專利名稱：自動角膜散光計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型一般地涉及眼科檢查，特別地涉及角膜散光測量。它具體地涉及一種 用于測量與人雙眼的每一只眼的角膜幾何有關(guān)的至少一個角膜散光測量值的自動角膜散 光計。自動角膜散光測量是對與人眼的角膜幾何有關(guān)的角膜散光量值的測量。這種測量 特別用于眼部外科手術(shù)的準備和輔助以及使得隱形眼鏡適配于待校正眼睛的曲率。通常涉 及測量角膜前表面曲率在它們的兩個主經(jīng)線中的射線。操作者，即眼科醫(yī)生或光學儀器商，使用稱為角膜散光計的儀器。文件US4597648中描述了這種儀器。這種儀器使得能夠?qū)邮芑驊?yīng)當接受眼睛外 科手術(shù)的人眼進行角膜散光測量。其涉及一種單筒設(shè)備測量是對每只眼分別進行的。所 述儀器包括-箱體；-具有已知幾何形狀的多個光源，它們被安裝在箱體中以照射待測量的人眼；-光學成像系統(tǒng)，其安裝在箱體中并且用于提供光源在眼睛上的角膜反射圖像；-至少一個光電傳感器，其安裝在箱體上以捕獲所述圖像并且適于將這個圖像轉(zhuǎn) 換成表示該圖像的信號。這種儀器是令人滿意的，因為它能夠以絕對參照來測量眼睛，但是其使用對于操 作者和需要角膜散光測量的人來說相當苛刻。具體地，為了測量人的兩只眼睛，操作者必須 順次進行兩個分別的測量，一個針對左眼而另一個針對右眼。對于兩只眼中的每一只，操 作者必須十分小心地將被測者的頭部定位在儀器的參考位置中，以使得兩只眼是在同一參 考位置中被測量的。這個約束必然帶來操作和/或儀器上的復雜性。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種角膜散光計，其能夠以高效且經(jīng)濟的裝置、針對視 力矯正設(shè)備的個人化設(shè)計而提供適當?shù)臏y量。為此，根據(jù)本實用新型，提出一種上述類型的自動角膜散光計，其中，光學成像系 統(tǒng)和光電傳感器適于順次地或同時地捕獲雙眼的角膜反射，而無須相對于傳感器移動人的 面部。上述自動角膜散光計適于測量與人的雙眼中每一只眼的角膜的幾何有關(guān)的至少 一個角膜散光測量值，并且適于測量所述人的雙眼的瞳孔間距或半瞳孔間距。該自動角膜 散光計包括箱體；具有已知幾何形狀的至少一個光源，其被安裝在所述箱體上以照射人 的待測量的眼睛；光學成像系統(tǒng)，其包括一個或兩個透鏡，被安裝在所述箱體上并且用于提 供所述光源在人的每只眼睛上的角膜反射的至少一個平面圖像；至少一個光電傳感器，其 被安裝在所述箱體上用于同時地或依次地捕獲人的雙眼的角膜反射的圖像而無須人面部 相對于該光電傳感器移動。所述光學成像系統(tǒng)包括兩個分離的通道第一通道適于生成雙眼中一只眼睛的角 膜反射的圖像，而第二通道適于生成另一只眼睛的角膜反射的圖像。所述至少一個光電傳感器包括被安排用于捕獲由所述第一通道生成的圖像的第一光電傳感器、以及被安排用于 捕獲由所述第二通道生成的圖像的第二光電傳感器。所述至少一個光源包括同時照射所述雙眼中的一只和另一只的至少一個公共光源。因此，人的雙眼是同時測量的。由于同時性，對雙眼的角膜反射的捕獲是在同一時 刻進行的，或者是在一個最大十分之一秒的時間段中的接近的時刻進行的。迄今為止，本領(lǐng)域技術(shù)人員還未設(shè)想到對雙眼進行整體角膜散光測量而無須相對 于待測量的人的頭部而移動測量儀器。相反，認為有必要使得測量更準確，其中該測量是借 助于光學儀器和專門針對單只眼睛(單眼測量)的測量規(guī)程來分別對每個眼睛依次執(zhí)行兩 次單眼測量，因此相當準確。然而，現(xiàn)有技術(shù)并未提及對兩只眼睛執(zhí)行整體的角膜散光測 量，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員也因而只會想到復合光源，而這增加了成本。本申請人指出了單獨測量每只眼睛的缺陷，特別是當為了實現(xiàn)視力矯正設(shè)備(例 如隱形眼鏡、眼內(nèi)植入物或眼鏡透鏡)的個人化設(shè)計而執(zhí)行角膜散光測量時。這種設(shè)計涉及一組生理測量，并且其效力不僅取決于測量準確性，至少對于其中 一些測量而言還取決于執(zhí)行這些測量的背景(其應(yīng)當盡可能接近于視力設(shè)備的支撐條件) 以及它們之間的不同測量的一致性。在至少某些情況下，申請人特別考慮到兩只眼是在相 同或相似的條件下測量的，否則對視力設(shè)備承載人的矯正是不平衡的并且承載人的視覺舒 適度存在大大降低的風險。