视光学中新型角膜检测仪和老视眼矫正器件的设计

摘要

利用角膜曲率计或者角膜地形图仪可以获得角膜表面的屈光参数。但是，目前已有的角膜曲率计多采用双像棱镜结构，且测试光标尺寸较大或者需移动，使得光学系统体积较大，不够紧凑。另外，测量散光时需要对光学系统进行旋动操作，过程复杂，降低了测量速度。角膜地形图仪可以提供全面的角膜地形信息，但对于一般性的、临床上大量度角膜曲率测量并不必要。
　　 矫正老视眼的方法有很多，其中佩戴渐进多焦点眼镜和进行老视屈光手术的方法比较普遍。虽然渐进多焦点眼镜可以提供连续的视觉，但其过渡区的两侧存在像散，且对于屈光不正严重者，较短的过渡区会造成晕眩或者不舒适感。屈光手术改变了人眼的生理结构，具有不可逆性，其对老视眼矫正的远期效果存在争议。
　　 基于上述问题，本文对角膜屈光参数的测量和老视眼的矫正进行了以下研究:
　　 设计了一款结构紧凑、快速测量的新型成像角膜曲率计，包含成像系统和照明系统两部分。成像系统采用外调焦的方式，由投影物镜、角膜、摄影物镜三部分组成，物方视场为5.5mm，像敏面选用三分之一英寸的CCD。照明系统采用柯勒照明的方式，以实现环形光标的均匀照明。设计结果为:像面分辨率达到了1331p/mm，畸变小于1％，表明像质良好;角膜表面曲率半径的测量精度为0.02mm，测量范围为5.5mm～11mm，且角膜表面曲率半径与CCD像敏面的位置和点列图的像尺寸均成线性关系，表明角膜曲率计在整个测量范围内的测量精度具有良好的一致性。结构里没有双像棱镜，且环形光标尺寸较小，实现了结构紧凑;散光数据可以直接通过环形光标像获得，实现了快速测量。
　　 提出了一种矫正近视型老视眼的非球面眼镜设计方法。选用8只近视眼作为研究对象，分别测量其波前像差和眼轴数据，并结合Gullstrand-Le Grand眼模型，构建个性化眼模型。在个性化眼模型的基础上，考虑到人眼的视场、老视眼的剩余调节力及视物特征，利用ZEMAX的多重结构功能进行非球面眼镜的优化设计。结果发现:当瞳孔直径为2mm或者2.8mm时，非球面眼镜可以使人眼在全视场（0°和±4°视场）下视远和视近时的视锐度都能达到0.8，尤其是在0°视场下，1号、5号、6号、8号人眼的视锐度可以达到1.1;当瞳孔直径增大至4mm时，人眼全视场下视远和视近时的视锐度均能达到0.6，表明本文设计的非球面眼镜可以使老视眼的远视力和近视力同时得到矫正。本文还验证了非球面眼镜可以为老视眼提供连续的视觉，且能够对较低对比度的目标实现清晰的成像。本文的非球面眼镜设计具有客观准确、简单实用的特点。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

第一节 角膜检测的方法及角膜曲率计的发展

1．1．1 角膜形态及其测量方法

1．1．2 角膜曲率计的发展概述

1．1．3 角膜曲率检测的意义

第二节 老视眼矫正的方法及非球面眼镜的设计进展

1．2．1 人眼的调节与老视现象

1．2．2 老视眼的矫正方法

1．2．3 老视眼矫正的非球面眼镜设计进展

第三节 本文主要研究内容

第二章 基础理论

第一节 人眼波前像差

第二节 眼镜学基础理论

2．2．1 面屈光力和镜片的选择

2．2．2 散光透镜

第三节 视光学医疗仪器的光学系统

2．3．1 成像系统

2．3．2 照明系统

第四节 像质评估

第五节 本章小结

第三章 角膜曲率计

第一节 设计原理

第二节 设计过程

3．2．1 设计要求

3．2．2 投影系统

3．2．3 摄影系统

3．2．4 成像系统

3．2．5 照明系统

第三节 设计结果分析

3．3．1 成像系统

3．3．2 照明系统

第四节 本章小结

第四章 矫正老视眼的非球面眼镜

第一节 构建个性化眼模型

4．1．1 Gullstrand-Le Grand眼模型

4．1．2 构建个性化眼模型

第二节 非球面眼镜设计

第三节 设计结果分析

第四节 本章小结

第五章 总结与展望

第一节 本文主要研究工作和成果

第二节 本文工作的创新点

第三节 展望

参考文献

致谢

个人简介 在学期间发表的学术论文