CN103417187B - 数码检影验光系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检影验光系统，其包括工作台、额托支架、检影支架、检影镜、摄像头、监视器，检影镜与摄像头之间设置有连接机构，该机构包括共轴且设置有中心孔的固定盘、轴向转动盘、径向转动盘，实现快速、稳定、准确拍摄检影图像，并使用具有可变长焦镜头的摄像头，实现拍摄清晰图像，以便显示在监视器上。本检影验光系统不仅能将检影验光图像显示在监视器上，更重要的是能够在检影验光过程中快速、稳定、准确拍摄到清晰的检影图像，从而实现直观验光、直观教学演示的作用。

Description

数码检影验光系统

技术领域

本发明涉及一种检影验光系统，特别涉及一种通过监视器显示检影图像的检影验光系统。

背景技术

验光分为主观验光和客观验光，主观验光需要验光师和顾客一问一答的配合才能完成。客观验光则无需顾客的回答，就可知道客户的度数。有插片验光和综合验光仪验光两种。

传统情况下，客观验光有电脑验光仪验光和人工检影验光两种。

电脑验光非常容易操作，将验光仪对焦眼睛后马上出结果。但是，人工检影验光相对来说操作复杂得多，使用手持式检影镜，随机性强，并且除验光师本人外，别人无法知晓检影验光的过程。检影验光是准确的客观验光方法，对于验光师来说，不仅要熟练掌握检影验光的方法，而且还应掌握好检影验光的原理。

在传统检影验光的过程中，由检影镜发出的光，经过眼睛屈光系统的折射在眼底形成一个光斑，由眼底光斑发出的光，经过检影镜的视孔，进入检查者的眼睛。当检影镜向上转动时，眼底光斑也会随之向上移动。当检影镜向下转动时，眼底光斑也会向下移动。在检影镜转动的同时，由于患者眼睛的屈光状态不同，检查者会看到逆动、顺动、中和三种不同的影动图像。

如图1(A)所示，示出传统检影验光的光路示意图。

由眼底光斑发出的光会在它的共轭焦点(即眼睛的远点聚焦)，同时，可将检影镜的窥视孔看作是一个几何点。如果眼睛的远点位于检影镜前面(患者的屈光不正度小于检影距离的屈光度w，w为负)，由眼底光斑发出的光经过眼睛屈光系统的折射作用，再经过眼睛远点和检影镜的视孔，进入检查者的眼睛。图1(B)示出了仰动检影镜时的光路示意图。

如图1(C)所示，在图中眼底光斑位于视轴之上，那么它所对应的眼睛的远点应位于视轴之下。在检查者看来，患者眼底反光是由位于视轴之下的位置发出的，检查者就会看到逆动影动。

如图1(D)所示，与逆动相似，由眼底眼光斑发出的光线经过检影镜的窥视孔和眼睛的远点，此时眼睛的远点位于检影镜后面且位于视轴的下方，顺动的光路图如图中所示，在检查者看来眼底反光是由眼睛的上方发出，检查者会看到顺动图像。

如果眼睛的远点与检影镜的位置一致，当检影镜垂直放置时，由眼底光斑发出的光聚焦于检影镜视孔，检查者会看到患者的眼睛瞳孔充满光，当检影镜转动时，由眼底光斑发出的光聚焦于检影镜视孔的上方或下方，检查者会看到患者的瞳孔区是全暗的，这样检查者会看到所谓的中和影动。

从上述基本原理及操作实践可知，人工手持检影验光相比之下非常难操作。手持检影镜发出一束很小的光，上面有一个2毫米左右的小孔，验光师坐在离客户一米左右的位置，通过这个小孔，观察光束投射到顾客眼睛上而在角膜上的反光，仔细辨别光束的运动方向与反光的方向，同向顺动，反向逆动，从而在顾客眼前加减镜片，使这个反光点达到既不顺动也不逆动的临界点，即中和点，此时，所加的镜片度数就是客户的度数。

