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TW202434186A - 具斜視矯正功能之虛擬實境頭戴式顯示器及其運作方法 - Google Patents

具斜視矯正功能之虛擬實境頭戴式顯示器及其運作方法 Download PDF

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TW202434186A
TW202434186A TW112107179A TW112107179A TW202434186A TW 202434186 A TW202434186 A TW 202434186A TW 112107179 A TW112107179 A TW 112107179A TW 112107179 A TW112107179 A TW 112107179A TW 202434186 A TW202434186 A TW 202434186A
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呂瑞邦
林慧茹
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逢甲大學
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Abstract

本發明為一種具斜視矯正功能之虛擬實境頭戴式顯示器及其運作方法，藉由頭戴顯示器偵測使用者眼球的運動以獲得斜視需補償角度，處理模組依補償角度生成補償影像供使用者觀看。整合稜鏡偏折率鏡片模擬系統的頭戴式裝置可以模擬斜視矯正中常用的稜鏡偏折率鏡片的效果。在虛擬裝置使用時自動偵測使用者眼睛的移動方向進而增加或減少稜鏡偏折率鏡片的矯正效果，長時間使用可使使用者的斜視程度降低，達到視覺矯正和治療的目的。

Description

具斜視矯正功能之虛擬實境頭戴式顯示器及其運作方法
本發明是一種具斜視矯正功能之虛擬實境頭戴式顯示器，特別是整合稜鏡偏折率(Prism Diopter, PD)鏡片模擬系統的頭戴式裝置。
眼睛是人的靈魂之窗，透過眼睛可以看到外面的真實情境，但眼睛也會跟很多人體器官一樣，不論是先天或後天的原因，均有可能發生異常而導致視力不良，例如失焦(如近視或遠視)或散亂(如斜視或散光)等屈光不正的情形。
在大多數觀看的條件下，健康的雙眼是對準的，且視軸是平行的。斜視是眼睛失準的視覺障礙，主要的治療目標是在注視的所有距離跟方向上都是舒適、單一、清晰、正常的雙眼感覺。通常使用眼鏡和外科手術的組合來治療。
斜視的檢測主要有瞳孔光反射檢查(Hirschberg test)、遮蓋測試(cover-uncover test)、稜鏡遮蓋測試。瞳孔光反射檢查是被檢查者看著一定距離的固定點，如果光反射在每個瞳孔中定位是對稱的，則眼睛是平行的，反之，不對稱可能就有斜視，偏斜的角度可通過適當強度的稜鏡使反射對稱來測量。第二個測試方法為遮蓋測試(cover-uncover test)，患者看著距離近或遠的目標時，遮蓋住一隻眼睛，醫生觀察無遮蓋的另一隻眼睛的眼球活動狀態，使用各種強度的稜鏡及方向進行重複測試，以測量偏斜角度。最後為稜鏡遮蓋測試，因眼睛偏移的程度需要通過稜鏡桿或稜鏡透鏡平衡不被遮蓋的眼睛移動來建立，且須分別執行水平斜視和垂直斜視，測試過程複雜且需要患者的高度配合。另外，遮蓋測試與稜鏡遮蓋測試需要專家的主觀判定來確定測試階段患者的眼球是否有移動。上述的測試方法除了步驟複雜，影響量測的因素很多使量測結果不一定是精確的，並且需要專家來執行。
另外，因市場目前虛擬實境(Virtual reality, VR)數位影像設備興起，虛擬實境頭戴式顯示器並未有專門為視力不良的人所提供適用的顯示畫面，如何能提供一種適用斜視患者的頭戴式顯示器也是目前市場急需解決的問題。
本發明提供一種斜視矯正功能的頭戴式顯示器，頭戴式顯示器包含顯示單元、偵測元件、處理模組以及光學模擬元件。顯示單元用於，顯示測試畫面給使用者進行檢查。當該使用者觀看該測試畫面時，偵測元件偵測該使用者的眼球之偏移角度。處理模組連結該顯示單元以及該偵測元件。光學模擬元件連結該顯示單元以及該處理模組。其中，該光學模擬元件與該處理模組獲取該偏移角度進行分析，並依一分析結果輸出一補償影像給該顯示單元。
本發明實施例中頭戴式顯示器其運作方法，包含以下步驟：步驟S1：提供斜視矯正功能的頭戴式顯示器，接下來為步驟S2：顯示一測試畫面給一使用者進行檢查。步驟S3：當該使用者觀看該測試畫面時偵測該使用者的眼球之一偏移角度。步驟S4：依該偏移角度進行模擬得到至少一調整後測試畫面。步驟S5：該調整後測試畫面提供該使用者再次進行測試，並重複步驟S2到S5，直到步驟S3中偵測到該偏移角度為0度，該處理模組獲得該使用者所需一補償角度。以及步驟S6該處理模組依該補償角度生成一補償影像供該使用者觀看。
以上對本發明的簡述，目的在於對本發明之數種面向和技術特徵作一基本說明。發明簡述並非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要元件，也不是用來界定本發明的範圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。
為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：
本發明是藉由檢測人們眼睛視力之不良而利用補償畫面來矯正眼睛之視力者。圖1是本發明的斜視矯正功能的頭戴式顯示器的元件示意圖。
如圖1所示，本發明提供一種斜視矯正功能的頭戴式顯示器10，頭戴式顯示器10包含顯示單元100、偵測元件200、處理模組300以及光學模擬元件400。顯示單元100用於顯示測試畫面110給使用者UE進行檢查。當該使用者UE觀看該測試畫面110時，偵測元件200偵測該使用者UE的眼球之偏移角度。處理模組300連結該顯示單元100以及該偵測元件200。光學模擬元件400連結該顯示單元100以及該處理模組300。其中，該光學模擬元件400與該處理模組300獲取該偏移角度進行分析，並依一分析結果輸出一補償影像給該顯示單元100。
進一步說明，如圖2所示，使用者UE戴上頭戴式顯示器10後，雙眼全程注視測試畫面110中圓圈狀的測試圖案，實施例中以圓圈示意，測試圖案沒有限定任何形狀及顏色，僅需主要特徵明顯且架構簡單，易於描述說明讓患者了解。同時，圖2中偵測元件200為眼動儀，是用以拍攝左右眼的高速攝影機，擷取使用者UE雙眼的動作。
圖3為本發明實施例中頭戴式顯示器的運作方法之示意圖。如圖3所示，當偵測元件200偵測到偏移角度為0度時，即斜視檢查完成。如使用者UE第一次測試後所獲得之偏移角度為0度，即表示使用者UE無斜視不良。反之，如偵測元件200偵測到使用者UE偏移角度大於0度時，光學模擬元件400依偵測到的偏移角度，採用模擬稜鏡法或相機旋轉法進行斜視模擬，並輸出調整後測試畫面到顯示單元100，提供使用者UE再次進行測試，直到偵測元件200偵測到眼球運動的偏移角度為0度，此時取得具有斜視的使用者所需之補償角度，完成檢查。
進一步說明，在測試最後階段，當使用者UE測試結果偏移角度為0度，處理模組300獲得補償角度。處理模組300中具有中央處理器以及圖像處理器，中央處理器輔以圖像處理器以補償角度進行運算，得到適用於使用者UE的補償影像，即為斜視矯正影像。左右眼的補償影像分別顯示於頭戴式顯示器10使使用者UE獲得最佳的觀看體驗。另外，頭戴式顯示器10依所測得補償角度來調整影像的旋轉角度和偏折角，整合稜鏡偏折率鏡片模擬系統的頭戴式顯示器10可以模擬斜視矯正中常用的稜鏡偏折率鏡片的效果。在虛擬裝置使用時自動偵測使用者UE眼睛的移動方向進而增加或減少稜鏡偏折率鏡片的矯正效果，長時間使用可使使用者的斜視程度降低，達到視覺矯正和治療的目的。
另外，隨著使用者UE在應用體驗或遊戲過程中，每當偵測元件200偵測到使用者UE頭部或眼睛有大幅度移動時，處理模組300將調整稜鏡偏折率(Prism Diopter, PD)，稜鏡偏折率的定義是在眼前6公尺放物體，當使用者UE左眼看著該物體的時候(視野正中間)，右眼注視的地方相對於正中間會偏折幾公分）的程度模擬度數較低的鏡片。因此，當使用者UE頭部或眼睛移動大於某個幅度時，使用者UE無法發現場景的微小改變，因此稜鏡偏折率調整不易被使用者UE發現，但長時間使用後使用者UE將會適應斜視度數較低的環境，進而達到視力矯正的好處。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，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說明內容所作之簡單變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。
10:頭戴式顯示器 100:顯示單元 110:測試畫面 200:偵測元件 300:處理模組 400:光學模擬元件 UE:使用者
圖1為本發明實施例中頭戴式顯示器的元件示意圖。
圖2為使用者的眼球被本發明實施例中頭戴式顯示器追蹤的示意圖。
圖3為本發明實施例中頭戴式顯示器的運作方法之示意圖。
10:頭戴式顯示器
100:顯示單元
110:測試畫面
200:偵測元件
300:處理模組
400:光學模擬元件
UE:使用者

