专利名称：自动角膜散光计的制作方法
技术领域：
本实用新型一般地涉及眼科检查，特别地涉及角膜散光测量。它具体地涉及一种 用于测量与人双眼的每一只眼的角膜几何有关的至少一个角膜散光测量值的自动角膜散 光计。自动角膜散光测量是对与人眼的角膜几何有关的角膜散光量值的测量。这种测量 特别用于眼部外科手术的准备和辅助以及使得隐形眼镜适配于待校正眼睛的曲率。通常涉 及测量角膜前表面曲率在它们的两个主经线中的射线。操作者，即眼科医生或光学仪器商，使用称为角膜散光计的仪器。文件US4597648中描述了这种仪器。这种仪器使得能够对接受或应当接受眼睛外 科手术的人眼进行角膜散光测量。其涉及一种单筒设备测量是对每只眼分别进行的。所 述仪器包括-箱体；-具有已知几何形状的多个光源，它们被安装在箱体中以照射待测量的人眼；-光学成像系统，其安装在箱体中并且用于提供光源在眼睛上的角膜反射图像；-至少一个光电传感器，其安装在箱体上以捕获所述图像并且适于将这个图像转 换成表示该图像的信号。这种仪器是令人满意的，因为它能够以绝对参照来测量眼睛，但是其使用对于操 作者和需要角膜散光测量的人来说相当苛刻。具体地，为了测量人的两只眼睛，操作者必须 顺次进行两个分别的测量，一个针对左眼而另一个针对右眼。对于两只眼中的每一只，操 作者必须十分小心地将被测者的头部定位在仪器的参考位置中，以使得两只眼是在同一参 考位置中被测量的。这个约束必然带来操作和/或仪器上的复杂性。发明内容本实用新型的目的是提出一种角膜散光计，其能够以高效且经济的装置、针对视 力矫正设备的个人化设计而提供适当的测量。为此，根据本实用新型，提出一种上述类型的自动角膜散光计，其中，光学成像系 统和光电传感器适于顺次地或同时地捕获双眼的角膜反射，而无须相对于传感器移动人的 面部。上述自动角膜散光计适于测量与人的双眼中每一只眼的角膜的几何有关的至少 一个角膜散光测量值，并且适于测量所述人的双眼的瞳孔间距或半瞳孔间距。该自动角膜 散光计包括箱体；具有已知几何形状的至少一个光源，其被安装在所述箱体上以照射人 的待测量的眼睛；光学成像系统，其包括一个或两个透镜，被安装在所述箱体上并且用于提 供所述光源在人的每只眼睛上的角膜反射的至少一个平面图像；至少一个光电传感器，其 被安装在所述箱体上用于同时地或依次地捕获人的双眼的角膜反射的图像而无须人面部 相对于该光电传感器移动。所述光学成像系统包括两个分离的通道第一通道适于生成双眼中一只眼睛的角 膜反射的图像，而第二通道适于生成另一只眼睛的角膜反射的图像。所述至少一个光电传感器包括被安排用于捕获由所述第一通道生成的图像的第一光电传感器、以及被安排用于 捕获由所述第二通道生成的图像的第二光电传感器。所述至少一个光源包括同时照射所述双眼中的一只和另一只的至少一个公共光源。因此，人的双眼是同时测量的。由于同时性，对双眼的角膜反射的捕获是在同一时 刻进行的，或者是在一个最大十分之一秒的时间段中的接近的时刻进行的。迄今为止，本领域技术人员还未设想到对双眼进行整体角膜散光测量而无须相对 于待测量的人的头部而移动测量仪器。相反，认为有必要使得测量更准确，其中该测量是借 助于光学仪器和专门针对单只眼睛(单眼测量)的测量规程来分别对每个眼睛依次执行两 次单眼测量，因此相当准确。然而，现有技术并未提及对两只眼睛执行整体的角膜散光测 量，并且本领域技术人员也因而只会想到复合光源，而这增加了成本。本申请人指出了单独测量每只眼睛的缺陷，特别是当为了实现视力矫正设备(例 如隐形眼镜、眼内植入物或眼镜透镜)的个人化设计而执行角膜散光测量时。这种设计涉及一组生理测量，并且其效力不仅取决于测量准确性，至少对于其中 一些测量而言还取决于执行这些测量的背景(其应当尽可能接近于视力设备的支撑条件) 以及它们之间的不同测量的一致性。在至少某些情况下，申请人特别考虑到两只眼是在相 同或相似的条件下测量的，否则对视力设备承载人的矫正是不平衡的并且承载人的视觉舒 适度存在大大降低的风险。特别对于角膜散光测量而言，申请人指出承载人的视觉舒适度可以通过以一种公 共测量配置执行双眼测量而得到改善，其不需要移动头部，也就是说在对人体视觉系统的 同一激励背景下。无须移动双眼的测量还有利地(但非必要地)使得测量对于操作者和待测量人而 言在约束较小的条件下变得方便、快速和高效。