CN112754425A

CN112754425A - 一种移动验光装置及其使用方法

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Publication number: CN112754425A
Application number: CN202110057356.9A
Authority: CN
Inventors: 肖塑夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2021-05-07

Abstract

本发明涉及一种移动验光装置及其使用方法，包括固定组件和带有摄像头和闪光灯的移动设备终端，所述固定组件为中心部位镂空结构，固定组件固定于移动设备终端的摄像头前端，移动设备终端的摄像头处于固定组件中心部位镂空中。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有成本低、结构简单、设计合理、使用方便、科学实用等特点，设备简便易得，只要满足要求即可进行测量，被检测者可对自己操作，从而提高了验光的时效性和便利性，并且验光结果准确度高，可同时测出屈光不正度及散光度。

Description

一种移动验光装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及生活用品技术领域，特别涉及一种移动验光装置及其使用方法。

背景技术

随着数码产品技术的发展，社会呈现屈光不正患者激增的现象，配镜需求大量增加，与此同时传统验光方式暴露出很多严重问题，例如设备昂贵、场地固定、检测条件苛刻、检测人员技术参差不齐等，使屈光不正患者难以得到及时有效的视力矫正，严重影响了患者的用眼健康。现有的验光方法包括以下方法：

检影验光法

将镜片置于被检测者眼前，使用检影镜照射被检测者眼睛，光线照亮被检测者眼底，检测者通过更换不同度数的镜片，并观察被检测者的眼底反光，来判断被检测者的屈光不正度，对检测者要求极高，需要多年练习才能掌握，对环境要求高，需要封闭暗室，被检测者不能对自己操作，且对被检者要求较高，需要被检者高度配合，部分被检者甚至需要药物控制。

试戴法

被检测者试戴不同度数的试戴镜片，从中选出佩戴最清楚舒适的镜片，从而确定屈光不正度，检测结果不够客观准确，被检测者当时的身体状态、疲劳程度甚至心情等因素都会对检测结果产生较大影响。

电脑验光法

通过电脑验光仪对被检测者进行检测，通常连续进行三次，当三次结果相近时即为有效，检测设备笨重昂贵，不易搬运，易损坏；检测结果不能参考被检测者的实际用眼情况，仅对眼部光路进行检测，因此检测出的屈光不正度较实际用眼情况偏大，且仅能检测单眼，被检测者不能对自己操作。

综合验光仪检测法

通过综合验光仪对被检测者眼部的各种情况进行综合系统的检测，受检测者与被检测者的主观影响均较大，需要检测者有丰富的经验，且被检测者高度配合，被检测者不能对自己操作。

综合验光法

首先使用电脑验光仪对被检测者的屈光不正度进行范围判断，然后用综合验光仪对被检测者进行精准测量，最后用试戴镜确定被检测者最舒适的屈光不正度，检测流程长、时间久，对检测者的水平及被检测者的配合度都要求较高，其中任何环节产生误差都会导致检测结果不准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便、能随时随地的自我验光，准确的掌握自我眼睛屈光不正度的移动验光装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种移动验光装置及其使用方法，包括固定组件和带有摄像头和闪光灯的移动设备终端，所述固定组件为中心部位镂空结构，固定组件固定于移动设备终端的摄像头前端，移动设备终端的摄像头处于固定组件中心部位镂空中，所述固定组件包括光学元件、带通滤光片、外壳和固定部分，所述外壳中心为镂空结构，所述光学元件有多个，并围绕外壳中心均匀分布于外壳上面，所述带通滤光片覆盖于光学元件外表面，所述外壳底表面外侧设有固定部分；

该移动验光装置按照以下步骤使用：

1)将固定组件固定在移动设备终端的摄像头前端，借助移动设备终端的闪光灯的光偏转至移动设备终端摄像头周边，所有光学元件的一端对准移动设备终端闪光灯，另一端均匀分布于移动设备终端摄像头周边，将摄像头侧方的偏心光源变为以摄像头为中心的各向同性光源；

2)被测者打开移动设备终端的程序并与移动设备终端拉开距离，利用移动设备终端内相机的自动聚焦设置来测量移动设备终端摄像头与被测者眼部之间的工作距离，被测者双眼直视移动设备终端摄像头，由他人或被测者自己使用移动设备终端进行拍照，拍照同时闪亮闪光灯；光源发出的均匀光线射入被检眼瞳孔后照亮被检眼眼底的视网膜，再经视网膜反射从瞳孔射出，在视网膜、瞳孔及视网膜共轭面上形成朦像，最终被镜头接收；

