屈光测定器以及采用此屈光测定器测量屈光的方法

摘要

本发明涉及屈光测定器以及采用此屈光测定器测量屈光的方法。本发明涉及一种屈光测定器(100)，该屈光测定器包括：-一个封闭体，该封闭体包括一个包含第一光学窗口的正面以及一个包含第二光学窗口的背面，该第二光学窗口与该第一光学窗口沿着一条观察光轴对准；以及-使得能够沿着该观察光轴进行观察的至少一个视觉补偿装置。该视觉补偿装置在该第一窗口与该第二窗口之间包括沿着该光轴具有球面屈光力的一个第一光学元件，所述球面屈光力是可变的；该封闭体是安装在一个可定向固持器(104)上，该可定向固持器是相对于一个静止部分(102)围绕一条水平轴线(H)可旋转的。还描述了一种用于采用此屈光测定器来测量屈光的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及视力测定领域。

本发明更具体是涉及屈光测定器以及使用此屈光测定器测量屈光的方 法。

背景技术

在测量患者的视觉敏锐度的背景下，已经提出了例如借助于试验眼镜 架或如屈光测定头等屈光测定器来模拟要提供的视觉补偿。

试验眼镜架能够依次接纳多个提供不同矫正的试验透镜，直到找出适 合于患者的矫正。

这种解决方案是不实际的并且要求将试验透镜分开地储存在专用的盒 子内。此外该解决方案涉及透镜更换，从而导致矫正屈光力具有不希望且 不连续的过渡。

在屈光测定头中，试验透镜被放置在多个用手或使用机动化机构来使 之旋转的盘上。

然而，应理解的是，这样的物体具有与放置在每个盘上的透镜数量有 关的大的体积和重量。因此，该屈光测定头必须安装在刚性固持器上、具 有基本上水平的观察方向。

因此这样的设备不适合精确建立患者所要求的近距视觉矫正。确切而 言，利用这样的设备，甚至在医师正测量所要求的近距视觉矫正时，视轴 仍保持大致水平。相比之下，在自然的近距视觉位置中，视轴是向下30° 的，从而得到与在视轴为水平时观察到的相比略微不同的屈光不正，因为 眼睛和动眼肌肉的位置不同。

发明内容

在此背景下，本发明提供了一种屈光测定器，该屈光测定器包括：一 个封闭体，该封闭体包括一个包含第一光学窗口的正面以及一个包含第二 光学窗口的背面，该第二光学窗口与该第一光学窗口沿着一条观察光轴对 准；以及使得能够沿着该观察光轴进行观察的至少一个视觉补偿装置，其 特征在于，该视觉补偿装置在该第一窗口与该第二窗口之间包括沿着该光 轴具有球面屈光力的一个第一光学元件，所述球面屈光力是可变的；并且 其特征在于，该封闭体是安装在一个可定向固持器上，该可定向固持器是 相对于一个静止部分围绕一条水平轴线可旋转的。

该视觉补偿装置实质上允许沿着该观察轴线的球面屈光力改变、是容 纳在该封闭体中所形成的第一窗口与第二窗口之间，该封闭体本身可以围 绕该水平轴线旋转。

因此获得了一个紧凑的可定向组件,从而允许在对于患者而言、尤其是 针对远距视觉、中间视觉和近距视觉而言自然的位置上实施视觉敏锐度测 量。

此外该视觉补偿装置可以被设计成用于产生具有可变柱体轴线和可变 屈光力的柱面矫正。例如，该视觉补偿装置包括一个具有柱面屈光力的第 二光学元件和一个具有柱面屈光力的第三光学元件，该第二光学元件和该 第三光学元件是彼此独立地围绕该光轴可旋转地可调整的。

这个具有可变球面屈光力的透镜是例如包含流体的可变形透镜，换言 之，是包含流体和可变形膜的透镜。

该封闭体是例如安装在一个臂上，这个臂是相对于该可定向固持器围 绕一条垂直于该水平轴线的轴线铰接的，由此允许该观察光轴的会聚度改 变并且允许此会聚度与所测试的视觉(远距视觉或近距视觉)相匹配，如 以下说明中所解释的。

此外该封闭体可以在该可定向固持器上安装在沿着水平轴线可调整的 位置中。准确地说，在以下描述的实例中，该封闭体在该铰接臂上是安装 在可调整的位置中。

还可以提供一个轮，所述轮围绕一条平行于该光轴的轴线可旋转地安 装在该封闭体中并且承载了旨在被放置于该光轴前方的至少一个互补元 件。该互补元件可以是滤光片、棱镜、开孔或遮挡件。

该屈光测定器可以包括用于将一个偏离器(diasporameter)在该封闭 体的正面上可移动地安装在第一位置和第二位置中的装置，在该第一位置 中该偏离器的至少一个棱镜是与该光轴对准的并且在该第二位置中该偏离 器不遮挡该第一光学窗口。

如以下说明中所解释的，该封闭体可以具有一个下面，使得投影到竖 直平面上时，光轴与这个下面之间的距离是小于或等于30mm或20mm。 因此，该封闭体在位于使用者双眼下方的区域中的体积是受限的，并且该 封闭体在其围绕水平轴线的旋转过程中不干扰使用者的脸。

该可定向固持器的位置是例如借助于一个致动器而围绕该水平轴线可 旋转地可调整的。作为变体，这种位置调整可以手动进行。

此外可以将该静止部分设置成包括用于定位使用者的头的一部分的装 置(一般称为“额头靠座”)。

例如该静止部分的大小被确定成使得所述水平轴线经过所述使用者的 双眼(当该使用者将自己的头放置在所述定位装置上时)。更准确地说， 例如该静止部分的大小被确定成使得所述水平轴线经过所述使用者的至少 一只眼的旋转中心。因此，该可定向固持器的移动与这只眼的可能移动相 对应，例如当从远距视觉观察变化到近距视觉观察时。

该屈光测定器还可以包括具有视线的至少一个图像捕捉装置；则该图 像捕捉装置可以在该屈光测定器中安装成使得该视线基本上平行于所述水 平轴线，由此实质上允许对这只眼相对于该视觉补偿装置的位置进行连续 监测。

