CN108542346B - 一种自动检影验光光学系统 - Google Patents

Abstract

一种自动检影验光光学系统，包括封装在壳体内的照明光源、分划板、平板、第二反射镜、投影物镜、带孔反射镜、接收物镜、接收图像传感器、分光镜、定位物镜，第一反射镜和定位图像传感器；在该壳体上设有保护窗口，该保护窗口的四周设有定位照明灯。本发明通过平板的摆动可以精确模拟检影镜的运动过程，使人工检影中摆动检影镜的过程变得简单、快捷和准确，同时根据照明圆环的直径可以快速准确地计算出检影验光的距离，消除了人工检影验光时验光师本身屈光不正带来的验光误差，提高了检影验光精度。

Description

一种自动检影验光光学系统

技术领域

本发明涉及视光学成像测量技术领域，具体涉及一种采用数字检影验光方法测量待检眼屈光状态的光学系统。

技术背景

人眼可以看作成一个凸透镜，即眼前的一个发光体发出的光线经人眼成像后会汇聚在视网膜上。根据光路可逆原则，视网膜上的一点发出的光线经人眼成像后会汇聚在眼前的某一位置。检影验光就是利用光线经过视网膜反射后形成影像的明暗及运动规律来判断屈光状态的一种验光方法，其基本原理是寻找待检眼的远点位置，并把远点矫正到检影镜窥孔处，通过观察映光的动向、速率、亮度及形态来确定待检眼的屈光状态。

检影时，观察者通过观察孔观察待检眼水平和竖直方向的影动，在待检眼前面放置适当的镜片，当各个方向的影动被中和则完成检影，根据所加的镜片以及中和点的距离可以客观地判断待检眼的屈光状态。

检影验光的优点：(1)它是一种可靠的客观验光方法，能客观的检查出患者屈光状况，不受患者主观误识的影响，不用询问患者即可检出患者准确的屈光不正，对沟通困难的患者特别有意义；(2)所用器械仅仅是检影镜，器械简单，价廉而实用；(3)对合作不好的婴幼儿验光，检影法是最好的选择；(4)可进行疑难光度的验光，如不规则散光、弱视、眼球震颤、白内障、弱智等的验光。

检影验光虽然是一种客观验光方法，但是需要验光师的主观判断和分析，所以不同经验的验光师得出的结论可能有所不同。检影时应熟练、准确。初学者不易掌握，需要反复训练，才能掌握检影法的真谛，而在检影时除了验光师本人之外，别人无法观察到检影验光的过程，不利于教学，学习起来非常困难。另外，验光师本人眼睛的屈光不正，也会对检影验光结果带来误差。

自动检影验光光学系统可以快速、稳定地获取待检者检影图像，消除人工检影时验光师带来的人为因素的影响，同时便于教学应用，初学者也可以快速掌握检影验光方法。

发明内容

本发明提供一种自动检影验光光学系统，通过自动模拟检影验光中检影镜的运动，获得经待检眼反射回来的顺动、逆动、中和等影动图像，经过数据处理，快速、稳定、精确计算得到待检眼的屈光状态，指导验光师验光，消除人工检影验光时验光师带来的测量误差。

本发明的技术解决方案如下：

一种自动检影验光光学系统，其特点在于，包括封装在壳体内的照明光源、分划板、平板、第二反射镜、投影物镜、带孔反射镜、接收物镜、接收图像传感器、分光镜、定位物镜，第一反射镜和定位图像传感器；在该壳体上设有保护窗口，该保护窗口的四周设有定位照明灯；

所述的照明光源的输出光依次经所述的分划板和平板入射到所述的第二反射镜，经该第二反射镜反射后，经所述的投影物镜后入射到所述的带孔反射镜，经该带孔反射镜反射后，依次经所述的分光镜和保护窗口入射到待检眼，经待检眼反射后，入射光原路返回，并依次经所述的保护窗口、分光镜、带孔反射镜和接收物镜入射到图像传感器；

所述的定位照明灯照射在所述的待检眼后，经待检眼反射的反射光依次经所述的保护窗口、分光镜、定位物镜、和第一反射镜入射到所述的定位传感器。

进一步，所述的照明光源的发射波长为380nm～780nm的可见光光谱，所述的定位照明灯的发射波长为950nm，所述的分光镜对波长为380nm～780nm的光线高透射，对波长为950nm光线高反射。

进一步，所述的定位照明灯是在一个圆上均布的8个LED，位于保护窗口的四周，LED的发射波长为950nm。

进一步，所述的8个LED灯组成的照明圆环经待检眼的角膜反射后，透过保护窗口、分光镜反射、定位透镜聚焦到定位图像传感器。验光时，将待检眼的瞳孔中心与照明圆环中心对准。通过测量照明圆环的直径可以计算得到检影验光距离。

