CN114305318A - 数控眼球突出测量仪以及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个技术方案是提供了一种眼球突出测量仪，其特征在于，包括横杆，在横杆的左、右两端分别设有位置固定的左棱镜支架以及可滑动的右棱镜支架；右棱镜支架上设有动栅组件，动栅组件与作为定栅的横杆相互配合以测量右棱镜支架相对于横杆的滑动距离；左棱镜支架及右棱镜支架的顶面分别固定有形状为等腰直角三角形的左光学玻璃棱镜以及形状为等腰直角三角形的右光学玻璃棱镜；左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的外侧面的后方分别设有左摄像头以及右摄像头。本发明的另一个技术方案是提供了一种眼球突出度测量方法。本发明采用光电方式进行检测，避免了采用人工观测时由于观测角度等问题带来的偏差，具有测量精度高、使用方便的优点。

Description

数控眼球突出测量仪以及测量方法

技术领域

本发明涉及一种眼球突出测量仪以及采用该眼球突出测量仪进行眼球突出度测量的方法。

背景技术

眼球突出度是眼科诸多疾病的诊断、严重程度及治疗效果的判断依据，是一种基本的临床检查项目。

现有的眼球突出度测量仪是一种手持目测式测量仪，其应用形状为等腰直角三角形的光学玻璃棱镜进行测量。结合图1，将光学玻璃棱镜中位于等腰直角三角形两条直角边上的面分别定义为外侧面1-1以及内侧面1-2，将光学玻璃棱镜中位于等腰直角三角形斜边上的面定义为前侧面1-3。内侧面1-2面向被测试者的眼睛，被测试者眼睛的影像通过内侧面1-2透射入光学玻璃棱镜内，再通过前侧面1-3被反射至外侧面1-1。在内侧面1-2上有带刻度的标尺，医护人员通过外侧面1-1除可以看到被测试者眼睛的影像外，还可以看到内侧面1-2上的标尺，从而可以确定眼球角膜顶点在标尺上的投影位置，进而读出眼球突出度。但为了能够确保所获得的眼球突出度的准确性，医护人员在读取眼球突出度时，其视线必须与内侧面1-2保持垂直，如图1所示，图1利用箭头示意了医护人员的视线。为此，在光学玻璃棱镜的内侧面1-2以及前侧面1-3上各自设置有一条红色的竖线。当医护人员通过外侧面1-1看到的两条红色的竖线相互重合时，此时，医护人员的视线与内侧面1-2垂直，利用内侧面1-2上的标尺读取眼球突出度。显而易见的是，医护人员在读取眼球突出度前，需要不断地左右移动调整视线，直至看到的两条红色的竖线相互重合。因此，现有的眼球突出度测量仪使用过程非常繁琐。而且即使医护人员在读取眼球突出度前，通过视线的调整使看到的两条红色的竖线相互重合了，在读取眼球突出度的过程中，也无法确保医护人员的视线不会发生轻微的移动，从而影响了眼球突出度数据的准确性，易发生错误，可重复性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的眼球突出度测量仪操作繁琐，且准确性不高。

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是提供了一种眼球突出测量仪，其特征在于，包括横杆，将横杆的长度方向定义为左、右方向，则在横杆的左、右两端分别设有位置固定的左棱镜支架以及可滑动的右棱镜支架；右棱镜支架上设有动栅组件，动栅组件与作为定栅的横杆相互配合以测量右棱镜支架相对于横杆的滑动距离；

将左棱镜支架面向被测试者的一面定义为左支架内侧面，将右棱镜支架面向被测试者的一面定义为右支架内侧面，则：在左支架内侧面的前端以及右支架内侧面的前端分别形成左凸缘以及右凸缘，左凸缘与右凸缘左右对称设置，从而在左支架内侧面的前端部以及右支架内侧面的前端部分别形成左侧半凹槽以及右侧半凹槽；

左棱镜支架及右棱镜支架的顶面分别固定有形状为等腰直角三角形的左光学玻璃棱镜以及形状为等腰直角三角形的右光学玻璃棱镜；将光学玻璃棱镜中位于等腰直角三角形两条直角边上的面分别定义为外侧面以及内侧面，将光学玻璃棱镜中位于等腰直角三角形斜边上的面定义为前侧面；内侧面面向被测试者的眼睛，被测试者眼睛的影像通过内侧面透射入光学玻璃棱镜内，再通过前侧面被反射至外侧面，在外侧面处形成投影图像；左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的内侧面上有带刻度的标尺；

