CN101288584A - 视力测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种视力测试设备，即使当测试距离和安装距离改变时，该视力测试设备也能够在基本相同的条件下进行视力测试，并且具有：投影光学单元，所述光学单元包括图表置于其上的盘、照明光源以及移动用来改变图表图像的图像形成位置和图像大小的可变倍率式投影镜头；屏幕和所述视力测试设备之间的安装距离以及屏幕和受检者之间的测试距离被输入到其中的输入单元；基于所述安装距离和所述测试距离移动所述可变倍率式投影镜头的投影镜头驱动单元；以及基于所述安装距离和所述测试距离调整光强度以便使所述图表图像的亮度落入预定范围内的光强度调整单元。

Description

视力测试设备

技术领域

本发明涉及视力测试设备，该设备将用于视力测试的图表的图像投影到屏幕上，并测试受检者眼睛的视力。

背景技术

常规上，已知有一种投影型视力测试设备，其将用于视力测试的图表的图像投影到置于距离受检者预定距离(测试距离)的位置的屏幕上。在这种设备中，投影透镜根据屏幕、设备和受检者的位置进行移动。在这种设备的一种类型中，安装距离(从屏幕到设备的距离，也称为投影距离)和测试距离是相等的，并且进行调整使得对应于这些距离的预定大小的图表图像被投影到屏幕上(参见日本专利申请未审查公开No.2003-310552(下文称为专利文献1))。专利文献1的方案称为固定倍率(fixed power)式方案。同时在这种设备的另一种类型中，投影到屏幕上的图表图像的大小可以通过移动多个投影透镜来放大和缩小(参见对应于日本专利申请未审查公开No.Sho50-37293的USP 3,947,098(下文称为专利文献2))。专利文献2的方案称为可变倍率式方案。

在使用固定倍率式方案的设备中，投影到屏幕上的图表图像的大小根据安装距离和测试距离唯一地确定。另外，投影到屏幕上的图表图像的投影光强度根据安装距离和测试距离进行调整。进行这种调整使得受检者感觉到图表图像的亮度基本上在一个参考值恒定不变。

同时，在使用可变倍率式方案的设备中，安装距离和测试距离并不一定要求相等。也就是说，安装距离和测试距离可以分开设置。投影到屏幕上的图表图像的大小根据安装距离和测试距离的设置来确定。在使用可变倍率式方案的任何常规设备中，不调整图表图像的投影光强度。

当图表图像亮度的可允许的国际标准范围相对较宽时，就以前设备而言(其不能调整图表图像的投影光强度)，不存在什么特别的问题。但是，当测试距离和安装距离改变时，图表图像的亮度也改变。这意味着在不同条件下进行测试可能会影响测试结果。

发明内容

本发明的一个目的在于克服上述问题，并提供一种视力测试设备，即使当在使用可变倍率式方案的设备中测试距离和安装距离改变时，该视力测试设备也能够在基本相同的条件下进行视力测试。

为了实现上述目的，根据本发明的目的，将用于视力测试的图表图像投影到屏幕上的视力测试设备具有：投影光学单元，该投影光学单元包括在其上放置图表的盘、照明光源和可变倍率式投影镜头(该可变倍率式投影镜头包括多个可以沿光轴方向移动的投影透镜，这些投影透镜被移动以便改变图表图像的图像形成位置和图像大小)；输入单元，限定屏幕和视力测试设备之间的距离的安装距离以及限定屏幕和受检者之间的距离的测试距离被输入到该输入单元中；投影镜头驱动单元，其基于输入到输入单元的安装距离和测试距离移动可变倍率式投影镜头；以及，光强度调整单元，其基于安装距离和测试距离调整光强度，使得图表图像的亮度落入预定的参考范围内。

本发明的其它目的和优点在下文的描述中进行阐述，从说明部分中显而易见，或者可以通过实施本发明来了解。本发明的目的和优点可以通过在权利要求书中的视力测试设备来实现和得到。

