專利名稱：一種視力檢查裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開了一種視力檢查裝置。
背景技術(shù)：
視力被定義為眼睛能分辨得出的最小目標(biāo)物圖形的能力。這個能力的衡量單位可以是視角(view angle)，即由目標(biāo)物圖形兩端至眼球晶體相交處所夾的角度；或者是空間頻率(spatial frequency)，即單位角度中目標(biāo)物圖形所含明暗變化的周期數(shù)。視角和空間頻率是互為倒數(shù)的關(guān)系；受檢查者能夠識別的視角越小，或者空間頻率越高，則視力越好。目前傳統(tǒng)視力檢查方法均使用對數(shù)視力表(如國際標(biāo)準(zhǔn)視力表)，即在白色的均勻背景光條件下，在固定位置上顯示目標(biāo)物圖形，即不同朝向的黑色字形(如‘E’字)或符號(如花朵)。其檢查過程是受檢查者雙眼分別檢查，先右后左，從上而下；在驗光師現(xiàn)場指導(dǎo)下，受檢查者迅速辨別并說出字形或符號的方向；驗光師逐步增大或減小字形或符號，并主觀判斷受試者正確辨別的最小字形或符號作為受檢查者的視力檢查結(jié)果，由此給出檢查結(jié)果。這種檢查方法簡單，但需要有驗光師的現(xiàn)場指導(dǎo)；檢查結(jié)果由驗光師記錄下來，并可受驗光師主觀判斷的影響；另外，這種檢查不適合不能識別字符或符號的受檢查者，以及語言交流有困難的受檢查者(如幼兒、文盲、聾啞患者等)，也不能同時檢查雙眼視力；對于受檢查者不能分辨的小視角字形符號，受檢查者仍能分辨其位置，并可能憑記憶說出正確結(jié)果。
目前少數(shù)視力檢查裝置生產(chǎn)廠家也開始嘗試使用計算機(jī)顯示器來顯示傳統(tǒng)的視力表字形符號，即白色背景上顯示黑色的字形符號。由于各種圖形顯示器亮度的非線性及其亮度曲線的不一致性，視頻輸出為半亮度電平時無法保證每臺顯示器的亮度為半亮度；并且隨著時間流逝，各種圖形顯示器亮度特性各有不同變化，以至影響檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性。雖然產(chǎn)生圖形的能力大大加強(qiáng)，這種使用計算機(jī)顯示器的方法仍然具備傳統(tǒng)檢查方法的各種缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種視力檢查裝置。該裝置不需要驗光師現(xiàn)場指導(dǎo)、非字形符號、可測對比敏感度、可雙眼同時檢查、可用于幼兒至成人以及非語言交流者，保證了檢查結(jié)果準(zhǔn)確性不受顯示介質(zhì)亮度非線性及不同顯示介質(zhì)亮度特性的不一致性的影響。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是視力檢查裝置包括目標(biāo)物圖形顯示部分、智能化控制部分、控制輸入輸出部分、受檢查者信息輸入部分，所述智能化控制部分將與視力檢查有關(guān)的具有相同亮度的背景和目標(biāo)物圖形信息傳送至目標(biāo)物圖形顯示部分顯示，所述智能化控制部分通過有線或無線連接方式與控制輸入輸出部分連接并接受其控制，所述智能化控制部分，通過有線或無線連接方式與接受受檢查者信息輸入部分連接并接受其輸入的信息。
受檢查者信息輸入部分為瞄準(zhǔn)受檢查者的眼部并跟蹤眼睛的固視方位的視頻攝像頭。
受檢查者信息輸入部分也可以為有線或無線鼠標(biāo)類光標(biāo)移動裝置或觸摸屏。
在目標(biāo)物圖形顯示部分與受檢查者之間裝有分隔板將左右眼對目標(biāo)物顯示部分的視野分開。
本實用新型具有顯著的技術(shù)進(jìn)步和有益效果1、產(chǎn)生的背景能夠在不同顯示介質(zhì)上精確控制背景平均亮度，在不同對比度條件下維持與目標(biāo)物圖形的平均亮度一致，并解決顯示介質(zhì)亮度非線性的問題，以滿足最低限度地校對各種顯示介質(zhì)亮度的要求。
