专利名称：自动激光电脑验光仪的制作方法
技术领域：
本实用新型自动激光电脑验光仪(Computer Based Automatic Laser Optometer)涉及一种以激光作为光源的自动检验人眼屈光度的仪器，特别是涉及一种以屈光度不正患者自身的视觉经验为基础的即以主观方式进行验光的仪器，属于眼科光学仪器技术领域。已有的检验人眼屈光度不正的仪器主要有以下三类已有技术中传统的验光仪器是插片式验光仪。该仪器是一副特制的眼镜框架，验光时将仪器放置在患者眼前，依次将不同屈光度的标准镜片插入框架，患者通过试验镜片观察视标，主观判断观察视标时的清晰程度来验光。由于验光过程缓慢，人眼自适应性的影响不易排除，反复换镜片试验会使患者眼睛疲劳造成主观判断失误，验光过程靠手工操作容易发生差错。
已有技术中比较先进的一类验光仪器是电脑验光仪。该仪器是客观式验光仪器，由验光师操作仪器上的控制手柄同时观察荧屏中患者眼睛的图像，使荧光屏上显示的圆环套准被测眼球反射出来的圆点，验光师观察荧光屏同时操纵手柄使机台上下、前后和左右移动来进行调整及测定。例如有一种仪器左右板动手柄来调焦、前后板动手柄来调整眼睛中心位置，旋转手柄来调节高度，手工调节好以后，按下手柄顶上的按钮进行自动测定。验光时由于受患者头部和眼球的颤动和验光师操纵手柄不稳的影响，光线经人眼反射显示在荧光屏上的小圆点会来回跳动，使测试发生困难。实际使用证实，该类仪器测定的精度比较差，初步验光以后仍需要用插片式验光仪或由患者观察仪器内所附的视标来作主观校验。
已有技术中另一类现代化验光仪器是激光散斑电脑验光仪。这是一种主观式验光仪。利用激光散斑进行验光，验光时要求患者通过镜头观察散斑点的移动情况来测定屈光度。其主要缺点是患者对验光方法和要求不易理解。长时间注视散斑使眼睛过于疲劳，因而造成验光精度降低，效率也较低，同时该类仪器体积大而笨重。
本实用新型自动激光电脑验光仪(以下简称验光仪)的目的是提供一种以患者主观视觉为基础的快速测定人眼屈光度的主观式验光仪。该验光仪以氦一氖激光器作为光源，计算机控制，数字显示测试结果，微型打印机自动打印输出测试数据。其特征是应用激光和全息双频光栅的特性，通过光学系统实现干涉条纹错动，取代已有技术中观察散斑点移动的验光方式，验光可以快速、重复进行。由于验光速度快能减少患者眼睛自适应性对验光准确度的影响，验光操作简便，患者只需要在观察条纹的同时调整一个旋钮使错开的条纹对齐，即可进行测定，从而避免了已有技术中前后左右板动和旋转控制手柄的复杂操作，不受眼球和头部颤动对测试造成的不利影响。验光调焦过程是通过患者观察条纹并使错开的条纹对齐来实施的，验光操作方法易于为患者理解和实施。
验光仪的原理和结构特征说明如下
图1是验光仪的外观图，从图可以看出验光仪分成主机(100)和机架(200)两部分。
从外观上看主机(100)由机座(101)、散热窗(102)、数字显示器(103)、机壳(104)、上盖(105)、手轮a(106)、手轮b(107)、前盖(108)、托架(109)、控制键盘(110)和指示灯(111)组成。
机架(200)由底座(201)、立柱(202)、台板(203)和脚轮(204)组成。
下面详细说明其内部构造和特征。
主机(100)上部机壳(104)内是光学一机械系统(300)的主要部份。主机(100)下部机座(101)内装电子电路板(400)。(图2)光学系统(图3)由氦氖激光器(310)、直角棱镜a(302)、扩束镜(303)、直角棱镜b(304)、全息双频光栅(305)、标志线板(306)、毛玻璃(307)、直角棱镜c(308)、分像器(309a，b)、物镜组(310)、目镜组(311)、倒像棱镜(312)、防护玻璃(313)、出瞳光阑(314)和被测眼睛(315)组成。
