CN108324239B - 便携式智能验光仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式智能验光仪，包括壳体，壳体内设置有用于显示测量图案和放松图案的智能终端、用于改变测量图案与人眼之间光学路径的光学透镜组件、用于改变光学透镜组件在设备内的相对距离和位置的机械调节组件以及用于对测量值进行分析处理的信号处理组件；所述信号处理组件的输入端连接机械调节组件的信号输出端，信号处理组件的输出端连接智能终端的受控端；所述机械调节组件的控制端与光学透镜组件中的器件固定连接。本发明通过简单操作即可随时随地地对眼睛的屈光度和视力进行测量，还可通过智能终端的显示屏幕显示出一定时间段内所有测量值的变化趋势，方便被测者对自身视力状况进行评估和预测，对青少年近视眼的预防起到良好效果。

Description

便携式智能验光仪

技术领域

本发明涉及光学设备技术领域，特别是一种用于检测人眼视力状态的验光仪。

背景技术

人眼的视觉系统由角膜、房水、晶状体、玻璃体、视网膜和视神经等组成。进入眼睛的光线经眼睛的屈光系统折射后聚焦到视网膜上，视网膜上的视觉细胞感受到光后，将视觉信息传递到视觉皮层，经处理后形成视觉。正常眼睛的眼轴长度约为24mm，屈光力约为60D，其中角膜占全眼屈光度的75%左右，是最重要的屈光部分。晶状体本身具有弹性，其可在睫状肌和悬韧带的牵拉作用下，改变表面曲率，改变其屈光能力，实现人眼视觉的调节功能，达到清晰视物。正常状态下，当晶状体完全放松时，无限远处过来的平行光恰好在视网膜处聚焦，该情况下的眼睛为正视眼。当眼睛完全处于放松状态时，眼睛的屈光能力叫做眼睛的静态屈光力，但在日常生活中，比如精细工作和学习中，物体在距离眼睛较近的位置，物体发出的发散光会聚焦到视网膜的后面，需要眼睛改变其屈光状态将物体的像呈现在视网膜上，这种人眼通过改变眼睛的屈光能力以看清近处物体的现象，叫做眼睛的调节，该状态下眼睛的屈光能力叫做眼睛的动态屈光力。存在静态屈光能力异常的近视眼是只能将光线聚焦到视网膜前，而远视眼是只能将光线聚焦到视网膜之后，以上两种视觉缺陷称为球面像差；如果眼睛屈光系统在不同子午线的曲率半径有差异，造成眼睛不同方向上的屈光力不同，图像无法准确聚焦为一点，而是形成两焦线或者多焦线，该情况称为散光，为眼睛的柱面像差；上述缺陷统称为眼睛的屈光不正。还有一种缺陷称为老视，其形成原因是随着年龄的增长，晶状体老化变硬和睫状肌肌力的减弱，使眼睛的调节范围变小，出现近距离视物困难的现象，是人类视觉随年龄增长而发生的正常生理现象。眼睛的近视、远视、散光以及老视等光学缺陷都可以通过佩戴矫正透镜进行补偿，正透镜（汇聚）用于补偿远视像差，负透镜（发散）用于补偿近视像差。

日常生活中最常见的视觉系统问题便是近视、远视、散光等屈光不正的问题。其中尤以近视对人的影响最大，随着社会的高速发展，人们的近视患病率逐年增加。其原因涉及人种因素、遗传因素、教育体系、应试教育因素、近距离用眼因素、胚胎发育不良因素、生长失调因素、环境因素以及不科学的防治方法、产品和措施等等，上述综合因素的存在导致近视发病率居高不下，尤其是儿童青少年。目前，各国政府以及眼视光健康专家普遍认同了近视防控应该强调预防为主的方针，比如2016年，中国国家卫生和计划生育委员会在“关于加强儿童青少年近视防控工作的指导意见”中明确要求注重早期发现，以采取有效干预措施防止近视的发生。

早期发现是指从儿童时期开始，高密度采集和检测与视力健康相关的数据，不仅可以把儿童分为无近视、高危状态、近视3个群体，而且还可以获得各年龄段的生理屈光力和裸眼远视力以及各年龄段屈光状态下各屈光参数的匹配系数关系，对近视眼的预测、干预防治将会起到十分关键的作用。

