CN204033313U - 高精准度验光仪的光学结构 - Google Patents

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Abstract

高精准度验光仪的光学结构涉及光学器件。高精准度验光仪的光学结构,包括一光学测量***,光学测量***内设有一平行光源、一光源透镜组;光源透镜组包括一第一偏振分光镜,平行光源的发光方向与第一偏振分光镜的反光面呈45°夹角,第一偏振分光镜的反射方向上设有出瞳口;第一偏振分光镜后方设有一夏克-哈特曼波前传感器,出瞳口、第一偏振分光镜、夏克-哈特曼波前传感器前后依次排布,出瞳口与夏克-哈特曼波前传感器的连线与第一偏振分光镜的反光面呈45°夹角。本实用新型利用夏克-哈特曼波前传感器的探测技术来测量人眼波像差,可以同时检测高阶像差与低阶像差。

Description

高精准度验光仪的光学结构
技术领域
本实用新型涉及光学领域,具体涉及验光仪。
背景技术
眼睛是人体中重要的光学***,它的光学性能人们现在还没有完全了解。现在常用的医疗设备仅能对人眼像差中的离焦(远、近视)和象散(散光)等低阶像差进行定量的测量和校正,但人眼像差除了低阶像差外还存在一定量的不规则高阶像差,对人眼的光学性能也有影响。
现有的验光仪的测量方法有主观测量与客观测量两种。主观测量主要有空间分辨折射仪法,客观测量主要有激光光线追踪法。采用空间分辨折射仪法具有很大的波前测量动态范围,但是该方法主观性较强,耗时久。激光光线追踪法实际上是空间分辨折射仪的客观波前探测的翻版,该方法增强了探测的客观性,但仍存在光点分布不均等因素所引起的误差问题。
现有的验光仪无法对人眼的像差进行精确测量,故测量精度不高,市面上的验光仪无法实现医用验光仪所需的高精度测量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供高精准度验光仪的光学结构,以解决至少一个上述技术问题。
高精准度验光仪的光学结构,包括一光学测量***,其特征在于,所述光学测量***内设有一平行光源、一光源透镜组;
所述光源透镜组包括一第一偏振分光镜,所述平行光源的发光方向与所述第一偏振分光镜的反光面呈45°夹角,所述第一偏振分光镜的反射方向上设有出瞳口;
第一偏振分光镜后方设有一夏克-哈特曼波前传感器,所述出瞳口、所述第一偏振分光镜、所述夏克-哈特曼波前传感器前后依次排布,所述出瞳口与所述夏克-哈特曼波前传感器的连线与所述第一偏振分光镜的反光面呈45°夹角。
本实用新型将夏克-哈特曼波前传感器作为验光仪所需的检测装置,利用夏克-哈特曼波前传感器的探测技术来测量人眼波像差,可以同时检测高阶像差与低阶像差。将一束光经过光源透镜组后,入射到人眼,经人眼眼底反射后,携带有眼波像差的反射光从人眼瞳孔出射进入夏克-哈特曼波前传感器,利用哈特曼波前传感器的像差探测及复原技术给出人眼波像差。人眼能适应的光束波长是有规定区间的,通过所述第一偏振分光镜将照明光束中不在规定区间内的光束波长滤去,防止在验光过程中对眼睛的损伤。所述光源透镜组的出射光朝向待测眼球,在所述待测眼球的眼底生成一反射光,所述反射光经所述第一偏振分光镜透射入一夏克-哈特曼波前传感器,所述反射光朝向所述夏克-哈特曼波前传感器的感光面。
所述光源透镜组还包括一第二偏振分光镜,所述平行光源的发光方向与所述第二偏振分光镜的反光面呈45°夹角,所述第二偏振分光镜的反光面朝向所述第一偏振分光镜的反光面,所述第二偏振分光镜的发光面平行于所述第一偏振分光镜的反光面。
通过在平行光源的发光方向上设有第二偏振分光镜,所述平行光源经所述第二偏振分光镜反射后朝向所述第一偏振分光镜的反光面,偏振分光镜具有偏振特征用以消除杂光,本实用新型通过设有两个偏振分光镜提高了消除杂光的效果,此外,根据两个偏振分光镜与光源的位置摆放关系为了在节约光路空间的前提下,提高测量精度。
所述第一偏振分光镜与所述出瞳口之间设有一第一分束镜,所述出瞳口、所述第一分束镜、所述第一偏振分光镜、所述夏克-哈特曼波前传感器前后依次排布,所述第一分束镜的反射面与所述第一分束镜、第一偏振分光镜两者间的连线呈一135°夹角。从而使待测光束途径所述第一偏振分光镜、第一分束镜后到达出瞳口进入待测眼球,在待测眼球眼底进行反射后,再途径第一分束镜、第一偏振分光镜进去夏克-哈特曼波前传感器。