进一步，所述的分划板图案是透光圆孔、透光狭缝或其它图案，本发明实施案例中的分划板图案是透光圆孔。

进一步，所述的平板可以绕大地水平线摆动、或绕大地铅锤线摆动，或绕光轴旋转一定角度后再绕大地水平线摆动。

进一步，所述的平板绕大地水平线摆动，可使投射到待检眼的光束产生俯仰方向的运动。同样地，平板绕大地铅锤线摆动，可使投射到待检眼的光束产生水平方向的运动。当平板绕光轴旋转一定角度后再绕大地水平线摆动，可使投射到待检眼的光束产生倾斜方向上的运动。

进一步，所述的第一反射镜、第二反射镜的作用只是将光路转折，减小光学系统的体积。

与在先技术相比，本发明具有如下技术效果：

1、通过平板的摆动可以精确模拟检影镜的运动过程，使人工检影中摆动检影镜的过程变得简单、快捷和准确。

2、定位照明灯的设计可使光线精准地照射到待检眼的视网膜上，让检影验光过程变得快速、准确。同时根据照明圆环的直径可以快速准确地计算出检影验光的距离。

3、消除了人工检影验光时验光师本身屈光不正带来的验光误差，提高了检影验光精度，相对于人工检影方法检影结果更为可靠，同时也提高了检影验光速度。检影验光过程直观可见，可使检影者清楚地看到检影图像的变化运动规律，使检影验光直观教学成为可能，便于初学者学习掌握。

附图说明

图1光学系统图；

图2LED分布示意图；

图3平板摆动产生光束运动的原理图；

图4中(a)平板绕大地水平线摆动的示意图，(b)检影图像在俯仰方向的运动示意图；

图5中(a)平板绕大地铅锤线摆动的示意图，(b)检影图像在水平方向的运动示意图；

图6中(a)平板绕光轴旋转一定角度后，再绕大地水平线摆动的示意图，(b)检影图像在倾斜方向的运动示意图；

图7人眼定位示意图；

图1中：101是待检眼；102是定位照明灯；103是保护窗口；104是分光镜；105是定位物镜；106是第一反射镜；107是定位图像传感器；201是照明光源；202是分划板；203是平板；204是第二反射镜；205是投影物镜；206是带孔反射镜；207是接收物镜；208是接收图像传感器；

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的具体描述，但不应以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，一种自动检影验光的光学系统，包括照明光源201、分划板202、平板203、第二反射镜204、投影物镜205、带孔反射镜206、接收物镜207、接收图像传感器208、定位照明灯102、保护窗口103、分光镜104、定位物镜105，第一反射镜106和定位图像传感器107。

定位照明灯102是由8个LED灯组成的照明圆环，照明圆环经待检眼101的角膜反射后，沿反射光路经过保护窗口103和分光镜104，经分光镜反射，沿反射光路依次经过定位物镜105和第一反射镜106，被第一反射镜106反射至定位图像传感器107。检影验光时，将定位图像传感器107接收到照明圆环图像中心与待检眼101的瞳孔图像中心对准。通过测量照明圆环的直径可以计算得到检影验光距离。一般情况下，在距离0.5m、0.67m、1m下进行检影验光。定位传感器107上接收到的图像如附图7所示。

待定位图像传感器107接收到的照明圆环与待检眼101的瞳孔中心对准时，照明光源201发出的可见光谱的光线照射分划板202，分划板202产生一个点状光斑或带状的光斑，经过平板203、被第二反射镜204反射，然后沿反射光路经过投影物镜205形成准直光束，再被带孔反射镜206反射，沿反射光路透过分光镜104、保护窗口103投射到待检眼101，被待检眼101的角膜和眼底反射，反射光束再经过保护窗口103、分光镜104，透过带孔反射镜206上的小孔，被接收物镜207会聚到接收图像传感器208上。

作为本发明的优先实施例，所述的定位照明灯102是在一个圆上均布的8个LED，位于保护窗口的四周，LED的发射波长为950nm。LED分布如附图2所示。

作为本发明的优先实施例，所述的照明光源201选用卤素灯，发射波长为可见光谱380nm～780nm。

作为本发明的优先实施例，所述的分划板202图案是透光小孔、透光狭缝或其它图案；当分划板202图案是透光小孔时，用于点状光检影验光；当分划板202图案是透光狭缝时，用于带状光检影验光。

