CN107427209B - 用于自动视力诊断的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及一种用于视力诊断的方法和系统。该系统包括视觉测试单元和控制器。视觉测试单元包括至少一个眼睛运动跟踪单元，该眼睛运动跟踪单元被配置为跟踪眼睛的一部分的运动；至少一个用于视觉刺激的屏幕；以及遮闭单元，被配置为可控地分别遮挡每只眼睛的视野(FOV)。在一些实施方式中，控制器包括处理器和在其上存储有指令的非易失性存储器，该指令在由处理器执行时使控制器：在至少一个屏幕上向患者显示第一视觉刺激，使遮闭单元遮挡患者的第一只眼睛的FOV，同时解除对第二只眼睛的FOV的遮挡，从至少一个眼睛运动跟踪单元接收指示患者的第二只眼睛运动的第一信号并且基于接收到的第一信号诊断患者的视力。

Description

用于自动视力诊断的方法和系统
背景技术
人类视敏度(VA)测试通常由诸如眼科医师、验光师以及某些情况下公共卫生护士的专业人员执行。此类测试需要特殊训练、特殊设备和患者的协作。
在典型的VA测试中，执行测试的专业人员呈现视觉刺激，诸如以尺寸减小的顺序向患者呈现各种尺寸的对象或字符(例如数字和字母)。患者需要通过口头上或以任何其他方式(例如，挥手)识别所呈现的对象或字符，来对所呈现的视觉刺激作出响应。专业人员在覆盖另一只眼睛的同时分别对患者的每只眼睛进行测试，并且患者需要口头上通知专业人员他/她是否看到所呈现的视觉刺激。由验光师进行的需要患者的积极参与的手动实际测试花费10分钟以上，并且其精确性严重依赖于患者的响应和验光师的专业性。
当测试患者的三维(3D)视觉时，实施类似的方法。给予患者偏光镜，并为其呈现3D视觉刺激。这里再次专业人员需要听到患者对各种3D视觉刺激的口头响应，以便检测患者的3D视觉的问题。
需要患者完全口头协作的测试不能用于测试或检查婴儿、幼儿和口头沟通困难的人(诸如遭受自闭症的人)。在这些组中唯一已知的进行VA测试的方法是使用特勒卡(Teller Card)(也称为特勒视敏度卡)。特勒卡是呈现不同宽度和频率的垂直(或水平)黑白条纹的卡，呈现以相对宽的条纹开始并且以相对窄的条纹结束。在患者呈现有各种特勒卡时，受过专业训练的眼科医师使用小灯跟踪患者的眼睛运动。每个特勒卡包括交替的黑白条纹(行或列)，该条纹具有以特定频率交替的已知/恒定宽度。特勒卡以具有宽条纹和低频率的卡开始的对比度递减的顺序呈现给患者。当患者不能检测到白色和黑色条纹之间的对比度(即卡片将看起来像一个实心灰色方形)时，进行测试的专业人员可以注意到该患者的专注度或视线的变化，表明患者没有注意到所呈现的对比度。特勒卡由呈现在每张卡上的第一条纹到最后一个条纹的多个每厘米周期(CPC)定义。存在具有0.23，0.32，0.43，0.64，0.86，1.3，1.6，2.4，3.2，4.8，6.5，9.8，13.0，19.0，26.0CPC的卡，其中，0.23CPC具有最宽的条纹并且26.0CPC具有最窄的条纹。具有看到26.0CPC的最高特勒卡的能力的患者的眼睛具有6/6视觉(例如，在6米的测试距离，患者可正确识别“正常”视力的人应该在六米处看到的字母，也称为正常视觉)。然而，由于同时对双眼进行了测试，所以测试仅可给出患者可能有视敏度问题的指示。一些示例性的特勒卡在图1A至图1D中示出。
用于测试视力的现有技术需要使用扩张滴眼剂，扩张滴眼剂包含放大(扩张)眼睛的瞳孔的药物。有两种类型的滴剂：一种类型刺激放大瞳孔的肌肉的收缩(诸如去氧肾上腺素)；另一种类型放松使瞳孔收缩的肌肉，并且还放松使眼睛晶状体聚焦的肌肉(诸如环喷托脂)。使用此类扩张滴眼剂是非常不愉快的，并且使患者在测试后的几个小时视力模糊。
目前，总体上没有不依赖于患者的协作进行敏度测试或视力诊断的可靠的对象方法或系统。
发明内容
本发明的实施方式可涉及用于视力诊断的方法和系统。该系统可包括视觉测试单元和控制器。视觉测试单元可包括：至少一个眼睛运动跟踪单元，眼睛运动跟踪单元可被配置为跟踪眼睛的一部分的运动；至少一个用于视觉刺激的屏幕；以及遮闭单元，可被配置为可控地分别遮挡每只眼睛的视野(FOV)。在一些实施方式中，控制器可包括处理器和在其上存储有指令的非易失性存储器，该指令在由处理器执行时使控制器：在至少一个屏幕上向患者显示第一视觉刺激，使遮闭单元遮挡患者的第一只眼睛的FOV，同时解除对第二只眼睛的FOV的遮挡，从至少一个眼睛运动跟踪单元接收指示患者的第二只眼睛运动的第一信号并且基于接收到的第一信号诊断患者的视力。