左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的外侧面的后方分别设有左摄像头以及右摄像头，左摄像头以及右摄像头分别固定在左棱镜支架及右棱镜支架上，左摄像头以及右摄像头的镜头对准左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的外侧面，且分别位于其中央位置；左摄像头镜头的进光面与左光学玻璃棱镜的外侧面平行，通过左摄像头能够拍摄左光学玻璃棱镜内侧面上标尺的10～25mm刻度区域；右摄像头镜头的进光面与右光学玻璃棱镜的外侧面平行，通过右摄像头7能够拍摄右光学玻璃棱镜内侧面上标尺的10～25mm刻度区域；

右棱镜支架上的动栅组件、左摄像头及右摄像头通过有线方式或无线方式与控制器内的MCU单元建立数据通信，MCU单元与控制器的显示屏相连。

优选地，所述右棱镜支架通过卡槽固定于所述横杆上。

优选地，所述左光学玻璃棱镜及所述右光学玻璃棱镜的前侧面为光滑面；

或在所述左光学玻璃棱镜及所述右光学玻璃棱镜的前侧面设有竖直的红线，并在所述左光学玻璃棱镜及所述右光学玻璃棱镜的内侧面同样设有竖直的红线。

优选地，所述控制器包括壳体，所述MCU单元置于壳体内；壳体背面上端有上抓持片、背面下端有下抓持片，壳体通过上抓持片以及下抓持片卡在所述右棱镜支架的后部端面上；壳体顶面有与其内的MCU单元相连的控制按钮，壳体正面有与其内的MCU单元相连的显示屏。

优选地，还包括储存模块，所述MCU单元与储存模块相连。

本发明的另一个技术方案是提供了一种眼球突出度测量方法，其特征在于，采用上述的眼球突出测量仪，包括以下步骤：

步骤1、被测试者以坐姿正视前方；

步骤2、移动右棱镜支架，直至左侧半凹槽以及右侧半凹槽分别卡抵在被测试者的两颞侧眶缘最低处，此时，动栅组件获得右棱镜支架相对于横杆的移动距离，并将该移动距离上传至MCU单元；

步骤3、MCU单元在持续一段时间内接收到稳定不变的移动距离后，将该移动距离作为眶距，通过显示屏显示眶距和/或将眶距存入存储模块内，随后进入步骤4；

步骤4、MCU单元激活左摄像头及右摄像头，分别通过左摄像头及右摄像头拍摄被测试者的两个眼睛以及同侧的标尺在左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的外侧面上的投影图像，并且在一定时间长度内，以固定拍摄周期连续获得N张投影图像；

步骤5、MCU单元基于通过左摄像头的N张投影图像获得被测试者由一个眼睛的N个眼球突出度数据一组成的眼球突出度数据集一；MCU单元基于通过右摄像头的N张投影图像获得被测试者由另一个眼睛的N个眼球突出度数据二组成的眼球突出度数据集二；

步骤6、计算眼球突出度数据集一的均值以及眼球突出度数据集二的均值，基于均值评价相应单个眼睛的突眼程度；

计算眼球突出度数据集一以及眼球突出度数据集二中所有数据的均值，基于均值评价双眼的突眼程度；

计算眼球突出度数据集一的标准差以及眼球突出度数据集二的标准差，基于标准差评价检测误差、检测的一致性和检测的可重复性；

步骤7、通过显示屏显示步骤6计算得到的值和/或将步骤6计算得到的值存入存储模块内；

若步骤6得到的标准差大于设定的阈值，则表示可能存在测量误差，重新进行检查；若步骤6得到的均值处于预先设定的正常值范围之外，则重新进行检查。

优选地，步骤5中，MCU单元采用以下方法基于一张投影图像获得被测试者的一个眼球突出度数据一或一个眼球突出度数据二：

根据投影图像获得色阶对比图，根据色阶对比图确定眼球角膜顶点及其对应的标尺的刻度，进而确定眼球角膜顶点在标尺上的具体投影位置，得到眼球突出度数据一或眼球突出度数据二。

本发明采用光电方式进行检测，可精确地测量眼部突出距离，无须人工观测，可及时校正检测误差，可及时发现检测值异常，避免了采用人工观测时由于观测角度等问题带来的偏差，能够自动读取和显示测量结果，提高了测量准确度，具有测量精度高、使用方便的优点。

