一种穿戴式瞳孔对光反射测量设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种穿戴式瞳孔对光反射测量系统，具体涉及一种包括红外摄像机、红外补光灯、刺激光源、穿戴式头盔、开眼器、数据处理设备和瞳孔测量软件系统的穿戴式瞳孔对光反射测量设备，适合于临床眼科、神经外科、精神心理科及其相关领域的医疗应用。
【背景技术】
[0002]眼睛是人体极为重要的器官之一。瞳孔光反射是光线刺激引起瞳孔缩小的一种反应，由对光反射通路完成这一反应。瞳孔对光反射通路，从视网膜开始，经视神经、视交叉和视束，再经上臂丘到达顶盖前区。动眼神经副核的轴突经动眼神经到睫状神经节更换神经元，节后纤维支配瞳孔括约肌，引起双侧瞳孔缩小。上述光反射通路中任何一处损坏均可导致光反射减弱或消失，另外如果光能量利用率低，不足10%的时候，光路中有光能量损失，需要加刺激光源，而这对人眼的系统并不是一个很好的补偿光刺激，被测试患者同感会感到刺眼和不适。
[0003]正常瞳孔的大小与年龄、生理状态、屈光、外界环境等因素有关。人出生时瞳孔最大，随着年龄增长瞳孔会逐渐变小。正常瞳孔在自然光线下直径平均为2.5到4毫米，两侧等大，边缘整齐，亮光下可缩小，光线暗的环境可略增大。当双眼直视前方时，用瞳孔灯照射瞳孔，瞳孔会立即变小，移开光源或闭合双眼，瞳孔可复原。根据瞳孔的这一特性，临床上常使用上述方法通过检测瞳孔的功能活动从而筛查病人的神经病变、糖尿病并发症等疾病，同时也有研究指出，通过瞳孔对光反射的功能检查可以作为是否吸毒的判断依据。除上述对光反射的功能检测以外，通过对人眼物理状态的分析，可以诊断出虹膜损伤等疾病。
[0004]红外摄像机可以捕捉人眼不可见的红外线的反射影像，利用主动红外摄像技术的红外摄像机具有红外补光灯，辐射照明周围环境，从而利用红外低照度彩色C⑶进行红外辐射图像的捕获。红外补光灯有715nm、830nm和950nm几种波长，其中715nm的红外补光灯虽然照明距离远，但会产生红暴现象，即在发光时同时产生人眼可见的红光，而830nm和950nm的补光灯则基本没有红暴现象。由于在可见光下人眼一定会产生反射像，因此一般用于眼部检测的设备均采用红外摄像机进行眼部影像的获取，以实现在尽可能提高清晰度的情况下同时减少眼球表面反射光对于后期检测的影响。
[0005]传统瞳孔检测设备通常是手持式的瞳孔笔灯，通过瞳孔灯照射人眼，由医师来判断瞳孔反射的状态以筛查病情。也有将瞳孔灯、红外摄像机或可见光摄像机集成于一个类似手电筒的装置内，在打开瞳孔灯的同时进行拍照，后期人工比对来进行病情的诊断。现有设备和方法的缺点在于:
[0006]1.人工判断瞳孔变化的状态以及孔径尺寸存在较大的主观误差；
[0007]2.手持式瞳孔检测装置无法控制环境光照对于检测结果的影响，因此在不同光照环境条件下同一病人可能会产生不同的瞳孔功能反射现象；
[0008]3.配备可见光摄像机的瞳孔检测设备，由于眼球表面的光反射，通常无法进行瞳孔位置的精确识别；
[0009]4.现有配备眼罩及暗室环境的立式瞳孔检测设备体积较大，无法适应需要随身携带或无安放平面的使用环境，如自然灾害现场、战场、急救现场等复杂场地；
[0010]5.现有的瞳孔检测设备不具有光照模拟功能，无法分析在不同环境光条件下瞳孔光反射功能的变化。
[0011 ] 6.现有的刺激光源没有补偿和校正装置，眨眼现象严重，个人体验效果不好，成像质量不高。
[0012]发明人希望利用可穿戴式头盔、开眼器、红外摄像机、红外补光灯、刺激光源、补光光源、瞳孔监测相机等设备，设计出一种能够在仿真光照环境下实现瞳孔光反射变化的连续、精确测定的设备，该设备可用于临床眼科、神经外科、精神心理科等科室的病症诊断和疾病早期筛查等。
【发明内容】
[0013]本实用新型的目的在于设计一种具有可控光照环境的便携式瞳孔对光反射测量设备，可以在指定的光照条件下测定瞳孔的对光反射功能等生理特征，从而提高基于瞳孔反射的疾病筛查的准确性。本实用新型提出了一种穿戴式瞳孔对光反射测量设备，包括九个关键部分:
[0014]红外摄像机，与数据处理设备有数据通信，用于获取人眼的视频数据；
[0015]红外补光灯，用于为红外摄像机提供光照；
[0016]补光光源，为可见光源，用于模拟不同场景下的光照；
[0017]刺激光源，为可见光源，用于照射瞳孔以使瞳孔产生孔径变化；
[0018]穿戴式头盔，用于安装上述设备，为使用者眼部提供暗室环境；
