测量角膜曲率的装置和方法

专利名称：测量角膜曲率的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种测量角膜曲率的方法和装置，更具体地涉及这样一种测量角膜曲 率的方法和装置，其中，可通过使用微倒度环(mirering)光和聚焦光自动地补偿由于被测 眼睛位置变化引起的测量误差。
背景技术：
用于诊断眼部状况的眼科仪器有很多种，如，用于客观测量眼睛屈光力的屈光计， 用于测量角膜形状/曲率的装置(通常称为检眼计(opthalmometer))，以及通过非接触的 方法测量眼压的眼压计等等。特别地，角膜曲率测量装置作为光电测量系统，由光学部件、 电子部件以及机械部件组成。角膜曲率测量装置的光学部件包括光发射部，向被测眼角膜 发射准直光和测量光；光检测部，包含对从角膜反射回来的光的路线进行改变的反射镜和 对从角膜反射回来的光或者光信号进行检测的光检测传感器。该光检测传感器将光信号转 换为电信号并将其传送到中央处理单元。然后，中央处理单元用已经安装在其内的算法处 理接收到的信号，得到眼睛的角膜曲率值。得到的角膜曲率值成为适用于被测眼睛的角膜 形状的隐形眼镜的处方判据。如果一个人配戴了具有错误角膜曲率值的隐形眼镜，则会引 起隐形眼镜脱落、有异物感、或者角膜的擦伤或发炎。因此，计算出被测眼睛的精确角膜曲 率值是十分重要的。 角膜曲率测量装置中的光检测部被设计为当被测眼睛位于光检测光学部光轴的 焦距(focus length)处时形成最精确的角膜反射光的图像。基于最精确的角膜反射光的图 像，可计算出精确的角膜曲率值。然而，从角膜曲率测量装置的监视器上所显示的反射光图 像的情况确定被测眼睛的精确位置并不容易。眼睛的测量位置可能会因为角膜曲率值测量 过程中的眼睛运动而产生移位。另外，确定测量位置的精确度取决于测量人员的技巧。因 此，发明一种方法，当眼睛的位置或者被测眼睛和光学部件间的距离发生变化时仍能得到 最小误差或者无误差的角膜曲率值是非常重要的。 图1和图2图示了角膜曲率测量的常规装置，其中，图1示出了在打开光圈的状 况，图2示出了插入光圈的状况。如图1和图2所示，角膜曲率测量的常规装置包括微倒 度环20，产生环型测量光图样；光源21a和21b，产生微倒度环测量光；测量透镜31，接收从 眼睛1的角膜3反射的微倒度环光；二维光检测元件32，对通过测量透镜31传输的反射微 倒度环光成像；光圈14，在测量模式下插在测量透镜31与二维光检测元件32之间并限制 微倒度环光的光路；光圈马达IO，驱动光圈14 ;以及运算和控制单元40，驱动光圈马达10 并计算出二维光检测元件32检测到的微倒度环光图像的角膜曲率值。
图1和图2所示的角膜曲率测量的常规装置的工作过程如下。从微倒度环光源 21a和21b发出的测量光穿过微倒度环20，在被测眼睛1的角膜3上形成微倒度环的形状，然后从角膜3反射的微倒度环光通过测量透镜31在二维光检测元件32上成像。运算和 控制单元40将形成的微倒度环图像输出到角膜曲率测量装置的监视器上。眼睛测量人员 仔细观察微倒度环图像的状况，调整角膜曲率测量装置的位置以找到最清晰的微倒度环图 像，然后开始测量模式。运算和控制单元40驱动光圈马达10将光圈14插入到测量透镜31 与二维光检测元件32之间，如图2所示。然后从角膜3反射回来的微倒度环光的边缘部分 被光圈14阻挡，而微倒度环光未被阻挡的部分在二维光检测元件32上成像。
当眼睛1到角膜曲率测量装置之间的距离改变时，在光检测元件32上的微倒度环 图像的大小也发生变化。特别地，在图l所示的光圈打开情况下微倒度环图像大小的变化 比在图2所示的光圈插入的情况下微倒度环图像大小的变化幅度更大。因此，通过比较光 圈14打开和插入时响应于测量位置波动的微倒度环大小，运算和控制单元40就可以得到 由于测量位置波动引起的聚焦误差量，从而计算出聚焦误差量得到补偿后的角膜曲率值。
