专利名称：一种基于半球面投射的视功能诊疗系统的制作方法
技术领域：
本发明属于视觉功能的诊断和治疗设备制造技术领域，具体地说，涉及一种基 于半球面投射的视功能诊疗系统，其能对患者进行同视机检查如斜视角，同时视、融合 功能、立体视觉等三级视功能检查，Hess屏检查，视野检查等视觉功能的检查以及其它 斜视、弱视的诊断及治疗。
背景技术：
眼睛是人类感观中最重要的器官，大脑中大约有80%的知识和记忆都是通过眼 睛获取的。然而，由于某些先天或后天原因，使眼睛的视物功能发生了变化，比较常见 的病症有弱视、斜视等。弱视是指最佳矫正视力低于0.9 (0.9适用于5岁和5岁以上者， 低于5岁者应下调至4岁0.8，3岁和3岁以下0.6)的视力状况。斜视是指由于外眼肌不 平衡而引起一眼不能同另一眼取得双眼视觉的状况。由此可见，无论是弱视、斜视，还 是其它相关的视功能障碍，都给患者的学习、工作与生活带来了诸多的不便。同时，随 着生活水平的逐步提高和生活质量的不断改善，人们对自己的主观感受也越来越重视， 越来越多的人开始关注自己的视功能是否健全。目前，临床上使用的视功能诊疗产品主要有弱视综合治疗仪和同视机等，如 中国专利号CN200720192226.1公开的弱视治疗仪、专利号CN03142288.8公开的智 能型小儿弱视斜视诊断和治疗仪、专利号CN00245777.6公开的一种同视机、专利号 CN200820087712.1公开的一种同视机等，这些专利产品都对弱视、斜视或相关视功能 障碍各自有一定的疗效，但或多或少存在着一些问题，如(1)在检查和治疗时，由于 这些产品大多采用普通的平面显示装置配合检查，然而诊断明视距离应该大于33cm， 这样导致视场角过小，患者容易受外界其它视觉噪音的干扰，从而造成视力检查、融合 训练、眼位检查和斜视角检查达不到临床要求。对于同视机而言，通过转动刺激图片 来实现大视角，人眼所能够观察到视角非常小，无法模拟人眼视物的大视角自然状态； (2)趣味性差，现有产品大多治疗过程乏味，不能持续吸引患者接受治疗；(3)可操作性 差，目前很多产品都是机械式的，患者不易掌握使用方法。
发明内容
基于现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于半球面投射的视功能诊 疗系统，其在诊疗功能、诊疗范围、趣味性、可操作性、方便性、训练过程的智能化调 整等方面都有了很大的改进，并且由于引入了空间视觉训练、虚拟眼罩、工作记忆训练 等新的弱视治疗技术，与现有技术相比，其在诊断的功能、范围和疗效上有了很大的扩 展和提高，将使更多斜视、弱视患者得到有效的诊断和治疗。该发明的创造性特别表现 在(1)本发明将被诊疗眼固定于半球面的球心，从而可以得到大于人眼水平和垂直 视野范围的大视场角，满足眼科治疗对大视场角需要；由于患者沉浸于半球之中，无法看到半球之外的外界干扰，从而不会受到其它客观视觉噪音的影响；(2)由于本发明设计的半球投射屏的半径大于33cm，无需象同视机和其它治疗 仪一样采用光学透镜来模拟大于33cm的诊断明视距离，而引起眼球的睫状肌调节，提高 诊疗的准确性；(3)双眼光路的分离采用高速主动液晶快门3D眼镜，实现同时视、融合功能、 立体视觉的诊疗；(4)本发明基于计算机主机开发相应的控制和诊疗软件，可操作性、趣味性(顺 应性)好，并且具有数据的分析与记录功能，同时可以实现Hess屏和视野检查。