ES2961643T3

ES2961643T3 - Pantalla de campo de luz, método de representación de píxeles ajustados para la misma y sistema y método de percepción de visión ajustada que usan el mismo tratamiento del astigmatismo o condiciones similares

Info

Publication number: ES2961643T3
Application number: ES20775939T
Authority: ES
Inventors: Guillaume Lussier; Matej Goc; Yaiza Garcia; Jean-François Joly
Original assignee: Evolution Optiks Ltd
Current assignee: Evolution Optiks Ltd
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2024-03-13
Anticipated expiration: 2040-08-26
Also published as: EP4022898C0; IL290887A; EP4022898B1; WO2021038468A1; EP4022898A1; CN114615921A; CA3148708A1; CA3148708C

Abstract

Se describen diversas realizaciones de una pantalla de campo luminoso, un método de representación de píxeles ajustados y un medio legible por computadora para el mismo, y un sistema y método de corrección de la visión que utiliza el mismo tratamiento del astigmatismo o condiciones similares. En una realización, se proporciona un método implementado por computadora para ajustar automáticamente la percepción del usuario de una imagen de entrada que se representará en una pantalla digital a través de un conjunto de píxeles de la misma, en donde la pantalla digital tiene una serie de elementos que dan forma al campo de luz. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Pantalla de campo de luz, método de representación de píxeles ajustados para la misma y sistema y método de percepción de visión ajustada que usan el mismo tratamiento del astigmatismo o condiciones similares

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad a la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 16/854.787 presentada el 21 de abril de 2020. Esta solicitud también reivindica prioridad y es una continuación en parte de la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 16/810.143 presentada el 5 de marzo de 2020. La solicitud de patente de Estados Unidos n.° 16/854.787 es una continuación en parte de la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 16/810.143 presentada el 5 de marzo de 2020, que es una continuación en parte de la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 16/551.572 presentada el 26 de agosto de 2019, una continuación en parte de la solicitud internacional n.° PCT/IB2019/058955 presentada el 21 de octubre de 2019, y una continuación en parte de la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 16/569.137 presentada el 12 de septiembre de 2019, la última de que es una continuación de la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 16/510.673 presentada el 12 de julio de 2019, que es una continuación de la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 16/259.845 presentada el 28 de enero de 2019 y que reivindica prioridad a la solicitud de patente de Canadá n.° 3.021.636 presentada el 22 de octubre de 2018. Esta solicitud también reivindica la prioridad a la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 62/929.639 presentada el 1 de noviembre de 2019.

Campo de la divulgación

La presente divulgación se refiere a pantallas digitales y, en particular, a una pantalla de campo de luz, y a un método de representación de píxeles ajustados y un medio legible por ordenador para el mismo, y a un sistema y método de percepción de visión ajustados que usan los mismos.

Antecedentes

Los individuos usan habitualmente lentes correctivas para adaptarse a la agudeza visual reducida al consumir imágenes y/o información representada, por ejemplo, en pantallas digitales proporcionadas, por ejemplo, en dispositivos electrónicos cotidianos tales como teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, lectores electrónicos, tabletas, ordenadores portátiles y similares, pero también se proporcionan como parte de pantallas de salpicaderos de vehículos y sistemas de entretenimiento, por nombrar unos pocos ejemplos. El uso de lentes correctivas bifocales o progresivas también es común entre los individuos que sufren de miopía o hipermetropía.

Los sistemas operativos de los dispositivos electrónicos actuales que tienen pantallas gráficas ofrecen ciertas funciones de "accesibilidad" integradas en el software del dispositivo para intentar proporcionar a los usuarios con visión reducida la capacidad de leer y ver contenido en el dispositivo electrónico. Específicamente, las opciones de accesibilidad actuales incluyen la capacidad de invertir imágenes, aumentar el tamaño de la imagen, ajustar la configuración de brillo y contraste, texto en negrita, ver la pantalla del dispositivo únicamente en gris y, para aquellos con ceguera legal, el uso de tecnología de voz. Estas técnicas se centran en la capacidad limitada del software para manipular imágenes de visualización mediante la manipulación de imágenes convencional, con un éxito limitado.

El uso de pantallas de campo de luz 4D con conjuntos de lentes o barreras de paralaje para corregir las aberraciones visuales se ha propuesto, desde entonces, por Pamplonaet al.(PAMPLONA, V., OLIVEIRA, M., ALIAGA, D., Y RASKAR, R.2012 ha propuesto. "Tailored displays to compensate for visual aberrations." ACM Trans. Graph. (SIGGRAPH) 31.). Desafortunadamente, las pantallas de campo de luz convencionales usadas por Pamplonaet al.están sujetas a un compromiso de resolución espacio-angular; es decir, una mayor resolución angular disminuye la resolución espacial. Por lo tanto, el observador ve una imagen nítida, pero a expensas de una resolución significativamente inferior que la de la pantalla. Para mitigar este efecto, Huanget al.(véase HUANG, F.-C., y BARSKY, B. 2011. A framework for aberration compensated displays. Tech. Rep. UCB/EECS-2011-162, University of California, Berkeley, December; y HUANG, F.-C., LANMAN, D., BARSKY, B. A., y RASKAR, R. 2012. Correcting for optical aberrations using multi layer displays. ACM Trans. Graph. (SiGGRAPH Asia) 31,6, 185: 1-185: 12) propusieron el uso de diseños de pantalla multicapa junto con prefiltrado. Sin embargo, la combinación de prefiltrado y estas configuraciones ópticas particulares reduce significativamente el contraste de la imagen resultante.

Finalmente, en la publicación de solicitud de patente de Estados Unidos n.° 2016/0042501 y Fu-Chung Huang, Gordon Wetzstein, Brian A. Barsky y Ramesh Raskar. "Eyeglasses-free Display: Towards Correcting Visual Aberrations with Computational Light Field Displays".ACM Transaction on Graphics,33(4), agosto de 2014, se ha propuesto la combinación de prefiltrado adaptativo al observador con barreras de paralaje disponibles para aumentar el contraste y la resolución, a expensas, sin embargo, del tiempo y potencia de cálculo.

Sumario

A continuación, se presenta un sumario simplificado del concepto o conceptos inventivos generales descritos en el presente documento para proporcionar un entendimiento básico de algunos aspectos de la divulgación. Este sumario no es una visión general extensa de la divulgación. No se pretende restringir elementos clave o críticos de las realizaciones de la divulgación ni delinear su alcance más allá de lo que se describe explícita o implícitamente en la siguiente descripción y reivindicaciones.

Existe la necesidad de una pantalla de campo de luz, un método de representación de píxeles ajustados para la misma y un sistema y método de percepción de visión ajustados que usan la misma, que superan algunos de los inconvenientes de las técnicas conocidas, por ejemplo, que tratan el astigmatismo o condiciones similares, o al menos, proporcionan una alternativa útil a los mismos. Algunos aspectos de la divulgación proporcionan realizaciones de tales sistemas, métodos y pantallas.

De acuerdo con un aspecto, se proporciona un dispositivo operable para ajustar dinámicamente la percepción del usuario de una imagen de entrada, comprendiendo el dispositivo: una matriz de píxeles de pantalla digital; una matriz correspondiente de elementos de conformación de campo de luz (LFSE) que conforman un campo de luz que emana de dichos píxeles; y un procesador de hardware operable con datos de píxeles para que la imagen de entrada genere datos de píxeles de imagen ajustados que van a representarse a través de dichos LFSE para ajustar dinámicamente la percepción de la imagen de entrada tal como se representa para acomodar al menos parcialmente una acomodación de agudeza visual designada por, para cada píxel dado, digitalmente: proyectar un trazado de rayos dado entre dicho píxel dado y una ubicación de pupila dada en una pupila de usuario dada una dirección de un campo de luz emanado por dicho píxel dado, dado un LFSE correspondiente; identificar un parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de la pupila dada, dada dicha acomodación de agudeza visual designada; definir una ubicación de imagen ajustada en una superficie de imagen ajustada correspondiente a dicho píxel dado como una función de dicho parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de pupila dada; asociar un valor de píxel de imagen ajustado designado para dicha ubicación de imagen ajustada con dicho píxel dado; y representar cada píxel dado de acuerdo con dicho valor de píxel ajustado asociado con el mismo, representando de esta manera de manera perceptiva una versión perceptivamente ajustada de la imagen de entrada en dicha superficie de imagen ajustada que se acomoda al menos parcialmente a dicha acomodación de agudeza visual designada.

En una realización, la acomodación de agudeza visual designada comprende una corrección de potencia óptica esférica, una corrección de potencia óptica cilíndrica y una corrección de eje cilíndrico, y en donde dicho parámetro de visión óptica designado se designa respectivamente como una función de dicha acomodación de agudeza visual designada para cada dicha ubicación de la pupila dada.

En una realización, para al menos algunos de dichos píxeles dados, dicha superficie de imagen ajustada comprende un plano de imagen virtual respectivo colocado virtualmente con respecto a los píxeles de la pantalla digital a una distancia designada de dicha pupila del usuario y correspondiente con un dicho parámetro de visión óptica designado respectivo identificado para dicha ubicación de la pupila dada, y en donde dicho procesador de hardware es operable además para mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de imagen virtual respectivo y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

En una realización, la superficie de imagen ajustada comprende un plano de la retina del usuario; y en donde definir dicha ubicación de imagen ajustada comprende redirigir digitalmente dicho trazado de rayos dado en dicha ubicación de pupila dada de acuerdo con dicho parámetro de visión óptica designado para cruzar dicho plano de la retina en dicha ubicación de imagen ajustada, en donde dicho procesador de hardware es además operable para mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de la retina del usuario y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

En una realización, la redirección comprende: derivar de dicha ubicación de pupila dada y dicho parámetro de visión óptica designado definido para lo mismo, una ubicación de pupila desplazada a través de la que se estima que un trazado de rayos correspondiente se propaga sustancialmente sin desviarse por un ojo hasta un punto focal de ojo correspondiente en un plano focal del ojo del usuario, en donde dicha ubicación de la pupila desplazada se calcula digitalmente como una función de dicho parámetro de potencia óptica esférica, dicho parámetro de potencia óptica cilíndrica y dicho parámetro de eje óptico cilíndrico; y redirigir dicho trazado de rayos dado hacia dicho punto focal del ojo de modo que cruce dicho plano de la retina del usuario en dicha ubicación de imagen ajustada.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un método implementado por ordenador, implementado automáticamente por uno o más procesadores digitales, para ajustar dinámicamente la percepción del usuario de una imagen de entrada que va a representarse por una matriz de píxeles de pantalla digital a través de una correspondiente matriz de elementos de conformación de campo de luz (LFSE) para acomodar al menos parcialmente una acomodación de agudeza visual designada, comprendiendo el método, para cada píxel dado: proyectar un trazado de rayos dado entre dicho píxel dado y una ubicación de pupila dada en una pupila de usuario dada una dirección de un campo de luz emanado por dicho píxel dado, dado un LFSE correspondiente; identificar un parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de la pupila dada, dada dicha acomodación de agudeza visual designada; definir una ubicación de imagen ajustada en una superficie de imagen ajustada correspondiente a dicho píxel dado como una función de dicho parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de pupila dada; asociar un valor de píxel de imagen ajustado designado para dicha ubicación de imagen ajustada con dicho píxel dado; y representar cada píxel dado de acuerdo con dicho valor de píxel ajustado asociado con el mismo, representando de esta manera de manera perceptiva una versión perceptivamente ajustada de la imagen de entrada en dicha superficie de imagen ajustada que se acomoda al menos parcialmente a dicha acomodación de agudeza visual designada.

En una realización, para al menos algunos de dichos píxeles dados, dicha superficie de imagen ajustada comprende un plano de imagen virtual respectivo colocado virtualmente con respecto a los píxeles de la pantalla digital a una distancia designada de dicha pupila del usuario y correspondiente con un dicho parámetro de visión óptica designado respectivo identificado para dicha ubicación de la pupila dada, y en donde el método comprende además mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de imagen virtual respectivo y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

En una realización, el método comprende además mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de imagen virtual respectivo y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo, en donde un área de mapeo de al menos algo de dicho plano de imagen virtual respectivo está definida por un área de cuadrilátero convexo no rectangular.

En una realización, la superficie de imagen ajustada comprende un plano de la retina del usuario; y en donde definir dicha ubicación de imagen ajustada comprende redirigir digitalmente dicho trazado de rayos dado en dicha ubicación de pupila dada de acuerdo con dicho parámetro de visión óptica designado para cruzar dicho plano de la retina en dicha ubicación de imagen ajustada, en donde el método comprende además mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de la retina del usuario y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

En una realización, la redirección comprende: derivar de dicha ubicación de pupila dada y dicho parámetro de visión óptica designado definido para lo mismo, una ubicación de pupila desplazada a través de la que se estima que un trazado de rayos correspondiente se propaga sustancialmente sin desviarse hasta un punto focal de ojo correspondiente en un plano focal del ojo del usuario, en donde dicha ubicación de la pupila desplazada se calcula digitalmente como una función de dicho parámetro de potencia óptica esférica, dicho parámetro de potencia óptica cilíndrica y dicho parámetro de eje óptico cilíndrico; y redirigir dicho trazado de rayos dado hacia dicho punto focal del ojo de modo que cruce dicho plano de la retina del usuario en dicha ubicación de imagen ajustada.

En una realización, el método comprende además ajustar dicho parámetro de visión óptica designado para acomodarse a una acomodación de agudeza visual distinta hasta que se identifique una acomodación de agudeza visual óptima.

En una realización, la acomodación de agudeza visual designada se define por un parámetro de visión óptica designado que comprende una potencia esférica, una potencia cilíndrica y un parámetro de eje óptico, y en donde dicho ajuste comprende optimizar iterativamente para cada uno de dicha potencia esférica, dicha potencia cilíndrica y dicho parámetro de eje óptico secuencialmente.

En una realización, el ajuste comprende ajustar dicho parámetro de potencia esférica hasta que se identifique subjetivamente una corrección esférica óptima, seguido de optimizar iterativamente dicho parámetro de eje óptico hasta que se identifique subjetivamente una corrección del eje óptico óptima, seguido de optimizar iterativamente dicho parámetro de potencia cilíndrica hasta que se identifique subjetivamente una corrección de potencia cilíndrica óptica.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un medio legible por ordenador no transitorio que comprende instrucciones digitales que han de implementarse mediante uno o más procesadores digitales para ajustar automáticamente la percepción de una entrada que va a representarse a través de una matriz de píxeles de pantalla digital y una matriz correspondiente. de elementos de conformación de campo de luz (LFSE) para acomodar al menos parcialmente una acomodación de agudeza visual designada, mediante, para cada píxel dado, digitalmente: proyectar un trazado de rayos dado entre dicho píxel dado y una ubicación de pupila dada en una pupila de usuario dada una dirección de un campo de luz emanado por dicho píxel dado, dado un LFSE correspondiente; identificar un parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de la pupila dada, dada dicha acomodación de agudeza visual designada; definir una ubicación de imagen ajustada en una superficie de imagen ajustada correspondiente a dicho píxel dado como una función de dicho parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de pupila dada; asociar un valor de píxel de imagen ajustado designado para dicha ubicación de imagen ajustada con dicho píxel dado para representar perceptivamente una versión perceptivamente ajustada de la entrada en dicha superficie de imagen ajustada que se acomoda al menos parcialmente a dicha acomodación de agudeza visual designada.

En una realización, para al menos algunos de dichos píxeles dados, dicha superficie de imagen ajustada comprende un plano de imagen virtual respectivo colocado virtualmente con respecto a los píxeles de la pantalla digital a una distancia designada de dicha pupila del usuario y correspondiente con un dicho parámetro de visión óptica designado respectivo identificado para dicha ubicación de la pupila dada, y en donde el método comprende además mapear digitalmente la entrada en dicho plano de imagen virtual respectivo y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

En una realización, un área de mapeo de al menos algo de dicho plano de imagen virtual respectivo está definida por un área cuadrilátera convexa no rectangular.

En una realización, la superficie de imagen ajustada comprende un plano de la retina del usuario; y en donde definir dicha ubicación de imagen ajustada comprende redirigir digitalmente dicho trazado de rayos dado en dicha ubicación de pupila dada de acuerdo con dicho parámetro de visión óptica designado para cruzar dicho plano de la retina en dicha ubicación de imagen ajustada, en donde el medio legible por ordenador no transitorio comprende además instrucciones para mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de la retina del usuario y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

En una realización, la redirección comprende: definir un trazado de rayos correspondiente desde dicho LFSE dado que se estima que se propagará sustancialmente sin desviarse hasta un punto focal del ojo correspondiente en un plano focal del ojo del usuario; y redirigir dicho trazado de rayos dado hacia dicho punto focal del ojo de modo que cruce dicho plano de la retina del usuario en dicha ubicación de imagen ajustada.

En una realización, la redirección comprende: derivar de dicha ubicación de pupila dada y dicho parámetro de visión óptica designado definido para lo mismo, una ubicación de pupila desplazada a través de la que se estima que un trazado de rayos correspondiente se propaga sustancialmente sin desviarse hasta un punto focal de ojo correspondiente en un plano focal del ojo del usuario, en donde dicha ubicación de pupila desplazada se calcula digitalmente, al menos en parte, como una función del parámetro de enfoque óptico cilíndrico y un parámetro de eje óptico cilíndrico; y redirigir dicho trazado de rayos dado hacia dicho punto focal del ojo de modo que cruce dicho plano de la retina del usuario en dicha ubicación de imagen ajustada.

En una realización, se proporcionan instrucciones digitales adicionales para ajustar dicho parámetro de visión óptica designado para acomodarse a una acomodación de agudeza visual distinta hasta que se identifique una acomodación de agudeza visual óptima.

En una realización, la acomodación de la agudeza visual óptima comprende una acomodación de astigmatismo óptima.

En una realización, se proporcionan instrucciones digitales adicionales para ajustar dicho parámetro de visión óptica designado para acomodarse a una acomodación de agudeza visual distinta para proporcionar una vista previa de un impacto visual relativo de dicha acomodación de agudeza visual distinta.

En una realización, la acomodación de agudeza visual designada comprende una acomodación de astigmatismo. Otros aspectos, características y/o ventajas resultarán más evidentes tras la lectura de la siguiente descripción no restrictiva de realizaciones específicas de la misma, dadas a modo de ejemplo únicamente con referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripción de las figuras

Se proporcionarán varias realizaciones de la presente divulgación, únicamente a modo de ejemplos, con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

La Figura 1 es una vista esquemática de un dispositivo electrónico que tiene una pantalla digital, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 2A y 2B son vistas en despiece y laterales, respectivamente, de un conjunto de una pantalla de campo de luz para un dispositivo electrónico, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 3A, 3B y 3C ilustran esquemáticamente la visión normal, la visión borrosa y la visión corregida de acuerdo con una realización, respectivamente;

La Figura 4 es un diagrama esquemático de un único píxel de campo de luz definido por una lente pequeña o microlente convexa que se superpone a una matriz de píxeles subyacente y está dispuesta en o cerca de su foco para producir un haz sustancialmente colimado, de acuerdo con una realización;

La Figura 5 es otra vista en despiece esquemática de un conjunto de una pantalla de campo de luz en la que respectivos subconjuntos de píxeles están alineados para emitir luz a través de una lente pequeña o microlente correspondiente, de acuerdo con una realización;

La Figura 6 es un diagrama ilustrativo de un patrón de campo de luz que, cuando se proyecta apropiadamente mediante una pantalla de campo de luz, produce una imagen corregida que muestra una borrosidad reducida para un observador que tiene una agudeza visual reducida, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 7A y 7B son fotografías de un gráfico de Snellen, según se observan ilustrativamente por un observador con agudeza reducida sin corrección de imagen (imagen borrosa en la Figura 7A) y con corrección de imagen mediante una pantalla de campo de luz (imagen corregida en la Figura 7B), de acuerdo con una realización;

La Figura 8 es un diagrama esquemático de una porción de una matriz de lentes pequeñas hexagonales dispuesta en un ángulo con respecto a una matriz de píxeles subyacente, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 9A y 9B son fotografías vistas ilustrativamente por un observador con agudeza visual reducida sin corrección de imagen (imagen borrosa en la Figura 9A) y con corrección de imagen a través de una pantalla de campo de luz que tiene una matriz de lentes pequeñas angularmente no coincidente (imagen corregida en la Figura 9B), en de acuerdo con una realización;

Las Figuras 10A y 10B son fotografías vistas ilustrativamente por un observador con agudeza visual reducida sin corrección de imagen (imagen borrosa en la Figura 10A) y con corrección de imagen a través de una pantalla de campo de luz que tiene una matriz de lentes pequeñas angularmente no coincidente (imagen corregida en la Figura 10B), en de acuerdo con una realización;

La Figura 11 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso de representación por trazado de rayos ilustrativo, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 12 y 13 son diagramas de flujo de proceso de variables y parámetros constantes de entrada ilustrativos, respectivamente, para el proceso de representación por trazado de rayos de la Figura 11, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 14A a 14C son diagramas esquemáticos que ilustran ciertas etapas del proceso de la Figura 11;

La Figura 15 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso ilustrativo para calcular la posición central de una unidad de conformación de campo de luz asociada en el proceso de representación por trazado de rayos de la Figura 11, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 16A y 16B son diagramas esquemáticos que ilustran una capa de conformación de campo de luz hexagonal ilustrativa con una matriz de piezas hexagonales correspondiente, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 17A y 17B son diagramas esquemáticos que ilustran la superposición de una matriz de piezas rectangulares escalonadas sobre la matriz de piezas hexagonales de las Figuras 16A y 16B, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 18A a 18C son diagramas esquemáticos que ilustran las regiones asociadas de piezas hexagonales vecinas dentro de una única pieza rectangular, de acuerdo con una realización;

La Figura 19 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso de representación por trazado de rayos ilustrativo, de acuerdo con otra realización;

Las Figuras 20A a 20D son diagramas esquemáticos que ilustran ciertas etapas del proceso de la Figura 19;

Las Figuras 21A y 21B son diagramas esquemáticos que ilustran la representación de píxeles y subpíxeles, respectivamente, de acuerdo con algunas realizaciones;

Las Figuras 22A y 22B son diagramas esquemáticos de una matriz de píxeles de LCD definida por los respectivos subpíxeles rojo (R), verde (G) y azul (B), y que representan un borde de imagen angular usando la representación de píxeles y subpíxeles, respectivamente, de acuerdo con una realización;

La Figura 23 es un diagrama esquemático de uno de los píxeles de la Figura 22A, que muestra medidas para contabilizar independientemente los subpíxeles del mismo para aplicar la representación de subpíxeles a la pantalla de una imagen corregida a través de una pantalla de campo de luz, de acuerdo con una realización;

La Figura 24 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso de representación por trazado de rayos ilustrativo para representar un campo de luz que se origina a partir de múltiples planos de imagen virtuales distintos, de acuerdo con una realización;

La Figura 25 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso ilustrativo para iterar sobre múltiples planos de imágenes virtuales en el proceso de representación por trazado de rayos de la Figura 24, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 26A a 26D son diagramas esquemáticos que ilustran ciertas etapas del proceso de la Figura 25;

La Figura 27 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso de representación por trazado de rayos ilustrativo para representar un campo de luz que se origina a partir de múltiples planos de imagen distintos, de acuerdo con una realización;

La Figura 28 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso ilustrativo para iterar sobre múltiples planos de imágenes en el proceso de representación por trazado de rayos de la Figura 27, de acuerdo con una realización; Las Figuras 29A y 29B son diagramas esquemáticos que ilustran un ejemplo de una prueba de agudeza visual subjetiva que usa el proceso de representación por trazado de rayos de las Figuras 25 o de la Figura 27, de acuerdo con una realización;

La Figura 30 es un diagrama esquemático de un sistema de prueba de visión ilustrativo, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 31A a 31C son diagramas esquemáticos de refractores/forópteros de campo de luz ilustrativos, de acuerdo con diferentes realizaciones;

La Figura 32 es una representación de la resolución angular de una pantalla de campo de luz ilustrativa como una función de la potencia dióptrica generada, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 33A a 33D son representaciones esquemáticas de la calidad de imagen generada por un refractor/foróptero de campo de luz como una función de la potencia dióptrica generada usando en combinación con la pantalla de campo de luz (A) ningún componente refractivo, (B) un componente refractivo, (C) y (D) una multiplicidad de componentes refractivos;

Las Figuras 34A y 34B son vistas internas en perspectiva de refractores/forópteros de campo de luz ilustrativos que muestran una carcasa de los mismos en sección transversal, de acuerdo con una realización;

La Figura 35 es una vista en perspectiva de un refractor/foróptero de campo de luz ilustrativo que combina lado a lado dos de las unidades mostradas en las Figuras 34A y 34B para evaluar ambos ojos al mismo tiempo, de acuerdo con una realización;

La Figura 36 es un diagrama de flujo de proceso de un método de prueba de visión subjetiva dinámica ilustrativo, de acuerdo con una realización;

La Figura 37 es un diagrama esquemático de una imagen de campo de luz ilustrativo que muestra dos columnas de optotipos con diferente potencia dióptrica para el método de la Figura 36, de acuerdo con una realización.