另外，至少部分上减轻了测量差错的风险， 而这在现有技术单眼测量模式中会导致人的头部在左眼和右眼的测量之间的定位偏差。因 此避免了操作的或仪器的复杂度，从而减轻了定位缺陷的风险。测量的适当性以及因此的承载人的视觉舒适度也可以通过同时对双眼进行测量 而得以改善，也就是说在人体视觉系统的同一激励背景下。优选地，所述角膜散光计包括适于处理所述信号以计算要获得的眼睛的角膜散光 测量值的计算机。有利地，光学成像系统包括下列元件中的至少一个-透镜，其具有至少一个至少十厘米的水平直径，并且可能是反射的或偏差的光轴 通往光电传感器，-等价于单个透镜的两个透镜部分或两个成对物，并且有可能是反射的或偏移的 光轴通往光电传感器。
参考附图，通过阅读下面作为非限制性实例给出的描述，将更好地理解本实用新 型及其实现，其中-图1示意性地示出了根据本实用新型第一实施例的角膜散光计；-图2是图1中沿平面II-II的角膜散光计的剖视5[0031]-图3是图1中沿平面III-III的角膜散光计的剖视图；-图4是图1中沿平面IV-IV的角膜散光计的剖视图；-图5是角膜散光计及其连至计算机的支座的整体视图；-图6是图1的角膜散光计的光源的正视图；-图7类似于图1，示出了本实用新型的第二实施例；-图8示意性地示出了通过图1的角膜散光计中的两条光线而获得的通道；-图9示意性地示出了通过根据本实用新型第三实施例的角膜散光计中的四条光 线而获得的通道；-图10示意性地示出了图1的角膜散光计的变型实施例。
具体实施方式
在图1和7中，示出了根据本实用新型的自动角膜散光计1、101的两个实施例。这 个自动角膜散光计1、101能够获得角膜散光测量值，也就是说相对于人双眼中每一只眼的 角膜的形状和大小的几何量值。其为此而包括中空的箱体2、102，其整体上呈平行六面体的形状并且沿着纵轴Z 延伸。箱体2、102具有位于图1和7右部的第一端部，该第一端部穿过两个矩形测量窗 口 9、109(图2和4中也可见)。箱体2、102的这个第一端部还设有支撑部3、103，该支撑 部具有眼镜框的形状并且位于与两个测量窗口 9、109相对的位置。这个支撑部3、103能够 将箱体2、102稳定地放置在人面部上，以使得其两只眼睛与两个测量窗口 9、109面对面。箱体2、102具有位于与第一端部相对位置的第二端部，该第二端部穿过观测窗口 10、110，该观测窗口与两个测量窗口 9、109面对面并且观测者可以穿过该观测窗口来检查 箱体2、102相对于人面部正确地定位。如图1、2和7具体所示，箱体2、102内部设有-至少一个具有已知几何形状的光源4、104A、104B，其被安装在箱体2中以同时照 射人的两只眼睛；-光学成像系统5、105A、105B,其被安排用于依次或同时提供由光源4、104A、104B 在人双眼上生成的角膜反射的一个或两个平面图像，而无须使人面部相对于箱体2、102移 动，-至少一个光电传感器7、107A、107B,其被安排用于捕获一个或多个图像并且适 于将该一个或多个图像转换成表示信号，-计算机8，其适于处理这个信号以计算每个眼睛的角膜散光测量值。在图1至4所示的本实用新型的第一实施例中，自动角膜散光计1适于借助于唯 一一个光电传感器7和唯一的图像来同时实现对承载人双眼的测量，在所述图像上显示了 人双眼的角膜反射。光学成像系统光学成像系统5为此适于生成单位图像，在该单位图像上显示了人双眼的角膜反 射中的一个和另一个。因此，可以说自动角膜散光计1包括单个光通道。如图1至3所示，光学成像系统5为此而包括唯一的视准透镜5，该透镜的一个光表面对着两个测量窗口 9从箱体2的一侧延伸至另一侧。这个视准透镜5为此具有矩形边 缘，该边缘在至少十厘米的长度上延伸，在这里是12厘米。它被定位在箱体2中以便其光 轴与箱体2的纵轴Z混合在一起并且其成像焦面在箱体2的内侧与观测窗口 10相距微小 的距离。它在这里具有等于100毫米的焦距。根据本实用新型的未示出的变型，所述光学成像系统可以包括等价于上述视准透 镜的两个不同的光学装置，这两个光学装置每个都位于与箱体2的测量窗口 9之一相对的位置。这个光学装置例如能够由视准透镜的两个切割部构成，每个都具有测量窗口 9之 一的形状。