CN114557668A - 一种多功能眼参数测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能眼参数测量仪，其特征在于：包括眼轴长测量系统和屈光测量系统，或包括眼轴长测量系统和角膜底形图测量系统，或包括眼轴长测量系统、屈光测量系统和角膜底形图测量系统；屈光测量系统包括测量光反射镜、楔形半透反射镜、屈光LED光源、折光反射镜、前组准直镜、后组准直镜、复眼透镜、屈光图像采集装置以及校准用LED灯。本发明将多种眼科参数测量系统有机集成在一个设备上，且消除了切换带来的误差，实现一机多用，充分满足眼科市场的需求。

Description

一种多功能眼参数测量仪

技术领域

本发明涉及眼科设备，特别涉及一种多功能眼参数测量仪。

背景技术

通常，眼科设备来说，市面上常见的绝大多数都是分类测量某一类参数，比如：

眼轴长测量仪，通常用来测量眼球从角膜到眼底各层的厚度，辅助测量角膜曲率，瞳孔大小，甚至扫描测量眼球建立它的三维模型，得到一个完整的眼球数据模拟结构。屈光测量仪，仅能测得人眼的屈光度。角膜底形图仪，仅能测量角膜底形图。目前没有能将几种功能有机集成在一起的设备。

发明内容

针对现有技术问题，本发明提供了一种多功能眼参数测量仪，能将多种眼参数的测量集成在一个设备中。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多功能眼参数测量仪，其特征在于：包括眼轴长测量系统和屈光测量系统，或包括眼轴长测量系统和角膜底形图测量系统，或包括眼轴长测量系统、屈光测量系统和角膜底形图测量系统；

所述眼轴长测量系统包括SLD光源、样品臂、参考臂、耦合器以及光电传感器，

所述耦合器用于把SLD光源产生的光分为两路，并分别于参考臂和样品臂内进行处理，以及将参考臂和样品臂原路返回的反射光进行光学调制后输出至光电传感器；

所述样品臂包括第一准直镜和低通反射镜，所述第一准直镜用于将耦合器出来的光准直成准直光线，准直光线经过低通反射镜反射后进入眼底；

屈光测量系统包括测量光反射镜、楔形半透反射镜、屈光LED光源、折光反射镜、前组准直镜、后组准直镜、复眼透镜、屈光图像采集装置以及校准用LED灯，所述测量光反射镜能通过切换机构移动至样品臂的第一准直镜和低通反射镜之间，所述屈光LED光源位于楔形半透反射镜背面，屈光LED光源发出的光线透过楔形半透反射镜后照射到测量光反射镜，经测量光反射镜、低通反射镜反射后进入眼底，眼底反射光依次被低通反射镜、测量光反射镜、楔形半透反射镜、折光反射镜反射后进入前组准直镜、后组准直镜、复眼透镜后进入屈光图像采集装置，所述校准LED灯位于低通反射镜的背面的上方，校准LED灯的光线透过低通反射镜后经测量光反射镜、楔形半透反射镜、折光反射镜反射后进入前组准直镜、后组准直镜、复眼透镜后进入图像采集装置。

本发明采用OCT光学原理测量眼球各个表面这件的距离。SLD光源发出的光线经过耦合器进入样品臂，通过准直镜一准直成为准直光线。再经过低通反射镜反射后进入眼睛。在各个表面反射光原路返回直到耦合器内。光源SLD发出的光线，经过耦合器后另外一部分进入参考臂，参考臂的光线经过参考臂上的反射镜反射后原路回到耦合器，以上两路光线在耦合器内，都由输出端输出，到达光电传感器。这部分信号，经过处理，可以得到样品臂光线在眼睛各个表面收集到的信息，即可以得到各个表面的厚度，即测量眼轴长的原理。

测量光反射镜，它是可以切换的。也就是说，当实现测量眼轴长的时候，它是切换离开了不在眼轴长测量光路里面。也就是说，测量眼轴长的时候，不需要测量屈光度功能就不必让测量屈光度的光射入眼睛内，故设计了切换机构，让这个测量光反射镜切换离开。切换机构可以为电机控制的丝杆螺母机构，也可以为其它的比如气缸伸缩机构，只要能让测量光反射镜离开和进入即可。