Las Figuras 38A y 38B son diagramas esquemáticos que ilustran el trazado de rayos en el contexto de planos no paralelos, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 39A a 39C son diagramas esquemáticos que ilustran la colocación y escalado de imágenes en el contexto de planos no paralelos, de acuerdo con una realización;

La Figura 40 es un diagrama de flujo de proceso de parámetros constantes de entrada ilustrativos para la compensación del astigmatismo, de acuerdo con una realización;

La Figura 41 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso de representación por trazado de rayos ilustrativo para compensación de astigmatismo, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 42A a 42C son diagramas esquemáticos que ilustran ciertas etapas de proceso de la Figura 41, de acuerdo con una realización;

La Figura 43 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso de representación por trazado de rayos ilustrativo para compensación de astigmatismo, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 44A y 44B son diagramas esquemáticos que ilustran el trazado de rayos en el plano de enfoque para lentes esféricas y cilíndricas respectivamente, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 45A a 45C son diagramas esquemáticos que ilustran ciertas etapas de proceso de la Figura 43, de acuerdo con una realización;

La Figura 46 es un diagrama de flujo del proceso que ilustra una etapa de proceso de la Figura 43, de acuerdo con una realización;

La Figura 47 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método ilustrativo de trazado de rayos en el contexto de planos no paralelos, de acuerdo con una realización;

La Figura 48 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método ilustrativo para proporcionar un examen ocular en el contexto del astigmatismo o condiciones similares, de acuerdo con una realización;

La Figura 49 es una figura esquemática de un diagrama u optotipo ilustrativo que se puede presentar a un usuario para diagnosticar astigmatismo o afecciones similares, de acuerdo con una realización;

Las Figuras 50A y 50B son diagramas esquemáticos que ilustran algunas modificaciones al método de las Figuras 41 y 43 que permiten visualizar múltiples optotipos con diferentes parámetros de corrección de la visión, de acuerdo con una realización;

La Figura 51 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso de representación por trazado de rayos ilustrativo para representar un campo de luz que se origina a partir de múltiples planos de imagen virtuales distintos en el contexto de la compensación de astigmatismo, de acuerdo con una realización;

La Figura 52 es un diagrama de flujo de proceso de un proceso de representación por trazado de rayos ilustrativo para representar un campo de luz que se origina a partir de múltiples planos de imagen de lentes oculares distintos en el contexto de la compensación del astigmatismo, de acuerdo con una realización.

Los elementos en las varias figuras se ilustran por simplicidad y claridad y no necesariamente se han dibujado a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos de las figuras se pueden enfatizar en relación con otros elementos para facilitar el entendimiento de las diversas realizaciones actualmente divulgadas. También, elementos comunes, pero bien entendidos que son útiles o necesarios en realizaciones comercialmente viables a menudo no se representan para facilitar una vista menos obstaculizada de estas diversas realizaciones de la presente divulgación.

Descripción detallada

Se describirán diversas implementaciones y aspectos de la memoria descriptiva con referencia a los detalles analizados a continuación. La siguiente descripción y dibujos son ilustrativos de la memoria descriptiva y no deben interpretarse como limitantes de la memoria descriptiva. Se describen numerosos detalles específicos para proporcionar un entendimiento minucioso de diversas implementaciones de la presente memoria descriptiva. Sin embargo, en ciertos casos, no se describen detalles bien conocidos o convencionales para proporcionar un análisis conciso de las implementaciones de la presente memoria descriptiva.

A continuación, se describirán diversos aparatos y procesos para proporcionar ejemplos de implementaciones del sistema desvelado en el presente documento. Ninguna implementación descrita a continuación limita cualquier implementación reivindicada y cualquier implementación reivindicada puede cubrir procesos o aparatos que difieren de los que se describen a continuación. Las implementaciones reivindicadas no se limitan a aparatos o procesos que tienen todas las características de cualquier aparato o proceso descrito a continuación o a características comunes a múltiples o todos los aparatos o procesos descritos a continuación. Es posible que un aparato o proceso descrito a continuación no sea una implementación de ninguna materia objeto reivindicada.

Además, se exponen numerosos detalles específicos para proporcionar un entendimiento minucioso de las implementaciones descritas en el presente documento. Sin embargo, se entenderá por los expertos en la materia que las implementaciones descritas en el presente documento pueden practicarse sin estos detalles específicos. En otros casos, métodos bien conocidos, procedimientos y componentes no se han descrito en detalle para no obstaculizar las implementaciones descritas en el presente documento.

En esta memoria descriptiva, los elementos pueden describirse como "configurados para" realizar una o más funciones o "configurados para" tales funciones. En general, un elemento que está configurado para realizar o configurado para realizar una función está habilitado para realizar la función, o es adecuado para realizar la función, o está adaptado para realizar la función, o es operable para realizar la función, o puede de otra manera realizar la función.

Se entiende que, a los efectos de esta memoria descriptiva, el lenguaje de "al menos uno de X, Y y Z" y "uno o más de X, Y y Z" puede interpretarse como X únicamente, Y únicamente, Z únicamente, o cualquier combinación de dos o más elementos X, Y y Z (por ejemplo, XYZ, XY, YZ, ZZ y similares). Se puede aplicar una lógica similar para dos o más elementos en cualquier aparición de "al menos uno..." y "uno o más...".

Los sistemas y métodos descritos en el presente documento proporcionan, de acuerdo con diferentes realizaciones, diferentes ejemplos de una pantalla de campo de luz, un método de representación de píxeles ajustados para la misma y un sistema y método de percepción de la visión ajustados que usan los mismos. Por ejemplo, algunas de las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan mejoras o alternativas a las tecnologías actuales de pantallas de campo de luz, por ejemplo, proporcionando compensación para astigmatismo o condiciones similares. Estas y otras aplicaciones de este tipo se describirán con más detalle a continuación.

Como se indicó anteriormente, los dispositivos, pantallas y métodos descritos en el presente documento pueden permitir que la percepción de un usuario de una o más imágenes de entrada (o porciones de imágenes de entrada), donde cada imagen o porción de imagen está ubicada virtualmente en una ubicación de plano/profundidad de imagen distinta, se ajuste o altere usando la pantalla del campo de luz.

Algunas de las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan dispositivos de pantalla digital, o dispositivos que abarcan tales pantallas, para su uso por usuarios que tienen agudeza visual reducida, por lo que las imágenes finalmente representadas por tales dispositivos pueden procesarse dinámicamente para acomodarse a la agudeza visual reducida del usuario de modo que puedan consumir imágenes representadas sin el uso de gafas correctivas, como sería necesario de otra manera. Como se señaló anteriormente, las realizaciones no deben limitarse, ya que las nociones y soluciones descritas en el presente documento también pueden aplicarse a otras tecnologías en las que la percepción de un usuario de una imagen de entrada que se va a mostrar se puede alterar o ajustar a través de la pantalla de campo de luz. Por el contrario, una implementación similar de las realizaciones descritas en el presente documento puede permitir la implementación de pruebas de visión digitalmente adaptativas de manera que los individuos con tal agudeza visual reducida puedan exponerse a distintas versiones perceptivamente ajustadas de una imagen o imágenes de entrada para determinar subjetivamente una corrección de visión potencialmente requerida o preferida.

Generalmente, las pantallas digitales tal como se consideran en el presente documento comprenderán un conjunto de píxeles de representación de imágenes y un conjunto correspondiente de elementos de conformación de campo de luz que rigen al menos parcialmente un campo de luz emanado de esta manera para producir una versión perceptivamente ajustada de la imagen de entrada, en particular, porciones distintas perceptivamente ajustadas de una imagen de entrada o escena de entrada, que puede incluir distintas porciones de una misma imagen, una misma escena 2.5D/3D, o distintas imágenes (porciones) asociadas con diferentes profundidades, efectos y/o ubicaciones de imagen y ensambladas en una entrada visual combinada. Para simplificar, lo siguiente generalmente considerará porciones o segmentos claramente direccionados como porciones distintas de una imagen de entrada, ya sea que esa imagen de entrada comprenda una imagen singular que tenga porciones claramente caracterizadas, un conjunto digital de imágenes claramente caracterizadas, superposiciones, fondos, primeros planos o similares, o cualquier otra combinación de imágenes digitales de este tipo.

En algunos ejemplos, los elementos de conformación de campo de luz pueden tomar la forma de una capa de conformación de campo de luz o una matriz similar de elementos ópticos que van a disponerse con respecto a los píxeles de la pantalla para regir al menos parcialmente el campo de luz emanado. Como se describe con más detalle a continuación, tales elementos de capa de conformación de campo de luz pueden tomar la forma de una microlente y/o una matriz de orificios, u otras matrices similares de elementos ópticos, o nuevamente tomar la forma de una capa de conformación de luz subyacente, tal como una matriz subyacente de rejillas ópticas o elementos ópticos similares operables para producir una salida pixelada direccional.

Dentro del contexto de una capa de conformación de campo de luz, como se describe con más detalle a continuación de acuerdo con algunas realizaciones, la capa de conformación de campo de luz se puede disponer a una distancia preestablecida de la pantalla pixelada para conformar o influenciar de manera controlable un campo de luz que emana a partir de la misma. Por ejemplo, cada capa de conformación de campo de luz puede definirse mediante una matriz de elementos ópticos centrados sobre un subconjunto correspondiente de la matriz de píxeles de la pantalla para influir ópticamente en un campo de luz que emana de la misma y, por lo tanto, regir una proyección de la misma desde el medio de pantalla hacia el usuario, por ejemplo, proporcionando algo de control sobre cómo cada píxel o grupo de píxeles será visto por el ojo u ojos del observador. Como se detallará adicionalmente a continuación, los elementos ópticos dispuestos pueden incluir, pero sin limitación, lentes, microlentes u otros elementos ópticos difractivos de este tipo que juntos forman, por ejemplo, una matriz de lentes pequeñas; orificios o aberturas o ventanas similares que juntos forman, por ejemplo, un paralaje o barrera similar; barreras con patrones concéntricos, por ejemplo, recortes y/o ventanas, tales como para definir una placa de zona de Fresnel o un tamiz óptico, por ejemplo, y que juntos forman una barrera óptica difractiva (como se describe, por ejemplo, en la solicitud de Estados Unidos en trámite junto con la presente del solicitante n.° de serie 15/ 910.908, y/o una combinación de los mismos, tal como, por ejemplo, una matriz de lentes pequeñas cuyas respectivas lentes o lentes pequeñas están parcialmente sombreadas o protegidas alrededor de una periferia de las mismas para combinar las propiedades refractivas de las lentes con algunas de las ventajas proporcionadas por una barrera de orificios.

En operación, el dispositivo de pantalla también invocará generalmente un procesador de hardware operable en datos de píxeles (o subpíxeles) de la imagen para que se muestre una imagen para generar datos de píxeles de imagen corregidos o ajustados que van a representarse como una función de una característica almacenada de los elementos y/o capa de conformación de campo de luz (por ejemplo, distancia de capa desde la pantalla de visualización, distancia entre elementos ópticos (paso), ubicación relativa absoluta de cada píxel o subpíxel con respecto a un elemento óptico correspondiente, propiedades de los elementos ópticos (tamaño, propiedades difractivas y/o refractivas, etc.), u otras propiedades de este tipo, y un parámetro de ajuste o corrección de la visión seleccionado relacionado con la agudeza visual reducida del usuario o la experiencia de visualización prevista. Si bien las características de pantalla de campo de luz generalmente permanecerán estáticas para una implementación dada (es decir, se usará y configurará un elemento y/o capa de conformación dado para cada dispositivo independientemente del usuario), el procesamiento de imágenes puede, en algunas realizaciones, ajustarse dinámicamente como una función de la agudeza visual del usuario o la aplicación prevista para ajustar activamente una distancia de un plano de imagen virtual, o una imagen percibida en el plano de la retina del usuario dado un enfoque ocular del usuario cuantificado o aberración o aberraciones ópticas similares, inducidas tras representar los datos de píxeles de la imagen corregidos/ajustados a través de la capa y/o elementos ópticos estáticos, por ejemplo, o, de otra manera, ajustar activamente los parámetros de procesamiento de imágenes como se puede considerar, por ejemplo, cuando se implementa un algoritmo de prefiltrado adaptable al observador o un enfoque similar (por ejemplo, optimización del campo de luz por compresión), para regir, al menos en parte, una imagen percibida por el ojo u ojos del usuario dada la luz específica de píxel o subpíxel dada visible de esta manera a través de la capa.

En consecuencia, un dispositivo dado puede adaptarse para compensar diferentes niveles de agudeza visual y, por lo tanto, adaptarse a diferentes usuarios y/o usos. Por ejemplo, un dispositivo particular puede configurarse para implementar y/o representar una interfaz gráfica de usuario (GUI) interactiva que incorpora una función de escala de corrección de visión dinámica que ajusta dinámicamente uno o más parámetro o parámetros de corrección de visión designados en tiempo real en respuesta a una interacción de usuario designada con el mismo a través de la GUI. Por ejemplo, una función de escala de corrección de visión dinámica puede comprender una función de escala representada gráficamente controlada por un movimiento de deslizamiento del usuario (continuo o discreto) o una operación similar, mediante la que la GUI puede configurarse para capturar y traducir la operación de movimiento de deslizamiento dada de un usuario a un correspondiente ajuste al parámetro o parámetros de corrección de la visión designado o designados escalable con un grado de operación de movimiento de deslizamiento dada por el usuario. Estos y otros ejemplos se describen en la solicitud de patente de Estados Unidos en trámite junto con la presente, n.° 15/246.255.

Con referencia a la Figura 1, y de acuerdo con una realización, ahora se describirá un dispositivo de pantalla digital, al que generalmente se hace referencia usando el número 100. En este ejemplo, el dispositivo 100 se representa generalmente como un teléfono inteligente o similar, aunque también se pueden considerar otros dispositivos que abarcan una pantalla gráfica, tales como tabletas, lectores electrónicos, relojes, televisores, dispositivos de GPS, ordenadores portátiles, monitores de ordenadores de escritorio, televisores, televisores inteligentes, consolas y controladores de videojuegos portátiles, salpicaderos de instrumentos y/o pantallas de entretenimiento de vehículos, y similares.

En la realización ilustrada, el dispositivo 100 comprende una unidad de procesamiento 110, una pantalla digital 120 y una memoria interna 130. La pantalla 120 puede ser una pantalla LCD, un monitor, un panel de pantalla de plasma, una pantalla LED u OLED, o cualquier otro tipo de pantalla digital definida por un conjunto de píxeles para representar una imagen pixelada u otros medios o información similares. La memoria interna 130 puede ser cualquier forma de almacenamiento electrónico, incluyendo una unidad de disco, una unidad óptica, una memoria de sólo lectura, una memoria de acceso aleatorio o una memoria flash, por nombrar algunos ejemplos. Para propósitos ilustrativos, la memoria 130 tiene almacenada en ella la aplicación de corrección de visión 140, aunque se pueden implementar diversos métodos y técnicas para proporcionar código legible por ordenador e instrucciones para su ejecución por la unidad de procesamiento para procesar datos de píxeles para una imagen que se va a representar al producir datos de píxeles corregidos susceptibles de producir una imagen corregida que se acomode a la agudeza visual reducida del usuario (por ejemplo, aplicación, herramienta, utilidad o motor de corrección de imágenes almacenados y ejecutables, etc.). Otros componentes del dispositivo electrónico 100 pueden incluir, opcionalmente, pero sin limitación, una o más cámara o cámaras 150 traseras y/o frontales, un acelerómetro 160 y/u otros dispositivos de posicionamiento/orientación del dispositivo que pueden determinar la inclinación y/u orientación del dispositivo electrónico 100, y similares.

Por ejemplo, el dispositivo electrónico 100, o el entorno relacionado (por ejemplo, dentro del contexto de una estación de trabajo de escritorio, consola/salpicadero de vehículo, estación de juegos o aprendizaje electrónico, sala de pantalla multimedia, etc.) puede incluir componentes y/o módulos de hardware, firmware y/o software adicionales para ofrecer características, funciones y/o servicios complementarios y/o cooperativos. Por ejemplo, en alguna realización, y como se describirá con mayor detalle a continuación, un sistema de seguimiento de pupila/ojo puede implementarse integral o cooperativamente para mejorar o potenciar la representación de imágenes correctivas mediante el seguimiento de una ubicación del ojo u ojos/pupila o pupilas del usuario (por ejemplo, ambos o uno, por ejemplo, ojo u ojos dominantes) y ajustar las correcciones del campo de luz en consecuencia. Por ejemplo, el dispositivo 100 puede incluir, integrado en el mismo o en interfaz con el mismo, una o más fuentes de luz de seguimiento de ojo/pupila, tales como una o más fuentes de luz infrarroja (IR) o de infrarrojo cercano (NIR) para acomodarse a la operación en condiciones de luz ambiental limitadas, aprovechar los retrorreflejos de la retina, invocar el reflejo corneal y/u otras consideraciones de este tipo. Por ejemplo, diferentes técnicas de seguimiento de pupila de IR/NIR pueden emplear una o más fuentes de luz de iluminación amplia o dirigida (por ejemplo, en matrices) para estimular la retrorreflexión de la retina y/o la reflexión corneal al identificar una ubicación de seguimiento de una pupila. Otras técnicas pueden emplear visión artificial basada en luz ambiental o IR/NIR y técnicas de reconocimiento facial para localizar y seguir los ojos/pupilas del usuario. Para hacerlo, se pueden implementar una o más cámaras correspondientes (por ejemplo, visibles, IR/NIR) para capturar señales de seguimiento de ojo/pupila que pueden procesarse, usando diversas técnicas de procesamiento de datos de imagen/sensor, para mapear una ubicación 3D del ojo u ojos/pupila o pupilas del usuario. En el contexto de un dispositivo móvil, tal como un teléfono móvil, tal hardware/software de seguimiento del ojo/pupilar puede ser integral del dispositivo, por ejemplo, operando en conjunto con componentes integrados tales como una o más cámara o cámaras frontales, fuente o fuentes de luz de IR/NIR integradas y similares. En otros entornos de usuario, tal como en un entorno vehicular, el hardware de seguimiento de ojo/pupila puede distribuirse además dentro del entorno, tal como el panel, consola, techo, parabrisas, espejo o cámara o cámaras montadas de manera similar, fuentes de luz, etc.

Con referencia a las Figuras 2A y 2B, el dispositivo electrónico 100, tal como el ilustrado en la Figura 1, se muestra además para incluir una capa de conformación de campo de luz (LFSL) 200 superpuesta sobre una pantalla 120 de la misma y separada de la misma mediante un espaciador transparente 310 u otros medios que puedan resultar fácilmente evidentes para el experto en la materia. También se incluye un protector de pantalla transparente opcional 320 encima de la capa 200.

Con fines de ilustración, las siguientes realizaciones se describirán dentro del contexto de una capa de conformación de campo de luz definida, al menos en parte, por una matriz de lentes que comprende una matriz de microlentes (también denominadas de manera intercambiable en el presente documento lentes pequeñas) que están dispuestas cada una a una distancia de un subconjunto correspondiente de píxeles de representación de imágenes en una pantalla digital subyacente. Se apreciará que si bien se puede fabricar y disponer una capa de conformación de campo de luz como una superposición de pantalla digital, también se pueden considerar otros conceptos integrados, por ejemplo, donde los elementos de conformación de campo de luz se forman o fabrican integralmente dentro de los componentes integrales de una pantalla digital tales como una placa de vidrio texturizada o enmascarada, fuentes de luz de conformación de haces (por ejemplo, fuentes de luz direccionales y/o matrices de rejillas ópticas integradas retroiluminadas) o componente similar.

En consecuencia, cada lente pequeña conformará de manera predictiva a la luz que emana de estos subconjuntos de píxeles para controlar al menos parcialmente los rayos de luz que el dispositivo de visualización proyecta hacia el usuario. Como se indicó anteriormente, en el presente documento también se pueden considerar otras capas de conformación de campo de luz sin alejarse del alcance de la presente divulgación, por lo que el experto en la materia entenderá que la conformación de campo de luz hace referencia a medidas mediante las cuales la luz, que de otra manera emanarían indiscriminadamente (es decir, isotrópicamente) de cada grupo de píxeles, se controla deliberadamente para definir rayos de luz predecibles que se pueden trazar entre el usuario y los píxeles del dispositivo a través de la capa de conformación.

Para mayor claridad, un campo de luz generalmente se define como una función vectorial que describe la cantidad de luz que fluye en cada dirección a través de cada punto en el espacio. En otras palabras, cualquier cosa que produzca o refleje luz tiene un campo de luz asociado. Las realizaciones descritas en el presente documento producen campos de luz de un objeto que no son funciones vectoriales "naturales" que uno esperaría observar de ese objeto. Esto le da la capacidad de emular los campos de luz "naturales" de objetos que no existen físicamente, como una pantalla virtual ubicada muy detrás de la pantalla del campo de luz, a la que ahora nos referiremos como la "imagen virtual". Como se indica en los ejemplos a continuación, en algunas realizaciones, la representación del campo de luz se puede ajustar para generar efectivamente una imagen virtual en un plano de imagen virtual que se establece a una distancia designada desde una ubicación de la pupila del usuario de entrada, por ejemplo, para hacer retroceder o avanzar efectivamente una imagen percibida en relación con el dispositivo de visualización para acomodarse a la agudeza visual reducida de un usuario (por ejemplo, distancia de visualización mínima o máxima). Aún en otras realizaciones, la representación del campo de luz puede buscar, más bien o como alternativa, mapear la imagen de entrada en un plano de la retina del usuario, teniendo en cuenta las aberraciones visuales, para ajustar de manera adaptativa la representación de la imagen de entrada en el dispositivo de visualización para producir el efecto mapeado. Es decir, donde la imagen de entrada no ajustada normalmente se enfocaría delante o detrás del plano de la retina (y/o estaría sujeta a otras aberraciones ópticas), este enfoque permite mapear la imagen pretendida en el plano de la retina y trabajar a partir de la misma para tratar aberraciones ópticas designadas en consecuencia. Usando este enfoque, el dispositivo puede interpretar y calcular computacionalmente además distancias de imágenes virtuales que tienden al infinito, por ejemplo, para casos extremos de presbicia. Este enfoque también puede permitir más fácilmente, como se apreciará en la descripción a continuación, la adaptabilidad a otras aberraciones visuales que pueden no modelarse tan fácilmente usando una imagen virtual y una implementación de plano de imagen. En ambos ejemplos, y realizaciones similares, la imagen de entrada se mapea digitalmente a un plano de imagen ajustado (por ejemplo, plano de imagen virtual o plano de la retina) designado para proporcionar al usuario un ajuste de percepción de imagen designado que trata al menos parcialmente las aberraciones visuales designadas. Naturalmente, si bien las aberraciones visuales pueden tratarse usando estos enfoques, también pueden implementarse otros efectos visuales usando técnicas similares.

En un ejemplo, para aplicar esta tecnología a la corrección de la visión, considérese en primer lugar la capacidad normal del cristalino de un ojo, como se ilustra esquemáticamente en la Figura 3A, donde, para una visión normal, la imagen está a la derecha del ojo (C) y se proyecta a través del cristalino (B) hasta la retina en la parte trasera del ojo (A). Como se muestra comparativamente en la Figura 3B, la mala forma del cristalino y la incapacidad de acomodarse (F) en la presbicia hace que la imagen se enfoque más allá de la retina (D), formando una imagen borrosa en la retina (E). Las líneas de puntos delinean el camino de un haz de luz (G). Naturalmente, otras aberraciones ópticas presentes en el ojo tendrán impactos diferentes en la formación de imágenes en la retina. Para tratar estas aberraciones, una pantalla de campo de luz (K), de acuerdo con algunas realizaciones, proyecta la imagen nítida correcta (H) en la retina para un ojo con un cristalino que, de otra manera, no podría acomodarse lo suficiente para producir una imagen nítida. Los otros dos píxeles de campo de luz (I) y (J) están dibujados ligeramente, pero, de lo contrario, llenarían el resto de la imagen.

Como apreciará el experto en la materia, no se puede producir un campo de luz como se observa en la Figura 3C con una pantalla bidimensional "normal" porque el campo de luz de los píxeles emite luz de forma isotrópica. En su lugar, es necesario ejercer un control estricto sobre el ángulo y el origen de la luz emitida, por ejemplo, usando una matriz de microlentes u otra capa de conformación de campo de luz, tal como una barrera de paralaje, o una combinación de las mismas.

