CN104504979B - 波前像差检测实验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波前像差检测实验系统，包括模拟眼球、微透镜阵列、观察屏、水平光具座、光源、会聚透镜和圆柱状培养盘，模拟眼球安装在水平光具座上，微透镜阵列和观察屏均通过高度可调节的安装支架安装在水平光具座上；会聚透镜的外周直径与圆柱状培养盘的圆面直径相等，圆柱状培养盘采用透明材料制作且其一端圆面上蒙有硅胶，模拟眼球一端设置有可拆卸安装会聚透镜或圆柱状培养盘的圆孔安装位，光源安装在模拟眼球内壁，当会聚透镜安装在模拟眼球上时，光源位于会聚透镜的焦点处，当圆柱状培养盘安装在模拟眼球上时，其蒙有硅胶一端位于远离光源方位；微透镜阵列上设置有多个子透镜，观察屏位于微透镜阵列的焦平面处。

Description

波前像差检测实验系统
技术领域
本发明涉及教学实验产品技术领域，尤其涉及一种波前像差检测实验系统。
背景技术
人眼是一个存在像差的光学系统，不仅包含离焦和散光这样传统的低阶像差还包含球差、慧差等高阶像差。波前像差按实际的波前和理想的无偏差的波前之间的差值来定义，在没有像差时，进入人眼的平面波前可以在视网膜上会聚成一个点，而实际的人眼光学系统并不完美，导致出射波面发生变形，不再是理想的球波面。这种理想波面与变形的实际波面间的光程差，即为人眼的波前像差。人们为了提高眼的视觉成像质量，在眼科临床对眼睛波前像差施加矫正十分普遍。常规验光手段只能对人眼光学系统离焦(近视、远视)和散光缺陷进行测量，却无法实现人眼高阶像差检测。像差仪由于能同时测量人眼屈光不正(低阶像差)和高阶像差，因而在眼科临床得以广泛应用。目前常见的像差仪有博士伦的Zyoptics系统、Tracey公司的视网膜光线追迹仪、Emory视觉矫正系统和苏州医疗器械公司的WFA100单色波前像差分析仪等，但由于价格高昂并不适用于日常的实验教学。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种波前像差检测实验系统，其设备组成简单，可用于模拟人眼波前像差检测并适用于教学。
本发明提出的一种波前像差检测实验系统，包括模拟眼球、微透镜阵列、观察屏、水平光具座、光源、会聚透镜和圆柱状培养盘，模拟眼球安装在水平光具座上，微透镜阵列和观察屏均通过高度可调节的安装支架安装在水平光具座上，模拟眼球、微透镜阵列、观察屏在水平光具座上依次排列；会聚透镜的外周直径与圆柱状培养盘的圆面直径相等，圆柱状培养盘采用透明材料制作且其一端圆面上蒙有硅胶，模拟眼球一端设置有可拆卸安装会聚透镜或圆柱状培养盘的圆孔安装位，光源安装在模拟眼球内壁，当会聚透镜安装在模拟眼球上时，光源位于会聚透镜的焦点处，当圆柱状培养盘安装在模拟眼球上时，其蒙有硅胶一端位于远离光源方位；微透镜阵列上设置有多个子透镜，观察屏位于微透镜阵列的焦平面处。
优选地，微透镜阵列中子透镜孔径为1.6cm且焦距为120mm。
优选地，微透镜阵列中子透镜的数量为18-20个。
优选地，模拟眼球轴长为24.21cm，圆孔安装位的直径、圆柱状培养盘的圆面直径、会聚透镜的外周直径均为6cm。
优选地，光源为高功率LED光源。
优选地，观察屏为绘制有坐标的纸片板。
优选地，还包括CCD相机和计算机，CCD相机安装在水平光具座上并位于观察屏远离微透镜阵列一侧，CCD相机与计算机通讯连接，CCD相机拍摄观察屏上的图像并传送至计算机。
本发明中的波前像差检测实验系统，采用模拟眼球代替人眼，光源模拟人眼视网膜中心凹光斑，当会聚透镜安装在圆孔安装位中，光源处于会聚透镜焦点处，透镜折射率等价角膜和晶状体的折射率，此时模拟眼类似人的正视眼，来自会聚透镜的出射光线经微透镜阵列成像于观察屏上；当圆柱状培养盘安装在模拟眼球上前，根据需要利用医用注射器向柱体内注入微量水实现角膜变形，模拟不规则角膜，实现不同程度缺陷眼的波前像差测量，将圆柱状培养盘代替会聚透镜安装在模拟眼球上，可以检测畸变波前即缺陷眼的波前像差；因此，上述波前像差检测实验系统可直接测量模拟眼球的低阶和高阶像差，设备简单、成本低，操作方便，适用于波前像差检测实验教学。
附图说明
图1为本发明提出的一种波前像差检测实验系统的示意图；
图2为图1中圆柱状培养盘的示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，图1为本发明提出的一种波前像差检测实验系统的示意图；图2为图1中圆柱状培养盘的示意图。