本发明采取以下技术方案一种基于半球面投射的视功能诊疗系统，其包括超 短焦投影仪、半球面投射屏、控制主机、3D眼镜、控制台、支撑架，支撑架上固定安装 半球面投射屏，内球面为投射面，外球面与支撑架相固定；半球面投射屏的前上方安置 超短焦投影仪，超短焦投影仪将图片投影到半球面投射屏上；3D眼镜通过无线与控制主 机通信，无线装置安插在控制主机的USB 口上；控制主机包括PC母板、图形卡，PC母 板与电源相联，PC母板通过USB接口与医生键盘通信，PC母板通过VGA接口与医生 显示屏通信，医生显示屏与电源相联；图形卡通过VGA接口与超短焦投影仪通信；控制 主机与控制台通过USB接口协议通信，控制主机与超短焦投影仪通过RS-232串口协议通优选的，视功能诊疗系统包括诊断功能模块，诊断功能模块包括至少一种下列 检查项目视力检查、立体视觉检查、双眼融合功能检查、同时视检查、对比敏感度检 查、主观斜视角、客观斜视角、Kappa角检查、眼位检查、Hess屏检查和视野检查。优选的，视功能诊疗系统包括治疗功能模块，该治疗功能模块包括至少一种下 列训练项目眼球运动训练、立体视训练、双眼融合训练、同时视训练、感知学习训 练、精细操作训练、红光刺激训练、CAM刺激训练、工作记忆训练。优选的，半球面投射屏的前方安置下颂托及额托。优选的，控制台处于半球面投射屏的前方，控制台设有控制台开关、左方向 键、右方向键、开关指示灯、确认键及鼠标。本发明融合了计算机软件、硬件技术、控制技术、半球面投射技术以及虚拟现 实技术，与现有技术相比，其在诊疗功能、诊疗范围、趣味性、可操作性、方便性、训 练过程的智能化调整等方面都有了很大的改进。本发明采用半球面投射技术，为检查提供了 140° X130°的大视场角，完全 满足了诊疗需求，患者接受检查时受外界干扰显著减小，并为治疗提供了更加精确的数 据。与现有同类产品相比，其在疗效上有了很大的提高，将使更多弱视患者得到有效的 治疗，具有较高的商业价值和社会效益。
图1是基于半球面投射的视功能诊疗系统的结构简图。图2是基于半球面投射的视功能诊疗系统(无控制主机)的侧向立体示意图。图3是基于半球面投射的视功能诊疗系统局部三维效果图。图4是控制主机的功能模块图。
图5是控制台的功能模块图。图6是检查功能和治疗功能模块图。图7是Hess屏检查流程图。图8是视野检查流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细说明。参见图1-5，基于半球面投射的视功能诊疗系统包括超短焦投影仪1、半球面投 射屏2、控制主机3、3D眼镜4、控制台5、图形卡6、支撑架7、下颂托8、额托9，支撑 架7上固定安装半球面投射屏2，半球的内球面为投射面，半球的外球面与支撑架7相固 定。半球面投射屏2的前方安置下颂托8、额托9，供患者诊疗时定位视角。半球面投 射屏2的前上方安置超短焦投影仪1，超短焦投影仪1将图片投影到半球面投射屏2上， 实现半球面投射。3D眼镜4通过无线与控制主机3进行通信。控制台5处于半球面投射屏2的前方，控制台5上设有控制台开关、左方向键、 右方向键、开关指示灯、确认键及鼠标。控制主机3包括PC母板、图形卡6，PC母板与电源相联，PC母板通过USB接 口与医生键盘相联并通信，PC母板通过VGA接口与医生显示屏相联并通信，医生显示 屏与电源相联。PC母板包含目前普通计算机主机箱内的一些必须配件，如主板、内存、 显卡、存储器、硬盘等。控制主机3内的图形卡6通过VGA接口与超短焦投影仪1相联 并通信。图形卡6是用于显示图形信息的显卡。PC母板、图形卡采用现有技术。医生键盘面对医生显示屏进行操作，而患者键盘针对半球面投射屏2进行操 作。患者键盘平时都是被锁定的，只有当医生设定好各项参数后，在相应的界面上按下
