CN112450873A - 用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，包括高速扫频激光器、第一耦合器、参考臂、样品臂、第二耦合器和数据获取件；第一耦合器接收高速扫频激光器照射的光，并分成两束；参考臂传输第一束光，样品臂传输第二束光，使第二束光聚焦在样品上后原路返回至第一耦合器；第二耦合器接收经过参考臂传输的第一束光以及返回第一耦合器处的第二束光，使两束光进行干涉；数据获取件与第二耦合器相连，接收第二耦合器的干涉信号，并通过与数据获取件相连的数据采集卡传输至计算机；样品臂包括依次传输第二束光的光纤准直器、扫描振镜、扫描透镜。该光学相干层析系统实现利用高清角膜图像进行泪液分布检测及量化分析，消除试戴者角膜感染的风险。
Description
技术领域
本发明涉及光学设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统。
背景技术
角膜塑形镜是采用透气性硬质角膜接触镜材料，即通常所说的RGP(Rigid GasPermeable，透气性硬质材料)材料制作的眼镜片。角膜塑形镜的内表面采用特殊的反转几何设计，通常包括基弧区、反转弧区、定位弧区、周弧区等，借助于比角膜曲率更平坦的基弧的镜片内表面对角膜中央区进行压覆，塑造出更平坦的角膜光学区表面，从而达到矫正近视并提高视力的效果。
目前，佩戴角膜塑形镜是较为流行的矫正近视非手术方法。角膜塑形镜需要根据每个人的实际情况进行定制，在角膜塑形镜的验配过程中，判断角膜塑形镜的适配与否是不可缺少的环节。现有技术采用荧光染色的方式进行人工判断，具体根据观察染色情况获得角膜塑形镜与角膜之间的泪液分布区域以及状态，并以此判断是否适配。
但是，采用荧光染色的方式造成试戴者每次试戴角膜塑形镜都需进行染色处理，每次染色均需利用荧光素液体滴入眼睛进行染色，并在染色检查完成后利用生理盐水冲洗眼睛，进行多次染色会增加试戴者角膜感染的风险。
另外，每次试戴角膜塑形镜均进行染色处理造成验配过程操作繁琐，不便于实施。
综上所述，如何在判断角膜塑形镜适配与否的过程中，降低试戴者角膜感染风险，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，其利用光学相干层析原理对佩戴塑形镜角膜进行高清成像，实现利用高清角膜图像进行泪液分布检测及量化分析，相比于现有技术中荧光染色的方式，仅需对试戴者眼睛进行摄像即可，无需向试戴者眼中滴入荧光素液以及生理盐水，消除荧光素液、生理盐水携带细菌造成试戴者角膜感染的风险。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，包括：
高速扫频激光器；
第一耦合器，所述第一耦合器用于接收所述高速扫频激光器照射的光，并将该光分成两束；
参考臂，所述参考臂传输所述第一耦合器分出的第一束光；
样品臂，所述样品臂传输所述第一耦合器分出的第二束光，使所述第二束光聚焦在样品上后原路返回至所述第一耦合器；
第二耦合器，所述第二耦合器接收经过所述参考臂传输的第一束光以及返回所述第一耦合器处的第二束光，并使两束光进行干涉；
数据获取件，所数据获取件与所述第二耦合器相连，接收所述第二耦合器的干涉信号，并通过与所述数据获取件相连的数据采集卡传输至计算机；
其中，所述样品臂包括依次传输所述第二束光的光纤准直器、扫描振镜、扫描透镜，所述光纤准直器通过光纤与所述第一耦合器相连；所述扫描透镜用于将所述扫描振镜输送的光聚焦到样品上。
优选的，上述光学相干层析系统中，所述高速扫频激光器用于输出波长随时间变化的光波。
优选的，上述光学相干层析系统中，所述高速扫频激光器通过光纤与所述第一耦合器相连，并且该光纤上设有偏振控制器。
优选的，上述光学相干层析系统中，所述计算机通过模拟输出卡与所述扫描振镜相连。
优选的，上述光学相干层析系统中，所述参考臂包括：
入射光纤准直器，所述入射光纤准直器通过光纤与所述第一耦合器相连；
出射光纤准直器，所述出射光纤准直器通过光纤与所述第二耦合器相连；
反射镜，所述反射镜对所述入射光纤准直器射出的光线反射后输送至所述出射光纤准直器。