上述视力高危状态的主要表现形式是假性近视，近视的产生在早期阶段即表现为假性近视，是可逆性改变，如果能够及时发现并采取有效干预措施，就可以去除假性近视和恢复视力，所以如果能够在近视高发的儿童青少年阶段，多频度监测眼睛的屈光力变化，就能及早发现视力的下降，及时发现假性近视并能采取有效干预措施，以恢复视力，对减少近视眼的发生意义重大。

然而，与视力健康相关数据的采集以及眼睛屈光状态的检测操作起来费时费力，如仅仅通过E视力表进行，几乎没有什么意义；如要准确采集则需要到眼科医院或门诊使用大型昂贵的仪器和复杂的手段进行，检测过程中需要专业技术人员与被测者进行语言交互，人力、物力成本都很高，且很难适用于年龄较低或者具有听力障碍的人员；另外，该检测手段不利于视力的高频度检测评估，难以做到眼睛屈光不正缺陷（尤其是近视）的及早发现。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种成本低廉的便携式智能验光仪，能够普及到每个家庭中，方便人们随时随地测量眼睛的屈光度和视力。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

便携式智能验光仪，包括佩戴在头部的壳体，壳体内设置有用于显示测量图案和放松图案的智能终端、用于改变测量图案与人眼之间光学路径的光学透镜组件、用于改变光学透镜组件在设备内的相对距离和位置的机械调节组件以及用于对测量值进行分析处理的信号处理组件；所述信号处理组件的输入端连接机械调节组件的信号输出端，信号处理组件的输出端连接智能终端的受控端；所述机械调节组件的控制端与光学透镜组件中的器件固定连接。

上述便携式智能验光仪，所述光学透镜组件包括并列设置在壳体内用于测量瞳距和屈光能力的屈光能力测量透镜组、用于测量裸眼视力的视力测量透镜组以及用于刺激眼睛放松或紧张的辅助透镜组，所述壳体沿中心轴线对称设置有分别对应被测者左右眼的两个通道，所述屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组并列设置在一个通道中且屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组能够在机械调节组件的带动下在通道内左右移动，所述辅助透镜组固定设置在另一通道中。

上述便携式智能验光仪，所述屈光能力测量透镜组包括一块用于实现对所述测量图案进行缩放的第一凹透镜、一块用于改变测量图案与被测者之间目视距离的第一凸透镜以及用于实现眼睛各性能参数测量并与智能终端屏幕相平行的裂隙片，所述第一凹透镜靠近智能终端设置，裂隙片靠近被测者眼睛的光路末端设置，第一凸透镜设置于第一凹透镜和裂隙片之间且靠近裂隙片设置。

上述便携式智能验光仪，所述裂隙片包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的部位开设有通光孔洞。

上述便携式智能验光仪，所述通光孔洞为两条平行设置的裂隙缝或几组相对的小孔，相邻裂隙缝或相邻小孔之间的间距为2.5±2mm。

上述便携式智能验光仪，所述机械调节组件包括用于改变屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组在壳体左右位置的横向调节机构、用于改变凹透镜在通道内前后位置的纵向调节机构以及用于向智能终端输入测量图案中的视标变换指令的输入机构。

上述便携式智能验光仪，所述视力测量透镜组包括两块用于缩小手机屏幕图像的第二凹透镜和一块用于改变屏幕图像的大小和目视距离第二凸透镜，所述第二凹透镜靠近智能终端设置，第二凸透镜靠近被测者眼睛的光路末端设置。

上述便携式智能验光仪，所述辅助透镜组内设置有一块用于改变目视距离的第三凸透镜，第三凹透镜靠近被测者眼睛的壳体末端设置。

上述便携式智能验光仪，所述信号处理组件包括数据处理器、用于采集光学透镜组件变化状态和位移量的编码器以及用于向智能终端发送测量结果的通信模块；所述数据处理器的输入端连接编码器的信号端，数据处理器的输出端连接通信模块的受控端。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过简单操作即可随时随地地对眼睛的性能参数进行测量，还可通过智能终端显示出一定时间段内所有测量值的变化趋势，方便被测者对自身视觉状况进行评估和预测，及时发现由假性近视到真性近视转变的过程，通过对处于假性近视阶段的视觉系统及时进行训练与干预达到恢复正视眼的目的，避免真性近视的发生，对青少年近视眼的预防起到良好效果。