特別對于角膜散光測量而言，申請人指出承載人的視覺舒適度可以通過以一種公 共測量配置執(zhí)行雙眼測量而得到改善，其不需要移動頭部，也就是說在對人體視覺系統(tǒng)的 同一激勵背景下。無須移動雙眼的測量還有利地(但非必要地)使得測量對于操作者和待測量人而 言在約束較小的條件下變得方便、快速和高效。另外，至少部分上減輕了測量差錯的風險， 而這在現(xiàn)有技術(shù)單眼測量模式中會導致人的頭部在左眼和右眼的測量之間的定位偏差。因 此避免了操作的或儀器的復雜度，從而減輕了定位缺陷的風險。測量的適當性以及因此的承載人的視覺舒適度也可以通過同時對雙眼進行測量 而得以改善，也就是說在人體視覺系統(tǒng)的同一激勵背景下。優(yōu)選地，所述角膜散光計包括適于處理所述信號以計算要獲得的眼睛的角膜散光 測量值的計算機。有利地，光學成像系統(tǒng)包括下列元件中的至少一個-透鏡，其具有至少一個至少十厘米的水平直徑，并且可能是反射的或偏差的光軸 通往光電傳感器，-等價于單個透鏡的兩個透鏡部分或兩個成對物，并且有可能是反射的或偏移的 光軸通往光電傳感器。
參考附圖，通過閱讀下面作為非限制性實例給出的描述，將更好地理解本實用新 型及其實現(xiàn)，其中-圖1示意性地示出了根據(jù)本實用新型第一實施例的角膜散光計；-圖2是圖1中沿平面II-II的角膜散光計的剖視5[0031]-圖3是圖1中沿平面III-III的角膜散光計的剖視圖；-圖4是圖1中沿平面IV-IV的角膜散光計的剖視圖；-圖5是角膜散光計及其連至計算機的支座的整體視圖；-圖6是圖1的角膜散光計的光源的正視圖；-圖7類似于圖1，示出了本實用新型的第二實施例；-圖8示意性地示出了通過圖1的角膜散光計中的兩條光線而獲得的通道；-圖9示意性地示出了通過根據(jù)本實用新型第三實施例的角膜散光計中的四條光 線而獲得的通道；-圖10示意性地示出了圖1的角膜散光計的變型實施例。
具體實施方式
在圖1和7中，示出了根據(jù)本實用新型的自動角膜散光計1、101的兩個實施例。這 個自動角膜散光計1、101能夠獲得角膜散光測量值，也就是說相對于人雙眼中每一只眼的 角膜的形狀和大小的幾何量值。其為此而包括中空的箱體2、102，其整體上呈平行六面體的形狀并且沿著縱軸Z 延伸。箱體2、102具有位于圖1和7右部的第一端部，該第一端部穿過兩個矩形測量窗 口 9、109(圖2和4中也可見)。箱體2、102的這個第一端部還設(shè)有支撐部3、103，該支撐 部具有眼鏡框的形狀并且位于與兩個測量窗口 9、109相對的位置。這個支撐部3、103能夠 將箱體2、102穩(wěn)定地放置在人面部上，以使得其兩只眼睛與兩個測量窗口 9、109面對面。箱體2、102具有位于與第一端部相對位置的第二端部，該第二端部穿過觀測窗口 10、110，該觀測窗口與兩個測量窗口 9、109面對面并且觀測者可以穿過該觀測窗口來檢查 箱體2、102相對于人面部正確地定位。如圖1、2和7具體所示，箱體2、102內(nèi)部設(shè)有-至少一個具有已知幾何形狀的光源4、104A、104B，其被安裝在箱體2中以同時照 射人的兩只眼睛；-光學成像系統(tǒng)5、105A、105B,其被安排用于依次或同時提供由光源4、104A、104B 在人雙眼上生成的角膜反射的一個或兩個平面圖像，而無須使人面部相對于箱體2、102移 動，-至少一個光電傳感器7、107A、107B,其被安排用于捕獲一個或多個圖像并且適 于將該一個或多個圖像轉(zhuǎn)換成表示信號，-計算機8，其適于處理這個信號以計算每個眼睛的角膜散光測量值。在圖1至4所示的本實用新型的第一實施例中，自動角膜散光計1適于借助于唯 一一個光電傳感器7和唯一的圖像來同時實現(xiàn)對承載人雙眼的測量，在所述圖像上顯示了 人雙眼的角膜反射。光學成像系統(tǒng)光學成像系統(tǒng)5為此適于生成單位圖像，在該單位圖像上顯示了人雙眼的角膜反 射中的一個和另一個。因此，可以說自動角膜散光計1包括單個光通道。如圖1至3所示，光學成像系統(tǒng)5為此而包括唯一的視準透鏡5，該透鏡的一個光表面對著兩個測量窗口 9從箱體2的一側(cè)延伸至另一側(cè)。這個視準透鏡5為此具有矩形邊 緣，該邊緣在至少十厘米的長度上延伸，在這里是12厘米。它被定位在箱體2中以便其光 軸與箱體2的縱軸Z混合在一起并且其成像焦面在箱體2的內(nèi)側(cè)與觀測窗口 10相距微小 的距離。它在這里具有等于100毫米的焦距。根據(jù)本實用新型的未示出的變型，所述光學成像系統(tǒng)可以包括等價于上述視準透 鏡的兩個不同的光學裝置，這兩個光學裝置每個都位于與箱體2的測量窗口 9之一相對的位置。這個光學裝置例如能夠由視準透鏡的兩個切割部構(gòu)成，每個都具有測量窗口 9之 一的形狀。