CN110584591B - 高精度便捷式屈光度检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高精度便捷式屈光度检测仪，包括狭缝光源装置和像差补偿镜组，所述狭缝光源装置包括光源、准直透镜、分光棱镜组和遮光板，所述遮光板上设有狭缝；所述光源出射的光线通过准直透镜形成平行光后入射到所述分光棱镜组，经过分光棱镜组后得到第一平行光束和第二平行光束，所述第一平行光束和第二平行光束形成的夹角为第一夹角θ1，所述第一平行光束和第二平行光束分别通过所述狭缝后射入像差补偿镜组，所述像差补偿镜组用于将狭缝的出射光成像于人眼视网膜处。本发明检测仪结构简单，光学镜片数量较少，没有电子结构，不需要用程序处理图像，操作简单，检测精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及眼部检测技术领域，更具体地说涉及高精度便捷式屈光度检测仪。
背景技术
为了预防近视加深，更好地监测眼睛屈光度的变化，人们主要定期到医院进行验光来检查自身屈光度，避免用眼过度，有效预防近视加深，但是医院中的主动交互式人工验光和自动验光设备，需要专人医护人员操作，价格昂贵，系统复杂，而且定期到医院检测非常麻烦。现有技术中的屈光度检测装置，结构较为复杂，获取屈光度的方式复杂，且无法脱离电子模块，需要用到价格高昂的触摸屏和多个感应组件以及检测终端。
发明内容
本发明型要解决的技术问题是：现有屈光度检测装置结构复杂。
本发明提供一种高精度便捷式屈光度检测仪，结构简单，完全脱离电子模块。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
高精度便捷式屈光度检测仪，包括狭缝光源装置和像差补偿镜组，所述狭缝光源装置包括光源、准直透镜、分光棱镜组和遮光板，所述遮光板上设有狭缝；
所述光源出射的光线通过准直透镜形成平行光后入射到所述分光棱镜组，经过分光棱镜组后得到第一平行光束和第二平行光束，所述第一平行光束和第二平行光束形成的夹角为第一夹角θ1，所述第一平行光束和第二平行光束分别通过所述狭缝后射入像差补偿镜组，所述像差补偿镜组用于将狭缝的出射光成像于人眼视网膜处。
作为上述技术方案的进一步改进，所述分光棱镜组包括上棱镜和下棱镜，所述上棱镜和下棱镜均为楔体，所述上棱镜和下棱镜上下叠置，所述上棱镜的第一入光面和下棱镜的第二入光面位于同一水平面上，所述上棱镜的第一出光面和下棱镜的第二出光面形成的夹角为第二夹角θ2。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二夹角θ2为155°。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一夹角θ1为13°。
作为上述技术方案的进一步改进，所述像差补偿镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜的前曲率半径为-5.75mm，所述第一透镜的后曲率半径为-9.2mm；所述第二透镜的前曲率半径为-73mm，所述第二透镜的后曲率半径为-16mm；所述第三透镜的前曲率半径为20mm，所述第二透镜的后曲率半径为-112mm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一透镜和第二透镜的材质为H-K91，所述第三透镜的材料为PMMA。
本发明的有益效果是：本发明检测仪结构简单，光学镜片数量较少，没有电子结构，不需要用程序处理图像，操作简单，检测精度较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本实施例检测仪结构的光路示意图；
图2是本实施例的分光棱镜组和遮光板的结构示意图；
图3是本实施例的分光棱镜组的结构示意图；
图4是本实施例100lp/mm处的传递函数图；
图5是本实施例的点列图；
图6是本实施例的场曲与畸变图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1，参照图1、图2和图3，高精度便捷式屈光度检测仪，包括自前向后依次设置的狭缝光源装置100和像差补偿镜组108，所述狭缝光源装置100包括自前向后依次设置的光源101、准直透镜102、分光棱镜组103和遮光板106，所述遮光板106上设有狭缝107；
