專利名稱：視力偏差檢測裝置和方法
視力偏差檢測裝置和方法
相關申請的交叉引用
本申請要求申請日為2011年9月9日，專利申請號為61/532，702，名稱為“視覺偏差檢測”的美國專利申請的權益，所述美國專利在本說明書中被全文引用。
本申請與申請日為1998年6月3日，專利申請號為09/089，807，名稱為“便攜式眼睛測量系統”的美國專利相關，所述美國專利在本說明書中被全文引用。
背景技術：
視力測量系統為醫療從業人員提供一種簡單方便的方式來篩查一些視力問題，例如近視和遠視，散光(不對稱聚焦)，及兩眼屈光不等(雙眼之間的屈光力不等)。此類系統的使用便捷也使其成為在醫院或院外環境下篩查嬰兒或殘疾病人視力的理想選擇。發明內容
—方面，一用于確定屈光眼像差的第一裝置，包括一殼體；一光源，設置于所述殼體內并設置為沿一光學軸線向一病人的一只眼睛內發射一束光線，所述光線在所述眼睛后部形成一第二光源，以產生一來 自所述眼睛的一向外波前的返回光路徑；一傳感器，設置于所述殼體內并沿著所述返回光路徑，該傳感器包括一光檢測表面；一第一透鏡和一第二透鏡，都沿所述返回光路徑設置于所述殼體內，其中所述第一透鏡包括一約為150毫米的第一焦距，且所述第二透鏡包括一約為88. 9毫米的第二焦距，并且其中所述第一和第二透鏡分開一約為238. 9毫米的距離；一光學陣列，設置于所述傳感器和第一和第二透鏡之間， 該第一和第二透鏡沿所述返回光路徑設置在所述殼體內，其中所述光學陣列包括若干個小透鏡，設置在將部分波前聚焦至所述光檢測表面上的位置，并且其中所述傳感器設置為用于檢測照射在所述光檢測表面的聚焦位置的偏差，以確定所述波前的像差；及一觀察器，設置于所述殼體內且設置為使所述眼睛與所述光學軸線成一直線。
另一方面，一種測量眼睛屈光不正的方法，包括發射一束光至人的一只眼睛內， 所述光束產生一第二光源并沿一返回光路徑形成一來自所述眼睛的波前；通過一第一透鏡和一第二透鏡將所述波前引向一光學陣列上，該光學陣列具有一套平面設置的小透鏡元件，其中所述第一透鏡包括一約為150毫米的第一焦距，且第二透鏡包括一約為88. 9毫米的第二焦距，并且其中所述第一和第二透鏡分開一約為238. 9毫米的距離；波前穿過所述小透鏡元件后的增長部分聚焦至一成像基底上；并通過測量在成像基底上波前增長部分的偏差來測量眼睛的屈光不正。
再一方面，一用于確定屈光眼像差的第二裝置，包括一殼體；一激光二極管，設置于所述殼體內并設置為沿一光學軸線向一病人的一只眼睛內發射一光束，所述光束具有一約為750納米至850納米的波長，且在所述眼睛后部形成一第二光源，以產生一來自所述眼睛的一向外波前的返回光路徑；一傳感器，設置于所述殼體內并沿著所述返回光路徑，該傳感器包括一光檢測表面；一第一透鏡和一第二透鏡，都沿所述返回光路徑設置于所述殼體內，其中所述第一透鏡包括一約為150毫米的第一焦距,且第二透鏡包括一約為88. 9毫米的第二焦距，并且其中所述第一和第二透鏡分開一約為238. 9毫米的距離；一光學陣列， 設置于所述傳感器和所述第一和第二透鏡之間，該第一和第二透鏡沿所述返回光路徑設置在所述殼體內，其中所述光學陣列包括若干個小透鏡，設置在將部分波前聚焦至所述光檢測表面上的位置，并且其中所述傳感器設置為用于檢測照射在所述光檢測表面的聚焦位置的偏差，以確定所述波前的像差；一超聲波傳感器，設置于所述殼體上，該超聲波傳感器設置為產生基于所述殼體和眼睛之間的距離的至少一個可聽信號；一觀察器，設置于所述殼體內，且設置為使所述眼睛與所述光學軸線成一直線，其中所述觀察器進一步地沿一觀察軸設置，該觀察軸設置為相對于所述光學軸線成一傾斜角度；及一顯示器，設置為顯示所述光檢測表面的測量數據。眼睛可測量屈光度的范圍約為-10 +10度。
本概述以一種簡單的形式介紹了發明構思的一種選擇方案，其將在下面的詳細描述中進行進一步的介紹。本概述并非用于限定要求保護的主題的范圍。更確切地說，所要求保護的主題是由本公開文本中的權利要求所表達的語言來限定的。



意圖。