這兩個切割部因而分別位于與兩個測量窗口 9相對的位置，以使得它們的光軸 與箱體2的縱軸Z混合在一起。這個光學裝置還可以由兩個成對物構(gòu)成，每個都包括關(guān)聯(lián)于光學棱鏡的直徑較小 的凸透鏡。這兩個成對物因而也分別位于與兩個測量窗口 9相對的位置，以使得它們的光 軸與箱體2的縱軸Z混合在一起。盡管如此，這兩個不同的光學裝置具有相同的視準功能以及與圖1至3所示的視 準透鏡5相同的作用。碰光源4定心于視準透鏡5的光軸上并且位于與該透鏡的成像焦面鄰近的位置，以 至于它看上去像是位于無限遠處的光源。這個光源4因而激發(fā)人的遠視并且同時照射了 這個人的兩只眼睛。這樣，當箱體2被正確地放置在人面部上時，這確定了位于無限遠的固
點ο光源4有利地適于在至少兩個不相接連的不同區(qū)域中針對人的每只眼睛的角膜 進行反射。如圖2和6所示，它在這里是由嵌在支撐板41上且被計算機8控制其燃亮或熄滅 狀態(tài)的光電二極管矩陣構(gòu)成的。在這里，這些光電二極管42分布于六行和六列中，并且兩 兩相距20毫米。36個光電二極管中每一個都能夠在與被另外35個光電二極管照射的區(qū)域 隔開的一個區(qū)域中、針對人的每只眼的角膜進行反射。由于二極管矩陣的大小和視準透鏡5的焦距，36個光電二極管在每個角膜上的反 射分布于圍繞人眼瞳孔而定心的直徑為5毫米的圓中。因此，由于這些二極管，光學成像系統(tǒng)5可以生成單位圖像，在該單位圖像上顯示 了 72與36個二極管在人雙眼上的反射相對應(yīng)的反射。每組36個反射因而構(gòu)成角膜反射之一。支撐板41本身呈邊長約120毫米的正方形。它被放置在箱體2中對著觀測窗口 10的位置，以使得光電二極管42能夠朝兩個測量窗口 9的方向照射。另外，它是用透明塑 料或玻璃制成的，以使得操作者能夠穿過觀測窗口 10、支撐板41和測量窗口 9而觀測到承 載人的雙眼。根據(jù)本實用新型未示出的變型，光源可以由具有掩膜(masque)的重疊燈構(gòu)成。燈例如可以包括一個或多個設(shè)置在散光屏之后的霓虹燈，該散光屏能夠使得由燈 發(fā)射的光亮度變得均勻。所述掩膜本身可以由與設(shè)有不透明點矩陣的透明板相連的電子卡構(gòu)成，或者是由設(shè)有透明點矩陣的不透明板構(gòu)成，它們適于在人每只眼睛的角膜上進行反射。電子卡設(shè)有 中心開口以使得操作者能夠穿過觀測窗口 10瞄準。作為變型，所述掩膜可以由被計算機8 控制的透明液晶屏(LCD)構(gòu)成以顯示圖案，例如透明底部上的黑點軌跡或透明底部上的垂 直或水平線的軌跡或任何其他已知的幾何圖案。盡管如此，這種燈和掩膜的疊置具有與圖2和6所示的光電二極管42矩陣相同的 作用。光電傳感器光電傳感器在這里由數(shù)字攝像機7構(gòu)成，該數(shù)字攝像機用于捕獲由光學成像系統(tǒng) 5構(gòu)成的兩個角膜反射的圖像并且將這個圖像轉(zhuǎn)換成電表示信號。這個攝像機7優(yōu)選地被設(shè)置在與視準透鏡5的成像焦面鄰近的位置，這使之能夠 構(gòu)成遠心系統(tǒng)從而獲得大小不變的圖像，而與箱體2和人面部之間沿軸Z的間隔無關(guān)。為此，可以設(shè)想支撐板41設(shè)有中心開口，攝像機的鏡頭穿過該開口而插入，以使 得該攝像機定位在視準透鏡5的成像焦面中的光軸上。然而，在這里，設(shè)想通過半反射板6來偏移視準透鏡5的光軸，從而將其成像焦面 分成兩個。如圖2具體所示，這個半反射板6被定位在光源4的支撐板41與視準透鏡5之間， 并且相對于箱體2的縱軸Z傾斜45度。由于這個半反射板6，攝像機可以沿著與箱體2的縱軸Z垂直的軸、被定位在與光 源4相距一定距離的位置。箱體2中的角膜散光計1的不同構(gòu)件的安排因而得以簡化。作為變型，也可以如圖10所示將光源4和攝像機岔開從而不再需要任何半反射 板。然而，這個岔開會造成角膜反射相對于人瞳孔的偏差。這個偏差可以然后或者借助于 一個或兩個棱鏡從光學上被校正，或者被計算機8在進行計算的時候考慮在內(nèi)。計算機在這里，計算機8適于處理攝像機7輸出的信號，從而一方面計算人雙眼的瞳孔間 距或瞳孔的半間距，另一方面針對這個人的每只眼睛計算至少一個角膜散光測量值?；叵胍幌?，瞳孔間距是人的兩個瞳孔之間的距離，而半瞳孔間距是人的一只眼與 鼻梁之間的距離。如果角膜曲率半徑大致為球形(在人沒有散光缺陷的情況下)，則角膜散光測量 值例如可以對應(yīng)于角膜曲率半徑，或者是對應(yīng)于針對不同方向的局部曲率半徑集合，或者 是對應(yīng)于代表角膜表面的表面。計算機8在這里由箱體2中的電子卡構(gòu)成，例如Analog Devices公司的 ADSP-BF531型的電子卡。