所述光源101出射的光线通过准直透镜102形成平行光后入射到所述分光棱镜组103，经过分光棱镜组103后得到第一平行光束和第二平行光束，所述第一平行光束和第二平行光束形成的夹角为第一夹角θ1，所述第一平行光束和第二平行光束分别通过所述狭缝107后射入像差补偿镜组108，所述像差补偿镜组108用于将狭缝107的出射光成像于人眼视网膜处。
所述像差补偿镜组108用于使第一平行光束和第二平行光束成像在人眼的视网膜，因为人眼本身有就像差，所述像差补偿镜组108用于弥补人眼像差，使狭缝光源成像的打到眼底的每一束光的光斑更小，让它比视锥细胞还要小。本实施例中设置了眼模型113进行人眼模拟，所述眼模型113的类型为Gullstrand-LeGrand。
本实施例的光源101选用对人眼刺激性较弱的黄绿光光源，所述遮光板106除狭缝107外的其他区域都不透光。
本实施例的工作原理：
光源101发出光线，经过准直透镜102准直后形成平行光，所述平行光垂直射入所述分光棱镜组103，所述分光棱镜组103包括第一出光面和第二出光面，经过分光棱镜组103分光后形成第一平行光束和第二平行光束，所述第一平行光束从所述第一出光面射出，所述第二平行光束从所述第二出光面射出，所述第一平行光束与所述第二平行光束形成第一夹角，所述第一平行光束和第二平行光束沿光源101的光轴呈对称分布，所述第一平行光束和第二平行光束分别通过所述狭缝107，形成发亮狭缝，且通过狭缝107的第一平行光束和第二平行光束经过像差补偿镜组108，所述像差补偿镜组108的出射光在人眼视网膜处形成狭缝光源成像。
当人眼屈光度正常时，所述像差补偿镜组108的出射光在人眼视网膜处形成正常的狭缝光源成像。当人眼屈光度不正常时，所述狭缝光源成像存在离焦，由于狭缝光源成像是由上下分离且具有一定夹角的第一平行光束和第二平行光束形成，因此当狭缝光源成像存在离焦时，可以观测到上下两根竖直线段左右分离一定距离。
记录当人眼屈光度正常时，狭缝光源装置100的位置作为初始位置，沿前后方向调节狭缝光源装置100的位置，令狭缝光源装置100沿光轴径向移动从而弥补离焦，在所述狭缝光源装置100移动的过程中，能观测到狭缝光源成像中两根竖直线段移动至重合，记录重合后所述狭缝光源装置100此时的位置距离初始位置的距离为Δl。
其中l′为人眼像距，lx为人眼远点距离；f0为人眼焦距，α为本检测仪的轴向放大率，Δl为狭缝光源装置100的移动距离；根据屈光度定义可知，为屈光度，而αΔl为离焦量。
由(1-1)公式可知屈光度与狭缝光源装置100的函数关系，由于轴向放大率随着狭缝光源装置100的移动距离的变化而改变，从zemax软件中模拟得到轴向放大率的值，将其代入(1-1)公式，计算得到屈光度与狭缝光源装置100移动距离呈良好线性度。当人眼观测到两根竖直线段重叠为一根竖直线段时，根据检测得到的狭缝光源装置100移动距离，即可计算得到屈光度。
本发明检测仪结构简单，光学镜片数量较少，体积远小于现有技术中的台式机，没有电子结构，不需要用程序处理图像，简化处理流程，操作简单，用户只需要观察狭缝光源成像，使得两根分离的竖直线段重合即可。
进一步作为优选的实施方式，所述分光棱镜组103包括上棱镜104和下棱镜105，所述上棱镜104和下棱镜105均为楔体，所述上棱镜104和下棱镜105上下叠置，所述上棱镜104的底面为第一入光面，所述下棱镜105的底面为第二入光面，所述第一入光面和第二入光面位于同一水平面上，所述上棱镜104的出光面为第一出光面，所述下棱镜105的出光面为第二出光面，所述第一出光面和第二出光面形成的夹角为第二夹角θ2。
本实施例中所述上棱镜104的第一入光面和第一出光面形成的底角为12.5°，所述下棱镜105的第二入光面和第二出光面形成的底角为12.5°，所述上棱镜104和下棱镜105的材质均为K3，折射率均为1.506。
入射分光棱镜组103的光线被分成第一平行光束和第二平行光束，其中第一平行光束从所述上棱镜104的出光面射出，所述第二平行光束从所述下棱镜105的出光面射出。