在图1和图2所示的角膜曲率测量的常规装置中，通过对从角膜3反射回来的微 倒度环光实现远心效应来补偿聚焦误差。远心效应是通过光圈14和光圈马达10实现的。 因此，为了补偿聚焦误差，必须在光圈打开时计算微倒度环的大小，然后在驱动光圈马达IO 插入光圈之后再次计算微倒度环的大小。 这就使得常规装置具有这样的缺点总的测量时间变长，如果被测眼睛的位置在 插入光圈14时发生了变化，可能会得到错误的角膜曲率值。这是因为常规装置的前提是被 测眼睛与装置之间的距离在插入光圈14前后不变。而且，眼睛测量人员在测量过程中也很 难感知被测眼睛的位置变化。常规装置还有一个缺点常规装置需要光圈14、用于驱动光 圈14的精密马达IO和用于驱动它们的控制电路。这使得产品成本增加，机械构造更复杂。 同时这也增加了测量计算误差和机械故障的概率，而这些又是由于光圈在使用过程中的偏 离或者光圈马达性能故障引起的测量光的远心区域的改变而造成的。

发明内容
因而，本发明的目的是提供测量角膜曲率的方法和装置，该装置无需单独的设备
或者元件对由于测量位置的波动引起的测量误差进行补偿并且具有简单的机械结构。 本发明的另一个目的是提供测量角膜曲率的方法和装置，可以精确、快速、简单地
实现测量误差补偿。 为了实现这些和其他目的，本发明提供了测量角膜曲率的装置，包括微倒度环光 源，向被测眼睛的角膜发射环型测量光；聚焦光源，向被测眼睛的角膜发射两个点型聚焦 光；成像光学系统，检测从角膜反射的微倒度环光图像和聚焦光图像；以及运算和控制单 元，分别从成像光学系统检测到的微倒度环光图像和聚焦光图像中得到微倒度环光图像在 测量模式下的直径R以及测量模式下聚焦光图像间的点到点距离F，对由于被测眼睛的移 位引起的微倒度环光图像的直径的误差进行补偿，并根据补偿后的微倒度环光的直径计算 被测眼睛的角膜曲率。 本发明还提供了测量角膜曲率的方法，包括以下步骤a)向被测眼睛的角膜发射 微倒度环测量光和聚焦光，以检测从角膜反射回来的微倒度环光图像和聚焦光图像；b)分 别从检测到的微倒度环光图像和聚焦光图像得到微倒度环光图像在测量模式下的直径R 以及测量模式下聚焦光图像间的点到点距离F，并从微倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下聚焦光图像的点到点距离F得到测量模式下的聚焦距离(focus distance) D(D = R-F) ;c)通过曲线L得到与测量模式下的聚焦距离D对应的微倒度环光图像在标准 模式下的直径R'，其中，通过从在被测眼睛的角膜位于测量光的焦距处时获得的微倒度环 光图像的直径R和聚焦光图像的点到点距离F得到聚焦距离，并且导出微倒度环光图像的 直径R和聚焦距离的关系曲线L，从而得到所述曲线L ;d)从微倒度环光图像在测量模式 下的直径R和微倒度环光图像在标准模式下的直径R'得到聚焦误差AR(AR = R-R'); e)确定聚焦误差AR是否在允许的范围内；f)当聚焦误差AR不在允许的范围内时，对微 倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下的聚焦距离D进行补偿；g)当聚焦误差 A R在允许的范围内时，根据微倒度环光图像在测量模式下的直径R测量被测眼睛的角膜 曲率。 在根据本发明的测量眼睛角膜曲率的方法和装置中，通过在测量眼睛角膜曲率的 装置中提供的微倒度环光和聚焦光对测量位置误差进行补偿。因此，即使被测眼睛的测量 位置在测量模式和补偿模式中发生了改变，也可以精确地测量角膜曲率，而不会产生聚焦 误差。而且，因为角膜曲率是直接从测量模式开始时形成的微倒度环光图像和聚焦光图像 得到的，因此也不会产生由于被测眼睛在测量模式下位置变化引起的误差，从而快速地得 到角膜曲率值。根据本发明的测量角膜曲率的方法和装置非常简单，因为它们不需要单独 的设备或者装置来调整测量位置，从而节约了制造成本和维护成本。


图1是图示了角膜曲率测量的常规装置在其光圈打开状态下的图； 图2是图示了角膜曲率测量的常规装置在其光圈插入状态下的图； 图3是图示了根据本发明的一个实施方式的角膜曲率测量装置的图； 图4是图示了在根据本发明的一个实施方式的角膜曲率测量装置中微倒度环光
