专利名称：偏振式数字验光仪的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种测定人眼视力状况或屈光状态的主觉式验光仪，更特殊地，涉及一种偏振式数字验光仪。
准确可信的验光是配置一副合格眼镜的基础。目前，市场上的验光仪器很多，如计算机验光系统，红外验光仪，电子验光仪，激光散斑验光仪等。其中一些他觉式验光仪的验光结果较为准确，但因其价格昂贵而无法普及。其他一些主觉式验光仪器则因标准不统一而无法完全保证精度。利用针孔原理判定人眼的屈光状态，是一种较简洁的方法，早见于八十年代的国外文献。其方法是人眼通过两个针孔直接观察一视标光点，从光点发出的两束光线，分别通过两个针孔进入眼睛。如果眼睛屈光状态正常，则两束光线会聚于视网膜上，只能观察到一个光点像;如果屈光状态异常，光线将会聚于视网膜前(近视)或视网膜后(远视)，可以看到两个光点像，据此可以判断眼睛的视力状态是否正常，不过还无法区分近视与远视，也无法定量测定屈光度值。
本发明专利的目的在于根据针孔原理提供一种结构简单，具有较高验光精度，测试结果由数字显示的偏振式数字验光仪。
为实现这一目的，采用的总体技术解决方案是本实用新型的偏振式数字验光仪包括光学部分、机械部分、数字显示电路部分5三大部分。光学部分包括光源13、偏振片视标12、扩束透镜10、调焦物镜9、目镜4、偏振片光阑2、观察筒1。它们分别安装在扩束镜筒11、目镜筒3与可沿轴向移动的物镜筒15内，这三者又安装在圆形外筒14内，外筒由支架18支撑。物镜筒15上加工出齿条，与一机械传动机构16相联。物镜筒15上还固定有电位器触头7，转动手轮17，可通过机械传动机构16带动物镜筒15沿轴向移动，实现物镜9轴向移动调焦;同时带动电位器触头7在滑线电位器6上滑动。数字显示电路部分5包括电源21，滑线电位器6及电位器触头7，电压放大电路22，译码电路23和数字显示面板8。
偏振式数字验光仪的优点是原理先进，综合了针孔原理，线性调焦原理及偏振技术于一体，测试时为线性连续调焦;采用长条形视标，可提高对标精度。这些技术措施保证了测试精度，达到±0.15D;仪器结构简洁，重量轻，体积小，方便携式;所用视标直观明晰，对不同年龄及不同知识水平的患者均可适用;仪器可精确地测定近视与远视屈光度数值，稍作改进后，也可用于测定散光;测定的屈光度结果可由数字显示机构直接显示出来。
本发明专利可用于精确测定眼睛的近视与远视屈光度数，经适当的改进，如在被测眼与偏振片光阑之间加入一个可绕光轴旋转的多佛棱镜，本发明专利也可用于测定眼睛的散光度。
下面结合附图，对偏振式数字验光仪的原理与结构作一详细说明。
图1是按照本发明专利的偏振式数字验光仪的一个最佳实施的纵向剖视图;
图2是图1所示偏振式数字验光仪的偏振工作原理图;
图3是图1所示偏振式数字验光仪的线性连续调焦机构光学原理图;
图4是图1所示偏振式数字验光仪的总光路图;
图5是图1所示偏振式数字验光仪的数字显示电路原理图;
图6是图1所示偏振式数字验光仪的机械传动机构图。
偏振式数字验光仪是以偏振光条视标代替小光点，并以偏振光阑代替针孔板，使得观察到的视标不是点形而是线形，有效地避免判别近视与远视时的不确定性，同时提高两半光条对准的准确性，以保证测试精度。为精确定量地测定眼睛的屈光状态，采用线性调焦的光学部分，特点是它对眼睛的屈光校正量与物镜的轴向位移成线性关系，且可实现连续调焦，这是提高测试精度的重要保证。测试原理要求视标位于无穷远处，为此引入一扩束透镜，将光条视标置于其焦点处，来自光条的光线通过扩束透镜后将平行出射，这样可巧妙地借助光学方法使视标位于无穷远，机械调节机械采用了齿轮齿条传动机构，转动手轮可通过传动机构带动物镜筒轴向滑动，实现物镜的线性连续调焦。物镜筒上固定有一电位器触头，它可随物镜筒的移动而在固定于外筒上的滑线电位器上移动，这一机构将位移信号(对应于被测屈光度值)转换成触头的电位信号。电路部分则将此电位信号放大，译码，再由数字显示面板以屈光度的形式显示出来。工作时，被测眼19通过观察筒1可看到两半长形光条20。转动手轮17，经过传动机构16带动物镜9轴向移动调焦，使看到的两半光条逐渐由叉开变为共线，这时数字显示面板8的显示值，就是被测眼19的屈光度值。
图2是图1所示的偏振式数字验光仪的偏振工作原理图。来自光源13的光线照射一对偏振方向分别在水平与垂直方向，且对称于光轴左右布置的偏振片视标12，形成一长形光条。被测眼19则通过另一对偏振方向分别在水平与垂直方向，对称于光轴上下布置的偏振片光阑2观察此光条。采用长条形视标的目的是便于区分近视与远视，并且有利于两半光条的对准。根据偏振原理，左半光条只能通过上半光阑及瞳孔上半部分进入被测眼，右半光条则只能通过下半光阑及下半瞳孔进入被测眼，因此被测眼19可观察到两半长形光条20。近视眼，正常眼和远视眼将分别看到三种光条形态a)近视眼看到光条左下右上错开，d)正常眼看到光条共线，c)远视眼看到光条左上右下错开。这样就方便而又直观地解决了对眼睛屈光状态(近视，远视或正常)的定性判别问题。
