用于眼科仪器的定位系统的制作方法

1.本公开涉及眼科仪器，其由操作者相对于测试对象的眼睛进行定位，作为测量眼睛的眼科参数的先决条件。例如，本发明涉及回弹式眼压计和非接触式眼压计，回弹式眼压计利用一次性探头接触眼睛的角膜来测量眼内压(iop)，而非接触式眼压计利用空气脉冲使角膜暂时变形来测量iop。


背景技术：

2.回弹式眼压计是一种眼科仪器，其以受控的方式沿着测量轴线朝向眼睛的角膜推进可移动的测量探头以测量眼内压。在测量期间，探头接触角膜，以取决于眼内压的速率减速，然后在远离角膜的方向上回弹回到仪器壳体。回弹式眼压计检测测量探头的运动，并且基于检测到的探头的运动确定眼内压。例如，测量探头可以具有磁化轴，该磁化轴在仪器壳体中的线圈内行进。线圈可以被瞬时通电，以通过电磁力将探头推向角膜，然后，在切断线圈的通电电流之后，通过移动探头在线圈中产生电流以提供可检测的电压信号，该电压信号表示随时间变化的探头速度。替代地，可以设置两个线圈，其中一个线圈用于推进探头，并且移动的探头在另一个线圈中产生电流，以提供测量电压信号。电压信号可以被记录和处理以确定测量的iop值。
3.回弹式眼压计相对于眼睛的适当的三维定位是iop测量精度和可重复性的重要因素。在推进探头开始iop测量之前，回弹式眼压计由操作者理想地定位成使得在测试对象直接沿着测量轴线凝视(x-y对齐)时测量轴线与角膜顶点相交，并且测量探头的圆形尖端位于距角膜表面的预定工作距离(z距离)处。尽管由于操作者握持眼压计的手的移动和/或测试对象的移动而不可能实现理想的三维定位，但是为了获得可靠的测量结果，需要相对于理想位置在可接受的容差范围内进行三维定位。
4.非接触式眼压计，也称为吹气式眼压计，是用于测量iop的另一种类型的眼科仪器。与回弹式眼压计类似，非接触式眼压计可以是手持的并且由操作者手动定位。除了用于朝向眼睛释放空气脉冲的流体释放管限定测量轴线和工作距离之外，非接触式眼压计具有类似于上述回弹式眼压计的三维定位要求。
5.用于引导操作者相对于测试对象的眼睛定位眼科仪器的已知系统往往是庞大且复杂的。结果是，仪器的测量头相应地较大，并且阻碍操作者到测试对象的面部的直接视线，使得仪器更难以定位，并且增加了操作者可能无意中用仪器接触测试对象的面部或眼睛的风险。除了尺寸大之外，测量头会不期望地变重。如果眼科仪器是手持式的，这就使操作者在进行测量时更难以保持眼科仪器稳定且处于适当的位置。
6.需要一种用于眼科仪器的空间紧凑的定位系统，由此减少对从操作者到患者面部的直接视线的阻挡。还需要一种用于手持式眼科仪器的重量轻的定位系统，使得仪器的测量头不会过重。


技术实现要素：

7.本公开提供了一种空间紧凑、重量轻的定位系统，用于引导操作者相对于测试对象的眼睛定位眼科仪器。眼科仪器可以是例如沿仪器的测量轴线朝向眼睛推进探头的回弹式眼压计，或者沿仪器的测量轴线朝向眼睛释放流体脉冲的非接触式眼压计。
8.与定位系统结合的眼科仪器通常包括第一光源和第二光源、区域检测器、信号处理电子器件、存储器和图像评估模块。第一光源和第二光源以及区域检测器各自与眼科仪器的测量轴线间隔开并且彼此间隔开。第一光源和第二光源沿第一照明轴线和第二照明轴线将相应的照明光束引导至眼睛，并且当眼科仪器定位在眼睛附近以准备测量时，区域检测器捕获眼睛的定位图像。每个定位图像包括与第一光源对应的第一源图像和与第二光源对应的第二源图像。信号处理电子器件连接到区域检测器，用于接收表示定位图像的多个像素信号并且将多个像素信号转换成数字定位图像。
9.存储器存储与眼科仪器相对于校准眼睛的理想的三维位置相对应的定位校准信息，其中定位校准信息是基于当眼科仪器相对于校准眼睛处于理想的三维位置时由区域检测器捕获的校准图像中的第一源图像的校准位置和第二源图像的校准位置。