Claims (10)

  1. 一種斜視矯正功能的頭戴式顯示器，包含： 一顯示單元，顯示一測試畫面給一使用者進行檢查； 一偵測元件，當該使用者觀看該測試畫面時偵測該使用者的眼球之一偏移角度； 一處理模組，連結該顯示單元以及該偵測元件；以及 一光學模擬元件，連結該顯示單元以及該處理模組； 其中，該光學模擬元件與該處理模組獲取該偏移角度進行分析，並依一分析結果輸出一補償影像給該顯示單元。
  2. 如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該測試畫面包含一測試圖案。
  3. 如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該分析結果是當該偵測元件偵測到該偏移角度為0度時，該光學模擬元件與該處理模組所獲得之一補償角度。
  4. 如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該偏移角度大於0度，則該光學模擬元件依該偏移角度進行模擬，並輸出至少一調整後測試畫面到該顯示器，提供該使用者再次進行測試，直到該偵測元件偵測到該眼球運動的該偏移角度為0度，此時檢查完成。
  5. 如請求項3所述的頭戴式顯示器，其中該處理模組依該使用者所需的該補償角度進行光學模擬獲得該補償影像，顯示於該顯示單元提供該使用者觀看。
  6. 如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該光學模擬元件包含稜鏡折射方式或鏡頭旋轉方式。
  7. 如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該處理模組為中央處理器、圖形處理器或其組合。
  8. 如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該顯示單元包含主動式發光顯示器、被動式發光顯示器或3D顯示器。
  9. 如請求項1所述的頭戴式顯示器，其中該偵測元件為一眼動儀。
  10. 一種斜視矯正功能的頭戴式顯示器之運作方法，包含： S1：提供如請求項1所述的頭戴式顯示器； S2：顯示該測試畫面給該使用者進行檢查； S3：當該使用者觀看該測試畫面時偵測該使用者的眼球之該偏移角度； S4： 依該偏移角度進行模擬得到至少一該調整後測試畫面； S5： 該調整後測試畫面提供該使用者再次進行測試，並重複步驟S2到S5，直到步驟S3中偵測到該偏移角度為0度，該處理模組獲得該使用者所需該補償角度；以及 S6： 該處理模組依該補償角度生成該補償影像供該使用者觀看。
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