和聚焦光入射到角膜上的情况的图； 图5是图示了在根据本发明的一个实施方式的角膜曲率测量装置中，当被测眼眼 睛位于测量光的焦距内、焦距处和焦距外的三种情况下微倒度环光图像和聚焦光图像的 图； 图6是图示了在根据本发明的角膜曲率测量装置中微倒度环光图像的直径与聚 焦光图像的聚焦距离之间的关系； 图7a是图示了当被测眼睛位于测量光的聚焦位置外时，在根据本发明的一个实 施方式的角膜曲率测量装置中对由于被测眼睛位置的变化引起的测量误差进行补偿的过 程的图； 图7b是图示了当被测眼睛位于测量光的聚焦位置内时，在根据本发明的一个实 施方式的角膜曲率测量装置中对由于被测眼睛位置的变化引起的测量误差进行补偿的过 程的图； 图8是图示了在根据本发明的一个实施方式的角膜曲率测量装置中对由于眼睛 位置变化引起的测量误差进行补偿的过程以及得到聚焦误差曲线"Mk"的过程；
图9是示出了根据本发明的一个实施方式的角膜曲率测量过程的流程图。
具体实施例方式
通过参考下面结合了附图的详细描述，将会更全面地了解本发明及其附带的优 点。 图3是图示了根据本发明的一个实施方式的角膜曲率测量装置。图4是图示了在 根据本发明的一个实施方式的角膜曲率测量装置中微倒度环光和聚焦光入射到角膜上的 情况的图。 如图3所述，根据本发明的一个实施方式的角膜曲率测量装置包括微倒度环光学 系统20、成像光学系统30以及运算和控制单元40，还包括作为光传输装置用于将被测眼睛 1反射回来的测量光传输到成像光学系统30的反射镜和中继透镜。 微倒度环光学系统20将用于测量角膜曲率的微倒度环光和聚焦光发射到被测眼 睛1的角膜表面。微倒度环光学系统20包含微倒度环光源21a和21b ;微倒度环28，接 收来自微倒度环光源21a和21b的光以产生环型测量光，并将其传输到角膜3 ;聚焦光源26 和27，将两个点型聚焦光发射到微倒度环28中央部分的左右两侧；准直透镜22和23，使从 聚焦光源26和27发出并穿过针孔24和25的聚焦光准直。 环型的发光二极管(LED)可以用作微倒度环光源21a和21b，同样类型的LED可用 作聚焦光源26和27。因此，如图4所示，从微倒度环光源21a和21b发出的微倒度环光在 被测眼睛1的角膜3上形成环型光图像101，从聚焦光源26和27发出的聚焦光在被测眼睛 1的角膜3上形成两个点型聚焦光图像102和103。环型光图像(微倒度环光图像)101的 大小用微倒度环光图像101的直径R表示，而聚焦光图像102和103的大小用聚焦光图像 102和103间的距离F(在下文的描述中距离F被称为"点到点距离")表示。
成像光学系统30对从被测眼睛1反射回来的微倒度环光和聚焦光成像。成像光 学系统30包括透镜31，用于接收从被测眼睛1的角膜3反射的微倒度环光和聚焦光；以 及光检测器32，用于形成微倒度环光图像和聚焦光图像，然后将微倒度环光图像和聚焦光 图像的光信号转换为电信号。光检测器32连接到运算和控制单元40，成像的微倒度环光图 像和聚焦光图像被传输到运算和控制单元40。这样，基于图像信息，运算和控制单元40得 到被测眼睛1的角膜曲率值。常规的二维成像设备可用作光检测器32。
与成像光学系统30连接的运算和控制单元40对由于被测眼睛1的位置变化而引 起的角膜曲率的测量误差进行补偿，并通过基于在成像光学系统30处检测到的微倒度环 光图像和聚焦光图像校正微倒度环光图像的直径来得到正确的角膜曲率值。在下面的描述 中，"由于被测眼睛1的位置变化引起的角膜曲率的测量误差"被称为"测量位置误差"。
下面将参考附图5、6、7a、7b、8和9详细描述运算和控制单元40对测量位置误差 的弥补和对角膜曲率的精确计算。 在图4中，当被测眼睛位于精确的测量点处，即，位于角膜曲率测量装置中的光学 系统(20和30)的焦距处时，在被测眼睛1的角膜3上形成最明亮和最清晰的微倒度环图 像。微倒度环图像的大小取决于被测眼睛l的角膜曲率的程度。如果被测眼睛l位于角膜 曲率测量装置的微倒度环光学系统20的测量光源21a和21b焦距的前或后，则微倒度环图 像的外周就会变模糊，微倒度环图像的明亮度和清晰度会减弱。微倒度环图像大小与被测 眼睛1位于焦距处时捕获的微倒度环图像的大小相比增大或减小。这将产生不正确的角膜 曲率值。另一方面，聚焦光是在通过准直透镜22和23变为平行光之后投射到角膜3上的，
