CN110742575B - 一种便携式眼科oct医疗诊断的多功能vr眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，所述VR眼镜包括用于实现OCT医疗诊断的检测系统，该系统以超辐射发光二极管(SLD)作为光源，通过系统的光学传感单元对用户眼球实现深度分辨传感，待测信号与参考信号经过光电探测器后输出三维图像信号至智能手机，智能手机对信号预处理后通过图像重建清晰显示视网膜细微结构。本发明中OCT医疗诊断系统可拆卸组装，避免光源间串扰，保证了VR眼镜常规功能的使用，有效解决当前OCT系统庞大，造价昂贵等问题，具有体积小，经济高效的特点。

Description

一种便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜

技术领域

本发明涉及光电子领域，尤其涉及一种眼科OCT医疗诊断系统的多功能VR眼镜。

背景技术

目前，眼科OCT(Optical Cohoerence Tomography,光学相干断层扫描技术)已经成为诊断眼科疾病最重要的手段之一，相对于传统的临床成像手段来说，具有分辨率高、成像速度快、无辐射损伤、结构紧凑等优点。然而，基于传统时域(TD)和频域(FD)技术的OCT系统体积很大，且需要昂贵的光学和电子外围设备，无法应用于日常生活之中。此外，还存在一种小型眼科OCT医疗诊断系统(专利号：201310340584.2)，该系统提供了一种便于检测OCT扫描装置，但该系统集成化程度不足，仅能单独作为检测装置使用，且系统在信息交互上存在滞后性，信息传递速度慢且无法直接在智能手机上进行显示。系统所使用光源为LED光源，在检测精度上存在缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明目的提供一种便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，不仅将OCT医疗诊断系统集成于VR眼镜上，实现多功能化，而且该眼科OCT医疗诊断系统具有体积小，成像速度快，检测精度高等优点。

为实现以上目的，本发明提供一种便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，包括VR眼镜主体，所述VR眼镜主体包括电源线，聚焦装置，手机固定装置，智能手机，所述电源线用于VR眼镜的充电；所述聚焦装置用于改变装置内组件相对于用户之间的位置；所述手机固定装置用于智能手机的固定；还包括OCT医疗诊断系统、OCT医疗诊断系统的位置调节旋钮和控制通讯装置，所述控制通讯装置包括本地的USB接口和无线通信模块，所述OCT医疗诊断系统以及智能手机通过所述USB接口与相连，并通过所述无线通信模块连接蓝牙或WiFi实现与互联网之间交互；所述OCT医疗诊断系统包括光学传感单元，所述光学传感单元对眼球实现深度分辨传感，并将传感数据传输给所述智能手机进行处理与显示；所述OCT医疗诊断系统的位置调节旋钮向左或向后调整所述OCT医疗诊断系统内的光学传感单元分别实现左眼与右眼的OCT检测。

优选的，还包括头部固定装置，所述头部固定装置使用户头部保持相对静止或同步移动。

优选的，还包括心聚焦透镜，所述中心聚焦透镜放置于用户的眼睛前方，用于光源的聚焦。

优选的，所述聚焦装置包括焦点调节轮，所述焦点调节轮控制智能手机靠近或远离用户的面部，以获得清晰的图像。

优选的，所述本地USB接口包括第一USB接口和第二USB接口，所述控制通讯装置通过第一USB接口与OCT医疗诊断系统相连；所述控制通讯装置通过第二USB接口与智能手机相连。

优选的，所述OCT医疗诊断系统中所述光学传感单元以超辐射发光二极管作为光源，所述光源为低相干性的宽带光源。

优选的，所述光学传感单元还包括准直透镜、分光镜、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、光电探测器、偏振镜、参考反射镜、音圈和音圈驱动器，其中所述光源通过准直透镜使光源的输出光转换为平行光，经过分光镜将输出光分为两束，其中第一束光经过第一聚焦透镜传输至用户的眼球产生反射，携带用户眼球深度信息的反射光经过分光镜再经过第二聚焦透镜聚焦后到达光电探测器，光电探测器采集待测光信号；另一束光首先经过反射镜反射后再经过偏振镜过滤，传输至参考反射镜，参考反射镜的音圈驱动器驱动音圈控制参考反射镜的前后移动实时反馈参考信息，携带参考信息的反射光通过偏振镜与反射镜后传输至分光镜，分光镜透过反射光后再经过第二聚焦透镜聚焦到达光电探测器，光电探测器采集参考光信号，所述携带用户眼球深度信息的待测光信号与参考光信号产生光的干涉，所述光电探测器在载波频率处对干涉信号进行解调，得到原始干涉信号的光强，通过沿用户眼球表面X方向与Y方向进行扫描获得用户眼球的三维图像信号，光电探测器输出所述三维图像信号至控制通讯装置，所述控制通讯装置将该三维图像信号传输至所述智能手机。

