CN117357058A - 一种视网膜屈光地形图测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视网膜屈光地形图测量装置，包括第一透镜组、振镜和莫尔纹测量模块，所述振镜位于所述第一透镜组与所述莫尔纹测量模块之间的光路上；所述第一透镜组包括至少一个透镜；所述振镜在水平方向和/或在竖直方向转动；所述莫尔纹测量模块用于通过莫尔纹测量视网膜发射光束的聚散度，从而实现视网膜屈光地形图测量。本发明根据透镜成像原理在视网膜上有效地产生一个发光点，通过振镜迅速地移动这个点以扫描整个测量区域，然后由莫尔纹测量模块对发光点的视网膜屈光度进行测量，从而以较低成本、高速、准确测量视网膜屈光地形图。

Description

一种视网膜屈光地形图测量装置

技术领域

本发明涉及视网膜测量技术，尤其涉及一种视网膜屈光地形图测量装置。

背景技术

近视(Myopia)是全球范围内最常见的视觉障碍之一，为了更有效地控制近视进展，更精确地量化视网膜各区域的屈光度至关重要。据此可以设计出更有效的近视控制镜片，这需要一种能够精确测量视网膜各区域屈光度的技术，即视网膜屈光地形图。

现有的测量方法，1)开放式验光仪一种使用多角度验光方式来测量视网膜各区域屈光度的设备，测量速度相对缓慢，此外，该方法需要引导病人观察不同方向以测量不同角度的屈光度，因此只能采集有限数量的数据点，这些限制影响了其在高效和大规模屈光度测量中的应用。2)眼底照相机采用机械变焦技术来获取视网膜的多角度屈光度信息，由于机械变焦速度慢，需要更长的测量时间。在这段时间内，患者的眼球可能会移动，导致测量结果不准确。3)像差仪一种用于屈光度测量的旋转或扫描式像差仪。虽然该设备在高速运动下能够进行准确的测量，但由于有一个快速移动的大物体在病人脸前，这带来了一定的风险且成本相当高。

上述测量设备都有各自的局限性。

发明内容

本发明实施例提供一种视网膜屈光地形图测量装置，以实现较低成本、高速、准确测量视网膜屈光地形图。

根据本发明的一方面，提供了一种视网膜屈光地形图测量装置，包括第一透镜组、振镜和莫尔纹测量模块，所述振镜位于所述第一透镜组与所述莫尔纹测量模块之间的光路上；

所述第一透镜组包括至少一个透镜；

所述振镜在水平方向和/或在竖直方向转动；

所述莫尔纹测量模块用于通过莫尔纹测量视网膜发射光束的聚散度，从而实现视网膜屈光地形图测量。

可选地，还包括激光光源和第一半反射半透镜；

所述激光光源发射的激光光束，穿过所述第一半反射半透镜后沿第一光学路径投射至所述振镜；所述视网膜发射的光束被所述振镜反射后沿所述第一光学路径投射至所述第一半反射半透镜，经所述第一半反射半透镜反射至所述莫尔纹测量模块。

可选地，所述激光光束为不可见光。

可选地，所述莫尔纹测量模块包括依次设置的第一光栅、观察屏和相机。

可选地，所述莫尔纹测量模块还包括第二光栅，所述第一光栅中光栅单元的延伸方向与所述第二光栅中光栅单元的延伸方向交叉；

所述第二光栅位于所述第一光栅与所述观察屏之间。

可选地，所述第一光栅为柱镜光栅，所述观察屏位于所述柱镜光栅的焦点处。

可选地，所述莫尔纹测量模块还包括扩束透镜组，所述扩束透镜组位于所述振镜与所述第一光栅之间的光学路径上，包括至少一个透镜，用于扩大投射至所述第一光栅的光束口径。

可选地，在进行扫描时，控制所述振镜非均匀扫描所述视网膜。

可选地，还包括第二半反射半透镜、第二透镜组和传感装置；

被所述第一半反射半透镜反射的光束，投射至所述第二半反射半透镜，被所述第二半反射半透镜反射至所述第二透镜组；穿过所述第二半反射半透镜的光束投射至所述莫尔纹测量模块；

其中，所述传感装置通过所述第二透镜组与所述振镜的镜面光学共轭。

可选地，所述第一透镜组包括多元目镜和第一透镜；

所述振镜的镜面通过所述第一透镜与所述多元目镜的物空间的第一焦平面光学共轭，以能够调整光线进入人眼的角度，所述第一透镜的焦点位于所述多元目镜的虚拟焦平面上。

本发明提供的一种视网膜屈光地形图测量装置，包括第一透镜组、振镜和莫尔纹测量模块、将振镜设置于第一透镜组和莫尔纹测量模块之间的光路上，根据透镜成像原理在视网膜上有效地产生一个发光点，并且能够通过振镜在水平方向和/或在竖直方向转动迅速地移动这个点以扫描整个测量区域。然后由莫尔纹测量模块对发光点的视网膜屈光度进行测量，从而以较低成本、高速、准确测量视网膜屈光地形图。

