发明内容
本发明公布了一种角膜顶点精确对准的方法,目的在于解决角膜顶点和系统光路的主光轴无法精确对准的问题。
本发明的技术方案是这样的:
一种角膜顶点精确对准的方法,其特征在于,包括:
利用虹膜成像找到被测者的瞳孔,将瞳孔中心调整至扫描装置的若干扫描线的中心汇聚点附近;
所述扫描装置扫描被测者角膜,计算机处理扫描数据,得到多幅角膜OCT断层图;
计算机计算反光信号最强的中央反光柱的角膜OCT断层图中的中央反光柱和角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线之间的距离L;
根据所述扫描线的扫描角θ和所述距离L计算被测者头部或扫描装置的移动量,移动被测者头部或者扫描装置的探头,使所述被测者的角膜顶点和系统光路主光轴精确对准。
进一步地:计算机计算反光信号最强的中央反光柱的角膜OCT断层图中的中央反光柱和角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线之间的距离L,具体包括:
获取所述角膜OCT断层图的反光信号最强的中央反光柱和角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线之间的像素间距;
根据公式:像素间距/角膜OCT断层图的横向总像素数*角膜OCT断层图的横向宽度,得到所述距离L。
进一度地:所述获得所述角膜OCT断层图中央反光柱和角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线之间的像素间距的获得方式包括:手动用鼠标点击所述角膜OCT断层图的中央反光柱的中心位置,计算其到所述角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线的像素距离,或者
利用软件分析所述角膜OCT断层图,自动识别出所述OCT断层图的中央反光柱到所述角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线的像素间距。
进一度地:所述移动量的计算公式为:
所述移动量包括横向移动量Lx1和纵向移动移动量Ly1,Lx1=L*cosθ,Ly1=L*sinθ。
进一度地:所述扫描线为扫描装置的探测光束在角膜所在的平面的任一方向平动的轨迹。
进一度地:所述平面确定的方法为:以所述被测试者头部左右移动方向为X轴,上下移动方向为Y轴,以所述X轴和所述Y轴构成的XY平面为角膜所在的平面。
进一度地:所述若干扫描线为多线扫描线。
进一度地:所述多线扫描线至少包括6线或12线。
进一度地:所述扫描装置至少为二维振镜。
本发明的有益的技术效果:利用虹膜成像找到被测者的瞳孔,将瞳孔中心调整到扫描装置的若干扫描线的中心汇聚点附近。在得到的多幅角膜OCT断层图中,部分显示有角膜中央反光柱,从多幅有中央反光柱的OCT断层图的挑选反光信号最强的那一幅,计算中央反光柱和角膜OCT断层图的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线的距离L,就相当于得到了角膜顶点和系统光路的主光轴距离L。在测得距离L后,利用扫描线的扫描角度θ,求得左右移动距离Lx1=L*cosθ以及上下移动距离Ly1=L*sinθ,然后根据这两组数据移动被测者头部或者扫描装置的探头,实现人眼角膜顶点和系统光路的主光轴的精确对准。本发明的技术方案,实现的技术效果有:1、角膜顶点精确对准,不受人眼形态及光轴视轴夹角等因素的影响;2、角膜形态对正后,便于角膜折射校正,角膜数据测量亦更加精确,如角膜曲率及厚度等的测量会更加精确;3、能实现自动化调节,操作更加快捷。
说明书附图
图1为OCT成像光路图;
图2为本发明的流程图;
图3为被测者头部放置在下巴托的示意图;
图4为扫描装置的若干扫描线的中心汇聚点及角膜顶点处在中心汇聚点附近的示意图;
图5为角膜OCT断层图中中央反光柱处在角膜OCT断层图的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线左侧的情形;
图6为图4的水平投影图,其中,角膜顶点402相当于图4中的中央反光柱603;
