CN111759271B - 一种同视机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同视机，包括具有光路系统的结构；光路系统包括显示光路系统或/和测量光路系统。本技术方案的同视机利用光学组件对正交偏振显示器的显示图像形成测量图像，光学组件对待测的左眼和右眼分别形成显示光路，并将红外光源发出的红外光形成测量光路，实现主觉斜视度测量和他觉斜视度测量，并通过红外偏振相机对检测者的眼球进行图像采集并计算，解决现有同视机结构体积大/需要手动机械调节，且操作费时费力和定位不精准的问题，提高对人眼检测的测量精度。

Description

一种同视机

技术领域

本发明涉及光电医疗设备领域，特别涉及一种无机械移动装置、可自动精确测量数据的同视机。

背景技术

人的双眼视觉是指双眼协调、准确、精确地同时工作，将外界物体经过眼球光学成像后，沿视神经通路传达至大脑，在大脑视觉中枢的分析加工后形成一个有三维空间深度感完整印象的过程。双眼视觉异常会导致患者不能准确地获得外界物体形状、方位、距离等信息，从而给患者的日常生活带来极大的不便。同视机是眼科常用的检测设备，可用于检查人眼的同时视、融像、立体视等双眼视觉功能，以及诊断主客观斜视角、异常视网膜对应、隐斜、后像、弱斜视等眼科疾病。

现有同视机主要是机械式的，其体积庞大，在操作过程中需要多次反复移动镜筒，更换画片，费时费力；且在测量时需要人眼读数、手工记录数据，使用不便，且容易眼睛疲劳、记录有误、定位不精准，不利于诊断、治疗。且机械移动装置存在定位问题，影响测量精度。

发明内容

本发明的目的是基于偏振光学原理，提供一种同视机，以解决现机械式同视机在测量时需要人眼读数、手工记录数据，使用不便，且容易眼睛疲劳、记录有误、定位不精准，不利于诊断、治疗的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种同视机，包括具有光路系统的结构；所述光路系统包括显示光路系统或/和测量光路系统；

所述显示光路系统包括正交偏振显示器、可见光偏振分光棱镜、第一二向色分光平片、第一凸透镜、第二凸透镜、可见光反射镜、第二二向色分光平片、第三凸透镜及第四凸透镜；

其中，所述正交偏振显示器、可见光偏振分光棱镜、第一二向色分光平片、第一凸透镜及第二凸透镜组成右眼显示光路；

所述正交偏振显示器、可见光偏振分光棱镜、可见光反射镜、第二二向色分光平片、第三凸透镜及第四凸透镜组成左眼显示光路；

所述测量光路系统包括红外光源、红外准直透镜、红外偏振分光棱镜、第一1/4波片、第二1/4波片、红外光反射镜、第一二向色分光平片、第二二向色分光平片、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜及第四凸透镜；

所述红外光源、所述红外准直透镜、所述红外偏振分光棱镜、所述第一1/4波片、所述红外光反射镜、所述第一二向色分光平片、所述第一凸透镜及所述第二凸透镜组成右眼检测光路；

所述红外光源、所述红外准直透镜、所述红外偏振分光棱镜、所述第二1/4波片、所述第二二向色分光平片、所述第三凸透镜及所述第四凸透镜组成左眼检测光路。

优选的，所述正交偏振显示器是彩色液晶显示屏，其奇数行和偶数行的显示像素出光偏振方向互相垂直。

优选的，所述可见光偏振分光棱镜其工作波段包含整个可见光范围，与正交偏振显示器的奇数行和偶数行的显示像素出光偏振方向相同，且奇数行像素发出的光形成透射，偶数行像素发出的光形成反射。

