CN111067476A - 一种便携式红外偏心摄影验光系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视力医疗设备技术领域，公开了一种便携式红外偏心摄影验光系统，包括均与驱动电源板连接的红外光源组件、可见光源组件以及拍摄组件，红外光源组件包括多个红外LED灯组与中央红外LED灯，红外LED灯组呈扇面，多组红外LED灯组组成完整的圆形，可见光源组件包括沿多组可见光LED灯，每组可见光LED灯位于相邻红外LED灯组之间；每颗红外LED灯被单独控制是否点亮以及点亮亮度；同时至多一组可见光LED灯亮，需要一组可见光LED灯熄灭时，该组内可见光LED灯依次逐渐熄灭，需要一组可见光LED灯点亮时，该组内可见光LED灯依次逐渐点亮；防止带给被检者的刺激感使被检者眼睛突然大幅度转动而影响检测效果。

Description

一种便携式红外偏心摄影验光系统

技术领域

本发明涉及视力医疗设备技术领域，尤其是涉及一种便携式红外偏心摄影验光系统。

背景技术

刚出生的婴儿眼球尚未发育完善、眼轴多数偏短，其眼睛大部分都是远视眼。随着年龄增长，眼球逐渐变大，眼轴慢慢变长，远视度数也逐渐减少，眼球逐渐由远视眼发育完善到正常眼。婴幼儿或儿童若屈光不正度数较高，或年龄增加后，眼睛调节力会变弱，就会出现看远或看近均不清楚，应高度重视对学龄前儿童屈光不正度数的筛查和监控。传统验光仪广泛用于成人的屈光不正度数的测量，但它要求被检者不同程度的配合。例如，要求被检者将头部置于颚托上并注视验光仪内的固视标。对于成人这些配合都很容易做到，但对于婴幼儿、配合障碍的儿童却难以实现。

现有技术中如专利公开号为专利CN104490359B的中国专利公开的一种偏心摄影验光系统，它包括显示系统、无线传输系统、图像分析处理系统、光源系统、测距系统。该发明采用辐射状排列的红外偏心光源照明待检眼，在待检眼眼底形成红外视网膜光源，通过拍摄待检瞳孔平面的图像，并分析视网膜红外光源在待检瞳孔所形成的灰度强度分布，测量待检眼的屈光度数。该发明几乎不需要被检者的配合，同时还具有较远的工作距离，对被检者几乎不造成压迫感，特别适合婴幼儿和配合障碍儿童视力检查。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：但是，视力筛查设备大都是某个方向上的所有红外灯同时亮起，很少有单独控制光源的系统，这种方式可以区分瞳孔度数的范围比较窄，对于瞳孔度数>6D的瞳孔基本上区分不了，因此需要一种可根据环境和瞳孔的实时检测状态自我调整光源的排布形状和亮度的系统。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种可根据环境和瞳孔的实时检测状态自我调整光源的便携式红外偏心摄影验光系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种便携式红外偏心摄影验光系统，包括均与驱动电源板固定连接的红外光源组件、可见光源组件以及拍摄组件，所述红外光源组件包括固定连接在所述驱动电源板上多个红外LED灯组与中央红外LED灯，红外LED灯组呈扇面，多组红外LED灯组组成完整的圆形，所述中央红外LED灯位于所述驱动电源板的中心，所述可见光源组件包括沿所述红外LED灯组外周缘均匀分布的多组可见光LED灯，每组所述可见光LED灯位于相邻所述红外LED灯组之间；

所述红外LED灯组梯度点亮，拍摄组件获得一组全亮阶段的瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度；获得红外LED灯亮度和瞳孔平均亮度之间的对应数组，对应数组为红外LED灯亮度的数组与瞳孔平均亮度的数组之间相对应，匹配使瞳孔平均亮度为目标亮度的红外LED灯亮度，确定调灯步进；

转动点亮所述红外LED灯组，拍摄组件实时获取图像平均亮度、瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度、瞳孔斜率、瞳孔度数以及瞳孔大小；

所述红外LED灯组（601）中的每颗红外LED灯被单独控制，根据实时采集的环境和瞳孔状态如瞳孔斜率、瞳孔大小、图像平均亮度、LED灯亮度选择每组扇面红外LED灯组（601）中不同偏心距的红外LED灯亮起，偏心距越大可以测量得到的大度数瞳孔越准确，并根据之前获得的LED灯亮度和瞳孔平均亮度之间的关系，匹配使瞳孔平均亮度为目标亮度的红外LED灯亮度；