7从而不管被测眼睛1的位置如何波动，这些聚焦光在角膜3的固定位置处形成聚焦光图像102和103。 图5图示了当被测眼睛位于光学系统的焦距内、焦距处和焦距外时微倒度环光图像和聚焦光图像的图。在图5中，当被测眼睛1位于微倒度环光学系统20的焦距处时形成的微倒度环光图像的直径Rb是标准的。当被测眼睛1位于该焦距内时形成的微倒度环光图像的直径Ra大于Rb，而当被测眼睛1位于该焦距外时形成的微倒度环光图像的直径Rc小于Rb。在微倒度环光图像的直径R中，建立了"Ra〉Rb〉Rc"的关系。另一方面，在每种情况下，聚焦光图像的位置是保持不变的，即，聚焦光图像间的点到点距离F是几乎相同的，S卩，Fa " Fb " Fc。当被测眼睛1位于焦距处时，微倒度环光图像的直径R以及聚焦光图像间的距离F与被测眼睛1的角膜曲率成比例增加。与微倒度环图像的直径R增加的量相比，点到点距离F增加的量是非常小的。因而，作为R与F之间差值的聚焦距离D(D =R-F)基本上与被测眼睛1的角膜曲率成比例。 图6图示了在本发明的角膜曲率测量装置中微倒度环光图像的直径R和聚焦距离D之间的关系的图。在图6中，直线形式的曲线L表示在被测眼睛1位于光学系统(20和30)的焦距处的情况下，当角膜曲率增加时微倒度环光图像的直径R和聚焦光图像的聚焦距离D的关系。曲线L上数据R和D被称为标准模式下的数据。曲线L可按如下过程形成i)当被测眼睛1的角膜3位于焦距处时，测量微倒度环光图像的直径R和聚焦光图像的点到点距离F， ii)根据微倒度环光图像的直径R和聚焦光图像的点到点距离F计算聚焦距离D， iii)导出微倒度环光图像的直径R和聚焦距离D之间的关系。将曲线L的数据存储在安装在运算和控制单元40中的EEPR0M(电可擦可编程只读存储器)(未示出)中。曲线Mk表示角膜曲率为k时，由于眼睛1的测量位置发生变化引起的微倒度环光图像的直径R和聚焦距离D之间的关系。曲线L和曲线Mk的交叉点121表示当角膜曲率为k的被测眼睛1位于焦距处时微倒度环光图像的直径rk和聚焦距离dk。 当角膜曲率为k的被测眼睛被测量时，成像光学系统30实际检测到的微倒度环光图像的直径r和聚焦距离d位于曲线Mk上。而曲线Mk表示测量模式下实际测量的数据(r，d)。可以得到曲线L上与聚焦距离d对应的微倒度环光图像在标准模式下的直径r'，并计算出r和r'之间的差值Ar。然后可以确定测量位置变化引起的聚焦误差Ar程度以及测量位置误差程度。 当被测眼睛1的位置位于光学系统(20和30)的焦距外时，微倒度环光图像的直径r减小。这样微倒度环光图像的直径r位于图6所示的曲线Mk上交点121的左侧。当被测眼睛1的位置位于焦距内时，直径r增加。因而直径r位于图6所示的曲线Mk上交点121的右侧。 下面，通过使用微倒度环光图像的直径R和聚焦距离D的关系特性来描述补偿测量位置误差的方法。图7a和7b分别图示了当被测眼睛分别位于焦距外和焦距内时根据本发明的一个实施方式对测量位置误差进行补偿的方法。 图7a描述了通过得到被测眼睛1位于精确测量点(焦距)处时校正的微倒度环光图像的直径rk，对眼睛位于光学系统的焦距外时的测量位置误差进行补偿的过程。在图7a中，当眼睛位于焦距外时，通过对从成像光学系统30检测到的微倒度环光图像和聚焦光图像中提取的微倒度环光图像的直径r和聚焦距离d进行检查来启动补偿过程。通过使用图6所示的曲线L和Mk连续地进行测量位置误差的补偿。从而得到当被测眼睛1位于精 确测量点(焦距)处时微倒度环光图像的直径rk。 同样，图7b描述了通过得到被测眼睛1位于精确测量点(焦距)处时校正的微倒 度环光图像的直径rk，对眼睛位于光学系统的焦距内时的测量位置误差进行补偿的过程。 在图7b中，当眼睛位于焦距内时，通过对从成像光学系统30检测到的微倒度环光图像和聚 焦光图像中提取的微倒度环光图像的直径r和聚焦距离d进行检查来启动补偿过程。通过 使用图6所示的曲线L和Mk连续地进行测量位置误差的补偿。