3)检测时使移动设备终端的摄像头距被检眼瞳孔一定距离并对焦在瞳孔平面上，依据中心摄影验光法，需对被测者进行三次拍照，一次对被测者眼部对焦拍摄，两次对被测者眼部离焦拍摄，离焦量分别为-0.67D、+0.67D，通过计算图像中阴影部分的大小和形状，即可得知被检眼的屈光不正度；

4)移动设备终端依据中心摄影验光法的原理对所测工作距离及所摄图像进行计算，并应用电子计算机光路追迹的方法对该光学系统进行分析，对比不同瞳孔直径、不同屈光状态在拍摄时所形成的朦像直径大小最终得出验光结果；

本方法为中心摄影验光法，原理如下：

UV为被检眼视网膜平面,U'V'为视网膜的共轭平面，U”V”为摄影系统的成像平面，HJ为瞳孔平面，EG为镜头平面，S为光源中心，P为瞳孔平面上光斑的直径，B为光线在镜头平面上的朦像直径，A为成像平面上像的直径，首先由光源S发出的光线射入被检眼瞳孔,并照亮被检眼的视网膜，视网膜UV又作为第二光源经眼屈光系统后在视网膜的共轭平面U'V'上成朦像,此平面上朦像的形状和大小与被检眼的屈光状态有关，设从瞳孔平面至视网膜共轭平面的距离为K,工作距离为W,如果取SE、P为正值,由三角形U'JH和U'ES相似可得：

SE/P＝(W-K)/K

光线通过视网膜的共轭平面后在镜头平面上成朦像，镜头平面的朦像直径B为：

B＝2SE＝2P(W-K)/K

屈光不正度为距离的倒数，设M＝1/W，N＝1/K,则镜头朦像B的屈光不正度为：

B＝2P(N-M)/M

如果镜头调焦于瞳孔平面,那么在摄影系统成像平面上的清晰瞳孔象A的屈光不正度是不受镜头朦像B的屈光不正度所影响的，为确定A的屈光不正度,镜头必须对瞳孔平面离焦一个己知的量，成像平面上的朦像直径既与被检眼的屈光不正度有关,又与镜头的离焦量有关，对同样大小的朦像来说即可以是正立的,又可以是倒立的，也就是B既可以是正值,也可以是负值，同一绝对值B可导致两个不同的N值，所以镜头要对瞳孔平面进行两次离焦拍摄，一次在瞳孔平面之前,另一次在瞳孔平面之后，三次拍摄分别在成像平面上成三个不同的像，像的直径与镜头的调焦位置有关；

设镜头的折射力为F,离焦量为D，则镜头后的像聚散度为(F+M+D)

当D为0时，镜头调焦于瞳孔平面,在成像平面上的清晰瞳孔象与瞳孔直径有关；

A＝-MP/(F+M+D)

当D不为0时，成像平面上的朦像直径既与被检眼的屈光不正度有关,又与镜头的离焦量有关，

A’＝2P(-M/2-D+DN/M)/(F+M+D)

N为被检眼的屈光不正度,取A’绝对值较大者进行最终计算

上述测工作距离为移动设备终端摄像头自动对焦的时候，通过已知的焦距和像距，可以得出物距。

所述固定组件还包括控光部分、电线、电源和绝缘垫片，所述控光部分设置于外壳底面，同时控光部分覆盖于闪光灯之上，所述外壳内设有电源，电源通过电线分别与控光部分和光学元件相连接，电源与控光部分之间设有绝缘垫片。

所述验光装置还包括三焦分象棱镜，所述三焦分象棱镜安装在固定组件的中间镂空处。

所述光学元件为发光元件和非发光元件，发光元件为发光二极管、有机发光二极管、量子点光源元件或红外线光源元件其中一种，所述非发光元件为光导纤维非发光元件为光导纤维或竖直放置的棱镜、水平放置的棱镜和分光棱镜其中一种。

所述移动设备终端为移动设备终端或pad或能运行计算程序并自带摄像头和闪光灯的计算机设备。

所述固定部分为粘胶、背夹、夹子或皮带其中一种。

所述电源为电池或插电电源。

所述控光部分为光敏控制器或蓝牙控制器。

所述三焦分象棱镜的固定方式为粘胶、螺旋或卡口其中一种。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明具有成本低、结构简单、设计合理、使用方便、科学实用等特点，设备简便易得，只要满足要求即可进行测量，被检测者可对自己操作，从而提高了验光的时效性和便利性，并且验光结果准确度高，可同时测出屈光不正度及散光度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明图1的剖面示意图；