2、受檢查者僅需要判斷目標(biāo)物圖形的位置而不需要識別并指出目標(biāo)物圖形的含義(如字符、方向等)。
3、視野分隔板將左右眼的視野分離，目標(biāo)物圖形位置在左右視野中隨機(jī)出現(xiàn)，使得左右眼視力在一次視力檢查中便能夠完成，而不需要分別兩次完成單眼視力檢查，也不需要使用單眼眼罩。
4、無需驗光師現(xiàn)場指導(dǎo)，即可快速檢查單眼和雙眼視力，適用于幼兒至成人、弱視、近視、遠(yuǎn)視、聾啞、以及其他眼科患者等視力受檢查者，并適用于視力診斷中心和家庭，其檢查結(jié)果能即時通過數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)送至診療機(jī)構(gòu)并存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可用于臨床上的遠(yuǎn)程診斷和弱視患者的遠(yuǎn)程治療監(jiān)控。


圖1是本實用新型所采用的裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是背景像素陣列示意圖。
圖3是顯示在背景上的目標(biāo)物圖形像素陣列示意圖。
圖4是逐級逼近方法的邏輯控制流程圖。
具體實施方式
視力檢查裝置包括以下部分目標(biāo)物圖形顯示部分1、智能化控制部分2、控制輸入輸出部分3、受檢查者信息輸入部分，見圖1。其中，所述智能化控制部分2，通過有線或無線連接方式與鍵盤鼠標(biāo)等輸入設(shè)備相連，接受控制輸入輸出部分3的控制；所述智能化控制部分2又將視力檢查有關(guān)的背景和目標(biāo)物圖形信息傳送至目標(biāo)物圖形顯示部分1；所述智能化控制部分2，通過有線或無線連接方式與鼠標(biāo)類光標(biāo)移動裝置或觸摸屏5或視頻攝像頭4等輸入設(shè)備相連，接受受檢查者信息輸入部分的提供的信息。
下面結(jié)合各部分的工作原理對本實用新型作詳細(xì)說明。
(1)、目標(biāo)物圖形顯示部分采用高分辨率(1024x768或更高如2560x1600)CRT/LCD/LED/PLASMA顯示屏/投影儀，或者高分辨率印刷品作為所述視力檢查的圖形顯示裝置，用以最大限度地提高目標(biāo)物圖形空間頻率的顯示能力。圖形顯示裝置的顯示面積用長乘以寬(mm2或m2)表示，隨具體使用的裝置而不同，范圍可在3500mm2-6m2。
(2)、所述圖形顯示裝置的全部顯示面積用來顯示背景，目標(biāo)物圖形則顯示在背景之上。背景的亮度由圖形顯示裝置的像素(pixels)的亮度(或稱灰度)來決定，其亮度范圍為0-2000cd/m2，每個像素的寬度和長度的范圍為0.1-10mm。背景的生成是根據(jù)“最大分辯率明暗間隔陣列方法”，即每個相鄰像素交替使用兩種亮度L1和L2，兩種亮度的像素總數(shù)相等，所得背景的平均亮度L＝(L1+L2)/2。放大的部分像素陣列所示如圖2(每一方格表示一個像素，圖示不代表真實尺寸和亮度)。
(3)、目標(biāo)物圖形由智能化控制部分生成，使用與背景亮度相同的兩種亮度L1和L2，并且兩種亮度的像素總數(shù)相等，所得目標(biāo)物圖形的平均亮度與背景亮度完全一致。目標(biāo)物圖形是明暗相間的圖形(含棋格盤樣圖形)組成的陣列，其明區(qū)間或暗區(qū)間的寬度S等于每個像素的寬度乘以像素的個數(shù)，S與受試者至顯示屏的距離D決定目標(biāo)物圖形的視角，關(guān)系為視角A＝arc-tangent(S/D)，空間頻率F＝0.5/A。改變S和D值可以得到不同的視角和空間頻率，其常用范圍為5-1/120度(0.1-60周期/度)。