从而得到当被测眼睛l位 于精确度测量点(焦距)处时微倒度环光图像的直径rk。 简而言之，通过得到校正的微倒度环光图像的直径rk对测量位置误差进行补偿的 方法是通过使用实际测量的微倒度环光图像的直径r和聚焦距离d的数据(r，d)以及图6 所示的曲线L和曲线Mk来实现的。 参考图7a，提出了当被测眼睛位于光学系统的焦距外时，通过得到直径rk对测量 位置误差进行补偿的过程。 当眼睛位于光学系统焦距外时，在成像光学系统30处检测到微倒度环光图像的 直径r(最初测量的直径)以及聚焦光图像间的点到点距离f，然后得到聚焦距离d(d二 r-f)。通过曲线L找到微倒度环光图像的直径r'(标准模式下的直径)。在被测眼睛1 位于焦距处的情况下，直径r'对应于曲线L上的聚焦距离d。从测量模式下的直径r和标 准模式下的直径r'计算得到聚焦误差Ar(Ar = r-r')。然后确定聚焦误差Ar是否在 允许的误差范围内。 聚焦误差Ar表示由于眼睛测量位置变化引起的微倒度环光图像的直径的误差 值。聚焦误差Ar(Ar = r-r')在允许的误差范围内表示可从微倒度环光图像在测量模 式下的直径r得到可信的角膜曲率。通常允许的误差范围为从0.54mm到0.72mm。如果聚 焦误差值Ar在允许范围内，则可确定微倒度环光图像在测量模式下的直径r近似等于在 精确测量点处得到的微倒度环光图像的直径rk。 如果聚焦误差Ar偏离了允许的误差范围，则可以通过曲线L找到与微倒度环光 图像的直径r对应的聚焦距离d'(标准模式下精确测量距离情况下的值)。聚焦误差 曲线Md,是通过图8所示的插值(interpolation)方法从标准模式下的聚焦距离d'求得 的。通过曲线Md,可找到通过实际测量的聚焦距离d和标准聚焦距离d'的差值Ad(Ad =d' -d)补偿的微倒度环光图像的直径r〃 。 S卩，从曲线Md,找到与标准模式下的聚焦距 离d'对应的微倒度环光图像的直径r〃 。因而，当聚焦误差Ar不在允许误差范围内时， 可以根据最新补偿的微倒度环光图像的直径r 〃而不是根据最初测量的微倒度环光图像的 直径r，测量被测眼睛1的角膜曲率值。 得到聚焦误差Ar，确定聚焦误差Ar是否在允许范围内，以及对微倒度环光图像 的直径R进行校正的过程都同样适用于图7b所示的被测眼睛l位于焦距内的情况，此处就 不再赘述了。 毕竟，由于被测眼睛测量位置的变化引起的聚焦误差都可以通过重复上述过程直 到微倒度环光图像的直径r〃进入到允许的误差范围，然后用最新得到的微倒度环光图像 的直径r〃和聚焦距离d'取代先前测量的微倒度环光图像的直径r和聚焦距离d而获得 充分的补偿。因此，可以得到充分补偿后的微倒度环光图像的直径rk。
相应地，根据本发明的角膜曲率测量装置可以基于实际检测的微倒度环光图像和 聚焦光图像对微倒度环光图像的直径进行补偿，而不需要单独的测量误差补偿设备。因此， 通过使用根据本发明的角膜曲率测量装置，即使被测眼睛的位置在测量过程中发生变化， 也可以精确快速地测量出角膜曲率。 图8图示了补偿测量位置误差的方法和得到聚焦误差曲线"Mk"的方法。如图8所 示，下面将通过数学公式来描述得到补偿后的微倒度环光图像的直径rk的过程。假定在聚 焦误差补偿时，第n个微倒度环光图像的直径为rn，其聚焦距离为dn，而曲线L的方程可表 示为y 二px+q，标准模式下的直径rn'和由于眼睛测量位置的变化引起的聚焦误差Ar。可 以表示如下 <formula>formula see original document page 10</formula>
<formula>formula see original document page 10</formula>
如果聚焦误差I Arn|偏离了允许的误差范围，则标准模式下的聚焦距离dn+1与rn 的关系可根据曲线L表示如下 <formula>formula see original document page 10</formula> 假设角膜曲率分别为kj和k,p精确测量位置处的聚焦距离分别为dj和dj+1且满 足条件dj < dn < dj+1的两个模型眼睛的聚焦误差曲线Mj和Mj+1分别表示为y = aj x+bj和 y = a^x+bw，则聚焦距离为dn+1时的聚焦误差曲线M一的斜率、+1可以表示为 <formula>formula see original document page 10</formula>
