專利名稱：具有可視校驗的自動瞳孔計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可視校驗的自動瞳孔計。
背景技術(shù)：
瞳孔計是被設(shè)計來用于測量個體的瞳孔間距的裝置。其包括利用適于在個體的至 少一只眼睛上產(chǎn)生角膜反射的光源，并且繼而對所述反射進(jìn)行定位。所述瞳孔計可以是手動的，例如專利文獻(xiàn)FR1506352中所描述的瞳孔計。該裝置設(shè)有三個窗口，其中兩個窗口再現(xiàn)了置于個體鼻子上的眼鏡架，負(fù)責(zé)測 量的觀察者的眼睛所處的相對窗口放置在準(zhǔn)直透鏡的焦點處，從而使得光源位于無限 遠(yuǎn)以對應(yīng)于個體的遠(yuǎn)視。該透鏡可以沿著視軸平移移動，從而能夠進(jìn)行近視測量；然 后使透鏡移動得更接近光源。處于測量位置的觀察者移動一個可移動的標(biāo)記，使其與 角膜反射相對應(yīng)，從而獲得每個瞳孔的軸的軌跡，由此測量個體每只眼睛的瞳孔半距 (pui1laryhalf-di stance)。這種手動瞳孔計花費時間多并且容易出現(xiàn)測量精度方面的問題。最近，已經(jīng)提出了一種自動瞳孔計，例如專利文獻(xiàn)FR2618666中所述的瞳孔計。將其中對應(yīng)于瞳孔反射的光線朝探測接收器引導(dǎo)，該探測接收器為光敏接收器或 者光電二極管，然后以電子化的方式計算瞳孔間距。測量完全自動完成，無需觀察者。因為這種瞳孔計與操作者無關(guān)，所以非常精確，然而會出現(xiàn)以下問題。瞳孔間距要被測量的個體可能會出現(xiàn)妨礙準(zhǔn)確測量的行為。例如，個體會閉眼、眨 眼，或者可能看錯方向，即沒有朝向光源的方向看。如果個體未看無限遠(yuǎn)，則會導(dǎo)致對瞳孔 半距測量的錯誤，即最終導(dǎo)致對瞳孔間距測量的錯誤。此外，環(huán)境發(fā)光情況會干擾測量，從 而造成不精確的值。在自動瞳孔計中，目前不可能探測出上述錯誤。邏輯上并且鑒于利用瞳孔計的測量方法正在發(fā)展，可以設(shè)想通過類似自動的方式 來校驗個體的眼睛是否準(zhǔn)確定位。但是，校驗眼睛是否睜開并非易事，這是因為可能發(fā)生的是例如角膜反射是部分 可見的，如果恰好在眼瞼運動時拍攝照片，這樣就導(dǎo)致所獲得的結(jié)果在精度方面不太準(zhǔn)確， 但并不能說是錯誤。當(dāng)可以校驗時，必須設(shè)想使用能夠?qū)嵤┍姸嘤嬎愕碾娮硬考?，以便分析圖像。所述 部件一般非常昂貴、體積大，并且耗費大量電能，由此增加了使裝置便攜化的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了自動瞳孔計中校驗個體的眼睛的準(zhǔn)確定位的問題。為此，本發(fā)明提供了一種自動瞳孔計，其包括光源，其適于在面向第一和第二窗 口的個體的至少一只眼睛上產(chǎn)生角膜反射；準(zhǔn)直透鏡，其至少用于將光源定位為對應(yīng)于個 體的遠(yuǎn)視；探測接收器，其用于自動定位所述反射；以及計算器，其用于計算所述個體的瞳
3孔間距，該瞳孔計的特征在于，其還包括第三窗口，其中負(fù)責(zé)測量的觀察者的眼睛置于所述 透鏡焦點附近，從而觀察并且校驗測量情況。在優(yōu)選實施例中，在校驗之后，觀察者確認(rèn)該測量，并且為了使之成為可能，瞳孔 計包括設(shè)計成由所述觀察者啟動并且確認(rèn)所述測量的激勵器裝置。有利的是，所述探測接收器是照相機。其可以包括至少一個反射鏡，用于將所述角膜反射傳送到所述探測接收器。
有利的是，根據(jù)本發(fā)明的瞳孔計包括單眼遮蔽設(shè)置。所述遮蔽設(shè)置可以包括具有電控光闌的兩個屏幕，它們設(shè)置為分別面向第一和第
二窗口 ο優(yōu)選的是，所述計算器包括用于計算所述個體近視時的瞳孔間距的模塊。所述計算器可以包括用于計算所述個體眼睛半徑的模塊。所述計算器可以包括用于校正作為所述個體的眼睛相對于相應(yīng)眼鏡鏡片的距離 的函數(shù)的所述測量值的模塊。有利的是，所述光源是紅外光源。該瞳孔計還可以包括用于近視測量的光源。


