CN112244761A - 一种便携式角膜地形图仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及眼科图像处理技术领域，提供了一种便携式角膜地形图仪，包括光源部件、分光、调制盘以及透镜组，其中分光镜具有半反半透的光学面；调制盘设在所述光源部件的出光面和所述分光镜之间，且分布在所述光学面的第一入射光路上；所述调制盘避开所述光学面的第二入射光路分布，透镜组，分布在所述分光镜的光学面的透射光路上，通过设置分光镜来接收环形光并反射照射在角膜上，同时接收经角膜反射的反射光，并将该反射光透射过后照射在透镜组上，使调制盘上无需设置供角膜反射的反射光通过的避让内孔，从而可以将调制盘的径向尺寸设置的小，进而使角膜地形图仪的厚度减小，使整体结构设置简单和体积较小。

Description

一种便携式角膜地形图仪

技术领域

本发明涉及眼科图像处理技术领域，具体涉及一种便携式角膜地形图仪。

背景技术

角膜是人眼最重要的光学面，角膜的曲率及其角膜面上的任何变化，都会改变眼球总屈光力或者改变视网膜成像的质量，因此，角膜和角膜形态的测量和分析成为眼屈光学研究和临床的重要部分，目前市场上具有基于不同测量原理的多种角膜地形图仪产品，常用的测量方法有Placido盘法、裂隙扫描法、立体三角光栅网格投影法、干涉测量法等。其中基于Placido盘法的角膜地形图仪最为广泛应用，Placido盘是一黑白相间的同心圆环。用Placido盘检查时，检查者通过盘中的小孔观察被检者角膜上的同心环的像，来了解角膜的弯曲度。正常的角膜像应该是规则的同心圆，规则散光为不同形状的椭圆，不规则散光则是不规则的角膜像。

比如，现有技术中公开了一种角膜地形图仪，其包括壳体、Placido盘(即调制盘)、LED光源、透镜系统及图像采集器。其中，壳体的一端设有检测孔；上述的Placido盘、LED光源、透镜系统及图像采集器依次水平设置，Placido盘的轴向沿水平方向及其径向沿竖向方向，Placido盘靠近检测孔，Placido盘的中心处设置供光透过的内孔；透镜系统一般为聚焦透镜。

此结构的角膜地形图仪，在对人眼睛的角膜进行检测时，LED光源发出的光照射在Placido盘上，Placido盘将LED光源的光调制为环形光，环形光经检测孔照射在人眼的角膜上，环形光在人眼角膜上成虚像，虚像经人眼角膜反射，并通过Placido盘的内孔，穿过Placido盘后照射在透镜系统上并聚焦成像，图像采集器对透镜系统上的成像进行拍摄，完成人眼角膜的图像采集工作。

但是，上述的角膜地形图仪中，为了能够将人眼角膜上成型的虚像反射到透镜系统上而聚焦成像，需要在Placido盘的中心处进行开内孔处理，并经过该内孔将人眼角膜反射的光照射在透镜系统上，由于Placido盘的内孔需要将人眼角膜上成型的虚像的整体的光反射到透镜系统上，沿Placido盘的径向，需要将Placido盘的直径做的大，导致角膜地形图仪的厚度方向上整体体积较大，在使用或者移动时不便捷。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的角膜地形图仪中，由于Placido盘的内孔需要将人眼角膜上成型的虚像的整体的光反射到透镜系统上，沿Placido盘的径向，需要将Placido盘的直径做的大，导致角膜地形图仪整体体积较大，在使用或者移动时不便捷，从而提供一种体积较小、使用便捷的角膜地形图仪。

本发明提供一种便携式角膜地形图仪，包括：

光源部件；

分光镜，其具有半反半透的光学面；

调制盘，设在所述光源部件的出光面和所述分光镜之间，且分布在所述光学面的第一入射光路上，所述光学面的第一反射光路上供角膜分布；所述调制盘避开所述光学面的第二入射光路分布，所述第二入射光路用于接收经角膜反射的反射光；所述调制盘用于将所述光源部件发出的光调制为环形光；