通过聚焦距离差Adn+1的大小补偿并且在聚焦距离为dn+1时根据聚焦误差曲线 Mto+1的斜率kn+1得到的微倒度环光图像的直径rn+1如下
<formula>formula see original document page 10</formula>
再根据由式(3)和(5)最新得到的微倒度环光图像的直径rn+1和聚焦距离dn+1来 确定聚焦误差I Ar|是否在允许的误差范围内。重复上述过程得到新的微倒度环光图像的 直径和新的聚焦光图像的聚焦距离用于测量精确的角膜曲率。根据图8所示分别具有固定 曲率kj和kj+1和接近于dn+1"的聚焦距离dj和dj+1(dj < dn+1 < dj+1)的两个模型眼睛的聚 焦误差曲线Mj和M,"通过对聚焦距离dn+1插值求得聚焦距离dn+1处的聚焦误差曲线Mdn+1。 在测量模式之前，通过根据模型眼睛位置的变化测量模型眼睛的微倒度环光图像的直径& 和rj+1以及聚焦距离dj和dj+1来得到曲线Mj和Mj+1 。将曲线Mj和Mj+1的数据储存储在运算 和控制单元40的EEPROM中。 下面将更详细地解释根据本发明对测量位置误差进行补偿的测量角膜曲率的方 法。 图9是示出了根据本发明的一个实施方式的测量角膜曲率的过程的流程图。根据 本发明的一个实施方式的角膜曲率测量方法包括以下步骤确定被测眼睛的测量位置是否 在允许的范围内(S10、S12、S14、S16、S17和S18)，补偿被测眼睛的测量位置误差(S20、S22、 S24、 S26)，以及测量角膜曲率(S30)。 如图9所示，确定测量位置是否在允许的范围内的步骤包括步骤SIO，检测微倒 度环光图像和聚焦光图像；步骤S12，得到微倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下聚焦光图像的点到点距离F，并得到测量模式下的聚焦距离D(D = R-F);步骤S14，通 过标准模式下的曲线L得到微倒度环光图像的直径R'，其中曲线L显示了微倒度环光图像 在标准模式下的直径与标准模式下的聚焦距离的关系；步骤S16，得到聚焦误差AR(AR = R-R');步骤S18，确定聚焦误差AR是否在允许的范围内。如果聚焦误差AR在允许的范 围内，则执行角膜曲率测量步骤(S30)。如果聚焦误差AR不在允许的范围内，则执行测量 位置误差的补偿步骤(S20、 S22、 S24、 S26)。 在检测微倒度环光图像和聚焦光图像的步骤S10中，从微倒度环光源21a和21b 以及聚焦光源26和27向被测眼睛1的角膜3发射微倒度环测量光和聚焦测量光，然后在 运算和控制单元40处检测到从角膜3上反射回来的微倒度环图像101以及聚焦光图像102 和103(见图3)。在得到聚焦距离D(D = R-F)的步骤S12中，分别从检测到的微倒度环光 图像101以及聚焦光图像102和103得到微倒度环光图像的直径R和聚焦光图像的点到点 距离F，从微倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下聚焦光图像的点到点距离F 计算聚焦距离D (D = R-F)。在得到微倒度环光图像在标准模式下的直径R'的步骤S14中， 找到标准模式的曲线L上与测量模式下的聚焦距离D对应的微倒度环光图像的直径R'，以 标识被测眼睛1的测量位置误差。导出曲线L的过程如下。当被测眼睛l的角膜3位于测 量光的焦距处时，即，当被测眼睛1位于可精确地进行测量的精确测量位置时，测量微倒度 环光图像的直径以及聚焦光图像间的点到点距离，然后从微倒度环光图像的直径和聚焦光 图像的距离计算得出聚焦距离。然后，推导出微倒度环光图像的直径与聚焦距离之间的关 系曲线L。将该曲线存储在运算和控制单元40的EPR0M中。