参照图1和图2，在一种实施例中，本发明提出的一种波前像差检测实验系统，包括模拟眼球1、微透镜阵列2、观察屏3、水平光具座6、光源7、会聚透镜8和圆柱状培养盘9，模拟眼球1安装在水平光具座6上，微透镜阵列2和观察屏3均通过高度可调节的安装支架安装在水平光具座6上，模拟眼球1、微透镜阵列2、观察屏3在水平光具座6上依次排列；会聚透镜8的外周直径与圆柱状培养盘9的圆面直径相等，圆柱状培养盘9采用透明材料制作且其一端圆面上蒙有硅胶，模拟眼球1一端设置有可拆卸安装会聚透镜8或圆柱状培养盘9的圆孔安装位，光源7安装在模拟眼球1内壁，当会聚透镜8安装在模拟眼球1上时，光源7位于会聚透镜8的焦点处，当圆柱状培养盘9安装在模拟眼球1上时，其蒙有硅胶一端位于远离光源7方位；微透镜阵列2上设置有多个子透镜，观察屏3位于微透镜阵列2的焦平面处。
在上述实施例中，采用模拟眼球1代替人眼，光源7模拟人眼视网膜中心凹光斑，当会聚透镜8安装在圆孔安装位中，光源7处于会聚透镜8焦点处，透镜折射率等价角膜和晶状体的折射率，此时模拟眼类似人的正视眼，来自会聚透镜8的出射光线经微透镜阵列2成像于观察屏3上；当圆柱状培养盘9安装在模拟眼球1上前，根据需要利用医用注射器向柱体内注入微量水实现角膜变形，模拟不规则角膜，实现不同程度缺陷眼的波前像差测量，将圆柱状培养盘9代替会聚透镜8安装在模拟眼球1上，可以检测畸变波前即缺陷眼的波前像差；因此，上述波前像差检测实验系统可直接测量模拟眼球1的低阶和高阶像差，设备简单、成本低，操作方便，适用于波前像差检测实验教学。
在具体设计中，微透镜阵列2中子透镜孔径为1.6cm且焦距为120mm，微透镜阵列2中子透镜的数量为19个，模拟眼球1轴长为24.21cm，圆孔安装位的直径、圆柱状培养盘9的圆面直径、会聚透镜8的外周直径均为6cm，光源7为高功率LED光源7，观察屏3为绘制有坐标的纸片板。
在进一步改进的技术方案中，还包括CCD相机4和计算机5，CCD相机4安装在水平光具座6上并位于观察屏3远离微透镜阵列2一侧，CCD相机4与计算机5通讯连接，CCD相机4拍摄观察屏3上的图像并传送至计算机5。
在上述方案中，利用CCD相机4可以拍摄观察屏3上的图像并传输至计算机5，由计算机5显示器进行显示，能清楚观察每个光斑分布情况，同时把输出信号送入计算机5，可以利用内置自编程序，从而绘制出波前像差图。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种波前像差检测实验系统，其特征在于，包括模拟眼球(1)、微透镜阵列(2)、观察屏(3)、水平光具座(6)、光源(7)、会聚透镜(8)和圆柱状培养盘(9)，模拟眼球(1)安装在水平光具座(6)上，微透镜阵列(2)和观察屏(3)均通过高度可调节的安装支架安装在水平光具座(6)上，模拟眼球(1)、微透镜阵列(2)、观察屏(3)在水平光具座(6)上依次排列；会聚透镜(8)的外周直径与圆柱状培养盘(9)的圆面直径相等，圆柱状培养盘(9)采用透明材料制作且其一端圆面上蒙有硅胶，模拟眼球(1)一端设置有可拆卸安装会聚透镜(8)或圆柱状培养盘(9)的圆孔安装位，光源(7)安装在模拟眼球(1)内壁，当会聚透镜(8)安装在模拟眼球(1)上时，光源(7)位于会聚透镜(8)的焦点处，当圆柱状培养盘(9)安装在模拟眼球(1)上时，其蒙有硅胶一端位于远离光源(7)方位；微透镜阵列(2)上设置有多个子透镜，观察屏(3)位于微透镜阵列(2)的焦平面处。
2.根据权利要求1所述的波前像差检测实验系统，其特征在于，微透镜阵列(2)中子透镜孔径为1.6cm且焦距为120mm。
3.根据权利要求1所述的波前像差检测实验系统，其特征在于，微透镜阵列(2)中子透镜的数量为18-20个。
4.根据权利要求1所述的波前像差检测实验系统，其特征在于，模拟眼球(1)轴长为24.21cm，圆孔安装位的直径、圆柱状培养盘(9)的圆面直径、会聚透镜(8)的外周直径均为6cm。
5.根据权利要求1所述的波前像差检测实验系统，其特征在于，光源(7)为高功率LED光源(7)。
6.根据权利要求1所述的波前像差检测实验系统，其特征在于，观察屏(3)为绘制有坐标的纸片板。
7.根据权利要求1-6任一项所述的波前像差检测实验系统，其特征在于，还包括CCD相机(4)和计算机(5)，CCD相机(4)安装在水平光具座(6)上并位于观察屏(3)远离微透镜阵列(2)一侧，CCD相机(4)与计算机(5)通讯连接，CCD相机(4)拍摄观察屏(3)上的图像并传送至计算机(5)。
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