CN109922708B - 用于视觉敏度测试的方法和装置 - Google Patents

Abstract

披露了一种视力测试系统和一种操作数据处理系统用于在眼睛检查期间在计算机显示器上向患者显示眼睛测试图形的方法。所述方法包括致使所述数据处理系统在由所述数据处理系统控制且由不显示眼睛测试图形的区中的亮度表征的计算机显示器的图表区中显示所述眼睛测试图形。使用显示亮度传感器在所述图表区外的传感器区中测量离开所述计算机显示器的光强度。基于所述测量的光强度调整所述计算机显示器的所述亮度以提供在预先确定的光水平范围内的光水平。所述数据处理系统可接收所述测量的强度并且调整所述显示器发光。

Description

用于视觉敏度测试的方法和装置

背景技术

美国和世界各地的视力表现标准依赖于视敏度测试，视敏度测试依赖于在白色背景上向患者呈现一系列黑色字母。研究表明，基于使用的视力测试的类型和进行测试的条件，测试结果可能有很大不同。

为了确保标准化，已经建立用于视敏度测试的多个推荐参数，包括字母高度、字母宽度、字母间距、字母类型、评分过程、测试距离和测试亮度。一般来讲，临床医生已经采用这些测试参数。但是尚未采用测试照明的标准化，并且这是极为需要的领域。数据表明，敏度测试的结果根据测试光水平有很大不同。已公认，较高的光水平比较低的光水平产生显著更好的视力结果，并且老年患者比年轻患者受到测试光水平的影响更大。

虽然已经在一段时间内认识到对标准化的需要，但是迄今为止，亮度标准尚未被实践眼科医生采用，主要因为大多数眼科医生使用相同类型的视力测试仪器，由于设备的类似性，所以所述视力测试仪器固有地产生较小的变异。此外，视力测试的所需的准确性没有使得检查通道之间或眼科诊所之间的亮度水平差异将产生记录视觉表现的问题。

然而，这两个因素现在已经改变。许多眼科医生不再使用相同类型的设备用于视力测试，大大提高医生之间使用的亮度水平的可变性。过去常见的投影系统已经被具有较大变化亮度的计算机显示器替代，并且由此，测试系统之间的可变性已经显著提高。

此外，正在开发许多新的视力矫正手术技术，该新的视力矫正手术技术推动对改善视力测试结果的准确性的需要，以便记录手术的益处，并且使得可准确地比较不同类型的过程的结果。进一步地，美国政府医疗补偿机构移到系统，在该系统中，眼科医生将基于与治疗相关的视觉结果的质量得到服务补偿。补偿策略的这种改变必然需要视敏度的测量的更高的准确性，因为视敏度是绝大多数眼睛治疗的主要结果度量。

发明内容

本发明包括一种视力测试系统和一种操作数据处理系统用于在眼睛检查期间在计算机显示器上向患者显示眼睛测试图形的方法。所述方法包括致使所述数据处理系统在由所述数据处理系统控制且由不显示眼睛测试图形的区中的亮度表征的计算机显示器的图表区中显示所述眼睛测试图形。使用显示亮度传感器在所述图表区外的传感器区中测量离开所述计算机显示器的光强度。基于所述测量的光强度调整所述计算机显示器的所述亮度以提供在预先确定的光水平范围内的光水平。

在本发明的一个方面中，调整所述亮度包括由所述数据处理系统接收所述测量的强度，并且响应于所述测量的强度自动调整所述计算机显示器。

在另一个方面中，所述光强度由查看所述计算机显示器的一部分的传感器测量，并且其中，所述传感器用关于改变所述计算机显示器的所述亮度的指令直接与所述数据处理系统的用户通信。

在本发明的另一个方面中，所述方法包括在所述患者眼睛的近侧提供测量包含所述患者的房间中的光强度的环境光传感器，并且致使所述数据处理系统更改所述房间中的所述环境光强度，使得所述房间中的所述光强度在预先确定的限制内。