对应的，当需要测量屈光度时，测量光反射镜就切入光路，测量光反射镜只能反射光线，不能透射，因此，当测量光反射镜进入光路时，测量眼轴长的光就不能再射入眼内。这个时候，只是测量屈光的光在工作。

测量光反射镜在每次切换时，由于是运动切换结构，很难确保每一次切换进入光路后，没有一丝一毫的反射角度误差，这一细微的误差，将直接导致反射光进入屈光图像采集装置之后随着长长的光路发生偏转。为了抵消这一偏转误差，我们设计了校准光路：

校准LED灯发出的校准用LED光是准直光，投射经过低通反射镜之后，由测量光反射镜反射，再被锲形半透反镜所反射，进入光路，直至屈光图像采集装置上呈一个比较细的点像。由于测量光反射镜是活动结构，每一次有可能有轻微的误差角度，那么，反射的光线在屈光图像采集装置上这个细点像的位置会有相应的微小变化，我们假设它为一个量值：deltaxy。我们认为这个deltaxy就是机器本身的误差。所以，在具体测量取样的时候，会减去这detaxy，再确定眼表反射光的中心轴所在的位置点。这样，就可以避免由于切换误差导致的测量误差。

锲形半透反镜，它是根据光路特点设计成锲形角。而不是一个标准的两面互相平行的平板玻璃，而是两个表面(两个反射面，即靠近屈光LED光源和远离屈光LED光源的两个面)有夹角的平板玻璃。这样设计的目的，是让近红外的光线透过它传输到眼内之后，从眼内反射回来的光，再次经过这个具有2个表面的玻璃材质的零件的时候，不会发生2个面均反射光进入光路，造成重合的影像，即锲形半透反镜的夹角是用来避免两个平行面反射的光往一个方向传输，故设计成有楔形，使得2个面反射的光不再平行，这样，就在像面上规避了重影。

上述方案中：还包括用于测量角膜底形图的角膜底形图测量系统，所述角膜底形图测量系统包括Placido盘面、成像镜组和角膜眼底图形采集装置，所述Placido盘面的中心设有中心孔，所述Placido盘面上设置有多圈光圈，所述Placido盘面的光圈发射出来的光照射到眼底，经过反射后进入低通反射镜，穿过低通反射镜的光线进入成像镜组，然后进入角膜眼底图形采集装置。

Placido盘面中心开孔，让光线和镜片等穿透。

可以实现角膜曲率以及角膜底形图的测量。测量角膜曲率的示意图如图2所示，Placido盘面上A点的光环(物点)，照射到角膜上，被角膜反射后经过光学系统成像在角膜眼底图形采集装置上。根据角膜眼底图形采集装置上的像点分布，可以计算出角膜曲率大小和其他特征。

角膜底形图测量如图4所示，Placido盘面上多圈点亮的标准光圈，A,B,....，经过上图的光学系统后成像在角膜眼底图形采集装置上，A,B,...对应A’,B’......

角膜眼底图形采集装置收集到这多圈环状影像后，对比标准的眼角膜曲率的资料，可以比较算得实测的眼角膜面型数据。此计算方法为现有技术。

上述方案中，所述成像镜组的第一个大物镜位于Placido盘面的中心孔中。这样的结构设计，而不是让成像的光学系统放在Placido盘面之后，好处是使得功能实现的同时且结构紧凑，能兼顾角膜底形图测量和角膜曲率测量。

本发明的Placido盘面设计在眼轴长测量系统的主光轴上，有以下好处：

在测量角膜眼底图形时，病人(即被测眼睛)的位置需要刚好跟机器放置位置很理想，这个叫做“对位”。传统现有技术是在机器的左右两边加装发光装置和接收装置，通过感应角膜反射光的位置来判定对位是否理想。而本发明将Placido盘面设计在眼轴长测量系统的主光轴上，既可以实现角膜曲率半径的测量，同时，在眼轴长测量的时候，已经实现对位，且对位准确。也就是说采用了OCT光(上述眼轴长测量功能)测量的时候，跟中央光轴重合的射入眼表的光来测量得到眼睛各个表面的干涉信号直至能测量出人眼参数，这么准确的前提下，即在测量眼轴长的时候，已经对位，且在测量眼轴长的时候，要求对位也非常准确，这远比传统方式单一的只是由眼表反射光来作为判定对位的依据要更为可靠！更准确。