检影是一种客观法测量眼屈光状态的方法。需要长期训练，才能掌握要领。在现代验光技术中，检影法是不可缺少的重要程序。日本早稻田大学视光学教授大岛佑说，当今电脑全自动验光仪己风靡全世界，但在验光时还要强调和重视检影法。

然而，通过手持检影镜进行验光，具体情形只有验光师知道，任何第三人都无法看到具体验光过程。即使已经有人提出通过摄像头拍摄检影图，并显示在监视器上进行教学，但是现有技术中，仍然存在不能将摄像头快速、稳定、准确定位到被检眼，从而不能快速拍摄检影图像，而失去实用价值。并且，没有使用可变长焦镜头，也不能够清晰拍摄检影图像。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是在检影验光过程中快速、稳定、准确拍摄出清晰的检影验光图像。

本发明提供了一种检影验光系统，通过在摄像头与手持式检影镜之间设置连接机构，实现快速、稳定、准确拍摄检影图像，并使用具有可变长焦镜头的摄像头，实现拍摄清晰图像，以便显示在监视器上。

根据本发明的一个方面，提供了一种检影验光系统，其包括工作台、额托支架、检影支架、检影镜、摄像头、监视器，所述额托支架置于所述工作台的一端，用于托放被检者下巴，并保持肺头；所述检影支架置于所述工作台的另一端；所述摄像头通过所述检影镜的窥视孔拍摄检影图像并与所述检影镜置于所述检影支架上；所述监视器与所述摄像头连接，用于显示所述摄像头检测到的检影图像；所述检影验光系统特征在于：

所述检影镜与所述摄像头之间设置有连接机构，所述连接机构包括共轴且设置有中心孔的固定盘、轴向转动盘、径向转动盘，其中，

所述固定盘连接到所述摄像头；

所述轴向转动盘连接到所述固定盘，并且可相对所述固定盘、绕轴向转动；

所述径向转动盘与所述检影镜连接，并在径向上连接到所述轴向转动盘，所述径向转动盘可绕该径向转动；

所述固定盘、所述轴向转动盘、所述径向转动盘的中心孔中的最小直径大于或等于所述检影镜的窥视孔的最大直径，所述摄像头通过所述中心孔及所述窥视孔拍摄检影图像。

根据本发明的另一个方面，所述轴向转动盘与所述固定盘锁紧之间设置有锁紧装置，该锁紧装置用于在所述轴向转动盘转动到目标角度时使所述轴向转动盘与所述固定盘锁紧。

根据本发明的又一个方面，所述锁紧装置为螺丝锁紧式装置或弹簧压紧式装置或弹簧片式压紧式装置。

根据本发明的又一个方面，所述径向转动盘在径向上与所述轴向转动盘的连接是通过所述径向转动盘上在径向上向外设置的一对顶针与所述轴向转动盘的中心孔内周壁上对应位置处的一对凹部链接或者通过所述轴向转动盘上在径向上向内设置的一对顶针与所述径向转动盘的外周壁上对应位置处的一对凹部链接。

根据本发明的又一个方面，所述轴向转动盘与所述固定盘的连接是所述轴向转动盘的中心孔内周壁与所述固定盘的外周壁连接或者所述轴向转动盘的外周壁与所述固定盘的内周壁连接，并该连接通过直接套接或者通过轴承连接。

根据本发明的又一个方面，所述固定盘上设置有角度刻度，所述轴向转动盘在对应位置处设置有标记，用于在所述轴向转动盘转动时读出所转动的角度。

根据本发明的又一个方面，所述摄像头包括可调长焦镜头。

根据本发明的又一个方面，所述摄像头为CCD摄像头或CMOS摄像头。

根据本发明的又一个方面，所述工作台为可升降工作台。

根据本发明的又一个方面，所述检影镜的初始位置为竖直位置，并且所述窥视孔正对被检眼，所述轴向转动盘的旋转角度范围为－90°到90°，所述径向转动盘的旋转角度范围为－30°到30°。