Siguiendo con el ejemplo de una matriz de microlentes, la Figura 4 ilustra esquemáticamente un único píxel de campo de luz definido por una microlente convexa (B) dispuesta en su foco a partir de un subconjunto correspondiente de píxeles en una pantalla LCD (C) para producir un haz sustancialmente colimado de luz emitido por estos píxeles, por lo que la dirección del haz está controlada por la ubicación del píxel o píxeles con respecto a la microlente. El píxel del campo de luz único produce un haz similar al mostrado en la Figura 3c , donde los rayos exteriores son más claros y la mayoría de los rayos interiores son más oscuros. La pantalla LCD (C) emite luz que incide en la microlente (B) y da como resultado un haz de luz sustancialmente colimada (A).

En consecuencia, tras alinear de manera predecible una matriz de microlentes particular con una matriz de píxeles, un "círculo" designado de píxeles se corresponderá con cada microlente y será responsable de entregar luz a la pupila a través de esa lente. La Figura 5 ilustra esquemáticamente un ejemplo de un conjunto de pantalla de campo de luz en el que una matriz de microlentes (A) se ubica encima de una pantalla LCD en un teléfono celular (C) para hacer que los píxeles (B) emitan luz a través de la matriz de microlentes. Por tanto, se puede usar un algoritmo de trazado de rayos para producir un patrón que va a mostrarse en la matriz de píxeles debajo de la microlente para crear la imagen virtual deseada que corregirá eficazmente la agudeza visual reducida del observador. La Figura 6 proporciona un ejemplo un patrón de este tipo para la letra "Z". A continuación, se analizan ejemplos de tales algoritmos de trazado de rayos.

Como se detallará además a continuación, la separación entre la matriz de microlentes y la matriz de píxeles, así como el paso de las lentes, se pueden seleccionar como una función de diversas características operativas, tales como la distancia operativa normal o promedio de la pantalla, y/o niveles de luz ambiental de operación normales o promedio.

Además, ya que producir un campo de luz con resolución angular suficiente para la corrección de acomodación sobre la 'zona' de visualización completa de una pantalla generalmente requeriría una densidad de píxeles astronómicamente alta, en su lugar, se puede producir un campo de luz correcto, en algunas realizaciones, únicamente en o alrededor de la ubicación de las pupilas del usuario. Para hacerlo, la pantalla del campo de luz se puede emparejar con la tecnología de seguimiento de pupilas para seguir una ubicación de los ojos/pupilas del usuario en relación con la pantalla. A continuación, la pantalla puede compensar la ubicación de los ojos del usuario y producir la imagen virtual correcta, por ejemplo, en tiempo real.

En algunas realizaciones, la pantalla de campo de luz puede representar imágenes dinámicas a más de 30 fotogramas por segundo en el hardware de un teléfono inteligente.

En algunas realizaciones, la pantalla de campo de luz puede mostrar una imagen virtual en el infinito óptico, lo que significa que se puede corregir cualquier nivel de presbicia basándose en la acomodación (por ejemplo, de primer orden).

En algunas realizaciones adicionales, la pantalla de campo de luz puede empujar la imagen hacia atrás o hacia adelante, permitiendo por lo tanto correcciones selectivas de imagen tanto para hiperopía (hipermetropía) como para miopía (falta de visión).

Para demostrar una solución de campo de luz funcional, y de acuerdo con una realización, se realizó la siguiente prueba. Se equipó una cámara con una lente sencilla para simular la lente de un ojo humano y se ajustó la apertura para simular un diámetro de pupila normal. La lente se enfocó a 50 cm de distancia y se montó un teléfono a 25 cm de distancia. Esto se aproximaría a un usuario cuya distancia de observación mínima es de 50 cm y está intentando utilizar un teléfono a 25 cm.

Con gafas de lectura, se necesitarían 2,0 dioptrías para corregir la visión. Se mostró un diagrama de Snellen a escala en el teléfono celular y se tomó una fotografía, como se muestra en la Figura 7A. Usando el mismo teléfono celular, pero con un conjunto de campo de luz en la parte delantera que usa la matriz de píxeles de ese teléfono celular, se muestra una imagen virtual que compensa el enfoque de la lente. Se tomó nuevamente una fotografía, como se muestra en la Figura 7B, que muestra una mejora evidente.

Las Figuras 9A y 9B proporcionan otro ejemplo de resultados conseguidos usando una realización ilustrativa, en la que se mostró una imagen en color en la pantalla LCD de un teléfono Sony™ Xperia™ XZ Premium (resolución de pantalla informada de 3840x2160 píxeles con una relación de 16:9 y aproximadamente densidad de 807 píxeles por pulgada (ppp)) sin corrección de imagen (Figura 9A) y con corrección de imagen a través de una matriz de microlentes cuadradas de sílice fundida colocada en un ángulo de 2 grados con respecto a la matriz de píxeles cuadrados de la pantalla y definida por microlentes que tienen un enfoque de 7,0 mm y paso de 200 pm. En este ejemplo, la lente de la cámara se volvió a enfocar a 50 cm con el teléfono colocado a 30 cm de distancia. Se usó otro conjunto de microlentes para producir resultados similares, que consistía en microlentes con un enfoque de 10,0 mm y un paso de 150 pm.

Las Figuras 10A y 10B proporcionan otro ejemplo más de resultados conseguidos usando una realización ilustrativa, en la que se mostró una imagen en color en la pantalla LCD del teléfono Sony™ Xperia™ XZ Premium sin corrección de imagen (Figura 10A) y con corrección de imagen a través de una matriz de microlentes de sílice fundida colocada en un ángulo de 2 grados con respecto a la matriz de píxeles cuadrados de la pantalla y definido por microlentes que tienen un enfoque de 10,0 mm y un paso de 150 pm. En este ejemplo, la lente de la cámara se enfocó a 66cm con el teléfono colocado a 40cm de distancia.

En consecuencia, un dispositivo de visualización como se ha descrito anteriormente y se ejemplifica adicionalmente a continuación, se puede configurar para representar una imagen corregida a través de la capa de conformación de campo de luz que se acomoda a la agudeza visual del usuario. Ajustando la corrección de la imagen de acuerdo con el nivel de agudeza visual predefinido, establecido o seleccionado real del usuario, se pueden acomodar diferentes usuarios y agudezas visuales usando una misma configuración de dispositivo. Es decir, en un ejemplo, al ajustar los datos de píxeles de la imagen correctiva para ajustar dinámicamente una distancia de imagen virtual por debajo/por encima de la pantalla tal como se representa a través de la capa de conformación de campo de luz, se pueden acomodar diferentes niveles de agudeza visual.

Como se apreciará por el experto en la materia, se pueden considerar diferentes técnicas de procesamiento de imágenes, tales como las introducidas anteriormente y enseñadas por Pamplona y/o Huang, por ejemplo, que también pueden influir en otros parámetros del campo de luz para conseguir una corrección de imagen apropiada, imagen de resolución virtual, brillo y similares.

Con referencia a la Figura 8, y de acuerdo con una realización, ahora se describirá una configuración de matriz de microlentes, de acuerdo con otra realización, para proporcionar elementos de conformación de campo de luz en una implementación de campo de luz correctivo. En esta realización, la matriz de microlentes 800 está definida por una matriz hexagonal de microlentes 802 dispuesta de manera que se superpone a una matriz de píxeles cuadrados correspondiente 804. Al hacerlo, si bien cada microlente 802 puede alinearse con un subconjunto designado de píxeles para producir píxeles de campo de luz como se ha descrito anteriormente, el desajuste de la matriz hexagonal a cuadrada puede aliviar ciertos artefactos ópticos periódicos que de otra manera podrían manifestarse dada la naturaleza periódica de los elementos y principios ópticos en los que se confía para producir las correcciones de imagen óptica deseadas. A la inversa, se puede favorecer una matriz de microlentes cuadrada cuando se opera una pantalla digital que comprende una matriz de píxeles hexagonales.

En algunas realizaciones, como se ilustra en la Figura 8, la matriz de microlentes 800 puede superponerse adicionalmente o como alternativa en un ángulo 806 con respecto a la matriz de píxeles subyacente, lo que puede aliviar adicionalmente o como alternativa los artefactos ópticos del período.

Aún en algunas realizaciones adicionales o alternativas, se puede seleccionar deliberadamente una relación de paso entre la matriz de microlentes y la matriz de píxeles para aliviar adicionalmente o como alternativa los artefactos ópticos periódicos. Por ejemplo, una relación de paso perfectamente coincidente (es decir, un número entero exacto de píxeles de pantalla por microlente) tiene más probabilidades de inducir artefactos ópticos periódicos, mientras que un desajuste en la relación de paso puede ayudar a reducir tales ocurrencias. En consecuencia, en algunas realizaciones, la relación de paso se seleccionará para definir un número irracional, o al menos, una relación irregular, para minimizar los artefactos ópticos periódicos. Por ejemplo, se puede definir una periodicidad estructural para reducir el número de apariciones periódicas dentro de las dimensiones de la pantalla de visualización en cuestión, por ejemplo, idealmente seleccionada para definir un período estructural que es mayor que el tamaño de la pantalla que se usa.

Si bien este ejemplo se proporciona dentro del contexto de una matriz de microlentes, se pueden aplicar consideraciones de diseño estructural similares dentro del contexto de una barrera de paralaje, una barrera difractiva o una combinación de las mismas.

Con referencia a las Figuras 11 a 13, y de acuerdo con una realización, se describirá ahora un método de trazado de rayos implementado computacionalmente ilustrativo para representar una imagen ajustada a través de una matriz de elementos de conformación de campo de luz, en este ejemplo proporcionado por una capa de conformación de campo de luz (LFSL) dispuesta con relación a un conjunto de píxeles de pantalla subyacentes, que se acomoda a la agudeza visual reducida del usuario. En este ejemplo, para propósitos de ilustración, el ajuste de una única imagen (es decir, la imagen en su totalidad) se implementa sin tener en cuenta las distintas porciones de la imagen. A continuación, ejemplos adicionales tratarán específicamente la modificación del siguiente ejemplo para ajustar de forma adaptativa distintas porciones de imagen.

En esta realización ilustrativa, se puede predeterminar un conjunto de parámetros constantes 1102. Estos pueden incluir, por ejemplo, cualquier dato que no se espera que cambie significativamente durante la sesión de visualización de un usuario, por ejemplo, que generalmente se basan en las características físicas y funcionales de la pantalla para la que va a implementarse el método, como se explicará a continuación. De manera similar, cada iteración del algoritmo de representación puede usar un conjunto de variables de entrada 1104 que se espera que cambien en cada iteración de representación o al menos entre las sesiones de visualización de cada usuario.

Como se ilustra en la Figura 12, la lista de parámetros constantes 1102 puede incluir, sin limitación, la distancia 1204 entre la pantalla y la LFSL, el ángulo de rotación en el plano 1206 entre la pantalla y los marcos de referencia de LFSL, la resolución de la pantalla 1208, el tamaño de cada píxel individual 1210, la geometría óptica de LFSL 1212, el tamaño de cada elemento óptico 1214 dentro de la LFSL y, opcionalmente, la distribución de subpíxeles 1216 de la pantalla. Además, tanto la resolución de pantalla 1208 como el tamaño de cada píxel individual 1210 pueden usarse para predeterminar tanto el tamaño absoluto de la pantalla en unidades reales (es decir, en mm) como la posición tridimensional de cada píxel dentro de la pantalla. En algunas realizaciones donde está disponible la distribución de subpíxeles 1216, la posición dentro de la pantalla de cada subpíxel también puede estar predeterminada. Estas ubicaciones/posiciones tridimensionales normalmente se calculan usando un marco de referencia dado ubicado en algún lugar dentro del plano de la pantalla, por ejemplo, una esquina o el centro de la pantalla, aunque se pueden elegir otros puntos de referencia. Con respecto a la geometría de la capa óptica 1212, se pueden considerar diferentes geometrías, por ejemplo, una geometría hexagonal tal como la mostrada en la Figura 8. Finalmente, combinando la distancia 1204, el ángulo de rotación 1206 y la geometría 1212 con el tamaño de elemento óptico 1214, es posible predeterminar de manera similar la ubicación/posición tridimensional de cada centro de elemento óptico con respecto al mismo marco de referencia de la pantalla.

Mientras tanto, la Figura 13 enumera ilustrativamente un conjunto ilustrativo de variables de entrada 1104 para el método 1100, que puede incluir cualquier dato de entrada alimentado en el método 1100 que puede cambiar razonablemente durante la sesión de visualización única de un usuario y, por lo tanto, puede incluir, sin limitación: la imagen o imágenes a mostrar 1306 (por ejemplo, datos de píxeles tales como encendido/apagado, color, brillo, etc.), la ubicación de la pupila tridimensional 1308 (por ejemplo, en realizaciones que implementan métodos de rastreo de ojo/pupila activo) y/o el tamaño de pupila 1312 y la distancia mínima de lectura 1310 (por ejemplo, uno o más parámetros representativos de la condición o agudeza visual reducida del usuario). En algunas realizaciones, también se puede usar la profundidad del ojo 1314. Los datos de imagen 1306, por ejemplo, pueden ser representativos de una o más imágenes digitales que se mostrarán con la pantalla de píxeles digitales. Esta imagen generalmente puede codificarse en cualquier formato de datos usado para almacenar imágenes digitales conocidas en la técnica. En algunas realizaciones, las imágenes 1306 que van a mostrarse pueden cambiar a una tasa de fotogramas dada.

La ubicación de la pupila 1308, en una realización, son las coordenadas tridimensionales de al menos un centro de la pupila del usuario con respecto a un marco de referencia dado, por ejemplo, un punto en el dispositivo o pantalla. Esta ubicación de pupila 1308 puede derivarse de cualquier método de seguimiento de ojo/pupila conocido en la materia. En algunas realizaciones, la ubicación de la pupila 1308 se puede determinar antes de cualquier nueva iteración del algoritmo de renderizado o, en otros casos, a una tasa de fotogramas más baja. En algunas realizaciones, únicamente se puede determinar la ubicación de la pupila del ojo de un único usuario, por ejemplo, el ojo dominante del usuario (es decir, aquel en el que el usuario se apoya principalmente). En algunas realizaciones, esta posición, y, particularmente, la distancia de la pupila a la pantalla, puede aproximarse o ajustarse de otra manera basándose en otros parámetros contextuales o ambientales, tales como una distancia promedio o preestablecida del usuario a la pantalla (por ejemplo, distancia de lectura típica para un usuario o grupo de usuarios determinado; distancia del conductor almacenada, configurada o ajustable en un entorno vehicular; etc.).

En la realización ilustrada, la distancia mínima de lectura 1310 se define como la distancia mínima de enfoque para la lectura que el ojo u ojos del usuario pueden acomodar (es decir, capaz de ver sin molestias). En algunas realizaciones, se pueden introducir diferentes valores de la distancia mínima de lectura 1310 asociados con diferentes usuarios, por ejemplo, al igual que se pueden considerar otros parámetros de corrección de la visión adaptativa dependiendo de la aplicación en cuestión y la corrección de la visión que se esté tratando. En algunas realizaciones, la distancia mínima de lectura 1310 puede derivarse de una prescripción ocular (por ejemplo, prescripción de gafas o prescripción de lentes de contacto) o similar. Por ejemplo, puede corresponder a la distancia del punto cercano correspondiente al ojo del usuario no corregido, que puede calcularse a partir de la potencia de la lente correctiva prescrita suponiendo que el punto cercano objetivo estaba a 25 cm.

Con referencia adicional a las Figuras 14A a 14C, una vez que se han establecido los parámetros 1102 y las variables 1104, el método de la Figura 11 continúa con la etapa 1106, en la que se usa la distancia mínima de lectura 1310 (y/o parámetros relacionados) para calcular la posición de un plano de imagen virtual (ajustado) 1405 con respecto a la pantalla del dispositivo, seguido de la etapa 1108 en donde el tamaño de la imagen 1306 se escala dentro del plano de imagen 1405 para garantizar que llena correctamente la pantalla de píxeles 1401 cuando la ve el usuario distante. Esto se ilustra en la Figura 14A, que muestra un diagrama del posicionamiento relativo de la pupila del usuario 1415, la capa de conformación de campo de luz 1403, la pantalla de píxeles 1401 y el plano de imagen virtual 1405. En este ejemplo, el tamaño de la imagen 1306 en el plano de imagen 1405 se incrementa para evitar que la imagen percibida por el usuario parezca más pequeña que el tamaño de la pantalla.

Una metodología de trazado de rayos ilustrativa se describe en las etapas 1110 a 1128 de la Figura 11, al final de las que se conoce el color de salida de cada píxel de la pantalla de píxeles 1401 para reproducir virtualmente el campo de luz que emana de una imagen 1306 colocada en el plano de imagen virtual 1405. En la Figura 11, estas etapas se ilustran en un bucle sobre cada píxel en la pantalla de píxeles 1401, de modo que cada una de las etapas 1110 a 1126 describe los cálculos realizados para cada píxel individual. Sin embargo, en algunas realizaciones, estos cálculos no necesitan ejecutarse secuencialmente, sino que, en su lugar, las etapas 1110 a 1128 pueden ejecutarse en paralelo para cada píxel o un subconjunto de píxeles al mismo tiempo. De hecho, como se analizará más adelante, este método ilustrativo es muy adecuado para la vectorización y la implementación en arquitecturas de procesamiento altamente paralelas, tales como las GPU.

Como se ilustra en la Figura 14A, en la etapa 1110, para un píxel dado 1409 en la pantalla de píxeles 1401, en primer lugar, se genera un vector de prueba 1413 desde la posición del píxel hasta la posición central 1417 de la pupila 1415. A esto le sigue, en la etapa 1112, el cálculo del punto de intersección 1411 del vector 1413 con la LFSL 1403.

A continuación, el método encuentra, en la etapa 1114, las coordenadas del centro 1416 del elemento óptico de LFSL más cercano al punto de intersección 1411. Esta etapa puede ser intensiva desde el punto de vista computacional y se analizará con más profundidad a continuación. Una vez que se conoce la posición del centro 1416 del elemento óptico, en la etapa 1116, se genera un vector de rayo unitario normalizado a partir del dibujo y la normalización de un vector 1423 dibujado desde la posición central 1416 hasta el píxel 1409. Este vector de rayo unitario generalmente se aproxima a la dirección del campo de luz que emana del píxel 1409 a través de este elemento de campo de luz particular, por ejemplo, cuando se considera una apertura de barrera de paralaje o una matriz de lentes pequeñas (es decir, donde la trayectoria de la luz que viaja a través del centro de una lente pequeña dada no se desvía por esta lente pequeña). Pueden requerirse cálculos adicionales cuando se tratan elementos de conformación de luz más complejos, como se apreciará por el experto en la materia. La dirección de este vector de rayo se usará para encontrar la porción de la imagen 1306 y, por tanto, el color asociado, representado por el píxel 1409. Pero, en primer lugar, en la etapa 1118, este vector de rayo se proyecta hacia atrás al plano de la pupila 1415, y, a continuación, en la etapa 1120, el método verifica que el vector de rayo proyectado 1425 aún está dentro de la pupila 1415 (es decir, que el usuario todavía puede "verlo"). Una vez que se conoce la posición de intersección, por ejemplo, la ubicación 1431 en la Figura 14B, del vector de rayo proyectado 1425 con el plano de la pupila, se puede calcular la distancia entre el centro de la pupila 1417 y el punto de intersección 1431 para determinar si la desviación es aceptable, por ejemplo, usando un tamaño de pupila predeterminado y verificando cómo de lejos está el vector del rayo proyectado del centro de la pupila.

Si se considera que esta desviación es demasiado grande (es decir, la luz que emana del píxel 1409 canalizada a través del elemento óptico 1416 no es percibida por la pupila 1415), a continuación, en la etapa 1122, el método marca el píxel 1409 como innecesario y que simplemente debe apagarse o representar un color negro. De lo contrario, como se muestra en la Figura 14C, en la etapa 1124, el vector de rayo se proyecta una vez más hacia el plano de imagen virtual 1405 para encontrar la posición del punto de intersección 1423 en la imagen 1306. A continuación, en la etapa 1126, se marca el píxel 1409 como si tuviera el valor de color asociado con la porción de la imagen 1306 en el punto de intersección 1423.

En algunas realizaciones, el método 1100 se modifica de modo que en la etapa 1120, en lugar de tener una elección binaria entre el vector de rayo que incide la pupila o no, se usan una o más funciones de interpolación suave (es decir, interpolación lineal, interpolación de Hermite o similar) para cuantificar cómo de lejos o cómo de cerca está el punto de intersección 1431 del centro de la pupila 1417 emitiendo un valor continuo correspondiente entre 1 o 0. Por ejemplo, el valor asignado es igual a 1 sustancialmente cerca del centro de la pupila 1417 y cambia gradualmente a 0, a medida que el punto de intersección 1431 se acerca sustancialmente a los bordes de la pupila o más allá. En este caso, el ramal que contiene la etapa 1122 se ignora y la etapa 1220 continúa hasta la etapa 1124. En la etapa 1126, el valor de color de píxel asignado al píxel 1409 se elige para que esté en algún lugar entre el valor de color completo de la porción de la imagen 1306 en el punto de intersección 1423 o negro, dependiendo del valor de la función de interpolación usada en la etapa 1120 (1 o 0).

Aún en otras realizaciones, los píxeles hallados para iluminar un área designada alrededor de la pupila aún se pueden representar, por ejemplo, para producir una zona de amortiguación para acomodar pequeños movimientos en la ubicación de la pupila, por ejemplo, o de nuevo, para tratar posibles imprecisiones, desalineaciones o para crear una mejor experiencia de usuario.

En algunas realizaciones, las etapas 1118, 1120 y 1122 pueden evitarse por completo, pasando el método directamente, en su lugar, de la etapa 1116 a la etapa 1124. En una realización ilustrativa de este tipo no se comprueba si el vector del rayo incide o no en la pupila, sino que, en su lugar, el procedimiento supone que siempre lo hace.

Una vez que se han determinado los colores de salida de todos los píxeles, estos finalmente se representan en la etapa 1130 mediante la pantalla de píxeles 1401 para que los vea el usuario, presentando por lo tanto una imagen corregida de campo de luz. En el caso de una única imagen estática, el método puede detenerse en este punto. Sin embargo, se pueden introducir nuevas variables de entrada y la imagen se puede actualizar con cualquier frecuencia deseada, por ejemplo, porque la pupila del usuario se mueve como una función del tiempo y/o porque en lugar de una única imagen se muestra una serie de imágenes a una tasa de fotogramas determinada.

Con referencia a las Figuras 19 y 20A a 20D, y de acuerdo con una realización, por ejemplo, se describirá ahora otro método de trazado de rayos implementado computacionalmente ilustrativo para representar una imagen ajustada a través de la capa de conformación de campo de luz (LFSL) que se acomoda a la agudeza visual reducida del usuario. De nuevo, para propósitos ilustrativos, en este ejemplo, el ajuste de una única imagen (es decir, la imagen en su conjunto) se implementa sin tener en cuenta las distintas porciones de la imagen. A continuación, ejemplos adicionales tratarán específicamente la modificación del siguiente ejemplo para ajustar de forma adaptativa distintas porciones de imagen.

En esta realización, la porción de imagen ajustada asociada con un píxel/subpíxel dado se calcula (mapea) en el plano de la retina en lugar del plano de imagen virtual considerado en el ejemplo anterior, de nuevo para proporcionar al usuario un ajuste de percepción de imagen designado. Por lo tanto, la realización ilustrativa analizada actualmente comparte algunas etapas con el método de la Figura 11. De hecho, también se puede predeterminar un conjunto de parámetros constantes 1102. Estos pueden incluir, por ejemplo, cualquier dato que no se espera que cambie significativamente durante la sesión de visualización de un usuario, por ejemplo, que generalmente se basan en las características físicas y funcionales de la pantalla para la que va a implementarse el método, como se explicará a continuación. De manera similar, cada iteración del algoritmo de representación puede usar un conjunto de variables de entrada 1104 que se espera que cambien en cada iteración de representación o al menos entre cada sesión de visualización de usuario. La lista de posibles variables y constantes es sustancialmente la misma que la desvelada en las Figuras 12 y 13 y, por lo tanto, no se replicará en este punto.

Una vez que se han establecido los parámetros 1102 y las variables 1104, esta segunda metodología ilustrativa de trazado de rayos continúa desde las etapas 1910 a 1936, al final de las que se conoce el color de salida de cada píxel de la pantalla de píxeles para reproducir virtualmente el campo de luz que emana a partir de una imagen percibida como colocada a la distancia de imagen correcta o ajustada, en un ejemplo, para permitir que el usuario se enfoque adecuadamente en esta imagen ajustada (es decir, tener una imagen enfocada proyectada en la retina del usuario) a pesar de una aberración visual cuantificada. En la Figura 19, estas etapas se ilustran en un bucle sobre cada píxel en la pantalla de píxeles 1401, de modo que cada una de las etapas 1910 a 1934 describe los cálculos realizados para cada píxel individual. Sin embargo, en algunas realizaciones, estos cálculos no necesitan ejecutarse secuencialmente, sino que, en su lugar, las etapas 1910 a 1934 pueden ejecutarse en paralelo para cada píxel o un subconjunto de píxeles al mismo tiempo. De hecho, como se analizará más adelante, este segundo método ilustrativo también es muy adecuado para la vectorización y la implementación en arquitecturas de procesamiento altamente paralelas, tales como las GPU.

