双瞳孔量测方法以及双瞳孔量测装置与流程

本发明是有关于一种瞳孔量测装置与其量测方法，特别是关于一种双瞳孔量测装置与其量测方法。

背景技术：

随着医学能力以及科技的进步，人体的健康检查方面也有更进一步的发展。对于人体一些难以察觉到的潜在问题，可以搭配特定仪器并对人体产生刺激，再对检测结果作分析，以了解可能的病变原因。举例而言，以自主神经传导的检测为例，常见测量方式有交感神经的皮肤反应(sympathetic skin response；SSR)、交感神经排汗检查以及瞳孔收缩量测。

技术实现要素：

本发明的一实施方式提供一种双瞳孔量测装置，用以发射光束刺激双眼瞳孔，并记录双眼瞳孔的收缩变化。双瞳孔量测装置包含由光源、眼睛、光学单元以及成像单元所建立的光路。双瞳孔量测装置透过光路发射可见光束以及不可见光束，使得成像单元能记录双眼瞳孔受刺激前后的影像。

本发明的一实施方式提供一种双瞳孔量测方法，包含下列步骤。发射第一可见光束以及第一不可见光束至右眼。发射第二可见光束以及第二不可见光束至左眼。以光学单元接收来自右眼以及左眼反射的光束，并导引第一不可见光束以及第二不可见光束至成像单元。透过来自光学单元的第一不可见光束以及第二不可见光束分别记录右眼以及左眼的影像。

于部分实施方式中，第一不可见光束以及第二不可见光束分别具有不同范围的波长。导引第一不可见光束以及第二不可见光束至成像单元的步骤还包含将第一不可见光束以及第二不可见光束导引至成像单元上的同一位置，使得右眼以及左眼的影像互相叠合。

于部分实施方式中，第一可见光束以及第二可见光束为同步地发射。

于部分实施方式中，第一可见光束以及第二可见光束为交替地发射。

于部分实施方式中，如第一可见光束以及第二可见光束具有相同的波段范围。

于部分实施方式中，双瞳孔量测方法还包含计算右眼以及左眼的影像中的瞳孔直径产生变化时的时间差。

于部分实施方式中，双瞳孔量测方法还包含调整第一可见光束以及第二可见光束的差异，借以计算右眼以及左眼的影像的差异。第一可见光束以及第二可见光束的差异包含波长范围的差异、光照强度的差异、光束频率的差异、光束持续时间的差异、发射时间点的差异或其组合。

本发明的一实施方式提供一种双瞳孔量测装置，包含右眼光源、左眼光源、光学单元以及成像单元。右眼光源包含右眼刺激光源以及右眼照明光源。右眼刺激光源用以朝右眼提供第一可见光束。右眼照明光源用以朝右眼提供第一不可见光束。左眼光源包含左眼刺激光源以及左眼照明光源。左眼刺激光源用以朝左眼提供第二可见光束。左眼照明光源用以朝左眼提供第二不可见光束。光学单元用以接收并导引右眼以及左眼所反射的光束。成像单元用以接收光学单元所导引的光束，其中成像单元分别透过第一不可见光束以及第二不可见光束记录右眼以及左眼的影像。

于部分实施方式中，第一不可见光束以及第二不可见光束波长范围互不重叠。光学单元包含右眼滤光片、左眼滤光片以及合光元件。右眼滤光片用以滤除第一可见光束，并使第一不可见光束穿过。左眼滤光片用以滤除第二可见光束，并使第二不可见光束穿过。合光元件用以接收来自右眼滤光片以及左眼滤光片的光束，并将第一不可见光束以及第二不可见光束互相叠合至成像单元的同一位置上。

于部分实施方式中，成像单元包含右眼镜头元件以及左眼镜头元件。右眼镜头元件用以透过第一不可见光束记录右眼的影像。左眼镜头元件用以透过第二不可见光束记录左眼的影像。

本发明的一实施方式提供双瞳孔量测方法以及双瞳孔量测装置，用以量测双眼瞳孔的收缩变化。通过搭配双瞳孔量测方法以及双瞳孔量测装置，可以更进一步地获得双眼瞳孔收缩变化的差异，以对左右脑神经传导的延迟进行更进一步分析，并进而检测自主神经功能的障碍。