开始按钮进行检查或按下训练按钮进行训练时，患者才可以通过患者键盘进行 相应的操作。在检查和训练过程中，医生键盘不进行任何操作。当检查和训练完成，医 生按确定按钮后，患者键盘再次被锁定。医生显示屏与半球面投射屏2显示的是不同的画面。半球面投射屏2主要接收 由超短焦投影仪1投射的光线，超短焦投影仪1中的图像是由控制主机3中的图形卡6提 供的。而医生显示屏显示的画面则是由控制主机3中的另一块普通显卡提供的。两者互 不干扰。控制主机3与控制台5通过USB接口线连接，两者间通过USB接口协议通信。 当按下按键或者鼠标，通过USB接口线发信号给控制主机3。USB是英文Universal Serial BUS(通用串行总线)的缩写，中文简称为“通串线”，是一个外部总线标准，用于规范 电脑与外部设备的连接和通讯，其是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的 即插即用和热插拔功能。控制主机3与超短焦投影仪1通过RS-232串口线连接，两者间通过RS-232串 口协议通信。控制主机3通过RS-232串口线调节超短焦投影仪1的亮度等一些参数 值。RS-232C 标准(协议)的全称是 EIA-RS-232C 标准，其中 EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS (recommeded standard)代表推荐标准，232是标 识号，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。控制台5与半球面投射屏2不直接进行通信，而是通过控制主机3、超短焦投影 仪1间接与半球面投射屏2通信，即当控制台5上的键盘或者鼠标有动作(按键按下或 鼠标点击)时，通过USB接口线发信号给控制主机3，再由控制主机3进行处理，通过 RS-232串口线发信号给超短焦投影仪1，超短焦投影仪1再将图片投射到半球面投射屏 2，完成通信。如图6所示，基于半球面投射的视功能诊疗系统中内嵌式视功能诊断治疗功能 模块包括诊断功能模块和治疗功能模块，诊断功能模块包括视力检查、立体视觉检查、 双眼融合功能检查、同时视检查、对比敏感度检查、主观斜视角、客观斜视角、Kappa角 检查、眼位检查、Hess屏检查和视野检查；治疗功能模块包括眼球运动训练、立体视训 练、双眼融合训练、同时视训练、感知学习训练、精细操作训练、红光刺激训练、CAM 刺激训练、工作记忆训练。需特别指出的是，目前Hess屏检查有人工检查和自动检查两种。人工检查都是 在暗室中进行的，既烦琐又不能精确地标出偏斜光斑的位置；而自动检查常采用普通的 显示器配合检查，由于显示屏的尺寸比较小，无法提供一个比较大的视场角，其检查功 能受到了限制。目前视野检查也存在上述问题。而本发明基于半球面投射装置的视功能 诊疗系统由于具有较大的视场角，其实现了 Hess屏检查和视野检查，而这两种检查功能 是目前同类仪器所无法实现的。下面结合本发明的数个诊疗功能对本发明作进一步说明。双眼融合功能检查首先，由医生操作控制主机3，使系统处于运行状态。诊 断所用的图片通过超短焦投影仪1投射到半球面投射屏2上。患者带上3D眼镜4，将下 颂放在下颂托8上，前额靠近额托9。医生点击双眼融合功能检查按钮，进入融合 功能检查界面。此时，患者通过3D眼镜4，左右两眼会分别看到两幅不同的图片。医 生点击界面左侧的画片选择按钮选择不同的检查画片，点击画片大小按钮选择 检查画片的大小。