CN105147238A - 一种眼睛多界面间距测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种眼睛多界面间距测量方法及装置，所述方法包括：将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统1，快速变焦系统1切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统2进行相应的参考光光程补偿，实现对角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的连续检测；记录角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的干涉光谱信息，将该光谱信息进行FFT变换，即得眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1。本发明获得了精确的角膜厚度、前房深度、晶体厚度以及视轴长度。

Description

一种眼睛多界面间距测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种眼睛多界面间距测量方法及装置，属于眼睛生物检测领域。

背景技术

白内障是最常见的致盲性眼病，是一种由于多种因素而导致晶体失去透明变成浑浊状态的疾病。我国白内障的发病率高于5％，由于白内障导致视力丧失，严重影响了患者的视力和生活质量。目前白内障还无疗效肯定的药物治疗方案，手术摘除混浊的晶状体同时植入人工晶状体仍是唯一有效的方法。不过，随着小切口超声乳化及折叠式人工晶状体手术的发展，极大的减少了术后并发症的几率，加快了患者术后视力的恢复，同时也使得这类白内障手术由过去单纯的复明手术转变为现在的屈光手术，且患者对术后屈光状态的要求逐渐增加。目前，患者植入人工晶状体的实际屈光状态与术前预测值之间常存在较大偏差，最终影响手术效果，给患者的生活带来不便。其中最主要的因素就是人工晶状体的度数预测的不够准确，而人工晶状体度数预测的准确性又取决于术前生物测量的准确性。

在白内障患者植入人工晶状体之前，需要测量眼睛各层的位置，计算出眼轴长度、角膜厚度和前房深度等。Haag-StreitAG公开了一种具有双参考臂的时域短相干光干涉仪(参见美国专利公开号US2009/0268209A1，发明名称为“Methodandapparatusfordeterminationofgeometricvaluesonanobject”)，该干涉仪使用双参考光对样品的不同层进行测量；卡尔蔡司医疗技术股份有限公司公开了一种时域短相干干涉仪(参见中国专利申请号200880118045.1，发明名称为“短相干干涉仪”)，该干涉仪用于测量样品间隔设置的多个区域；王毅等公开了一种使用平衡探测法的时域短相干光干涉仪(参见中国专利申请号201210019447.4，发明名称为“光学相干生物测量仪及进行眼睛生物测量的方法”)。以上这三种方法及干涉仪都是利用时域短相干光干涉方法对眼睛的各层位置进行测量，而由于时域干涉方法易受噪声和直流分量的影响，灵敏度相对较低，对于屈光间质混浊程度比较严重者，会导致探测光的严重衰减，以至于进入探测仪器的光太弱而无法检出，限制了这种方法的适用范围。王毅等公开了一种短相干光干涉测量方法及装置(参见中国专利申请号2014102869647，发明名称为“一种短相干光干涉测量方法及装置”)，虽然该方法可以快速测量眼间参数，但是由于人眼的屈光度不同，光在视网膜会产生离焦的现象，也就是说，仅仅采用一路光路(即申请号为2014102869647的专利申请)对网膜、角膜和晶状体的前后表面进行定位时，对视网膜聚焦后会影响角膜与晶状体的前后表面的测量，因而导致测量的角膜厚度、前房深度、晶体厚度以及视轴长度精度较低，无法进行实际应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种眼睛多界面间距测量方法及装置，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是由于人眼的屈光度不同，光在视网膜会产生离焦的现象，使得仅仅采用一路光路对网膜、角膜和晶状体的前后表面进行定位时，对视网膜聚焦后会影响角膜与晶状体的前后表面的测量，因而导致测量的角膜厚度、前房深度、晶体厚度以及视轴长度精度较低，无法进行实际应用的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种眼睛多界面间距测量方法，包括以下步骤：将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统，快速变焦系统(1)切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统进行相应的参考光光程补偿，实现对角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的连续检测；记录角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的干涉光谱信息，将该光谱信息进行FFT变换，即得眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1。