根据本发明的又一个方面，所述检影支架可在工作台上二维移动，并可升降。

在本发明的检影验光系统中，设置了检影镜与摄像头之间的链接机构，通过该连接机构，将检影镜可二维转动地链接摄像头上(当摄像头包括长焦距可调镜头时，连接到该镜头上)，完成检影验光过程中的影动光的摆动及散光轴位的旋转动作。摆动角度范围：±30°，即径向转动盘的转动角度范围；旋转角度范围：±90°，即轴向转动盘的转动角度范围，保证了在系统中仍然可以满足手动检影过程中验光师的习惯手势，即，摆动用于观察光的影动，检影镜的旋转用于确定散光的轴向。±90°的旋转角度涵盖了散光的全部角度。该系统克服了在使用摄像头拍摄检影图像时不容易定位的缺陷，并保留传统人工手持检影验光的部分习惯，并且通过可变长焦镜头，可以清晰拍摄到检影图形，将检影图像显示在监视器上，验光师不仅可以通过监视器观察整个过程，作出判断，完成检影验光，还可以将利用监视器上完美展现的检影图像进行直观教学。以往通过小孔(约1-2毫米)远距离(67厘米)的单眼窥视，利用本系统，可以在大屏幕上双眼舒舒服服的观察，瞳孔影像也放大了数倍，彻底改变了检影验光的判断过程，将神秘而又艺术化的检影验光过程变得容易操作而又富于乐趣。本系统使检影验光发挥得更加优越，完全改变了传统的看不清、无法教学的不足。

根据本发明，可以实现在检影验光过程，快速、稳定、准确拍摄出清晰的检影验光图像。由本发明提供的一种检影验光系统，通过在摄像头与手持式检影镜之间设置连接机构，实现了快速、稳定、准确拍摄检影图像，并使用具有可变长焦镜头的摄像头，实现了拍摄清晰图像，从而显示在监视器上，可供验光师、学员或其他人观看检影验光过程。验光师不仅可以双眼观察检影过程，使原来不容易观察变得很容易观察，同时，用于示教教学时更加直观生动。

将本验光系统中的检影镜利用可二维滑动的支架移向工作台一侧，马上可以接下来为客户做综合验光仪的主观验光，实现客观+主观验光，为客户提供最高级别的专业验光服务。

附图说明

图1(A)－(D)是检影验原理示意图；

图2是根据本发明的检影验光系统的结构图；

图3(A)－(C)示意性地示出根据本发明的检影验光系统的连接机构7的结构视图；

图4(A)－(C)示意性地示出根据本发明的检影验光系统的连接机构7的另一结构视图；

图5示出了径向转动盘73与轴向转动盘72链接处的截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图2示出了本发明的检影验光系统的结构图。本发明的检影验光系统可以包括工作台1、额托支架2、检影支架3、检影镜4、摄像头5、监视器6，额托支架2置于工作台1的一端，可用于托放被检者下巴，并保持肺头9；检影支架3置于工作台1的另一端，并且可相对于额托支架2滑动，以调节两支架之间的距离和位置；摄像头5通过检影镜4的窥视孔拍摄检影图像并与检影镜4置于检影支架3上；监视器6与摄像头5连接，用于显示摄像头5检测到的检影图像。检影镜4与摄像头5之间可以设置有连接机构7。

额托支架2固定于工作台1的一端，检影支架3置于工作台1的另一端，但是检影支架3可相对于额托支架2作二维滑动，以便改变检影支架3相对于额托支架的距离和扫视角度，从而使摄像头5及检影镜4的窥视孔与被检眼的位置保持一致，由此顺利进行验光。本发明的检影支架3并不限于图中示意画出的结构，其他结构的可二维滑动支架也可以用于本发明。在检影验光结束后，可将本验光系统中的可二维滑动的检影支架3移向工作台一侧，马上可以接下来为客户做综合验光仪的主观验光，实现客观+主观验光，为客户提供最高级别的专业验光服务。