界面右侧显示选择的检查图片，以及实时显示患者的融合点、融合范 围等数据。选择好各项参数后，点击开始按钮进行检查，按照医生屏右上方的提示 逐步进行操作，分别测出融合点、水平集合范围、水平发散范围、垂直集合范围、垂直 发散范围、内旋范围、外旋范围。其中，患者通过控制台5上的键盘进行相应的操作。 点击保存则保存此次检查数据，否则不保存。Hess屏检查(参见图7)首先，由医生操作控制主机3，使系统处于运行状态。 诊断所用的图片通过超短焦投影仪1投射到半球面投射屏2上。患者带上3D眼镜4，将 下颂放在下颂托8上，前额靠近额托9。医生点击Hess屏检查按钮，进入Hess屏检 查界面。选择好各项参数后，点击开始按钮进行检查，根据选择训练眼的不同进行 操作，以左眼检查为例，当点击选择训练眼按钮选择的是左眼时，患者通过3D眼镜 4，会看到半球面投射屏2上有9个红色灯光标记的图形，眼与中心红点同高。患者通过 操作鼠标控制绿色灯光标记的图形，直至完全覆盖半球面投射屏2上红色标记的位置， 对15°及30°范围的红色标记处都进行检查，并记录其所指的位置。一只眼检查完后， 再检查另一只眼，并记录其图形。点击保存则保存此次检查数据，否则不保存。视野检查(参见图8):首先，由医生操作控制主机3，使系统处于运行状态。诊断所用的图片通过超短焦投影仪1投射到半球面投射屏2上。患者带上3D眼镜4， 将下颂放在下颂托8上，前额靠近额托9。医生点击视野检查按钮，进入视野检查 界面。选择好各项参数后，点击开始按钮进行检查，根据选择训练眼的不同进行操 作，以左眼检查为例，当点击选择训练眼按钮选择的是左眼时，此时，半球面投射 屏2上会显示一个光标。一开始，由于光标亮度很低，患者无法看到。逐渐增加光标亮 度，患者一旦看见视标，按下控制台5上相应的按钮，记录数据，再进行其他角度的检 查并记录。一只眼检查完后，再检查另一只眼，并记录相应数据。点击保存则保 存此次检查数据，否则不保存。同时视训练首先，由医生操作控制主机3，使系统处于运行状态。治疗所用 的图片通过超短焦投影仪1投射到半球面投射屏2上。患者带上3D眼镜4，将下颂放 在下颂托8上，前额靠近额托9。医生点击训练界面中的同时视训练按钮，进入同 时视训练界面。此时，患者通过3D眼镜4，左右两眼会分别看到两幅不同的图片。患 者点击界面左边上方的画片选择按钮选择不同的检查画片，点击画片大小按钮 选择检查画片的大小，点击选择检查眼按钮选择要检查的眼睛。界面右侧显示选择 的检查图片，以及实时显示患者的水平视场角和垂直视场角数据。选择好各项参数后， 点击开始按钮进行检查，根据选择训练眼的不同进行操作，以左眼检查为例，当点 击选择训练眼按钮选择的是左眼时，首先，医生操作右眼对应键盘，将小马移出笼 子，点击训练按钮，此时训练按钮变成确定按钮，然后，患者操作控制 台5上左眼对应的键盘进行操作将狮子移进笼子，当患者认为狮子在笼子里面时，点击
确定按钮，按钮变为训练按钮，医生点击医生操作右眼对应键盘将狮子移出笼 子，然后，患者再将狮子移进笼子里，如此反复训练。当要结束训练时，点击结束