在得到测量模式下的聚焦误差 AR(AR = R-R')的步骤S16中，从微倒度环光图像在测量模式下的直径R和微倒度环光 图像在标准模式下的直径R'得到聚焦误差AR(AR = R-R')。确定聚焦误差AR是否在 允许的范围内的步骤S18确定被测眼睛1是否位于可以实现精确测量的范围内。允许的范 围通常是从0. 54mm到0. 72mm。 对被测眼睛测量位置误差进行补偿的步骤是当聚焦误差AR不在允许的范围内 时，对运算和控制单元40最初检测到的微倒度环光图像的直径进行补偿。补偿测量位置误 差的步骤包括步骤S20，得到标准模式下的聚焦距离D';步骤S22，从聚焦距离D'导出聚 焦误差曲线Md,;步骤S24，得到对D和D'的差值作出响应的补偿后的微倒度环光图像的直 径R〃 ；以及步骤S26，用微倒度环光图像的直径R〃和聚焦距离D'取代先前测量的数据， 即，微倒度环光图像的直径R和聚焦距离D。 在得到标准模式下的聚焦距离D'的步骤S20中，从关系曲线L得到与微倒度环光 图像在测量模式下的直径R对应的标准模式下的聚焦距离D'。在导出聚焦误差曲线Md, 的步骤S22中，根据标准模式下的聚焦距离D'导出聚焦误差曲线Md,。详细地说，基于通 过具有固定曲率以及接近聚焦距离D'的聚焦距离Dj和Dw(Dj^〈D' 〈D,》的模型眼睛 的测量位置变化得到的曲线Mj和M,p通过对聚焦距离D'插值得到聚焦误差曲线Md,，如 图8所示。得到微倒度环光图像的直径R〃的步骤S24对微倒度环光图像的直径的测量位 置误差进行补偿。即，在聚焦误差曲线Md'中，得到与标准模式下的聚焦距离D'对应的微 倒度环光图像的直径R〃 。在步骤S26中，分别用补偿后的微倒度环光图像的直径R〃和标 准模式下的聚焦距离D'取代微倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下的聚焦 距离D。然后，在步骤S16中，基于取代的补偿后的微倒度环光图像的直径R〃和聚焦距离D'，得到微倒度环光图像在标准模式下的直径R'。然后再次执行得到聚焦误差AR(AR =R_R')的步骤S17和确定聚焦误差AR是否在允许的范围内的步骤S18的过程。重复 上述过程，直到确定更新后的聚焦误差AR在允许的范围内。 测量角膜曲率的步骤S30是当聚焦误差AR在允许的范围时，根据微倒度环光图 像在测量模式下的直径或者对测量位置误差进行补偿后的微倒度环光图像的直径来测量 被测眼睛的角膜曲率。也就是说，运算和控制单元40接收成像光学系统30(如图3所示) 检测到的微倒度环光图像的直径R并得到被测眼睛1的角膜曲率值，或者接收补偿后的微 倒度环光图像的直径R〃并得到被测眼睛l的角膜曲率值。当得到角膜曲率值时，角膜曲率 的测量结束。
权利要求
一种测量角膜曲率的装置，包含微倒度环光源，向被测眼睛的角膜发射环型测量光；聚焦光源，向被测眼睛的角膜发射两个点型聚焦测量光；成像光学系统，检测从所述角膜反射的微倒度环光图像和聚焦光图像；运算和控制单元，分别从所述成像光学系统处检测到的微倒度环光图像和聚焦光图像得到微倒度环光图像在测量模式下的直径R以及测量模式下聚焦光图像间的点到点距离F，对由于被测眼睛的移位引起的微倒度环光图像的直径的误差进行补偿，并根据补偿后的微倒度环光图像的直径计算被测眼睛的角膜曲率。
2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述运算和控制单元包含表示当被测眼睛的角膜 位于测量光的焦距处时微倒度环光图像的直径与聚焦光图像的聚焦距离之间关系的曲线 L，聚焦光图像的聚焦距离为微倒度环光图像的直径与聚焦光图像间的点到点距离之间的 差值；以及其中，所述运算和控制单元a) 根据微倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下聚焦光图像间的点到点 距离F计算测量模式下的聚焦距离D(D = R-F);b) 通过曲线L得到与测量模式下的聚焦距离D对应的微倒度环光图像在标准模式下的 直径R';c) 根据微倒度环光图像在测量模式下的直径R和微倒度环光图像在标准模式下的直 径R'，得到聚焦误差AR(AR = R-R');d) 确定所述聚焦误差AR是否在允许的范围内；e) 当所述聚焦误差AR不在允许的范围内时，对微倒度环光图像在测量模式下的直径 R和测量模式下的聚焦距离D进行补偿；f) 当所述聚焦误差AR在允许的范围内时，根据微倒度环光图像在测量模式下的直径 R测量所述被测眼睛的角膜曲率。
