具有旋转信标机构的人眼像差哈特曼测量仪的制作方法

专利名称：具有旋转信标机构的人眼像差哈特曼测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于医疗设备制造领域。
现有的视力检测设备是对人眼像差的离焦和像散等低级像差进行测量，并据此对人眼系统进行矫正。眼外科的角膜修正术和人工晶状体置换术等也是基于低级的像差测量数据而进行的，因而视觉的改善受到局限。然而根据视网膜的结构，人眼的视力可远高于实际情况，人眼的视力可高达3.0以上，这是由于人眼离焦、散光以及其它30多种高级像差的影响。人眼高级像差测量是国际上眼科检测的发展趋势，现正致力于制定基于人眼高级像差测量的人眼视力测量新的国际标准，这意味着新的人眼像差测量和基于人眼高级像差数据的人眼角膜整形术和人工晶状体置换术以及个性化隐形眼镜设计和制造将成为新一代眼光学和眼外科的特征。
近年来人眼波像差测量和超分辨视网膜成像技术获得了新进展，这是由于折射外科评价光学质量和矫正视像差达到衍射极限的新的需要。现代的人眼激光角膜手术和人工晶状体置入手术以及个性化隐形眼镜设计和制造都需要超越传统光焦度概念的眼光学系统基于波差量级的成像特性的知识，以及为获得最佳成像手术和设计个性化隐形眼镜的数据。
用哈特曼波前传感器测量人眼波像差的工作于九十年代中最早在海德堡大学开展起来，之后罗彻斯特大学视觉科学中心开展了较为系统的研究。早期工作主要是基于泽尼克系数的波像差测量以及各种波像差对视觉的影响，后来发展到在眼波像差测量系统中加入自适应光学技术，获得对视网膜的高分辨成像。随着这一研究工作的开展，人们发现人眼高级像差的测量和基于这种测量的视光学矫正和眼外科手术将有十分吸引人的前途。美国相干公司研制了基于激光光线追迹技术的眼波像差测量设备，而wavefront公司正把眼波差测量仪器与角膜整形术相匹配。国内中科院光电技术研究所用其已研制成功的哈特曼波前传感器，开展了人眼视力和像差测量仪的研制，已形成样机，待临床试用考核合格后将投入使用，成为新一代视力测量仪。
哈特曼波前传感器主要由一个微透镜阵列和CCD(光电耦合器件)探测器组成，把微透镜阵列放在与出瞳共轭的一个平面上，探测器对视网膜反射并经过眼睛光学系统后的光波前进行采样，每一透镜单元选择波前的一部分并在焦平面上形成一个点。对于无像差的眼睛，再现的波前是均匀的，像点有一个和微透镜阵列相同的空间分布；在有像差存在的情况下，像点相对于参考位置有一移动。通过测量像点移动的斜率可以求得相应的眼睛波像差和其泽尼克系数，从而给出人眼像差的特性。
由于仪器中信标点是由半导体激光器(LD)经准直光学系统后的一束小口径平行光通过被观察人眼瞳孔后在人眼底视网膜形成的亮点，因此人眼像差对眼底信标点的形状和大小有直接影响，不同位置的人眼瞳孔内的像差不同。为克服这一缺点，现有技术采用了信标光环形入射和偏心孔入射方法来予以解决，但环形信标方法中信标光同时通过瞳孔区域过大，因此人眼像差对信标点的影响较大，在人眼有较大散光的情况下尤其明显。在偏心信标方法中每次测量信标光只通过瞳孔中某一固定区域，对于不同的被观察人眼或同一被观察人眼而言，该区域的像差比瞳孔其它区域的像差有可能大，有可能小，因此偏心信标方法的测量稳定性较差。
本实用新型的目的是研究一种旋转信标机构，以提高仪器的测量精度和稳定性。
本实用新型的目的是通过如下的方法实现的。
具有旋转信标机构的人眼像差哈特曼测量仪，用哈特曼波前传感器测量人眼波像差，主要由一个微透镜阵列和CCD光电耦合器件探测器组成哈特曼波前传感器，该微透镜阵列放在与出瞳共轭的一个平面上；由信标光源、将信标光进行准直、扩束的信标光准直系统，旋转信标装置、1号反射镜，2号分光镜、调焦系统，单波长反射镜(9)及口径匹配系统构成主光路系统，出射光进入哈特曼，哈特曼将CCD输出的视频信号输入可计算出被测量人眼的像差计算机。在信标装置中有一绕仪器光轴旋转光阑，该光阑具有偏轴小孔该光阑具有偏轴小孔，在每次人眼像差测量时间内该偏轴小孔绕仪器光轴旋转。
采用如上的机构后，信标光采用旁轴旋转入射方式，由于旋转信标在测量时间内(40ms)，信标通过被观察人眼瞳孔的多个不同位置入射到视网膜上，可对激光散斑起到平滑化作用，从而有效的减小了激光散斑对测量的影响，提高了仪器的测量精度和稳定性。


如下
图1是本实用新型人眼像差哈特曼测量仪光路图。
图2为本实用新型旋转信标机构的结构图。
