一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统的制作方法
【专利摘要】一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统。它包括定位监视光路、投影光路、测量光路、雾视光路和角膜曲率测量光路，这五种光路共用光学元件，本发明与在先技术相比具有以下技术效果是：1.本发明将人眼屈光度测量光路和角膜曲率测量光路有效结合在一个光学系统中，可在电脑验光仪中实现人眼屈光度和角膜曲率的精确测量。2.本发明中采用了雾视光路，在角膜曲率测试时，待测眼的视神经放松，达到最佳的测试状态。采用了定位监视光路，使待测眼到角膜曲率测量光路的距离固定不变，这样可达到更准确的测量精度。实现了在一台验光仪上能够同时进行人眼屈光度和角膜曲率半径的测量。
【专利说明】一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统
【技术领域】
[0001] 本发明一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，涉及视光学成像测量技 术领域，具体地说一种能够测量人眼屈光度和角膜曲率的光学系统。
【背景技术】
[0002] 无论是在眼科或者是眼镜店，验光仪都是重要的辅助检测医疗手段。电脑验光仪 作为一种客观性的验光仪器，通过发射一束特定波长的红外光，穿过眼角膜、晶状体、房水、 视网膜等眼球器官，最后投射到眼球视网膜，再反射回仪器的相应光学系统中，然后由（XD 接收，将光信号转化为电信号，分解出球镜、柱镜和轴位等数据，得出被检眼的屈光度数等 参数，为镜片矫正提供较准确的屈光度数和瞳孔间距离。具有测量速度快、数据准确性强、 自动化程度高等特点。
[0003] 角膜是人眼的重要结构之一，如果角膜的各子午线曲率半径不一致，将形成散 光，因此临床上十分重视角膜曲率半径的检查，尤其是前曲率半径的检查。近年来角膜接 触镜片配戴，人工晶体植入和近视眼角膜放射状切开手术的开展，角膜曲率半径的检查更 是必不可少。角膜曲率仪用来测定角膜前表面曲率，其测量原理为在角膜前的一特定位置 放置特定大小的物体，该物体经角膜前表面反射后产生一个正立的虚像，测量此像的大小 即可计算出角膜前表面的曲率半径。
[0004] 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。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提供了一种将人眼屈光度测量和角膜曲率测量 有效结合的方法，实现了在一台验光仪上能够同时进行人眼屈光度和角膜曲率的测量，具 有测量准确性高、速度快、操作方便的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统。
[0006] 本发明采用如下技术方案：它包括定位监视光路、投影光路、测量光路、雾视光路 和角膜曲率测量光路共用光学元件，投影照明灯、白光灯、定位照明灯、照明灯形成的四组 光源分别通过分光棱镜一、分光棱镜二、分光反射镜、带孔棱镜、反射镜产生光的反射或折 射，形成监视光路、投影光路、测量光路、雾视光路和角膜曲率测量光路的五路光路；其中：
[0007] 定位照明灯左侧设有定位孔板、定位照明灯右侧设有接目物镜、分光棱镜一、分光 棱镜二、定位监视物镜和定位监视图像传感器组成定位监视光路；
[0008] 测量光路按接目物镜、分光棱镜一、分光反射镜、反射镜、测量物镜、黑点板、中继 物镜、成像物镜和屈光度测量图像传感器顺序排列；
[0009] 角膜曲率测量光路按照明灯、小孔、准直物镜、接目物镜、分光棱镜一、分光棱镜 二、光阑、角膜曲率测量物镜、角膜曲率测量图像传感器顺序排列组成；
[0010] 投影光路由投影照明灯、环形分划板、投影物镜、带孔棱镜、分光反射镜、分光棱镜 一、接目物镜顺序排列；
[0011] 雾视光路由白光灯、雾视图像板、雾视物镜、分光反射镜、分光棱镜一、接目物镜顺 序排列组成。
[0012] 进一步，所述的定位照明灯是在一个圆上均布的8个LED，LED的发射波长为 940nm。
[0013] 进一步，所述的定位孔板是一个有中心孔的遮光板，遮光板上面有8个均布的透 光小孔，其位置与定位照明灯的排布相对应。
[0014] 进一步，所述的投影照明灯是一个发射光谱为850nm的LED。
[0015] 进一步，所述的白光灯的发射光谱为380nm?780nm。
[0016] 进一步，投影光路中的投影照明灯和环形分划板，测量光路中的中继物镜，雾视光 路中的白光灯和雾视图像板固定在一个基体上，组合成运动单元，可沿光轴方向同时运动。
[0017] 进一步，所述的照明灯是一个发射光谱为950nm的LED。由照明灯、小孔和准直物 镜组成的准直发射光路，在垂直和水平方向上成对均布。
[0018] 进一步，所述的分光棱镜一对波长为380nm?780nm和850nm的光线高反，对波长 为950nm的光线高透。
[0019] 进一步，所述的分光棱镜二对波长为950nm的光线的R :T = 1 :1。