优选的，所述智能手机将对所述三维图像信号进行放大和滤波处理，并转换为数字信号，所述智能手机进行数字信号预处理与图像重建，并将重建的图像信息在屏幕上进行显示。

优选的，所述智能手机还包括作为在用户使用VR眼镜的游戏、社交、教育、电影中的一种或几种功能时的终端处理设备使用。

与现有技术相比，本发明目的提供一种便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜所带来的有益效果为：通过将所述OCT医疗诊断系统集成于所述VR眼镜上，利用VR眼镜中的第一中心聚焦透镜实现对光源的聚焦；利用所述智能手机中模拟模块与数字模块将光电探测器输出的干涉信号进行预处理与图像重建，将检测结果显示在智能手机的屏幕上，简化了所述OCT医疗诊断步骤的同时，实现了所述VR眼镜多功能化。所述OCT医疗诊断系统以超辐射发光二极管(SLD)作为光源，其作为低相干性的宽带光源，使系统获得较窄的相干长度，保证扫描成像分辨率在微米级；所述OCT医疗诊断系统通过迈克尔逊干涉原理实现对次表面的高分辨率层析成像，能够清晰显示视网膜的细微结构与病理改变，具有体积小，成像速度快，检测精度高等优点。所述用户在使用VR眼镜的游戏、社交、教育、电影等常规功能时可自行拆除OCT医疗诊断系统防止光源之间的串扰，所述VR眼镜体积小，功能多，应用范围广泛。

附图说明

图1为本发明的一实施例的多功能VR眼镜设计中所用一般组件示意图。

图2为本发明的一实施例的多功能VR眼镜三维结构示意图。

图3为本发明的一实施例的多功能VR眼镜中OCT医疗诊断系统的拆卸组装图。

图4为本发明的一实施例的多功能VR眼镜的佩戴正视图。

图5为本发明的一实施例的多功能VR眼镜中医疗诊断系统的内部结构示意图。

图6为本发明的一实施例的多功能VR眼镜中OCT医疗诊断系统的光路结构示意图。

图7为本发明的一实施例的光源相干性产生的干涉条纹变化对比图。

图8为本发明的一实施例的多功能VR眼镜中OCT医疗诊断系统的具体成像原理图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明通过VR眼镜结合眼科OCT医疗诊断检测装置实现便携式眼科诊断，眼科OCT医疗诊断检测装置可拆卸组装，避免了光源之间的串扰，保证VR眼镜常规功能的使用。

如图1所示的本发明的一实施例中，一种便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，包括头部固定装置101，中心聚焦透镜102，电源线103，聚焦装置104，控制通讯装置105，OCT医疗诊断系统106，手机固定装置107，智能手机108，OCT医疗诊断系统的位置调节旋钮109。所述头部固定装置101用于固定用户头部；所述中心聚焦透镜102放置于用户的眼睛前方；所述电源线103用于VR眼镜的充电；所述聚焦装置104用于改变装置内组件相对于用户之间的位置；所述控制通讯装置105通过USB接口与OCT医疗诊断系统106以及智能手机108相连并通过控制器连接蓝牙或WiFi实现与互联网之间交互；所述OCT医疗诊断系统106包括光学传感单元，所述光学传感单元对眼球实现深度分辨传感；所述手机固定装置107用于智能手机108的固定；所述智能手机108实现用户诊断数据的预处理与显示并作为用户使用VR眼镜常规功能时的终端设备；所述OCT医疗诊断系统的位置调节旋钮109用于左右调整光学传感单元501分别实现左眼与右眼的OCT检测。

根据本发明的一具体实施例，请结合图2参见图1，所述头部固定装置101使用户头部保持相对静止或同步移动，避免用户头部偏转所造成的误差，提高检测精度；所述头部固定装置保证多功能VR眼镜使用时不受用户体位限制，用户在检测过程或VR眼镜常规功能使用中进行身体部位的移动，缓解用户使用过程中的疲劳感。