總體而言，本公開文本是針對用于確定屈光眼像差的系統及方法。在一具體實施例中，一光學裝置包括一具有一約為150毫米有效焦距(ELF)的第一共軛透鏡和一具有一約為88. 9毫米有效焦距(ELF)的第二共軛透鏡，所述第一共軛透鏡和第二共軛透鏡都沿一返回光路徑設置于一殼體內。所述第一和第二共軛透鏡分開一約為238. 9毫米的距離。該實例裝置有利于使眼睛的可測屈光度范圍大約在-10 +10度之間。盡管并不局限于此， 但通過提供下列實施例的詳述將對本公開文本的不同方面有充分的理解。
為了了解背景技術，首先參閱圖1。當一束光線發射到人的一只眼睛中，該束光通過眼睛被聚焦到眼睛后部上并通過視網膜發散性地反射。這些向外光束或多或少地被聚焦并形成所述光線的第二光源11，該第二光源離開眼睛并產生一波前，如圖1所示。在此，一第二光源被稱為由所述光學設備在眼睛后部上產生的所述光源的鏡像或坐標點(如有使用)。一正常眼睛10的波前12，即眼睛實質上沒有屈光不正，由一組實質上向外的平行光線界定，并由此形成一平面波前。另一方面，由一異常眼睛16產生的波前18由一系列向外的非平行光線界定，產生與理想平面形狀有偏差的一波前。
參見圖2，根據本申請，該簡易圖示出了一屈光不正測量系統30。更詳細的描述如下，但概括來說，一實質上平行的光束32沿一光學軸線穿過一分光鏡34，該平行光束然后指向人的眼睛。平行光束32在眼睛16的后部上被聚焦為一第二光源11，從而產生所述波前18，如圖1所示，沿一返回光路徑離開眼睛。根據一優選設置，所述光束32能被調節，例如，光束匯聚或發散以為兒童調節焦點。
—對共軛透鏡36，38，在下面進行更具體的描述，將光束引向一微光學陣列20，所產生的波前18的每一增長的部分實質上被聚焦至一成像基底24上。
圖3顯示了微光學陣列20包括若干個以平面形式排列的小透鏡22。每一個小透鏡22均勻地與另一小透鏡分開一 P長度距離，以下稱為一長度。來自所產生的波前18的光線，如圖1所示，進入所述微光學陣列20，通過所述小透鏡22聚焦到一成像基底24上或其他檢測表面上，優選地，成像基底或其他檢測表面設置于距所述小透鏡元件一適當的距離F 處。波前18的增長部分，如圖1所示，穿過足夠數量的小透鏡22然后聚焦在一成像基底24 上，所述增長的波前相對于一已知零位或“正確”位置的偏差D可以用于計算相對于已知零位或正常屈光值的屈光不正度。這可以被定義為與一平面波前相對應的一“零”點陣列，如圖1所示。關于用于評估波前的數學方法實例內容在刊登于美國光學協會雜志(Journal of the Optical Society of America) 1980 年第 70 卷 998 頁至 1006 頁，作者為 W. H.索思韋爾(W. H. Southwe 11)，名稱為“通過波前斜率測量值評估波前的方法”(Wave-front estimation from wave-front slop measurements)及干丨J登于美國光學協會雜志(Journal of the Optical Society of America) 1994 年第 11 卷 1949 頁至 1957 頁，作者為梁俊中 (Junzhong Liang),伯恩哈德·格林(Bernhard Grimm),斯蒂芬·戈爾茲(Stefan Goelz) 和約瑟夫F.比勒(Josef F.Bille)，名稱為“利用哈特曼-夏克波前傳感器客觀測量人眼波偏差的方法” (Objective measurement of wave aberrations of the human eye with the use of a Hartmann-Shack wave-front sensor)的文獻中詳細描述過，上述兩篇期刊文獻在本說明書中全文引用。