优选的，根据眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1以及多光程参考系统中反射镜之间的距离，即得角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和视轴长度。

上述方法中，所述的多光程参考系统中，参考光通过2个第二半反半透镜分出三条光路由三个反射镜返回，分别对应角膜、晶状体前表面、晶状体后表面和视网膜表面四个位置，多个光程分别对应角膜、晶状体的前后表面和视网膜表面。

实现前述方法的眼睛多界面间距测量装置，包括：快速变焦系统、多光程参考系统、光谱仪、角膜表层对焦定位系统、短相干光源、光纤耦合器、第一半反半透镜和计算机；所述的光谱仪包括相机；所述的短相干光源发出的光经光纤耦合器分为两路，其中一路作为探测光进入快速变焦系统，再经第一半反半透镜，透射光依次聚焦于眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，并被这些界面反射，再经快速变焦系统返回光纤耦合器；另一路作为参考光进入多光程参考系统，并由反射镜反射返回光纤耦合器；返回光纤耦合器的探测光和参考光进入光谱仪，在相机上成像，并将成像后的图像发送至计算机进行处理，计算出眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1；所述的角膜表层对焦定位系统包括：面阵相机和第七透镜，用于对眼睛表面成像，在测量时用于调整眼睛的位置。

优选的，所述的快速变焦系统包括：第一反射镜、第二反射镜和调焦系统，探测光先由第二反射镜反射，经调焦系统调焦后，再由第一反射镜发射，使焦点位于视网膜表面上，从而可以实现对视网膜位置的快速测量。

更优选的，所述的快速变焦系统还包括：第三反射镜、第四反射镜和第一透镜，探测光先由第四反射镜反射，再由第三反射镜发射，然后再经第一透镜变焦，使焦点位于晶状体的中间，从而可以实现对晶状体前后表面位置的快速测量。

进一步优选的，所述的快速变焦系统还包括：第五反射镜、第六反射镜和第二透镜，探测光先由第六反射镜反射，再由第五反射镜反射，然后再依次经过第二透镜和第一透镜两次变焦，使焦点位于角膜表面，从而可以实现对角膜前后表面位置的快速测量。

本发明中所述的调焦系统包括：第三透镜和第四透镜，由第二反射镜反射后的探测光依次经过第四透镜和第三透镜调焦后，再由第一反射镜发射，从而可以实现视网膜的准确对焦。

前述的眼睛多界面间距测量装置中，所述的多光程参考系统包括：第二半反半透镜、第三半反半透镜、第七反射镜、第八反射镜和第九反射镜，所述的探测光分别经第二半反半透镜、第三半反半透镜反射后发射至第八反射镜；探测光经第二半反半透镜透射后发射至第七反射镜；探测光经第二半反半透镜反射、第三半反半透镜透射后发射至第九反射镜，从而可以实现眼睛内角膜的前后表面、晶状体的前后表面以及视网膜位置的准确测量。

上述系统还包括：第一光纤准直器和第二光纤准直器，所述的第一光纤准直器和第二光纤准直器的输入端分别与光纤耦合器的输出端连接，第一光纤准直器的输出端与快速变焦系统的输入端连接，第二光纤准直器的输出端与多光程参考系统输入端连接，从而可以输出平行光，为实现精确的测量奠定基础。

本发明所述的系统还包括：电机和转轴，电机带动转轴旋转；所述的第三反射镜、第一反射镜、第六反射镜和第四反射镜分别通过连杆与转轴垂直连接，且由转轴靠近电机的一端向另一端依次排列；所述的第一反射镜与第二反射镜平行，第三反射镜与第四反射镜平行，第五反射镜和第六反射镜平行，且连接第六反射镜和第四反射镜的连杆之间的夹角大于0度，第三反射镜和第一反射镜的连杆之间的夹角大于0度；转轴旋转至三个不同的位置，分别使探测光经第二反射镜、第四透镜、第三透镜和第一反射镜进入眼睛，实现对视网膜表面的测量；探测光经第四反射镜、第三反射镜和第一透镜进入眼睛，实现对晶状体前后表面的测量，探测光经第六反射镜、第五反射镜、第二透镜和第一透镜进入眼睛，实现对角膜前后表面的测量，从而可以更快速的实现光路切换，同时获得更高精度的角膜厚度、前房深度、晶体厚度以及视轴长度。

