CN209826667U - 一种集成头戴显示设备的视野计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集成头戴显示设备的视野计，包括头戴显示设备，所述头戴显示设备包括显示屏、处理模块和输入模块，其中，显示屏用于交替呈现固视点和刺激点，输入模块用于采集受试者在检查过程中的响应信息，处理模块用于根据所述响应信息得出检查结果。本新型视野检查装置，相对于标准视野计来说体积小、轻便性好，且通过头戴的方式给受试者的感受度更好，使视野检查装置更易于普及。

Description

一种集成头戴显示设备的视野计

技术领域

本实用新型涉及眼科检查技术领域，特别涉及一种集成头戴显示设备的视野计。

背景技术

视野计(或称视野检查装置)是用于测定眼球视野范围和进行医学眼科神经测试的专业仪器，临床上常用来进行视野检查，对各类具有视野缺损症状的眼病进行辅助诊断，如青光眼、视网膜色素性变性、视网膜脱离等视觉、视神经疾病，是医学眼科领域必不可少的辅助诊断仪器。

静态视野是指当眼球向正前方固视不动时所能看见的周边空间区域，临床上尤以中心30°静态视野检查结果作为视野缺损疾病的主要辅助诊断依据。目前绝大多数诊所和医院采用标准自动静态视野计(如图1所示)进行视野检查。检查前，受试者需适当调整人与设备的相对高度并将头部固定在指定位置，此时受试者前方为白色的半球面视野屏，该屏在不同位点植入有LED灯，以通过改变两端电压来呈现位置和强度可变的刺激光点。检查时，受试者需始终保持固视正前方中心点，每隔一定时间，视野屏某位点出现特定刺激强度的刺激视标，若视标可见，受试者需在保持固视的状态下手动触发响应器，直至所有视野位点的视野敏感度被检查到，视野检查结束。虽然标准静态视野计能够进行视野检查，但是也存在着缺陷，使得视野检查难以普及应用：医用标准视野计占地约合1个平方以上，重达上百公斤，便携性差，通常需要一个固定的使用场所；且由精密的光学模块和机械机构组成(如，在半球面视野屏背面的特定位点打孔植入有LED灯)，制造及运输成本高昂。上述两方面原因使得视野检查难以普及到基层医院、各类视力检测机构以及学校、家庭等，对于及时发现广大人群中的潜在视野缺损患者、及时对青光眼等视野缺损疾病进行早期干预治疗及预后随访工作造成较大阻碍。

另外，现有部分基于计算机液晶显示器的视野检查装置。检查时以显示器中心作为视野中心固视点，以显示器上下宽度的最大距离作为直径，形成检查的正圆形视野范围，在显示器前后无较亮光源的条件下进行检查。视野检查流程与标准方法基本一致。基于计算机液晶显示器的视野计，相较于标准视野计具有较好的便携性，但仍有以下不足：①显示器屏幕通常暴露在外环境光线下，为保证刺激点的刺激强度受程序单一有效控制，要求严格控制检查环境的光噪声，即适用场景受到限制；②显示器屏幕的物理尺寸限制了可测视野范围或某些测试模式。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的上述不足，提供一种集成头戴显示设备的视野计。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：

一种集成头戴显示设备的视野计，包括头戴显示设备，所述头戴显示设备包括显示屏、处理模块和输入模块，其中，显示屏用于交替呈现固视点和刺激点，输入模块用于采集受试者在检查过程中的响应信息，处理模块用于根据所述响应信息得出检查结果。

在一个实施方案中，所述输入模块包括带按键的触发器，用于受试者在感受到刺激点时通过按压按键给出所述响应信息。

在一个实施方案中，所述输入模块包括头部动作跟踪器，用于采集受试者在感受到刺激点时做出的头部动作以给出所述响应信息。

在一个实施方案中，所述输入模块包括眼动采集模块，用于采集受试者在感受到刺激点时做出的眼部动作以给出所述响应信息。

在一个实施方案中，所述输入模块包括眼动采集模块和带指针的触发器，眼动采集模块用于实时采集受试者的眼动信息，带指针的触发器用于受试者在感受到刺激点时通过移动指针位置达到刺激点处以给出所述响应信息。