透镜组，分布在所述分光镜的光学面的透射光路上；所述透镜组和所述分光镜沿角膜地形图仪的长度方向依次分布，所述光源部件和所述调制盘沿调制盘的轴向依次分布；所述长度方向和所述调制盘的轴向相交；且所述调制盘的直径在所述角膜地形图仪的长度方向上有分量。

可选地，上述便携式角膜地形图仪中，所述分光镜为半反半透镜；或者

所述分光镜为至少一个45°直角棱镜。

可选地，上述便携式角膜地形图仪中，所述透镜组包括至少一凸透镜；

所述角膜地形图仪的长度方向和第二方向垂直，所述角膜地形图仪的长度方向为调制盘的径向方向，所述凸透镜和所述分光镜沿所述调制盘的径向分布，所述第二方向为所述调制盘的轴向方向。

可选地，上述便携式角膜地形图仪中，在垂直于所述调制盘的轴线的投影面上，所述光学面在所述投影面上的投影覆盖住所述调制盘在所述投影面上的投影。

可选地，上述便携式角膜地形图仪中，还包括箱体，所述箱体的一侧壁上设置检测口；

所述光源部件、调制盘、分光镜及透镜组均设在所述箱体的内腔中，所述分光镜的光学面面向所述检测口；所述检测口分布在所述光学面的反射光路及角膜的反射光路上。

可选地，上述便携式角膜地形图仪中，所述光源部件、调制盘、分光镜及透镜组中的至少一个可拆卸地设在所述箱体的内壁上。

可选地，上述便携式角膜地形图仪中，所述光源部件、调制盘、分光镜及透镜组中的至少一个通过卡扣机构可拆卸地安装在所述箱体的内壁面上。

可选地，上述便携式角膜地形图仪中，还包括图像采集器，其和所述分光镜分布在所述透镜组的两侧，所述图像采集器用于采集在所述透镜组上成像的图像；及与所述图像采集器电连接的处理器；所述处理器用于处理将所述图像采集器采集的图像数据，构建出角膜地形图。

可选地，上述便携式角膜地形图仪中，还包括与所述处理器电连接的显示器，所述显示器用于显示所述地形图仪。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种便携式角膜地形图仪，包括光源部件、分光镜以及调制盘，其中分光镜具有半反半透的光学面；调制盘，设在所述光源部件的出光面和所述分光镜之间，且分布在所述光学面的第一入射光路上，所述光学面的第一反射光路上供角膜分布；所述调制盘避开所述光学面的第二入射光路分布，所述第二入射光路用于接收经角膜反射的反射光；所述调制盘用于将所述光源部件发出的光调制为环形光；透镜组，分布在所述分光镜的光学面的透射光路上；所述透镜组和所述分光镜沿角膜地形图仪的长度方向依次分布，所述光源部件和所述调制盘沿调制盘的轴向依次分布；所述长度方向和所述调制盘的轴向相交；且所述调制盘的直径在所述角膜地形图仪的长度方向上有分量。

此结构的便携式角膜地形图仪中，将调制盘设置在该光源部件的出光面和分光镜之间，且将该调制盘分布在该光学面的第一入射光路上，透镜组和分光镜沿角膜地形图仪的长度方向依次分布，光源部件和调制盘沿调制盘的轴向依次分布，其中将长度方向和调制盘的轴向相交设置，使得调制盘的直径在角膜地形图仪的长度方向和厚度方向上均有分量，进而环形光可以进入到光学面的第一入射光路上，并经第一反射光路反射在角膜上成虚像，由于调制盘避开经角膜反射的反射光照射在光学面的第二入射光路分布，则此虚像经角膜反射的反射光沿第二入射光路照射在光学面上，并经光学面透射后照射在透镜组上，实现在透镜组的一侧形成图像的效果；

