用于少儿视力普查的便携式装置

摘要

本发明涉及一种用于少儿视力普查的便携式装置，该装置包括由左至右同光轴依次安装的用于可视化操作及检测结果显示的显示模块、用于对获取检测图像进行分析处理的图像分析处理模块、包含定焦镜头和图像传感器，用于系统成像的图像获取模块及为被检者眼睛提供检测光源和固视光源的光源模块，其中，所述光源模块由同轴装配的光源主板和挡光板组成。本发明的光源模块采用直射方式，结构简单，易于实现，避免了杂散光造成的测量精度的下降，同时，光源模块采用红外光和可见光相结合的方式，可见光用于引起被检者注意，红外光用于目视能力检测，针对配合能力较低的少儿或心智不健全者设计，降低了检测误差。

说明书

技术领域

本发明属于眼科医疗设备技术领域，涉及的是一种用于少儿视力普查的便携式装置。

背景技术

眼睛是人体最重要的感觉器官，人们所接收的外界信息约80％以上是通过眼睛获得的。 近年来，视力异常人群的比例逐年升高，特别在儿童群体中，出现视力问题的现象愈加普遍。 而早期的视觉功能发育障碍如果不能及时检查矫正，将会造成伴随一生的视力问题，给成长 中的儿童带来生理和心灵的双重伤害，并且有可能会影响到之后的升学、就业等方面。因此， 进行少儿视力普查，对有早期视力障碍的患者及时介入治疗，对每个家庭及全社会都具有重 要意义。

目前存在视力检查方法分为主观验光法和客观验光法两大类。主观验光法是靠被检者的 自觉视力能力来确定屈光状态的性质和异常程度的一种检查方法。一般是在瞳孔保持自然状 态下，将试镜片放在患者眼前，根据患者的主观视力的好坏来决定屈光不正的性质及最适合 的矫正镜片度数。这种方法简单易学，便于操作，然而通过频繁的更换试镜片来确定患者的 屈光误差耗费了大量的时间和精力，不适合进行大范围的视力普查。

客观验光法是医师操作综合验光仪对被检者的屈光状态进行判断的方法。这种方法检测 速度快，但是需要被检者始终注视机器内部的标靶，同样很难适应配合能力不高的少儿检测。 另外，此类设备一般体积较大，价格昂贵，且需要一定的操作经验，因此不可能用于大范围 的视力普查。

专利CN103930015描述了一种采用分束镜的检测装置，如图1所示，包括显示模块1、 图像分析处理模块2、图像获取模块3、光源部分4、光源阵列虚像5、分束镜6、采用分束 镜装置的光源阵列7、光轴8及被检者眼睛9，在该装置的光源部分中，其光源阵列7设置在 装置底部，光源上方有一块与水平方向成45°的分束镜6，光源阵列发射红外光和可见光通 过分束镜反射照向被检者眼睛9，红外光用于检测，可见光用于引起被检者注意，于被检者 眼底反射回来的光线可透过分束镜被图像采集模块接收。这类装置的缺点是分束镜会引入虚 像和杂散光，使图像的对比度降低并严重影响图像质量，使得检测的精度大大降低，同时此 类装置结构复杂，体积大，调试过程比较繁琐，系统成本较高，不适合工业规模生产。

专利WO2014020013所描述的装置如图2所示，包括显示模块1、图像分析处理模块2、 图像获取模块3、光轴8、被检者眼睛9及光源模块10，该装置光源模块的光源呈米字形排 列，仅采用了人眼不敏感的红外波段发光二极管。这类装置对于主观意识较强且具有配合能 力的被检者可以顺利进行检测。由于6岁以下的少儿不具备较强的配合能力，很难按照装置 的检测要求以较好的姿态和固视水平配合操作者，在这种情况下进行的检测会存在很大误差。 因此，该装置不适用对少儿或心智不健全者等配合能力较差的人群进行目视能力的检测。

本发明旨在研制一种结构简单，系统成本低且适用于配合能力较差的被检者的目视能力 检测装置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于少儿视力普查的便携式装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于少儿视力普查的便携式装置，该装置包括由左至右同光轴依次安装的用于可视 化操作及检测结果显示的显示模块、用于对获取检测图像进行分析处理的图像分析处理模块、 包含定焦镜头和图像传感器，用于系统成像的图像获取模块及为被检者眼睛提供检测光源和 固视光源的光源模块，

其中，所述光源模块由同轴装配的光源主板和挡光板组成；

所述光源主板进一步包括电路板，电路板中央制有圆形镂空孔，在镂空孔内均匀分布的 辐射状支撑梁汇聚于圆心，所述支撑梁用于固定中央红外光LED，多个发散红外光LED以中 央红外光LED为中心，沿径向呈发射状排列安装在镂空孔外侧的电路板上，相邻发射方向间 隔角度为60°，在发散红外光LED阵列之间的电路板上同心圆状安装可见光LED；

