投射式视野计样机的研制

发布时间：2017-10-31 02:31

  本文关键词：投射式视野计样机的研制

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【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
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH786
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 视野计的概述8-12
• 1.1.1 视野计发展史8-11
• 1.1.2 视野检查法的新进展11-12
• 1.2 投射视野计的关键技术12-13
• 1.3 课题研究的背景和意义13-14
• 1.4 课题研究的主要工作14-16
• 2 投射式视野计的光学原理16-29
• 2.1 投射式视野计的基本原理16-17
• 2.2 光标的产生过程17-18
• 2.3 光学模型理论分析18-19
• 2.4 光标的亮度分析19-21
• 2.4.1 光标的亮度计算19-21
• 2.4.2 光标亮度分级21
• 2.5 系统的优化21-27
• 2.5.1 模拟系统的光路22-23
• 2.5.2 像差的校正23-27
• 2.6 本章小结27-29
• 3 机械结构与控制系统29-41
• 3.1 光学系统机械结构设计的要求29
• 3.2 调焦机构的设计29-32
• 3.2.1 调焦机构传动方式的选择29-30
• 3.2.2 调焦机构的结构设计30-31
• 3.2.3 调焦机构主要零部件的选用31-32
• 3.3 扫描机构运动的实现32-34
• 3.4 系统的机械结构34-35
• 3.5 控制系统35-39
• 3.5.1 控制系统的整体结构35-36
• 3.5.2 步进电机的控制36-39
• 3.6 本章小结39-41
• 4 光标的控制41-49
• 4.1 扫描算法的实现41-44
• 4.1.1 数学模型的转化42
• 4.1.2 求解算法的研究42-43
• 4.1.3 坐标轴当量的计算43-44
• 4.2 投射光标系统误差的校正44-46
• 4.3 光标面积的修正46-47
• 4.4 本章小结47-49
• 5 瞳孔监测与系统定标49-60
• 5.1 视觉产生特性49-50
• 5.2 阈值检查策略50-52
• 5.3 眼睛的固视监测52-58
• 5.3.1 固视监测系统52-53
• 5.3.2 图像处理53-54
• 5.3.3 眼睛监测系统的定标54-56
• 5.3.4 实际检测中的角度调整56-58
• 5.4 本章小结58-60
• 6 实验与讨论60-65
• 6.1 系统样机的研制60-61
• 6.2 光标的面积误差61-62
• 6.3 光标的位置误差62-64
• 6.4 光标照度误差64
• 6.5 本章小结64-65
• 7 总结与展望65-67
• 7.1 论文的工作总结65-66
• 7.2 工作展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70

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本文编号：1120438