專利名稱：用于人眼波前像差測(cè)量及矯正的補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)用檢測(cè)設(shè)備，尤其是用于人眼波前像差測(cè) 量及矯正的裝置。
背景技術(shù)：
眼睛是人類獲取外界信息最重要的途徑，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多 變，人眼存在大量波前像差。準(zhǔn)確測(cè)量人眼像差對(duì)指導(dǎo)眼科醫(yī)生進(jìn)行 屈光矯正手術(shù)，提高人眼的成像質(zhì)量具有重要意義。個(gè)體化切削在手 術(shù)中需要很高的精確性來(lái)準(zhǔn)確的控制激光切削。因此在波前像差引導(dǎo) 的"個(gè)體化"角膜屈光手術(shù)中，波前像差的精確測(cè)量及矯正是至關(guān)重 要的。
人眼波前像差測(cè)量及矯正裝置是利用自適應(yīng)光學(xué)原理，對(duì)人眼眼
底視網(wǎng)膜的波前像差進(jìn)行精確的測(cè)量及矯正的醫(yī)療器械。測(cè)量過(guò)程中 用一束半導(dǎo)體激光從瞳孔射入眼內(nèi)，經(jīng)人眼眼底散射出的光伴隨有人
眼的波前像差，用哈特曼傳感器測(cè)量該像差，并引導(dǎo)可變形反射鏡對(duì) 該像差進(jìn)行矯正。
在人眼波前像差測(cè)量中，除了能對(duì)普通眼鏡即可以補(bǔ)償?shù)娜搜鄣?階像差進(jìn)行測(cè)量外，還可以測(cè)量出人眼中嚴(yán)重影響視覺(jué)質(zhì)量的多項(xiàng)高 階像差，從而獲得比普通驗(yàn)光更精確的測(cè)量結(jié)果。但對(duì)近視、遠(yuǎn)視度 數(shù)很大的人眼來(lái)說(shuō)，由于信標(biāo)點(diǎn)是由半導(dǎo)體激光器經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)后的一束小口徑平行光通過(guò)被觀察人眼瞳孔后在人眼眼底視網(wǎng)膜 形成的亮點(diǎn)，因此人眼像差對(duì)眼底信標(biāo)點(diǎn)的形狀和大小有直接影響， 由于通過(guò)人眼瞳孔的激光束口徑小，正常視力的人眼在小口徑內(nèi)像差 較小，對(duì)眼底信標(biāo)點(diǎn)的影響小，但屈光不正視力異常的人眼在小口徑 內(nèi)的像差對(duì)眼底信標(biāo)點(diǎn)就有明顯的影響。對(duì)于近視或遠(yuǎn)視度數(shù)很大的 人眼來(lái)說(shuō)，信標(biāo)光射入人眼瞳孔后并不聚焦在人眼視網(wǎng)膜上，而是聚 焦在視網(wǎng)膜前方或后方，從人眼眼底散射通過(guò)瞳孔射出的光不再是平 行光。因此在對(duì)該人眼進(jìn)行波前像差測(cè)量時(shí)，哈特曼傳感器檢測(cè)到的 信號(hào)十分微弱，這樣會(huì)嚴(yán)重影響人眼像差的測(cè)量精度。
人眼波前像差矯正過(guò)程中，除了能對(duì)普通眼鏡即可補(bǔ)償?shù)娜搜鄣?階像差進(jìn)行矯正外，還可以矯正人眼中嚴(yán)重影響視覺(jué)質(zhì)量的多項(xiàng)高階 像差，從而獲得比普通眼鏡更好的矯正效果。對(duì)于變形反射鏡來(lái)說(shuō)， 只能矯正較小的離焦量，對(duì)離焦量很大的人眼，變形反射鏡無(wú)法完成
矯正。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明本系統(tǒng)使用的變形反射鏡只能對(duì)士1.5D以內(nèi)的
離焦量進(jìn)行矯正，超過(guò)此數(shù)值的離焦，變形反射鏡無(wú)法進(jìn)行矯正。此 外，變形反射鏡的大部分矯正能力都用來(lái)矯正本可用普通眼鏡就可以 矯正的低階像差，也是不必要的浪費(fèi)。如果采取某種補(bǔ)償措施預(yù)先將 離焦量矯正掉，本系統(tǒng)所用的變形反射鏡的變形量就可以小很多，不 但可以提高可變形鏡的矯正精度，還可以降低設(shè)計(jì)和加工難度，從而 有利于降低制造成本。
目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)對(duì)上述兩種問(wèn)題進(jìn)行了初步的解決。在專利"活 體人眼視網(wǎng)膜細(xì)胞成像儀的預(yù)補(bǔ)償裝置"中，采用在人眼托架的近前方設(shè)置用于安裝補(bǔ)償人眼的球鏡補(bǔ)償片的固定插槽即插片式補(bǔ)償法，