3. 如权利要求2所述的装置，其中，步骤e)包括e-l)从关系曲线L得到与微倒度环光图像在测量模式下的直径R对应的标准模式下的 聚焦距离D';e_2)根据标准模式下的聚焦距离D'导出聚焦误差曲线Md,;e-3)从所述聚焦误差曲线Md,得到与标准模式下的聚焦距离D'对应的微倒度环光图 像的直径R〃 ；e-4)分别用补偿后的微倒度环光图像的直径R〃和标准模式下的聚焦距离D'替代微 倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下的聚焦距离D，然后返回步骤b);以及e-5)重复步骤b)至步骤e)以及步骤e-l)至e_4)，直到所述聚焦误差AR在允许的 范围内。
4. 一种测量角膜曲率的方法，包括如下步骤a) 向被测眼睛的角膜发射微倒度环测量光和聚焦测量光，以检测从所述角膜反射的微 倒度环光图像和聚焦光图像；b) 分别从检测到的微倒度环光图像和聚焦光图像得到微倒度环光图像在测量模式 下的直径R以及测量模式下聚焦光图像间的点到点距离F，从微倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下聚焦光图像的点到点距离F得到测量模式下的聚焦距离D(D =R-F);c) 通过曲线L得到与测量模式下的聚焦距离D对应的微倒度环光图像在标准模式下的 直径R'，其中，通过从当被测眼睛的角膜位于所述测量光的焦距处时获得的微倒度环光图 像的直径和聚焦光图像的点到点距离得到聚焦距离，并且导出微倒度环光图像的直径与聚 焦距离的关系曲线L，从而得到所述曲线L ;d) 从微倒度环光图像在测量模式下的直径R和微倒度环光图像在标准模式下的直径 R'得到聚焦误差AR(AR = R-R');e) 确定所述聚焦误差AR是否在允许的范围内；f) 当所述聚焦误差AR不在允许的范围内时，对微倒度环光图像在测量模式下的直径 R和测量模式下的聚焦距离D进行补偿；g) 当所述聚焦误差AR在允许的范围内时，根据微倒度环光图像在测量模式下的直径 R测量被测眼睛的角膜曲率。
5.如权利要求4所述的测量角膜曲率的方法，其中步骤f)包括以下步骤 f-1)通过曲线L得到与微倒度环光图像在测量模式下的直径R对应的标准模式下的聚 焦距离D';f_2)从标准模式下的聚焦距离D'导出聚焦误差曲线Md,;f_3)从所述聚焦误差曲线Md,得到与标准模式下的聚焦距离D'对应的补偿后的微倒 度环光图像的直径R〃 ；以及f_4)分别用补偿后的微倒度环光图像的直径R〃和标准模式下的聚焦距离D'替代微 倒度环光图像在测量模式下的直径R和测量模式下的聚焦距离D，然后返回权利要求4中的 步骤c);以及f_5)重复步骤c)至f)以及步骤f-l)至f-4)直到所述聚焦误差AR在允许的范围内。
全文摘要
提供了用于测量角膜曲率的装置和方法，通过使用微倒度环光和聚焦光自动消除由于被测眼睛位置变化引起的测量误差。测量角膜曲率的装置包括微倒度环光源，向被测眼睛角膜发射环型测量光；聚焦光源，向被测眼睛角膜发射两个点型聚焦光；成像光学系统，检测从角膜反射回来的微倒度环光图像和聚焦光图像；以及运算和控制单元，分别从成像光学系统检测到的微倒度环光图像和聚焦光图像得到微倒度环光图像在测量模式下的直径R以及测量模式下聚焦光图像间的点到点距离F，对由于被测眼睛的移位引起的微倒度环光图像的直径的误差进行补偿，并根据补偿后的微倒度环光图像的直径计算被测眼睛的角膜曲率。
文档编号A61B3/107GK101732030SQ20091022392
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月19日 优先权日2008年11月25日
发明者金炯旭 申请人:株式会社湖碧驰;上海湖碧驰精密仪器有限公司