专利名称：可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪的制作方法
技术领域：
本发明属于光学测量技术领域，涉及一种可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪。
背景技术：
人眼高阶像差的研究已经成为国际视光学研究的重点，人眼高阶像差的测量也成为国际眼科检测的发展趋势。中科院光电技术研究所研制的人眼像差哈特曼测量仪(以下简称像差测量仪)实现了活体人眼高阶像差的准确测量(相关成果已获得专利授权公告号 CN2683020Y、CN 2683021Y、CN ^98271Y 和 CN 2698270Υ ；以及专利公开号 CN 1601231Α)。人眼是通过改变晶状体的两表面产生屈光调节，使得人眼在近点和远点之间的空间内都可以看清楚目标。在调节的过程中高阶像差发生了某些显著变化，但由于没有实用而客观的研究工具，调节变化和高阶像差波动的相互关系并不清楚。另一方面目前用于准分子激光手术的高阶像差矫正模式的设计是依据手术前采集的被矫正眼瞬间静止状态下的高阶像差，这种设计忽略了人眼高阶像差是一个动态变化的时间空间特性过程，仅仅着眼于某一静止状态像差数据的矫正，必然导致矫正结果产生误差。所以分析高阶像差对调节功能的影响，对合理进行个性化人眼光学矫正模式与方案的设计有着重要意义。
发明内容
为了解决的技术问题，本发明的目的是定量诱导人眼产生调节并同时准确测量在调节状态下的像差，增加像差测量仪的功能和使用范围，为此，本发明旨在建立一种可诱导人眼调节并实时测量动态高阶像差的新型哈特曼像差测量仪。为达成所述目的，本发明提供可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪的技术方案包括第二分光镜、第三分光镜、口径匹配系统、第一反光镜、旋转信标装置、信标光准直系统、LD半导体激光器、目标系统、小孔光阑、哈特曼波前传感器和壳体，还包括第一分光镜、成像物镜、移动视标、前组调焦物镜、后组调焦物镜、诱导调节系统、第一移动机构和第二移动机构；其中第一分光镜、成像物镜和前组调焦物镜位于壳体内部且与壳体固定连接；第一移动机构和第二移动机构固定在壳体上；诱导调节系统分别与第一移动机构和第二移动机构连接，用于控制第一移动机构和第二移动机构的移动；含有后组调焦物镜、第二分光镜、第三分光镜、口径匹配系统、第一反射镜、旋转信标装置、信标光准直系统、LD半导体激光器、目标系统、小孔光阑和哈特曼波前传感器的光学机构固定在第二移动机构上，第二移动机构搭载所述光学机构相对前组调焦物镜做线性平移，所述线性平移是与光学机构主光轴平行的线性平移，用以补偿眼调节产生的屈光；移动视标放置在第一移动机构上做与光学机构主光轴垂直的线性平移，用以诱导被测人眼产生屈光调节。
本发明的有益效果本发明通过在现有像差测量仪平台上引入移动视标诱导调节及其控制系统，构成诱导调节系统，能定量诱导人眼产生调节以模拟人眼视近物的视觉状态，并同时准确测量在调节状态下的像差。解决了现有像差测量仪只能测量人眼远视力状态下的像差，无法测量人眼看不同距离的近视力状态下的像差。
图1为本发明结构示意图；图2是图1中诱导调节系统的结构框具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。如图1所示，可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪包括第一分光镜2、 成像物镜3、移动视标4、前组调焦物镜5、后组调焦物镜6、第二分光镜7、第三分光镜8、口径匹配系统9、第一反光镜10、旋转信标装置11、信标光准直系统12、LD半导体激光器13、 目标系统14、小孔光阑15、哈特曼波前传感器16、诱导调节系统17、第一移动机构18、第二移动机构19和壳体(图中未作壳体标记)；其中第一分光镜2、成像物镜3和前组调焦物镜5位于壳体内部且与壳体固定连接；第一移动机构18和第二移动机构19固定在壳体上；含有后组调焦物镜6、第二分光镜7、第三分光镜8、口径匹配系统9、第一反射镜10、旋转信标装置11、信标光准直系统12、LD半导体激光器13、目标系统14、小孔光阑15和哈特曼波前传感器16的光学机构固定在第二移动机构19上，第二移动机构19搭载所述光学机构相对前组调焦物镜5做线性平移，所述线性平移是与光学机构主光轴平行的线性平移，用以补偿眼调节产生的屈光；移动视标4放置在第一移动机构18上做与光学机构主光轴垂直的线性平移，用以诱导眼产生屈光调节；诱导调节系统17分别与第一移动机构18和第二移动机构19连接，用于控制第一移动机构18 和第二移动机构19的移动。