用于远距离和近距离的双目透视视觉设备的制作方法

本公开属于视觉光学领域。

背景技术：

1、传统的双目镜通常仅用于远距离视觉——通常是几米的距离——并且通常用于显著放大位于远距离的物体。通常，传统双目镜的放大范围是从7倍到12倍。视场（可以通过光学系统看到的物体空间的区域）通常也随着放大倍数成比例地减小：放大倍数越大，视场越小。事实上，双目镜不是用来看中距离和近距离的物体的。在本领域中，远距离、中距离和近距离的定义并不统一，但是将在本文中使用的较佳的参考是认为：远距离，任何超过2m（直到无限远）；中距离，在2米和50厘米之间；以及近距离，在25厘米到50厘米之间。关于距离的参考文献摘自buckhurst p. j.等人的“multifocal intraocular lensdifferentiation using defocus curves（使用散焦曲线进行多焦点人工晶体区分）”，investigative ophthalmology & visual science，2012年6月，第53卷，第7期。

2、图1a描绘了用户使用的一副双目镜10，示意性地示出了用户的左眼和右眼11a、11b。双目镜10用于观看位于一定距离的物体1；所示的示例中的物体1是don quixote的书，该书位于离用户位置大约40厘米的距离处。双目镜10也用于观看位于远距离的另一个物体2；在这种情况下，物体2是位于离用户大约100米处的风车。由双目镜的左光学通道10a产生的视场由条纹区域12a表示，由双目镜的右通道10b产生的视场由条纹区域12b表示。

3、图1b的左侧部分示出了用户分别通过双目镜的左光学通道10a和右光学通道10b实际感知的位于远距离的物体2（即风车）的图像2a、2b，这些图像是具有稍微不同的视角的物体2的放大部分（在所示的示例中，用户观看风车叶片的部分）。由于视场12a和12b在远距离处重叠，所以用户用双目镜观看的两个图像2a、2b明显重叠，并且在图1b的右侧图像上示意性地表示由双目视觉产生的图像2c。

4、以类似于图1b的方式，图1c的左侧部分示出了用户分别通过左光学通道10a和右光学通道10b实际感知的位于近距离的物体1的图像1a、1b（即，don quixote的书）。但是视场12a和12b在中距离处不重叠，至少在近距离处不重叠，并且用户用双目镜看到的两个图像不重叠。结果，当通过双目镜观看don quixote的书时，用户没有实际的双目视觉；用户实际上感知到don quixote的书的两个单独的非重叠图像1c，如图1c的右侧图像上示意性所示。

5、事实上，双目镜在观看中距离或近距离的物体时不会产生双目视觉。在这些距离上——通常小于2m，由左和右光学通道产生的视场是分开的；结果对于观察者来说是非常不舒服的视觉。此外，除了这种分开效应，双目镜通常不能在中距离和近距离处聚焦图像。事实上，双目镜不是用来观看位于中距离和近距离的物体的。

6、当左/右光学通道中的每一个的视场减小时，这些不期望的效应变得更糟。

7、另外，已知专利文献ep3053512a1，该专利文献公开了一种微型同时视觉模拟器仪器，该仪器在受试者的瞳孔平面中投影可调透镜。如果可调透镜足够快，则该专利文献中公开的仪器允许使用时分复用技术以单目方式模拟多焦点透镜。然而，这种仪器没有为近距离、中距离和远距离的双目视觉提供有效的解决方案。

8、因此，需要一种克服现有解决方案的缺点并允许用户观看位于近距离、中距离和远距离的物体的双目设备。

技术实现思路

1、本公开旨在通过提供一种透视双目设备来解决现有技术双目设备的缺点，该透视双目设备在远距离、中距离和近距离的左通道和右通道的视场之间产生显著的重叠区域，这将为所有距离提供立体视觉。

2、在本文中，透视双目设备也可以称为双目设备。

3、本公开的一个方面涉及一种用于远距离、中距离和近距离的透视双目设备，该双目设备包括：

4、两个透视光学模块，每个透视光学模块被配置用于在第一平面上无反转地投影图像，每个透视光学模块包括：

5、i.具有可变屈光率（optical power）的光学元件；

6、ii.光学投影系统，该光学投影系统被配置用于在第二平面上投影具有可变屈光率的光学元件；

7、其中：

8、每个透视光学模块的输出光轴可以相对于输入光轴具有相等的偏差，该偏差优选地等于零（即，两个透视光学模块的输出轴之间没有偏差），从而不会在双目设备的用户中产生复视；