优选的，上述光学相干层析系统中，连接在所述入射光纤准直器和所述第一耦合器之间的光纤上设有衰减器。
优选的，上述光学相干层析系统中，所述高速扫频激光器与所述计算机相连。
优选的，上述光学相干层析系统中，数据获取件为平衡探测器。
本发明提供一种用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，包括高速扫频激光器、第一耦合器、参考臂、样品臂、第二耦合器和数据获取件；第一耦合器用于接收高速扫频激光器照射的光，并将该光分成两束；参考臂传输第一耦合器分出的第一束光；样品臂传输第一耦合器分出的第二束光，使第二束光聚焦在样品上后原路返回至第一耦合器；第二耦合器接收经过参考臂传输的第一束光以及返回第一耦合器处的第二束光，并使两束光进行干涉；数据获取件与第二耦合器相连，接收第二耦合器的干涉信号，并通过与数据获取件相连的数据采集卡传输至计算机；其中，样品臂包括依次传输第二束光的光纤准直器、扫描振镜、扫描透镜；光纤准直器通过光纤与第一耦合器相连；扫描透镜用于将扫描振镜输送的光聚焦到样品上。
上述用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，利用光学相干层析原理对佩戴塑形镜角膜进行高清成像，实现利用高清角膜图像进行泪液分布检测及量化分析，相比于现有技术中荧光染色的方式，仅需对试戴者眼睛进行摄像即可，无需向试戴者眼中滴入荧光素液以及生理盐水，消除荧光素液、生理盐水携带细菌造成试戴者角膜感染的风险。
另外，每次试戴角膜塑形镜均采用上述光学相干层析系统对试戴者眼睛进行摄像即可，省去滴荧光素液、生理盐水洗眼睛的操作，便于实施。
再者，上述光学相干层析系统中，样品臂应用扫描透镜，扫描透镜具有平坦的成像面，在横向扫描过程中不同扫描位置的光束都可以聚焦到同一个像面，很大程度上改善了图像畸变、失真等问题，不需要额外的算法去校正图像，简化了图像处理步骤，缩短验配时间；扫描透镜还能对光束进行很好的汇聚，能提供一个高质量的成像光斑。
并且，光学相干层析系统的成像深度与横向分辨率都会影响图像质量，进而进一步影响塑形镜的验配，系统的成像深度与横向分辨率相互制约，并且与样品臂中光纤准直器与扫描透镜的相关参数有关，为了更好的识别塑形镜的特征及其泪液分布，系统应该在一个大的成像深度下仍保持较高的横向分辨率，本发明提供的系统所选用的光纤准直器与扫描透镜相互配合，能够实现大景深，高分辨率成像，能够获取不同深度下角膜及塑形镜的高清图像。
还有，光学相干层析系统的成像时间也会对角膜及塑形镜的高清图像的获取带来影响，在检测过程中，检测者眼球的波动会影响采集图像的质量，成像时间的越短，眼球波动带来的影响会越小。这部分的性能和系统所使用的扫频光源有关，扫频光源的扫频频率决定了单个A-scan的获取时间，为了缩短成像时间，本系统的扫频光源采用高速扫频激光器，一秒内可以获取100k个A-scan。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统的结构示意图；
其中，图1中：
高速扫频激光器101；偏振控制器102；第一耦合器103；光纤准直器104；扫描振镜105；扫描透镜106；第二耦合器107；入射光纤准直器108；反射镜109；衰减器110；出射光纤准直器111；计算机112；数据获取件113；数据采集卡114；模拟输出卡115。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，其利用光学相干层析原理对佩戴塑形镜角膜进行高清成像，实现利用高清角膜图像进行泪液分布检测及量化分析，相比于现有技术中荧光染色的方式，仅需对试戴者眼睛进行摄像即可，无需向试戴者眼中滴入荧光素液以及生理盐水，消除荧光素液、生理盐水携带细菌造成试戴者角膜感染的风险。