10.图像评估模块配置为评估每个数字定位图像以确定与眼科仪器相对于眼睛的当前的三维位置相对应的当前的定位信息，其中当前的定位信息是基于数字定位图像中的第一源图像的当前位置和第二源图像的当前位置。图像评估模块还配置为将当前的定位信息与存储在存储器中的定位校准信息比较，并且计算表示眼科仪器相对于眼睛的当前的三维位置与眼科仪器相对于校准眼睛的理想的三维位置之间差异的位置差。
11.眼科仪器可进一步包括连接到图像评估模块的显示器，并且图像评估模块还可以配置为生成表示眼科仪器相对于眼睛的当前的三维位置的定位图标，并且将数字定位图像和定位图标输出到显示器，其中数字定位图像和定位图标被叠加以提供在显示器上显示的定位引导图像。定位图标可以被缩放，使得定位图标的尺寸与眼科仪器沿测量轴线距眼睛的当前的工作距离成反比，并且定位图标的外观属性(例如，颜色)可以取决于所计算的位置差是否在针对测量目的的预定的定位容差内。
12.眼科仪器还可以包括用于启动测量的控制器。图像评估模块可以连接到控制器，并且还可以配置为当所计算的位置差在预定的定位容差内时向控制器发送位置确认信号，并且当眼科仪器处于自动测量模式时，控制器可以响应于位置确认信号自动地启动测量。
13.在所公开的实施例中，第一光源和第二光源可以被装配在小于或等于25mm的侧向距离内。第一照明轴线和第二照明轴线可以与测量轴线共面，并且形成被测量轴线平分的角。区域检测器的观察轴线可以与测量轴线共面。第一照明轴线和第二照明轴线可以布置在包含测量轴线的水平面中，并且观察轴线可以布置在包含测量轴线的竖直面中。第一照明轴线和第二照明轴线可以在区域检测器的视场内沿着测量轴线会聚在第一点处，并且观察轴线可以在沿着测量轴线与第一点间隔开的第二点处与测量轴线相交。眼科仪器可以具有在测量轴线上的工作距离参考点，其中工作距离参考点与第二点之间的距离大于工作距离参考点与第一点之间的距离。第一光源、第二光源和区域检测器可以与法向于眼科仪器的测量轴线的平面相交。
附图说明
14.现在将在以下结合附图的详细描述中更全面地描述本发明的性质和操作模式，其中：
15.图1是根据本公开的实施例形成的眼科仪器的立体图；
16.图2是图1所示的眼科仪器的另一立体图；
17.图3是眼科仪器的测量部分的前视图，其中盖件被移除以示出眼科仪器的定位系统的部件；
18.图4是眼科仪器的测量部分的另一视图，其中盖件被移除以示出眼科仪器的定位系统的部件；
19.图5是大体沿图3中的线v-v截取的眼科仪器的测量部分的横截面图；
20.图6是示出了与测试对象的眼睛相关的定位系统的部件的示意性俯视图；
21.图7是示出了与测试对象的眼睛相关的定位系统的部件的示意性侧视图；
22.图8是定位系统的区域检测器的示意图；
23.图9是眼科仪器的示意性的电子框图；
24.图10是由定位系统的区域检测器捕获的校准图像的示例；
25.图11a、图11b和图11c示出了由定位系统生成并且显示给操作者的定位引导图像的示例，其中定位引导图像表示由定位系统的区域检测器捕获的连同定位靶和定位图标一起的定位图像；
26.图12是示出了在眼科仪器的手动测量模式中定位系统的操作的流程图；以及
27.图13是示出了在眼科仪器的自动测量模式中定位系统的操作的流程图。
具体实施方式
28.图1至图5示出了根据本公开的实施例的用于测量眼睛的眼科参数的眼科仪器10。在图中，眼科仪器10被实施为用于测量iop的回弹式眼压计，然而应当理解，眼科仪器10可以被实施为用于测量iop的非接触式眼压计，或者可以被实施为用于测量除iop之外的眼睛的参数的另一种类型的眼科仪器。眼科仪器10包括测量轴线11，在所示的回弹式眼压计的范围内，测量轴线11是这样的轴线——测量探头12沿该轴线朝向测试对象的眼睛被推进。在非接触式眼压计(未示出)的范围内，测量轴线11是流体释放管的轴线，流体脉冲(例如吹气)通过该轴线被引导到测试对象的眼睛。