附图说明

图1为利用光学玻璃棱镜读取眼球突出度的原理示意图；

图2为本发明提供的一种眼球突出测量仪的俯视图；

图3为本发明提供的一种眼球突出测量仪的主视图；

图4及图5为本发明中控制器的外部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明公开了一种眼球突出测量仪，可以测量眶距，及在该眶距条件下左、右眼独立的眼球突出度的测量。如图2及图3所示，本发明包括横杆1，将横杆1的长度方向定义为左右方向。横杆1的左右两端分别设有位置固定的左棱镜支架2以及可滑动的右棱镜支架3。本实施例中，右棱镜支架3通过卡槽固定于横杆1上，使得右棱镜支架3可相对于横杆1左右滑动。应当注意的是，实现右棱镜支架3在横杆1上滑动的结构并不唯一，且为本领域技术人员的常识，此处不再一一赘述。

右棱镜支架3上设有动栅组件，该动栅组件与作为定栅的横杆1相互配合，从而可以测量出右棱镜支架3相对于横杆1的滑动距离。动栅组件有容栅、光栅、磁栅3种形式，相应的，其检测信号可以是电容信号、光电信号或磁力信号，动栅组件基于电容信号、光电信号或磁力信号的变化获得右棱镜支架3相对于横杆1的滑动距离。动栅组件为成熟产品，可外购获得，例如数显游标卡尺即基于动栅与定栅的配合来实现对动栅相对于定栅的移动距离的测量，其所使用的动栅以及采集动栅的信号变化量最终得到距离值的测量单元可以作为本发明中所述的“动栅组件”。

将左棱镜支架2面向被测试者的一面定义为左支架内侧面，将右棱镜支架3面向被测试者的一面定义为右支架内侧面，则：在左支架内侧面的前端以及右支架内侧面的前端分别形成左凸缘8以及右凸缘9，左凸缘8与右凸缘9左右对称设置，从而在左支架内侧面的前端部以及右支架内侧面的前端部分别形成左侧半凹槽17以及右侧半凹槽18。移动右棱镜支架3，直至左侧半凹槽17以及右侧半凹槽18分别卡抵在被测试者的两颞侧眶缘最低处，此时，通过动栅组件获得的移动距离即为眶距，与游标卡尺的原理类似。

左棱镜支架2及右棱镜支架3的顶面分别固定有形状为等腰直角三角形的左光学玻璃棱镜4以及形状为等腰直角三角形的右光学玻璃棱镜5。左光学玻璃棱镜4及右光学玻璃棱镜5的内侧面上有带刻度的标尺；左光学玻璃棱镜4及右光学玻璃棱镜5的前侧面以及内侧面上可以设置竖直的红线，也可以不设置竖直的红线。

左光学玻璃棱镜4及右光学玻璃棱镜5的外侧面的后方分别设有左摄像头6以及右摄像头7，左摄像头6以及右摄像头7的镜头对准左光学玻璃棱镜4及右光学玻璃棱镜5的外侧面，且分别位于其中央位置。左摄像头6镜头的进光面与左光学玻璃棱镜4的外侧面平行，通过左摄像头6能够拍摄左光学玻璃棱镜4内侧面上标尺的10～25mm刻度区域。右摄像头7镜头的进光面与右光学玻璃棱镜5的外侧面平行，通过右摄像头7能够拍摄右光学玻璃棱镜5内侧面上标尺的10～25mm刻度区域。由于摄像头位置固定，且摄像头镜头的进光面始终保持与光学玻璃棱镜的外侧面平行，因此可以确保摄像头镜头的出光方向始终与光学玻璃棱镜的内侧面是垂直的，从而克服了人眼目测存在的缺陷。

右棱镜支架3上的动栅组件、左摄像头6及右摄像头7通过有线方式或无线方式与控制器10内的MCU单元建立数据通信。无线方式即为通过现有的蓝牙、NFC等无线技术实现与MCU单元的数据通信，为本领域技术人员的常识，此处不再赘述。有线方式即通过数据线与MCU单元相连，同样为本领域技术人员的常识，此处不再赘述。本实施例中，MCU单元可以采用德州仪器生产的TMS系列芯片实现，为成熟的外购件，此处不再赘述。