接着该图像捕捉装置可以被设计成用于测量这只眼与该视觉补偿装置 之间的距离。接着可以提供的是根据所测量的距离来设定该第一光学元件 的球面屈光力。

本发明还提供了一种借助于如上所述的屈光测定器来测量屈光的方 法，该方法包括以下步骤：

-使该可定向固持器相对于该静止部分倾斜；

-调整该第一光学元件的球面屈光力；并且

-将经调整的球面屈光力存储在存储器中，例如与上述倾斜度一起。

如上所示，接着可以根据使用者一只眼与该视觉补偿装置之间的距离 来调整该球面屈光力，该距离是由一个图像捕捉装置测量的。

附图说明

关于附图且作为非限制性实例给出的以下说明将允许很好地了解组成 本发明的内容及如何才能实施本发明。

在附图中：

-图1示意性地示出了在本发明的一个示例性实现方式中使用的光 学元件；

-图2示出了在本发明的背景下可以使用的一个示例性视觉补偿装 置的截面视图；

-图3示出了图2中的视觉补偿装置在柱面透镜侧的剖视图；

-图4示出了图2中的视觉补偿装置在可变球面透镜侧的剖视图；

-图5示意性示出了用于控制图2中的视觉补偿装置的一个元件；

-图6是根据本发明传授内容的一个屈光测定器处于旨在测试远距 视觉的第一构型中时的透视图；

-图7是图6中的屈光测定器处于旨在测试近距视觉的第二构型中 时的透视图；

-图8是从操作者那侧看到的图6中屈光测定器的前视图；

-图9是从患者那侧、即从图8中所示视角的相反侧看到的图6中 屈光测定器的前视图；

-图10是图6中屈光测定器的可定向固持器的剖视图；

-图11是安装在图6中屈光测定器中的铰接臂上的一个视觉补偿子 系统的详细视图；并且

-图12是图11中的子系统的剖视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了如下文描述的、在根据本发明传授内容的屈光测 定器中使用的一个示例性视觉补偿装置的主要光学元件。

这些光学元件包括一个具有柱面屈光力C₀的平面-柱面凸透镜2、一 个具有负的柱面屈光力-C₀的平面-柱面凹透镜4、以及一个具有可变球面 屈光力S_V的透镜6。

平面-柱面凹透镜4的柱面屈光力(在此为-C₀)的绝对值(或模数) (在此为C₀)因此等于平面-柱面凸透镜2的柱面屈光力(C₀)的绝对值 (C₀)(或模数)。

作为变体，可以将平面-柱面凹透镜4和平面-柱面凸透镜2的相应柱 面屈光力的绝对值设置成(略微)不同，但在任何情况下它们都使得在这 两个透镜的至少一个相对位置中这两个透镜组合所产生的所得柱面屈光力 具有可忽略不计的值(例如绝对值小于0.1屈光度)。

这三个透镜2、4、6是放置在同一光轴X上。准确地说，这三个透镜 2、4、6各自具有以光轴X为中心的大致柱形的外部形状。在此处所描述 的这个实例中，透镜2、4、6分别具有以下直径(量化了其体积)：25mm、 25mm、20mm。

因此，将注意到，优选的是将这个视觉补偿装置10用于位于可变球面 屈光力透镜6那侧的患者的眼睛，这样使得具有柱面屈光力的、直径较大 的透镜2、4不限制由可变球面屈光力透镜6所限定的视场，该可变球面屈 光力透镜因为接近患者的眼睛而本身被感觉为是宽的。

这三个透镜2、4、6各自包括与光轴X垂直的一个第一平坦面以及与 该第一面相反且具有光学活性的一个第二面：

-透镜2的光学活性面的形状是柱面凸状的(限定这个面的柱体的 轴线Y₁与光轴X垂直)；

-透镜4的光学活性面的形状是柱面凹状的(限定这个面的柱体的 轴线Y₂与光轴X垂直)；并且

-具有可变球面屈光力S_V的透镜6的光学活性面是可变形的并且因 此可以采取凸球面形状(如图1中的虚线所示)、平面形状、或凹球面形 状(如实线所示)。

例如，具有可变球面屈光力S_V的透镜6是在文件EP 2 034 338中所描 述类型的透镜。这样的透镜包括一个被透明的可变形膜所封闭的空腔以及 一个平面的可移动透明壁；该空腔包含恒定体积的、在较大或较小程度上 受到这个可移动面的张力的透明液体，用于使这个膜变形，因此这个膜是 凹球面的表面、或平面的表面、或凸球面的表面。在所使用的透镜中，由 螺母/螺栓系统构成的传动装置确保了旋转到线性运动的变换。因此，使安 装在一个壳体26上的环旋转将使得透镜6的一部分平移，由此造成该透明 膜的上述变形，例如在上述文件EP 2 034 338中所解释的。因此能够通过 透镜6上的机械作用来连续改变球面屈光力S_V。在此处描述的这个实例中， 透镜6具有在-40mm与40mm之间可变的焦距，即，在-25D与25D 之间可变的球面屈光力S_V(D为一个屈光度，即屈光力的量纲的单位、以 米表示的焦距的倒数)。

此外，如之前说明的，平面-柱面透镜2、4具有的柱面屈光力分别为-C₀和C₀，其中在此C₀＝5D。

如下文中更详细解释的，平面-柱面凹透镜4和平面-柱面凸透镜2是 围绕轴线X旋转地安装的(以轴线X为中心旋转)。

在平面-柱面凸透镜2的光学活性面上形成的凸柱面的轴线Y₁因此可 以与参考轴线Y₀形成一个可变角度α₁(该参考轴线是固定的且与光轴X 垂直)。

同样，在平面-柱面凹透镜4的光学活性面上形成的凹柱面的轴线Y₂可以与参考轴线Y₀形成一个可变角度α₂。

通过计算这各条子午线上的屈光力，得到了用于计算由刚才描述的这 三个光学元件2、4、6形成的光学子组件的球面屈光力S、柱面屈光力C 以及散光角度α的以下公式：

$\tan 2\alpha =\frac{\sin 2{\alpha }_2-\sin 2{\alpha }_1}{\cos 2{\alpha }_2-\cos 2{\alpha }_1}=-\frac{\cos ({\alpha }_1+{\alpha }_2)}{\sin ({\alpha }_1+{\alpha }_2)}$    (公式1)

