專利名稱：具有旋轉(zhuǎn)信標(biāo)機構(gòu)的人眼像差哈特曼測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于醫(yī)療設(shè)備制造領(lǐng)域。
現(xiàn)有的視力檢測設(shè)備是對人眼像差的離焦和像散等低級像差進行測量，并據(jù)此對人眼系統(tǒng)進行矯正。眼外科的角膜修正術(shù)和人工晶狀體置換術(shù)等也是基于低級的像差測量數(shù)據(jù)而進行的，因而視覺的改善受到局限。然而根據(jù)視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)，人眼的視力可遠高于實際情況，人眼的視力可高達3.0以上，這是由于人眼離焦、散光以及其它30多種高級像差的影響。人眼高級像差測量是國際上眼科檢測的發(fā)展趨勢，現(xiàn)正致力于制定基于人眼高級像差測量的人眼視力測量新的國際標(biāo)準(zhǔn)，這意味著新的人眼像差測量和基于人眼高級像差數(shù)據(jù)的人眼角膜整形術(shù)和人工晶狀體置換術(shù)以及個性化隱形眼鏡設(shè)計和制造將成為新一代眼光學(xué)和眼外科的特征。
近年來人眼波像差測量和超分辨視網(wǎng)膜成像技術(shù)獲得了新進展，這是由于折射外科評價光學(xué)質(zhì)量和矯正視像差達到衍射極限的新的需要?，F(xiàn)代的人眼激光角膜手術(shù)和人工晶狀體置入手術(shù)以及個性化隱形眼鏡設(shè)計和制造都需要超越傳統(tǒng)光焦度概念的眼光學(xué)系統(tǒng)基于波差量級的成像特性的知識，以及為獲得最佳成像手術(shù)和設(shè)計個性化隱形眼鏡的數(shù)據(jù)。
用哈特曼波前傳感器測量人眼波像差的工作于九十年代中最早在海德堡大學(xué)開展起來，之后羅徹斯特大學(xué)視覺科學(xué)中心開展了較為系統(tǒng)的研究。早期工作主要是基于澤尼克系數(shù)的波像差測量以及各種波像差對視覺的影響，后來發(fā)展到在眼波像差測量系統(tǒng)中加入自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，獲得對視網(wǎng)膜的高分辨成像。隨著這一研究工作的開展，人們發(fā)現(xiàn)人眼高級像差的測量和基于這種測量的視光學(xué)矯正和眼外科手術(shù)將有十分吸引人的前途。美國相干公司研制了基于激光光線追跡技術(shù)的眼波像差測量設(shè)備，而wavefront公司正把眼波差測量儀器與角膜整形術(shù)相匹配。國內(nèi)中科院光電技術(shù)研究所用其已研制成功的哈特曼波前傳感器，開展了人眼視力和像差測量儀的研制，已形成樣機，待臨床試用考核合格后將投入使用，成為新一代視力測量儀。
哈特曼波前傳感器主要由一個微透鏡陣列和CCD(光電耦合器件)探測器組成，把微透鏡陣列放在與出瞳共軛的一個平面上，探測器對視網(wǎng)膜反射并經(jīng)過眼睛光學(xué)系統(tǒng)后的光波前進行采樣，每一透鏡單元選擇波前的一部分并在焦平面上形成一個點。對于無像差的眼睛，再現(xiàn)的波前是均勻的，像點有一個和微透鏡陣列相同的空間分布；在有像差存在的情況下，像點相對于參考位置有一移動。通過測量像點移動的斜率可以求得相應(yīng)的眼睛波像差和其澤尼克系數(shù)，從而給出人眼像差的特性。
由于儀器中信標(biāo)點是由半導(dǎo)體激光器(LD)經(jīng)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)后的一束小口徑平行光通過被觀察人眼瞳孔后在人眼底視網(wǎng)膜形成的亮點，因此人眼像差對眼底信標(biāo)點的形狀和大小有直接影響，不同位置的人眼瞳孔內(nèi)的像差不同。為克服這一缺點，現(xiàn)有技術(shù)采用了信標(biāo)光環(huán)形入射和偏心孔入射方法來予以解決，但環(huán)形信標(biāo)方法中信標(biāo)光同時通過瞳孔區(qū)域過大，因此人眼像差對信標(biāo)點的影響較大，在人眼有較大散光的情況下尤其明顯。在偏心信標(biāo)方法中每次測量信標(biāo)光只通過瞳孔中某一固定區(qū)域，對于不同的被觀察人眼或同一被觀察人眼而言，該區(qū)域的像差比瞳孔其它區(qū)域的像差有可能大，有可能小，因此偏心信標(biāo)方法的測量穩(wěn)定性較差。
