TWM651211U

TWM651211U - 眼部檢測系統、眼部檢測裝置及鏡頭模組

Info

Publication number: TWM651211U
Application number: TW112210616U
Authority: TW
Inventors: 林志儒; 黃澄富
Original assignee: 晶鑠科技有限公司
Priority date: 2023-09-28
Filing date: 2023-09-28
Publication date: 2024-02-01

Abstract

眼部檢測裝置包含鏡頭模組、第一攝像模組和第二攝像模組。鏡頭模組包含殼體、光板組件、第一透鏡、第二光源模組和透鏡組。光板組件設置於殼體第一側並包含電路板、第一光源模組及訊號偵測模組，第一光源模組及訊號偵測模組位於電路板且圍繞電路板板孔並發射第一光線照射於眼睛表面及擷取表面反射之第一反射光。第二光源模組設置於殼體第二側以朝殼體外發射第二光線。透鏡組設置於第二側且其光軸對準第一透鏡的光軸。第一攝像模組與第二攝像模組位於殼體第二側相鄰放置且二個攝像模組的鏡頭焦距不同，分別拍攝眼部不同位置，含眼底影像。

Description

眼部檢測系統、眼部檢測裝置及鏡頭模組

本新型係關於一種眼部檢測系統、眼部檢測裝置及鏡頭模組。

眼底鏡（ophthalmoscope）是一種利用光學技術用於檢查眼睛內部結構的醫療儀器，通常由眼科醫生和眼科專業人員使用。不論是人口老年化發展、現代生活方式還是環境因素等都使眼部疾病在近些年變得更加多樣化，從而增加了眼底鏡在眼科診所和醫院中使用頻率。

眼底鏡在診所或醫院中可具有預防保健、檢測疾病、監測追蹤等用途。預防保健是指對患有慢性疾病風險的人群（如糖尿病患者）進行定期檢查，提早識別和監測與慢性疾病相關的眼部疾病，並及早採取措施，以避免眼部疾病進一步惡化等。

檢測疾病是指檢查視網膜、視神經和眼底血管等，以確定是否存在眼部疾病，例如青光眼、黃斑變性等。而監測追蹤則是指對於已經診斷出的眼部疾病患者，以眼底鏡定期監測病變的進展，幫助醫生調整治療計劃，以確保疾病得到控制和管理。

除以眼底鏡檢查眼部疾病以外，因眼部為人體外露於體表的器官之一，且眼部沒有類似皮膚易受外在因素影響的問題（例如日曬），故近些年診所或醫院也開始以光學量測的方式對眼部進行檢測以得到人體的生理狀況，光學量測屬於非侵入式，相對於傳統侵入式檢測儀器而言，通常具有更快速、方便及安全的優點。

有鑑於此，本新型提供一種眼部檢測裝置，進而達到以非侵入的方式對眼部進行檢測而得以診斷眼部疾病及獲得生理狀況的效果。

在一實施例中，眼部檢測裝置包含鏡頭模組、第一攝像模組及第二攝像模組。鏡頭模組包含殼體、光板組件、第一透鏡、第二光源模組及透鏡組。殼體具有第一側及第二側，其中第一側與第二側彼此相對。光板組件設置於殼體的第一側，光板組件包含電路板、第一光源模組及訊號偵測模組，電路板具有板孔、第一表面及相對於第一表面之第二表面，第二表面朝向第二側，第一光源模組及訊號偵測模組位於電路板之第一表面且圍繞板孔。第一透鏡相鄰於電路板之第二表面。第二光源模組設置於第二側，第二光源模組用以朝第一透鏡發射第二光線，第二光線穿過第一透鏡而聚焦於殼體外。透鏡組設置於第二側且透鏡組之光軸對準第一透鏡之光軸。第一攝像模組位於殼體的第二側，第二攝像模組相鄰於第一攝像模組，第二攝像模組之鏡頭焦距不同於第一攝像模組之鏡頭焦距。