C＝C₀(cos2(α-α₂)-cos2(α-α₁))    (公式2)

$S=S_V-\frac{C}{2}$    (公式3)。

要注意的是，公式3中的项(-C/2)对应于提供柱面屈光力的这2个 透镜的组合所产生的球面屈光力。

通过将平面-柱面凸透镜2的旋转位置和平面-柱面凹透镜4的旋转位 置彼此独立地进行设定，如下文描述的，能够通过同时控制这两个透镜来 针对在0°与360°之间可调整的任何散光角度独立地使角度α₁和α₂各自从 0°到360°进行改变并且因此得到在-2.C₀与2.C₀之间(即，在此是在-10D 与10D之间)可调整的柱面屈光力C。如公式3指示的，使用这个具有可 变球面屈光力的透镜来对由这2个柱面透镜的取向的结果所得到的球面屈 光力进行补偿。

此外，通过改变球面透镜6的球面屈光力S_V，能够调整由这三个透镜 2、4、6所形成的子组件的球面屈光力S。

根据一个可想到的变体，提供设定的柱面屈光力的这些透镜可以具有 相同的(正或负的)柱面屈光力C₀：这可以涉及两个(任选地相同的)平 面-柱面凸透镜、或替代地两个(任选地相同的)平面-柱面凹透镜。

确切而言，在此情况下，由这两个透镜以及一个提供可变球面屈光力 的透镜形成的子组件的球面屈光力S、柱面屈光力C和散光角度α由以下 这些公式给出：

$\tan 2\alpha =\frac{\sin 2{\alpha }_2+\sin 2{\alpha }_1}{\cos 2{\alpha }_2+\cos 2{\alpha }_1}$    (公式4)

C＝C₀(cos2(α-α₂)+cos2(α-α₁))    (公式5)

$S=S_V+C_0-\frac{C}{2}$    (公式6)。

项C₀–C/2对应于由提供柱面屈光力的两个透镜的组合所引起的球面 屈光力。

因此在此情况下还能够通过旋转这些提供柱面屈光力的透镜(彼此独 立)并且通过改变这个提供可变球面屈光力的透镜的球面屈光力来调整球 面屈光力S、柱面屈光力C和散光角度α，具体是使得柱面屈光力C为零。

在图2中示出了使用刚才描述的这些光学元件的一个示例性视觉补偿 装置10。

在以下说明中某些地方，为了解释清楚，将使用“上部”或“下部” 等术语，这些术语限定了图2、3和4中的取向。将理解的是，这种取向不 一定适用于对上述装置的可能用法，特别是图6至12中所示的用法。

该视觉补偿装置10包括一个壳体12，该壳体由第一部分14、第二部 分16和第三部分18形成，这些部分是沿着光轴X依次放置的并且在与光 轴X垂直的多个平面中成对地组装。

一个第一带齿的轮22以光轴X为中心可旋转地安装在壳体12的第一 部分14中并且在其中心处、在为此目的而设置的一个开孔中承载该平面- 柱面凸透镜2。第一带齿的轮22和平面-柱面凸透镜2是共轴的；换言之， 在与光轴X垂直的平面内的一个截面中，第一带齿的轮22的外部圆周和 平面-柱面凸透镜2的圆周形成了以光轴X为中心的同心圆。

类似地，一个第二带齿的轮24以光轴X为中心可旋转地安装在壳体 12的第二部分16中并且在其中心处、在为此目的而设置的一个开孔中承 载该平面-柱面凹透镜4。第二带齿的轮24和平面-柱面凹透镜4是共轴的； 换言之，在与光轴X垂直的平面内的一个截面中，第二带齿的轮24的外 部圆周和平面-柱面凹透镜4的圆周形成了以光轴X为中心的同心圆。

一个第三带齿的轮27以光轴X为中心可旋转地安装在壳体12的第三 部分18中。该第三带齿的轮27被牢固地紧固在壳体26的圆周上所设置的 环上，这个环承载了这个具有可变球面屈光力的透镜6并且允许对球面屈 光力S_V加以控制。具有可变球面屈光力的透镜6的壳体26是安装在壳体 12的第三部分18中。

在图3中可以清楚地看到，借助于第一电机42使第一带齿的轮22旋 转(围绕光轴X)，该第一电机的驱动轴线承载了与第一带齿的轮22相接 合的一个第一平头螺钉32。第一电机42是例如安装在壳体12的第一部分 14中。

通过一个第一光学器件52来监测第一带齿的轮22的当前位置。

类似地，借助于第二电机44使第二带齿的轮24围绕光轴X旋转，该 第二电机的驱动轴线承载了与第二带齿的轮24相接合的一个第二平头螺 钉34。第二电机44是例如安装在壳体12的第二部分16中。

通过一个第二光学器件54来监测第二带齿的轮24的当前位置。

如图4所示，借助于第三电机46使第三带齿的轮27本身旋转(围绕 光轴X)，该第三电机的驱动轴线上安装了与第三带齿的轮27相接合的一 个第三平头螺钉36。第三电机46是例如安装在壳体12的第三部分18中。

通过一个第三光学器件56来监测第三带齿的轮27的当前位置。

每个光学器件52、54、56是例如由包含至少一个光学传感器的一对元 件形成的；这一对中的另一个元件是例如一个光学发射器(或者，作为变 体是一个反射元件，在此情况下光学发射器与该光学传感器是相关联的)。

第一、第二和第三电机42、44、46是例如解析度为20步/圈的步进电 机，在此设定为一步8ths(下文中称为微步)。作为变体，这些电机可以 设定为一步16ths。

根据以下描述的构造，这些光学元件(即，第一光学元件、第二光学 元件和透镜)被安装成(在视觉补偿装置中)使得它们(各自)(甚至) 在没有电力的情况下保持其各自的设定点位置。

壳体12的内部体积(以同样方式，此外还有第一、第二和第三部分 14、16、18各自的内部体积)可以细分为一个用于接纳电机42、44、46 的空间(在图2、3和4中，为壳体12的上部区域)以及一个用于接纳光 学元件2、4、6的空间(在图2、3和4中，为壳体12的下部区域)。

