專利名稱：具有旋轉信標機構的人眼像差哈特曼測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于醫療設備制造領域。
現有的視力檢測設備是對人眼像差的離焦和像散等低級像差進行測量，并據此對人眼系統進行矯正。眼外科的角膜修正術和人工晶狀體置換術等也是基于低級的像差測量數據而進行的，因而視覺的改善受到局限。然而根據視網膜的結構，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展趨勢，現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準，這意味著新的人眼像差測量和基于人眼高級像差數據的人眼角膜整形術和人工晶狀體置換術以及個性化隱形眼鏡設計和制造將成為新一代眼光學和眼外科的特征。
近年來人眼波像差測量和超分辨視網膜成像技術獲得了新進展，這是由于折射外科評價光學質量和矯正視像差達到衍射極限的新的需要。現代的人眼激光角膜手術和人工晶狀體置入手術以及個性化隱形眼鏡設計和制造都需要超越傳統光焦度概念的眼光學系統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和設計個性化隱形眼鏡的數據。
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開展起來，之后羅徹斯特大學視覺科學中心開展了較為系統的研究。早期工作主要是基于澤尼克系數的波像差測量以及各種波像差對視覺的影響，后來發展到在眼波像差測量系統中加入自適應光學技術，獲得對視網膜的高分辨成像。隨著這一研究工作的開展，人們發現人眼高級像差的測量和基于這種測量的視光學矯正和眼外科手術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的眼波像差測量設備，而wavefront公司正把眼波差測量儀器與角膜整形術相匹配。國內中科院光電技術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，探測器對視網膜反射并經過眼睛光學系統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的眼睛波像差和其澤尼克系數，從而給出人眼像差的特性。
由于儀器中信標點是由半導體激光器(LD)經準直光學系統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膜形成的亮點，因此人眼像差對眼底信標點的形狀和大小有直接影響，不同位置的人眼瞳孔內的像差不同。為克服這一缺點，現有技術采用了信標光環形入射和偏心孔入射方法來予以解決，但環形信標方法中信標光同時通過瞳孔區域過大，因此人眼像差對信標點的影響較大，在人眼有較大散光的情況下尤其明顯。在偏心信標方法中每次測量信標光只通過瞳孔中某一固定區域，對于不同的被觀察人眼或同一被觀察人眼而言，該區域的像差比瞳孔其它區域的像差有可能大，有可能小，因此偏心信標方法的測量穩定性較差。
本實用新型的目的是研究一種旋轉信標機構，以提高儀器的測量精度和穩定性。
本實用新型的目的是通過如下的方法實現的。
具有旋轉信標機構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；由信標光源、將信標光進行準直、擴束的信標光準直系統，旋轉信標裝置、1號反射鏡，2號分光鏡、調焦系統，單波長反射鏡(9)及口徑匹配系統構成主光路系統，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。在信標裝置中有一繞儀器光軸旋轉光闌，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該偏軸小孔繞儀器光軸旋轉。
采用如上的機構后，信標光采用旁軸旋轉入射方式，由于旋轉信標在測量時間內(40ms)，信標通過被觀察人眼瞳孔的多個不同位置入射到視網膜上，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為本實用新型旋轉信標機構的結構圖。
圖3偏心孔信標機構示意圖
以下結合附圖對本機構作進一步的詳述。
如圖1和圖2所示，1被測量人眼 2近紅外發光二極管 31號分光鏡 4瞳孔成像物鏡 5小型CCD 6前組調焦物鏡7后組調焦物鏡 82號分光鏡 9單波長反射鏡 10口徑匹配系統 111號反射鏡 12旋轉信標裝置 13信標光準直系統 14LD半導體激光器 15目標系統 16計算機 17小孔光闌。
儀器工作時，首先進行瞳孔對準，用近紅外發光二極管(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)、調焦系統、2號分光鏡(8)、單波長反射鏡(9)觀察目標系統(15)中一無窮遠的目標，調整調焦系統，使目標在眼底成像清楚。在完成對準、調焦后，由用標準光源LD半導體激光器(14)發出的信標光，由信標光準直系統(13)進行準直、擴束，經旋轉信標裝置(12)、1號反射鏡(11)反射后，再經2號分光鏡(8)反射、調焦系統，最后透過1號分光鏡(3)，進入被測量人眼(1)；被測量人眼(1)眼底散射的信標光透過1號分光鏡(3)和調焦系統(3)，再透過2號分光鏡(8)，經單波長反射鏡(9)反射，進入口徑匹配系統(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。在旋轉信標裝置中有一光闌(18)，該光闌在偏軸處具有一小孔(19)，并繞儀器光軸旋轉。用旋轉頻率大于25Hz的電機(20)帶動偏軸小孔旋轉，使儀器在每次人眼像差測量時間內(40ms)信標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域對信標點在被觀察人眼底成像質量的影響，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定性。
結合圖3可看到，旋轉信標機構和以前的信標光環形入射及偏心孔入射機構比較而言，在環形信標方法中信標光同時通過瞳孔區域遠大于旋轉信標的方法，因此人眼像差對信標點的影響大于旋轉信標的方法，在人眼有較大散光的情況下尤其明顯，因此環形信標方法的測量精度不如旋轉信標。在偏心信標機構中每次測量信標光只通過瞳孔中某一固定區域，對于不同的被觀察人眼或同一被觀察人眼而言，該區域的像差比瞳孔其它區域的像差有可能大，有可能小，因此偏心信標方法的測量穩定性不如旋轉信標。
實施例采用本機構的基本技術方案，在我們研制的人眼像差哈特曼測量儀上的旋轉信標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毫米位置設置一直徑為1.5毫米的圓孔，并通過一轉動機構使光闌中的偏心圓孔繞光軸以大于25Hz的頻率旋轉。提高了儀器測量精度和穩定性。
權利要求1.具有旋轉信標機構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；信標光經過準直系統(13)、信標裝置(12)、調焦系統(3)進入被測量人眼(1)；被測量人眼眼底散射的信標光透過調焦系統(3)、經單波長反射鏡(9)通過口徑匹配系統(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，在信標裝置中有一繞儀器光軸旋轉光闌，該光闌具有偏軸小孔。
2.根據權利要求1所述之具有旋轉信標機構的人眼像差哈特曼測量儀，其特征在于，帶動偏心光闌旋轉采用旋轉頻率大于25Hz的微電機。
專利摘要本實用新型公開了一種具有旋轉信標機構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，在信標裝置中有一繞儀器光軸旋轉光闌，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。信標通過被測人眼瞳孔的多個不同位置，起到平均的作用，以減小當信標光通過某些人眼像差大的瞳孔區域時，對被測人眼底信標點成像質量的影響，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 優先權日2003年12月31日
發明者凌寧, 饒學軍 申請人:成都邁科高技術開發有限責任公司