專利名稱：人眼哈特曼對比敏感度測量儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種人眼視覺功能的測量儀器，特別是涉及人眼屈光系統和神經系統對比敏感度的測量儀器。
背景技術：
眼睛是心靈的窗戶，人從外界獲得的信息中超過85%來源于視覺。目前對人類視功能檢查的常規手段是傳統視力表(即國際標準視力表)，只能檢查高對比度下的最小分辨率，不能檢查低對比度下的視覺分辨能力。實際的人眼視覺很復雜，有些眼病雖然中心視力尚好，但對比敏感度已降低，因此視功能檢查中對比敏感度檢查配合視力(人眼像差)檢查就顯的尤為重要。目前常見的對比敏感度檢查要么是主觀式的，即由被測試者直接判讀視標來完成對比敏感度測試，結果中既包括人眼屈光系統的影響，又包括神經傳遞部分的影響，不能依據測試結果直接判斷影響視覺的部位或孰輕孰重；要么單獨對神經系統對比敏感度進行測試，如果要對人眼屈光系統和神經系統進行綜合的評價，這樣的測試數據就顯得無能無力。發明名稱為“自動離焦補償人眼像差哈特曼測量儀”的中國專利申請(申請號 201010121408. 6)公開了一種以移動導軌的方式自動補償眼睛的離焦的測量裝置，該裝置結構較為復雜，且無法補償眼睛散光。
發明內容
針對上述現有技術存在的不足，本發明提出了一種在測量人眼對比敏感度的同時，記錄下像差的動態變化，以實現人眼屈光系統和神經系統對比敏感度的獨立同時評估的對比敏感度測量儀。本發明人眼哈特曼對比敏感度測量儀包括近紅外發光二極管、散光預補償、離焦預補償、瞳孔成像物鏡、口徑匹配系統、旋轉信標裝置、信標光準直系統、視標發生系統和計算機系統；哈特曼波前傳感器由孔徑分割元件和光電探測器構成；信標光源發生裝置由旋轉信標裝置、信標光準直系統、點光源發生裝置構成；視標發生系統由成像物鏡和顯示屏構成，近紅外發光二極管照明被測量人眼瞳孔，角膜反射的光通過第一分光鏡反射進入瞳孔成像物鏡，瞳孔成像小型CCD用以確定瞳孔位置，點光源發生裝置發出的信標光經旋轉信標裝置、信標光準直系統后進入人眼，在眼底散射后經過眼睛屈光系統出射，帶有人眼波前像差信息的光經過散光預補償和離焦預補償后經第三分光鏡分成兩路，一路由口徑匹配系統、孔徑分割元件和光電探測器構成哈特曼波前傳感器完成像差測量，一路由成像物鏡和顯示屏構成的視標發生系統和計算機系統，完成對比敏感度測量。所述孔徑分割元件為微透鏡陣列時，光電探測器件位于該微透鏡陣列焦面上。所述孔徑分割元件為微棱鏡陣列時，在微棱鏡陣列后面還加有傅立葉透鏡，傅立葉透鏡緊靠微棱鏡陣列，光電探測器件位于傅立葉透鏡的焦面上。所述視標發生系統的顯示屏為液晶顯示器，或等離子體顯示器，或場致發光顯示器，或有機發光顯示器。本發明提出的人眼哈特曼對比敏感度測量儀，通過人眼像差測量和對比敏感度測試，在測量整個人眼對比敏感度的同時，記錄下像差的動態變化特性，實現人眼光學系統對比敏感度曲線和神經對比敏感度曲線的同時獨立評估。這樣既可以得到人眼光學系統對比敏感度曲線，也可以避開人眼屈光系統的影響，得到神經 對比敏感度曲線，從而可以分段評價視覺系統，能為眼科手術后的視功能做定量的術前預測，也可對許多眼科疾病的早期發現與及時治療提供依據。
圖1為本發明人眼哈特曼對比敏感度測量儀的結構示意圖。圖中1_人眼、2-近紅外發光二極管、3-散光預補償、4-離焦預補償、5-第一分光鏡、6-瞳孔成像物鏡、7-瞳孔成像小型(XD、8-第二分光鏡、9-第三分光鏡、10- 口徑匹配系統、11-反光鏡、12-旋轉信標裝置、13-信標光準直系統、14-點光源發生裝置、15-視標發生系統、16-計算機系統、17-光電探測器、18-孔徑分割元件。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明人眼哈特曼對比敏感度測量儀做進一步的描述。本發明人眼哈特曼對比敏感度測量儀在自動離焦補償人眼像差哈特曼測量儀的基礎上增加低階像差補償系統、視標發生系統、像差實時記錄分析系統和對比敏感度測試系統，發明人眼哈特曼對比敏感度測量儀，在測量人眼對比敏感度的同時實時記錄人眼像差的動態變化，根據記錄的像差可以計算人眼屈光系統的調制傳遞函數MTF，根據測量得到的對比敏感度曲線CSF，可以獲得視網膜對比敏感度曲線NCSF = CSF/MTF，實現屈光系統和神經系統對比敏感度的獨立同時評估。如圖所示，本發明人眼哈特曼對比敏感度測量儀包括近紅外發光二極管2、散光預補償3、離焦預補償4、第一分光鏡5、瞳孔成像物鏡6、瞳孔成像小型CCD7、第二分光鏡8、第三分光鏡9、口徑匹配系統10、反光鏡11、旋轉信標裝置12、信標光準直系統13、點光源發生裝置14、視標發生系統15和計算機系統16 ；哈特曼波前傳感器由孔徑分割元件18和光電探測器17構成；信標光源發生裝置由旋轉信標裝置12、信標光準直系統13、點光源發生裝置14構成；視標發生系統15由成像物鏡和顯示屏構成。