专利名称：基于波前像差的视力检测仪的制作方法
技术领域：
本发明属于医学诊断器械领域。
背景技术：
眼睛是人类获取外界信息的最重要的器官，人类在认知周围世界时约95%的信息来源于视觉。视功能的检测和视觉诊断从来就是涉及几乎全体大众健康的大事。视功能范围包括形觉、立体视觉、光觉、视野和色觉等。而视觉系统最重要的功能是形觉，通常形觉功能以视力即视觉敏锐度或视锐度(visualacuity)作为临床评价指标。目前，视力检测大体分为主觉验光和客观验光。主觉验光通常采用视力表检测，这种检测方法要求受检者的合作，并要防止受检者背视力表，这种检测方法检测速度较慢，而且是主观的，检测结果依赖于被检测者的认知和主述。进行职业性检测时，有些被检测者预先将视力表背下来，使得检测结果不真实。对于年龄较小的儿童，不能配合检测，检测时会遇到一些困难，甚至无法检测。客观验光仪虽然操作简单、检测速度快，但是所有验光仪都要求受检者注视测试标像，这样会剌激调节而使得检测结果近视过矫正或远视欠矫正，虽然有些检测仪采用测试试标"雾视化"或"双视标"，来放松调节，但都不能完全消除调节。据统计30%的验光结果误差超过0. 50D， 10%的验光结果误差在0. 75D到1. 6D之间，对于调节较强的青少年，其误差更大，临床主要将其作为进行普查的仪器。 克服现有的主觉验光和客观验光的缺点，客观、快速、准确地进行视力检测并给出矫正处方。
发明内容
为了克服现有的主觉验光和客观验光的缺点，本发明提供了一种基于波前像差的无视标的视力检测仪，该视力检测仪能够测定出眼睛的视锐度(视力)。该视力检测仪是无视标的，不会剌激调节，测量结果准确；这种测量方法是不依赖于客体主诉的客观测量；并且测量速度快，测量过程在1秒钟之内即可完成。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 基于波前像差的视力检测仪由基于哈特曼_夏克传感器的眼睛光学系统波前像差测量装置、计算机和输出设备构成。 基于哈特曼_夏克传感器的眼睛光学系统波前像差测量装置采用激光二级管LD为光源，且将光源置于与光源色彩相同的背景中，这样不会剌激被检测者的调节。由显微物镜、针孔、准直透镜构成的光束准直系统和由反射镜、偏振分束器、扩束透镜构成的光束聚焦系统将光源LD发出的光束准直并聚焦到视网膜上；小透镜阵列和CCD构成哈特曼_夏克传感器，小透镜阵列将被视网膜反射出来的光束的波前分割成若干子波前，并将所有子波前形成阵列光斑图像，小透镜阵列的小透镜中心间距小于O. 3mm，小透镜如此配置，以使其能对十阶泽尼克(Zernike)像差提供分辨力；采用CCD为图像接收装置，接收阵列光斑图像。中预先存储的标准图像进行对比，并通过图像处理和波前重建，得出被测眼的波前像差数
据和包括离焦、像散在内的十级像差矫正处方。计算机利用所述被测眼的波前像差数据和
视网膜空间像调制度(AIM)曲线，进一步计算，进而得到眼光学系统的视锐度。 计算机与输出设备相连接，输出眼光学系统的包括离焦、像散在内的十级像差矫
正处方和视力检测结果。 本发明的原理 (1)首先从Hartma皿-Shack波前传感器人眼像差仪测量出的眼睛波前像差，计算人眼光学系统的光学调制传递函数(MTF)。
先由波前像差w(x，y)构造瞳函数P(x，y):P (x， y) = p (x， y) exp [iw (x， y)]
1 x2 +>>2《,
dy' 其中，r:瞳孔半径。 光学传递函数(OTF)是瞳函数P(x， y)的自相关
OTF(x， y) = / P(x' ， y' )P*(x' _x， y' -y)dx'
调制传递函数(MTF)为光学传递函数(OTF)的模
MTF = I OTF (2)计算人眼的最大空间分辨率。 1990年Smith等人提出了视网膜分辨力所要求的调制度曲线，即AIM曲线[1]。人眼调制传递函数MTF和视网膜调制度AIM曲线的交点所对应的空间频率f。(cycle/deg)，即该交点所对应的横坐标为人眼的最大空间分辨率。
(3)计算视锐度(视力)。 根据人眼的最大空间分辨率f。，可以得到视功能参量视锐度。外界物体通过眼睛
引起的大小感觉，决定于外物在视网膜上成像大小。根据几何光学原理有
视网膜像大小一物体大小—— x视网膜至像方节点距离
