CN113625445B - 用于测量屈光信息的光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量屈光信息的光学系统，第一光学组件产生光束并将光束入射到反射面，反射面用于将第一光学组件发出的光束反射，使光束投射到被测对象，并且反射面转动使得光束照射到被测对象的位置移动，第二光学组件将由被测对象反射回的光束会聚并进行成像，使由被测对象不同位置反射回的光束叠加到同一成像结果上，以根据成像结果获得被测对象的屈光信息。本发明通过反射面转动，使得光束在被测对象的不同位置反射，由被测对象不同位置反射回的光束相位不同，叠加到同一成像结果上来得到被测对象的屈光信息，消除了图像传感器上由被测对象反射回的光干涉产生散斑的情况，从而降低了干扰，提高了测量准确性。

Description

用于测量屈光信息的光学系统

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，特别是涉及一种用于测量屈光信息的光学系统。

背景技术

为用户配眼镜或者进行其它屈光矫正治疗时需要测量用户眼睛的屈光情况，具体方法为：将光信号投射到用户眼底，通过对用户眼底的反射光信号进行测量和分析，得出用户眼睛的屈光信息。

现有技术中，测量屈光信息的光学系统使用激光光源，激光具有较强的干涉性，光源发出的光信号与眼底反射回的光信号存在干涉，会产生严重的干扰，导致测量结果不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测量屈光信息的光学系统，能够提高测量准确性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于测量屈光信息的光学系统，包括第一光学组件、第二光学组件和反射面，所述第一光学组件用于产生光束并将光束入射到所述反射面，所述反射面用于将所述第一光学组件发出的光束反射，使光束投射到被测对象，并且所述反射面转动使得光束照射到被测对象的位置移动，所述第二光学组件用于将由被测对象反射回的光束会聚并进行成像，使由被测对象不同位置反射回的光束叠加到同一成像结果上，以根据成像结果获得被测对象的屈光信息。

优选的，对由被测对象反射回的光束进行成像，得到的每一成像结果的采样时间大于所述反射面转动的周期。

优选的，所述反射面以预设轴为中心轴转动。

优选的，所述反射面的转动速度为b转/分钟，对由被测对象反射回的光束进行成像采样帧率为a帧/秒，b大于等于60a。

优选的，所述反射面与所述预设轴不垂直。

优选的，所述反射面还用于将由被测对象反射回的光束反射，使光束入射到所述第二光学组件。

优选的，还包括第一透镜组件，用于将来自所述反射面的光束投射到被测对象，所述反射面具体用于将所述第一光学组件发出的光束反射，使光束入射到所述第一透镜组件并且使光束在所述第一透镜组件的入射角度大于零度。

优选的，所述第二光学组件包括用于将由被测对象反射回的光束会聚到图像传感器上的会聚元件，会聚后光束对应形成的光斑为环状。

优选的，所述第二光学组件还包括第二透镜组件、光阑和第一准直组件，所述第二透镜组件用于将由被测对象反射回的光束进行会聚，使光束通过所述光阑，所述光阑用于拦截光轴外的杂光，所述第一准直组件用于将通过所述光阑的光束进行准直。

优选的，所述第二光学组件包括用于将由被测对象反射回的光束进行准直的第三透镜组件以及用于将所述第三透镜组件的出射光束进行会聚的第二透镜组件。

由上述技术方案可知，本发明所提供的一种用于测量屈光信息的光学系统，第一光学组件产生光束并将光束入射到反射面，反射面用于将第一光学组件发出的光束反射，使光束投射到被测对象，并且反射面转动使得光束照射到被测对象的位置移动，第二光学组件将由被测对象反射回的光束会聚并进行成像，使由被测对象不同位置反射回的光束叠加到同一成像结果上，以根据成像结果获得被测对象的屈光信息。

