CN108371538B - 一种人眼视觉监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人眼视觉监测系统及方法，所述系统包括用于图形显示和人机交互的智能终端、用于改变光学路径以完成眼睛各性能参数测量的便携式验光仪以及用于根据智能终端发送的数据对被测者视力进行分析评估的服务器，所述智能终端嵌装在便携式验光仪的光路始端，智能终端通过无线或有线方式分别与便携式验光仪和服务器进行数据通信。本发明能够记录一段时间内眼睛屈光度和视力的测量值，并显示出该时间段内所有测量值的变化趋势，从而实现视觉质量的评估和预测，能够及时发现由假性近视到真性近视转变的过程，通过对处于假性近视阶段的视觉系统及时进行训练与干预达到恢复正视眼的目的，对青少年近视眼的预防起到良好效果。

Description

一种人眼视觉监测系统及方法

技术领域

本发明涉及光学设备技术领域，特别是一种用于监测人眼视觉发展状态的系统及方法。

背景技术

人眼的视觉系统由角膜、房水、晶状体、玻璃体、视网膜和视神经等组成。进入眼睛的光线经眼睛的屈光系统折射后聚焦到视网膜上，视网膜上的视觉细胞感受到光后，将视觉信息传递到视觉皮层，经处理后形成视觉。正常眼睛的眼轴长度约为24mm，屈光力约为60D，其中角膜占全眼屈光度的75%左右，是最重要的屈光部分。晶状体本身具有弹性，其可在睫状肌和悬韧带的牵拉作用下，改变表面曲率，改变其屈光能力，实现人眼视觉的调节功能，达到清晰视物。

正常状态下，当晶状体完全放松时，无限远处过来的平行光恰好在视网膜处聚焦，该情况下的眼睛为正视眼。当眼睛完全处于放松状态时，眼睛的屈光能力叫做眼睛的静态屈光力，但在日常生活中，比如精细工作和学习中，物体在距离眼睛较近的位置，物体发出的发散光会聚焦到视网膜的后面，需要眼睛改变其屈光状态将物体的像呈现在视网膜上，这种人眼通过改变眼睛的屈光能力以看清近处物体的现象，叫做眼睛的调节，该状态下眼睛的屈光能力叫做眼睛的动态屈光力。存在静态屈光能力异常的近视眼是只能将光线聚焦到视网膜前，而远视眼是只能将光线聚焦到视网膜之后，以上两种视觉缺陷称为球面像差；如果眼睛屈光系统在不同子午线的曲率半径有差异，造成眼睛不同方向上的屈光力不同，图像无法准确聚焦为一点，而是形成两焦线或者多焦线，该情况称为散光，为眼睛的柱面像差；上述缺陷统称为眼睛的屈光不正。还有一种缺陷称为老视，其形成原因是随着年龄的增长，晶状体老化变硬和睫状肌肌力的减弱，使眼睛的调节范围变小，出现近距离视物困难的现象，是人类视觉随年龄增长而发生的正常生理现象。眼睛的近视、远视、散光以及老视等光学缺陷都可以通过佩戴矫正透镜进行补偿，正透镜（汇聚）用于补偿远视像差，负透镜（发散）用于补偿近视像差。

眼睛的屈光不正缺陷中尤以近视对人的影响最大，随着社会的高速发展，人们的近视患病率逐年增加。其原因涉及人种因素、遗传因素、教育体系和应试教育因素、近距离用眼因素、胚胎发育不良因素、生长失调因素、环境因素以及不科学的防治方法、产品和措施等等，上述综合因素的存在导致近视发病率居高不下，尤其是儿童青少年。目前，各国政府以及眼视光医疗健康专家普遍认同了近视防控应该强调预防为主的方针，比如2016年，中国国家卫生和计划生育委员会在“关于加强儿童青少年近视防控工作的指导意见”中明确要求注重早期发现，以采取有效干预措施防止近视的发生。

早期发现是指从儿童时期开始，高密度采集和检测与视力健康相关的数据，不仅可以把儿童分为无近视、高危状态、近视3个群体，而且还可以获得各年龄段的生理屈光力和裸眼远视力以及各年龄段屈光状态下各屈光参数的匹配系数关系，对近视眼的预测、干预防治将会起到十分关键的作用。

上述视力高危状态的主要表现形式是假性近视，近视的产生在早期阶段即表现为假性近视，是可逆性改变，如果能够及时发现并采取有效干预措施，就可以去除假性近视和恢复视力，所以如果能够在近视高发的儿童青少年阶段，多频度监测眼睛的屈光力变化，就能及早发现视力的下降，及时发现假性近视并能采取有效干预措施，以恢复视力，对减少近视眼的发生意义重大。

