视功能训练仪的制作方法

1.本公开涉及眼视光学应用，更特别地，涉及一种视功能训练仪，其可设置为便携方式的头戴式装置。


背景技术：

2.相关技术的讨论
3.屈光不正是一个全球性的公共卫生问题。2017年世界卫生组织的研究报告显示，中国近视患者人数多达6亿，我国青少年近视率高居世界第一，并且还在以每年20％的速度急剧增长。对于青少年视功能下降，单纯的屈光不正患者可以通过验配正确的矫正眼镜获得良好的矫正视力，同时纠正不良用眼习惯控制屈光不正的进一步发展；而对于非屈光不正的眼病引起的视功能下降，矫正屈光不正后人眼并不能获得良好的主观视功能，则需要进一步检查确认发病原因，进行针对性的单眼/双眼视功能的训练与恢复。
4.人眼作为典型的光学系统含有多种像差成分，除了离焦和散光外，还包括更多的高阶像差，如彗差、三叶草像差、球差等。哈特曼波前传感技术是人眼高阶像差测量中最常用的技术。美国专利us6575572b2、us6439720b1、us7419264b1，中国专利cn101803906、cn106163378a、201010121408.6等报道了多种哈特曼波前技术在人眼像差测量中的应用。
5.在进行视觉训练前需要有效矫正人眼像差，训练过程中刺激目标才能在人眼视网膜上产生足够清楚的图像，用以最大程度地提高训练效率。
6.中国发明专利cn101947157a中采用自适应光学技术测量并矫正人眼低阶和高阶像差，为人眼提供清晰的视觉刺激，但仪器成本高昂结构复杂，不能实现便携方式的应用，因而难以普遍推广。
7.发明专利公开号cn101947157b，提出将自适应光学像差矫正技术与视知觉学习训练相结合的仪器和方法，通过自适应光学技术实时矫正人眼全部动态像差，获得接近衍射极限的精细视网膜刺激。从技术手段上说这种方式是最优的，但是由于自适应光学技术需要使用波前传感器、波前矫正器、矫正控制器等特殊器件，特别是波前矫正器与矫正控制器配套使用，采用复杂的可变光学表面和精密机械控制，且常包括高压放大单元，致使设备造价昂贵。另外一方面，由于人眼与波前矫正器件的匹配导致仪器体积庞大。这些因素不利于该专利技术方案的临床应用和广泛推广。所引用公开文献的内容皆以引用方式并入本公开。然而，我国青少年近视是多年来最普遍高发的视力减退因素，上文所引用专利以及类似的技术方案难以满足这种普遍需求。
8.中国发明专利cn103784298a提出一种头戴式人眼像差矫正视觉训练仪，该专利采用特殊结构矫正人眼低阶像差和高阶像差，其高阶像差的矫正目的在矫正设计上需要个性化设置。该专利提出了预先提供针对一个状态的矫正设置。所谓“个性化”是指不同患者的人眼像差不同，以及，即使是相同的患者，在不同的时间不同的状态，例如跑步后与静息状态，以及不同的心情下，该个人的人眼视差也会发生变化。因此，该专利技术方案中提供固定的像差矫正装置，例如矫正眼镜，虽然单个个性化装置的价格可以接受，但是应对人眼像
差的动态变化性，不可能提供应对随时变化人眼状况的各种固定像差矫正装置，由此会进一步加大使用难度，因而实际应用中难以具备实用价值和理想的效果。
9.所引用公开文献的内容皆以引用方式并入本公开。


技术实现要素：

10.[要解决的技术问题]
[0011]
考察到我国未来近视防控任务艰巨，本领域需要一种便携的、适合多种使用场景、价格可接受的视功能测量与训练装置或系统来满足需求。
[0012]
本实用新型旨在通过对设备部件的合理布置，提高设备性价比。
[0013]
发明人注意到，高性能的视知觉学习训练仪，通常合并设置有高性能的像差测量系统，包括测量人眼高阶像差和低阶像差。而高阶像差的测量，典型地，利用哈特曼波前传感技术是人眼高阶像差测量中最常用的技术。然而，精密的高阶测量装置，是设备成本构成的主要因素。
[0014]
因此，如上文引用的中国发明专利cn103784298a，该视觉训练仪省去了视觉测量系统，而是直接配置了个性化的视觉矫正装置，也就是矫正眼镜，但是，这种矫正眼镜是固定矫正装置。被测者的视觉训练进程中需要随时或很多次精确调整视力矫正，此需求难以满足。
[0015]
[技术方案]
[0016]
为了解决上述技术问题之一，本公开提供了如下技术方案：
[0017]
