TWI480021B - Assist in gaze focusing on the fundus detection device - Google Patents

Description

輔助凝視對焦的眼底檢測裝置

本發明有關於一種應用於眼底照相機進行裂像對焦與輔助凝視的檢測裝置，尤指一種輔助凝視成像與對焦裂像屏因應人眼曲率而不同焦距位置的眼底檢測裝置，讓受測者於裂像對焦完成時，凝視成像亦同時位於清楚可視的焦距位置。

眼底照相機是一種專門用於拍攝眼球內部與視網膜的照相機，相較於一般的拍攝目標來說，眼底本身不發光，而自然情形下中照入眼球中的各種光線，雖然能照亮眼底，但其強度卻不足以用來觀察眼底，或是進行拍照。此外，由於眼球角膜會造成明顯的反射光，更是干擾了對眼底的觀察。

因此眼底照相機必須包括一個能用較強的光照亮眼底的照明系統以及一個能避開眼球角膜上強烈反射光對底片影響的觀察與成像系統。除此之外，為了分別拍攝中的黃斑部位或視盤等的位置，在眼底照相機中還會設置凝視點，藉著讓受測者凝視特定凝視點而使眼球轉動至特定角度。

請參閱第1圖所示，傳統眼底照相機所使用的凝視系統主要是在一液晶顯示器101上顯示不同位置的亮點102，讓受測者眼睛旋轉角度進而專注凝視液晶顯示器101上的亮點102。另請參第2圖所示，傳統液晶顯示的眼底照像光路設計大致劃分為一液晶顯示系統10、一組光源投射系統11、一組光學攝像系統12、一組顯像監控系統13、以及一組定位光路系統14。

其中，上述液晶顯示系統10具有一液晶顯示器101、一聚光鏡103以及一分光鏡104；上述光源投射系統11具有一攝像光源111、一聚光鏡112、一環形狹縫板113、一中繼透鏡114以及一穿孔鏡115；上述光學攝像系統12具有一接物鏡121、一對焦鏡122、一顯影鏡123以及一底片124；上述顯像監控系統13具有一轉向鏡131、一場鏡132、一反射鏡133、一中繼透鏡134、一顯像管135以及監控器136；而上述定位光路系統14具有一半透鏡141、一中繼透鏡142、一反射鏡143、一導光件144以及一光源145。

由於前述各個光路系統各自獨立，因此需要對應各個光路系統的獨立光路空間，其往往造成眼底照相機衍伸出製作成本增加之問題；而且採用液晶顯示的輔助凝視方式，並無裂像對焦屏的相關光路設計，對於不同屈光度眼睛的成像對焦調整，往往造成檢測者無法快速地準確對焦，此外，若打算在液晶顯示系統中增加裂像對焦系統，又會額外衍伸出需要配合其他光路的困難性。

有鑒於傳統採用液晶顯示方式的眼底照相機仍有諸多改進之處，故傳統眼底照相機器中的輔助凝視與成像對焦系統實有加以改良創新的必要。

爰是，本發明之主要目的，旨在提供一種輔助受測者眼球轉動凝視以及方便檢測者對焦成像的眼底檢測裝置，透過將凝視與裂像手段整合於受測者眼睛聚焦區域中，並讓凝視成像與裂像屏分別位於對應眼睛曲度位置，使受測者在裂像對焦動作完成同時，凝視成像亦位於清楚辨識的焦距位置，方便受測者觀看以提升檢測效果。

本發明之另一目的在於讓檢測者可依據不同屈光度的眼睛進行裂像對焦調整，另可依據檢測的不同需求，獨立控制每個凝視目標的明滅，使受測者眼睛能夠因應顯示出的凝視目標旋轉至特定需求角度。

本發明之再一目的在於凝視裝置採用不可見光投射以及閃爍性的凝視成像，讓受測者可在黑底閃點的高對比情境下檢測，使受測者眼睛在不受刺激的情況下，更容易且舒適地注視凝視點。

為達上揭目的，本發明輔助凝視對焦的眼底檢測裝置包含：一光源投射裝置、一照明系統、一成像系統以及一對焦凝視裝置，上述光源投射裝置投射檢測光線來照亮受測者眼睛的眼底；上述照明系統傳輸上述檢測光線至受測者眼睛，並接收受測者眼底影像；上述成像系統接設於上述照明系統顯示上述眼底影像；而上述對焦凝視裝置於上述照明系統中受測者眼睛聚焦區域形成一聚焦遮罩。