對(duì)人眼的離焦量進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。該申請(qǐng)?zhí)枮?00420060165. X。以及其 他相關(guān)專利中使用手動(dòng)平移臺(tái)來(lái)改變前組調(diào)焦透鏡和后組調(diào)焦透鏡 之間的距離等方式對(duì)人眼波前像差進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償及矯正。但插片式補(bǔ)償 法的補(bǔ)償精度有限，因?yàn)榇蟛糠昼R片的最小度數(shù)為25度。采用手動(dòng) 平臺(tái)的方法，速度、精度都受到很大限制，同時(shí)移動(dòng)量也很難精確計(jì) 算。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是要提供一種用于人眼波前像差測(cè)量及^^正的補(bǔ)償 裝置，該裝置將精密電控平移臺(tái)應(yīng)用于該裝置中的調(diào)焦系統(tǒng)和離焦補(bǔ) 償系統(tǒng)中，通過(guò)調(diào)焦系統(tǒng)對(duì)視力異常人眼的離焦量進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，使信 標(biāo)光能精確的聚焦于被測(cè)量人眼的視網(wǎng)膜，提高眼底信標(biāo)點(diǎn)質(zhì)量，進(jìn) 而提高人眼像差的測(cè)量精度；通過(guò)通過(guò)離焦補(bǔ)償系統(tǒng)，對(duì)哈特曼檢測(cè) 出的人眼像差中的離焦量進(jìn)行精密矯正，從而提高可變形反^t鏡的矯 正精度，降低變形反射鏡校正時(shí)對(duì)變形量要求，使儀器設(shè)備制造成本 降低。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下
一種用于人眼波前像差測(cè)量及矯正的補(bǔ)償裝置，包括調(diào)焦系統(tǒng)、
離焦補(bǔ)償系統(tǒng)，其特點(diǎn)是調(diào)焦系統(tǒng)包括擴(kuò)束透鏡、準(zhǔn)直透鏡和精密 電控平移臺(tái)，其中準(zhǔn)直透鏡固定在精密電控平移臺(tái)的可移動(dòng)端，精密
電控平移臺(tái)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連；準(zhǔn)直透鏡隨著計(jì)算機(jī)控制的平移 臺(tái)的移動(dòng)端共同移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)焦系統(tǒng)的調(diào)焦功能；離焦補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)置在分光鏡與可變形反射鏡之間，并由一望遠(yuǎn)系統(tǒng)和精密電控平移臺(tái)構(gòu) 成，其中精密電控平移臺(tái)設(shè)置在望遠(yuǎn)系統(tǒng)的兩透鏡之間，并與計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)相連；精密電控平移臺(tái)上還裝有四塊反射鏡，其中兩塊反射 鏡固定在精密電控平移臺(tái)的固定端，另兩塊反射鏡固定在精密電控平 移臺(tái)的可移動(dòng)端，并隨計(jì)算機(jī)控制的精密電控平移臺(tái)移動(dòng)端共同移 動(dòng)，改變兩透鏡之間的光學(xué)距離。
在離焦補(bǔ)償系統(tǒng)中精密電控平移臺(tái)行程為lOOmm。 本實(shí)用新型的有益效果是將精密電控平移臺(tái)應(yīng)用于調(diào)焦系統(tǒng)和 離焦補(bǔ)償系統(tǒng)中，在整個(gè)裝置中僅通過(guò)移動(dòng)電控平移臺(tái)就可實(shí)現(xiàn)調(diào)焦 和離焦補(bǔ)償功能，不需移動(dòng)裝置中的任何其他光學(xué)原件，通過(guò)調(diào)焦系 統(tǒng)對(duì)視力異常人眼的離焦量進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，使信標(biāo)光能精確的聚焦于被 測(cè)量人眼的視網(wǎng)膜，提高眼底信標(biāo)點(diǎn)質(zhì)量，進(jìn)而提高人眼像差的測(cè)量 精度；