这两个切割部因而分别位于与两个测量窗口 9相对的位置，以使得它们的光轴 与箱体2的纵轴Z混合在一起。这个光学装置还可以由两个成对物构成，每个都包括关联于光学棱镜的直径较小 的凸透镜。这两个成对物因而也分别位于与两个测量窗口 9相对的位置，以使得它们的光 轴与箱体2的纵轴Z混合在一起。尽管如此，这两个不同的光学装置具有相同的视准功能以及与图1至3所示的视 准透镜5相同的作用。碰光源4定心于视准透镜5的光轴上并且位于与该透镜的成像焦面邻近的位置，以 至于它看上去像是位于无限远处的光源。这个光源4因而激发人的远视并且同时照射了 这个人的两只眼睛。这样，当箱体2被正确地放置在人面部上时，这确定了位于无限远的固
点ο光源4有利地适于在至少两个不相接连的不同区域中针对人的每只眼睛的角膜 进行反射。如图2和6所示，它在这里是由嵌在支撑板41上且被计算机8控制其燃亮或熄灭 状态的光电二极管矩阵构成的。在这里，这些光电二极管42分布于六行和六列中，并且两 两相距20毫米。36个光电二极管中每一个都能够在与被另外35个光电二极管照射的区域 隔开的一个区域中、针对人的每只眼的角膜进行反射。由于二极管矩阵的大小和视准透镜5的焦距，36个光电二极管在每个角膜上的反 射分布于围绕人眼瞳孔而定心的直径为5毫米的圆中。因此，由于这些二极管，光学成像系统5可以生成单位图像，在该单位图像上显示 了 72与36个二极管在人双眼上的反射相对应的反射。每组36个反射因而构成角膜反射之一。支撑板41本身呈边长约120毫米的正方形。它被放置在箱体2中对着观测窗口 10的位置，以使得光电二极管42能够朝两个测量窗口 9的方向照射。另外，它是用透明塑 料或玻璃制成的，以使得操作者能够穿过观测窗口 10、支撑板41和测量窗口 9而观测到承 载人的双眼。根据本实用新型未示出的变型，光源可以由具有掩膜(masque)的重叠灯构成。灯例如可以包括一个或多个设置在散光屏之后的霓虹灯，该散光屏能够使得由灯 发射的光亮度变得均勻。所述掩膜本身可以由与设有不透明点矩阵的透明板相连的电子卡构成，或者是由设有透明点矩阵的不透明板构成，它们适于在人每只眼睛的角膜上进行反射。电子卡设有 中心开口以使得操作者能够穿过观测窗口 10瞄准。作为变型，所述掩膜可以由被计算机8 控制的透明液晶屏(LCD)构成以显示图案，例如透明底部上的黑点轨迹或透明底部上的垂 直或水平线的轨迹或任何其他已知的几何图案。尽管如此，这种灯和掩膜的叠置具有与图2和6所示的光电二极管42矩阵相同的 作用。光电传感器光电传感器在这里由数字摄像机7构成，该数字摄像机用于捕获由光学成像系统 5构成的两个角膜反射的图像并且将这个图像转换成电表示信号。这个摄像机7优选地被设置在与视准透镜5的成像焦面邻近的位置，这使之能够 构成远心系统从而获得大小不变的图像，而与箱体2和人面部之间沿轴Z的间隔无关。为此，可以设想支撑板41设有中心开口，摄像机的镜头穿过该开口而插入，以使 得该摄像机定位在视准透镜5的成像焦面中的光轴上。然而，在这里，设想通过半反射板6来偏移视准透镜5的光轴，从而将其成像焦面 分成两个。如图2具体所示，这个半反射板6被定位在光源4的支撑板41与视准透镜5之间， 并且相对于箱体2的纵轴Z倾斜45度。由于这个半反射板6，摄像机可以沿着与箱体2的纵轴Z垂直的轴、被定位在与光 源4相距一定距离的位置。箱体2中的角膜散光计1的不同构件的安排因而得以简化。作为变型，也可以如图10所示将光源4和摄像机岔开从而不再需要任何半反射 板。然而，这个岔开会造成角膜反射相对于人瞳孔的偏差。这个偏差可以然后或者借助于 一个或两个棱镜从光学上被校正，或者被计算机8在进行计算的时候考虑在内。计算机在这里，计算机8适于处理摄像机7输出的信号，从而一方面计算人双眼的瞳孔间 距或瞳孔的半间距，另一方面针对这个人的每只眼睛计算至少一个角膜散光测量值。回想一下，瞳孔间距是人的两个瞳孔之间的距离，而半瞳孔间距是人的一只眼与 鼻梁之间的距离。如果角膜曲率半径大致为球形(在人没有散光缺陷的情况下)，则角膜散光测量 值例如可以对应于角膜曲率半径，或者是对应于针对不同方向的局部曲率半径集合，或者 是对应于代表角膜表面的表面。计算机8在这里由箱体2中的电子卡构成，例如Analog Devices公司的 ADSP-BF531型的电子卡。