CN111329442A - 一种视力健康检测方法及装置、电子设备 - Google Patents

一种视力健康检测方法及装置、电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111329442A
CN111329442A CN202010181749.6A CN202010181749A CN111329442A CN 111329442 A CN111329442 A CN 111329442A CN 202010181749 A CN202010181749 A CN 202010181749A CN 111329442 A CN111329442 A CN 111329442A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cornea
eyeball
obtaining
measured
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010181749.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王越超
尚春莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority to CN202010181749.6A priority Critical patent/CN111329442A/zh
Publication of CN111329442A publication Critical patent/CN111329442A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/1005—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring distances inside the eye, e.g. thickness of the cornea
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/103—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining refraction, e.g. refractometers, skiascopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/107—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining the shape or measuring the curvature of the cornea
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/04—Constructional details of apparatus
    • A61B2560/0431—Portable apparatus, e.g. comprising a handle or case

Abstract

本发明提供了一种视力健康检测方法及装置、电子设备，包括：基于飞行时间法测量待测眼球的以下至少一种主生物参数：眼轴长度、角膜曲率；根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康。本发明提供一种非接触式的客观验光方法，适用于儿童和青少年；操作简单，不需要专业人士，能更加便捷地为用户进行日常视力健康检测。

Description

一种视力健康检测方法及装置、电子设备
技术领域
本发明涉及视力健康技术领域，尤指一种视力健康检测方法及装置、电子设备。
背景技术
当今社会，青少年近视的发生率持续升高，且由于其身体包括眼睛的发育较快，视力下降会发展得更加迅速。
传统的视力表测试方法，所需要的设备简单，容易操作，准确性比较高。因此得到广泛应用。但这种测试方法是一种主观测试方法，需要受检测者的配合，因此对青少年和儿童容易产生较大误差。
客观的视力检查方法中，可以通过对眼轴等参数进行测量，来计算近视程度。另外，国外有研究表明，眼轴与角膜曲率比值大于3.0，是近视发生发展的高危因素。
传统的眼轴测量方法是基于超声波原理的A超测量，在测量过程中需要与角膜直接接触，对角膜会造成一定的损伤，并有可能引起感染，而且测量仪器较大，需要专业人士进行操作。
另一种测量方法是IOL-Master技术属于光学相干法，该方法不需与角膜直接接触，但其设备造价极其昂贵，无法广泛使用，而且该方法在使用的过程中，必须通过移动仪器来完成测量，需要专业人士进行操作。
预防近视最有效的做法为每3个月或者每半年去专业眼科做视力检查，但实际难以做到，很多都是明显发现看不清了才第一次去医院检查，检查完之后也难以保证定期去医院再检查，因此需要更便捷的、适合日常的监测视力健康方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种视力健康检测方法及装置、电子设备，其能更加便捷地为用户进行日常视力健康检测。
本发明提供的技术方案如下：
一种视力健康检测方法，包括：基于飞行时间法测量待测眼球的以下至少一种主生物参数：眼轴长度、角膜曲率；根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康。
进一步地，当所述主生物参数包括眼轴长度时，基于飞行时间法测量待测眼球的眼轴长度；其中，基于飞行时间法测量待测眼球的眼轴长度包括：向待测眼球连续发送脉冲信号；根据接收到的所述待测眼球的角膜前表面的反射波，得到所述角膜前表面的三维轮廓信息；根据接收到的所述待测眼球的视网膜的反射波，得到所述视网膜的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和所述视网膜的三维轮廓信息，得到被测者的眼睛的眼轴长度。
进一步地，当所述主生物参数包括角膜曲率时，基于飞行时间法测量待测眼球的角膜曲率；其中，基于飞行时间法测量待测眼球的角膜曲率包括：向待测眼球连续发送脉冲信号；根据接收到的所述待测眼球的角膜前表面的反射波，得到所述角膜前表面的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，得到角膜曲率。