本公开的第一方面，提供了一种视功能训练仪，其中，该视功能训练仪与像差测量系统分开设置，该视功能训练仪包括：屈光矫正装置，其包括：屈光矫正光学机构，屈光矫正手动调节机构，屈光矫正锁止机构；以及，视功能训练装置，其中包括视标装置和应答器装置。
[0018]
本公开的至少一个实施方式中，所述视功能训练仪为单目视功能训练仪或双目视功能训练仪，各目光路包括：调焦机构，补偿被测者人眼离焦；散光补偿机构，补偿被测者人眼散光；以及，所述视标装置，其包括视标成像物镜和视标显示装置，所述视标成像物镜将所述视标显示装置上的图像成像在被测者人眼视网膜上。
[0019]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，其为双目视功能训练仪，其中双目光路设置相同。
[0020]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，所述调焦机构包括可相对移动的调焦透镜组或者液体透镜。
[0021]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，所述散光补偿机构包括可相对旋转的柱面透镜组。
[0022]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，还包括控制系统，其基于内置程序以及被测者应答信息，控制所述视标装置提供视标显示图像。
[0023]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，所述的调焦透镜组从光焦度值相同或不同的球面透镜、非球面透镜中选择。
[0024]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，所述的调焦透镜组从光焦度值相同或不同的正柱面透镜/正柱面透镜、正柱面透镜/负柱面透镜、负柱面透镜/负柱面透镜中选择。
[0025]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，所述的视标显示装置从液晶显示器、等离子体显示器、场致发光显示器、有机发光显示器中选择。
[0026]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，进一步包括：仪器外壳，以及，被测者头部连接固定装置，其与所述仪器外壳连接，在使用状态下固定于所述被测者头部。
[0027]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，经由所述被测者头部连接固定装置，被测者本身能够独立保持所述双目视功能训练仪。
[0028]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，所述被测者头部固定装置包括可调整束带。
[0029]
根据本公开的至少一个实施方式，其中，视功能训练仪中还包括瞳距手动调节机构，其包括左路瞳距调节旋钮和右路瞳距调节旋钮，并包含锁止机构。
[0030]
[实用新型的有益效果]
[0031]
现有技术中已有多种视功能训练仪，并且也有人考虑了提供降低成本的视功能训练仪。但是普遍的选择是牺牲视功能训练仪的某一方面的性能，以期获得一种折衷的方案。例如，为降低成本，可能倾向于选择牺牲像差测量功能。
[0032]
相比较，本公开提供的技术方案，视功能训练仪与像差测量系统分开设置，多个视功能训练仪共用一个高性能的像差测量系统，为采用高性能的像差测量装置或系统提供了可能性，同时兼顾提供可接受的成本，为更多人提供接受视力纠正的机会。
[0033]
本公开中与视功能训练仪关联配合使用的像差测量系统可以采用哈特曼像差测量技术，用以保证高阶像差测量的准确性。
[0034]
本公开提供的便携式矫正训练仪能够与精确测量系统组合应用，保证测量治疗质量，同时有效降低应用成本，更广泛拓展本公开技术的应用场景，并能够提供更为实用的商业应用模式和应用前景。
附图说明
[0035]
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。参照附图阅读本实用新型的实施方式之后，本领域技术人员更容易理解本实用新型的结构、组件的目的和特征，附图说明如下：
[0036]