它配备有显示器IXD 11，该显示器穿过箱体2中设置的开口而被 定位以确保所执行的测量的显示。如果必要，可以设想自动角膜散光计1还包括单眼遮光系统，该系统由被计算机 控制且分别位于两个测量窗口 9前面的两个带光圈的屏幕构成。通过调节供电电压，这种 屏幕可以彼此独立地从透明状态转换成遮光状态，反之亦然。图8示意性地示出了角膜散光计1的光学成像系统5、光源4和光电传感器7，以 及人的一只眼睛90。这只眼睛90在这里显示成具有球形的角膜91，尽管这是现实中不常 出现的情况。该图还示出了两条光线Rl、R2的光学轨迹，它们是从光源4的两个不同的光电二极管42发出的并且在角膜上形成两个反射，这两个反射的图像可以通过摄像机7而清 楚地看到。角膜散光计的第二实施例在图7所示的本实用新型的第二实施例中，自动角膜散光计101适于借助于光学 成像系统同时地或依次地测量承载人的双眼，该光学成像系统适于生成两个图像，每个图 像上都显示了人双眼之一的角膜反射。确切地说，该光学成像系统适于同时地或依次地生成两个角膜反射的两个不同图 像。因此，自动角膜散光计101包括两个分离的光通道。该光学成像系统为此而包括两个相同的视准透镜105A、105B，每个都位于与箱体 102的测量窗口 109之一相对的位置。它们被定位在箱体102中以使得它们的光轴与纵轴 Z平行地延伸并且它们的成像焦面在箱体102内侧与观测窗口 110混合在一起并且相隔很 小的距离。第一视准透镜105A构成第一通道并且适于生成人的第一只眼的角膜反射图像， 而第二视准透镜105B构成第二通道并且适于生成人的第二只眼的角膜反射图像。在这个角膜散光计101的实施例中，提供了两个光源104A、104B，它们被定位在 与视准透镜105A、105B的公共成像焦面相邻的位置。第一光源104A只照射人的第一只眼， 而第二光源104B只照射人的第二只眼。如图7所示，光源每个都由光电二极管矩阵构成。当然，它们也可以由其他元件构 成，例如具有掩膜的重叠灯。角膜散光计101还包括由两个数字摄像机107A、107B构成的两个光电传感器，每 个都用于捕获角膜反射之一的图像并且将这个图像转换成电表示信号。确切地说，第一摄 像机107A用于捕获由第一视准透镜105A生成的图像，而第二摄像机107B用于捕获由第二 视准透镜105B生成的图像。摄像机107A、107B优选地被设置在与两个视准透镜105A、105B的公共成像焦面相 邻的位置。它们因而可以或者穿过二极管矩阵104A、104B的支撑板、沿着与箱体102的纵 轴Z平行的两个轴而被放置，或者借助于用于使得两个视准透镜105A、105B的光轴偏离的 一个或两个半反射板、与该纵轴Z垂直地被放置。最后，所述计算机适于处理两个摄像机107A、107B输出的信号，从而一方面计算 人双眼的瞳孔间距或半瞳孔间距，另一方面计算这个人的每一只眼的至少一个角膜散光测量值。角膜散光计的第三实施例在图9示意性显示的本实用新型的第三实施例中，自动角膜散光计适于借助于唯 一的光电传感器207和唯一的成像平面来同时测量承载人的双眼，所述成像平面上显示了 人双眼的角膜反射。它在这里包括唯一的光通道，并且具有与图1所示的自动角膜散光计对应的结 构。然而，它与图1所示的自动角膜散光计之间的区别在于其光源204和光电传感器207 不必被放置在与视准透镜205的成像焦面相邻的位置。确切地说，在这里，光学成像系统包括适于生成单位图像的唯一的视准透镜205， 在该单位图像上显示了人双眼的角膜反射中的一个和另一个。光源204本身由具有两个不同掩膜(masque) 208、209的重叠灯构成，这两个掩膜位于视准透镜205的光轴上、与其垂直并且与视准透镜205的成像焦面相距不同的距离。所述灯在这里包括位于散光屏后面的多个白色光电二极管，该散光屏能够使得由 这些二极管发射的光亮度变得均勻。每个掩膜在这里由透明板构成，所述透明板上设有不透明点的矩阵，该不透明点 能够在人角膜上反射。作为变型，也可以设想每个掩膜由被计算机控制来显示图案的透明 液晶屏幕(IXD)构成，所述图案例如是透明底上的黑点轨迹。作为另一个变型，可以在两个 不同的平面上使用光源。光电传感器在这里由数字摄像机207构成，该摄像机用于捕获由光学成像系统形 成的两个角膜反射的图像并且将这个图像转换成电表示信号。