人眼视力测量装置

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人眼视力测量装置\n技术领域\n本发明涉及一种医学中的测量装置，特别是一种人眼视力测量装置。\n背景技术\n视力测量是一种人眼视觉功能的最基本的测量手段，被广泛地应 用于眼科诊断，验光配镜、职业选择和交通安全等方面。目前的视力 测量主要存在以下三个方面的问题。\n第一，目前，主要使用标准亮度的视力表（或者高亮度高对比的 投影视力计和灯箱视力计）在明亮的房间内进行测量，所测得的视力 通常只能反应标准照明条件下的视力。然而，大量视觉科学研究表明 人眼视力随照明条件变化而变化。我们现在的视觉环境随现代化生活 的改变已经发生了很大变化。譬如说我们不仅需要在明亮的环境下（如 晴天）开车也需要在昏暗的环境下（如雨天或夜晚）开车。而我们在 昏暗环境下的视力不同于明亮环境下的视力。如果我们对自己在昏暗 的环境下的视力不了解就会很危险。在眼科诊断和验光配镜中更需要 不同视觉条件下的视力信息。这样，就有必要对不同视觉环境下的视 力进行测量。\n第二，目前所使用的视力测量为等级测量，如1.0, 1.2等。而 对l.O到1.2之间的视力却不能测定。在这种等级测量的过程中通常 使用的测量方法是古典视力测量方法，将人眼反应分为看得见和看不 见两种方式，但测量结果显然不够精确。\n第三，目前的视力测量需要在主测者（例如，医生）的指导下进 行，而不能自动进行，且测量结果或多或少会搀杂主测者的主观因素。\n因此，需要一种能够自动、精确地测量不同环境下的视力的测量\n装置。\n发明内容\n考虑到上述问题，提出了本发明的全新的人眼视力测量装置。\n根据本发明，提供一种人眼视力测量装置，包括： 视标显示装置，用于显示视标；\n被测者反应读取装置，用于读取被测者对视标显示装置显示的视 标的反应；\n控制装置，用于控制视标显示装置显示视标，以及根据被测者的 反应计算测量结果。\n所述控制装置包括： 视标显示控制部分，用于按照心理物理学方法控制所述视标显 示装置显示视标；\n被测者反应接收部分，用于从所述被测者反应读取装置接收所 述被测者对显示的视标的反应；\n测量结果计算部分，用于根据所述被测者的反应，按照心理物 理学方法计算测量结果，所述测量结果是根据S形心理反应函数对所 述被测者在视标等级上认清视标的概率作模拟分析求得所述被测者的 正确反应概率分布，并以设定的正确反应概率阈值对应的理论视标大 小作为最终的视力结果，得到非等级视力测量结果。\n在本发明的上述优选实施方式中，提出了一种将现代心理物理学 方法应用于视力测量的理念，从而不仅能够使视力测量自动化，而且 还能使视力测量结果更为科学、精确。其基本原理是将人眼反应视为 概率事件，而测量目的是为了确定某些视标等级上正确反应的概率， 从而求得正确反应概率分布（即心理反应函数），并以某一特定正确 反应概率值所对应的理论视标大小作为最终的视力结果。目前已有多 种现代心理物理学方法用于视觉研究，但没有用于日常视力测量。\n在本发明中，为了得到精确的视力测量结果，提出了非等级测量 的思想。非等级测量需要使用现代心理物理学方法。在非等级测量的\n过程中，根据现代心理物理学方法来灵活选择和精确控制显示屏上视 标的特征和显示方式，模拟不同的视觉环境，同时记录被测者的反应 并利用心理反应函数进行分析以求得视力结果，从而实现了对人眼在 多种不同视觉环境下的非等级视力测定。\n综上所述，应用本发明的人眼视力测量装置，具有如下优点：\n1. 应用本发明的人眼视力测量装置，视标显示和被测者反应都 在控制器的控制下自动地进行，从而实现了视力测量的自动化并排除 了主测者对视力测量的影响。\n2. 应用本发明的人眼视力测量装置，视力测量的过程和结果都 储存在控制装置内，从而实现了无纸化信息管理。\n3. 应用根据本发明优选实施方式的人眼视力测量装置，能灵活 地选择和精确地控制显示屏上视标的形状，大小，亮度，对比，颜色， 视标运动等多项特征以及显示时间和顺序，从而实现了不同视觉环境 下，更宽泛的视力能力的测定，弥补了传统方法只能测量标准亮度、 静止情况下的视力的不足之处；而且对不同亮度和不同对比条件下视 力的测量，能为眼疾病的早期诊断和治疗效果的监控提供非常重要的 信息。