手持式自主視力測(cè)量裝置及視力測(cè)量方法
【專利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種手持式自主視力測(cè)量裝置及視力測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，傳統(tǒng)驗(yàn)光儀器體積較大，不方便攜帶。而且對(duì)使用者的專業(yè)知識(shí)有一定要 求，需要專業(yè)驗(yàn)光人員來(lái)對(duì)被測(cè)量者進(jìn)行視力測(cè)量，被測(cè)量者不能獨(dú)立完成視力測(cè)量。傳統(tǒng) 驗(yàn)光儀器工作原理是：被測(cè)量者注視儀器內(nèi)部(或者外部）的固定視標(biāo)，測(cè)量人員操作驗(yàn)光 儀的三維操縱桿，通過(guò)調(diào)節(jié)驗(yàn)光儀和人眼的三維距離，使人眼處于驗(yàn)光系統(tǒng)的工作位置，然 后進(jìn)行視力測(cè)量，操作過(guò)程中被測(cè)量者下巴和額頭必須緊貼著測(cè)量托架。對(duì)于不配合的被 測(cè)量者，或者專業(yè)技能不足的測(cè)量者，造成實(shí)際的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)，直接影響配眼鏡時(shí)視力矯 正的準(zhǔn)確性。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種手持式自主視力測(cè)量裝置及視力測(cè)量方 法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案為： 一種手持式自主視力測(cè)量裝置，包括角膜曲率測(cè)量模塊，所述角膜曲率測(cè)量模塊包括 出射第一光束的第一光源、用于采集第一光束經(jīng)角膜反射后所形成的圖像的第一圖像采集 器、以及用于驅(qū)動(dòng)所述第一圖像采集器的電機(jī)，所述第一圖像采集器由所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)以沿 角膜曲率測(cè)量光路移動(dòng)。
[0007] 優(yōu)選地，所述第一光源包括多個(gè)LED投射模組，多個(gè)所述LED投射模組等間隔排列 呈圓環(huán)狀。
[0008] 優(yōu)選地，該視力測(cè)量裝置還包括固視模塊及第一二向色鏡，所述第一二向色鏡使 可見(jiàn)光全透射、第一光束全反射，測(cè)量時(shí)使用者透過(guò)所述第一二向色鏡注視所述固視模塊， 且所述第一二向色鏡設(shè)置在所述第一光源的出射光路中。
[0009] 更優(yōu)選地，所述固視模塊包括第一透鏡組及設(shè)置于所述第一透鏡組和所述第一二 向色鏡之間的第二透鏡組。
[0010] 更優(yōu)選地，該視力測(cè)量裝置還包括屈光度測(cè)量模塊，所述屈光度測(cè)量模塊包括出 射第二光束的第二光源，所述第一二向色鏡使可見(jiàn)光全透射、第一光束及第二光束全反射， 所述第一二向色鏡設(shè)置在所述第一光源和第二光源的出射光路中。
[0011] 進(jìn)一步地，所述屈光度測(cè)量模塊還包括用于采集第二光束經(jīng)視網(wǎng)膜反射后所形成 的圖像的第二圖像采集器、以及用于驅(qū)動(dòng)所述第二圖像采集器的第二電機(jī)，所述第二圖像 采集器由所述第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿屈光度測(cè)量光路移動(dòng)。
[0012] 進(jìn)一步地，該視力測(cè)量裝置還包括使第一光束全反射、第二光束全透射的第二二 向色鏡，所述第一二向色鏡、所述第二二向色鏡依次設(shè)置在角膜曲率測(cè)量光路、屈光度測(cè)量 光路中，該視力測(cè)量裝置還包括具有橢圓形反射面的分束器，所述分束器設(shè)置在屈光度測(cè) 量光路中且位于所述第二二向色鏡之后。
[0013] 優(yōu)選地，所述第一光束的波長(zhǎng)為900~1000nm，所述第二光束的波長(zhǎng)為790~870nm， 所述第一圖像采集器和第二圖像采集器均為光電探測(cè)器。
[0014] 優(yōu)選地，該視力測(cè)量裝置還包括用于存儲(chǔ)屈光度和角膜曲率數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模 塊、用于將屈光度和角膜曲率數(shù)據(jù)傳輸至云服務(wù)器的傳輸模塊。
[0015] 本發(fā)明采用的又一技術(shù)方案是：一種視力測(cè)量方法，包括如下步驟： Sl角膜曲率測(cè)量：第一光束入射到角膜上的入射角度為￡?，角膜的曲率半徑為A，根 據(jù)采集到的圖像，獲得該圖像的圓心的像素，將獲得的圓心擬合成圓，獲得擬合圓的半徑 4，第三透鏡組和第四透鏡組的總放大倍率為A，角膜曲率半徑如式（1)，