參閱圖4，在此描述根據本申請所述的裝置的框圖，其包括一殼體40，該殼體具有用來容納所述系統30的一內部尺寸，如圖2所示，特別地，具有三個主要部件，即一照明部件42，一測量部件44及一顯示與一觀察眼48有關的觀察部件46。每一部件的一具體實施例在下面的圖5至圖7中示出，用于在所述裝置的殼體內的應用，在圖8及圖9中顯示得更為詳細。本申請的一重要特征是所述裝置的殼體40能設置在距病人的眼睛16的一合適的工作距離WD處以便于操作。根據一實施例，一約為40cm的工作距離是合適的。
在描述采用所述部件的結構實施例之前，先描述每一所述部件42，44，46。首先，參閱圖5，圖5示出了所述照明部件42的示意圖，其目的是聚焦一束光線到所述眼睛16的后部上，即至一病人的視網膜上。根據本實施例，優選采用一激光二極管50作為一光源，其與緊鄰設置的一平凹透鏡片56和一平凸透鏡片54共同發射單色光，所述元件被設置成一直線以產生一束實質上平行的光線58，其沿所述光學軸線52射到人的眼睛里，所述光被聚焦到眼睛后部上，如之前圖1所示。
更具體地，并根據本實施例，所述平凸透鏡片54和平凹透鏡片56分別具有約為 25mm和_50mm的有效焦距，最后經過緊鄰設置的一孔55以產生一實質上平行的光束，該光束的直徑約為2. 5mm。所述激光二極管50發射一波長約為780納米的近紅外光線，從而使裝置不受瞳孔限制。可選地，一鹵素(或其他寬帶)的光源(未示出)能以充分的濾光取代。也可以以其他透鏡系統替·代在本申請中所描述的系統；例如，一具有一 60_有效焦距的單透鏡能代替本實施例中的所述一對透鏡。
通過改變所述平凸透鏡片54和平凹透鏡片56之間的距離，能夠小幅度地發散或匯聚所述發射光束。這樣的變化將分別在輕微近視或輕微遠視的眼睛后部形成一最佳聚焦。光線的調節能為一目標人群可能的屈光度范圍以優化所述系統。
如圖7所示,示出了所述觀察部件46的主要光學組件的示意圖,觀察部件使觀察眼48與所述照明部件42的光學軸線52成一直線，如圖5所示。本實施例中所述觀察部件 46的光學器件包括一與一平凸透鏡片64相鄰設置的一平凹透鏡片62。
根據所示一實施例，所述第一透鏡片62具有一 -8mm的有效焦距，而第二透鏡片64 具有一 22_的有效焦距。然而，顯而易見地，這些參數也可以簡單地變化。
所述裝置的結構視圖在圖8中更清楚地示出，未真實示出的所述觀察部件46設置在圖5所述的平行光線58的一側或上面(根據本實施例大約8°左右)。
在下面進行更完整的描述，一準直導向器或校準圖案，諸如一十字光標(未顯示) 通過一觀察視窗89瞄準，該觀察視窗與一觀察口(未顯示)成一直線并沿一觀察軸66，該觀察軸相對于所述光學軸線52是傾斜的。可選地，所述觀察部件46可包括一目鏡(未顯不)和一放大光學器件(未顯不)。
現參閱圖6，所述測量部件44包括若干個組件，其用于沿來自眼睛16的一返回光路徑70引導所產生的波前18，如圖1所示。一對固定的共軛透鏡36，38沿所述返回光路徑 70設置在人的眼睛和微光學陣列20之間。其目的將在下面做更詳細的描述，優選地，該對共軛透鏡分開的間距基本上等于各個透鏡的焦距之和，優選地，各透鏡的焦距不相等。
根據一實施例，所述第一共軛透鏡36為一具有一約為150mm焦距的平凸元件，且所述第二共軛透鏡38同樣為一具有一約為63mm焦距的平凸元件，因此第一共軛透鏡和第二共軛透鏡之間的總距離約為213mm。在另一實施例中，所述第一共軛透鏡36為一具有一約為150mm焦距的平凸元件，且所述第二共軛透鏡38同樣為一具有一約為88. 9mm焦距的平凸元件，故第一共軛透鏡和第二共軛透鏡之間的總距離約為238.9mm。在本實施例中，所述第一共軛透鏡36是一愛特蒙特光學公司(Edmund Optics Inc.)，型號為NT32-864的透鏡，所述第二共軛透鏡38是一 JML光學實業公司(JML OpticalIndustries，Inc.)，型號為 CBX10659的透鏡。其他透鏡是可能的。
進一步地，所述微光學陣列20沿第二共軛透鏡38的返回光路徑70設置在距第二共軛透鏡38約17mm處。一電子傳感器74,如一電荷稱合設備((XD)或其他具有一成像基底24的成像傳感器，該電子傳感器設置在距所述微光學陣列一預設距離的位置。