Haciendo referencia una vez más a la Figura 14A, en la etapa 1910 (como en la etapa 1110), para un píxel dado en la pantalla de píxeles 1401, en primer lugar, se genera un vector de prueba 1413 desde la posición del píxel hasta el centro de la pupila 1417 de la pupila del usuario 1415. A esto le sigue en la etapa 1912 el cálculo del punto de intersección del vector 1413 con la capa óptica 1403.

A partir de ahí, en la etapa 1914, se determinan las coordenadas del centro del elemento óptico 1416 más cercano al punto de intersección 1411. Esta etapa puede ser intensiva desde el punto de vista computacional y se analizará con más profundidad a continuación. Como se muestra en la Figura 14B, una vez que se conoce la posición del centro del elemento óptico 1416, en la etapa 1916, se genera un vector de rayo unitario normalizado a partir del dibujo y la normalización de un vector 1423 dibujado desde el centro del elemento óptico 1416 al píxel 1409. Este vector de rayo unitario generalmente se aproxima a la dirección del campo de luz que emana del píxel 1409 a través de este elemento de campo de luz particular, por ejemplo, cuando se considera una apertura de barrera de paralaje o una matriz de lentes pequeñas (es decir, donde la trayectoria de la luz que viaja a través del centro de una lente pequeña dada no se desvía por esta lente pequeña). Pueden requerirse cálculos adicionales cuando se tratan elementos de conformación de luz más complejos, como se apreciará por el experto en la materia. En la etapa 1918, este vector de rayo se proyecta hacia atrás a la pupila 1415, y, a continuación, en la etapa 1920, el método garantiza que el vector de rayo proyectado 1425 aún está dentro de la pupila 1415 (es decir, que el usuario todavía puede "verlo"). Una vez que se conoce la posición de intersección, por ejemplo, la ubicación 1431 en la Figura 14B, del vector de rayo proyectado 1425 con el plano de la pupila, se puede calcular la distancia entre el centro de la pupila 1417 y el punto de intersección 1431 para determinar si la desviación es aceptable, por ejemplo, usando un tamaño de pupila predeterminado y verificando cómo de lejos está el vector del rayo proyectado del centro de la pupila.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 20A a 20D, se describirán las etapas 1921 a 1929 del método 1900. Una vez que se ha determinado el centro del elemento óptico 1416 de la unidad óptica relevante, en la etapa 1921, se dibuja un vector 2004 desde el centro del elemento óptico 1416 hasta el centro de la pupila 1417. A continuación, en la etapa 1923, el vector 2004 se proyecta más detrás del plano de la pupila sobre el plano focal del ojo 2006 (ubicación donde el ojo enfocaría cualquier rayo de luz procedente de la capa óptica 1403) para ubicar el punto focal 2008. Para un usuario con visión perfecta, el plano focal 2006 estaría ubicado en la misma ubicación que el plano de la retina 2010, pero en este ejemplo, el plano focal 2006 está ubicado detrás del plano de la retina 2010, lo que sería de esperar para un usuario con algún tipo de hipermetropía. La posición del plano focal 2006 puede derivarse de la distancia mínima de lectura del usuario 1310, por ejemplo, derivando a partir de la misma la distancia focal del ojo del usuario. También se pueden considerar, o como alternativa, otros medios introducidos manualmente o computacional o dinámicamente ajustables para cuantificar este parámetro.

El experto observará que cualquier rayo de luz que se origine desde el centro del elemento óptico 1416, sin importar su orientación, también se enfocará sobre el punto focal 2008, en una primera aproximación. Por lo tanto, la ubicación 2012 en el plano de la retina 2010 en la que convergerá la luz que entra en la pupila en el punto de intersección 1431 se puede aproximar dibujando una línea recta entre el punto de intersección 1431 donde el vector de rayos 1425 incide en la pupila 1415 y el punto focal 2008 en el plano focal 2006. La intersección de esta línea con el plano de la retina 2010 (punto de imagen de la retina 2012) es, por lo tanto, la ubicación en la retina del usuario correspondiente a la porción de la imagen que se reproducirá por el píxel correspondiente 1409 tal como se percibe por el usuario. Por lo tanto, comparando la posición relativa del punto de la retina 2012 con la posición global de la imagen proyectada en el plano de la retina 2010, se puede calcular la porción de imagen ajustada relevante asociada con el píxel 1409.

Para hacerlo, en la etapa 1927, se calcula la posición central de la imagen proyectada correspondiente en el plano de la retina 2010. El vector 2016 se genera originándose desde la posición central de la pantalla 1401 (posición central de la pantalla 2018) y pasando a través del centro de la pupila 1417. El vector 2016 se proyecta más allá del plano de la pupila sobre el plano de la retina 2010, en donde el punto de intersección asociado proporciona la ubicación del correspondiente centro de imagen de la retina 2020 en el plano de la retina 2010. El técnico experto comprenderá que la etapa 1927 podría realizarse en cualquier momento antes de la etapa 1929, una vez que se conozca la ubicación del centro de la pupila relativa 1417 en la etapa 1904 de variables de entrada. Una vez que se conoce el centro de imagen 2020, se puede encontrar la porción de imagen correspondiente del píxel/subpíxel seleccionado en la etapa 1929 calculando las coordenadas x/y del punto de imagen de la retina 2012 en relación con el centro de imagen de la retina 2020 en la retina, escalado al tamaño de la imagen de la retina x/y 2031.

Este tamaño de imagen de la retina 2031 se puede calcular calculando la ampliación de un píxel individual en el plano de la retina 2010, por ejemplo, que puede ser aproximadamente igual a la dimensión x o y de un píxel individual multiplicada por la profundidad del ojo 1314 y dividida por el valor absoluto de la distancia al ojo (es decir, la ampliación del tamaño de la imagen de píxeles desde la lente del ojo). De manera similar, para propósitos de comparación, la imagen de entrada también se escala en las dimensiones x/y de la imagen para producir una imagen de entrada escalada correspondiente 2064. Tanto la imagen de entrada escalada como la imagen de retina escalada deben tener una anchura y altura entre -0,5 y 0,5 unidades, lo que permite una comparación directa entre un punto en la imagen de retina escalada 2010 y la imagen de entrada escalada correspondiente 2064, como se muestra en la Figura 20D.

A partir de ahí, la posición de la porción de imagen 2041 con respecto a la posición central de la imagen de la retina 2043 en las coordenadas escaladas (imagen de entrada escalada 2064) corresponde a las coordenadas escaladas inversas (porque la imagen en la retina está invertida) del punto de imagen de la retina 2012 con respecto al centro de imagen de la retina 2020. El color asociado con la posición de la porción de imagen 2041 se extrae a partir de la misma y se asocia con el píxel 1409.

En algunas realizaciones, el método 1900 puede modificarse de modo que en la etapa 1920, en lugar de tener una elección binaria entre el vector de rayo que incide la pupila o no, se usan una o más funciones de interpolación suave (es decir, interpolación lineal, interpolación de Hermite o similar) para cuantificar cómo de lejos o cómo de cerca está el punto de intersección 1431 del centro de la pupila 1417 emitiendo un valor continuo correspondiente entre 1 o 0. Por ejemplo, el valor asignado es igual a 1 sustancialmente cerca del centro de la pupila 1417 y cambia gradualmente a 0, a medida que el punto de intersección 1431 se acerca sustancialmente a los bordes de la pupila o más allá. En este caso, el ramal que contiene la etapa 1122 se ignora y la etapa 1920 continúa hasta la etapa 1124. En la etapa 1931, el valor de color de píxel asignado al píxel 1409 se elige para que esté en algún lugar entre el valor de color completo de la porción de la imagen 1306 en el punto de intersección 1423 o negro, dependiendo del valor de la función de interpolación usada en la etapa 1920 (1 o 0).

Aún en otras realizaciones, los píxeles hallados para iluminar un área designada alrededor de la pupila aún se pueden representar, por ejemplo, para producir una zona de amortiguación para acomodar pequeños movimientos en la ubicación de la pupila, por ejemplo, o de nuevo, para tratar imprecisiones o desalineaciones potenciales.

Una vez que se han determinado los colores de salida de todos los píxeles en la pantalla (la comprobación en la etapa 1934 es verdadera), estos finalmente se representan en la etapa 1936 mediante la pantalla de píxeles 1401 para que los vea el usuario, presentando por lo tanto una imagen corregida de campo de luz. En el caso de una única imagen estática, el método puede detenerse en este punto. Sin embargo, se pueden introducir nuevas variables de entrada y la imagen se puede actualizar con cualquier frecuencia deseada, por ejemplo, porque la pupila del usuario se mueve como una función del tiempo y/o porque en lugar de una única imagen se muestra una serie de imágenes a una tasa de fotogramas determinada.

Como apreciará el experto en la materia, la selección del plano de imagen ajustado sobre la que mapear la imagen de entrada para ajustar una percepción del usuario de esta imagen de entrada permite diferentes enfoques de trazado de rayos para resolver un desafío similar, es decir, crear un imagen ajustada usando la pantalla de campo de luz que puede proporcionar una percepción de usuario ajustada, tal como tratar una agudeza visual reducida del usuario. Si bien el mapeo de la imagen de entrada a un plano de imagen virtual establecido a una distancia de visualización cómoda mínima (o máxima) designada puede proporcionar una solución, la solución alternativa puede permitir la acomodación de aberraciones visuales diferentes o posiblemente más extremas. Por ejemplo, cuando lo ideal es llevar una imagen virtual al infinito (o efectivamente así), el cálculo de una distanciainfinitase vuelve problemática. Sin embargo, designando el plano de imagen ajustada como el plano de la retina, el proceso ilustrativo de la Figura 19 puede acomodar la formación de una imagen virtual efectivamente establecida en el infinito sin invocar tales desafíos computacionales. Asimismo, aunque las aberraciones de primer orden se describen ilustrativamente con referencia a la Figura 19, se pueden considerar anomalías ópticas de orden superior u otras anomalías dentro del presente contexto, mediante lo que se mapea y traza una imagen de la retina deseada teniendo en cuenta la aberración o aberraciones ópticas del usuario de modo que para calcular los datos de píxeles ajustados que van a representarse cuando se produce esa imagen. Estas y otras consideraciones de este tipo deberían ser fácilmente evidentes para el experto en la materia.

Si bien los cálculos implicados en los algoritmos de trazado de rayos descritos anteriormente (etapas 1110 a 1128 de la Figura 11 o etapas 1920 a 1934 de la Figura 19) pueden realizarse en CPU generales, puede ser ventajoso usar esquemas de programación altamente paralelos para acelerar tales cálculos. Si bien en algunas realizaciones, se pueden usar bibliotecas de programación paralela convencionales tales como Interfaz de Paso de Mensajes (MPI) u OPENMP para acelerar la representación del campo de luz a través de una CPU de propósito general, los cálculos de campo de luz descritos anteriormente están especialmente diseñados para aprovechar las unidades de procesamiento gráfico (GPU), que están diseñadas específicamente para cálculos masivamente paralelos. De hecho, los chips de GPU modernos se caracterizan por una gran cantidad de núcleos de procesamiento y un conjunto de instrucciones comúnmente optimizadas para gráficos. En un uso típico, cada núcleo está especializado a una pequeña vecindad de valores de píxeles dentro de una imagen, por ejemplo, para realizar un procesamiento que aplica un efecto visual, tal como sombreado, niebla, transformación afín, etc. Las GPU normalmente también están optimizadas para acelerar el intercambio de datos de imagen entre tales núcleos de procesamiento y la memoria asociada, tal como las memorias intermedias de fotogramas de RGB. Además, los teléfonos inteligentes están cada vez más equipados con potentes GPU para acelerar la representación de pantallas complejas, por ejemplo, para juegos, vídeos y otras aplicaciones con uso intensivo de imágenes. Varias estructuras y lenguajes de programación diseñados para programar en GPU incluyen, pero sin limitación, CUDA, OpenCL, Lenguaje de Sombreador de OpenGL (GLSL), Lenguaje de Sombreador de Alto Nivel (HLSL) o similares. Sin embargo, usar las GPU de manera eficiente puede ser un desafío y, por lo tanto, requerir etapas creativas para aprovechar sus capacidades, como se analizará a continuación.

Con referencia a las Figuras 15 a 18C y de acuerdo con una realización ilustrativa, ahora se describirá un proceso ilustrativo para calcular la posición central de un elemento de conformación de campo de luz asociado en el proceso de trazado de rayos de la Figura 11 (o Figura 19). La serie de etapas está diseñada específicamente para evitar la bifurcación del código, para que sea cada vez más eficiente cuando se ejecuta en GPU (es decir, para evitar la llamada "divergencia de deformación"). De hecho, con las GPU, debido a que todos los procesadores deben ejecutar instrucciones idénticas, las bifurcaciones divergentes pueden dar como resultado una reducción de rendimiento.

Con referencia a la Figura 15, y de acuerdo con una realización, la etapa 1114 de la Figura 11 se expande para incluir las etapas 1515 a 1525. Se puede hacer fácilmente un análisis similar con respecto a la etapa 1914 de la Figura 19 y, por lo tanto, no es necesario detallarla explícitamente en el presente documento. El método recibe de la etapa 1112 las coordenadas 2D del punto de intersección 1411 (ilustrado en la Figura 14A) del vector de prueba 1413 con la capa óptica 1403. Como se analiza con respecto a la realización ilustrativa de la Figura 8, puede haber una diferencia en la orientación entre los marcos de referencia de la capa óptica (matriz hexagonal de microlentes 802 en la Figura 8, por ejemplo) y de la pantalla de píxeles correspondiente (matriz de píxeles cuadrados 804 en la Figura 8, por ejemplo). Esta es la razón por la que, en la etapa 1515, estas coordenadas de intersección de entrada, que se calculan inicialmente a partir del marco de referencia de la pantalla, pueden girarse en primer lugar para expresarse a partir del marco de referencia de la capa de conformación de campo de luz y, opcionalmente, normalizarse para que cada elemento de conformación de luz individual tenga una anchura y altura de 1 unidad. La siguiente descripción será igualmente aplicable a cualquier capa de conformación de campo de luz que tenga una geometría hexagonal como la realización ilustrativa de la Figura 8. Sin embargo, obsérvese que las etapas de método 1515 a 1525 descritas en el presente documento se pueden aplicar igualmente a cualquier tipo de capa de conformación de campo de luz que comparta la misma geometría (es decir, no únicamente una matriz de microlentes, sino también matrices de orificios, etc.). Asimismo, aunque el siguiente ejemplo es específico de una matriz hexagonal ilustrativa de elementos de LFSL definibles por una matriz de piezas hexagonales de piezas hexagonales regulares, otras geometrías también pueden beneficiarse de algunas o todas las características y/o ventajas del método descrito en el presente documento y las realizaciones ilustradas. Por ejemplo, se pueden considerar diferentes matrices de elementos de LFSL hexagonales, tales como matrices estiradas/alargadas, sesgadas y/o rotadas, así como otras geometrías de matriz anidadas en las que filas y/o columnas adyacentes de la matriz de LFSL al menos parcialmente se "superponen" o inter-anidan. Por ejemplo, como se describirá adicionalmente a continuación, las matrices hexagonales y geometrías de matrices anidadas similares generalmente proporcionarán una pieza rectangular/cuadrada de tamaño proporcional de una matriz o cuadrícula rectangular/cuadrada superpuesta para abarcar de forma natural distintas regiones definidas por dos o más piezas de matrices anidadas subyacentes adyacentes, que se pueden usar con ventaja en los ejemplos que se proporcionan a continuación. Aún en otras realizaciones, los procesos analizados en el presente documento se pueden aplicar a matrices de elementos de LFSL rectangulares y/o cuadrados. También se pueden considerar otras geometrías de matriz de elementos de LFSL, como se apreciará por el experto en la materia tras la lectura del siguiente ejemplo, sin alejarse del alcance de la presente divulgación.

Para geometrías hexagonales, como se ilustra en las Figuras 16A y 16B, la simetría hexagonal de la capa de conformación de campo de luz 1403 se puede representar dibujando una matriz de piezas hexagonales 1601, cada una centrada en su respectivo elemento de conformación de campo de luz, de modo que el centro de un elemento de pieza hexagonal es más o menos exactamente igual que la posición central de su elemento de conformación de campo de luz asociado. Por lo tanto, el problema original se traslada a uno ligeramente similar en el que ahora es necesario encontrar la posición central 1615 de la pieza hexagonal asociada 1609 más cercana al punto de intersección 1411, como se muestra en la Figura 16B.

Para resolver este problema, el conjunto de piezas hexagonales 1601 puede superponerse sobre o mediante una segunda matriz de piezas rectangulares escalonadas 1705, de tal manera que se cree un diagrama de "casa invertida" dentro de cada rectángulo, como se ilustra de manera evidente en la Figura 17A, en concreto definiendo tres regiones de piezas linealmente segregadas para cada pieza rectangular, una región predominantemente asociada con una pieza hexagonal subyacente principal, y otras dos regiones triangulares opuestas asociadas con piezas hexagonales subyacentes adyacentes. Al hacerlo, la geometría de piezas hexagonales anidadas se traslada a una geometría de piezas rectangulares que tiene distintas regiones de piezas segregadas linealmente definidas en la misma por los bordes de las piezas hexagonales dispuestas adyacentes subyacentes. De nuevo, mientras que se usan hexágonos regulares para representar la geometría de matriz de elementos de LFSL hexagonal generalmente anidados, se pueden usar otras geometrías de piezas anidadas para representar diferentes geometrías de elementos anidados. Asimismo, aunque en este ejemplo se muestra una matriz anidada, también se pueden usar diferentes geometrías escalonadas o alineadas, en algunos ejemplos, en algunos aspectos, con complejidad reducida, como se describe con más detalle a continuación.

Además, si bien este ejemplo particular abarca la definición de límites de región de pieza definidos linealmente, también se pueden considerar otros tipos de límites siempre que sean susceptibles de la definición de una o más declaraciones condicionales, como se ilustra a continuación, que se pueden usar para generar un conjunto correspondiente de valores binarios o booleanos que identifican claramente una ubicación de un punto dado dentro de una u otra de estas regiones, por ejemplo, sin invocar, o limitando, demandas de procesamiento comunes a lógicas/árboles/declaraciones/etc. de decisión de ramificación o bucle.

Siguiendo con el ejemplo hexagonal, para ubicar el centro de pieza hexagonal asociado 1615 más cercano al punto de intersección 1411, en la etapa 1517, en primer lugar el método calcula la posición 2D de la esquina inferior izquierda 1707 del elemento de pieza rectangular asociado (normalizado) 1709 que contiene el punto de intersección 1411, como se muestra en la Figura 17B, que se puede calcular sin usar declaraciones de ramificación mediante las dos ecuaciones siguientes (en este punto en coordenadas normalizadas en donde cada rectángulo tiene una altura y una anchura de una unidad):

?=(sue lo(uvy),0')

dondeTives el vector de posición del punto de intersección 1411 en el marco de referencia común de las matrices de piezas hexagonales y rectangulares escalonadas, y la funciónsueloQdevuelve el mayor número entero menor o igual a cada una de las coordenadas xy de üv.

Una vez que se conoce la posición de la esquina inferior izquierda 1707, indicada por el vector Ces?u¡na 1701, del elemento rectangular asociado 1814 que contiene el punto de intersección 1411, se pueden distinguir tres regiones 1804, 1806 y 1807 dentro de este elemento rectangular 1814, como se muestra en las Figuras 18A a 18C. Cada región está asociada con una pieza hexagonal diferente, como se muestra en la Figura 18A, en concreto, cada región está delineada por los límites lineales de piezas hexagonales subyacentes adyacentes para definir una región predominantemente asociada con una pieza hexagonal principal, y dos piezas triangulares opuestas definidas por piezas hexagonales adyacentes a cada lado de esta pieza principal. Como apreciará el experto en la materia, diferentes geometrías de piezas hexagonales o anidadas darán como resultado la delineación de diferentes formas de región de pieza rectangulares, al igual que diferentes perfiles de límite (recto frente a curvo) darán como resultado la definición de diferentes declaraciones de valores de límite, definidas adicionalmente a continuación.

Continuando con el ejemplo ilustrado, en la etapa 1519, las coordenadas dentro de la pieza rectangular asociada 1814 se reescalan de nuevo, como se muestra en el eje de la Figura 18B, de modo que la ubicación del punto de intersección, dentro de la pieza rectangular asociada, ahora se representa en las coordenadas reescaladas por un vectorddonde cada una de sus coordenadas x e yse dan por:

dx ~ 2 * {aVx ~C eSqUina^ )~1

dy3 *(uVy êsquinay .^

Por lo tanto, los posibles valores de x e y de la posición del punto de intersección 1411 dentro de la pieza rectangular asociada 1814 ahora están contenidos dentro de -1 < x < 1 y 0 < y < 3. Esto hará que la siguiente etapa sea más fácil de calcular.

Para encontrar eficientemente la región que abarca un punto de intersección dado en estas coordenadas reescaladas, se usa el hecho de que, dentro del elemento rectangular 1814, cada región está separada por una línea diagonal. Por ejemplo, esto se ilustra en la Figura 18B, en donde la región inferior izquierda 1804 está separada de la región central de "casa invertida" 1806 y la región inferior derecha 1808 por una línea diagonal hacia abajo 1855, que en las coordenadas reescaladas de la Figura 18B, sigue la ecuación sencilla y = -x. Por tanto, todos los puntos donde x < -y están ubicados en la región inferior izquierda. De manera similar, la región inferior derecha 1808 está separada de las otras dos regiones por una línea diagonal 1857 descrita por la ecuación y < x. Por lo tanto, en la etapa 1521, la región asociada que contiene el punto de intersección se evalúa usando estas dos declaraciones condicionales sencillas. Por tanto, el conjunto resultante de dos valores booleanos será específico de la región donde está ubicado el punto de intersección. Por ejemplo, las comprobaciones (caseL = x < y, caseR = y < x) darán como resultado los valores (caseL = verdadero, caseR = falso), (caseL = falso, caseR = verdadero) y (caseL = falso, caseR = falso) para puntos de intersección ubicados en la región inferior izquierda 1804, región inferior derecha 1808 y región media 1806, respectivamente. A continuación, se pueden convertir estos valores booleanos en valores de coma flotante, en donde normalmente en la mayoría de los lenguajes de programación los valores booleanos verdadero/falso se convierten en valores de coma flotante 1,0/0,0. Por lo tanto, se obtiene el conjunto (caseL, caseR) de valores de (1,0, 0,0), (0,0, 1,0) o (0,0, 0,0) para cada una de las regiones descritas anteriormente.

Para obtener finalmente las coordenadas relativas del centro hexagonal asociado con la región identificada, en la etapa 1523, el conjunto de valores booleanos convertidos puede usarse como entrada para una única función vectorial de coma flotante única para mapear cada conjunto de estos valores a un conjunto de coordenadas x e y del centro del elemento asociado. Por ejemplo, en la realización descrita y como se muestra en la Figura 18C, se obtienen los vectores de posición relativa de cada centro hexagonal.rcon la función vectorial:

r = {rx,ry) =(0,5 0,5 * (caseR — caseL),^ —(caseR — caseL))

por lo tanto, las entradas de (1,0, 0,0), (0,0, 1,0) o (0,0, 0,0) se asignan a las posiciones (0,0, -1/3), (0,5, 2/3) y (1,0, -1/3), respectivamente, que corresponden a los centros hexagonales 1863, 1865 y 1867 mostrados en la Figura 18C, respectivamente, en las coordenadas reescaladas.

Ahora, volviendo a la Figura 15, podemos continuar con la etapa final 1525 para traducir las coordenadas relativas obtenidas anteriormente a coordenadas 3D absolutas con respecto a la pantalla o similar (es decir, en mm). En primer lugar, se suman las coordenadas del centro de la pieza hexagonal y las coordenadas de la esquina inferior izquierda para obtener la posición del centro de la pieza hexagonal en el marco de referencia de la capa óptica. Según sea necesario, a continuación, el proceso puede reducir los valores a unidades absolutas (es decir, mm) y rotar las coordenadas de vuelta al marco de referencia original con respecto a la pantalla para obtener las posiciones 3D (en mm) del centro del elemento de la capa óptica con respecto al marco de referencia de la pantalla, que, a continuación, se alimenta en la etapa 1116.