优选的，所述第一二向色分光平片与所述第二二向色分光平片的规格相同，截止波长均为800nm。

优选的，所述红外光源为红外LED光源，发光峰波长为850nm，所述红外LED光源设置于所述红外准直透镜的前焦点处。

优选的，所述红外偏振分光棱镜的工作波段包含800nm以上的红外光。

优选的，所述第一1/4波片与所述第二1/4波片的规格相同，工作波长均为850nm。

优选的，在测量光路系统中，还包括红外偏振相机，所述红外偏振相机的工作范围包括800nm以上的红外光，其设置于测量光路系统中，每组感光像素中的两个像素对应的偏振方向，分别与左眼测量光路和右眼测量光路中的光束偏振方向相同。

优选的，同视机还包括控制系统，所述控制系统包括处理器及可调恒流电源，所述可调恒流电源与所述处理器导线连接；

所述处理器分别与所述正交偏振显示器及所述红外偏振相机连接。

优选的，还包括左手操纵杆和右手操纵杆，所述左手操纵杆与所述右手操纵杆分别与所述处理器导线连接。

本发明的有益效果是：

本技术方案的同视机利用光学组件对正交偏振显示器的显示图像形成测量图像，光学组件对待测的左眼和右眼分别形成显示光路，并将将红外光源发出的红外光形成测量光路，实现主觉斜视度测量和他觉斜视度测量，并通过红外偏振相机对检测者的眼球进行图像采集并计算，解决现有同视机结构体积大/需要手动机械调节，且操作费时费力和定位不精准的问题，提高对人眼检测的测量精度。

附图说明

图1为本发明同视机的光路系统示意图；

图2为本发明同视机的控制系统示意图；

图3为主觉斜视度检测时的奇数行像素显示图像示例；

图4为主觉斜视度检测时的偶数行像素显示图像示例；

图5为他觉斜视度检测时的奇数行像素显示图像示例；

图6为他觉斜视度检测时的偶数行像素显示图像示例。

附图标记说明

1正交偏振显示器，2可见光偏振分光棱镜，3第一二向色分光平片，4第一凸透镜，5第二凸透镜，6可见光反射镜，7第二二向色分光平片，8第三凸透镜，9第四凸透镜，10红外LED光源，11红外准直透镜，13第二1/4波片，14第一1/4波片，15红外光反射镜，16红外偏振相机，21控制系统，22可调恒流电源，23左手操纵杆，24右手操纵杆。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

如图1所示，为本申请同视机的光路系统示意图，正交偏振显示器1为彩色液晶显示屏，其奇数行和偶数行的显示像素出光偏振方式互相垂直。正交偏振显示器的奇数行像素显示左眼图像，偶数行像素显示右眼图像。可见光偏振分光棱镜2将正交偏振显示器发出的光按照偏振方向分成两束，在本申请中，可见光偏振分光棱镜的工作波段应包含整个可见光范围，在放置时，可见光偏振分光棱镜的快轴和慢轴应当与正交偏振显示器的奇数行像素出光偏振方向相同，保证其奇数行像素发出的光形成透射，偶数行像素发出的光形成反射。在本申请的其它实施例中，奇数行像素发出的光形成反射，偶数行像素发出的光形成透射也能够实现本申请的技术方案。

偶数行像素发出的光经过可见光偏振分光棱镜2的反射后，通过截止波长为800nm的第一二向色分光平片3，照射在第一二向色分光平片光学面上的光波中，高于截止波长的红外光形成透射，低于截止波长的可见光形成反射，并以平行光照射到第一凸透镜4上，在本申请中，第一凸透镜4用于右眼物镜，再配合第二凸透镜5，在本申请中用于右眼目镜，待测试者通过第二凸透镜5能够观测到正交偏振显示器1偶数行像素显示的图像放大像。在本申请中，第一凸透镜4和第二凸透镜5组成右眼显微光路。

奇数行像素发出的光经过可见光偏振分光棱镜2的透射后，通过可见光反射镜6，在本申请中为平面反射镜，其工作范围包括整个可见光波段，将透射后的光反射到截止波长为800nm的第二二向色分光平片7上，照射到第二二向色分光平片光学面上的光波中，高于截止波长的红外光形成透射，低于截止波长的可见光形成反射，并以平行光照射到第三凸透镜8上，在本申请中，第三凸透镜8用于左眼物镜，再配合第四凸透镜9，在本申请中用于左眼的目镜，待测试者通过第四凸透镜9能够观测到正交偏振显示器1奇数行像素显示的图像放大像。在本申请中，第三凸透镜8和第四凸透镜9组成左眼显微光路。