进一步地，所述的得到所述角膜前表面的三维轮廓信息之后，还包括：根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，得到角膜曲率；所述的根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康，包括：根据所述眼轴长度与所述角膜曲率的比值，进行近视风险预警。
进一步地，还包括：基于飞行时间法测量待测眼球的辅生物参数；所述辅联生物参数包括中央角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度。
进一步地，所述的根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康，包括：根据测得的主生物参数数据和辅生物参数数据，分析被测者的视力健康。
进一步地，所述脉冲信号为可见光脉冲信号、红外光脉冲信号、超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号中的一种。
本发明还提供一种视力健康检测装置，包括：生物参数测量模块，用于基于飞行时间法测量待测眼球的以下至少一种主生物参数：眼轴长度、角膜曲率；视力健康分析模块，用于根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康。
进一步地，所述生物参数测量模块包括：脉冲发射单元，用于向待测眼球连续发送脉冲信号；接收处理单元，用于当所述主生物参数包括眼轴长度时，根据接收到的所述待测眼球的角膜前表面的反射波，得到所述角膜前表面的三维轮廓信息；以及，根据接收到的所述待测眼球的视网膜的反射波，得到所述视网膜的三维轮廓信息；以及，根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和所述视网膜的三维轮廓信息，得到被测者的眼睛的眼轴长度。
本发明还提供一种电子设备，包括前述的视力健康检测装置。
通过本发明提供的一种视力健康检测方法及装置、电子设备，能够带来以下有益效果：
1、本发明通过ToF方法测量眼轴长度、角膜曲率等主生物参数来检测视力健康，该检测方法是一种非接触式的客观验光方法，适用于儿童和青少年；操作也比较简单，不需要专业人士操作，能更加便捷地为用户进行日常视力健康检测。
2、本发明在不增加操作的情况下，经过一次ToF测量操作可获得多个辅生物参数数据，根据主生物参数数据和辅生物参数数据，使用户获得更全面、更准确的视力健康评估报告。
3、本发明提供一种具备视力健康检测功能的便携式电子设备，可以是手持式、手戴式、头戴式等电子消费类产品，方便人们随时随地检测自己的视力健康。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种视力健康检测方法及装置、电子设备的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明的一种视力健康检测方法的一个实施例的流程图；
图2是本发明的一种视力健康检测方法的另一个实施例的流程图；
图3是本发明的一种视力健康检测装置的一个实施例的结构示意图；
图4是本发明的一种电子设备的一个实施例的结构示意图；
附图标号说明：
010.电子设备，100.视力健康检测装置，110.生物参数测量模块，111.视力健康分析模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，一种视力健康检测方法，包括：
步骤S100基于飞行时间法测量待测眼球的以下至少一种主生物参数：眼轴长度、角膜曲率。
具体地，主生物参数是指用于视力健康分析的主要生物参数，尤其是针对青少年近视。
眼轴是角膜前表面到视网膜色素上皮层的光学路径距离。当眼屈光系统的屈光力与眼轴长度相匹配时，物像准确落在视网膜上，眼睛视力正常。当眼轴长度过长或过短，与眼屈光系统的屈光力不匹配时，就易发生近视或远视。
角膜曲率是指角膜前表面的曲率半径。角膜曲率影响眼屈光系统的屈光力，而且是对屈光力影响最大的一个。当眼轴长度正常，角膜曲率不正常时，仍然会使眼轴长度与眼屈光系统的屈光力不匹配。
另外，眼睛屈光系统所表现出来的散光主要受角膜影响，散光是近视的一种特殊情况。
所以将眼轴长度、角膜曲率作为视力健康分析的主生物参数。通过对眼球的眼轴长度或角膜曲率进行测量，可以帮助分析人眼的视力健康。
飞行时间法(Time of Flight，简称ToF)，其工作原理是发射调制后的光信号，遇被测物体后反射，通过计算发射光和反射光的时间差或相位差得到飞行时间，根据飞行时间得到被测物体的距离。根据测量得到的被测物体上各个点的距离，从而得到一张被测物体的深度图像或3D图像。
ToF法根据调制方法的不同，一般可以分为两种：脉冲调制和连续波调制。脉冲调制方案直接根据脉冲发射和接收的时间差来测算距离。连续波调制，通常采用正弦波调制，由于接收端和发射端正弦波的相位偏移和被测物体的距离成正比，因此可以利用相位偏移来测量距离。
可选地，当主生物参数包括眼轴长度时，用ToF测量待测眼球的眼轴长度。比如，沿着眼轴方向向待测眼球的角膜顶点的中央发送光脉冲；接收所述待测眼球的角膜前表面的反射波，根据所述角膜前表面的反射波的飞行时间，得到所述角膜前表面的距离；接收所述待测眼球的视网膜的反射波，根据所述视网膜的反射波的飞行时间，得到所述视网膜的距离；根据所述视网膜的距离与所述角膜前表面的距离，得到待测眼球的眼轴长度。
另一种可选地，向待测眼球连续发射脉冲信号；脉冲信号是可见光脉冲信号、红外光脉冲信号、超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号中的一种。以可见光信号为例，有一部分光遇到角膜前表面，发生部分反射，然后根据接收到的所述角膜前表面的反射波，得到角膜前表面的三维轮廓信息；同时，由于角膜是透明的，有一部分光透过角膜，到达视网膜色素上皮层，再反射，根据接收到的所述视网膜的反射波，得到所述视网膜的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和所述视网膜的三维轮廓信息，得到所述待测眼球的3D图像；根据所述3D图像得到眼轴长度，比如从所述3D图像中提取眼角膜前表面的顶点和视网膜色素上皮层的底点，计算这两点的距离，得到眼轴长度；或者提取角膜前表面顶点和其在视网膜色素上皮层的投影点计算眼轴长度。
