专利名称：能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪及角膜曲率计算方法
技术领域：
本发明涉及一种能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪及角膜曲率计算方法。
背景技术：
角膜曲率值用于被测眼睛配戴隐形眼镜的处方判据，如果一个人依据错误的角膜曲率值配戴隐形眼镜，则会引起隐形眼镜脱落、眼睛有异物感、或者角膜的擦伤、发炎。因此，精确测量被测眼睛的角膜曲率值是十分有意义的。国内现有带角膜曲率功能的验光仪，其设计原理及精度都达不到国家标准的要求，不能满足市场需求。角膜曲率测量中当被测眼睛刚好位于检测光路的焦距处时形成最精确的角膜反射光的图像，可计算出精确的角膜 曲率值。然而，从验光仪显示器上所显示的反射光图像来确定被测眼睛的精确位置并不容易。眼睛的测量位置可能会因为眼睛运动而产生移位。另外，确定测量位置的精确度还取决于测量人员的技巧。因此，当眼睛的位置或者被测眼睛和光学部件间的距离发生微小变化时仍能得到精确的角膜曲率值是该专利的关键。角膜测量原理在角膜前一特定位置放置一特定大小的物体，该物经角膜反射后成像，测量出此像的大小，便可算出角膜的曲率半径。其原理如图I所示。可以看出，像的放大率为h ' /h, h丨为像的大小；h为物的大小，由相似三角形得
Γ A1 /1 , r
IITOW-专 * 僅
Ar2
h' V
—=—
h 2xr -2~-X = Imx
h角膜曲率半径为R=2mx 这里m为像的放大率。由上式可知角膜曲率半径的大小与像的放大率m和物体离角膜焦点的距离X都成正比。当被测眼睛和光学部件间的距离发生变化时，角膜曲率半径的大小也跟着变化，因此通常的验光仪并不能准确的测出人眼角膜曲率半径。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪，能准确快速的测出角膜曲率值，并配置额外的屈光度测量系统，准确测量眼睛屈光度。为此，本发明采取如下技术方案一种能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪，包括由直线排列的接目物镜，光栏，第一成像物镜和图像传感器构成的主成像装置，其特征在于该电脑验光仪还包括两组由第一 LED灯，针孔板、准直镜组成准直光照装置，所述的准直光照装置与主成像装置构成两道准直光路系统；该电脑验光仪还包括两组环形光源，所述的两组环形光源与主成像装置构成两道非准直光路系统。准直光路系统中的第一LED灯，针孔板，准直镜，眼角膜，经角膜反射后通过接目物镜，光栏，成像物镜，最后成像到图像传感器。非准直光路系统由两组环形光源直接经角膜反射通过接目物镜，光栏，成像物镜，最后成像到图像传感器，环形光源由多个led灯投射至滤光板滤光后形成的。所述主成像装置的上方依次设置有雾视光路装置、屈光度测量光路装置和屈光度测量成像装置。所述的雾视光路装置包括第二反光镜、第三透镜组、雾视图片和雾视灯；所述的屈光度测量成像装置包括横向呈直线排布的第一反光镜、第一透镜组、黑点板、第二透镜组、第二成像物镜和测量图像传感器；所述的屈光度测量光路装置包括带孔棱镜、第四透镜组、环分划板、聚光镜、测量灯；所述的接目物镜与光栏之间设置有半透半反镜，所述的半透半反镜与第一反光镜、第二反光镜、带孔棱镜呈竖向直线设置。 角膜曲率计算方法如下先用标准的角膜曲率模拟眼放在电脑验光仪前，调好聚焦位置，分别测量出由两道非准直光路系统投射至眼球上后形成的圆环在图像传感器上的成像直径do以及由两道准直光源系统投射至眼球上的两准直点在图像传感器上的成像距离fo，并将它们作为聚焦状态下的标称值，移动标准模拟眼至各个不同的聚焦位置D，分别测量它们的d值和f值，根据测量所得的数据以及公式R=kXD+dO，f=kkXD+fO分别求出不同标准眼对应的斜率k平均值和斜率kk平均值；根据准直光路系统投射至被测眼球上的准直光源来测定角膜中心在水平方向和垂直方向的位置，根据测量位置计算角膜曲率为R,；再最终根据公式(I) R + KXD = R'，公式(2)f + kkXD = f'，公式(3)f = RXO. 7，根据测量出的V和P值，并选取相对应的k值和kk值，套入公式(1)、(2)、(3)中，求出最终的角膜曲率R值。本发明由角膜曲率测量系统和眼屈光度测量系统二部分组成，既能准确测量角膜曲率又能准确测量眼睛屈光度。角膜曲率测量系统通过准直光源来测定角膜中心在水平方向和垂直方向的位置，测量过程中实时显示，并计算出角膜曲率大小。再通过非准直光源系统投射至眼球上的内外环形光源，用来测量人眼角膜与光学部件间的距离变化量；当被测眼睛和光学部件间的距离发生微小的位移时，两准直光路在图像传感器上成像的距离产生很小的位移，而内外环形光源在图像传感器上则会产生较大的位移和离焦状态，正是由于曲率测量装置与人眼角膜距离发生变化时，两种光路系统在图像传感器上成像的大小和状态变化不同，所以可以根据成像图像之间的变化关系计算出位移引起的角膜表面曲率的补偿值，从而实现精确测量角膜曲率。说明书附I为角膜曲率测量原理图。图2为本发明的结构示意图。图3为本发明角膜曲率测量光路。图4为准直光源偏下的角膜曲率测量图。图5为准直光源水平的角膜曲率测量图。图6为角膜曲率算法原理图。