这个摄像机207或者被设置在视准透镜205的光轴上，或者沿着与该光轴垂直的 轴而被设置，在该情况下角膜散光计配备有能够使这个光轴偏离90度的半反射板。最后，计算机适于处理该摄像机输出的信号，从而一方面计算人双眼的瞳孔间距 或半瞳孔间距，另一方面计算这个人的每只眼睛的至少一个角膜散光测量值。图9示出了四条光线R11、R12、R21、R22的光轨迹，其中两条第一光线R11、R12是 从两个掩膜中的第一掩膜208的两个不透明点Sll、S12发出的，而两条第二光线R21、R22 是从两个掩膜中的第二掩膜209的两个不透明点S21、S22发出的。这四条光线Rll、R12、 R2UR22因而在每个角膜上形成四个反射，这四个反射的图像可以通过摄像机207看到。在本实用新型的另一实施例中，可以设想代替多个光源而使用唯一一个光源，这 唯一一个光源关联于位于该光源与视准透镜之间的衍射光部件。这种衍射光部件实际上能 够从这唯一的光源中生成多个朝着不同方向的平行光束。特别地，可以使用由沿水平轴和垂直轴周期性重复的图案所构成的衍射光部 件。这些图案是不同的，因为其表示其余衍射光部件的不同光传输，或者是不同的迹象 (indice)，或者是不同的厚度。这个实施例具有使得角膜散光计更紧凑的优点，衍射光部件的大小与厚度较小 的视准透镜的大小相似。在本实用新型的这个实施例中，可以设想衍射光部件可以根据情况是激活的或非 激活的。为此，这个光部件可以以可拆卸的方式安装，或者可以被电激活(LCD屏或铁电 的)，或者还可以适于只作用于使用者的不可见波长，通常是红外线。角膜散光测量方法在这里，将通过图1至4所示的角膜散光计1来实施根据本实用新型的角膜散光 测量方法。负责进行测量的观测者(通常是眼镜商)手持角膜散光计1的箱体2并且通过按 下开始/停止按钮12来起动它(图1)。在这个开启阶段，计算机8自动控制点燃位于支撑 板41中心的光源4的四个光电二极管42。然后，眼镜商将角膜散光计1的箱体2放置在人面部上并且检查这个人注视正确 的方向，即朝向光源4。为此，他穿过观测窗口 10注视并且观测角膜反射是否相对于人眼的 瞳孔而正确地定心。他还检查人处于稳定注视状态，即他的双眼不动且睁大。当这些条件 满足时，他通过按下起动按钮13来开始进行测量。从功能上说，如图8所示，光源4在人双眼上产生角膜反射，并且这些角膜反射借助于半反射板6、通过反射而被发送至摄像机7。摄像机7捕获的图像然后被传送至计算机 8，该计算机通过确定与大于一阈值的密度相邻的点的重心坐标来确定每个光电二极管在 角膜上反射的位置。计算机8因而可以从这些反射的位置推断出角膜散光测量值，以及人 的瞳孔间距或半瞳孔间距。这些计算需要很少的功率并且可以与摄像机7对图像的捕获同 时进行。作为变型，如图5所示，可以设想角膜散光计配备有底座15并且箱体2在底座15 上的安装触发了测量结果至计算机16的处理软件的自动发送，该计算机16负责计算角膜 散光测量值以及人的瞳孔间距或半瞳孔间距。这个处理软件特别地可以包含于位于执行测 量的位置处的计算机中，或者包含于与该位置相隔一定距离的计算机中，例如隐形眼镜制 造商处。尽管如此，根据本实用新型，自动角膜散光测量方法包括多个接连实施的步骤。在第一步骤期间，计算机8控制燃亮光源4的一组光电二极管42，这是为了同时照 射人的双眼。在第二步骤期间，计算机8控制摄像机7拍照片，该照片上显示了光源4在人双眼 上的角膜反射的图像。摄像机7然后将这个图像转换成它要发送给计算机8的数字表示信号。最后，在第三步骤期间，计算机8计算人眼的角膜散光测量值以及人双眼的瞳孔 间距或半瞳孔间距，如下文将详细描述的那样。图9示意性显示的角膜散光计的运作方法与之前描述的一样。只是角膜散光测量 值的计算方式不同。对于图7所示的角膜散光计100的运作方法，其与之前描述的方法的不同之处在 于双眼的角膜反射可以被同时地或依次地捕获，以使得眼镜商确保人在两次测量之间不移动。第一曲率半径计算樽式在这里通过角膜散光计1获得的角膜散光测量值是由多个不同区域上的角膜曲 率半径Rc构成的。确切地说，计算机8确定每个角膜在多个弧上的的曲率半径Re，所述弧 的端部是由两个相邻光电二极管的反射构成的。