[0019]瞳孔校正成像系统，包括液晶校正器或变形镜组成的测量光路；
[0020]瞳孔监测相机，用于观察人眼瞳孔是否与所述瞳孔校正成像系统光轴对准良好，同时用于单次校正成像和短曝光校正成像；
[0021]瞳孔测量软件系统，包括物理尺寸测量系统、生理信息计算系统和报告生成系统，用于实时检测视频数据中的瞳孔，获取瞳孔相关的生理信息，并生成病例报告，配置于数据处理设备上；
[0022]数据处理设备，基于X86或X64架构的个人计算机，或具有同等处理能力的嵌入式平台、可移动手持设备。
[0023]红外摄像机与数据处理设备的数据通信为有线通信或无线通信形式；红外摄像机和刺激光源的数量由所要测量的瞳孔的数量决定；其红外光的波长需匹配所采用的红外摄像机所能接收的波长。
[0024]补光光源由可发出可见光的发光器件构成，根据需求产生不同照度、不同频率的光线；发光器件的发光机能由配置于数据处理设备上的瞳孔测量软件系统控制，或通过单独的调节开关进彳丁控制。
[0025]刺激光源发光状态由配置于数据处理设备上的瞳孔测量软件系统控制，或通过单独的开关进行控制。
[0026]选择液晶校正器作为测量光路的波前位相校正，瞳孔校正成像系统包括低阶补偿镜、滤光片、半波片、光学透镜、偏振分束器、定位屏、环形光阑及波前探测器。
[0027]波前探测器为高速哈特曼探测器，瞳孔、液晶校正器及哈特曼波前探测器互为物像共轭关系。
[0028]瞳孔测量软件系统，其中的物理尺寸测量系统通过红外摄像头捕获的影像数据识别其中的瞳孔、虹膜、眼白等外观可见的物理结构，并测量每种结构的尺寸。生理信息计算系统可以通过物理尺寸测量系统得到的结构参数，计算各参数间的相关性，或同一参数不同病例之间的对比性，得到瞳孔直接反射、间接反射功能的定量分析结果，以及其他通过上述物理尺寸可以得到的相关生理参数信息。
[0029]其中的报告生成系统，可以读取生理信息计算系统和物理尺寸测量系统的结果，并以通用性较高的文本文件格式或图片文件格式生成报告。
[0030]其中的报告生成系统，具有与打印机、传真机的数据传输接口，并具有网络数据传输接口。
[0031]与传统瞳孔检测设备相比的有益效果是:
[0032]1.整套设备便携性更强，适合随身携带并可适应战场、自然灾害现场、急救现场等复杂场合的应急筛查需求；
[0033]2.整套设备灵活度更高，可根据需要采用有线或无线的数据传输方式，并可采用个人计算机、嵌入式平台或智能手机等可移动手持设备作为数据处理设备，以适应不同的使用场合要求；
[0034]3.测量结果更加稳定，通过穿戴式头盔，可有效减少医生及病人的负担，由于佩戴头盔后眼睛距离红外摄像机、刺激光源的距离仅在较小的范围内变动，极大地减少了人工误差对测量结果的影响。
[0035]4.测量的光照环境可控，可以通过调节补光光源实现不同照度、不同频率的光照下瞳孔对光反射功能的测定；
[0036]5.测量结果更为丰富，通过瞳孔测量软件系统可以不只得到瞳孔直径变化的测量结果，还可以得到眼部各项可见物理结构的检测结果，为临床诊断提供更多依据；
[0037]6.采用共焦成像的方法来成像瞳孔；通过在光学系统中放置一与瞳孔共焦的小孔来拦截视网膜其他层面反射的杂光，提高了成像的对比度；同时具有补偿和校正器件，通过单次校正对人眼刺激小、人眼稳定、成像质量高。
【附图说明】
[0038]图1是本实用新型所提出的系统结构示意图；
[0039]图2是本发明所提出的一种优选实例外观结构顶视图；
[0040]图3是本发明所提出的一种优选实例外观结构主视图；
[0041]图4是本实用新型所提出的一种优选实例瞳孔校正成像系统示意图；
[0042]图5是本实用新型所提出的一种单次校正流程图。
[0043]元件标号说明:红外补光灯1、5、9、13 ;红外摄像机2、12 ;刺激光源3、11 ;补光光源6、8、14、16 ；USB连接线4、10 ;橡胶缓冲垫7、15 ;绑带17 ;低阶补偿镜18 ;定位屏19 ;环形光阑20 ;瞳孔监测相机21 ;小孔滤波22 ;半波片23 ;偏振分束器24 ;红外摄像机25 ;高速哈特曼探测器26 ;光源27 ;液晶校正器28 ;人眼29。
【具体实施方式】
[0044]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0045]请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小