本发明用于测量屈光信息的光学系统通过反射面转动，使得光束照射到被测对象的位置移动，那么光束在被测对象的不同位置反射，由被测对象不同位置反射回的光束相位不同，叠加到同一成像结果上来得到被测对象的屈光信息，消除了图像传感器上由被测对象反射回的光干涉产生散斑的情况，从而降低了干扰，提高了测量准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于测量屈光信息的光学系统示意图；

图2为本发明实施例提供的一种反射面的示意图；

图3为本发明又一实施例提供的用于测量屈光信息的光学系统示意图；

图4为本发明又一实施例提供的用于测量屈光信息的光学系统示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种用于测量屈光信息的光学系统的示意图，如图所示，所述用于测量屈光信息的光学系统包括第一光学组件11、第二光学组件12和反射面13，所述第一光学组件11用于产生光束并将光束入射到所述反射面13，所述反射面13用于将所述第一光学组件11发出的光束反射，使光束投射到被测对象10，并且所述反射面13转动使得光束照射到被测对象10的位置移动，所述第二光学组件12用于将由被测对象10反射回的光束会聚并进行成像，使由被测对象不同位置反射回的光束叠加到同一成像结果上，以根据成像结果获得被测对象10的屈光信息。

本光学系统中，反射面13将第一光学组件11发出的光束反射，使光束投射到被测对象10，通过反射面13转动，改变光束的反射角度，使得光束照射到被测对象10的位置变化，使得光束照射到被测对象10的不同位置。由被测对象10反射回的光束被第二光学组件12获取并进行会聚，将由被测对象10不同位置反射回的光束叠加到同一成像结果上，进而根据成像结果获得被测对象10的屈光信息。

本实施例的用于测量屈光信息的光学系统通过反射面转动，使得光束照射到被测对象的位置移动，那么光束在被测对象的不同位置反射，由被测对象不同位置反射回的光束相位不同，叠加到同一成像结果上来得到被测对象的屈光信息，消除了图像传感器上由被测对象反射回的光干涉产生散斑的情况，从而降低了干扰，提高了测量准确性。

在实际应用中，本光学系统投射出的光束照射到用户眼睛，即被测对象为用户眼睛，光束照射到用户眼睛的眼底被反射回。

本实施例的光学系统中，为了形成被测对象到第二光学组件的光路，可以布置用于引导光传播的光学元件，比如如图1中布置光学元件14，使得由被测对象10反射回的光束入射到第二光学组件12。

可以设置反射面13按照一定规律转动，使得光学系统投射出的光束照射到被测对象10的不同位置。通过第二光学组件12将由被测对象10反射回的光束会聚并进行成像，将由被测对象10不同位置反射回的光束叠加到同一成像结果上，可以设置得到的每一成像结果的采样时间大于反射面13转动的周期，保证了同一成像结果是由被测对象10不同位置反射回的光束叠加得到的。

可选的，反射面13可以以预设轴为中心轴转动。预设轴可以是但不限于穿过反射面13中心的轴或者穿过反射面13非中心点的轴，反射面13可以是但不限于绕预设轴顺时针转动或者绕预设轴逆时针转动。

可选的，若反射面13的转动速度为b转/分钟，对由被测对象10反射回的光束进行成像采样帧率为a帧/秒，那么b大于等于60a，也就是每一帧图像的采样时间内反射面13至少旋转一圈，这样使得被测对象10所有反射位置产生的不同相位的光信号叠加到单帧图像上，从而消除了图像上的散斑。

可选的，反射面13与预设轴不垂直，那么反射面13以预设轴为中心轴转动过程中，来自第一光学组件11的光束照射到反射面13的入射角度在改变，使产生的反射光束的反射角度在改变，从而使得本光学系统的出射光束照射到被测对象位置变化。并且，反射面13形成的反射光束的反射角度在改变，使得光束不会一直是垂直入射到光学系统中反射面和被测对象之间光路上的光学元件以及被测对象，可以避免光学元件因光束垂直入射而产生杂散光以及光束垂直入射到眼睛角膜产生杂散光，可以降低产生杂散光对测量造成干扰，从而提高测量准确性。请参考图2，图2为本实施例提供的一种反射面的示意图，反射面13以穿过自身中心的轴为中心轴转动，并且反射面13与中心轴不垂直。随着反射面13转动，光学系统出射光束照射到被测对象的不同位置，不同位置反射的光束被第二光学组件12获取。