该用于接纳电机42、44和46的空间具有在该用于接纳光学元件2、4 和6的空间的方向上(在这些图中朝底部)开放的基本上平行六面体的形 状、并且在相反末端(在这些图中朝向顶部)被壳体12的上面19封闭(壳 体12的上面19是由壳体12的第一、第二和第三部分14、16、18各自的 上面的组合所形成的)。

电机42、44和46的安排是有利地使得能够利用跨过180°的圆形几何 形状，所述圆形几何形状以光轴为中心、尽可能接近这些透镜的有用半径。

与该用于接纳电机的空间相比，该用于接纳光学元件2、4、6的空间 具有柱形形状(以壳体12的壁为界)，该柱形形状与第三带齿的轮27的 柱形形状在后者的一半圆周上相匹配。

换言之，壳体12(并且因此壳体12的第一、第二和第三部分14、16、 18各自)在该用于接纳光学元件2、4、6的空间中具有柱形形状，该柱形 形状的直径(垂直于光轴X)与第三带齿的轮27的直径大约相同、和略微 更大。

带齿的轮22、24、27的相应直径被选择成保持视场，尽管该光学子组 件具有厚度。

第一电机42和第一平头螺钉32在壳体12中沿着与壳体12的上面垂 直(并且因此尤其与光轴X垂直)的方向Z延伸，其方式为使得第一电机 42被容纳在该用于接纳电机的空间中，而第一平头螺钉32位于该用于接 纳光学元件的空间中。

至于第二电机44和第二平头螺钉34，它们在壳体12中沿相同方向、 但相对于柱面屈光力透镜2、4与第一电机42和第一平头螺钉32相反地延 伸。第二电机44被容纳在该用于接纳电机的空间中，而第二平头螺钉34 位于该用于接纳光学元件的空间中。

因此，将注意到的是，第一平头螺钉32和第二平头螺钉34是位于由 第一带齿的轮22和第二带齿的轮24所形成的组件的两侧，并且这各个部 件(第一平头螺钉32、第二平头螺钉34、第一或第二带齿的轮22、24) 的横向大小(沿着与上述轴线X和Z垂直的轴线Y)小于第三带齿的轮 27的直径，这样使得第一和第二平头螺钉32、34被包含在该用于接纳光 学元件的空间中而不需要额外的空间来接纳它们。

此外，第一和第二电机42、44各自沿着光轴X具有的大小比第一和 第二带齿的轮22、24各自的大小更大、并且甚至比壳体12的第一和第二 部分14、16各自的大小更大。然而，由于第一和第二电机42、44如上所 示被放置在壳体12的两侧(相对于轴线Z)，它们可以各自占据一个沿着 光轴X与壳体12的第一部分14和第二部分16共线延伸的空间。

例如，第一和第二电机42、44各自具有的横向大小(电机的外直径) 是包含在6与12之间，例如10mm，而第一和第二带齿的轮22、24各自 具有的厚度(沿着轴线X)是包含在1与4之间，例如2.5mm。

相比之下，第三电机46和第三平头螺钉36是位于该用于接纳电机的 空间中、位于沿着轴线X与壳体12的第三部分18共线延伸的区域中。因 此，第三平头螺钉36在第三带齿的轮27的上部区域中与之相接合，由此 使得壳体12有可能紧密遵循壳体12在第三带齿的轮27的下部区域中的形 状，如以上所述。

在所描述的这个实例中，如图4所示，第三电机46和第三平头螺钉 36的轴线是相对于壳体12的上面(确切而言是相对于上述轴线Y)略微 倾斜的。

可以将第三带齿的轮27的厚度设置成包含在0.3mm与2mm之间。

对这各个元件的这种安排允许获得相对薄的壳体，典型地具有包含在 15与20mm之间的厚度。

壳体12还例如在该用于接纳电机的空间的上部区域中包括一个控制 元件50，该控制元件在此是由一个共用的印刷电路板携带的多个集成电路 形成的。

此外提供了一个用于储存电力的装置，在此为蓄电池58(但作为变体 也可以是超级电容器)，以使得该设备是自给型的。例如还可以提供用于 对该电力储存装置58再充电的无触点元件。蓄电池58尤其允许对电机42、 44、46和控制元件50供电。

在图5中示意性地示出了这样一个控制元件50的主要元件、以及它们 与上述电机42、44、46和上述光学器件52、54、56的连接。

控制元件50包括一个接收模块60，该接收模块被设计成用于接收(在 此是经由无线链路)设定点信息，即，指示使用者针对球面屈光力S、柱 面屈光力C和散光角度α所希望的值的信息，这些值限定了由光学元件2、 4、6所形成的光学子组件产生的补偿。

接收模块60是例如从使用者所控制的远程红外发射控件接收此设定 点信息的一个红外接收模块。作为变体，可以设置成从私人计算机经由无 线链路、例如无线局域网来接收此设定点信息；使用者在此情况下可以通 过在该计算机上进行交互选择来选择该视觉补偿装置的球面屈光力S、柱 面屈光力C和散光角度α的值。

在下文参照图6至12所描述的示例性应用中，该设定点信息可以是例 如由电子控制板160经由发射器/接收器装置156接收的。

接收模块60将所接收的设定点信息S、C、α传送至一台计算机器66 (例如，由一个处理器组成，该处理器执行计算机程序以实现该计算机器 的功能，如下文所述)，准确而言是传送至由该计算机器66控制的一个计 算模块68。

计算模块68通过使用上文给出的这些公式来计算出所要求的角度α₁、 α₂的值以及球面屈光力S_V的值，以便获得所接收的设定点值S、C、α作 为输入。在平面-柱面透镜2和4分别具有柱面屈光力–C₀和C₀的情况下， 例如可以使用以下公式：

$\left(\begin{array}{c}{\alpha }_1=\alpha -\frac{1}{2}\arcsin \left(\frac{C}{2C_0}\right)+\frac{\pi }{4}\\ {\alpha }_2=\alpha +\frac{1}{2}\arcsin \left(\frac{C}{2C_0}\right)+\frac{\pi }{4}\end{array}\right)$

$S_V=S+\frac{C}{2}$

计算机器66还包括一个控制模块70，该控制模块接收由计算模块68 计算出的角度α₁、α₂以及球面屈光力S_V的值作为输入、并且将控制信号 发射到电机42、44、46，以便对电机42、44、46中的每一者进行独立控 制并且获得带齿的轮22、24、27的允许获得所希望值的相对位置：