本實用新型的目的是研究一種旋轉(zhuǎn)信標(biāo)機構(gòu)，以提高儀器的測量精度和穩(wěn)定性。
本實用新型的目的是通過如下的方法實現(xiàn)的。
具有旋轉(zhuǎn)信標(biāo)機構(gòu)的人眼像差哈特曼測量儀，用哈特曼波前傳感器測量人眼波像差，主要由一個微透鏡陣列和CCD光電耦合器件探測器組成哈特曼波前傳感器，該微透鏡陣列放在與出瞳共軛的一個平面上；由信標(biāo)光源、將信標(biāo)光進行準(zhǔn)直、擴束的信標(biāo)光準(zhǔn)直系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)信標(biāo)裝置、1號反射鏡，2號分光鏡、調(diào)焦系統(tǒng)，單波長反射鏡(9)及口徑匹配系統(tǒng)構(gòu)成主光路系統(tǒng)，出射光進入哈特曼，哈特曼將CCD輸出的視頻信號輸入可計算出被測量人眼的像差計算機。在信標(biāo)裝置中有一繞儀器光軸旋轉(zhuǎn)光闌，該光闌具有偏軸小孔該光闌具有偏軸小孔，在每次人眼像差測量時間內(nèi)該偏軸小孔繞儀器光軸旋轉(zhuǎn)。
采用如上的機構(gòu)后，信標(biāo)光采用旁軸旋轉(zhuǎn)入射方式，由于旋轉(zhuǎn)信標(biāo)在測量時間內(nèi)(40ms)，信標(biāo)通過被觀察人眼瞳孔的多個不同位置入射到視網(wǎng)膜上，可對激光散斑起到平滑化作用，從而有效的減小了激光散斑對測量的影響，提高了儀器的測量精度和穩(wěn)定性。


如下
圖1是本實用新型人眼像差哈特曼測量儀光路圖。
圖2為本實用新型旋轉(zhuǎn)信標(biāo)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3偏心孔信標(biāo)機構(gòu)示意圖
以下結(jié)合附圖對本機構(gòu)作進一步的詳述。
如圖1和圖2所示，1被測量人眼 2近紅外發(fā)光二極管 31號分光鏡 4瞳孔成像物鏡 5小型CCD 6前組調(diào)焦物鏡7后組調(diào)焦物鏡 82號分光鏡 9單波長反射鏡 10口徑匹配系統(tǒng) 111號反射鏡 12旋轉(zhuǎn)信標(biāo)裝置 13信標(biāo)光準(zhǔn)直系統(tǒng) 14LD半導(dǎo)體激光器 15目標(biāo)系統(tǒng) 16計算機 17小孔光闌。
儀器工作時，首先進行瞳孔對準(zhǔn)，用近紅外發(fā)光二極管(2)照明被測量人眼(1)瞳孔，通過1號分光鏡(3)反射，由瞳孔成像物鏡(4)將被測量人眼(1)瞳孔成像在小型CCD(5)靶面上，再將小型CCD(5)輸出的視頻信號輸入計算機(16)中的視頻采集卡，實時顯示在計算機顯示器上。調(diào)整儀器位置，使被測量人眼(1)瞳孔中心位于儀器光軸中心，再由被測量者用眼睛通過1號分光鏡(3)、調(diào)焦系統(tǒng)、2號分光鏡(8)、單波長反射鏡(9)觀察目標(biāo)系統(tǒng)(15)中一無窮遠的目標(biāo)，調(diào)整調(diào)焦系統(tǒng)，使目標(biāo)在眼底成像清楚。在完成對準(zhǔn)、調(diào)焦后，由用標(biāo)準(zhǔn)光源LD半導(dǎo)體激光器(14)發(fā)出的信標(biāo)光，由信標(biāo)光準(zhǔn)直系統(tǒng)(13)進行準(zhǔn)直、擴束，經(jīng)旋轉(zhuǎn)信標(biāo)裝置(12)、1號反射鏡(11)反射后，再經(jīng)2號分光鏡(8)反射、調(diào)焦系統(tǒng)，最后透過1號分光鏡(3)，進入被測量人眼(1)；被測量人眼(1)眼底散射的信標(biāo)光透過1號分光鏡(3)和調(diào)焦系統(tǒng)(3)，再透過2號分光鏡(8)，經(jīng)單波長反射鏡(9)反射，進入口徑匹配系統(tǒng)(10)，出射光進入哈特曼，哈特曼將CCD輸出的視頻信號輸入計算機(16)中，由計算機(16)計算出被測量人眼(1)的像差。在旋轉(zhuǎn)信標(biāo)裝置中有一光闌(18)，該光闌在偏軸處具有一小孔(19)，并繞儀器光軸旋轉(zhuǎn)。用旋轉(zhuǎn)頻率大于25Hz的電機(20)帶動偏軸小孔旋轉(zhuǎn)，使儀器在每次人眼像差測量時間內(nèi)(40ms)信標(biāo)通過被觀察人眼瞳孔的多個不同位置，起到平均的作用，從而有效的消除了某些人眼像差大的瞳孔區(qū)域?qū)π艠?biāo)點在被觀察人眼底成像質(zhì)量的影響，同時也能有效改善由于激光散斑引起哈特曼點陣光強不均勻性，從而提高了儀器測量精度和穩(wěn)定性。