根据本发明的一具体实施例，请结合图2参见图1，所述中心聚焦透镜102用于光源的聚焦，使光源聚焦于用户的双眼，当用户进行眼科OCT医疗诊断时，OCT医疗诊断系统106中超辐射发光二极管(SLD)工作，智能手机108不发光，避免光源之间的串扰，中心聚焦透镜102聚焦SLD发射的光，实现眼科OCT医疗诊断的初步检测；当用户进行VR眼镜常规功能使用时，智能手机108发光，OCT医疗诊断的检测装置106被拆卸，中心聚焦透镜102聚焦智能手机发射的光，使用户完成VR眼镜的游戏、社交、教育、电影等体验。

根据本发明的一具体实施例，请结合图2参见图1，所述电源线103满足VR眼镜的充电需求，可连接至电源或USB源进行充电。

根据本发明的一具体实施例，请结合图2参见图1，所述聚焦装置104用于改变设备中组件相对于用户的位置，所述聚焦装置包括焦点调节轮，其可控制智能手机朝向或远离用户的面部，用户通过控制焦点调节轮获得清晰的图像。

根据本发明的一具体实施例，请结合图2参见图1，所述OCT医疗诊断系统106可拆卸组装，具体连接结构如图3所示，通过第一USB接口302接入卡口303，用于稳定控制通讯装置105与OCT医疗诊断系统106的连接结构，前盖301用于密封OCT医疗诊断系统106。所述第一USB接口302用于将医疗诊断系统106的检测信息输出至控制通讯装置105；所述OCT医疗诊断系统106在组装状态下仅用于眼科OCT医疗诊断，为避免光源串扰，在智能手机108的使用显示医疗诊断数据或使用VR眼镜常规功能时，所述OCT医疗诊断系统106处于拆卸状态，以保证多功能VR眼镜的正常使用。

根据本发明的一具体实施例，请结合图2与图3参见图1，所述控制通讯装置105通过第一USB接口302与OCT医疗诊断系统106相连；所述控制通讯装置105通过第二USB接口110与智能手机相连；通过控制器连接蓝牙或WiFi实现与互联网之间交互。所述控制通讯装置105用于记录并存储用户OCT医疗诊断的检测信息，通过所述第一USB接口302与所述第二USB接口110传输数据至智能手机108；所述控制通讯装置105在用户使用VR眼镜常规功能如游戏、社交、教育、电影时对产生的信息进行实时反馈，构建用户与智能手机108之间的联系。

根据本发明的一具体实施例，如图4所示，图4为一种便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜的佩戴正视图。所述塑料外壳401上设置有左眼目镜403a与右眼目镜403b，左鼻固定装置402a与右鼻固定装置402用于搁置鼻部位，减少晃动，增加舒适性，保证用户在使用VR眼镜过程中眼部的稳定性；左右眼屏障404设置于左眼与右眼的中间位置，用于防止视觉的串扰；控制按钮405用于控制OCT医疗诊断的检测装置106的工作；控制按钮406为多路开关，用于控制智能手机108与通讯装置105之间信号的对接以及控制两设备各自的工作状态。

根据本发明的一具体实施例，如图5所示，图5为OCT医疗诊断系统106的内部结构示意图，通过调节所述OCT医疗诊断系统的位置调节旋钮109，使所述光学传感单元501根据导轨502向左或向右调整位置，使所述OCT医疗诊断系统106的光学传感单元501的调整至左眼目镜403a中央，实现了用户左眼的OCT医疗诊断检测；通过再次调节所述OCT医疗诊断系统的位置调节旋钮109，使所述光学传感单元501根据导轨502向右调整位置直至位于右眼目镜403b中央，实现了用户右眼的医疗诊断检测。