图1是一双目像差测量装置，其与本实用新型的视功能训练仪分开设置，单独提供，并可以与本发明关联配套使用，以及，图1示出了该双目像差测量系统的主要的部件；
[0037]
图2示出本实用新型的实施例1的视功能训练仪的控制系统操作框图；
[0038]
图3示出本实用新型的实施例1的视功能训练仪的光路布置示意图；
[0039]
图4示出图2所示的本实用新型的一种视力矫正仪的头戴式实施方式；以及
[0040]
图5为本公开控制系统的布置示意框图。
[0041]
附图标记说明
[0042]1ꢀꢀ
人眼
[0043]
1a 人眼(左目)
[0044]
1b 人眼(右目)
[0045]2ꢀꢀ
红外发光二极管
[0046]3ꢀꢀ
第一瞳孔相机
[0047]4ꢀꢀ
第二瞳孔相机
[0048]5ꢀꢀ
第一像差补偿透镜
[0049]6ꢀꢀ
第二像差补偿透镜
[0050]7ꢀꢀ
旋转柱镜对
[0051]8ꢀꢀ
第一分光镜
[0052]
10 准直透镜
[0053]
11 信标光源
[0054]
12 第二分光镜
[0055]
13 视标成像物镜
[0056]
14 反射镜
[0057]
16 孔径分割元件
[0058]
17 计算机
[0059]
20
ꢀꢀ
光电探测器
[0060]
21
ꢀꢀ
第一视标显示装置
[0061]
31
ꢀꢀ
第一调焦透镜
[0062]
32
ꢀꢀ
第二调焦透镜
[0063]
33
ꢀꢀ
第一柱面透镜
[0064]
34
ꢀꢀ
第二柱面透镜
[0065]
36
ꢀꢀ
第二视标显示装置
[0066]
100 波前像差测量装置
[0067]
110 外壳
[0068]
120 操作提示屏
[0069]
130 控制系统
[0070]
140 左目系统
[0071]
141 左目平移旋钮
[0072]
150 右目系统
[0073]
151 右目平移旋钮
[0074]
170 应答器
具体实施方式
[0075]
下文参照附图来描述本公开的实施方式和实施例。需要强调的是，这些描述只是示例性的，而不是为了限制本公开的范围及应用。此外，在以下说明中省略了对一些公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0076]
通篇附图中采用相似的附图标记描述相似或相同的部件。这里披露的不同特征可以单独使用，或者彼此改变组合，没有规定将本实用新型限定于文中描述的特定组合。由此，所描述的实施方式不用于限定权利要求的范围。
[0077]
说明中可能采用短语“在一实施方式中”、“在实施方式中”、“在一些实施方式中”，或者“在其他实施方式中”，分别可以各指根据本文披露的一个或多个相同或者不同的实施
方式。
[0078]
[实施例1]
[0079]
实施例1结合一被测者的测试和训练过程，示例性说明本发明的应用过程，以及，示出本发明提供装置的优选实施方式。
[0080]
1像差测量及像差测量装置
[0081]
在典型的实施方式中，首先对被测者进行像差测量。实施例1利用波前像差测量装置100进行测量，典型地，其设置于专业机构，例如医院或者其他眼科治疗机构。
[0082]
图1示出了该波前像差测量装置100的主要部件。
[0083]
用红外发光二极管2照明被测者人眼1(左眼)瞳孔，根据第一瞳孔相机3和第二瞳孔相机4采集的图像，计算机17根据预设的图像处理算法获得瞳孔中心点坐标，分解计算出系统的上下、左右和前后位移量，计算机17控制系统左路部件组合整体移动，使被测量人眼1瞳孔中心最终位于系统光轴入瞳处。
[0084]
右目以同样的工作原理使被测量眼睛瞳孔中心最终位于系统光轴入瞳处。瞳孔三维定位完成后，根据系统左路和右路在定位过程中相对于原始位置的移动量，可以得到双目瞳距参数。双目的视标显示装置21中显示相同的固视目标，如图1中所示，被测量者左眼(左侧人眼1)通过像差补偿透镜组(第一像差补偿透镜5和第二像差补偿透镜6)、旋转柱镜对7、第一分光镜8、第二分光镜12、视标成像物镜13、反射镜14后观察视标显示装置21中的固视目标以利于眼球稳定。信标光源11经准直透镜10准直为平行光后，经反射镜9反射，然后经第一分光镜8后，透过旋转柱镜对7和补偿透镜组5和6，进入待测人眼1，眼底的后向反射光透过像差补偿透镜组(第一像差补偿透镜5和第二像差补偿透镜6)、旋转柱镜对7、第一分光镜8、第二分光镜12后，进入光束匹配装置15(口径匹配系统)，出射光经过孔径分割元件16后进入光电探测器20。基于波前探测技术获得测量信息输入计算机，基于内置程序计算得到离焦和散光补偿量，计算机输出命令指示动作机构(伺服马达或液压作动装置)，控制虚线框内部件组合整体移动，完成离焦补偿，控制旋转柱面镜对7分别转动相应角度完成散光补偿。右目系统以同样工作原理实现像差补偿。像差补偿完成后，同时启动系统中左路和右路的波前像差测量子系统中的光电探测器20。用于人眼波前像差的客观测量。