根據一實施例，所述電子傳感器74是索尼ICX084AL(Sony ICX084AL)，而其他的電子成像傳感器可以替換，比如松下GP-MS-112 (Panasonic GP-MS-112)，具有CCD或CMOS 結構的黑白攝像機，或其它的電子傳感器，只要具有在本技術領域公知的合適的處理電路， 在此不需要進一步詳述。
參閱圖3和圖6，根據一實施例，所述微光學陣列20，如由美國馬薩諸塞州波士頓市的適應光學公司(Adaptive Optics Inc)生產并出售的，包括以一平面位置關系設置的一小透鏡22的矩陣，該平面的位置與所述返回光路徑70相互垂直。根據一實施例，所述小透鏡22都具有一約為8mm的有效焦距，且相互分開一約為O. 50mm的距離。很明顯地，每一項參數可以適當地變化，例如，分開距離范圍約為O. 25mm至2mm是合適的。
如之前所述，所述產生的波前18的增長部分，如圖1所示，實質上，被聚焦到所述電子傳感器74的一成像基底24上，該成像基底相對于所述返回光路徑70垂直設置并距所述微光學陣列20的小透鏡22預設距離F處。優選地，并根據本實施例，微光學陣列20和電子傳感器74的成像基底24之間的距離F約為8mm，該長度為所述小透鏡22的焦距。
概括來說，照在所述成像基底24上的光由所述電子傳感器74以常規的方式進行檢測。在電子傳感器74上形成的圖像由點矩陣組成，每個點代表小透鏡22中的每個小透鏡。這些點由設置在距微光學陣列20距離F處的成像基底24捕捉。如圖3所示，計算每個點的形心之間的距離D，用于確定形成點矩陣的所述波前18的屈光力，如圖3所示。該屈光力由具有映射功能的共軛透鏡進行校正以在眼睛上添加屈光力。由所述小透鏡所檢測的光學力不同于被測眼睛的光學力。因此，檢測人員需要將從微光學陣列的屈光度讀數換算為病人眼睛的屈光度。這一屈光不正通過一附帶的液晶顯示器(LCD) 76報告給本裝置的使用者，如圖6結構性地示出。使用澤尼克多項式評估產生的波前的原則，在美國光學協會雜志 (Journal of the Optical Society of America)第 69 卷第 7 號由庫巴切尼(Cubalchini) 寫的一篇文章中予以描述，該期刊文獻在本說明書中全文引用。
現參閱圖8，在此對上述裝置的一具體實施例進行描述，上述裝置使用圖5中的所述部件42，圖6中的所述部件44，圖7中的所述部件46。該裝置只示出了安裝在一支承板 78上的部分部件，該支承板容置于所述殼體40內，如圖4所示，僅部分顯示是為了能清楚描述本實施例。之前在圖5至圖7中所述基本組件在這里用到，但是將所述返回光路徑70折射用來最大可能地將所有部件置于一便攜尺寸的殼體內。
所述支承板78把在此描述的每一個組件保持在一相互固定的位置。如圖5所示， 所述激光二極管50與合適的照明光學器件一起置于一照明殼體79內，例如前面對圖5的描述，所述照明輸出信號穿過一分光鏡34進行傳輸從而沿一光學軸線52發射一束實質上平行的光線。
—相鄰殼體83包括一發光二極管(LED)84和一孔87,用來從背面照射 h字光標或其他方便形成的校準圖案(未顯示)，所述圖案置于所述觀察系統內并使用一折射鏡88 投射，且一觀察視窗89沿所述觀察軸66設置并與所述觀察眼48成一直線。
所述觀察部件46意在為醫務從業人員提供一使所述設備與病人的瞳孔成一直線的方案。所述校準圖案(未顯示)通過一側列透鏡(未顯示)及所述折射鏡88投射在所述觀察視窗89上，這樣使所述圖案出現在與病人眼 睛相同的工作距離處。根據本實施例， 所述工作距離WD大約為40cm。
整個觀察部件46偏離所述光學軸線52設置。所述觀察部件46相對于所述照明部件42的傾斜位置將所述觀察和照明測量路徑分離，與需要兩個或兩個以上分光鏡的同軸設計相反。由于相對較長的工作距離，所述傾斜位置基本上不影響病人的瞳孔與所述裝置的光學軸線成一直線的功能。