上述方案中：所述屈光LED光源的位置满足让从眼表反射出来的光线偏离眼表中央的垂直轴，让眼表反射的光不进入屈光图像采集装置。

优选，从眼表反射出来的光线与眼表中央的垂直轴的偏离角度为0°-3°

调节屈光LED光源的位置，让从眼表反射出来的光线偏离眼表中央的垂直轴，让眼表反射的光不进入屈光图像采集装置。也就是让入射的角度做微小的调整，使得近红外的测量工作光线在射向眼表的时候，反射回来的光在进入屈光图像采集装置之前跟眼表中央的垂直轴有个微小的夹角，造成眼表反射它的时候，反射光有一个微小轴偏角，从而让反射光偏离不射入像面产生杂光。

优选：所述楔形楔形半透反射镜的两个反射面的夹角为1°-5°。

上述方案中：所述屈光图像采集装置和角膜眼底图形采集装置均为CCD。

上述方案中：所述参考臂包括第二准直镜、两个角锥棱镜和反射镜，从耦合器出来的光线经过第二准直镜准直成准直光线、再经过两个角锥棱镜后到达反射镜，经过反射镜反射后的光线原路返回至耦合器。

上述方案中，所述第一准直镜和低通反射镜之间靠近第一准直镜的位置倾斜设置有能旋转的供光线穿过的平板玻璃，所述测量光反射镜能切换进入平板玻璃与低通反射镜之间。意思是光线穿过所述平板玻璃且平板玻璃的表面与光轴方向不垂直。平板玻璃通过电机、齿轮机构带动旋转，此机构为常规旋转机构。设置旋转的平板玻璃，让这个平行的准直光穿透旋转的平板玻璃，就使得经过平板玻璃后的光线是绕圈运动的。使得进入眼睛的光线在一个更大范围内晃动，更方便抓到需要的数据。

由于人眼在一个时间范围内总是存在微小的抖动，很难完全固定。且，由于人的眼球视轴和光轴存在一定角度的偏角，如果射入眼睛的光线按照视轴垂直眼底黄斑位置，势必会不垂直于眼球，在晶体表面的反射光线也随即有了一个偏角，收集反射回来的光线造成很大困难，即很难进入原来的发射点。因此让入射光线随眼球的视轴做一个旋转，将会让以上提到的问题得到解决。

也就是倾角的平板玻璃在电机带动下高速旋转，使得准直后的直线光束呈绕圈运动，从而使得绕圈范围覆盖眼轴周遭一定的范围，从而更方便收集反射回来的光线，进入原来的发射点，从而更方便抓取需要的数据。

上述方案中，所述平板玻璃的倾斜角度为0.1°-5°。

有益效果：本发明将多种眼科参数测量系统有机集成在一个设备上，且消除了切换带来的误差，实现一机多用，充分满足眼科市场的需求。

附图说明

图1为本发明的光学结构示意图。

图2为角膜曲率半径测量原理图。

图3为角膜底形图测量系统示意图。

图4为现有的对位方式示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图，对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1-3所示，本发明实施例的的多功能眼参数测量仪，包括眼轴长测量系统、屈光测量系统和用于测量角膜底形图的角膜底形图测量系统。

当然，在实际使用时，可以仅选用眼轴长测量系统和屈光测量系统的组合，或眼轴长测量系统和角膜底形图测量系统的组合。

眼轴长测量系统包括SLD光源1、样品臂、参考臂、耦合器2以及光电传感器3。

耦合器2用于把SLD光源1产生的光分为两路，并分别于参考臂和样品臂内进行处理，以及将参考臂和样品臂原路返回的反射光进行光学调制后输出至光电传感器3。

样品臂包括第一准直镜4和低通反射镜5，第一准直镜4用于将耦合器2出来的光准直成准直光线，准直光线经过低通反射镜5反射后进入眼底。

参考臂包括第二准直镜6、两个角锥棱镜7和反射镜8，从耦合器2出来的光线经过第二准直镜6准直成准直光线、再经过两个角锥棱镜7后到达反射镜8，经过反射镜8反射后的光线原路返回至耦合器3。