假性近视的判断需要获取检测者的屈光度、视力、调节力等各项眼睛的参数，同时，综合考虑检测者的生理数据、行为习惯数据以及外部影响因素。

然而，与视力健康相关数据的采集以及眼睛屈光状态的检测操作起来费时费力，如仅仅通过E视力表进行，几乎没有什么意义；如要准确采集则需要到眼科医院或门诊使用大型昂贵的仪器和复杂的手段进行，检测过程中需要专业技术人员与被测者进行语言交互，人力、物力成本都很高，且很难适用于年龄较低或者具有听力障碍的人员；另外，该检测手段不利于视力的高频度检测评估，难以做到眼睛屈光不正缺陷（尤其是近视）的及早发现。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种人眼视觉监测系统和方法，能够方便地进行眼睛屈光力和视力测量，并能够对眼睛的状态进行评估和预测，以便及早发现眼睛视觉缺陷，采取干预措施避免真性近视的发生。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种人眼视觉监测系统，包括用于图形显示和人机交互的智能终端、用于改变光学路径以完成眼睛各性能参数测量的便携式验光仪以及用于根据智能终端发送的数据对被测者视力进行分析评估的服务器，所述智能终端嵌装在便携式验光仪的光路始端，智能终端通过无线或有线方式分别与便携式验光仪和服务器进行数据通信。

上述一种人眼视觉监测系统，所述便携式验光仪包括佩戴在头部的壳体，壳体内设置有用于改变测量图案与人眼之间光学路径的光学透镜组件、用于改变光学透镜组件在设备内的相对距离和位置的机械调节组件以及用于对测量值进行分析处理的信号处理组件；所述信号处理组件的输入端连接机械调节组件的信号输出端，信号处理组件的输出端连接智能终端的受控端；所述机械调节组件的控制端与光学透镜组件中的器件固定连接。

上述一种人眼视觉监测系统，所述光学透镜组件包括并列设置在壳体内用于测量瞳距和屈光能力的屈光能力测量透镜组、用于测量裸眼视力的视力测量透镜组以及用于刺激眼睛放松或紧张的辅助透镜组，所述壳体沿中心轴线对称设置有分别对应被测者左右眼的两个通道，所述屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组并列设置在一个通道中且屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组能够在机械调节组件的带动下在通道内左右移动，所述辅助透镜组固定设置在另一通道中。

上述一种人眼视觉监测系统，所述裂隙片包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的瞳孔部位开设有通光孔洞。

上述一种人眼视觉监测系统，所述机械调节组件包括用于改变屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组在壳体左右位置的横向调节机构、用于改变凹透镜在通道内前后位置的纵向调节机构以及用于向智能终端输入测量图案中的视标切换指令的输入机构。

上述一种人眼视觉监测系统，所述视力测量透镜组包括两块用于缩小手机屏幕图像的第二凹透镜和一块用于改变屏幕图像的大小和目视距离第二凸透镜，所述第二凹透镜靠近智能终端设置，第二凸透镜靠近被测者眼睛的光路末端设置。

一种人眼视觉监测方法，具体包括以下步骤：

1）采用便携式验光仪与智能终端配合测量被测者眼睛的各视觉参数，并发送给服务器；

2）服务器判断被测者的眼睛状态；

3）采集被测者自身信息，并传输给服务器；

4）服务器结合步骤2）和3）的结果生成一定时间段内被测者的视力发展趋势图，并给出用眼指导建议，然后传输给智能终端向被测者进行展示。

上述一种人眼视觉监测方法，步骤1）中便携式验光仪与智能终端配合测量的过程中，采用两只眼睛轮流测量的方式进行；双眼测量过程中，被测量的眼睛处于测量状态，测量过程中通过改变测量图案中红绿色条间的间距从而改变与被测量眼睛的模拟距离进行测量，另一只眼睛对应的放松图案处于无限远处，使眼睛处于放松状态。