29.眼科仪器10可以具有限定手柄部16的壳体14和在手柄部16顶部的测量头18。测量按钮20可以设置在手柄部16上。当眼科仪器10处于手动操作模式时，测量按钮20由操作者可按压以触发眼科仪器10的测量。在所示实施例中，测量探头12具有磁化轴12a，该磁化轴同轴地接收在前线圈15和后线圈16中，该前线圈和后线圈设置在壳体14的测量头18内的管状筒17a中。前线圈15可以被瞬时通电以通过电磁力朝向角膜推进探头12。后线圈16可以用作用于感测探头12的运动的感测线圈，其中在后线圈16中产生电流以提供可检测的电压信号，该电压信号表示随时间变化的探头速度。可以以已知的方式记录和处理电压信号以确定测量的iop值。
30.现在还参考图6至图8，眼科仪器10包括定位系统，该定位系统包括与测量轴线11间隔开并且布置为沿第一照明轴线32a引导第一照明光束的第一光源30a，以及与测量轴线
11间隔开并且布置为沿第二照明轴线32b引导第二照明光束的第二光源30b。定位系统还包括与测量轴线11以及与第一光源30a和第二光源30b间隔开的区域检测器40。区域检测器40具有法向于区域检测器的检测平面44延伸的观察轴线42，在该区域检测器中布置有光敏像素46的二维阵列。第一照明轴线32a、第二照明轴线32b和观察轴线42延伸穿过透光窗22，该透光窗围绕测量头18前部的探头基座帽17b。如下面将更详细描述的，区域检测器40构造和布置为，当眼科仪器10被定位在眼睛附近以准备测量时连续地捕获眼睛的定位图像。
31.作为非限制性示例，第一光源和第二光源30a、30b中的每一个可以是发射红色漫射光的发光二极管(led)。使用红色led是有利的，因为它允许定位系统区分与定位系统相关联的光和由区域检测器40检测的所有其它颜色，并且因为它允许测试对象在测量期间使用红色照亮的led作为固定目标。例如，可以指示测试对象固定在两个红色led之间的中点处，使得测量轴线11法向于角膜表面。同样作为非限制性示例，区域检测器40可以是作为可从加利福尼亚州的圣克拉拉的豪威科技(omnivision)公司获得的、零件编号为ovm7692-ryaa的cameracubechip
tm
的一部分而提供的640
×
480彩色像素图像感测阵列。
32.图3至图7示出了定位系统的一种可能的实施方式，其中区域检测器40安装在电路板45上，光源30a、30b安装在从电路板45延伸的分叉柔性连接器47的相应分支上。如图7中最佳示出的，电路板45可以相对于测量轴线11倾斜，使得区域检测器40的观察轴线42与测量轴线11形成仰角θe。电路板45可以包括开口49，筒17a可以通过该开口延伸。在所示的实施方式中，第一照明轴线32a和第二照明轴线32b在水平面内与测量轴线11共面，并且形成被测量轴线11平分的角θab。根据所示的实施方式，观察轴线42可以在竖直面内与测量轴线11共面。第一照明轴线32a和第二照明轴线32b可以在区域检测器40的视场内会聚在沿着测量轴线11的第一点p1处，并且观察轴线42可以在沿着测量轴线11与第一点p1间隔开的第二点p2处与测量轴线11相交。眼科仪器10还可以包括测量轴线11上的工作距离参考点p3，其中仪器10相对于眼睛的工作距离wd被定义为参考点p3和眼睛的角膜表面之间的距离。例如，在眼科仪器10是回弹式眼压计的情况下，工作距离参考点p3可以是在测量探头12的前尖端处的点，并且在眼科仪器10是非接触式眼压计的情况下，工作距离参考点p3可以是在眼压计的流体释放管的前尖端处的点。在所示的实施方式中，参考点p3和第二点p2之间的距离大于参考点p3和第一点p1之间的距离。如从图6和图7中最佳理解的，第一光源30a、第二光源30b和区域检测器40可以布置为使得它们与法向于测量轴线11的平面41相交。