前述的光谱仪还包括：第五透镜、第六透镜和透射光栅，经快速变焦系统反射的探测光及经多光程参考系统反射的参考光进入光纤耦合器，经光纤后通过第五透镜准直后照射到透射光栅，其光谱经第六透镜成像于线阵相机，线阵相机的输出端与计算机的输入端连接，计算机中存有相应现有的计算处理软件，用于进行傅里叶变换及计算眼睛角膜的前后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置和各自的绝对位置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过利用快速变焦系统切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，由于3条光路相互独立，对视网膜一路的聚焦补偿后，不会影响对角膜和视网膜的位置测量，从而实现了在一次测量中检测获得眼睛角膜的前后表面、晶状体前后表面和视网膜表面的精确位置信息，进而获得了精确的角膜厚度、前房深度、晶体厚度以及视轴长度；

2、采用本发明中的快速变焦系统作为探测臂，使探测光可以在多个位置之间快速变焦，从而提高了被反射探测光的强度，提高了系统信噪比；

3、采用本发明中的多光程参考系统作为参考臂，其与快速变焦系统同步，从而实现了对眼睛各层位置的准确、快速、高灵敏度探测；另外，本发明采用频域短相干光干涉技术对检测到的光谱进行频域处理，可以减小噪声及直流分量的影响，在相同的检测条件下，进一步提高了检测灵敏度；

4、本发明将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统并依次聚焦于眼睛角膜的前后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统，从而实现了对角膜的前后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面及视网膜表面的连续检测；

5、通过利用电机带动转轴转动来切换各个光路，从而可以更快速的实现光路切换，同时获得更高精度的角膜厚度、前房深度、晶体厚度以及视轴长度。

附图说明

图1为本发明的眼睛多界面间距测量装置示意图；

图2为快速变焦系统测量角膜的光路示意图；

图3为快速变焦系统测量晶状体前后表面的光路示意图

图4为快速变焦系统测量视网膜表面的光路示意图

图5为多光程参考系统的示意图；

图6为对于某一待测面，线阵相机上接受的光谱强度示意图；

图7为对图6中的光谱进行傅里叶变换后的幅度谱示意图。

附图标记：1-快速变焦系统，2-多光程参考系统，3-光谱仪，4-角膜表层对焦定位系统，5-短相干光源，6-光纤耦合器，7-第一半反半透镜，8-计算机，9-第一反射镜，10-第二反射镜，11-调焦系统，12-第三反射镜，13-第四反射镜，14-第一透镜，15-第五反射镜，16-第六反射镜，17-第二透镜，18-第三透镜，19-第四透镜，20-第二半反半透镜，21-第三半反半透镜，22-第七反射镜，23-第八反射镜，24-第九反射镜，25-第一光纤准直器，26-第二光纤准直器，27-电机，28-转轴，29-第五透镜，30-第六透镜，31-透射光栅，32-线阵相机，33-面阵相机，34-第七透镜，a-角膜，b-晶状体前表面，c-晶状体后表面，d-视网膜表面。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：一种眼睛多界面间距测量方法，包括以下步骤：将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统1，快速变焦系统1切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统2进行相应的参考光光程补偿，实现对角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的连续检测；记录角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的干涉光谱信息，将该光谱信息进行FFT变换，即得眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1。根据眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1以及多光程参考系统2中反射镜之间的距离，即得角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和视轴长度。