上述一种人眼视觉监测方法，步骤1）具体包括以下内容：

11）在便携式验光仪和智能终端上利用光电同步技术测量被测者的瞳距；

12）采用便携式验光仪与智能终端配合实现双眼合像；

13）通过改变便携式验光仪中裂隙片上透光孔洞在竖直平面内的旋转角度，测量被测者眼睛在不同子午线下的屈光度；

14）检测被测者眼睛的调节近点值；

15）通过便携式验光仪中的透镜组检测被测者的裸眼视力；

16）将步骤12）~15）测得的数据结果发送给服务器。

上述一种人眼视觉监测方法，步骤2）的服务器在分析判断过程中得出被测者的球镜度S、柱镜度C和轴位A，以及裸眼视力，并根据标准调节幅度值结合被测者的实测调节幅度值判断被测者的眼睛处于正视、假性近视还是真性近视状态。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明采用智能终端与便携式验光仪进行配合来对被测者的眼睛进行测量，通过智能终端屏幕上显示的测量图案的光线经过便携式验光仪处理后在眼睛的视网膜成像结果来测量眼睛的健康状况；被测者可高频次采集并记录一段时间内眼睛屈光力和视力的测量值，而后通过服务器对测量结果进行分析，再通过智能终端的显示屏幕显示出该时间段内所有测量值的变化趋势，从而实现视觉质量的评估和预测，能够及时发现由假性近视到真性近视转变的过程，以便能够及时对处于假性近视阶段的视觉功能进行训练与干预以恢复正视眼，避免了真性近视的发生，对青少年近视眼的预防起到良好效果。

对于消费者而言，应用本发明仅需要外购便携式验光仪即可，价格仅在几百元左右，因此可在家庭环境中广泛推广应用，实现对家庭中所有成员的视力变化情况进行检测。另外，便携式验光仪操作非常方便，无需借助专业技术人员，只需被测者本人便可完成测量；并且测量精度可媲美电脑验光仪。

附图说明

图1为本发明所述系统的结构框图；

图2为本发明所述便携式验光仪的结构示意图；

图3为本发明所述便携式验光仪中裂隙片的光学原理图；

图4为本发明所述双眼合像步骤的原理图；

图5为本发明所述瞳距测量步骤的智能终端显示状态图；

图6为本发明所述智能终端显示检测结果的界面图；

图7为本发明所述调节力远点的屈光力计算原理图；

图8为本发明所述便携式验光仪的另一种结构示意图；

图9为本发明所述便携式验光仪中裂隙片的另一种结构示意图；

图10为本发明所述监测方法的流程图；

图11为本发明所述监测方法中步骤1）的流程图。

其中：1.壳体，111.屈光能力测量透镜组，112.视力测量透镜组，113.放松透镜组，12.机械调节组件，121.光栅，13.裂隙片，2.智能终端，211第一测量图案，212.遮挡图案，213.放松图案，214.第二测量图案，3.被测者眼睛。

实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种人眼视觉监测系统，其结构如图1所示，包括智能终端、便携式验光仪以及服务器；其中，智能终端内置应用APP，用于进行测量图案、遮挡图案和放松图案的显示，测量干预结果和图表的显示以及人机的交互；便携式验光仪用于改变光学路径以完成眼睛各项性能参数的测量；服务器用于根据智能终端发送的数据对被测者视力进行分析评估，并给出合理的干预措施；上述智能终端嵌装在便携式验光仪的光路始端，被测者眼睛位于便携式验光仪的光路末端；智能终端与便携式验光仪和服务器之间分别通过无线或有线方式进行数据通信。本发明中，一台便携式验光仪与一台智能终端配对使用，构成一个用户ID每个用户一个ID，多个ID可以共享一台终端设备；一台服务器可对所有用户进行集中管理。

便携式验光仪佩戴在被测者头部，包括壳体，壳体内设置有光学透镜组件、机械调节组件12和信号处理组件；信号处理组件的输入端连接机械调节组件的信号输出端，信号处理组件的输出端连接智能终端的受控端。光学透镜组件用于改变智能终端与人眼之间的光线路径，机械调节组件用于改变光学透镜组间的距离和位置，信号处理组件与智能终端连接实现信息的收发，信号处理组件的输出端连接机械调节组件的受控端，用于根据智能终端的指令控制机械调节组件改变光学透镜在壳体内的位置状态，并根据测量反馈结果向智能终端发送测量数据。

光学透镜组件用于放大或缩小智能终端展示的测量图案，并改变所述测量图案的光线光程。本发明中的光学透镜组件包含三个不同功能的透镜组——并列设置在壳体内的屈光能力测量透镜组、视力测量透镜组和辅助透镜组，其中屈光能力测量透镜组用于瞳距、屈光能力的测量，视力测量透镜组用于裸眼视力的测量，放松透镜组用于刺激另外一只眼睛的放松或紧张。本实施例中，壳体沿中心轴线对称设置有分别对应被测者左右眼的两个通道，其中，屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组并列设置在一个通道中，且屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组能够在机械调节组件的带动下在通道内左右移动；辅助透镜组固定设置在另一通道中。

在本实施例中，屈光能力测量透镜组包括一块第一凹透镜、一块第一凸透镜和一块裂隙片，第一凹透镜靠近智能终端设置，用于实现对所述第一测量图案进行缩放；裂隙片靠近被测者眼睛的光路末端设置；第一凸透镜设置于第一凹透镜和裂隙片之间且靠近裂隙片设置，用于改变测量图案与被测者之间的目视距离。上述透镜可以为球面镜、柱面镜、非球面镜、菲涅尔透镜；当然，由凹透镜和凸透镜构成的透镜组可以为单透镜或者双胶合透镜。用于对被测者眼睛进行测试时，保持被测眼睛、裂隙片、凸透镜、凹透镜以及智能终端测试图案处于同一光线光轴上；另一只眼睛则与智能终端遮挡图案处于同一光线光轴上。