它配備有顯示器IXD 11，該顯示器穿過箱體2中設(shè)置的開口而被 定位以確保所執(zhí)行的測量的顯示。如果必要，可以設(shè)想自動角膜散光計1還包括單眼遮光系統(tǒng)，該系統(tǒng)由被計算機 控制且分別位于兩個測量窗口 9前面的兩個帶光圈的屏幕構(gòu)成。通過調(diào)節(jié)供電電壓，這種 屏幕可以彼此獨立地從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)換成遮光狀態(tài)，反之亦然。圖8示意性地示出了角膜散光計1的光學成像系統(tǒng)5、光源4和光電傳感器7，以 及人的一只眼睛90。這只眼睛90在這里顯示成具有球形的角膜91，盡管這是現(xiàn)實中不常 出現(xiàn)的情況。該圖還示出了兩條光線Rl、R2的光學軌跡，它們是從光源4的兩個不同的光電二極管42發(fā)出的并且在角膜上形成兩個反射，這兩個反射的圖像可以通過攝像機7而清 楚地看到。角膜散光計的第二實施例在圖7所示的本實用新型的第二實施例中，自動角膜散光計101適于借助于光學 成像系統(tǒng)同時地或依次地測量承載人的雙眼，該光學成像系統(tǒng)適于生成兩個圖像，每個圖 像上都顯示了人雙眼之一的角膜反射。確切地說，該光學成像系統(tǒng)適于同時地或依次地生成兩個角膜反射的兩個不同圖 像。因此，自動角膜散光計101包括兩個分離的光通道。該光學成像系統(tǒng)為此而包括兩個相同的視準透鏡105A、105B，每個都位于與箱體 102的測量窗口 109之一相對的位置。它們被定位在箱體102中以使得它們的光軸與縱軸 Z平行地延伸并且它們的成像焦面在箱體102內(nèi)側(cè)與觀測窗口 110混合在一起并且相隔很 小的距離。第一視準透鏡105A構(gòu)成第一通道并且適于生成人的第一只眼的角膜反射圖像， 而第二視準透鏡105B構(gòu)成第二通道并且適于生成人的第二只眼的角膜反射圖像。在這個角膜散光計101的實施例中，提供了兩個光源104A、104B，它們被定位在 與視準透鏡105A、105B的公共成像焦面相鄰的位置。第一光源104A只照射人的第一只眼， 而第二光源104B只照射人的第二只眼。如圖7所示，光源每個都由光電二極管矩陣構(gòu)成。當然，它們也可以由其他元件構(gòu) 成，例如具有掩膜的重疊燈。角膜散光計101還包括由兩個數(shù)字攝像機107A、107B構(gòu)成的兩個光電傳感器，每 個都用于捕獲角膜反射之一的圖像并且將這個圖像轉(zhuǎn)換成電表示信號。確切地說，第一攝 像機107A用于捕獲由第一視準透鏡105A生成的圖像，而第二攝像機107B用于捕獲由第二 視準透鏡105B生成的圖像。攝像機107A、107B優(yōu)選地被設(shè)置在與兩個視準透鏡105A、105B的公共成像焦面相 鄰的位置。它們因而可以或者穿過二極管矩陣104A、104B的支撐板、沿著與箱體102的縱 軸Z平行的兩個軸而被放置，或者借助于用于使得兩個視準透鏡105A、105B的光軸偏離的 一個或兩個半反射板、與該縱軸Z垂直地被放置。最后，所述計算機適于處理兩個攝像機107A、107B輸出的信號，從而一方面計算 人雙眼的瞳孔間距或半瞳孔間距，另一方面計算這個人的每一只眼的至少一個角膜散光測量值。角膜散光計的第三實施例在圖9示意性顯示的本實用新型的第三實施例中，自動角膜散光計適于借助于唯 一的光電傳感器207和唯一的成像平面來同時測量承載人的雙眼，所述成像平面上顯示了 人雙眼的角膜反射。它在這里包括唯一的光通道，并且具有與圖1所示的自動角膜散光計對應(yīng)的結(jié) 構(gòu)。然而，它與圖1所示的自動角膜散光計之間的區(qū)別在于其光源204和光電傳感器207 不必被放置在與視準透鏡205的成像焦面相鄰的位置。確切地說，在這里，光學成像系統(tǒng)包括適于生成單位圖像的唯一的視準透鏡205， 在該單位圖像上顯示了人雙眼的角膜反射中的一個和另一個。光源204本身由具有兩個不同掩膜(masque) 208、209的重疊燈構(gòu)成，這兩個掩膜位于視準透鏡205的光軸上、與其垂直并且與視準透鏡205的成像焦面相距不同的距離。所述燈在這里包括位于散光屏后面的多個白色光電二極管，該散光屏能夠使得由 這些二極管發(fā)射的光亮度變得均勻。每個掩膜在這里由透明板構(gòu)成，所述透明板上設(shè)有不透明點的矩陣，該不透明點 能夠在人角膜上反射。作為變型，也可以設(shè)想每個掩膜由被計算機控制來顯示圖案的透明 液晶屏幕(IXD)構(gòu)成，所述圖案例如是透明底上的黑點軌跡。作為另一個變型，可以在兩個 不同的平面上使用光源。