CN115944267A - 一种眼科测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种眼科测量装置，用于检测被测眼，包括辅助聚焦模块；从左到右依次与被测眼位于同一水平光轴上的接目物镜、第一分色镜、第二分色镜、成像物镜以及图像传感器；眼睛辅助照明灯；光纤组件；参考镜组件；所述参考镜组件包括准直透镜、分光片、旋转光栅片、反射镜、第一参考镜以及第二参考镜；所述旋转光栅片由相互间隔的透光区和挡光区组成，所述旋转光栅片通过旋转来使所述透光区和挡光区用于循环遮挡第一参考镜和反射镜之间的光线以及第二参考镜和分光片之间的光线；通过旋转光栅片来切换光路，眼前节和眼后节信号同步采集时差短，实现了眼前节和眼后节OCT信号的测量，成本低，装配简单。

Description

一种眼科测量装置

技术领域

本发明涉及眼科检查设备技术领域，尤其是涉及一种眼科测量装置。

背景技术

眼轴长是人眼结构的重要参数，角膜正中到视神经与视网膜黄斑中心窝之间的一条假设线，称为眼轴，其长度一般在22～27毫米范围内，平均为24毫米。眼轴长是判断人眼屈光不正的根源，能区别出真性近视与假性近视，也是测算白内障手术后人工晶体参数的重要指标。

现有市面上的眼轴长测量装置有A超测量法和光学测量法。A超测量法采用超声测距原理，需要探头直接接触人眼，且超声的分辨率较低、测量不够精确。光学测量法基于双波长的光相干原理，现有设备多是利用时域干涉测量方法，设备结构复杂，装调难度大，尤其是内部光学延迟线要求在高速运动中要保持平稳性。深圳市斯尔顿科技有限公司最早提出利用频域OCT(OpticalCoherenceTomography，光学相干层析成像)方法进行眼轴测量，由于频域OCT的测量深度一般在5mm以内，眼轴长大于20mm，因此利用一组频域OCT难以实现大范围眼轴长测量，针对该问题深圳市斯尔顿科技有限公司提出了改进方法，具体的改进方法可以参看专利申请号为CN202010378967.9和CN201810130278.9的发明专利，该方法通过高速扫描振镜来完成眼前节和眼后节的OCT信号测量的切换，这样就可大幅降低设备成本；但是该种方法仍然存在缺陷：在该方法中，将频域OCT测量模块安装在样品臂一端，那么在进行系统装调时，其装调难度巨大；并且安装在样品臂一端的频域OCT测量模块结构复杂，导致整个系统的光学结构复杂；该方法中采用的是振镜来进行眼前节和眼后节的光路切换，眼前节和眼后节信号同步采集时差很大，且成本极高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、眼前节和眼后节信号同步采集时差短，并且装配难度小，能进一步降低成本的眼科测量系统。

1、本发明所采用的技术方案是，一种眼科测量装置，用于利用测量光检测被测眼，包括光纤模块、参考镜模块以及干涉信号探测器，光纤模块包括样品臂以及参考臂，所述样品臂用于将所述测量光分别聚焦于所述被检眼的眼前节和眼后节，并分别接收从所述眼前节返回的眼前节光信号以及从所述眼后节返回的眼后节光信号，并将所述眼前节光信号和所述眼后节光信号传递至所述干涉信号探测器；其特征在于：所述参考镜模块包括第一参考镜、与第一参考镜并行的第二参考镜以及光路选通组件，所述参考臂用于输出参考光至参考镜模块，输出至参考镜模块的参考光分成两路，其中一路为第一参考光，其中另一路为第二参考光，所述第一参考光由第一参考镜反射回参考臂，所述第二参考光由第二参考镜反射回参考臂；所述光路选通组件用于对第一参考光和第二参考光进行交替选通，当选通第一参考光时，第一参考光通过参考臂传递至所述干涉信号探测器，第一参考光与所述眼前节光信号进行干涉产生眼前节干涉光信号，当选通第二参考光时，第二参考光通过参考臂传递至所述干涉信号探测器，第二参考光与所述眼后节光信号进行干涉产生眼后节干涉光信号；所述第一参考镜的位置为固定不变，所述第二参考镜为可移动参考镜，所述第二参考镜通过前后移动来改变第二参考光的光程距离以获得最优眼后节干涉光信号。