当然，不考虑视力测量时，屈光能力测量透镜组还可设置为三块透镜，一块凹透镜和两块左右并列设置的凸透镜，裂隙片、外侧凸透镜与凹透镜前后对应设置在一柱形光筒内，如图8所示；操作时，只需整体左右移动调节组件一个透镜的外径距离即可改变两只眼睛是否处于被测状态。用于对被测者眼睛进行测试时，保持被测眼睛、柱形光筒内器件以及智能终端测试图案处于同一光线光程上；另一只眼睛与智能终端遮挡图案之间光线光程上的仅保留内侧凸透镜。

裂隙片用于实现眼睛各性能参数的测量，包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的瞳孔部位开设有通光孔洞。基板可以采用不透光材料制作，也可以采用半透光材料制作；基板上设置有入射光选择器件，入射光选择器件为滤光片或者是偏振光选择片；上述通光孔洞可以为直线裂隙缝、小孔或者是小孔阵列。本实施例中，裂隙片选择在不透光材料制作的基板上安装滤光片，并在滤光片上开设两条平行的裂隙缝结构，两条平行的裂隙缝之间的间距与眼睛的瞳孔直径相应，为2.5±2mm；裂隙片的光学原理图如图3所示。

机械调节组件用于驱动透镜组中各器件和裂隙片改变在壳体内的位置，从而实现光线光程的改变。机械调节组件包括横向调节机构、纵向调节机构和输入机构，其中，横向调节机构用于改变屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组在壳体内的左右位置，纵向调节机构用于改变凹透镜在通道内的前后位置，输入机构用于向智能终端输入测量图案中的视标变换指令。机械调节组件的结构优选按钮、旋钮与齿轮传动的机械结构。

机械调节组件中的横向调节机构和纵向调节机构优选自动控制方式，当然，还可以为手动操作方式，输入机构选择手动操作机构。但无论是自动控制方式还是手动控制方式，都可采用光感传导、电子传导或者信息传导等方式来实现便携式验光仪中透镜、裂隙片中孔洞与智能终端的测量图案中图标的同步变化。

本发明中，机械调节组件、被测者以及信号处理组件三者配合进行测量状态的确认。

在本发明的另一实施例中，裂隙片采用液晶光相位调制器件，即在不透光的玻璃基板上，有规则排列的小孔阵列，如图9所示，小孔阵列中填充有液晶材料，液晶材料在外加电场的控制下，对通过其的光线产生相位调制，以控制光线能否够通过该小孔区域。对于采用液晶光相位调制器件的实施例，不需要相应的旋转机械调节组件。

辅助透镜组位于另一只眼睛处，包括一块第三凸透镜；第三凸透镜紧靠被测者眼睛的壳体末端设置，用于使被测者观看智能终端屏幕显示的放松图案或者遮挡图案，可以为单透镜或透镜组，透镜可以选用单透镜、胶合透镜、非球面透镜或菲涅尔透镜等。

另外，通过屈光能力测量透镜组和放松透镜组，在智能终端屏幕对应被测者左右眼分别显示不同的第一测量图案和遮挡图案状态下，可通过调整屈光能力测量的透镜筒在壳体内的左右位置进行被测者眼睛瞳距的测量。瞳距包含远瞳距、近瞳距。

视力测量透镜组用于测量被测者的裸眼视力，包括自远至近依次设置在观察筒内的两块第二凹透镜和一块第二凸透镜，其中，第二凹透镜靠近智能终端设置，第二凸透镜靠近被测者眼睛的光路末端设置。

视力测量透镜组中的透镜为避免使用过程中形成色差和球差，影响成像后的视标显示效果，造成“E”视标变形或出现边缘模糊的现象，使视标的辨识度变差，本发明中的透镜优选具有很好的消除色差效果的胶合透镜和具有良好的消除球差效果的非球面透镜，具体使用时，可以全部使用胶合透镜或者全部使用非球面透镜或者使用胶合透镜与非球面透镜或者普通透镜的组合。

信号处理组件包含数据处理单元以及通信单元，数据处理单元用于实现对信号的处理，通信单元用于实现与智能终端的相互通信。

本发明中的智能终端必须具有显示屏幕，用于测量图案、遮挡图案、放松图案以及测量结果和干预信息的显示。屏幕可以采用黑白色或者彩色，本发明中选择彩色屏幕；放松图案可以是几何图形也可以是自然风光，可以静态图像也可以是动态图像，本发明中放松图案优选彩色的、具有景深特征的静态自然风光；遮挡图案为纯黑色背景；测量图案为黑色背景中两条红绿色条图案。本发明所述的智能终端可以为智能手机、蜂窝电话、多媒体播放设备以及IPAD等设备。