33.关于所示的实施方式，实践中可以使用以下尺寸，然而这些尺寸仅作为示例提供并且应当理解实践中可以使用其他尺寸：工作距离wd＝6.00mm；照明轴线角θab＝53.6
°
；观察轴线仰角θe＝21.8
°
；照明距离d1＝20.012mm(对于光源30a和30b两者而言)；观察距离d2＝23.07mm。
34.图9是眼科仪器10的示意性的电子框图，眼科仪器10包括连接到区域检测器40的信号处理电子器件60，用于接收多个像素信号并且将多个像素信号转换成数字定位图像。例如，信号处理电子器件60可以由作为上述的cameracubechip
tm
的一部分提供的板载信号处理电子器件来实施，其包括模数转换器、数字信号处理器和格式化器以及图像输出接口。
35.眼科仪器10还包括存储定位校准信息的存储器70。例如，存储器70可以实施为非易失性存储器，其在眼科仪器10的电源被切断时保留所存储的信息。存储器70可以是铁电随机存取存储器(f-ram)模块或另一类型的存储器。合适的f-ram模块的示例可以从赛普拉
斯半导体公司(cypress semiconductor corporation)获得，零件编号为fm24v10gtr。
36.眼科仪器10包括微控制器80，该微控制器由存储在存储器中的软件指令编程，以控制眼科仪器10的各种操作功能。作为非限制性示例，微控制器80可以被实施为可从意法半导体公司(stmicroelectronics)获得的、零件编号为stm32l4r9aii6的微控制器，其具有-m4核心作为中央处理单元(cpu)和嵌入式闪存。替代地，微控制器80可以实施为另一类型的控制器，该控制器配置为控制眼科仪器10的操作功能。
37.眼科仪器10还包括图像评估模块82，其由存储的软件指令配置，以参考存储在存储器70中的定位校准信息来评估从信号处理电子器件60输出的数字定位图像，并且计算表示眼科仪器10相对于眼睛的当前的三维位置与眼科仪器10相对于眼睛的理想的三维位置之间差异的位置差。如图9所示，图像评估模块82可以结合在微控制器80中。替代地，图像评估模块82可以由连接到微控制器80的单独的计算电路模块来实施。
38.眼科仪器10还包括连接到微控制器80的显示器84，用于向操作者呈现信息。例如，显示器84可以用于向操作者显示测量结果和其它测量数据。显示器84还可可以用于向操作者呈现定位引导图像，以帮助引导操作者相对于测试对象的眼睛定位眼科仪器10以进行如下面更详细描述的测量。作为非限制性示例，显示器84可以是液晶显示器(lcd)。
39.眼科仪器10还可以包括菜单导航/选择按钮86，其连接到微控制器80并且使操作者能够结合显示器84上显示的操作系统菜单来设置眼科仪器10的操作参数。眼科仪器10还可以包括连接到微控制器80的音频扬声器88。
40.在本公开的一个方面中，第一光源30a和第二光源30b可以被装配在小于或等于25mm(大约一英寸)的侧向距离ld内。该侧向距离限制在几个重要方面是关键的。首先，它使得测量头18的侧向宽度能够被限制为大致37mm(光源30a、30b两侧的一些侧向空间对于壳体结构和硬件而言是需要的，以便将内部部件安装在测量头18中是)。这是重要的，因为当测量轴线11定位在眼睛前面以进行测量时，它有助于防止测量头18的侧面接触测试对象的鼻子。如附图所示，测量轴线11可以定位在测量头18的侧面之间的中间位置，使得从测量头18的每个侧面到测量轴线11的距离不大于约19mm。从每个瞳孔的中心到鼻子的相应近侧的侧向距离略小于瞳孔间距的一半。由于成年人的瞳孔间距通常在大约54mm-74mm的范围内，瞳孔到鼻子的距离通常在大约23mm-32mm的范围内。因此，通过将光源30a、30b装配在25mm的侧向距离ld内，从而将从测量轴线11到测量头的每个侧表面的侧向距离限制为大约19mm，在测量期间在测量头18的侧面与测试对象的鼻梁之间保持了一些间隙。