在本申请中，第二凸透镜和第四凸透镜的直径为30-40mm，以确保待检测者双眼在距对应的第二凸透镜和第四凸透镜前端2.5cm的标准距离观察时，患者的整个前侧视野均被对应的目镜所包含。

在本申请中，左眼显示光路的光程和右眼显示光路的光程相等。

在测量光路系统中，红外光源为发光峰波长为850nm的红外LED光源10，通过可调恒流电源22供电，也可以通过控制驱动电流强度来控制其发光强度，红外LED光源10位于红外准直透镜11的前焦点处，以保证经过红外准直透镜11之后的照明光为平行光。

平行光照射到红外偏振分光棱镜12上，在本申请中，红外偏振分光棱镜12的工作波段应包含800nm以上的红外光，以保证将测量光束按垂直的两个偏振方向分成两束，其中一束透射红外偏振分光棱镜12，另一束通过红外偏振分光棱镜反射。透射红外偏振分光棱镜的光束照射到第一1/4波片14上，通过红外偏振分光棱镜反射的光束照射到第二1/4波片13上，在本申请中，第一1/4波片与第二1/4波片的规格相同，工作波长为850nm。通过第一1/4波片的光束通过红外光反射镜15(在本申请中为平面镜)的反射并透过第一二向色分光平片3、第一凸透镜4及第二凸透镜5，组成右眼测量光路。

通过红外偏振分光棱镜反射的光束照射到第二1/4波片13后，透过第二二向色分光平片7、第三凸透镜8及第四凸透镜9，组成左眼测量光路。

红外偏振相机16的工作范围应包括800nm以上的红外光，其设置在测量光路中时，应保证每组感光像素中的两个像素对应的偏振方向，分别与左眼测量光路和右眼测量光路中的光束的偏振方向相同。

上述的所有元件应当布置于暗箱环境内，以保证所有患者观察到的显示图像以及患者双眼反射的物光不受任何其他光线的干扰。

如图2所示为本申请的控制系统示意图，处理器21为控制核心，在本申请中，处理器选用的是电脑，在本申请的其它实施例中，处理器也可以为工作站、单片机等，处理器通过HDMI、DVI、VGA等视频电缆连接正交偏振显示器1，在本申请的其它实施例中，也可以通过无线通讯的方式进行连接，通过设置于处理器内的软件程序(可以选用现有的软件程序，也可以进行相应的单独开发，但是软件程序并不在本申请的要求保护的范围内，因此不进行强调和说明)控制输出到正交偏振显示器上的显示图案。

红外偏振相机16通过USB电缆连接到电脑上，将拍摄到的视频数据传输到电脑上，再由相应的软件程序进行处理和计算，输出测量结果。电脑通过导线(本申请为USB)电缆连接到可调恒流电源上，控制其输出的电流强度，进而控制红外光源的发光强度。

还包括左手操纵杆23和右手操纵杆24，分别通过USB电缆连接到电脑，可以实时将患者通过操纵杆发出的移动指令反馈到电脑，通过软件处理后，控制正交偏振显示器上显示的图案发生变化。

进行主觉斜视度测量时，首先分别用正交偏振显示器的奇数行像素和偶数行像素分别显示左眼图像和右眼图像，由于显微光路成倒像，为了让检测者观察到正常图像，在正交偏振显示器上显示的应当是上下左右颠倒的图像。左眼图像和右眼图像经可见光偏振分光棱镜分离，分别由左眼的三凸透镜和第四凸透镜组成的左眼显微光路放大，右眼的第一凸透镜和第二凸透镜组成的右眼显微光路放大，在经过显微光路放大后，形成可以让检测者的左眼和右眼分别观察到的图像，并指示检测者双眼分别通过各自显微目镜注视图像中心，再由检测者通过操纵杆发出移动指令，显示的图像在屏幕上根据移动指令移动，直到检测者认为左眼图像和右眼图像的中心重合，停止发出移动指令，此时测量图像移动的数据，即可计算出主觉斜视度测量结果。