附图说明

包括在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并且同说明部分一起用来解释本发明的目的、优点和原理。在附图中，

图1是示出根据本发明的优选实施例的投影型视力测试设备的光学系统和控制系统的配置的示意图；

图2A和图2B是图示根据本发明的优选实施例的通过使用固定倍率式方案的投影型视力测试设备对图表图像进行投影，以及通过使用可变倍率式方案的投影型视力测试设备对图表图像进行投影的示意图。

图3是示出照明光源1的电流值与安装距离和测试距离相对应的表格。

具体实施方式

下面参照附图提供根据本发明的优选实施例的对视力测试设备的详细描述。图1是投影型视力测试设备(投影型图表显示设备)100的光学系统和控制系统的配置示意图。

白色LED被用作照明光源1。图表盘4和掩模盘5放置在聚光镜2和投影透镜8和9之间。图表盘4是由透明材料例如玻璃制成的盘状平板。在图表盘4上的圆的圆周上，通过铬沉积形成多个图表。这些图表被照明光源1经过聚光镜2从背面照射。图表盘4由电机6驱动旋转，从而改变图表的类型。掩模盘5用来给图表提供掩模，例如，垂直线掩模、水平线掩模和一个字的掩模(single letter mask)。掩模盘5由电机7驱动旋转，从而改变掩模的类型。屏幕20置于距设备100的3到6mm的距离处(稍后描述安装距离的详细内容)。

从照明光源1发出的光束经聚光镜2会聚并照射掩模盘5和图表盘4。经过掩模盘5照射图表，该图表的图像通过投影透镜8和9投影到屏幕20上，从而展现给受检者的眼睛E。聚光镜2和投影透镜8和9装入圆柱形元件(未示出)中。投影透镜8和9可以沿圆柱形元件内的光轴(见图1中显示移动方向的箭头)各自独立地移动。投影透镜8和9的位置也可以使用螺丝等固定。通过在光轴上移动投影透镜8和9，图表图像的大小被调整到预定大小。上述部分包括在图表投影光学系统(图表投影光学单元)中。

该图表投影光学系统不局限于本发明的优选实施例。例如，已经使用的可以是这样的图表投影光学系统：通过使用能够单独地改变折射本领的光学元件例如可变焦透镜，可以放大或缩小投影到屏幕上的图表图像。

控制单元(控制器)70控制向电机6和7发送信号，并旋转图表盘4和掩模盘5，从而将期望的图表置于光轴上。控制单元70与操作单元(未示出)相连。操作单元控制执行例如在两个盘之间切换之类的操作。另外，电流控制电路被并入在控制单元70中。该电流控制电路改变提供给照明光源1的电流量。照明光源1的光强度根据电流量改变(调整)。

屏幕20和设备100之间的安装距离(投影距离)的设置值与屏幕20和受检者(眼睛E)之间的测试距离的设置值由距离设置单元(输入装置(输入单元))71输入。距离设置单元71包括安装距离设置旋钮(knob)71a和测试距离设置旋钮71b。旋钮71a和71b都按距离核准。通过旋转旋钮71a和71b，分别设置安装距离和测试距离。基于设置的安装距离和测试距离，控制单元70控制改变照明光源1的光强度，从而使投影到屏幕20上的图表图像的亮度(下文称为图表亮度)符合视力测试的标准(要求)。

上述的控制单元70和距离设置单元71包含在调整装置(调整单元)中，该调整装置调整照明光源1的光强度(图表图像投影的投影光强度)。

下面提供对如何根据投影型视力测试设备的安装距离和测试距离调整屏幕20上的图表图像的大小的描述。图2A和图2B是图示根据本发明的优选实施例的通过使用固定倍率式方案的投影型视力测试设备101对图表图像进行投影，以及通过使用可变倍率式方案的投影型视力测试设备100对图表图像进行投影的示意图。屏幕20置于位置A或位置B，眼睛E到置于位置A和位置B的屏幕20的距离分别是测试距离Lt1和Lt2。设备101置于距离屏幕20的安装距离Lo1或Lo2处，其中，屏幕20置于位置A或位置B。设备100置于距离屏幕20的安装距离Lo3或Lo4处，其中，屏幕20置于位置A或位置B。为了简化描述，眼睛E到置于位置A或位置B的屏幕20的距离通过测量眼睛E到置于位置A或位置B的屏幕20的水平距离来确定。图表图像C1到C4示意性地图示屏幕20上的图表图像的大小。设备100和设备101的各自末端被定义为用于测量安装距离的基准M。