其中，上述聚焦遮罩設有一裂像屏、一位於上述裂像屏外周的透光結構以及至少一凝視裝置，上述凝視裝置於上述聚焦區域的聚焦位置上形成一凝視成像，使上述裂像屏與凝視成像分別位於對應受測者眼睛曲率的不同焦距平面位置。

於一較佳實施例中，上述透光結構設為一弧曲狀結構，以對應受測者眼睛曲率的不同聚焦位置，且上述凝視裝置於上述弧曲狀結構上嵌設一發光單元，使上述發光單元直接位於上述聚焦位置形成凝視成像。

於另一較佳實施例中，上述透光結構凸出於上述裂像屏前方構成一階梯狀結構，上述凝視裝置於上述階梯狀結構上嵌設一發光單元，由上述發光單元直接位於上述聚焦位置形成凝視成像。

於再一較佳實施例中，上述透光結構上設有複數個孔洞，上述凝視裝置分別於上述孔洞中設有一透鏡，並於上述透鏡後方設有一發光單元，上述發光單元透過上述透鏡的作用下，間接將上述凝視成像顯示於受測者眼睛的聚焦位置。

於又一較佳實施例中，上述透光結構上進一步設有一改變光線路徑的反射面，而上述凝視裝置於上述反射面的光線路徑上設有一透鏡，並於上述透鏡後方設有一發光單元，使上述發光單元透過上述透鏡及反射鏡作用下，間接將上述凝視成像顯示於上述聚焦區域的聚焦位置；其中，上述透鏡垂直組設於上述透光結構，且上述反射面與透光結構之間呈現45度傾斜。

於前述四個較佳實施例中，本發明發光單元可選自於發光二極體、燈管、燈泡或光纖其中一種結構進行投射；上述凝視成像為幾何形狀、文字、數字、字母、符號或圖案的其中至少一種型態組合構成。

此外，本發明光源投射裝置包含一可見光發光器以及一不可見光發光器，而上述成像系統中具有一配合上述裂像屏形成對焦手段的活動聚焦透鏡，可選擇性地將上述聚焦位置調整至對應上述裂像屏位置。

當受測者進行眼底檢測時，先以上述不可見光發光器配合活動聚焦透鏡進行對焦凝視的校準程序，再以上述可見光發光器直接進行眼底影像的拍攝程序。

再者，於一可行實施例中，本發明眼底檢測裝置設有四凝視裝置，且每一凝視裝置的凝視成像分別位於上述裂像屏前方的上、下、左、右四個方位。

茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下：

為方便說明本發明之技術特徵，先就以下說明書中所出現之名詞加以定義。若無特別說明的情形下，在以下說明書中所述「系統」是指將光線或成像於眼睛、照明裝置、影像顯示器之間所需透鏡、稜鏡、反射鏡、遮板以及各種其他單元的總成。而以下說明書中所述「光路」係指任一系統中，光線或成像由投射起點(如：照明裝置、眼球)開始至投射終點(如：眼球、影像顯示器)之間的傳導路徑。

請參閱第3圖所示，本發明為一種應用於眼底照像機器中的輔助凝視與成像對焦裝置，主要是針對眼睛20瞳孔21進行眼底22拍攝，由一光源投射裝置30、一聚光透鏡41(Condenser Lens)、一第一凸透鏡42(first lens)、一環形狹縫板43(ring-shaped slit plate)、一第二凸透鏡44(Second Lens)、一反射鏡45(Mirror)、一第三凸透鏡46(Third Lens)、一穿孔鏡47(Perforate mirror)、一接物鏡48(Ocular Lens)、一中繼透鏡51(Relay Lens)、一聚焦透鏡52(Focal Lens)、一顯像器53(CMOS)來構成一可行實施的較佳實例。