El experto en la materia observará que también se pueden usar modificaciones al método descrito anteriormente. Por ejemplo, la cuadrícula escalonada mostrada en la Figura 17A se puede traducir hacia arriba en un valor de 1/3 (en unidades normalizadas) de modo que dentro de cada rectángulo las diagonales que separan cada región estén ubicadas en las esquinas superiores izquierda y derecha. Los mismos principios generales descritos anteriormente aún se aplican en este caso, y el técnico experto comprenderá que se necesitarán cambios mínimos en las ecuaciones dadas anteriormente para continuar de esa manera. Además, como se indicó anteriormente, diferentes geometrías de elementos de LFSL pueden dar como resultado la delineación de diferentes regiones de piezas rectangulares (normalizadas) y, por lo tanto, la formación de declaraciones de límites condicionales correspondientes y sistemas/funciones de coordenadas binarias/booleanas resultantes que identifican regiones y ubican centros.

En otras realizaciones más, en donde se usa una matriz de microlentes rectangulares y/o cuadradas en lugar de una matriz anidada (hexagonal), se puede usar un método ligeramente diferente para identificar el centro del elemento de LFSL asociado (microlente) (etapa 1114). En este caso, la matriz de microlentes está representada por una matriz de piezas rectangulares y/o cuadradas. El método, como se ha descrito anteriormente, pasa a través de la etapa 1515, donde las coordenadas x e y se reescalan (normalizan) con respecto a una dimensión x e y de microlente (dando de ahora en adelante a cada pieza rectangular y/o cuadrada una anchura y altura de 1 unidad). Sin embargo, en la etapa 1517, se usa directamente la funciónsueloQen cada coordenada x e y dewü(el vector de posición del punto de intersección 1411) para encontrar las coordenadas de la esquina inferior izquierda asociada con la pieza cuadrada/rectangular correspondiente. A partir de ahí, se suman directamente las coordenadas relativas del centro de la pieza desde la esquina inferior izquierda para obtener el vector de posición escalado final:

r=(rx,ry ') = (suelo(uvx)+ 0,5,suelo(uvy')+ 0,5)

Una vez que se conoce este vector, el método va directamente a la etapa 1525 donde las coordenadas se escalan de vuelta a unidades absolutas (es decir, mm) y se rotan nuevamente al marco de referencia original con respecto a la pantalla para obtener las posiciones 3D (en mm) del centro del elemento de capa óptica con respecto al marco de referencia de la pantalla, que a continuación se alimenta en la etapa 1116.

Los métodos de representación de campo de luz descritos anteriormente (de las Figuras 11 a 20D) también se pueden aplicar, en algunas realizaciones, a un nivel de subpíxel para conseguir una resolución de imagen de campo de luz mejorada. De hecho, un único píxel en una pantalla subpixelada en color típicamente está formado por varios colores primarios, típicamente tres elementos con color - ordenados (en varias pantallas) azul, verde y rojo (BGR) o rojo, verde y azul (RGB). Algunas pantallas tienen más de tres primarios, tal como la combinación de rojo, verde, azul y amarillo (RGBY) o rojo, verde, azul y blanco (RGBW), o incluso rojo, verde, azul, amarillo y cian (RGBYC). La representación de subpíxeles opera usando los subpíxeles como píxeles de brillo aproximadamente igual percibidos por el canal de luminancia. Esto permite que los subpíxeles sirvan como puntos de reconstrucción de imágenes muestreadas en lugar de usar los subpíxeles combinados como parte de un píxel "verdadero". Para los métodos de representación de campo de luz descritos anteriormente, esto significa que la posición central de un píxel dado (por ejemplo, el píxel 1401 en la Figura 14) se reemplaza por las posiciones centrales de cada uno de sus elementos de subpíxel. Por lo tanto, el número de muestras de color que van a extraerse se multiplica por el número de subpíxeles por píxel en la pantalla digital. A continuación, los métodos pueden seguir las mismas etapas descritas anteriormente y extraer las porciones de imagen asociadas de cada subpíxel individualmente (secuencialmente o en paralelo).

En la Figura 21A, un píxel ilustrativo 2115 está comprendido de tres subpíxeles RBG (2130 para rojo, 2133 para verde y 2135 para azul). Otras realizaciones pueden desviarse de esta división de colores, sin limitación. Cuando se representa por píxel, como se describe en la Figura 11 o en la Figura 19, la porción de imagen 2145 asociada con dicho píxel 2115 se muestrea para extraer el valor de luminancia de cada canal de color RGB 2157 que, a continuación, se representan todos por el píxel al mismo tiempo. En el caso de la representación de subpíxeles, como se ilustra en la Figura 21B, los métodos encuentran la porción de imagen 2147 asociada con el subpíxel azul 2135. Por lo tanto, cuando se representa únicamente se usa el valor de intensidad del canal de subpíxel de los canales de color RGB 2157 correspondientes al subpíxel objetivo 2135 (en el presente documento, el valor de color del subpíxel azul, los otros dos valores se descartan). Al hacerlo, se puede conseguir una resolución de imagen ajustada más alta, por ejemplo, ajustando los colores de los píxeles de la imagen ajustados basándose en los subpíxeles y también, opcionalmente, descartando o reduciendo el impacto de los subpíxeles que se considera que no se cruzan o que únicamente se cruzan marginalmente con la pupila del usuario.

Para ilustrar mejor las realizaciones que hacen uso de la representación de subpíxeles, con referencia a las Figuras 22A y 22B, se ilustra esquemáticamente una matriz de píxeles (LCD) 2200 compuesta por una matriz de píxeles de pantalla 2202, cada uno de los cuales comprende subpíxeles rojo (R) 2204, verde (G) 2206 y azul (B) 2208. Al igual que con los ejemplos proporcionados anteriormente, para producir una pantalla de campo de luz, ha de alinearse una capa de conformación de campo de luz, tal como una matriz de microlentes, para superponer estos píxeles de manera que se pueda usar un subconjunto correspondiente de estos píxeles para producir de manera predecible rayos de campo de luz respectivos que se calcularán y ajustarán para proporcionar una imagen corregida. Para hacerlo, el rayo del campo de luz producido finalmente por cada píxel se puede calcular conociendo una ubicación del píxel (por ejemplo, coordenadas x, y en la pantalla), una ubicación de un elemento de campo de luz correspondiente a través del que viajará la luz que emana del píxel para alcanzar el ojo u ojos del usuario y las características ópticas de ese elemento de campo de luz, por ejemplo. Basándose en esos cálculos, el algoritmo de corrección de imagen calculará qué píxeles iluminar y cómo, y emitirá los parámetros de iluminación de subpíxeles (por ejemplo, valores R, G y B) en consecuencia. Como se indicó anteriormente, para reducir la carga de cálculo, únicamente se pueden considerar aquellos píxeles que producen rayos que interactuarán con los ojos o las pupilas del usuario, por ejemplo, usando un motor y hardware de seguimiento ocular complementarios, aunque, sin embargo, otras realizaciones pueden procesar todos los píxeles para proporcionar mayores zonas de amortiguamiento más grandes y/o una mejor experiencia de usuario.

En el ejemplo mostrado en la Figura 22A, se está representando un borde angular 2209 que cruza las superficies de los píxeles afectados 2210, 2212, 2214 y 2216. Usando la representación de píxeles convencional, cada píxel afectado se activa o desactiva, lo que hasta cierto punto dicta una relativa suavidad del borde angular 2209.

En el ejemplo mostrado en la Figura 22B, se favorece la representación de subpíxeles, por lo que el subpíxel rojo en el píxel 2210, los subpíxeles rojo y verde en el píxel 2214 y el subpíxel rojo en el píxel 2216 se establecen deliberadamente a cero (0) para producir una representación más suave del borde angular 2209 a expensas de la fidelidad del color a lo largo de ese borde, que no será perceptible para el ojo humano dada la escala a la que se aplican estas modificaciones. En consecuencia, la corrección de imagen puede beneficiarse de un mayor control de subpíxeles y, al mismo tiempo, ofrecer imágenes más nítidas.

Para implementar la representación de subpíxeles en el contexto de la corrección de imágenes de campo de luz, en algunas realizaciones, los cálculos de trazado de rayos deben ejecutarse con respecto a cada subpíxel, en lugar de con respecto a cada píxel en su totalidad, basándose en una ubicación (coordenadas x, y en la pantalla) de cada subpíxel. Más allá de proporcionar una mayor precisión y nitidez de la representación, el control de subpíxeles y los cálculos de trazado de rayos pueden acomodarse a diferentes configuraciones de subpíxeles, por ejemplo, cuando se invoca la mezcla o superposición de subpíxeles para aumentar la resolución percibida de una pantalla de alta resolución y/o cuando se proporcionan o se confía en disposiciones de subpíxeles no uniformes en diferentes tecnologías de visualización digital.

Sin embargo, en algunas realizaciones, para evitar o reducir un aumento de la carga de cálculo impartido por la consideración distinta de cada subpíxel, se pueden aprovechar algunas eficiencias de cálculo teniendo en cuenta la distribución de subpíxeles regular de un píxel a otro, o en el contexto de compartición y/o superposición de subpíxeles, para ciertos grupos, líneas, columnas, de píxeles etc. Con referencia a la Figura 23, se muestra que un píxel dado 2300, muy parecido a los ilustrados en las Figuras 22A y 22B, que incluye subpíxeles rojo (R) 2304, verde (G) 2306 y azul (B) 2308 distribuidos horizontalmente. Usando la representación de píxeles convencional y el trazado de rayos, se puede considerar más o menos que la luz que emana de este píxel emana de un punto ubicado en el centro geométrico 2310 del píxel 2300. Para implementar la representación de subpíxeles, el trazado de rayos podría calcularse de otra manera por triplicado tratando específicamente la ubicación geométrica de cada subpíxel. Sin embargo, conociendo la distribución de subpíxeles dentro de cada píxel, los cálculos se pueden simplificar manteniendo cálculos centrados en píxeles y aplicando desplazamientos apropiados dados los desplazamientos de subpíxeles geométricos conocidos (es decir, un desplazamiento horizontal negativo 2314 para el subpíxel rojo 2304, un desplazamiento cero para el verde 2306 y un desplazamiento horizontal positivo 2318 para el subpíxel azul 2308). Al hacerlo, la corrección de imágenes de campo de luz aún puede beneficiarse del procesamiento de subpíxeles sin una carga de cálculo significativamente mayor.

Si bien este ejemplo contempla una distribución de subpíxeles lineal (horizontal), también se pueden considerar otras distribuciones 2D sin alejarse del alcance de la presente divulgación. Por ejemplo, para una pantalla de visualización digital dada y una distribución de píxeles y subpíxeles, se pueden determinar diferentes mapeos de subpíxeles para definir respectivos sistemas de subcoordenadas de píxeles que, cuando se aplican a algoritmos estándar de corrección de imágenes y trazado de rayos centrados en píxeles, pueden permitir el procesamiento de subpíxeles y aumentar resolución de corrección de imagen y nitidez sin aumentos indebidos de carga de procesamiento.

En algunas realizaciones, se pueden aprovechar eficiencias adicionales en la GPU almacenando los datos de la imagen, por ejemplo, la imagen 1306, en la memoria de textura de la GPU. La memoria de textura se almacena en caché en el chip y, en algunas situaciones, es operativa para proporcionar un mayor ancho de banda efectivo reduciendo las solicitudes de memoria a DRAM fuera del chip. Específicamente, las cachés de textura están diseñadas para aplicaciones de gráficos donde los patrones de acceso a memoria muestran una gran localidad espacial, que es el caso de las etapas 1110-1126 del método 1100. Por ejemplo, en el método 1100, la imagen 1306 puede almacenarse dentro de la memoria de textura de la GPU, que a continuación mejora en gran medida la velocidad de recuperación durante la etapa 1126 donde se determina el canal de color asociado con la porción de la imagen 1306 en el punto de intersección 1423.

Con referencia a las Figuras 38A y 38B, y de acuerdo con una realización ilustrativa, ahora se analizará el trazado de rayos con planos no paralelos. En las Figuras 39A a 39C y en las Figuras 20A a 20D, los diferentes planos ilustrados (por ejemplo, la pantalla de píxeles 1401, la capa óptica 1405, el plano de pupila 1415, el plano de imagen virtual 1405, el plano de retina 2010 y el plano focal 2006) se mostraron todos paralelos entre sí para describir mejor la metodología de trazado de rayos asociada con los mismos. Sin embargo, los métodos de trazado de rayos correspondientes 1100 de las Figuras 11 y 1900 de la Figura 19, como se ha descrito anteriormente, también se pueden aplicar para tener en cuenta los cambios en la orientación relativa entre cualquiera de esos planos.

En algunas realizaciones, y como se ilustra en la Figura 38A, se pueden considerar casos en donde el usuario está viendo la pantalla del campo de luz en ángulo. En este ejemplo específico, por lo tanto, el método de trazado de rayos puede tener en cuenta un cambio en la orientación del plano de pupila 1415 con respecto a la pantalla de píxeles 1401 y la capa óptica 1405. En este ejemplo, otros planos tales como el plano de imagen virtual 1405 (usados en el método de trazado de rayos de la Figura 11), y el plano de retina 2010 y el plano focal 2006 (usados en el método de trazado de rayos de la Figura 19) pueden considerarse paralelos al plano de pupila 1415. La diferencia relativa en orientación entre los dos conjuntos de planos se ilustra usando el vector 3850 que es el vector normal al plano de la capa óptica correspondiente 1403, y el vector 3870 que es el vector normal al plano de pupila 1415. La orientación relativa entre los dos vectores normales se ilustra en la Figura 38B, usando ángulos polares y azimutales.

La orientación general del plano de la pupila 1415 se puede parametrizar, por ejemplo, usando la ubicación 3D del centro de la pupila 1417 y un vector normal correspondiente 1415. Se puede considerar que el vector normal 1415 es, en algunas realizaciones, igual a la dirección de la mirada medida por un sistema de seguimiento de la mirada o similar, como se analizará a continuación.

Una vez que se determina la posición y la orientación relativa del plano de pupila 1415, la posición/orientación relativa de todos los planos restantes (paralelos o no paralelos) se puede determinar y parametrizar en consecuencia. Los planos paralelos comparten el mismo vector normal. A partir de ahí, los métodos de las Figuras 11 y 19 se pueden aplicar encontrando el punto de intersección entre un vector arbitrario y un plano orientado arbitrariamente, como se hace, por ejemplo, en las etapas 1112, 1118, 1124 del método de la Figura 11 y las etapas 1912, 1918, 1923, 1925 del método de la Figura 19.

En el ejemplo ilustrado de la Figura 38A, la posición del plano de imagen virtual 1405 se puede calcular usando la distancia mínima de lectura 1310 (y/o parámetros relacionados) pero desde la posición del plano de pupila 1415 y a lo largo del vector de dirección 3870.

Para extraer el vector normal 3870 del plano de pupila 1415, los métodos y sistemas de seguimiento ocular descritos anteriormente pueden usarse o modificarse para proporcionar además una medida de la dirección de la mirada del ojo (por ejemplo, seguimiento de la mirada). Como se analizó anteriormente, existen muchos métodos de seguimiento del ojo conocidos en la materia, algunos de los cuales también pueden usarse para el seguimiento de la mirada. Esto incluye, por ejemplo, métodos y sistemas de reflexión de destellos en el infrarrojo cercano o métodos basados exclusivamente en métodos de visión artificial. Por lo tanto, en algunas realizaciones, el plano de la pupila 1415 se puede volver a parametrizar usando una ubicación 3D actualizada del centro de la pupila 1417 y un vector normal actualizado 3870 en cada ciclo de seguimiento del ojo. En otras realizaciones, se puede usar un sistema o método de seguimiento de la mirada/seguimiento de la pupila híbrido en donde la dirección de la mirada (por ejemplo, el vector normal 3870) se proporciona en un intervalo diferente que la ubicación del centro de la pupila 1417. Por ejemplo, en algunas realizaciones, durante uno o más ciclos, únicamente se puede medir la ubicación del centro de la pupila 3D 1417 y se puede reutilizar o actualizar manualmente un vector de dirección de mirada antiguo. En algunas realizaciones, se puede construir un modelo de ojo o similar para mapear un cambio en la ubicación del centro de la pupila medida 1417 a un cambio en el vector de dirección de la mirada sin depender de las capacidades completas del sistema o método de seguimiento de la mirada. Un mapa de este tipo puede basarse en una o más mediciones previas de seguimiento de la mirada. En cualquier caso, midiendo/determinando la ubicación del centro de la pupila 3D 1417 y el vector normal 3870, el plano de la pupila se puede parametrizar en consecuencia.

Obsérvese que en la Figura 38A, la pantalla 1401 y la capa óptica 1403 se muestran paralelas por simplicidad, pero otras realizaciones pueden prever que la capa óptica 1403 tampoco sea paralela a la pantalla 1401. Esto no cambia el alcance general del presente análisis, siempre y cuando se conozca el ángulo relativo entre ellos. Por ejemplo, un ángulo de este tipo puede estar predeterminado durante la fabricación o medirse en tiempo real usando uno o más sensores (por ejemplo, en el caso en que la capa óptica 1403 pueda ser móvil). De manera similar, también se pueden hacer otros planos como, por ejemplo, el plano de la retina 2010, para que no sean paralelos al plano de la pupila, dependiendo de la geometría del ojo del usuario.

Con referencia a la Figura 47, ahora se describirá una etapa de método 4701, que puede usarse para reemplazar la etapa de escalado de imagen en un plano de imagen virtual, descrito anteriormente, por ejemplo, en las etapas 1106 y 1108 de los métodos 1100, y de acuerdo con una realización. Cuando se trata de planos no paralelos, en algunas realizaciones, pueden requerirse algunas modificaciones a las etapas 1106 y 1108 (o cualquier etapa que requiera mapear y escalar una imagen en un plano virtual). Como se ilustra en la Figura 47, la etapa 4701 se puede descomponer en un número de subetapas 4721-4751. En la etapa 4721, la orientación relativa del plano de imagen virtual 1405 con respecto a la pantalla de campo de luz se puede calcular dibujando vectores desde el centro de la pupila 1417 hacia las esquinas de la pantalla de campo de luz (por ejemplo, las ubicaciones de las esquinas de la pantalla de píxeles 1401). Por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 39a y 39B, que reflejan el diagrama esquemático de la Figura 38A, la pupila del usuario está ubicada fuera del eje y, por lo tanto, verá la pantalla en ángulo. Suponiendo que el centro de la pupila 1417 siempre está orientado hacia la ubicación del centro de la pantalla 2018, se puede derivar la posición y orientación del plano de imagen virtual 1405. Por ejemplo, suponiendo que la pupila del usuario siempre está orientada hacia la ubicación del centro de la pantalla 2018, se pueden dibujar cuatro vectores, cada uno desde el centro de la pupila 1417 hacia una esquina distinta de la pantalla de píxeles 1401. En la etapa 4731, los puntos de intersección correspondientes de estos vectores con el plano de imagen virtual 1405 definirán un área cuadrilátera convexa 3903 en el plano 1405 que es el área en la que se debe dibujar o mapear la imagen (en la etapa final 4751) para llenar la pantalla cuando se ve por el usuario. Además, en la etapa 4741, los cuatro vectores pueden promediarse y normalizarse, dando así un vector normal 3901 que indica la orientación relativa del plano 1405. Esto se ilustra en las Figuras 39A y 39B donde vemos cuatro vectores que se originan desde la ubicación 1417 del centro de la pupila, cada uno proyectado hacia una esquina de la pantalla (puntos 3905, 3915, 3925 y 3935), que se cruzan con el plano de imagen virtual 1405 para definir el área del cuadrilátero 3903. La Figura 39B muestra una vista lateral del diagrama esquemático de la Figura 39A, mientras que la Figura 39C muestra el área cuadrilátera convexa 3903 de la Figura 39A desde el frente.

Como se mencionó anteriormente, las configuraciones no paralelas, como aquellas ilustradas en las Figuras 39A, pueden requerir un tratamiento adicional cuando se escala la imagen en el plano de imagen virtual 1405 para llenar toda la pantalla de campo de luz cuando se ve por el usuario. De hecho, los planos no paralelos resultantes de una posición del centro de la pupila fuera del eje 1417 pueden requerir que la imagen se procese o se convierta para ajustarse al área no rectangular 3903. Por lo tanto, en la etapa 4751, se pueden usar diferentes técnicas de mapeo de e interpolación textura para deformar o estirar una textura de imagen sobre una forma no rectangular 3903. Por ejemplo, y sin limitación, estas pueden incluir interpolación bilineal.

Con referencia a las Figuras 24 a 26D, y de acuerdo con una realización, se describirá ahora un método de trazado de rayos implementado computacionalmente a modo de ejemplo para representar múltiples imágenes o porciones de imágenes en múltiples planos de imagen distintos ajustados simultáneamente a través de una matriz de elementos de conformación de campo de luz, o de capas de conformación de campo de luz (LFSL) del mismo. Las realizaciones anteriores descritas anteriormente estaban dirigidas a corregir una única imagen modificando directa o indirectamente la ubicación del plano de imagen virtual y/o del plano focal del ojo. Por el contrario, las realizaciones descritas a continuación están dirigidas a una pantalla de campo de luz que generalmente puede operar para mostrar múltiples planos de imagen en diferentes ubicaciones/profundidad simultáneamente. Esto permite a un usuario centrarse en cada plano individualmente, creando así un efecto 2.5D. Por lo tanto, una porción de una imagen puede enmascarar u oscurecer una porción de otra imagen ubicada detrás de ella dependiendo de la ubicación de la pupila del usuario (por ejemplo, en un plano de imagen percibido como ubicado a una distancia mayor de la pantalla que la de la primera porción de la imagen). Otros efectos pueden incluir movimiento de paralaje entre cada plano de la imagen cuando el usuario se mueve.

El método 2400 de la Figura 24 refleja sustancialmente el método 1100 de la Figura 11, pero lo generaliza para incluir múltiples planos de imagen virtuales distintos. Por tanto, se han añadido las nuevas etapas 2406, 2408 y 2435, mientras que las etapas 1110 a 1122 y 1126 a 1130 son las mismas que ya se han descrito anteriormente.

Por ejemplo, para tener en cuenta múltiples planos de imagen distintos, los datos de imagen 1306 de las variables de entrada 1104 también pueden incluir información de profundidad. Por lo tanto, cualquier imagen o porción de imagen puede tener un indicador de profundidad respectivo. Por lo tanto, en la etapa 2406, se puede definir un conjunto de múltiples planos de imagen virtuales. En estos planos, pueden estar presentes imágenes o porciones de imágenes. Las áreas alrededor de estas imágenes pueden definirse como transparentes o translúcidas, lo que significa que un usuario podría ver a través de ese plano de imagen virtual y ver, por ejemplo, imágenes o porciones de imágenes ubicadas detrás de él. En la etapa 2408, cualquier imagen o porción de imagen en estos planos de imagen virtual se puede escalar opcionalmente para que se ajuste a la pantalla.

Como ejemplo, en el ejemplo anterior de las Figuras 14A-14C, se mostró un único plano de imagen virtual 1405, que muestra dos círculos. Por el contrario, las Figuras 26A y 26B muestran un ejemplo en donde cada círculo está situado en su propio plano de imagen (por ejemplo, el plano virtual original 1405 con el nuevo plano de imagen virtual 2605). El técnico experto entenderá que se muestran únicamente dos planos como ejemplo y que el método descrito en el presente documento se aplica igualmente bien a cualquier número de planos virtuales. El único efecto de tener más planos es una mayor carga computacional.

Volviendo a la Figura 24, las etapas 1110 a 1122 ocurren de manera similar a las descritas en la Figura 11. Sin embargo, la etapa 1124 se ha incluido y ampliado en la etapa 2435, que se describe en la Figura 25. En la etapa 2435, se realiza una iteración sobre el conjunto de planos de imagen virtual para calcular qué porción de imagen desde qué plano de imagen virtual es vista por el usuario. Por lo tanto, en la etapa 2505 se selecciona un plano de imagen virtual, empezando desde el plano ubicado más cercano al usuario. A continuación, la etapa 1124 continúa como se ha descrito anteriormente para ese plano virtual seleccionado. En la etapa 2510 se muestrea el canal de color correspondiente del punto de intersección identificado en la etapa 1124. A continuación, en la etapa 2515, se realiza una comprobación para ver si el canal de color es transparente. Si este no es el caso, a continuación, el canal de color muestreado se envía a la etapa 1126 de la Figura 24, que ya se ha descrito y donde el canal de color se representa mediante el píxel/subpíxel. Un ejemplo de esto se ilustra en las Figuras 26A y 26B, en donde un usuario está ubicado de modo que un vector de rayo 2625 calculado que pasa a través del elemento óptico 2616 y el píxel/subpíxel 2609 cruza el plano de imagen virtual 1405 en la ubicación 2623. Dado que esta ubicación no es transparente, este es el canal de color que se asignará al píxel/subpíxel. Sin embargo, como muestra este ejemplo, esto enmascara u oculta partes de la imagen ubicadas en el plano de imagen virtual 2605. Por lo tanto, en la Figura 26B se muestra un ejemplo de la imagen percibida por el usuario.