获得红外LED灯亮度和瞳孔平均亮度之间的对应数组，根据调灯步进或者对应数组关系匹配使每个方向的瞳孔平均亮度为目标亮度的红外LED灯亮度；

判断两圈后是否有方向缺少数据，若是则单独点亮缺数据方向的所述红外LED灯组，拍摄组件获取瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度、瞳孔斜率以及瞳孔大小。

通过采用上述技术方案，可以单独控制每一颗红外光源，可根据环境和瞳孔的实时检测状态自我调整光源的排布形状和亮度，每颗红外光源的偏心距不同，距离瞳孔中心越远即偏心距越大的红外LED可以更好的区分大度数瞳孔，比如瞳孔度数>6D。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：每组所述可见光LED灯包括多个直线排列的LED灯珠，直线的一端朝向所述中央红外LED灯，直线的另一端远离所述中央红外LED灯。

同时至多一组所述可见光LED灯亮，需要一组所述可见光LED灯熄灭时，沿朝向所述中央红外LED灯的方向，该组内所述可见光LED灯依次逐渐熄灭，需要一组所述可见光LED灯点亮时，沿远离所述中央红外LED灯的方向，该组内所述可见光LED灯依次逐渐点亮。

通过采用上述技术方案，红外光源组件与拍摄组件用于检测视力，而可见光源组件用于引导被检者将眼睛朝向对应的红外LED灯组，一组的可见光LED灯逐渐熄灭且紧接着另一组的可见光LED灯等逐渐点亮，降低被检者的刺激感，让被检者的时间跟着可见光LED灯动作逐渐移动看向不同的红外LED灯组，避免不同组的可见光LED灯突然点亮或者突然熄灭，防止带给被检者的刺激感使被检者眼睛突然大幅度转动而影响检测效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：单个所述可见光LED灯点亮时，其由PWM波控制，且PWM波单个周期内的导通时间占比在设定时间内从设定最小值逐渐增长至设定最大值。

通过采用上述技术方案，单个可见光LED灯也是逐渐点亮，降低被检者的刺激感。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述拍摄组件在有所述可见光LED灯点亮或者熄灭时，至少拍摄一次被检者，所述红外LED灯组用于提供红外偏心照明，所述中央红外LED灯用于提供红外同轴照明。

通过采用上述技术方案，在可见光LED灯组逐渐点亮的过程中，拍摄组件间隔拍摄，拍摄出被检者眼睛连续的运动，使得结果更平滑，降低被检者眼睛突然变化而产生的误差。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述可见光源组件固定连接在所述驱动电源板远离所述红外光源组件的一面，所述驱动电源板于相邻所述红外LED灯组之间开设有通过所述可见光源组件所发出可见光的通光孔。

通过采用上述技术方案，可见光线反射后经过通光孔然后达到被检者的眼睛，降低被检者的刺激感。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述通光孔固定连接有透明的覆盖膜。

通过采用上述技术方案，覆盖膜能够衰减通过的可见光线，降低被检者的刺激感。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述驱动电源板固定连接有引导可见光的引导光纤，所述引导光纤的一端对准所述可见光LED灯，其另一端穿过所述覆盖膜后对准所述红外光源组件。

通过采用上述技术方案，引导光纤可以将光线引导到驱动电源板朝向被检者的一侧，且不会直射被检者，降低被检者的刺激感。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述引导光纤位于所述通光孔内的侧壁开设有用于容纳所述覆盖膜的容纳环槽。

通过采用上述技术方案，容纳环槽既可以固定引导光纤与覆盖膜之间的相对位置，又能让引导光纤内的光通过槽内壁被引导至覆盖膜上，让更多的光线进入覆盖膜中，然后折射出来，一部分光线被均匀在覆盖膜内，即保证了可见光的位置稳定性，又能降低可见光对被检者眼睛的刺激程度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：系统还包括控制组件，所述控制组件含有无线传输装置并根据工作指令控制系统的正常工作。

通过采用上述技术方案，控制组件能处理系统内的数据，且控制数据的传输。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：系统还包括图像分析组件与显示组件，所述图像分析组件获得所述拍摄组件拍摄得到的图像后，计算得到被检眼的屈光参数与散光参数，所述显示组件用于显示屈光参数与散光参数。

通过采用上述技术方案，图像分析组件能够得到检测后的屈光参数与散光参数，显示组件能方便操作者与被检者查看数据。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