以下參照僅表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明的瞳孔計的平面圖；圖2是沿圖1中II-II線的截面圖；圖3是沿圖1中III-III線的截面圖；圖4是沿圖1中IV-IV線的截面圖；圖5是表示整體的瞳孔計的視圖；圖6是表示作為個體的眼睛與個體的眼鏡鏡片之間距離的函數(shù)的測量校正的圖 表；圖7和8是本發(fā)明變型的功能配置的視圖。
具體實施例方式圖1-4中詳細(xì)表示了根據(jù)本發(fā)明的自動瞳孔計。該瞳孔計包括設(shè)有部分2的殼體1，該部分2再現(xiàn)了放置在瞳孔間距待測的個體的 鼻子上的眼鏡架。在該殼體內(nèi)，該自動瞳孔計包括·紅外光源3，其適于在個體的至少一只眼睛上生成角膜反射，兩只眼睛分別面向
第一或第二窗口 4;·可見光源5，其放置在紅外光源旁邊并且用于被所述個體觀看和注視；·準(zhǔn)直透鏡6，其至少用于定位光源3、5，從而對應(yīng)于所述個體的遠(yuǎn)視，紅外光源3 和可見光源5位于透鏡6的焦點附近；·探測接收器，其由用于自動定位所述反射的照相機7構(gòu)成；以及·由電子卡8攜帶的計算器，其包含在殼體1中并且?guī)в姓障鄼C，該計算器用于計算個體的瞳孔間距。如果給定照相機7的位置，傾斜45°的透明反射鏡9用于將對應(yīng)于角膜反射的光 通量朝照相機7傳遞。電子卡8還包括發(fā)光二極管(LED)屏幕或者液晶顯示(IXD)型顯示器11，其放置 于設(shè)置在所述殼體中的開口的前面，并且用于顯示測得的瞳孔間距以及瞳孔半距。殼體包括第三窗口 12，該第三窗口 12與所述個體觀看和注視所通過的兩個窗口 4 相面對，負(fù)責(zé)進(jìn)行測量的觀察者的眼睛置于準(zhǔn)直透鏡6的焦點處，以便校驗測量情況。該瞳孔計還具有由兩個屏幕13、14構(gòu)成的單目鏡掩蔽設(shè)置，其具有分別設(shè)置為面 向第一和第二窗口 4的電控光闌。進(jìn)行測量的方法以及該瞳孔計的操作如下。負(fù)責(zé)測量的觀察者將瞳孔計的殼體1置于人臉上，然后通過第三窗口 12觀看，通 過觀察角膜反射是否恰當(dāng)?shù)丶性谘劬Φ耐滓约霸撊耸欠裉幱诜€(wěn)定的凝視狀態(tài)，即兩只 眼睛均睜開，來通過觀測來校驗所述人是否真正沿著正確的方向觀看，即朝向可見光源5。 當(dāng)這些條件均滿足時，觀察者通過按壓按鈕型激勵裝置13來啟動測量，否則同樣通過按壓 所述按鈕13來確認(rèn)最近實施的測量，該按鈕與計算器電連接。在功能上，通過兩個窗口 4朝可見光源5凝視的人幾乎也同樣朝向紅外光源3凝 視。紅外光源3在個體的每只眼睛上產(chǎn)生角膜反射。部分角膜反射通過在半透明反射鏡9 上的反射朝照相機7傳送。觀察者觀察可見光源5生成的角膜反射。紅外光源3也用作可見光源5，以便在照相機上獲得更好的圖像，這是因為角膜上 的反射強度高，而不會使被觀察者感到目眩，以及因為減少了寄生環(huán)境光通量(parasitic ambient light flux)的影響。然而，在測量被確認(rèn)的時刻，可以僅通過利用閃光燈短暫地 提高光強度來使用該可見光源。當(dāng)使用紅外光源時，優(yōu)選使用紅外濾光器，該濾光器適于僅使對應(yīng)于所述光源的 紅外輻射的波長通過。該濾光器放置在照相機傳感器的前面，或者照相機的前面，否則可選 的是由反射鏡9來實現(xiàn)，這樣的話，反射鏡9僅反射紅外輻射，而允許其他波長穿過。這種 反射鏡也稱作“冷反射鏡”。將來自照相機的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給計算器，該計算器可以是簡單設(shè)備，例如來自供 應(yīng)商Analog Devices的ADSP-BF531型。通過計算分別對應(yīng)于右眼和左眼的兩個區(qū)域中呈 現(xiàn)出超過一定閾值的強度的多個點的重心來實施測量。這種計算僅需要非常小的計算功 能，并且可以與照相機所執(zhí)行的圖像拍攝同時進(jìn)行。可以將瞳孔計放置在臺子上，其可以自動觸發(fā)以將測量值發(fā)送給計算機10的處 理軟件，并且還可以用于使電池充電，如圖5所示?？梢越柚鶺iFi或者類似的無線網(wǎng)絡(luò)使 瞳孔計與計算機連接。該測量可以與利用具有電控光闌的兩個屏幕13和14的單眼半距測量相關(guān)，或者可以被該單眼半距測量取代。