智能终端还能够装载嵌入式软件，用于实现人机交互以及被测者信息的采集。实现人机交互的方式可以采用物理连接的机械结构、触摸屏、语音输入输出部件、蓝牙或者其他无线外设。被测者的信息包括自身生理数据、行为习惯数据以及外部影响因素；其中自身生理数据包括年龄、身高、体重、远近瞳距、色觉，以及眼位、调节远点、调节近点、调节力等双眼视功能；行为习惯数据包括读写习惯、运动习惯、饮食习惯、作息习惯和卫生习惯等；外部影响因素包括日常用眼环境状态、光照条件、各种学习生活周边状态和遗传因素等。

智能终端中还需要设置数据处理单元、存储单元以及数据收发单元，以实现数据的处理、存储以及收发。

本发明的便携式验光仪与智能终端配合用于对被测者的眼睛进行测量，具体原理为：智能终端屏幕上显示的测量图案其光线经过便携式验光仪中的凹透镜后发散，其所成虚像与原来相比等比例缩小，再经过便携式验光仪中的凸透镜后汇聚，汇聚的光线经过裂隙片上的孔洞后进入位于裂隙片后的眼睛，眼睛接受到透过裂隙片的光并在眼睛的视网膜底成像，成像的结果便可体现出眼睛的屈光能力以及调节力状况。

本发明通过两者配合能够实现如下应用：1）双眼合像：具有通光孔洞的裂隙片置于被测者眼睛前方，被测者一只眼睛通过所述通光孔洞观察智能终端显示屏幕上的测量图案，另外一只眼睛观察放松图案，通过调节组件与APP程序控制被测者所观看到的图案，使测量图案和放松图案重叠；2）瞳距测量：当被测者左右线性调节裂隙片的位置以看清测量图案时，通过透镜组中器件位置的改变检测被测者眼睛的远瞳距、近瞳距；3）静态屈光力测量：利用雾视原理，通过裂隙片的旋转测量被测者眼睛在不同子午线下的静态屈光力，即基于散光检测的屈光不正测量；4）眼睛调节力测量：客观状态下检测被测者眼睛的调节力；5）裸眼视力测量：被检测者使用视力测量透镜组，通过智能终端显示屏幕上的E视标进行裸眼视力的检测。

服务器设置在远程监控中心，可通过无线网络或者有线网络接收由所有智能终端发送的数据，并建立被测者档案；服务器可根据接收的检测数据以及采集的被测者信息对被测者眼睛的发展趋势进行分析，以形成包含眼睛发展趋势以及建议采取具体干预措施的阶段性报告。

通过使用本发明的人眼视觉监测系统，可以使尚未形成真性近视的儿童青少年恢复正视眼，已经近视（真性近视或混合性近视）的，通过干预控制其视力不良的进一步恶化发展。

一种人眼视觉监测方法，其流程如图10和图11所示，首先需要被测者选定智能终端，并在智能终端上下载APP；然后通过请求方式向服务器发送建立账号请求；请求通过后，被测者便可根据检测周期进行眼睛的检测。人眼视觉检测方法具体包括以下步骤。

1）采用便携式验光仪与智能终端配合测量被测者眼睛的各项性能参数，并发送给服务器。

便携式验光仪与智能终端配合测量的过程中，采用两只眼睛轮流测量的方式进行。双眼测量过程中，被测量的眼睛处于测量状态，测量过程中通过改变测量图案中红绿色条间的间距从而改变与被测量眼睛的模拟距离进行测量；另一只眼睛对应的放松图案处于放松状态，或者对应遮挡图案处于遮挡状态。

本发明中改变测量图案与被测量眼睛之间模拟距离的方式可以采用保持便携式验光仪结构不变，通过调整智能终端中测量图案的变化来实现；当然，也可以是保持智能终端中测量图案不变，通过改变便携式验光仪内部透镜组的结构以及位置变化来实现。具体实现方法如下所述。

首先，将智能终端卡装在便携式验光仪的光路始端，并使智能终端的屏幕朝向便携式验光仪内部；然后被测者头戴便携式验光仪，并使被测者眼睛贴紧便携式验光仪的另一端，即将眼睛放置在光路末端。本发明的便携式验光仪采用仿生人脸弧度的面罩保证设备贴合被测者面部，但在测量的过程中应保持眼睛相对于设备的位置不能左右移动，以保证测量的准确性。