光電傳感器在這里由數(shù)字攝像機207構(gòu)成，該攝像機用于捕獲由光學成像系統(tǒng)形 成的兩個角膜反射的圖像并且將這個圖像轉(zhuǎn)換成電表示信號。這個攝像機207或者被設(shè)置在視準透鏡205的光軸上，或者沿著與該光軸垂直的 軸而被設(shè)置，在該情況下角膜散光計配備有能夠使這個光軸偏離90度的半反射板。最后，計算機適于處理該攝像機輸出的信號，從而一方面計算人雙眼的瞳孔間距 或半瞳孔間距，另一方面計算這個人的每只眼睛的至少一個角膜散光測量值。圖9示出了四條光線R11、R12、R21、R22的光軌跡，其中兩條第一光線R11、R12是 從兩個掩膜中的第一掩膜208的兩個不透明點Sll、S12發(fā)出的，而兩條第二光線R21、R22 是從兩個掩膜中的第二掩膜209的兩個不透明點S21、S22發(fā)出的。這四條光線Rll、R12、 R2UR22因而在每個角膜上形成四個反射，這四個反射的圖像可以通過攝像機207看到。在本實用新型的另一實施例中，可以設(shè)想代替多個光源而使用唯一一個光源，這 唯一一個光源關(guān)聯(lián)于位于該光源與視準透鏡之間的衍射光部件。這種衍射光部件實際上能 夠從這唯一的光源中生成多個朝著不同方向的平行光束。特別地，可以使用由沿水平軸和垂直軸周期性重復的圖案所構(gòu)成的衍射光部 件。這些圖案是不同的，因為其表示其余衍射光部件的不同光傳輸，或者是不同的跡象 (indice)，或者是不同的厚度。這個實施例具有使得角膜散光計更緊湊的優(yōu)點，衍射光部件的大小與厚度較小 的視準透鏡的大小相似。在本實用新型的這個實施例中，可以設(shè)想衍射光部件可以根據(jù)情況是激活的或非 激活的。為此，這個光部件可以以可拆卸的方式安裝，或者可以被電激活(LCD屏或鐵電 的)，或者還可以適于只作用于使用者的不可見波長，通常是紅外線。角膜散光測量方法在這里，將通過圖1至4所示的角膜散光計1來實施根據(jù)本實用新型的角膜散光 測量方法。負責進行測量的觀測者(通常是眼鏡商)手持角膜散光計1的箱體2并且通過按 下開始/停止按鈕12來起動它(圖1)。在這個開啟階段，計算機8自動控制點燃位于支撐 板41中心的光源4的四個光電二極管42。然后，眼鏡商將角膜散光計1的箱體2放置在人面部上并且檢查這個人注視正確 的方向，即朝向光源4。為此，他穿過觀測窗口 10注視并且觀測角膜反射是否相對于人眼的 瞳孔而正確地定心。他還檢查人處于穩(wěn)定注視狀態(tài)，即他的雙眼不動且睜大。當這些條件 滿足時，他通過按下起動按鈕13來開始進行測量。從功能上說，如圖8所示，光源4在人雙眼上產(chǎn)生角膜反射，并且這些角膜反射借助于半反射板6、通過反射而被發(fā)送至攝像機7。攝像機7捕獲的圖像然后被傳送至計算機 8，該計算機通過確定與大于一閾值的密度相鄰的點的重心坐標來確定每個光電二極管在 角膜上反射的位置。計算機8因而可以從這些反射的位置推斷出角膜散光測量值，以及人 的瞳孔間距或半瞳孔間距。這些計算需要很少的功率并且可以與攝像機7對圖像的捕獲同 時進行。作為變型，如圖5所示，可以設(shè)想角膜散光計配備有底座15并且箱體2在底座15 上的安裝觸發(fā)了測量結(jié)果至計算機16的處理軟件的自動發(fā)送，該計算機16負責計算角膜 散光測量值以及人的瞳孔間距或半瞳孔間距。這個處理軟件特別地可以包含于位于執(zhí)行測 量的位置處的計算機中，或者包含于與該位置相隔一定距離的計算機中，例如隱形眼鏡制 造商處。盡管如此，根據(jù)本實用新型，自動角膜散光測量方法包括多個接連實施的步驟。在第一步驟期間，計算機8控制燃亮光源4的一組光電二極管42，這是為了同時照 射人的雙眼。在第二步驟期間，計算機8控制攝像機7拍照片，該照片上顯示了光源4在人雙眼 上的角膜反射的圖像。攝像機7然后將這個圖像轉(zhuǎn)換成它要發(fā)送給計算機8的數(shù)字表示信號。最后，在第三步驟期間，計算機8計算人眼的角膜散光測量值以及人雙眼的瞳孔 間距或半瞳孔間距，如下文將詳細描述的那樣。圖9示意性顯示的角膜散光計的運作方法與之前描述的一樣。只是角膜散光測量 值的計算方式不同。對于圖7所示的角膜散光計100的運作方法，其與之前描述的方法的不同之處在 于雙眼的角膜反射可以被同時地或依次地捕獲，以使得眼鏡商確保人在兩次測量之間不移動。第一曲率半徑計算樽式在這里通過角膜散光計1獲得的角膜散光測量值是由多個不同區(qū)域上的角膜曲 率半徑Rc構(gòu)成的。確切地說，計算機8確定每個角膜在多個弧上的的曲率半徑Re，所述弧 的端部是由兩個相鄰光電二極管的反射構(gòu)成的。參考圖8，可以通過詳細描述所顯示的兩個二極管S1、S2的反射之間的、人眼90的 角膜曲率半徑計算方法來說明這個計算。在圖8中，中平面Pl對應(yīng)于包括視準透鏡5的光 軸的水平平面。