所述第一分束镜的反射方向上设有第二分束镜,所述第二分束镜的一面朝向一投影机构的成像基片,所述第二分束镜的另一面朝向一摄像机构的芯片感光面;
所述投影机构的出光口位于出瞳口,所述摄像机构的入光口位于所述出瞳口;
所述成像基片设置在一自动平移机构上,所述自动平移机构包括一电动机、一传动***、一运动部件,所述成像基片固定在运动部件上;
还包括一处理器***,所述处理器***的信号输入端连接所述摄像机构的信号输出端,所述处理器***的信号输出端连接一电动机控制机构,所述电动机控制机构连接所述电动机。
本实用新型通过投影机构与摄像机构相结合,去检测出瞳口与验光者瞳孔发生偏离情况,通过自动平移机构进而调整投影机构在验光者瞳孔上的成像情况。提高验光仪的测量精度。
所述处理器***可以为单片机***、ARM***或其他类似小型处理器***。
所述第二分束镜设有反射面侧朝向所述摄像机构的芯片感光面;所述第二分束镜非反射面侧朝向所述投影机构的成像基片。
所述第二分束镜的一面通过一反光镜朝向所述投影机构的成像基片,所述反光镜的反光面竖直方向上向左倾斜45°。本实用新型通过反光镜从而缩小了光束的传输路径,节约了设备的空间。
所述夏克-哈特曼波前传感器包括一微透镜,所述微透镜的入光端设有突起。
作为一种优选方案,所述夏克-哈特曼波前传感器,包括一CCD图像传感器;所述CCD图像传感器的受光面朝向所述微透镜的出光处。CCD成像质量高,低噪。通过所述CCD图像传感器采集微透镜形成的阵列光斑图像。
作为一种优选方案,所述夏克-哈特曼波前传感器,还包括一CMOS图像传感器;所述CMOS图像传感器的受光面朝向所述微透镜的出光处。与CCD图像传感器相比,CMOS图像传感器具有体积小,耗电量不到CCD图像传感器的1/10,售价也比CCD图像传感器便宜1/3的优点。焦度计采用CMOS图像传感器后,可以进一步降低成本。通过所述CMOS图像传感器采集微透镜形成的阵列光斑图像。
所述夏克-哈特曼波前传感器连接一信号处理模块,所述信号处理模块连接一显示屏。用于显示测量的数值。所述显示屏位于所述验光仪主体的壳体上,所述显示屏与所述壳体转动连接。
所述微透镜包括一透明基片,所述透明基片上纵横交错设有至少200个突起;
所述至少200个突起中相邻的所述突起固定连接。
通过将突起之间不设有间隔,有效地防止了传统微透镜相邻的突起之间设有间隔而导致的相互间的透射率不一致,容易产生杂光的现象。便于聚焦。
所述微透镜的入光端不设有突起处均匀涂覆有一挡光层。避免杂光,提高成像效率。
附图说明
图1是本实用新型的一种整体示意图;
图2是本实用新型的一种具体结构示意图;
图3是本实用新型微透镜的一种结构示意图;
图4为本实用新型微透镜采用图3结构的俯视图;
图5为本实用新型微透镜的一种局部放大图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本实用新型。
参照图1、图2、图3、图4、图5,高精准度验光仪的光学结构,包括一光学测量***,光学测量***内设有一平行光源、一光源透镜组11;光源透镜组11包括一第一偏振分光镜21,平行光源的发光方向与第一偏振分光镜21的反光面呈45°夹角,第一偏振分光镜21的反射方向上设有出瞳口12;第一偏振分光镜21后方设有一夏克-哈特曼波前传感器13,出瞳口12、第一偏振分光镜21、夏克-哈特曼波前传感器13前后依次排布,出瞳口12与夏克-哈特曼波前传感器13的连线与第一偏振分光镜21的反光面呈45°夹角。本实用新型将夏克-哈特曼波前传感器13作为验光仪所需的检测装置,利用夏克-哈特曼波前传感器13的探测技术来测量人眼波像差,可以同时检测高阶像差与低阶像差。将一束光经过光源透镜组11后,入射到人眼,经人眼眼底反射后,携带有眼波像差的反射光从人眼瞳孔出射进入夏克-哈特曼波前传感器13,利用哈特曼波前传感器的像差探测及复原技术给出人眼波像差。人眼能适应的光束波长是有规定区间的,通过第一偏振分光镜21将照明光束中不在规定区间内的光束波长滤去,防止在验光过程中对眼睛的损伤。出瞳口12即为待测眼球的观察处,投影机构的成像处。光源透镜组11的出射光朝向待测眼球,在待测眼球的眼底生成一反射光,反射光透射入一夏克-哈特曼波前传感器13,反射光朝向夏克-哈特曼波前传感器13的感光面。当自动平移机构矫正后,待测眼球可以清楚的看到投影机构投影的画面。
