字形的一視力檢測圖案(23)。又該視力檢測圖案(23)係投射向該透鏡單元(21)，再經由該透鏡單元(21)將該視力檢測圖案(23)投射在該反射板(12)之該成像面(13)上，然後再將該視力檢測圖案(23)反射在該虛擬成像區(14)內。
如第三圖及第四圖所示，一待測者(B)係於就一固定位置(A)後，該待測者(B)的一眼睛與該反射板(11)之該成像面(13)之間的距離係定義有一視覺距離(S2)，而該成像面(13)與該虛擬成像區(14)之間的該適當距離則定義為一成像距離(S3)。藉由一計算公式，利用該視覺距離(S2)與該成像距離(S3)的值，可以運算出該移動距離(S1)的值，用以作為該移動距離(S1)的調整數據。該計算公式係為，其中，f0係為該透鏡單元(21)之焦距，x係為該移動距離(S1)，y係為一視力檢測距離，即為該視覺距離(S2)加上該成像距離(S3)的值。
運算單元(3)，其係設於該機座(1)內。該運算單元(3)係訊號連接至該影像器(22)，藉以控制該影像器(22)產生並輸出該視力檢測圖案(23)。
影像偵測單元(4)，係訊號連接至該運算單元(3)。該影像偵測單元(4)係可固定一天花板或任一固定物上，而朝向該反射板(12)設置，並擷取該反射板(12)之該成像面(13)上所投射的一聚焦光源(C)之位置，並將其傳輸至該運算單元(3)進行比對。在本實施例中，該影像偵測單元(4)係為一感光耦合元件〔CCD〕或一互補性氧化金屬半導體〔CMOS〕。又該聚焦光源(C)於本實施例係為一雷射筆(41)所發射，該聚焦光源(C)之位置則為一移動軌跡。該運算單元(3)會根據該影像偵測單元(4)所擷取到的該聚焦光源(C)之該移動軌跡的方向，與該視力檢測圖案(23)的一指示方向進行比對，以判斷該聚焦光源(C)之該移動軌跡的方向與該視力檢測圖案(23)的該指示方向是否相符，藉以判斷該待測者(B)的視力是否正常。
移動單元(5)，其係設於該機座(1)內。該移動單元(5)係訊號連接至該運算單元(3)，以供承載該影像器(22)，且接受該運算單元(3)之控制，而帶動該影像器(22)移動，藉以改變該影像器(22)與該透鏡單元(21)之間的該移動距離(S1)，該移動單元(5)係可為一滑軌、一壓缸或一昇降機。當該移動距離(S1)發生改變時，透過與該影像器(22)連結的該運算單元(3)進行即時運算，再傳遞一訊號給該影像器(22)，藉此讓該影像器(22)適當的對應改變該視力檢測圖案(23)的大小，如此一來就能選擇不同的視力檢測距離，以供該待測者(B)進行視力檢測。又該運算單元(3)亦可控制該影像器(22)改變該視力檢測圖案(23)的顏色深淺度，藉以可供檢測該待測者(B)之視力對比度。
使用時，如第三圖及第四圖所示，係可將該反射板(12)相對於該機座(1)之該投射面(11)樞轉45度角後予以固定。然後該待測者(B)係就定該固定位置(A)後，因該固定位置(A)與該反射板(11)之該成像面(13)之間的距離係為已知，故即可得知該待測者(B)的眼睛與該成像面(13)之間該視覺距離(S2)的值。今假設該透鏡單元(21)之焦距為20單位，該視覺距離(S2)的值為30單位，所需要
的該視力檢測距離則設定為60單位。因此依照上述的計算公式，代入上述各已知的值，故可以得到下列計算結果。
；；故可求得該移動距離(S1)〔x〕=30單位；又該視力檢測距離〔y〕係為該視覺距離(S2)加上該成像距離(S3)的值，故可求得該成像距離(S3)亦為30單位。
因此當求出該移動距離(S1)及該成像距離(S3)的值，該運算單元(3)則控制該移動單元(5)帶動該影像器(22)移動，藉以改變該影像器(22)與該透鏡單元(21)之間的該移動距離(S1)為30單位。當該移動距離(S1)改變時，則會透過該運算單元(3)進行即時運算，再傳遞該訊號給該影像器(22)，藉此讓該影像器(22)適當的對應改變該視力檢測圖案(23)的大小，使其投射於距離該成像面(13)有30單位〔成像距離(S3)〕之該虛擬成像區(14)上。由於該反射板(12)係將所接收到的該視力檢測圖案(23)，藉由光學反射原理讓該待測者(B)的眼睛所見的焦距係投射在該虛擬成像區(14)，如此一來，能夠讓該待測者(B)在有限的空間中，用最短的可視距離，讓使用者之該眼睛的焦距定在預定的位置處上面。