Volviendo a la Figura 25, en la etapa 2515, si el canal de color es transparente, a continuación, se realiza otra verificación en la etapa 2520 para ver si se han iterado todos los planos de la imagen virtual. Si este es el caso, a continuación, eso significa que el usuario no ve ninguna imagen o porción de imagen y, en la etapa 2525, por ejemplo, el canal de color se establece a negro (o cualquier otro color de fondo), antes de continuar con la etapa 1126. Sin embargo, si está presente al menos un plano de imagen virtual más, a continuación, el método vuelve a la etapa 2505 y selecciona el siguiente plano de imagen virtual y repite las etapas 1124, 2510 y 2515. Un ejemplo de esto se ilustra en la Figura 26C, en donde un usuario está ubicado de manera que un vector de rayo distinto 2675 calculado que pasa a través del elemento óptico 2666 y el píxel/subpíxel 2659 se cruza en primer lugar en la ubicación 2673 del plano de imagen virtual 1405. Esta ubicación se define como transparente, por lo que el método comprueba planos de imagen virtuales adicionales (en este punto el plano 2605) y calcula el punto de intersección 2693, que no es transparente y, por lo tanto, se selecciona el canal de color correspondiente. En la Figura 26D se muestra un ejemplo de la imagen percibida por el usuario.

Volviendo a la Figura 24, una vez que al píxel/subpíxel se le ha asignado el canal de color correcto en la etapa 1126, el método continúa como se ha descrito anteriormente en las etapas 1128 y 1130.

De manera similar, el método 2700 de la Figura 27 refleja sustancialmente el método 1900 de la Figura 19, pero también lo generaliza para incluir múltiples planos focales oculares distintos (cada uno correspondiente a un plano de imagen virtual, incluido el infinito, como se explicó anteriormente). Por lo tanto, en el método 2700, las etapas 1910 a 1921 y 1931 a 1936 son las mismas que las descritas para el método 1900. La diferencia proviene de la nueva etapa 2735 que incluye y amplía las etapas 1921 a 1929, como se muestra en la Figura 28. Allí, vemos que el método itera sobre todos los planos de imagen designados, cada uno correspondiente a un plano focal del ojo diferente, comenzando desde el plano correspondiente a una imagen ubicada más cercana al usuario. Por tanto, se selecciona un nuevo plano focal del ojo en la etapa 2805, que se usa para las etapas 1923 a 1929 ya descritas anteriormente. Una vez que la porción de imagen correspondiente está ubicada en la etapa 1929, en la etapa 2810, se muestrea el canal de color de píxel/subpíxel correspondiente. A continuación, en la etapa 2815, si el canal de color no es transparente, a continuación, el método vuelve a la etapa 1931 de la Figura 27, en donde al píxel/subpíxel se le asigna ese canal de color. Sin embargo, si la porción de la imagen es transparente, a continuación, el método itera hasta el plano focal del ojo correspondiente al siguiente plano de imagen designado. Antes de hacer esto, el método comprueba en la etapa 2820 si se han iterado todos los planos focales del ojo. Si este es el caso, a continuación, no se seleccionará ninguna porción de la imagen y en la etapa 2825 el canal de color se establece a negro, por ejemplo, antes de salir a la etapa 1931. Si todavía hay otros planos focales del ojo disponibles, a continuación, el método vuelve a la etapa 2805 para seleccionar el siguiente plano focal del ojo y el método se itera una vez más.

En algunas realizaciones, los métodos 2400 o 2700 se pueden usar para implementar un dispositivo foróptero/refractor para realizar evaluaciones de la agudeza visual subjetivas. Por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 29A y 29B, se pueden mostrar diferentes optotipos (por ejemplo, letras, símbolos, etc.) simultáneamente, pero a diferentes profundidades percibidas, para simular el efecto de añadir un componente óptico refractivo (por ejemplo, cambio en el enfoque/potencia óptica). En la Figura 29A, se muestran dos imágenes del mismo optotipo (por ejemplo, la letra E), cada una en su propio plano de imagen designado (por ejemplo, en este punto ilustrado como planos de imagen virtuales únicamente a modo de ejemplo). En este ejemplo, la imagen 2905 está ubicada en el plano de imagen designado 2907, mientras que la imagen 2915 está ubicada en el plano de imagen designado 2917, que está ubicado más lejos. Opcionalmente, como se ilustra en el presente documento, el tamaño de la imagen se puede aumentar con una mayor profundidad de modo que el usuario perciba que todas las imágenes mostradas tienen un tamaño relativo similar. En la Figura 29B, vemos un ejemplo de la percepción de ambas imágenes tal como se perciben por un usuario con agudeza visual reducida (por ejemplo, miopía), por ejemplo, en donde la imagen más cercana al usuario se ve más clara. Por lo tanto, a un usuario se le podrían presentar múltiples imágenes (por ejemplo, 2 una al lado de la otra, 4, 6 o 9 en una matriz cuadrada, etc.) e indicar qué imagen es más clara y/o más cómoda de ver. A partir de esta información se puede derivar una prescripción ocular. Además, en general, la pantalla de campo de luz puede inducir potencia tanto esférica como cilíndrica, como se analizará a continuación.

Por ejemplo, los métodos de trazado de rayos de campo de luz de las figuras 11 y 19 pueden acomodarse fácilmente para proporcionar cambios en la potencia cilíndrica, que pueden ser útiles para compensar o corregir el astigmatismo. Como se ilustra en la Figura 40, estos métodos, descritos en detalle a continuación, usarán nuevas variables de entrada: potencia cilíndrica 4005 y el correspondiente ángulo del eje cilíndrico 4007. Además, mientras que la distancia mínima de lectura 1310 analizada anteriormente parametrizaba inherentemente el valor de la potencia dióptrica esférica en los métodos 1100 y 1900, los métodos 2600 y 2900 a continuación se referirán, en su lugar, para los métodos 4100 y 4300 descritos a continuación, a la potencia dióptrica esférica 4001 por nombre (como se muestra en la Figura 40) para una descripción más evidente y de modo que las tres variables de entrada (potencia dióptrica esférica 4001, potencia dióptrica cilíndrica 4003 y ángulo del eje cilíndrico 4007) reflejen los parámetros ESFERA, CIL y (EJE SPHERE, CYL y AXIS) usados en un examen ocular típico.

Con referencia a las Figuras 41 y 42A-42C y de acuerdo con una realización ilustrativa, ahora se describirá un proceso de representación de trazado de rayos para compensación de astigmatismo, al que generalmente se hace referencia usando el número 4100. El método 4100, ilustrado en el diagrama de proceso de flujo de la Figura 41, es un método de trazado de rayos modificado similar al método 1100 de la Figura 11, pero operable además para compensar el astigmatismo.

El método 4100 refleja en su mayor parte el método 1100, pero con la etapa 1106 eliminada y la etapa 1108 movida después de las etapas 4101 y 4105 nuevamente introducidas. En esta realización ilustrativa, en lugar de usar un valor de profundidad fijo inicial para el plano de imagen virtual 1405 derivado de una distancia mínima de lectura de entrada 1310 (que implícitamente implicaba únicamente deficiencia esférica), y usar ese valor para colocar el plano de imagen virtual 1405 en la ubicación correcta (como en la etapa 1106 de la Figura 11) y escalar la imagen en el mismo (como en la etapa 1108 en la Figura 11), el método 4100 en su lugar continúa directamente con las etapas 1110 a 1120, hasta que se calcula un punto de intersección 4201 (equivalente al punto de intersección 1431 analizado anteriormente) en el plano de la pupila 1415. A continuación, desde la ubicación del punto de intersección 4201 con respecto a un ángulo de eje cilíndrico de entrada 4007, se puede derivar una potencia dióptrica esférica/cilíndrica combinada o un valor de potencia dióptrica total. A continuación, esta potencia dióptrica total puede convertirse en una ubicación del plano de imagen virtual designada correspondiente para esta iteración del punto de intersección 1423. Por lo tanto, el escalado de la imagen en el plano virtual no se realiza una vez, sino por píxel en cada iteración.

Por lo tanto, las etapas 1110 a 1120 del método 4100 continúan como se ha descrito previamente para el método 1100, al igual que la etapa 1122. Sin embargo, una vez que se conoce la ubicación de un nuevo punto de intersección de pupila 1431 (para la iteración de píxeles actual) se introducen nuevas etapas 4101 y 4105. En la etapa 4101 se calcula una potencia dióptrica total que comprende contribuciones esféricas y cilíndricas como una función de la ubicación del punto de intersección 1431 en el plano de pupila 1415. En algunas realizaciones, el astigmatismo se puede modelar considerando que el ojo es una lente esferocilíndrica que tiene una potencia refractiva total a lo largo de un ángulo meridiano determinado.0dada por:

P(9) = S Csen2(,(p- 0)

en dondePes la (potencia dióptrica total),Ses la potencia esférica 4001 (derivada de la distancia mínima de lectura 1310, por ejemplo),Ces la potencia cilíndrica 4005, 0 el ángulo del eje cilíndrico 4007 y0es el ángulo del vector de posición 4208 del punto 1431 en la pupila con respecto al eje x en un marco de referencia de pupila local. Esto se ilustra esquemáticamente en la Figura 42A, en donde vemos una entrada de pupila circular ilustrativa 4209 en el plano de pupila 1415, y la línea de puntos representa una orientación ilustrativa del eje cilíndrico.

En algunas realizaciones, la determinación del ángulo del eje cilíndrico 4007 con respecto a la ubicación del centro de la pupila 1417 y el punto de intersección 4201 puede requerir un cambio de coordenadas en un marco de referencia de la pupila local, por ejemplo, si la cabeza del usuario está inclinada o a un ángulo con respecto a la pantalla. Cuando este no es el caso, ya sea por aproximación o porque la cabeza del usuario está limitada por un reposacabezas o similar (por ejemplo, dentro del contexto de un dispositivo de prueba ocular), se puede considerar que el marco de referencia local de la pupila para el que se define el parámetro del eje cilíndrico es el mismo que el marco de referencia de la pantalla (usado para todos los cálculos vectoriales), por lo que no es necesario tratamiento especial. Sin embargo, en algunas realizaciones, las coordenadas en el plano de pupila 1415 pueden convertirse en primer lugar en un marco de referencia de pupila local antes de calcular los ángulos0y 0 , y calcular la potencia dióptrica total correspondiente. De hecho, en este caso, la orientación del eje cilíndrico puede no estar bien definida con relación a la dirección horizontal definida por la pantalla. El marco de referencia de la pupila local requerido se puede adquirir desde el rastreador de la pupila o similar. Por ejemplo, en una realización, un marco de referencia de pupila local puede calcularse mediante un vector que va desde el centro de la pupila de un ojo al centro de la pupila del segundo ojo, el vector que va desde el centro de la pupila al centro de la pantalla, ambos proporcionados, por ejemplo, mediante el rastreador de pupila, y se puede determinar un vector "arriba" (es decir, orientado desde la ubicación del centro de la pupila 1417 hacia el centro superior de la pupila) haciendo el producto escalar entre los dos vectores. Esta conversión de coordenadas en un marco de referencia de pupila local también se puede aplicar sin restricciones a los métodos de 1100, 1900, 2400 y 2700 o para cualquier método descrito en el presente documento que use planos no paralelos.

Una vez que se ha calculado la potencia dióptrica total, se puede convertir en una ubicación/profundidad del plano de imagen virtual correspondiente para el píxel actual elegido en la etapa 1110. Por lo tanto, cada iteración de trazado de rayos, a partir de la etapa 1110, tendrá su "propio" plano de imagen virtual correspondiente 1405 en una ubicación potencialmente diferente, dependiendo del valor de la potencia dióptrica total calculada anteriormente. Esto se ilustra esquemáticamente en las Figuras 42B y 42C, en donde dos puntos de intersección diferentes, el punto 4201 en la Figura 42B y 4205 en la Figura 42C, tienen cada uno una profundidad o ubicación del plano de imagen virtual diferente correspondiente (4203 frente a 4207 respectivamente).

La ubicación del plano virtual correspondiente se puede derivar de la misma manera que se ha descrito anteriormente, por ejemplo, para la etapa 1106 del método 1100. En algunas realizaciones, se puede usar la ecuación de la lente delgada para derivar esta ubicación en el plano virtual (es decir, encontrar la distancia del objeto que produce una imagen en el plano de la retina para la distancia focal del ojo):

Dondevirt_distes la ubicación del plano de la imagen virtual (por ejemplo, profundidad 4203 o 4207, etc.),Pes la potencia dióptrica total analizada anteriormente que incluye contribuciones de la potencia esférica 4001, la potencia cilíndrica 4005 y el ángulo del eje cilíndrico 4007 y en dondeeye_depthes la profundidad del ojo variable 1314.

A continuación, se aplica la etapa 1108 en el método 4100 para escalar la imagen en el plano de imagen virtual designado de manera similar a como se ha descrito anteriormente para la Figura 11. En algunas realizaciones, el plano de la pupila 1415 puede estar fuera del eje y, por lo tanto, escalar la imagen puede requerir un tratamiento adicional, tal como se ha descrito anteriormente con respecto a las Figuras 39A a 39C.

A continuación, las etapas de trazado de rayos 1124, 1126 y 1128 continúan como se ha descrito anteriormente para el método 1100 para calcular el punto de intersección en el plano de imagen virtual correspondiente y los valores de píxeles de imagen correspondientes que van a aplicarse.

Con referencia a las Figuras 43 a 44C y de acuerdo con una realización ilustrativa, ahora se describirá otro proceso de representación de trazado de rayos para compensación de astigmatismo, al que generalmente se hace referencia usando el número 4300.

Este método sigue de cerca el método de la Figura 19 (por ejemplo, trazado de rayos en el plano focal del ojo 2006) y se ilustra por el diagrama de flujo de proceso de la Figura 43. Como se ve en el mismo, este método comprende todas las etapas de la Figura 19, pero con una nueva etapa 4371 añadida entre las etapas 1920 y 1921. Esta nueva etapa se detalla más en la Figura 46. Esta nueva etapa tiene en cuenta los efectos combinados de las variables de potencia dióptrica esférica 4001, potencia dióptrica cilíndrica 4005 y ángulo del eje cilíndrico 4007 para derivar una ubicación para el punto de intersección 2008 en el plano focal 2006.

De hecho, cuando se considera únicamente la potencia dióptrica esférica, el punto de intersección 2008 se calculó dibujando una línea que pasa a través del centro de la pupila 1417, ya que, para una lente esférica ideal, el rayo que pasa a través del centro no se desviará por la óptica refractiva. Esto se ilustra esquemáticamente en la Figura 44<a>, que es una vista en perspectiva de la situación descrita anteriormente en la Figura 20B. A continuación, como se analizó anteriormente, se puede aproximar que cualquier otro rayo que se origine en el mismo píxel convergerá en el mismo punto en el plano focal 2006 (por ejemplo, el rayo que va desde el punto de intersección 1431 en el plano de la pupila hasta el punto 2008 en el plano focal 2006 en la Figura 20B). Sin embargo, si en lugar de modelar el ojo como una lente esférica delgada sino como una lente cilíndrica delgada, a continuación, en este caso, cualquier rayo que se origine desde la misma fuente o píxel a lo largo de un meridiano perpendicular al eje cilíndrico de la lente cilíndrica convergerá en el mismo punto 4410 en el plano focal 2006 a lo largo del eje principal. Esto se ilustra esquemáticamente en la Figura 44B.

Por lo tanto, para el mismo punto de intersección 1431, el punto necesario para dibujar la línea recta tendrá una ubicación diferente a lo largo del eje cilíndrico. Los dos puntos identificados anteriormente (1417 para el caso esférico y 4405 para el caso cilíndrico) pueden tomarse como casos extremos (es decir, puramente esféricos y puramente cilíndricos). Por lo tanto, si consideramos un caso híbrido donde el ojo actúa como una lente esferocilíndrica que combina los efectos de una lente esférica con una lente cilíndrica, ese punto se ubicará en algún lugar entre esos dos puntos extremos (1417 y 4405) en el eje cilíndrico. Esto se ilustra esquemáticamente en las Figuras 45A a 45C. Por ejemplo, la Figura 45A muestra rayos que se dibujan a través de los puntos extremos 1417 y 4405 y la región 4501 a lo largo del eje cilíndrico en el plano de pupila 1415 en donde se espera encontrar una ubicación central de pupila "desplazada" correspondiente. La Figura 45B muestra un diagrama esquemático similar al diagrama de la Figura 42A donde se usa la misma geometría ilustrativa, mientras que la Figura 45C muestra esquemáticamente una ubicación del centro de la pupila desplazada ilustrativa 4515 y sus coordenadas correspondientes en el plano de la pupila 1415.

Por lo tanto, la nueva etapa 4371 del método 4300 consiste en ubicar la ubicación del centro de la pupila desplazada 4515 dentro de este intervalo 4501 a lo largo del eje cilíndrico correspondiente a un valor de entrada del ángulo del eje cilíndrico 4007 para la iteración de píxeles actual iniciada en la etapa 1910. La etapa 4371 puede dividirse en sí misma en dos etapas, como se ilustra en el diagrama de flujo de la Figura 46. Allí vemos que, inicialmente, en la etapa 4602, ese vector de posición 4201 de la ubicación del punto de intersección 1431 en el plano de pupila 1415 se proyecta sobre el eje cilíndrico 4403 para obtener un vector de posición 4405 del punto extremo 4505. Por ejemplo, las componentes x e y del punto 4405 a lo largo del eje cilíndrico 4403 pueden determinarse calculando:

Ex = d cos(8 — (p)cos{(p)

Ey = d cos(8 — (p)sen{(p)

en dondedes la longitud del vector de posición 4201 en la retina,0y 0 son el ángulo del vector de posición 4201 y el ángulo del eje cilíndrico 4403, respectivamente.

Una vez que se conoce el vector 4505 a lo largo del eje cilíndrico que da la posición del punto extremo 4405, en la etapa 4603, podemos escalar la longitud de ese vector basándose en la potencia dióptrica relativa de las contribuciones esféricas y cilíndricas requeridas o deseadas. Se pueden usar diferentes funciones de escala. Por ejemplo, la función de escala.Fspuede ser del tipo:

Fs ~C/(C 5 )

en donde C es la potencia dióptrica cilíndrica 4005 y S la potencia dióptrica esférica 4001 que deseamos inducir. Esta función tiende a 0 cuando S >> C (es decir, ojo = lente puramente esférica), o a 1 si C >> S (ojo = lente puramente cilindrica).

Por lo tanto, a continuación, la ubicación del centro de la pupila desplazada 4515 puede calcularse como:

Cx = F sdcos(0 — 0)cos(0)

Cy = Fsdcos(0— 0)sen(0)

en donde(Cx,Cy)son las coordenadas del centro de pupila desplazado 4515 en el plano de pupila 1415,Fses la función de escala definida anteriormente,0el ángulo del vector de posición 4201 y 0 el ángulo del eje cilíndrico 4403, ambos definidos con respecto al eje x en el marco de referencia de la pupila, como se observa en las Figuras 45B y 45C. Como se analizó anteriormente, en el caso donde la cabeza esté inclinada o a ángulo con respecto a la pantalla, puede ser necesario usar un sistema de referencia de pupila local antes y después de la etapa 2871.

Una vez que se ha calculado la ubicación del centro de la pupila desplazada 4515, las etapas 1921 y 1923 del método 4300 pueden continuar como se ha descrito anteriormente, pero reemplazando la ubicación del centro de la pupila desplazada 1417 por la ubicación del centro de la pupila desplazada 4515 para calcular la ubicación del punto de intersección 2008 en el plano focal 2006. Sin embargo, la etapa 1927 puede continuar sin usar la ubicación del centro de la pupila desplazada 4515, ya que se supone que el centro de la pupila 1417 está alineado con la ubicación del centro de la pantalla 2018, por lo que no se necesita compensación cilíndrica.

Todas las demás etapas del método 4300 reflejan las del método 1900. Además, en el caso donde la potencia dióptrica cilíndrica 4005 sea cero, el método 4300 proporciona el mismo resultado que el método 1900, como se esperaba, ya que las ecuaciones mostradas anteriormente darán una ubicación del centro de la pupila desplazada 4515 que es igual a la posición del centro de la pupila 1417. En algunas realizaciones, los métodos 4100 y 4300 descritos anteriormente también pueden adaptarse para proyectar o mostrar múltiples imágenes u optotipos simultáneamente a diferentes valores de potencia dióptrica esférica 4001, potencia dióptrica cilíndrica 4005 y ángulo de eje cilíndrico 4007.

Por ejemplo, una pequeña modificación de los métodos 4100 y 4300 que permitiría múltiples optotipos simultáneos sería definir regiones o porciones de píxeles dentro de la pantalla de píxeles 1401 y asignarles un único optotipo que tenga un correspondiente conjunto asignado de parámetros de entrada (por ejemplo, potencia dióptrica esférica 4001, potencia dióptrica cilíndrica 4005 y ángulo de eje cilíndrico 4007). Por lo tanto, el conjunto de parámetros a usar se conocería en cada iteración de la etapa 1110 donde se elige un nuevo píxel para el trazado de rayos. El método obtendría el conjunto correspondiente de parámetros de corrección de la visión asignados a la porción de pantalla de píxeles que comprende el píxel elegido y los usaría tras alcanzar la etapa 4101.

En un ejemplo que usa el método 4100 e ilustrado esquemáticamente en las Figuras 50A y 50B, la pantalla de píxeles 1401 se divide en 9 celdas/regiones/porciones, estando reservado cada píxel dentro de una porción dada para mostrar una única imagen u optotipo con un conjunto correspondiente de parámetros de corrección de visión. El técnico experto entenderá que la división mostrada en las Figuras 50A y 50B es únicamente un ejemplo y que cualquier configuración divisional de la pantalla de píxeles 1401 puede usarse sin limitación. Además, en el ejemplo de la Figura 50A, se muestran las porciones 2 y 7, a cada una de las cuales se les ha asignado un conjunto distinto de parámetros de corrección de la visión 5001 y 5002. En la Figura 50B se muestran dos rayos de luz que se originan desde las porciones 2 y 9 que tienen el mismo punto de intersección 1431 en el plano de pupila 1415, pero en donde los distintos conjuntos 5001 y 5002 dan como resultado cada plano de imagen virtual 1405 a una distancia o profundidad diferente 5004 y 5008, respectivamente.

En algunas realizaciones, la imagen u optotipo asignado a una porción de matriz de píxeles dada puede hacerse lo suficientemente pequeña y/o centrada dentro de dicha porción para evitar cualquier superposición/interferencia/oclusión entre el campo de luz generado a partir de esta porción de matriz de píxeles con un campo de luz emitido desde una porción de matriz de píxeles vecina. Por ejemplo, en el caso de optotipos tales como letras, éstas pueden ser pequeñas y estar rodeadas de píxeles transparentes o similares.

La misma técnica ilustrada en la Figura 50A de asignación de porciones o regiones de pantalla de píxeles a la pantalla de píxeles 1401 también se puede usar para el método 4300. En este caso, el conjunto de parámetros de corrección de la visión correspondientes a una porción de pantalla de píxeles dada se recupera en la etapa 1910 y se usa tras alcanzar la etapa 4371.

Con referencia a las Figuras 51 y 52, y de acuerdo con una realización, ahora se analizarán otros métodos para mostrar múltiples optotipos en distintos planos de imagen, pero en el contexto de la compensación del astigmatismo. En algunas realizaciones, los métodos 2400 y 2700 de las Figuras 24 y 27 pueden adaptarse para la compensación del astigmatismo de manera similar a cómo se adaptaron los métodos 1100 y 1900 a los métodos 4100 y 4300.

La Figura 51 muestra un diagrama de flujo de proceso del método 5100, que es una versión del método 2400 que incorpora compensación de astigmatismo. Como se muestra en la Figura 51, las etapas 1102 a 1122 continúan como se ha descrito anteriormente. A continuación, una vez que se conoce el punto de intersección 1431, la etapa 5101 continúa como en la etapa 4101 descrita anteriormente. Sin embargo, en lugar de usar un único conjunto de valores de potencia dióptrica esférica 4001, eje cilíndrico 4007 y potencia cilíndrica 4005 para calcular un valor de potencia dióptrica total, en la etapa 5101 se calcula en su lugar un conjunto de diferentes valores de potencia dióptrica total, correspondiendo cada valor a un conjunto diferente de potencia dióptrica esférica 4001, potencia cilíndrica 4005 y eje cilíndrico 4007 correspondiente a un optotipo diferente que se muestra. Por lo tanto, si se muestran N optotipos diferentes simultáneamente, a continuación, se calculan en este punto N valores de potencias dióptricas totales correspondientes a N planos de imagen virtuales diferentes. A continuación, en la etapa 5105, de manera similar a la etapa 4105 del método 4100, cada plano de imagen virtual puede colocarse o ubicarse digitalmente a la distancia o profundidad correspondiente a diferentes conjuntos correspondientes de valores de potencia dióptrica. En la etapa 5108 (de manera similar a la etapa 2408) cada imagen de optotipo se puede escalar en su correspondiente plano de imagen virtual como se ha descrito anteriormente. A continuación, la etapa 2435 continúa tal como se ha descrito en la Figura 25 rastreando cada plano de imagen virtual e identificando el valor de píxel no transparente más cercano. Finalmente, las etapas 1126 y 1128 continúan como se ha descrito anteriormente.