光源透镜组11还包括一第二偏振分光镜22,平行光源的发光方向与第二偏振分光镜22的反光面呈45°夹角,第二偏振分光镜22的反光面朝向第一偏振分光镜21的反光面,第二偏振分光镜22的发光面平行于第一偏振分光镜21的反光面。平行光源经第二偏振分光镜22反射后朝向第一偏振分光镜21的反射面,偏振分光镜具有偏振特征用以消除杂光,本实用新型通过设有两个偏振分光镜提高了消除杂光的效果,此外,根据两个偏振分光镜与光源的位置摆放关系为了在节约光路空间的前提下,提高测量精度。
第一偏振分光镜21与出瞳口12之间设有一第一分束镜23,出瞳口12、第一分束镜23、第一偏振分光镜21、夏克-哈特曼波前传感器13前后依次排布,第一分束镜23的反射面与第一分束镜23、第一偏振分光镜21两者间的连线呈一135°夹角。从而使待测光束途径第一偏振分光镜21、第一分束镜23后到达出瞳口12进入待测眼球,在待测眼球眼底进行反射后,再途径第一分束镜23、第一偏振分光镜21进去夏克-哈特曼波前传感器13。
第一分束镜23的反射方向上设有第二分束镜24,第二分束镜24的一面朝向一投影机构26的成像基片,第二分束镜24的另一面朝向一摄像机构25的芯片感光面;投影机构26的出光口位于出瞳口12,摄像机构的入光口位于出瞳口12;成像基片设置在一自动平移机构上,自动平移机构包括一电动机、一传动***、一运动部件,成像基片固定在运动部件上;还包括一处理器***,处理器***的信号输入端连接摄像机构的信号输出端,处理器***的信号输出端连接一电动机控制机构,电动机控制机构连接电动机。本实用新型通过投影机构26与摄像机构相结合,去检测出瞳口12与验光者瞳孔发生偏离情况,通过自动平移机构进而调整投影机构26在验光者瞳孔上的成像情况。提高验光仪的测量精度。
处理器***可以为单片机***、ARM***或其他类似小型处理器***。
第二分束镜24设有反射面侧朝向摄像机构25的芯片感光面;第二分束镜24非反射面侧朝向投影机构26的成像基片。
第二分束镜24的一面通过一反光镜朝向投影机构26的成像基片,反光镜的反光面竖直方向上向左倾斜45°。本实用新型通过反光镜从而缩小了光束的传输路径,节约了设备的空间。
作为一种优选方案,夏克-哈特曼波前传感器13,包括一CCD图像传感器;CCD图像传感器的受光面朝向微透镜的出光处。CCD成像质量高,低噪。通过CCD图像传感器采集微透镜形成的阵列光斑图像。
作为一种优选方案,夏克-哈特曼波前传感器13,还包括一CMOS图像传感器;CMOS图像传感器的受光面朝向微透镜的出光处。与CCD图像传感器相比,CMOS图像传感器具有体积小,耗电量不到CCD图像传感器的1/10,售价也比CCD图像传感器便宜1/3的优点。焦度计采用CMOS图像传感器后,可以进一步降低成本。通过CMOS图像传感器采集微透镜形成的阵列光斑图像。
夏克-哈特曼波前传感器13连接一信号处理模块,信号处理模块连接一显示屏。用于显示测量的数值。信号处理模块可以是单片机***、ARM***或其他类似小型处理器***。
夏克-哈特曼波前传感器包括一微透镜,微透镜的入光端设有突起。微透镜1包括一透明基片,透明基片上纵横交错设有至少200个突起2;至少200个突起2中相邻的突起2固定连接。通过将突起2之间不设有间隔,有效地防止了传统微透镜1相邻的突起2之间设有间隔而导致的相互间的透射率不一致,容易产生杂光的现象。便于聚焦。微透镜1的入光端不设有突起2处均匀涂覆有一挡光层。避免杂光,提高成像效率。突起2包括上部、下部,上部固定连接下部,以形成一半球型突起2,下部为长方体,上部的横截面与纵截面呈弧形,弧形的弧度不大于180°。优选为,弧形的弧度不大于90°,不小于30°。从而实现高折射率。长方体的长不小于0.3mm,且不大于0.5mm;宽不小于0.3mm,且不大于0.5mm;高不小于7μm,且不大于11μm。
