投射式视野计样机的研制

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1、投射式视野计样机的研制重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：苏振贺指导教师：王秋晓副教授专业：机械制造及其自动化学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年五月ResearchonProjectionPerimeterandPrototypeManufacturingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringBySuZhenheSupervisedbyA.Pro

2、f.WangQiuxiaoSpecialty:MechanicalManufactureandAutomationCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要青光眼是目前世界上的第二位致盲性眼科疾病，对于多种类型的青光眼，目前尚无预防方法，但如果能对早期病例进行合理的治疗，可保存有用的视功能。因此，早期诊断是青光眼治疗的关键。视野计是测定眼球视野和医学眼科神经测试的专业仪器。本文主要是针对当前先进

3、的投射式自动视野计所涉及的一些关键技术：光学成像、球形屏幕扫描、光标面积补偿、眼睛固视监测等进行研究。首先，针对投射式视野计的光学成像进行设计，本研究的光学系统的特点是：虚拟光阑的出光距离与可转换光阑的移动距离成线性关系；光标的面积跟投射位置无关，其面积大小取决于光阑的面积与光学系统其它参数，同时光标光亮度与光阑的位置和大小无关。利用Zemax光学软件进行验证与优化，最终光学系统成像质量优良，超过眼睛对视野计球形屏幕光标辨识的应用要求。其次，光学系统机械部分利用Solidworks2012进行三维建模，在建模完成后进行了运动仿真，查

4、看各个零部件之间是否存在干涉现象，针对存在干涉现象以及有特殊要求的零部件进行专门设计，使得机械机构更加满足实际需要。控制部分利用计算机作为上位机，运动控制卡作为下位机，对应用在系统中的步进电机进行控制，控制精度满足投射视野计的要求。再次，对光标投射在球形屏上的位置进行计算，同时推导出位置调整算法，针对在实际光束投射到球形屏上时，光标面积与理论计算值有很大的出入这一问题进行研究，建立锥形光束与球形屏幕的方程相交的数学模型，得出光标在不同位置时的光斑方程。最后，利用瞳孔-角膜跟踪法建立眼睛固视监测系统，通过系统定标建立起球形屏幕内光标与

5、瞳孔位置之间的联系。针对实际视野检查时球形屏盲点坐标系发生变动的两种情况，进行了旋转坐标系公式的推导与电动托架的设计。经过对样机进行实验得出：绝大多数光标面积误差控制在12％以内，而常用光标面积误差最大为7％；在位置误差实验中，最大位置偏移量为0.35mm，在光标照度试验中，最大误差为1.3％，本系统满足视野计进行视野检查的要求。关键词：视野计，光学成像，扫描算法，眼睛固视监测I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTGlaucomaistheworld'ssecondblindingeyedisease,foravariety

6、oftypesofglaucoma,thereisnopreventionmethod,butifyoucantreatofearlycasesreasonable,cansaveusefulvisualfunction.Therefore,earlydiagnosisisthekeytothetreatmentofglaucoma.Perimeteristhedeterminationofeyevisionandmedicalprofessionalophthalmicnervetestinginstrument.Thisarti

7、clemainlyaimedatthecurrentadvancedprojectiontypeautomaticperimeterofsomeofthekeytechnologyinvolved:opticalimaging,scanningsphericalscreen,thecursorareaofcompensation,theeyefixationmonitoringwerestudied.First,theprojectionoftheperimeteropticalimagingsystemwasdesigned,th

8、echaracteristicsoftheopticalsystempresentedstudyis:virtualapertureoftheopticaldistancehasalinearrelationshipwiththeco