9、两个透视光学模块的输入轴在对应于近距离的平面上相交，使得其视场完全或几乎完全重叠，用于观看位于近距离的物体。

10、刚刚定义的双目设备为每个光学模块提供这样的透视视场，其用于观看位于近距离处的物体是基本上完全重叠的，因此用于观察位于远距离的物体是分离且交叉的，其中，交叉的含义是右眼的远距离视场在左边，左眼的远距离视场在右边。

11、当使用双目设备时，第一平面基本上与包含用户眼睛的视网膜的平面重叠。并且第二平面基本上与用户眼睛的瞳孔平面重叠。

12、在本公开的任何一个方面或实施例中，具有可变屈光率的光学元件可以是光可调透镜。

13、光学通道可以具有范围在0.8和1.25之间的放大倍数，尽管大约1的放大倍数是优选的选择。

14、在某些实施例中，具有可变屈光率的每个光学元件被配置为设置用于近距离、中距离或远距离观察的焦点。每个具有可变屈光率的光学元件可以独立于另一个具有可变屈光率的光学元件操作。这允许本公开的双目设备模拟眼科矫正，该矫正在眼睛之间可能不同。

15、附加地或替代地，具有可变屈光率的光学元件可以被配置为通过时分复用产生多焦点同时视觉。

16、因此，本公开的双目设备允许其用户在每只眼睛中经受不同的矫正，这在老花眼矫正中日益普遍：

17、单视：每只眼睛中不同的单焦点矫正，一只眼睛矫正远视（通常是优势眼），一只眼睛矫正近视（通常是非优势眼）；

18、修正的单视：一只眼睛用单焦点矫正远视（通常是优势眼），另一只眼睛用多焦点矫正（通常是非优势眼）；或者，

19、混搭：每只眼睛具有不同的多焦点矫正。

20、在某些实施例中，每个投影系统包括具有相等焦距f的第一组透镜和第二组透镜，第一组透镜和第二组透镜是相似的，优选地是相同的，但是处于彼此相反的方向，第一组透镜相对于具有可变屈光率的光学元件的主平面放置在距离f处，第二组透镜的主平面相对于第一组透镜的主平面放置在距离2f处。因此，在第二组透镜后面的距离f处生成具有一致放大倍数的可变屈光率的光学元件的共轭图像，并且包括两组透镜的投影系统充当无焦系统，这意味着不会修改由具有可变屈光率的光学元件引入的光线的聚散度。

21、在某些实施例中，投影系统包括至少四个反射镜，用于消除由第一组透镜和第二组透镜引入的反转。还可以通过在投影系统中提供一个棱镜或一组棱镜来反转由第一组透镜和第二组透镜产生的图像。还可以用至少第三组透镜生成非反转图像。

22、在某些实施例中，每个投影系统包括至少一个自由形式光学部件块，该自由形式光学部件块与其他透镜组和/或反射镜组和/或棱镜组结合使用或不结合使用，以生成具有可变屈光率的光学元件的一致放大倍数的非反转图像。

23、在某些实施例中，透视双目设备包括放置在具有可变屈光率的光学元件旁边的附加偏移透镜。这样，光的聚散度被额外修改，以移动双目设备的屈光范围，并放置在期望的位置。在接下来本公开的上下文中，应理解为包括在0毫米和10毫米内；越近越好。偏移透镜可以在光路方向上放置在具有可变屈光率的光学元件之前或之后。

24、在某些实施例中，第一组透镜和第二组透镜之间的距离可以变化，并且不同于2f。这样，光的聚散度被额外修改，以移动整个双目设备的屈光范围，并放置在期望的位置。该实施例具有更紧凑的潜在优势，并且不需要额外的透镜来提供偏移。

25、透视双目设备可以包括用于调整瞳孔间距的机构。该机构能够水平移动透视光学模块，而不影响光轴的方向。

26、在任一前述实施例中，透视双目设备可被配置为使得第二平面和特定位置（该位置基本上与要观察的物体重叠）之间的第一距离等于第二距离，该第二距离对应于来自该特定位置的光在反射镜中反射后到达具有可变屈光率的光学元件的主平面所行进的距离。这样，当通过双目设备观察时，被观察物体的真实位置与用户感知的位置一致。这可以通过在每个透视光学模块中在具有可变屈光率的光学元件上游提供至少一个反射镜来实现。