附图说明
在本说明书的总结部分中特别指出并明确要求保护被认为是本发明的主题。然而，在阅读附图时，就组织和操作方法及其目的、特征和优点而言，本发明可通过参考以下详细描述而被最佳地理解，在附图中：
图1A、图1B、图1C和图1D是示例性的现有技术特勒卡；
图2是根据本发明的一些实施方式的用于视力诊断的系统的框图；
图3A和图3B是根据本发明的一些实施方式的示例性视觉刺激显示的示图；
图4是根据本发明的一些实施方式的示例性遮闭单元的图像；以及
图5是根据本发明的一些实施方式的视力诊断的方法的流程图。
应当理解，为了说明的简化和清楚，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其它元件被夸大。进一步，在适当的情况下，附图中可重复参考标号以指示对应的或类似的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，公知的方法、程序和组件没有详细描述，以便不使本发明变得模糊。
本发明的实施方式可涉及提供一种用于对视力诊断进行可靠测试的系统和方法(例如，敏度测试、斜视检测测试、3D视觉测试等)。在一些实施方式中，使用本发明的方法和系统可不需要受试者(例如，被测试的人类患者)的任何合作或协作。此类系统可用于测试婴儿、幼儿以及任何其他患者的视力。根据本发明的实施方式的系统可依赖于由计算机化的可控系统自动完成的客观、大致准确的测量。
根据本发明的一些实施方式的系统可不依赖于从人接收输入，不管是来自进行测试的专业人员还是患者。该系统可从传感器(诸如，红外(IR)相机或电极)接收大致准确的测量，并且从包括在系统中的其他可控组件(例如，遮挡眼睛的FOV的遮闭单元)接收信息。因此，由于不需要人为干扰，所以可在非常短的时间(例如在小于2分钟或甚至小于80秒)内进行测试。
根据本发明的实施方式的示例性系统可使用红外(IR)传感器来检测眼睛运动。眼睛运动可以由在屏幕上显示给患者的可控视觉刺激(例如特勒卡)引起。例如，该系统可进一步包括可穿戴设备(诸如特殊眼镜)，其能够可控地分别遮挡每只眼睛的视野(FOV)。IR传感器可位于可穿戴设备(例如眼镜)上，或者位于距患者眼睛的预定距离处，例如在呈现视觉刺激的屏幕附近。
参考图2，图2是根据本发明的一些实施方式的用于自动视力诊断的系统的框图。系统200还可适于检测几个与健康视力的偏离，诸如，敏度、3D视力问题、斜视等。系统200可包括视觉测试单元205和控制器240。视觉测试单元205可包括至少一个眼睛运动跟踪单元210，眼睛运动跟踪单元被配置为跟踪眼睛的一部分(例如，瞳孔、虹膜、眼睛的肌肉等)的运动；至少一个用于视觉刺激的视觉输出设备，诸如屏幕220；以及遮闭单元230，可被配置为可控地分别遮挡每只眼睛的FOV。视觉测试单元205的全部或一些元件可彼此通信并与控制器240通信。在一些实施方式中，系统200可进一步包括用户界面250。
在一些实施方式中，系统200的一个或多个元件可被包括在被配置为由患者穿戴的可穿戴壳体中。例如，遮闭单元200可包括在眼镜状元件中。在又一个实例中，眼睛运动跟踪单元和遮闭单元220可包括在可穿戴壳体中。在一些实施方式中，视觉测试单元205可包括在被配置为由患者穿戴的单个壳体中。在此类布置中，眼睛运动跟踪单元210、屏幕220和遮闭单元230可全部包含在单个壳体(例如头盔状壳体、帽状壳体、虚拟现实眼镜等)中。视觉测试单元205可被配置为使用单个通信系统(例如，将视觉测试单元205连接到控制器240的单个USB线缆、蓝牙收发器或任何其它有线或无线通信系统)与控制器240进行通信。在一些实施方式中，系统200可全部包括在被配置为由患者穿戴的单个壳体中。控制器240可以是被配置为控制系统200的各种元件的任何处理单元。控制器240可包括被配置为执行存储在与处理器242相关联的存储器244中的指令的处理器242。处理器242可包括任何计算平台，例如中央处理单元(CPU)处理器、芯片或任何合适的计算或计算的设备。存储器244可包括非瞬时性(非易失性)可读介质和/或非瞬时性存储介质，诸如例如用于存储指令(例如计算机可执行指令)的存储器、磁盘驱动器或USB闪存，当指令由处理器(例如，处理器242)执行时，执行本文公开的方法，例如下文所公开的用于诊断视力的方法。