11）在便携式验光仪和智能终端上利用光电同步技术测量被测者的远瞳距。

瞳距包含远瞳距、近瞳距，其中远瞳距需要在眼睛放松状态进行测量。远瞳距的测量过程中，可采用左右眼睛的单眼远瞳距测量后，两者相加获得双眼的远瞳距。

远瞳距测量前，首先遮挡住被测者一只眼睛，先进行另一只眼睛单眼瞳距的测量，本实施例中通过使智能终端屏幕上一侧为遮挡图案、另一侧显示具有红绿色条视标的第一测量图案来实现，如图5所示。测量时，被测量眼睛使用屈光能力测量透镜组，另一只眼睛使用辅助透镜组，通过横向调节机构调节屈光能力测量透镜组在壳体内的左右位置来保证被测者眼睛瞳孔、裂隙片上的通光孔洞、透镜组以及智能终端上的视标为一条直线，即被测者眼睛能够清楚地看到智能终端上第一测量图案中的视标，屈光能力测量透镜组来回移动的过程中第一测量图案中的视标跟随裂隙片同步移动；停止操作并按下确认键，触发信号处理组件中的电路，而后，信号处理组件根据测量数据计算出单眼远瞳距，再通过无线或有线方式将测量的数据传输给智能终端进行显示。然后，掉转左右眼对应的透镜筒，利用同样的方法，进行另一眼睛的单眼远瞳距测量。最后，信号处理组件将两只眼睛的单眼瞳距相加得到被测者双眼的远瞳距。

上述的电子传导方式是通过在壳体内设置与横向调节机构连接的位移识别器进行调节组件移动距离的测量，位移识别器可以采用滑线变阻器等，位移识别器将测量的位移量传输给信号处理组件进行处理，信号处理组件处理后再将信号传输给智能终端进行单眼远瞳距的计算。

本实施例中的视标采用两条平行的红绿色条，色差较大且比较明亮，对于被测者来说，易于辨识。并且在测量了单眼远瞳距后，还可进行左右眼瞳距的对比，来确定被测者是否存在斜视状态。

测量近瞳距时，改变智能终端屏幕上测量图案中红绿视标偏离光轴的距离，进行近瞳距的测量。例如，采用人们经常使用的近视距为33cm，那么通过调节红绿视标中心偏离光轴的距离，可以调节被测者眼睛与测量图案之间的模拟视距为33cm。近瞳距的测量步骤与远瞳距的测量步骤相同。

12）采用便携式验光仪与智能终端配合实现双眼合像，以达到放松眼睛的目的。

此步骤中，智能终端显示屏幕上针对被测者左右眼分别显示不同的测量图案和放松图案，被测量的眼睛通过屈光能力测量透镜组观看屏幕的第一测量图案，同时另一只眼睛观看屏幕上的放松图案；例如左眼对应放松图案，右眼对应测量图案；当然也可以右眼对应放松图案，左眼对应测量图案。此原理是利用大脑对左右眼睛的调节时等量的原理实现，即当一只眼睛处于放松状态时，另一只被测量的眼睛也是处于放松的状态，从而保证测试的准确性。

被测者戴好设备后，通过调节眼睛的位置以及便携式验光仪的裂隙片在壳体中左右方向上的位置来实现双眼合像，即透过便携式验光仪观察到智能终端屏幕上显示为放松图案和测量图案合二为一的图像，如图4所示。

实现双眼合像后，被测者的眼睛便处于放松状态，即目视无限远处，方便下一步骤进行静态屈光力的检测。

13）通过改变便携式验光仪中裂隙片上透光孔洞在竖直平面内的旋转角度，测量被测者眼睛在不同子午线下的屈光力。

屈光力的测量是通过裂隙片上的通光孔洞观察智能终端屏幕上测量图案中的视标来测量，在孔洞裂隙片后面设置的透镜组可以增加光的吞吐量，从而使测量者看到更加明亮的视标。

对应此测试状态，本发明的机械调节组件中还可包括用于在竖直平面内旋转裂隙片的旋转调节机构，通过旋转调节机构来同步调节裂隙片在竖直平面的旋转角度和智能终端上测量图案中视标在竖直平面的旋转角度，从而实现选取不同角度子午线对眼睛进行测量的目的。

测量屈光力时，同样采用双眼测量的方式进行。测量过程中，首先使辅助透镜组处眼睛所对应的智能终端屏幕一侧显示放松图案，屈光能力测量透镜组处被测量的眼睛所对应的智能终端屏幕另一侧显示测量图案，其中测量图案中的视标为两条平行的红绿色条；通过触发旋转调节机构同步旋转裂隙片上透光孔洞以及智能终端屏幕上测量图案中红绿色条在竖直平面上的方向来测量不同子午线下的屈光度。当裂隙片上的透光孔洞定位到一个子午线后，通过调节测量图案中红绿色条之间的间距，当被测试眼睛观看到智能终端屏幕上测量图案中的红绿色条重合变为黄色条时，停止调节，并触发信号处理组件，信号处理组件便向智能终端发送停止指令，智能终端接收到信号后根据红绿色条之间的间距来计算被测量眼睛在此子午线下的屈光力。屈光力的计算方法如下。