氦－氖激光器(301)发出的激光束通过直角棱镜a(302)后转向180°射入扩束镜(303)，激光束被扩束镜(303)展宽再进入直角棱镜b(304)光束被转向90°，从直角棱镜b(304)射出的光束通过全息双频光栅(305)后发生干涉，标志线板(306)上有双十字形(＋＋)标志，相干光束和双十字形标志均成像在毛玻璃(307)上。通过毛玻璃的光线再进入直角棱镜c(308)转向90°，进入分像器。该分像器由两块玻璃元件组成，其中一块是倒像棱镜a(Dove prism)(309a)，光线通过倒像棱镜后像颠倒。与倒像棱镜a(309a)平行放置的是一块矩形六面体玻璃块(309b)，光线通过矩形六面体玻璃块(309b)后像保持原来方向不变。毛玻璃(307)上形成的干涉条纹和双十字形标志像被分像器(390a，b)分成两个像，一个倒，另一个正，各占视场一半，未调焦前观察者通过出瞳光阑(314)、防护玻璃(313)、倒像棱镜b(312)、目镜组(311)和物镜组(310)看到的像中的标志线是错开的“＃”字形，条纹也是错开的(图3a)或模糊的光斑。调焦后标志线变清晰，标志线成为对齐的“＃”字形，干涉条纹也对齐(图3b)。物镜组和分像器固定连结在一起，可以沿光轴(316)平移。由患者调节物镜组(310)和目镜组(311)之间的相对距离，使条纹和“＃”字形标志对齐来调焦，用电容传感器检测物镜组和分像器的位移量，由计算机换算成屈光度值，自动显示和打印输出。
验光仪的主要机械结构和特征如图2a所示。分像器(309a，b)固定在垫块(345)上，垫块固定在滑筒(344)内，滑筒下方连接齿条(346)，齿条与齿杆(348)啮合，齿杆装在齿杆套(338)内，齿杆(348)可以在齿杆套(338)内转动，齿杆(348)两头与连接杆(337)用销钉(349)相连，连接杆(337)端部有手轮a(106)，调焦时转动手轮a(106)通过连接杆(337)带动齿杆(348)转动，使齿条(346)平行移动，齿条再带动滑筒(344)、垫块(345)和分像器(309a，b)沿光轴(316)方向平移，滑筒(344)外圆柱面上方的平面(305)与装在小轴(342)上的滚珠轴承(341)的外圆(341a)接触。两者可以相对滑动。滑筒的一侧固定有电容式传感器(339)(参看图2b)，调焦时物镜组(310)和滑筒(344)平移(分像器(309a，b)和物镜310也同时移动)，因定在滑筒上的传感器(339)上容栅发生变化，变化的信号经电子电路(400)处理后转变成数字信号显示在显示器(110)上，需要时显示的数据可以通过微型打印机打印输出。电子电路(400)、显示器(110)和微型打印机是购买的成品。
图2b所示一部分装置除了用于测定球面屈光不正外还可用于测定柱面屈光不正。该装置由目镜筒(355)、倒像器外壳(356)、目镜组(311)、倒像器b(312)、防护玻璃(313)、出瞳光阑(314)(兼作目镜罩)、小斜齿轮(351)、大斜齿轮(352)、小斜齿轮两端的手轮b(107)、接触片a(353)和接触片b(354)组成。其特征是固定在目镜筒(355)上的大斜齿轮(352)与小斜齿轮(351)正交啮合，转动手轮b(107)时，小斜齿轮(351)带动大斜齿轮(352)使目镜筒(355)、目镜组(311)和倒像器b(312)绕光轴(316)旋转。接触片a(353)固定在圆盘上，圆盘固定在目镜筒(355)上，随目镜筒而转动，另一片接触片b(354)固定在支座(357)上，靠这两片接触片相互接触位置的差异来检测目镜筒(355)的旋转角度。每次需要测定柱面屈光不正时用手轮b(107)操作使目镜筒(355)依次转到三个预定的角度，转角分别为0°，60°，120°，指示灯(111)以三种不同的颜色显示，分别代表三个角度，最后按已知公式计算柱面屈光不正。在实际的验光仪中计算、显示和打印输出过程均由计算机自动完成。
