CN103040440A - 一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置及方法。a、通过计算机控制OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块，对眼睛的生物学参数和客观调节量进行同步测量，三个模块分别采用三个不同波段的光源；b、三个不同波段的光束同时从眼睛的同一位置入射，从眼睛出射的反射光线中的三个不同波段的光束同时分别由OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块获取；c、通过外置踏板同时连接这3个系统的驱动程序，用一个触发信号同时控制OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块的运行。该发明实现了眼睛客观调节和生物学参数的同步测量。

Description

一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置及方法
技术领域
本发明涉及光电子领域，具体涉及一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置及方法。
背景技术
眼睛调节是指利用晶状体等结构的位置和形状变化，改变眼睛光学系统的屈光力，使不同距离的物体都能在视网膜上清晰成像。调节与很多临床问题或现象有密切联系,如近视，老视以及视疲劳等，调节机制的研究对研究产生老视和视疲劳的原因以及近视发生发展机制的深入研究是至关重要的。目前关于调节和眼内介质（主要是晶状体）形态学的研究，一般仅涉及对眼睛施加一个调节刺激，测量眼睛在若干调节刺激下的形态情况，如在不同调节刺激下，研究晶状体及其他眼内介质形态的改变。这种测量有如下局限性: 一是给于的调节刺激只是静态的。二是给于的调节刺激不是眼睛真正的调节量，眼睛对调节刺激的反应存在超前或滞后，因此无法得到客观的调节量。三是形态测量没有与眼睛的调节反应同步测量。 
发明内容
根据现有技术存在的不足，本发明提供一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置及方法。采用红外验光仪测量眼睛的客观调节量，通过将OCT、红外验光仪以及外部刺激视标同步控制后进行眼睛测量，同步获取眼睛客观调节量与眼睛生物学参数之间的变化关系。
根据现有技术的不足，本发明提供的技术方案为：一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置，包括OCT成像模块、外部刺激视标模块、红外验光模块、OCT成像模块的光路装置、外部刺激视标模块的光路装置和红外验光模块的光路装置，其特征在于：OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块分别采用宽带近红外光、可见照明光源和窄带近红外光，OCT成像模块的光路装置、外部刺激视标模块的光路装置和红外验光模块的光路装置之间设有分束镜一、分束镜二和分束镜三，所述分束镜一对宽带近红外光全反射，而对窄带近红外光和可见照明光源全透射，分束镜二对窄带窄带近红外光全反射，而对可见照明光源全透射，分束镜三对可见照明光源具有半反半透的分光特性，OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块的探测光经分束镜一、分束镜二和分束镜三耦合为一束光进入眼睛，眼睛的反射光经分束镜一、分束镜二和分束镜三分光，使宽带近红外光、可见照明光源和窄带近红外光分别由OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块获取。
所述的分束镜一上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使三个不同波段的光束进行耦合和分光。
所述的分束镜二上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使两个不同波段的光束进行耦合和分光。
所述的分束镜三上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使可见照明光源一半透过，一般反射。