此测量完成状态下，智能终端屏幕上的红绿色条视标和各自与裂隙片上孔洞间的连线延长，会有一个交点，如图7所示，此交点即为模拟远点，模拟远点的距离即为眼睛远点的距离，其与屏幕上测量图案中红绿色条之间的距离关系为：

式中，d为模拟远点的距离，a为裂隙片中两裂隙缝的间距，m为裂隙片与显示器的距离，c为屏幕上测量图案中红绿色条之间的距离，t为眼睛到裂隙片的距离，单位为mm。

调节远点的屈光力P_远（单位为屈光度）为：

由于眼睛到裂隙片的距离t很小，远小于虚拟点到眼睛的距离，所以，t可以忽略，此时：

本发明中，可根据测量精度要求设定竖直平面内子午线的数量，例如可设置八个测量位，即能够测量八条子午线下的屈光度，智能终端将检测的屈光度信息进行综合计算，获得被测者眼睛的球镜度S、柱镜度C以及轴位A。

14）检测被测者眼睛的调节近点值。

通过调节屈光能力测量透镜组中凹透镜在壳体内的前后位置，模拟眼睛至智能终端显示图像的视距改变；被测者眼睛看到的图案会由模糊变清楚，一直移动到被测者眼睛看到的视标再次变模糊为止。此时，改变红绿色条之间的间距，直到被测者眼睛观看测量图案中红绿色条重合为黄色条时，停止操作并确认，触发信号处理组件中的电路，信号处理组件将信号发送给智能终端，智能终端根据凹透镜移动的距离和该距离下红绿视标的间距来计算被测量眼睛的调节近点值d_近，根据d_近计算调节近点的屈光力P_近，被检测者的眼睛调节幅度即为：

上式中P_远即为前面步骤（13）测量得到的远点屈光力。

15）通过便携式验光仪中的视力检测透镜组检测被测者的裸眼视力。

测量被测者裸眼视力时，智能终端屏幕对应一只眼睛的一侧显示遮挡图案，模拟被遮挡效果；智能终端屏幕对应被测量眼睛的一侧显示第二测量图案，第二测量图案为“E”字形视标。

本实施例中，使用便携式验光仪的放松透镜组和视力测量透镜组进行裸眼视力的测量，通过透镜组的光学变换，将屏幕上的“E”字视标相对与检测者眼睛的目视距离变换到标准距离5m处。然后通过输入机构变化“E”字视标的大小，直到被测者不能认清半数以上所出现视标的方向为止，触发信号处理组件，信号处理组件同步到智能终端，智能终端便可记录被测量眼睛的裸视力。

16）将步骤12）~15）测得的数据结果发送给服务器。

2）服务器根据接收的数据结果判断被测者的眼睛状态，具体判断方法如下。

21）首先，根据调节力经验计算公式（下式）计算对应被测者年龄的标准调节近点值（cm）。

22）根据步骤13）测得的被测者的球镜度S、柱镜度C和轴位A以及步骤14）测得的被测者的裸眼视力，并结合对调节幅度值与标准调节幅度值进行比较，来对被测者眼睛是否存在假性近视进行判断；如果被测者的屈光力小于等于零并大于等于-1.0、裸眼视力低于正常值、调节近点值大于标准近点值，则可初步判断被测者处于假性近视状态；如果被测者的屈光力小于等于零、裸眼视力低于正常值、矫正调节近点值等于标准近点值，则可初步判断被测者处于真性近视状态；如果被测者的屈光力在-0.25~+0.25之间、裸眼视力正常，则可初步判断被测者眼睛状态正常。

3）采集被测者的自身信息，并传输给服务器。

被测者的自身信息包括自身生理数据、行为习惯数据以及外部影响因素。其中自身生理数据包括年龄、身高、体重、远近瞳距，以及眼位、调节远点、调节近点、调节力、色觉、立体视等双眼视功能；行为习惯数据包括读写习惯、运动习惯、饮食习惯、作息习惯和卫生习惯等；外部影响因素包括日常用眼环境状态、光照条件、各种学习生活周边状态和遗传因素等。

4）服务器结合步骤2）和3）的结果生成一定时间段内被测者的视力发展趋势，并给出用眼指导建议，然后传输给智能终端向被测者进行展示。图5为智能终端向被测者展示测量的屈光度结果以及一段时间内视力发展趋势图。