[0085]
通过孔径分割元件16将被测波前分割成若干子孔径并聚焦到光电探测器20上，计算机17通过对视频信号的处理计算出聚焦光斑的重心位置，经过波前重构算法即可复原出被测波前的近场位相分布，包括相位图、波前误差、各阶泽尼克系数等，结合像差补偿子系统补偿的离焦和散光值，可最终得到被测双眼的屈光不正信息，包括左右眼的离焦、散光、散光轴位。
[0086]
2视功能训练仪
[0087]
如图2至图5示出了本公开的一优选实施例的视功能训练仪200的结构、布置和使用状态示意图，其为一种头戴式双目视功能训练仪。
[0088]
视功能训练仪200包括如下配置：对称结构排布的左目系统140、右目系统150、左目平移旋钮141、右目平移旋钮151，还包括操作提示屏120、控制系统130和仪器外壳110。本实施例中，操作提示屏120安装于仪器外壳110上。如图4所示，仪器外壳110上还设置有头部固定装置160，另外，本公开的便携式双目视功能训练仪还配备有线式或遥控式学习训练用的应答器170。
[0089]
如上文所述，利用波前像差测量装置100获得被测者左右眼的屈光不正信息之后，可以使用本公开的视功能训练仪进行后续的人眼像差矫正和视觉学习训练。
[0090]
1)使用前的准备
[0091]
如图4所示，先将该功能训练仪200适配于被测者的头部并稳定贴合。图中未详细示出细节，可以采用多种方式设置头部固定装置160，例如在外壳110上配备可调节固定装置满足不同头径的人群需求。这种可调节固定装置例如可调式皮带，其具有多个扣眼与固定钩相配合使用，或松紧旋钮与螺栓杆组合，或者松紧带式束带，系绳拉紧方式，尼龙粘扣式等等，提供稳定调节，以保证双目的初步定位。使用过程中，该训练仪固定于被测者头部并由头部独立支撑，因而容易定位，方便携带。因而，应用场景更为灵活。
[0092]
如图2所示，典型地，由专业人员将如上文所述的利用单独设置的像差测量装置获取的左眼1a和右眼1b的屈光不正信息，分别将左眼1a和右眼1b的屈光不正信息输入到控制系统130可视界面的操作提示屏120，利用预设程序，控制系统130能够快速计算得到被测眼的离焦和散光值，并解析出如图3所示虚线框内组件(虚线框表示出装置部件集合)的整体移动量及柱面透镜的旋转角度。典型地，如图3所示，计算出第一调焦透镜31与第二调焦透镜32的相对移动量，然后使虚线框内整体移动该调节量，以及计算出第一柱面透镜33、第二柱面透镜34分别的旋转量，操作者按照本仪器的外壳110上设置的刻画线，利用机械调整机构，由操作者完成手动调节，实现像差矫正，然后将锁止机构锁紧。
[0093]
2)视功能测量与训练
[0094]
像差矫正完成后，如图3所示，控制系统130控制第二视标显示装置36产生相应视标，对被测者执行视功能测量与训练流程。通常地，被测试者通过语音交互装置或者按钮与仪器交互，本实施例中提供了应答器170进行人机交互完成视功能测试与训练任务，最终控制系统130可输出测量与训练结果。
[0095]
3)双目测量与训练
[0096]
右目测量与训练与左目操作相同。左目光学构造和右目光学构造对称设置，因此省略具体说明。进一步，在实施例中，左目和右目像差矫正分别完成后，可以通过同时节平移旋钮(左目平移旋钮141，右目平移旋钮151)实现双目对准，然后进行双眼视功能测量与训练，包括双眼同时视、双眼融像、立体视等。
[0097]
本实施例中，提供了一种便携头部固定，组件尽量固定于仪器本体特别地，可以由头部独立支持和保持实施例1的头戴式视功能训练仪，采用现有简单的机械调整结构，手动调节双目定位，手动操作视力矫正调整，由此省略了伺服马达等自动调整机构，因此，虽然不能如已有一些提供自适应训练仪那样进行自动调整，但是显著降低了仪器成本、重量以及体积。