[0020] 进一步，所述的分光反射镜对波长为380nm?780nm的光线高反，对波长为950nm 的光线高透。
[0021] 本发明与在先技术相比具有以下技术效果：
[0022] 1、本发明将人眼屈光度测量光路和角膜曲率测量光路有效结合在一个光学系统 中，可在电脑验光仪中实现人眼屈光度和角膜曲率的精确测量。
[0023] 2、本发明中采用了雾视光路，在角膜曲率测试时，待测眼的视神经放松，达到最佳 的测试状态。采用了定位监视光路，使待测眼到角膜曲率测量光路的距离固定不变，这样可 达到更准确的测量精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的光学系统结构示意图；
[0025] 图2为本发明的定位孔板的示意图；
[0026] 图3为本发明的角膜曲率测量光斑示意图。
【具体实施方式】
[0027] 以面结合附图，通过实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体描述，但不应以 此限定本发明的保护范围。
[0028] 如附图1、2、3所示，一种能够测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，它包 括定位监视光路、投影光路、测量光路、雾视光路和角膜曲率测量光路，这五种光路共用光 学元件，投影照明灯201、白光灯301、定位照明灯101、照明灯501形成的四组光源分别通过 分光棱镜一 105、分光棱镜二106、分光反射镜205、带孔棱镜204、反射镜401产生光的反射 或折射，形成定位监视光路、投影光路、测量光路、雾视光路和角膜曲率测量光路的五路光 路。其中：
[0029] 定位照明灯101左侧设有定位孔板102、定位照明灯101右侧设有接目物镜104、 分光棱镜一 105、分光棱镜二106、定位监视物镜107和定位监视图像传感器108组成定位 监视光路；分光棱镜一 105连接了定位监视光路和投影光路、测量光路、雾视光路。分光棱 镜二106连接了定位监视光路和角膜曲率测量光路；
[0030] 测量光路按接目物镜104、分光棱镜一 105、分光反射镜205、反射镜401、测量物镜 402、黑点板403、中继物镜404、成像物镜405和屈光度测量图像传感器406顺序排列；
[0031] 角膜曲率测量光路按照明灯501、小孔502、准直物镜503、接目物镜104、分光棱镜 一 105、分光棱镜二106、光阑504、角膜曲率测量物镜505、角膜曲率测量图像传感器506顺 序排列组成；分光棱镜106连接角膜曲率测量光路和定位监视光路；
[0032] 投影光路由投影照明灯201、环形分划板202、投影物镜203、带孔棱镜204、分光反 射镜205、分光棱镜一 105、接目物镜104顺序排列，分光反射镜205连接了投影光路和雾视 光路；带孔棱镜204连接了测量光路和投影光路；
[0033] 雾视光路由白光灯301、雾视图像板302、雾视物镜303、分光反射镜205、分光棱镜 一 105、接目物镜104组成，分光反射镜205连接了雾视光路和投影光路、测量光路。
[0034] 作为本发明的优选实施例，所述的定位照明灯101是在一个圆上均布的8个LED， LED的发射波长为940nm ;所述的定位孔板102是一个有中心孔的遮光板，遮光板上面有8 个均布的透光小孔，其位置与定位照明灯的排布相对应。
[0035] 作为本发明的优选实施例，所述的投影照明灯201是一个发射光谱为850nm的 LED。
[0036] 作为本发明的优选实施例，所述的白光灯301的发射光谱为380nm?780nm。
[0037] 作为本发明的优选实施例，投影光路中的投影照明灯201和环形分划板202,测量 光路中的中继物镜404,雾视光路中的白光灯301和雾视图像板302固定在一个基体上，组 合成运动单元601，可沿光轴方向同时运动。
[0038] 作为本发明的优选实施例，所述的照明灯501是一个发射光谱为950nm的LED。由 照明灯501、小孔502和准直物镜503组成的准直发射光路，在垂直和水平方向上成对均布。
[0039] 作为本发明的优选实施例，所述的分光棱镜一 105对波长为380nm?780nm (采用 确定的数值）和850nm的光线高反，对波长为950nm的光线高透。
[0040] 作为本发明的优选实施例，所述的分光棱镜二106对波长为950nm的光线的R :T =1 :1 ;所述的分光反射镜205对波长为380nm?780nm(采用确定的数值）的光线高反， 对波长为950nm的光线高透。
[0041] 如附图1、2、3所示，工作时，定位照明灯101照亮定位孔板102,形成在一个圆上 均布的8个发光圆斑，这8个圆斑照射到待测眼103的角膜上，被角膜反射，经过接目物镜 104、分光棱镜一 105、分光棱镜二106、定位监视物镜107,被定位监视图像传感器108接收， 形成在一定直径的圆上均布的圆斑。当接目物镜104的光轴和待测眼103的光轴重合，并 符合某一设计距离时，8个圆斑成像最清晰，并位于定位监视图像传感器108的视场中心。