本发明结构简单、操作方便、成本低廉，可在家庭环境中广泛推广应用，实现对家庭中所有成员的视力发展情况进行检测。另外，本发明在使用过程中无需借助专业技术人员，只需被测者本人便可完成测量；并且测量精度可以媲美电脑验光仪。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明所述裂隙片的光学原理图；

图3为本发明所述裂隙片的另一结构示意图。

其中：1.壳体，111.屈光能力测量透镜组，112.视力测量透镜组，113.辅助透镜组，12.机械调节组件，13.裂隙片，2.智能终端，211第一测量图案，212.遮挡图案，213.放松图案，214.第二测量图案，3.被测者眼睛。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种便携式智能验光仪，包括佩戴在头部的壳体，壳体内设置有智能终端2、光学透镜组件、机械调节组件12和信号处理组件；信号处理组件的输入端连接机械调节组件的信号输出端，信号处理组件的输出端连接智能终端的受控端。其中，智能终端用于显示测量图案、遮挡图案、放松图案以及测试结果，光学透镜组件用于改变测量图案与人眼之间的光学路径，机械调节组件用于改变光学透镜组件在设备内的相对距离和位置，信号处理组件用于对测量值进行分析处理。

光学透镜组件包括并列设置在壳体内的屈光能力测量透镜组、视力测量透镜组和辅助透镜组，其中屈光能力测量透镜组用于瞳距、屈光能力的测量，视力测量透镜组用于裸眼视力的测量，辅助透镜组用于刺激另外一只眼睛的放松或紧张。本发明中，壳体沿中心轴线对称设置有分别对应被测者左右眼的两个通道，其中，屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组并列设置在一个通道中，且屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组能够在机械调节组件的带动下在通道内左右移动；辅助透镜组固定设置在另一通道中。

在对眼睛进行测试的过程中，需要根据眼睛测试的指标变换智能终端中显示的图案，智能终端显示的图案有测量图案（如图1中的211、214）、遮挡图案（如图1中的212）、放松图案（如图1中的213）。眼睛的测试指标主要有：瞳距、屈光能力和视力，其中瞳距又包含远瞳距和近瞳距；屈光能力包括静态屈光力和动态屈光力，也即调节远点和调节近点的测试；视力通常指眼睛的裸眼视力；由以上测试指标可以得到眼睛的调节范围和调节幅度。

测试眼睛的静态屈光能力（即调节远点）时，使用便携式验光仪的辅助透镜组和屈光能力测量透镜组，智能终端上对应被测者的两只眼睛分别显示第一测量图案和放松图案；测试眼睛的调节近点以及瞳距时，智能终端上对应被测者的两只眼睛分别显示第一测量图案和遮挡图案。

测量图案中设置有两个相对的视标，用于测试被测者的一只眼睛；放松图案模拟无限远处用于使另一只眼睛处于放松状态；遮挡图案则用于模拟眼睛被遮挡的状态。在测试过程中，测量图案的光线经光学透镜组件偏折后进入被测者眼睛，在被测者眼睛的视网膜底成像，成像的结果与眼睛的健康状况有关。

智能终端的显示屏可以采用黑白色或者彩色，本发明中选择具有彩色显示屏的智能终端。放松图案可以是几何图形也可以是自然风光，可以是静态图像也可以是动态图像，本发明中放松图案优选彩色的、具有景深特征的静态自然风光；遮挡图案为纯黑色背景；第一测量图案为黑色背景中的两个相对设置的视标，本发明中视标优选两条红绿色条。

在本发明中，如果正对被测试眼睛的测量图案的光线经光学透镜组件偏折后即模拟了无限远处射来的光线，该光线进入眼睛后，经过眼睛的光学系统后在视网膜或其前后会聚焦成一个点。当晶状体完全放松时，无限远处入射过来的平行光恰好在视网膜处聚焦，该情况下的眼睛为正视眼；而对于近视眼则是将光线聚焦到视网膜前；远视眼是将光线聚焦到视网膜之后。

在测量眼睛的静态屈光能力时，可使眼睛的睫状肌完全放松，控制眼睛的调节使其能够聚焦到尽可能远的位置。人的眼睛在观看不同距离的目标时，眼睛会产生辐辏和调节，幅辏会使眼睛自动地调整方向，以使眼睛能够产生双眼单视；眼睛的调节会使眼睛屈光系统的屈光能力改变，聚焦到某一点上，影响眼睛的静态屈光能力测量结果。因此本发明中，在测量眼睛的静态屈光能力时，左右眼分别对应不同的透镜组。