通過調(diào)整施加到屏幕的電壓，能夠使屏幕相互獨立地從透明 狀態(tài)切換到遮蔽狀態(tài)以及再返回透明狀態(tài)。因此，可以將一個屏幕設(shè)置為遮蔽狀態(tài)，從而僅 向另一只眼睛提供影像。這樣，通過在另一只眼睛被遮蔽時使未聚焦在光源上的眼睛移動，可以探測斜視的問題。因此可以探測到弱視的問題，即一只眼睛無法看到東西的情況，這是因為當(dāng)正常眼睛被遮住時，弱視眼睛的半距不同于雙目測量獲得的半距。計算器還具有用于計算個體在近視(near vision)情況中的瞳孔間距的模塊。根據(jù)遠(yuǎn)視測量能夠推斷出近視測量。為此，知道眼睛的半徑R就足夠了，估計該半 徑與平均半徑相等。然后使用以下公式<formula>formula see original document page 6</formula>
已知<formula>formula see original document page 6</formula>
其中PDd_fv是在遠(yuǎn)視(far vision)情況中的瞳孔半距；PDd_nv是在近視情況中的瞳孔半距；以及D是光源3與在近視情況中個體的眼睛之間的距離。該計算器還可以包括用于校正作為個體眼睛與相應(yīng)眼鏡鏡片之間的距離的函數(shù) 的測得的瞳孔間距的模塊。參照圖6，在近視情況中的瞳孔間距偏離框架平面的值直接受到每個眼鏡鏡片義、 V2與相應(yīng)眼睛的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離d的影響，并且現(xiàn)有的瞳孔計并未考慮該距離。在根 據(jù)本發(fā)明的瞳孔計中，輸入該距離d的值，并且如下計算在近視情況中瞳孔間距的值<formula>formula see original document page 6</formula>
其中PD_fv是遠(yuǎn)視情況中的瞳孔間距；PD_nv是框架平面中在近視情況中的瞳孔間距；以及D是真正的或理論上的在近視情況中的顯示距離。因此，當(dāng)僅對遠(yuǎn)視進(jìn)行測量時，如果輸入了鏡片與眼睛中心之間的距離d，則可以 精確地確定不同D值時在近視情況中的瞳孔間距。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以對所述瞳孔計進(jìn)行各種變形。根據(jù)所述實施例，從光源3到人眼的光線路徑以及從角膜反射到照相機7的光線 路徑略微地偏移，這是因為沿著紅外光源3的觀察軸Z以及垂直軸Y相對于照相機的偏移 造成的。Z方向上的偏移在測得的瞳孔半距中產(chǎn)生了微小的不精確度，這是能夠通過例如利 用校正表進(jìn)行校正的，該校正表給出了應(yīng)用于右和左瞳孔半距的作為該值的函數(shù)的校正。如圖7所示，利用多個半透明反射鏡可以使這些路徑在很大程度上重合，一個反 射鏡9’專用于光源，另一個反射鏡9專用于照相機。取代使用半透明反射鏡還可以使用專用于照相機的可移除的旋轉(zhuǎn)反射鏡9，如箭 頭所示。與按下按鈕13相同步地使該反射鏡收回，從而能夠使照相機接收光通量，然后其 自動返回其初始位置。可以通過電或機械手段控制該同步性。這種方案可以獲得比使用靜 止半透明反射鏡時更大的光通量。還可以使用僅反射紅外光的“冷“反射鏡。因此紅外光源3必須位于反射鏡的下 游。這種配置無論在針對觀察者的可見光方面還是在針對照相機的紅外光方面都可以獲得 最大的光通量水平，這是因為可見光通量完全地被反射鏡9透過，而紅外光通量完全地朝 照相機反射。因此所述冷反射鏡還起到濾波功能，這是因為僅將對應(yīng)于紅外光源3、6的波長傳遞到照相機。如圖8所述，還可以使光源3到人眼的光線路徑以及從角膜反射到照相機7的光線路徑偏移，從而無需任何半透明反射鏡。但是這樣負(fù)責(zé)測量的觀察者觀察到相對于人眼 瞳孔的角膜反射偏移。當(dāng)所述偏移是垂直的時，如圖8所示，無需測量校正。當(dāng)所述偏移是水平的是，可以通過向所獲得的測量值添加預(yù)定恒定值或從所獲得 的測量值減去預(yù)定恒定值來對測得的半距進(jìn)行平均校正。根據(jù)本發(fā)明的瞳孔計所關(guān)注的使用者是驗光師，即負(fù)責(zé)進(jìn)行測量的觀察者。該裝 置能夠使他們快速而精確地進(jìn)行瞳孔半距測量，并且該裝置還具有與當(dāng)前裝置相似的成 本?？