De manera similar, la Figura 52 muestra un diagrama de flujo del proceso que ilustra una versión adaptada de manera similar del método 2700 de la Figura 27 modificado para tener en cuenta la compensación del astigmatismo, de acuerdo con una realización. Una vez más, la mayoría de las etapas siguen el método 2700 descrito anteriormente. Sin embargo, de manera similar a la nueva etapa 4371 en el método 4300, la etapa 5271 se inserta en el presente documento después de que se haya calculado la intersección de pupila 1431 para un píxel dado (etapas 1918 y 1920). En este punto, se calcula una ubicación de un centro de pupila desplazado 4505 tal como se analizó anteriormente con respecto a la etapa 4371, pero, en lugar de calcular una única ubicación del centro de pupila desplazado, se calculan múltiples ubicaciones, cada una correspondiente a diferentes valores de potencia dióptrica 4001, potencia cilíndrica 4005, y el eje cilíndrico 4007 de un optotipo diferente. A continuación, en la etapa 5221, de manera similar a la etapa 1921 del método 4300, se puede dibujar un vector a través de la ubicación del centro de la pupila desplazada, pero en el presente documento se dibuja un vector diferente para cada una de las ubicaciones del centro de la pupila desplazada calculadas en la etapa anterior. Por lo tanto, si se muestran N optotipos simultáneamente, teniendo cada imagen su propio conjunto de parámetros, a continuación, se pueden derivar N ubicaciones del centro de la pupila desplazada a partir de los mismos, definiendo cada uno un punto de intersección diferente en su plano focal del ojo respectivo en la etapa 1923 de la etapa 2735 (es decir, cada plano focal en la etapa 2805 tendrá su propio vector asociado para encontrar el punto de intersección 2008). A partir de esto, el resto del método 5200 sigue el método 2700 normalmente.

En algunas realizaciones, suponiendo que todos los optotipos usan la misma potencia dióptrica esférica 4001, pero diferentes valores de potencia dióptrica cilíndrica 4005 y ángulo del eje cilíndrico 4007, se puede usar una primera iteración de trazado de rayos usando un valor inicial de potencia dióptrica esférica 4001, pero con potencia dióptrica cilíndrica 4005 establecida a cero en primer lugar.

Como ejemplo, en el método 4100, se puede ejecutar una primera iteración usando únicamente potencia dióptrica esférica 4001 hasta que se calcule el punto de intersección 1423 en el plano de imagen virtual 1405 y se identifique el valor de imagen de píxel correspondiente en la etapa 1126 (pero no se represente). A continuación, se identifica el optotipo o imagen asociada con este valor de imagen de píxel y los valores correspondientes de potencia dióptrica cilíndrica 4005 y ángulo de eje cilíndrico 4007 para este optotipo se mantienen en la memoria. Sin embargo, el valor de la imagen de píxeles aún no se usa. En su lugar, el método inicia desde la etapa 4101 (punto en la pupila), pero ahora usa los valores 4005 y 4007 para calcular un nuevo valor para la potencia dióptrica total. A continuación, este nuevo valor se convierte como se ha descrito anteriormente en una nueva posición del plano de imagen virtual 1405. El rayo se rastrea hasta la nueva posición y se vuelve a calcular el valor de imagen de píxel correspondiente. Se comprueba que el valor del píxel corresponda al mismo optotipo o imagen identificada en la primera iteración. Si es el caso, a continuación, el método puede pasar al siguiente píxel en la matriz de píxeles 1401.

En el caso donde la segunda iteración encuentre que el optotipo (en el plano de la imagen virtual) ha cambiado, a continuación, se usan los valores 4005 y 4007 para ese nuevo optotipo y se realiza una nueva iteración. Se realiza otra comprobación de que el mismo optotipo se cruza de nuevo.

En el caso de píxeles transparentes, en algunas realizaciones, estos pueden asignarse al optotipo o imagen más cercana a ellos. Por lo tanto, si en la primera iteración hay un píxel transparente

En algunos casos, el método de dos iteraciones descrito anteriormente puede dar como resultado un gran salto en la potencia dióptrica. En algunas realizaciones, en lugar de hacer dos iteraciones como se ha descrito anteriormente (una primera iteración que usa únicamente la potencia dióptrica esférica 4001 y una segunda que añade la contribución de la potencia dióptrica cilíndrica 4005 y el ángulo del eje cilíndrico 4007), la segunda iteración puede descomponerse en múltiples iteraciones (es decir, similar a un procedimiento de optimización numérica). Por ejemplo, después de realizar la primera iteración usando únicamente potencia dióptrica esférica, en lugar de asignar el valor completo de la potencia dióptrica cilíndrica 4005 y el ángulo del eje cilíndrico 4007 para la segunda iteración, únicamente se realiza un pequeño incremento en estos parámetros. Si la segunda iteración se cruza con el mismo optotipo, a continuación, se realiza de nuevo una tercera iteración aumentando 4005 y 4007 en un pequeño valor. De nuevo, si en cualquier iteración se cruza un optotipo diferente, a continuación, la siguiente iteración observará los parámetros cilíndricos incrementados hacia los valores finales de este nuevo optotipo. Las iteraciones se repiten hasta la convergencia para este píxel dado en la matriz de píxeles 1401 (es decir, se usan los valores deseados finales de 4005 y 4007 y se cruza el optotipo correcto). A continuación, se inicia una nueva serie de iteraciones para el siguiente píxel.

De manera similar, en algunas realizaciones, se puede aplicar el mismo procedimiento al método 4300, pero en donde se incrementa un desplazamiento en la posición central de la pupila desplazada 4515 gradualmente o de forma iterativa como una función del optotipo en el plano focal del ojo 2006.

En consecuencia, se puede observar que los métodos de trazado de rayos 2400 y 2700 mencionados anteriormente, cualquier modificación a los mismos también analizada anteriormente, y las soluciones de pantalla de campo de luz relacionadas, se pueden aplicar igualmente a soluciones de ajuste de percepción de imágenes para el consumo de medios visuales, como a las soluciones de pruebas de visión subjetiva o a otros campos de actividad tecnológicamente relacionados. Como se mencionó anteriormente, todos los métodos de pantalla de campo de luz y representación/trazado de rayos analizados anteriormente pueden usarse para implementar, de acuerdo con diversas realizaciones, un dispositivo o sistema de prueba de visión subjetiva tal como un foróptero o refractor. De hecho, una pantalla de campo de luz puede sustituir, al menos en parte, los diversos componentes ópticos refractivos habitualmente presentes en un dispositivo de este tipo. Por lo tanto, los métodos de trazado de rayos de campo de luz de corrección de la visión 1100, 1900, 2400, 2700, 4100, 4300, 5100 o 5300 analizados anteriormente se pueden aplicar igualmente para representar optotipos a diferente potencia dióptrica o corrección refractiva generando corrección de visión para hiperopía (hipermetropía) y miopía (falta de visión), como se ha descrito anteriormente en el caso general de una pantalla de corrección de visión. Los sistemas y métodos de campo de luz descritos en el presente documento, de acuerdo con algunas realizaciones, se pueden aplicar para crear las mismas capacidades que un instrumento tradicional y para abrir un espectro de nuevas características, al mismo tiempo que se mejoran muchos otros aspectos operativos del dispositivo. Por ejemplo, la naturaleza digital de la pantalla de campo de luz permite cambios continuos en la potencia dióptrica en comparación con el cambio discreto causado al conmutar o cambiar una lente o similar; mostrar dos o más correcciones dióptricas diferentes sin problemas al mismo tiempo; y, en algunas realizaciones, la posibilidad de medir aberraciones de orden superior y/o simularlas para diferentes propósitos tales como decidir lentes de forma libre, protocolos de operación de cirugía de cataratas, elección de IOL, etc.

Con referencia a las Figuras 30 y 31A a 31C, y de acuerdo con diferentes realizaciones, ahora se describirá un sistema de prueba de visión subjetiva ilustrativo, al que generalmente se hace referencia usando el número 3000. En el corazón de este sistema, se encuentra un dispositivo de prueba de visión de campo de luz, tal como un refractor de campo de luz o un foróptero 3001. Generalmente, el foróptero de campo de luz 3001 es un dispositivo que comprende, al menos en parte, una pantalla de campo de luz 3003 y que se puede operar para mostrar o generar uno o más optotipos a un paciente cuya agudeza visual (por ejemplo, error refractivo) se prueba. En algunas realizaciones, el foróptero de campo de luz puede comprender un rastreador del ojo 3009 (tal como una cámara de IR cercano u otra como se analizó anteriormente) que puede usarse para determinar la posición del centro de la pupila en tiempo real o casi en tiempo real, para localizar con precisión la pupila del paciente, como se explicó anteriormente con respecto a los métodos de trazado de rayos 1100, 1900, 2400, 2700, 4100, 4300, 5100 o 5300. De hecho, la Figura 32 muestra una representación de la resolución angular (en minutos de arco) de una pantalla de campo de luz ilustrativa que comprende una pantalla de píxeles digitales de 1500 ppp basándose en la potencia dióptrica de la imagen de campo de luz (en dioptrías). Observamos claramente que, en este ejemplo particular, la pantalla de campo de luz puede generar desplazamientos (línea 3205) en dioptrías que tienen una resolución más alta correspondiente a una visión 20/20 (línea 3207) o mejor (por ejemplo, 20/15 - línea 3209) y cerca de (20/10 - línea 3211)), en este punto dentro de un intervalo de potencia dióptrica de 2 a 2,5 dioptrías. Por lo tanto, las pantallas de campo de luz y los métodos de trazado de rayos descritos anteriormente, de acuerdo con diferentes realizaciones, pueden usarse para reemplazar, al menos en parte, componentes ópticos tradicionales. En algunas realizaciones, se puede usar un reposacabezas, un ocular o similar (no mostrado) para mantener la cabeza del paciente quieta y en la misma ubicación, renunciando por lo tanto en tales ejemplos a la utilidad general de un rastreador de pupila o técnicas similares fijando sustancialmente una ubicación de la pupila con respecto a este reposacabezas. En algunas realizaciones, el foróptero 3001 puede comprender una interfaz de red 3023 para comunicarse a través de la red con una base de datos o servidor remoto 3059.

Por ejemplo, en una realización y como se ilustra en la Figura 31A, el foróptero de campo de luz 3001 puede comprender una pantalla de campo de luz 3003 (que comprende aquí un MLA 3103 y una pantalla de píxeles digitales 3105) ubicada relativamente lejos (por ejemplo, uno o más metros) del ojo del paciente que se está diagnosticando actualmente. Obsérvese que, la línea punteada se usa para ilustrar esquemáticamente la dirección de los rayos de luz emitidos por la pantalla 3105. También se ilustra el rastreador del ojo 3009, que puede proporcionarse como un elemento físicamente separado, por ejemplo, instalado en una ubicación dada de una habitación o similar. En algunas realizaciones, el rastreador de ojo/pupila indicado puede incluir la proyección de marcadores/patrones de IR para ayudar a alinear el ojo del paciente con la pantalla de campo de luz. En algunas realizaciones, se puede considerar una ventana de tolerancia (por ejemplo, "caja de ojos") para limitar la necesidad de actualizar la iteración del trazado de rayos. Un valor ilustrativo del tamaño del ojo, en algunas realizaciones, es de aproximadamente 6 mm, aunque como alternativa se pueden establecer cajas de ojos más pequeñas (por ejemplo, 4 mm) o más grandes para afectar la calidad de la imagen, la estabilidad o parámetros operativos similares.

Volviendo a la Figura 30, el foróptero de campo de luz 3001 también puede comprender, de acuerdo con diferentes realizaciones y como se explicará más adelante, uno o más componentes ópticos refractivos 3007, una unidad de procesamiento 3021, una unidad de almacenamiento de datos o memoria interna 3013, una interfaz de red 3023, una o más cámaras 3017 y un módulo de alimentación 3023.

En algunas realizaciones, el módulo de alimentación 3023 puede comprender, por ejemplo, una batería recargable de iones de litio o similar. En algunas realizaciones, puede comprender una fuente de alimentación externa adicional, tal como, por ejemplo, una fuente de alimentación externa USB-C. También puede comprender un indicador visual (pantalla o visualizador) para comunicar el estado de alimentación del dispositivo, por ejemplo, si el dispositivo está encendido/apagado o recargando.

En algunas realizaciones, la memoria interna 3013 puede ser cualquier forma de almacenamiento electrónico, incluyendo una unidad de disco, una unidad óptica, una memoria de sólo lectura, una memoria de acceso aleatorio o una memoria flash, por nombrar algunos ejemplos. En algunas realizaciones, una biblioteca de patrones de gráficos (gráficos de Snellen, optotipos prescritos, formularios, patrones u otros) puede estar ubicada en la memoria interna 3013 y/o recuperarse desde el servidor remoto 3059.

En algunas realizaciones, se pueden usar uno o más componentes ópticos 3007 en combinación con la pantalla de campo de luz 3003, por ejemplo, para acortar las dimensiones del dispositivo y aún ofrecer un intervalo aceptable en potencia dióptrica. El principio general se ilustra esquemáticamente en las representaciones de las Figuras 33a a 33D. En estas representaciones, la calidad de imagen (por ejemplo, inversa de la resolución angular, cuanto mayor es mejor) en la que los optotipos son lo suficientemente pequeños como para ser útiles para pruebas de visión en esta representación está por encima de la línea horizontal 3101, que representa una visión típica 20/20. La Figura 33A muestra la representación para la pantalla de campo de luz únicamente, donde observamos los dos picos característicos correspondientes al punto resoluble más pequeño, uno de los cuales se representó en la Figura 32 (en este punto invertido y mostrado como un pico en lugar de una cuenca), y donde cada región por encima de la línea puede cubrir unas pocas dioptrías de potencia dióptrica, de acuerdo con algunas realizaciones. Si bien el intervalo dióptrico puede, en algunas realizaciones, ser más limitado de lo necesario cuando se confía únicamente en la pantalla de campo de luz, es posible cambiar este intervalo añadiendo uno o más componentes ópticos refractivos. Esto se muestra en la Figura 33B, donde las regiones por encima de la línea 3101 se desplazan hacia la izquierda (dioptrías negativas) añadiendo una única lente en la trayectoria óptica.

Por lo tanto, usando una multiplicidad de componentes ópticos refractivos o alternando secuencialmente entre diferentes componentes refractivos de potencia dióptrica creciente o decreciente, es posible desplazar el centro del intervalo de dioptrías del campo de luz a cualquier valor requerido, como se muestra en la Figura 33C, y, por lo tanto, la calidad de la imagen puede mantenerse por encima de la línea 3101 para cualquier potencia dióptrica requerida, como se muestra en la Figura 33D. En algunas realizaciones, se puede cubrir, por ejemplo, un intervalo de 30 dioptrías de 10 a -20. En el caso de uno o más carretes de lentes, la lente se puede cambiar para un incremento de potencia dióptrica mayor dado, y la pantalla de campo de luz se usaría para proporcionar un cambio continuo más preciso para señalar con precisión la potencia dióptrica total requerida para compensar la agudeza visual reducida del paciente. Esto aún daría como resultado que el foróptero de campo de luz 3001 tuviera un número reducido de componentes ópticos refractivos en comparación con el número de componentes necesarios en un foróptero tradicional, mientras que mejoraría drásticamente la capacidad de ajuste preciso general del dispositivo.

Un ejemplo, de acuerdo con una realización, de un foróptero de campo de luz 3001 de este tipo se ilustra esquemáticamente en la Figura 31B, en donde la pantalla de campo de luz 3003 (en el presente documento mostrada de nuevo que comprende MLA 3103 y la pantalla de píxeles digitales 3105) se combina con una multiplicidad de componentes refractivos 3007 (en el presente documento se ilustra como un carrete de lentes como un ejemplo únicamente). Cambiando el componente refractivo usado en combinación con la pantalla de campo de luz, se puede cubrir un intervalo dióptrico mayor. Esto también puede proporcionar medios para reducir la dimensión del dispositivo, haciéndolo en algunas realizaciones más portátil, y abarcar todos sus componentes internos en una cubierta, alojamiento o carcasa 3111. En algunas realizaciones, el foróptero de campo de luz puede comprender un alojamiento de ABS duradero y puede ser resistente a impactos y a entornos hostiles. En algunas realizaciones, el foróptero de campo de luz 3001 puede comprender un tacto telescópico para uso fijo o portátil; soportes de montaje opcionales y/o un estuche de transporte. En algunas realizaciones, todos los componentes pueden estar protegidos internamente y sellados de los elementos.

En algunas realizaciones, la carcasa puede comprender además un ocular o similar a través del que el paciente tiene que mirar, lo que puede limitar el movimiento del ojo del paciente durante el diagnóstico y/o proporcionar indirectamente una ubicación de pupila al representador de campo de luz.

En algunas realizaciones, también puede ser posible reducir aún más el tamaño del dispositivo añadiendo, por ejemplo, un espejo o cualquier dispositivo que pueda aumentar la trayectoria óptica. Esto se ilustra en la Figura 31C donde la longitud del dispositivo se redujo añadiendo un espejo 3141. Esto se muestra esquemáticamente mediante la flecha punteada que ilustra la luz que se emite desde la pantalla de píxeles 3105 que viaja a través del MLA 3103 antes de ser reflejada por el espejo 3141 a través de los componentes refractivos 3007 y finalmente incidir en el ojo.

El técnico experto entenderá que diferentes ejemplos de componentes refractivos 3007 pueden incluir, sin limitación, una o más lentes, en ocasiones dispuestas en orden de potencia dióptrica creciente en uno o más carretes de lentes similares a lo que se encuentra típicamente en los forópteros tradicionales; una lente fluida controlada eléctricamente; lente de Fresnel activa; y/o Moduladores de Luz Espacial (SLM). En algunas realizaciones, se pueden usar motores y/o accionadores adicionales para operar componentes refractivos 3007. Estos pueden vincularse comunicativamente a la unidad de procesamiento 3021 y al módulo de potencia 3023, y operar sin problemas con la pantalla de luz 3003 para proporcionar la potencia dióptrica requerida.

Por ejemplo, las Figuras 34A y 34B muestran una vista en perspectiva de un foróptero de campo de luz ilustrativo 3001 similar al de la Figura 31B, pero en donde el componente refractivo 3007 es una lente líquida sintonizable eléctricamente. Por lo tanto, en esta realización particular, no se usa ningún componente mecánico o móvil, lo que puede dar como resultado que el dispositivo sea más robusto. En algunas realizaciones, la lente sintonizable eléctricamente puede tener un intervalo de ±13 dioptrías.

En una realización ilustrativa, se usa una pantalla de 1000 ppp con un MLA que tiene una distancia focal de 65 mm y un paso de 1000 pm con el ojo del usuario ubicado a una distancia de aproximadamente 26 cm. Una realización similar usa el mismo MLA y distancia de usuario con una pantalla de 3000 ppp.

También se probaron o usaron otras pantallas con resoluciones que incluyen 750 ppp, 1000 ppp, 1500 ppp y 3000 ppp, al igual que MLA con una distancia focal y paso de 65 mm y 1000 pm, 43 mm y 525 pm, 65 mm y 590 pm, 60 mm y 425pm, 30 mm y 220 pm, y 60 mm y 425üpm, respectivamente, y distancias de usuario de 26 cm, 45 cm o 65 cm.

Volviendo a la Figura 30, en algunas realizaciones, el rastreador del ojo 3009 puede ser una cámara digital, en cuyo caso puede usarse para adquirir imágenes adicionales del ojo del paciente para proporcionar diagnósticos adicionales, tales como reflejos pupilares y respuestas durante la prueba, por ejemplo. En otras realizaciones, se pueden usar una o más cámaras adicionales 3017 para adquirir estas imágenes. En algunas realizaciones, el foróptero de campo de luz 3001 puede comprender cámaras de seguimiento estereoscópicas integradas.

En algunas realizaciones, la realimentación y/o el control de la prueba de visión que se administra se puede proporcionar a través de una interfaz de control 3011. En algunas realizaciones, la interfaz de control 3011 puede comprender un dispositivo similar a un controlador portátil especializado 3045. Este controlador 3045 puede conectarse mediante un cable o de forma inalámbrica y puede usarse por el paciente directamente y/o por un operador como un profesional de la vista. En algunas realizaciones, tanto el paciente como el operador pueden tener su propio controlador especializado. En algunas realizaciones, el controlador puede comprender botones digitales, palancas analógicas, diales, pantallas táctiles y/o gatillos.

En algunas realizaciones, la interfaz de control 3011 puede comprender una pantalla digital o una pantalla táctil, ya sea en el propio dispositivo foróptero o en un módulo externo. En otras realizaciones, la interfaz de control puede permitir que otros dispositivos remotos controlen el foróptero del campo de luz a través de la interfaz de red. Por ejemplo, el dispositivo digital remoto 3043 puede conectarse al foróptero de campo de luz mediante un cable (por ejemplo, cable USB, etc.) o de forma inalámbrica (por ejemplo, a través de Bluetooth o similar) e interactuar con el foróptero de campo de luz a través de una aplicación, software o sitio web especializado. Una aplicación especializada de este tipo puede comprender una interfaz gráfica de usuario (GUI) y también puede estar vinculada comunicativamente a una base de datos remota 3059.

En algunas realizaciones, el paciente puede dar realimentación verbal y el operador puede controlar la prueba de visión basándose en esa realimentación verbal. En algunas realizaciones, el foróptero 3001 puede comprender un micrófono para registrar las comunicaciones verbales del paciente, ya sea para comunicarlas a un operador remoto a través de la interfaz de red 3023 o para interactuar directamente con el dispositivo (por ejemplo, mediante reconocimiento de voz o similar).

En algunas realizaciones, la unidad de procesamiento 3021 puede estar conectada comunicativamente al almacenamiento de datos 3013, al rastreador ocular 3009, a la pantalla de campo de luz 3003 y a los componentes refractivos 3007. La unidad de procesamiento 3021 puede ser responsable de representar uno o más optotipos a través de la pantalla de campo de luz 3003 y, en algunas realizaciones, controlar conjuntamente los componentes refractivos 3007 para conseguir una potencia dióptrica total requerida. También puede ser operable para enviar y recibir datos a la memoria interna 3013 o hacia/desde la base de datos remota 3059.

En algunas realizaciones, los datos de diagnóstico pueden transmitirse/comunicarse automáticamente a la base de datos remota 3059 o al dispositivo digital remoto 3043 a través de la interfaz de red 3023 mediante el uso de una conexión de red alámbrica o inalámbrica. El experto entenderá que en el presente documento se pueden considerar diferentes medios de conexión de dispositivos electrónicos, tales como, pero sin limitación, Wi-Fi, Bluetooth, NFC, celular, 2G, 3G, 4G, 5G o similares. En algunas realizaciones, la conexión se puede realizar mediante un cable de conector (por ejemplo, USB que incluye microUSB, USB-C, conector Lightning, etc.). En algunas realizaciones, el dispositivo digital remoto 3043 puede estar ubicado en una habitación, edificio o ciudad diferente.

En algunas realizaciones, se pueden combinar dos forópteros de campo de luz 3001 uno al lado del otro para medir de forma independiente la agudeza visual tanto del ojo izquierdo como del derecho al mismo tiempo. En la Figura 35 se muestra un ejemplo, donde dos unidades correspondientes a la realización de las Figuras 34A y 34B (usadas como ejemplo únicamente) se colocan una al lado de la otra o se fusionan en un único dispositivo.

En algunas realizaciones, una aplicación, software o sitio web especializado puede proporcionar integración con software de datos de pacientes de terceros. En algunas realizaciones, el software del foróptero puede actualizarse sobre la marcha a través de una conexión de red y/o integrarse con la aplicación de teléfono inteligente del paciente para actualizaciones y recordatorios.

En algunas realizaciones, la aplicación, software o sitio web especializado puede proporcionar además una plataforma de colaboración en tiempo real remota entre el profesional de la visión y el paciente, y/o entre diferentes profesionales de la visión. Esto puede incluir interacción entre diferentes participantes a través de chat de vídeo, chat de audio, mensajes de texto, etc.

En algunas realizaciones, el foróptero de campo de luz 3001 puede operarse por uno mismo o por un optometrista, oftalmólogo u otro profesional certificado en el cuidado de la vista. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un paciente podría usar el foróptero 3001 en la comodidad de su propio hogar.