实现上述方法的眼睛多界面间距测量装置，如图1所示，包括：快速变焦系统1、多光程参考系统2、光谱仪3、角膜表层对焦定位系统4、短相干光源5、光纤耦合器6、第一半反半透镜7和计算机8；所述的光谱仪3包括相机32；所述的短相干光源5发出的光经光纤耦合器6分为两路，其中一路作为探测光进入快速变焦系统1，再经第一半反半透镜7，透射光依次聚焦于眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，并被这些界面反射，再经快速变焦系统1返回光纤耦合器6；另一路作为参考光进入多光程参考系统2，并由反射镜反射返回光纤耦合器6；返回光纤耦合器6的探测光和参考光进入光谱仪3，在相机32上成像，并将成像后的图像发送至计算机8进行处理，计算出眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1；所述的角膜表层对焦定位系统4包括：面阵相机33和第七透镜34，用于对眼睛表面成像，在测量时用于调整眼睛的位置。所述的快速变焦系统1包括(如图4所示)：第一反射镜9、第二反射镜10和调焦系统11，探测光先由第二反射镜10反射，经调焦系统11调焦后，再由第一反射镜9发射，使焦点位于视网膜表面上。所述的快速变焦系统1还包括(如图3所示)：第三反射镜12、第四反射镜13和第一透镜14，探测光先由第四反射镜13反射，再由第三反射镜12发射，然后再经第一透镜14变焦，使焦点位于晶状体的中间。所述的快速变焦系统1还包括(如图2所示)：第五反射镜15、第六反射镜16和第二透镜17，探测光先由第六反射镜16反射，再由第五反射镜15反射，然后再依次经过第二透镜17和第一透镜14两次变焦，使焦点位于角膜表面。所述的调焦系统11包括：第三透镜18和第四透镜19，由第二反射镜10反射后的探测光依次经过第四透镜19和第三透镜18调焦后，再由第一反射镜9发射。所述的多光程参考系统2包括(如图5所示)：第二半反半透镜20、第三半反半透镜21、第七反射镜22、第八反射镜23和第九反射镜24，所述的探测光分别经第二半反半透镜20、第三半反半透镜21反射后发射至第八反射镜23；探测光经第二半反半透镜20透射后发射至第七反射镜22；探测光经第二半反半透镜20反射、第三半反半透镜21透射后发射至第九反射镜24。还包括：第一光纤准直器25和第二光纤准直器26，所述的第一光纤准直器25和第二光纤准直器26的输入端分别与光纤耦合器6的输出端连接，第一光纤准直器25的输出端与快速变焦系统1的输入端连接，第二光纤准直器26的输出端与多光程参考系统2输入端连接。还包括：电机27和转轴28，电机27带动转轴28旋转；所述的第三反射镜12、第一反射镜9、第六反射镜16和第四反射镜13分别通过连杆与转轴28垂直连接，且由转轴28靠近电机27的一端向另一端依次排列；所述的第一反射镜9与第二反射镜10平行，第三反射镜12与第四反射镜13平行，第五反射镜15和第六反射镜16平行，且连接第六反射镜16和第四反射镜13的连杆之间的夹角大于0度，第三反射镜12和第一反射镜9的连杆之间的夹角大于0度；转轴28旋转至三个不同的位置，分别使探测光经第二反射镜10、第四透镜19、第三透镜18和第一反射镜9进入眼睛，实现对视网膜表面的测量；探测光经第四反射镜13、第三反射镜12和第一透镜14进入眼睛，实现对晶状体前后表面的测量，探测光经第六反射镜16、第五反射镜15、第二透镜17和第一透镜14进入眼睛，实现对角膜前后表面的测量。所述的光谱仪3还包括：第五透镜29、第六透镜30和透射光栅31，经快速变焦系统1反射的探测光及经多光程参考系统2反射的参考光进入光纤耦合器6，经光纤后通过第五透镜29准直后照射到透射光栅31，其光谱经第六透镜30成像于线阵相机32，线阵相机32的输出端与计算机8的输入端连接，计算机8中存有相应现有的计算处理软件，用于进行傅里叶变换及计算眼睛角膜的前后表面晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置和各自的绝对位置。图6为对于某一待测面，本发明的线阵相机上接受的光谱强度示意图；图7为对图6中的光谱进行傅里叶变换后的幅度谱示意图。