本发明的有益效果是：采用上述一种眼科测量装置，仅使用单套频域OCT测量模块，该频域OCT测量模块设置于光纤的参考臂，降低了系统的装调难度，且该频域OCT测量模块结构简单，降低了整个系统的复杂度；并且通过设置光路选通组件来选通第一参考光和第二参考光，使得眼前节和眼后节信号同步采集时差大大缩短短，实现了眼前节和眼后节OCT信号的测量，成本极低。

作为优选，所述光路选通组件为旋转光栅片，所述旋转光栅片由若干个相互间隔的透光片和挡光区组成，所述旋转光栅片通过周向旋转使透光区交替导通第一参考光和第二参考光，当透光区导通第一参考光时，挡光区阻断第二参考光，当透光区导通第二参考光时，挡光区阻断第一参考光。采用该结构，通过旋转光栅片来对第一参考光和第二参考光进行交替导通，该结构简单，成本极低。

作为优选，所述参考镜模块还包括准直透镜、分光片以及反射镜，所述准直透镜、分光片以及第一参考镜位于同一水平光轴上，所述分光片和反射镜位于同一竖直光轴上，所述反射镜以及第二参考镜位于同一水平光轴上；输出至参考镜模块的参考光经过准直透镜后成为平行光，再经过分光片，其中一部分平行光由分光片透射后经过旋转光栅片的透光区到达第一参考镜上，由第一参考镜反射后原路返回至参考臂作为第一参考光，其中另一部分平行光由分光片反射后经过旋转光栅片的透光区到达第二参考镜上，由第二参考镜反射后原路返回至参考臂作为第二参考光。采用该结构，参考镜模块设置于光纤的参考臂，降低了系统的装调难度，且参考镜模块的结构设置简单，降低了整个系统的复杂度。

作为优选，眼科测量装置还包括第一光源、聚焦透镜以及依次与被测眼位于同一水平光轴上的接目物镜、第一分色镜、第二分色镜、成像物镜和图像传感器，所述聚焦透镜与第一分色镜位于同一竖直光轴上；所述光纤模块还包括耦合器、输入臂以及输出臂，所述第一光源发出的光线进入输入臂后经由耦合器分为两部分，其中一部分光线进入样品臂作为测量光，所述测量光依次经过聚焦透镜、第一分色镜接目物镜后聚焦于所述被检眼的眼前节和所述被检眼的眼后节，生成的眼前节光信号和眼后节光信号原路返回至所述样品臂，再通过耦合器进入到输出臂，由输出臂输出至所述干涉信号探测器；其中另一部分光线进入参考臂作为参考光；所述的返回参考臂的第一参考光依次通过耦合器以及输出臂传递至所述干涉信号探测器，所述的返回参考臂的第二参考光依次通过耦合器以及输出臂传递至所述干涉信号探测器。采用该结构，降低了系统的装调难度，降低了整个系统的复杂度；并且通过设置光路选通组件来选通第一参考光和第二参考光，使得眼前节和眼后节信号同步采集时差大大缩短短，实现了眼前节和眼后节OCT信号的测量，成本极低。

作为优选，眼科测量装置还包括眼睛辅助照明灯，所述眼睛辅助照明灯为近红外LED光源，所述眼睛辅助照明灯发射照明光线，照明光线被被测眼反射后，经由接目物镜、第一分色镜、第二分色镜、成像物镜，并在图像传感器中聚焦成像，通过图像传感器来实现被测眼的x-y中心定位。

