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如何申请专利

技术交底书模板-便携式验光仪

(一)技术交底书的要求:
□应清楚、完整地写明发明或实用新型的内容;
□使所属技术领域的普通技术人员能够根据此内容实施发明创造;
□使上述人员相信本发明确实可以解决现有技术不能解决的问题。
(二)技术交底书的具体样本如下:
 1)发明创造的名称:

一种光学测距装置及其便携式验光仪

 2)所属技术领域:
技术领域:
      本发明涉及一种基于SHACK-HARTMANN波前测量原理的光学测距装置及其便携式验光仪。
 3)背景技术
      3.1)详细介绍技术背景,并描述申请人所知的与发明方案最接近的已有技术(应详细介绍,以不需再去看文献即可领会该技术内容为准,如果现有技术出自专利、期刊、书籍,则提供出处);
      3.2)对现有技术存在的缺点进行客观的评述(现有技术的缺点是针对于本发明的优点来说的;如果找不出对比技术方案及其缺点,可用反推法,根据本发明的优点来找对应的缺点;本发明不能解决的缺点,不需提供;缺点可以是成本高、处理时间慢等类似问题)。
背景技术
      弱视是儿童常见眼病,根据国内外调查显示,其在儿童中的患病率是2~4%。以中国3亿儿童推算,患有弱视的儿童大约有1千万。弱视是相当严重的儿童健康问题,因为它不仅会导致单眼视力低下,而且戴上合适的矫正眼镜也不能使视力立即提高。由于立体视觉缺失,视力一旦被损害,每天面对的就是模糊的影像,使得大脑接受的信息有别于正常儿童,容易造成学习困难。同时他们还会从别人的评价中知道自己与众不同,小小年龄就承受很大的心理压力,从而导致孩子性格孤僻。此外,由于弱视,他们将来在报考大学的时候不能选择需要精细目力的专业,成年之后许多需要立体视觉的职业也无法胜任。弱视治疗效果与年龄有密切关系,年龄越小,疗效越好,如果能在早期及时发现矫治,就完全可以治愈。如错过了几个视觉发育的敏感期,12岁以后再治疗则基本无效。
      传统的视力表测试人眼视力的设备简单,容易操作,准确性比较高,因此得到广泛的应用。但这种测试方法是一种主观测试方法,需要受检测者的配合。对于不能与外界进行语言或其他方法交流的婴幼儿而言,这种方法难以奏效。而电脑验光仪在检查视力的过程中,需要被检查者集中注意力注视视力仪器中的目标,并且持续一段时间。这些特点使得电脑验光仪也不能适用于婴幼儿视力的检查。可以说,婴幼儿视力测试是一个尚未解决且亟待解决的问题。
      手持式自动验光仪可解决需通过视力筛查的问题,且可携带到医疗场所以外的任何地方进行筛查,由于在检查过程中需要最小的合作性,非常适用于婴幼儿或残障病人的视力筛查。同时,手持式验光以也可用于成年人的视力筛查。该仪器具有自动、无损伤性,准确检测出屈光度问题,无需病人作出反应,对婴幼儿、儿童及语言障碍的病人尤其适合。且该仪器设计简便易携。
      在使用手持式自动验光仪时,需要测量或确定系统的工作距离。工作距离的变化,会引起人眼球镜度测量的准确度。工作距离的误差所引起人眼球镜度的误差值与球镜度的平方成正比。比如,当工作距离误差10mm时。近视300度(-3D)时误差约9度(0.09D),正视眼误差可忽略,远视400度(4D)时误差约16度(0.16D)。现有其他验光仪中,有的采用超声测距,由于超声波束的截面较大,探测到反射超声波可能来自于人眼或者颧骨、面颊、鼻子等部位,且考虑到眼窝深度的个体差异。测量的准确度较差。
 4)发明内容:
      4.1)正面描述本发明所要解决的技术问题(对应现有技术的所有缺点;本发明解决不了的,不需提供);
      4.2)清楚完整的叙述发明创造的技术方案,应结合工艺流程图、原理框图、电路图、仿真图、布局图、设备结构图进行说明(越详细越好,可与第6部分合写;发明中每一功能的实现都要有相应的技术实现方案,不能只有原理,也不能只做功能介绍;需要详细提供与现有技术的区别技术和关联技术;每个附图都应有对应的文字描述,以他人不看附图即可明白技术方案为准;所有英文缩写都应中文注释):
      对于机械产品的发明创造应详细说明每一个结构零部件的形状、构造、部件之间的连接关系、空间位置关系、工作原理等;
      对于电器产品应描述电器元件的组成、连接关系;
对于无固定形状和结构的产品,如粉状或流体产品、化学品、药品,应描述其组分及其含量、制造工艺条件和工艺流程等;