在进一步优化的方案中，上述集成头戴显示设备的视野计，还包括监督端显示器，所述监督端显示器与所述头戴显示设备的处理模块电连接，监督端显示器用于显示检查过程中受试者的状态信息。通过对受试者的监督，可以在必要时对进行受试者提醒。

在进一步优化的方案中，上述集成头戴显示设备的视野计，还包括打印机，所述打印机与所述头戴显示设备的处理模块电连接。通过连接打印机，方便于打印出检查报告。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.轻便性好。本实用新型提出的视野检查装置，核心硬件为头戴显示设备，相对于医用标准视野计具有体积小、易于携带的特点，便于随时随地进行视野检查，进而可实现便携的自助式视野检查。

2.无光干扰，便于进行广视野甚至全视野检查。

3.人机交互更加友好

受试者通过佩戴头戴显示设备(HMD)进行检查，不需限制使用姿势(如将头部固定于下巴托)，使用舒适；在头瞄或眼动交互模式下，通过自然的头动或眼动进行非接触式交互，即用转动头部朝向可见刺激点或进行眼球自然扫视来替代传统的按键交互，不需任何手动输入；在头瞄、眼动、眼动加手动交互模式下不需检查全程保持高度固视。上述改进简化了操作流程，拓宽了视野检查的适龄范围。

4.检查结果稳定可靠

本视野检查装置可达到与传统视野检查相同的或更优的视野检查结果。另外，在头瞄、眼动、眼动加手动交互模式下有效利用人的应激本能，使得结果稳定可靠，提高了视野检查的效率和水平。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术中标准自动静态视野计的结构示意图。

图2为实施例中所述集成头戴显示设备的视野计的外形结构示意图。

图中标记说明

头戴显示设备1，显示屏2，处理模块3，固视点4，刺激点5，红外光源6，图像传感器7。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2，本实施例中提供了一种集成头戴显示设备的视野计，用于更方便地对受试者进行准确的广视野或全视野范围或多种测试模式的视野检查。该集成头戴显示设备的视野计包括头戴显示设备(head-mounteddisplay，HMD)，所述头戴显示设备1包括显示屏2、处理模块3和输入模块，其中，显示屏2用于交替呈现固视点4和刺激点5，输入模块用于采集受试者在检查过程中的响应信息，处理模块用于根据所述响应信息得出检查结果。该头戴显示设备需运用相关技术实现广视野或全视野(如，广角立体实时显示技术)，可以是可穿戴或头部显示设备，比如：虚拟现实(virtualreality，VR)设备、增强现实(augmentedreality，AR)设备、混合现实(mixedreality，MR)设备等。当然地，头戴显示设备还包括绑带，以便于受试者可以佩戴在头部。

检查前，受试者正确佩戴好HMD并调整姿态使自然直视前方。检查中，受试者首先固视HMD正前方的固视点；固视点出现一定时间后(如500ms)该点外围出现某刺激点，若受试者看见或察觉到该点，则做出响应，下次该位点将出现刺激强度更弱的刺激点，若未看见，则下次该位点将出现刺激强度更强的刺激点；不论是否做出响应，刺激点经过一定时间(如，250ms)后自动消失，重新出现固视点；受试者重新固视中心，按上述方法进行下一位点的检查；如此往复，直至每一位点均检测到刺激点的最小可见刺激强度，即获得该模式下视野各位点的阈值，检查结束。上述过程中，显示屏用于显示固视点以及特定位置和刺激强度的刺激点；输入模块用于受试者做出响应；处理模块用于根据当前及历史输入信息(以及历史视野检查结果、受试者的相关信息)给出下一刺激点的位置、颜色、刺激强度等信息，传送给显示屏进行显示，以及给出检查结果。