作为本发明的优先实施例，所述的平板203板可以绕大地水平线摆动、或绕大地铅锤线摆动，或绕光轴旋转一定角度后再绕大地水平线摆动。

进一步，平板203的运动通过运动电机进行精确控制，摆动的角度由电路自动控制或验光师手动设置摆动角度。

进一步，平板203绕大地水平线摆动，可使投射到待检眼101的光束产生俯仰方向的运动。同样地，平板203绕大地铅锤线摆动，可使投射到待检眼101的光束产生水平方向的运动。当平板203绕光轴旋转一定角度后再绕大地水平线摆动，可使投射到待检眼101的光束产生倾斜方向上的运动。

作为本发明的优先实施例，所述的分光镜104对波长为380nm～780nm的光线高透射，对波长为950nm光线高反射。

作为本发明的优先实施例，所述的第一反射镜106的作用只是将光路转折，减小光学系统的体积。

作为本发明的优先实施例，所述的第二反射镜204的作用只是将光路转折，减小光学系统的体积。

如图3所示，当平板203做摆动时，可使投射到待检眼101的准直光束发生微小角度的摆动，摆动的准直光束被待检眼101眼底反射，反射光束经过保护窗口103、分光镜104，透过带孔反射镜206上的小孔，被接收物镜207会聚到接收图像传感器208上，在接收图像传感器208上可接收平板摆动时的检影图像。如图4中(a)所示，当平板203绕大地水平线(X轴)摆动时，接收图像传感器208上检影图像会产生如图4中(b)所示的俯仰方向上的往返运动；如图5中(a)所示，当平板203绕大地铅垂线(Y轴)摆动时，接收图像传感器208上检影图像会产生如图5中(b)所示的水平方向上的往返运动；如图6中(a)所示，当平板203先绕光轴(Z轴)旋转一定角度后，再绕大地水平线(X轴)摆动时，接收图像传感器208上检影图像会产生如图6中(b)所示的倾斜方向上的往返运动。根据检影图像的运动方向、速度和亮度，通过图像处理计算即可获得待检眼的屈光状态。显示器将接收图像传感器208上的检影图像，显示到屏幕上这样在检影验光时可以看到整个检影过程，进行直观教学，弥补了以往人工检影验光时，旁观者看不见以至于无法直观教学的情况。

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，在不偏离本发明范围的情况下所做的修改、等效替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自动检影验光光学系统，其特征在于，包括封装在壳体内的照明光源(201)、分划板(202)、平板(203)、第二反射镜(204)、投影物镜(205)、带孔反射镜(206)、接收物镜(207)、接收图像传感器(208)、分光镜(104)、定位物镜(105)，第一反射镜(106)和定位图像传感器(107)；在该壳体上设有保护窗口(103)，该保护窗口(103)的四周设有定位照明灯(102)；

所述的照明光源(201)的输出光依次经所述的分划板(202)和平板(203)入射到所述的第二反射镜(204)，经该第二反射镜(204)反射后，经所述的投影物镜(205)后入射到所述的带孔反射镜(206)，经该带孔反射镜(206)反射后，依次经所述的分光镜(104)和保护窗口(103)入射到待检眼(101)，经待检眼(101)反射后，入射光原路返回，并依次经所述的保护窗口(103)、分光镜(104)、带孔反射镜(206)和接收物镜(207)入射到接收图像传感器(208)；

所述的定位照明灯(102)照射在所述的待检眼(101)后，经待检眼(101)反射的反射光依次经所述的保护窗口(103)、分光镜(104)、定位物镜(105)和第一反射镜(106)入射到所述的定位图像传感器(107)；

所述的定位照明灯(102)是在一个圆上均匀分布的八个LED灯，位于保护窗口(103)的四周，LED灯的发射波长为950nm，所述的八个LED灯组成的照明圆环经待检眼的角膜反射后，透过保护窗口(103)、分光镜(104)反射、定位透镜聚焦到定位图像传感器(107)，验光时，将待检眼的瞳孔中心与照明圆环中心对准，通过测量照明圆环的直径计算检影验光的距离。

2.如权利要求1所述的自动检影验光光学系统，其特征在于：所述的照明光源(201)的发射波长为380nm～780nm的可见光光谱，所述的定位照明灯(102)的发射波长为950nm，所述的分光镜(104)对波长为380nm～780nm的光线高透射，对波长为950nm的光线高反射。

3.如权利要求1或2所述的自动检影验光光学系统，其特征在于：所述的分划板(202)的图案是透光圆孔或透光狭缝。

4.如权利要求1或2所述的自动检影验光光学系统，其特征在于：所述的平板(203)绕大地水平线摆动、或绕大地铅锤线摆动，或绕光轴旋转一定角度后再绕大地水平线摆动。

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