由于智能终端至眼睛的距离由壳体的尺寸决定，考虑到方便操作的要求，其壳体的尺寸不可能过长，本发明是利用光学透镜组件来使眼睛的目视距离发生改变，以实现对眼睛各性能指标的测试。

本发明中，眼睛屈光能力的测量是通过Scheiner原理实现，被测者通过裂隙片上的两个裂隙孔观察不同颜色测量图标的重合来实现测量。

当被测者眼睛的视觉系统的屈光能力处于不正常状态时，即第一测量图案经透镜组和裂隙片后进入眼睛汇聚的光线没有落到视网膜上时，通过改变光学调节组件调整透镜组在壳体中的位置或者改变智能终端上第一测量图案中两个红绿色条视标之间的距离，使眼睛内光线聚焦的点会向前或者向后移动，直到其恰好在视网膜处聚焦。在此状态下，被测者眼睛的模拟远点d即为眼睛远点的距离，模拟远点d与透镜组在壳体中的位置以及智能终端上第一测量图案中两个红绿色条视标之间的距离有关，本实施例以仅考虑红绿视标间距的变化为例对模拟远点的获得进行说明，即可通过智能终端上第一测量图案中两个红绿色条视标分别与与之对应的裂隙片上两裂隙缝之间连线的延长线交点来计算模拟远点d，模拟远点的距离其与屏幕上第一测量图案中红绿色条之间的距离关系为：

其中，a为裂隙片上两裂隙缝的间距，m为裂隙片与智能终端的距离，c为智能终端上第一测量图案中红绿色条之间的距离，t为眼睛到裂隙片的距离，单位为mm。获得眼睛的模拟远点以后，就可以得到眼睛的屈光力P（单位：屈光度）。

由于眼睛到裂隙片的距离t很小，远小于虚拟点到眼睛的距离，所以，t可以忽略，此时：

本发明中的屈光能力测量透镜组包括一块第一凹透镜、一块第一凸透镜和一块裂隙片，第一凹透镜靠近智能终端设置，用于实现对所述第一测量图案进行缩放；裂隙片靠近被测者眼睛的光路末端设置；第一凸透镜设置于第一凹透镜和裂隙片之间且靠近裂隙片设置，用于改变测量图案与被测者之间的目视距离。

上述透镜可以为球面镜、柱面镜、非球面镜、菲涅尔透镜；当然，由凹透镜和凸透镜构成的透镜组可以为单透镜或者双胶合透镜。用于对被测者眼睛进行测试时，保持被测眼睛、裂隙片、凸透镜、凹透镜以及智能终端测量图案处于同一光线光轴上；另一只眼睛则与智能终端遮挡图案处于同一光线光轴上。

裂隙片用于实现眼睛各性能参数的测量，包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的部位开设有通光孔洞。基板可以采用不透光材料制作，也可以采用半透光材料制作；基板上设置有入射光选择器件，入射光选择器件为滤光片或者是偏振光选择片；上述通光孔洞可以为直线裂隙缝、小孔或者是小孔阵列。

当裂隙片上的孔洞为两个或者更多时，显示屏幕上视标的光会通过所有孔洞，进入眼睛产生多个图像，互相产生干扰，影响测量。本实施例中，裂隙片选择在不透光材料制作的基板上安装对光波长具有选择性的滤光片，以消除之间的相互串扰；并在滤光片上开设两条平行的裂隙缝结构，两条平行的裂隙缝之间的间距与眼睛的瞳孔直径相应，为2.5±2mm；裂隙片的光学原理图如图2所示。

机械调节组件用于驱动透镜组中各器件和裂隙片改变在壳体内的位置，从而实现光线光程的改变。机械调节组件包括横向调节机构、纵向调节机构和输入机构，其中，横向调节机构用于改变屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组在壳体内的左右位置，纵向调节机构用于改变凹透镜在通道内的前后位置，输入机构用于向智能终端输入测量图案中的视标变换指令。机械调节组件的结构优选按钮、旋钮与齿轮传动的机械结构。