-控制模块70控制第一电机42以使得第一带齿的轮22围绕光轴X 转动到远至以下位置：在该位置中平面-柱面凸透镜2(由第一带齿的轮22 所承载)的光学活性柱面的轴线Y₁与参考方向Y₀形成角度α₁；

-控制模块70控制第二电机44以使得第二带齿的轮24围绕光轴X 转动到远至以下位置：在该位置中平面-柱面凹透镜4(由第二带齿的轮24 所承载)的光学活性柱面的轴线Y₂与参考方向Y₀形成角度α₂；并且

-控制模块70控制第三电机46以使得第三带齿的轮27围绕光轴X 转动到远至以下位置：在该位置中该可变球面屈光力的控制环将球面屈光 力S_V设定成由计算模块68所计算出的屈光力。

每个带齿的轮22、24、27的位置分别通过光学器件52、54、56在每 个时刻都是已知的，这些光学器件各自测量在它们各自所关联的带齿的轮 上该光学器件相对于相应轮的圆周上的一个参考点(例如一个没有齿的点) 所经过的齿的数量。

在此处所描述的这个实例中，第一电机42/第一平头螺钉32/第一带齿 的轮22之组件就像第二电机44/第二平头螺钉34/第二带齿的轮24之组件 一样，具有的传动比使得带齿的轮22、24的一圈对应于相关联电机42、 44的15040微步。因此对于角度α₁和α₂，解析度(对于一微步，带齿的 轮22、24的旋转角度)是0.024°。

第三电机46/第三平头螺钉36/第三带齿的轮46之组件本身具有每圈 16640微步的传动比。控制可变球面屈光力的这个环可以在120°(例如对 应于5547微步)的角范围上进行调整，以便获得-25D至25D的球面屈 光力变化(即，变化范围为50D)。因此解析度(每一微步的球面屈光力 S_V变化)是0.009D。

在从初始设定点值α₁、α₂、S_V变化到新的设定点值α’₁、α’₂、S’_V的过 程中，可以设置使得第一、第二和第三电机42、44和46各自被致动持续 给定的时长T(以秒计)，该时长可以任选地取决于这些设定点变化之一 的幅度(例如，球面屈光力变化的绝对值|S’_V-S_V|，其中|x|是x的绝对值)。

为此，例如计算机器66确定允许从角度α₁变化到角度α’₁所需的电机 42的微步数量p₁、允许从角度α₂变化到角度α’₂所需的电机44的微步数 量p₂、以及允许从球面屈光力S_V变化到球面屈光力S’_V所需的电机46的 微步数量p₃。接着计算机器66命令电机42以p₁/T微步每秒的速度旋转、 电机44以p₂/T微步每秒的速度旋转、并且电机46以p₃/T微步每秒的速 度旋转。

控制元件50还包括一个温度传感器62以及一个倾角计64，该温度传 感器传送关于所测环境温度的信息，该倾角计例如采用加速计的形式、传 送关于视觉补偿装置10的取向(例如相对于竖直方向)的信息。在下文参 照图6至12描述的应用中，该取向信息可以用于确定该屈光测定器的构型 并且因此确定当前实施的敏锐度测量的类型(远距视觉、中间视觉或近距 视觉)。

计算机器66接收由温度传感器62生成的温度信息以及由倾角计64 生成的取向信息、并且在计算这些发送至电机42、44、46的命令的背景下 使用这些信息中的至少一项。

在所描述的这个实例中，控制模块70使用该温度信息来对温度所造成 的透镜6的球面屈光力变化(所述实施例中为约0.06D/℃)进行补偿并且 使用该取向信息来对视觉补偿装置10的取向变化所造成的该驱动系统(电 机、平头螺钉、带齿的轮)的可能扰动进行补偿。

与上文关于图2至4所描述的情况相比，以下对图6至12的说明涉及 与屈光测定器测量患者视觉敏锐度的常规用法相对应的方向(尤其是水平 和竖直方向)以及相对位置(“下部”或“上部”)。

图6和7分别以透视图显示了根据本发明传授内容的一个屈光测定器 100的旨在测试远距视觉的第一构型和旨在测试近距视觉的第二构型，应 理解的是该屈光测定器还可以采取任何中间位置。

屈光测定器100包括一个旨在安装于屈光测定头固持器上的静止部分 102、以及形成了可定向固持器的可移动部分104，该可移动部分被安装在 该静止部分102上、是围绕水平轴线H可旋转的，例如可旋转跨过给定的 角范围。

在此静止部分102具有塔架形状并且包括两个竖直的平行竖板106、 108和将这两个竖板106、108在其上部部分中相连的一个水平梁110，并 且通过这个水平梁可以将静止部分102安装在该屈光测定头固持器上，该 屈光测定头固持器的一个部分300可以在图6和图7中看到。

在所描述的这个实施例中，可定向固持器104也具有塔架形状并且因 此包括两个平行的竖板112、114和将这两个竖板112、114在其上部部分 中相连的一个横档116。

静止部分102的竖板106和可定向固持器104的竖板112包括用于引 导围绕水平轴线H的旋转的互补装置(见图10中的参考号113)，所述 装置在此是位于这些竖板106、112的下部区域中。

类似地，静止部分102的竖板108和可定向固持器104的竖板114包 括用于引导围绕水平轴线H的旋转的互补装置(见图10中的参考号115)， 所述装置在此是位于这些竖板108、114的下部区域中。

因此，可定向固持器104是相对于静止部分102且围绕水平轴线H在 其竖板112、114为竖直的一个位置(图6所示)与其竖板112、114相对 于竖直方向V以倾角β倾斜的一个位置(图7所示)之间可移动的，其中 此处β＝30°。

可定向固持器104可以位于这两个位置之间的一个或多个中间位置。

可定向固持器104相对于静止部分102的移动在此是机动化的：由牢 固地紧固至可定向固持器104上的电机170(图10中清楚地示出)所驱动 的一个平头螺钉例如与牢固地紧固至静止部分102上的一个小齿轮区段相 接合。

作为变体，可以手动地使可定向固持器104相对于静止部分102移动； 那么可以提供允许可定向固持器104相对于静止部分102的旋转在一个或 多个位置停止的机械装置。