其中，上述光源投射裝置30由一可見光發光器以及一不可見光發光器所構成，用以投射檢測光線來照亮受測者眼睛20的眼底22；而上述聚光透鏡41、第一凸透鏡42、環形狹縫板43、第二凸透鏡44、反射鏡45、第三凸透鏡46、穿孔鏡47以及接物鏡48共同構成一照明系統40，用以傳輸上述檢測光線至受測者眼睛20，並接收受測者眼底影像；另由上述接物鏡48、穿孔鏡47、中繼透鏡51、聚焦透鏡52以及顯像器53共同構成一成像系統50，用以顯示上述眼底影像。

其中，上述照明系統40主要是透過上述光源投射裝置30將檢測光源投射至聚光透鏡41及第一凸透鏡42後，成像於上述環形狹縫板43，再由上述環形狹縫板43經由第二凸透鏡44投射至反射鏡45，另透過上述反射鏡45改變光源方向，以上述第三凸透鏡46將檢測光線打入上述穿孔鏡47上，最後上述穿孔鏡47反射檢測光線來照亮受測者眼睛20的眼底22以形成一攝像光路49，藉由上述光源投射裝置30、環形狹縫板43以及眼睛20瞳孔21為共軛面之設計，可精準控制成像到瞳孔21的光圈大小，進而避免受到光源投射裝置30中不同發光器大小差異或位置偏差的影響。

上述成像系統50由上述接物鏡48接收受測者眼底影像，並透過上述穿孔鏡47的孔洞配合上述中繼透鏡51與聚焦透鏡52的作用下，於上述顯像器53上顯示眼底影像與反射光線來構成一顯像光路54。

此外，本發明照明系統40的反射鏡45與第二凸透鏡44之間進一步設有一對焦凝視裝置60，請參閱第4圖及第5圖所示第一較佳實施例中，上述對焦凝視裝置60於受測者眼睛20聚焦區域23形成一聚焦遮罩61(Focus mask)。

本發明聚焦遮罩61包含一裂像屏62、一位於上述裂像屏62外周的透光結構63以及四個凝視裝置64；其中，上述裂像屏62配合上述聚焦透鏡52形成一可改變焦距位置的裂像對焦手段，透過上述聚焦透鏡52可選擇性地將受測者眼睛20的聚焦位置24調整至對應上述裂像屏62位置；上述裂像屏62具有一設定大小的遮板621，上述遮板621上設有一透光的狹縫622，並於上述狹縫622之前排設兩相對的稜鏡623，如此即可透過狹縫622穿透檢測光線，再經過稜鏡623改變檢測光線方向，在顯像器53上產生出指示是否對焦完成的兩個長方型影像。

上述透光結構63位於上述遮板621外周側，用以供上述可見光發光器以及不可見光發光器投射的檢測光線穿過。

上述凝視裝置64分別位於上述裂像屏62的上、下、左、右四個方位，並於受測者眼睛20聚焦區域23的聚焦位置24上形成一凝視成像，使上述裂像屏62與凝視成像分別位於對應受測者眼睛20曲率的不同焦距位置，再配合上述檢測光線的反差對比形成凝視目標，讓受測者因應顯示出的凝視目標將眼球旋轉至特定需求角。

於此一較佳實施例中，上述透光結構63設為一弧曲狀結構，以對應受測者眼睛20曲率的不同聚焦位置24，且上述凝視裝置64於上述透光結構63上嵌設一發光單元641，上述發光單元641設為一發光二極體(LED)，而上述凝視成像為一圓形光點。如此即可使上述發光單元641於裂像屏62對焦完成後，直接位於受攝者眼睛20的聚焦位置24，讓發光單元641可直接投射出一清楚可視的凝視成像。

本發明於受測者進行眼底22檢測時，先以上述不可見光發光器配合活動聚焦透鏡52進行對焦凝視的校準程序，再由上述凝視裝置64與上述可見光發光器相互配合使用，進行眼底影像的拍攝程序，讓檢測者可以取得各種不同角度的眼底影像。

本發明採不可見光的背景配合閃爍性的發光單元641，且各個凝視裝置64可獨立控制發光單元641的明滅，受測者可在黑底亮點的高對比情境下檢測，更容易且舒適地注視凝視目標。

請參閱的6圖及第7圖所示第二較佳實施例，本發明透光結構63另可凸出於上述裂像屏62前方構成一階梯狀結構，上述凝視裝置64於階梯狀結構上對應受測者聚焦位置24嵌設有一發光單元641，使上述發光單元641直接在聚焦位置24形成一凝視成像。