附图说明

图1为依照本发明的双瞳孔量测装置的第一实施例的正面示意图；

图2为依照图1的双瞳孔量测装置进行右眼量测的光路示意图；

图3为依照本发明的双瞳孔量测方法进行单眼瞳孔量测一实施方式的参数示意图；

图4为依照本发明的双瞳孔量测方法进行双眼瞳孔量测一实施方式的参数示意图；

图5为依照本发明的双瞳孔量测方法进行瞳孔直径量测一实施方式的瞳孔直径与时间的关系图；

图6A至图6C为图5中时间点t₁、时间点t₂以及时间点t₃的双眼瞳孔直径的影像示意图；

图7为依照本发明的双瞳孔量测装置的第二实施例的正面示意图。

具体实施方式

以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。

本发明的一实施方式提供一种双瞳孔量测方法，用以量测当光束刺激眼球时，双眼瞳孔所产生反应的差异。对于瞳孔的反应而言，大致而言可分为两种。第一种为与刺激瞳孔的直接反应(direct light reflex)，例如，当右眼瞳孔受到刺激后，右眼瞳孔的收缩反应。第二种为另一侧瞳孔的间接反应(indirect light reflex)，例如，当右眼受到刺激后，左眼瞳孔的收缩反应。本发明的双瞳孔量测方法用以对于不论是上述哪种反应，皆能同步量测双眼瞳孔影像的变化。此外，本发明的双瞳孔量测方法更进一步量测右眼以及左眼瞳孔发生收缩的时间差。

本发明的双瞳孔量测方法包含下列步骤。发射第一可见光束以及第一不可见光束至右眼。发射第二可见光束以及第二不可见光束至左眼。以光学单元接收来自右眼以及左眼反射的光束，并导引第一不可见光束以及第二不可见光束至成像单元。透过来自光学单元的第一不可见光束以及第二不可见光束分别记 录右眼以及左眼的影像。此外，本发明的双瞳孔量测方法可以透过双瞳孔量测装置将右眼以及左眼影像作整合，使得右眼以及左眼影像可以被同步记录，请先见到以下关于本发明的双瞳孔量测装置的叙述。

请参照图1，图1为依照本发明的双瞳孔量测装置100的第一实施例的正面示意图。双瞳孔量测装置100包含右眼光源112、左眼光源122、光学单元130以及成像单元140。

右眼光源112包含右眼刺激光源114以及右眼照明光源116。右眼刺激光源114用以朝右眼110提供第一可见光束118。右眼照明光源116用以朝右眼110提供第一不可见光束119。左眼光源122包含左眼刺激光源124以及左眼照明光源126。左眼刺激光源124用以朝左眼120提供第二可见光束128。左眼照明光源126用以朝左眼120提供第二不可见光束129。光学单元130用以接收并导引右眼110以及左眼120所反射的光束。成像单元140用以接收光学单元130所导引的光束，其中成像单元140分别透过第一不可见光束119以及第二不可见光束129记录右眼110以及左眼120的影像。

此外，右眼照明光源116以及左眼照明光源126中所指的“照明”，其意思为成像单元140透过第一不可见光束119以及第二不可见光束129对右眼110以及左眼120照射以获得影像。更具体而言，成像单元140需透过右眼照明光源116以及左眼照明光源126所提供的光线，才能接受记录右眼110以及左眼120的影像。

前述的双瞳孔量测方法可以搭配本实施例的双瞳孔量测装置100实行，其中双瞳孔量测装置100用以发射光束刺激双眼瞳孔，并记录双眼瞳孔的收缩变化。于部分实施例中，双瞳孔量测装置100中光束的光路大致依序为光源、眼睛、光学单元130以及成像单元140。通过搭配双瞳孔量测装置100以及双瞳孔量测方法，可以更进一步地获得双眼瞳孔收缩变化的差异，以对左右脑神经传导的延迟进行进一步的分析，并进而检测自主神经功能的障碍。