41.将侧向距离ld限制为25mm在第二方面是关键的，除了对显示器84的直接观察之外，它还为操作者提供了对被测眼睛的直接观察。可以理解，测量头18的前后长度主要由用于推进探头12的结构(或者，在非接触式眼压计的情况下，用于产生和释放空气脉冲的结构)决定。申请人已经发现，为了在测量期间向具有约54mm-74mm范围内的瞳孔间距的成人操作者提供眼睛的无阻碍的直接观察，测量头18的侧向宽度必须被限制为大致37mm。因此，假定需要用于将内部测量部件安装在测量头18中的壳体结构和其它硬件，光源30a、30b必须保持在25mm的侧向距离ld内，以确保在测量期间操作者对眼睛的直接观察。
42.如上所述，当眼科仪器10定位在眼睛附近以准备测量时，区域检测器40捕获眼睛的定位图像，并且所捕获的定位图像由信号处理电子器件60从模拟格式转换为数字格式。图像评估模块82评估数字定位图像以提供指示眼科仪器10相对于眼睛在三维x、y和z中的
定位状态的信息。为了能够进行图像评估，使用假的“校准眼睛”，例如由玻璃制成的假眼睛，来校准眼科仪器10，以捕获至少一个校准图像，从该校准图像确定定位校准信息并且将其存储在存储器70中。校准眼睛可以是例如具有八毫米半径的玻璃球面形的球，该半径大致为人角膜的前表面的平均曲率半径。当眼科仪器10相对于校准眼睛处于理想的三维位置以便执行测量时，捕获校准图像。例如，理想的三维位置可以对应于这样的情况，其中测量轴线11与角膜顶点相交，并且基本上垂直于在角膜顶点处的局部的角膜表面，并且探头12的尖端p3在距离角膜表面的预定的工作距离wd处。在当前实施例中，预定工作距离wd可以是六毫米，然而预定工作距离wd也可以是另外的值。在眼科仪器10是回弹式眼压计的情况下，可以使用校准工具进行校准，该校准工具与校准眼睛结合并且代替探头12沿着测量轴线11直接安装在眼科仪器10中。例如，校准眼睛可以安装在类似于探头轴12a的轴的端部，由此校准工具轴可以可释放地且同轴地被保持在眼科仪器10的前线圈15和后线圈16中。校准工具可以配置为使得当校准工具安装在眼科仪器10中时，校准眼睛被定位成使得，如果探头12代替校准工具安装在眼科仪器10中，则校准眼睛的顶点在与距探头12的前尖端的预定工作距离wd相对应的z轴线位置处与测量轴线11相交。在眼科仪器10是非接触式眼压计的情况下，校准工具可以具有安装轴，该安装轴的尺寸被设计成可滑动地接收在流体脉冲(例如，吹气)释放管的轴向通道内，以便为了校准的目的将校准眼睛在测量轴线11上对齐在距释放管的出口端的理想的z轴线工作距离处。
43.图10示出了当眼科仪器10相对于校准眼睛处于预定的理想的三维测量位置时由区域检测器40捕获的校准图像48的示例，并且该校准图像由信号处理电子器件60数字化。校准图像48表示当第一光源30a和第二光源30b照明时校准眼睛的面对表面区域的反射光图像。因此，校准图像48包括与第一光源30a对应的第一源图像52a和与第二光源30b对应的第二源图像52b。图像评估模块82可以被编程为评估校准图像48以确定第一源图像52a的位置坐标xa、ya和第二源图像52b的位置坐标xb、yb，其中，位置坐标表示区域检测器40的二维感测表面中的相应源图像的位置。例如，坐标值可以基于相对于区域检测器40的感测表面的原点角计数的像素值，如图8所示。