(1)控制系统含有无线传输系统并根据工作指令控制红外偏心摄影验光系统的正常工作,照明系统为红外偏心摄影验光系统提供偏心照明,结合由成像镜头和图像获取元件构成的图像获取系统,实现对被检眼的偏心摄影,所获得图像序列经图像分析处理系统处理后,计算得到被检眼的屈光和散光相关参数,并由显示系统进行展示；

(2)通过让一组的可见光LED灯逐渐熄灭且紧接着另一组的可见光LED灯等逐渐点亮，降低被检者的刺激感，让被检者的时间跟着可见光LED灯动作逐渐移动看向不同的红外LED灯组，避免不同组的可见光LED灯突然点亮或者突然熄灭，防止带给被检者的刺激感使被检者眼睛突然大幅度转动而影响检测效果。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明展示可见光LED灯的结构示意图；

图4为图2的A部放大示意图；

图5为图2的B-B向截面示意图；

图6为本发明红外LED灯组的点亮顺序图与瞳孔图像。

附图标记：1、驱动电源板；101、支撑梁；102、通光孔；103、覆盖膜；104、引导光纤；105、容纳环槽；2、控制组件；201、无线传输装置；3、图像分析组件；4、显示组件；5、测距组件；6、红外光源组件；601、红外LED灯组；602、中央红外LED灯；7、可见光源组件；701、可见光LED灯；8、拍摄组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

参照图1与图2，为本发明公开的一种便携式红外偏心摄影验光系统，包括均与驱动电源板1固定连接的控制组件2、图像分析组件3、显示组件4、测距组件5、红外光源组件6、可见光源组件7以及拍摄组件8。控制组件2含有无线传输装置201并根据工作指令控制系统的正常工作，图像分析组件3用于获得拍摄组件8拍摄得到的图像后，计算得到被检眼的屈光参数与散光参数，测距组件5为受控连接于控制组件2的超声波测距装置，显示组件4可采用触摸显示屏以用于显示屈光参数与散光参数。红外光源组件6包括固定连接在驱动电源板1上多个红外LED灯组601与中央红外LED灯602，红外LED灯组601呈扇面，多组红外LED灯组601组成完整的圆形，中央红外LED灯602位于驱动电源板1的中心，可见光源组件7包括沿红外LED灯组601外周缘均匀分布的多组可见光LED灯701，每组可见光LED灯701位于相邻红外LED灯组601之间。

如6所示，控制组件2让红外LED灯组601梯度点亮，拍摄组件8获得一组全亮阶段的瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度，并获得的参数传输给控制组件2。控制组件2获得红外LED灯亮度和瞳孔平均亮度之间的对应数组，对应数组为红外LED灯亮度的数组与瞳孔平均亮度的数组之间相对应，控制组件2匹配使瞳孔平均亮度为目标亮度的红外LED灯亮度，控制组件2确定调灯步进。

控制组件2控制逆时针或顺时针转动点亮多组红外LED灯组601，拍摄组件8实时获取瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度、瞳孔斜率以及瞳孔大小，并将获得的参数传输给控制组件2。图像平均亮度、瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度、瞳孔斜率以及瞳孔大小的计算方法均为现有技术中常用的计算方法。控制组件2判断若瞳孔为小度数瞳孔，如度数＜6D，则保持红外LED灯组601不变化，判断若瞳孔为大度数大瞳孔，如度数≥6D，则转动点亮偏心距大的外排红外LED灯。控制组件2获得红外LED灯亮度和瞳孔平均亮度之间的对应数组，根据调灯步进或者对应数组关系匹配使每个方向的瞳孔平均亮度为目标亮度的红外LED灯亮度。控制组件2判断两圈后是否有方向缺少数据，若是则单独点亮缺数据方向的红外LED灯组601，拍摄组件8获取瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度、瞳孔斜率以及瞳孔大小。可以单独控制每一颗红外光源，可根据环境和瞳孔的实时检测状态自我调整光源的排布形状和亮度，每颗红外光源的偏心距不同，距离瞳孔中心越远即偏心距越大的红外LED可以更好的区分大度数瞳孔，比如瞳孔度数>6D。