附图说明

图1本发明实施例提供的一种视网膜屈光地形图测量装置示意图例；

图2视网膜屈光度示意图；

图3是莫尔纹示意图；

图4是透镜成像的示意图；

图5是光路可逆示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种视网膜屈光地形图测量装置示意图例；

图7是本发明实施例提供的又一种视网膜屈光地形图测量装置示意图例。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种视网膜屈光地形图测量装置示意图，本实施例主要应用于视网膜屈光地形图测量，如图1所示，视网膜屈光地形图测量装置包括第一透镜组1、振镜2和莫尔纹测量模块3。振镜2位于第一透镜组1与莫尔纹测量模块3之间的光路上。第一透镜组1包括至少一个透镜11。振镜2在水平方向和/或在竖直方向转动，从而实现水平方向上的扫描和/或竖直方向上的扫描。莫尔纹测量模块3用于通过莫尔纹测量视网膜发射光束的聚散度，从而实现视网膜屈光地形图测量。

需要说明的是，如图2所示，假定有一个光点从视网膜上发出一束光，经过晶状体、瞳孔和角膜，最终形成一束外界可检测的光束。通过测量这束光的聚散度，我们可以确定在眼镜平面的位置，需要补偿屈光度能够使来自视网膜的光线变成平行光，这个就是这一点的视网膜屈光度。

具体的，参考图1，莫尔纹测量模块3用于通过莫尔纹测量视网膜发射光束的聚散度，从而实现视网膜屈光地形图测量。可以理解的是，参考图3莫尔纹测量法的核心概念是在出射光路上放置两个网格状物体，通常为光栅。这两个光栅稍微错开一定角度，在观察时，两个光栅的影像会重叠，形成条纹，称为莫尔纹。示例性的，将两个稍微错开一定角度和距离的光栅置于光路上，当光线穿过第一个光栅时，会形成一个投影，这个投影会与第二个光栅重叠，形成莫尔纹。使用相机可以拍摄这些条纹，如果光路上的光的聚散度会发生变化。可以观察到由于光的聚散度不同，从而导致第一个光栅的投影大小不一致，拍摄到的莫尔纹的角度也会不同。通过分析这些莫尔纹的角度，我们能够计算出出射光的聚散度。

继续参考图1，第一透镜组1包括至少一个透镜11。图1中以第一透镜组1包括一个透镜11为例进行示意，但并不以此为限。透镜11可以是凸透镜，用于透镜成像。透镜成像是指光线穿过透镜后，会在透镜的另一侧形成图像。振镜2是可旋转的反射镜，可以在水平方向和/或在竖直方向上转动。示例性的参考图4，在物点上放置振镜2使激光光束可以从不同的角度和时间照射出去，使眼球置于像点的位置，这样从物点发出的不同方向的光会照射到像点上。振镜2和眼球的前表面之间存在物体与像、成像之间的关系。因此，从振镜2上发出的激光可以从不同角度照射到眼球内部，通过这种方式，扫描激光源不断地在视网膜上形成一个光点，从而解决了如何在视网膜上有效地产生一个发光点，并且能够迅速地移动这个点以扫描整个测量区域的技术问题。在这个过程中使用的激光光束是一个非常窄和细的光束，当它照射到眼球内部后，它仍然会是一个非常细的激光光束，并且会在视网膜上产生散射。这就相当于在视网膜上形成了一个光源点，从而可以对这个点发出的光进行莫尔纹测量。

本发明提供的一种视网膜屈光地形图测量装置，包括第一透镜组、振镜和莫尔纹测量模块、将振镜设置于第一透镜组和莫尔纹测量模块之间的光路上，根据透镜成像原理在视网膜上有效地产生一个发光点，并且能够通过振镜在水平方向和/或在竖直方向转动迅速地移动这个点以扫描整个测量区域。通过莫尔纹测量模块对发光点发出的光进行莫尔纹测量，分析这些莫尔纹的角度，计算出发光点的聚散度从而知晓发光点位置的视网膜屈光度。在现有的像差仪设备进行高速测量时，是通过将该设备在患者面前高速移动，这带来了一定风险，而本发明仅需通过控制振镜就可进行快速测量安全性更高，成本更低。本发明通过对莫尔纹进行分析，从而得到视网膜上发光点的聚散度从而了解该点视网膜的屈光度，测量精度更高，且需看莫尔纹的方向算法简单快捷。