静止部分102的竖板106、108在此具有分别与可定向固持器104的竖 板112、114基本上相同的外部形状；此外静止部分102的竖板106被放置 成与可定向固持器104的竖板112共线，且静止部分102的竖板108被定 位成与可定向固持器104的竖板114共线。此外，静止部分102的梁110 被定位成与横档116共线。

此外，在此将静止部分102的结构元件(即，竖板106、108和梁110) 设置成中空的以便当可定向固持器104处于其竖直位置中时接纳该可定向 固持器的对应元件(即，分别为竖板112、114和横档116)，如图6所示。

图8和图9分别是刚才描述的屈光测定器从操作者那侧和患者那侧看 到的前视图。

在这些图中可以清楚地看到，屈光测定器100包括一个第一视觉补偿 子系统120和一个第二子系统122，该第一视觉补偿子系统包括一个旨在 用于患者右眼的目镜121，并且该第二子系统包括旨在用于该患者左眼的 目镜123。

第一子系统120被安装(成是在水平方向上可横向移动的，如下文参 照图11所述)在一个第一铰接臂124上，该第一铰接臂平行于横档116 延伸了横档116的大致一半长度。

第一铰接臂124被安装在横档116的末端区域中、即靠近竖板114， 且安装成是围绕一条沿着竖板114的大致延伸方向延伸的轴线M可旋转 的，如下文参照图10所解释的。

第一铰接臂124被安装在横档116下方，且第一子系统120在第一铰 接臂124上被安装成基本上在第一铰接臂124的下方延伸。具体而言，第 一子系统120的目镜121完全位于第一铰接臂124下方。

类似地，第二子系统122被安装(成是在水平方向上可横向移动的， 如下文参照图11所述)在一个第二铰接臂126上，该第二铰接臂平行于横 档116延伸了横档116的大致一半长度。

第二铰接臂126被安装在横档116的末端区域中(与安装了第一铰接 臂124的区域相反)、即靠近竖板112，且安装成是围绕一条沿着竖板112 的大致延伸方向延伸的轴线可旋转的，如下文参照图10所解释的。

第二铰接臂124被安装在横档116下方，且第二子系统120在第二铰 接臂126上被安装成基本上在第二铰接臂126的下方延伸。具体而言，第 二子系统122的目镜123完全位于第二铰接臂126下方。

更确切而言，第一和第二子系统120、122的目镜121、123的相应中 心是位于包含了可定向固持器104相对于静止部分102的水平旋转轴线H 的这个水平平面内。

在图9中可以清楚地看到，静止部分102还承载了用于定位患者130 的头的装置，总体上称为“额头靠座”，其位置是在竖直方向上(即，平 行于竖直轴线V)任选地以平移方式可调整的。

在此提出，该屈光测定器的尺寸被确定成使得水平轴线H经过患者双 眼的旋转中心。

因此，当患者的头靠在该定位装置上而其双眼面向目镜121、123时， 子系统120、122的目镜121、123在可定向固持器104相对于静止部分102 倾斜时根本难以移动，此外这种移动追随着患者的凝视线(尤其在患者降 低其近距视觉的凝视线时)。

每个子系统120、122包括多个元件，这些元件受到一个尤其由正面 142、背面144和下面146形成的封闭体140的保护。每个子系统120、122 尤其包括一个如上文参照图1至5描述的视觉补偿装置200。

正面142和背面144各自包含一个光学窗口143、145，该光学窗口界 定了(在各个面142、144中)相应子系统120、122的目镜121、123。

下文中参照图12来详细描述子系统122。子系统120具有类似的构造 (这两个子系统120、122是关于经过了横档116中间的竖直平面对称的)。

由于上文参照图1至5描述的视觉补偿装置200具有有限的体积，每 个子系统120、122的下面146是位于相应视觉补偿装置的光轴(换言之， 相应目镜121、123的中心)附近。因此，由于所采取的构造，如上文所示 (旋转轴线H在目镜121、123的中心)，每个子系统120、122的下面146 是位于可定向固持器104相对于静止部分102的旋转轴线H附近(例如， 投影到竖直平面上是位于小于或等于30mm或更小、优选地小于或等于 20mm-在此等于20mm的距离d处)。

因此，当可定向固持器104围绕水平轴线H旋转以从适合于测量远距 视觉的构型(图6)变化至适合于测量近距视觉的构型(图7)时，可定向 固持器104、具体这些子系统120、122不会干扰使用者的脸。

每个子组件120、122还包括用于定位一个偏离器150、152的装置， 该偏离器是在正面142上的两个分开的位置之间可移动的：在第一位置中， 该偏离器的这些棱镜与相应目镜121、123的中心对准、即与相应视觉补偿 装置的光轴对准；在第二位置中，该偏离器离开了相应目镜121、123并且 不遮挡光学窗口143。

在此处描述的这个实例中，这些定位装置是每个偏离器150、152所携 带的、且旨在与相应子系统120、122的磁性元件(在此为磁体)相互作用 的磁体，如下文参照图12所解释的。

每个偏离器150、152包括两个可旋转地被引导的框，这些框在其周边 上是带齿的并且在一个壳中承载了一个棱镜，这两个框的棱镜是对准的。 每个框可以用一个专用致动器来使之旋转，例如该致动器由一个(步进或 DC)电机和一个平头螺钉构成。

每个偏离器150、152此外可以包括一个加速计以允许确定其在相应子 系统120、122的封闭体的正面142上的具体位置。

在图8中可以看到，可定向固持器104例如在横档116的中央区域中 包括一个照明装置154(例如，红外发射器/接收器)(具体是在近距视觉 敏锐度测量中可用的)、以及与一个电子控制板160相关联的发射器/接收 器装置156，如下文参照图10所解释的。

图10是一个剖视图，详细示出了可定向固持器104。

横档116容纳了在此水平放置的且几乎跨过了横档116的整个长度的 电子控制板160。电子控制板160尤其承载了该照明装置154和该发射器/ 接收器装置156、在此与横档116的正面相接触，这个正面上带有分别与 该照明装置154和该发射器/接收器装置156共线的孔口。

横档116还在电子控制板160的各侧(在横档116的长度方向上)分 别容纳了第一电机161和第二电机162：第一电机161允许带动该第一铰 接臂124围绕其旋转轴线164(如已经描述的，是定向在竖板114的延伸 方向M上)移动；第二电机162允许带动第二铰接臂126围绕其旋转轴线 166(平行于第一铰接臂的旋转轴线164且平行于方向M)移动。