用户界面250可以是或可包括输入设备，诸如鼠标、键盘、触摸屏或平板电脑或可允许用户与控制器240通信的任何合适的输入设备。用户界面250可包括单独的屏幕，或者可与屏幕220通信以用于向用户呈现数据、结果、推荐等。
在一些实施方式中，本领域中也称为“眼睛跟踪器”的眼睛运动跟踪单元210可被配置为跟踪眼睛的一部分(例如瞳孔)的运动。单元210可包括至少一个传感器，传感器通过感测瞳孔或眼睛的其它部分的运动来感测眼睛的运动。存在一些可感测眼睛运动的传感器，例如，通常是红外的光传感器，其可测量从眼睛反射的并由摄像机或其他光学传感器感测的光。在又一个实例中，眼睛运动可由通过放置在眼睛周围的电极测量的电势来感测。眼睛是稳定电势场的起源，并且如果眼睛闭合在完全黑暗中也可检测稳定电势场。在一些实施方式中，眼睛运动跟踪单元210可放置在靠近眼睛的位置，例如，IR传感器(例如，相机)可放置在由患者佩戴的眼镜(或任何其它可穿戴设备)上，或者用于测量电势的电极可放置在患者的眼睛周围。在一些实施方式中，眼睛运动跟踪单元210可放置在距眼睛预定距离处，例如，IR传感器可附接到屏幕220的下部(如相对于图3A和图3B所示且所讨论的)。可使用其他位置。眼睛跟踪单元210可以以50Hz至250Hz(例如230Hz)的频率向眼睛发送IR信号，并且可在每个信号之后例如通过测量来自瞳孔的IR反射而测量眼睛的位置。
参考图3A和图3B，图3A和图3B是根据本发明的一些实施方式的用于视觉刺激的屏幕的示图。
屏幕220可以是本领域已知的任何视觉显示器，其被配置为显示视觉刺激，例如虚拟表示的特勒卡222A和/或222B。屏幕220可向用户呈现视觉刺激222A和/或222B。屏幕220可以是触摸屏、等离子体屏幕、发光二极管(LED)屏幕、医疗级显示器等。用于视觉刺激的屏幕220可以是被配置为显示黑色和白色像素的屏幕，并且视觉刺激222A和/或222B可仅包括黑色和白色图形元素。使用黑白视觉刺激是根据人眼的最佳对比灵敏度，但可使用不同的视觉刺激。屏幕220可被配置为以光学级对比度来向用户显示视觉刺激222A和/或222B，例如，屏幕的分辨率必须高于最高特勒卡26.0CPC，使得屏幕上生成的特勒卡可具有所需的分辨率。
视觉刺激可包括特勒卡、不同对象、动画对象(例如，跳舞的小丑)、用于模拟3D视觉的2D对象(例如，呈现给不同位置的每只眼睛的两个相似的对象)等的视觉刺激。在一些实施方式中，屏幕220可与用户界面250通信。在其他实施方式中，用户界面250可包括单独的屏幕。
在一些实施方式中，眼睛运动跟踪单元210的元件，例如传感器(例如，IR照相机)215可位于屏幕220的外围区域中，如图3A和图3B所示。
在一些实施方式中，视觉测试单元205可包括用于第一只眼睛的视觉刺激的第一屏幕220和用于第二只眼睛的视觉刺激的第二屏幕220。第一和第二屏幕220可包括在单个壳体(诸如可穿戴壳体)中，例如在头盔状壳体、帽状壳体或虚拟现实眼镜中。在一些实施方式中，控制器240可被配置为在第一屏幕220上向患者显示第一视觉刺激222A，并且在第二屏幕上向患者显示第二视觉刺激222B。
参考图4，图4是根据本发明的一些实施方式的遮闭单元230的示图。遮闭单元230可被配置为分别遮挡每只眼睛的FOV。遮闭单元230可具有如图4所示的遮闭眼镜的形式或任何其他可穿戴设备，例外，具有FOV遮挡元件的头盔、帽子或头部弯曲件等。遮闭单元230可包括FOV遮挡元件232、连接元件234(例如，线或用于无线通信的收发器)以及控制单元236。控制单元236可被配置为经由有线或无线通信与控制器240通信。例如，遮闭单元230可经由包括在控制器240中的USB端口进行直接有线通信。在又一实例中，遮闭单元230可包括用于例如经由蓝牙通信与控制器230进行无线通信的收发器。根据一些实施方式，遮闭单元230可以是与控制器240进行主动通信的自主单元，以在另一只眼睛的测试期间可控地遮挡未被测试的眼睛的FOV。