在一實施例中，其中，第二光線照射眼部，第一攝像模組用以接收來自眼部之眼表反射第二光線的第二反射光，第二攝像模組用以接收來自眼部之眼底反射第二光線的第二反射光。

在一實施例中，其中，第一光源模組用以產生第一光線以照射眼部，第一攝像模組用以接收來自眼部之眼表反射第一光線的第一反射光，訊號偵測模組用以接收來自眼部之鞏膜反射第一光線的第一反射光。

本新型另提供一種眼部檢測系統包含眼部檢測裝置及主機。主機包含處理模組及顯示模組，處理模組耦接眼部檢測裝置之第一攝像模組及第二攝像模組，顯示模組耦接處理模組。

在一實施例中，其中，第一光源模組用以產生第一光線以照射眼部，第一攝像模組用以接收來自眼部之眼表反射第一光線的第一反射光或第二光線的第二反射光，並將第一反射光或第二反射光轉換為預覽訊號，處理模組處理預覽訊號並將之轉換為預覽影像。

在一實施例中，其中，第二攝像模組用以接收來自眼部之眼底反射第二光線的第二反射光，並將第二反射光轉換為眼底訊號，處理模組處理眼底訊號並將之轉換為眼底影像，顯示模組顯示眼底影像。

在一實施例中，其中，訊號偵測模組用以接收來自眼部之鞏膜反射第一光線的第一反射光，並將第一反射光轉換為生理訊號，處理模組用以處理生理訊號並將之轉換為生理數值，顯示模組顯示生理數值。

本新型亦提供如上述的一種鏡頭模組。

參考圖1，圖1為依據一實施例之眼部檢測裝置的剖視圖。眼部檢測裝置10包含鏡頭模組100、第一攝像模組220和第二攝像模組240。鏡頭模組100可為一獨立、可置換的裝置，使用者可選擇不同實施例的鏡頭模組100與第一攝像模組220及第二攝像模組240整合為眼部檢測裝置10。

鏡頭模組100包含殼體120、光板組件140、第一透鏡160、第二光源模組180和透鏡組200。殼體120具有第一側122和第二側124，第一側122和第二側124彼此相對。眼部檢測裝置10於使用時，可對使用者的眼部30（見於圖3）進行檢測，而於檢測時，第一側122為相較於第二側124，較靠近被檢測的眼部30的一側。

光板組件140設置於殼體120的第一側122，光板組件140包含電路板142、第一光源模組150和訊號偵測模組154。電路板142具有板孔144、第一表面146和相對於第一表面146的第二表面148。第二表面148為電路板142朝向第二側124的一側，第一光源模組150及訊號偵測模組154位於電路板142的第一表面146且圍繞板孔144。

第一透鏡160相鄰於電路板142的第二表面148。第二光源模組180設置於殼體120的第二側124，第二光源模組180用以朝第一透鏡160發射第二光線L2（見於圖3或圖4）。第二光線L2穿過第一透鏡160而聚焦於殼體120外。透鏡組200設置於殼體120的第二側124且透鏡組200的光軸對準第一透鏡160的光軸。

第一攝像模組220位於殼體120的第二側124。第二攝像模組240相鄰於第一攝像模組220，第二攝像模組240的鏡頭焦距不同於第一攝像模組220的鏡頭焦距。在一些實施例中，因第二攝像模組240較第一攝像模組220需要更高的影像清晰度，故以第二攝像模組240的攝像的光軸對準透鏡組200的光軸。

參考圖2，圖2係圖1中眼部檢測裝置的一視角的立體示意圖。在一些實施例中，板孔144位於電路板142的中心，板孔144的中心即為電路板142的中心。第一光源模組150包含多個第一發光元件152，訊號偵測模組154包含多個訊號偵測器156，各個第一發光元件152和各個訊號偵測模組154交替排列形成一圍繞板孔144的環形。

其中，第一光源模組150中的各個第一發光元件152用以產生第一光線，於使用眼部檢測裝置10時，第一光線照射使用者的眼部30的眼表32，眼表32包含瞳孔、虹膜和鞏膜33。