请同时参照图1以及图2，图2为依照图1的双瞳孔量测装置100进行右眼量测的光路示意图。本实施例中，成像单元140透过大致相同的光路记录右眼110以及左眼120瞳孔的影像。以下叙述将以量测右眼110瞳孔的影像为例作说明，而量测左眼120瞳孔的影像方式与右眼110大致相同，在此不再赘述，合先叙明。

右眼刺激光源114所提供的第一可见光束118以及右眼照明光源116所提供的第一不可见光束119皆朝右眼110瞳孔发射，当右眼110感受到第一可见光束118的刺激后，将会开始进行收缩。由于右眼110无法察觉第一不可见光束119的存在，因此，在右眼刺激光源114未做动时，右眼110仅接收到第一不可见光束119，且第一不可见光束119不会对右眼110的收缩量测结果产生影响。

当第一可见光束118以及第一不可见光束119自右眼110反射后，会一起进入光学单元130的光学透镜136。接着，光学透镜136将第一可见光束118以及第一不可见光束119导引至成像单元140中。于部分实施方式中，成像单元140包含右眼镜头元件142以及左眼镜头元件144。右眼镜头元件142用以透过第一不可见光束119记录右眼110的影像。左眼镜头元件144用以透过第二不可见光束129记录左眼120的影像。

图2中，第一可见光束118以及第一不可见光束119进入右眼镜头元件142中。于部分实施方式中，右眼镜头元件142包含近红外线感光材料，其中此感光材料以波长介于700纳米(nm)至2000纳米(nm)的近红外线为主要感应范围。对应地，第一不可见光束119以及第二不可见光束129的波长也介于700纳米(nm)至2000纳米(nm)之间。此外，由于成像单元140中的右眼镜头元件142以及左眼镜头元件144为分开独立设置，因此第一不可见光束119以及第二不可见光束129的波长的重叠关系不会影响量测结果。本发明所属技术领域中具有通常知识者，可依实际需要选择第一不可见光束119以及第二不可见光束129的波长的重叠关系。例如使其完全重叠、部分重叠或完全不重叠。

因此，右眼110瞳孔的影像可通过第一不可见光束119进入右眼镜头元件142，并于成像单元140形成右眼110瞳孔的电子影像。反之，由于第一可见光束118的波段范围不落在近红外线的波段范围中，因此成像单元140所记录的影像不会受到第一可见光束118的影响。

更进一步而言，第一可见光束118作为刺激右眼110之用，第一不可见光束119作为照明右眼110之用。因此，不论右眼刺激光源114有无发射第一可见光束118，右眼110瞳孔的影像皆能透过第一不可见光束119被成像单元140所记录。实务上，由于需要量测右眼110瞳孔的原始直径大小，因此需要于发射第一可见光束118前就先由成像单元140记录右眼110瞳孔的原始影像。

图1中，右眼光源112以及左眼光源122为独立设置，且成像单元140中的右眼镜头元件142以及左眼镜头元件144也为独立设置，因此，右眼110以及左眼120的瞳孔影像的量测为互相独立。也就是说，用来刺激瞳孔的第一可见光束118以及第二可见光束128是为互相独立运作。于部分实施方式中，第一可见光束118以及第二可见光束128为同步地发射。部分实施方式中，第一可见光束118以及第二可见光束128为交替地发射。

此外，不论采取哪一种发射方式，双眼瞳孔为同步进行量测。在此，“同步”所指为即时且持续地量测双眼瞳孔的直径。更具体而言，于量测期间，双眼瞳孔受光束刺激的时间点可能相同或不同。而不论受刺激的时间点相同或不同，在整个量测期间中，开始量测双眼瞳孔直径大小的时间点为相同的，且皆为自量测开始并持续进行至量测结束。透过对双眼瞳孔同步进行量测，双眼瞳孔于收缩时的状态以及其所产生的差异皆能明显且快速地被辨认出来。以下将对刺激光束的发射方式以及其条件作更进一步的叙述。