示例性的遮闭单元230可根据控制器240给予遮闭单元230的指令来遮挡患者的每只眼睛的FOV。例如，当眼睛运动跟踪单元210跟踪患者左眼的运动时，遮闭单元230可遮挡患者的右眼的FOV。在一些实施方式中，遮闭单元230可遮挡眼睛运动跟踪单元210正在跟踪的同一只眼睛的FOV。在一些实施方式中，眼睛运动跟踪单元210的一个或多个传感器可位于遮闭单元230上，例如两个传感器(例如，IR相机)各自位于右框架和左框架上的遮闭单元(诸如图4所示的遮闭眼镜230)的下部，或者单个传感器位于覆盖右眼和左眼的右侧屏幕与左侧屏幕之间的桥梁上，如下所述。
遮闭单元230可包括一个或多个FOV遮挡元件238，每个FOV遮挡元件具有在命令时遮挡FOV预定时间段(例如，0.005秒、0.01秒、0.1秒、1秒、2秒等)的能力。示例性FOV遮挡元件238可包括一个或两个3D有源液晶显示器(LCD)透明屏幕，该屏幕被配置为使患者的至少一只眼睛的FOV变暗，从而进行遮挡。可替代地，FOV遮挡元件238可以是或可以包括可遮挡患者眼睛的FOV的任何其它元件，例如盖子、一个或多个鳍状物等。可将遮挡频率控制为至少例如0.5Hz至200Hz。在一些实施方式中，遮闭屏幕238可遮挡可见光谱中的电磁(EM)辐射以免其到达患者的眼睛，从而遮挡患者的FOV，但是同时允许IR光谱中的EM辐射(例如来自位于屏幕220的下部框架上的眼睛运动跟踪单元210的IR辐射)到达眼睛。遮闭单元230的框架可作为常规眼镜佩戴，由患者的耳朵支撑，可放置在患者的前额上，或者可以以可使得包括在遮闭单元230中的一个或多个FOV遮挡元件能够遮挡患者的眼睛的FOV的任何其他方式放置。
在一些实施方式中，由眼睛跟踪单元210进行的测量的频率(例如，从眼睛发送和接收的IR信号的频率)可等于或高于遮闭单元230遮挡眼睛的FOV的频率。在一些实施方式中，眼睛跟踪单元210和遮闭单元230可被控制(例如，同步)以使得针对第一只眼睛的FOV遮挡的每个周期，可由跟踪单元210进行第二只眼睛的位置的至少一次测量。
现在参考图5，图5是根据本发明的一些实施方式的自动诊断患者的视力的方法的流程图。该方法的实施方式可由诸如控制器240的控制器基于存储在存储器(诸如存储器244)中并由处理器242执行的指令来执行。可替代地，该方法的实施方式可由任何其他合适的控制器执行。
在操作510中，该方法可包括在至少一个屏幕(例如，屏幕220)上向患者显示第一视觉刺激(例如，视觉刺激222A)。第一视觉刺激可显示在屏幕220上的第一位置。第一视觉刺激可包括黑色并且伴随图像，例如，如图3A和图3B所示的特勒卡。第一视觉刺激可具有第一预定义的对比灵敏度水平，例如，与敏度水平相关的特勒卡的多个CPC。本文使用的视觉刺激的对比灵敏度水平对应于特定视觉刺激的对比细节(例如，具有黑色或白色的条纹)的尺寸。尺寸可包括2D图像的宽度和长度，3D图像的宽度和长度和高度，图像内的对比细节的尺寸等。例如，特勒卡的对比灵敏度由黑白条纹的宽度和密度确定。特勒卡可具有尺寸已知的方形形状(相对于呈现特勒卡的屏幕尺寸)。
在操作520中，该方法可包括使遮闭单元(例如，遮闭单元230)遮挡患者的第一只眼睛的FOV，同时解除对第二只眼睛的FOV的遮挡。控制器240可控制第一遮闭屏幕238以遮挡第一只眼睛的FOV。在操作530中，该方法可包括从至少一个眼睛运动跟踪单元(例如，跟踪单元210)接收指示患者的第二只眼睛运动的第一信号。第二只眼睛可被吸引以注视或查看所显示的第一刺激，并且眼睛的这种运动可由眼睛跟踪单元210跟踪。如果第一刺激具有可由患者的眼睛检测到的对比灵敏度水平(例如，患者看到视觉刺激的对比细节)，则患者的未遮挡的眼睛可被吸引以查看视觉刺激。眼睛的此类运动可由眼睛运动跟踪单元210检测并作为信号发送到控制器240。
在一些实施方式中，该方法可包括在显示视觉刺激222A或222B之前和/或之后向患者显示动画图像或任何其他图像(例如跳舞的小丑)。可显示图像以便在测试期间捕获患者的注意力。图像可显示在屏幕220的中心或屏幕220上的任何其他位置。在一些实施方式中，图像的位置可不同于第一视觉刺激222A的第一位置。当双眼的FOV打开时或当一只眼睛的FOV被遮挡时，图像可以显示。在一些实施方式中，当图像从屏幕220消失并且第一视觉刺激222A出现在屏幕220的第一位置时，患者的第二只眼睛可被吸引以跟随第一视觉刺激222A到屏幕220上的第一位置。第二只眼睛的这种运动可由眼睛运动跟踪单元210检测。
