1.本发明涉及一种地形图仪及验光方法，尤其涉及一种眼科检测用全自动验光地形图仪及验光方法。
背景技术：
2.人眼验光通常需要对近视、远视、散光等屈光不正的情况进行检测，是临床眼科门诊最常见的手段。据世界卫生组织统计，我国已成为世界上患有屈光不正人群最多的国家。屈光不正影响的不仅仅是个人的视觉健康，还影响到国家征兵入伍、飞行员培养、航海、消防、刑侦等一大批专业人才的培养，因此，屈光不正的检测评价和有效防控至关重要。
3.在屈光不正的检测评价中，中心视场的屈光度是人眼视力评价的最重要参数之一。现有的视力测量设备大多也是以人眼中心视场屈光测量为主。研究表明，周边视场的屈光度对视力的发展趋势会造成影响。然而，这种周边视场的屈光度到底有多大、对视力的影响到底是怎么样的，这在目前没有明确的研究结论。这是因为在现有的商业化验光产品中，没有验光手段能够易行可靠地高密度连续测量视网膜周边屈光状态。现有技术(cn202011088042.7)中，屈光地形图仪主要是通过检测不同波长的光汇聚到视网膜时的不同离焦位置，并利用离焦补偿来模拟计算出视网膜的屈光地形图。但是，这种屈光地形图仪必须使用多光谱光源，这就导致其成本较高、结构复杂。
技术实现要素：
4.本发明的目的是克服现有的缺陷，提供一种全自动验光地形图仪及验光方法，解决目前验光设备检测参数少、成本高、结构复杂的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
6.一种全自动验光地形图仪，包括成像系统和控制处理系统，所述成像系统包括成像组件、照明装置和拍摄装置，所述照明装置的出光侧设置有投影物镜，所述投影物镜的出光侧设置有数字式微镜器件或具有投影图案的透射式标定板，所述投影图案用于辅助定性和定量分析人眼的屈光程度，所述投影图案具备的特性为轮廓清晰、棱线锐利、排布规律、便于计算分析图案变化；所述控制处理系统包括用于接收眼底图像并计算生成地形图的数据处理模块和用于显示地形图的输出显示模块。
7.进一步地，所述成像组件包括用于第一次成像的网膜物镜、用于第二次成像的转像镜组和用于第三次成像的准直镜组，所述拍摄装置用于对第三次成像进行拍摄，所述网膜物镜和转像镜组之间设置有第一偏振片，所述第一偏振片的光路与所述投影物镜的光路平行且相对独立。
8.进一步地，所述控制处理系统连接有驱动装置，所述驱动装置能够控制所述转像镜组或准直镜组移动从而调整所述转像镜组和准直镜组的相对位置。
9.进一步地，所述驱动装置为步进电机，所述步进电机与所述准直镜组连接。
10.进一步地，所述照明装置包括光源和驱动器，所述驱动器用于调节光源的出光亮
度，所述光源和投影物镜之间设置有第二偏振片。
11.进一步地，所述控制处理系统通过驱动电路与所述驱动器连接。
12.进一步地，所述投影图案为黑白棋盘格图案。
13.进一步地，所述透射式标定板的材质为玻璃或塑料。
14.一种应用上述全自动验光地形图仪的验光方法，包括以下步骤：
15.s1、控制处理系统通过驱动电路控制驱动器，使光源以较低的亮度保持常亮，光线透过第二偏振片和投影物镜将投影图案投影到人眼视网膜上；
16.s2、控制处理系统调整转像镜组和准直镜组的相对位置来进行眼底图像的清晰度对焦，对焦完毕后，开始进行曝光，同时快速地提升光源的亮度，得到清晰的带有投影图案的眼底图像，然后保存该图像并把光源亮度降回较低亮度状态以保护人眼；
17.s3、数据处理模块以屈光正常的带有投影图案的眼底图片为参考，计算所得眼底图像中投影图案的变化情况，从而得出对应的人眼屈光不正情况，进而得出验光参数，并且生成验光地形图。
18.进一步地，步骤s2中，对焦在使得投影图案的中心成像最清晰的位置拍摄一张眼底图像，然后，通过控制处理系统控制步进电机在前后两个方向移动，电机每转动一个角度拍摄一张眼底图像，前后两个方向分别对应近视离焦和远视离焦，两个方向上各拍摄若干张眼底图像。
19.本发明一种全自动验光地形图仪及验光方法，设备结构简单、成本低、检测参数齐全，利用人眼屈光不同将导致投影图案经视网膜反射后通过眼底成像模块成像后的图像细节特征会发生不同程度的变化的原理，经过对投影图案特征的变化得出人眼的屈光不正情况，再经过图像处理即可得到验光地形图。
附图说明
20.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
21.图1是全自动验光地形图仪使用时的光路结构示意图；
22.图2是黑白棋盘格图案的示意图；
23.图3是投影图案替代方案的示意图；
24.图4是验光方法的流程示意图；
25.图5是验光方法中融合了投影图案的眼底图像示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