      对于方法发明,应描述操作步骤、工艺参数等;
      4.3)简单点明本发明的关键点和欲保护点(逐项列出1、2、3、、、),并简单介绍与最好的现有技术相比,本发明有何优点(一两个自然段即可;结合技术方案来描述,做到有理有据,即用推理或因果关系的方式推理说明;可以对应所要解决的技术问题或发明目的来描述)。
发明内容:
      有鉴于此,本发明所要解决的技术问题是提供一种能够测量其与被测眼球的距离的光学测距装置及其便携式验光仪。
      本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
      一种光学测距装置,包括:
      用于发出检测光的光源、用于将所述检测光射入待测眼球的光源透镜组、用于放大由所述待测眼球的角膜反射回的检测光的波前变化的测量臂透镜组、用于测量所述测量臂透镜组汇聚的检测光的波前变化的阵列光学元件,以及,包含有光电转换模块,用于对通过所述阵列光学元件的检测光进行分析处理,以获得相应的待测眼球与测量臂透镜组之间距离的处理单元。
      其中,所述测量臂透镜组和光源透镜组分别包含至少一块透镜。
      优选的,所述的光学测距装置,还包括:
      在所述光源透镜组和测量臂透镜组与所述待测眼球之间设置的,用于分别将射入所述待测眼球的检测光和由该待测眼球反射出的检测光分为两个不同光路的分光装置。
      优选的,所述分光装置采用半透半反的分光镜;所述分光镜设置在所述光源发出的检测光能够透过该分光镜射入所述待测眼球,且所述待测眼球的角膜反射回的检测光能够由该分光镜反射到所述测量臂透镜组的位置。
      优选的,所述分光镜与所述测量臂透镜组和所述光源透镜组的光学轴线分别成45度角设置,所述测量臂透镜组与所述光源透镜组的光学轴线成90度角设置。
      另一优选实施例中,所述分光装置采用半透半反的分光镜;所述分光镜设置在所述光源发出的检测光能够由该分光镜反射入所述待测眼球,且所述待测眼球的角膜反射回的检测光能够透过该分光镜射入所述测量臂透镜组的位置。
      优选的,所述光源透镜组包括:沿所述待测眼球的角膜反射回的检测光的光路依次共轭排列的透镜和透镜。
      采用上述技术措施,可以对光源透镜组的焦距进行调节。
      进一步,所述透镜和透镜之间的距离为该两透镜的焦距之和。
      优选的,所述光电转换模块采用电荷耦合器件。
      本发明还提供一种采用所述的光学测距装置的便携式验光仪。
      与现有技术相比本发明的优点在于,在便携式验光仪进行测量的时候,能够确定其与被测眼球的距离,并进一步提高检测精度。
 5)附图:实用新型专利必须提供附图,附图中构成件可以有标记,尺寸和参数不必标注。
附图说明:
      图1是现有技术便携式验光仪一种实施例的结构示意图;
      图2是本发明便携式验光仪一种实施例的部分结构示意图;
      图3是本发明便携式验光仪一种实施例探测正视眼的波前时候,微透镜阵列成像示意图;
      图4是本发明便携式验光仪一种实施例探测远视眼的波前时候,微透镜阵列成像示意图;
      图5是本发明便携式验光仪一种实施例的结构示意图;
      图6是为在不同工作距离下被测眼球的球镜度与像阵间距的关系图。
 6)优选具体实施方式(可与第4部分合写;尽量写明所有同样能完成发明目的的替代方案,所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代,也可以是完整的技术方案):
      对于产品发明应描述产品构成、电路构成或者化学成分、各部分之间的相互关系、工作过程或操作步骤;对于方法发明应写明步骤、参数、工艺条件等,可提供多个具体实施方式。
具体实施方式
      下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
      首先,对便携式验光仪的测量精度与其与被测眼球的距离做如下说明。
      如图1所示,一个便携式验光仪包括:波前像差传感系统100和观察系统200。
      其中,波前像差传感器100发出一束探测光经过分光镜104射入到人眼视网膜上,该光束被反射回原来的装置中。反射光经过分光镜及一系列的透镜组.  射向一个微透镜阵列, 最后在CCD上成像,形成一系列的光斑。操作者通过观察系统200观看病人眼睛和校准方式来调整位置。