使用離焦補(bǔ)償裝置對(duì)哈特曼傳感器檢測(cè)出的人眼離焦量進(jìn)行精 密矯正，從而提高可變形反射鏡的矯正精度，降低變形反射鏡校正時(shí) 對(duì)變形量要求，使儀器設(shè)備制造成本降低。電控平移臺(tái)的加入增加了 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且操作方便。同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制使平移臺(tái)的移動(dòng) 精度達(dá)到了微米量級(jí)，進(jìn)而大大提高了人眼像差測(cè)量和矯正精度。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有很大的完善；對(duì)比插片式的補(bǔ)償方 式，更具有連續(xù)性，可以不受限制的對(duì)任何大小的離焦量進(jìn)行矯正； 與手動(dòng)式平移臺(tái)相比具有精確、速度快、移動(dòng)量確定等優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的人眼波前像差測(cè)量及矯正系統(tǒng)的光路圖2是補(bǔ)償系統(tǒng)程序控制流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳述。
如圖1所示，人眼波前像差測(cè)量及矯正系統(tǒng)，包括由LD半導(dǎo)體
激光器構(gòu)成的信標(biāo)光源1、調(diào)焦系統(tǒng)2、 一號(hào)反射鏡3、分光鏡4、 被測(cè)量人眼5、離焦補(bǔ)償系統(tǒng)6、可變形反射鏡7、 二號(hào)反射鏡8、 口徑匹配系統(tǒng)9、哈特曼傳感器10、計(jì)算機(jī)ll、高壓放大器12。
本實(shí)用新型為用于人眼波前像差測(cè)量及矯正的補(bǔ)償裝置，設(shè)置在 由信標(biāo)光源1、調(diào)焦系統(tǒng)2、離焦補(bǔ)償系統(tǒng)6、根據(jù)哈特曼波前傳感 器10測(cè)量像差控制并引導(dǎo)變形反射鏡對(duì)該像差進(jìn)行矯正的光學(xué)自適 應(yīng)系統(tǒng)組成的人眼波前像差測(cè)量及矯正系統(tǒng)中。
(1) 調(diào)焦系統(tǒng)由擴(kuò)束透鏡Ll、準(zhǔn)直透鏡L2和精密電控平移臺(tái) 組成，該系統(tǒng)可對(duì)人眼的離焦量進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。其中準(zhǔn)直透鏡L2固定 在平移臺(tái)上的可移動(dòng)端，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11控制。通過(guò)控制該 平移臺(tái)對(duì)準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行調(diào)焦，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦系統(tǒng)的調(diào)焦功能，使信標(biāo) 光能準(zhǔn)確的聚焦于被測(cè)量人眼5的視網(wǎng)膜處，提高人眼5像差的測(cè)量 精度。
(2) 在分光鏡4與可變形反射鏡7之間加入離焦補(bǔ)償系統(tǒng)6， 該系統(tǒng)由一望遠(yuǎn)系統(tǒng)和精密電控平移臺(tái)構(gòu)成。其中精密平移臺(tái)設(shè)置在 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的兩透鏡L3， L4之間，通過(guò)計(jì)算機(jī)ll控制，移動(dòng)精密精密 電控平移臺(tái)，對(duì)被觀察人眼的離焦量進(jìn)行矯正。變形反射鏡7僅對(duì)人眼像差中除去離焦的其他像差進(jìn)行矯正，使人眼像差的f^正效果更 好、精度更高。同時(shí)也大大降低了變形反射鏡7矯正單元變形量的要 求，使波前校正器的設(shè)計(jì)、制造和加工更容易，制造成本降低。