Con referencia a la Figura 36 y de acuerdo con diferentes realizaciones ilustrativas, ahora se describirá un método de prueba de visión subjetiva dinámica que usa el sistema de prueba de visión 3000, al que generalmente se hace referencia usando el número 3600. Como se mencionó anteriormente, el uso de una pantalla de campo de luz permite que el foróptero 3001 del sistema de prueba de visión 3000 proporcione pruebas de visión más dinámicas y/o más modulares que lo que generalmente es posible con los forópteros tradicionales. Generalmente, el método 3600 busca diagnosticar la agudeza visual reducida de un paciente y producir a partir de lo mismo, en algunas realizaciones, una prescripción ocular o similar.

En algunas realizaciones, la información de prescripción ocular puede incluir, para cada ojo, uno o más de: valores esféricos, cilíndricos y/o axiales distantes, y/o un valor de adición cercano (esférico).

En algunas realizaciones, la información de la prescripción ocular también puede incluir la fecha del examen ocular y el nombre del oftalmólogo que realizó el examen ocular. En algunas realizaciones, la información de prescripción ocular también puede comprender un conjunto de parámetro o parámetros de corrección de la visión 201 usados para operar cualquier pantalla de campo de luz de corrección de la visión usando los sistemas y métodos descritos anteriormente. En algunas realizaciones, la prescripción ocular puede estar vinculada a un perfil de paciente o similar, que puede contener información adicional del paciente, tal como un nombre, dirección o similar. El perfil del paciente también puede contener información médica adicional acerca del usuario. Toda la información o datos (es decir, conjunto de parámetro o parámetros de corrección de visión 201, datos de perfil de usuario, etc.) pueden mantenerse en la base de datos remota 3059. De manera similar, en algunas realizaciones, el parámetro o parámetros de corrección de la visión actuales del usuario pueden almacenarse activamente y accederse desde una base de datos externa 3059 operada dentro del contexto de un sistema de suscripción de corrección de la visión basado en servidor o similar, y/o desbloquearse para acceso local a través de la aplicación cliente tras la autenticación del usuario con el sistema basado en servidor.

Al ser el foróptero 3001, en algunas realizaciones, portátil, se puede elegir una amplia gama de entornos para realizar la prueba de visión (hogar, consultorio de un oftalmólogo, etc.). Al inicio, se puede colocar el ojo del paciente en la ubicación requerida. Esto normalmente se realiza colocando su cabeza sobre un reposacabezas o colocando el objetivo (ocular) en el ojo que se va a diagnosticar. Como se mencionó anteriormente, la prueba de visión puede ser autoadministrada o parcialmente autoadministrada por el paciente. Por ejemplo, el operador (por ejemplo, un oftalmólogo u otro) puede tener control sobre el tipo de prueba que se realiza y/o ser la persona que genera o ayuda a generar a partir de la misma una prescripción ocular, mientras que el paciente puede introducir entradas dinámicamente durante la prueba (por ejemplo, eligiendo o seleccionando un optotipo, etc.).

Como se analizó anteriormente, el método de representación de campo de luz 3600 generalmente requiere una ubicación precisa del centro de la pupila del paciente. Por tanto, en la etapa 3605, se adquiere una ubicación de este tipo. En algunas realizaciones, una ubicación de la pupila de este tipo se puede adquirir a través del rastreador ocular 3009, ya sea una vez, a intervalos o de forma continua. En otras realizaciones, la ubicación puede derivarse de la dimensión del dispositivo o sistema. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el uso de un ocular o similar proporciona un medio indirecto para derivar la ubicación de la pupila. En algunas realizaciones, el foróptero 3001 puede autocalibrarse y no requerir ninguna configuración o manipulación externa adicional del paciente o el médico antes de ser operable para iniciar una prueba de visión.

En la etapa 3610, se muestran al paciente uno o más optotipos, con una o más potencias dióptricas (por ejemplo, en secuencia, uno al lado del otro o en un patrón/diseño de cuadrícula). El uso de la pantalla de campo de luz 3003 ofrece múltiples posibilidades con respecto a cómo se presentan los optotipos y a qué potencia dióptrica se puede representar cada uno. Los optotipos podrán presentarse secuencialmente a diferentes potencias dióptricas, mediante uno o más incrementos de potencia dióptrica. En algunas realizaciones, el paciente y/u operador pueden controlar la velocidad y el tamaño de los incrementos de potencia dióptrica.

En algunas realizaciones, los optotipos también se pueden presentar, al menos en parte, simultáneamente en la misma imagen, pero representados con una potencia dióptrica diferente (mediante métodos de trazado de rayos 2400 o 2700, por ejemplo). Por ejemplo, la Figura 37 muestra un ejemplo de cómo se pueden mostrar al paciente diferentes optotipos, pero representados con diferentes potencias dióptricas simultáneamente. Estos podrán estar dispuestos en columnas o en una tabla o similar. En la Figura 37, observamos dos columnas de tres optotipos (K, S, V), que varían en tamaño, tal como los percibe el paciente, y cada columna se representa con diferentes grados de corrección refractiva (por ejemplo, potencia dióptrica). En este ejemplo específico, los optotipos de la derecha se perciben más borrosos que los optotipos de la izquierda.

Por tanto, en la etapa 3615, el paciente comunicaría/verbalizaría esta información al operador o introduciría/seleccionaría a través de la interfaz de control 3011 la columna de la izquierda como la más clara. Por lo tanto, en algunas realizaciones, el método 3600 puede configurarse para implementar funciones de prueba dinámicas que ajustan dinámicamente la potencia dióptrica de uno o más optotipos mostrados en tiempo real en respuesta a una entrada designada, mostrada en el presente documento por la flecha que retrocede desde la etapa 3620 a la etapa 3610. En el caso de optotipos presentados secuencialmente, el paciente puede indicar cuándo son más claros los optotipos mostrados. En algunas realizaciones, el paciente puede controlar la secuencia de optotipos mostrados (hacia adelante y hacia atrás según sea necesario en potencia dióptrica) y la velocidad y el incremento con el que se presentan, hasta que identifique el optotipo más claro. En algunas realizaciones, el paciente puede indicar qué optotipo o qué grupo de optotipos es el más claro moviendo un icono indicador o similar dentro de la imagen mostrada.

En algunas realizaciones, los optotipos pueden presentarse a través de una transmisión de vídeo o similar.

En algunas realizaciones, cuando se usa un carrete de lentes o similar, pueden ser inevitables cambios discontinuos en la potencia dióptrica. Por ejemplo, el carrete de lentes puede usarse para proporcionar un incremento mayor en la potencia dióptrica, como se analizó anteriormente. Por lo tanto, la etapa 3610 puede comprender en este caso mostrar en primer lugar incrementos mayores de potencia dióptrica cambiando la lente según sea necesario, y cuando se identifican los optotipos más claros o menos borrosos, realizar un ajuste preciso con incrementos continuos o más pequeños en potencia dióptrica usando la pantalla de campo de luz. En el caso de optotipos presentados simultáneamente, los componentes refractivos 3007 pueden actuar sobre todos los optotipos al mismo tiempo, y el cambio de potencia dióptrica entre ellos puede controlarse únicamente mediante la pantalla de luz 3003. En algunas realizaciones, por ejemplo, cuando se usa una lente fluida ajustable eléctricamente o similar, el cambio en la potencia dióptrica puede ser continuo.

En algunas realizaciones, las imágenes oculares pueden registrarse durante las etapas 3610 a 3620 y analizarse para proporcionar diagnósticos adicionales. Por ejemplo, las imágenes oculares pueden compararse con un banco o base de datos de imágenes de exámenes oculares propietarias y analizarse, por ejemplo, mediante un sistema de inteligencia artificial (IA) o aprendizaje automático (ML) o similar. Este análisis puede realizarse mediante el foróptero 3001 localmente o mediante un servidor o base de datos remotos 3059.

Una vez que se define la potencia dióptrica correcta necesaria para corregir la agudeza visual reducida del paciente en la etapa 3625, se puede derivar una prescripción ocular o parámetro o parámetros de corrección de la visión a partir de la potencia dióptrica total usada para mostrar los optotipos mejor percibidos.

En algunas realizaciones, el paciente, un optometrista u otro profesional del cuidado de la vista puede transferir la prescripción ocular del paciente de forma directa y segura a su almacén de perfil de usuario en dicho servidor o base de datos 3059. Esto se puede hacer a través de un sitio web seguro, por ejemplo, de modo que la nueva información de prescripción se cargue automáticamente en el perfil de usuario seguro en la base de datos remota 3059. En algunas realizaciones, la prescripción ocular se puede enviar de forma remota a un especialista en lentes o similar para que prepare unas gafas graduadas.

En algunas realizaciones, el sistema de prueba de visión 3000 también puede usarse, o como alternativa, para simular la compensación de aberraciones de orden superior. De hecho, los métodos de representación de campo de luz 1100, 1900, 2400, 2700, 4100 y 4300 descritos anteriormente pueden usarse para compensar aberraciones de orden superior (HOA), y así usarse para validar HOA medidas o probadas externamente a través del método 3600, en el que una HOA medida, estimada o prevista puede compensarse dinámicamente usando el sistema descrito en el presente documento y, por lo tanto, el observador puede validarlo visualmente subjetivamente para confirmar si la corrección de HOA aplicada trata satisfactoriamente deficiencias de visión experimentadas de otra manera.

En una realización, el astigmatismo se puede probar repitiendo las etapas del método 3600 secuencialmente para determinar la potencia dióptrica esférica requerida 4001, el ángulo del eje cilindrico 4007 y la potencia dióptrica cilindrica 4005 (por ejemplo, parámetros SPH, AXIS y CYL). Esto se muestra en el diagrama de flujo del proceso de la Figura 48. Para este ejemplo, los métodos de representación de campo de luz 4100 o 4300 se pueden usar para representar imágenes de campos de luz con diferentes combinaciones de potencia dióptrica esférica 4001, potencia dióptrica cilíndrica 4005 y ángulo de eje cilíndrico 4007, como se explicó anteriormente. Por lo tanto, en algunas realizaciones, en la etapa 4831, en primer lugar, se puede ejecutar una primera iteración del método 3600 para determinar el ajuste de la potencia dióptrica esférica 4001 necesario, seguido de una segunda iteración para determinar el ángulo del eje cilíndrico 4007 y finalmente una tercera iteración para determinar el ajuste de potencia dióptrica cilíndrica 4005 necesaria.

En la etapa 4831, en una realización, se puede mostrar una serie de optotipos de forma secuencial o simultánea, generando cada optotipo a una potencia dióptrica esférica diferente 4001 como se analizó anteriormente. Una vez que el usuario ha identificado qué optotipo es el más claro con una resolución de dioptrías suficientemente buena, se identifica el valor de la potencia dióptrica esférica correspondiente 4001 que mejor compensa la agudeza visual reducida del usuario (por ejemplo, parámetro SPH).

A continuación, en la etapa 4851, se puede ejecutar una segunda iteración del método 3600 para determinar el ángulo del eje cilíndrico 4007. En algunas realizaciones, los optotipos mostrados o generados por el foróptero 3001 pueden ser similares a lo que vería el usuario cuando usa un dispositivo de cilindro transversal de Jackson o similar (en la etapa 3610 del método 3600). Por ejemplo, la pantalla de campo de luz 3003 puede ser operativa para mostrar imágenes que comprenden líneas o puntos ubicados en ángulos específicos para marcar los meridianos principales generados por la pantalla de campo de luz (un ejemplo de lo que se muestra en la Figura 49). En algunas realizaciones, para encontrar un valor de inicio inicial para el ángulo del eje cilíndrico 4007, en primer lugar, se puede mostrar una serie de líneas dispuestas como en la esfera de un reloj analógico sin que se genere ninguna potencia dióptrica cilíndrica. A continuación, se le puede preguntar al usuario qué línea se ve diferente de las demás (por ejemplo, no del todo recta), lo que definirá el valor de inicio del ángulo del eje cilíndrico 4007. A continuación, se genera una pequeña potencia dióptrica cilíndrica 4005 en el ángulo de eje cilíndrico requerido 4007 (por ejemplo 0,5 D para usuarios normales o 1D para usuarios con baja visión), y el proceso se itera generando nuevas imágenes tipo dial y perfeccionando el valor del ángulo del eje cilíndrico 4007 hasta que se determine un buen valor (por ejemplo, parámetro AXIS).

Finalmente, en la etapa 4871, una vez que se conoce el ángulo del eje cilíndrico requerido 4007 (es decir, el meridiano requerido), el método 3600 puede repetirse una última vez variando la potencia dióptrica cilíndrica 4005 generada para cada imagen usando los valores de potencia dióptrica esférica 4001 y de ángulo de eje cilíndrico 4007 identificados anteriormente, hasta que el usuario comunica qué imagen es la más clara o más cómoda de ver, dando así el valor de potencia dióptrica cilíndrica final 4005 requerido. Al final de este proceso ilustrativo 4800, se habrán determinado los mejores valores de SPH, CYL y AXIS requeridos para compensar el astigmatismo del usuario.

En una realización de este tipo, se puede representar una vista previa de la corrección de HOA, por ejemplo, para permitir a los usuarios apreciar el impacto que la corrección de HOA (por ejemplo, gafas o lentes de contacto compensadoras de HOA, lentes intraoculares (IOL), procedimientos quirúrgicos, etc.), o diferentes niveles o precisiones de los mismos, podrían tener sobre su agudeza visual. Como alternativa, las correcciones de HOA una vez validadas se pueden aplicar bajo demanda para proporcionar capacidades de corrección de la visión mejoradas a las pantallas de los consumidores.

Las aberraciones de orden superior se pueden definir en términos de polinomios de Zernike y sus coeficientes asociados. En algunas realizaciones, el foróptero de campo de luz puede funcionar para ayudar a validar o confirmar aberraciones de orden superior medidas, o de nuevo para proporcionar una vista previa de cómo ciertas correcciones de HOA pueden conducir a diferentes grados de visión mejorada. Para hacerlo, en algunas realizaciones, los métodos de trazado de rayos 1100, 1900, 2400 o 2700 pueden modificarse para tener en cuenta la distorsión del frente de onda que provoca la HOA que se caracteriza por un conjunto dado de valores de los coeficientes de Zernike. Un enfoque de este tipo puede incluir, en algunas realizaciones, extraer o derivar un conjunto de rayos de luz correspondientes a una geometría de frente de onda dada. Por tanto, la pantalla de campo de luz puede ser operativa para compensar la distorsión generando una imagen correspondiente a una aberración del frente de onda "opuesta". En algunas realizaciones, los valores de aberración total correspondientes pueden normalizarse para un tamaño de pupila dado de forma circular. Además, en algunas realizaciones, el frente de onda se puede escalar, girar y transformar para tener en cuenta el tamaño y la forma de las zonas de visión. Esto puede incluir escalamiento concéntrico, traslación del centro de la pupila y rotación de la pupila, por ejemplo.

Si bien la presente divulgación describe diversas realizaciones para propósitos ilustrativos, tal descripción no pretende limitarse a tales realizaciones. Las enseñanzas del solicitante descritas e ilustradas en el presente documento abarcan diversas alternativas, modificaciones y equivalentes, sin alejarse de las realizaciones, cuyo alcance se define en las reivindicaciones adjuntas. Excepto en la medida necesaria o inherente a los procesos mismos, no se pretende ni implica ningún orden particular de las etapas o pasos de los métodos o procesos descritos en esta divulgación. En muchos casos, el orden de las etapas de proceso puede variarse sin cambiar el propósito, efecto o importancia de los métodos descritos.

La información como se muestra y describe en detalle en el presente documento es totalmente capaz de conseguir el objeto de la presente divulgación descrita anteriormente, la realización actualmente preferida de la presente divulgación y, por lo tanto, es representativa de la materia objeto que se contempla ampliamente en la presente divulgación. El alcance de la presente divulgación puede volverse evidente para los expertos en la materia y, en consecuencia, debe estar limitado únicamente por las reivindicaciones adjuntas, en donde cualquier referencia a un elemento que se hace en singular no pretende significar "uno y únicamente uno" a menos que así se indique explícitamente, sino "uno o más". Además, no existe ningún requisito para que un sistema o método trate todos y cada uno de los problemas que se pretende resolver mediante la presente divulgación, para que estén abarcados por las presentes reivindicaciones. Además, ningún elemento, componente o etapa de método en la presente divulgación está destinado a ser especializado al público, independientemente de si el elemento, componente o etapa del método se menciona explícitamente en las reivindicaciones. Sin embargo, se pueden realizar diversos cambios y modificaciones en la forma, el material, la pieza de trabajo y los detalles del material de fabricación, sin alejarse del alcance de la presente divulgación, como se establece en las reivindicaciones adjuntas, como puede ser evidente para los expertos en la materia, los que también están abarcados por la divulgación.

Si bien la presente divulgación describe diversas realizaciones ilustrativas, la divulgación no está así limitada. La divulgación pretende cubrir diversas modificaciones incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (100) operable para ajustar dinámicamente la percepción del usuario de una imagen de entrada, comprendiendo el dispositivo:

una matriz de píxeles de pantalla digital (120)

una matriz correspondiente de elementos de conformación de campo de luz, LFSE (200), que conforman un campo de luz que emana de dichos píxeles; y

un procesador de hardware (110) operable con datos de píxeles para la imagen de entrada para generar datos de píxeles de imagen ajustados que van a representarse a través de dichos LFSE para ajustar dinámicamente la percepción de la imagen de entrada tal como se representa para acomodar al menos parcialmente una acomodación de agudeza visual designada mediante, para cada píxel dado, digitalmente:

proyectar un trazado de rayos dado entre dicho píxel dado y una ubicación de pupila dada en una pupila de usuario dada una dirección de un campo de luz emanado por dicho píxel dado, dado un LFSE correspondiente; identificar un parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de la pupila dada, dada dicha acomodación de agudeza visual designada;

definir una ubicación de imagen ajustada en una superficie de imagen ajustada correspondiente a dicho píxel dado como una función de dicho parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de pupila dada; asociar un valor de píxel de imagen ajustado designado para dicha ubicación de imagen ajustada con dicho píxel dado; y

representar cada píxel dado de acuerdo con dicho valor de píxel ajustado asociado con el mismo, representando de esta manera de manera perceptiva una versión perceptivamente ajustada de la imagen de entrada en dicha superficie de imagen ajustada que se acomoda al menos parcialmente a dicha acomodación de agudeza visual designada.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde dicha acomodación de agudeza visual designada comprende una corrección de potencia óptica esférica, una corrección de potencia óptica cilíndrica y una corrección de eje cilíndrico, y en donde dicho parámetro de visión óptica designado se designa respectivamente como una función de dicha acomodación de agudeza visual designada para cada dicha ubicación de la pupila dada.

3. El dispositivo de una de la reivindicación 1 o 2, en donde, para al menos algunos de dichos píxeles dados, dicha superficie de imagen ajustada comprende un plano de imagen virtual respectivo colocado virtualmente con respecto a los píxeles de la pantalla digital a una distancia designada de dicha pupila del usuario y correspondiente con un dicho parámetro de visión óptica designado respectivo identificado para dicha ubicación de la pupila dada, y en donde dicho procesador de hardware es operable además para mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de imagen virtual respectivo y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

4. El dispositivo de una de la reivindicación 1 o 2, en donde, para al menos algunos de dichos píxeles dados, dicha superficie de imagen ajustada comprende un plano de la retina del usuario; y en donde definir dicha ubicación de imagen ajustada comprende redirigir digitalmente dicho trazado de rayos dado en dicha ubicación de pupila dada de acuerdo con dicho parámetro de visión óptica designado para cruzar dicho plano de la retina en dicha ubicación de imagen ajustada, en donde dicho procesador de hardware es además operable para mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de la retina del usuario y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

5. Un método implementado por ordenador, implementado automáticamente por uno o más procesadores digitales (110), para ajustar dinámicamente la percepción del usuario de una imagen de entrada que va a representarse por una matriz de píxeles de pantalla digital (120) a través de una matriz correspondiente de elementos de conformación de campo de luz. LFSE (200), para acomodar al menos parcialmente una acomodación de agudeza visual designada, comprendiendo el método, para cada píxel dado:

6. El dispositivo de la reivindicación 1, o el método de la reivindicación 5, en donde dicho procesador de hardware es además operable para ajustar, o comprendiendo el método además ajustar, dicho parámetro de visión óptica designado para acomodarse a una acomodación de agudeza visual distinta hasta que se identifique una acomodación de agudeza visual óptima.

7. El método de la reivindicación 6, en donde dicha acomodación de agudeza visual designada se define por un parámetro de visión óptica designado que comprende una potencia esférica, una potencia cilíndrica y un parámetro de eje óptico, y en donde dicho ajuste comprende optimizar iterativamente para cada uno de dicha potencia esférica, dicha potencia cilíndrica y dicho parámetro de eje óptico secuencialmente.

8. El método de la reivindicación 7, en donde dicho ajuste comprende ajustar dicho parámetro de potencia esférica hasta que se identifique subjetivamente una corrección esférica óptima, seguido de optimizar iterativamente dicho parámetro de eje óptico hasta que se identifique subjetivamente una corrección del eje óptico óptima, seguido de optimizar iterativamente dicho parámetro de potencia cilíndrica hasta que se identifique subjetivamente una corrección de potencia cilíndrica óptica.

9. Un medio no transitorio legible por ordenador que comprende instrucciones digitales que se implementarán mediante uno o más procesadores digitales para ajustar automáticamente la percepción de una entrada que se representará a través de una matriz de píxeles de pantalla digital y una matriz correspondiente de elementos de conformación de campo de luz (LFSE) para acomodar al menos parcialmente una acomodación de agudeza visual designada, mediante, para cada píxel dado, digitalmente:

definir una ubicación de imagen ajustada en una superficie de imagen ajustada correspondiente a dicho píxel dado como una función de dicho parámetro de visión óptica designado para dicha ubicación de pupila dada; y asociar un valor de píxel de imagen ajustado designado para dicha ubicación de imagen ajustada con dicho píxel dado para representar perceptivamente una versión perceptivamente ajustada de la entrada en dicha superficie de imagen ajustada que se acomoda al menos parcialmente a dicha acomodación de agudeza visual designada.

10. El método de la reivindicación 5, o el medio legible por ordenador no transitorio de la reivindicación 9, en donde, para al menos algunos de dichos píxeles dados, dicha superficie de imagen ajustada comprende un plano de imagen virtual respectivo colocado virtualmente con respecto a los píxeles de pantalla digital a una distancia designada de dicha pupila de usuario y correspondiente con un parámetro de visión óptica designado respectivo identificado para dicha ubicación de pupila dada, y en donde el método o las instrucciones hacen además que uno o más procesadores digitales mapeen digitalmente la entrada en dicho plano de imagen virtual respectivo y asocien dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

11. El método de la reivindicación 5, o el medio legible por ordenador no transitorio de la reivindicación 9, en donde, para al menos algunos de dichos píxeles dados, dicha superficie de imagen ajustada comprende un plano de la retina del usuario; y en donde dicha definición de dicha ubicación de imagen ajustada comprende redirigir digitalmente dicho trazado de rayos dado en dicha ubicación de pupila dada de acuerdo con dicho parámetro de visión óptica designado para cruzar dicho plano de la retina en dicha ubicación de imagen ajustada, en donde el medio legible por ordenador no transitorio comprende además instrucciones para, o el método comprende además, mapear digitalmente la imagen de entrada en dicho plano de la retina del usuario y asociar dicho valor de píxel de imagen ajustado basándose en dicho mapeo.

12. El método o el medio legible por ordenador no transitorio de la reivindicación 11, en donde dicha redirección comprende:

derivar de dicha ubicación de pupila dada y dicho parámetro de visión óptica designado definido para lo mismo, una ubicación de pupila desplazada a través de la que se estima que un trazado de rayos correspondiente se propaga sustancialmente sin desviarse hasta un punto focal de ojo correspondiente en un plano focal del ojo del usuario, en donde dicha ubicación de pupila desplazada se calcula digitalmente, al menos en parte, como una función del parámetro de enfoque óptico cilíndrico y un parámetro de eje óptico cilíndrico; y

redirigir dicho trazado de rayos dado hacia dicho punto focal del ojo de modo que cruce dicho plano de la retina del usuario en dicha ubicación de imagen ajustada.

13. El medio legible por ordenador no transitorio de la reivindicación 9, que comprende además instrucciones digitales para ajustar dicho parámetro de visión óptica designado para adaptarse a una acomodación de agudeza visual distinta hasta que se identifique una acomodación de agudeza visual óptima.

14. El dispositivo de la reivindicación 1, el método de la reivindicación 5, o el medio legible por ordenador no transitorio de la reivindicación 9, en donde dicho procesador de hardware es operable además para ajustar, el método comprende además ajustar, o dicho medio legible por ordenador no transitorio que comprende además instrucciones digitales para ajustar, dicho parámetro de visión óptica designado para acomodarse a una acomodación de agudeza visual distinta para proporcionar una vista previa de un impacto visual relativo de dicha acomodación de agudeza visual distinta.

15. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, el método de la reivindicación 5, o el medio legible por ordenador no transitorio de la reivindicación 9, en donde dicha acomodación de agudeza visual designada comprende una acomodación de astigmatismo.