請參閱的8圖及第9圖所示第三較佳實施例，本發明透光結構63上設有複數個孔洞631，且上述凝視裝置64分別於上述孔洞631中設有一透鏡642，並於上述透鏡642後方設有一發光單元641，而各個凝視裝置64的發光單元641是由另一個對應透光結構643相互組接；於此一實施例中，各個凝視裝置64的發光單元641透過對應的透鏡642作用下，間接將上述凝視成像顯示於裂像屏62前方受測者眼睛20的聚焦位置24。

請參閱的10圖及第11圖所示第四較佳實施例，本發明透光結構63上進一步設有一改變光線路徑的反射面644，而上述凝視裝置64於上述反射面644的光線路徑上設有一透鏡642，並於上述透鏡642後方設有一發光單元641，其中，上述透鏡642垂直組設於上述透光結構63的邊界位置，且上述反射面644與透光結構63之間呈現45度傾斜，使上述發光單元641透過上述透鏡642及反射面作用下，間接將凝視成像顯示於受測者眼睛20聚焦區域23的聚焦位置24。

於前述四個佳實施例中，所述凝視成像的樣態以及發光單元641的類型僅為方便舉例說明之用，並非加以限制上述發光單元641設計，亦即上述發光單元641亦可依據檢測需求設為燈管、燈泡或光纖其中一種結構。此外，所述發光單元641的造型除了圖式顯示的圓形樣態之外，亦可由設為由幾何形狀、文字、數字、字母、符號或圖案的其中至少一種型態組合構成。

綜上所述，本發明透過將凝視與裂像手段整合於受測者眼睛聚焦區域中，並讓凝視成像與裂像屏分別位於對應眼睛曲度位置，使受測者在裂像對焦動作完成同時，凝視成像亦位於清楚辨識的焦距位置，方便受測者觀看以提升檢測效果。此外，檢測者可依據不同屈光度的眼睛進行裂像對焦調整，另可依據檢測的不同需求，獨立控制每個凝視目標的明滅，使受測者眼睛能夠因應顯示出的凝視目標旋轉至特定需求角度。再者，凝視裝置採用不可見光投射以及閃爍性的凝視成像，讓受測者可在黑底閃點的高對比情境下檢測，使受測者眼睛在不受刺激的情況下，更容易且舒適地注視凝視點。

以上所舉實施例，僅用為方便說明本發明並非加以限制，在不離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士依本發明申請專利範圍及發明說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