所述OCT成像模块的光路装置主要由光线准直器、扫描振镜和聚焦透镜组成；外部刺激视标模块的光路装置主要分为两路，一路视远视标光路，另一路视近视标光路，视远视标光路由可见照明光源二、远视视标和成像透镜二组成，视近视标光路由可见照明光源一、近视视标和成像透镜一组成；红外验光模块的光路装置主要由红外验光仪组成；可见照明光源一前方设置有近视视标、成像透镜一和分束镜三，分束镜三相对于可见照明光源一的光束方向呈45°角布置，可见照明光源二前方设置有远视视标、成像透镜二和分束镜三，分束镜三相对于与可见照明光源二的光速方向呈45°角布置，且可见照明光源一与可见照明光源二汇集于分束镜三时的光束方向相互垂直；在分束镜三的另一侧设有分束镜二和分束镜一，分束镜二与分束镜三相平行，分束镜一与分束镜三相对称；红外验光仪的光束方向与分束镜二成45°角布置，分束镜三的另一侧设置有聚焦透镜、扫描振镜和光线准直器，OCT成像模块的光路光束方向与分束镜一成45°角布置。
所述分束镜三与分束镜二之间设有补偿屈光不正的透镜。
一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的方法：
a、通过计算机控制OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块，对眼睛的生物学参数和客观调节量进行同步测量， OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块分别采用三个不同波段的光源；
b、三个不同波段的光束同时从眼睛的同一位置入射，从眼睛出射的反射光线中的三个不同波段的光束同时分别由OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块获取；OCT成像模块获取眼睛的生物学参数，外部刺激视标模块提供一定度数的刺激作用于眼睛，红外验光模块获取眼睛的客观调节量；
c、通过外置踏板同时连接这3个系统的驱动程序，用一个触发信号同时控制OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块的运行。
本发明的有益效果是：本发明提供一种眼睛客观调节量和眼睛生物学参数同步动态测量的方法。通过计算机同步控制外部刺激视标模块、红外验光模块及OCT成像模块的启动和数据采集。通过对眼睛进行同步采集后，OCT成像模块可以获取眼睛的生物学参数，红外验光模块可以获取眼睛在一定度数刺激下的客观调节量。
本发明的技术关键是客观调节量测量系统和OCT成像系统的耦合和同步。为了实现同步，这两个系统的光路光线必须从眼睛的同一位置入射，从眼睛出射的反射光线又必须分光分别探测。因此本发明对OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块采用3个不同波段的光源，并使用三块特殊的不同镀膜设计的分束镜，将这3个波段的光束进行耦合和分光，以使这3个光路互不干扰。同时，为了实现同步测量，本发明的技术方案还涉及调节外部刺激视标的给予时间、客观调节量的记录以及OCT图像采集这3个触发信号的同步，通过外置踏板同时连接这3个系统的驱动程序，用一个触发信号同时控制三个程序的运行。
     本发明的进一步有益效果是：为了实现不同屈光度的眼睛都能看清楚从远到近的视标，本发明在外部刺激视标模块的光路中加入一块补偿屈光不正的透镜，通过整体移动视标和视标前的聚焦透镜，实现对不同屈光度的眼睛引起从远到近（0~6D）的的调节刺激。
附图说明
图1是本发明的工作原理图。
图中，1-计算机，2-OCT，3-准直器，4-扫描振镜，5-聚焦透镜，6-分束镜一，7-眼睛，8-红外验光仪，9-可见照明光源二，10-可见照明光源一，11-视远视标，12-视近视标，13-成像透镜二，14-成像透镜一，15-分束镜三，16-补偿屈光不正的透镜，17-分束镜二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