在利用本设备进行他觉斜视度测量时，需要使用测量光路系统，由位于红外准直透镜的焦点处的红外LED光源发出的红外光束，经过红外准直透镜后，形成平行红外光束照射到红外偏振分光棱镜分成偏振方向互相垂直的左眼红外照明光束和右眼红外照明光束，其中左眼红外照明光束通过红外偏振分光棱镜外射照射第二1/4波片，透射第二二向色分光平片、第三凸透镜及第四凸透镜形成的左眼测量光路照射到待检测者的左眼。右眼红外照明光束通过红外偏振分光棱镜透射照射红外光反射镜，再透射第一二向色分光平片、第一凸透镜和第二凸透镜形成右眼测量光路照射到待检测者的右眼。

照射到待检测者左眼的左眼红外照明光束和照射到右眼的右眼红外照明光束分别经过待检测者的左眼和右眼反射后，形成左眼红外物光和右眼红外物光。其中左眼红外物光经过左眼显微光路、第二二向色分光平片、第二1/4波片，左眼红外物光在经过第二1/4波片时，与左眼红外照明光束形成相差，此时，左眼红外物光在红外偏振分光棱镜上，其偏振方向发生旋转，由左眼红外照明光束在红外偏振分光棱镜反射转变为左眼红外物光在红外偏振分光棱镜透射；由右眼红外照明光束在红外偏振分光棱镜透射转变为右眼红外物光在红外偏振分光棱镜反射，此时，左眼红外物光和右眼红外物光在红外偏振分光棱镜上形成偏振方向互相垂直的两束物光，分别被红外偏振相机上与两束物光偏振方向相同的像素接收到，从而将左眼和右眼的测量图像分别记录下来并传输给电脑。

本申请的他觉斜视度测量的前几步骤，即待检测者双眼通过各自的显微目镜注视图像中心后，控制正交偏振显示器按固定时间周期交替显示双眼图像，在过程中测量待检测者眼球中心移动的数据，即可计算出他觉斜视度测量结果。

按照诊疗方案，让待检测者的双眼分别观察到不同的静态或动态图像，依据检索的操纵指令，分别移动左眼和右眼图像，根据移动图像的像素数，对应计算出患者主观感受的两眼图像的相对位置。也可以由操纵者控制图像的移动，实时测量患者眼球的移动、转动数据。从而实现对患者双眼功能的各项检查，诊断多种眼科疾病，还可以对患者进行双眼视觉训练，促进某些双眼视觉功能的恢复。

根据上述工作原理，本同视机可以实现如下功能：按照诊疗方案，让待检测者双眼分别观察到不同的静态或动态图像，依据对待检测者的操纵指令，分别移动左眼和右眼图像，根据移动图像的像素数，对应计算出待检测者主观感受的两眼图像的相对位置。也可以由操纵者控制图像的移动，实时测量待检测者眼球的移动、转动数据。从而实现对待检测者双眼功能的各项检查，诊断多种眼科疾病，还可以对被检测者进行双眼视觉训练，促进某些双眼视觉功能的恢复。

实施例1

选择符合上述描述的元件制造出设备，应用其检查待检测者双眼第一眼位主觉斜视度的实施例如下：分别使正交偏振显示器的奇数行和偶数行像素显示如图3和图4所示的图像，两幅图像的左右位置均位于显示屏的中心。指示待检测者操纵左手操纵杆或右手操纵柄，直至待检测者主观视觉中认为两幅图像的中心重合，记录图像的移动距离和相对位置，经计算后即可测量出待检测者第一眼位的主觉斜视度。具体的测量方法并不在本申请的保护范围内，因此不进行描述，可以根据现有技术的测试方法进行任意选用。