在本发明的另一个方面中，所述环境光传感器被定位成使得来自所述计算机显示器的光不被所述环境光传感器直接接收。

在本发明的另一个方面中，所述方法包括测量在所述图表区中所述显示器的所述亮度，并且测量所述传感器区中的所述亮度，所述数据处理系统将所述传感器区中的所述测量的亮度校准为所述图表区中的所述测量的亮度。

在本发明的另一个方面中，所述显示亮度传感器用于测量所述图表区和所述传感器区两者中的亮度。

在本发明的另一个方面中，所述方法包括提供位于所述图表区附近的眩光光源，所述眩光光源由眩光发光表征，用所述光亮度传感器测量所述眩光发光，以及致使所述数据处理系统调整所述眩光光源强度，使得所述测量的眩光发光在预先确定的范围内。

根据本发明的视力测试系统包括数据处理系统、亮度传感器和显示强度调整系统。所述数据处理系统包括计算机显示器，所述计算机显示器由显示亮度表征，所述数据处理系统在所述计算机显示器的图表区中以所述显示亮度显示眼睛测试图形。所述亮度传感器被定位成测量所述计算机显示器的传感器区中的光强度，所述传感器区在所述图表区外。所述显示强度调整系统接收来自所述亮度传感器的输出，并且致使所述计算机显示器改变所述显示亮度，使得来自所述亮度传感器的所述输出在预先确定的限制内。

在本发明的一个方面中，所述显示强度调整系统与所述数据处理系统分离。

在本发明的另一个方面中，所述显示强度调整系统包括在所述数据处理系统上运行的程序，所述程序响应于所述传感器区中的所述测量的光强度自动调整所述显示亮度。

在本发明的另一个方面中，显示强度调整系统包括指导所述系统的用户手动改变所述显示亮度的界面。

在本发明的另一个方面中，所述亮度传感器可逆地附接到所述计算机显示器。

在本发明的另一个方面中，所述亮度传感器由从所述计算机显示器接收的光供电。

在本发明的另一个方面中，所述系统包括环境光传感器，所述环境光传感器被定位在患者头部近侧以测量在患者眼睛的位置处的环境光，并且将所述测量的环境光传达到所述数据处理系统。

在本发明的另一个方面中，所述数据处理系统致使所述环境光改变，使得所述测量的环境光在预先确定的限制内。

在本发明的另一个方面中，所述系统包括眩光来源，所述眩光来源包括紧密靠近所述图表区的光源，所述眩光来源发射由眩光发光表征的光，其中所述照度传感器测量所述眩光发光，并且所述数据处理系统调整所述眩光发光，使得所述眩光发光在预先确定的范围内。

附图说明

图1展示了根据本发明的一个方面的显示器。

图2展示了可用于本发明中的发光传感器的一个实施例。

图3展示了根据本发明的自供电传感器的一个实施例。

图4是患者进行眼睛检查的检查房间的顶视图。

图5展示了利用眩光来源的测试系统。

具体实施方式

本发明基于以下观察：计算机显示器不仅在亮度上在显示器之间有偏差，而且当所述显示器用于其他任务时也会发生改变，因为操作者可调整显示器明亮度以适合他的或她的需要。由此，需要在眼睛检查开始时将亮度调整到期望范围的机构，以保证在标准化条件下实行检查。

现在参考图1，其展示了根据本发明的一个方面的显示器。显示器20连接到控制器，该控制器通常是传统数据处理系统22。控制器致使显示器20在图表显示区域23中显示传统的视力检查表。可移除传感器21定位在显示器20上的不用于视力检查表的区域中。传感器21测量离开显示器20的光的平均强度，并且将该测量结果传达到数据处理系统22。然后，数据处理系统22调整显示器20的强度，使得测量的光强度在预先确定的强度范围内。在一个实施例中，传感器21通过传统的USB端口连接到数据处理系统22。在该实施例中，传感器21由数据处理系统22供电。在另一个实施例中，传感器21是自供电的，并且经由无线通信链路与数据处理系统22通信。在利用WiFi通信链路的实施例中，传感器21可以包括服务器，所述服务器可以经由传统的浏览器被访问以查看测量的光水平，并且引导用户通过任何校准过程。