机械调节组件中的横向调节机构和纵向调节机构优选自动控制方式，当然，还可以为手动操作方式，输入机构选择手动操作机构。但无论是自动控制方式还是手动控制方式，都可采用光感传导、电子传导或者信息传导等方式来实现便携式验光仪中透镜、裂隙片中孔洞与智能终端的测量图案中图标的同步变化。

本发明中，机械调节组件、被测者以及信号处理组件三者配合进行测量状态的确认。

在本发明的另一实施例中，裂隙片采用液晶光相位调制器件，即在不透光的玻璃基板上，有规则排列的小孔阵列，如图3所示，小孔阵列中填充有液晶材料，液晶材料在外加电场的控制下，对通过其的光线产生相位调制，以控制光线能否够通过该小孔区域。对于采用液晶光相位调制器件的实施例，不需要相应的机械转动结构。

辅助透镜组位于另一只眼睛处，包括一块第三凸透镜；第三凸透镜紧靠被测者眼睛的壳体末端设置，用于使被测者观看智能终端屏幕显示的放松图案或者遮挡图案，可以为单透镜或透镜组，透镜可以选用单透镜、胶合透镜、非球面透镜或菲涅尔透镜等。

本发明所述信号处理组件包括数据处理器、用于采集光学透镜组变化状态和位移量的编码器以及用于向智能终端发送测量结果的通信模块；所述数据处理器的输入端连接编码器的信号端，数据处理器的输出端连接通信模块的受控端。

被测者通过操作机械调节组件来改变光学透镜组件中相关器件在壳体中的位置，当光学透镜组件中的器件移动过程中，被测者眼睛能够满足设定的要求时，被测者触发信号处理组件，信号处理组件根据触发信号记录当前光学透镜组件中相关器件的位置并计算相应的性能参数；被测者眼睛测试完成后，信号处理组件可通过智能终端进行测量值的直观显示。

上述光学透镜组件中由于调节机构的设置，当透镜组的器件在壳体内前后方向上发生线性位移时，智能终端上的测量图案与被测试眼睛之间的目视距离也会发生改变，在计算时，可以将光学透镜组件等效为焦距为f的单透镜，此时模拟远点的距离d与屏幕上两个视标之间的距离c的关系为：

其中，l为光学透镜组件与裂隙片间的距离，当光学透镜组件的等效焦距，即没有透镜，且透镜与裂隙片间的距离/>时，距离d即为：

可见，屈光力为智能终端上红绿色条两视标间距离的函数，可以通过改变智能终端上红绿色条两视标间的距离来测量眼睛的屈光度。

以上，通过改变智能终端上测量图案中两个红绿色条视标之间的间距，来实现被测者眼睛的屈光力测量。如果眼睛的角膜在不同子午线的曲率半径有差异造成眼睛不同方向上的屈光力不同时，图像则无法准确聚焦到视网膜上，该情况称为散光，为眼睛的柱面像差；具有球面像差和柱面像差的眼睛可以简单的表示为球面像差S和柱面像差C的加权求和：

其中，加权系数与眼睛的轴位A有关：/>，/>为测量散光度的子午线角度。本发明的实施例中，机械调节组件中还可包括用于在竖直平面内旋转裂隙片的旋转调节机构，通过旋转调节机构来同步调节裂隙片在竖直平面的旋转角度和智能终端上测量图案中视标在竖直平面的旋转角度，从而实现选取不同角度子午线对眼睛进行测量的目的，以获得眼睛的球面像差S、柱面像差C和轴位A。在本发明的另一实施例中，裂隙片采用液晶光相位调制器件时，通过控制液晶相位调制器上小孔阵列对的显示模式来实现不同角度下屈光度的测量。

另外，通过屈光能力测量透镜组和辅助透镜组，在智能终端屏幕对应被测者左右眼分别显示不同的第一测量图案和遮挡图案状态下，可通过调节屈光能力测量的透镜组在壳体内的左右位置进行被测者眼睛瞳距的测量。瞳距包含远瞳距和近瞳距。

采用本发明还可以通过切换智能终端中测量图案为E视标来实现被测者裸眼视力的测量。国家标准GB-11533-2011规定远视力的标准检查距离为d=5m，本发明利用高分辨率的智能终端来显示E视标，单个视标的尺寸最小能够达到像素点，通过在壳体内改变光学透镜组件中器件的位置实现将视标放大的同时将其目视距离放置到远处的目的，以实现在便携式装置内科学测量眼睛的裸眼视力。