实施例2：一种眼睛多界面间距测量方法，包括以下步骤：将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统1，快速变焦系统1切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统2进行相应的参考光光程补偿，实现对角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的连续检测；记录角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的干涉光谱信息，将该光谱信息进行FFT变换，即得眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1。根据眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1以及多光程参考系统2中反射镜之间的距离，即得角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和视轴长度。

实现上述方法的眼睛多界面间距测量装置，包括：快速变焦系统1、多光程参考系统2、光谱仪3、角膜表层对焦定位系统4、短相干光源5、光纤耦合器6、第一半反半透镜7和计算机8；所述的光谱仪3包括相机32；所述的短相干光源5发出的光经光纤耦合器6分为两路，其中一路作为探测光进入快速变焦系统1，再经第一半反半透镜7，透射光依次聚焦于眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，并被这些界面反射，再经快速变焦系统1返回光纤耦合器6；另一路作为参考光进入多光程参考系统2，并由反射镜反射返回光纤耦合器6；返回光纤耦合器6的探测光和参考光进入光谱仪3，在相机32上成像，并将成像后的图像发送至计算机8进行处理，计算出眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1；所述的角膜表层对焦定位系统4包括：面阵相机33和第七透镜34，用于对眼睛表面成像，在测量时用于调整眼睛的位置。所述的快速变焦系统1包括：第一反射镜9、第二反射镜10和调焦系统11，探测光先由第二反射镜10反射，经调焦系统11调焦后，再由第一反射镜9发射，使焦点位于视网膜表面上。所述的快速变焦系统1还包括：第三反射镜12、第四反射镜13和第一透镜14，探测光先由第四反射镜13反射，再由第三反射镜12发射，然后再经第一透镜14变焦，使焦点位于晶状体的中间。所述的快速变焦系统1还包括：第五反射镜15、第六反射镜16和第二透镜17，探测光先由第六反射镜16反射，再由第五反射镜15反射，然后再依次经过第二透镜17和第一透镜14两次变焦，使焦点位于角膜表面。还包括：电机27和转轴28，电机27带动转轴28旋转；所述的第三反射镜12、第一反射镜9、第六反射镜16和第四反射镜13分别通过连杆与转轴28垂直连接，且由转轴28靠近电机27的一端向另一端依次排列；所述的第一反射镜9与第二反射镜10平行，第三反射镜12与第四反射镜13平行，第五反射镜15和第六反射镜16平行，且连接第六反射镜16和第四反射镜13的连杆之间的夹角大于0度，第三反射镜12和第一反射镜9的连杆之间的夹角大于0度；转轴28旋转至三个不同的位置，分别使探测光经第二反射镜10、第四透镜19、第三透镜18和第一反射镜9进入眼睛，实现对视网膜表面的测量；探测光经第四反射镜13、第三反射镜12和第一透镜14进入眼睛，实现对晶状体前后表面的测量，探测光经第六反射镜16、第五反射镜15、第二透镜17和第一透镜14进入眼睛，实现对角膜前后表面的测量。

实施例3：一种眼睛多界面间距测量方法，包括以下步骤：将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统1，快速变焦系统1切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统2进行相应的参考光光程补偿，实现对角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的连续检测；记录角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的干涉光谱信息，将该光谱信息进行FFT变换，即得眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1。根据眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1以及多光程参考系统2中反射镜之间的距离，即得角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和视轴长度。