      观察系统200的作用是:确保仪器正对着病人并与他的眼睛保持在水平。观察系统的照明光源可以采用如一个置于微型发光二极管,发出的光经过“十”字光阑,得到一个十字光标,再经过一个放大系统及反射镜,将十字光标投影检测者的眼睛中,根据光的成像原理,检测者会认为该十字光标是由病人发出的。这样,当操做者校准十字光标和病人眼睛的位置时,即校准检测光束与病人的位置。
      如图2所示,眼轴长为专利说明书附图;工作距离专利说明书附图,是指人眼与透镜105的距离,即人眼与仪器之间的距离;透镜105与透镜106之间的距离为专利说明书附图,则专利说明书附图等于两透镜焦距之和。透镜106与微透镜阵列107之间的距离为专利说明书附图专利说明书附图为微透镜阵列107的焦距。
      对于正视眼,眼底只照亮一个点,CCD接收的是一个理想的点阵,点阵间距等于微透镜阵列点阵间距P。对于非正视眼,眼底照亮的是一个光斑。
      对于近视度为专利说明书附图 的人(一般近视的球镜度用负数标示),在专利说明书附图处的能够在视网膜上成清晰的图像。
      对于透镜105的焦距为专利说明书附图,对于距人眼专利说明书附图处的物体,物距为专利说明书附图,到焦点的距离为专利说明书附图 。对于共轭透镜系统105和106,其轴向放大率为专利说明书附图,通过透镜106后,则像到透镜106焦点的距离为专利说明书附图
      则对于透镜106的像方像距为专利说明书附图
      那么对于微透镜阵列107的物距专利说明书附图专利说明书附图
      如图3所示,为探测正视眼的波前时候,微透镜阵列成像示意图。
      如图4所示,为测量装置探测远视眼的波前,其中,虚线表示正视眼的情况。
      该物距的倒数为微透镜阵列处的屈光度专利说明书附图。由SHACK-HARTMANN波前测量装置,进行测量。其计算公式是:
专利说明书附图
      式中P为透镜阵列元间距;专利说明书附图为像阵间距相对于正视眼的变化,专利说明书附图为微透镜阵列的焦距,则得到专利说明书附图        则专利说明书附图
      有上述公式可知,人眼屈光度专利说明书附图专利说明书附图的函数。因为在测量人眼屈光度前需测量人眼与仪器之间的工作距离专利说明书附图
      如图5所示,一种采用本发明的光学测距装置的便携式验光仪的实施例,其中包括:作为光源的激光二极管101;之间的距离可移动的透镜102、103;采用850nm半透半反镜的反光镜104;105与106是相互共轭的透镜;微透镜阵列107,用于对所述微透镜阵列汇聚的检测光进行分析处理,采用了采用电荷耦合器件108以获得相应的待测眼球109与测量臂透镜组之间距离的处理单元。其中处理单元的运算部分可以选择采用PC或者单片机。
      由激光二极管101发出一束检测光,经过透镜102、103,后变成一束平行光,最后透过分光镜104,聚焦到被测眼球109的眼底;携带了人眼的波前信息的被测眼球109的眼底反射光,经分光镜104、及一对共轭的透镜105和106,射向微透镜阵列107,入射光被微透镜阵列107分割成许多子孔径, 每个微透镜把入射到它上面的平行光聚焦到电荷耦合器件108的探测平面上。
      如果入射波前为理想平面波前, 则个微透镜所形成的光斑将准确落在其焦点上, 如果入射波前受到干扰,则每个微透镜所形成的光斑将在其焦平面上偏离其焦点, 光斑的偏移量包含了入射波前的信息, 测出每个光斑的偏移量, 就可以通过专用算法重构出入射波前,最后在电荷耦合器件108上形成一系列的光斑。
      其中,能够通过调节透镜102、103之间的距离来对被测量人眼的大部分离焦量,如远视和近视,进行补偿,使检测光在眼底视网膜能形成一小光斑,利于人眼像差高精度测量。
      其中,正视眼与非正视眼的角膜曲率差异很小。被测眼球109的角膜的反射在光学上可等效为一个凸面镜反射。
      若角膜半径专利说明书附图7.8mm,凸面镜焦距专利说明书附图专利说明书附图 ,角膜的差异对次的影响可以忽略不计。
      对于平行光入射,角膜反射光可以认为是角膜凸面反射镜虚焦点发出的光。其对透镜105,物距为专利说明书附图+专利说明书附图(是指角膜凸面反射镜虚焦点位置到105的距离),像距设为专利说明书附图,则:
专利说明书附图……………