根據本實施例,所述主分光鏡34相對于所述激光二極管50設置,如圖5所不,從而相對于所述照明/測試軸以45度角設置，以引導來自人的眼睛的光線沿垂直于返回光路徑70至第一共軛透鏡36，該第一共軛透鏡以一常規方式安裝到支承板78上并與一對折射鏡80，82對齊，同時該對折射鏡之間也對齊，用以折射所述返回光路徑，使該裝置的設置方便緊湊。所述第二共軛透鏡38設置于所述第二折射鏡82和所述微光學陣列20之間，微光學陣列與所述電子傳感器74 一起設置于一豎直板85上，豎直板與所述照明部件的支撐件 86及所述觀察部件46的發光二極管發生器殼體83相連。
因此，所述返回光路徑70從眼睛16中離開，如圖2所示，并穿過一現有開口 81再次進入所述裝置。所述光線經由所述分光鏡34發生偏轉，然后被引導穿過所述第一共軛透鏡36，并由所述折射鏡80，82折射，穿過所述殼體40的內部，最終到達所述第二共軛透鏡 38。根據本實施例，所述共軛透鏡36，38分開一距離，該距離為各個透鏡的焦距之和。
如上述記載并根據一實施例，所述第一共軛透鏡36具有一約為150mm的有效焦距，且第二共軛透鏡38具有一約為63mm的有效焦距。因此，在所述第一和第二共軛透鏡 36，38之間的總折射距離約為213mm。在另一實施例中，所述第一共軛透鏡36為一具有一約為150mm焦距的平凸元件，且所述第二共軛透鏡38同樣為一具有一約為88. 9mm焦距的平凸元件，故在第一共軛透鏡和第二共軛透鏡之間總距離為238.9mm。其他的實施例是可能的。例如，可以領會，根據期望選擇并調整圖8的裝置中的第一共軛透鏡36，第二共軛透鏡38，第一折射鏡80和第二折射鏡82以獲得期望的距離(如238. 9mm)。在本實施例中， 如圖8所示裝置中的一個或多個組件可能需要進行調整和/或移除。
例如，現參閱圖10和圖11，其示出了圖8所述的裝置及該裝置中包含的各個元件。 更具體地，圖10示出了 圖8所述的裝置的一側面圖，而圖11示出了調整所述第一共軛透鏡 36,第二共軛透鏡38,第一折射鏡80和第二折射鏡82以從原來一約為213mm的間距達到一約為238. 9mm的預期間距。
在本實施例中，所述第一共軛透鏡36 (稱為Fl和F1’)最多能向上移動約6. Omm(O < c < 6mm);但是減震器91的位置必須改變。所述第二共軛透鏡38 (稱為F2和F2’)最多能向上移動11. 4mm (O < a < 11. 4mm);但是要保持“A=17mm”不變,則所述電子傳感器74應移動同樣的距離。所述第一折射鏡80 (稱為Ml)最多能向下移動5. Omm(O < b < 5. Omm), 但是螺栓93的位置應移動至另一位置；否則光束可能會被阻擋。所述第二折射鏡82 (稱為 M2)也最多能向下移動5. Omm(O < b < 5. Omm)。其他調整也同樣需要。
現在再參閱圖8，為確保在所述第一共軛透鏡36和所述眼睛16之間設立合適的工作距離(根據本實施例，該工作距離為40cm)，包括一超聲波距離測量設備98，當所述裝置位于合適位置時，該超聲波距離測量設備發出一可聽信號。可選地，距離測量或測遠裝置， 例如但不限于，飛行時間，相位檢測(例如超聲波、射頻、紅外)，三角測量，或匯聚投影能用于引導使用者將所述設備定位在合適的工作距離。這些距離也可以通過所述電子傳感器或微處理器(未顯示)獲取并在計算屈光不正時計入，以提高測量的準確性。
此外，所述裝置還包括使病人視線固定以保證病人的注意力引向所述開口 81。根據一實施例，一系列閃爍的發光二極管90與所述開口 81相鄰設置。在另一實施例中，一信號發生器(未顯示)能發出一音頻提示以引導病人的視線朝向所述開口 81。
使用時，通過觀察視窗89利用所述校準圖案(未顯示)觀察所述眼睛16用來瞄準所述裝置，保證所述照明部件42的同軸度。接著由所述激光二極管50發射光線，如圖5 所示，穿過所述照明透鏡系統，以一實質上平行的光束進入所述眼睛16，如圖1所示。然后該返回光線以一典型波前18的形式產生，引導該波前穿過一對共軛透鏡36，38，以及所述分光鏡34，該對共軛透鏡和分光鏡都沿所述返回光路徑70與所述微光學陣列20成一直線。