式（1)經(jīng)多項(xiàng)式擬合后如式（2)， i?! =A0 +A1XJJ3 +a2 'ARljTOrix(2) 用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模擬眼對(duì)視力測(cè)量裝置進(jìn)行標(biāo)定，各所述標(biāo)準(zhǔn)模擬眼的角膜曲率均已知且 互不相同，獲?。?、巧、七、％的數(shù)值；根據(jù)采集到的受檢者眼角膜反射的圖像，獲得相應(yīng)的 擬合圓的曲率半徑4,根據(jù)式（2)得出受檢者角膜曲率半徑A; S2屈光度測(cè)量，包括 S201屈光度測(cè)量標(biāo)定：屈光度與成像光路中的各透鏡組的關(guān)系如式（3)、（4)、（5):
其中，Z13為第三透鏡組到角膜的距離，A為人眼在標(biāo)準(zhǔn)位置時(shí)的屈光度，/3'、/;、< 分別為第三透鏡組、第五透鏡組、第六透鏡組的焦距，^4分別為視網(wǎng)膜上的光斑經(jīng)過(guò) 第三透鏡組、第五透鏡組、第六透鏡組成像后的像距，Al 35為第三透鏡組和第五透鏡組的間 距，Ai56為第五透鏡組和第六透鏡組的間距；對(duì)式（3)、（4)、（5)進(jìn)行擬合得到四階多項(xiàng)式， 采用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模擬眼對(duì)視力測(cè)量裝置進(jìn)行標(biāo)定，各所述標(biāo)準(zhǔn)模擬眼的屈光度均已知且互不 相同，獲取上述四階多項(xiàng)式各系數(shù)的數(shù)值；測(cè)量時(shí)，測(cè)得第六透鏡組的像距進(jìn)而根據(jù)上 述四階多項(xiàng)式獲得人眼在標(biāo)準(zhǔn)位置時(shí)的屈光度D0; S202屈光度補(bǔ)償：采用一個(gè)已知角膜曲率的標(biāo)準(zhǔn)模擬眼對(duì)視力測(cè)量裝置進(jìn)行標(biāo)定，移 動(dòng)所述標(biāo)準(zhǔn)模擬眼，并檢測(cè)當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)模擬眼處于不同位置時(shí)第一光束的成像位置，獲得 角膜位置和第一光束成像位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系；測(cè)量受檢者角膜曲率，測(cè)得第一光束實(shí)際成像 位置，根據(jù)所述角膜位置和第一光束成像位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出受檢者當(dāng)前的角膜位置，將 當(dāng)前角膜位置到第三透鏡組的距離與4比較得出位移差值A(chǔ)x ;對(duì)屈光度A進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ) 償后的屈光度為受檢者的實(shí)際屈光度D，實(shí)際屈光度￡)和人眼在標(biāo)準(zhǔn)位置時(shí)的屈光度A 的關(guān)系如式（6)所示
[0016] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明角膜曲率測(cè)量模 塊采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一圖像采集器自動(dòng)對(duì)焦，無(wú)需借助第二人調(diào)焦對(duì)焦，受檢者自己可完成 視力測(cè)量，本發(fā)明的視力測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)受檢者單人操作，視力測(cè)量方便，可以有效實(shí)現(xiàn)驗(yàn)光 系統(tǒng)的小型化和便攜。
[0017]
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的視力測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的第一光源和第三透鏡組的排布示意圖； 圖3為本發(fā)明的環(huán)形光闌的示意圖； 圖4a、4b分別為本發(fā)明的分束器的正面視圖和沿屈光度測(cè)量光路的投影示意圖； 圖5為本發(fā)明的屈光度與其成像光路中的各透鏡組的關(guān)系示意圖。
[0019] 其中，1、第一透鏡組；2、第二透鏡組；3、第一二向色鏡；4、第一光源；5、第三透鏡 組；6、第二二向色鏡；7、第四透鏡組；8、第一圖像采集器；9第二光源；10、光闌；11、第七透 鏡組；12、分束器；13、第五透鏡組；14、第六透鏡組；15、第二圖像采集器。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能 更易于被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。