图3是图1所示的偏振式数字验光仪的线性连续调焦机构，该机构同轴地置于偏振片视标12和偏振片光阑2之间。偏振片视标由两条偏振方向分别在垂直与水平方向，且对称于光轴左右布置的偏振片构成，偏振片光阑也由两条偏振方向垂直与水平的偏振片构成，它们对称于光轴上下布置。该机构的作用与插入一个调节量可变的校正镜片相当。机构的目镜4位置固定，被测眼19在目镜4的焦点F′1处观察，物镜9可轴向移动调焦，使被测眼19观察到的光条20由叉开变为共线。这时物镜9的调节量X与被测眼19的屈光度Q＝-1/X′＝X/f′21成一一对应的线性关系，根据调节量X的大小，即可定量测定被测眼屈光度值。由于物镜9在整个测试范围内都可实现连续调焦，而且调节量X与被测眼的屈光度Q之间存在线性关系，因此可以保证较高的测试精度。
图4是图1所示的偏振式数字验光仪的总光路图，这是一个包含图2所示偏振机构，图3所示线性调焦机构及光源13，扩束透镜10的同轴光路机构。光源13照射偏振片视标12，形成偏振方向分别水平与垂直的两半光条。偏振片视标12置于扩束透镜10的焦点处，使两种偏振光平行出射，相当于偏振片视标12的光学像位于无穷远。由可沿轴向移动的物镜9与固定的目镜4组成线性连续调焦机构。偏振片光阑2靠近被测眼位置，被测眼19在目镜4的焦点处观察。物镜9的轴向移动量X转换成电位信号后，由数字显示面板8以屈光度的形式显示出来。
图5是图1所示的偏振式数字验光仪的数字显示电路原理图。滑线电位器6两端加有恒定电压，因此电位器触头7的电位与其位移量成线性关系，而这一位移量就是物镜9的调焦位移量X。这样便在电位器触头电位与物镜的调焦位移量X之间建立了一一对应的线性关系。电压放大电路22将电位器触头电位信号放大，再经译码电路23转换成数字信号，最后由数字显示面板8显示出来。经过标定，数字显示值即为被测屈光度值。
图6为图1所示偏振式数字验光仪的机械传动机构图。左图为传动机构的纵向剖视图，右图为传动机构的横向剖视图。该机构包括联轴齿轮28，外壁加工有齿条的物镜筒15，外筒14，齿轮轴支架24、25，手轮17及固定螺钉26、27。联轴齿轮28装配在齿轮轴支架24和25上，齿轮轴支架24、25又通过固定螺钉26、27固定在外筒14上，可在外筒14内滑动的物镜筒15上加工出齿条，该齿条与齿轮28啮合。转动手轮17，可带动齿轮28绕轴转动，并通过齿条带动物镜筒15在外筒14内沿轴向滑动，这样也便实现了物镜的轴向移动调焦。电位器触头7固定在物镜筒15上，可随物镜筒一起作轴向移动，与此同时，电位器触头7也在固定的滑线电位器6上滑动，将与被测屈光度值对应的物镜移动调焦量转换成电位信号，再经附图5所示的数字显示电路处理后，直接以屈光度的形式显示出来。
权利要求
1.一种偏振式数字验光仪，其特征在于它包括光字部分、机械部分、数字显示电路部分(5)；光学部分包括光源(13)、偏振片视标(12)、扩束透镜(10)、调焦物镜(9)、目镜(4)、偏振片光阑(2)、观察筒(1)，它们分别安装在扩束镜筒(11)、目镜筒(3)与可沿轴向移动的物镜筒(15)内，这三者又安装在圆形外筒(14)内，外筒由支架(18)支撑，物镜筒(15)上加工出齿条，与一机械传动机构(16)相联，物镜(15)上还固定有电位器触头(7)，转动手轮(17)，可通过机械传动机构(16)带动物镜筒(15)沿轴移动，实现物镜(9)轴向移动调焦；同时带动电位器触头(7)在滑线电位器(6)上滑动；数字显示电路部分包括电源(21)、滑线电位器(6)及电位器触头(7)、电压放大电路(22)、译码电路(23)和数字显示面板(8)。
2.根据权利要求1所述的一种偏振式数字验光仪，其特征在于偏振片视标由两条偏振方向分别在垂直与水平方向，且对称于光轴左右布置的偏振片构成，偏振片光阑也由两条偏振方向垂直与水平的偏振片构成，它们对称于光轴上下布置。
全文摘要
本发明公开了一种测定人眼视力状况的偏振式数字验光仪，是综合针孔原理、线性调焦原理及偏振技术三者的验光设备。它包括光学部分、机械部分、数字显示部分。光学部分包括光源、偏振片视标、扩束透镜、调焦物镜、目镜、偏振片光阑、观察筒。它分别安装在扩束镜筒、目镜筒与可沿轴向移动的物镜筒内。物镜上装有电位器触头，随着物镜的移动触头在电位器上移动，并通过电路放大显示。本发明结构简洁，视标明晰，精度高。
文档编号A61B3/028GK1081350SQ9210869
公开日1994年2月2日 申请日期1992年7月20日 优先权日1992年7月20日
发明者章海军, 解兰昌, 黄峰, 孙扬远 申请人:浙江大学