在操作540中，该方法的一些实施方式可包括在至少一个屏幕220上向患者显示第二视觉刺激222B。第二视觉刺激可具有第二已知的对比灵敏度水平，例如与敏度水平相关的特勒卡的已知数量的CPC。第二视觉刺激可具有与第一视觉刺激相同的对比灵敏度水平或可具有不同的对比灵敏度水平。第二视觉刺激可位于屏幕220上的不同于第一位置的第二位置。在一些实施方式中，用于视力诊断的系统200可包括两个屏幕220，每个屏幕220放置在单只眼睛的前方，例如，屏幕可包括在虚拟现实般的眼镜中，并且控制器240可分别控制每个屏幕。例如，控制器240可在第一屏幕220上向患者显示第一视觉刺激，并且在第二屏幕220上向患者显示第二视觉刺激。在一些实施方式中，控制器240可在显示第二视觉刺激之前和/或之后显示图像(例如，动画图像)。
在操作550中，该方法的一些实施方式可包括使遮闭单元(例如，单元230)遮挡患者的第二只眼睛的FOV，同时解除对第一只眼睛的FOV的遮挡。
如在操作560中可看到的，该方法的一些实施方式可包括从至少一个眼睛运动跟踪单元(例如，跟踪单元210)接收指示患者的第一只眼睛运动的第二信号。当第二视觉刺激具有可由患者的眼睛检测到的对比灵敏度水平(例如，患者看到对比的视觉刺激)时，患者的未遮挡的第一只眼睛可被吸引以查看第二视觉刺激，第一只眼睛的此类细微运动可由眼睛运动跟踪单元210检测并作为信号发送到控制器240。
在操作570中，该方法的实施方式可包括基于接收到的第一和/或第二信号诊断患者的视力。控制器240可接收指示由呈现第一视觉刺激并且遮挡第一只眼睛的FOV引起的患者的第二只眼睛运动的第一信号，并且可将信号与存储在查找表中的第一参考信号进行比较，例如，查找表存储在与控制器240相关联的存储器(例如，存储器244)中。存储在存储器中的参考信号可响应于第一只眼睛或第二只眼睛的特定视觉刺激(具有特定对比灵敏度水平和屏幕上的特定位置)的显示，而各自与健康的眼睛运动相关联。如果由患者的第二只眼睛检测出向患者显示的第一视觉刺激(患者成功地注意到屏幕上呈现的视觉刺激)，并且眼睛跟踪单元检测到对应的运动，则接收到的信号可与存储的参考信号进行比较。如果比较产生信号是大致相同的结果，则控制器240可诊断患者的第二只眼睛可看到第一视觉刺激。如果接收到的信号与存储的参考信号大致不同，或者没有检测到眼睛的显著运动，则控制器240可诊断患者的第二只眼睛可能有敏度问题。诊断的问题可与第一视觉刺激的特定对比灵敏度水平(例如，敏度水平)相关。
在一些实施方式中，控制器可对指示患者的第一只眼睛运动的第二信号执行类似的诊断。可在呈现第二视觉刺激并遮挡第二只眼睛的FOV期间接收第二信号。与以上类似地，第二信号可与第二参考信号进行比较。在一些实施方式中，参考信号可从对健康受试者进行的先前测试接收、可使用计算机模拟来计算、在过去测试中为特定患者存储等。
在一些实施方式中，该方法可进一步包括系统的校准。多个动画对象(例如，移动点)可在屏幕220上呈现给患者。跟踪单元210可跟踪右眼和左眼的运动，例如，寻找IR反射以确定每个瞳孔相对于跟踪单元210的位置。校准过程可根据需要在操作510之前或在测试期间的任何点进行。
在一些实施方式中，控制器240可以以任何顺序执行和/或重复操作510至570。在一些实施方式中，控制器240可根据预定的顺序显示各种视觉刺激，例如，显示特勒卡中的从1.5CPD到32CPD的一些或以尺寸递减的顺序显示对象。控制器240可被配置为将指示眼睛运动的接收到的信号中的每一个与在眼睛运动测量期间呈现给患者的特定视觉刺激相关联。
