一种应用于角膜地形图仪中的图像采集设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应用于角膜地形图仪中的图像采集设备，包括设有通光孔的设备外壳、位于该设备外壳内的图像采集系统和安装所述图像采集系统的三维移动平台，所述图像采集系统包括带有CCD相机的CCD图像成像系统、透镜系统和光学投射装置，所述的三维移动平台通过步进电机驱动，该步进电机和CCD相机均受控于带有图像显示装置的上位机。通过上位机的图像显示装置的图像采集软件窗口即可调节图像采集系统与人眼角膜之间的最佳位置。本实用新型专利技术的图像采集设备可以代替人手来精确调节图像采集系统与人眼角膜之间的相对位置，并应用俯视式定位采集方法来代替传统的正视式定位采集方法来采集人眼角膜的图像，操作简单方便，准确度高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种角膜图像采集设备，尤其涉及一种具有自动定位功能的角膜图像采集设备。
技术介绍
目前市场上具有基于不同测量原理的多种角膜地形图仪产品，常用的测量方法有Placido盘法、裂隙扫描法、立体三角光栅网格投影法、干涉测量法等。其中基于Placido盘法的角膜地形图仪最为应用最为广泛，Placido盘是一黑白相间的同心圆环。用Placido盘检查时，检查者通过盘中的小孔观察被检者角膜上的同心环的像，来了解角膜的弯曲度。正常的角膜像应该是规则的同心圆，规则散光为不同形状的椭圆，不规则散光则是不规则的角膜像。 包括美国EyeSys公司生产的EyeSys2000型角膜地形图仪，日本多美(TOMEY)公司生产的TMS-4型角膜地形图仪，德国O⑶LUS公司生产的Keratograph角膜地形图仪，意大利CSO公司生产的Modi EYET0P2005角膜地形图仪等，这些都是基于Placido盘原理生产的。这些角膜地形图仪都是通过将Placido盘上的同心圆环像投射到角膜表面进行反射后，由CCD将角膜表面的反射虚像采集下来输入电脑进行处理。角膜地形图仪的图像采集设备由图像采集系统、三维位移系统和设备外壳组成。现有技术中通过三维位移系统的对焦方式均采用手动操纵杆来调节被拍摄角膜与图像采集系统的相对位置，从而完成准确定位。如Sergio Mura等人申请的美国专利US20030231283A1中公开了一种角膜地形图仪结构，调节时使用操纵杆，依上下、左右、前后方向来手动调整图像采集系统的位置。其中上下移动，是通过旋转操纵杆来完成，而左右前后移动要靠手动推移操纵杆来完成。以上的角膜地形图仪在测量上存在以下缺点I、由于对角膜图像的准确采集是基于placido盘、C⑶相机与人眼角膜在(X，Y，Z)三维方向上的准确定位。前后移动(Y维度)是用来将角膜表面顶点位置调整在最佳的采集系统焦距位置，操纵时会不自觉地影响到左右位置(X维度)的定位，使采集的角膜图像偏离角膜中心。2、在眼科医生或检查者对角膜图像采集时，需通过眼睛观察电脑屏幕上的图像判断是否对准的情况下，用手调整设备的位置使对焦对准，这种设计方式的可操作性差，手动调整起来不够方便。3、这种角膜地形图仪的结构设计采用正面观察结构，即在进行角膜图像采集过程中，被检测者需要坐正身体，正视前方的Placido盘，并将额头紧贴额头接触部位，下颚放在颚台上，以保证面部正对Placido盘，这种情况下，被检测者很容易造成不适感，并且头部容易发生侧转，造成测量误差
技术实现思路
本技术提供了一种角膜图像采集设备，该设备可以代替人手来精确调节图像采集系统与人眼角膜之间的相对位置，并应用俯视式定位采集方法来代替传统的正视式定位采集方法来采集人眼角膜的图像。一种用于角膜地形图仪中的图像采集设备，包括设有通光孔的设备外壳、位于该设备外壳内的图像采集系统和安装所述图像采集系统的三维移动平台，所述图像采集系统包括带有CCD相机的CCD图像成像系统、透镜系统和光学投射装置，所述的三维移动平台通过步进电机驱动，该步进电机和CCD相机均受控于带有图像显示装置的上位机。图像显示装置通过图形界面显示所述步进电机和CXD相机控制信号的改变幅度。在被检者的面部朝下眼睛通过通光孔向下看时，操作者在上位机的图像采集软件窗口观察CCD相机所在的位置，并通过对图像采集软件窗口中的滚动条进行移动产生步进电机的工作信号，步进电机带动三维位移平台移动，使图像采集系统与被检者的眼角处于最佳的采集位置。