第一和第二电机161、162各自安装在电子控制板160的一端处并且是 由该电子控制板根据经由该发射器/接收器装置156接收到的指令来控制 的。

在图10中可以清楚地看到，由于电机161、162的致动所导致的铰接 臂124、126的移动允许子系统120、122(分别由铰接臂124、126承载， 如上文所示)的光轴会聚，尤其是用于适应近距视觉。将理解的是，铰接 臂124、126总体上可以从该屈光测定器的主平面向前或向后移动。

针对距离D处(在瞳孔与敏锐度刻度表之间的距离)的视觉敏锐度测 量且针对相应眼睛的单眼瞳距为dPD的人所要使用的会聚角度Φ是由以 下公式给出的：Φ＝arctan(dPD/D)。

为了能够适应通常遇到的最大瞳距(80mm)和在距离D＝350mm 处的被观察物体(敏锐度刻度表)，可以例如将每个子系统120、122设置 成能够围绕相关联的轴线164、166旋转多达一个包含在5°与20°之间、在 此为6.5°的限制值。

该可定向固持器104还承载了(在此在竖板112内部)电机170，如 上所示，该电机允许调整可定向固持器104相对于静止部分102的倾角。

电机170还连接至电子控制板160上并且因此可以受经由该发射器/ 接收器装置156接收到的指令的控制。任选地在竖板112的下部区域中放 置了一个也连接至电子控制板160上的编码系统(编码的轮/传感器)以便 能够连续地获知可定向固持器104相对于静止部分102的倾角。

电子板160以及电机161、162、170是例如由一个供电电路供电的， 该供电电路连接至在静止部分102那侧的医师的房屋输电干线上、并且在 该可定向固持器104可旋转地安装于静止部分102上的这个区域中连接该 可定向固持器104。

可定向固持器104的每个竖板112、114还承载了一个图像捕捉装置 168、169，在此为视频摄像机(例如使用了配有物镜的红外或可见光CMOS 传感器)，该图像捕捉装置通过有线链路连接至该电子控制板160上，所 述图像捕捉装置被安装成使得其视线基本上平行于可定向固持器104相对 于静止部分102的旋转轴线H：每个图像捕捉装置168、169因此在其视 场中具有患者的与相应眼睛等高的脸轮廓、以及相应子系统120、122的封 闭体的与相应目镜121、123等高的背面144轮廓。

因此，对于左眼而言和对于右眼而言，电子控制板160可以处理相应 图像捕捉装置168、169所捕捉的图像：一方面这个图像可以经由该发射器 /接收器装置156被传送至一个外部系统，例如医师的计算机，例如以便允 许该医师核查患者的双眼确实位于目镜121、123的中心；并且另一方面， 电子控制板160可以在这个图像的基础上测量相应眼睛的角膜顶部与相应 子系统120、122的封闭体的背面144之间的距离，以便有可能矫正相应视 觉补偿装置的屈光力设定点从而将这个距离考虑在内。

确切而言，以相等焦距F的球面屈光力S为例，定位误差ε将意味着， 将需要相当于球面屈光力S'的经矫正的焦距F'，其中：

F'＝F-ε且$S^{\prime }=S\left(\frac{1}{1-\frac{ϵ}{F}}\right),$

通过一阶近似给出了S'＝S·(1+ε·S)。

因此电子控制板160将向每个视觉补偿装置发送球面和柱面屈光力设 定点，这些设定点不仅取决于医师要求的球面和柱面屈光力、并且还取决 于由图像捕捉装置168、169测量的眼睛/装置之间的距离(在此为角膜/背 面144之间的距离)。

图11详细示出了如何将旨在测量患者左眼的视觉敏锐度的子系统122 安装在铰接臂126上。

铰接臂126在其外端处(即，对于旨在用于左眼的子系统122而言， 是从患者那侧看的左端，如图11所示)承载了一个电机180(在此为步进 电机)，该电机被设计成使一个螺纹轴杆182旋转，该螺纹轴杆上安装了 一个滑动件184，所述滑动件184配备有与螺纹轴杆182的螺纹互补的内 螺纹。

滑动件184以延伸部185向下延伸，该延伸部延伸穿过了在铰接臂126 的下部壁中形成的一个凹槽，并且子系统122是安装在该延伸部的下端处。

如下文将参照图12所述，子系统122包括例如上文参照图1至5所述 的一个视觉补偿装置200，该视觉补偿装置被定向成使得其用于接纳电机 的平行六面体空间是侧向地定位在其用于接纳光学元件的柱形空间的外部 (在此从患者那侧看为左侧)，该光学元件即为目镜123(对应于在子系 统122的封闭体的背面144中形成的光学窗口145，这个背面144在这个 位置是由视觉补偿装置200的壳体12形成的)。

换言之，视觉补偿装置200在子系统122中被定位成使得图2至4所 示的轴线Z是平行于水平旋转轴线H的(图2至4中的轴线Y本身是平 行于竖板112的延伸方向M的)。

子系统122准确地说是安装在滑动件184的延伸部185上而与视觉补 偿装置200等高、位于该用于接纳电机的平行六面体空间与该用于接纳光 学元件的柱形空间之间的结合部分中。

电机180连接至电子控制板160上并且因此可以基于经由该发射器/ 接收器装置156接收到的指令被控制。此外，也连接至电子控制板160上 的一个编码系统186(编码的轮/传感器)使得能够准确地获知螺纹轴杆182 的角位置并且因此获知滑动件184和子系统122的位置。

电机180的致动致使螺纹轴杆182旋转并且因此致使滑动件184和子 系统122沿着铰接臂126移动。

因此，子系统122尤其可以采取两个位置：一个针对患者体型定制的 可调整的位置(使得患者的眼睛与目镜123对准)与一个缩回位置，在该 缩回位置中滑动件184处于其外部末端位置(在图11的左侧)并且因此子 系统122位于患者视场之外。

该缩回位置可以例如用来测量患者的未经矫正的视觉敏锐度或者用来 将该屈光测定器定位在适合于患者的高度处(因为医生将能够毫无困难地 看到患者的双眼)，则子系统122有可能随后移动到该工作位置。