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，角膜反射光通過分光鏡5，由瞳孔成像物鏡6將被測量人眼瞳孔1成像在小型CCD7靶面上，再將小型(XD7輸出的視頻信號輸入計算機系統16中的視頻采集卡，實時顯示在計算機顯示器上。依靠顯示器上的圖形的幫助，調整儀器位置， 使被測量人眼瞳孔1中心位于儀器光軸中心。通過調整散光預補償3、離焦預補償4的度數，使得被測量者眼睛通過散光預補償3、離焦預補償4、第一分光鏡5、第二分光鏡8、第三分光鏡9后能清楚觀察到視標發生裝置15中出現的一個無窮遠處的目標，計算機系統16 按照測試隨機順序顯示不同空間頻率不同對比度的光柵條紋在視標發生系統15的顯示屏上，被測試者根據觀察到的信息做出判斷并反饋給計算機系統16處理，最終得到被測試者的對比敏感度曲線；點光源發生裝置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、反光鏡11反射后，再經第二分光鏡8反射，透過散光預補償3和離焦預補償4、第一分光鏡5，進入待測人眼1，待測人眼1眼底散射的信標光透過第一分光鏡 5、散光預補償3和離焦預補償4，再透過第二分光鏡8，經第三分光鏡9反射，進入口徑匹配系統10，出射光經過孔徑分割元件18后，進入光電探測器17，計算機系統16采集輸入的視頻信號，并計算出人眼像差。根據測試得到的對比敏感度曲線和實時記錄的人眼像差數據，容易獲得人眼屈光系統對比敏感度曲線和神經對比敏感度曲線，實現人眼光學系統和神經系統的同時獨立評估。本發明的人眼哈特 曼對比敏感度測量儀，通過預補償系統矯正眼睛的離焦和散光，實現了對人眼像差的精確測量；通過視標發生系統、計算機控制產生不同空間頻率不同對比度的光柵，完成了人眼對比敏感度的測量。根據記錄的像差可以計算人眼屈光系統的調制傳遞函數MTF，根據測量得到的對比敏感度曲線CSF，可以獲得神經對比敏感度曲線 NCSF = CSF/MTF，實現屈光系統和神經系統對比敏感度的獨立同時評估。
權利要求
1.人眼哈特曼對比敏感度測量儀，其特征包括近紅外發光二極管(2)、散光預補償 (3)、離焦預補償(4)、瞳孔成像物鏡(6)、口徑匹配系統(10)、旋轉信標裝置(12)、信標光準直系統(13)、視標發生系統(15)和計算機系統(16)；哈特曼波前傳感器由孔徑分割元件(18)和光電探測器(17)構成；信標光源發生裝置由旋轉信標裝置(12)、信標光準直系統(13)、點光源發生裝置(14)構成；視標發生系統(15)由成像物鏡和顯示屏構成，近紅外發光二極管(2)照明被測量人眼(1)瞳孔，角膜反射的光通過第一分光鏡(5)反射進入瞳孔成像物鏡(6)，瞳孔成像小型CCD (7)用以確定瞳孔位置，點光源發生裝置(14)發出的信標光經旋轉信標裝置(12)、信標光準直系統(13)后進入人眼(1)，在眼底散射后經過眼睛屈光系統出射，帶有人眼波前像差信息的光經過散光預補償(3)和離焦預補償(4)后經第三分光鏡(9)分成兩路，一路由口徑匹配系統(10)、孔徑分割元件(18)和光電探測器(17) 構成哈特曼波前傳感器完成像差測量，一路由成像物鏡和顯示屏構成的視標發生系統(15) 和計算機系統(16)，完成對比敏感度測量。
2.根據權利要求1所述的人眼哈特曼對比敏感度測量儀，其特征在于孔徑分割元件 (18)為微透鏡陣列時，光電探測器件位于該微透鏡陣列焦面上。
3.根據權利要求1所述的人眼哈特曼對比敏感度測量儀，其特征在于孔徑分割元件 (18)為微棱鏡陣列時，在微棱鏡陣列后面還加有傅立葉透鏡，傅立葉透鏡緊靠微棱鏡陣列， 光電探測器件位于傅立葉透鏡的 焦面上。
4.根據權利要求1或2所述的人眼哈特曼對比敏感度測量儀，其特征在于視標發生系統(15)的顯示屏為液晶顯示器，或等離子體顯示器，或場致發光顯示器，或有機發光顯示
全文摘要
本發明提出了一種人眼哈特曼對比敏感度測量儀，由光源、預補償機構、光束匹配系統、孔徑分割元件、光電探測器、光柵顯示系統、計算機系統和由人眼支架構成。孔徑分割元件和光電探測器構成哈特曼波前傳感器；預補償機構可用于矯正眼睛的低階像差；計算機系統包含對比敏感度測試及測試結果的記錄分析。當人眼通過觀察視標發生系統進行對比敏感度測試時，哈特曼傳感器可以同時測量人眼像差，獲得人眼光學系統對比敏感度曲線，這樣就同時獲得了人眼屈光系統和神經系統的對比敏感度曲線，從而分段評價視覺系統，為眼科手術后的視功能做定量的術前預測，也可對許多眼科疾病的早期發現與及時治療提供依據。
文檔編號A61B3/10GK102429634SQ20111024238
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者張雨東, 戴云, 趙豪欣 申請人:中國科學院光電技術研究所