為進行這個計算，考慮人眼90在兩個反射之間是球形的。這個球形的中心可以相 對于中平面Pl稍微地偏離，這是由于箱體2在人面部上的定位誤差造成的。相對于中平面 Pi在高度上的這個偏離標記為YO。當它被點燃時，第一光電二極管Sl發(fā)出光束，其中單個光線Rl具有穿過視準透鏡 5以照射眼睛90的角膜的入射部分、以及沿著平行于中平面Pl的軸然后穿過視準透鏡5以 形成攝像機7可看到的清楚圖像的反射部分。以相同的方式，第二光電二極管S2發(fā)出的單個光線R2具有穿過視準透鏡5以照 射眼睛90的角膜的入射部分、以及沿著平行于中平面Pl的軸然后穿過視準透鏡5以形成 攝像機7可看到的清楚圖像的反射部分。[0124]每個光線Rl、R2的入射和反射部分根據(jù)角膜散光計1的結(jié)構(gòu)而構(gòu)成角度Tetal、 Teta20確切地說，角度Tetal、Teta2的值取決于兩個光電二極管Si、S2相對于中平面Pl 的位置并且可以如下確定Tetal = Arctan (Y4/Z3)，Teta2 = Arctan (Y5/Z3)，其中，W對應(yīng)于二極管Sl相對于中平面Pl的高度J5對應(yīng)于二極管S2相對于中 平面Pl的高度，并且Z3對應(yīng)于視準透鏡5的焦距。這些角度值被計算機8事先確定并存 儲。為了確定曲率半徑Rc的值，計算機8在由攝像機7獲得的圖像上確定兩個光線 R1、R2的反射相對于中平面Pl的高度Y1、Y2。然后，計算機解析具有兩個未知數(shù)的兩個等式的方程組Arcsin((Yl-YO)/Re) = Tetal/2Arcsin((Y2-Y0)/Re) = Teta2/2,其中，高度YO和曲率半徑Rc是兩個未知數(shù)。這樣，計算機8獲得了兩個光線Rl、R2的反射之間的角膜曲率半徑Rc的值。計算機也可以直接計算借助于下面的公式直接計算曲率半徑Rc的值Rc = (Y1-Y2)/[sin(Tetal/2)-sin(Teta2/2)]。然后，計算機8針對一組弧來反復進行該計算，從而獲得人的兩個角膜的曲率半 徑的準確柵格(maillage)。本實用新型并不限于這種計算模式，并且也存在其他用于獲得曲率半徑的準確柵 格的已知方法，例如Sicam等人所著的“ J. Opt. Soc. Am. A/Vol. re, No. 7/July 2004”中定 義白勺方^去，石角切iiil說該方^去是在“Corneal surfacereconstruction algorithm that uses Zemike polynomial representation's 一章節(jié)(第 1300—1306 頁)中公開的。最后，計算機8計算每個角膜的平均曲率半徑并且顯示在顯示器IXDll上。還可 以設(shè)想當眼鏡商將角膜散光計放置于其底座15上時它將整個曲率半徑柵格傳送至計算機 16。圖8所示的角膜散光計1的結(jié)構(gòu)因而是特別有利的，因為曲率半徑Rc的計算不取 決于眼睛和視準透鏡5相隔的距離。實際上，如圖8中的虛線所示的光線R3的軌跡所示， 由于攝像機7和光源4都位于視準透鏡5的成像焦面中，隔開眼睛和視準透鏡的距離并不 影響所測量的高度Y1、Y2。因此，由于這個結(jié)構(gòu)，人相對于箱體2的定位誤差不會影響曲率 半徑Rc的計算準確性。第二曲率半徑計算樽式當角膜散光計是圖9所示的類型時，計算機應(yīng)用與之前介紹的方法稍微不同的曲 率半徑Rc計算算法。實際上，攝像機207和/或眼掩膜208、209沒有定位于視準透鏡205 的成像焦面中，隔開眼睛90與這個視準透鏡205的距離ZO對曲率半徑Rc的計算造成影 響。為進行這個計算，考慮人的眼睛90對于經(jīng)過視網(wǎng)膜上的四個不透明點Sll、S12、 S2US22的反射的弧是球形的。四條光線R11、R12、R21、R22具有入射部分和通過角膜產(chǎn)生的反射部分，它們分別
12相互傾斜標記為Tetall、Tetal2、Teta21、Teta22的角度。角度Tetall、Tetal2、Teta21、Teta22的值一方面取決于眼睛90與視準透鏡205 相隔的距離Z0，另一方面取決于四條光線R11、R12、R21、R22的反射相對于中平面Pl的高 度 Y11、Y12、Y21、Y22。計算機開始并不知道距離Ζ0，該計算機被設(shè)計成假設(shè)這個距離ZO的值。給出角度 Tetall、Teta12、Teta21、Teta22的值的數(shù)學函數(shù)是直接根據(jù)角膜散光計的構(gòu)造參數(shù)來確定 的。確切地說，給定箱體的形狀和不同的人面部形狀，可以知道距離ZO是在確定的區(qū) 間內(nèi)，在這里是150至250毫米。