所述的三维移动平台包括与所述设备外壳沿X轴滑动配合的第一位移平台；与所述第一位移平台沿Y轴滑动配合的第二位移平台；固定在所述第二位移平台上的托举臂，与所述托举臂沿Z轴滑动配合的用于安装所述图像采集系统的支撑平台，所述X轴、Y轴和Z轴在空间上两两垂直。图像采集系统安装在三维移动平台上，通过调节三维移动平台，即可使图像采集系统处于最佳的采集位置；x轴、Y轴和Z轴分别为第一位移平台、第二位移平台和支撑平台的滑动方向，即第一位移平台、第二位移平台和支撑平台在滑动方向两两相互垂直。所述的步进电机为分别用于驱动第一位移平台、第二位移平台和支撑平台的第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机。第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机通过滚珠螺杆/螺母分别驱动第一位移平台、第二位移平台和支撑平台，从而带动三维移动平台在X轴、Y轴和Z轴上滑动，以调整图像采集系统和人眼角膜之间的位置。所述的第一位移平台、第二位移平台和支撑平台分别通过对应的交叉滚柱导轨与所述的设备外壳、第一位移平台和托举臂滑动配合。交叉滚柱导轨是一种精密的直线滚动导轨，具有较高的承载能力和较高的刚性，对反复动作、起动、停止往复运动频率较高情况下可减少整机重量和传动机构动力。采用交叉滚柱导轨可获得较高的灵敏度和高性能的平面直线运，滚动摩擦力低，稳定性能好，安装使用方便，能提高设备的定位精度。所述的上位机通过运动控制卡控制所述步进电机。运动控制卡通过USB连接线与上位机连接，是基于PC总线，利用高性能微处理器(如DSP)及大规模可编程器件实现多个步进电机的多轴协调控制的一种高性能的步进电机运动控制卡，包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能，它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，它的脉冲输出模式包括单脉冲模式和双脉冲模式。脉冲计数可用于编码器的位置反馈，提供机器准确的位置，纠正传动过程中产生的误差。运功控制卡将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起，使其具有步进电机控制所需的各种速度、位置控制功能，这些功能能通过计算机方便地调用。所述通光孔位于所述设备外壳的顶部。现有技术中，角膜图像采集设备采用正面观察的方式，应用此方式被检测者很容易造成不适感，并且头部容易发生侧转，造成测量误差。采用通光孔位于设备外壳顶部的设计，保证被测者在测量过程中面部始终正对下方，从而避免在测试时因被测者的头部转动而造成测试误差。所述设备外壳的顶部设有能够调节位置的挡板和支撑被测者下巴的移动的托盘。根据人脸部形状的不同，可调解的挡板和可移动的托盘，保证人眼的位置与通光孔相适应。观察时，使被测者的头抵住挡板，托盘托着被测者的下巴，实现对人头部的固定，避免在测试时因被测者的头部转动而造成测试误差。所述设备外壳顶部的内壁上设有指向通光孔位置的条纹。方向指示条纹的各白色小箭头的方向所指的即是通光孔的方向，这样可以在对被检者进行测试过程中，通过上位机调节图像采集系统与被检者眼角膜的相对位置时，在上位机的图像显示装置中显示出白色箭头，操作者只需要将图像采集系统按箭头所指的方向进行移动，既可以实现图像采集 系统与被检者眼角膜的对准。本技术的图像采集设备能够自动调节图像采集系统与人眼角膜之间的相对位置，操作简单方便，准确度高，拍摄的眼角膜图像更精确，方便数据信息处理。附图说明图I为本技术的用于角膜地形图仪中的图像采集设备的结构示意图。图2为本技术的图像采集设备的设备外壳的结构示意图。图3为本技术的透镜系统构造示意图。图4为本技术的图像采集系统和三维移动平台的工作原理图。图5为本技术的图像显示装置中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于角膜地形图仪中的图像采集设备，包括设有通光孔的设备外壳、位于该设备外壳内的图像采集系统和安装所述图像采集系统的三维移动平台，所述图像采集系统包括带有CCD相机的CCD图像成像系统、透镜系统和光学投射装置，其特征在于，所述的三维移动平台通过步进电机驱动，该步进电机和CCD相机均受控于带有图像显示装置的上位机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：隋成华，陈晓科，郑浩，汪超，徐丹阳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：实用新型
国别省市：