作为优选，眼科测量装置还包括辅助聚焦模块，所述辅助聚焦模块包括照明组件以及信号探测组件，所述照明组件位于被测眼前方一侧，所述信号探测组件位于被测眼前方另一侧，所述照明组件用于发射光线并投射到被测眼的眼角膜上，投射到眼角膜上的光线发生反射，所述信号探测组件用于接收眼角膜反射光线，当眼睛相对辅助聚焦模块前后移动时，所述信号探测组件根据反射光线在所述信号探测组件中的的位置来判断眼角膜前后聚焦位置是否正确。

作为优选，眼科测量装置还包括与第二分色镜位于同一竖直光轴上的视标以及视标物镜，所述视标发出可见光，所述可见光经过视标物镜后由第二分色镜发生反射，反射光线经过第一分色镜透射后进入人眼，用于在测试过程中人眼固视。

作为优选，所述眼睛辅助照明灯的中心波长范围为750-800nm；所述图像传感器为面阵列图像传感器。

作为优选，所述第一分色镜相对水平光轴呈45°设置，其波长大于800nm光反射，且小于800nm光透射；所述第二分色镜相对水平光轴呈45°设置，其波长小于700nm光反射，且大于700nm光透射。

作为优选，所述视标发出的可见光的中心波长范围为500-650nm；所述第一光源为宽光谱光源，中心波长范围为800-900nm，光谱宽度20-50nm。

附图说明

图1为本发明一种眼科测量装置的结构示意图；

图2为本发明中光路选通组件的正面示意图；

如图所示：1、被测眼；2、辅助聚焦模块；201、照明组件；202、信号探测组件；3、眼睛辅助照明灯；301、第一照明灯；302、第二照明灯；4、接目物镜；5、第一分色镜；6、第二分色镜；7、成像物镜；8、图像传感器；9、聚焦透镜；10、视标物镜；11、视标；12、光纤模块；121、耦合器；122、输出端口A；123、光源端口；124、信号探测端口；125、输出端口B；126、输入臂；127、样品臂；128、参考臂；129、输出臂；13、第一光源；14、干涉信号探测器；15、准直透镜；16、分光片；17、光路选通组件；171、透光区；172、挡光区；18、第一参考镜；19、反射镜；20、第二参考镜。

具体实施方式

以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于该具体实施方式。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的公开中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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申请中的具体含义。

本发明涉及一种眼科测量装置，用于检测被测眼1，如图1所示，包括：

辅助聚焦模块2，所述辅助聚焦模块2包括照明组件201以及信号探测组件202，照明组件201以及信号探测组件202分别位于被测眼1前方的两侧，所述照明组件201用于发射光线并投射到被测眼1的眼角膜上，投射到眼角膜上的光线发生反射，所述信号探测组件202用于接收眼角膜反射光线，当眼睛相对辅助聚焦模块前后移动时，所述信号探测组件202通过根据反射光线在所述信号探测组件202中的的位置来判断眼角膜前后聚焦位置是否正确；

从左到右依次与被测眼1位于同一水平光轴上的接目物镜4、第一分色镜5、第二分色镜6、成像物镜7以及图像传感器8；

眼睛辅助照明灯3；所述眼睛辅助照明灯包括第一照明灯301和第二照明灯302，所述眼睛辅助照明灯3为近红外LED光源，所述眼睛辅助照明灯3的中心波长范围为750-800nm；所述眼睛辅助照明灯3发射照明光线，照明眼外周，照明光线被被测眼1反射后，经由接目物镜4、第一分色镜5、第二分色镜6、成像物镜7，并在图像传感器8中聚焦成像，即瞳孔图像的采集，通过图像传感器8来实现被测眼x-y中心定位；第一照明灯301和第二照明灯302分别位于被测眼1和接目物镜4之间的两侧；所述图像传感器8为面阵列图像传感器；