在光轴上的投影透镜8和9的位置与图表图像的大小(其与测试距离相关)和图表图像的图像形成位置(其与安装距离相关)相对应。

严格地说来，安装距离是图表图像投影到屏幕20上所经过的距离，即图表盘4和屏幕20之间的距离。但是，基准M和图表盘4之间的距离稍微大于10cm，而安装距离在3m到6m的量级上。因此，认为基准M和图表盘4在位置上近似相等基本上是没问题的。

在图2A中，屏幕20和设备101之间的安装距离与屏幕20和眼睛E之间的测试距离相等。安装距离和测试距离之间的关系定义为Lo1＝Lt1或者Lo2＝Lt2。

设备100具有两个投影透镜，而设备101只有一个可移动的投影透镜。设备101根据安装距离在屏幕20上形成(聚焦成)图表图像。如图2A所示，图表图像以固定的扩展角D101将图表图像投影到屏幕上。根据安装距离确定在屏幕20上形成的图表图像的大小。

图2A是示意图。设备101的投影透镜在光轴上移动，从而在在屏幕20上形成图表图像。因此，严格地说来，由设备101投影的图表图像的扩展角D101随着安装距离有稍微的变化。但是，扩展角D101的变化量相对于安装距离来说非常小。因此，可以认为扩展角D101大致不变。具有与安装距离Lo1或Lo2成比例的大小的图表图像C1或C2形成在置于位置A或位置B的屏幕20上。这里，眼睛E能够通过基本上相同的视角看到图表图像C1和图表图像C2。

同时，在图2B中，屏幕20和设备100之间的安装距离(Lo3或Lo4)与屏幕20和眼睛E之间的测试距离(Lt1或Lt2)不等。安装距离和测试距离之间的关系定义为Lt1＜Lo3或者Lt2＜Lt4。当在这种情况下将图表图像投影到置于距离设备100的位置A或位置B上的屏幕20时，对应于测试距离Lt1的图表图像C3需要以与图表图像C1相同的大小形成在屏幕20上。同样地，对应于测试距离Lt2的图表图像C4需要以与图表图像C2相同的大小形成在屏幕20上。

这里，在设备100中，形成在屏幕20上的图表图像的大小通过移动投影透镜8和9来调整。图表图像C3通过光束Z3获得，而图表图像C4通过光束Z4获得。即使屏幕20上的图表图像C3的大小图表图像C1的大小相等，用于获得图表图像C3大小的光束Z3的扩展角也与当眼睛E和设备100在同一位置时使用的光束ZE的扩展角不同。当测试距离改变时，对应于测试距离Lt2的光束Z4的扩展角与对应于测试距离Lt1的光束Z3的扩展角不同。

为了调整形成的图表图像的大小，用于调整大小的样品图表(其是根据测试距离预定的)被置于屏幕20的位置，并且操作员移动投影透镜8和9，以便使样品图表与投影图表图像大小相等。

就具有上述配置的设备100而言，最近发现呈现给受检者的图表亮度会随着安装距离和测试距离而不同。这是因为，当使图表图像C3的大小与图表图像C1的大小相等时，由于安装距离从Lo1增大到Lo3而引起的亮度减少量大于由于投影放大的减小而引起的亮度增加量。