其中，在调制盘的直径落在长度方向时，调制盘的直径在角膜地形图仪的厚度方向无分量或分量为0，该分量使调制盘在角膜地形图仪的厚度方向的尺寸小于调制盘的直径，当该分量为0时，调制盘的轴向厚度分布在角膜地形图仪的厚度方向上；

也即，通过设置分光镜来接收环形光并反射照射在角膜上，同时接收经角膜反射的反射光，并将该反射光透射过后照射在透镜组上，使调制盘上无需设置供角膜反射的反射光通过的避让内孔，从而可以将调制盘的径向尺寸设置的小，进而使角膜地形图仪的厚度减小，进而使整体结构设置简单和体积较小，克服了在使用或者移动时不便捷的缺陷，且仪器的质量较轻，便于随时诊疗和流动眼科检测，可应用于社区医院、学校等场所。

2.本发明的一种便携式角膜地形图仪中，在垂直于所述调制盘的轴线的投影面上，所述光学面在所述投影面上的投影覆盖住所述调制盘在所述投影面上的投影。此结构的角膜地形图仪中，将光学面在所述投影面上的投影覆盖住所述调制盘在所述投影面上的投影，保证调制盘形成的调制光能够被分光镜的光学面完全覆盖，并沿光学面的反射光路分布到角膜上，能够进行良好、稳定的图像采集。

3.本发明的一种便携式角膜地形图仪中，所述光源部件、调制盘、分光镜及透镜组中的至少一个可拆卸地设在所述箱体的内壁上。通过将光源部件、调制盘、分光镜及透镜组可拆卸的设置在箱体内壁上，便于各部件的安装与调整，使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中提供的便携式角膜地形图仪的排布位置结构示意图；

图2为原调制盘开避让内孔时，其位置结构示意图；

图3为本申请中的调制盘倾斜设置时，夹角a与夹角b的示意图；

图4为本申请中的调制盘的径向与长度方向平行设置时，夹角a的示意图；

附图标记说明：

1、光源部件；

2、分光镜；

3、调制盘；4、凸透镜；

5、图像采集器；6、处理器；

7、显示器；8、角膜。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

本实施例记载了一种便携式角膜地形图仪，参见图1，该角膜地形图仪包括箱体(未在图中示出)、光源部件1、分光镜2、调制盘3、透镜组以及图像采集器5，其中分光镜2具有半反半透的光学面，该光学面具有第一入射光路、第一反射光路以及第二入射光路，其中该第一反射光路反射从第一入射光路上进来的光，调制盘3设置在光源部件1的出光面和该分光镜2之间，用于将自光学部件发出的光调制成环形光，且该调制盘3分布在该光学面的第一入射光路上，光学面经第一反射光路将接收到的环形光反射到角膜8上，在角膜8上成虚像，该第二入射光路为光学面接收经角膜反射的反射光的光路，调制盘避开第二入射光路设置，透镜组分布在该光学镜的光学面的透射光路上。

具体的，将透镜组和分光镜2沿角膜地形图仪的长度方向分布，光源部件1和调制盘3沿调制盘的轴向依次分布，其中长度方向和调制盘的轴向设置为相交的状态，相交的角度为a，0＜a≤90；对应地，调制盘的径向与长度方向相交或平行，二者形成的角度为b，0≤b＜90,a+b＝90，以保证调制盘的直径能够在角膜地形图仪的长度方向上有第一分量。

当0＜b＜90时，调制盘的直径在长度方向有第一分量，在角膜地形图仪的厚度方向有第二分量；当b＝0时，调制盘的直径落在长度方向，在角膜地形图仪的厚度方向无分量或第二分量为0。