由于所述電子傳感器74依賴于自零位開始的D偏差，故測得的波前點必須與其零點相匹配。能夠標記所述微光學陣列20的中心小透鏡(或其他關鍵位置)以簡化微光學陣列的標記，原因在于實際上僅有部分所述陣列與所述生成波前18發生碰撞，如圖1所示。 標記可以通過幾種不同方法完成，例如通過移除或暗化中心或其他小透鏡，或通過慣用手段對若干小透鏡進行彩色編碼，如利用一濾鏡等。可選地，所述微光學陣列20的標記也能通過閃動至少一小透鏡圖像來進行，利用一液晶顯示器(LCD)或其他公知方式，如用一發光二極管(LED)或一測試靶替代所述小透鏡，這將使所述微光學陣列20的圖像能容易地與一校準圖像相關聯。
上述系統布局的變化能夠很容易想到 ，用以折射所述返回光路徑或照明光路徑或觀察路徑以最優化所述殼體40的尺寸。此外，所述裝置由設置在所述殼體40內的電池94 提供電源。
參照圖9，在此描述的本申請的另一實施例，其采用相同的光學部件42，44，46，為了方便，在該圖中相似部件用同樣附圖標記標出。根據一實施例，設有一具有一支撐板103 的殼體(未顯示)，本裝置的組件以常規方式連接于該支撐板上。所述系統包括一照明殼體79，其包括一內置激光二極管和合適的光學器件，用于投射一光束，穿過一分光鏡34，所述分光鏡將所述激光二極管的輸出信號引向待測人的眼睛16，如圖1所示。在本實施例中， 僅一單折射鏡106設置在所述第一和第二共軛透鏡36，38之間，因而僅折射所述返回路徑一次。一取景器部分(未顯示)與一抬高的托架108相連，使得所述觀察軸相對于光學軸線成一傾斜角度。
根據本實施例，所述第二共軛透鏡38與一可調節塊110相連且包括一間隔裝置 112，分別與所述微光學陣列和電子傳感器相連，前述部件的詳細結構與圖8所描述的相同。
現參閱圖12和圖13，其顯示了用于校準所述裝置的一系統100。在該實施例中， 使用一已校準的激光光源110。例如，這樣一個激光光源110可以是一波長為632納米的氦-氖激光，優選以一特定波長為中心，如785納米。其他配置是可能的。
所述激光光源110射向一光束擴展器112，該光束擴展器具有透鏡114，116。所述光束擴展器112的輸出信號依次射向一校準測試儀120。一數碼照相機122在一顯不器124 上顯示所述校準測試儀120的輸出信號。所述顯示器顯示了在所述校準測試儀120中形成的干涉條紋。
如圖13所不,一分光鏡132設置于所述激光光源110和所述光束擴展器112之間。 在本實施例中，所述分光鏡132為一 50/50分光鏡，然而其他配置是可能的。
還包括一可調節假眼134。在本實施例中，所述假眼134具有一 17mm的現有透鏡 138及一彌漫性視網膜平面(牛皮紙)136，該平面沿所述光軸可向前和向后滑動的。所述假眼134可調節用于模仿人眼的樣子，以便所述裝置能根據下述方法進行校準。
使用所述系統100校準的實例方法包括兩個步驟。步驟1，調節所述校準測試儀 120的兩透鏡114，116之間的間距“L”，并在所述顯示器124顯示一已校準的光束圖案時鎖定該間距。
步驟2，在步驟I中準備好的所述校準測試儀120插入到包括所述分光鏡132和所述假眼134的設置中。調節所述假眼透鏡138和所述牛皮紙136之間的間距“d”，并在所述顯示器124顯示一已校準的光束圖案時鎖定該間距。該間距“d”與所述假眼的后部焦距在所述照明光束的波長上相對應。
現參閱圖14和圖15，顯示了用于校準所述裝置的另一實例系統200。該系統200 包括一中心波長λ為785納米的已校準激光光源210，和具有透鏡222，224的一光束擴展器220。一測量透鏡230聚焦所述光線并設置于距一測光儀240 (UDT Instrument的測光儀)距離“d”處，該測光儀的前方有一針孔遮罩。一模擬顯示器250與所述測光儀240相連。
與所述系統200相關的校準規程包括兩個步驟。
步驟1，操作人員向前或向后滑動所述測光儀240，改變距離“d”直至顯示器報告最大強度信號。該信號與進入所述測量透鏡230的光束被精確校準時的設定相對應(即 “零”屈光度信號)。然后，該操作人員就此鎖定所述測光儀240的位置，即固定距離“d”。