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1，本发明实施例提供一种用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，包括高速扫频激光器101、第一耦合器103、参考臂、样品臂、第二耦合器107和数据获取件113；第一耦合器103用于接收高速扫频激光器101照射的光，并将该光分成两束；参考臂传输第一耦合器103分出的第一束光；样品臂传输第一耦合器103分出的第二束光，使第二束光聚焦在样品上后原路返回至第一耦合器103；第二耦合器107接收经过参考臂传输的第一束光以及由样品臂返回第一耦合器103处的第二束光，并使两束光进行干涉；数据获取件113与第二耦合器107相连，用于接收第二耦合器107的干涉信号，并通过与数据获取件113相连的数据采集卡114将干涉信号传输至计算机112；样品臂包括依次传输第二束光的光纤准直器104、扫描振镜105、扫描透镜106，光纤准直器104通过光纤与第一耦合器103相连；扫描透镜106用于将扫描振镜105输送的光聚焦到样品(即进行角膜塑形镜验配的人眼)上。
显然，本发明实施例提供的用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，利用光学相干层析原理对佩戴塑形镜角膜进行高清成像，实现利用高清角膜图像进行泪液分布检测及量化分析，相比于现有技术中荧光染色的方式，仅需对试戴者眼睛进行摄像即可，无需向试戴者眼中滴入荧光素液以及生理盐水，消除荧光素液、生理盐水携带细菌造成试戴者角膜感染的风险。
另外，试戴者每次试戴角膜塑形镜均采用上述光学相干层析系统对眼睛进行摄像即可，省去滴荧光素液、利用生理盐水洗眼睛的操作，便于实施验配角膜塑形镜的操作。
再者，本实施例提供的用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统中，计算机能获得角膜高清图像，并对高清角膜图像进行泪液分布检测及量化分析，依据量化结果进行角膜塑形镜适配状态的评判，判断过程客观、严谨，相比于现有技术中验光师人工观察角膜染色情况并判断泪液分布情况的方式，能消除验光师主观因素的影响，提高验配效果。
还有，上述光学相干层析系统中，样品臂应用扫描透镜106，扫描透镜106具有平坦的成像面，在横向扫描过程中不同扫描位置的光束都可以聚焦到同一个像面，很大程度上改善了图像畸变、失真等问题，不需要额外的算法去校正图像，简化了图像处理步骤，缩短验配时间；扫描透镜106还能对光束进行很好的汇聚，能提供一个高质量的成像光斑。
并且，光学相干层析系统的成像深度与横向分辨率都会影响图像质量，进而进一步影响角膜塑形镜的验配，系统的成像深度与横向分辨率相互制约，并且与样品臂中光纤准直器与扫描透镜的相关参数有关，为了更好的识别角膜塑形镜的特征及其泪液分布，系统应该在一个大的成像深度下仍保持较高的横向分辨率，而本发明提供的系统所选用的光纤准直器104与扫描透镜106相互配合，能够实现大景深，高分辨率成像，能够获取不同深度下角膜及角膜塑形镜的高清图像。
同时，光学相干层析系统的成像时间也会对角膜及角膜塑形镜的高清图像的获取带来影响，在检测过程中，检测者眼球的波动会影响采集图像的质量，成像时间越短，眼球波动带来的影响会越小。这部分的性能和系统所使用的扫频光源有关，扫频光源的扫频频率决定了单个A-scan的获取时间，为了缩短成像时间，本发明提供的系统中扫频光源采用高速扫频激光器，一秒内可以获取100k个A-scan。
上述实施例提供的光学相干层析系统中，高速扫频激光器101用于输出波长随时间变化的光波。高速扫频激光器101通过光纤与第一耦合器103相连，并且该连接高速扫频激光器101和第一耦合器103的光纤上设有偏振控制器102。
本实施例中，高速扫频激光器101的输出波长随时间变化，在一个扫频周期内完成一次轴向扫描，样品臂内含有二维扫描振镜105，实现了对样品的横向扫描，进而实现对样品的三维扫描。
具体的，上述光学相干层析系统中，计算机112通过模拟输出卡115与扫描振镜105相连。模拟输出卡115输出模拟电压信号，用来控制扫描振镜105工作。
上述实施例中，参考臂包括：
入射光纤准直器108，入射光纤准直器108通过光纤与第一耦合器103相连；
出射光纤准直器111，出射光纤准直器111通过光纤与第二耦合器107相连；
反射镜109，反射镜109对入射光纤准直器108射出的光线反射后输送至出射光纤准直器111。入射光纤准直器108和第一耦合器103之间的光纤上设有衰减器110。