评估校准图像48以确定源图像52a、52b的位置可以涉及找到记录与光源30a、30b的颜色相对应的特定颜色的最高强度的像素组。例如，在区域检测器40是红-绿-蓝(rgb)彩色传感器，并且光源30a、30b是红色led的情况下，可以分析红色、绿色和蓝色像素颜色分离以将限定源图像52a、52b的红色led反射与校准图像48的其余部分区分开。可以将排除标准应用于源图像52a、52b的位置、尺寸、强度和/或分离，以防止错误的位置检测。源图像52a、52b各自的形心可被计算以确定源图像52a、52b的相应二维位置(xa、ya)和(xb、yb)。
44.校准图像48中的源图像52a、52b的二维位置(xa、ya)和(xb、yb)可以直接存储在存储器70中和/或用于计算存储在存储器70中的三维校准位置坐标(x
cal
、y
cal
、z
cal
)。例如，三维校准位置坐标(x
cal
、y
cal
、z
cal
)可以如下计算。x
cal
，其与眼科仪器10相对于眼睛的理想的水平左右位置对应，可以计算为校准图像48中两个源图像52a、52b的平均x位置：
45.x
cal
＝(xa xb)/2
46.y
cal
，其与眼科仪器10相对于眼睛的理想的竖直上下位置相对应，可以被计算为校准图像48中两个源图像52a、52b的平均y位置：
47.y
cal
＝(ya yb)/2
48.z
cal
，其与眼科仪器10沿测量轴线11相对于眼睛的理想的工作距离位置对应，可以被计算为校准图像48中两个源图像52a、52b之间的水平间距：
49.zcal＝xb-xa
50.可以理解，源图像52a、52b之间的水平间距与工作距离成反比。换句话说，随着眼科仪器10距眼睛的工作距离减小，源图像52a、52b之间的水平间距将增大，并且随着眼科仪器10距眼睛的工作距离增大，源图像52a、52b之间的水平间距将减小。
51.源图像52a、52b的二维位置(xa、ya)和(xb、yb)以及三维校准位置坐标(x
cal
、y
cal
、z
cal
)可以单独地和/或共同地被认为是“定位校准信息”。如上所述通过眼科仪器10的校准确定的定位校准信息可以存储在存储器70中，以便以后在正常(即，非校准)测量过程期间使用，以确定眼科仪器10何时足够接近理想的三维测量位置，以允许测量启动。
52.图11a、图11b和图11c示出了在正常测量过程期间由区域检测器40捕获的定位图像50的示例，其连同叠加的定位靶90和定位图标92一起在显示器84上显示给操作者。与校准图像48一样，区域检测器40生成共同表示每个定位图像的多个像素信号，并且像素信号由信号处理电子器件60数字化以提供数字定位图像50。在图11a、11b和11c所示的示例中，包括眼睛瞳孔的待测量的眼睛的部分在区域检测器40的视场内并且在定位图像50中可见。与校准图像48类似，每个定位图像50可以包括与第一光源30a对应的第一源图像52a和与第二光源30b对应的第二源图像52b。
53.定位靶90表示眼科仪器10相对于眼睛的理想的三维位置。定位靶90的中心定在显示器84上的与三维校准位置坐标(x
cal
，y
cal
，z
cal
)的x
cal
值和y
cal
值相对应的xy位置处，并且定位图标90的拟合部91的尺寸可以基于三维校准坐标(x
cal
，y
cal
，z
cal
)的z
cal
值来缩放。例如，定位靶90可以包括基于三维校准坐标(x
cal
，y
cal
，z
cal
)定中心和缩放的连续或分段的圆环。其它形状和形式可以用于定位靶90，例如十字形或正方形。