步驟2，所述操作人員將一假眼組件215插入所述設置中，該假眼組件包括一擴散器和假眼透鏡，并調節兩者之間的間距“dl”直到所述信號強度最大。這樣設置所述“零”屈光度假眼信號并與標定距離“dl”相對應。接著，所述操作人員改變標定距離“dl”并記錄信號 強度相應的下降值。信號強度的下降值與所述假眼215自所述“零”屈光度環境離開有關。產生一查閱表使人能夠校準所述假眼，即將一給定屈光度值與所述信號強度的下降值關聯起來。
其他設置及方法能用于校準所述裝置。
盡管針對結構特征和/或方法步驟已經進行了語言描述，但是仍然理解為所附的權利要求限定的主題不限于上文所描述的具體特征或步驟。恰恰相反，上文所述的具體特征和步驟是作為權利要求實施方式的實例所公開的。
權利要求
1.一種用于確定屈光眼像差的裝置，包括一殼體;一光源，設置于所述殼體內并設置為沿一光學軸線向一病人的一只眼睛內發射一束光線，該光線在所述眼睛后部形成一第二光源，以產生一來自所述眼睛的一向外波前的返回光路徑；一傳感器，設置于所述殼體內并沿著所述返回光路徑，該傳感器包括一光檢測表面；一第一透鏡和一第二透鏡，都沿所述返回光路徑設置于所述殼體內，其中所述第一透鏡包括一約為150毫米的第一焦距，且所述第二透鏡包括一約為88. 9毫米的第二焦距，并且其中所述第一和第二透鏡分開一約為238. 9毫米的距離；一光學陣列，設置于所述傳感器和第一和第二透鏡之間，該第一和第二透鏡沿所述返回光路徑設置在所述殼體內的，其中所述光學陣列包括若干個小透鏡，設置在將部分波前聚焦至所述光檢測表面上的位置，并且其中所述傳感器設置為用于檢測照射在所述光檢測表面的聚焦位置的偏差，以確定所述波前的像差；及一觀察器，設置于所述殼體內且設置為使所述眼睛與所述光學軸線成一直線。
2.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述眼睛可測量屈光度的范圍約為-10 +10度。
3.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述光源、傳感器、光學陣列、第一透鏡及第二透鏡都固定連接在所述殼體內。
4.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，還包括一超聲波傳感器，設置于所述殼體上，所述超聲波傳感器設置為產生基于所述殼體和眼睛之間的距離的至少一個可聽信號。
5.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述觀察器沿一觀察軸設置，該觀察軸設置為相對于所述光學軸線成一傾斜角度。
6.如權利要求5所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述觀察器包括一瞄準系統，所述瞄準系統包括一校準圖案和一投射系統。
7.如權利要求6所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述投射系統設置為沿所述觀察軸投射所述校準圖案至所述眼睛后部上。
8.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述光源包括一激光二極管。
9.如權利要求8所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述激光二極管設置為發射一具有一約為750納米至850納米波長的光束。
10.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述若干小透鏡的相鄰小透鏡之間分開一約小于等于2毫米的距離。
11.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，還包括一顯示器，設置為顯示所述光檢測表面的測量數據。