回到图1与图2，每组可见光LED灯701包括多个直线排列的LED灯珠，直线的一端朝向中央红外LED灯602，直线的另一端远离中央红外LED灯602。

其中，如图2所示，驱动电源板1为六边形，中间是直线状的支撑梁101，圆形的圆心为中央红外LED灯602，支撑梁101用于支撑中央红外LED灯602。红外LED灯组601呈等腰梯形均匀分布安装在驱动电源板1上，每组红外LED灯组601左右间距为7mm，上下间距为6mm。驱动电源板1含有6组红外LED灯组601，每组红外LED灯的个数N≥9。驱动电源板1含有3个螺钉固定孔12，以中央红外LED灯602为中心，相隔间距夹角为120°。单个可见光LED灯701点亮时，其由PWM波控制，且PWM波单个周期内的导通时间占比在设定时间内从设定最小值逐渐增长至设定最大值。单个可见光LED灯701也是逐渐点亮，降低被检者的刺激感。同时，拍摄组件8在有可见光LED灯701点亮或者熄灭时，至少拍摄一次被检者，红外LED灯组601用于提供红外偏心照明，中央红外LED灯602用于提供红外同轴照明。在可见光LED灯701组逐渐点亮的过程中，拍摄组件8间隔拍摄，拍摄出被检者眼睛连续的运动，使得结果更平滑，降低被检者眼睛突然变化而产生的误差。至多一组可见光LED灯701亮，需要一组可见光LED灯701熄灭时，沿朝向中央红外LED灯602的方向，该组内可见光LED灯701依次逐渐熄灭，需要一组可见光LED灯701点亮时，沿远离中央红外LED灯602的方向，该组内可见光LED灯701依次逐渐点亮。

在其它一些情况下，如图3与图4所示，可见光源组件7焊接在驱动电源板1远离红外光源组件6的一面，驱动电源板1于相邻红外LED灯组601之间开设有通过可见光源组件7所发出可见光的通光孔102，通光孔102胶粘有透明薄膜制成的覆盖膜103。如图4与图5所示，驱动电源板1上胶粘固定有引导可见光的引导光纤104，引导光纤104的一端对准可见光LED灯701，其另一端穿过覆盖膜103后对准红外光源组件6，引导光纤104位于通光孔102内的侧壁开设有用于容纳覆盖膜103的容纳环槽105，覆盖膜103的中心位置开设有供引导光纤104通过的孔，孔的内壁卡接在容纳环槽105中。

可见光线反射后经过通光孔102、覆盖膜103以及引导光纤104，然后达到被检者的眼睛，引导光纤104可以将光线引导到驱动电源板1朝向被检者的一侧，且不会直射被检者，覆盖膜103能够衰减通过的可见光线，容纳环槽105既可以固定引导光纤104与覆盖膜103之间的相对位置，又能让引导光纤104内的光通过槽内壁被引导至覆盖膜103上，让更多的光线进入覆盖膜103中，然后折射出来，一部分光线被均匀在覆盖膜103内，即保证了可见光的位置稳定性，又能降低可见光对被检者眼睛的刺激程度。

本实施例的实施原理为：被检测者与系统保持在工作距离范围内，操作者通过显示组件4输入工作指令，显示组件4能方便操作者与被检者查看数据，控制组件2能处理系统内的数据，且控制数据的传输，并根据工作指令开始检测。中央红外LED灯602在整个测试中保持点亮状态，目的使检测光源辐射更加均匀。发散的红外LED灯组601和可见光LED灯701每组逐渐点亮，发散的红外LED灯组601用于视力检测。可见光源组件7用于引导被检者将眼睛朝向对应的红外LED灯组601，一组的可见光LED灯701逐渐熄灭且紧接着另一组的可见光LED灯701逐渐点亮，降低被检者的刺激感，让被检者的时间跟着可见光LED灯701动作逐渐移动看向不同的红外LED灯组601，避免不同组的可见光LED灯701突然点亮或者突然熄灭，防止带给被检者的刺激感使被检者眼睛突然大幅度转动而影响检测效果。操作者根据测距组件5输出在显示屏的数据对仪器与被检者之间的距离进行调整。拍摄组件8采集图像，由图像分析组件3对获取的图像进行分析处理后，显示组件4出现清晰地图像及检测结果(包括屈光不正、斜视、弱视等视力问题)供操作者查看。检测结果可以通过无线传输装置201传输到PC端，实现数据共享，方便用户或家长进行查看，为医疗机构统计数据带来方便。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式红外偏心摄影验光系统，包括均与驱动电源板（1）固定连接的红外光源组件（6）、可见光源组件（7）以及拍摄组件（8），其特征在于，所述红外光源组件（6）包括固定连接在所述驱动电源板（1）上多个红外LED灯组（601）与中央红外LED灯（602），红外LED灯组（601）呈扇面，多组红外LED灯组（601）组成完整的圆形，所述中央红外LED灯（602）位于所述驱动电源板（1）的中心，所述可见光源组件（7）包括沿所述红外LED灯组（601）外周缘均匀分布的多组可见光LED灯（701），每组所述可见光LED灯（701）位于相邻所述红外LED灯组（601）之间；