检影镜4是传统的检影镜，结构简单。可以是手持式检影镜。检影镜发出的光入射到被检眼，并可通过窥视孔观测到被检眼的反射光形成的检影图像。摄像头5即起到观测作用，并将检测到的检影图像传输到监视器6。监视器6可以是液晶显示器或者CRT显示器，通过监视器6显示出的检影图像将更清楚、客观的展示出检影过程。

图3(A)－(C)示出了本发明的连接机构7的结构示意图。图3(A)示出了本发明的检影验光系统的连接机构的带有部分剖视图的示意图；图3(B)示出了本发明的检影验光系统的连接机构的俯视示意图；图3(C)示出了本发明的检影验光系统的连接机构的从检影镜看过去的视图示意图。

连接机构7可以包括共轴且设置有中心孔的固定盘71、轴向转动盘72、径向转动盘73，其中，固定盘71连接到摄像头5；轴向转动盘72连接到固定盘71，并且可相对固定盘71、绕轴向转动；径向转动盘73与检影镜4连接，并在径向上连接到轴向转动盘72，径向转动盘73可沿该径向转动；固定盘71、轴向转动盘72、径向转动盘73的中心孔中的最小直径大于或等于检影镜4的窥视孔的最大直径，摄像头5通过中心孔及窥视孔拍摄检影图像。固定盘71、轴向转动盘72、径向转动盘73共轴设置，便于摄像头通过各盘的中心孔拍摄检影图像。固定盘71、轴向转动盘72大体上可以是圆柱筒状。径向转动盘73可以通过转检影镜换接盘75或者螺钉与检影镜4连接。为便于各盘之间的连接，可以在盘的圆柱筒壁上设置凸出结构，用于安装轴承或其他连接装置。轴向转动盘72与固定盘71之间可以直接滑动，也可以通过滚珠式或滚轴式轴承79连接。径向转动盘73也可以不是圆柱形的，只要能满足将检影镜4连接到轴向转动盘72上，并使检影镜4在轴向转动盘72连接处的径向上转动即可。因此，径向转动盘73也可以是具有足够大中心孔、能够通过位于轴向转动盘72直径上的两个支点连接并转动的任何结构。径向转动盘73甚至可以简化为椭圆形结构或条形结构。

如图3(A)所示，在本发明的检影验光系统的连接机构中，轴向转动盘72与固定盘71锁紧之间设置有锁紧装置，该锁紧装置用于在轴向转动盘72转动到目标角度时使轴向转动盘72与固定盘71相对固定。该紧锁装置可以是螺丝锁紧式装置或弹簧压紧式装置，或在弹簧片式压紧装置。或者该紧锁装置可以是轴向转动盘72与固定盘71之间设置的弹簧片，只要能够保证轴向转动盘72与固定盘71之间能够相对转动，并且在操作人员手脱离连接机构时保持轴向转动盘72与固定盘71之间相对不动即可。这里所说的目标角度是指在验光时，通过旋转轴向转动盘72的同时观察监视器上的图像，判断出散光轴位置，此时的角度即为目标角度。

图3(A)－(C)示出的是紧锁装置为弹簧压紧式的本发明的检影验光系统的连接机构示意图。下面以轴向转动盘72内径大于固定盘71外径为例进行说明。此时可以在轴向转动盘72上半圆周上开通180度的条形孔，将穿过弹簧77、垫圈78和该条形孔的长螺杆76固定在固定盘上。此时，垫圈78通过弹簧压力压住轴向转动盘72，只有在转动操作时轴向转动盘72才会转动，不施力操作时，弹簧则将轴向转动盘72压紧。并且，由于条形孔为180度半周长，因此，轴向转动盘72可以转动的角度范围为－90°到90°。

图4(A)示出了本发明的检影验光系统的连接机构的带有部分剖视图的另一示意图；图4(B)示出了本发明的检影验光系统的连接机构的另一俯视示意图；图4(C)示出了本发明的检影验光系统的连接机构的从检影镜看过去的另一视图示意图。图4(A)－(C)示出的是紧锁装置为螺丝锁紧式的本发明的检影验光系统的连接机构示意图。此时锁紧装置螺丝锁紧式，只需要将螺丝76拧紧，即可将轴向转动盘72与固定盘71锁紧。