目標(biāo)物圖形的對比度(contrast)計算方法為對比度C＝abs(L1-L2)/(L1+L2)，對比度的范圍為0-100％。目標(biāo)物總是顯示在所述背景(2)之上，占背景總面積＜50％，圖示明(暗)區(qū)間為3個像素時的目標(biāo)物圖形的一部分如圖3(圖示不代表真實尺寸)(4)、“隨機(jī)位置算法”控制目標(biāo)物圖形的位置，目標(biāo)物圖形位置的隨機(jī)改變可為跳躍(hopping)或移動(moving)方式，其算法為設(shè)顯示屏的左上右下角坐標(biāo)為(X1，Y1，X2，Y2)并為常數(shù)，目標(biāo)物圖形的左上右下角坐標(biāo)為(x1，y1，x2，y2)并為隨機(jī)變數(shù)，其中abs(x2-x1)＜abs(X2-X1)，abs(y2-y1)＜abs(Y2-Y1)，恒有x2＜X2，x1＞X1，y2＜Y2，y2＞Y1。對于跳躍方式，隨機(jī)產(chǎn)生的目標(biāo)物圖形坐標(biāo)服從條件[x1＞X1 AND x1＜X2-abs(x2-x1)AND y1＞Y1 AND y1＜Y2-abs(y2-y1)]；對于移動方式，移動增量(dx，dy)為隨機(jī)產(chǎn)生的有理數(shù)，并且當(dāng)目標(biāo)物圖形坐標(biāo)不滿足[x1＞X1 AND x1＜X2-abs(x2-x1)AND y1＞Y1 AND y1＜Y2-abs(y2-y1)]條件時，移動增量從新產(chǎn)生。
(5)目標(biāo)物圖形與背景顯示也可以直接制成印刷品，作為手動檢查視力的工具。
(6)受檢查者判斷目標(biāo)物圖形的位置并通過受檢查者信息輸入部分將信息輸入到智能化控制部分，受檢查者信息輸入有兩種方式i)視頻攝像頭瞄準(zhǔn)受檢查者的眼部，其數(shù)字化視頻輸入信號經(jīng)USB口輸入計算機(jī)，眼睛的固視方位由眼跟蹤(eye tracking)算法得出，并與所述目標(biāo)物圖形的位置進(jìn)行互相關(guān)分析，從而得到受檢查者對目標(biāo)物圖形位置的判斷結(jié)果，作為分析受檢查者眼睛跟蹤目標(biāo)物圖形的方法；ii)有線或無線鼠標(biāo)類光標(biāo)移動裝置或觸摸屏，作為分析受檢查者注視和判斷目標(biāo)物圖形并點擊分辨目標(biāo)物圖形的方法。當(dāng)使用所述光標(biāo)移動裝置時，目標(biāo)物圖形顯示部分顯示大尺寸的移動光標(biāo)(128x128像素)，并且與背景色調(diào)不同，使受檢查者能夠跟蹤移動光標(biāo)。
(7)為實現(xiàn)自動化的視力檢查，本實用新型采用智能化的計算機(jī)控制方法判斷受檢查者的輸入信息。如果使用印刷品進(jìn)行手動檢查視力，則不需要計算機(jī)的控制和分析。智能化控制的算法為“逐級逼近方法”，其動態(tài)調(diào)節(jié)目標(biāo)物圖形的視角直至檢查結(jié)束。所述“逐級逼近方法”的原理是視力檢查開始為一個初始視角的目標(biāo)物，如果受試者給出目標(biāo)物的正確位置，下一個檢查的視角為最低可能分辨的視角與已被分辨視角的中點視角；如果受試者給出目標(biāo)物的錯誤位置，下一個檢查的視角為最高可能分辨的視角與未能分辨視角的中點視角。最低/最高可能分辨的視角可以是目標(biāo)物圖形的最小/最大視角，也可以是未被/已被分辨的目標(biāo)物圖形的較低/較高視角。如果中點視角與已經(jīng)分辨的視角相同，則視力檢查結(jié)束。其控制邏輯流程如圖4。
“逐級逼近方法”的初始視角，檢測者可以根據(jù)用途和被檢查者的類型進(jìn)行自定義。常用于成人視力檢查的初始視角范圍為1/2-1/10度，幼兒視力檢查的初始視角范圍為1-1/5度。