结合图4及图5，控制器10包括壳体12，MCU单元至于壳体12内。壳体12背面上端有上抓持片15、背面下端有下抓持片16。壳体12通过上抓持片15以及下抓持片16卡在右棱镜支架3的后部端面上。壳体12顶面有与其内的MCU单元相连的控制按钮11，壳体12正面有与其内的MCU单元相连的显示屏13。控制按钮11包括开启按钮、归零按钮以及关闭按钮，也可以通过同一个控制按钮11实现开启、归零以及关闭三种不同的功能，均为本领域技术人员的常识。当通过控制按钮11向MCU单元给出开启指令时，MCU单元进入工作状态，采集动栅组件、左摄像头6及右摄像头7上传的数据，并进行处理。当通过控制按钮11向MCU单元给出归零指令时，MCU单元将其内存储的数据清零。当通过控制按钮11向MCU单元给出关闭指令时，MCU单元进入休眠状态。

本发明还包括储存模块，由MCU单元将获得的数据存入储存模块内，储存模块可以存储卡或者MCU单元内置的存储单元等。

采用上述眼球突出测量仪进行眼球突出度测量具体包括以下步骤：

步骤1、被测试者以坐姿正视前方；

步骤2、移动右棱镜支架3，直至左侧半凹槽17以及右侧半凹槽18分别卡抵在被测试者的两颞侧眶缘最低处，此时，动栅组件获得右棱镜支架3相对于横杆1的移动距离，并将该移动距离上传至MCU单元；

步骤3、MCU单元在持续一段时间内接收到稳定不变的移动距离后，将该移动距离作为眶距，通过显示屏13显示眶距和/或将眶距存入存储模块内，随后进入步骤4；

步骤4、MCU单元激活左摄像头6及右摄像头7，分别通过左摄像头6及右摄像头7拍摄被测试者的两个眼睛以及同侧的标尺在左光学玻璃棱镜4及右光学玻璃棱镜5的外侧面上的投影图像，并且在一定时间长度内，以固定拍摄周期连续获得N张投影图像，其中，投影图像可以是可见光图像、红外光图像、激光信号图像或超声信号图像；

步骤5、MCU单元基于通过左摄像头6的N张投影图像获得被测试者由一个眼睛的N个眼球突出度数据一组成的眼球突出度数据集一；MCU单元基于通过右摄像头7的N张投影图像获得被测试者由另一个眼睛的N个眼球突出度数据二组成的眼球突出度数据集二；

步骤5中，MCU单元采用以下方法基于一张投影图像获得被测试者的一个眼球突出度数据一或一个眼球突出度数据二：

根据投影图像获得色阶对比图，根据色阶对比图确定眼球角膜顶点及其对应的标尺的刻度，进而确定眼球角膜顶点在标尺上的具体投影位置，得到眼球突出度数据一或眼球突出度数据二；

步骤6、计算眼球突出度数据集一的均值以及眼球突出度数据集二的均值，基于均值评价相应单个眼睛的突眼程度；

计算眼球突出度数据集一以及眼球突出度数据集二中所有数据的均值，基于均值评价双眼的突眼程度；

计算眼球突出度数据集一的标准差以及眼球突出度数据集二的标准差，基于标准差评价检测误差、检测的一致性和检测的可重复性；

步骤7、通过显示屏13显示步骤6计算得到的值和/或将步骤6计算得到的值存入存储模块内；

若步骤6得到的标准差大于设定的阈值，则表示可能存在测量误差，此时显示屏13显示闪动的字符，提示重新进行检查；若步骤6得到的均值处于预先设定的正常值范围之外，则显示屏13显示“*”标记，提示重新进行检查。

Claims (7)

1.一种眼球突出测量仪，其特征在于，包括横杆，将横杆的长度方向定义为左、右方向，则在横杆的左、右两端分别设有位置固定的左棱镜支架以及可滑动的右棱镜支架；右棱镜支架上设有动栅组件，动栅组件与作为定栅的横杆相互配合以测量右棱镜支架相对于横杆的滑动距离；

将左棱镜支架面向被测试者的一面定义为左支架内侧面，将右棱镜支架面向被测试者的一面定义为右支架内侧面，则：在左支架内侧面的前端以及右支架内侧面的前端分别形成左凸缘以及右凸缘，左凸缘与右凸缘左右对称设置，从而在左支架内侧面的前端部以及右支架内侧面的前端部分别形成左侧半凹槽以及右侧半凹槽；

左棱镜支架及右棱镜支架的顶面分别固定有形状为等腰直角三角形的左光学玻璃棱镜以及形状为等腰直角三角形的右光学玻璃棱镜；将光学玻璃棱镜中位于等腰直角三角形两条直角边上的面分别定义为外侧面以及内侧面，将光学玻璃棱镜中位于等腰直角三角形斜边上的面定义为前侧面；内侧面面向被测试者的眼睛，被测试者眼睛的影像通过内侧面透射入光学玻璃棱镜内，再通过前侧面被反射至外侧面，在外侧面处形成投影图像；左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的内侧面上有带刻度的标尺；