测量眼睛的裸眼视力时，使用便携式验光仪的辅助透镜组和视力测量透镜组，智能终端上对应被测者的两只眼睛分别显示第二测量图案和遮挡图案，第二测量图案为“E”字形视标图案。

视力测量透镜组用于测量被测者的裸眼视力，包括自远至近依次设置在观察筒内的两块第二凹透镜和一块第二凸透镜，其中，第二凹透镜靠近智能终端设置，第二凸透镜靠近被测者眼睛的光路末端设置。

本发明实施例用于裸眼视力测量的视力测量透镜组，通过视力测量透镜组中各器件的光学变换，将屏幕上的E视标图案相对与检测者眼睛的目视距离变换到标准距离5m处。然后通过信号处理组件变化E视标的大小，直到被测者不能认清半数以上所出现视标的方向为止，触发信号处理组件，信号处理组件同步到智能终端，智能终端便可记录被测量眼睛的裸视力。

本发明所述的各透镜组中的透镜，为避免使用过程中形成色差和球差，影响成像后的视标显示效果，造成“E”字视标变形或出现边缘模糊的现象，使视标的辨识度变差，本发明的透镜优选具有很好的消除色差效果的胶合透镜和具有良好的消球差效果的非球面透镜，具体使用时，可以全部使用胶合透镜或者全部使用非球面透镜或者使用胶合透镜与非球面透镜或者普通透镜的组合。

下面详细说明本发明用于测试被测者眼睛的瞳距和调节力的实施过程。

一、瞳距测量

远瞳距的测量过程中，可采用左右眼睛的单眼远瞳距测量后，两者相加获得视觉系统的远瞳距。

远瞳距测量前，首先遮挡住被测者一只眼睛，先进行另一只眼睛单眼瞳距的测量，本实施例中测量眼睛通过屈光能力测量透镜组，另外一只眼睛通过辅助透镜组，观看智能终端智能终端。智能终端一侧为遮挡图案、另一侧显示具有红绿色条视标的第一测量图案来实现瞳距测量。测量时，通过横向调节机构调节屈光能力测量透镜组在壳体内的左右位置来保证被测者眼睛瞳孔、裂隙片上的通光孔洞、透镜组以及智能终端上的视标为一条直线，即被测者眼睛能够清楚地看到智能终端上的视标，屈光能力测量透镜组来回移动的过程中第一测量图案中的视标跟随裂隙片同步移动；而后，信号处理组件根据测量数据计算出单眼远瞳距，再通过无线或有线方式将测量的数据传输给智能终端进行显示。然后，掉转左右眼对应的透镜组，利用同样的方法，进行另一眼睛的单眼远瞳距测量。最后，信号处理组件将两只眼睛的单眼瞳距相加得到被测者双眼的远瞳距。

上述所述的测量数据是指屈光能力测量透镜组在壳体内左右移动的距离，根据此距离可以计算出屈光能力测量透镜组至壳体中心轴线间的距离，即为被测试眼睛的单眼瞳距。

本发明中，屈光能力测量透镜组在壳体内左右移动的距离还可以采用位移识别器进行采集，位移识别器可以采用滑线变阻器等，位移识别器将测量的位移量传输给信号处理组件进行处理，进行单眼远瞳距的计算。

当然，屈光能力测量透镜组在壳体内左右移动的距离还可以采用光感传导方式进行采集，光感传导方式是智能终端与信号处理组件共同配合实现。此种结构是通过信号处理组件启动智能终端进行光栅的灯光扫描，智能终端发出的扫描信号会从壳体的一侧匀速地向另一侧移动，当移动到壳体上对应透镜中心的光感元件时，触发信号处理组件中的电路，同时信号处理组件将电路触发信号反馈至智能终端，智能终端接收到信号后，停止灯光扫描，并记录灯光扫描停止点至便携仪中心轴线间的距离，通过该距离计算得到单眼远瞳距。

本实施例中的视标采用两条平行的红绿色条，色差较大且比较明亮，对于被测者来说，易于辨识。并且在测量了单眼远瞳距后，还可进行左右眼瞳距的对比，来确定被测者是否存在斜视状态。