27.一种全自动验光地形图仪，包括成像系统和控制处理系统，成像系统包括成像组件、照明装置和拍摄装置，照明装置的出光侧设置有投影物镜1，投影物镜1的出光侧设置有具有投影图案的透射式标定板2，投影图案用于辅助定性和定量分析人眼的屈光程度，投影图案具备的特性为轮廓清晰、棱线锐利、排布规律、便于计算分析图案变化；控制处理系统包括用于接收眼底图像并计算生成地形图的数据处理模块3和用于显示地形图的输出显示
模块4。
28.具有投影图案的透射式标定板可以替换为数字式微镜器件，每一个数字式微镜器件都含有百万个独立控制的微镜(构建于相应的cmos存储单元上)。在运行期间，数字式微镜器件的控制器为每个基本存储单元加载一个“1”或一个“0”，接下来会施加镜像复位脉冲，这会引起每个微镜静电偏离大约一个角度，从而达到相应的+/-12
°
状态。由于会受到两个弹簧顶针的阻力而物理停止，这两个有效状态的偏离角度是可重复的。在投影系统中，+12
°
状态对应“开”像素，-12
°
状态对应“关”像素。通过对每个镜片的开/关占空比进行编程来创建投影图案。数字式微镜器件产生投影图案的过程可用控制处理系统控制数字式微镜器件的控制器来实现。
29.成像系统为高分辨率的眼底相机光学系统，该光学系统满足对人眼视网膜进行大视场范围内清晰成像的要求。成像组件包括用于第一次成像105的网膜物镜5、用于第二次成像106的转像镜组6和用于第三次成像的准直镜组7，拍摄装置用于对第三次成像进行拍摄，网膜物镜5和转像镜组6之间设置有第一偏振片8，第一偏振片8的光路与投影物镜1的光路平行且相对独立。
30.图1为本发明使用时的光路结构示意图，其中101为人眼，102为视网膜，103为眼球，104为瞳孔。具体的光路原理为：光源发出单色光，依次经过第一偏振片、投影物镜、具有投影图案的透射式标定板、网膜物镜、瞳孔、眼球后，达到视网膜；光在视网膜发生漫反射，反射后的光依次经过眼球、瞳孔、网膜物镜后，成第一次像；光再经过第二偏振片后，进入转像镜组，成第二次像；再经过准直镜组后成第三次像。
31.控制处理系统连接有驱动装置，驱动装置为步进电机，步进电机与准直镜组7连接，能够控制准直镜组7移动从而调整转像镜组6和准直镜组7的相对位置，从而完成离焦补偿。
32.照明装置包括光源9和驱动器，驱动器用于调节光源9的出光亮度，光源9和投影物镜1之间设置有第二偏振片10。光源同时用作眼底的照明光源和投影物镜的照明光源，光源采用的是在柯勒照明系统基础上改进的带有反光碗的全系统复消色差照明技术，可以消除照明色差，增强光的还原性，进而提高分辨率，同时照明均匀而光效高，可使得投影图案得到均匀而又充分明亮的照明，保证投影图案的高分辨率投影的同时不会产生眩光。
33.控制处理系统通过驱动电路与驱动器连接，从而实现光源亮度的自动调节。
34.投影图案为黑白棋盘格图案，如图2所示，由n
×
n个小正方形黑白格子组成，每个黑白小正方形格子的边长均为c/n(mm)，c为人眼视网膜直径。投影图案也可以采用如同心圆环、钻石网纹格、有序排列的图案组合、黑白间隔扇形构成的圆，如图3所示。
35.透射式标定板2的材质为玻璃或塑料。
36.数据处理模块3采用高性能的微型计算机数据处理中心，用于完成各类数据处理，包括控制处理系统所需的反馈数据、输出显示模块所需的验光参数等。
37.如图4所示，一种应用上述全自动验光地形图仪的验光方法，包括以下步骤：
38.s1、控制处理系统通过驱动电路控制驱动器，使光源以较低的亮度保持常亮，光线透过第二偏振片和投影物镜将投影图案投影到人眼视网膜上；
39.s2、控制处理系统调整转像镜组和准直镜组的相对位置来进行眼底图像的清晰度对焦，对焦完毕后，开始进行曝光，同时快速地提升光源的亮度，得到清晰的带有投影图案
的眼底图像a(如图5所示)，对焦在使得投影图案的中心成像最清晰的位置拍摄一张眼底图像a，然后，通过控制处理系统控制步进电机在前后两个方向移动，电机每转动一个角度拍摄一张眼底图像a，前后两个方向分别对应近视离焦和远视离焦，两个方向上各拍摄10张眼底图像a，然后保存这些图像并把光源亮度降回较低亮度状态以保护人眼；
40.s3、数据处理模块以屈光正常的带有投影图案的眼底图片为参考，计算所得眼底图像a中投影图案的变化情况，从而得出对应的人眼屈光不正情况，进而得出验光参数，并且生成验光地形图。
41.由于离焦的存在，每张眼底图像上投影图案的细节特征将会产生与离焦情况对应的变化量，通过图像处理算法分析计算这种变化可得出离焦的大小和方向，能够更加精确地得到人眼的验光参数和验光地形图。
42.本发明一种全自动验光地形图仪及验光方法，设备结构简单、成本低、检测参数齐全，利用人眼屈光不同将导致投影图案经视网膜反射后通过眼底成像模块成像后的图像细节特征会发生不同程度的变化的原理，经过对投影图案特征的变化得出人眼的屈光不正情况，再经过图像处理即可得到验光地形图。
43.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。