下文提供如何调整图表亮度，以便即使当安装距离和测试距离改变时，也使得图表亮度落入预定的参考范围内。根据本发明的设备的图表亮度的参考范围内是230±30cd/m²(这一参考范围远比国际亮度标准的范围窄)。但是，对于普通视力测试，图表亮度并不限于这一参考范围内(230±30cd/m²)。在本发明的优选实施例中，照明光源1的光强度被调整，以便满足这一参考范围内。单独设置安装距离和测试距离在3到6m的范围内。

首先，根据安装距离和测试距离，确定使亮度落入参考范围内的照明光源1的光强度。通过预定的步长(这里的步长是0.5)设置安装距离和测试距离。当满足亮度的参考范围内时，流过照明光源1的驱动电流值(或电压)被计算并包含到图3所示的对应表格中。在图3中，安装距离在行中显示，测试距离在列中显示。另外，为了结合安装距离和测试距离，使亮度落入参考范围内的电流值在图3中列出。图3没有显示任何具体的值，只是显示了表格的格式。要设置的电流值可以随着多个因素例如用于照明光源1的白色LED的特征而不同。包括要设置用来改变图表亮度的电流值的对应表格(对应数据)保存在限定控制单元70的存储装置的存储器75中。控制单元70控制从存储器75中取得与由距离设置单元71设置的安装距离和测试距离相对应的电流值，并改变流进照明光源1的电流量。

就具有上述配置的投影型视力测试设备100而言，下面描述设备100的安装和其中光强度的调整。检查员(操作员)将设备100置于距离屏幕20预定距离的位置处(这里使用5m的安装距离)。然后，检查员确定测试距离(这里为4m)，改变投影透镜8和9的位置，进行调整，以便将图表图像投影到屏幕20上。在考虑测试距离的同时，检查员使用上述样品图表调整在屏幕20上形成的图表图像的大小。

接下来，检查员旋转安装距离设置旋钮71a，将安装距离设置为5m。检查员还旋转测试距离设置旋钮71b，将测试距离设置为4m。基于存储在存储器75中的对应表格，控制单元70控制设置对应于由旋钮71a和71b所设置的设置值的电流值(调整值)。当安装距离或测试距离被设置为与对应表格中的任何距离都不一致的设置值(如4.8m)时，控制单元70假定在对应表格中最接近的距离被设置为设置值，并因此控制设置电流值。这使得图表亮度能够落入230±30cd/m²的范围内。

不管安装距离(设备100相对于屏幕20的位置)和测试距离(眼睛E相对于屏幕20的位置)，对光强度进行这样的调整允许呈现给受检者的图表图像的亮度符合参考范围内。因此，可以进行精确的视力测试。

在本发明的优选实施例中，图3中所示的对应表格或与对应表格相等同的数据存储在存储器75中，控制单元70控制对这些数据的调用；但是并不局限于此。例如，可以在安装距离设置旋钮71a或测试距离设置旋钮71b中的每一个上连接一个可变电阻器。图表图像的投影光强度可以通过根据旋钮71a和71b的旋转量改变可变电阻器的电阻值来调整。

另一可选的方式是，亮度的参考范围可以通过与投影透镜8和9的位置结合来满足(不需要操作距离设置单元71)。例如，可以在投影透镜8和9中的每一个上附接一个位置检测装置(位置检测单元，例如编码器和电位计)。控制单元70根据受检者用手移动投影透镜8和9所经过的位置来计算测试距离和安装距离，并控制设置与测试距离和安装距离相对应的电流值。

再一可选的方式是，可以通过移动装置(驱动单元，例如致动器)来移动投影透镜8和9。在这种情况下，只是通过旋钮71a和71b设置测试距离和安装距离(不需要用手移动投影透镜8和9)，控制单元70控制移动装置来移动投影透镜8和9，从而设置与测试距离和安装距离相对应的电流值。

在本发明的优选实施例中，测试距离和安装距离由距离设置单元71设置；但是并不局限于此。也可以设置设备100和眼睛E之间的距离、以及安装距离。在这种情况下，设置与设备100和眼睛E之间的距离、以及安装距离相对应的电流值。