在一些實施例中，第一光線的波長可與生理物質相對應而用以量測該生理物質，訊號偵測器156對光的偵測範圍可涵蓋該波長，並將接收到的光訊號轉換為電訊號並由後段處理模組42進行計算後（容後詳述），可得到該使用者的生理物質數值。例如使用355至500奈米波段的發光二極體作為第一發光元件152時，所產生的第一光線可對應膽紅素量測，於第一發光元件152產生第一光線照射使用者的眼表32後，訊號偵測器156便可自鞏膜33接收到帶有膽紅素資訊的第一光線的第一反射光R1（見於圖6），從而得到該使用者的膽紅素數值。

第一光源模組150及訊號偵測模組154可以以照射兩秒並接收兩秒的方式進行，達到在短時間內以低功率照射眼部30並立刻偵測到第一光線的光電訊號變化的效果。

在一些實施例中，第二光源模組180包含多個第二發光元件182，第二光線L2由第二發光元件182產生。第二發光元件182可以不同的方式設置於殼體120中。

參考圖3，圖3係眼部及圖2標示A-A之剖面位置的剖視圖，示意第二光線的傳播方向。在一些實施例中，多個第二發光元件182位於殼體120的第二側124並設置於殼體120的內壁126，且各個第二發光元件182所產生的第二光線L2與內壁126定義一個夾角θ _L1。

多個第二發光元件182於透鏡組200的光軸方向（參考圖3的X軸）的位置相同，並平均分佈於內壁126，例如第二發光元件182的數量為2時，兩個第二發光元件182之間的角度相差180度，而第二發光元件182的數量為3時，各個第二發光元件182之間的角度則相差120度。

而各個第二發光元件182可藉由固定件128固定於內壁126的表面，並以固定件128的形狀設計來使第二光線L2與內壁126之間定義夾角θ _L1。舉例而言，固定件128設計為類似三角柱的形狀，三角柱的其中一個垂直面固定於內壁126，三角柱的斜面朝向殼體120的第一側122，第二發光元件182設置於三角柱的斜面。

第二光源模組180也可以設計為類似於光板組件140的方式，以電路板142作為固定件128，電路板142的第二表面148與內壁126之間的角度為夾角θ _L1，第二發光元件182設置於電路板142的第一表面146，以此來使第二發光元件182產生的第二光線L2與內壁126之間可定義夾角θ _L1。

在一些實施例中，鏡頭模組100包含多個反射鏡210，反射鏡210的數量可與第二發光元件182的數量對應。反射鏡210用以反射第二光線L2以使第二光線L2穿過第一透鏡160而聚焦於殼體120外。因為，反射鏡210反射第二光線L2的角度需搭配夾角θ _L1來設計。反射鏡210可以平面鏡、分光鏡等實現。

參考圖4，圖4係依據另一實施例之眼部檢測裝置及眼部的剖視圖，剖面位置類似於圖2標示A-A處，示意第二光線的傳播方向。在另一些實施例中，多個第二發光元件182位於殼體120的第二側124並相鄰於第一攝像模組220及第二攝像模組240，多個第二發光元件182可以第二攝像模組240為中心平均分佈於第一攝像模組220及第二攝像模組240的週邊。

各個第二發光元件182產生的第二光線L2朝殼體120外發射，無需經過反射鏡210反射，然第二光線L2會依序經過透鏡組200和第一透鏡160再聚焦於殼體120外。

使用者於使用眼部檢測裝置10時，第二光線L2穿過第一透鏡160後先照射到使用者眼部30的眼表32，其中部分第二光線L2再匯聚於使用者眼部30的水晶體34前緣，再經由水晶體34發散至眼底36。第一透鏡160若為凸透鏡可具有較佳的使第二光線L2匯聚於水晶體34前緣的效果。

在一些實施例中，第二發光元件182產生對應眼底像拍攝的波長的第二光線L2照射眼底36，例如以近紅外光波段的第二發光元件182時，第二攝像模組240便可自眼底36接收到帶有眼底像資訊的第二光線L2的第二反射光R2，從而得到該使用者的眼底像。

除以前述訊號偵測模組154接收自鞏膜33反射的第一光線的第一反射光R1和以第二攝像模組240接收自眼底36反射的第二光線L2的第二反射光R2外，也可以由第一攝像模組220接收來自眼表32的第一反射光R1或第二反射光R2。