进一步作为优选的实施方式，所述第二夹角θ2为155°。
进一步作为优选的实施方式，所述第一夹角θ1为13°。
所述第二夹角θ2选用155°，这样正好0.1屈光度会偏移一个细胞，有效提高检测精度。
进一步作为优选的实施方式，所述像差补偿镜组108包括第一透镜110、第二透镜111和第三透镜112，所述第一透镜110的前曲率半径为-5.75mm，所述第一透镜110的后曲率半径为-9.2mm；所述第二透镜111的前曲率半径为-73mm，所述第二透镜111的后曲率半径为-16mm；所述第三透镜112的前曲率半径为20mm，所述第二透镜111的后曲率半径为-112mm。
进一步作为优选的实施方式，所述第一透镜110和第二透镜111的材质为H-K91，所述第三透镜112的材料为PMMA。
在本检测仪检测过程中，人眼屈光度为0.1D时，对应的狭缝光源成像的离焦约为22um时，此时两根竖直线段分离的距离约为5um，而视网膜上视觉最灵敏的黄斑，该区域的视锥细胞直径约为4～5um，相互间的边缘间隙约为0.5um，视神经能够分辨的两个像点之间的距离至少为两细胞的中心间距，约5um。参考图4，从图4中可以看出本实施例的检测仪在100lp/mm处各视场的传递函数皆大于0.5。参考图5，图5显示了本检测仪的中间视场光斑大小约为4.5um，参考图6，图6可看出本检测仪的场曲与畸变较小，所以本实施例的检测仪可看作像方分辨率达到5um，故本实施例的检测仪的精度为0.1D。若人眼无其他病变，则0.1D可换算为视力度数10°，因此本实施例的检测仪检测精度较高。
本发明检测仪结构简单，无电子结构，检测步骤简单，且检测精度较高。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.高精度便捷式屈光度检测仪，其特征在于，包括狭缝光源装置和像差补偿镜组，所述狭缝光源装置包括光源、准直透镜、分光棱镜组和遮光板，所述遮光板上设有狭缝；
所述光源出射的光线通过准直透镜形成平行光后入射到所述分光棱镜组，经过分光棱镜组后得到第一平行光束和第二平行光束，所述第一平行光束和第二平行光束形成的夹角为第一夹角，所述第一平行光束和第二平行光束分别通过所述狭缝后射入像差补偿镜组，所述像差补偿镜组用于将狭缝的出射光成像于人眼视网膜处；
其中，记录当人眼屈光度正常时所述狭缝光源装置的位置作为初始位置，沿前后方向调节所述狭缝光源装置的位置，令所述狭缝光源装置沿光轴径向移动从而弥补离焦，在所述狭缝光源位置移动的过程中，观测到狭缝光源成像中两根竖直线段移动至重合，记录重合后所述狭缝光源装置的位置距离所述初始位置的距离为，则有：
；
其中，为人眼远点距离，/>为人眼像距，/>为人眼焦距，/>为所述检测仪的轴向放大率，/>为所述狭缝光源装置的移动距离，/>为离焦量；
根据检测到的所述狭缝光源装置的移动距离，计算得到屈光度，所述屈光度满足：。
2.根据权利要求1所述的高精度便捷式屈光度检测仪，其特征在于：所述分光棱镜组包括上棱镜和下棱镜，所述上棱镜和下棱镜均为楔体，所述上棱镜和下棱镜上下叠置，所述上棱镜的第一入光面和下棱镜的第二入光面位于同一水平面上，所述上棱镜的第一出光面和下棱镜的第二出光面形成的夹角为第二夹角。
3.根据权利要求2所述的高精度便捷式屈光度检测仪，其特征在于：所述第二夹角为155°。
4.根据权利要求1所述的高精度便捷式屈光度检测仪，其特征在于：所述第一夹角为13°。
5.根据权利要求1所述的高精度便捷式屈光度检测仪，其特征在于：所述像差补偿镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜的前曲率半径为-5.75mm，所述第一透镜的后曲率半径为-9.2mm；所述第二透镜的前曲率半径为-73mm，所述第二透镜的后曲率半径为-16mm；所述第三透镜的前曲率半径为20mm，所述第二透镜的后曲率半径为-112mm。
6.根据权利要求5所述的高精度便捷式屈光度检测仪，其特征在于：所述第一透镜和第二透镜的材质为H-K9l，所述第三透镜的材料为PMMA。
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