其中，以光脉冲为例，ToF技术发射的连续光脉冲不是离散的光点或散斑，而是持续不断的均匀面光源(当接收源所接受到的光线接近平行线时，称对应的光源为面光源)。为了做到面光源，需要光源距离被测物体一定距离。目前ToF技术可以做到工作距离在0.3m～5m范围内。由于ToF技术发射的是面光源，可实时获取整个场景的表面几何结构信息，得到更多的数据点，有利于提高测量的精度和准确性。
如果主生物参数还包括角膜曲率，则在此基础上，可根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，进一步得到角膜曲率。
可选地，当主生物参数为角膜曲率时，用ToF单独测量待测眼球的角膜曲率。具体为，向待测眼球连续发射脉冲信号；脉冲信号是可见光脉冲信号、红外光脉冲信号、超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号中的一种。根据接收到的所述待测眼球的角膜前表面的反射波，得到所述角膜前表面的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，得到角膜曲率。
传统测量角膜曲率的方式，是通过测量投射在角膜前表面2个不同直径同心圆的32个光点反射，由这32个光点提供数据，再计算出角膜的屈光力。但32个光点能够提供的数据有限。由于ToF技术发射的是面光源，可实时获取整个场景的表面几何结构信息，得到更多的数据点，所以本实施例提供的角膜曲率的测量方法的精度和准确性会更高。
步骤S200根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康。
具体地，由于不同用户、不同年龄，其眼球的发育状况、眼球大小有差异，监测前需要一个标准进行比对。系统可以事先录入不同年龄阶段的标准供用户选择参考；或者，用户可自行录入近期在医院检查的视力正常时的数据作为基准值。对测得的眼轴长度值、角膜曲率进行分析，比如与基准数据对比，根据多次测得的结果进行视力变化分析，观测其视力发展情况，向被测者提供视力健康评估报告。
国外有研究表明，眼轴与角膜曲率比值大于3.0，是近视发生发展的高危因素。所以可根据眼轴长度与角膜曲率的比值，进行近视风险预警，反馈相应的建议给用户，比如做进一步的检查。
通过ToF方法测量眼轴长度和角膜曲率，不需要直接接触眼角膜，即可得到客观的测量数据；而且ToF传感器的体积很小，方便做成便携式设备或者集成到手机、手表、AR/VR设备等电子类产品中；相比于当前的测量设备，该方法在成本上也拥有巨大优势，而且不需专业人员操作，在使用过程中不需要专业的操作。
另外，ToF方法是一种客观的视力检查方法，适用于儿童和青少年；可以直接输出被探测物体的三维深度数据，不需要再对各点进行相应的算法处理，不仅可以减轻后端处理平台的负担，而且可以获得整个测量面的深度信息，提高了测量的准确性。
本实施例，通过ToF方法测量眼轴长度和角膜曲率，从而监测视力健康；提供了一种非接触式的、更加便捷的、无需专业人员操作的、适合日常的监测视力健康的方法。
在本发明的另一个实施例中，如图2所示，一种视力健康检测方法，包括：
步骤S110基于飞行时间法测量待测眼球的主生物参数和辅生物参数；所述主生物参数包括眼轴长度、角膜曲率；所述辅生物参数包括中央角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度。
具体地，人眼的屈光系统是由角膜、房水、晶状体、玻璃体所构成，其中每一项都会影响眼屈光系统的屈光力。眼轴是角膜前表面到视网膜色素上皮层的光学路径距离。当眼屈光系统的屈光力与眼轴长度相匹配时，物像准确落在视网膜上，眼睛视力正常。
飞行时间法(Time of Flight，简称ToF)，其工作原理是发射调制后的光信号，遇被测物体后反射，通过计算发射光和反射光的时间差或相位差得到飞行时间，根据飞行时间得到被测物体的距离。根据测量得到的被测物体上各个点的距离，从而得到一张被测物体的深度图像或3D图像。
用ToF测量待测眼球的主生物参数和辅生物参数。ToF测量过程如下：
向待测眼球连续发送脉冲信号；所述脉冲信号是可见光脉冲信号、红外光脉冲信号、超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号中的一种。
以可见光信号为例，有一部分光遇到角膜前表面，发生部分反射，然后根据接收到的所述角膜前表面的反射波，得到角膜前表面的三维轮廓信息；由于角膜是透明的，有一部分光透过角膜，到达角膜后表面后，再经过反射，根据接收到的所述角膜后表面的反射波，得到角膜后表面的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和角膜后表面的三维轮廓信息，可得到各个象限的角膜厚度信息(包含角膜中央厚度和角膜周边厚度)。根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，得到角膜曲率。
类似地，有一部分光透过角膜、前房，到达前房后界，再反射，根据接收到的所述前房后界的反射波，得到前房后界的三维轮廓信息；根据所述角膜后表面的三维轮廓信息(相当于前房前界的三维轮廓信息)和前房后界的三维轮廓信息，得到前房深度。
类似地，有一部分光透过前房、晶状体，到达晶状体后表面，再反射，根据接收到的所述晶状体后表面的反射波，得到晶状体后表面的三维轮廓信息；根据所述前房后界的三维轮廓信息(相当于晶状体前表面的三维轮廓信息)和晶状体后表面的三维轮廓信息，得到晶状体的三维结构以及晶状体厚度。
类似地，有一部分光透过晶状体、玻璃体，到达玻璃体后表面，再反射，根接收到的所述玻璃体后表面的反射波，得到玻璃体后表面的三维轮廓信息；根据所述晶状体后表面的三维轮廓信息(相当于玻璃体前表面的三维轮廓信息)和玻璃体后表面的三维轮廓信息，得到玻璃体的三维结构以及玻璃体厚度。