至少200个半球型突起2中相邻的半球型突起2的下部相互固定连接成一长方体型透光部;长方体型透光部的长不小于5mm,且不大于8mm;宽不小于5mm,且不大于8mm;高不小于7μm,且不大于11μm。长方体型透光部的前壁、后壁、左壁、右壁上设有挡光层。从而实现长方体型透光部的下底进行透光,通过长方形透光部上方设有一弧形结构进行聚光。透明基片1的长不小于12mm,不大于16mm;透明基片1的宽不小于12mm,不大于16mm;透明基片1的高不小于1mm,不大于3mm。挡光层可以是由AZ光胶涂覆而成的挡光层。AZ正性光胶当厚度大于10μm时,在200~285nm的紫外光区几乎不透光。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述使用方法的限制,上述使用方法和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.高精准度验光仪的光学结构,包括一光学测量***,其特征在于,所述光学测量***内设有一平行光源、一光源透镜组;
所述光源透镜组包括一第一偏振分光镜,所述平行光源的发光方向与所述第一偏振分光镜的反光面呈45°夹角,所述第一偏振分光镜的反射方向上设有出瞳口;
第一偏振分光镜后方设有一夏克-哈特曼波前传感器,所述出瞳口、所述第一偏振分光镜、所述夏克-哈特曼波前传感器前后依次排布,所述出瞳口与所述夏克-哈特曼波前传感器的连线与所述第一偏振分光镜的反光面呈45°夹角。
2.根据权利要求1所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述光源透镜组还包括一第二偏振分光镜,所述平行光源的发光方向与所述第二偏振分光镜的反光面呈45°夹角,所述第二偏振分光镜的反光面朝向所述第一偏振分光镜的反光面,所述第二偏振分光镜的发光面平行于所述第一偏振分光镜的反光面。
3.根据权利要求1或2所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述第一偏振分光镜与所述出瞳口之间设有一第一分束镜,所述出瞳口、所述第一分束镜、所述第一偏振分光镜、所述夏克-哈特曼波前传感器前后依次排布,所述第一分束镜的反射面与所述第一分束镜、第一偏振分光镜两者间的连线呈一135°夹角。
4.根据权利要求3所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述第一分束镜的反射方向上设有第二分束镜,所述第二分束镜的一面朝向一投影机构的成像基片,所述第二分束镜的另一面朝向一摄像机构的芯片感光面;
所述投影机构的出光口位于出瞳口,所述摄像机构的入光口位于所述出瞳口;
所述成像基片设置在一自动平移机构上,所述自动平移机构包括一电动机、一传动***、一运动部件,所述成像基片固定在运动部件上;
还包括一处理器***,所述处理器***的信号输入端连接所述摄像机构的信号输出端,所述处理器***的信号输出端连接一电动机控制机构,所述电动机控制机构连接所述电动机。
5.根据权利要求1所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述夏克-哈特曼波前传感器包括一微透镜,所述微透镜的入光端设有突起。
6.根据权利要求5所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述夏克-哈特曼波前传感器,包括一CCD图像传感器;所述CCD图像传感器的受光面朝向所述微透镜的出光处。
7.根据权利要求5所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述夏克-哈特曼波前传感器,还包括一CMOS图像传感器;所述CMOS图像传感器的受光面朝向所述微透镜的出光处。
8.根据权利要求5所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述微透镜包括一透明基片,所述透明基片上纵横交错设有至少200个突起;
所述至少200个突起中相邻的所述突起固定连接。
9.根据权利要求1所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述夏克-哈特曼波前传感器连接一信号处理模块,所述信号处理模块连接一显示屏。
10.根据权利要求9所述的高精准度验光仪的光学结构,其特征在于,所述显示屏位于所述验光仪主体的壳体上,所述显示屏与所述壳体转动连接。
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