(3)在整個(gè)裝置中僅通過(guò)移動(dòng)電控平移臺(tái)就可實(shí)現(xiàn)被測(cè)量人眼的 離焦量預(yù)補(bǔ)償和矯正功能。不需移動(dòng)裝置中的任何其他光學(xué)原件。通 過(guò)此方法既可以方便控制又可以增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)計(jì) 算機(jī)控制使平移臺(tái)的移動(dòng)精度達(dá)到了微米量級(jí)，進(jìn)而大大提高了人眼 像差測(cè)量和矯正的精度。
本實(shí)用新型的工作原理(如圖l， 2所以)由LD半導(dǎo)體激光器
構(gòu)成的信標(biāo)光源1發(fā)出的信標(biāo)光，由調(diào)焦系統(tǒng)2中的擴(kuò)束透鏡Ll和 準(zhǔn)直透鏡L2進(jìn)行擴(kuò)束、準(zhǔn)直，經(jīng)一號(hào)反射鏡3反射后，再經(jīng)分光鏡 4反射進(jìn)入人眼5的瞳孔；被觀察人眼5眼底散射的信標(biāo)光透過(guò)分光 鏡再透過(guò)離焦補(bǔ)償系統(tǒng)6，經(jīng)變形反射鏡7反射，通過(guò)二號(hào)反射鏡8 反射，再通過(guò)口徑匹配系統(tǒng)9進(jìn)入哈特曼波前傳感器10，哈特曼傳 感器10將測(cè)得的誤差信號(hào)送至控制計(jì)算機(jī)11，通過(guò)計(jì)算機(jī)11觀察 哈特曼傳感器10接收到的信號(hào)的圖像，即人眼波前像差光斑點(diǎn)陣圖。 移動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)2中的電控平移臺(tái)，直到顯示器中人眼的光斑點(diǎn)陣圖最 清晰，然后進(jìn)行人眼波前像差的測(cè)量及矯正。由信標(biāo)光源1發(fā)出的 信標(biāo)光，由調(diào)焦系統(tǒng)2，經(jīng)一號(hào)反射鏡3反射后，再經(jīng)分光鏡反射入 人眼的瞳孔；被觀察人眼5眼底散射的信標(biāo)光透過(guò)分光鏡再透過(guò)離焦 補(bǔ)償系統(tǒng)6，經(jīng)變形反射鏡7反射，通過(guò)二號(hào)反射鏡8反射，再通過(guò) 口徑匹配系統(tǒng)9進(jìn)入哈特曼波前傳感器10，哈特曼傳感器10將測(cè)得的誤差信號(hào)送至控制計(jì)算機(jī)11，計(jì)算機(jī)11將像差中的離焦量轉(zhuǎn)換成 相應(yīng)的位移量，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)11采集卡的開(kāi)關(guān)量輸出端向細(xì)分 電路發(fā)出脈沖信號(hào)，細(xì)分電路就會(huì)驅(qū)動(dòng)平移臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)， 從而對(duì)哈特曼波前傳感器10測(cè)得的離焦量進(jìn)行矯正。計(jì)算機(jī)11再將 離焦量除外的的其他像差處理成控制信號(hào)，控制信號(hào)送高壓放大器 12放大后，施加到變形反射鏡7上，從而對(duì)人眼的波前像差進(jìn)行矯 正。
在離焦補(bǔ)償系統(tǒng)6中精密電控平移臺(tái)行程為100mm。精密電控平 移臺(tái)上裝有四塊反射鏡Ml、 M2、 M3、 M4。其中反射鏡M1，M2設(shè)置在 平移臺(tái)的一端固定不動(dòng)，將反射鏡M3， M4固定在平移臺(tái)的可移動(dòng)端， 通過(guò)計(jì)算機(jī)11控制反射鏡M3， M4隨著精密電控平移臺(tái)的移動(dòng)端共同 移動(dòng)。從而來(lái)改變擴(kuò)束透鏡Ll和準(zhǔn)直透鏡L2之間的光學(xué)距離。系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中，使用三十二細(xì)分電路控制精密電控平移臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)，通過(guò) 計(jì)算機(jī)l]采集卡向細(xì)分電路發(fā)出脈沖信號(hào)，來(lái)控制平移臺(tái)的移動(dòng)。 使用VB對(duì)采集卡進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)平移臺(tái)控制。