\n4. 应用根据本发明优选实施方式的人眼视力测量装置，视标的 显示方式是根据现代心理物理学方法由计算机精确地控制，从而使得 视力测量更为科学。\n5. 应用根据本发明优选实施方式的人眼视力测量装置，能根据 现代心理物理学方法对被测者反应进行统计分析以求得视力结果，从 而实现了更为精确地非等级视力测量。\n附图说明\n图1为本发明的人眼视力测量装置的总体结构示意图。\n图2为本发明的人眼视力测量装置的控制装置的结构示意图。\n图3为如图2所示的控制装置的工作过程。\n图4为现代心理物理学中的S形心理反应函数的示意图。具体实施方式\n以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。 首先参照图1，它给出了根据本发明的人眼视力测量装置的总体\n示意图。如图1所示，以标号3表示要测量视力的被测者的眼睛，本 发明的人眼视力测量装置包括用于向被测者显示视标的视标显示装置 1 ，用于读取被测者对视标显示装置显示的视标的反应的被测者反应读 取装置4，以及用于控制视标显示装置对视标的显示和根据被测者的 反应计算测量结果的控制装置2。\n所述视标显示装置1可以包括，但不限于，LCD或CRT显示器， 而其显示的视标可以是传统的E字标，也可以是按照国际标准适用的 其他英文字母视标或图形视标。然而，本发明将主要以视标E为例进 行说明。\n所述控制装置2可以是具备运算与存储功能的电子器件，包括但 不限于计算机、单片机、包括PDA和电子书在内的手持设备。\n尽管图1中以鼠标器为例来表示被测者反应读取装置4，但本发 明并不局限于此，诸如键盘、游戏操作杆和操作盒、麦克风等具备输 入功能的设备均可适用。\n另外，尽管图1中示出所述视标显示装置l和被测者反应读取装 置4与所述控制装置2之间通过有线连接方式相连，然而应当理解， 它们之间也可以通过诸如无线通信连接、红外连接等方式相连。换言 之，只要能够在各装置之间实现所需的信号传输，任何连接方式均是 可行的。\n以下将参照图2对本发明的控制装置2的结构进行详细说明。 如图2所示，所述控制装置2进一步包括一个视标显示控制部分 25，用于控制视标显示装置1的视标显示；被测者反应接收部分26， 用于从被测者反应读取装置4接收被测者对视标的反应；以及测量结 果计算部分27，用于在视标的所有显示结束后，根据被测者的各次反 应，计算测量结果。 本领域技术人员能够理解，根据本发明，在以古典方法测量视力\n时，可以通过在控制装置中对显示视标（例如，视标E)的次数和顺 序进行适当的编程，并逐一向被测者显示，而被测者通过一个输入装 置将自己的反应输入控制装置，随后控制装置根据被测者的正确反应 概率输出被测者的视力测量结果，从而实现视力测量的自动化。\n以下将以图3所示的一个完整测量过程为例，说明在本发明的优 选实施方式中所述视力测量装置（特别是控制装置2各组成部分）的 工作情况。\n如图3所示，控制装置2的工作从步骤300开始，随后进入步 骤310。在步骤310中，视标显示控制部分25按照现代心理物理学控 制方式给出要显示的笫一个视标（例如，视标E),传送给视标显示 装置1。所述现代心理物理学控制方式包括控制视标显示的形状、大 小、亮度、对比、颜色、；f见标运动等多项特征以及显示方式、显示时 间、显示次数和显示顺序等。\n一方面，通过控制视标的亮度、对比度等特征可以模拟出不同的 环境和情况，例如昏暗环境或在特定颜色光线下的环境，从而能够达 到测量多种视觉环境下的视力的目的。另一方面，由于通过现代心理 物理学方式可以对视标的显示进行精确控制，从而能使视力测量更为 科学，并能够排除现有测量方式中主测者的主观因素的影响。\n例如，要测量昏暗环境下的视力，可以通过选择适当的对比度、 亮度等特征，来模拟昏暗环境，或者要测量在雨天驾车时的视力，则 可以通过调整对比度、亮度、视标的运动、视标的显示时间等特征， 来模拟出该场景。现代心理物理学已经对视标的各项特征的控制以及 -f见标的显示方式、显示时间、显示次数和显示顺序等方面的控制有成 熟的分析和研究，更详细内容可参见例如R.L. Woods & W.D.