在本发明的一个方面中，传感器21可以移动到显示器20上的不同的位置，以测量在各个位置处离开显示器的光强度。已知计算机显示器跨越显示屏展现出强度变化。这些变化可以为监视器特定的。由此，在屏幕的有限区域上(特别是在一个拐角处)使用平均发光作为图表显示区域中的发光的代表可能会令人误解。由此，有利的是测量图表显示区域中的各个位置处的强度，并且确定图表显示区域中的平均发光和传感器位置处的发光之间的关系。因此，在本发明的一个方面中，数据处理系统22或传感器21包括用于将显示器20的发光映射在图表显示区中和传感器21一般驻留的位置处的软件。

也可以构造多个传感器测量显示器的发光轮廓的实施例。例如，图1中所示的可选传感器26可以放置在显示器上的其他位置处，以测量屏幕上的屏幕强度的变化。这些传感器也与数据处理系统22通信；然而，为了简化附图，已经省略了传感器26和数据处理系统22之间的连接。

现在参考图2，其展示了可以用于本发明中的发光传感器的一个实施例。传感器30包括从显示器20上的区接收光的光电二极管31。可选透镜34在比光电二极管31的区域更大的区域上收集来自显示器的光。传播到光电二极管31的光的区域必须足以将显示器20中的任何像素到像素的变化平均分配。来自光电二极管31的电流与监视区域的发光成比例。由电流电压转换器32将电流转换为电压。电流电压转换器32的输出由模数转换器(ADC)33数字化，并且形成输出，所述输出由处理程序或其他电路系统使用，以调整显示器发光或将关于如何调整显示器发光的反馈提供到用户。

在不通过也将功率供应到传感器的有线连接来连接到数据处理系统的本发明的实施例中，传感器必须是自供电的。有利的是避免传感器由必须定期更换的电池进行电池供电的方案。在本发明的一个方面中，光电二极管也用于在传感器没有通过有线链路连接到数据处理系统的实施例中为传感器供电。现在参考图3，其展示根据本发明的自供电传感器的一个实施例。传感器40分接电流电压转换器32的输出以运行电源35，该电源可选地对可充电电池36充电。电源35的输出用于为传感器40中的电子器件供电。为了简化附图，附图中已经省略了电源35和传感器40的其他部件之间的连接。从光电二极管31可获得的功率量取决于光电二极管31所查看的显示屏的面积和离开该面积的光强度。如果从光电二极管31可获得的瞬时功率不足以为传感器40供电，则可充电电池36提供用于随时间推移聚积和储存来自光电二极管31的功率输出的机构。就这一点而言，应当注意，在大多数临床环境中，显示器20专用于实行眼睛检查的时间量相对较小。由此，如果显示器留在光电二极管31所查看的区中，甚至来自光电二极管31的小电流也可提供必要的功率以为传感器40供电。

为了在传感器40不操作以调整来自显示器20的发光时节省功率，打开开关38以从ADC 33和无线通信链路39移除功率。由于无线通信链路39在其接通时需要显著的功率，所以使这些部件掉电节约功率，同时允许可充电电池36从光电二极管31的输出充电。当传感器40用于调整显示器20的发光时，用户用信号通知传感器控制器37关闭开关38。

在上面描述的实施例中，传感器40被配置为与数据处理系统通信操作，该数据处理系统控制显示器，并且提供用于由患者查看的图表，使得数据处理系统直接调整显示器20的发光。然而，也可构造传感器40提供独立配置的本发明的实施例。在此类实施例中，传感器控制器37直接与用户通信以调整显示器20的发光。在一个实施例中，传感器控制器37包括多个LED 41，该多个LED为用户可查看的，该用户手动调整显示器20的发光，直到传感器控制器37指示发光处于期望的范围中。为了有助于调整，LED中的一个可用于用信号通知发光太高，一个用信号通知发光太低，并且一个用信号通知发光在期望的范围内。在此实施例中，无线通信链路39是可选的。

