基于CCD客观式屈光度仪的研究

　　0　引　言

　　眼睛折射光线的作用叫屈光,用屈光度来表示屈光的能力,客观式屈光度仪是应用于眼镜行业对人眼屈光度参数进行智能化测量的专用设备.人眼作为一种生物光学系统,总的屈光度并不重要,重要的是能否把外来的平行光汇聚到视网膜上.因人而异具有不同的屈光力,表现为正视、近视、远视、散光等多种状况.正视眼当平行光线射入后能成像在视网膜上,除正视眼外,其它状况都会影响到人的观测物清析度,称之为屈光度异常.单纯近视或远视眼,当平行光线射入后,不能成在视网膜上形成的焦点,这时对应的眼睛屈光不正称为球面屈光不正,其屈光度称为球镜;散光眼当平行光线射入后被屈折,但屈折在各条子午线方向并不相等,形成的像是一个椭圆或是一条直线,在两条主要子午线上,其屈光度一条最大,另一条最小,这两条子午线的屈光度差值为柱镜,其屈光度最大的子午线方向表示柱镜的光轴[1].解决屈光度异常的途径,一般是通过配戴眼镜给予矫正,而配戴眼镜的前提是对人眼屈光度参数(球镜、柱镜、光轴)的正确检测[1],通常称为验光.

　　验光技术在漫长的发展中主要经历了视力表的插片验光、电脑控制的主觉式验光[1],以及近十几年来随着光电技术发展起来的客观式验光.客观式验光是把一个确定的测量图形投影至被检眼视网膜,再由CCD检测视网膜反射出的图形,从而确定人眼的球镜、柱镜和光轴.它完全排除了被验光者的主观因素,更准确、快速地反映了人眼的光学特性,已成为验光技术发展的方向.本文在研究国内外该技术发展的基础上,进行了人眼屈光度客观式测量的图形采集与处理的研究,并取得了实际的成果.

　　1　光学测量原理

　　眼球是一个复杂的生物光学系统,由角膜、晶状体、玻璃体、视网膜组成.客观式屈光度仪就是把物理光学和生物光学融合为一体.光学系统将含设计数学模型参数的标准图形成像后,再经人眼的角膜、晶状体成像在视网膜上;经视网膜散射出的光线通过光学系统成像在CCD检测器上,利用微处理器对该图像进行处理,可计算出人眼的屈光度.由于眼球的屈光状态不一致,标准图形在CCD上成像的大小、形状也不一样,如图1所示.当光学系统补偿到位时,如果是单纯近视或远视眼,在CCD上成大小一定清晰的环,而若是散光眼,则成比较清晰的椭圆.通过电子系统对其处理便可算出人眼的屈光度值.

　　屈光度测量系统如图2,图3所示:红外发光二极管(101)发出的光经聚光镜(102)聚光后,照亮视标环(103),由测量透镜1(104)、析光镜(105)、物镜(108)投影到受检眼的视网膜上,形成圆环状图形.视标环和视网膜处于共轭位置.受检眼视网膜散射的像经过物镜和析光镜(105)的反射,再由反射镜(109)反射,经测量透镜2(110)、接力透镜(111)、摄像透镜(112)成像到检测CCD (113)上.系统中视网膜与检测CCD处于共轭位置.通过调整虚线框内补偿系统,可使不同屈光度人眼的视网膜与视标环共轭,从而在CCD上成清晰的像.