由图1所示，一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置，包括OCT成像模块、外部刺激视标模块、红外验光模块、OCT成像模块的光路装置、外部刺激视标模块的光路装置和红外验光模块的光路装置， OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块分别采用宽带近红外光、可见照明光源和窄带近红外光，OCT成像模块的光路装置、外部刺激视标模块的光路装置和红外验光模块的光路装置之间设有分束镜一6、分束镜二17和分束镜三15，所述分束镜一6对宽带近红外光全反射，而对窄带近红外光和可见照明光源全透射，分束镜二17对窄带窄带近红外光全反射，而对可见照明光源全透射，分束镜三15对可见照明光源具有半反半透的分光特性，OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块的探测光经分束镜一6、分束镜二17和分束镜三15耦合为一束光进入眼睛7，眼睛7的反射光经分束镜一6、分束镜二17和分束镜三15分光，使宽带近红外光、可见照明光源和窄带近红外光分别由OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块获取，从而实现对这三个光路的耦合和分光，达到同步测量眼睛客观调节量和生物学参数的目的。
由图1所示，所述的分束镜一6上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使三个不同波段的光束进行耦合和分光。
由图1所示，所述的分束镜二17上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使两个不同波段的光束进行耦合和分光。
由图1所示，所述的分束镜三15上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使可见照明光源一半透过，一般反射。
由图1所示，所述OCT成像模块的光路装置主要由光线准直器3、扫描振镜4和聚焦透镜5组成；外部刺激视标模块的光路装置主要分为两路，一路视远视标光路，另一路视近视标光路，视远视标光路由可见照明光源二9、远视视标11和成像透镜二13组成，视近视标光路由可见照明光源一10、近视视标12和成像透镜一14组成；红外验光模块的光路装置主要由红外验光仪8组成；可见照明光源一10前方设置有近视视标12、成像透镜一14和分束镜三15，分束镜三15相对于可见照明光源一10的光束方向呈45°角布置，可见照明光源二9前方设置有远视视标11、成像透镜二13和分束镜三15，分束镜三15相对于与可见照明光源二9的光速方向呈45°角布置，且可见照明光源一10与可见照明光源二9汇集于分束镜三15时的光束方向相互垂直；在分束镜三15的另一侧设有分束镜二17和分束镜一6，分束镜二17与分束镜三15相平行，分束镜一6与分束镜三15相对称；红外验光仪8的光束方向与分束镜二成45°角布置，分束镜三15的另一侧设置有聚焦透镜5、扫描振镜4和光线准直器3，OCT成像模块的光路光束方向与分束镜一6成45°角布置。OCT成像模块的探测光路由OCT 2传输经光线准直器3、扫描振镜4和聚焦透镜5及分束镜一6聚焦到被测眼睛7的角膜，在OCT光路部分，探测光经过准直器3形成平行光出射。扫描振镜4的作用是实现OCT光斑的横向扫描，设置聚焦透镜5的位置，使平行光束刚好聚焦到被测眼睛7的角膜，实现对眼睛前节（包括角膜、前房、晶状体、眼轴等）的OCT成像。可见照明光源经成像透镜13、分束镜三15、分束镜17和分束镜6聚焦到视网膜，视网膜光点发出的光带有眼睛7客观调节量的信息。在红外验光模块，光束经分束镜二17和分束镜一6，聚焦到眼睛7，在红外验光模块的光路，经红外验光仪发出光束后，经分束镜二17的全放射到分束镜一6后，透过分束镜一6，入射到眼睛7。眼睛光学系统将入射光聚焦到视网膜，该视网膜光点发出的光再次通过眼睛7，将带有眼睛7的客观调节量信息，由红外验光仪8获取。
由图1所示，所述分束镜三15与分束镜二17之间设有补偿屈光不正的透镜16。为了实现不同屈光度的眼睛都能看清楚从远到近的视标，本发明在外部刺激视标模块的光路中加入一块补偿屈光不正的透镜，通过整体移动视标和视标前的聚焦透镜，实现对不同屈光度的眼睛引起从远到近（0~6D）的的调节刺激。
 