[0098]
实施例1的头戴式视功能训练仪，提供了像差矫正与视功能训练一体化，此外，还可以提供双目视融合的训练。
[0099]
[变化实施方式]
[0100]
本公开可以有多种变化实施方式。例如，可以从成本考虑，或者从更新技术的应用考虑，针对不同的像差测量装置设置本公开的视功能训练仪。因本公开的视功能训练仪所需配件数目极大降低，其更改设置更为容易。因此本公开的技术方案适应性更佳。
[0101]
本公开的其他实施方式中，还包括瞳距手动调节机构(图中未示出)，其包括左路
瞳距调节旋钮和右路瞳距调节旋钮，并包含锁止机构。
[0102]
本公开的便携式训练仪，其基于在训练仪中省去了像差测量功能和配置，另外，进一步优选，其还省去了自动像差调整而改为手动像差调整，因而极大减少了配件数量，简化了设备结构，因而容易做出便携式训练仪。除了采用头戴方式，也可以有其他方式，例如，用简洁的架构置于桌面使用，等等。
[0103]
因而，本公开至少还包括如下方面的概念：
[0104]
概念1.一种视功能训练仪，其特征在于，该视功能训练仪与像差测量系统分开设置，以及，该视功能训练仪包括：
[0105]
屈光矫正装置，其中包括：屈光矫正光学机构，屈光矫正手动调节机构，屈光矫正锁止机构；以及
[0106]
视功能训练装置，其中包括视标装置和应答器装置。
[0107]
概念2.根据概念1所述的视功能训练仪，其特征在于，所述视功能训练仪为单目视功能训练仪或双目视功能训练仪，各目光路包括：
[0108]
调焦机构，用于补偿被测者人眼离焦；
[0109]
散光补偿机构，用于补偿被测者人眼散光；以及
[0110]
所述视标装置，其包括视标成像物镜和视标显示装置，所述视标成像物镜将所述视标显示装置上的图像成像在被测者人眼视网膜上。
[0111]
概念3.根据概念2所述的视功能训练仪，其特征在于，其为双目视功能训练仪，其中各目光路设置相同。
[0112]
概念4.根据概念2或3所述的视功能训练仪，其特征在于，所述调焦机构包括可相对移动的调焦透镜组或者液体透镜。
[0113]
概念5.根据概念2所述的视功能训练仪，其特征在于，所述散光补偿机构包括可相对旋转的柱面透镜组。
[0114]
概念6.根据概念1所述的视功能训练仪，其特征在于，还包括控制系统，其基于内置程序以及被测者应答信息，控制所述视标装置提供视标显示图像。
[0115]
概念7.根据概念2或4所述的视功能训练仪，其特征在于，
[0116]
所述的调焦透镜组从光焦度值相同或不同的球面透镜、非球面透镜中选择。
[0117]
概念8.根据概念2或4所述的视功能训练仪，其特征在于：所述的调焦透镜组从光焦度值相同或不同的正柱面透镜/正柱面透镜、正柱面透镜/负柱面透镜、负柱面透镜/负柱面透镜中选择。
[0118]
概念9.根据概念2所述的视功能训练仪，其特征在于，所述的视标显示装置从液晶显示器、等离子体显示器、场致发光显示器、有机发光显示器中选择。
[0119]
概念10.根据概念1所述的视功能训练仪，其特征在于，进一步包括：仪器外壳，以及，被测者头部连接固定装置，其与所述仪器外壳连接，在使用状态下固定于所述被测者头部。
[0120]
概念11.根据概念10所述的视功能训练仪，其特征在于，经由所述被测者头部连接固定装置，被测者本身能够独立保持所述双目视功能训练仪。
[0121]
概念12.根据概念10或11所述的视功能训练仪，其特征在于，所述被测者头部固定装置包括可调整束带。
[0122]
概念13.根据概念1所述的视功能训练仪，其特征在于，还包括瞳距手动调节机构，其包括左路瞳距调节旋钮和右路瞳距调节旋钮，并包含锁止机构。
[0123]
应当理解，本实用新型的实施方式的特征可以为不同构造的组合。应当理解，与附图所示相比，本实用新型的实施方式可以包括附加的、减少的或者不同的部件。应当理解，本实用新型的医用敷料的实施方式的特征可以为不同构造的组合。
[0124]
尽管为了描述和说明的目的，本实用新型参考附图具体说明了一种实施方式，应当理解所披露的处理方法和装置并不能构成对本实用新型的限定。对本领域技术人员来说，容易做出对前述实施方式的多种修改，而不脱离本实用新型的范围。