該待測者(B)的眼睛，係可根據投射在該虛擬成像區(14)上該視力檢測圖案(23)的該指示方向，然後利用該雷射筆(41)所發出之該聚焦光源(C)，將其投射於該反射板(12)之該成像面(13)上，再根據該視力檢測圖案(23)的該指示方向〔可包含上、下、左、右等四個指示方向〕，移動該雷射筆(41)使其發出之該聚焦光源(C)產生一移動軌跡〔如第四圖中的箭頭所示〕。然後該影像偵測單元(4)則會擷取該成像面(13)上所投射的該聚焦光源(C)之移動軌跡，並將其傳輸至該運算單元(3)進行比對。該運算單元(3)會根據該影像偵測單元(4)所擷取到的該聚焦光源(C)之移動軌跡的方向，與該視力檢測圖案(23)的該指示方向進行比對，以判斷該聚焦光源(C)之移動軌跡的方向與該視力檢測圖案(23)的該
指示方向是否相符，藉以判斷該待測者(B)的視力是否正常，使得視力檢測更加的簡單、容易與正確，而不會產生誤差。
本發明另一實施例，如第三圖及第五圖所示，本實施例與上述實施例之差異僅在於該虛擬成像區(14)內所投射的該視力檢測圖案(23)，係進一步增加有多個方向標示區(24)，該方向標示區(24)係對應該視力檢測圖案(23)的各個指示方向〔包含上、下、左、右等四個指示方向〕。該待測者(B)可將該聚焦光源(C)投射於與該視力檢測圖案(23)的該指示方向相對應的該方向標示區(24)內，然後該影像偵測單元(4)則會擷取該成像面(13)上該聚焦光源(C)所投射對應到的該方向標示區(24)，並將其傳輸至該運算單元(3)進行比對。該運算單元(3)會根據該影像偵測單元(4)所擷取到的該聚焦光源(C)所投射到的該方向標示區(24)，與該視力檢測圖案(23)的該指示方向進行比對，以判斷該聚焦光源(C)所投射到的該方向標示區(24)與該視力檢測圖案(23)的該指示方向是否相符，藉以判斷該待測者(B)的視力是否正常。如此，該待測者(B)只需要將該聚焦光源(C)投射於與該視力檢測圖案(23)的該指示方向相對應的該方向標示區(24)上即可，無庸再以人力辨別該待測者(B)指出該視力檢測圖案(23)的該指示方向是否正確，可使視力檢測更加的簡單、容易與正確，而不會產生誤差。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
Claims (9)
- 一種虛擬投影之視力檢測裝置，包含有：一機座，結合有一反射板，該反射板朝向於該機座形成有一成像面，又該反射板之背面相距形成有一虛擬成像區，其中，一待測者的一眼睛與該成像面之間的距離係定義為一視覺距離，該成像面與該虛擬成像區之間則定義有一成像距離，利用該視覺距離與該成像距離的值，藉由一計算公式運算該移動距離，用以作為該移動距離的調整數據，該計算公式係為，其中f0係為該透鏡單元之焦距，x係為該移動距離，y係為一視力檢測距離，該視力檢測距離等於該視覺距離加上該成像距離的值；一圖案產生單元，係設於該機座內，該圖案產生單元包含有一透鏡單元及一影像器，該影像器相距該透鏡單元一移動距離而設置，該影像器係能相對於該透鏡單元移動，藉以活動改變該移動距離，又該影像器係能產生一視力檢測圖案，並將該視力檢測圖案投射於該透鏡單元，再經由該透鏡單元使該視力檢測圖案投射在該成像面上，然後使該視力檢測圖案反射在該虛擬成像區內；一運算單元，係設於該機座內，該運算單元係訊號連接至該影像器，藉以控制該影像器產生並輸出該視力檢測圖案；一影像偵測單元，係訊號連接至該運算單元，該影像偵測單元係朝向該反射板設置，以擷取該成像面上所投射的一聚焦光源，該聚焦光源係對應該視力檢測圖案的一指示方向，該影像偵測單元並將其傳輸至該運算單元進行比對，以判斷該聚焦光源的投射位置與該視力檢測圖案的該指示方向是否相符。