第一准直镜4和低通反射镜5之间靠近第一准直镜4的位置倾斜设置有能旋转的供光线穿过的平板玻璃21，平板玻璃21的倾斜角度为0.1°-5°。

屈光测量系统包括测量光反射镜9、楔形半透反射镜10、屈光LED光源11、折光反射镜12、前组准直镜13、后组准直镜14、复眼透镜15、屈光图像采集装置16(可以选用CCD)以及校准用LED灯17，测量光反射镜9能通过切换机构移动至样品臂的第一准直镜4和低通反射镜5之间，测量光反射镜切换进入平板玻璃与低通反射镜之间。也就是说，当实现测量眼轴长的时候，它是切换离开了，不在眼轴长测量光路里面。即测量眼轴长的时候，不需要测量屈光度功能就不必让测量屈光度的光射入眼睛内，故设计了切换机构，让这个测量光反射镜切换离开。切换机构可以为电机控制的丝杆螺母机构，也可以为其它的比如气缸伸缩机构，只要能让测量光反射镜离开和进入即可。

对应的，当需要测量屈光度时，测量光反射镜9就切入光路，测量光反射镜9只能反射光线，不能透射，因此，当测量光反射镜9进入光路时，测量眼轴长的光就不能再射入眼内。这个时候，只是测量屈光的光在工作。

楔形楔形半透反射镜10的两个反射面的夹角为1°-5°即图中的靠近屈光LED光源11的面和远离屈光LED光源11的面之间的夹角为1°-5°。屈光LED光源11位于楔形半透反射镜10背面，屈光LED光源11发出的光线透过楔形半透反射镜10后照射到测量光反射镜9，经测量光反射镜9、低通反射镜5反射后进入眼底，眼底反射光依次被低通反射镜5、测量光反射镜9、楔形半透反射镜10、折光反射镜12反射后进入前组准直镜13、后组准直镜14、复眼透镜15后进入屈光图像采集装置16。屈光LED光源11的位置满足让从眼表反射出来的光线偏离眼表中央的垂直轴，让眼表反射的光不进入屈光图像采集装置16。优选从眼表反射出来的光线与眼表中央的垂直轴的偏离角度为0°-3°。

由于测量光反射镜9是切换进入的，是运动的切换结构，很难确保每一次切换进入光路后，没有一丝一毫的反射角度误差，这一细微的误差，直接导致反射光进入CCD之后随着长长的光路发生偏转。为了抵消这一偏转误差，设计了校准光路，校准LED灯17位于低通反射镜5的背面的上方，校准LED灯17的光线透过低通反射镜5后经测量光反射镜9、楔形半透反射镜10、折光反射镜12反射后进入前组准直镜13、后组准直镜14、复眼透镜后15进入图像采集装置16。在屈光图像采集装置上呈一个比较细的点像。由于测量光反射镜是活动结构，每一次有可能有轻微的误差角度，那么，反射的光线在屈光图像采集装置上这个细点像的位置会有相应的微小变化，我们假设它为一个量值：deltaxy。我们认为这个deltaxy就是机器本身的误差。所以，在具体测量取样的时候，会减去这detaxy，再确定眼表反射光的中心轴所在的位置点。这样，就可以避免由于切换误差导致的测量误差。

角膜底形图测量系统包括Placido盘面18、成像镜组19和角膜眼底图形采集装置(可以选用CCD)20，Placido盘面18的中心设有中心孔，Placido盘面18上由外至内设置有多圈光圈，Placido盘面18的结构为现有技术，Placido盘面的光圈发射出来的光照射到眼底，经过反射后进入低通反射镜5，穿过低通反射镜5的光线进入成像镜组19，然后进入角膜眼底图形采集装置20。成像镜组19的第一个大物镜位于Placido盘面18的中心孔中。

如图1-2为测量角膜曲率示意图：Placido盘面上A点代表了一圈光环(物点)，照射到角膜上，被角膜反射后经过光学系统成像在角膜眼底图形采集装置20上。根据角膜眼底图形采集装置20上的像点分布，可以计算出角膜曲率大小和其他特征。

如图3所示，Placido盘面上多圈点亮的标准光圈，A,B,....，经过上图的光学系统后成像在角膜眼底图形采集装置上，A,B,...对应A’,B’......