图7为角膜OCT断层图中中央反光柱处在角膜OCT断层图的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线右侧的情形;
图8为图6的水平投影图,其中,角膜顶点402相当于图4中的中央反光柱603;
图9为角膜顶点和系统光路的主光轴重合的情形。
图中,各零件的序号和名称分别为:
E、待测人眼;Ec、人眼角膜;100、OCT成像系统;101、OCT系统光源;102、光纤耦合器;103、探测装置;104、计算机;105a、参考臂、105、参考臂光路透镜系统;106、参考臂反射镜;107、偏振控制器;107a、样品臂模块;108、样品臂光路调焦透镜;109、X方向光路扫描装置;110、Y方向光路扫描装置;112、前置镜;S、被测者;301、下巴托;401、虹膜外圆;402、角膜顶点;501、扫描线中心汇聚点;502a~502f、扫描线;601、角膜OCT断层图;602、角膜断层图;603、中央反光柱;604、角膜OCT断层图的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线(即扫描线的中心位置)。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参考图2,本发明所说的利用角膜顶点精确自动对准的方法,包括如下步骤:
S101:利用虹膜成像找到被测者的瞳孔,将瞳孔中心调整至扫描装置的若干扫描线的中心汇聚点附近;
S102:所述扫描装置扫描被测者角膜,计算机处理扫描数据,得到角膜OCT断层图;
S103:计算机计算反光信号最强的中央反光柱的角膜OCT断层图中的中央反光柱和角膜OCT断层图的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线之间的距离L;
S104:根据所述扫描线的扫描角θ和所述距离L计算被测者头部或扫描装置的移动量,移动被测者头部或者扫描装置的探头,使所述被测者的角膜顶点和系统光路主光轴精确对准。
具体地,参考图1,图1为OCT成像光路图100,包括:OCT系统光源101、光纤耦合器102、探测装置103、计算机104、参考臂光路透镜系统105、参考臂反射镜106、偏振控制器107、样品臂光路调焦透镜108、X方向光路扫描装置109和Y方向光路扫描装置110。OCT系统光源101为弱相干光源,其输出的光经过光纤耦合器102向参考臂105a和样品臂模块107a提供光。参考臂105a具有已知长度并通过参考臂反射镜106将光反射回到光纤耦合器102中。样品臂模块107a向被检人眼E提供光,来自样品的返回光经样品臂模块107a,与参考臂105a反射回来的光在光纤耦合器102中发生干涉,干涉光被探测装置103探测到,再经过计算机104处理,最后显示出来。样品臂模块107a包括:前置镜112、全反射镜111、样品臂光路调焦透镜108、X方向光路扫描装置109和Y方向光路扫描装置110。其中,X方向光路扫描装置109及Y方向光路扫描装置110即本发明所说的扫描装置,也就是二维振镜。当然,本技术所说的扫描装置也可以使用其他扫描装置,其技术效果是一样的。具体到本发明,扫描装置的探测光束扫描被测者的角膜,也就是X方向光路扫描装置109及Y方向光路扫描装置110的探测光束通过全反射镜110和前置镜112入射到待测人眼E的角膜Ec。
对于步骤S101,在利用虹膜成像找到被测者瞳孔后,移动被测者瞳孔直至若干扫描线的中心汇聚点附近。这一动作可以认为是对被测者瞳孔的粗调节,即先大幅缩短被测者瞳孔到若干扫描线的中心汇聚点的距离,好处在于能够减少整个角膜对准过程需要的时间。
步骤S102:所述扫描装置扫描被测者角膜,计算机处理扫描数据,得到角膜OCT断层图。
具体地,对于步骤S102,参考图4,虹膜外圆401中,显示有若干扫描线的中心汇聚点501。作为具体的实施例,本发明只列举了6条扫描线502a~502f,但需要说明的是,这只是示例性的,实际的扫描线的数量不受限制。扫描线502a~502f表征的是探测光束在人眼角膜所在的平面内沿任一方向平动的轨迹。但作为各扫描线的过度轨迹在图4中未出。前面所说的角膜所在的平面,是指由被测者头部沿左右移动的X轴方向和沿着上下移动的Y轴方向所组成的平面,该平面是人为设定的平面。扫描装置的探测光束垂直扫描X轴和Y轴组成的平面,也就是扫描角膜所在的平面,必然包括对角膜的扫描。扫描探头(未图示)沿垂直于角膜所在的平面前后移动的方向为Z轴,Z轴和图2中的系统主光轴L1平行。