类似地，有一部分光透过玻璃体后表面，到达视网膜色素上皮层，再反射，根据接收到的所述视网膜的反射波，得到所述视网膜的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和所述视网膜的三维轮廓信息，得到所述待测眼球的3D图像和眼轴长度。
可选地，根据反射波的接收时间差异、信号强度差异区分来自待测眼球的不同介质的反射波。
ToF技术发射的连续光脉冲不是离散的光点或散斑，而是持续不断的均匀面光源(当接收源所接受到的光线接近平行线时，称对应的光源为面光源)。为了做到面光源，需要光源距离被测物体一定距离。目前ToF技术可以做到工作距离在0.3m～5m范围内。
进一步可选地，根据所述角膜后表面的三维轮廓信息，得到角膜后曲率参数。根据所述晶状体前、后表面的三维轮廓信息，分别得到晶状体前、后的曲率半径。根据所述玻璃体前、后表面的三维轮廓信息，分别得到玻璃体前、后的曲率半径。
总之，经过一次ToF测量操作，可获得眼轴长度、角膜前曲率等主生物参数，和角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度、角膜后曲率、晶状体前/后曲率、玻璃体前/后曲率等辅生物参数。
当向被测物体发射超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号时，到被测物体的不同深度界面会有一定的反射，接收相应的反射回波信号，通过计算超声波(太赫兹、电磁波)的飞行时间，获得被测物体内部不同介质的三维信息；根据不同介质的三维信息进一步获得不同介质的厚度。
步骤S210根据测得的主生物参数数据和辅生物参数数据，分析被测者的视力健康。
具体地，由于不同用户、不同年龄，其眼球的发育状况、眼球大小有差异，监测前需要一个标准进行比对。系统可以事先录入不同年龄阶段的标准供用户选择参考；或者，用户可自行录入近期在医院检查的视力正常时的数据作为基准值。
将上述所得到的各个象限的角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度、眼轴长度、角膜前/后曲率、晶状体前/后曲率半径、玻璃体前/后曲率半径等信息汇总分析，比如，与基准数据对比，对多次测得的结果进行变化趋势分析，进行眼睛相关疾病的诊断，最后向被测者提供视力健康评估报告。
本实施例，在不增加操作的情况下，经过一次ToF测量操作获得主生物参数和多个辅生物参数，从而使用户获得更全面、更准确的视力健康评估报告，用户体验更好。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，一种视力健康检测装置100，包括：
生物参数测量模块110，用于基于飞行时间法测量待测眼球的以下至少一种主生物参数：眼轴长度、角膜曲率。
具体地，主生物参数是指用于视力健康分析的主要生物参数，尤其是针对青少年近视。
眼轴是角膜前表面到视网膜色素上皮层的光学路径距离。当眼屈光系统的屈光力与眼轴长度相匹配时，物像准确落在视网膜上，眼睛视力正常。当眼轴长度过长或过短，与眼屈光系统的屈光力不匹配时，就易发生近视或远视。
角膜曲率是指角膜前表面的曲率半径。角膜曲率影响眼屈光系统的屈光力，而且是对屈光力影响最大的一个。当眼轴长度正常，角膜曲率不正常时，仍然会使眼轴长度与眼屈光系统的屈光力不匹配。
另外，眼睛屈光系统所表现出来的散光主要受角膜影响，散光是近视的一种特殊情况。
所以将眼轴长度、角膜曲率作为视力健康分析的主生物参数。通过对眼球的眼轴长度或角膜曲率进行测量，可以帮助分析人眼的视力健康。
飞行时间法(Time of Flight，简称ToF)，其工作原理是发射调制后的光信号，遇被测物体后反射，通过计算发射光和反射光的时间差或相位差得到飞行时间，根据飞行时间得到被测物体的距离。根据测量得到的被测物体上各个点的距离，从而得到一张被测物体的深度图像或3D图像。
ToF法根据调制方法的不同，一般可以分为两种：脉冲调制和连续波调制。脉冲调制方案直接根据脉冲发射和接收的时间差来测算距离。连续波调制，通常采用正弦波调制，由于接收端和发射端正弦波的相位偏移和被测物体的距离成正比，因此可以利用相位偏移来测量距离。
可选地，当主生物参数包括眼轴长度时，用ToF测量待测眼球的眼轴长度。可选地，所述生物参数测量模块110包括脉冲发射单元和接收处理单元。脉冲发射单元，沿着眼球的眼轴方向向待测眼球的角膜顶点的中央发送光脉冲。接收处理单元，接收所述待测眼球的角膜前表面的反射波，根据所述角膜前表面的反射波的飞行时间，得到所述角膜前表面的距离；接收所述待测眼球的视网膜的反射波，根据所述视网膜的反射波的飞行时间，得到所述视网膜的距离；根据所述视网膜的距离与所述角膜前表面的距离，得到待测眼球的眼轴长度。
另一种可选地，脉冲发射单元，向待测眼球连续发射脉冲信号；脉冲信号是可见光脉冲信号、红外光脉冲信号、超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号中的一种。以可见光信号为例，有一部分光遇到角膜前表面，发生部分反射，接收处理单元根据接收到的所述角膜前表面的反射波，得到角膜前表面的三维轮廓信息；同时，由于角膜是透明的，有一部分光透过角膜，到达视网膜色素上皮层，再反射，接收处理单元根据接收到的所述视网膜的反射波，得到所述视网膜的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和所述视网膜的三维轮廓信息，得到所述待测眼球的3D图像；根据所述3D图像得到眼轴长度，比如从所述3D图像中提取眼角膜前表面的顶点和视网膜色素上皮层的底点，计算这两点的距离，得到眼轴长度；或者提取角膜前表面顶点和其在视网膜色素上皮层的投影点计算眼轴长度。
其中，以光脉冲为例，ToF技术发射的连续光脉冲不是离散的光点或散斑，而是持续不断的均匀面光源(当接收源所接受到的光线接近平行线时，称对应的光源为面光源)。为了做到面光源，需要光源距离被测物体一定距离。目前ToF技术可以做到工作距离在0.3m～5m范围内。由于ToF技术发射的是面光源，可实时获取整个场景的表面几何结构信息，得到更多的数据点，有利于提高测量的精度和准确性。
如果主生物参数还包括角膜曲率，则在此基础上，可根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，进一步得到角膜曲率。
