角膜地形图仪是测量角膜形状的重要仪器之一,可精确测量角膜表面曲率参数,并将测量结果以数字化地形图的方式呈现出来,对角膜接触镜查验、角膜疾病诊断和角膜术后恢复评估有着重要的指导作用。市场上角膜地形图仪基于多种原理,如裂隙扫描、立体三角测量、Scheimpflug匀速旋转测量等,而基于Placido盘的角膜地形图仪因其具有测量精度高、地形图绘制精确、测量数据多样、分析能力强、价格适中等诸多优点,在医疗市场上广受欢迎。目前基于Placido盘的角膜地形图仪检测标准误差一般为±0.03 D,测量范围一般为5.5 mm-10.9 mm。为进一步提高角膜检测精度,扩大角膜覆盖范围,增加市场竞争力,本文设计了一种高精度、高覆盖率的角膜地形图仪光机系统。论文对基于Placido盘的角膜检测理论和光机系统进行了具体分析,构建了系统总体方案,推导角膜曲率解算模型,在此基础之上,设计了Placido盘及其加工工艺:采用注塑、喷涂、CNC的工序加工Placido盘,提高Placido盘内表面黑白同心圆环的边缘锐利度,提高成像质量和图像处理精度。选用环形高亮LED发光光源,使用内表面喷涂有BaSO₄的反光罩来提高光源光照的均匀性,从而提高角膜的检测精度。设计了库克三分离结构成像物镜系统,通过优化进一步改善像差校正效果,光学系统总长较短,符合现代仪器的小型化理念。对成像物镜和固视光源的结构进行了设计,在压圈、镜座与透镜的接触面上采用对透镜压力最小的球形界面设计,提高装调精度。使用标准模拟眼对样机进行标定,标定的曲率半径测量标准差小于0.03 mm,满足国家规定A类标准,使用标定后的实验样机对曲率半径为8 mm的标准模拟眼和五组实际人眼分别进行测量实验并进行误差分析,结果表明其检测标准误差在±0.015 D,角膜测量范围在5.5 mm-12 mm,满足国家医药行业规定的眼科仪器检测标准。