若系统所用光束为红外光,此时扫描光束操作人员是看不见的,因而软件中设定几条虚拟线与虹膜成像图中来表征扫描线的运动轨迹及对应待测人眼被扫描的位置。因此,扫描线502a~502f就是人为设定的轨迹,可以理解,扫描线502a~502f就相当于虚拟线。
参考图4,在需要将角膜顶点和系统主光轴对准前,需要利用虹膜成像找到瞳孔,然后将瞳孔中心调整到扫描线502a~502f的中心汇聚点501附近。此时,角膜顶点402就在扫描线中心汇聚点501附近。
S103:计算机计算反光信号最强的中央反光柱的角膜OCT断层图中的中央反光柱和角膜OCT断层图的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线之间的距离L。面具体对该步骤展开详细描述。
前面已经说过,扫描装置扫描人眼角膜,计算机采集扫描数据,得到人眼角膜的OCT断层图。参考图5和图6,图5为角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线604和中央反光柱603没对准的情形。需要说明的是,图5中的中央反光柱603和图6中的角膜顶点402表达的是同一个意思,图5中的角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线604和图6中的扫描线中心汇聚点501表达的是同一个意思。因此,中央反光柱603和角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线604之间对准调节,也就是角膜顶点402和扫描线中心汇聚点501的对准调节,即角膜顶点和系统主光轴精确调整。
参考图5,在未实现中央反光柱603(角膜顶点402)和若干扫描线501a~501f的中心汇聚点501精确对准前,需要测得他们之间相距距离L。具体而言,测得距离L的获取步骤包括:获得角膜OCT断层图的中央反光柱603和角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线604之间的像素间距。然后根据计算公式:像素间距/角膜OCT断层图的横向总像素数*角膜OCT断层图的横向宽度,就求得了距离L。其中,角膜OCT断层图的横向总像素数由系统设定,角膜断层图601的横向宽度可经系统标定确认。在本实施例中,有两种方法可以得到中央反光柱603与角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线604的像素间距:一、手动用鼠标点击中央反光柱603中央,软件计算出点击位置与角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线604的像素间距;二、通过软件分析所获得的角膜OCT断层图,自动识别出中央反光柱603的位置并计算角膜中央反光柱603与角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线604的像素间距。通过上面的步骤,将中央反光柱603与角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线604的像素间距转变为距离L,为实现角膜顶点402和多条扫描线中心汇聚点501的精确对准提供了可靠的数据计算。
参见图3,仅仅知道距离L的值是不够的,这是因为承载被测者头部的下巴托301只能做横向运动和纵向运动。定义被测者头部或扫描装置的探头左右运动为横向运动,也就是沿X轴方向运动;被测者头部或扫描装置的探头上下运动为纵向运动,也就是沿Y轴方向运动。因此,在精确计算出距离L后,还需要计算出L沿X轴的分量和沿Y轴的分量,也即为被测者头部或扫描装置的横向移动量和纵向移动量。