根据本发明的一具体实施例，如图6所示，图6为OCT医疗诊断系统的光路结构示意图，对于强相干性的窄带光源，如图7中的上图所示，所述强相干窄带光源在相当大的光程差范围内均能输出干涉条纹变化，所述干涉条纹对比度与用户眼球604和参考反射镜607两者产生的光程差变化几乎无关，因此零级条纹的位置无法确定，进而无法找到等光程点，失去精确定位的功能，所述强相干窄带光源不适用于OCT医疗诊断系统106，所述OCT医疗诊断系统106内光学传感单元中以超辐射发光二极管(SLD)601作为光源，所述超辐射发光二极管(SLD)601为低相干性的宽带光源，如图7中的下图所示，所述超辐射发光二极管(SLD)601能够在很短的相干长度内由光电探测器611探测干涉条纹对比度变化，当用户眼球604和参考反射镜607两者光程差在超辐射发光二极管(SLD)601的一个相干长度内时，背向散射光和参考光产生干涉，所述干涉条纹对比度最大处对应等光程点，随着光程差的增加，对比度锐减，说明光程差接近零时具有最大相干强度，通过参考反射镜607的轴向移动，选择光电探测器611探测所得的用户眼球604中与之光程相等的层进行成像，过滤其它层信息，实现层析成像。

根据本发明的一具体实施例，如图6所示，参考反射镜607的反射率一定，根据用户眼球604结构的不均匀性，用户眼球604散射回的光强度不同，因此所述光电探测器611中待测光信号与参考光信号产生的干涉信号携带有用户眼球604不同深度的光反射率信息。

根据本发明的一具体实施例，如图6所示，所述光学传感单元所述超辐射发光二极管(SLD)601通过准直透镜602使光源的输出光转换为平行光，经过分光镜603将输出光分为两束。第一束光通过第一聚焦透镜102传输至用户眼球604，如图8所示，图8为OCT医疗诊断系统的具体成像原理图，用户眼球604由两层表面组成，第一组织层801的折射率为n1，第二组织层802的折射率为n2，所述第一组织层801与第二组织层802的折射率与空气折射率n互不相同，所述超辐射发光二极管(SLD)601所发出的光在两种不同折射率介质的交界面处产生反射，反馈出用户眼球604的信息，如空气折射率n与第一组织层801的折射率n1不同，反馈空气与第一组织层801交界面的信息；而用户眼球604的第一组织层801的折射率n1与第二组织层802的折射率n2不同，反馈第一组织层801与第二组织层802交界面的信息。携带用户眼球深度信息的反射光经过分光镜603再经过第二聚焦透镜610聚焦后到达光电探测器611，光电探测器611采集待测光信号；另一束光首先经过反射镜605反射后再经过偏振镜606过滤，传输至参考反射镜607，参考反射镜的音圈驱动器609驱动音圈608控制参考反射镜607纵向移动实时反馈参考信息，携带参考信息的反射光通过偏振镜606与反射镜605后传输至分光镜603，分光镜603透过反射光后再经过第二聚焦透镜610聚焦到达光电探测器611，光电探测器611采集参考光信号。如图8所示，所述待测光信号与参考光信号在光电探测器611发生干涉，产生两个干涉信号。其中第一个干涉信号对应着空气与第一组织层801的交界面，第二个干涉信号对应着第一组织层801与第二组织层802的交界面，所述光电探测器611在载波频率处对干涉信号进行解调，得到原始的干涉信号的光强，通过沿用户眼球604表面X方向和Y方向进行扫描最终获得用户眼球604的三维图像信号。所述光电探测器611输出信号，通过所述第一USB接口302传输至控制通讯装置105，所述控制通讯装置105通过第二USB接口110传输至智能手机108。

根据本发明的一具体实施例，请结合图2参见图1，所述智能手机108通过第二USB接口110与控制通讯装置105相连，将光电探测器611输出的信号通过自身前置放大器进行信号放大，所述放大信号进入智能手机108中滤波器电路滤除串扰波频段信号，所述滤波信号通过智能手机108中模数转换器(ADC)转换为数字信号，所述智能手机108进行数字信号预处理与图像重建。

根据本发明的一具体实施例，请结合图2与图3参见图1，为避免光源间的串扰，在使用所述智能手机108时，所述OCT医疗诊断系统106处于拆卸状态，而前盖301处于闭合状态。在智能手机108的屏幕上用户可直接获得双眼的数据信息与图像信息并对比互联网中的数据库，获得双眼OCT的详细诊断结果以及相关保护意见；所述智能手机108在用户使用VR眼镜的游戏、社交、教育、电影等常规功能时作为终端设备，处理用户使用VR眼镜时产生的各类信息，如观看电影音量的调节与观看视角的调整。由于所有数据交给手机自身的数据处理能力，跟专有的OCT相比，可以大大节省成本。