图7为角膜曲率计算的R (D)线图。图8为角膜曲率计算的f (D)线图。图中1.被测模拟眼2.准直镜3.第一LED灯4.接目物镜5.半透半反镜6.光栏7.成像物镜8.图像传感器9.第三透镜组10.雾视图片11.雾视灯12.聚光镜13.测量灯14.测量图像传感器15.第二成像物镜16.第二透镜组17.环分划板18.黑点板19.第一透镜组20.第四透镜组21.第一反光镜22.带孔棱镜23.第二反光镜24.环形光源25.针孔板26.外环光源27.内环光源28.准直光源。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图
，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。如图2所示的一种能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪，包括由直线排列的接目物镜4，光栏6，第一成像物镜7和图像传感器8构成的主成像装置，电脑验光仪还包括两组由第一 LED灯3，针孔板25、准直镜2组成准直光照装置，准直光照装置与主成像装置构成两道准直光路系统；多个LED灯构成两组环形光源24与主成像装置构成两道非准直光路系统。主成像装置的上方依次设置有雾视光路装置、屈光度测量光路装置和屈光度测量成像装置。屈光度测量成像装置包括横向呈直线排布的第一反光镜21、第一透镜组19、黑点板18、第二透镜组16、第二成像物镜15和测量图像传感器14 ;雾视光路装置包括第二反光镜23、第三透镜组9、雾视图片10和雾视灯11 ;屈光度测量光路装置包括带孔棱镜22、第四透镜组20、环分划板17、聚光镜12、测量灯13 ;接目物镜4与光栏6之间设置有半透半反镜5，半透半反镜5与第一反光镜21、第二反光镜23、带孔棱镜22呈竖向直线设置。如图3-5所示，利用上述装置对角膜曲率计算方法如下，用标准的角膜曲率模拟眼I放在电脑验光仪前，调好聚焦位置，分别测量出由两道非准直光路系统投射至眼球上形成外环光源26和内环光源27，测出外环光源26和内环光源27间圆环在图像传感器上的成像直径d0，再测出两道准直光源系统投射至眼球上的两准直光源28在图像传感器上的成像距离f0，并将它们作为聚焦状态下的标称值。通过精确移动机构，移动标准模拟眼
O.5_、Imm等距离分别记录各个不同的聚焦位置D，分别测量并记录它们的d值和f值进入表I。表I
权利要求
1.能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪，包括由直线排列的接目物镜，光栏，第一成像物镜和图像传感器构成的主成像装置，其特征在于还该电脑验光仪包括两组由第一LED灯，针孔板、准直镜组成准直光照装置，所述的准直光照装置与主成像装置构成两道准直光路系统；该电脑验光仪还包括两组环形光源，所述的两组环形光源与主成像装置构成两道非准直光路系统。
2.根据权利要求I所述的能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪，其特征在于所述主成像装置的上方依次设置有雾视光路装置、屈光度测量光路装置和屈光度测量成像装置。
3.根据权利要求2所述的能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪，其特征在于所述的雾视光路装置包括第二反光镜、第三透镜组、雾视图片和雾视灯；所述的屈光度测量成像装置包括横向呈直线排布的第一反光镜、第一透镜组、黑点板、第二透镜组、第二成像物镜和测量图像传感器；所述的屈光度测量光路装置包括带孔棱镜、第四透镜组、环分划板、聚光镜、测量灯；所述的接目物镜与光栏之间设置有半透半反镜，所述的半透半反镜与第一反光镜、第二反光镜、带孔棱镜呈竖向直线设置。
4.一种角膜曲率计算方法，其特征在于方法如下 a.用标准的角膜曲率模拟眼放在电脑验光仪前，调好聚焦位置，分别测量出由两道非准直光路系统投射至眼球上后形成的圆环在图像传感器上的成像直径dO以及由两道准直光源系统投射至眼球上的两准直点在图像传感器上的成像距离fO，并将它们作为聚焦状态下的标称值； b.移动标准模拟眼至各个不同的聚焦位置D，分别测量它们的d值和f值，根据测量所得的数据以及公式R=kXD+dO，f=kkXD+fO分别求出不同标准眼对应的斜率k平均值和平均kk平均值； c.根据准直光路系统投射至被测眼球上的准直光源来测定角膜中心在水平方向和垂直方向的位置，根据测量位置计算角膜曲率为V ; d.再最终根据公式(I)R+ KXD = R'，公式(2)f + kkXD = f '，公式(3)f = RXO. 7，根据测量出的V和Γ值，并选取相对应的k值和kk值，套入公式(1)、(2)、(3)中，求出最终的角膜曲率R值。
全文摘要
本发明涉及一种能自动补偿角膜曲率测量精度的电脑验光仪及角膜曲率计算方法，现有的验光仪并不能准确的测出人眼角膜曲率半径。本发明包括由直线排列的接目物镜，光栏，第一成像物镜和图像传感器构成的主成像装置，其特征在于还该电脑验光仪包括两组由第一LED灯，针孔板、准直镜组成准直光照装置，所述的准直光照装置与主成像装置构成两道准直光路系统；该电脑验光仪还包括两组环形光源，所述的两组环形光源与主成像装置构成两道非准直光路系统。本发明由角膜曲率测量系统和眼屈光度测量系统二部分组成，既能准确测量角膜曲率又能准确测量眼睛屈光度。
文档编号A61B3/103GK102715886SQ201210211798
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者梅建国, 马孟鸿, 骆晟, 黄涨国 申请人:宁波明星科技发展有限公司