请同时看到图1以及图3，图3为依照本发明的双瞳孔量测方法进行单眼瞳孔量测一实施方式的参数示意图。本实施方式为对单眼照射刺激光束，而双眼瞳孔的量测为同步进行。举例而言，可以只对右眼110进行刺激，请见以下说明。

量测开始时，开启右眼光源112的右眼照明光源116以及左眼光源122的左眼照明光源126，以量测双眼瞳孔的初始状态。接着，开启右眼光源112的右眼刺激光源114，以透过第一可见光束118刺激右眼110瞳孔。由于为同步进行量测，通过右眼110以及左眼120瞳孔的影像即可得到双眼瞳孔收缩变化的差异。另一方面，单独刺激左眼120瞳孔并同步进行双眼瞳孔的量测也是可行的。

本实施方式中，对于单眼瞳孔的量测，例如以第一可见光束118刺激右眼110瞳孔中，第一可见光束118的波段λ、频率f、强度I以及时间t皆可作为量测时的操纵变因。例如，以波段λ为例，通过调整不同的波段λ可以改变第一可见光束118的颜色。更进一步而言，由于人眼对不同颜色有不同敏感度，以波段λ作为操纵变因，可以对神经传导作更进一步的分析。

请同时看到图1以及图4，图4为依照本发明的双瞳孔量测方法进行双眼瞳孔量测一实施方式的参数示意图。本实施方式为对双眼照射光束刺激，并分 为左右眼同步刺激以及左右眼非同步刺激两种。

于左右眼同步刺激中，当量测开始时，开启右眼光源112的右眼照明光源116以及左眼光源122的左眼照明光源126，以量测双眼瞳孔的初始状态。接着，同时开启右眼光源112的右眼刺激光源114以及左眼光源122的左眼刺激光源124，以分别透过第一可见光束118以及第二可见光束128刺激右眼110以及左眼120瞳孔。最后再通过右眼110以及左眼120瞳孔的影像即可得到双眼瞳孔收缩变化的差异。

于左右眼非同步刺激中，当量测开始时，开启右眼光源112的右眼照明光源116以及左眼光源122的左眼照明光源126，以量测双眼瞳孔的初始状态。接着，开启右眼光源112的右眼刺激光源114，以透过第一可见光束118刺激右眼110瞳孔。当第一可见光束118刺激右眼110瞳孔后，再开启左眼光源122的左眼刺激光源124，以透过第二可见光束128刺激左眼120瞳孔。具体而言，左右眼非同步刺激是于不同时间点分别刺激双眼瞳孔，并再通过右眼110以及左眼120瞳孔的影像得到双眼瞳孔收缩变化的状态以及其差异。

同样地，本实施方式中，对于双眼瞳孔的量测，第一可见光束118以及第二可见光束128的波段λ、频率f、强度I以及时间t皆可作为量测时的操纵变因。于部分实施方式中，双瞳孔量测方法还包含调整第一可见光束118以及第二可见光束128的差异，借以计算右眼110以及左眼120的影像的差异。第一可见光束118以及第二可见光束128的差异包含波长范围的差异、光照强度的差异、光束频率的差异、光束持续时间的差异、发射时间点的差异或其组合。举例而言，调整波段λ，使得第一可见光束118以及第二可见光束128分别以不同的颜色刺激双眼瞳孔。

综上所述，不论是以光束是采刺激单眼或是刺激双眼的方式，本发明的双瞳孔量测方法搭配双瞳孔量测装置皆能同时对双眼瞳孔的影像即时进行量测，以了解并分析双眼瞳孔于上述不同操纵变因时进行收缩的状态以及其差异。

以下叙述将配合图5以及图6A至图6C对前述左右眼同步刺激的实施方式作更细部的说明。图5为依照本发明的双瞳孔量测方法进行瞳孔直径量测一实施方式的瞳孔直径与时间的关系图。图5中，纵轴为表示瞳孔直径大小，其单位为成像单元(请见图1)的像素单位，其中虚线对应右眼瞳孔影像172，而实线对应左眼瞳孔影像174。横轴为表示时间，并包含时间点t₀、时间点t₁、 时间点t₂、时间点t₃以及时间点t₄，其中时间点t₀为对应量测开始的初始时间点。