应用过程中，第一耦合器103分出的第一束光通过光纤输送至入射光纤准直器108，再经反射镜109反射后通过出射光纤准直器111输送至第二耦合器107处与第二束光进行干涉。
具体的，上述光学相干层析系统中，高速扫频激光器101通过数据采集卡114与计算机112相连。数据采集卡114能采集高速扫频激光器101的触发信号和时钟信号。样品臂中光纤准直器104、扫描振镜105、扫描透镜106构成“成像前端”，成像前端将光束聚焦到样品上并实现二维扫描。上述实施例中，数据获取件113为平衡探测器。
本实施例提供的光学相干层析系统的工作原理如下：
从高速扫频激光器出射的光束被分为两束，一束光进入参考臂中由反射镜反射后经第二耦合器，另一束光进入样品臂聚焦在样品上并按照原路返回后经第二耦合器并与参考臂返回的光进行干涉，干涉信号由数据获取件获取、由数据采集卡进行采集，并由计算机进行存储与处理，从而获得角膜高清图像，计算机利用该角膜高清图像进行泪液分布检测及量化分析，依据量化结果进行角膜塑形镜适配状态的评判，完成角膜塑形镜的验配。
下面介绍上述光学相干层析系统的使用方法：
1、启动该光学相干层析系统，选择角膜塑形镜模式；
2、试戴者佩戴完角膜塑形镜后，坐于光学相干层析系统前方并将下巴与额头放置于对应的固定架上后保持不动；
3、验光师根据实时成像对成像前端与试戴者眼睛位置进行调节，包括上、下、左、右的位置调节，使得瞳孔位于成像前端的成像范围中间，还要对成像前端的前后位置进行调节，将成像前端的焦点调节至合适位置，以能够对角膜塑形镜进行高清成像；
4、调节完毕后，进行拍摄，完成高清角膜图的获取，由计算机上加载的泪液提取方法进行数据处理，并根据数据处理结果判断是否角膜塑形镜是否适配。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种用于角膜塑形镜验配的光学相干层析系统，其特征在于，包括：
高速扫频激光器；
第一耦合器，所述第一耦合器用于接收所述高速扫频激光器照射的光，并将该光分成两束；
参考臂，所述参考臂传输所述第一耦合器分出的第一束光；
样品臂，所述样品臂传输所述第一耦合器分出的第二束光，使所述第二束光聚焦在样品上后原路返回至所述第一耦合器；
第二耦合器，所述第二耦合器接收经过所述参考臂传输的第一束光以及返回所述第一耦合器处的第二束光，并使两束光进行干涉；
数据获取件，所数据获取件与所述第二耦合器相连，接收所述第二耦合器的干涉信号，并通过与所述数据获取件相连的数据采集卡传输至计算机；
其中，所述样品臂包括依次传输所述第二束光的光纤准直器、扫描振镜、扫描透镜，所述光纤准直器通过光纤与所述第一耦合器相连；所述扫描透镜用于将所述扫描振镜输送的光聚焦到样品上。
2.根据权利要求1所述的光学相干层析系统，其特征在于，所述高速扫频激光器用于输出波长随时间变化的光波。
3.根据权利要求1所述的光学相干层析系统，其特征在于，所述高速扫频激光器通过光纤与所述第一耦合器相连，并且该光纤上设有偏振控制器。
4.根据权利要求1所述的光学相干层析系统，其特征在于，所述计算机通过模拟输出卡与所述扫描振镜相连。
5.根据权利要求1所述的光学相干层析系统，其特征在于，所述参考臂包括：
入射光纤准直器，所述入射光纤准直器通过光纤与所述第一耦合器相连；
出射光纤准直器，所述出射光纤准直器通过光纤与所述第二耦合器相连；
反射镜，所述反射镜对所述入射光纤准直器射出的光线反射后输送至所述出射光纤准直器。
6.根据权利要求5所述的光学相干层析系统，其特征在于，连接在所述入射光纤准直器和所述第一耦合器之间的光纤上设有衰减器。
7.根据权利要求1所述的光学相干层析系统，其特征在于，所述高速扫频激光器与所述计算机相连。
8.根据权利要求1所述的光学相干层析系统，其特征在于，数据获取件为平衡探测器。
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2020
- 2020-11-20 CN CN202011314395.4A patent/CN112450873A/zh active Pending
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