图3偏心孔信标机构示意图
以下结合附图对本机构作进一步的详述。
如图1和图2所示，1被测量人眼2近红外发光二极管31号分光镜4瞳孔成像物镜5小型CCD6前组调焦物镜7后组调焦物镜82号分光镜9单波长反射镜10口径匹配系统111号反射镜12旋转信标装置13信标光准直系统14LD半导体激光器15目标系统16计算机17小孔光阑。
仪器工作时，首先进行瞳孔对准，用近红外发光二极管(2)照明被测量人眼(1)瞳孔，通过1号分光镜(3)反射，由瞳孔成像物镜(4)将被测量人眼(1)瞳孔成像在小型CCD(5)靶面上，再将小型CCD(5)输出的视频信号输入计算机(16)中的视频采集卡，实时显示在计算机显示器上。调整仪器位置，使被测量人眼(1)瞳孔中心位于仪器光轴中心，再由被测量者用眼睛通过1号分光镜(3)、调焦系统、2号分光镜(8)、单波长反射镜(9)观察目标系统(15)中一无穷远的目标，调整调焦系统，使目标在眼底成像清楚。在完成对准、调焦后，由用标准光源LD半导体激光器(14)发出的信标光，由信标光准直系统(13)进行准直、扩束，经旋转信标装置(12)、1号反射镜(11)反射后，再经2号分光镜(8)反射、调焦系统，最后透过1号分光镜(3)，进入被测量人眼(1)；被测量人眼(1)眼底散射的信标光透过1号分光镜(3)和调焦系统(3)，再透过2号分光镜(8)，经单波长反射镜(9)反射，进入口径匹配系统(10)，出射光进入哈特曼，哈特曼将CCD输出的视频信号输入计算机(16)中，由计算机(16)计算出被测量人眼(1)的像差。在旋转信标装置中有一光阑(18)，该光阑在偏轴处具有一小孔(19)，并绕仪器光轴旋转。用旋转频率大于25Hz的电机(20)带动偏轴小孔旋转，使仪器在每次人眼像差测量时间内(40ms)信标通过被观察人眼瞳孔的多个不同位置，起到平均的作用，从而有效的消除了某些人眼像差大的瞳孔区域对信标点在被观察人眼底成像质量的影响，同时也能有效改善由于激光散斑引起哈特曼点阵光强不均匀性，从而提高了仪器测量精度和稳定性。
结合图3可看到，旋转信标机构和以前的信标光环形入射及偏心孔入射机构比较而言，在环形信标方法中信标光同时通过瞳孔区域远大于旋转信标的方法，因此人眼像差对信标点的影响大于旋转信标的方法，在人眼有较大散光的情况下尤其明显，因此环形信标方法的测量精度不如旋转信标。在偏心信标机构中每次测量信标光只通过瞳孔中某一固定区域，对于不同的被观察人眼或同一被观察人眼而言，该区域的像差比瞳孔其它区域的像差有可能大，有可能小，因此偏心信标方法的测量稳定性不如旋转信标。
实施例采用本机构的基本技术方案，在我们研制的人眼像差哈特曼测量仪上的旋转信标装置中有一旁轴光阑，光阑直径为18毫米，在偏离光阑中心2毫米位置设置一直径为1.5毫米的圆孔，并通过一转动机构使光阑中的偏心圆孔绕光轴以大于25Hz的频率旋转。提高了仪器测量精度和稳定性。
权利要求1.具有旋转信标机构的人眼像差哈特曼测量仪，用哈特曼波前传感器测量人眼波像差，主要由一个微透镜阵列和CCD光电耦合器件探测器组成，该微透镜阵列放置在与人眼出瞳面共轭的一个平面上；信标光经过准直系统(13)、信标装置(12)、调焦系统(3)进入被测量人眼(1)；被测量人眼眼底散射的信标光透过调焦系统(3)、经单波长反射镜(9)通过口径匹配系统(10)，进入哈特曼，哈特曼将CCD输出的视频信号输入计算机(16)，计算出被测量人眼(1)的像差，其特征在于，在信标装置中有一绕仪器光轴旋转光阑，该光阑具有偏轴小孔。
2.根据权利要求1所述之具有旋转信标机构的人眼像差哈特曼测量仪，其特征在于，带动偏心光阑旋转采用旋转频率大于25Hz的微电机。
专利摘要本实用新型公开了一种具有旋转信标机构的人眼像差哈特曼测量仪，用哈特曼波前传感器测量人眼波像差，在信标装置中有一绕仪器光轴旋转光阑，该光阑具有偏轴小孔，该光阑具有偏轴小孔，并绕仪器光轴旋转。信标通过被测人眼瞳孔的多个不同位置，起到平均的作用，以减小当信标光通过某些人眼像差大的瞳孔区域时，对被测人眼底信标点成像质量的影响，同时也能有效改善由于激光散斑引起哈特曼点阵光强不均匀性，从而提高了仪器测量精度和稳定性。
文档编号A61B3/00GK2683020SQ20032010474
公开日2005年3月9日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者凌宁, 饶学军 申请人:成都迈科高技术开发有限责任公司