图6A至图6C为图5中时间点t₁、时间点t₂以及时间点t₃的双眼瞳孔直径的影像示意图。图6A至图6C所绘为将成像单元(请见图1)所记录的双眼瞳孔电子影像叠合后的叠合影像170，叠合影像170包含右眼瞳孔影像172(虚线)以及左眼瞳孔影像174(实线)。此外，图6A至图6C中，右眼瞳孔影像172具有直径DR，左眼瞳孔影像174具有直径DL。

请同时看到图1以及图5。当测量开始时，即自时间点t₀开始，开启右眼光源112的右眼照明光源116以及左眼光源122的左眼照明光源126。因此，成像单元140中的右眼镜头元件142以及左眼镜头元件144分别透过第一不可见光束119以及第二不可见光束129记录右眼瞳孔影像172以及左眼瞳孔影像174。此外，由于第一不可见光束119以及第二不可见光束129不会被人眼察觉，因此，此时的双眼瞳孔不会有产生收缩的现象，如图6A所示。图6A中，右眼瞳孔影像172的直径DR以及左眼瞳孔影像174的直径DL大致相同。然而，图6A仅为示意，实际上对于不同受测者，其左右眼瞳孔大小可能会略有不同。

于时间点t₁至时间点t₂的期间中，同时开启右眼光源112的右眼刺激光源114以及左眼光源122的左眼刺激光源124，其中右眼光源112的右眼照明光源116以及左眼光源122的左眼照明光源126仍保持开启。于部分实施方式中，第一可见光束118以及第二可见光束128具有相同的波段范围。因此，第一可见光束118以及第二可见光束128是于相同时间点对双眼瞳孔以相同条件进行刺激。此期间中，当右眼110瞳孔以及左眼120瞳孔分别受到第一可见光束118以及第二可见光束128的刺激后，将会开始产生收缩。

此外，于一般状况下，由于神经传导延迟的关系，当人眼瞳孔受到刺激后，并不会立即产生收缩，且双眼瞳孔之间的延迟也会有时间差。举例而言，图5中，双眼瞳孔虽是于时间点t₁至时间点t₂的的期间受到刺激，然而左眼120瞳孔是于时间点t₂开始产生收缩，而右眼110瞳孔是于左眼120瞳孔开始收缩后的些许延迟才开始产生收缩。

于时间点t₂时，由于左眼120瞳孔先开始产生收缩，因此双眼瞳孔的直径对应地开始产生差异，如图6B所示，图6B中，左眼瞳孔影像174的直径DL 小于右眼瞳孔影像172的直径DR，也因此能从叠合影像170辨识出双眼瞳孔的直径差。

于时间点t₃时，右眼110瞳孔开始产生收缩，即左眼120瞳孔与右眼110瞳孔开始产生收缩的时间点之间具有时间差Δt。于部分实施方式中，双瞳孔量测方法还包含计算右眼110以及左眼120影像之中的瞳孔直径产生变化时的时间差Δt。通过上述步骤，本发明的双瞳孔量测方法为同步进行量测，因此可以量测出此时间差Δt。而对于左右脑神经传导的延迟而言，透过此时间差Δt能更进一步地进行分析。

于时间点t₄时，再同时关闭右眼光源112的右眼刺激光源114以及左眼光源122的左眼刺激光源124，使得双眼瞳孔由于光照不足而于些许延迟后开始放大。此时，右眼光源112的右眼照明光源116以及左眼光源122的左眼照明光源126仍保持开启，以使得成像单元140能持续同步记录双眼瞳孔影像。同样地，由于本发明的双瞳孔量测方法采同步量测，因此也能量测双眼瞳孔进行放大时的状态以及其差异。