与第二分色镜6位于同一竖直光轴上的视标11以及视标11物镜10；第二分色镜6相对水平光轴呈45°设置，第二分色镜6的波长小于700nm光反射，且大于700nm光透射；所述视标11发出可见光，所述可见光经过视标11物镜10后由分色镜发生反射，反射光线经过第一分色镜5透射后进入人眼，用于在测试过程中人眼固视；视标发出的可见光的中心波长取为600nm；第一光源为宽光谱光源，中心波长取为850nm，光谱宽度取35nm；

光纤模块12；所述光纤模块12包括耦合器121、输入臂126、样品臂127、参考臂128、输出臂129、与输入臂126连接的光源端口123、与样品臂127连接的输出端口A122、与输出臂126连接的信号探测端口124以及与参考臂128连接的输出端口B125，第一光源13与光源端口123位于同一水平光轴上，聚焦透镜9与输出端口A122和第一分色镜5位于同一竖直光轴上，干涉信号探测器14与信号探测端口124位于同一水平光轴上；聚焦透镜9位于输出端口A122和第一分色镜5之间；第一分色镜5相对水平光轴呈45°设置，其波长大于800nm光反射，且小于800nm光透射；图1中的耦合器121为2x2耦合器；

参考镜模块；所述参考镜模块包括准直透镜15、分光片16、旋转光栅片17、反射镜19、第一参考镜18以及第二参考镜20；图1中，所述输出端口B125、准直透镜15、分光片16、旋转光栅片17的下部以及第一参考镜18位于同一水平光轴上，所述准直透镜15和反射镜19位于同一竖直光轴上，所述反射镜19、旋转光栅片17的上部以及第二参考镜20位于同一水平光轴上；

如图2所示，所述旋转光栅片17由若干块相互间隔的透光区171和挡光区172组成，所述旋转光栅片17通过旋转来使所述挡光区172用于循环遮挡第一参考镜18和反射镜19之间的光线以及第二参考镜20和分光片16之间的光线，所述透光区171用于循环导通第一参考镜18和反射镜19之间的光线以及第二参考镜20和分光片16之间的光线；即旋转光栅片17发生旋转，当挡光区172遮挡住第一参考镜18和反射镜19之间的光线时，此时透光区171刚好使第二参考镜20和分光片16之间的光线导通；当透光区171使第一参考镜18和反射镜19之间的光线导通时，此时挡光区172刚好遮挡住第二参考镜20和分光片16之间的光线，如此循环；

第一光源13发出的光线通过光源端口123进入到输入臂126，光线经由2x2耦合器121后分为两部分，其中一部分光线进入样品臂127经输出端口A122输出，由输出端口A122输出的光线依次经过聚焦透镜9、第一分色镜5和接目物镜4并进入被测眼1内，并被被测眼1的角膜、晶状体、视网膜等组织界面反射，反射光线原路返回并通过2x2耦合器121进入到输出臂129，由信号探测端口124输出至干涉信号探测器14内；其中另一部分光线进入参考臂128经输出端口B125输出，由输出端口B125输出的光线首先经过准直透镜15成为平行光，再经过分光片16，其中一部分平行光由分光片16透射后经过旋转光栅片17下部，再到达第一参考镜18上，再经由第一参考镜18反射后原路返回并通过2x2耦合器121进入到输出臂129，由信号探测端口124输出至干涉信号探测器14内；其中另一部分平行光由分光片16反射到反射镜19上，再由反射镜19反射后经过旋转光栅片17上部，再到达第二参考镜20，然后经由第二参考镜20反射后原路返回并通过2x2耦合器121进入到输出臂129，由信号探测端口124输出至干涉信号探测器14内；所述旋转光栅片17发生旋转，当所述透光区171使第一参考镜18和反射镜19之间的光线导通或所述挡光区172使第一参考镜18和反射镜19之间的光线阻断时，此时对应的所述挡光区172使第二参考镜20和分光片16之间的光线发生阻断或对应的所述透光区171使第一参考镜18和反射镜19之间的光线导通，从而完成干涉信号探测；通过控制第二参考镜20前后移动来使干涉信号探测器14获得视网膜的最优干涉信号，当获得最优干涉信号时，此时第一参考镜18的位置对应眼前节位置，即第一参考镜18到2x2耦合器121的总光程与眼前节到2x2耦合器121的总光程相等；第二参考镜20的位置对应眼后节位置，即视网膜位置，由于不同人的眼轴长不同，一般在22-27mm范围内，考虑到极端情况，测量范围至少应为20-30mm，但频域OCT的测量范围一般小于5mm，所以通过电控平移台控制第二参考镜20前后移动来使干涉信号探测器14获得视网膜的最优干涉信号。