图5示出了径向转动盘73与轴向转动盘72链接处的截面示意图。

如图5所示，在本发明的检影验光系统中，径向转动盘73在径向上与轴向转动盘72的连接是通过径向转动盘上在径向上向外设置的一对顶针74与轴向转动盘72的中心孔内周壁上对应位置处的一对凹部721链接；或者反过来，通过轴向转动盘72上在径向上向内设置的一对顶针与径向转动盘73的外周壁上对应位置处的一对凹部链接，图5中仅示出了顶针74设置在径向转动盘73上。顶针74设置在径向转动盘中的直孔731中，方向沿径向向外，伸向轴向转动盘72上相对应位置处的凹部721，起到链接作用。并且，还可以设置弹簧，使顶针74顶向凹部721。顶针74在直径上与轴心对称设置有两个，由此，径向转动盘73可以绕顶针74形成的径向轴相对于转向转动盘72转动。该结构也可以反向沿径向向里设置。

本发明中，径向转动盘73与轴向转动盘72之间的链接并不限于图中所示的结构，还可以通过相同功能的方式实现连接。例如，可以在轴向转动盘72直径上设置螺孔，并拧入螺丝，向内突出到径向转动盘73直径上外壁中设置的凹部，起到旋转轴的作用。

在本发明的检影验光系统中，轴向转动盘72与固定盘71的连接是轴向转动盘72的中心孔内周壁与固定盘71的外周壁连接或者轴向转动盘72的外周壁与固定盘71的内周壁连接，并该连接通过直接套接或者通过轴承连接。即，轴向转动盘72的中心孔直径可以大于固定盘71的外径，使轴向转动盘72从外套筒到固定盘71外周；或者反过来，固定盘71的中心孔直径可以大于轴向转动盘72的外径；使固定盘71从外套筒到轴向转动盘72外周。轴向转动盘72与固定盘71两者之间可以设置滚珠式或滚轴式轴承，用于两者之间的轴向转动；或者直接设置弹簧片，使得两者之间滑动时需要使用一定力量，当力量不足时可以保持相对静止，起到锁紧装置的作用。

在本发明的检影验光系统中，轴向转动盘72或者固定盘71上可设置有角度刻度，在紧定螺丝处或轴向转动盘72或者固定盘71上设置有标记，用于在轴向转动盘72转动时读出所转动的角度。该旋转角度范围为－90°到90°。该角度就是散光的轴向。

在本发明的检影验光系统中，摄像头5可以包括可调长焦镜头8。使用可调长焦镜头8便于摄像头清晰拍摄到检影图形。并且摄像头5可以是CCD摄像头或CMOS摄像头。

在本发明的检影验光系统中，工作台1可以是可升降工作台。便于根据验光师或被检人员的身高或工作环境调节工作台的高度。

在本发明的检影验光系统中，检影镜4的初始位置可以为竖直位置，并且径向转动盘的旋转角度范围为－30°到30°。操作时，仍然可以满足手动检影过程中验光师的习惯手势：使检影镜摆动用于观察光的影动，此时，检影镜带着径向转动盘73，绕顶针74形成的轴转动。

在本发明的检影验光系统中，设置了检影镜与摄像头之间的链接机构，通过该连接机构，将检影镜可二维转动地链接摄像头上(当摄像头包括长焦距可调镜头时，连接到该镜头上)，完成检影验光过程中的影动光的摆动及散光轴位的旋转动作。(摆动角度：±30，即径向转动盘的转动角度范围；旋转角度±90°，即轴向转动盘的转动角度范围)，保证了在系统中仍然可以满足手动检影过程中验光师的习惯手势：摆动用于观察光的影动，检影镜的旋转用于确定散光的轴向。±90°的旋转角度涵盖了散光的全部角度。该系统克服了在使用摄像头拍摄检影图像时不容易定位的缺陷，并保留传统人工手持检影验光的部分习惯，并且通过可变长焦镜头，可以清晰拍摄到检影图形，将检影图像显示在监视器上，验光师不仅可以通过监视器观察整个过程，作出判断，完成检影验光，还可以将利用监视器上完美展现的检影图像进行直观教学。以往通过小孔(约1-2毫米)远距离(67厘米)的单眼窥视，利用本系统，可以在大屏幕上双眼舒舒服服的观察，瞳孔影像也放大了数倍，彻底改变了检影验光的判断过程，将神秘而又艺术化的检影验光过程变得容易操作而又富于乐趣。本系统使检影验光发挥得更加优越，起到了直观验光、直观教学演示的作用。完全改变了传统的看不清、无法教学的不足。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (11)