参考图8，可以通过详细描述所显示的两个二极管S1、S2的反射之间的、人眼90的 角膜曲率半径计算方法来说明这个计算。在图8中，中平面Pl对应于包括视准透镜5的光 轴的水平平面。为进行这个计算，考虑人眼90在两个反射之间是球形的。这个球形的中心可以相 对于中平面Pl稍微地偏离，这是由于箱体2在人面部上的定位误差造成的。相对于中平面 Pi在高度上的这个偏离标记为YO。当它被点燃时，第一光电二极管Sl发出光束，其中单个光线Rl具有穿过视准透镜 5以照射眼睛90的角膜的入射部分、以及沿着平行于中平面Pl的轴然后穿过视准透镜5以 形成摄像机7可看到的清楚图像的反射部分。以相同的方式，第二光电二极管S2发出的单个光线R2具有穿过视准透镜5以照 射眼睛90的角膜的入射部分、以及沿着平行于中平面Pl的轴然后穿过视准透镜5以形成 摄像机7可看到的清楚图像的反射部分。[0124]每个光线Rl、R2的入射和反射部分根据角膜散光计1的结构而构成角度Tetal、 Teta20确切地说，角度Tetal、Teta2的值取决于两个光电二极管Si、S2相对于中平面Pl 的位置并且可以如下确定Tetal = Arctan (Y4/Z3)，Teta2 = Arctan (Y5/Z3)，其中，W对应于二极管Sl相对于中平面Pl的高度J5对应于二极管S2相对于中 平面Pl的高度，并且Z3对应于视准透镜5的焦距。这些角度值被计算机8事先确定并存 储。为了确定曲率半径Rc的值，计算机8在由摄像机7获得的图像上确定两个光线 R1、R2的反射相对于中平面Pl的高度Y1、Y2。然后，计算机解析具有两个未知数的两个等式的方程组Arcsin((Yl-YO)/Re) = Tetal/2Arcsin((Y2-Y0)/Re) = Teta2/2,其中，高度YO和曲率半径Rc是两个未知数。这样，计算机8获得了两个光线Rl、R2的反射之间的角膜曲率半径Rc的值。计算机也可以直接计算借助于下面的公式直接计算曲率半径Rc的值Rc = (Y1-Y2)/[sin(Tetal/2)-sin(Teta2/2)]。然后，计算机8针对一组弧来反复进行该计算，从而获得人的两个角膜的曲率半 径的准确栅格(maillage)。本实用新型并不限于这种计算模式，并且也存在其他用于获得曲率半径的准确栅 格的已知方法，例如Sicam等人所著的“ J. Opt. Soc. Am. A/Vol. re, No. 7/July 2004”中定 义白勺方^去，石角切iiil说该方^去是在“Corneal surfacereconstruction algorithm that uses Zemike polynomial representation's 一章节(第 1300—1306 页)中公开的。最后，计算机8计算每个角膜的平均曲率半径并且显示在显示器IXDll上。还可 以设想当眼镜商将角膜散光计放置于其底座15上时它将整个曲率半径栅格传送至计算机 16。图8所示的角膜散光计1的结构因而是特别有利的，因为曲率半径Rc的计算不取 决于眼睛和视准透镜5相隔的距离。实际上，如图8中的虚线所示的光线R3的轨迹所示， 由于摄像机7和光源4都位于视准透镜5的成像焦面中，隔开眼睛和视准透镜的距离并不 影响所测量的高度Y1、Y2。因此，由于这个结构，人相对于箱体2的定位误差不会影响曲率 半径Rc的计算准确性。第二曲率半径计算樽式当角膜散光计是图9所示的类型时，计算机应用与之前介绍的方法稍微不同的曲 率半径Rc计算算法。实际上，摄像机207和/或眼掩膜208、209没有定位于视准透镜205 的成像焦面中，隔开眼睛90与这个视准透镜205的距离ZO对曲率半径Rc的计算造成影 响。为进行这个计算，考虑人的眼睛90对于经过视网膜上的四个不透明点Sll、S12、 S2US22的反射的弧是球形的。四条光线R11、R12、R21、R22具有入射部分和通过角膜产生的反射部分，它们分别