可选地，当主生物参数为角膜曲率时，用ToF单独测量待测眼球的角膜曲率。具体为，向待测眼球连续发射脉冲信号；脉冲信号是可见光脉冲信号、红外光脉冲信号、超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号中的一种。根据接收到的所述待测眼球的角膜前表面的反射波，得到所述角膜前表面的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，得到角膜曲率。
传统测量角膜曲率的方式，是通过测量投射在角膜前表面2个不同直径同心圆的32个光点反射，由这32个光点提供数据，再计算出角膜的屈光力。但32个光点能够提供的数据有限。由于ToF技术发射的是面光源，可实时获取整个场景的表面几何结构信息，得到更多的数据点，所以本实施例提供的角膜曲率的测量方法的精度和准确性会更高。
视力健康分析模块111，用于根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康。
具体地，由于不同用户、不同年龄，其眼球的发育状况、眼球大小有差异，监测前需要一个标准进行比对。系统可以事先录入不同年龄阶段的标准供用户选择参考；或者，用户可自行录入近期在医院检查的视力正常时的数据作为基准值。对测得的眼轴长度值、角膜曲率进行分析，比如与基准数据对比，根据多次测得的结果进行视力变化分析，观测其视力发展情况，向被测者提供视力健康评估报告。
国外有研究表明，眼轴与角膜曲率比值大于3.0，是近视发生发展的高危因素。所以可根据眼轴长度与角膜曲率的比值，进行近视风险预警，反馈相应的建议给用户，比如做进一步的检查。
通过ToF方法测量眼轴长度和角膜曲率，不需要直接接触眼角膜，即可得到客观的测量数据；而且ToF传感器的体积很小，方便做成便携式设备或者集成到手机、手表、AR/VR设备等电子类产品中；相比于当前的测量设备，该方法在成本上也拥有巨大优势，而且不需专业人员操作，在使用过程中不需要专业的操作。
另外，ToF方法是一种客观的视力检查方法，适用于儿童和青少年；可以直接输出被探测物体的三维深度数据，不需要再对各点进行相应的算法处理，不仅可以减轻后端处理平台的负担，而且可以获得整个测量面的深度信息，提高了测量的准确性。
本实施例，通过ToF方法测量眼轴长度和角膜曲率，从而监测视力健康；提供了一种非接触式的、更加便捷的、无需专业人员操作的、适合日常的监测视力健康的装置。
在本发明的另一个实施例中，如图3所示，一种视力健康检测装置100，包括：
生物参数测量模块110，用于基于飞行时间法测量待测眼球的主生物参数和辅生物参数；所述主生物参数包括眼轴长度、角膜曲率；所述辅生物参数包括中央角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度。
具体地，人眼的屈光系统是由角膜、房水、晶状体、玻璃体所构成，其中每一项都会影响眼屈光系统的屈光力。眼轴是角膜前表面到视网膜色素上皮层的光学路径距离。当眼屈光系统的屈光力与眼轴长度相匹配时，物像准确落在视网膜上，眼睛视力正常。
飞行时间法(Time of Flight，简称ToF)，其工作原理是发射调制后的光信号，遇被测物体后反射，通过计算发射光和反射光的时间差或相位差得到飞行时间，根据飞行时间得到被测物体的距离。根据测量得到的被测物体上各个点的距离，从而得到一张被测物体的深度图像或3D图像。
用ToF测量待测眼球的主生物参数和辅生物参数。ToF测量过程如下：
向待测眼球连续发送脉冲信号；所述脉冲信号是可见光脉冲信号、红外光脉冲信号、超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号中的一种。
以可见光信号为例，有一部分光遇到角膜前表面，发生部分反射，然后根据接收到的所述角膜前表面的反射波，得到角膜前表面的三维轮廓信息；由于角膜是透明的，有一部分光透过角膜，到达角膜后表面后，再经过反射，根据接收到的所述角膜后表面的反射波，得到角膜后表面的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和角膜后表面的三维轮廓信息，可得到各个象限的角膜厚度信息(包含角膜中央厚度和角膜周边厚度)。根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，得到角膜曲率。
类似地，有一部分光透过角膜、前房，到达前房后界，再反射，根据接收到的所述前房后界的反射波，得到前房后界的三维轮廓信息；根据所述角膜后表面的三维轮廓信息(相当于前房前界的三维轮廓信息)和前房后界的三维轮廓信息，得到前房深度。
类似地，有一部分光透过前房、晶状体，到达晶状体后表面，再反射，根据接收到的所述晶状体后表面的反射波，得到晶状体后表面的三维轮廓信息；根据所述前房后界的三维轮廓信息(相当于晶状体前表面的三维轮廓信息)和晶状体后表面的三维轮廓信息，得到晶状体的三维结构以及晶状体厚度。
类似地，有一部分光透过晶状体、玻璃体，到达玻璃体后表面，再反射，根接收到的所述玻璃体后表面的反射波，得到玻璃体后表面的三维轮廓信息；根据所述晶状体后表面的三维轮廓信息(相当于玻璃体前表面的三维轮廓信息)和玻璃体后表面的三维轮廓信息，得到玻璃体的三维结构以及玻璃体厚度。
类似地，有一部分光透过玻璃体后表面，到达视网膜色素上皮层，再反射，根据接收到的所述视网膜的反射波，得到所述视网膜的三维轮廓信息；根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和所述视网膜的三维轮廓信息，得到所述待测眼球的3D图像和眼轴长度。
可选地，根据反射波的接收时间差异、信号强度差异区分来自待测眼球的不同介质的反射波。
ToF技术发射的连续光脉冲不是离散的光点或散斑，而是持续不断的均匀面光源(当接收源所接受到的光线接近平行线时，称对应的光源为面光源)。为了做到面光源，需要光源距离被测物体一定距离。目前ToF技术可以做到工作距离在0.3m～5m范围内。
进一步可选地，根据所述角膜后表面的三维轮廓信息，得到角膜后曲率参数。根据所述晶状体前、后表面的三维轮廓信息，分别得到晶状体前、后的曲率半径。根据所述玻璃体前、后表面的三维轮廓信息，分别得到玻璃体前、后的曲率半径。