1.一种检影验光系统，其包括工作台、额托支架、检影支架、检影镜、摄像头、监视器，所述额托支架置于所述工作台的一端，用于托放被检者下巴，并保持肺头；所述检影支架置于所述工作台的另一端；所述摄像头通过所述检影镜的窥视孔拍摄检影图像并与所述检影镜置于所述检影支架上；所述监视器与所述摄像头连接，用于显示所述摄像头检测到的检影图像；所述检影验光系统特征在于：

所述检影镜与所述摄像头之间设置有连接机构，所述连接机构包括共轴且设置有中心孔的固定盘、轴向转动盘、径向转动盘，其中，

所述固定盘连接到所述摄像头；

所述轴向转动盘连接到所述固定盘，并且可相对所述固定盘绕轴向转动；

所述径向转动盘与所述检影镜连接，并在径向上连接到所述轴向转动盘，所述径向转动盘可绕该径向转动；

所述固定盘、所述轴向转动盘、所述径向转动盘的中心孔中的最小直径大于或等于所述检影镜的窥视孔的最大直径，所述摄像头通过所述中心孔及所述窥视孔拍摄检影图像。

2.如权利要求1所述的检影验光系统，其特征在于：

所述轴向转动盘与所述固定盘之间设置有锁紧装置，该锁紧装置用于在所述轴向转动盘转动到目标角度时使所述轴向转动盘与所述固定盘锁紧。

3.如权利要求2所述的检影验光系统，其特征在于：

所述锁紧装置为螺丝锁紧式装置或弹簧压紧式装置。

4.如权利要求3所述的检影验光系统，其特征在于：

所述径向转动盘在径向上与所述轴向转动盘的连接是通过所述径向转动盘上在径向上向外设置的一对顶针与所述轴向转动盘的中心孔内周壁上对应位置处的一对凹部链接或者通过所述轴向转动盘上在径向上向内设置的一对顶针与所述径向转动盘的外周壁上对应位置处的一对凹部链接。

5.如权利要求4所述的检影验光系统，其特征在于：

所述轴向转动盘与所述固定盘的连接是所述轴向转动盘的中心孔内周壁与所述固定盘的外周壁连接或者所述轴向转动盘的外周壁与所述固定盘的内周壁连接，并该连接通过直接套接或者通过轴承连接。

6.如权利要求5所述的检影验光系统，其特征在于：

所述固定盘上设置有角度刻度，所述轴向转动盘在对应位置处设置有标记，用于在所述轴向转动盘转动时读出所转动的角度。

7.如权利要求1到6中任何一项所述的检影验光系统，其特征在于：

所述摄像头包括可调长焦镜头。

8.如权利要求7所述的检影验光系统，其特征在于：

所述摄像头为CCD摄像头或CMOS摄像头。

9.如权利要求7所述的检影验光系统，其特征在于：

所述检影镜的初始位置为竖直位置，并且所述窥视孔正对被检眼，所述轴向转动盘的旋转角度范围为－90°到90°，所述径向转动盘的旋转角度范围为－30°到30°。

10.如权利要求9所述的检影验光系统，其特征在于：

所述工作台为可升降工作台，所述轴向转动盘或者所述固定盘上设置有角度刻度。

11.如权利要求7所述的检影验光系统，其特征在于：

所述检影支架可在工作台上二维移动，并可升降。