[0042] 投影照明灯201照亮环形分划板202形成圆形光环，圆形光环经过投影物镜203、 带孔棱镜204的反射，分光反射镜205的透射、分光棱镜一 105的反射和接目物镜104的透 射，照射到待测眼103,被待测眼103的眼底反射，然后经过接目物镜104的透射，分光棱镜 一 105的反射，分光反射镜205的透射，穿过带孔棱镜204的小孔，被反射镜401反射，再经 过测量物镜402、黑点板403、中继物镜404、成像物镜405,被屈光度测量图像传感器406接 收。沿光轴方向前后移动运动单元，使圆形光环在屈光度测量传感器406上的成像最清晰。 这时，被白光灯301照亮的雾视图像板302上的图像，经过雾视物镜303,分光反射镜205的 反射，分光棱镜一 105的反射，再经过接目物镜104照射到待测眼103。当圆形光环在屈光 度测量传感器406上的成像最清晰时，待测眼103看到的雾视图像也最清晰，使待测眼103 的视神经放松，达到最佳测试状态。
[0043] 用标准模拟眼可以标定不同屈光度下运动单元601的位置，通过测量运动单元 601的位置，可以计算出待测眼103的屈光度。
[0044] 角膜曲率测量光路中的照明灯501照亮小孔502,经过准直物镜503形成平行光束 照射到待测眼103,被待测眼的角膜反射，经过接目物镜104和分光棱镜一 105,被分光棱镜 二106反射，穿过光阑504,经过角膜曲率测量物镜505,被角膜曲率测量图像传感器506接 收。由于照明灯501、小孔502和准直物镜503组成的4个准直发射光路，经过角膜曲率测 量光路，在角膜曲率测量图像传感器506上形成4个圆形光斑，通过测量4个圆形光斑组成 圆环的直径，可以计算得到待测眼103的角膜曲率半径。
[0045] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在于：包括定位监视光 路、投影光路、测量光路、雾视光路和角膜曲率测量光路，且这五路光路共用光学元件，投影 照明灯、白光灯、定位照明灯、照明灯形成的四组光源分别通过分光棱镜一、分光棱镜二、分 光反射镜、带孔棱镜、反射镜产生光的反射或折射；其中： 定位照明灯左侧设有定位孔板、定位照明灯右侧设有接目物镜、分光棱镜一、分光棱镜 二、定位监视物镜和定位监视图像传感器组成定位监视光路； 测量光路按接目物镜、分光棱镜一、分光反射镜、反射镜、测量物镜、黑点板、中继物镜、 成像物镜和屈光度测量图像传感器顺序排列； 角膜曲率测量光路按照明灯、小孔、准直物镜、接目物镜、分光棱镜一、分光棱镜二、光 阑、角膜曲率测量物镜、角膜曲率测量图像传感器顺序排列组成； 投影光路由投影照明灯、环形分划板、投影物镜、带孔棱镜、分光反射镜、分光棱镜一、 接目物镜顺序排列； 雾视光路由白光灯、雾视图像板、雾视物镜、分光反射镜、分光棱镜一、接目物镜顺序排 列。
2. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在 于：所述的定位照明灯是在一个圆上均布的6-12个LED，LED的发射波长为940nm。
3. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在 于：所述的定位孔板是一个有中心孔的遮光板，遮光板上面有8个均布的透光小孔，其位置 与定位照明灯的排布相对应。
4. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在 于：所述的投影照明灯是一个发射光谱为850nm的LED。
5. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在 于：所述的白光灯的发射光谱为380nm?780nm。
6. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在 于：投影光路中的投影照明灯和环形分划板、测量光路中的中继物镜、雾视光路中的白光灯 和雾视图像板固定在一个基体上，组合成运动单元，可沿光轴方向同时运动。
7. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在 于：所述的照明灯是一个发射光谱为950nm的LED ;由照明灯、小孔和准直物镜组成的准直 发射光路，在垂直和水平方向上成对均布。
8. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在 于：所述的分光棱镜一对波长为380nm?780nm和850nm的光线高反，对波长为950nm的光 线高透。
9. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征在 于：所述的分光棱镜二对波长为950nm的光线的R :T = 1 :1。
10. 根据权利要求1所述的一种测量人眼屈光度和角膜曲率半径的光学系统，其特征 在于：所述的分光反射镜对波长为380nm?780nm的光线高反，对波长为950nm的光线高 透。
【文档编号】A61B3/107GK104095610SQ201410360741
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】夏发云 申请人:上海展志光学仪器有限公司