54.定位图标92表示眼科仪器10相对于眼睛的当前的三维位置。图像评估模块82可以配置为通过基于定位图像50中的源图像52a、52b的二维位置(xa、ya)和(xb、yb)来计算当前的三维位置坐标(x、y、z)来生成定位图标92，渲染定位图标92使得定位图标的中心定在显示器84上的与当前的三维位置坐标(x、y、z)的x值和y值相对应的xy位置处，以及基于当前的三维位置坐标(x、y、z)的z值来缩放定位图标92的尺寸。可以以与根据校准图像48计算三维校准位置坐标(x
cal
，y
cal
，z
cal
)相同的方式，根据定位图像50计算当前的三维位置坐标(x、y、z)，如上所述。在所示的实施例中，定位图标92是圆环的形式，然而，也可以使用其它形状和形式，例如十字形或正方形。
55.图像评估模块82可以配置为将数字定位图像50、定位靶90和定位图标92输出到显示器84，其中数字定位图像50、定位靶90和定位图标92被叠加以提供显示在显示器84上的定位引导图像，用于引导操作者相对于眼睛定位眼科仪器10以进行测量。定位图标92的中心可以位于在显示的引导图像中由当前的三维位置坐标(x、y、z)指示的xy位置处。例如，在图11a中，定位图标92的中心位于定位靶90的中心的上方和右侧，这说明了仪器10的测量轴线11在角膜顶点的下方和左侧，并且仪器10必须向上并且向右移动(即，引导操作者在从定位靶90朝向定位图标92的方向上移动仪器10)的情况。作为另一个例子，在图11b中，定位图标92的中心位于定位靶90的中心的正下方和左侧，这说明了仪器10的测量轴线11在角膜顶点的正上方和右侧的情况，并且仪器10必须稍微向下并且向左移动。在图11c的示例中，定
位图标92的中心和定位靶90的中心大致在相同的位置，指示仪器10处于理想的xy对齐位置，其中测量轴线11与角膜顶点相交。
56.可以基于当前的三维位置坐标(x、y、z)的z值来缩放定位图标92，使得定位图标的尺寸与眼科仪器10沿测量轴线11距眼睛的工作距离成反比(即，随着眼科仪器10沿测量轴线11移动得更靠近眼睛，定位图标92在所显示的定位引导图像中变得更大)。当定位图标92在尺寸上与定位靶90的拟合部91对应时，例如如图11c所示，则眼科仪器10处于距离角膜的预定的期望工作距离wd处，以进行测量。可以理解，在图11a中，对于测量，仪器10距眼睛太远，而在图11b中，对于测量，仪器10距眼睛太近。
57.如上所述，图像评估模块82可以由存储的软件指令配置以计算位置差，该位置差表示由坐标(x、y、z)表示的眼科仪器10的当前的三维位置与由坐标校准坐标(x
cal
，y
cal
，z
cal
)表示的眼科仪器10的理想的三维位置之间的差异。例如，位置差(δx，δy，δz)可以如下计算：
58.δx＝x-xcal，
59.δz＝z-z
cal
，以及
60.δy＝y-ycal-δz。
61.在计算δy时，减去δz补偿了随着距眼睛的z距离改变而引起的摄像机角度的改变(即观察轴线42的仰角θe的改变)。可以通过所计算的位置差是否在针对测量目的预定的定位容差内来判断针对测量目的仪器10相对于眼睛的适当定位。例如，为了在预定的定位容差内，仪器10的当前的x、y像素位置必须在像素位置x
cal
、y
cal
的预定半径内，并且δz的绝对值必须小于或等于以像素表示的预定的z轴线容差。在空间坐标中，已经发现测量轴线11在x和y定位方向上优选地在距角膜顶点1mm的半径内，并且在z定位方向上在理想的工作距离的
±
1.5mm内，然而可以使用其它值。代替要求仪器10的当前的x、y像素位置在像素位置x
cal
、y
cal
的预定半径内，可以限定以像素位置x
cal
、y
cal
为中心的边界框，由此δx和δy中的每一个必须在其各自的容差内。