检查完成后，处理模块可以生成视野测试报告，可根据本次检查产生的测试数据直接生成并显示，进而也可传送至服务器进行大数据分析，以确定视野状态，并将结果发送给显示屏进行显示；输入模块还用于(或者是另外设置的鼠标或键盘)按需对报告进行操作(如导出、打印等)，若需打印，则需外连打印机作为输出设备。

上述检查过程中，受试者做出响应可以有如下四种模式，根据不同的模式，输入模块有不同的硬件构成：

①手动交互模式：该模式下要求触发器件(如手柄)作为输入模块的一部分，即当受试者感知到刺激点时，在保持固视中心的情况下按下触发器件的按键。

②头瞄交互模式：该模式要求HMD包含有头部动作跟踪器作为输入模块的一部分，即将人的头部运动作为非接触式输入信息，要求当受试者感知到刺激点时，转动头部朝向刺激点方位，通过传感器(如，陀螺仪等角运动传感器)所得头部朝向方位数据与该刺激点预置信息(如刺激点三维空间位置)进行对比，当相似度达到一定阈值时，确定输入信息为受试者可见该刺激点，反之不可见，并将输入信息传送给处理模块；在固视点出现时受试者重新转回原位，准备下一次响应。

③眼动交互：该模式要求HMD包含有眼动采集模块作为输入模块的一部分，眼动采集模块用于获取人的眼动信息(如，视线轨迹、注视点等)作为输入信息，要求当受试者看到或感觉到刺激点时，立即扫视刺激点，通过将眼动信息(如注视点位置)与该刺激点预置信息(如刺激点在屏幕上的位置)进行对比，当相似度达到一定阈值时，确定输入信息为受试者可见该刺激点，反之不可见，并将输入信息传送给处理模块；在固视点出现时受试者重新注视中心，准备下一次响应。一种获取眼动信息的方法是：向受试者的至少一只眼球发射至少一组红外光线，采集受试者的眼部反射图像，根据眼部反射图像获取眼动信息，即，眼动采集模块包括红外光源6和图像传感器7，红外光源6用于向受试者的眼球发射红外光线，图像传感器7用于采集受试者的眼球在被所述红外光线照射后的反射图像继而获得眼动信息。

④眼动手动交互模式：该模式要求HMD包含有眼动采集模块和带有指针(或箭头)的触发器件(如鼠标)作为输入模块的一部分，眼动采集模块实时采集受试者眼动信息(如，视线轨迹、注视点等)，要求当受试者感知到刺激点时，迅速移动触发器件使得指针(或箭头)位置到达刺激点处并立刻点击，通过对比点击时的注视点位置和指针(或箭头)位置的相近程度是否达到某一规定阈值来判别该点是否可见；当固视点出现时重新注视中心，准备下一次响应。

上述检查过程中，根据视野检查是自主进行还是受监督进行，有如下两种检查方案，对应于不同的显示模块和输入模块构成：

①自主式：显示模块仅由受试者使用的HMD显示屏构成，即程序进程均展现在受试者端；输入模块同样仅针对受试者使用。检查前受试者自行通过输入模块选择测试模式，在完成相应模式的检查后生成测试报告，受试者可按需进行操作。

②受监督式：显示模块分为受试者使用的HMD显示屏和监督者使用的外接监督端显示器两部分，二者由同一处理模块(头戴显示设备的处理模块)控制，并分别配有输入模块(如，受试者端采用触发器件进行手动交互，检查者端采用鼠标键盘进行程序进程控制)，为监督端显示器配备的输入设备用于在不同检查进程中进行输入操作：检查前，监督者端完成测试模式的选择；检查时，受试者端交替呈现固视点和刺激点，监督者端显示器显示检查过程中一些受试者状态信息(如瞳孔大小、眼球图像等)，便于监督者对测试进程进行适当控制(如，根据眼球图像发现持续的固视丢失时，监督者对受试者做出及时提醒)；检查完成后监督者端呈现测试报告，监督者可进行所需操作(如导出、打印等)。