验光仪的托架(109)用来支承下颔和前额，其位置可以按需要调节，使患者头部和眼睛在测定屈光度过程中固定不动，其结构和已有技术类似。
验光仪的底座(200)内部有激光器(301)靠固定架(351)安装到固定座(354)上，直角棱镜a(302)用棱镜座a(352)安装到固定座(354)上，直角棱镜b(304)装在支座(356)上，全息双频光栅(305)装在双频光栅座(355)上，标志线板(306)装在标志线板座(357)上，毛玻璃(307)装在毛玻璃支架(358)上，固定座(354)、支座(356)和毛玻璃支架(358)全部装在底板(359)上，底座(201)上有底座罩(360)。毛玻璃(307)的特征是能绕毛玻璃支架(358)的轴(361)旋转。(图4)
权利要求1.由氦氖激光器、直角棱镜a、扩束镜、直角棱镜b、全息双频光栅、标志线板、毛玻璃、直角棱镜c、分像器、物镜组、目镜组、倒像棱镜、防护玻璃、出瞳光阑和被测眼睛组成的自动激光电脑验光仪光学系统，其特征是直角棱镜a和直角棱镜b之间有扩束镜，按光路排列直角棱镜b之后有全息频光栅，全息双频光栅之后有标志线板，标志线板之后有毛玻璃，毛玻璃之后有分像器，物镜组和分像器固定装配在一起，可以沿光轴平移，物镜组和目镜组之间的相对距离是可以调节的；目镜组之后有倒像棱镜，倒像棱镜之后有防护玻璃和出瞳光阑。
2.按权利要求1所述的验光仪光学系统其特征是分像器由两块平行放置的玻璃元件组成，其中一块是倒像棱镜，另一块是矩形六面体玻璃块。
3.按权利要求1所述的验光仪光学系统，其特征是标志线板上的图形是双十字形。
4.按权利要求1所述的验光仪的光学系统，其特征是毛玻璃装在支架上，工作时毛玻璃绕自身的轴旋转。
5.由目镜筒、倒像器外壳、目镜组、倒像器b、防护玻璃、出瞳光阑、小斜齿轮、大斜齿轮、小斜齿轮两端的手轮b、接触片a和接触片b组成的验光仪部件，其特征是手轮b固定在小斜齿轮两端，小斜齿轮与固定在目镜筒上的大斜齿轮正交啮合，大斜齿轮与目镜筒、目镜组和倒像器b共轴安装并且能绕光轴旋转；接触片a固定在目镜筒上，随目镜筒转动，另一片接触片b固定在支座上，两片接触片相互接触位置与目镜筒的旋转角度有关；手轮b与目镜筒旋转机构相联接，目镜筒有三个预定的转角，三种不同颜色的指示转角的指示灯电路分别与该转角相联接，也可以用其他类似的方式显示转角，转角的数据经相应的电路输入计算机处理。
专利摘要本实用新型自动激光电脑验光仪用氦-氖激光器作光源，以患者主观视觉为基础进行验光。其特征是应用激光和全息双频光栅特性，通过光学系统实现干涉条纹错动，取代已有技术中观察散斑点移动的主观验光方式。验光可以快速重复进行，患者眼睛自适应性对验光精度的影响减到最小。仪器操作简便，患者只需要在通过光学系统观察“”字形标志线和条纹的同时转动旋钮调焦使错开的标志线和条纹对齐。
文档编号A61B3/00GK2048345SQ88219318
公开日1989年11月29日 申请日期1988年10月4日 优先权日1988年10月4日
发明者徐兵, 刘宏 申请人:南京光学测绘仪器厂