12相互倾斜标记为Tetall、Tetal2、Teta21、Teta22的角度。角度Tetall、Tetal2、Teta21、Teta22的值一方面取决于眼睛90与视准透镜205 相隔的距离Z0，另一方面取决于四条光线R11、R12、R21、R22的反射相对于中平面Pl的高 度 Y11、Y12、Y21、Y22。计算机开始并不知道距离Ζ0，该计算机被设计成假设这个距离ZO的值。给出角度 Tetall、Teta12、Teta21、Teta22的值的数学函数是直接根据角膜散光计的构造参数来确定 的。确切地说，给定箱体的形状和不同的人面部形状，可以知道距离ZO是在确定的区 间内，在这里是150至250毫米。因此，计算机被设计成针对距离ZO的不同值来表示四个角度Tetall、Tetal2、 Teta2U Teta22的值。确切地说，它在这里被设计成利用在这里为1毫米的间距而使得距 离ZO在150至250毫米之间变化，并且针对距离ZO的每个值而计算表示四个角度Tetall、 Tetal2、Teta21、Teta22 的值。计算机因而获得与第一掩膜208的不透明点Sll、S12相关联的上百个三元组 (Tetalli, Tetal2i, ZOi)，以及与第二掩膜209的不透明点S21、S22相关联的上百个三元 组(Teta21j，Teta22j，Z0j)。应当理解，在每个三元组(Tetalli,Tetal2i,ZOi)之中，只有 一个对应于真实情况。这因而涉及确定是哪一个。为此，计算机8在由摄像机207所获得的图像上确定四条光线Rll、R12、R21、R22 的反射相对于中平面Pl的高度Y11、Y12、Y21、Y22。然后，计算机针对每个三元组解析具有两个变量的两个等式的方程组Arcsin((Ylli-YO)/Rci) = Tetalli(ZOi，Ylli)/2Arcsin ((Υ12 -Υ0)/Rci) = Tetal2i (ZOi，Y12i)/2，其中 i 是从 1 至 100，由此，Rci= (Y1 li-Y12i) / [sin (Tetal li/2) -sin (Tetal2i/2)]以及Arcsin((Y21j-Y0)/Rci) = Teta21j(ZOj，Y21j)/2Arcsin (((Y22j-Y0)/Rej) = Teta22j(Z0j, Y22j)/2，其中 j 是从 1 至 100，由此，Rcj = (Y21 j-Y22j) / [sin (Teta21 j/2) -sin (Teta22j/2) ] 这样，计算机8获得了两组二元组(Rci，ZOi)和(Rcj，ZOj)。最后，计算机寻求这两个组的公共二元组，也就是说其距离ZO和曲率半径Rc的值 等于与第二组的二元组相对应的值的第一组的二元组。由于距离ZO和曲率半径Rc的值是唯一的，因此计算机获得了角膜上的弧的曲率 半径Rc的真实值。计算机8然后可以针对一组弧重复该计算，从而获得人的两个角膜的曲率半径Rc 的准确栅格。图9所示的角膜散光计1的结构在这里是有利的，因为它使之能够获得距离ZO的值。距离ZO的这个值实际上能够确保当进行测量时，承载人的双眼被放置在与箱体 有一定距离的位置以使得摄像机207能够获得其角膜的清楚图像。距离ZO的这个值还有利地使之能够(近似地)确定承载人的半瞳孔间距，如下面将详细描述的那样。瞳孔间距的测量为了测量人的瞳孔间距，计算机8在由摄像机7获得的图像上确定将每个光电二 极管在人双眼上的反射隔开的36个距离。然后，它计算与所获得图像上的两个瞳孔之间的 距离相对应的平均距离。已知光学成像系统5的放大率，计算机8可以推断出人的瞳孔间 距的值并且控制该间距在显示器IXD 11上的显示。这个测量可以借助于两个电控带光圈屏幕、以单眼半瞳孔间距的测量来完成或替 代。这些屏幕中的一个可以被调整成遮光状态以确保只有一只眼睛看到，因此可以检 测斜视问题，因为两只眼睛一起聚焦于光源4，每次两个屏幕改变状态时两只眼睛中的一只 就会移动。也可以检测弱视问题(眼睛看不见或看见很少的情况)，因为根据眼睛是否被遮 住，弱视眼睛给出的半瞳孔间距是不同的。最后，计算机8可以包括用于根据人双眼的角膜反射图像的表示信号来确定水平 线方向的模块。这个模块因而确定由摄像机7获得的图像上的经过人的两个瞳孔的中心的 直线的方向。这因而使之能够给出在散光的情况下表示最强或最弱的光线的角膜经线的水平 线的方向，并且因而给出了相对于这个水平线的散光角度。本实用新型决不限于所描述和显示的实施例，本领域技术人员可以设想符合其精 神的任何变型。