可选地，参考图1，视网膜屈光地形图测量装置还包括激光光源4和第一半反射半透镜5。激光光源4发射的激光光束，穿过第一半反射半透镜5后沿第一光学路径L1投射至振镜2。视网膜发射的光束被振镜2反射后沿第一光学路径L1投射至第一半反射半透镜5，经第一半反射半透镜5反射至莫尔纹测量模块3。

具体的，通过激光光源4发射的激光光束穿过第一半反射半透镜5后沿第一光学路径投射至振镜2在被测眼的眼底产生光斑，光斑可以视为点光源，点光源发出的光经过眼球屈光系统形成的光束，被振镜2反射后沿第一光学路径L1投射至第一半反射半透镜5，经第一半反射半透镜5反射至莫尔纹测量模块3经过莫尔纹测量装置3测量其聚散度，从而知晓光斑位置的视网膜屈光度。

可以理解的是，光路是可逆的，从激光光源4发出的光束，即使经过扩散和散射，依然会有大部分的光线沿着原路返回。示例性的，参考图5，在激光光源4处，设置第一半反射半透镜5来捕捉返回的光线。因为这些光线与激光光束沿同一光路(即第一光学路径L1)行进，我们可以利用第一半反射半透镜5将它们反射至莫尔纹测量模块3。这样设计的好处是，无论光线从哪个方向照射到视网膜，或者第一半反射半透镜5如何旋转，我们都能捕捉到从视网膜反射回来的光线进行测量，有利于我们分析捕获到的光束的聚散度，从而准确地了解视网膜上特定点的屈光度。

可选地，激光光束为不可见光。

具体的，激光可以是红外光，这样设置的好处是在测量的时候，用户肉眼看不到红外光，不会对用户造成感官上的影响，使测量过程更顺利。

可选地，参考图1，莫尔纹测量模块3包括依次设置的第一光栅61、观察屏7和相机8。

具体的，如图1所示，从点光源发出的光线穿过第一光栅61在观察屏7形成一个投影，使用相机8拍摄该投影。由于相机8自身的CCD(或CMOS)也相当于一个网格，所以当第一光栅61与相机CCD存在角度差时，等效于两个光栅，因此相机8和第一光栅61就可以形成了莫尔纹。这样设置的好处是，得到的信号更强，莫尔纹更清晰，有利于后续对莫尔纹角度的分析，计算出点光源发射的光线的聚散度，从而了解光斑位置上视网膜的屈光度。

可选地，参考图6，莫尔纹测量模块3还包括第二光栅62，第一光栅61中光栅单元的延伸方向与第二光栅62中光栅单元的延伸方向交叉。第二光栅62位于第一光栅61与观察屏7之间。

具体的，参考图3和图6在莫尔纹测量模块3中设置第一光栅61和第二光栅62，且第一光栅61和第二光栅62错开一定角度放置(第一光栅61和第二光栅62错开一定角度的方式可以如图3所示)，从点光源发射的光线，穿过第一光栅61后在第二光栅62上形成一个投影，这个投影会与第二光栅62的投影重叠形成莫尔纹。第一光栅61和第二光栅62投射在观察屏7上，用相机8拍摄这些条纹，便于后续对莫尔纹角度的分析，计算出从点光源发出的光线的聚散度，从而了解斑点位置的视网膜屈光度。

可选地，第一光栅61为柱镜光栅，观察屏7位于柱镜光栅的焦点处。

具体的，如图1所示，莫尔纹测量模块3仅设置第一光栅61，第一光栅61可以是柱镜光栅。柱镜光栅是透明的光栅，由一排排微小圆柱状凸透镜排列组成，是一种让光线有规律折射的材料。并且将观察屏7设置在柱镜光栅的焦点处，这样设置的好处是，可以获得较大的信号光强度，进一步使莫尔纹更清晰，有利于后续对莫尔纹角度的分析，计算出从点光源发出的光线的聚散度，从而了解斑点位置的视网膜的屈光度。在其他实施方式中，第一光栅61还可以采用朗奇或者衍射光栅。

示例性地，第二光栅62可以采用柱镜光栅、朗奇或者衍射光栅。其中，衍射光栅也是透明的光栅，有利于提高对光线的利用率。

可选地，参考图1，莫尔纹测量模块3还包括扩束透镜组9，扩束透镜组9位于振镜2与第一光栅61之间的光学路径上。扩束透镜组9包括至少一个透镜，扩束透镜组9用于扩大投射至第一光栅61的光束口径。