一併參考圖5至圖7，圖5係圖3中標示C-C之剖面位置的剖視圖，圖6係圖3中的第一攝像模組接收之光線的示意圖，圖7係圖3中的第二攝像模組接收之光線的示意圖。第一攝像模組220和第二攝像模組240相鄰設置，其中可以第二攝像模組240的中心對準透鏡組200的光軸以符合對拍攝的影像的清晰度要求。

第一攝像模組220和第二攝像模組240的鏡頭焦距不同，因此在一些實施例中，將第一攝像模組220的鏡頭焦距設計為裝置使用時可針對眼部30的眼表32拍攝，而將第二攝像模組240的鏡頭焦距設計為裝置使用時可針對眼部30的眼底36拍攝。再由於第一攝像模組220和第二攝像模組240係分別接收來自眼表32和眼底36的反射光，眼表影像的成像位置和眼底影像的成像位置不同，使得第一攝像模組220及第二攝像模組240與第一透鏡160之間可具有一距離落差，以達到眼表影像可在第一攝像模組220及眼底影像可在第二攝像模組240清晰成像的效果。

在一些實施例中，第一攝像模組220和第二攝像模組240都可以液態鏡頭相機來實現，液態鏡頭相機中的液態鏡頭分別具有對焦範圍，於拍攝時，先針對欲拍攝的目標（眼表32或眼底36）選擇開啟第一攝像模組220或第二攝像模組240，再以液態鏡頭相機的液態鏡頭進行微自動對焦，使第一攝像模組220精準對焦於眼表32及使第二攝像模組240精準對焦於眼底36。除此之外，液態鏡頭相機也可透過調節其液態鏡頭的形狀而稍微改變透鏡光軸的方向，進而增加第二攝像模組240於拍攝眼底36時的取像範圍。

第一光線或第二光線L2自眼表32或眼底36反射後，第一反射光R1或第二反射光R2透過第一透鏡160進行聚焦後，透過透鏡組200匯聚於第一攝像模組220或第二攝像模組240。在一些實施例中，透鏡組200包含多片第二透鏡202，各第二透鏡202之間的光軸彼此對準並對準第一透鏡160的光軸及光板組件140的中心，第二透鏡202可皆為凸透鏡，亦或是凸透鏡與凹透鏡的組合，在此不作限制。

綜合前述，於第一光源模組150產生第一光線照射眼部30後，啟動第一攝像模組220可自眼表32接收第一光線的第一反射光R1得到眼表32的影像，啟動訊號偵測模組154可自鞏膜33接收第一反射光R1得到鞏膜33所帶有的生理物質的數值；於第二光源模組180產生第二光線L2照射眼部30後，啟動第一攝像模組220可自眼表32接收第二光線L2的第二反射光R2得到眼表32的影像，啟動第二攝像模組240可自眼底36接收第二反射光R2得到眼底像。

參考圖8至圖10，圖8為依據一實施例之眼部檢測系統的一視角的立體示意圖，圖9為圖8的眼部檢測系統的另一視角的立體示意圖，圖10為圖8的眼部檢測系統的功能方塊圖。眼部檢測系統包含前述之眼部檢測裝置10及主機40，主機40包含處理模組42和顯示模組44，處理模組42耦接眼部檢測裝置10的第一攝像模組220及第二攝像模組240，顯示模組44耦接處理模組42。

其中，可以眼部檢測裝置10和主機40之間可以接合器50或黏膠等方式使之相互固定。在一些實施例中，第一攝像模組220和第二攝像模組240設置於殼體120的第二側124時不限於殼體120內或殼體120外，若以接合器50將眼部檢測裝置10及主機40相互固定為例，第一攝像模組220和第二攝像模組240可設置於殼體120第二側124的外部而位於接合器50內。此時，第一攝像模組220和第二攝像模組240可貼合於主機40的主機殼400朝向鏡頭模組100的一側。

在一些實施例中，眼部檢測系統包含控制裝置60，控制裝置60可包含切換模組62、調整模組64及確認模組66。切換模組62耦接第一攝像模組220及第二攝像模組240且具有一切換按鍵620，使用者按下切換按鍵620時產生一切換指令，第一攝像模組220及第二攝像模組240依據切換指令開啟或關閉。