在用户通过响应于来自数据处理系统或传感器控制器37的命令将传感器移动到屏幕上的各个位置来校准显示屏的实施例中，传感器控制器37可包括可从任何浏览器访问的网络服务器。浏览器可在数据处理系统22上或在经由无线通信链路39与传感器40通信的单独计算机上运行。服务器可在显示器20上显示传感器将被移动到的位置。特别地，传感器可测量图表显示区域中的发光，并且将该发光与正常操作期间传感器驻留在的位置中的发光进行比较。可对多个不同的显示器发光值进行测量以提供用于将测量的发光转化为显示区域中的发光的校准曲线。

根据本发明，多个考虑决定传感器的形状因数。传感器的形状必须允许传感器检测显示器发光而不受来自房间光的干扰。此外，传感器不能干扰患者对图表区域的查看。此外，传感器必须能够附接到传统的计算机显示器。在传感器将被移动到不同位置的实施例中，附接机构必须是可逆的。将传感器定位在监视器边缘上的夹具可用于此类可移动实施例中。在其他实施例中，传感器组件可通过粘合剂附接到监视器。

上面描述的实施例调节显示器的发光而不参考房间中的环境光强度。然而，也可构造测量和控制患者处的环境光强度的实施例。现在参考图4，其是患者经历眼睛检查的检查房间的顶视图。患者52以上面讨论的方式查看显示器20。第二发光传感器51放置在患者旁边与患者眼睛大致相同的高度处。在一个示例性实施例中，第二发光传感器放置在距患者眼睛6英寸内。发光传感器51与数据处理系统53通信，以提供患者处的发光的测量。数据处理系统53将由发光传感器51测量的发光与环境光水平的可允许范围进行比较。如果环境光不在允许的范围内，则数据处理系统53可通过在显示器20上显示适当的消息用信号通知技术人员更改房间中的环境光。在检查房间中的环境光在计算机控制下的实施例中，数据处理系统53可将环境光调整到正确的水平。

上面描述的实施例解决视敏度测试中的照度标准化。然而，本发明也可用于在监视器上向患者呈现某种测试图形的其他测试中。周边视力、对比灵敏度和深度知觉的测试是此类测试的示例。本发明也可用于维持显示眼睛测试图形的屏幕区域的预先确定的色温。在此类实施例中，传感器将包括在不同波段中具有不同灵敏度的多个传感器。例如，测量红色、绿色和蓝色波段中的强度的传感器可用于测量色温，并且除了预先确定的强度之外，伺服显示器以维持预先确定的色温。

在上面描述的实施例中，提供单个标准化的照度水平；然而，本发明也可用于需要多个照度水平的测试中。在此类测试中，由处理器使用来自监视器上的传感器的反馈来设定照度水平中的每一个。

本发明也可用于在也利用第二“眩光”来源的测试系统中提供照度的标准化。此类布置用于白内障的测试中。现在参考图5，其展示利用此眩光来源的测试系统。图5中的测试系统类似于图1中所示的测试系统；然而，在图5所示的实施例中，眩光来源71放置在监视器的边缘上。然而，也可构造眩光来源在屏幕上测试图表旁边的实施例。在照度监视器可移动的本发明的实施例中，监视器可在校准过程期间放置在每个眩光来源上，在校准过程中，处理器调整到眩光来源的信号以达到预先确定的标准眩光来源水平。

在上面描述的实施例中控制照度水平的处理器可为提供视力检查表或其他测试图形的同一处理器。替代性地，可利用仅控制屏幕照度或眩光来源水平的单独处理器。

已经提供了本发明的上面描述的实施例以展示本发明的各个方面。然而，应当理解，在不同的具体实施例中示出的本发明的不同方面可组合，以提供本发明的其他实施例。此外，从前述描述和附图，对本发明的各种修改将变得显而易见。于是，本发明将仅由所附权利要求书的范围限制。

Claims (17)