总之，经过一次ToF测量操作，可获得眼轴长度、角膜前曲率等主生物参数，和角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度、眼轴长度、角膜后曲率、晶状体前/后曲率、玻璃体前/后曲率等辅生物参数。
当向被测物体发射超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号时，到被测物体的不同深度界面会有一定的反射，接收相应的反射回波信号，通过计算超声波(太赫兹、电磁波)的飞行时间，获得被测物体内部不同介质的三维信息；根据不同介质的三维信息进一步获得不同介质的厚度。
视力健康分析模块111，用于根据测得的主生物参数数据和辅生物参数数据，分析被测者的视力健康。
具体地，由于不同用户、不同年龄，其眼球的发育状况、眼球大小有差异，监测前需要一个标准进行比对。系统可以事先录入不同年龄阶段的标准供用户选择参考；或者，用户可自行录入近期在医院检查的视力正常时的数据作为基准值。
将上述所得到的各个象限的角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度、眼轴长度、角膜前/后曲率、晶状体前/后曲率半径、玻璃体前/后曲率半径等信息汇总分析，比如，与基准数据对比，对多次测得的结果进行变化趋势分析，进行眼睛相关疾病的诊断，最后向被测者提供视力健康评估报告。
本实施例，在不增加操作的情况下，经过一次ToF测量操作获得主生物参数和多个辅生物参数，从而使用户获得更全面、更准确的视力健康评估报告，用户体验更好。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，一种电子设备010，包括前述实施例所述的视力健康检测装置100。
具体地，视力健康检测装置100是基于ToF方法测量与眼睛相关的主生物参数，可选地，还可测量辅生物参数；根据获得的测量结果分析人的视力健康。该检测方法不需直接接触眼角膜，是一种非接触式的客观验光方法，操作也比较简单，不需要专业人士。
视力健康检测装置100所采用的核心器件ToF芯片(或ToF传感器)体积小，成本也相对低廉。所以电子设备010可以做成便携式手持设备、或集成视力健康检测装置100的智能手机、手表、AR/VR眼镜等头戴式设备等电子消费类产品，方便人们随时随地检测自己的视力健康。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种视力健康检测方法，其特征在于，包括：
基于飞行时间法测量待测眼球的以下至少一种主生物参数：眼轴长度、角膜曲率；
根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康。
2.根据权利要求1所述的视力健康检测方法，其特征在于：
当所述主生物参数包括眼轴长度时，基于飞行时间法测量待测眼球的眼轴长度；
其中，基于飞行时间法测量待测眼球的眼轴长度包括：
向待测眼球连续发送脉冲信号；
根据接收到的所述待测眼球的角膜前表面的反射波，得到所述角膜前表面的三维轮廓信息；
根据接收到的所述待测眼球的视网膜的反射波，得到所述视网膜的三维轮廓信息；
根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和所述视网膜的三维轮廓信息，得到被测者的眼睛的眼轴长度。
3.根据权利要求1所述的视力健康检测方法，其特征在于：
当所述主生物参数包括角膜曲率时，基于飞行时间法测量待测眼球的角膜曲率；
其中，基于飞行时间法测量待测眼球的角膜曲率包括：
向待测眼球连续发送脉冲信号；
根据接收到的所述待测眼球的角膜前表面的反射波，得到所述角膜前表面的三维轮廓信息；
根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，得到角膜曲率。
4.根据权利要求2所述的视力健康检测方法，其特征在于：
所述的得到所述角膜前表面的三维轮廓信息之后，还包括：
根据所述角膜前表面的三维轮廓信息，得到角膜曲率；
所述的根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康，包括：
根据所述眼轴长度与所述角膜曲率的比值，进行近视风险预警。
5.根据权利要求1所述的视力健康检测方法，其特征在于，还包括：
基于飞行时间法测量待测眼球的辅生物参数；所述辅生物参数包括中央角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体厚度。
6.根据权利要求5所述的视力健康检测方法，其特征在于，所述的根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康，包括：
根据测得的主生物参数数据和辅生物参数数据，分析被测者的视力健康。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的视力健康检测方法，其特征在于：
所述脉冲信号为可见光脉冲信号、红外光脉冲信号、超声波脉冲信号、太赫兹脉冲信号、电磁波脉冲信号中的一种。
8.一种视力健康检测装置，其特征在于，包括：
生物参数测量模块，用于基于飞行时间法测量待测眼球的以下至少一种主生物参数：眼轴长度、角膜曲率；
视力健康分析模块，用于根据测得的主生物参数数据，分析被测者的视力健康。
9.根据权利要求8所述的视力健康检测装置，其特征在于，所述生物参数测量模块包括：
脉冲发射单元，用于向待测眼球连续发送脉冲信号；
接收处理单元，用于当所述主生物参数包括眼轴长度时，根据接收到的所述待测眼球的角膜前表面的反射波，得到所述角膜前表面的三维轮廓信息；以及，根据接收到的所述待测眼球的视网膜的反射波，得到所述视网膜的三维轮廓信息；以及，根据所述角膜前表面的三维轮廓信息和所述视网膜的三维轮廓信息，得到被测者的眼睛的眼轴长度。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求8-9任一项所述的视力健康检测装置。