左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的外侧面的后方分别设有左摄像头以及右摄像头，左摄像头以及右摄像头分别固定在左棱镜支架及右棱镜支架上，左摄像头以及右摄像头的镜头对准左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的外侧面，且分别位于其中央位置；左摄像头镜头的进光面与左光学玻璃棱镜的外侧面平行，通过左摄像头能够拍摄左光学玻璃棱镜内侧面上标尺的10～25mm刻度区域；右摄像头镜头的进光面与右光学玻璃棱镜的外侧面平行，通过右摄像头7能够拍摄右光学玻璃棱镜内侧面上标尺的10～25mm刻度区域；

右棱镜支架上的动栅组件、左摄像头及右摄像头通过有线方式或无线方式与控制器内的MCU单元建立数据通信，MCU单元与控制器的显示屏相连。

2.如权利要求1所述的一种眼球突出测量仪，其特征在于，所述右棱镜支架通过卡槽固定于所述横杆上。

3.如权利要求1所述的一种眼球突出测量仪，其特征在于，所述左光学玻璃棱镜及所述右光学玻璃棱镜的前侧面为光滑面；

或在所述左光学玻璃棱镜及所述右光学玻璃棱镜的前侧面设有竖直的红线，并在所述左光学玻璃棱镜及所述右光学玻璃棱镜的内侧面同样设有竖直的红线。

4.如权利要求1所述的一种眼球突出测量仪，其特征在于，所述控制器包括壳体，所述MCU单元置于壳体内；壳体背面上端有上抓持片、背面下端有下抓持片，壳体通过上抓持片以及下抓持片卡在所述右棱镜支架的后部端面上；壳体顶面有与其内的MCU单元相连的控制按钮，壳体正面有与其内的MCU单元相连的显示屏。

5.如权利要求1所述的一种眼球突出测量仪，其特征在于，还包括储存模块，所述MCU单元与储存模块相连。

6.一种眼球突出度测量方法，其特征在于，采用权利要求1所述的眼球突出测量仪，包括以下步骤：

步骤1、被测试者以坐姿正视前方；

步骤2、移动右棱镜支架，直至左侧半凹槽以及右侧半凹槽分别卡抵在被测试者的两颞侧眶缘最低处，此时，动栅组件获得右棱镜支架相对于横杆的移动距离，并将该移动距离上传至MCU单元；

步骤3、MCU单元在持续一段时间内接收到稳定不变的移动距离后，将该移动距离作为眶距，通过显示屏显示眶距和/或将眶距存入存储模块内，随后进入步骤4；

步骤4、MCU单元激活左摄像头及右摄像头，分别通过左摄像头及右摄像头拍摄被测试者的两个眼睛以及同侧的标尺在左光学玻璃棱镜及右光学玻璃棱镜的外侧面上的投影图像，并且在一定时间长度内，以固定拍摄周期连续获得N张投影图像；

步骤5、MCU单元基于通过左摄像头的N张投影图像获得被测试者由一个眼睛的N个眼球突出度数据一组成的眼球突出度数据集一；MCU单元基于通过右摄像头的N张投影图像获得被测试者由另一个眼睛的N个眼球突出度数据二组成的眼球突出度数据集二；

步骤6、计算眼球突出度数据集一的均值以及眼球突出度数据集二的均值，基于均值评价相应单个眼睛的突眼程度；

计算眼球突出度数据集一以及眼球突出度数据集二中所有数据的均值，基于均值评价双眼的突眼程度；

计算眼球突出度数据集一的标准差以及眼球突出度数据集二的标准差，基于标准差评价检测误差、检测的一致性和检测的可重复性；

步骤7、通过显示屏显示步骤6计算得到的值和/或将步骤6计算得到的值存入存储模块内；

若步骤6得到的标准差大于设定的阈值，则表示可能存在测量误差，重新进行检查；若步骤6得到的均值处于预先设定的正常值范围之外，则重新进行检查。

7.如权利要求6所述的一种眼球突出度测量方法，其特征在于，步骤5中，MCU单元采用以下方法基于一张投影图像获得被测试者的一个眼球突出度数据一或一个眼球突出度数据二：

根据投影图像获得色阶对比图，根据色阶对比图确定眼球角膜顶点及其对应的标尺的刻度，进而确定眼球角膜顶点在标尺上的具体投影位置，得到眼球突出度数据一或眼球突出度数据二。

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