1.一种操作数据处理系统用于在眼睛检查期间在计算机显示器上向患者显示眼睛测试图形的方法，所述方法包括：

致使所述数据处理系统在由所述数据处理系统控制且由不显示所述眼睛测试图形的区中的亮度表征的计算机显示器的图表区中显示所述眼睛测试图形；

使用显示亮度传感器测量由所述计算机显示器产生的、在所述图表区外的传感器区中离开所述计算机显示器的光强度，所述显示亮度传感器排除离开所述图表区的光；以及

基于所述传感器区中的所述测量的光强度调整所述计算机显示器的所述亮度，同时在眼睛检查开始时显示所述测试图形，以提供在预先确定的光水平范围内的光水平。

2.如权利要求1所述的方法，其中调整所述亮度包括由所述数据处理系统接收所述测量的强度，并且响应于所述测量的强度自动调整所述计算机显示器。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述显示亮度传感器用关于改变所述计算机显示器的所述亮度的指令直接与所述数据处理系统的用户通信。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述患者眼睛的近侧提供测量包含所述患者的房间中的环境光强度的环境光传感器，并且致使所述数据处理系统更改所述房间中的所述环境光强度，使得所述房间中的所述环境光强度在预先确定的限制内。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述环境光传感器被定位成使得来自所述计算机显示器的光不被所述环境光传感器直接接收。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括测量在所述图表区中所述显示器的所述亮度，并且测量所述传感器区中的所述亮度，所述数据处理系统将所述传感器区中的所述测量的亮度校准为所述图表区中的所述测量的亮度。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述显示亮度传感器用于测量所述图表区和所述传感器区两者中的所述亮度。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

提供位于所述图表区附近的眩光光源，所述眩光光源由眩光发光表征；

用所述显示亮度传感器测量所述眩光发光；以及

致使所述数据处理系统调整所述眩光光源，使得所述测量的眩光发光在预先确定的范围内。

9.一种视力测试系统，包括：

数据处理系统，所述数据处理系统包括计算机显示器，所述计算机显示器由显示亮度表征，所述数据处理系统在所述计算机显示器的图表区中以所述显示亮度显示眼睛测试图形；

亮度传感器，所述亮度传感器测量由所述计算机显示器产生的、在所述计算机显示器的传感器区中离开所述计算机显示器的光强度，所述传感器区在所述图表区外，所述亮度传感器排除所述图表区中产生的光；以及

显示强度调整系统，所述显示强度调整系统接收来自所述亮度传感器的输出，并且致使所述计算机显示器改变所述显示亮度，使得当在眼睛检查开始时在所述图表区中显示所述眼睛测试图形时，来自所述亮度传感器的所述输出在预先确定的限制内。

10.如权利要求9所述的视力测试系统，其中所述显示强度调整系统与所述数据处理系统分离。

11.如权利要求9所述的视力测试系统，其中所述显示强度调整系统包括在所述数据处理系统上运行的程序，所述程序响应于所述传感器区中的所述测量的光强度自动调整所述显示亮度。

12.如权利要求9所述的视力测试系统，其中所述显示强度调整系统包括指导所述系统的用户手动改变所述显示亮度的界面。

13.如权利要求9所述的视力测试系统，其中所述亮度传感器可逆地附接到所述计算机显示器。

14.如权利要求9所述的视力测试系统，其中所述亮度传感器由从所述计算机显示器接收的光供电。

15.如权利要求9所述的视力测试系统，进一步包括环境光传感器，所述环境光传感器被定位在患者头部近侧，所述环境光传感器测量在患者眼睛的位置处的环境光，并且将所述测量的环境光传达到所述数据处理系统。

16.如权利要求15所述的视力测试系统，其中所述数据处理系统致使所述环境光改变，使得所述测量的环境光在预先确定的限制内。

17.如权利要求9所述的视力测试系统，进一步包括眩光来源，所述眩光来源包括靠近所述图表区的光源，所述眩光来源发射由眩光发光表征的光，其中所述亮度传感器测量所述眩光发光，并且所述数据处理系统调整所述眩光发光，使得所述眩光发光在预先确定的范围内。

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