图3是本发明光导纤维的使用示意图；

图4是本发明验光的光路图；

图5是本发明发光二极管的使用示意图；

图6是本发明三焦分象棱镜的使用示意图；

图7是本发明竖直放置的棱镜、水平放置的棱镜和分光棱镜的使用示意图。

1—固定组件，2—移动设备终端，101—控光部分，102—光学元件，103—带通滤光片，104—电源，105—绝缘垫片，106—外壳，107—固定部分，3—摄像头，4—闪光灯，5—三焦分象棱镜，6—光导纤维，7—发光二极管，8—竖直放置的棱镜，9—水平放置的棱镜，10—分光棱镜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

实施例一

当光学元件102为非发光元件，所述非发光元件为光导纤维6或竖直放置的棱镜8、水平放置的棱镜9和分光棱镜10其中一种。

如图1、图2、图3、图4和图7所示，一种移动验光装置及其使用方法，包括固定组件1和带有摄像头3和闪光灯4的移动设备终端2，所述固定组件1为中心部位镂空结构，固定组件1固定于移动设备终端2的摄像头3前端，移动设备终端2的摄像头3处于固定组件1中心部位镂空中，所述固定组件1包括光学元件102、带通滤光片103、外壳106和固定部分107，所述外壳106中心为镂空结构，所述光学元件102有多个，并围绕外壳106中心均匀分布于外壳106上面，所述带通滤光片103覆盖于光学元件102外表面，所述外壳106底表面外侧设有固定部分107；

本移动验光装置按照以下步骤使用：

1)将固定组件1固定在移动设备终端的摄像头3前端，借助移动设备终端的闪光灯4的光偏转至移动设备终端摄像头3周边，所有光学元件102的一端对准移动设备终端闪光灯4，另一端均匀分布于移动设备终端摄像头3周边，将摄像头3侧方的偏心光源变为以摄像头3为中心的各向同性光源；

2)被测者打开移动设备终端2的程序并与移动设备终端2拉开距离，利用移动设备终端2内相机的自动聚焦设置来测量移动设备终端2摄像头3与被测者眼部之间的工作距离，被测者双眼直视移动设备终端2摄像头3，由他人或被测者自己使用移动设备终端2进行拍照，拍照同时闪亮闪光灯4；光源发出的均匀光线射入被检眼瞳孔后照亮被检眼眼底的视网膜，再经视网膜反射从瞳孔射出，在视网膜、瞳孔及视网膜共轭面上形成朦像，最终被镜头接收；

3)检测时使移动设备终端2的摄像头3距被检眼瞳孔一定距离并对焦在瞳孔平面上，依据中心摄影验光法，需对被测者进行三次拍照，一次对被测者眼部对焦拍摄，两次对被测者眼部离焦拍摄，离焦量分别为-0.67D、+0.67D，通过计算图像中阴影部分的大小和形状，即可得知被检眼的屈光不正度；

4)移动设备终端2依据中心摄影验光法的原理对所测工作距离及所摄图像进行计算，并应用电子计算机光路追迹的方法对该光学系统进行分析，对比不同瞳孔直径、不同屈光状态在拍摄时所形成的朦像直径大小最终得出验光结果；

实施例二

当光学元件102为发光元件和非发光元件，发光元件为发光二极管7、有机发光二极管、量子点光源元件或红外线光源元件其中一种。

如图5所示，一种移动验光装置及其使用方法，包括固定组件1和带有摄像头3和闪光灯4的移动设备终端2，所述固定组件1为中心部位镂空结构，固定组件1固定于移动设备终端2的摄像头3前端，移动设备终端2的摄像头3处于固定组件1中心部位镂空中，所述固定组件1包括光学元件102、带通滤光片103、外壳106和固定部分107，所述外壳106中心为镂空结构，所述光学元件102有多个，并围绕外壳106中心均匀分布于外壳106上面，所述带通滤光片103覆盖于光学元件102外表面，所述外壳106底表面外侧设有固定部分107；所述固定组件1还包括控光部分101、电线、电源104和绝缘垫片105，所述控光部分101设置于外壳106底面，同时控光部分101覆盖于闪光灯4之上，所述外壳106内设有电源104，电源104通过电线分别与控光部分101和光学元件102相连接，电源104与控光部分101之间设有绝缘垫片105；