调焦系统由前组调焦物镜5和后组调焦物镜6组成，其中前组调焦物镜5为固定不动，后组调焦物镜6为相对平移。所述的第二移动机构18上的光学机构为公知技术，在此不再赘述所述光学机构的结构关系。如图2示出图1中诱导调节系统的结构框图，诱导调节系统17是利用计算机系统实现。诱导调节系统17由诱导控制模块17a、诱导调节分析模块17b和屈光补偿模块17c 构成；其中诱导调节分析模块17b根据需要待测人眼产生的调节量用以确定移动视标4的移动量；诱导控制模块17a与诱导调节分析模块17b连接，诱导控制模块17a根据移动视标4 的移动量发出信号控制搭载移动视标4的第一移动机构18做与光学机构的主光轴垂直方向的线性平移；屈光补偿模块17c与诱导调节分析模块17b连接，屈光补偿模块17c根据待测人眼调节量发出信号控制搭载光学机构的第二移动机构19线性平移以补偿眼调节产生的屈光。所述调节量即为眼屈光的改变量，看不同距离的物体需要不同的屈光状态，正常无远近视的人眼看无穷远的物体为零屈光，从看无穷远物体到看近距离物体所涉及的人眼屈光改变量即为调节量，眼科专业词汇，使用时不用特别说明。第一移动机构18或第二移动机构19可以是步进电机在直线导轨上移动，或者是步进电机带动齿轮齿条的线性移动。移动视标4可以由视标和发光二极管构成，也可以是LED屏或者OLED屏。本发明的工作过程为测量无调节人眼(此时人眼看无穷远)的像差时，通过诱导调节系统17关闭移动视标4并打开目标系统14。被测量者待测眼1通过第一分光镜2、前组调焦物镜5、后组调焦物镜6、第二分光镜7、第三分光镜8观察目标系统14中出现的一个无穷远处的目标；LD半导体激光器13发出的信标光，由信标光准直系统12进行准直、扩束，经旋转信标装置11和第一反射镜10反射后，再经第二分光镜7反射透过后组调焦物镜 6、前组调焦物镜5和第一分光镜2后进入待测人眼1，待测人眼1眼底散射的信标光透过第一分光镜2、前组调焦物镜5和后组调焦物镜6后，再透过第二分光镜7，经第三分光镜8反射，进入口径匹配系统9并出射信标光进入哈特曼波前传感器16，哈特曼波前传感器16将信标光转换成视频信号，哈特曼波前传感器16中光电探测器捕捉到的视频信号输入诱导调节系统17 ；根据视频信号调整像差仪出瞳位置与待测人眼1的相对位置，使视频信号中心位于光轴中心，实现视频信号中心与光学机构的主光轴中心对准，诱导调节系统17采集输入的视频信号，并计算出无调节时的人眼像差。当测量诱导调节人眼时，通过诱导调节系统17关闭目标系统14并打开移动视标 4。诱导调节系统17的诱导调节分析模块17b根据需要的屈光调节量确定移动视标4的移动量，诱导控制模块17a发出控制信号驱动第一移动机构18以控制移动视标4移动到设定的诱导位置。当待测人眼1通过第一分光镜2和成像物镜3观测移动视标4产生相应的屈光调节；LD半导体激光器13发出的信标光，由信标光准直系统12进行准直、扩束，经旋转信标装置11、第一反射镜10反射后，再经第二分光镜9反射，透过后组调焦物镜6、前组调焦物镜5、第一分光镜2，进入待测人眼1。屈光补偿模块17c发出信号驱动第二移动机构 19以控制光学机构移动到合适位置，用以补偿人眼调节时产生的屈光，保证进入待测人眼 1的信标光在眼底聚焦。待测人眼1眼底散射的信标光透过第一分光镜2、前组调焦物镜5、 后组调焦物镜6，再透过第二分光镜7，经第三分光镜8反射，进入口径匹配系统9，哈特曼波前传感器16中光电探测器捕捉到的视频信号输入诱导调节系统17 ；根据视频信号调整像差仪的出瞳位置与人眼的相对位置，使视频信号中心位于光学机构的光轴中心，诱导调节系统17采集输入的视频信号，并计算出在该调节状态下的人眼像差。所述人眼调节是晶状体表面曲率发生改变来调节屈光状态，以自如地看清楚近物。通常在文献里只说人眼调节。本发明中的诱导调节系统17的诱导控制模块17a发出控制信号驱动搭载视标的步进电机线性移动以诱导人眼产生调节；诱导调节模块17b分析需要产生的调节量以确定视标的移动量。屈光补偿模块17c根据眼调节量控制调焦系统补偿眼调节产生的屈光。当人眼通过观察移动视标4产生了相应的屈光调节时，待测人眼光学系统存在很大的离焦， 必须补偿这个大离焦，哈特曼测量系统16方可测量眼像差，所以诱导调节系统17控制第二移动机构19上承载的光学机构线性平移以补偿人眼调节时产生的屈光，哈特曼传感器同时进行像差的测量，可以获得人眼调节时的动态像差信息。以下为诱导调节系统17的数学表达式(1)诱导调节程度的数学表达式