“逐級逼近方法”也用于對比敏感度視力的檢查，其變量不僅有視角，也有對比度的變化。對比度變化的智能化控制也是逐級逼近的過程，邏輯流程與圖4相同，但變量包括對比度而不單純是視角。
智能化控制將視力檢查結(jié)果自動存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫，被授權(quán)用戶可以根據(jù)受檢查者姓名、身份號碼等搜索關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的視力檢查結(jié)果。智能化控制亦可將視力檢查結(jié)果通過數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)方法傳送至診療機(jī)構(gòu)或處方者，用于臨床上的遠(yuǎn)程診斷和弱視患者的遠(yuǎn)程治療監(jiān)控。
(8)控制輸入輸出部分使檢測者可以對上述檢查過程進(jìn)行調(diào)控并得到檢查結(jié)果，字符輸入鍵盤和鼠標(biāo)等常用計算機(jī)輸入設(shè)備構(gòu)成控制輸入部分；計算機(jī)用顯示器構(gòu)成其輸出部分。輸出部分也可利用“目標(biāo)物圖形顯示部分”中的顯示屏。
(9)、可采用視野分隔板將左右眼睛的視野分開，目標(biāo)物圖形位置在左右視野中隨機(jī)出現(xiàn)，使得左右眼視力在一次視力檢查中便能夠完成，用于同時檢查雙眼視力。隔板尺寸大約為280x360x30mm3(長x寬x厚)，為無反光深色材料。分隔板厚度可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的眼距。
權(quán)利要求1.一種視力檢查裝置，包括目標(biāo)物圖形顯示部分[1]、智能化控制部分[2]、控制輸入輸出部分[3]、受檢查者信息輸入部分，其特征在于所述智能化控制部分[2]將與視力檢查有關(guān)的具有相同亮度的背景和目標(biāo)物圖形信息傳送至目標(biāo)物圖形顯示部分[1]顯示，所述智能化控制部分[2]通過有線或無線連接方式與控制輸入輸出部分[3]連接并接受其控制，所述智能化控制部分[2]，通過有線或無線連接方式與接受受檢查者信息輸入部分連接并接受其輸入的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的視力檢查裝置，其特征在于受檢查者信息輸入部分為瞄準(zhǔn)受檢查者的眼部并跟蹤眼睛的固視方位的視頻攝像頭[4]。
3.如權(quán)利要求1所述的視力檢查裝置，其特征在于受檢查者信息輸入部分為有線或無線鼠標(biāo)類光標(biāo)移動裝置或觸摸屏[5]。
4.如權(quán)利要求1所述的視力檢查裝置，其特征在于在目標(biāo)物圖形顯示部分[1]與受檢查者之間裝有分隔板將左右眼對目標(biāo)物顯示部分的視野分開。
專利摘要本實用新型公開了一種視力檢查裝置，包括目標(biāo)物圖形顯示部分、智能化控制部分、控制輸入輸出部分、受檢查者信息輸入部分，所述智能化控制部分將與視力檢查有關(guān)的具有相同亮度的背景和目標(biāo)物圖形信息傳送至目標(biāo)物圖形顯示部分顯示，智能化控制部分通過有線或無線連接方式與控制輸入輸出部分連接并接受其控制，通過有線或無線連接方式與接受受檢查者信息輸入部分連接并接受其輸入的信息。不需要驗光師現(xiàn)場指導(dǎo)，克服了顯示介質(zhì)亮度特性差異導(dǎo)致檢查結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。
文檔編號A61B3/02GK2927984SQ20062007463
公開日2007年8月1日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者曹陽 申請人:曹陽