\nThomson (1993) A comparison of psychometric methods for measuring the contrast sensitivity of experienced observers. C7《Vi,'ctf/\nFVw'^i^^MC^， Vol. 8， pp 401-415。另外，本领域技术人员能够理解， 上述这些特征的选择和调整均可通过对视标显示控制部分25进行适\n当的编程而容易地实现，或者通过釆用分立元件的硬件方式实现，或 者将二者相结合而实现。\n在视标显示装置1从视标显示控制装置25收到并向被测者显示 了第一个视标后，在步骤320中被测者反应接收部分26从被测者反应 读取装置4接收被测者根据自己的感觉输入的反应，并将该反应存储 在一个存储装置中（未示出）。\n随后，在步骤330中，控制装置2的一个判断装置（未示出）判 断是否还有其他视标要显示，如果在步骤330中判断还有其他视标要 显示，则控制装置2的工作返回步骤310,由视标显示控制装置25给 出下一个要显示的视标。下一个应当显示的视标取决于被测者前一次 的反应，由视标显示控制部分2根据现代心理物理学方式给出，通常 可以按照单线或双线阶梯法、最大概率法等方式进行。例如，如果被 测者对一个1.0等级标准亮度的视标E的反应是"看不见，，，则下一个 视标可能显示一个0.9等级的视标E;相反如果被测者的反应是"看得 见"，则下一个视标可能显示一个1.2等级的视标E。因此，当有更多 的视标要显示时，重复步骤310-330，控制装置2按照现代心理物理 学所要求的顺序再次显示视标，并从被测者接收并存储反应，如此下 去直到根据现代心理物理学方法以及测量精度所要求的顺序结束为 止，即步骤330的判断为"否"。\n随后，控制装置2的工作进入步骤340，由测量结果计算部分27 从存储装置检索出存储的被测者的各次反应，并对其进行统计分析以 求得视力结果。在计算视力测量结果时，通常会用到S形心理反应函 数曲线，如图4所示。\n在图4中，假定某一被测者对10个1.0等级上的视标能正确认 出9个，而对10个1.2等级上的^f见标仅能正确认出4个。这时如果用 古典视力测量方法就会将该被测者的视力定为1.0 。但如果使用现代心 理物理学方法就会认为该被测者在1.0等级上认清视标的概率为 90%,而在1.2等级上认清视标的概率为40%，同时结合在其它等级 上认清视标的概率，根据该S形心理反应函数对这些结果作模拟分析\n求得该被测者的正确反应概率分布，并以某一特定正确反应概率值所\n对应的理论视标大小作为最终的视力结果。如果取50%正确反应概率 为阈值，被测者的视力将为1.0至1.2之间但很接近1.2的一个值。如 果取90%正确反应概率为阈值，被测者的视力则为很接近1.0的一个 值。通过控制装置2的上述操作，即可实现本发明所提出的非等级视 力测量，从而提高了视力测量的精度和灵活性。有关使用S形心理反 应函数来计算测量结果的更详细内容，可参见B. Treutwein (1995) Minireview adaptive psychophysical procedures. Wsiow及e5^"fc/r， Vol. 35， pp. 2503-2522。\n测量结果计算部分27的计算结果可以通过视标显示装置1或者 通过控制装置2本身的输出装置（未示出）输出。\n以上描述了根据本发明的视力测量装置的优选实施方式，即通过 采用现代心理物理学方法来控制视力测量的过程，以实现自动、精确 测量不同视觉环境下的视力的目的。\n由于本发明的视力测量的过程和结果都在控制装置存储和记录， 因而还可以实现无纸化信息管理。\n另外，本发明的视力测量装置突破了传统视力测量中必需配备投 影视力计和灯箱视力计的限制，在普通的台式计算机、笔记本电脑、 单片机、包括PDA和电子书在内的手持设备上都可以实现。\n以上参照优选实施例对本发明提出的全新视力测量装置进行了 描述。但本领域技术人员应当理解，本发明给出的各优选实施方式只 是为了说明的目的，不应理解为对本发明的任何限制。本领域技术人 员可以根据上述描述获得有关本发明的任何变形和改进，但这些变形 和改进都包括在随附权利要求书中所限定的本发明的范围和精神内。