12.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述光學陣列設置在距所述第二透鏡約17毫米處。
13.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述第一和第二透鏡均為一平凸透鏡元件。
14.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述傳感器為一電荷耦合設備。
15.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述傳感器設置在距所述光學陣列約8毫米處。
16.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，還包括一分光鏡，設置為沿所述返回光路徑相對于所述光學軸線反射至少一部分光線。
17.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，其中所述光源包括一調節系統，設置為聚焦光線至所述眼睛后部上。
18.如權利要求1所述的用于確定屈光眼像差的裝置，還包括一假眼，設置為校準所述>j-U ρ α裝直。
19.一種用于測量眼睛屈光不正的方法，包括發射一束光至人的一只眼睛內，該光束產生一第二光源并沿一返回光路徑產生一來自所述眼睛的波前；通過一第一透鏡和一第二透鏡將所述波前引向一光學陣列上，該光學陣列具有一套平面設置的小透鏡元件，其中所述第一透鏡包括一約為150毫米的第一焦距，且所述第二透鏡包括一約為88. 9毫米的第二焦距，并且其中所述第一和第二透鏡分開一約為238. 9毫米的距離；波前穿過所述小透鏡元件后的增長部分聚焦至一成像基底上；以及通過測量在成像基底上波前增長部分的偏差來測量眼睛的屈光不正。
20.一種用于確定屈光眼像差的裝置，包括一殼體;一激光二極管，設置于所述殼體內并設置為沿一光學軸線向一病人的一只眼睛內發射一光束，所述光束具有一約為750納米至850納米的波長，且在所述眼睛后部形成一第二光源，以產生一來自所述眼睛的一向外波前的返回光路徑；一傳感器，設置于所述殼體內并沿著所述返回光路徑，該傳感器包括一光檢測表面；一第一透鏡和一第二透鏡，都沿所述返回光路徑設置于所述殼體內，其中所述第一透鏡包括一約為150毫米的第一焦距，且所述第二透鏡包括一約為88. 9毫米的第二焦距，并且其中所述第一和第二透鏡分開一約為238. 9毫米的距離；一光學陣列，設置于所述傳感器和所述第一和第二透鏡之間，該第一和第二透鏡沿所述返回光路徑設置在所述殼體內，其中所述光學陣列包括若干個小透鏡，設置在將部分波前聚焦至所述光檢測表面上的位置，并且其中所述傳感器設置為用于檢測照射在所述光檢測表面的聚焦位置的偏差，以確定所述波前的像差；一超聲波傳感器，設置于所述殼體上，該超聲波傳感器設置為產生基于所述殼體和眼睛之間的距離的至少一個可聽信號；一觀察器，設置于所述殼體內，且設置為使所述眼睛與所述光學軸線成一直線，其中所述觀察器進一步地沿一觀察軸設置，該觀察軸設置為相對于所述光學軸線成一傾斜角度；一顯示器，設置為顯示所述光檢測表面的測量數據 '及一假眼，包括一透鏡和一牛皮紙，其中在所述透鏡和所述牛皮紙之間具有一可調節空間，用于校準所述裝置；.其中所述眼睛可測量屈光度的范圍約為-10 +10度。
全文摘要
一種用于確定屈光眼像差的系統，包括一具有一有效焦距約為150mm的第一共軛透鏡和一有效焦距約為88.9mm的第二共軛透鏡的光學裝置。所述第一和第二共軛透鏡都沿一返回光路徑設置在一殼體內且分開一約為238.9mm的距離。該裝置使眼睛可測量屈光度的范圍約為-10～+10度。
文檔編號A61B3/103GK102988022SQ20121032834
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月6日 優先權日2011年9月9日
發明者歐文·葛德費恩, 科林·C·法倫克魯格, 丹尼爾·C·布里格斯 申請人:偉倫公司