由图1所示，一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的方法：
a、通过计算机1控制OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块，对眼睛的生物学参数和客观调节量进行同步测量， OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块分别采用三个不同波段的光源；
b、三个不同波段的光束同时从眼睛7的同一位置入射，从眼睛7出射的反射光线中的三个不同波段的光束同时分别由OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块获取；OCT成像模块获取眼睛的生物学参数，外部刺激视标模块提供一定度数的刺激作用于眼睛7，红外验光模块获取眼睛7的客观调节量；
c、通过外置踏板同时连接这3个系统的驱动程序，用一个触发信号同时控制OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块的运行。
OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块的光路光线必须从眼睛的同一位置入射，从眼睛出射的反射光线又分光分别探测，同时对OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块采用3个不同波段的光源，并使用三块特殊的不同镀膜设计的分束镜，将这3个波段的光束进行耦合和分光，以使这3个光路互不干扰，实现了客观调节量测量系统和OCT成像系统进行耦合和同步。 

Claims (3)

1.一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置，包括OCT成像模块、外部刺激视标模块、红外验光模块、OCT成像模块的光路装置、外部刺激视标模块的光路装置和红外验光模块的光路装置，其特征在于：OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块分别采用宽带近红外光、可见照明光源和窄带近红外光，OCT成像模块的光路装置、外部刺激视标模块的光路装置和红外验光模块的光路装置之间设有分束镜一、分束镜二和分束镜三，所述分束镜一对宽带近红外光全反射，而对窄带近红外光和可见照明光源全透射，分束镜二对窄带窄带近红外光全反射，而对可见照明光源全透射，分束镜三对可见照明光源具有半反半透的分光特性，OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块的探测光经分束镜一、分束镜二和分束镜三耦合为一束光进入眼睛，眼睛的反射光经分束镜一、分束镜二和分束镜三分光，使宽带近红外光、可见照明光源和窄带近红外光分别由OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块获取。
2.根据权利要求1所述的一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置，其特征在于：所述的分束镜一上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使三个不同波段的光束进行耦合和分光。
3.根据权利要求1所述的一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置，其特征在于：所述的分束镜二上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使两个不同波段的光束进行耦合和分光。
4．根据权利要求1所述的一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置，其特征在于：所述的分束镜三上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使可见照明光源一半透过，一半反射。
5．根据权利要求1、2、3或4所述的一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置，其特征在于：所述OCT成像模块的光路装置主要由光线准直器、扫描振镜和聚焦透镜组成；外部刺激视标模块的光路装置主要分为两路，一路视远视标光路，另一路视近视标光路，视远视标光路由可见照明光源二、远视视标和成像透镜二组成，视近视标光路由可见照明光源一、近视视标和成像透镜一组成；红外验光模块的光路装置主要由红外验光仪组成；可见照明光源一前方设置有近视视标、成像透镜一和分束镜三，分束镜三相对于可见照明光源一的光束方向呈45°角布置，可见照明光源二前方设置有远视视标、成像透镜二和分束镜三，分束镜三相对于与可见照明光源二的光速方向呈45°角布置，且可见照明光源一与可见照明光源二汇集于分束镜三时的光束方向相互垂直；在分束镜三的另一侧设有分束镜二和分束镜一，分束镜二与分束镜三相平行，分束镜一与分束镜三相对称；红外验光仪的光束方向与分束镜二成45°角布置，分束镜三的另一侧设置有聚焦透镜、扫描振镜和光线准直器，OCT成像模块的光路光束方向与分束镜一成45°角布置。
6．根据权利要求5所述的一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的装置，其特征在于：所述分束镜三与分束镜二之间设有补偿屈光不正的透镜。
7．一种同步测量眼睛客观调节和生物学参数的方法，其特征在于：
a、通过计算机控制OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块，对眼睛的生物学参数和客观调节量进行同步测量， OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块分别采用三个不同波段的光源；
b、三个不同波段的光束同时从眼睛的同一位置入射，从眼睛出射的反射光线中的三个不同波段的光束同时分别由OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块获取；OCT成像模块获取眼睛的生物学参数，外部刺激视标模块提供一定度数的刺激作用于眼睛，红外验光模块获取眼睛的客观调节量；
c、通过外置踏板同时连接这3个系统的驱动程序，用一个触发信号同时控制OCT成像模块、外部刺激视标模块和红外验光模块的运行。
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Address after: Room 504, building 2, No.36, Doukou Road, Guangdong Macao cooperative traditional Chinese medicine science and Technology Industrial Park, Hengqin New District, Zhuhai City, Guangdong Province, 519031

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Address before: Room 504, building 2, No.36, Doukou Road, Guangdong Macao cooperative traditional Chinese medicine science and Technology Industrial Park, Hengqin New District, Zhuhai City, Guangdong Province, 519031

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Address after: Room 504, building 2, No.36, Doukou Road, Guangdong Macao cooperative traditional Chinese medicine science and Technology Industrial Park, Hengqin New District, Zhuhai City, Guangdong Province, 519031

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