根据本发明的一具体实施例，所述用户正确佩戴VR眼镜后，可选择性使用眼科OCT医疗诊断功能或VR眼镜的常规功能，通过调节聚焦装置104至清晰成像后进行各功能的使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，包括VR眼镜主体，所述VR眼镜主体包括电源线，聚焦装置，手机固定装置，智能手机，所述电源线用于VR眼镜的充电；所述聚焦装置用于改变装置内组件相对于用户之间的位置；所述手机固定装置用于智能手机的固定；其特征在于：还包括OCT医疗诊断系统、OCT医疗诊断系统的位置调节旋钮和控制通讯装置，所述控制通讯装置包括本地的USB接口和无线通信模块，所述OCT医疗诊断系统以及智能手机通过所述USB接口与相连，并通过所述无线通信模块连接蓝牙或WiFi实现与互联网之间交互；所述OCT医疗诊断系统包括光学传感单元，所述光学传感单元对眼球实现深度分辨传感，并将传感数据传输给所述智能手机进行处理与显示；所述OCT医疗诊断系统的位置调节旋钮向左或向右调整所述OCT医疗诊断系统内的光学传感单元分别实现左眼与右眼的OCT检测，所述OCT医疗诊断系统与所述VR眼镜主体之间可拆卸组装，所述OCT医疗诊断系统在组装状态下仅用于眼科OCT医疗诊断，在智能手机的使用显示医疗诊断数据或使用VR眼镜常规功能时，所述OCT医疗诊断系统处于拆卸状态。

2.如权利要求1所述的便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，其特征在于，还包括头部固定装置，所述头部固定装置使用户头部保持相对静止或同步移动。

3.如权利要求1所述的便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，其特征在于，还包括中心聚焦透镜，所述中心聚焦透镜放置于用户的眼睛前方，用于光源的聚焦。

4.如权利要求1所述的便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，其特征在于，所述聚焦装置包括焦点调节轮，所述焦点调节轮控制智能手机靠近或远离用户的面部，以获得清晰的图像。

5.如权利要求1所述的便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，其特征在于，所述本地USB接口包括第一USB接口和第二USB接口，所述控制通讯装置通过第一USB接口与OCT医疗诊断系统相连；所述控制通讯装置通过第二USB接口与智能手机相连。

6.如权利要求1所述的便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，其特征在于，所述OCT医疗诊断系统中所述光学传感单元以超辐射发光二极管作为光源，所述光源为低相干性的宽带光源。

7.如权利要求6所述的便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，其特征在于，所述光学传感单元还包括准直透镜、分光镜、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、光电探测器、偏振镜、参考反射镜、音圈和音圈驱动器，其中所述光源通过准直透镜使光源的输出光转换为平行光，经过分光镜将输出光分为两束，其中第一束光经过第一聚焦透镜传输至用户的眼球产生反射，携带用户眼球深度信息的反射光经过分光镜再经过第二聚焦透镜聚焦后到达光电探测器，光电探测器采集待测光信号；另一束光首先经过反射镜反射后再经过偏振镜过滤，传输至参考反射镜，参考反射镜的音圈驱动器驱动音圈控制参考反射镜的前后移动实时反馈参考信息，携带参考信息的反射光通过偏振镜与反射镜后传输至分光镜，分光镜透过反射光后再经过第二聚焦透镜聚焦到达光电探测器，光电探测器采集参考光信号，所述携带用户眼球深度信息的待测光信号与参考光信号产生光的干涉，所述光电探测器在载波频率处对干涉信号进行解调，得到原始干涉信号的光强，通过沿用户眼球表面X方向与Y方向进行扫描获得用户眼球的三维图像信号，光电探测器输出所述三维图像信号至控制通讯装置，所述控制通讯装置将该三维图像信号传输至所述智能手机。

8.如权利要求7所述的便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，其特征在于，所述智能手机将对所述三维图像信号进行放大和滤波处理，并转换为数字信号，所述智能手机进行数字信号预处理与图像重建，并将重建的图像信息在屏幕上进行显示。

9.如权利要求8所述的便携式眼科OCT医疗诊断的多功能VR眼镜，其特征在于，所述智能手机还包括作为在用户使用VR眼镜的游戏、社交、教育、电影中的一种或几种功能时的终端处理设备使用。

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