在一些实施方式中，系统100可测量隐斜视(例如，每只眼睛的中心焦点)。系统可相对于在屏幕220上呈现的视觉刺激的位置来计算注视位置，注视位置即当一只眼睛的FOV被单元230遮挡时每只眼睛的瞳孔所查看的屏幕220上的点。对于具有健康视力的患者，注视位置和视觉刺激的位置(例如，具有小圆形形状的视觉刺激)可以是大致相同的。当注视位置和视觉刺激的位置不同时，控制器240可计算注视位置与视觉刺激的位置之间的距离。了解了屏幕220与患者眼睛的距离，控制器240可计算每只眼睛的隐斜视水平(例如，斜视)，例如，如果测量的注视位置与视觉刺激位置之间的距离是4cm(以屏幕220上的像素数量进行测量)，并且屏幕220与患者的眼睛之间的距离为是50cm，则所测量的隐斜视可以是8cm/1米(在本领域中也称为8ESO)。
在一些实施方式中，系统100可诊断弱视问题。在患有弱视的患者中，由于大脑与眼睛之间的神经通路没有被适当地刺激，导致大脑忽略来自一个眼睛(并且有时甚至两个眼睛)的刺激，而发生视力丧失。在一些实施方式中，控制器240可被配置为在屏幕上的特定位置处向每只眼睛呈现特定的视觉刺激，并且使用跟踪单元210对同时查看相同视觉刺激的双眼的注视方向进行比较。例如，具有健康视力的一岁幼儿可具有双眼看到13CPC的特勒卡的分辨率的能力，以诊断为没有弱视问题。在4岁及以上的年龄，患者的健康视力可被确定为具有双眼看到26CPC的特勒卡的分辨率的能力。在一些实施方式中，特定位置可在屏幕的中间，并且屏幕可放置在距患者的眼睛55至65cm处。
在一些实施方式中，系统100可诊断患者的3D视觉问题。控制器240可被配置为在屏幕220上交替地显示彼此相隔已知距离定位的相同的第一2D视觉刺激和第二2D视觉刺激。例如，在显示第一2D视觉刺激期间，在屏幕220的右侧，控制器240可使遮闭单元230遮挡第一只眼睛(例如，左眼)的FOV，反之亦然。通过交替地显示第一和第二2D视觉刺激并相应地遮挡第一和第二只眼睛的FOV，系统100可使患者看到3D图像。视觉刺激的交替显示以及右眼和左眼的FOV的遮挡可以以相同的频率(例如以120Hz的频率)进行。
在交替呈现第一和第二视觉刺激期间，控制器240可从跟踪单元210接收指示左眼和右眼的运动的信号。眼睛跟踪单元210可检测患者的眼睛是否注视到相同的位置(例如，位于第一和第二2D视觉刺激之间的点)，这意味着患者的大脑正在从交替的2D视觉刺激创建3D对象。如果患者的眼睛没有注视到相同的位置，则控制器可断定患者的大脑没有创建3D对象，因此可诊断患者的3D视觉的问题。
根据一些实施方式，控制器240可根据所测试的患者的特征来选择第一和第二视觉刺激之间的距离，为特定患者选择预定的程序(例如，可预期不同年龄的患者以从放置在不同的最小距离处的2D图像创建3D对象)。根据一些实施方式，控制器240可在测试期间改变第一和第二视觉刺激之间的距离，以便诊断患者的3D视觉。导致患者的眼睛注视到相同方向的第一和第二视觉刺激越接近，患者的3D视觉越好。
在一些实施方式中，系统100可诊断患者眼睛中的病变。例如，系统100可进一步包括光学相机和明亮的光束源(例如，视网膜镜)，光束源向眼睛发送朝向瞳孔聚焦的强亮光(例如，闪光)。相机可检测来自眼睛的瞳孔的反射是否具有不同的波长(例如，颜色)。反射颜色的变化(例如，从红色到白色)可指示眼睛中的病变(例如肿瘤)。在又一个实例中，系统100号可基于从眼睛跟踪单元210接收的信号来测量每个瞳孔的直径。右眼与左眼之间的直径的差异可进一步指示在至少一个眼睛中的可疑病变。在又一个实例中，可基于从眼睛跟踪单元210接收到的信号，由系统100测量每只眼睛的瞳孔的尺寸和形状。如果一个瞳孔不是一个完整的圆圈，则这可能表明患者患有眼睑下垂。
以下是根据本发明的一些实施方式的用于检测与健康眼睛行为的偏离的一些示例性过程。可使用系统200执行这些过程。
测量隐斜视——每只眼睛的中心焦点。
1)例如，控制器240可在屏幕220的中心显示动画对象。
2)遮闭单元230可遮挡右眼的FOV 2秒，在此期间，眼睛运动跟踪单元210可跟踪右眼瞳孔(被遮挡的眼睛)的位置和左眼瞳孔朝向动画对象的注视方向。
3)在测量左眼和右眼的运动的同时，遮闭单元230可解除对双眼的FOV的遮挡2秒。
4)遮闭单元230可遮挡左眼的FOV 2秒，在此期间，眼睛运动跟踪单元210可跟踪左眼瞳孔的位置和右眼瞳孔朝向动画对象的注视方向。
5)重复阶段直到检测每只眼睛的焦点。
测量眼睛敏度可包括：
1)通过向患者显示6个移动点并通过眼睛跟踪单元210检测每只眼睛的瞳孔的位置来进行校准过程。