需要说明的是，本实施例中没有对视野检查方法做更多细致的描述，因为本实施例中未对视野检查方法做改进，还是采用标准视野计的检查方法。但是相比于标准视野计，本实施例所述视野检查装置在硬件结构上具有以下优势：

1.便携性

本视野检查装置所需核心硬件为头戴显示设备，相对于医用标准视野计具有体积小、易于携带的特点，便于随时随地进行视野检查，进而可实现便携的自助式视野检查。

2.无光干扰、便于进行广视野甚至全视野检查

头戴显示设备能够有效屏蔽外部光噪声，在保证高测试精度的同时降低了测试环境门槛，拓展了使用场景；同时，HMD提供了沉浸感较强的广视野或全视野环境，便于进行不同范围、不同模式的视野检查，增强了视野计的功能和实用性。

3.人机交互更加友好

受试者通过佩戴HMD进行检查，不需限制使用姿势(如将头部固定于下巴托)，使用舒适；在头瞄或眼动交互模式下，通过自然的头动或眼动进行非接触式交互，即用转动头部朝向可见刺激点或进行眼球自然扫视来替代传统的按键交互，不需任何手动输入；在头瞄、眼动、眼动加手动交互模式下不需检查全程保持高度固视。上述改进简化了操作流程，拓宽了视野检查的适龄范围。

4.检查结果稳定可靠

本视野检查装置可达到与传统视野检查相同的或更优的视野检查结果。另外，在头瞄、眼动、眼动加手动交互模式下有效利用人的应激本能，使得结果稳定可靠，提高了视野检查的效率和水平。

总的来说，与标准视野计相比，本集成头戴显示设备的视野计便携性好、适用场景广，且交互友好，同时可进行多范围多模式视野检查，检查结果准确，使视野计易于普及，便于人们及时了解视野情况并进行监督提醒，同时对人群中潜在视野缺损患者的早期筛查，以及对青光眼等视野缺损疾病的相关治疗和康复评价，均具有深远的现实意义。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集成头戴显示设备的视野计，其特征在于，包括头戴显示设备，所述头戴显示设备包括显示屏、处理模块和输入模块，其中，显示屏用于交替呈现固视点和刺激点，输入模块用于采集受试者在检查过程中的响应信息，处理模块用于根据所述响应信息得出检查结果。

2.根据权利要求1所述的一种集成头戴显示设备的视野计，其特征在于，所述输入模块包括带按键的触发器，用于受试者在感受到刺激点时通过按压按键给出所述响应信息。

3.根据权利要求1所述的一种集成头戴显示设备的视野计，其特征在于，所述输入模块包括头部动作跟踪器，用于采集受试者在感受到刺激点时做出的头部动作以给出所述响应信息。

4.根据权利要求1所述的一种集成头戴显示设备的视野计，其特征在于，所述输入模块包括眼动采集模块，用于采集受试者在感受到刺激点时做出的眼部动作以给出所述响应信息。

5.根据权利要求1所述的一种集成头戴显示设备的视野计，其特征在于，所述输入模块包括眼动采集模块和带指针的触发器，眼动采集模块用于实时采集受试者的眼动信息，带指针的触发器用于受试者在感受到刺激点时通过移动指针位置达到刺激点处以给出所述响应信息。

6.根据权利要求4或5所述的一种集成头戴显示设备的视野计，其特征在于，所述眼动采集模块包括红外光源和图像传感器，所述红外光源用于向受试者的眼球发射红外光线，所述图像传感器用于采集受试者的眼球在被所述红外光线照射后的眼动信息。

7.根据权利要求1所述的一种集成头戴显示设备的视野计，其特征在于，还包括监督端显示器，所述监督端显示器与所述头戴显示设备的处理模块电连接，监督端显示器用于显示检查过程中受试者的状态信息。

8.根据权利要求1所述的一种集成头戴显示设备的视野计，其特征在于，还包括打印机，所述打印机与所述头戴显示设备的处理模块电连接。