实现上述方法的眼睛多界面间距测量装置，包括：快速变焦系统1、多光程参考系统2、光谱仪3、角膜表层对焦定位系统4、短相干光源5、光纤耦合器6、第一半反半透镜7和计算机8；所述的光谱仪3包括相机32；所述的短相干光源5发出的光经光纤耦合器6分为两路，其中一路作为探测光进入快速变焦系统1，再经第一半反半透镜7，透射光依次聚焦于眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，并被这些界面反射，再经快速变焦系统1返回光纤耦合器6；另一路作为参考光进入多光程参考系统2，并由反射镜反射返回光纤耦合器6；返回光纤耦合器6的探测光和参考光进入光谱仪3，在相机32上成像，并将成像后的图像发送至计算机8进行处理，计算出眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1；所述的角膜表层对焦定位系统4包括：面阵相机33和第七透镜34，用于对眼睛表面成像，在测量时用于调整眼睛的位置。所述的快速变焦系统1包括：第一反射镜9、第二反射镜10和调焦系统11，探测光先由第二反射镜10反射，经调焦系统11调焦后，再由第一反射镜9发射，使焦点位于视网膜表面上。所述的快速变焦系统1还包括：第三反射镜12、第四反射镜13和第一透镜14，探测光先由第四反射镜13反射，再由第三反射镜12发射，然后再经第一透镜14变焦，使焦点位于晶状体的中间。所述的快速变焦系统1还包括：第五反射镜15、第六反射镜16和第二透镜17，探测光先由第六反射镜16反射，再由第五反射镜15反射，然后再依次经过第二透镜17和第一透镜14两次变焦，使焦点位于角膜表面。所述的多光程参考系统2包括：第二半反半透镜20、第三半反半透镜21、第七反射镜22、第八反射镜23和第九反射镜24，所述的探测光分别经第二半反半透镜20、第三半反半透镜21反射后发射至第八反射镜23；探测光经第二半反半透镜20透射后发射至第七反射镜22；探测光经第二半反半透镜20反射、第三半反半透镜21透射后发射至第九反射镜24。

实施例4：一种眼睛多界面间距测量方法，包括以下步骤：将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统1，快速变焦系统1切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统2进行相应的参考光光程补偿，实现对角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的连续检测；记录角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的干涉光谱信息，将该光谱信息进行FFT变换，即得眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1。根据眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1以及多光程参考系统2中反射镜之间的距离，即得角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和视轴长度。

实现上述方法的眼睛多界面间距测量装置，包括：快速变焦系统1、多光程参考系统2、光谱仪3、角膜表层对焦定位系统4、短相干光源5、光纤耦合器6、第一半反半透镜7和计算机8；所述的光谱仪3包括相机32；所述的短相干光源5发出的光经光纤耦合器6分为两路，其中一路作为探测光进入快速变焦系统1，再经第一半反半透镜7，透射光依次聚焦于眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，并被这些界面反射，再经快速变焦系统1返回光纤耦合器6；另一路作为参考光进入多光程参考系统2，并由反射镜反射返回光纤耦合器6；返回光纤耦合器6的探测光和参考光进入光谱仪3，在相机32上成像，并将成像后的图像发送至计算机8进行处理，计算出眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1；所述的角膜表层对焦定位系统4包括：面阵相机33和第七透镜34，用于对眼睛表面成像，在测量时用于调整眼睛的位置。所述的快速变焦系统1包括：第一反射镜9、第二反射镜10和调焦系统11，探测光先由第二反射镜10反射，经调焦系统11调焦后，再由第一反射镜9发射，使焦点位于视网膜表面上。所述的快速变焦系统1还包括：第三反射镜12、第四反射镜13和第一透镜14，探测光先由第四反射镜13反射，再由第三反射镜12发射，然后再经第一透镜14变焦，使焦点位于晶状体的中间。所述的快速变焦系统1还包括：第五反射镜15、第六反射镜16和第二透镜17，探测光先由第六反射镜16反射，再由第五反射镜15反射，然后再依次经过第二透镜17和第一透镜14两次变焦，使焦点位于角膜表面。