調整模組64耦接第二攝像模組240並具有調整按鍵640，使用者按下調整按鍵640時產生一調整指令致動第二攝像模組240改變第二攝像模組240攝像之光軸，以拍攝眼底36的不同位置。

確認模組66耦接處理模組42並具有一確認按鍵660，使用者按下調整按鍵640時產生一確認指令，處理模組42依據確認指令開啟第一光源模組150或開啟第二光源模組180。

切換按鍵620、調整按鍵640及確認按鍵660可分別設置於握把600上，握把600固定於主機殼400以方便使用者拿取眼部檢測系統及對眼部檢測系統進行操控。

而如前所述，眼部檢測裝置10的第一光源模組150可搭配訊號偵測模組154量測與第一光源模組150的波長對應的生理物質，第二光源模組180則可以搭配第二攝像模組240拍攝眼底影像，故眼部檢測系統可用來執行兩大功能，分別為1）生理物質量測及2）眼底影像拍攝。使用者可透過顯示模組44上的使用者介面（User Interface）和確認按鍵660選擇其想要執行的功能。

在一些實施例中，使用者選擇執行1）生理物質量測時，處理模組42將依據確認指令依序啟動眼部檢測裝置10的第一光源模組150、第一攝像模組220及訊號偵測模組154。詳細而言，於處理模組42接收到進行生理物質量測的確認指令後，第一光源模組150開啟並產生第一光線照射眼表32，第一攝像模組220開啟並接收自眼表32反射的第一反射光R1，處理模組42將第一反射光R1轉換為預覽訊號，處理模組42處理預覽訊號並將之轉換為預覽影像440（見於圖11），預覽影像440即為眼表32的影像，包含鞏膜33、虹膜和瞳孔的圖像，並由顯示模組44顯示。

參考圖11，圖11係依據一實施例之校準影像的示意圖。在一些實施例中，處理模組42可將預覽影像440與一指示標記442合成為校準影像444，再由顯示模組44直接顯示校準影像444。指示標記442可以是位於顯示模組44所顯示的畫面的正中心的一個十字線或任何幾何圖形。使用者在使用眼部檢測系統之時，使用者參考校準影像444的畫面移動眼部檢測系統，將指示標記442對準瞳孔的中心，以確定訊號偵測模組154偵測的位置。

使用者於確認欲偵測的位置後，可再次按下確認按鍵660，眼部檢測裝置10的訊號偵測模組154開啟並接收來自鞏膜33的第一反射光R1。訊號偵測器156將接收到的光訊號轉換為電訊號，該電訊號為帶有生理物質資訊的生理訊號，處理模組42接收和處理生理訊號後將生理訊號轉換為欲量測的生理物質的生理數值，此生理數值可經由顯示模組44顯示。

在另一些實施例中，使用者選擇執行2）眼底影像拍攝時，處理模組42將依據確認指令依序啟動眼部檢測裝置10的第二光源模組180及第一攝像模組220及第二攝像模組240。詳細而言，於處理模組42接收到進行眼底影像拍攝的確認指令後，第二光源模組180開啟並產生第二光線L2照射眼表32，第一攝像模組220開啟並接收自眼表32反射的第二反射光R2，處理模組42將第二反射光R2轉換為預覽訊號，處理模組42處理預覽訊號並將之轉換為預覽影像440（見於圖11），顯示模組44將指示標記442與預覽影像440合成後的校準影像444。

使用者參考校準影像444的畫面移動眼部檢測系統，將指示標記442對準瞳孔的中心，以確定第二攝像模組240拍攝的位置後，可按下切換按鍵620，此時切換按鍵620產生切換指令控制第一攝像模組220關閉並開啟第二攝像模組240，第二攝像模組240接收來自眼底36反射的第二光線L2的第二反射光R2，並將第二反射光R2轉換為眼底訊號，處理模組42接收和處理眼底訊號並將之轉換為眼底影像，顯示模組44顯示眼底影像。若具有調整第二攝像模組240所拍攝的眼底36的位置，則可以調整按鍵640致動第二攝像模組240的液態鏡頭調整。