10．．．液晶顯示系統

101．．．液晶顯示器

102．．．亮點

103．．．聚光鏡

104．．．分光鏡

11．．．光源投射系統

111．．．攝像光源

112．．．聚光鏡

113．．．環形狹縫板

114．．．中繼透鏡

115．．．穿孔鏡

12．．．光學攝像系統

121．．．接物鏡

122．．．對焦鏡

123．．．顯影鏡

124．．．底片

13．．．顯像監控系統

131．．．轉向鏡

132．．．場鏡

133．．．反射鏡

134．．．中繼透鏡

135．．．顯像管

136．．．監控器

14．．．定位光路系統

141．．．半透鏡

142．．．中繼透鏡

143．．．反射鏡

144．．．導光件

145．．．光源

20．．．眼睛

21．．．瞳孔

22．．．眼底

23．．．聚焦區域

24．．．聚焦位置

30．．．光源投射裝置

40．．．照明系統

41．．．聚光透鏡

42．．．第一凸透鏡

43．．．環形狹縫板

44．．．第二凸透鏡

45．．．反射鏡

46．．．第三凸透鏡

47．．．穿孔鏡

48．．．接物鏡

49．．．攝像光路

50．．．成像系統

51．．．中繼透鏡

52．．．聚焦透鏡

53．．．顯像器

54．．．顯像光路

60．．．對焦凝視裝置

61．．．聚焦遮罩

62．．．裂像屏

621．．．遮板

622．．．狹縫

623．．．稜鏡

63．．．透光結構

631．．．孔洞

64．．．凝視裝置

641．．．發光單元

642．．．透鏡

643．．．對應透光結構

644．．．反射面

第1圖係習用眼底檢測採用液晶顯示器上顯示凝視點之立體示意圖；

第2圖係採第1圖液晶螢幕檢測眼底之光路系統圖；

第3圖係本發明眼底檢測裝置之光路系統圖；

第4圖係本發明對焦凝視裝置第一較佳實施之立體圖；

第5圖係第4圖對焦凝視裝置之對焦示意圖；

第6圖係本發明對焦凝視裝置第二較佳實施例之正視圖；

第7圖係第6圖對焦凝視裝置之對焦示意圖；

第8圖係本發明對焦凝視裝置第三較佳實施例之正視圖；

第9圖係第8圖對焦凝視裝置之對焦示意圖；

第10圖係本發明對焦凝視裝置第四較佳實施例之立體圖；以及

第11圖係第10圖對焦凝視裝置之對焦示意圖。

23．．．聚焦區域

24．．．聚焦位置

60．．．對焦凝視裝置

61．．．聚焦遮罩

62．．．裂像屏

621．．．遮板

622．．．狹縫

623．．．稜鏡

63．．．透光結構

64．．．凝視裝置

641．．．發光單元

Claims (11)

1. 一種輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，包含：一光源投射裝置，投射檢測光線來照亮受測者眼睛的眼底；一照明系統，傳輸上述檢測光線至受測者眼睛，並接收受測者眼底影像；一成像系統，接設於上述照明系統，顯示上述眼底影像，並具有一活動聚焦透鏡；以及一對焦凝視裝置，於上述照明系統中受測者眼睛聚焦區域形成一聚焦遮罩，上述聚焦遮罩設有一改變上述檢測光線的裂像屏、一位於上述裂像屏外周的透光結構以及至少一配合上述檢測光線的反差對比形成凝視目標的凝視裝置，上述透光結構供上述檢測光線穿過，而上述凝視裝置於上述聚焦區域的聚焦位置上形成一對應眼鏡曲度的凝視成像，使上述裂像屏與凝視成像分別位於對應受測者眼睛曲率的不同焦距位置，而上述裂像屏配合上述活動聚焦透鏡形成一可改變上述聚焦位置的裂像聚焦手段，致使上述裂像聚焦手段完成裂像對焦的同時，上述凝視成像亦位於清楚辨識的聚焦位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述透光結構設為一弧曲狀結構，以對應受測者眼睛曲率的不同聚焦位置，且上述凝視裝置於上述弧曲狀結構上嵌設一發光單元，使上述發光單元直接位於上述聚焦位置形成凝視成像。
3. 如申請專利範圍第2項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述透光結構凸出於上述裂像屏前方構成一階梯狀結構，上述凝視裝置於上述階梯狀結構上嵌設一發光單元，由上述發光單元直接位於上述聚焦位置形成凝視成像。
4. 如申請專利範圍第1項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述透光結構上設有複數個孔洞，上述凝視裝置分別於上述孔洞中設有一透鏡，並於上述透鏡後方設有一發光單元，上述發光單元透過上述透鏡的作用下，間接將上述凝視成像顯示於受測者眼睛的聚焦位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述透光結構上進一步設有一改變光線路徑的反射面，而上述凝視裝置於上述反射面的光線路徑上設有一透鏡，並於上述透鏡後方設有一發光單元，使上述發光單元透過上述透鏡及反射鏡作用下，間接將上述凝視成像顯示於上述聚焦區域的聚焦位置。
6. 如申請專利範圍第5項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述反射面與透光結構之間呈現45度傾斜，且上述透鏡垂直組設於上述透光結構。
7. 如申請專利範圍第2項至第5項其中一種所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述發光單元設為發光二極體、燈管、燈泡或光纖其中一種。
8. 如申請專利範圍第1項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述凝視成像為幾何形狀、文字、數字、字母、符號或圖案的其中至少一種型態組合構成。
9. 如申請專利範圍第1項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述光源投射裝置包含一可見光發光器以及一不可見光發光器。
10. 如申請專利範圍第9項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，當受測者進行眼底檢測時，先以上述不可見光發光器進行對焦凝視的校準程序，再以上述可見光發光器進行眼底影像的拍攝程序。
11. 如申請專利範圍第1項所述輔助凝視對焦的眼底檢測裝置，其中，上述眼底檢測裝置具有四凝視裝置，且每一凝視裝置的凝視成像分別位於上述裂像屏前方的上、下、左、右四個方位。