CN202010181749.6A 2020-03-16 2020-03-16 一种视力健康检测方法及装置、电子设备 Pending CN111329442A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010181749.6A CN111329442A (zh) 2020-03-16 2020-03-16 一种视力健康检测方法及装置、电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010181749.6A CN111329442A (zh) 2020-03-16 2020-03-16 一种视力健康检测方法及装置、电子设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111329442A true CN111329442A (zh) 2020-06-26

Family

ID=71174579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010181749.6A Pending CN111329442A (zh) 2020-03-16 2020-03-16 一种视力健康检测方法及装置、电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111329442A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113143299A (zh) * 2021-04-26 2021-07-23 广东小天才科技有限公司 一种视力监测方法、系统、眼镜及头戴智能设备
CN114027883A (zh) * 2021-11-08 2022-02-11 中山大学中山眼科中心 一种晶状体生物参数的测量方法、装置及系统
WO2022080307A1 (ja) * 2020-10-12 2022-04-21 株式会社トプコン 近視進行分析装置、近視進行分析システム、近視進行分析方法、及び近視進行分析プログラム
CN114788682A (zh) * 2022-06-27 2022-07-26 华慧健(天津)科技有限公司 基于眼面部特征图像处理的便携智能眼健康管理系统

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070014552A1 (en) * 2004-02-17 2007-01-18 Yoshinobu Ebisawa Eyeshot detection device using distance image sensor
CN102136135A (zh) * 2011-03-16 2011-07-27 清华大学 眼前节光学相干层析图像的角膜及眼前房内轮廓提取方法
JP2011206368A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Nidek Co Ltd 眼科装置
US20140375541A1 (en) * 2013-06-25 2014-12-25 David Nister Eye tracking via depth camera
CN105066901A (zh) * 2015-07-16 2015-11-18 复旦大学附属金山医院 一种离体测量计算实验动物眼球形态及眼轴和曲率的方法
US20170045721A1 (en) * 2015-08-12 2017-02-16 Novartis Ag Microscope autofocus for retinal surgery
CN106980748A (zh) * 2017-02-20 2017-07-25 武汉目明乐视健康科技有限公司 基于大数据拟合的青少儿屈光发育监测方法及系统
CN107358036A (zh) * 2017-06-30 2017-11-17 北京机器之声科技有限公司 一种儿童近视风险预测方法、装置及系统
CN107518871A (zh) * 2017-10-09 2017-12-29 中山大学中山眼科中心 眼组织测量装置及系统
CN108652583A (zh) * 2018-02-11 2018-10-16 温州眼视光发展有限公司 检测角膜厚度及曲率的装置及方法
US20190156100A1 (en) * 2016-06-29 2019-05-23 Seeing Machines Limited Systems and methods for performing eye gaze tracking
CN110531490A (zh) * 2019-08-16 2019-12-03 瑞声通讯科技(常州)有限公司 摄像光学镜头
CN110866442A (zh) * 2019-09-30 2020-03-06 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 基于实时人脸识别的人证合一查验系统和方法
US10747310B1 (en) * 2018-06-19 2020-08-18 Facebook Technologies, Llc Time of flight based eye tracker
CN113963800A (zh) * 2021-10-26 2022-01-21 上海立澳视光科技有限公司 儿童近视发生风险评估方法、装置、存储介质以及系统

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070014552A1 (en) * 2004-02-17 2007-01-18 Yoshinobu Ebisawa Eyeshot detection device using distance image sensor
JP2011206368A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Nidek Co Ltd 眼科装置
CN102136135A (zh) * 2011-03-16 2011-07-27 清华大学 眼前节光学相干层析图像的角膜及眼前房内轮廓提取方法
US20140375541A1 (en) * 2013-06-25 2014-12-25 David Nister Eye tracking via depth camera
