用于测量眼角膜的表面状况和厚度的一件设备以及为此所采用的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及被用来确定眼睛的光学特性的器件和方法，从而提出用于测量眼角膜的表面状况和厚度的一件设备和方法。
【背景技术】
[0002]视觉是我们所接收到的信息当中的95%的门户，因此是用于空间定向、情绪传达并且特别是学习(例如关于形式识别、阅读和阅读理解技能等等)的最重要的途径。因此，明智的做法是定期检查视力，以便检测并且治疗可能出现的功能问题。
[0003]眼角膜是位于眼睛前方的透明的半球形结构，其用来保护虹膜和晶状体，同时允许光穿过。其折射属性决定人眼对焦能力的2/3。眼角膜屈光本领由眼角膜的前表面的折射而引起，因此意味着眼角膜的折射本领在很大程度上对应于由其表面状况所表示的其表面的形状。
[0004]测量眼角膜的表面状况及其厚度(眼角膜的外层与内层之差)使得有可能识别出例如散光、近视或远视、眼角膜扩张(比如圆锥形角膜、球形角膜)和过敏性结膜炎之类的状况，以便在白内障的手术治疗、角膜磨削术或个人化屈光手术之前评估眼角膜的状况，或者研宄以及装配隐形眼镜等等。
[0005]传统的眼角膜检查器件倾向于是昂贵的，具有高技术性能和高分辨率，基本上被用来检测眼角膜的显著变动或者用于眼睛手术之前的分析。此外，为了对眼角膜进行测量，这些器件要求患者将其眼睛的注视方向保持固定在某一点，因为为了能够实施测试，至关重要的是测量系统相对于将要分析的眼睛被正确地对准和对焦，这对于患者来说已证明可能是烦扰和繁琐的，并且由于患者眨眼或者视线偏离指定点，在许多情况下必须重复测试。结果是，尽管眼角膜问题非常普遍，但是大多数人群并不知晓其眼角膜所处的状况。
[0006]因此，一件用于测量眼角膜的表面状况和厚度的低成本设备成为必要，其可以更易于接近用户并且甚至允许患者自己实施测试，以便确定其眼角膜是否正常或者是否他们存在冋题。
【发明内容】
[0007]根据本发明，提出允许测量眼角膜的表面状况和厚度的一件设备和方法，而不管患者的注视可能偏离的区域，以这样的方式避免传统解决方案的烦扰和不适。
[0008]用于测量眼角膜的表面状况和厚度的设备由以下各项构成:用于跟踪患者眼睛的注视方向的系统，用于检查眼角膜的系统，用于在患者眼睛的前方显示视觉刺激的系统，以及在功能上连接到所述用于确定每一只眼睛的眼角膜的表面状况和厚度的系统的计算机。跟踪系统使得有可能知道患者正朝向哪一个方向，以这种方式使得检查系统可以收集关于眼角膜的数据，而不管患者的注视方向正固定在的区域。
[0009]所述用于在患者眼睛的前方显示视觉刺激的系统可以由多个屏幕构成，在所述屏幕上显示验光字体或视觉刺激，其使得有可能刺激并且引导患者的注视方向，以便暴露出眼角膜的不同区域，以这样的方式可以为检查系统提供从该处获得信息的眼角膜的更大区域。此外，提出了采用被定位在靠近患者眼睛的视场的内部外围部分的控制关键点处的四个LED形式的、显示视觉刺激的系统的可能性，以这样的方式使得通过来自这些LED的选择性光发射，有可能刺激并且引导患者的注视方向。
[0010]用于跟踪患者眼睛的注视方向的系统由以下各项构成:对应于每一只眼睛的发射器，其发射漫射光以便照射眼角膜；以及关联到每一只眼睛的摄影机，利用所述摄影机观察所发射的漫射光的反射。同样地，检查系统由以下各项构成:对应于每一只眼睛的光发射器，其将光束发射到眼角膜上；以及接收器套件，其接收由眼角膜反射的光。因此，所述计算机控制光发射器并且处理来自每一台摄影机和接收器套件的信息，以便确定每一只眼睛的眼角膜的表面状况和厚度。
[0011]接收由眼角膜反射的光的接收器套件由以下各项构成:两只眼睛共用的单一接收器元件；被用来把由每一只眼睛的眼角膜反射的光导向所述单一接收器元件的定向反射镜集合。此外，接收由眼角膜反射的光的接收器套件可以由两个接收器元件构成，每一个接收器元件关联到一只眼睛的，在这种情况下，每一个接收器元件与其所对应的眼睛的注视方向光学对准。还提供了将透镜集合设置在接收器套件与眼睛之间的可能性。
[0012]接收由眼角膜反射的光的接收器套件可以由CCD或CMOS类型的电光摄影机构成，或者可以由CCD或CMOS类型的传感器阵列构成。