因此，計算機被設(shè)計成針對距離ZO的不同值來表示四個角度Tetall、Tetal2、 Teta2U Teta22的值。確切地說，它在這里被設(shè)計成利用在這里為1毫米的間距而使得距 離ZO在150至250毫米之間變化，并且針對距離ZO的每個值而計算表示四個角度Tetall、 Tetal2、Teta21、Teta22 的值。計算機因而獲得與第一掩膜208的不透明點Sll、S12相關(guān)聯(lián)的上百個三元組 (Tetalli, Tetal2i, ZOi)，以及與第二掩膜209的不透明點S21、S22相關(guān)聯(lián)的上百個三元 組(Teta21j，Teta22j，Z0j)。應(yīng)當理解，在每個三元組(Tetalli,Tetal2i,ZOi)之中，只有 一個對應(yīng)于真實情況。這因而涉及確定是哪一個。為此，計算機8在由攝像機207所獲得的圖像上確定四條光線Rll、R12、R21、R22 的反射相對于中平面Pl的高度Y11、Y12、Y21、Y22。然后，計算機針對每個三元組解析具有兩個變量的兩個等式的方程組Arcsin((Ylli-YO)/Rci) = Tetalli(ZOi，Ylli)/2Arcsin ((Υ12 -Υ0)/Rci) = Tetal2i (ZOi，Y12i)/2，其中 i 是從 1 至 100，由此，Rci= (Y1 li-Y12i) / [sin (Tetal li/2) -sin (Tetal2i/2)]以及Arcsin((Y21j-Y0)/Rci) = Teta21j(ZOj，Y21j)/2Arcsin (((Y22j-Y0)/Rej) = Teta22j(Z0j, Y22j)/2，其中 j 是從 1 至 100，由此，Rcj = (Y21 j-Y22j) / [sin (Teta21 j/2) -sin (Teta22j/2) ] 這樣，計算機8獲得了兩組二元組(Rci，ZOi)和(Rcj，ZOj)。最后，計算機尋求這兩個組的公共二元組，也就是說其距離ZO和曲率半徑Rc的值 等于與第二組的二元組相對應(yīng)的值的第一組的二元組。由于距離ZO和曲率半徑Rc的值是唯一的，因此計算機獲得了角膜上的弧的曲率 半徑Rc的真實值。計算機8然后可以針對一組弧重復該計算，從而獲得人的兩個角膜的曲率半徑Rc 的準確柵格。圖9所示的角膜散光計1的結(jié)構(gòu)在這里是有利的，因為它使之能夠獲得距離ZO的值。距離ZO的這個值實際上能夠確保當進行測量時，承載人的雙眼被放置在與箱體 有一定距離的位置以使得攝像機207能夠獲得其角膜的清楚圖像。距離ZO的這個值還有利地使之能夠(近似地)確定承載人的半瞳孔間距，如下面將詳細描述的那樣。瞳孔間距的測量為了測量人的瞳孔間距，計算機8在由攝像機7獲得的圖像上確定將每個光電二 極管在人雙眼上的反射隔開的36個距離。然后，它計算與所獲得圖像上的兩個瞳孔之間的 距離相對應(yīng)的平均距離。已知光學成像系統(tǒng)5的放大率，計算機8可以推斷出人的瞳孔間 距的值并且控制該間距在顯示器IXD 11上的顯示。這個測量可以借助于兩個電控帶光圈屏幕、以單眼半瞳孔間距的測量來完成或替 代。這些屏幕中的一個可以被調(diào)整成遮光狀態(tài)以確保只有一只眼睛看到，因此可以檢 測斜視問題，因為兩只眼睛一起聚焦于光源4，每次兩個屏幕改變狀態(tài)時兩只眼睛中的一只 就會移動。也可以檢測弱視問題(眼睛看不見或看見很少的情況)，因為根據(jù)眼睛是否被遮 住，弱視眼睛給出的半瞳孔間距是不同的。最后，計算機8可以包括用于根據(jù)人雙眼的角膜反射圖像的表示信號來確定水平 線方向的模塊。這個模塊因而確定由攝像機7獲得的圖像上的經(jīng)過人的兩個瞳孔的中心的 直線的方向。這因而使之能夠給出在散光的情況下表示最強或最弱的光線的角膜經(jīng)線的水平 線的方向，并且因而給出了相對于這個水平線的散光角度。本實用新型決不限于所描述和顯示的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)想符合其精 神的任何變型。