2)向患者呈现用于抓住患者注意力的动画图像。在步骤3-16期间，眼睛运动跟踪单元210可跟踪并记录左眼和右眼中的每一个的运动。
3)在屏幕220上的第一位置呈现3.2CPC特勒卡，同时遮挡右眼的FOV 4秒。
4)在屏幕220上的第一位置呈现3.2CPC特勒卡，同时遮挡左眼的FOV 4秒。
5)当双眼的FOV被解除遮挡时，呈现动画图像。
6)在屏幕220上的第一位置呈现6.5CPC特勒卡，同时遮挡右眼的FOV 4秒。
7)在屏幕220上的第二位置呈现6.5CPC特勒卡，同时遮挡右眼的FOV 4秒。
8)当双眼的FOV被解除遮挡时，呈现动画图像。
9)在屏幕220上的第一位置呈现6.5CPC特勒卡，同时遮挡左眼的FOV 4秒。
10)在屏幕220上的第二位置呈现6.5CPC特勒卡，同时遮挡左眼的FOV 4秒。
11)当双眼的FOV被解除遮挡时，呈现动画图像。
12)在屏幕220上的第一位置呈现13CPC特勒卡，同时遮挡右眼的FOV 4秒。
13)在屏幕220上的第二位置呈现13CPC特勒卡，同时遮挡右眼的FOV 4秒。
14)当双眼的FOV被解除遮挡时，呈现动画图像。
15)在屏幕220上的第一位置呈现13CPC特勒卡，同时遮挡左眼的FOV 4秒。
16)在屏幕220上的第二位置呈现13CPC特勒卡，同时遮挡左眼的FOV 4秒。
17)确定每只眼睛检测到所呈现的特勒卡中的哪个。
18)基于确定的特勒卡诊断敏度。
测量3D视觉可包括：
控制遮闭单元230以120Hz的频率交替地遮挡左眼和右眼的FOV。
1)在屏幕220上呈现第一视觉刺激，同时遮挡右眼的FOV；
2)在屏幕220上呈现在距第一视觉刺激右侧已知距离处的与第一视觉刺激相同的第二视觉刺激，同时遮挡左眼的FOV；
3)在使用跟踪单元210跟踪右眼和左眼的注视方向的同时，交替重复步骤1)和2)；
4)确定左眼和右眼是否注视(查看)到大致相同的位置(例如，屏幕上的点)，以确定3D视觉。
尽管本文已经示出和描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员现在将会想到许多修改、替换、改变和等同物。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。

Claims (18)

1.一种用于视力诊断的系统，包括：
视觉测试单元，包括：
至少一个眼睛运动跟踪单元，被配置为跟踪眼睛的一部分的运动；
至少一个用于视觉刺激的屏幕；以及
遮闭单元，被配置为能够控制地分别遮挡每只眼睛的视野；以及
控制器，被配置为：
a.在至少一个所述屏幕上的第一位置向患者显示第一视觉刺激；
b.使所述遮闭单元遮挡所述患者的第一只眼睛的视野，同时解除对第二只眼睛的视野的遮挡；
c.从至少一个所述眼睛运动跟踪单元接收指示所述患者的第二只眼睛运动的第一信号；
d.在至少一个所述屏幕上的不同于所述第一位置的第二位置向所述患者显示第二视觉刺激；
e.使所述遮闭单元遮挡所述患者的所述第二只眼睛的视野，同时解除对所述第一只眼睛的视野的遮挡；
f.从至少一个所述眼睛运动跟踪单元接收指示所述患者的第一只眼睛运动的第二信号；并且
基于接收到的所述第一信号和所述第二信号诊断所述患者的视力。
2.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，至少一个所述屏幕包括：
用于所述第一只眼睛的视觉刺激的第一屏幕；以及
用于所述第二只眼睛的视觉刺激的第二屏幕，并且
其中，所述控制器被配置为
在所述第一屏幕上向所述患者显示所述第一视觉刺激；并且
在所述第二屏幕上向所述患者显示所述第二视觉刺激。
3.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，所述控制器被配置为：
重复步骤a至f；并且
基于多个接收到的所述第一信号和所述第二信号诊断所述患者的视力，
并且其中，显示所述第一视觉刺激和所述第二视觉刺激是在至少一个所述屏幕上的任何位置处。
4.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，视觉刺激是呈现不同宽度和频率的垂直或水平黑白条纹的特勒卡，所述呈现以相对宽的条纹开始并且以相对窄的条纹结束。