物体至物方节点距离 —般视力表的视标在眼前的夹角都很小，夹角的正切值可认为等于夹角的弧度值，这就是视角。因此感觉上外物大小就决定于所含视角的大小。
视力的定义视力就是眼睛能够分辨二物点间最小距离的能力，并以视角来衡量。
能够分辨的视角越小，视力越好，所以通常用视角的倒数来表达视力，因此视力是人眼恰能
辨认的最小视标的视角大小，以测试距离和字母高度来表示视标的视角大小。即
视力(VA)^测试距离
相对5分字母的距离 测试距离通常为20英尺或6米(在美国以20英尺作为测试距离，其它米制单位的国家通常以6米作为测试距离)。分母"相对5分字母的距离"是指在测试距离为20英尺或6米时，测试者所能分辨的最小字母的高度相对5分角所对应的距离。如20/200的视力表示测试距离为20英尺，测试者能够分辨的最小字母的高度相对5分角的距离是200英尺。 小数视力符号是将分数转变为小数形式。如20/200的视力即为0. 1。
人眼在最大空间分辨率f。(cycle/deg)时，人眼所能分辨的最小夹角为1/f。，所对应的在20英尺处能分辨的最小字母的高度为2. 5X20 X (1/f。)，其中2. 5是视标"E"是2. 5个周期。该字母的高度相对5分角，即5/60度所对应的距离L为 所对应的视力为
VA = 20/L = f0/30 其中，VA是以小数表示的视锐度，f。的量纲是cycle/deg。由上述推导可知，根据人眼波前像差可计算出MTF曲线，由MTF曲线和AIM曲线的交点可得出人眼最大空间分辨率，进而可得知人眼的视锐度。因此通过测量人眼波前像差，即可获得视锐度这一视功能参 下面结合附图具体说明本发明的实施方案。
附图1是本发明基于波前像差的视力检测仪的结构原理图。 如图1所示，激光二级管LD 〔1〕发出0.78iim的光，通过显微物镜〔2〕将光束聚焦到针孔〔3〕上，然后光束被准直透镜〔4〕准直成平行光束，经反射镜〔5〕反射到偏振分束器〔6〕，由偏振分束器〔6〕反射后，通过扩束透镜〔7、8〕进入被检眼〔9〕，落在视网膜〔10〕上形成一个极小的光点，该光点被视网膜〔10〕反射回来，经偏振分束器〔6〕和扩束透镜〔7、8、11、12〕后，入射到小透镜阵列〔13〕上。小透镜阵列〔13〕形成的阵列光斑图像被CCD〔14〕接收，CCD 〔14〕与计算机〔15〕相连接，将阵列光斑图像送入计算机〔15〕中。然后计算机〔15〕对阵列光斑图像处理和波前重建，得出被测眼的波前像差数据。
计算机〔15〕利用所述被测眼的波前像差数据和视网膜空间像调制度(AIM)曲线，即可计算出人眼光的视锐度。 计算机与输出设备〔16〕相连接，输出视力检测结果。
2.5x20
权利要求
一种基于波前像差的视力检测仪，其特征在于所述基于波前像差的视力检测仪包括基于哈特曼-夏克传感器的眼光学系统波前像差测量装置；一相连的计算机；一与所述计算机相连的输出设备。
2. 如权利要求1所述的基于波前像差的视力检测仪，其特征在于所述的基于哈特 曼_夏克传感器的眼光学系统波前像差测量装置包括一用于产生被视网膜反射的点光源 图像的光源装置；一用于将所述视网膜反射的点光源图像转换为阵列光斑图像的小透镜阵 列；一用于接收所述阵列光斑图像的CCD图像接收装置。
3. 如权利要求1所述的基于波前像差的视力检测仪，其特征在于所述的基于哈特 曼-夏克传感器的眼光学系统波前像差测量装置中的光源装置是光源LD、显微物镜、针孔、 准直透镜、反射镜、偏振分束器、扩束透镜顺序排列。
4. 如权利要求1所述的基于波前像差的视力检测仪，其特征在于所述的基于哈特 曼-夏克传感器的眼光学系统波前像差测量装置中小透镜阵列的小透镜中心间距小于 0. 3mm。
5. 如权利要求1所述的基于波前像差的视力检测仪，其特征在于所述的基于哈特曼-夏克传感器的眼光学系统波前像差测量装置中，CCD图像接收装置与所述计算机相连 接。
全文摘要
本发明属于医学诊断器械领域。本发明基于波前像差的视力检测仪包括基于哈特曼-夏克传感器的眼光学系统波前像差测量装置；一相连的计算机；一与所述计算机相连的输出设备，用于输出视力检测结果。该视力检测仪能在一秒钟内客观、准确地检测出人眼的视力。
文档编号A61B3/103GK101732029SQ20091022045
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者乌日娜, 全薇, 冯志勇, 宁日波 申请人:沈阳理工大学