結(jié)合圖3可看到，旋轉(zhuǎn)信標(biāo)機構(gòu)和以前的信標(biāo)光環(huán)形入射及偏心孔入射機構(gòu)比較而言，在環(huán)形信標(biāo)方法中信標(biāo)光同時通過瞳孔區(qū)域遠大于旋轉(zhuǎn)信標(biāo)的方法，因此人眼像差對信標(biāo)點的影響大于旋轉(zhuǎn)信標(biāo)的方法，在人眼有較大散光的情況下尤其明顯，因此環(huán)形信標(biāo)方法的測量精度不如旋轉(zhuǎn)信標(biāo)。在偏心信標(biāo)機構(gòu)中每次測量信標(biāo)光只通過瞳孔中某一固定區(qū)域，對于不同的被觀察人眼或同一被觀察人眼而言，該區(qū)域的像差比瞳孔其它區(qū)域的像差有可能大，有可能小，因此偏心信標(biāo)方法的測量穩(wěn)定性不如旋轉(zhuǎn)信標(biāo)。
實施例采用本機構(gòu)的基本技術(shù)方案，在我們研制的人眼像差哈特曼測量儀上的旋轉(zhuǎn)信標(biāo)裝置中有一旁軸光闌，光闌直徑為18毫米，在偏離光闌中心2毫米位置設(shè)置一直徑為1.5毫米的圓孔，并通過一轉(zhuǎn)動機構(gòu)使光闌中的偏心圓孔繞光軸以大于25Hz的頻率旋轉(zhuǎn)。提高了儀器測量精度和穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.具有旋轉(zhuǎn)信標(biāo)機構(gòu)的人眼像差哈特曼測量儀，用哈特曼波前傳感器測量人眼波像差，主要由一個微透鏡陣列和CCD光電耦合器件探測器組成，該微透鏡陣列放置在與人眼出瞳面共軛的一個平面上；信標(biāo)光經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)(13)、信標(biāo)裝置(12)、調(diào)焦系統(tǒng)(3)進入被測量人眼(1)；被測量人眼眼底散射的信標(biāo)光透過調(diào)焦系統(tǒng)(3)、經(jīng)單波長反射鏡(9)通過口徑匹配系統(tǒng)(10)，進入哈特曼，哈特曼將CCD輸出的視頻信號輸入計算機(16)，計算出被測量人眼(1)的像差，其特征在于，在信標(biāo)裝置中有一繞儀器光軸旋轉(zhuǎn)光闌，該光闌具有偏軸小孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之具有旋轉(zhuǎn)信標(biāo)機構(gòu)的人眼像差哈特曼測量儀，其特征在于，帶動偏心光闌旋轉(zhuǎn)采用旋轉(zhuǎn)頻率大于25Hz的微電機。
專利摘要本實用新型公開了一種具有旋轉(zhuǎn)信標(biāo)機構(gòu)的人眼像差哈特曼測量儀，用哈特曼波前傳感器測量人眼波像差，在信標(biāo)裝置中有一繞儀器光軸旋轉(zhuǎn)光闌，該光闌具有偏軸小孔，該光闌具有偏軸小孔，并繞儀器光軸旋轉(zhuǎn)。信標(biāo)通過被測人眼瞳孔的多個不同位置，起到平均的作用，以減小當(dāng)信標(biāo)光通過某些人眼像差大的瞳孔區(qū)域時，對被測人眼底信標(biāo)點成像質(zhì)量的影響，同時也能有效改善由于激光散斑引起哈特曼點陣光強不均勻性，從而提高了儀器測量精度和穩(wěn)定性。
文檔編號A61B3/00GK2683020SQ20032010474
公開日2005年3月9日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者凌寧, 饒學(xué)軍 申請人:成都邁科高技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司