- 如申請專利範圍第1項所述虛擬投影之視力檢測裝置，進一步設有一移動單元，該移動單元係設於該機座內，該移動單元係訊號連接至該運算單元，以供承載該影像器，並且接受該運算單元之控制，而帶動該影像器移動，藉以改變該影像器與該透鏡單元之間的該移動距離。
- 如申請專利範圍第2項所述虛擬投影之視力檢測裝置，其中，該移動單元係為一滑軌、一壓缸或一昇降機。
- 如申請專利範圍第1項所述虛擬投影之視力檢測裝置，其中，該機座設有一投射面，該反射板係樞接於該機座，該反射板並能相對於該投射面樞轉45度角後固定。
- 如申請專利範圍第4項所述虛擬投影之視力檢測裝置，其中，該透鏡單元係為一菲尼爾透鏡或一個以上的透鏡組，以供結合於該投射面的內部，該影像器係為2D影像、ICD投影、DLP投影、雷射掃描投影、ICOS投影或3D影像。
- 如申請專利範圍第1項所述虛擬投影之視力檢測裝置，其中，該視力檢測圖案係供產生一C字形或一E字形。
- 如申請專利範圍第1項所述虛擬投影之視力檢測裝置，其中，根據該視力檢測圖案的該指示方向，移動該聚焦光源於該成像面上對應而形成有一移動軌跡，該運算單元係根據該影像偵測單元所擷取到的該移動軌跡的方向，與該指示方向進行比對，以判斷該聚焦光源之該移動軌跡的方向與該視力檢測圖案的該指示方向是否相符。
- 如申請專利範圍第1項所述虛擬投影之視力檢測裝置，其中，該視力檢測圖案進一步增加有多個方向標示區，該等方向標示區係分別對應該視力檢測圖案的該指示方向，該運算單元會根據該影像偵測單元所擷取到的該聚焦光源所投射到的該等方向標示區，與該視力檢測圖案的該指示方向進行比對，以判斷該聚焦光源所投射到的該等方向標示區與該視力檢測圖案的該指示方向是否相符。
- 如申請專利範圍第1項所述虛擬投影之視力檢測裝置，其中，該運算單元係能控制該影像器對應改變該視力檢測圖案的大小，又該運算單元係能控制該影像器改變該視力檢測圖案的顏色深淺度，藉以供檢測一視力對比度。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011136213A1 (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-03 | パナソニック電工株式会社 | 表示装置 |
| JP2013048753A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Topcon Corp | 視力表示装置 |
-
2018
- 2018-05-03 TW TW107115089A patent/TWI659725B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011136213A1 (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-03 | パナソニック電工株式会社 | 表示装置 |
| JP2013048753A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Topcon Corp | 視力表示装置 |
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| Publication number | Publication date |
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| TW201946586A (zh) | 2019-12-16 |
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