      对透镜106,物距为专利说明书附图,像距设为专利说明书附图,则:
专利说明书附图…………… ②

      对微透镜阵列,物距为专利说明书附图,则物距的倒数为微透镜阵列处的屈光度为:
专利说明书附图=专利说明书附图
      则像阵间距的变化为专利说明书附图,服从:
专利说明书附图
      上述公式可求出专利说明书附图的值。
      如图6所示,为在不同工作距离下人眼球镜度下与像阵间距(专利说明书附图)的关系图。
      其中,在某种参数设计,工作距离为40cm时,人眼球镜度与像阵间距呈线性关系,如图中的线条2所示。
      图中线条1表示在工作距离小于40cm时,对远视眼的测量灵敏度高。
      图中线条3表示在工作距离大于40cm时,对近视眼的测量灵敏度高。
      为了更好的保证测量的准确性,我们可以采用下面的方式进行测量人眼球镜度。
      第一步:先通过角膜反射光测出该仪器的工作距离专利说明书附图,及此时人眼球镜度的大小;
      第二步;对工作距离专利说明书附图及球镜度大小进行判断;
      当专利说明书附图<40cm,且球镜度为正(远视眼),此时认为测量的结果是对的,且准确度高;
      当专利说明书附图<40cm,且球镜度为负(近视眼),此时认为测量的结果准确度不够高。需将工作距离调整到专利说明书附图<40cm,重新测量。
      当专利说明书附图>40cm,且球镜度为正(远视眼),此时认为测量的结果准确度不够高。需将工作距离调整到专利说明书附图>40cm,重新测量。
      当专利说明书附图>40cm,且球镜度为负(近视眼),此时认为测量的结果是对的,且准确度高。
      上述利用角膜反射光进行测距,所需光源为平行光。在基于shack-Hartmann波前测量装置的验光仪中,为提高球镜度的测量精度,可在光源臂中加入变焦系统,此变焦系统可对人眼的屈光不正进行补偿,使得眼底被照亮的光斑直径达到最小,从而减小CCD点阵的像差,提高球镜度的测量准确度。扩大了人眼球镜度的测量范围。此变焦系统的引入会对利用角膜反射光进行测距产生影响,此影响可在计算时进行消除。
      以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。例如,实施例中所采用的微透镜阵列也可用微棱镜阵列、或微棱镜阵列与透镜组合、或二维光栅、或二维光栅与透镜组合等,诸如此类,不再穷举。


专利说明书附图
图1

专利说明书附图

图2

专利说明书附图
图3
专利说明书附图
图4

专利说明书附图

图5

专利说明书附图
图6