服务器在进行用眼指导时，可结合采集的被测者信息，对被测者眼视力给出初步的评估，并给出散瞳验光的时间建议，结合医疗机构睫状肌麻痹散瞳验光数据进行比较，综合分析评估视力状态，拟合出被测者眼视力的发育和发展状态图表，进而对屈光不正和视力不良的趋势进行预警和预测，以利于及时给出针对性的干预措施和建议，通过干预控制被测者视力不良的进一步发展。

Claims (7)

1.一种人眼视觉监测系统，其特征在于：包括用于图形显示和人机交互的智能终端、用于改变光学路径以完成眼睛各性能参数测量的便携式验光仪以及用于根据智能终端发送的数据对被测者视力进行分析评估的服务器，所述智能终端嵌装在便携式验光仪的光路始端，智能终端通过无线或有线方式分别与便携式验光仪和服务器进行数据通信；

所述便携式验光仪包括佩戴在头部的壳体，壳体内设置有用于改变测量图案与人眼之间光学路径的光学透镜组件、用于改变光学透镜组件在设备内的相对距离和位置的机械调节组件以及用于对测量值进行分析处理的信号处理组件；所述信号处理组件的输入端连接机械调节组件的信号输出端，信号处理组件的输出端连接智能终端的受控端；所述机械调节组件的控制端与光学透镜组件中的器件固定连接；

所述测量图案包括黑色背景中两条红绿色条图案；所述光学透镜组件包括并列设置在壳体内用于测量瞳距和屈光能力的屈光能力测量透镜组、用于测量裸眼视力的视力测量透镜组以及用于刺激眼睛放松或紧张的辅助透镜组，所述壳体沿中心轴线对称设置有分别对应被测者左右眼的两个通道，所述屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组并列设置在一个通道中且屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组能够在机械调节组件的带动下在通道内左右移动，所述辅助透镜组固定设置在另一通道中；

所述屈光能力测量透镜组包括裂隙片；所述机械调节组件中还可包括用于在竖直平面内旋转裂隙片的旋转调节机构；

所述服务器在分析判断过程中得出被测者的球镜度S、柱镜度C和轴位A，以及裸眼视力，并根据标准调节近点值结合被测者的实测调节近点值判断被测者的眼睛处于正常、假性近视还是真性近视状态。

2.根据权利要求1所述的一种人眼视觉监测系统，其特征在于：所述裂隙片包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的瞳孔部位开设有通光孔洞。

3.根据权利要求1所述的一种人眼视觉监测系统，其特征在于：所述机械调节组件包括用于改变屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组在壳体左右位置的横向调节机构、用于改变凹透镜在通道内前后位置的纵向调节机构以及用于向智能终端输入测量图案中的视标变换指令的输入机构。

4.根据权利要求1所述的一种人眼视觉监测系统，其特征在于：所述视力测量透镜组包括两块用于缩小手机屏幕图像的第二凹透镜和一块用于改变屏幕图像的大小和目视距离第二凸透镜，所述第二凹透镜靠近智能终端设置，第二凸透镜靠近被测者眼睛的光路末端设置。

5.根据权利要求1所述的一种人眼视觉监测系统，其特征在于，所述监测系统进行人眼视觉监测的方法，具体包括以下步骤：

1）采用便携式验光仪与智能终端配合测量被测者眼睛的各视觉参数，并发送给服务器；

2）服务器判断被测者的眼睛状态；

3）采集被测者自身信息，并传输给服务器；

4）服务器结合步骤2）和3）的结果生成一定时间段内被测者的视力发展趋势图，并给出用眼指导建议，然后传输给智能终端向被测者进行展示。

6.根据权利要求5所述的一种人眼视觉监测系统，其特征在于，步骤1）中便携式验光仪与智能终端配合测量的过程中，采用两只眼睛轮流测量的方式进行；双眼测量过程中，被测量的眼睛处于测量状态，测量过程中通过改变测量图案中红绿色条间的间距从而改变与被测量眼睛的模拟距离进行测量，另一只眼睛对应的放松图案处于无限远处，使眼睛处于放松状态。

7.根据权利要求6所述的一种人眼视觉监测系统，其特征在于，步骤1）具体包括以下内容：

11）在便携式验光仪和智能终端上利用光电同步技术测量被测者的瞳距；

12）采用便携式验光仪与智能终端配合实现双眼合像；

13）通过改变便携式验光仪中裂隙片上透光孔洞在竖直平面内的旋转角度，测量被测者眼睛在不同子午线下的屈光度；

14）检测被测者眼睛的调节近点值；

15）通过便携式验光仪中的透镜组检测被测者的裸眼视力；

16）将步骤12）~15）测得的数据结果发送给服务器。