按钮。跳出保存数据对话框，用户点击保存则保存此次检查数据，否则不保存。本发明基于半球面投射装置的视功能诊疗系统所投射的图像可覆盖 140° X 130°的视野，能为患者提供一个足够大的视野，完全满足检查及治疗需求，检 查或治疗时受干扰显著减小，为检查及治疗提供了更加精确的数据。本发明采取半球面 投射技术手段，由于投射的图像覆盖的视野近似于半球面，有效减少患者注意力分散所 带来的影响，因为周边基本被半球覆盖，患者视觉看到的是投射的图像，而不是屏幕以 外的周围环境。同时，本发明扩展了传统同类仪器在功能上的不足，实现同类仪器无法实现的 功能，如视野检查、Hess屏检查、空间视觉训练等，并且通过扩展和升级，可提供更加 丰富的功能。本发明结合双眼视功能诊疗理论，借助计算机软件、硬件相关技术、控制技 术、半球面投射技术以及虚拟现实技术，数字多媒体手段，开发了集视功能诊断及治疗 于一体的智能系统，解决了现有技术存在的问题，其在诊疗功能、诊疗范围、趣味性、 可操作性、方便性、训练过程的智能化调整等方面都有了很大的改进，并且由于引入了 空间视觉训练、虚拟眼罩、工作记忆训练等新的弱视治疗技术，与同类产品相比，在疗 效上有了很大的提高，将使更多弱视患者得到有效的治疗。
权利要求
1.一种基于半球面投射的视功能诊疗系统，其特征是包括超短焦投影仪、半球面投 射屏、控制主机、3D眼镜、控制台、支撑架，支撑架上固定安装半球面投射屏，内球面 为投射面，外球面与支撑架相固定；半球面投射屏的前上方安置超短焦投影仪，超短焦 投影仪将图片投影到半球面投射屏上；3D眼镜通过无线与控制主机通信；控制主机包括PC母板、图形卡，PC母板与电源相联，PC母板通过USB接口与医 生键盘通信，PC母板通过VGA接口与医生显示屏通信；图形卡通过VGA接口与投影仪 通信；控制主机与控制台通过USB接口协议通信，控制主机与超短焦投射屏通过RS-232串 口协议通信。
2.如权利要求1所述的基于半球面投射的视功能诊疗系统，其特征是所述的视功 能诊疗系统包括诊断功能模块，诊断功能模块包括至少一种下列检查项目视力检查、 立体视觉检查、双眼融合功能检查、同时视检查、对比敏感度检查、主观斜视角、客观 斜视角、Kappa角检查、眼位检查、Hess屏检查和视野检查。
3.如权利要求1所述的基于半球面投射的视功能诊疗系统，其特征是所述的视功 能诊疗系统包括治疗功能模块，该治疗功能模块包括至少一种下列训练项目眼球运动 训练、立体视训练、双眼融合训练、同时视训练、感知学习训练、精细操作训练、红光 刺激训练、CAM刺激训练、工作记忆训练。
4.如权利要求1所述的基于半球面投射的视功能诊疗系统，其特征是所述半球面 投射屏的前方安置下颂托及额托。
5.如权利要求1或4所述的基于半球面投射的视功能诊疗系统，其特征是所述控制 台处于半球面投射屏的前方，控制台设有控制台开关、左方向键、右方向键、开关指示 灯、确认键及鼠标。
全文摘要
本发明公开了基于半球面投射的视功能诊疗系统，其支撑架上安装半球面投射屏，内球面为投射面，外球面与支撑架相固定；半球面投射屏的前上方安置投影仪，投影仪将刺激图片投影到半球面投射屏上；3D眼镜通过无线与控制主机通信；控制主机包括PC母板、图形卡，PC母板与电源相联，PC母板通过USB接口与医生键盘通信，PC母板通过VGA接口与医生显示屏通信；图形卡通过VGA(显示)接口与超短焦投影仪通信；控制主机与控制台通过USB接口协议通信，控制主机与超短焦投影仪通过RS-232串口协议通信。本发明采用半球面投射技术，为检查提供了140°(水平)×130°(垂直)的大视场角，患者接受检查和治疗时受外界干扰显著减小，并为治疗提供了更加精确的数据。
文档编号A61H5/00GK102008286SQ20101055526
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者王丽萍, 邱飞岳 申请人:杭州华泰医疗科技有限公司