实施例2

选择符合上述描述的元件制造出设备，应用其检查待检测者双眼第二眼位他觉斜视度的实施例如下：分别使正交偏振显示器的奇数行和偶数行像素显示如图5和图6所示的图像，两幅图像的中心位置在显示屏的中间列重合，指示待检测者双眼分别盯住图像正中，然后由软件控制正交偏振显示器按如下方式交替显示：奇数行像素显示图5，偶数行像素全黑屏；奇数行像素全黑屏，偶数行像素显示图6；切换间隔为0.3秒，在此过程中实时测量待检测者眼球的移动方向和距离，经计算后即可测量出待检测者第二眼位的他觉斜视度，可以通过多次测量取平均值的方式减小测量误差。具体的测量方法并不在本申请的保护范围内，因此不进行描述，可以根据现有技术的测试方法进行任意选用。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种同视机，其特征在于，包括具有光路系统的结构；所述光路系统包括显示光路系统或/和测量光路系统；

所述显示光路系统包括正交偏振显示器、可见光偏振分光棱镜、第一二向色分光平片、第一凸透镜、第二凸透镜、可见光反射镜、第二二向色分光平片、第三凸透镜及第四凸透镜；

其中，所述正交偏振显示器、可见光偏振分光棱镜、第一二向色分光平片、第一凸透镜及第二凸透镜组成右眼显示光路；

所述正交偏振显示器、可见光偏振分光棱镜、可见光反射镜、第二二向色分光平片、第三凸透镜及第四凸透镜组成左眼显示光路；

所述测量光路系统包括红外光源、红外准直透镜、红外偏振分光棱镜、第一1/4波片、第二1/4波片、红外光反射镜、第一二向色分光平片、第二二向色分光平片、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜及第四凸透镜；

所述红外光源、所述红外准直透镜、所述红外偏振分光棱镜、所述第一1/4波片、所述红外光反射镜、所述第一二向色分光平片、所述第一凸透镜及所述第二凸透镜组成右眼检测光路；

所述红外光源、所述红外准直透镜、所述红外偏振分光棱镜、所述第二1/4波片、所述第二二向色分光平片、所述第三凸透镜及所述第四凸透镜组成左眼检测光路。

2.根据权利要求1所述的同视机，其特征在于，所述正交偏振显示器是彩色液晶显示屏，其奇数行和偶数行的显示像素出光偏振方向互相垂直。

3.根据权利要求1所述的同视机，其特征在于，所述可见光偏振分光棱镜其工作波段包含整个可见光范围，与正交偏振显示器的奇数行和偶数行的显示像素出光偏振方向相同，且奇数行像素发出的光形成透射，偶数行像素发出的光形成反射。

4.根据权利要求1所述的同视机，其特征在于，所述第一二向色分光平片与所述第二二向色分光平片的规格相同，截止波长均为800nm。

5.根据权利要求1所述的同视机，其特征在于，所述红外光源为红外LED光源，发光峰波长为850nm，所述红外LED光源设置于所述红外准直透镜的前焦点处。

6.根据权利要求1所述的同视机，其特征在于，所述红外偏振分光棱镜的工作波段包含800nm以上的红外光。

7.根据权利要求1所述的同视机，其特征在于，所述第一1/4波片与所述第二1/4波片的规格相同，工作波长均为850nm。

8.根据权利要求1所述的同视机，其特征在于，在测量光路系统中，还包括红外偏振相机，所述红外偏振相机的工作范围包括800nm以上的红外光，其设置于测量光路系统中，每组感光像素中的两个像素对应的偏振方向，分别与左眼测量光路和右眼测量光路中的光束偏振方向相同。

9.根据权利要求8所述的同视机，其特征在于，同视机还包括控制系统，所述控制系统包括处理器及可调恒流电源，所述可调恒流电源与所述处理器导线连接；

所述处理器分别与所述正交偏振显示器及所述红外偏振相机连接。

10.根据权利要求9所述的同视机，其特征在于，还包括左手操纵杆和右手操纵杆，所述左手操纵杆与所述右手操纵杆分别与所述处理器导线连接。

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