[0013]在一个实施例中，检查系统的光发射器可以被移位和定向，以便能够在不同的方向上将光束发射到眼角膜上，以这样的方式使得可以绘制出所发射的光束中的光束落在眼角膜上的点的不同几何图案(例如直线、圆周等等)。
[0014]用于跟踪眼睛的注视方向的系统和检查系统可以由相同的元件构成，从而可以有针对在眼角膜上产生的光反射的一个单一接收器，所述摄影机充当接收器套件，或者反之亦然，仅可能有将光发射到眼角膜上的一个发射器，其在必要时发射漫射光、可见光、红外光或其他光。
[0015]用于测量眼角膜的表面状况和厚度的方法包括以下阶段:
-向眼角膜发送漫射光并且捕获在眼角膜上反射的光，以便通过数字分析技术确定眼球的旋转中心以及眼睛的瞳孔中心，并且获得例如作为将眼球的旋转中心与瞳孔中心相连的线的眼睛(2)的注视方向(D)。
-定义虚拟极坐标系，其坐标原点与瞳孔中心重合。
-向眼角膜发送光束并且捕获由眼角膜反射的光点和亮斑，将每一个点和亮斑关联到其被捕获的时间。
-在所述虚拟极坐标系上定位(reference)关于所述光点和亮斑的信息，虚拟极坐标系的坐标原点与瞳孔中心重合，将其被捕获时的瞳孔中心的位置纳入考虑，所述位置由在该时间的注视方向确定。
-重复之前的各个阶段，把眼睛的注视方向的改变纳入考虑，直到获得关于光点和亮斑的足够数量的数据为止，从而使得有可能基于空间和时间序列通过多个统计计算算法获得眼角膜的表面状况和厚度。
[0016]因此获得一种低成本器件，所述器件鉴于其构造和功能特性可以优选地被用于一功能，针对该功能在确定人眼的眼角膜的表面状况和厚度方面设计所述器件，从而促进对于眼角膜的快速、简单的分析，同时避免导致患者烦扰和不适。
【附图说明】
[0017]图1是构成用于测量眼角膜的表面状况和厚度的本发明的设备的各个组件的示意性表不。
[0018]图2示出了用于测量眼角膜的表面状况和厚度的本发明的设备的潜在配置的一个说明性实例。
【具体实施方式】
[0019]用于测量眼角膜的表面状况和厚度的本发明的设备由以下各项构成:用于跟踪
(1)患者眼睛(2)的注视方向(D)的系统；用于检查(3)眼睛(2)的眼角膜(4)的系统；用于在眼睛(2)的前方显示(13)视觉刺激的系统；以及在功能上连接到所述跟踪(1)、检查(3)和视觉刺激显示(13)系统的计算机(5)。跟踪系统(I)使得有可能总是即刻获得每一只眼睛(2)的位置，而检查系统(3)进行适当的测量，从而使得计算机(5)根据由跟踪(I)和检查(3)系统二者提供的信息来计算眼角膜(4)的表面状况和厚度，而不管患者将其注视方向(D)固定的区域。
[0020]所述用于跟踪(I)眼睛(2)的注视方向的系统包括对应于每一只眼睛的摄影机
(6)和漫射光发射器(7)，以这样的方式使得每一个漫射光发射器(7)向其对应的眼睛(2)发送光，光的反射被相应的摄影机(6)捕获，以便确定眼睛(2)的注视方向。此外，所述用于检查(3)眼角膜(4)的系统包括:将光束(9)发射到眼角膜(4)上的对应于每一只眼睛(2)的光发射器(8);以及接收由眼角膜(4)反射的光的接收器套件(10)。
[0021]所述用于显示(13)视觉刺激的系统可以由若干屏幕构成，所述屏幕在患者眼睛
(2)的前方显示不同的验光字体或视觉刺激，从而使得有可能刺激并且引导患者眼睛(2)的注视方向(D)，以便暴露出眼角膜(4)的不同区域，以这样的方式为检查系统(3)的光发射器(8)提供将在其上发射光信息的眼角膜(4)的更大区域，从而使得计算机(5)可以随后更加高效地计算眼角膜(4)的表面状况和厚度。此外，提供了用于显示视觉刺激的系统(13)由被定位在靠近眼睛(2)的视场的内部外围部分的控制关键点处的四个LED构成的可能性，以这样的方式使得通过由这些LED的选择性发光，有可能刺激并且引导患者眼睛(2)的注视方向(D)。
[0022]因此，根据前面的全部内容，计算机(5)控制光发射器(7、8)和用于显示视觉刺激的系统(13)，并且处理来自每一台摄影机(6)和接收器套件(10)的所有信息，以便确定每一只眼睛(2)的眼角膜(4)的表面状况和厚度。
[0023]被发送到