補(bǔ)償系統(tǒng)6程序控制過(guò)程如圖2所示開(kāi)始測(cè)量，將哈特曼傳感 器檢測(cè)出的離焦量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的位移量，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制平移臺(tái)移 動(dòng)，對(duì)檢測(cè)出的離焦量進(jìn)行矯正。繼續(xù)用哈特曼傳感器進(jìn)行檢測(cè)，如 果像差中離焦不為零，繼續(xù)移動(dòng)電控平移臺(tái)，對(duì)離焦量進(jìn)行矯正；如 果像差中離焦為零，停止移動(dòng)電控平移臺(tái)，退出程序。
權(quán)利要求1. 一種用于人眼波前像差測(cè)量及矯正的補(bǔ)償裝置，包括調(diào)焦系統(tǒng)(2)、離焦補(bǔ)償系統(tǒng)(6)，其特征在于，所述調(diào)焦系統(tǒng)(2)包括擴(kuò)束透鏡(L1)、準(zhǔn)直透鏡(L2)和精密電控平移臺(tái)，其中準(zhǔn)直透鏡(L2)固定在精密電控平移臺(tái)的可移動(dòng)端，并與計(jì)算機(jī)(11)控制系統(tǒng)相連；所述離焦補(bǔ)償系統(tǒng)(6)設(shè)置在分光鏡(4)與可變形反射鏡(7)之間，并由一望遠(yuǎn)系統(tǒng)和精密電控平移臺(tái)構(gòu)成，其中精密電控平移臺(tái)設(shè)置在望遠(yuǎn)系統(tǒng)的兩透鏡(L3，L4)之間，并與計(jì)算機(jī)(11)控制系統(tǒng)相連；所述精密電控平移臺(tái)上還裝有四塊反射鏡(M1、M2、M3、M4)，其中反射鏡(M1，M2)固定在精密電控平移臺(tái)的固定端，反射鏡(M3，M4)固定在精密電控平移臺(tái)的可移動(dòng)端，反射鏡(M3，M4)隨計(jì)算機(jī)(11)控制的精密電控平移臺(tái)移動(dòng)端共同移動(dòng)，改變兩透鏡(L3，L4)之間的光學(xué)距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于人眼波前像差測(cè)量及矯正的補(bǔ)償裝置， 其特征在于，在所述離焦補(bǔ)償系統(tǒng)(6)中的精密電控平移臺(tái)行程為 lOOmm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于人眼波前像差測(cè)量及矯正的補(bǔ)償裝置，包括調(diào)焦系統(tǒng)、離焦補(bǔ)償系統(tǒng)，調(diào)焦系統(tǒng)包括擴(kuò)束透鏡、準(zhǔn)直透鏡和精密電控平移臺(tái)，準(zhǔn)直透鏡固定在精密電控平移臺(tái)的可移動(dòng)端；離焦補(bǔ)償系統(tǒng)由一望遠(yuǎn)系統(tǒng)和精密電控平移臺(tái)構(gòu)成，其中精密電控平移臺(tái)設(shè)置在望遠(yuǎn)系統(tǒng)的兩透鏡之間，并與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連；離焦補(bǔ)償系統(tǒng)中的精密電控平移臺(tái)上還裝有四塊反射鏡，其中兩塊反射鏡固定在精密電控平移臺(tái)的固定端，另兩塊反射鏡固定在精密電控平移臺(tái)的可移動(dòng)端。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有很大的完善；對(duì)比插片式的補(bǔ)償方式，更具有連續(xù)性，可以不受限制的對(duì)任何大小的離焦量進(jìn)行矯正；與手動(dòng)式平移臺(tái)相比具有精確、速度快、移動(dòng)量確定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B3/103GK201234974SQ20082005701
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者穎 周, 莊松林, 張培茗, 亮 曹, 雪 楊, 謝海明, 陳家璧 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)