27、本公开的另一方面涉及一种用于无反转地投影位于远距离、中距离和近距离的物体的方法，该方法包括：

28、使用包括具有可变屈光率的光学元件的第一透视光学模块在第一平面上无反转地投影物体，该投影包括在第二平面（pp）上投影具有可变屈光率的光学元件；

29、使用包括具有可变屈光率的光学元件的第二透视光学模块在第一平面上无反转地投影物体，该投影包括在第二平面上投影具有可变屈光率的光学元件；

30、该方法还包括：

31、将两个透视光学模块的输入光轴布置成在对应于近距离的平面处相交。

32、而且，通常地，将每个透视光学模块的输出光轴布置成相对于相应透视光学模块的输入光轴具有相等的偏差。

33、根据上述方法，产生两个视场，对于观看位于近距离的物体，这两个视场完全或几乎完全重叠。

34、附加地或替代地，具有可变屈光率的光学元件可以被配置为通过时分复用产生多焦点同时视觉。

35、本公开的另一方面涉及一种透视双目系统，该系统包括如前所述的透视双目设备；以及用于支撑一个或多个试验透镜的附件，该附件和透视双目设备包括用于以安全的方式彼此附接的附接装置，使得试验透镜相对于透视光学模块的输入光轴居中。

36、附接装置可以包括安装在附件上和透视双目设备上的一个或多个磁体。附接装置或者可以包括插头和插座连接器。

37、本公开的另一方面涉及一种用于确定感官眼优势和/或用于确定感官眼优势强度的系统，该系统包括：

38、如前述方面或实施例中任一个所定义的透视双目设备，该双目设备被配置用于：

39、执行双重测试，其中，在透视双目设备的光学模块中的第一光学模块中引入屈光率值，优选地，仅在光学模块中的第一光学模块中引入屈光率值，以在透视双目设备的用户通过优选地仅一个光学模块观看的图像中产生模糊；并且之后，在光学模块中的第二光学模块中引入屈光率值，并且优选地仅在光学模块中的第二光学模块中引入屈光率值，以在用户通过优选地仅另一个光学模块观看的同一图像中产生模糊；

40、重复前面的双重测试n次；

41、用户接口，用于在n次中的每次期间收集用户的指示，用户的指示表示用户对所观看的图像的偏好；

42、处理器，用于处理n个用户的指示，以确定感官眼优势和/或确定感官眼优势强度。

43、在双重测试中，两个光学通道中的一个是模糊的，而另一个优选地是清晰的。可以随机或伪随机进行每个双重测试，使得首先模糊的光学模块可以是对应于左眼或右眼的光学模块，但是不明显。

44、在某些实施例中，n次至少为10次。这样，双重测试被重复合理的次数，以便平衡结果的准确性和可靠性、用户的舒适性和测试的总持续时间。

45、在某些实施例中，引入的屈光率值在1.0至2.0 d之间，优选地为正屈光率值。

46、本公开的另一方面涉及一种用于确定感官眼优势和/或用于确定感官眼优势强度的方法，该方法包括：

47、进行双重测试，包括：

48、在透视双目设备的第一光学模块中引入屈光率值，优选地仅在第一光学模块中引入屈光率值，以在透视双目设备的用户通过优选地仅第一光学模块观看的图像中产生模糊，并且之后，

49、在透视设备的第二光学模块中引入屈光率值，优选地仅在第二光学模块中引入屈光率值，以在用户通过优选地仅第二光学模块观看的同一图像中产生模糊；

50、重复前面的双重测试n次；

51、在n次中的每次期间收集用户的指示，用户的指示表示用户对所观看的图像的偏好；

52、处理n个用户的指示，以确定感官眼优势和/或确定感官眼优势强度。

53、在某些实施例中，用于确定感官眼优势和/或用于确定感官眼优势强度的透视双目设备如前述方面和/或实施例中的任一个所定义。

54、用于确定感官眼优势和/或用于确定感官眼优势强度的计算机实现的方法的步骤可以由处理器执行。处理器可以是双目设备的组成部分，或者是单独设备（例如，膝上型电脑、平板电脑、移动电话）的一部分。

55、前面定义的不同方面和实施例可以彼此组合，只要它们彼此兼容。

56、通过下面的具体实施方式，本公开的其他优点和特征将变得显而易见，并且将在所附权利要求中特别指出。