5.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，从包括在至少一个所述眼睛运动跟踪单元中的相机接收指示眼睛运动的信号，所述相机检测来自眼睛的瞳孔的红外反射。
6.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，从靠近眼睛放置的至少一个电极接收指示眼睛运动的信号。
7.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，用于视觉刺激的屏幕是被配置为显示黑色和白色像素的屏幕。
8.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，所述控制器被进一步配置为向所述患者显示动画图像。
9.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，所述视觉测试单元包括在被配置为由所述患者穿戴的单个壳体中。
10.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，包括在至少一个所述眼睛运动跟踪单元中的传感器位于所述屏幕的外围区域上。
11.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，其中，所述遮闭单元是被配置为能够控制地分别遮闭每个晶状体的视野的遮闭眼镜。
12.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，
其中，所述第一视觉刺激和所述第二视觉刺激是彼此相隔预定距离定位的相同图像，并且
其中，所述控制器被进一步配置为：
交替地显示相同的所述第一视觉刺激和所述第二视觉刺激，同时交替地使所述遮闭单元遮挡所述患者的所述第一只眼睛和所述第二只眼睛的视野；并且
确定所述第一只眼睛和所述第二只眼睛是否注视到至少一个所述屏幕上的相同位置。
13.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，
其中，所述控制器被进一步配置为基于从所述眼睛运动跟踪单元接收到的信号诊断所述患者的至少一只眼睛中的病变。
14.根据权利要求1所述的用于视力诊断的系统，进一步包括：
相机；以及
明亮的光束源，
并且其中，所述控制器被进一步配置为基于从所述相机接收到的信号来诊断所述患者的至少一只眼睛中的病变。
15.一种用于控制用于视力诊断的系统的控制器，包括：
处理器；以及
非易失性存储器，在所述非易失性存储器上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时，使所述控制器：
a.在至少一个屏幕上的第一位置向患者显示第一视觉刺激；
b.使遮闭单元遮挡所述患者的第一只眼睛的视野，同时解除对第二只眼睛的视野的遮挡；
c.从至少一个眼睛运动跟踪单元接收指示所述患者的第二只眼睛运动的第一信号；
d.在至少一个所述屏幕上的不同于所述第一位置的第二位置向所述患者显示第二视觉刺激；
e.使所述遮闭单元遮挡所述患者的所述第二只眼睛的视野，同时解除对所述第一只眼睛的视野的遮挡；
f.从至少一个所述眼睛运动跟踪单元接收指示所述患者的第一只眼睛运动的第二信号；以及
基于接收到的所述第一信号和所述第二信号诊断所述患者的视力。
16.根据权利要求15所述的用于控制用于视力诊断的系统的控制器，其中，所述指令进一步使所述控制器：
在第一屏幕上向所述患者显示所述第一视觉刺激；并且
在第二屏幕上向所述患者显示所述第二视觉刺激。
17.根据权利要求15所述的用于控制用于视力诊断的系统的控制器，其中，所述指令进一步使所述控制器：
重复步骤a至f；并且
基于多个接收到的所述第一信号和所述第二信号诊断所述患者的视力，
其中，显示所述第一视觉刺激和所述第二视觉刺激是在至少一个所述屏幕上的任何位置处。
18.根据权利要求15所述的用于控制用于视力诊断的系统的控制器，其中，所述指令进一步使所述控制器向所述患者显示动画图像。
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