於使用者欲進行換眼量測時，使用者可透過切換按鍵620產生切換指令控制第二攝像模組240關閉並開啟第一攝像模組220或透過確認按鍵660產生確認指令控制訊號偵測模組154關閉並開啟第一攝像模組220，而使顯示模組44再次顯示校準影像444。

在一些實施例中，眼部檢測系統包含儲存模組46，儲存模組46耦接處理模組42，用以儲存生理數值或眼底影像。使用者亦可隨時自使用者介面讀取已儲存的生理數值或眼底影像。儲存模組46可設置於主機殼400內或為外部裝置的記憶體，若為外部裝置的記憶體，則可透過通訊模組48接收生理數值或眼底影像。

在一些實施例中，眼部檢測系統還包含計時器47，計時器47耦接處理模組42，於訊號偵測模組154偵測第一反射光R1或第二攝像模組240接收第二反射光R2的同時，處理模組42分別自計時器47獲取時間戳記，而使被儲存的生理數值或眼底影像上帶有該時間戳記。

在一些實施例中，處理模組42可以由一個或多個處理器實現。其中，各處理器可以是但不限定為中央處理器、系統單晶片(System on Chip, SOC)、一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)、可程式化控制器(Programmable Logic Controller, PLC)、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device, PLD)、其他類似處理裝置或這些裝置的組合。

在一些實施例中，顯示模組44可以是沒有觸控功能的一般螢幕，也可以是觸控螢幕。當顯示模組44為觸控螢幕時，確認按鍵660可即為顯示模組44。另，當顯示模組44為觸控螢幕時，使用者可直接透過觸控的方式縮放眼底影像的大小或對眼底影像進行標記並儲存標記後的眼底影像。

在一些實施例中，眼部檢測系統可透過適配器、電池、或以傳輸線自外部取電的方式取得供電，其中若供電至裝置之電池為充電電池，則亦可透過適配器或傳輸線對充電電池進行充電。

綜上所述，可以眼部檢測裝置10及眼部檢測系統對眼部30進行檢測而取得眼部30所帶有的生理物質資訊或眼底影像，進而達到以非侵入的方式進行檢測，其中，眼部檢測裝置10的鏡頭模組100可進行拆卸及替換而增加眼部檢測系統可量測的生理物質的種類。

10:眼部檢測裝置

100:鏡頭模組

120:殼體

122:第一側

124:第二側

126:內壁

128:固定件

140:光板組件

142:電路板

144:板孔

146:第一表面

148:第二表面

150:第一光源模組

152:第一發光元件

154:訊號偵測模組

156:訊號偵測器

160:第一透鏡

180:第二光源模組

182:第二發光元件

200:透鏡組

210:反射鏡

202:第二透鏡

220:第一攝像模組

240:第二攝像模組

30:眼部

32:眼表

33:鞏膜

34:水晶體

36:眼底

40:主機

400:主機殼

42:處理模組

44:顯示模組

440:預覽影像

442:指示標記

444:校準影像

46:儲存模組

47:計時器

48:通訊模組

50:接合器

60:控制裝置

600:握把

62:切換模組

620:切換按鍵

64:調整模組

640:調整按鍵

66:確認模組

660:確認按鍵

θ _L1:夾角

R1:第一反射光

L2:第二光線

R2:第二反射光

圖1為依據一實施例之眼部檢測裝置的剖視圖。圖2為圖1中眼部檢測裝置的一視角的立體示意圖。圖3為眼部及圖2標示A-A之剖面位置的剖視圖，示意第二光線的傳播方向。圖4為依據另一實施例之眼部檢測裝置及眼部的剖視圖，剖面位置類似於圖2標示A-A處，示意第二光線的傳播方向。圖5為圖3中標示C-C之剖面位置的剖視圖。圖6為圖3中的第一攝像模組接收之光線的示意圖。圖7為圖3中的第二攝像模組接收之光線的示意圖。圖8為依據一實施例之眼部檢測系統的一視角的立體示意圖。圖9為圖8的眼部檢測系統的另一視角的立體示意圖。圖10為圖8的眼部檢測系統的功能方塊圖。圖11為依據一實施例之校準影像的示意圖。