梢詫?zhǔn)直透鏡6安裝成可平移移動，由此可以直接測量近視狀態(tài)下的瞳孔間 距，或者可以增加適于進(jìn)行在近視狀態(tài)中的測試并且位于透鏡與其焦點之間的光源，如圖2 中由點Snv所示的。在這些情況下，該計算器可以包括用于計算眼睛半徑的模塊，并且所述裝置可以 更有利地用于制備眼鏡鏡片。根據(jù)近視狀態(tài)和遠(yuǎn)視狀態(tài)的半間距(half-spacing)測量值可以測量眼睛的半 徑。適用以下關(guān)系<formula>formula see original document page 7</formula>
權(quán)利要求
一種自動瞳孔計，其包括光源(3)，其適于在面向第一和第二窗口(4)的個體的至少一只眼睛上產(chǎn)生角膜反射；準(zhǔn)直透鏡(6)，其至少用于將所述光源定位為對應(yīng)于個體的遠(yuǎn)視；探測接收器(7)，其用于自動定位所述反射；以及計算器，其用于計算所述個體的瞳孔間距，該瞳孔計的特征在于其還包括第三窗口(12)，其中負(fù)責(zé)測量的觀察者的眼睛被設(shè)計為置于所述透鏡(6)焦點附近，從而觀察并且校驗測量情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔計，其特征在于其包括激勵器裝置(13)，該激勵器裝置 被設(shè)計為用于由所述觀察者啟動并且確認(rèn)所述測量。
3.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的瞳孔計，其特征在于所述探測接收器(7)是照相機。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的瞳孔計，其特征在于其包括至少一個反射鏡(9)， 用于將所述角膜反射向所述探測接收器(7)傳送。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的瞳孔計，其特征在于其包括單眼遮蔽設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的瞳孔計，其特征在于所述遮蔽設(shè)置包括具有電控光闌的兩 個屏幕(13、14)，它們設(shè)置為分別面向第一和第二窗口(4)。
7.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的瞳孔計，其特征在于所述計算器包括用于計算所 述個體在近視狀態(tài)下的瞳孔間距的模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的瞳孔計，其特征在于所述計算器包括用于計算 所述個體眼睛半徑的模塊。
9.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的瞳孔計，其特征在于所述計算器包括用于校正作 為所述個體的眼睛相對于相應(yīng)眼鏡鏡片的距離的函數(shù)的所述測量值的模塊。
10.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的瞳孔計，其特征在于所述光源(3)是紅外光源。
11.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的瞳孔計，其特征在于其還包括用于近視測量的 光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動瞳孔計，其包括光源(3)，其適于在面向第一和第二窗口(4)的個體的至少一只眼睛上產(chǎn)生角膜反射；準(zhǔn)直透鏡(6)，其至少用于將光源定位為對應(yīng)于個體的遠(yuǎn)視；探測接收器(7)，其用于自動定位所述反射；以及計算器，其用于計算所述個體的瞳孔間距，該瞳孔計的特征在于其還包括第三窗口(12)，其中負(fù)責(zé)測量的觀察者的眼睛置于所述透鏡(6)焦點附近，從而觀察并且校驗測量情況。
文檔編號A61B3/11GK101820813SQ200880110462
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者M·諾徹 申請人:埃西勒國際通用光學(xué)公司