[0021] 圖1所示為本發(fā)明的一種手持式自主視力測(cè)量裝置。結(jié)合圖1所示，視力測(cè)量裝 置包括第一透鏡組1、第二透鏡組2、第一二向色鏡3、第一光源4、第三透鏡組5、第二二向色 鏡6、第四透鏡組7、第一圖像采集器8、第一電機(jī)（圖中未示出)、第二光源9、光闌10、第七透 鏡組11、分束器12、第五透鏡組13、第六透鏡組14、第二圖像采集器5、第二電機(jī)（圖中未示 出)。
[0022] 第一透鏡組1、第二透鏡組2構(gòu)成固視模塊用于供人眼注視，固視模塊采用望遠(yuǎn)系 統(tǒng)，控制人眼的觀察方向和觀察位置，使固視模塊的出瞳和人眼瞳孔相一致。第一光源4、第 一二向色鏡3、第三透鏡組5、第二二向色鏡6、第四透鏡組7、第一圖像采集器8及第一電機(jī) 構(gòu)成角膜曲率測(cè)量模塊，用于測(cè)量角膜曲率。第二光源9、光闌10、第七透鏡組11、分束器 12、第二二向色鏡6、第三透鏡組5、第一二向色鏡3、第五透鏡組13、第六透鏡組14、第二圖 像采集器5及第二電機(jī)構(gòu)成屈光度測(cè)量模塊，用于測(cè)量視網(wǎng)膜的屈光度。
[0023] 角膜曲率測(cè)量模塊和屈光度測(cè)量模塊的光源出射光路如下： 第一光源4出射波長(zhǎng)為900~1000nm的紅外波段的第一光束。結(jié)合圖2所不，第一光源 4包括八個(gè)LED投射模組，八個(gè)LED投射模組等間隔繞第三透鏡組5的中心軸排列呈環(huán)狀。 每個(gè)LED投射模組包括LED燈、擴(kuò)散片、透光孔及第一光源4透鏡組構(gòu)成。所出射的第一光 束為一束環(huán)形的紅外光。第一二向色鏡3使可見(jiàn)光全透過(guò)、第一光束全反射。第一二向色 鏡3設(shè)置在第一光源4的出射光路中用于將第一光束反射至人眼角膜上，且第二透鏡組2 設(shè)置在第一透鏡組1和第一二向色鏡3之間，人眼透過(guò)第一二向色鏡3注視第二透鏡組2 和第一透鏡組1，保持人眼處于放松狀態(tài)。
[0024] 第二光源9出射波長(zhǎng)為790~870nm的近紅外波段的第二光束。光闌10、第七透 鏡組11、分束器12、第二二向色鏡6、第三透鏡組5、第一二向色鏡3依次設(shè)置在第二光源9 的出射光路中。結(jié)合圖3所示，光闌10為環(huán)形光闌10,經(jīng)過(guò)環(huán)形光闌10后的第二光束為 一束環(huán)形的近紅外光。第二二向色鏡6使第二光束(波長(zhǎng)為790~870nm的近紅外光）全透 過(guò)、第一光束(波長(zhǎng)為900~1000nm的紅外光）全反射。第一二向色鏡3使近紅外光(波長(zhǎng)為 790~870nm的近紅外光)和紅外光(波長(zhǎng)為900~1000nm的紅外光)全反射、使可見(jiàn)光(波長(zhǎng)為 400~700nm波段的光）全透射。第二光束依次自分束器12、第七透鏡組11、第二二向色鏡6 透射，經(jīng)第三透鏡組5匯聚后再經(jīng)第一二向色鏡3反射至視網(wǎng)膜處。
[0025] 角膜曲率測(cè)量模塊和屈光度測(cè)量模塊的圖像采集過(guò)程如下： 第一二向色鏡3、第三透鏡組5、第二二向色鏡6、第四透鏡組7、第一圖像采集器8依次 設(shè)置在第一光束的成像光路中。經(jīng)角膜反射的第一光束再經(jīng)第一二向色鏡3反射以改變傳 播方向，經(jīng)第三透鏡組5匯聚后經(jīng)由第二二向色鏡6反射以再次改變傳播方向，然后經(jīng)第四 透鏡組7匯聚成像，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一圖像采集器8移動(dòng)以自動(dòng)對(duì)焦，使第一圖像采集器8 移動(dòng)到成像位置處進(jìn)行圖像采集。
[0026] 第一二向色鏡3、第三透鏡組5、第二二向色鏡6、分束器12、第五透鏡組13、第六透 鏡組14、第二圖像采集器5依次設(shè)置在第二光束的成像光路中。結(jié)合圖4a、4b所示，分束器 12包括形成于分束器12中部的反射面，反射面呈橢圓形，且反射面沿第二光束的成像光路 的正投影為圓形。經(jīng)視網(wǎng)膜反射的第二光束再經(jīng)第一二向色鏡3反射以改變傳播方向，經(jīng) 第三透鏡組5匯聚、第二二向色鏡6透射后再經(jīng)分束器12的反射面反射以改變傳播方向， 然后經(jīng)第五透鏡組13匯聚、第六透鏡組14成像，第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二圖像采集器