其中，第一分量使环形光能够进入光学面的第一入射光路上，在光学面上有投影，该投影光沿着光学面的第一反射光路进入到角膜8，实现在角膜8上成虚像的效果；第二分量使调制盘在角膜地形图仪的厚度方向的尺寸小于调制盘的直径，当第二分量为0时，调制盘的轴向厚度分布在角膜地形图仪的厚度方向上；在角膜8上成的虚像经角膜8上反射的反射光照射到该光学面的第二入射光路上，并经过光学面透射后照射在该透镜组上，以在该透镜组上形成图像，图像采集器5用于采集在透镜组上成像的图像；由于调制盘的避开第二入射光路设置，无需在调制盘上开内孔，则调制盘的本身的直径也会变小，最终使角膜地形图仪的厚度变小，进而使整体结构设置简单和体积较小，克服了在使用或者移动时不便捷的缺陷，且仪器的质量较轻，便于随时诊疗和流动眼科检测，可应用于社区医院、学校等场所。

参见图2，将水平方向设为长度方向，竖直方向设为厚度方向，假设原调制盘的径向为R，避让内孔的半径为r，轴向厚度为L，一般情况下，在设置时，为了能够在角膜上成虚像，会将轴向厚度L设置远小于R，故在角膜地形图仪的厚度方向(假设，厚度方向为竖向，长度方向为水平方向)上，调制盘在角膜地形图仪的厚度方向所占用的尺寸H1＝2R；而本申请的技术方案中，当0＜b＜90时，在将原调制盘的避让内孔取消后，参见图3，将水平方向设为长度方向，竖直方向设为厚度方向，可以将调制盘的径向半径减小为(R-r)，对应地第二入射光路在竖向上所占用的尺寸仍然为原来内孔的直径2r，调制盘的轴向厚度仍然为L，故在竖向方向上，调制盘和第二入射光路在角膜地形图仪的厚度方向所占用的尺寸H2＝(2R-2r)sinb+2r，由于(2R-2r)sinb小于(2R-2r)，H2＝(2R-2r)sinb+2r小于(2R-2r)+2r＝2R，故H2＜H1，从而减少角膜地形图仪的厚度尺寸。

参见图4，将水平方向设为长度方向，竖直方向设为厚度方向，当b为0，a为90°时，调制盘的径向与长度方向一致，调制盘的轴向与角膜地形图仪的厚度方向一致，此时，H2＝L+2r，由于L远小于R，2r小于2R，进而H2＜H1，从而减少角膜地形图仪的厚度尺寸，进而减少角膜地形图仪的尺寸及其占用空间，以便于角膜地形图仪的便携式转移。

上述透镜组包括至少一个凸透镜4，利用该凸透镜4可以实现对虚像的聚焦，并在凸透镜4的焦点上进行成像，其中如图1所示，将该凸透镜的光轴设为第一方向，该第一方向与第二入射光路相交或者重合，上述角膜地形图仪的长度方向与第二方向垂直，将该长度方向设置为调制盘的径向方向，将凸透镜和分光镜沿调制盘的径向分布，其中该第二方向即为调制盘的轴向方向，此时调制盘的轴向与长度方向的之间的夹角b为0，该调制盘在厚度方向上的第二分量为0，调制盘的径向与长度方向之间的夹角a为90°，将该凸透镜4和上述分光镜2沿凸透镜4的光轴(即为第一方向)依次分布，上述光源部件1和调制盘3沿调制盘3的轴线(即长度方向)依次分布，该凸透镜4的光轴的轴线与调制盘3的轴线垂直分布，角膜位于分光镜2的未设置透镜组的一侧，以使环形光在角膜上成型的虚像能够沿角膜的反射光路经分光镜2的光学面的第二入射光路透射到该凸透镜4上，并在凸透镜4的另一侧进行成像，进而被图像采集器5收集到，完成角膜图像的采集，当然也可以布置两个凸透镜4，在实际使用时，工作人员根据需要调整两个凸透镜4的焦距，以保证能够在图像采集器5进行成型并被图像采集器5采集到，该图像采集器5可以采用CCD相机。