第二光学组件12获取由被测对象10反射回的光束并进行会聚，通过对本光学系统进行光路设计，实现被测对象10反射回的光束入射到第二光学组件12。可选的，可参考图1所示，可设置反射面13将由被测对象10反射回的光束反射，使光束入射到第二光学组件12。由被测对象10反射回的光束经反射面13反射后，入射到第二光学组件12，这样使得由反射面13发射出照射到被测对象的光束，在被测对象10反射后沿原路返回到反射面13。

进一步优选的，本实施例的光学系统还包括第一透镜组件，用于将来自所述反射面的光束投射到被测对象，所述反射面具体用于将所述第一光学组件发出的光束反射，使光束入射到所述第一透镜组件并且使光束在所述第一透镜组件的入射角度大于零度。

请结合参考图3所示，图3为又一实施例提供的用于测量屈光信息的光学系统示意图，反射面13将来自第一光学组件11的光束反射到第一透镜组件15，第一透镜组件15将光束投射到被测对象10，通过反射面13调整光束的反射角度，使得光束在第一透镜组件15的入射角度大于零度，即光束不是垂直入射到第一透镜组件15。这样与光束垂直入射到第一透镜组件相比，使得光束在第一透镜组件镜片顶点产生的反射光或者光束在被测对象角膜顶点产生的反射光偏离光轴，避免了光束在第一透镜组件镜片顶点产生的反射光或者光束在被测对象角膜顶点产生的反射光容易沿原路返回，而对有效光造成干扰，从而提高测量准确性。

可通过调整反射面13的角度，调整来自第一光学组件11的光束照射到反射面13的入射角度，相应改变反射面13出射光束的角度，实现使光束入射到第一透镜组件15的入射角度大于零度。

反射面13可以转动，可通过反射面13转动改变反射面13对光束的反射角度，使得经反射面13反射后的出射光束入射到第一透镜组件15的入射角度大于零度。

可选的，第二光学组件包括用于将由被测对象反射回的光束会聚到图像传感器上的会聚元件，会聚后光束对应形成的光斑为环状。通过会聚元件使光束在图像传感器上进行会聚，形成环状图像。本实施例的光学系统通过反射面13快速转动，使得光束照射到被测对象10的位置快速移动，由于被测对象10即人眼眼底不是镜面，光照射在眼底发生反射形成散射光源，该散射光源随着光束的扫描而不断变化，其相位也随时间在发生变化。光通过第二光学组件12在图像传感器上形成环状图像，此时图像是由被测对象10不同位置产生的不同相位叠加的图像。

会聚元件可采用但不限于环状透镜。

进一步的可参考图4所示，图4为又一实施例提供的用于测量屈光信息的光学系统示意图，第二光学组件12还包括第二透镜组件19、光阑20和第一准直组件21，所述第二透镜组件19用于将由被测对象10反射回的光束进行会聚，使光束通过所述光阑20，所述光阑20用于拦截光轴外的杂光，所述第一准直组件21用于将通过所述光阑20的光束进行准直。经过第一准直组件21进行准直后的光束入射到会聚元件17，被会聚元件17会聚到图像传感器16上，图像传感器16对光束进行成像，形成环状图像。