测量眼睛的近瞳距时，通过改变智能终端上测量图案中两个红绿色条视标中心偏离光轴的距离，来进行近瞳距的测量。例如，采用人们经常使用的阅读近视距为33cm，那么通过调节两个红绿色条视标偏离光轴的距离，可以调节被测者眼睛与测量图案之间的模拟视距为33cm。

此时，采用单眼测量方式，即一只眼睛对应智能终端上的遮挡图案，被测试眼睛对应智能终端上的第一测量图案。通过横向调节机构调节屈光能力测量透镜组中裂隙片在壳体内的左右位置，直到眼睛通过裂隙片的裂隙孔看到测量视标清楚且明亮，停止操作并按下确认键，触发信号处理组件中的电路，信号处理组件计算出被测试眼睛的单眼近瞳距。然后，掉转左右眼对应的透镜组，利用同样的方法，进行另一眼睛的单眼近瞳距测量。最后，信号处理组件将两只眼睛的单眼瞳距相加得到被测者双眼的近瞳距。本发明采用仿生人脸弧度的面罩保证设备贴合被测者面部，并且在测量的过程中应保持眼睛相对于设备的位置不能左右移动，以保证测量的准确性。

调节力测量

通过测量被测者眼睛的动态屈光力（即调节近点）和静态屈光力（即调节远点）来计算眼睛的调节范围，调节范围为长度单位，单位为cm；同时也可以根据调节近点的屈光力和调节远点的屈光力计算眼睛的调节幅度，调节幅度为屈光力的单位，单位为屈光度，也就是通常意义上的调节力。

调节力的测量是通过屈光能力测量透镜组和辅助透镜组来实现测量的。

1、静态屈光力（即调节远点）测量

静态屈光力（即调节远点）的测量是基于眼睛放松状态下进行，即首先要进行双眼合像。被测者戴好本发明后，通过调节眼睛的位置以及便携式验光仪的裂隙片在壳体中左右方向上的位置来实现双眼合像，即两只眼睛分别透过屈光能力测量透镜组和辅助透镜组看到智能终端上显示为放松图案和第一测量图案合二为一的图像。实现双眼合像后，被测者的眼睛变处于放松状态，即目视无限远处，方便进行调节远点的测量。

在眼睛放松状态下，改变智能终端上显示的图案，使一只眼睛所对应的智能终端一侧显示放松图案，被测量的眼睛所对应的智能终端另一侧显示测量图案。通过调节输入机构使第一测量图案中红绿色条之间的间距逐渐缩小，当被测试眼睛观看到智能终端上测量图案中的红绿色条重合变为黄色条时，停止调整，并触发信号处理组件，信号处理组件根据红色条或绿色条向红绿色条中心移动的距离来计算被测量眼睛的调节远点值d_远，根据d_远计算调节远点的屈光力P_远。

2、动态屈光力（即调节近点）测量

调节近点测量时，通过改变屈光能力测量透镜组中凹透镜在壳体内的前后位置，模拟眼睛至智能终端显示图案的视距改变；被测者眼睛看到的图案会由模糊变清楚，一直移动到被测者眼睛看到的视标再次变模糊为止。此时，改变红绿色条之间的间距，直到被测者眼睛观看测量图案中红绿色条重合为黄色条时，停止操作并确认，触发信号处理组件中的电路，信号处理组件将信号发送给智能终端，智能终端根据凹透镜移动的距离和该距离下红绿视标的间距来计算被测量眼睛的调节近点值d_近，根据d_近计算调节近点的屈光力P。

通过调节近点和调节远点的测量即可获得单只眼睛的调节力，即单只眼睛的调节范围（d_远-d_近）以及单只眼睛的调节幅度（P_近-P_远）。

三、裸眼视力测量

裸眼视力的测量采用便携式智能验光仪中的视力测量透镜组和辅助透镜组来实现。

此时，采用单眼测量方式，即一只眼睛对应智能终端上的遮挡图案，被测试眼睛对应智能终端上的第二测量图案。通过横向调节机构调节视力测量透镜组在壳体内的左右位置，直到眼睛、视力测量透镜组以及智能终端上第二测量图上的E视标在同一光轴上，即可进行单眼视力的测量。