所述红外LED灯组（601）梯度点亮，拍摄组件（8）获得一组全亮阶段的瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度；获得红外LED灯亮度和瞳孔平均亮度之间的对应数组，对应数组为红外LED灯亮度的数组与瞳孔平均亮度的数组之间相对应，匹配使瞳孔平均亮度为目标亮度的红外LED灯亮度，确定调灯步进；

转动点亮所述红外LED灯组（601），拍摄组件（8）实时获取图像平均亮度、瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度、瞳孔斜率以及瞳孔大小；

所述红外LED灯组（601）中的每颗红外LED灯被单独控制，根据实时采集的环境和瞳孔状态如瞳孔斜率、瞳孔大小、图像平均亮度、LED灯亮度选择每组扇面红外LED灯组（601）中不同偏心距的红外LED灯亮起，偏心距越大可以测量得到的大度数瞳孔越准确，并根据之前获得的LED灯亮度和瞳孔平均亮度之间的关系，匹配使瞳孔平均亮度为目标亮度的红外LED灯亮度；

获得红外LED灯亮度和瞳孔平均亮度之间的对应数组，根据调灯步进或者对应数组关系匹配使每个方向的瞳孔平均亮度为目标亮度的红外LED灯亮度；

判断两圈后是否有方向缺少数据，若是则单独点亮缺数据方向的所述红外LED灯组（601），拍摄组件（8）获取瞳孔平均亮度、红外LED灯亮度、瞳孔斜率以及瞳孔大小。

2.根据权利要求1所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，每组所述可见光LED灯（701）包括多个直线排列的LED灯珠，直线的一端朝向所述中央红外LED灯（602），直线的另一端远离所述中央红外LED灯（602）；

同时至多一组所述可见光LED灯（701）亮，需要一组所述可见光LED灯（701）熄灭时，沿朝向所述中央红外LED灯（602）的方向，该组内所述可见光LED灯（701）依次逐渐熄灭，需要一组所述可见光LED灯（701）点亮时，沿远离所述中央红外LED灯（602）的方向，该组内所述可见光LED灯（701）依次逐渐点亮。

3.根据权利要求2所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，单个所述可见光LED灯（701）点亮时，其由PWM波控制，且PWM波单个周期内的导通时间占比在设定时间内从设定最小值逐渐增长至设定最大值。

4.根据权利要求3所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，所述拍摄组件（8）在有所述可见光LED灯（701）点亮或者熄灭时，至少拍摄一次被检者，所述红外LED灯组（601）用于提供红外偏心照明，所述中央红外LED灯（602）用于提供红外同轴照明。

5.根据权利要求2所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，所述可见光源组件（7）固定连接在所述驱动电源板（1）远离所述红外光源组件（6）的一面，所述驱动电源板（1）于相邻所述红外LED灯组（601）之间开设有通过所述可见光源组件（7）所发出可见光的通光孔（102）。

6.根据权利要求5所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，所述通光孔（102）固定连接有透明的覆盖膜（103）。

7.根据权利要求6所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，所述驱动电源板（1）固定连接有引导可见光的引导光纤（104），所述引导光纤（104）的一端对准所述可见光LED灯（701），其另一端穿过所述覆盖膜（103）后对准所述红外光源组件（6）。

8.根据权利要求7所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，所述引导光纤（104）位于所述通光孔（102）内的侧壁开设有用于容纳所述覆盖膜（103）的容纳环槽（105）。

9.根据权利要求2所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，系统还包括控制组件（2），所述控制组件（2）含有无线传输装置（201）并根据工作指令控制系统的正常工作。

10.根据权利要求9所述的便携式红外偏心摄影验光系统，其特征在于，系统还包括图像分析组件（3）与显示组件（4），所述图像分析组件（3）获得所述拍摄组件（8）拍摄得到的图像后，计算得到被检眼的屈光参数与散光参数，所述显示组件（4）用于显示屈光参数与散光参数。

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