權(quán)利要求1.一種自動角膜散光計(1、101)，其適于測量與人的雙眼(90)中每一只眼的角膜(91) 的幾何有關(guān)的至少一個角膜散光測量值(Re)，并且適于測量所述人的雙眼(90)的瞳孔間 距或半瞳孔間距，包括-箱體(2、102)，-具有已知幾何形狀的至少一個光源(4、104A、104B)，其被安裝在所述箱體(2、102)上 以照射人的待測量的眼睛(90)，-光學成像系統(tǒng)(5、105A、1045B)，其包括一個或兩個透鏡，被安裝在所述箱體上(2、 102)并且用于提供所述光源(4、104A、104B)在人的每只眼睛(90)上的角膜反射的至少一 個平面圖像，-至少一個光電傳感器(7、107A、107B)，其被安裝在所述箱體(2、102)上用于同時地或 依次地捕獲人的雙眼(90)的角膜反射的圖像而無須人面部相對于該光電傳感器(7、107A、 107B)移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動角膜散光計(1)，包括計算機(8)，該計算機適于處理所 述信號以計算所述眼睛(90)的所述角膜散光測量值(Re)，并且適于處理表示雙眼的角膜 反射的圖像的信號以計算人的雙眼(90)的瞳孔間距或半瞳孔間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動角膜散光計(1)，其中，所述至少一個光源(4)被 安排用于同時照射雙眼(90)，所述光學成像系統(tǒng)(5)被安排用于同時提供所述光源(4)在 所述雙眼(90)上的兩個角膜反射的圖像，所述光電傳感器(7)被安排用于同時捕獲所述圖 像。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動角膜散光計(1)，其中，所述計算機(8)適于處理表示所 述圖像的所述信號以計算所述雙眼(90)的角膜散光測量值(Re)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動角膜散光計(1)，其中，所述光學成像系統(tǒng)(5)適于 生成包括所述雙眼(90)的角膜反射的單位圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動角膜散光計(1)，其中，所述光學成像系統(tǒng)( 包括下列 元件中的至少一個-透鏡(5)，其具有至少為十厘米的至少一個水平直徑，并且它的可能是反射的或偏移 的光軸(Z)通往所述光電傳感器(7)，-兩個透鏡部分或等價于單個透鏡的兩個成對物，它們的可能為反射的或偏移的光軸 通往所述光電傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動角膜散光計(101)，其中，所述光學成像系統(tǒng)包括兩個分 離的通道，第一通道(105A)適于生成雙眼(90)中一只眼睛的角膜反射的圖像，而第二通道 (105B)適于生成另一只眼睛(90)的角膜反射的圖像，其中，所述至少一個光電傳感器包括 被安排用于捕獲由所述第一通道生成的圖像的第一光電傳感器(107A)、以及被安排用于捕 獲由所述第二通道生成的圖像的第二光電傳感器(107B)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動角膜散光計(1)，其中，所述至少一個光源包括同時 照射所述雙眼(90)中的一只和另一只的至少一個公共光源G)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動角膜散光計(101)，其中，所述至少一個光源包括 只照射所述雙眼(90)中的一只的第一光源(104A)和只照射另一只眼(90)的第二光源 (104B)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動角膜散光計(1、101)，其中，所述箱體(2、102)包 括適于抵靠在人的鼻子上的支撐部(3、103)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動角膜散光計(1、101)，其中，所述光源(4、104)被 放置在所述光學成像系統(tǒng)(5、105)的成像焦面中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動角膜散光計(1、101)，其中，所述光電傳感器(7、 107)被放置在所述光學成像系統(tǒng)(5、105)的成像焦面中。
專利摘要本實用新型涉及一種用于測量與人雙眼的每只眼的角膜幾何有關(guān)的至少一個角膜散光測量值的自動角膜散光計(1)。根據(jù)本實用新型，該角膜散光計包括用于照射人雙眼的至少一個光源(4)、用于同時或依次獲取雙眼的角膜反射而無需人面部的相對移動的光學成像系統(tǒng)(5)、用于捕獲所述圖像并將其轉(zhuǎn)換成電信號的至少一個光電傳感器(7)、以及適于處理該信號以計算眼睛的角膜散光測量值的計算機。
文檔編號A61B3/103GK201847668SQ200920174928
公開日2011年6月1日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者K·巴朗東 申請人:埃西勒國際通用光學公司