通过视力测量透镜组中各器件的光学变换，将智能终端屏幕上第二测量图中的E视标相对于检测者眼睛的目视距离变换到标准距离5m处。然后通过输入机构变换E视标的大小，直到被测者不能认清半数以上所出现视标的方向为止，触发信号处理组件，信号处理组件同步到智能终端，智能终端便可记录被测者眼睛的裸眼视力。

四、视力评估

本发明可以通过测量的静态屈光力数据、动态屈光力数据和裸眼视力来综合判断被测者的眼睛状态是否处于假性近视状态。具体判断方法如下。

如果被测者的静态屈光力小于等于零并大于等于-1.0、裸眼视力低于正常值、调节幅度低于标准调节幅度大小，则可初步判断被测者处于假性近视状态；如果被测者的静态屈光力小于等于零、裸眼视力低于正常值、调节幅度等于或小于标准调节幅度大小，则可初步判断被测者处于真性近视状态；如果被测者的屈光力在-0.25~+0.25之间、裸眼视力正常，则可初步判断被测者眼睛状态正常。

本发明还可通过信号处理组件分析汇总评判一定时间段内被测者所有测量值的变化趋势，并通过智能终端进行显示，方便被测者对自身视力状况进行评估和预测，及时发现由假性近视到真性近视转变的过程。

Claims (7)

1.便携式智能验光仪，其特征在于：包括佩戴在头部的壳体，壳体内设置有用于显示测量图案和放松图案的智能终端、用于改变测量图案与人眼之间光学路径的光学透镜组件、用于改变光学透镜组件在设备内的相对距离和位置的机械调节组件以及用于对测量值进行分析处理的信号处理组件；所述信号处理组件的输入端连接机械调节组件的信号输出端，信号处理组件的输出端连接智能终端的受控端；所述机械调节组件的控制端与光学透镜组件中的器件固定连接；

所述光学透镜组件包括并列设置在壳体内用于测量瞳距和屈光能力的屈光能力测量透镜组、用于测量裸眼视力的视力测量透镜组以及用于刺激眼睛放松或紧张的辅助透镜组，所述壳体沿中心轴线对称设置有分别对应被测者左右眼的两个通道，所述屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组并列设置在一个通道中且屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组能够在机械调节组件的带动下在通道内左右移动，所述辅助透镜组固定设置在另一通道中；

所述测量图案包括黑色背景中的两个相对设置的不同颜色的视标；所述屈光能力测量透镜组包括一块用于实现对所述测量图案进行缩放的第一凹透镜、一块用于改变测量图案与被测者之间目视距离的第一凸透镜以及用于实现眼睛各性能参数测量并与智能终端屏幕相平行的裂隙片，所述第一凹透镜靠近智能终端设置，裂隙片靠近被测者眼睛的光路末端设置，第一凸透镜设置于第一凹透镜和裂隙片之间且靠近裂隙片设置。

2.根据权利要求1所述的便携式智能验光仪，其特征在于：所述裂隙片包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的部位开设有通光孔洞。

3.根据权利要求2所述的便携式智能验光仪，其特征在于：所述通光孔洞为两条平行设置的裂隙缝或者几组相对的小孔，相邻裂隙缝或相邻小孔之间的间距为2.5±2mm。

4.根据权利要求1所述的便携式智能验光仪，其特征在于：所述机械调节组件包括用于改变屈光能力测量透镜组和视力测量透镜组在壳体左右位置的横向调节机构、用于改变凹透镜在通道内前后位置的纵向调节机构以及用于向智能终端输入测量图案中的视标变换指令的输入机构。

5.根据权利要求1所述的便携式智能验光仪，其特征在于：所述视力测量透镜组包括两块用于缩小手机屏幕图像的第二凹透镜和一块用于改变屏幕图像的大小和目视距离第二凸透镜，所述第二凹透镜靠近智能终端设置，第二凸透镜靠近被测者眼睛的光路末端设置。

6.根据权利要求1所述的便携式智能验光仪，其特征在于：所述辅助透镜组内设置有一块用于改变目视距离的第三凸透镜，第三凹透镜靠近被测者眼睛的壳体末端设置。

7.根据权利要求1所述的便携式智能验光仪，其特征在于：所述信号处理组件包括数据处理器、用于采集光学透镜组件变化状态和位移量的编码器以及用于向智能终端发送测量结果的通信模块；所述数据处理器的输入端连接编码器的信号端，数据处理器的输出端连接通信模块的受控端。