如上所示，子系统120被安装在铰接臂124上且在该铰接臂上移动， 其方式类似于针对铰接臂126上的子系统122所描述的。

图12示出了被设计成用于测量患者左眼的视觉敏锐度的子系统122。

如上所示，这个子系统122尤其包括一个如上文参照图1至5描述的 视觉补偿装置200。

子系统122此外被封闭在一个封闭体中，该封闭体的背面144是由视 觉补偿装置200的壳体12的一部分形成的。

在视觉补偿装置200与该封闭体的正面142(在光轴的方向上)之间， 子系统122承载了一个内部轮190和一个外部轮192，该内部轮和外部轮 以平行于光轴的共用旋转轴线为中心并且是彼此分开的(该光轴是视觉补 偿装置200的光轴，即，位于目镜123的中心处)。

例如内部轮190承载多个光学元件(例如一个遮挡部分、一个偏振滤 光片、一个彩色滤光片、一个Maddox滤光片、一个去耦棱镜)，可以选 择性地将其中之一放置在光轴前方。内部轮190还包含一个自由通道，该 自由通道也可以位于光轴前方，以便使子系统122所提供的光学处理与视 觉补偿装置200所产生的光学处理相对应。

在此处所描述的、子系统122在其正面142上承载了在正面142上可 移动的偏离器152的实施例中，外部轮192例如承载了如上所示与该偏离 器的多个磁体相互作用的多个磁性元件(在此为磁体)，因而使外部轮192 围绕上述共用轴线旋转将使得偏离器152在其第一位置(在该位置中这些 棱镜位于光轴上)与其第二位置(在该位置中该偏离器不遮挡由目镜123 限定的视场)之间移动。

内部轮190和/或外部轮192是例如安装在配有防止灰尘进入的翻板的 一个可移除的壳中。因此医师可以更换子系统122中存在的这些光学元件 (滤光片、棱镜、遮挡部分)。

正面142包含一个突出部195以便减小子系统122的下部部分的体积 从而将产品中光路的长度限制为有益的视场大小。

确切而言，在此内部轮190和外部轮192在其周边上带有齿，由对应 驱动电机194、196驱动的小齿轮接合在这些齿中。

驱动电机194、196是由该电子控制板160控制的。一个绝对编码系统 (未示出)使得能够独立地重设该内部轮190和外部轮192。

通过所采用的设计，子系统122的尺寸小、典型地其高度(即，在方 向M上)且宽度(即，在方向H上)小于120毫米并且厚度(即，沿着 视觉补偿装置200的光轴X)小于60mm；在此处描述的这个实例中，每 个子系统为80mm高、80mm宽且43mm厚。

现在将描述所描述的屈光测定器的一种示例性用法。

最初将子系统120、122定位在其缩回位置(即，其距离经过了横档 116的中间的一个竖直中平面最远的水平位置)。可定向固持器104本身 处于其竖直位置中(即，处于该屈光测定器的适合于远距视觉的构型中， 如图6所示)。

接着患者将自己的头放在该屈光测定器前方。

接着医师可以使用常规的装置(在此不讨论)来调整该屈光测定器的 高度，由于子系统120、122是处于其缩回位置中，因此能够看到患者的双 眼，从而使得这种调整更容易做到。

接着患者将自己的额头放在定位装置130上并且医师启动这些电机 180(例如，使用向该电子控制板160发送适当指令的一台计算机)来使这 些子系统120、122沿着铰接臂124、126水平移动，直到目镜121、123 定位成面对患者的双眼。

该屈光测定器在此时被配置成用于测量患者的远距视觉的视觉敏锐 度。

接着医师可以设定(也是借助于该计算机，该计算机向该电子控制板 160发送指令)每个子系统120、122的各个元件的位置并且具体地：

-取决于该电子控制板160所接收到的针对给定眼睛的球面和柱面 矫正设定点，该电子控制板160将设定点传送至与相应眼睛相关联的视觉 补偿装置，这些设定点如上所示考虑到了借助于该图像捕捉装置所测量的 眼睛与视觉补偿装置之间的距离；

-该电子控制板160任选地控制电机194的旋转以便在需要时将一 个额外的滤光片或棱镜放置在光轴上；并且

-该电子控制板160任选地控制电机196的旋转以便在需要时将偏 离器150、152的这些棱镜放置在相应目镜121、123的前方并且控制偏离 器150、152的电机的旋转以便获得所需要的棱镜矫正。

当针对患者的远距视觉屈光不正找到了适合的矫正时，医师例如将这 些(球面、柱面和棱镜)矫正值以及相关联的、可定向固持器的当前倾角 (例如，由该电子控制板160借助于与电机170相关联的编码系统来确定、 或由视觉补偿装置200借助于该加速计所传送的取向信息来确定)(在此 倾角为零)存储在一个存储器中。

接着该医师使可定向固持器104倾斜(是通过电机170来使该可定向 固持器相对于静止部分102围绕水平轴线H旋转，该电机由电子控制板 160根据从该医师的计算机经由该发射器/接收器装置156所接收到的指令 来控制)。

于是该屈光测定器处于其以下构型中：其中可定向固持器104相对于 竖直方向倾斜了例如30°，以便测量患者的近距视觉的视觉敏锐度。将理 解的是，还能够将可定向固持器104定位在其他中间位置中以便测量中间 视觉敏锐度。

如上所示，由于水平轴线H是与眼睛的旋转中心等高的，因此目镜 121、123追随患者的凝视线并且该屈光测定器因此准备好测量患者的近距 视觉的视觉敏锐度而不需要自身重调位置。

该医师接着可以设定每个子系统120、122的各个元件的位置(如上文 针对远距视觉已经描述的)。

当针对患者的近距视觉屈光不正找到了适合的矫正时，医师例如将这 些(球面、柱面和棱镜)矫正值以及相关联的、可定向固持器的当前倾角 (例如，由该电子控制板160借助于与电机170相关联的编码系统、或由 视觉补偿装置200借助于该加速计所传送的取向信息所确定)(在此倾角 为30°)存储在一个存储器中。

存储在存储器中的这些矫正值(针对远距视觉和近距视觉二者并且任 选地针对中间视觉)接着有可能用于产生针对患者视力定制的眼透镜。