本实施例提供的一种眼科测量装置，仅使用单套频域OCT测量模块，即图1中与参考臂连接的组件部分，该频域OCT测量模块设置于光纤的参考臂，降低了系统的装调难度，且该频域OCT测量模块通过采用两路参考镜来实现眼前节和眼后节信号的测量，结构简单，降低了整个系统的复杂度；并且，通过一个旋转光栅片17来切换两路并行的参考镜的光路，眼前节和眼后节信号同步采集时差短，实现了眼前节和眼后节OCT信号的测量，成本极低。

Claims (10)

1.一种眼科测量装置，用于利用测量光检测被测眼(1)，包括光纤模块(12)、参考镜模块以及干涉信号探测器(14)，光纤模块(12)包括样品臂(127)以及参考臂(128)，所述样品臂(127)用于将所述测量光分别聚焦于所述被检眼的眼前节和眼后节，并分别接收从所述眼前节返回的眼前节光信号以及从所述眼后节返回的眼后节光信号，并将所述眼前节光信号和所述眼后节光信号传递至所述干涉信号探测器(14)；其特征在于：所述参考镜模块包括第一参考镜(18)、与第一参考镜(18)并行的第二参考镜(20)以及光路选通组件(17)，所述参考臂(128)用于输出参考光至参考镜模块，输出至参考镜模块的参考光分成两路，其中一路为第一参考光，其中另一路为第二参考光，所述第一参考光由第一参考镜(18)反射回参考臂(128)，所述第二参考光由第二参考镜(20)反射回参考臂(128)；所述光路选通组件(17)用于对第一参考光和第二参考光进行交替选通，当选通第一参考光时，第一参考光通过参考臂(128)传递至所述干涉信号探测器(14)，第一参考光与所述眼前节光信号进行干涉产生眼前节干涉光信号，当选通第二参考光时，第二参考光通过参考臂(128)传递至所述干涉信号探测器(14)，第二参考光与所述眼后节光信号进行干涉产生眼后节干涉光信号；所述第一参考镜(18)的位置为固定不变，所述第二参考镜(20)为可移动参考镜，所述第二参考镜(20)通过前后移动来改变第二参考光的光程距离以获得最优眼后节干涉光信号。

2.根据权利要求1所述的一种眼科测量装置，其特征在于：所述光路选通组件(17)为旋转光栅片，所述旋转光栅片由若干个相互间隔的透光区(171)和挡光区(172)组成，所述旋转光栅片通过周向旋转使透光区(171)交替导通第一参考光和第二参考光，当透光区(171)导通第一参考光时，挡光区(172)阻断第二参考光，当透光区(171)导通第二参考光时，挡光区(172)阻断第一参考光。

3.根据权利要求2所述的一种眼科测量装置，其特征在于：所述参考镜模块还包括准直透镜(15)、分光片(16)以及反射镜(19)，所述准直透镜(15)、分光片(16)以及第一参考镜(18)位于同一水平光轴上，所述分光片(16)和反射镜(19)位于同一竖直光轴上，所述反射镜(19)以及第二参考镜(20)位于同一水平光轴上；输出至参考镜模块的参考光经过准直透镜(15)后成为平行光，再经过分光片(16)，其中一部分平行光由分光片(16)透射后经过旋转光栅片的透光区(171)到达第一参考镜(18)上，由第一参考镜(18)反射后原路返回至参考臂(128)作为第一参考光，其中另一部分平行光由分光片(16)反射后经过旋转光栅片的透光区(171)到达第二参考镜(20)上，由第二参考镜(20)反射后原路返回至参考臂(128)作为第二参考光。