所述挡光板整体为不透光材料制作，在所述挡光板的中心处开有通孔，在通孔上安装红 外滤光片，在红外滤光片的中心开有与中央红外光LED光源匹配的中央光源通孔，同时，在 挡光板上制有与光源主板上发散红外光LED和可见光LED光源位置对应，尺寸匹配的光源通 孔。

而且，所述电路板中央圆形镂空孔半径与图像获取模块中定焦镜头的有效半径相匹配。

而且，所述挡光板中心处通孔上安装的红外滤光片尺寸与电路板中央圆形镂空孔半径尺 寸相同。

而且，所述电路板上支撑梁设置在发散红外光LED相邻发射方向的角分线方向，各支撑 梁间隔角度为60°，沿周向共有6条。

而且，所述光源模块以中央红外光LED为中心，与光轴对齐，保证与图像获取模块同轴 安装。

而且，在挡光板上安装有测距模块，所述测距模块包括红外测距元件或超声测距元件， 测距模块确认当前挡光板与被检者眼睛的工作距离，测距模块的输出与图像分析处理模块的 数据输入连接。

而且，所述电路板上同心圆状安装的可见光LED由可见光贴片LED替代，同时，在挡光 板上相对于可见光贴片LED的位置，安装有一个由透明材料制成导光环板。

而且，在图像获取模块一侧安装有包括蓝牙部件或WIFI部件或者两者兼有的无线传输模 块，所述无线传输模块的输入为图像分析处理模块输出的图像处理结果，无线传输模块的输 出对象为配套手机，或用于连接网络的服务器。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明的光源模块采用直射式，结构简单，易于实现，避免了杂散光造成的测量精度 的下降。

2、本发明的光源模块采用红外光和可见光相结合的方式，可见光用于引起被检者注意， 同时人眼对于红外光不敏感，用于目视能力检测，针对配合能力较低的少儿或心智不健全者 降低了检测误差。

3、本发明体积小，重量轻，全自动化操作无需任何使用经验，适用于大范围的视力普查 使用。检测结果可以通过无线传输至客户端或服务器端，完成海量数据的自动化整理工作， 为大数据统计提供便利。

附图说明

图1是现有技术中采用分束镜的装置结构示意图；

图2是现有技术中没有采用可见光源的装置结构示意图；

图3是本发明装置结构示意图；

图4是图3中光源模块的装配结构示意图；

图5是图4中光源主板的右视图；

图6是图4中挡光板的右视图；

图7是图6采用导光环板后的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的， 不能以此限定本发明的保护范围。

一种用于少儿视力普查的便携式装置，如图3所示，该装置包括由左至右同光轴8依次 安装的用于可视化操作及检测结果显示的显示模块1、用于对获取检测图像进行分析处理的 图像分析处理模块2、包含定焦镜头和图像传感器，用于系统成像的图像获取模块3及为被 检者眼睛9提供检测光源和固视光源的光源模块11，本发明的创新点是：

其中，如图4所示，所述光源模块由同轴装配的光源主板14和挡光板15组成，如图5 所示，所述光源主板进一步包括电路板16，电路板中央制有圆形镂空孔20，在镂空孔内均匀 分布的辐射状支撑梁22汇聚于圆心，所述支撑梁用于固定中央红外光LED21，同时用于排布 导线向中央红外光LED供电，多个发散红外光LED17以中央红外光LED为中心，沿径向呈发 射状排列安装在镂空孔外侧的电路板上，每个发射方向上有N，N≥3个等间隔排列的发散红 外光LED，相邻发射方向间隔角度为60°，沿轴向共有6组，发散红外光LED组成的阵列用 作本发明装置的检测光源，在靠近镂空孔外侧边缘，在发散红外光LED阵列之间的电路板上 同心圆状安装可见光LED18，可见光LED组成的阵列用作本发明装置的固视光源；