A = 1000/L(1)其中A为诱导调节程度，L为人眼观察到的移动视标虚像到被测眼角膜顶点的距离，移动范围是从无穷远至眼前70mm。(2)移动视标4的移动量数学表达式
权利要求
1.可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪，包括第二分光镜、第三分光镜、口径匹配系统、第一反光镜、旋转信标装置、信标光准直系统、LD半导体激光器、目标系统、小孔光阑、哈特曼波前传感器和壳体，其特征在于还包括第一分光镜、成像物镜、移动视标、前组调焦物镜、后组调焦物镜、诱导调节系统、第一移动机构和第二移动机构；其中第一分光镜、成像物镜和前组调焦物镜位于壳体内部且与壳体固定连接；第一移动机构和第二移动机构固定在壳体上；诱导调节系统分别与第一移动机构和第二移动机构连接，用于控制第一移动机构和第二移动机构的移动；含有后组调焦物镜、第二分光镜、第三分光镜、口径匹配系统、第一反射镜、旋转信标装置、信标光准直系统、LD半导体激光器、目标系统、小孔光阑和哈特曼波前传感器的光学机构固定在第二移动机构上，第二移动机构搭载所述光学机构相对前组调焦物镜做线性平移，所述线性平移是与光学机构主光轴平行的线性平移，用以补偿眼调节产生的屈光；移动视标放置在第一移动机构上做与光学机构主光轴垂直的线性平移，用以诱导被测人眼产生屈光调节。
2.如权利要求1所述可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪，其特征在于，由前组调焦物镜和后组调焦物镜组成调焦系统，其中前组调焦物镜为固定不动，后组调焦物镜为相对平移。
3.如权利要求1所述可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪，其特征在于，第一移动机构或第二移动机构可以是步进电机在直线导轨上移动，或者是步进电机带动齿轮齿条的线性移动。
4.如权利要求1所述可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪，其特征在于，移动视标由视标和发光二极管组成，也可以为LED屏或者OLED屏。
5.如权利要求1所述可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪，其特征在于所述的诱导调节系统由诱导控制模块、诱导调节分析模块和屈光补偿模块构成；其中诱导调节分析模块根据需要待测人眼产生屈光调节量用以确定移动视标的移动量；诱导控制模块与诱导调节分析模块连接，诱导控制模块根据移动视标的移动量发出信号控制搭载移动视标的第一移动机构做与光学机构的主光轴垂直方向的线性平移；屈光补偿模块与诱导调节分析模块连接，屈光补偿模块根据待测人眼的屈光调节量发出信号控制搭载光学机构的第二移动机构线性平移以补偿眼调节产生的屈光。
6.如权利要求5所述可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪，其特征在于诱导调节系统的诱导调节程度的表达式为A = 1000/L其中A为诱导调节程度，L为人眼观察到的移动视标虚像到被测眼角膜顶点的距离，移动范围是从无穷远至眼前70mm。
7.如权利要求1所述可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪，其特征在于移动视标的移动量表达式为B=F-LxF/(L+F )其中B为移动视标的移动量，L为人眼观察到的移动视标虚像到被测眼角膜顶点的距离，移动范围是从无穷远至眼前70mm，F为成像物镜的焦距。
全文摘要
本发明为一种可诱导人眼自主调节的哈特曼动态像差测量仪，该测量仪包括第一分光镜、成像物镜和前组调焦物镜位于壳体内部且与壳体固定连接；第一移动机构和第二移动机构固定在壳体上；诱导调节系统分别与第一移动机构和第二移动机构连接，用于控制第一移动机构和第二移动机构的移动；光学机构固定在第二移动机构上，第二移动机构搭载所述光学机构相对前组调焦物镜做线性平移，所述线性平移是与光学机构主光轴平行的线性平移，用以补偿眼调节产生的屈光；移动视标放置在第一移动机构上做与光学机构主光轴垂直的线性平移，用以诱导被测人眼产生调节以模仿人眼视近物的屈光状态。
文档编号A61B3/02GK102283631SQ20101025315
公开日2011年12月21日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者余翔, 戴云, 王成, 薛丽霞, 饶学军 申请人:中国科学院光电技术研究所