本实施例中，还可以在该箱体的一侧壁上设置检测口，将该光源部件1、调制盘3、分光镜2及透镜组均设在该箱体的内腔中，在实际应用中，该光源部件1采用LED光，利用调制盘将光源部件1发出的光调制成环形光，该透镜组分布在分光镜2的透射光路上，用于接收来自角膜反射的虚像的光，在透镜组上成像，并且该图像被图像采集器5进行采集，具体的，该分光镜2可以采用半反半透镜，利用该半反半透镜可以实现对环形光进行分光，使得无需在调制盘3上开内孔，也能够实现环形光在角膜上进行分布的效果，当然，也可以将该分光镜2设置为45°直角棱镜，也能够实现该效果，该45°直角棱镜可以为一个，也可以为两个，在为两个时，需要将两个45°直角棱镜的斜面进行紧密接触，以形成具有半反半透功能的光学面。

本实施例中，上述调制盘3在将光源部件1发出的光调制成环形光后，该环形光进入到分光镜2的第一入射光路上，并沿光学面的第一反射光路反射到角膜上，在角膜上呈环形光的虚像，并且该角膜8将虚像的光反射，该光能够沿光学面的第二反射光路到达光学面并透过光学面照射在透镜组上，并穿过该透镜组被图像采集器5采集，完成角膜采集的工作，本结构的便携式角膜地形图仪，无需在调制盘3的中心处进行开避让内孔处理，即通过在调制盘3的一侧设置分光镜2，通过该分光镜2的半反半透的功能将光反射到角膜上并再通过分光镜2的光学面照射到透镜上即可完成调制盘3在角膜上成型的虚像的图形采集的工作，因此能够避免在将调制盘3做的大的情况下才能够通过调制盘3上的内孔对角膜进行图像的采集的情况，整体结构设置简单、合理，且本结构中的调制盘3未进行开孔，本身的直径也会变小，使用半透半反镜将调制盘3投射系统和成像系统集成至一个光学系统中，大大缩小调制盘3盘的尺寸，进而整体体积较小，克服了在使用或者移动时不便捷的缺陷，便于随时诊疗和流动眼科检测，可应用于社区医院、学校等场所。

本实施例中，为了能够进行良好、稳定的角膜图像采集，在垂直于调制盘3的轴线的投影面上，上述光学面在投影面上的投影覆盖住调制盘3在投影面上的投影。

本实施例中，上述光源部件1、调制盘3、分光镜2及透镜组中的至少一个可拆卸地设在箱体的内壁上，便于安装与维修，且能够随时调整各相对位置，保证图像采集的准确性，具体的，可以将光源部件1、调制盘3、分光镜2及透镜组中的至少一个通过卡扣机构(未在图中示出)可拆卸地安装在箱体的内壁面上，该卡扣机构可以为适配的卡槽与卡合凸起的组合，在箱体上对应位置设置卡槽，在光源部件1、调制盘3、分光镜2及透镜组中的至少一个上设置卡合凸起，利用卡合凸起卡入到卡槽，完成光源部件1、调制盘3、分光镜2及透镜组安装在箱体内壁面上的效果。

本实施例中，还包括可以与图像采集器5电连接的处理器6，以及与该处理器6电连接的显示器7，该处理器6用于处理图像采集器5采集的图像数据，并将该数据处理为角膜地形图，该显示器7用于显示该角膜地形图，其中该显示设置在箱体外，例如，可以设置在箱体的外壁面，便于对采集到的角膜地形图进行观察与分析。

本实施例的工作原理：

该手持式角膜地形图仪具有焦面自动拍照功能，使用时角膜地形图仪置于患者眼前一定距离，患者将眼对应到检测口处，根据成像结果缓慢调节仪器与患者眼部的距离，当调制盘3经患者角膜反射后的虚像位于仪器成像系统焦面时，CCD相机自动拍照，采集具有清晰圆环的角膜地形图像。