此外，在本发明的优选实施例中，控制单元70控制照明光源1的光强度；但是并不局限于此。由于调整屏幕20上的图表亮度就足够了，所以照明光源1的光强度可以是固定的，而且可以给移动投影透镜8和9可以装备光强度光圈。例如，可以在光轴上移动光强度光圈，或者可以改变光强度光圈的孔径。使用这样的配置，即使当其色温倾向于随着光强度而改变的照明光源被用作照明光源1时，图表图像的颜色也不会随着亮度的改变而改变。因此，可以进行精确的测试。

另外，代替光强度光圈，可以在投影光学系统中提供具有遮光部分和透光部分并能够改变透光率的元件。

在本发明的上述优选实施例中，不管安装距离和测试距离如何，图表亮度基本上恒定不变。另外，可以在优选实施例中加入对图表亮度进行微调的配置。这是因为图表亮度的变化对测试结果有影响，因此，可能存在这样的情况：在眼镜店或眼科门诊部对图表亮度进行微调。例如，可以在距离设置单元71上提供用于对光强度进行微调的微调旋钮，可以在几十cd/m²的范围内增加或减少图表亮度。因此，如果现有的视力测试设备与根据本发明的设备在图表图像的亮度上有稍微的不同，那么可以使本发明的设备的测试结果与那些现有设备所获得的那些结果相兼容。另外，可以补偿由于照明光源1老化所造成的光强度改变。

另外，代替提供用于微调的旋钮，可以只在一个步骤中旋转安装距离设置旋钮71a和/或测试距离设置旋钮71b，从而调整图表图像的投影光强度。

出于示例和描述的目的，呈现了上述对本发明的优选实施例的描述。以上描述并不应当是穷举的，或者不应当将本发明局限于所公开的具体形式，并且根据上述教导可以进行修改或改变，或者可以从对本发明的实施中获得修改或改变。为了解释本发明的原理及其实际应用以使本领域的技术人员在不同的实施例和以不同的修改来实现本发明，所选择和描述的实施例与预期的特定使用是一致的。本发明的范围应当通过所附的权利要求书来限定。

Claims (6)

1.一种将用于视力测试的图表图像投影到屏幕上的视力测试设备，该设备包括：

投影光学单元，包括：

在其上放置所述图表的盘，

照明光源，和

可变倍率式投影镜头，所述可变倍率式投影镜头包括多个可以沿光轴方向移动的投影透镜，所述投影透镜被移动以改变所述图表图像的图像形成位置和图像大小；

输入单元，限定所述屏幕和所述视力测试设备之间的距离的安装距离和限定所述屏幕和受检者之间的距离的测试距离被输入到所述输入单元中；

投影镜头驱动单元，所述投影镜头驱动单元基于输入到所述输入单元中的所述安装距离和所述测试距离移动所述可变倍率式投影镜头；以及

光强度调整单元，所述光强度调整单元基于所述安装距离和所述测试距离调整光强度，以便使所述图表图像的亮度落入预定的参考范围内。

2.根据权利要求1所述的视力测试设备，其中所述亮度的参考范围比国际亮度标准所允许的范围窄。

3.根据权利要求1所述的视力测试设备，其中所述亮度的参考范围相对于某一亮度为±20cd/m²的范围。

4.根据权利要求1所述的视力测试设备，还包括检测所述投影透镜所经过的位置的位置检测单元，其中所述光强度调整单元根据基于通过所述投影透镜所经过的位置而计算得到的所述安装距离和所述测试距离对所述图表图像的亮度进行调整。

5.根据权利要求1所述的视力测试设备，其中所述光强度调整单元包括存储根据安装距离和测试距离而预定的所述光强度的调整值的存储器，并基于与输入到所述输入单元的所述安装距离和所述测试距离相对应的调整值对所述光强度进行调整，所述调整值存储在所述存储装置中。

6.根据权利要求1所述的视力测试设备，其中所述光强度调整单元包括下述两种电路之一：用于调整所述照明光源的所述光强度的控制电路和用于调整所述照明光源的所述光强度的可变电阻电路。

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