实施例5：一种眼睛多界面间距测量方法，包括以下步骤：将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统1，快速变焦系统1切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统2进行相应的参考光光程补偿，实现对角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的连续检测；记录角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的干涉光谱信息，将该光谱信息进行FFT变换，即得眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1。

实现上述方法的眼睛多界面间距测量装置，包括：快速变焦系统1、多光程参考系统2、光谱仪3、角膜表层对焦定位系统4、短相干光源5、光纤耦合器6、第一半反半透镜7和计算机8；所述的光谱仪3包括相机32；所述的短相干光源5发出的光经光纤耦合器6分为两路，其中一路作为探测光进入快速变焦系统1，再经第一半反半透镜7，透射光依次聚焦于眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，并被这些界面反射，再经快速变焦系统1返回光纤耦合器6；另一路作为参考光进入多光程参考系统2，并由反射镜反射返回光纤耦合器6；返回光纤耦合器6的探测光和参考光进入光谱仪3，在相机32上成像，并将成像后的图像发送至计算机8进行处理，计算出眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1；所述的角膜表层对焦定位系统4包括：面阵相机33和第七透镜34，用于对眼睛表面成像，在测量时用于调整眼睛的位置。

本发明的一种实施例的工作原理：

L5、L4、L3、L2、L1分别为光谱信息经FFT变换后得到的探测臂相对于参考臂的光经过的路径差；其中L1由第一条光路得到，L2、L3由第二条光路得到，L4、L5由第三条光路得到；ΔL1与ΔL2为已知量，对于多光程参考系统2，在光经过第二半反半透镜20后，第七反射镜22与第八反射镜23之间光的路径差为ΔL1，在光经过第三半反半透镜21后，第八反射镜23与第九反射镜24之间的光的路径差为ΔL2；从而计算得角膜与晶状体的前表面之间的距离为ΔL1-L5+L2(即前房深度)，晶状体的前表面与晶状体的后表面之间的距离为L3-L2(即晶状体厚度)，角膜与视网膜表面之间的距离为ΔL1+ΔL2-L1+L4(即视轴长度),角膜厚度为L5-L4。

Claims (10)

1.一种眼睛多界面间距测量方法，其特征在于，包括以下步骤：将短相干光分为两路，一路作为探测光进入快速变焦系统(1)，快速变焦系统(1)切换3条光路分别测量眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，另一路作为参考光进入多光程参考系统(2)进行相应的参考光光程补偿，实现对角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的连续检测；记录角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面的干涉光谱信息，将该光谱信息进行FFT变换，即得眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1。

2.根据权利要求1所述的眼睛多界面间距测量方法，其特征在于，根据眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1以及多光程参考系统(2)中反射镜之间的距离，即得角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和视轴长度。

3.实现权利要求1或2所述方法的眼睛多界面间距测量装置，其特征在于，包括：快速变焦系统(1)、多光程参考系统(2)、光谱仪(3)、角膜表层对焦定位系统(4)、短相干光源(5)、光纤耦合器(6)、第一半反半透镜(7)和计算机(8)；所述的光谱仪(3)包括相机(32)；所述的短相干光源(5)发出的光经光纤耦合器(6)分为两路，其中一路作为探测光进入快速变焦系统(1)，再经第一半反半透镜(7)，透射光依次聚焦于眼睛角膜的前后表面、晶状体的前后表面及视网膜表面，并被这些界面反射，再经快速变焦系统(1)返回光纤耦合器(6)；另一路作为参考光进入多光程参考系统(2)，并由反射镜反射返回光纤耦合器(6)；返回光纤耦合器(6)的探测光和参考光进入光谱仪(3)，在相机(32)上成像，并将成像后的图像发送至计算机(8)进行处理，计算出眼睛角膜的前表面、角膜的后表面、晶状体的前表面、晶状体的后表面和视网膜表面之间的相对位置L5、L4、L3、L2、L1；所述的角膜表层对焦定位系统(4)包括：面阵相机(33)和第七透镜(34)，用于对眼睛表面成像，在测量时用于调整眼睛的位置。

4.根据权利要求3所述的眼睛多界面间距测量装置，其特征在于，所述的快速变焦系统(1)包括：第一反射镜(9)、第二反射镜(10)和调焦系统(11)，探测光先由第二反射镜(10)反射，经调焦系统(11)调焦后，再由第一反射镜(9)发射，使焦点位于视网膜表面上。

5.根据权利要求4所述的眼睛多界面间距测量装置，其特征在于，所述的快速变焦系统(1)还包括：第三反射镜(12)、第四反射镜(13)和第一透镜(14)，探测光先由第四反射镜(13)反射，再由第三反射镜(12)发射，然后再经第一透镜(14)变焦，使焦点位于晶状体的中间。

6.根据权利要求5所述的眼睛多界面间距测量装置，其特征在于，所述的快速变焦系统(1)还包括：第五反射镜(15)、第六反射镜(16)和第二透镜(17)，探测光先由第六反射镜(16)反射，再由第五反射镜(15)反射，然后再依次经过第二透镜(17)和第一透镜(14)两次变焦，使焦点位于角膜表面。

7.根据权利要求6所述的眼睛多界面间距测量装置，其特征在于，所述的调焦系统(11)包括：第三透镜(18)和第四透镜(19)，由第二反射镜(10)反射后的探测光依次经过第四透镜(19)和第三透镜(18)调焦后，再由第一反射镜(9)发射。

8.根据权利要求3～7任一项所述的眼睛多界面间距测量装置，其特征在于，所述的多光程参考系统(2)包括：第二半反半透镜(20)、第三半反半透镜(21)、第七反射镜(22)、第八反射镜(23)和第九反射镜(24)，所述的探测光分别经第二半反半透镜(20)、第三半反半透镜(21)反射后发射至第八反射镜(23)；探测光经第二半反半透镜(20)透射后发射至第七反射镜(22)；探测光经第二半反半透镜(20)反射、第三半反半透镜(21)透射后发射至第九反射镜(24)。

9.根据权利要求3～7任一项所述的眼睛多界面间距测量装置，其特征在于，还包括：第一光纤准直器(25)和第二光纤准直器(26)，所述的第一光纤准直器(25)和第二光纤准直器(26)的输入端分别与光纤耦合器(6)的输出端连接，第一光纤准直器(25)的输出端与快速变焦系统(1)的输入端连接，第二光纤准直器(26)的输出端与多光程参考系统(2)输入端连接。

10.根据权利要求3～7任一项所述的眼睛多界面间距测量装置，其特征在于，还包括：电机(27)和转轴(28)，电机(27)带动转轴(28)旋转；所述的第三反射镜(12)、第一反射镜(9)、第六反射镜(16)和第四反射镜(13)分别通过连杆与转轴(28)垂直连接，且由转轴(28)靠近电机(27)的一端向另一端依次排列；所述的第一反射镜(9)与第二反射镜(10)平行，第三反射镜(12)与第四反射镜(13)平行，第五反射镜(15)和第六反射镜(16)平行，且连接第六反射镜(16)和第四反射镜(13)的连杆之间的夹角大于0度，第三反射镜(12)和第一反射镜(9)的连杆之间的夹角大于0度；转轴(28)旋转至三个不同的位置，分别使探测光经第二反射镜(10)、第四透镜(19)、第三透镜(18)和第一反射镜(9)进入眼睛，实现对视网膜表面的测量；探测光经第四反射镜(13)、第三反射镜(12)和第一透镜(14)进入眼睛，实现对晶状体前后表面的测量；探测光经第六反射镜(16)、第五反射镜(15)、第二透镜(17)和第一透镜(14)进入眼睛，实现对角膜前后表面的测量。