具体为，光源部件1产生照明光，照亮调制盘3，调制盘3将照明光调制成环形光，经过半透半反镜反射后投射至角膜面上，角膜面将调制盘3投射的光进行反射，并在角膜后方呈现调制盘3的虚像，再经角膜面反射后的光沿角膜的反射光路透过光学面，经凸面镜汇聚至CCD相机上，CCD相机采集的数据经过数据线传输至处理器6，处理器6处理接收到的图像数据，并重构角膜地形图，最终将角膜地形图通过数据线传输至显示器7上进行显示，完成角膜地形图的采集与显示，整体结构将光源部件1、分光镜2、调制盘3以及透镜组和处理器6、显示器7整合为一体，缩小了仪器的体积，质量轻，便于携带。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种便携式角膜地形图仪，其特征在于，包括

光源部件(1)；

分光镜(2)，其具有半反半透的光学面；

调制盘(3)，设在所述光源部件(1)的出光面和所述分光镜(2)之间，且分布在所述光学面的第一入射光路上，所述光学面的第一反射光路上供角膜分布；所述调制盘避开所述光学面的第二入射光路分布，所述第二入射光路用于接收经角膜反射的反射光；所述调制盘(3)用于将所述光源部件(1)发出的光调制为环形光；

透镜组，分布在所述分光镜(2)的光学面的透射光路上；所述透镜组和所述分光镜沿角膜地形图仪的长度方向依次分布，所述光源部件和所述调制盘沿调制盘的轴向依次分布；所述长度方向和所述调制盘的轴向相交；且所述调制盘的直径在所述角膜地形图仪的长度方向上有分量。

2.根据权利要求1所述的便携式角膜地形图仪，其特征在于，所述分光镜(2)为半反半透镜；或者

所述分光镜(2)为至少一个45°直角棱镜。

3.根据权利要求1或2所述的便携式角膜地形图仪，其特征在于，所述透镜组包括至少一凸透镜(4)；

所述角膜地形图仪的长度方向和第二方向垂直，所述角膜地形图仪的长度方向为调制盘(3)的径向方向，所述凸透镜(4)和所述分光镜(2)沿所述调制盘(3)的径向分布，所述第二方向为所述调制盘(3)的轴向方向。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的便携式角膜地形图仪，其特征在于，在垂直于所述调制盘(3)的轴线的投影面上，所述光学面在所述投影面上的投影覆盖住所述调制盘(3)在所述投影面上的投影。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的便携式角膜地形图仪，其特征在于，还包括箱体，所述箱体的一侧壁上设置检测口；

所述光源部件(1)、调制盘(3)、分光镜(2)及透镜组均设在所述箱体的内腔中，所述分光镜(2)的光学面面向所述检测口；所述检测口分布在所述光学面的反射光路及角膜的反射光路上。

6.根据权利要求5所述的便携式角膜地形图仪，其特征在于，所述光源部件(1)、调制盘(3)、分光镜(2)及透镜组中的至少一个可拆卸地设在所述箱体的内壁上。

7.根据权利要求6所述的便携式角膜地形图仪，其特征在于，所述光源部件(1)、调制盘(3)、分光镜(2)及透镜组中的至少一个通过卡扣机构可拆卸地安装在所述箱体的内壁面上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的便携式角膜地形图仪，其特征在于，还包括图像采集器(5)，其和所述分光镜(2)分布在所述透镜组的两侧，所述图像采集器(5)用于采集在所述透镜组上成像的图像；及与所述图像采集器(5)电连接的处理器(6)；所述处理器(6)用于处理将所述图像采集器(5)采集的图像数据，构建出角膜地形图。

9.根据权利要求8所述的便携式角膜地形图仪，其特征在于，还包括与所述处理器(6)电连接的显示器(7)，所述显示器(7)用于显示所述地形图仪。

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