62.定位图标92的外观属性可以取决于所计算的位置差是否在针对测量目的预定定位容差内。这样，向操作者显示的定位引导图像可以向操作者指示是否实现了可接受的定位。外观属性可以是定位图标92的颜色。因此，如果所计算的位置差不在预定的定位容差内(即，仪器10没有正确地定位在用于测量的三维空间中)，则定位图标92可以被生成为具有预定的第一颜色，例如黄色。这可以被认为是定位图标92的“不行(no go)”外观，如果计算的位置差在预定的定位容差内(即，仪器10正确地定位在用于测量的三维空间中)，则定位图标92可以被生成为具有不同于第一颜色的预定的第二颜色，例如绿色。这可以被认为是定位图标92的“行(go)”外观。该外观属性可以是除了颜色之外的属性，例如应用于定位图标92的开/关闪烁率，可以根据计算的位置差是否在预定的定位容差内来控制定位图标92的多于一个的外观属性。
63.现在参考图12和图13，以分别描述眼科仪器10的手动测量模式和自动测量模式。可以使用菜单导航/选择按钮86选择手动或自动的选定测量模式。
64.图12示出了仪器10的手动测量模式。在步骤100中，通过区域检测器40捕获定位图像50。在步骤102、104、106和108中，确定源图像坐标(xa、ya)和(xb、yb)，计算当前的定位坐标(x、y、z)和位置差(δx、δy、δz)，并且调整所显示的定位图标92的尺寸(缩放)和位置。
这些步骤在上面详细描述。然后，判定框112确定所计算的位置差是否在针对测量目的预定的定位容差内。如果不是，则在步骤110中将定位图标92的外观属性设置成或保持为“不行(no go)”外观，但是如果是，则在步骤114中将定位图标92的外观属性设置成“行(go)”外观。这些步骤也在上面更详细地描述。流程从步骤110或步骤114进行到判定框116。判定框116等待响应于操作者按压测量按钮20而产生的信号，并且当按压按钮时，在框118中启动测量。如果在预定的时间段内没有按压测量按钮20，则流程返回到步骤100。因此，如果操作者未能迅速地按压测量按钮20，则必须重新评估定位以考虑仪器10相对于眼睛的任何干预性移动。
65.图13中所示的自动测量模式关于步骤100、102、104、106、108和112方面类似于手动模式。然而，如果判定框112确定所计算的位置差在针对测量目的预定的定位容差内，则流程直接分支到步骤118并且自动地启动测量(即，操作者不必按压测量按钮20来启动测量)。对于自动测量模式，图像评估模块82可以连接到微控制器80并且配置为当所计算的位置差在预定的定位容差内时向微控制器发送位置确认信号，并且微控制器80可以响应于位置确认信号自动地启动测量。如果判定框112确定所计算的位置差不在针对测量目的预定的定位容差内，则流程进行到判定框116以等待测量按钮按压信号，并且当按钮20被按压时在框118中启动测量。如果在预定的时间段内没有按压测量按钮20，则流程返回到步骤100。
66.本公开的定位系统为手持式眼科仪器提供了若干实际益处。通过将仪器的测量头18保持得尽可能窄，减少了在手动模式下使用仪器的操作者的视差误差量。通过限制由第一光源和第二光源30a、30b占据的侧向距离，可以减小区域检测器40的尺寸和像素数，这提高了处理速度以避免所显示的定位引导图像和现实之间的滞后。此外，在被测量的眼睛的角膜是不对称角膜的情况下，如果第一光源和第二光源30a、30b间隔太宽，则角膜不对称的影响被放大。这允许仪器在角膜的不同区域(如角膜缘)处获得测量，而不像具有更宽间隔的光源的定位系统那样影响定位系统误差。总之，通过将第一光源和第二光源30a、30b以及区域检测器40放置在较小的区域中，减少了角膜曲率的不期望的影响。
67.虽然本公开描述了示例性的实施例，但是详细描述不旨在将所附权利要求书的范围限制于所阐述的特定实施例。权利要求书旨在覆盖可以被包括在权利要求书的范围内的所述实施例的这些替代、修改和等效物。