该移动验光装置按照以下步骤使用：

1)将固定组件固定在移动设备终端的摄像头前端，通过移动设备终端摄像头侧方的闪光灯激发固定组件的光学元件，当移动设备终端闪光灯闪光时，控光部分控制光学元件闪光，将移动设备终端摄像头侧方的偏心光源变为以摄像头为中心的各向同性光源；

4)移动设备终端2依据中心摄影验光法的原理对所测工作距离及所摄图像进行计算，并应用电子计算机光路追迹的方法对该光学系统进行分析，对比不同瞳孔直径、不同屈光状态在拍摄时所形成的朦像直径大小最终得出验光结果。

本方法为中心摄影验光法，原理如下：

SE/P＝(W-K)/K

B＝2SE＝2P(W-K)/K

B＝2P(N-M)/M

设镜头的折射力为F,离焦量为D，则镜头后的像聚散度为(F+M+D)

A＝-MP/(F+M+D)

A’＝2P(-M/2-D+DN/M)/(F+M+D)

N为被检眼的屈光不正度,取A’绝对值较大者进行最终计算

上述测工作距离为移动设备终端2摄像头3自动对焦的时候，通过已知的焦距和像距，可以得出物距。

上述测量距离的方法可替换为记录已知物品的图像尺寸，将该物品放于被测者脸侧，通过对比记录尺寸和实际尺寸来确定距离；或将自动聚焦设定为预定义的距离值，如果被测者面部达到该预定义的距离值，则提示被测者准备拍摄；或测量距离后手动输入。

如图6所示，上述验光装置还包括三焦分象棱镜5，所述三焦分象棱镜5安装在固定组件1的中间镂空处，而使用三焦分象棱镜5可以进行一次拍摄同时获取不用离焦量的图像，所述三焦分象棱镜5的固定方式为粘胶、螺旋或卡口其中一种。

上述移动设备终端2为移动设备终端或pad或能运行计算程序并自带摄像头3和闪光灯4的计算机设备。

上述固定部分107为粘胶、背夹、夹子或皮带其中一种。

上述电源104为电池或插电电源104。

上述控光部分101为光敏控制器或蓝牙控制器。

对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，包括固定组件和带有摄像头和闪光灯的移动设备终端，所述固定组件为中心部位镂空结构，固定组件固定于移动设备终端的摄像头前端，移动设备终端的摄像头处于固定组件中心部位镂空中，所述固定组件包括光学元件、带通滤光片、外壳和固定部分，所述外壳中心为镂空结构，所述光学元件有多个，并围绕外壳中心均匀分布于外壳上面，所述带通滤光片覆盖于光学元件外表面，所述外壳底表面外侧设有固定部分；

该移动验光装置按照以下步骤使用：

本方法为中心摄影验光法，原理如下：

SE/P＝(W-K)/K

B＝2SE＝2P(W-K)/K

B＝2P(N-M)/M

设镜头的折射力为F,离焦量为D，则镜头后的像聚散度为(F+M+D)

A＝-MP/(F+M+D)

A’＝2P(-M/2-D+DN/M)/(F+M+D)

N为被检眼的屈光不正度,取A’绝对值较大者进行最终计算

2.根据权利要求1所述的一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，所述固定组件还包括控光部分、电线、电源和绝缘垫片，所述控光部分设置于外壳底面，同时控光部分覆盖于闪光灯之上，所述外壳内设有电源，电源通过电线分别与控光部分和光学元件相连接，电源与控光部分之间设有绝缘垫片。

3.根据权利要求1所述的一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，所述验光装置还包括三焦分象棱镜，所述三焦分象棱镜安装在固定组件的中间镂空处。

4.根据权利要求1所述的一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，所述光学元件为发光元件和非发光元件，发光元件为发光二极管、有机发光二极管、量子点光源元件或红外线光源元件其中一种，所述非发光元件为光导纤维或竖直放置的棱镜、水平放置的棱镜和分光棱镜其中一种。

5.根据权利要求1所述的一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，所述移动设备终端为移动设备终端或pad或能运行计算程序并自带摄像头和闪光灯的计算机设备。

6.根据权利要求1所述的一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，所述固定部分为粘胶、背夹、夹子或皮带其中一种。

7.根据权利要求2所述的一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，所述电源为电池或插电电源。

8.根据权利要求2所述的一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，所述控光部分为光敏控制器或蓝牙控制器。

9.根据权利要求3所述的一种移动验光装置及其使用方法，其特征在于，所述三焦分象棱镜的固定方式为粘胶、螺旋或卡口其中一种。