CN105066901A (zh) * 2015-07-16 2015-11-18 复旦大学附属金山医院 一种离体测量计算实验动物眼球形态及眼轴和曲率的方法
US20170045721A1 (en) * 2015-08-12 2017-02-16 Novartis Ag Microscope autofocus for retinal surgery
US20190156100A1 (en) * 2016-06-29 2019-05-23 Seeing Machines Limited Systems and methods for performing eye gaze tracking
CN106980748A (zh) * 2017-02-20 2017-07-25 武汉目明乐视健康科技有限公司 基于大数据拟合的青少儿屈光发育监测方法及系统
CN107358036A (zh) * 2017-06-30 2017-11-17 北京机器之声科技有限公司 一种儿童近视风险预测方法、装置及系统
CN107518871A (zh) * 2017-10-09 2017-12-29 中山大学中山眼科中心 眼组织测量装置及系统
CN108652583A (zh) * 2018-02-11 2018-10-16 温州眼视光发展有限公司 检测角膜厚度及曲率的装置及方法
US10747310B1 (en) * 2018-06-19 2020-08-18 Facebook Technologies, Llc Time of flight based eye tracker
CN110531490A (zh) * 2019-08-16 2019-12-03 瑞声通讯科技(常州)有限公司 摄像光学镜头
CN110866442A (zh) * 2019-09-30 2020-03-06 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 基于实时人脸识别的人证合一查验系统和方法
CN113963800A (zh) * 2021-10-26 2022-01-21 上海立澳视光科技有限公司 儿童近视发生风险评估方法、装置、存储介质以及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于殿泓: "图像检测与处理技术", 西安电子科技大学出版社, pages: 221 - 222 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022080307A1 (ja) * 2020-10-12 2022-04-21 株式会社トプコン 近視進行分析装置、近視進行分析システム、近視進行分析方法、及び近視進行分析プログラム
CN113143299A (zh) * 2021-04-26 2021-07-23 广东小天才科技有限公司 一种视力监测方法、系统、眼镜及头戴智能设备
CN114027883A (zh) * 2021-11-08 2022-02-11 中山大学中山眼科中心 一种晶状体生物参数的测量方法、装置及系统
CN114788682A (zh) * 2022-06-27 2022-07-26 华慧健(天津)科技有限公司 基于眼面部特征图像处理的便携智能眼健康管理系统
CN114788682B (zh) * 2022-06-27 2022-10-04 华慧健(天津)科技有限公司 基于眼面部特征图像处理的便携智能眼健康管理系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111329442A (zh) 一种视力健康检测方法及装置、电子设备
JP6072798B2 (ja) 幼児や小児における瞳孔赤色反射検査と眼の角膜光反射スクリーニングを文書化し記録するためのシステムおよび方法
US20170332899A1 (en) Medical devices, systems, and methods for performing eye exams and eye tracking
CN101596096A (zh) 无接触式测量眼睛轴长和/或角膜曲率和/或前房深度的,尤其是iol测量的装置和方法
JPH09509334A (ja) 眼圧および血圧を監視する装置
JPH09507392A (ja) 掌寸大自動屈折率測定器およびその眼底の位相幾何学的写像装置
CN111295129B (zh) 视敏度检查
JP2014147802A (ja) 光学位置合わせ装置及び光学位置合わせ方法
CN101718542A (zh) 一种光学测距装置及其便携式验光仪
CN101732029A (zh) 基于波前像差的视力检测仪
CN105534474A (zh) 带有像差探测与补偿的客观视觉质量分析光学系统
US8452362B2 (en) Method and system for monitoring hydration
CN210408379U (zh) 眼前节oct成像装置
CN103340596B (zh) 一种测量角膜曲率的装置和方法
CN215348886U (zh) 一种可自校准的眼科光学生物测量仪
CN109171639B (zh) 一种基于光学相干层析成像技术的在体角膜参数的测量装置及测量方法
CN103987312B (zh) 用于测量眼睛的眼内压的压平眼压计和方法
CN201653399U (zh) 一种光学测距装置及其便携式验光仪
US20220125303A1 (en) Systems and methods for axial length derivation
KR100876854B1 (ko) 각막 형상 측정 장치 및 방법
CN218220174U (zh) 一种简便测眼压装置
CN114159020A (zh) 一种验光仪和眼科生物多参数测量仪及测量方法
CN210872401U (zh) 视力矫正仪
CN111329443B (zh) 一种睫状肌疲劳检测方法及装置、电子设备
CN220898672U (zh) 一种可测量工作距离的检影镜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination