CN116999018A - 眼部检测系统及生理信息撷取装置及其眼部检测方法 - Google Patents

眼部检测系统及生理信息撷取装置及其眼部检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种眼部检测系统及生理信息撷取装置及其眼部检测方法，眼部检测生理信息撷取装置包含壳体、第一光板组件及第二光板组件。第一光板组件和第二光板组件设置于壳体中。第一光板组件包含第一电路板、第一光源模块及信号侦测模块。信号侦测模块侦测第一光源模块照射于眼部之反射。第二光板组件包含第二电路板、第二光源模块、透镜组、第一摄像模块和第二摄像模块。第二光源模块包含内发光元件与外发光元件，通过透镜组的排列，第二光源模块的光线分别照射于眼部以获取相对的眼部信息。第一摄像模块的摄像光轴相对于第二电路板的上表面的法线定义夹角，使其可撷取眼部的立体影像。第二摄像模块的摄像光轴对准第二孔，可撷取眼部的眼底影像。

Description

眼部检测系统及生理信息撷取装置及其眼部检测方法
技术领域
本发明涉及一种运用于眼部的检测系统，尤其是一种撷取生理信息的撷取装置及其检测方法。
背景技术
在近些年，以非侵入式的仪器对人体进行生理状况的检测为常见的方式，非侵入式仪器相对于传统侵入式检测方法通常具有更快速、方便及安全的优点，减少了等待时间和繁复化验流程的不便，对患者而言则减少了物理刺激和器械进入人体造成的感染风险。非侵入式的生理检测仪器虽不若传统生化检测方式的准确，但仍能提供一定的参考价值，为前期生理监控提供一定的协助。
以光学进行量测为多数非侵入式仪器使用的方法，光学量测可运用于多种生理监控和医疗检测，包括血压监测、心率监测、呼吸监测、脑部成像、血氧监测等。且光学量测适用于不同年龄、体型和健康状况的患者。其利用光的特性，如吸收、散射和反射，对人体的不同部位进行测量，而得到不同的生理参数，这在临床和家庭医疗中得到广泛的应用。
举例而言，市场上常见的智能型手表多搭载特定波长的光源以量测血氧及心律等生理条件。使用者仅需将智能型手表佩带于手腕，使用光学技术进行脉搏氧气饱和度(SpO2)监测，便可通过红外光和可见光的吸收来测量血液中的氧气饱和度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种运用于眼部的生理信息撷取装置、眼部检测系统及眼部检测方法，以多波段的光源和不同种的信息撷取模块对眼部进行检测。
在一实施例中，眼部的生理信息撷取装置包含壳体、第一光板组件及第二光板组件。壳体包含撷取侧以及安装侧，其中撷取侧与安装侧彼此相对。第一光板组件设置于壳体中且位于靠近撷取侧的位置，第一光板组件包含第一电路板、第一光源模块及信号侦测模块。第一电路板设有第一孔。第一光源模块位于第一电路板并围绕第一孔，第一光源模块包含多个第一发光元件。信号侦测模块位于第一电路板，信号侦测模块设有对应多个第一发光元件的多个信号侦测器。第二光板组件设置于壳体中且位于靠近安装侧的位置，第二光板组件包含第二电路板、第二光源模块、透镜组、第一摄像模块和第二摄像模块。第二电路板设有第二孔，第二孔对准第一孔且第一孔的直径大于第二孔的直径。第二光源模块位于第二电路板，第二光源模块包含一组内发光元件及至少一组外发光元件，内发光元件围绕第二孔，至少一组外发光元件相对于第二孔的中心呈同心圆配置且围绕内发光元件与第二孔。透镜组设置于壳体中且其透镜光轴对准第二孔的中心，透镜组包含第一透镜，第一透镜覆盖内发光元件及第二孔。多个第一摄像模块分别位于第二孔的周边，各第一摄像模块的摄像光轴相对于第二电路板的上表面的法线定义夹角。第二摄像模块的摄像光轴对准第二孔的中心。
在一实施例中，其中，第一光源模块包含多个具有不同波长的第一光源组，各第一光源组包含具有相同波长的多个第一发光元件。
在一实施例中，其中，各第一发光元件用以产生第一光线以照射眼部的巩膜部，多个信号侦测器用以接收来自眼部的巩膜部反射第一光线的第一反射光。
在一实施例中，其中，内发光元件用以产生第二光线照射眼部的虹膜部及眼底部，多组外发光元件用以产生第三光线照射眼部的瞳孔，第一摄像模块用以接收来自眼部的巩膜部反射第一光线的第一反射光、来自眼部的虹膜部反射第二光线的第二反射光及来自眼部的眼底部反射第三光线的第三反射光。
在一实施例中，其中，第二摄像模块接收来自眼部的眼底部反射第二光线的第二反射光。
在一实施例中，其中，内发光元件的波长不同于至少一组外发光元件的波长。
本发明另提供一种眼部检测系统包含生理信息撷取装置、处理器、第一显示器及第二显示器，其中生理信息撷取装置的各第一发光元件用以产生第一光线以照射眼部的巩膜部；内发光元件用以产生第二光线照射眼部的虹膜部与眼底部；至少一组外发光元件用以产生第三光线照射眼部的瞳孔；多个信号侦测器用以接收来自巩膜部反射第一光线的第一反射光并将之转换为生理信号；第一摄像模块用以接收巩膜部反射的第一反射光、来自虹膜部反射第二光线的第二反射光及来自眼底部反射第三光线的第三反射光并分别将之转换为眼部表面三维信号、虹膜信号及屈光信号；及第二摄像模块接收来自眼底部反射第二光线的第二反射光并将之转换为眼底信号。处理器耦接生理信息撷取装置，用以处理生理信号并将之转换成生理数值，处理眼部表面三维信号并将之转换成眼部表面三维影像，处理屈光信号并将之转换成屈亮度数值，处理眼底信号并将之转换成眼底影像，以及接收虹膜信号。第一显示器耦接处理器，用以显示生理数值、眼部表面二维影像、屈亮度数值、眼底影像及其组合所构成的群组。第二显示器耦接处理器，用以显示眼部表面的三维影像。
本发明又提供一种眼部检测方法，包含以下所列各步骤。接收检测指令；依据检测指令启动第一光源模块或第二光源模块，第一光源模块用以产生第一光线，第二光源模块用以产生第二光线及第三光线。当启动第一光源模块时，执行以下步骤：依据检测指令启动信号侦测模块或第一摄像模块；接收来自眼部的巩膜部反射第一光线的第一反射光；当启动信号侦测模块时，转换第一反射光为生理信号并将生理信号转换为生理数值；当启动第一摄像模块时，转换第一反射光为眼部表面三维信号并转换眼部表面三维信号为眼部表面二维影像及眼部表面三维影像；及显示生理数值或眼部表面二维影像及眼部表面三维影像。当启动第二光源模块时，执行以下步骤：依据检测指令启动第一摄像模块或第二摄像模块；当启动第一摄像模块时，接收来自眼部的眼底部反射第三光线的第三反射光，转换第三反射光为屈光信号并将屈光信号转换为屈亮度数值，及显示屈亮度数值；当启动第二摄像模块时，接收来自眼部的眼底部反射第二光线的第二反射光，转换第二反射光为眼底信号并将眼底信号转换为眼底影像，及显示眼底影像。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为依据一实施例的生理信息撷取装置的立体示意图。
图2为依据另一实施例的生理信息撷取装置的立体示意图。
图3为图1实施例于眼部使用的示意图。
图4为图1实施例中第一光板组件与第二光板组件的立体示意图。
图5A为依据一实施例的第一光板组件的顶视图。
图5B为依据另一实施例的第一光板组件的顶视图。
图6A为第二光板组件中第二光源模块的一示范例的顶视图。
图6B为第二光板组件中第二光源模块的另一示范例的顶视图。
图7为图4中标示A-A位置的剖视图。
图8为依据一实施例的第二光板组件的顶视图。
图9为依据又一实施例的生理信息撷取装置的立体示意图，显示生理信息撷取装置包含转动模块。
图10为图9中转动模块的一示范例的立体示意图。
图11为依据一实施例的眼部检测系统的方块图。
图12为依据一实施例的眼部检测方法的检测生理数值及眼部表面影像的流程图。
图13为依据一实施例的眼部检测方法的检测屈亮度数值及眼底影像的流程图。
图14为依据一实施例的眼部检测方法的执行异常标示程序的流程图。
图15为依据一实施例的眼部检测方法的虹膜辨识的流程图。
其中，附图标记：
10:眼部检测系统
100:生理信息撷取装置
120:壳体
122:撷取侧
124:安装侧
140:第一光板组件
142:第一电路板
144:第一孔
146:第一光源模块
148:第一光源组
150:第一发光元件
152:信号侦测模块
154:信号侦测器
160:第二光板组件
162:第二电路板
163a:上表面
163b:下表面
164:第二孔
166:第二光源模块
168:内发光元件
170:外发光元件
172:开口
174:透镜组
176:第一透镜
176a:第一镜面
177:第二透镜
177a:第二镜面
178:第三透镜
178a:第三镜面
180:第一摄像模块
181:固定柱
181a:上贴面
181b:下贴面
182:第二摄像模块
184:转动模块
185:齿轮轴
186:容置空间
187:齿轮
188:马达
200:处理器
210:接收元件
220:储存元件
240:数据库
300:第一显示器
350:第二显示器
40:眼部
41:瞳孔
42:巩膜部
44:虹膜部
46:眼底部
48:晶状体
S100～S366:步骤
COA:摄像光轴
Ln:法线
θcam:夹角
具体实施方式
参考图1及图2，图1为依据一实施例的生理信息撷取装置的立体示意图，图2为依据另一实施例的生理信息撷取装置的立体示意图。生理信息撷取装置100包含壳体120、第一光板组件140及第二光板组件160。生理信息撷取装置100可设计为提供单眼或同时提供双眼使用，以设计提供单眼使用而言，壳体120为一圆柱形，圆柱形的两端彼此相对，两端分别为壳体120的撷取侧122及安装侧124。于使用者使用生理信息撷取装置100时，撷取侧122为较为靠近使用者眼睛的一侧。
参考图3及图4，图3为图1实施例于眼部使用的示意图，图4为图1实施例中第一光板组件与第二光板组件的立体示意图。生理信息撷取装置100的第一光板组件140设置于壳体120中位于靠近撷取侧122的位置，第二光板组件160同样设置于壳体120中但位于靠近安装侧124的位置；以设计生理信息撷取装置100同时供双眼使用而言，壳体120则为两个平行的圆柱形相拼，两个圆柱形之间通过一个横跨鼻子的连接结构相连，两个圆柱形分别有撷取侧122及安装侧124，第一光板组件140和第二光板组件160分别位于靠近撷取侧122的位置和靠近安装侧124的位置。使用者于使用生理信息撷取装置100时，其眼睛表面与第一光板组件140之间的距离可小于一厘米。
第一光板组件140包含第一电路板142、第一光源模块146和信号侦测模块152。第一电路板142设有第一孔144，第一孔144的中心对应第一电路板142的中心。第一光源模块146位于第一电路板142并围绕第一孔144，第一光源模块146包含多个第一发光元件150。
信号侦测模块152位于第一电路板142，信号侦测模块152设有对应多个第一发光元件150的多个信号侦测器154。此处的”对应”指信号侦测器154所能量测的光谱范围涵盖第一发光元件150的波长。
第二光板组件160包含第二电路板162、第二光源模块166、透镜组174、多个第一摄像模块180及第二摄像模块182。第二电路板162设有第二孔164，第二孔164对准第一孔144且第一孔144的直径大于第二孔164的直径。
第二光源模块166位于第二电路板162，第二光源模块166包含一组内发光元件168和至少一组外发光元件170，其中，”一组”内可包含多个内发光元件168或多个外发光元件170，例如可以由四个内发光元件168组成一组内发光元件168，六个外发光元件170组成一组外发光元件170。一组内发光元件168围绕第二孔164且至少一组外发光元件170相对于第二孔164呈同心圆配置且围绕前述组内发光元件168与第二孔164。
透镜组174设置于壳体120中且透镜组174所具有的透镜光轴对准第二孔164的中心。透镜组174包含第一透镜176，第一透镜176覆盖前述内发光元件168及第二孔164。
多个第一摄像模块180分别位于第二孔164的周边。在一些实施例中，第一摄像模块180为两个，两个第一摄像模块180分别位于第二孔164的两侧。各个第一摄像模块180具有各自的摄像光轴(Camera optical axis,COA)，各个摄像光轴COA相对于第二电路板162的上表面163a的法线Ln定义一夹角θcam(另见于图7)，可以固定柱181设置于各个第一摄像模块180下方的方式使摄像光轴COA设定固定柱181来实现。以其中固定柱181为三角柱的形状为例(参考图4)，三角柱的其中一面作为固定柱181的上贴面181a，另一面作为固定柱181的下贴面181b，上贴面181a和下贴面181b之间形成的角度与夹角θcam角度相同，上贴面181a固定第一摄像模块180，下贴面181b与第二电路板162的上表面163a贴合，以此来达到摄像光轴COA相对于上表面163a的法线Ln定义夹角θcam。在一些实施例中，夹角θcam为20度。第二摄像模块182的摄像光轴则对准第二孔164的中心。
在一些实施例中，第一孔144的直径为30毫米，使得第一光源模块146围绕第一孔144时，第一光源模块146形成的圆形直径大于一般眼部40的瞳孔41的直径。而在第二孔164的直径小于第一孔144的直径的情况下，第二光源模块166产生的光线可穿过第一孔144而不被第一电路板142阻挡。再者，第二电路板162和第一电路板142之间的距离为8厘米，搭配第一摄像模块180的摄像光轴相对于第二电路板162的上表面163a的法线Ln定义的夹角θcam为20度时，进入第一摄像模块180的成像光线也可穿过第一孔144而不被第一电路板142阻挡。
参考图5A，图5A为第一光板组件的一示范例的顶视图。在一些实施例中，第一光源模块146包含的多个第一发光元件150产生第一光线，第一光线具有相同的波长。
在另一些实施例中，第一光源模块146包含多个第一光源组148，各第一光源组148皆包含多个第一发光元件150。其中，各个第一光源组148之间产生的第一光线具有不同的波长，而第一光源组148内的第一发光元件150产生的第一光线的波长则相同。
第一光线的波长可介于可见光至红外光之间。以第一光源模块146包含多个第一光源组148，各第一光源组148中的第一发光元件150产生的第一光线的波长相同为例，在一些实施例中，多个第一光源组148分别产生的第一光线的波长可为460纳米(可见光)、660纳米(可见光)、940纳米(红外光)、1100纳米(红外光)、1350纳米(红外光)及其他波长的光源，并且以一个460纳米的第一发光元件150、一个660纳米的第一发光元件150、一个940纳米的第一发光元件150、一个1100纳米的第一发光元件150及一个1350纳米的第一发光元件150的顺序循环排列。
在又一些实施例中，第一光源模块146包含多个第一光源组148，各第一光源组148皆包含多个可产生不同波长的第一光线的第一发光元件150。举例而言，一第一光源组148包含五个第一发光元件150，五个第一发光元件150产生的第一光线的波长分别为460纳米、660纳米、940纳米、1100纳米、1350纳米。各第一光源组148彼此相邻并围绕第一孔144而组成第一光源模块146。
不同的第一光线波长可对应不同的生理物质，例如460纳米的第一光线对应胆红素量测，660纳米的第一光线对应血氧饱和度的量测，940纳米的第一光线对应总血红素的量测，1100纳米的第一光线对应胆固醇量测，以及1350纳米的第一光线对应葡萄糖量测。这些第一光线照射眼部40的巩膜部42，并由信号侦测器154接收自巩膜部42反射的第一光线的第一反射光，信号侦测器154将接收到的光信号转换为电信号，传送至处理器200进行计算(容后详述)，而得到前述生理物质的信息。
在此实施例中，信号侦测模块152的多个信号侦测器154的侦测范围在对应第一光源组148产生的第一光线的波长时可分为两组，一组信号侦测器154的侦测范围涵盖可见光，另一组的侦测范围则涵盖红外光。不同侦测范围的信号侦测器154交错排列并围绕在第一光源模块146的外围。
参考图5B，图5B为第一光板组件的另一示范例的顶视图。在另一些实施例中，多个信号侦测器154和多个第一发光元件150围成一圆形，信号侦测器154和第一发光元件150交错排列。
参考图6A，图6A为第二光板组件中第二光源模块的一示范例的顶视图。至少一组外发光元件170可以是三组，如前所述，”一组”内可包含多个内发光元件168或多个外发光元件170，而一组内发光元件168中所包含的内发光元件168的数量可以与一组外发光元件170中所包含的外发光元件170的数量相同或不相同，可以依需求调整。
多个内发光元件168和多个外发光元件170分别平均分布在第二孔164的各个角度。以一组内发光元件168中的多个内发光元件168分别分布在第二孔164的四个方位，及一组外发光元件170的多个外发光元件170分别分布在第二孔164的六个方位为例，四个方位可分别位于第二孔164的0度、90度、180度及270度方位，六个方位则可分别位于第二孔164的0度、60度、120度、180度、240度及300度方位。
以一组内发光元件168在四个方位上分别配置一个内发光元件168为例，一组内发光元件168的数量为四个。以一组外发光元件170在六个方位上分别配置一个外发光元件170为例，一组外发光元件170的数量为六个，而当三组外发光元件170呈同心圆围绕第二孔164配置时，三组外发光元件170的数量总共为十八个(如图6A所示)。
参考图6B，图6B为第二光板组件中第二光源模块的另一示范例的顶视图。在一些实施例中，若一组外发光元件170在六个方位上分别配置二个外发光元件170(例如并排配置)，则一组外发光元件170所包含的外发光元件170的数量为十二个，而若三组外发光元件170呈同心圆围绕第二孔164配置时，三组外发光元件170的数量总共为三十六个。
在一些实施例中，内发光元件168产生第二光线，外发光元件170产生第三光线，第二光线的波长不同于第三光线。内发光元件168和外发光元件170产生的第二光线和第三光线的波长可介于近红外光波长范围之间，其中第二光线的波长为近红外光波段中波长较长者，例如为940纳米，第三光线的波长则为近红外光波段中波长较短者，例如为810纳米。第二光线和第三光线为近红外光可避免光线进入瞳孔41时造成使用者的不适，或因使用者使用散瞳剂而影响量测结果。而第二光线和第三光线波长的差异可使生理信息撷取装置100于使用时撷取到眼部40的不同信息。
在一些实施例中，内发光元件168和外发光元件170产生第二光线和第三光线对眼部40进行照射时，是以依序点亮一组内的多个内发光元件168和一组内的多个外发光元件170。以一组内发光元件168中的四个内发光元件168分别位于第二孔164四个方位为例，点亮的顺序可为位于0度的内发光元件168、位于90度的内发光元件168、位于180度的内发光元件168，最后是位于270度的内发光元件168。
当其中一个内发光元件168或其中一个外发光元件170点亮时，其余的内发光元件168或外发光元件170皆会关闭。若同时具有多组外发光元件170自第二孔164呈同心圆配置，则多个外发光元件170点亮的顺序为最内圈的一组外发光元件170先依序点亮，于最内圈的一组中的多个外发光元件170皆点亮一次后，围绕所述最内圈的另一组外发光元件170再依序点亮，并以此方式至所有外发光元件170皆依序点亮为止。
多个内发光元件168于分别点亮后产生的第二光线所照射的位置可为使用者眼部40的虹膜部44及眼底部46的不同位置，多个外发光元件170于分别点亮后产生的第三光线照射的位置可为使用者眼部40的瞳孔41，并自瞳孔41穿过眼部40的晶状体48到达眼底部46。
参考图7，图7为图4中标示A-A位置的剖视图。第二光线照射于使用者眼部40的虹膜部44及眼底部46时，可通过透镜组174的第一透镜176。第一透镜176覆盖内发光元件168，第二光线便可经由第一透镜176汇聚在生理信息撷取装置100外，详细而言，于使用者使用生理信息撷取装置100时，内发光元件168产生的部分第二光线经由第一透镜176而汇聚在使用者眼部40的晶状体48前缘，再经由晶状体48发散至眼底部46，同时，第一透镜176也使第二光线照射使用者的虹膜部44。故而，第一透镜176朝向撷取侧122的第一镜面176a为凹透镜会具有较佳的效果，然不限于此。
在一些实施例中，透镜组174除第一透镜176外可另包含第二透镜177及第三透镜178。第二透镜177及第三透镜178中的第二镜面177a及第三镜面178a则为凸透镜，用以使自眼部40的眼底部46反射的第二光线的第二反射光得以入射第二摄像模块182。
再者，如前所述，第一摄像模块180的摄像光轴相对于第二电路板162的上表面163a的法线Ln定义一夹角θcam，以使进入第一摄像模块180的成像光线可穿过第一孔144而不被第一电路板142阻挡。此处的”成像光线”所指可为自巩膜部42反射第一光线的第一反射光、自虹膜部44反射第二光线的第二反射光及自眼底部46反射第三光线的第三反射光。
当多个内发光元件168和多个外发光元件170依序点亮时，第一摄像模块180在每一次点亮后对第二光线的第二反射光或第三光线的第三反射光进行一次接收。由此便可得到各个第三光线分别照射眼部40不同位置时产生的第三反射光。
在一些实施例中，第一摄像模块180位于第二电路板162的上表面163a，而在另一些实施例中，第一摄像模块180位于第二电路板162的下方，其镜头方向朝向第二电路板162的下表面163b。
参考图8至图10，图8为依据一实施例的第二光板组件的顶视图，图9为依据又一实施例的生理信息撷取装置的立体示意图，显示生理信息撷取装置包含转动模块，图10为图9中转动模块的一示范例的立体示意图。
在一些实施例中，为使第二光源模块166产生的第三光线可以照射眼底部46的更多位置，生理信息撷取装置100包含转动模块184。转动模块184位于壳体120内并位于安装侧124。第二电路板162设有与第一摄像模块180的数量对应的开口172，开口172位于内发光元件168与外发光元件170之间。开口172可以是弧形，转动模块184使第二电路板162相对于第二孔164的中心转动，其转动的路径与开口172的弧长相对应，第一摄像模块180可通过开口172接收第一反射光、第二反射光及第三反射光。
借由转动模块184转动第二电路板162，各个外发光元件170产生的第三光线照射的眼底部46的位置会随之改变，使得较固定第二电路板162而言，第一摄像模块180可以接收更多眼底部46不同位置反射的第三反射光。
转动模块184可以以齿轮轴185、齿轮187以及马达188来实现。其中齿轮轴185具有容置空间186，第二摄像模块182可以位于容置空间186内，而不致因转动模块184影响第二摄像模块182。第二电路板162的下表面163b固定于齿轮轴185，通过马达188转动齿轮187而连动齿轮轴185的方式，以转动模块184实现第二电路板162的转动。
在一些实施例中，第一摄像模块180为多光谱相机，以两台多光谱相机自眼部40的二侧进行拍摄，可将拍摄后的影像，传输至处理器200进行图像处理，还原为立体影像，并借由第二显示器350呈现眼部40的立体影像，以使使用者直观的从立体影像中了解生理物质的分布状况。
在一些实施例中，第二摄像模块182为液态透镜相机，液态透镜相机包含液态透镜和致动模块，可通过致动模块来改变液态透镜的形状以达到快速对焦的功能，除此之外，也可以致动模块致动液态透镜变形而改变液态透镜的透镜光轴，使第二摄像模块182的取像范围增大，进而应用于眼底部46拍摄时。
在一些实施例中，壳体120的外侧可以连接绑带以使生理信息撷取装置100形成头戴式装置，除方便使用者使用亦可达到平稳撷取数据的效果。在另一些实施例中，壳体120的外侧可连接一桌面固定装置而使生理信息撷取装置100形成一桌面型检测装置。
参考图11，图11为依据一实施例的眼部检测系统的方块图。眼部检测系统10包含前述的生理信息撷取装置100，除此之外亦包含处理器200、第一显示器300及第二显示器350。处理器200耦接生理信息撷取装置100，第一显示器300及第二显示器350分别耦接处理器200。
其中，生理信息撷取装置100的壳体120可具有连接线插槽，处理器200以连接线的方式通过插槽与生理信息撷取装置100的第一电路板142及第二电路板162相链接。连接线插槽的格式并无限制。除此之外，也可于生理信息撷取装置100设置无线通信模块，而以无线通信的方式使生理信息撷取装置100与处理器200连接。
在一些实施例中，眼部检测系统10包含接收元件210，使用者通过接收元件210输入指令后，接收元件210产生一检测指令。使用者输入的指令可为对前述眼部40不同的部位进行检测。处理器200接收检测指令后，依据检测指令的内容启动生理信息撷取装置100。借由生理信息撷取装置100及处理器200，使用者于使用眼部检测系统10时可分别获得以下信息：1)眼部40生理物质的多项生理数值；2)眼部40表面的二维或三维影像；3)眼部40屈亮度数值；及4)眼底部46的眼底影像。
第一显示器300上可具有用户界面(User Interface)，使用者借由用户界面输入指令，再有接收元件210接收指令后产生检测指令。用户界面上可具有针对部位进行检测的选项或针对项目(例如生理物质、屈亮度等)进行检测的选项。
参考图12，图12为依据一实施例的眼部检测方法的检测生理数值及眼部表面影像的流程图。于使用者期望获得眼部40生理物质的多项生理数值时，处理器200接收有关检测生理物质的检测指令(步骤S100)，并依据检测指令启动第一光源模块146(步骤S200)，第一光源模块146的各个第一发光元件150产生第一光线照射眼部40的巩膜部42。处理器200依据检测指令启动信号侦测模块152(步骤S210)，信号侦测模块152的信号侦测器154接收来自巩膜部42反射的第一光线的第一反射光(步骤S212)并且将第一反射光转换为生理信号(步骤S214)。其中，信号侦测器154接收第一反射光是得到第一反射光的光信号，而信号侦测器154可将光信号转换为电信号(即生理信号)，进而使处理器200可就电信号进行处理。
第一光源模块146及信号侦测模块152可以以照射两秒并接收两秒的方式进行，达到在短时间内以低功率照射眼部40并立刻侦测第一光线的光电信号变化。
处理器200接收自信号侦测器154传输的生理信号后将生理信号转换为生理数值(步骤S216)。生理数值依据第一发光元件150产生的第一光线而有不同种类，以前述第一光线的波长为460纳米为例，处理器200转换生理信号而为的生理数值为胆红素数值。若同时具有不同波长的第一光线，则可同时转换而得不同的生理物质的生理数值。生理数值传输至第一显示器300后由第一显示器300显示(步骤S218)。
复参考图12，于使用者期望获得眼部40表面的二维或三维影像时，处理器200接收有关检测眼表影像的检测指令(步骤S100)，并依据检测指令启动第一光源模块146(步骤S200)，第一光源模块146的各个第一发光元件150产生第一光线照射眼部40的巩膜部42。与检测生理数值有所不同的是，此时处理器200依据检测指令启动第一摄像模块180(步骤S220)，第一摄像模块180接收来自巩膜部42反射的第一光线的第一反射光(步骤S222)并且将第一反射光转换为眼部表面三维信号(步骤S224)。
处理器200接收自第一摄像模块180传输的眼部表面三维信号后将之转换为眼部表面二维影像及眼部表面三维影像(步骤S226)。处理器200将眼部表面二维影像传输至第一显示器300由第一显示器300显示，并将眼部表面三维影像传输至第二显示器350由第二显示器350显示(步骤S228)。在一些实施例中，第二显示器350为3D裸眼显示器，故而可同时观看眼部表面的二维及三维影像。在一些实施例中，也可仅以第一显示器300显示眼部表面二维影像或仅以第二显示器350显示眼部表面三维影像。
参考图13，图13为依据一实施例的眼部检测方法的检测屈亮度数值及眼底影像的流程图。于使用者期望获得眼部40的屈亮度数值时，处理器200接收有关检测眼球屈亮度的检测指令(步骤S100)，并依据检测指令启动第二光源模块166(步骤S300)，在第二孔164的不同方位上的外发光元件170逐一依序点亮而将产生第三光线照射眼部40的瞳孔41。
因此时欲获得屈亮度的数值，处理器200依据检测指令启动第一摄像模块180(步骤S320)，第一摄像模块180于每一个外发光元件170产生第三光线后，接收一次来自眼底部46反射的第三光线的第三反射光(步骤S322)，并且将多次取得的第三反射光逐一转换为屈光信号(步骤S324)，故最终可取得多个屈光信号。
处理器200接收自第一摄像模块180传输的多个屈光信号后，通过影像运算将之转换为屈亮度数值(步骤S326)。处理器200将屈亮度数值传输至第一显示器300并由第一显示器300显示(步骤S328)。屈亮度数值可提供使用者眼部40的近远视度数。
复参考图13，于使用者期望获得眼底部46的眼底影像时，处理器200接收有关检测眼底影像的检测指令(步骤S100)，并依据检测指令启动第二光源模块166(步骤S300)。与检测屈亮度数值时一样的地方在于，第二光源模块166于启动时同样将同时启动内发光元件168而产生第二光线，此时第二光线因透镜组174而得以照射眼底部46。
与检测屈亮度数值时不一样的地方在于，此时处理器200依据检测指令启动第二摄像模块182(步骤S340)，第二摄像模块182接收来自眼底部46反射的第二光线的第二反射光(步骤S342)并且将第二反射光转换为眼底信号(步骤S344)，因可通过致动模块调控第二摄像模块摄像的光轴角度，故可于调整光轴角度前后分别取得多个眼底信号。
处理器200接收自第二摄像模块182传输的眼底信号，眼底信号可为单一眼底信号所组成，亦可为多个眼底信号所组成，通过处理器200的图像处理，将之转换为眼底影像(步骤S346)并将眼底影像传输至第一显示器300由第一显示器300显示(步骤S348)。
参考图14，图14为依据一实施例的眼部检测方法的执行异常标示程序的流程图。在一些实施例中，处理器200对眼底信号执行一个异常标示程序(步骤S350)，使第一显示器300可选择性的于眼底影像上显示异常标示。其中，选择性指当处理器200判断眼底信号中具有符合异常状况的信号(例如带有病变特征的信号)时，致使第一显示器300以一异常标示方式在眼底影像上显示所述区域(步骤S354)；若处理器200未辨识到异常状况，则不会标示任何异常标示于视觉影像中，仅显示眼底影像于第一显示器300(步骤S352)。眼底影像中的异常标示不限于一个，可同时显示多个异常标示。异常标示程序可以AI神经网络进行运算的方式进行，AI神经网络运算建立于利用数据库240内的数据与深度学习。
在一些实施例中，眼部检测系统10包含储存元件220，储存元件220耦接处理器200，储存元件220储存处理器200所接收的生理信号、眼部表面三维信号、屈光信号或眼底信号。储存元件220可以以有线或无线的方式与处理器200耦接。
复参考图11及参考图15，图15为依据一实施例的眼部检测方法的虹膜辨识的流程图。在一些实施例中，眼部检测系统10包含一数据库240，数据库240储存多笔虹膜数据。在处理器200接收检测指令(步骤S100)后，可先对使用者进行虹膜辨识，并于辨识后显示与使用者对应的信息，例如使用者的身份数据或检测记录。具体而言，在处理器200执行步骤S100至步骤S354时，可于任一步骤间启动第二光源模块166(步骤S300)。
如前所述，第二光源模块166于启动时会同时启动内发光元件168及外发光元件170而产生第二光线及第三光线，其中第二光线可照射到眼部40的虹膜部44，启动第一摄像模块180(步骤S360)接收自虹膜部44反射的第二反射光(步骤S362)后可将第二反射光转换为虹膜信号(步骤S364)。
将虹膜信号与数据库240内的多笔虹膜数据进行对比(步骤S366)，辨识出所述虹膜信号与多笔虹膜数据中的哪一笔相对应，并于第一显示器300输出多笔虹膜数据中与虹膜信号对应的一笔所携带的信息，所述信息即为前述的使用者的身份数据或检测记录。
在一些实施例中，数据库240储存于储存元件220内或储存于外部的装置中。若于外部装置中，数据库240可以有线或无线的方式与处理器200及储存元件220相连接。使用者于使用眼部检测系统10时，可先于储存元件220开启一专属所述使用者的文件夹，于虹膜辨识后自数据库240导入与所述使用者相对应的虹膜数据所携带的信息，随后进行所述使用者的生理物质、眼表影像、屈亮度或眼底影像的检测后，将所检测得的生理信号、眼部表面三维信号、屈光信号或眼底信号储存在所述使用者的文件夹中。
在一些实施例中，第一显示器300可以是一般不可触控的屏幕或者可触控的屏幕，使用者可借由触控屏幕或以鼠标、键盘等装置于用户界面上进行检测项目的选择。
在一些实施例中，第一显示器300、处理器200、接收元件210、储存元件220、数据库240可整合为一电子装置，其中处理器200为电子装置内建的处理器，储存元件220为电子装置的内建或外接记忆体，第一显示器300为电子装置具有或外接的屏幕。电子装置可为桌面计算机、笔记本电脑、膝上型计算机、平板计算机等。
在一些实施例中，处理器200可以是但不限定为中央处理单元(CentralProcessing Unit,CPU)、系统单芯片(System on Chip,SOC)、一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程序化逻辑设备(Programmable Logic Device,PLD)、其他类似处理装置或这些装置的组合。
在一些实施例中，生理信息撷取装置100可通过适配器、电池、或以传输线自外部取电的方式取得供电，其中若供电至装置的电池为充电电池，则亦可通过适配器或传输线对充电电池进行充电。
综上所述，生理信息撷取装置100整合成眼部检测系统10后，以多种波段的光线(第一光线、第二光线、第三光线)对眼部40进行照射，并以信号侦测模块152、第一摄像模块180或第二摄像模块182进行各波段光线的反射光的撷取，并通过处理器20的数据运算，可得到眼部40具有的多种生理或生化检测的数据。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种生理信息撷取装置，其特征在于，包含：
壳体，其包含撷取侧以及安装侧，其中所述撷取侧与所述安装侧彼此相对；
第一光板组件，设置于所述壳体中且位于靠近所述撷取侧的位置，所述第一光板组件包含：
第一电路板，设有第一孔；
第一光源模块，位于所述第一电路板并围绕所述第一孔，所述第一光源模块包含多个第一发光元件；及
信号侦测模块，位于所述第一电路板，所述信号侦测模块设有对应所述多个第一发光元件的多个信号侦测器；及
第二光板组件，设置于所述壳体中且位于靠近所述安装侧的位置，所述第二光板组件包含：
第二电路板，设有第二孔，所述第二孔对准所述第一孔且所述第一孔的直径大于所述第二孔的直径；
第二光源模块，位于所述第二电路板，所述第二光源模块包含一组内发光元件及至少一组外发光元件，所述组内发光元件围绕所述第二孔，所述至少一组外发光元件相对于所述第二孔的中心呈同心圆配置且围绕所述组内发光元件与所述第二孔；
透镜组，设置于所述壳体中且其透镜光轴对准所述第二孔的中心，所述透镜组包含第一透镜，所述第一透镜覆盖所述组内发光元件及所述第二孔；
多个第一摄像模块，分别位于所述第二孔的周边，各所述第一摄像模块的摄像光轴相对于所述第二电路板的上表面的法线定义夹角；及
第二摄像模块，其摄像光轴对准所述第二孔的中心。
2.根据权利要求1所述的生理信息撷取装置，其特征在于，所述第一光源模块包含多个具有不同波长的第一光源组，各所述第一光源组包含具有相同波长的所述多个第一发光元件。
3.根据权利要求1所述的生理信息撷取装置，其特征在于，各所述第一发光元件用以产生第一光线以照射眼部的巩膜部，所述多个信号侦测器用以接收来自所述眼部的所述巩膜部反射所述第一光线的第一反射光。
4.根据权利要求3所述的生理信息撷取装置，其特征在于，所述组内发光元件用以产生第二光线照射眼部的虹膜部及眼底部，所述多组外发光元件用以产生第三光线照射所述眼部的瞳孔，所述第一摄像模块用以接收来自所述眼部的所述巩膜部反射所述第一光线的所述第一反射光、来自所述眼部的所述虹膜部反射所述第二光线的第二反射光及来自所述眼部的所述眼底部反射所述第三光线的第三反射光。
5.根据权利要求4所述的生理信息撷取装置，其特征在于，所述第二摄像模块接收来自所述眼部的所述眼底部反射所述第二光线的所述第二反射光。
6.根据权利要求1所述的生理信息撷取装置，其特征在于，所述组内发光元件的波长不同于所述至少一组外发光元件的波长。
7.根据权利要求1所述的生理信息撷取装置，其特征在于，包含转动模块，所述第二电路板设有多个开口，所述多个开口位于所述组内发光元件及所述至少一组外发光元件之间，所述转动模块用以使所述第二电路板相对于所述第二孔的中心转动。
8.根据权利要求1所述的生理信息撷取装置，其特征在于，所述第一摄像模块为多光谱相机。
9.根据权利要求1所述的生理信息撷取装置，其特征在于，所述第二摄像模块包含液态透镜及致动模块，所述致动模块致动所述液态透镜变形而改变所述液态透镜的焦距。
10.根据权利要求9所述的生理信息撷取装置，其特征在于，所述致动模块另用以致动所述液态透镜变形而改变所述液态透镜的透镜光轴。
11.一种眼部检测系统，其特征在于，包含：
如权利要求1至10任一项中所述的生理信息撷取装置，其中：
各所述第一发光元件用以产生第一光线以照射眼部的巩膜部；
所述组内发光元件用以产生第二光线照射一眼部的虹膜部与眼底部；
所述至少一组外发光元件用以产生第三光线照射所述眼部的瞳孔；
所述多个信号侦测器用以接收来自所述巩膜部反射所述第一光线的第一反射光并将之转换为生理信号；
所述第一摄像模块用以接收所述巩膜部反射的所述第一反射光、来自所述虹膜部反射所述第二光线的第二反射光及来自所述眼底部反射所述第三光线的第三反射光并分别将之转换为眼部表面三维信号、虹膜信号及屈光信号；及
所述第二摄像模块接收来自所述眼底部反射所述第二光线的所述第二反射光并将之转换为眼底信号；
处理器，耦接所述生理信息撷取装置，用以处理所述生理信号并将之转换成生理数值，处理所述眼部表面三维信号并将之转换成眼部表面三维影像及眼部表面二维影像，处理所述屈光信号并将之转换成屈亮度数值，处理所述眼底信号并将之转换成眼底影像，以及接收所述虹膜信号；
第一显示器，耦接所述处理器，用以显示所述生理数值、所述眼部表面二维影像、所述屈亮度数值、所述眼底影像及其组合所构成的群组；及
第二显示器，耦接所述处理器，用以显示所述眼部表面三维影像。
12.根据权利要求11所述的眼部检测系统，其特征在于，包含储存元件，耦接所述处理器，用以储存所述生理信号、所述眼部表面三维信号、所述虹膜信号、所述屈光信号及所述眼底信号。
13.根据权利要求11所述的眼部检测系统，其特征在于，包含数据库，所述处理器用以将所述虹膜信号与所述数据库的虹膜数据进行比对。
14.根据权利要求11所述的眼部检测系统，其特征在于，所述处理器依据检测指令选择性地启动所述第一光源模块或所述第二光源模块。
15.一种眼部检测方法，其特征在于，包含：
接收检测指令；
依据所述检测指令启动第一光源模块或第二光源模块，所述第一光源模块用以产生第一光线，所述第二光源模块用以产生第二光线及第三光线；
当启动所述第一光源模块时，执行以下步骤：
依据所述检测指令启动信号侦测模块或第一摄像模块；
接收来自眼部的巩膜部反射所述第一光线的第一反射光；
当启动所述信号侦测模块时，转换所述第一反射光为生理信号并将所述生理信号转换为生理数值；当启动所述第一摄像模块时，转换所述第一反射光为眼部表面三维信号并转换所述眼部表面三维信号为眼部表面二维影像及眼部表面三维影像；及
显示所述生理数值或所述眼部表面二维影像及所述眼部表面三维影像；及
当启动所述第二光源模块时，执行以下步骤：
依据所述检测指令启动所述第一摄像模块或第二摄像模块；
当启动所述第一摄像模块时，接收来自所述眼部的眼底部反射所述第三光线的第三反射光，转换所述第三反射光为屈光信号并将所述屈光信号转换为屈亮度数值，及显示所述屈亮度数值；及
当启动所述第二摄像模块时，接收来自所述眼部的眼底部反射所述第二光线的第二反射光，转换所述第二反射光为眼底信号并将所述眼底信号转换为眼底影像，及显示所述眼底影像。
16.根据权利要求15所述的眼部检测方法，其特征在于，包含：
依据所述检测指令启动所述第二光源模块；
启动所述第一摄像模块；
接收来自所述眼部反射所述第二光线的所述第二反射光；及
转换所述第二反射光为虹膜信号并将所述虹膜信号与数据库的虹膜数据进行比对。
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CN117503047A (zh) * 2023-12-11 2024-02-06 始终(无锡)医疗科技有限公司 大靶面变焦oct系统及其在眼底和眼前节检测中的应用
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