权利要求1.一种自动角膜散光计(1、101)，其适于测量与人的双眼(90)中每一只眼的角膜(91) 的几何有关的至少一个角膜散光测量值(Re)，并且适于测量所述人的双眼(90)的瞳孔间 距或半瞳孔间距，包括-箱体(2、102)，-具有已知几何形状的至少一个光源(4、104A、104B)，其被安装在所述箱体(2、102)上 以照射人的待测量的眼睛(90)，-光学成像系统(5、105A、1045B)，其包括一个或两个透镜，被安装在所述箱体上(2、 102)并且用于提供所述光源(4、104A、104B)在人的每只眼睛(90)上的角膜反射的至少一 个平面图像，-至少一个光电传感器(7、107A、107B)，其被安装在所述箱体(2、102)上用于同时地或 依次地捕获人的双眼(90)的角膜反射的图像而无须人面部相对于该光电传感器(7、107A、 107B)移动。
2.根据权利要求1所述的自动角膜散光计(1)，包括计算机(8)，该计算机适于处理所 述信号以计算所述眼睛(90)的所述角膜散光测量值(Re)，并且适于处理表示双眼的角膜 反射的图像的信号以计算人的双眼(90)的瞳孔间距或半瞳孔间距。
3.根据权利要求1或2所述的自动角膜散光计(1)，其中，所述至少一个光源(4)被 安排用于同时照射双眼(90)，所述光学成像系统(5)被安排用于同时提供所述光源(4)在 所述双眼(90)上的两个角膜反射的图像，所述光电传感器(7)被安排用于同时捕获所述图 像。
4.根据权利要求2所述的自动角膜散光计(1)，其中，所述计算机(8)适于处理表示所 述图像的所述信号以计算所述双眼(90)的角膜散光测量值(Re)。
5.根据权利要求1或2所述的自动角膜散光计(1)，其中，所述光学成像系统(5)适于 生成包括所述双眼(90)的角膜反射的单位图像。
6.根据权利要求5所述的自动角膜散光计(1)，其中，所述光学成像系统( 包括下列 元件中的至少一个-透镜(5)，其具有至少为十厘米的至少一个水平直径，并且它的可能是反射的或偏移 的光轴(Z)通往所述光电传感器(7)，-两个透镜部分或等价于单个透镜的两个成对物，它们的可能为反射的或偏移的光轴 通往所述光电传感器。
7.根据权利要求1所述的自动角膜散光计(101)，其中，所述光学成像系统包括两个分 离的通道，第一通道(105A)适于生成双眼(90)中一只眼睛的角膜反射的图像，而第二通道 (105B)适于生成另一只眼睛(90)的角膜反射的图像，其中，所述至少一个光电传感器包括 被安排用于捕获由所述第一通道生成的图像的第一光电传感器(107A)、以及被安排用于捕 获由所述第二通道生成的图像的第二光电传感器(107B)。
8.根据权利要求1或2所述的自动角膜散光计(1)，其中，所述至少一个光源包括同时 照射所述双眼(90)中的一只和另一只的至少一个公共光源G)。
9.根据权利要求1或2所述的自动角膜散光计(101)，其中，所述至少一个光源包括 只照射所述双眼(90)中的一只的第一光源(104A)和只照射另一只眼(90)的第二光源 (104B)。
10.根据权利要求1或2所述的自动角膜散光计(1、101)，其中，所述箱体(2、102)包 括适于抵靠在人的鼻子上的支撑部(3、103)。
11.根据权利要求1或2所述的自动角膜散光计(1、101)，其中，所述光源(4、104)被 放置在所述光学成像系统(5、105)的成像焦面中。
12.根据权利要求1或2所述的自动角膜散光计(1、101)，其中，所述光电传感器(7、 107)被放置在所述光学成像系统(5、105)的成像焦面中。
专利摘要本实用新型涉及一种用于测量与人双眼的每只眼的角膜几何有关的至少一个角膜散光测量值的自动角膜散光计(1)。根据本实用新型，该角膜散光计包括用于照射人双眼的至少一个光源(4)、用于同时或依次获取双眼的角膜反射而无需人面部的相对移动的光学成像系统(5)、用于捕获所述图像并将其转换成电信号的至少一个光电传感器(7)、以及适于处理该信号以计算眼睛的角膜散光测量值的计算机。
文档编号A61B3/103GK201847668SQ200920174928
公开日2011年6月1日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月25日
发明者K·巴朗东 申请人:埃西勒国际通用光学公司