在本发明的具体实施中，所述圆形镂空孔半径与图像获取模块中定焦镜头的有效半径相 匹配，避免圆形镂空孔过大或过小引起的装置性能的降低。

在本发明的具体实施中，所述支撑梁设置在发散红外光LED相邻发射方向的角分线方向， 各支撑梁间隔角度为60°，沿周向共有6条。

在本发明的具体实施中，在电路板上制有用于固定光源主板和挡光板的电路板螺钉通孔 19。

在本发明的具体实施中，所述光源模块以中央红外光LED为中心，与光轴对齐，保证与 图像获取模块同轴。

其中，如图6所示，所述挡光板整体为不透光材料制作，用于阻挡中央及发散红外光LED 和可见光LED辐射的光线进入图像获取模块，避免杂散光对所接收的信号光线造成干扰，影 响图像质量，使测量精度下降。在所述挡光板的中心处开有通孔，在通孔上安装红外滤光片 25，红外滤光片半径与电路板中央圆形镂空孔半径相同，用于阻挡外界环境可见光，仅允许 红外光进入图像获取模块，进一步降低杂散光的干扰。在挡光板上制有与光源主板上发散红 外光LED和可见光LED光源位置对应的光源通孔24，光源通孔尺寸与发散红外光LED和可见 光LED光源的尺寸相匹配，同时，在红外滤光片的中心开有与中央红外光LED光源匹配的中 央光源通孔26。

在本发明的具体实施中，如图6所示，在挡光板上开有与光源主板上电路板螺钉通孔位 置相匹配的挡光板螺钉通孔23。

在本发明的具体实施中，如图6所示，在挡光板上安装有测距模块13，所述测距模块包 括红外测距元件或超声测距元件，用于确认当前挡光板与被检者眼睛的工作距离，测距模块 的输出与图像分析处理模块的数据输入连接，由图像分析处理模块分析判断当前工作距离是 否符合标准。

在本发明的具体实施中，如图7所示，光源模块的另一种实现方式，所述电路板上同心 圆状安装的可见光LED由可见光贴片LED27替代，其位置仍然位于发散红外光LED阵列的相 邻发射方向的间隔区域，在以中央红外光LED为圆心的圆上，同时，在挡光板上相对于可见 光贴片LED的位置，制有一导光环板28，导光环板由透明材料制作，并进行了毛化处理，其 优点在于可以使作为固视光源的可见光辐射分布更加均匀，在引起被检者注意的同时降低了 可见光直射对人眼造成的可能的刺激，使得本发明装置测量精度更高，适用范围更广。

在本发明的具体实施中，如图1所示，在图像获取模块一侧安装有包括蓝牙部件或WIFI 部件或者两者兼有的无线传输模块12，所述无线传输模块的输入为图像分析处理模块输出的 图像处理结果，无线传输模块的输出对象为配套设备，如应用手机，或用于连接网络服务器， 进行数据共享操作。

本发明装置的工作过程如下：

被检者可选择一种较舒适的姿态，操作者通过显示模块输入开始检测的指令，装置将自 动进入的检测流程。可见光LED开始无规则闪烁，并贯穿整个检测过程至检测结束。其目的 是为了吸引被检者的注意，使其将注意力集中在本发明装置的光源模块的中央区域上，即光 轴附近的区域。这种方式可以提高被检者其固视能力，即在一定程度上提高被检者的配合程 度，降低了因被检者头部晃动或固视方向改变而引起的测量误差。其优势在于针对少儿或心 智不健全者亦可得到比较可靠的测量结果，大大扩展了本发明装置的适用范围。闪烁的可见 光还可以降低被检者眼睛因注视常亮的可见光源而引起的屈光调节，避免带来测量误差。中 央红外光LED亮起，调整本发明装置光轴对准鼻梁中部，即双眼连线中点位置，此时显示模 块中出现被检者眼睛的图像并且位于画面中间区域。测距模块将辅助操作者调整装置的前后 位置，使得装置与被测者之间的距离满足规定的工作距离的要求；此时显示模块将会出现清 晰的被检者眼睛的图像。眼底反射光照亮瞳孔，其中只有红外光部分可以通过红外滤光片进 入图像获取模块，因此图像分析处理模块对采集到的图像进行识别处理，可以得出被检者瞳 孔直径、瞳距、固视方向等检测结果。偏离光轴的红外光LED按照预先设定的顺序逐个点亮 激励，根据几何光学原理，瞳孔亮度分布响应与红外光LED的偏离光轴程度和被检者屈光程 度有关，因此可以获取的一系列与激励相对应的瞳孔响应图像，由图像分析处理模块通过一 系列的图像处理算法从中得出被检者屈光状态。

根据以上所得到的检测结果可以评价被检者是否存在屈光不正、屈光参差、斜视、弱视 等视力问题。检测结果可由无线传输模块发送至客户端或服务器端，实现数据共享，便于家 长或医疗机构实施了解被检者视力情况，同时便于进行大数据统计分析。本发明装置结构简 单，易于实现，体积小，便于携带，检测过程自动，1-2秒内即可完成检测。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于简要的阐述本发明的内容并 据以实施，并不能限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所做的等效变化或修饰 都应涵盖在本发明的保护范围之内。