4.根据权利要求3所述的一种眼科测量装置，其特征在于：眼科测量装置还包括第一光源(13)、聚焦透镜(9)以及依次与被测眼(1)位于同一水平光轴上的接目物镜(4)、第一分色镜(5)、第二分色镜(6)、成像物镜(7)和图像传感器(8)，所述聚焦透镜(9)与第一分色镜(5)位于同一竖直光轴上；所述光纤模块(12)还包括耦合器(121)、输入臂(126)以及输出臂(129)，所述第一光源(13)发出的光线进入输入臂(126)后经由耦合器(121)分为两部分，其中一部分光线进入样品臂(127)作为测量光，所述测量光依次经过聚焦透镜(9)、第一分色镜(5)接目物镜(4)后聚焦于所述被检眼的眼前节和所述被检眼的眼后节，反射的眼前节光信号和眼后节光信号原路返回至所述样品臂(127)，再通过耦合器(121)进入到输出臂(129)，由输出臂(129)输出至所述干涉信号探测器(14)；其中另一部分光线进入参考臂(128)作为参考光；所述的返回参考臂(128)的第一参考光依次通过耦合器(121)以及输出臂(129)传递至所述干涉信号探测器(14)，所述的返回参考臂(128)的第二参考光依次通过耦合器(121)以及输出臂(129)传递至所述干涉信号探测器(14)。

5.根据权利要求4所述的一种眼科测量装置，其特征在于：眼科测量装置还包括眼睛辅助照明灯(3)，所述眼睛辅助照明灯(3)为近红外LED光源，所述眼睛辅助照明灯(3)发射照明光线，照明光线被被测眼(1)反射后，经由接目物镜(4)、第一分色镜(5)、第二分色镜(6)、成像物镜(7)，并在图像传感器(8)中聚焦成像，通过图像传感器(8)来实现被测眼(1)的x-y中心定位。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种眼科测量装置，其特征在于：眼科测量装置还包括辅助聚焦模块(2)，所述辅助聚焦模块(2)包括照明组件(201)以及信号探测组件(202)，所述照明组件(201)位于被测眼(1)前方一侧，所述信号探测组件(202)位于被测眼(1)前方另一侧，所述照明组件(201)用于发射光线并投射到被测眼(1)的眼角膜上，投射到眼角膜上的光线发生反射，所述信号探测组件(202)用于接收眼角膜反射光线，当眼睛相对辅助聚焦模块(2)前后移动时，所述信号探测组件(202)根据反射光线在所述信号探测组件(202)中的的位置来判断眼角膜前后聚焦位置是否正确。

7.根据权利要求6所述的一种眼科测量装置，其特征在于：眼科测量装置还包括与第二分色镜(6)位于同一竖直光轴上的视标(11)以及视标(11)物镜(10)，所述视标(11)发出可见光，所述可见光经过视标(11)物镜(10)后由第二分色镜(6)发生反射，反射光线经过第一分色镜(5)透射后进入人眼，用于在测试过程中人眼固视。

8.根据权利要求6所述的一种眼科测量装置，其特征在于：所述眼睛辅助照明灯(3)的中心波长范围为750-800nm；所述图像传感器(8)为面阵列图像传感器(8)。

9.根据权利要求7所述的一种眼科测量装置，其特征在于：所述第一分色镜(5)相对水平光轴呈45°设置，其波长大于800nm光反射，且小于800nm光透射；所述第二分色镜(6)相对水平光轴呈45°设置，其波长小于700nm光反射，且大于700nm光透射。

10.根据权利要求9所述的一种眼科测量装置，其特征在于：所述视标(11)发出的可见光的中心波长范围为500-650nm；所述第一光源(13)为宽光谱光源，中心波长范围为800-900nm，光谱宽度20-50nm。

Images