可选的，第二光学组件12还可包括用于将由被测对象反射回的光束进行准直的第三透镜组件以及用于将所述第三透镜组件的出射光束进行会聚的第二透镜组件。本实施例的光学系统若包括用于将来自反射面的光束投射到被测对象的第一透镜组件，第一透镜组件还用于将由被测对象10反射回的光束会聚，使光入射到第三透镜组件，则第一透镜组件、第三透镜组件和第二透镜组件组合，对由被测对象反射回的光束进行收集和会聚，可以在被测对象的屈光度范围很大时，比如-30D～+25D，第二透镜组件后面会聚的焦点位置在光轴方向设计的特定范围内。不同的焦点位置对应不同的被测屈光度。

参考图4所示，第一透镜组件15、第三透镜组件18和第二透镜组件19依次布置，第一透镜组件15将由被测对象10反射回的光束会聚入射到反射面13，经过反射面13反射后入射到第三透镜组件18，第三透镜组件18将光束进行准直，通过光学元件14反射到第二透镜组件19，第二透镜组件19将光束进行会聚。本实施例光学系统可以通过整体移动光阑20、第一准直组件21、会聚元件17、图像传感器16、光源22来找到焦点位置，从而根据焦点位置计算出对应的屈光度。

可选的，光学元件14可以设置透光的通孔，光学元件14将第一光学组件11发出的光束通过通孔透射过，以及将由被测对象10反射回的光束反射。

可选的，第一光学组件11可包括光源22和第二准直组件23，第二准直组件用于将光源22发出的光束进行准直。第二光学组件11还可包括反射元件24，用于将第二准直组件23的出射光束反射，使光束入射到反射面13，光束通过第三透镜组件18会聚入射到反射面13。

以上对本发明所提供的用于测量屈光信息的光学系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于测量屈光信息的光学系统，其特征在于，包括第一光学组件、第二光学组件和反射面，所述第一光学组件用于产生光束并将光束入射到所述反射面，所述反射面用于将所述第一光学组件发出的光束反射，使光束投射到被测对象，并且所述反射面转动使得光束照射到被测对象的位置移动，所述反射面以预设轴为中心轴转动，所述反射面与所述预设轴不垂直；

所述第二光学组件用于将由被测对象反射回的光束会聚并进行成像，使由被测对象不同位置反射回的光束叠加到同一成像结果上，以根据成像结果获得被测对象的屈光信息。

2.根据权利要求1所述的用于测量屈光信息的光学系统，其特征在于，对由被测对象反射回的光束进行成像，得到的每一成像结果的采样时间大于所述反射面转动的周期。

3.根据权利要求1所述的用于测量屈光信息的光学系统，其特征在于，所述反射面的转动速度为b转/分钟，对由被测对象反射回的光束进行成像采样帧率为a帧/秒，b大于等于60a。

4.根据权利要求1所述的用于测量屈光信息的光学系统，其特征在于，所述反射面还用于将由被测对象反射回的光束反射，使光束入射到所述第二光学组件。

5.根据权利要求1所述的用于测量屈光信息的光学系统，其特征在于，还包括第一透镜组件，用于将来自所述反射面的光束投射到被测对象，所述反射面具体用于将所述第一光学组件发出的光束反射，使光束入射到所述第一透镜组件并且使光束在所述第一透镜组件的入射角度大于零度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于测量屈光信息的光学系统，其特征在于，所述第二光学组件包括用于将由被测对象反射回的光束会聚到图像传感器上的会聚元件，会聚后光束对应形成的光斑为环状。

7.根据权利要求6所述的用于测量屈光信息的光学系统，其特征在于，所述第二光学组件还包括第二透镜组件、光阑和第一准直组件，所述第二透镜组件用于将由被测对象反射回的光束进行会聚，使光束通过所述光阑，所述光阑用于拦截光轴外的杂光，所述第一准直组件用于将通过所述光阑的光束进行准直。

8.根据权利要求1-5任一项所述的用于测量屈光信息的光学系统，其特征在于，所述第二光学组件包括用于将由被测对象反射回的光束进行准直的第三透镜组件以及用于将所述第三透镜组件的出射光束进行会聚的第二透镜组件。

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