此外，对于人眼瞳孔收缩以及放大的延迟时间，图5所绘仅为例示，而非用以限制本发明。实务上，右眼110瞳孔与左眼120瞳孔产生收缩以及放大的先后可能会与图5不同，或是收缩的时间差Δt可能也略与图5不同。

根据上述，本发明的双瞳孔量测方法为对双眼瞳孔同步进行量测，并再通过量测结果得到双眼瞳孔变化的差异。此外，部分实施方式中，量测期间双眼瞳孔所受的光束参数可能不同，即刺激双眼的光束具有不同的操纵变因，其中操纵变因包含波段λ、频率f、强度I以及时间t。举例而言，将操纵变因设定为波段λ，则可使第一可见光束118以及第二可见光束128具有不同颜色，并在此操纵变因条件下，量测双眼瞳孔收缩时的状态以及其产生的差异。

此外，对应不同的操纵变因下，配合前述的步骤，本发明的双瞳孔量测方法可以量测出双眼瞳孔收缩变化的状态以及其差异。例如，双眼瞳孔产生收缩的时间差Δt、双眼瞳孔收缩前后的直径差、双眼瞳孔收缩至稳定态的时间差、双眼瞳孔放大的时间差、双眼瞳孔收缩的速度差或是双眼瞳孔放大的速度差。

此外，本发明的双瞳孔量测方法还包含直接将右眼以及左眼的影像互相叠合，使得成像单元能更同步以及准确记录双眼瞳孔变化的差异。于部分实施方式中，第一不可见光束以及第二不可见光束分别具有不同范围的波长，而光学 单元导引第一不可见光束以及第二不可见光束至成像单元的步骤还包含将第一不可见光束以及第二不可见光束导引至成像单元上的同一位置，使得右眼以及左眼的影像互相叠合。在此，右眼以及左眼的影像互相叠合的意思为：于记录影像时，成像单元直接记录左右眼已经叠合的影像。

请参照图7，图7为依照本发明的双瞳孔量测装置100的第二实施例的正面示意图。第一实施例与本实施例的差异为：成像单元140直接记录左右眼已经叠合的影像。

于部分实施方式中，第一不可见光束119以及第二不可见光束129的波长范围互不重叠。光学单元130包含右眼滤光片132、左眼滤光片134、光学透镜136、反射镜138以及合光元件160。右眼滤光片132用以滤除第一可见光束118，并使第一不可见光束119穿过。左眼滤光片134用以滤除第二可见光束128，并使第二不可见光束129穿过。光学透镜136以及反射镜138用以导引光束射向合光元件160。合光元件160用以接收来自右眼滤光片132以及左眼滤光片134的光束，并将第一不可见光束119以及第二不可见光束129互相叠合至成像单元140的同一位置上。

具体而言，本实施例的第一不可见光束119以及第二不可见光束129分别具有不同的波长范围且互不重叠，使得即使将第一不可见光束119以及第二不可见光束129叠合至成像单元140的同一位置上后，其仍可通过波长差异使其能分别被记录。此外，通过右眼滤光片132以及左眼滤光片134的设置，第一可见光束118以及第二可见光束128不会被成像单元140所记录，也因此不会影响成像单元140所记录的影像。

由于第一不可见光束119以及第二不可见光束129是同一时间在同一位置被成像单元140记录，因此成像单元140所得的影像不需要额外处理即可直接得到如同第6A至图6C的影像。也因此，成像单元140能更准确以及更即时地记录双眼瞳孔影像以及其变化的差异。

综上所述，本发明的双瞳孔量测方法搭配双瞳孔量测装置量测双眼瞳孔的影像。双瞳孔量测装置用以发射光束刺激双眼瞳孔，并记录双眼瞳孔的收缩变化。双瞳孔量测装置透过经由光源、眼睛、光学单元以及成像单元所建立的光路记录影像。此外，通过搭配双瞳孔量测装置以及双瞳孔量测方法，可以更进一步地获得双眼瞳孔收缩变化的差异，以对左右脑神经传导的延迟进行更进一 步分析，并进而检测自主神经功能的障碍。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。