参见图5和图6,假设扫描装置的若干扫描线501a~501f的扫描线以不同的扫描角θ扫描得到多幅角膜OCT断层图中部分出现有中央反射光柱603,也就是说,每一条扫描线以和其它扫描线不同的扫描角θ得到不同的角膜OCT断层图,这些不同的角膜OCT断层图部分出现了中央反射光柱603。以其中一条扫描线502b为例,它扫描得到的OCT断层图中出现中央反射光柱603,也就是扫描线502b扫描到了角膜顶点402,定义扫描线502b和水平线的夹角为θ,该θ即为扫描线502b的扫描角。
S104:根据所述扫描线的扫描角θ和所述距离L计算被测者头部或扫描装置的移动量,移动被测者头部或者扫描装置的探头,使所述被测者的角膜顶点和系统光路主光轴精确对准。具体分析如下:
知道了距离L和扫描角θ,就可以算出横向移动量Lx1=L*cosθ和纵向移动量Ly1=L*sinθ。根据计算出来的横向移动量和纵向移动量,计算机控制被测者头部或者扫描装置的探头横向运动和纵向运动,实现角膜顶点402和多条扫描线中心汇聚点501对准,也即实现了图8中角膜顶点402和系统光路主光轴的对准。因为多条扫描线501a~501f的中心汇聚点501就在系统光路的主光轴上。
进一步地,图5和图6反映的是角膜顶点402在扫描线中心汇聚点501左侧的情形。还有另外一种情况,就是图7和图8中角膜顶点402在中心汇聚点501右侧的情形。对于在左侧的情况,则横向移动量Lx1=L*cosθ也就是向右移动量,纵向移动量Ly1=L*sinθ为向上移动量;对于在右侧的情形,横向移动量Lx1=Lcosθ也就是向左移动量,纵向移动量Ly1=L*sinθ为向下移动量。不管角膜顶点402相对于扫描线中心汇聚点501的位置为左上,左下,右上,右下。它们的移动量的计算方法都算是相同的,只是角膜顶点402相对扫描线中心汇聚点501移动或者扫描线中心汇聚点501相对于角膜顶点402移动的方向不同而已。当然,还有一种特殊情况,即扫描角θ为0°(180°)或90°(270°)的情形,此时只需将被测者头部相对于扫描装置做横向运动或纵向运动即可实现二者的对准。
本发明所说的扫描装置,包括但不限于二维振镜。
虽然本发明只列举了501a~501f六条扫描线,但这仅仅是示例性的,事实上本发明的中的提到的扫描线是多线扫描,扫描线的条数是不受限制的。不过根据行业的常规知识,多线扫描至少包含了6线扫描和12线扫描。
本发明依次通过:步骤1:利用虹膜成像找到被测者的瞳孔,将瞳孔中心调整至所述扫描装置的若干扫描线的中心汇聚点附近;步骤2:扫描装置扫描被测者角膜,计算机处理扫描数据,得到角膜OCT断层图;步骤3:计算机计算所述中央反光柱反光信号最强的角膜OCT断层图中的和角膜OCT断层图601的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线之间的距离L;步骤4:根据所述扫描线的扫描角θ和所述距离L计算被测者头部或扫描装置的移动量,移动被测者头部或者扫描装置的探头,使所述被测者的角膜顶点和系统光路主光轴精确对准。
具体而言,距离L=像素间距/角膜OCT断层图的横向总像素数*角膜OCT断层图的横向宽度。像素间距可以通过鼠标点击或者软件计算获得,角膜OCT断层图的横向总像素数和角膜OCT断层图的横向宽度通过计算机设定,从而得到距离L的精确值。然后,再根据扫描角θ,精确计算出扫描装置或者被测者头部之间的横向移动量Lx1=L*cosθ和纵向移动量Ly1=L*sinθ。最后根据这两个移动量由计算机控制支撑被测者的下巴托朝扫描装置移动或者扫描装置朝支撑被测者的下巴托移动,实现角膜顶点和系统光路主光轴的精确对准。而在判断角膜顶点和系统光路主光轴是否精确对准,又是通过判断角膜OCT断层图中中央反光柱是否和角膜OCT断层图的对应所述中心汇聚点处的深度方向轴线是否对准来实现的,从而保证了判断的准确性。
因此,通过本发明,可以实现的技术效果有:1、角膜顶点精确对准,而不受人眼形态及光轴视轴夹角等因素的影响;2、角膜形态对正后,便于角膜折射校正,角膜数据测量亦更加精确,如角膜曲率及厚度等;3、调节方法简单快捷,可分为自动化调节或者半自动化调节,调节方式多样,操作更加简洁。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。