角膜眼底图形采集装置收集到这多圈环状影像后，对比标准的眼角膜曲率的资料，可以比较算得实测的眼角膜面型数据。此计算方法为现有技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，如在实际使用时，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多功能眼参数测量仪，其特征在于：包括眼轴长测量系统和屈光测量系统，或包括眼轴长测量系统和角膜底形图测量系统，或包括眼轴长测量系统、屈光测量系统和角膜底形图测量系统；

所述眼轴长测量系统包括SLD光源、样品臂、参考臂、耦合器以及光电传感器，

所述耦合器用于把SLD光源产生的光分为两路，并分别于参考臂和样品臂内进行处理，以及将参考臂和样品臂原路返回的反射光进行光学调制后输出至光电传感器；

所述样品臂包括第一准直镜和低通反射镜，所述第一准直镜用于将耦合器出来的光准直成准直光线，准直光线经过低通反射镜反射后进入眼底；

屈光测量系统包括测量光反射镜、楔形半透反射镜、屈光LED光源、折光反射镜、前组准直镜、后组准直镜、复眼透镜、屈光图像采集装置以及校准用LED灯，所述测量光反射镜能通过切换机构移动至样品臂的第一准直镜和低通反射镜之间，所述屈光LED光源位于楔形半透反射镜背面，屈光LED光源发出的光线透过楔形半透反射镜后照射到测量光反射镜，经测量光反射镜、低通反射镜反射后进入眼底，眼底反射光依次被低通反射镜、测量光反射镜、楔形半透反射镜、折光反射镜反射后进入前组准直镜、后组准直镜、复眼透镜后进入屈光图像采集装置，所述校准LED灯位于低通反射镜的背面的上方，校准LED灯的光线透过低通反射镜后经测量光反射镜、楔形半透反射镜、折光反射镜反射后进入前组准直镜、后组准直镜、复眼透镜后进入图像采集装置。

2.根据权利要求1所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：所述角膜底形图测量系统包括Placido盘面、成像镜组和角膜眼底图形采集装置，所述Placido盘面的中心设有中心孔，所述Placido盘面上设置有多圈光圈，所述Placido盘面的光圈发射出来的光照射到眼底，经过反射后进入低通反射镜，穿过低通反射镜的光线进入成像镜组，然后进入角膜眼底图形采集装置。

3.根据权利要求2所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：所述成像镜组的第一个大物镜位于Placido盘面的中心孔中。

4.根据权利要求1-3任一项所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：所述屈光LED光源的位置满足让从眼表反射出来的光线偏离眼表中央的垂直轴，让眼表反射的光不进入屈光图像采集装置。

5.根据权利要求4所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：从眼表反射出来的光线与眼表中央的垂直轴的偏离角度为0°-3°。

6.根据权利要求4所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：所述楔形楔形半透反射镜的两个反射面的夹角为1°-5°。

7.根据权利要求4所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：所述屈光图像采集装置和角膜眼底图形采集装置均为CCD。

8.根据权利要求1所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：所述参考臂包括第二准直镜、两个角锥棱镜和反射镜，从耦合器出来的光线经过第二准直镜准直成准直光线、再经过两个角锥棱镜后到达反射镜，经过反射镜反射后的光线原路返回至耦合器。

9.根据权利要求1所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：所述第一准直镜和低通反射镜之间靠近第一准直镜的位置倾斜设置有能旋转的供光线穿过的平板玻璃，所述测量光反射镜能切换进入平板玻璃与低通反射镜之间。

10.根据权利要求9所述多功能眼参数测量仪，其特征在于：所述平板玻璃的倾斜角度为0.1-5°。

Images