具体的，参考图1，扩束透镜组9是一种可以将准直输入光束的直径成比例扩大的透镜组，将扩束透镜组9设置在振镜2与第一光栅61之间的光学路径上，用于将来自视网膜的光束进行放大，穿过第一光栅61在观察屏7上形成莫尔纹，使莫尔纹更清晰，进一步方便后续对莫尔纹角度的分析，计算出从点光源发出的光线的聚散度，从而了解光斑位置的视网膜屈光度。

示例性地，参考图1，扩束透镜组9包括沿光路依次设置的凹透镜和凸透镜，扩束透镜组9中的凹透镜位于扩束透镜组9中的凸透镜与第一半反射半透镜5之间。在其他实施方式中，扩束透镜组9还可以包括其他数量的透镜。

可选地，在进行扫描时，控制振镜2非均匀扫描视网膜。

具体的，由于振镜2的速度很快可以达到8000Hz，但是相机8达不到这样的拍摄速度。因此，可以通过控制振镜2非均匀扫描眼底视网膜。在重点关注的区域可以分配更多的采样点，例如在黄斑旁10-30°视角范围内可以更多采集，而在视盘盲点位置则只需要少量的采样点。

可以理解的是，在采集时，同一个位置可以采样多次，以增加数据的准确性和稳定性。例如在(0°，15°)视角的位置采集3次数据，分别得到+1.5D,+1.4D，+1.6D的离焦数据结果，则可以平均3次采样的结果得到+1.5D的结果。进一步地，还可以算一下3次数据的标准差，如果标准差太大，说明说明在同一个位置测量的不准确，需要重新测量。通过数据的合理采集和计算可以使视网膜屈光地形图的测量更准确。

可选地，参考图7，视网膜屈光地形图测量装置还包括第二半反射半透镜14、第二透镜组10和传感装置11。被第一半反射半透镜5反射的光束，投射至第二半反射半透镜14，被第二半反射半透镜14反射至第二透镜组10。穿过第二半反射半透镜14的光束投射至莫尔纹测量模块3。其中，传感装置13通过第二透镜组10与振镜2的镜面光学共轭。

具体的，参考图7，第二半反射半透镜9可以将第一半反射半透镜5反射的光束，一部分反射至第二透镜组10，一部分投射至莫尔纹测量模块3。这样设置的好处是，我们可以测量成像点的实际屈光度和需补偿的离焦量，根据这些信息通过逆滤波算法，进一步优化传感装置13的成像质量。传感装置13通过第二透镜组10与振镜2的镜面光学共轭，振镜2反射的光线被传感装置13感知，从而获取眼球的光学质量信息。

示例性地，图7中以第二透镜组10包括一个透镜为例进行示意，并非以此为限。在其他实施方式中，第二透镜组10还可以包括至少两个透镜。

需要说明的是，逆滤波算法是一种有效的图像恢复方法，通过离焦量改善传感装置13的成像质量。在图像退化模型中，可以将退化过程看作是原始图像与退化函数的卷积，再加上一些噪声。本发明实施例，通过莫尔纹测量模块3测量成像点的实际屈光度和需补偿的离焦量，从而可以提高对退化函数的准确估计，提高通过逆滤波算法恢复的原始图像的品质，优化恢复效果，得到更清晰的像。传感装置13可以为激光眼底镜，激光眼底镜是一种用于检查眼底的医疗设备，它使用激光光束照射视网膜和视神经，以获取高分辨率的图像。

相较于现有的激光眼底镜技术，本实施例，添加了莫尔纹测量模块，在测量视网膜屈光度的同时还可以优化激光眼底镜成像质量。

可选地，参考图7，第一透镜组1包括多元目镜12和第一透镜11。振镜2的镜面通过第一透镜11与多元目镜12的物空间的第一焦平面光学共轭，以能够调整光线进入人眼的角度，第一透镜11的焦点位于多元目镜12的虚拟焦平面上。

具体的，参考图7，振镜2的镜面通过第一透镜11与多元目镜12的物空间的第一焦平面光学共轭。根据光路的可逆性，当光线从视网膜发出并朝着多远目镜12传播时，无论光线在眼球前表面的入射角度如何，光线能够彼此平行的穿过第一透镜11然后投射向振镜2。第一透镜11的焦点位于多元目镜12的虚拟焦平面上，使得振镜2与多元目镜12的第一焦平面光学共轭。为了将光线耦合到眼球，眼球的物空间中的焦点位于多远目镜12的第一焦平面上，这样设置的好处是，可以通过振镜2在水平方向和/或在竖直方向转动，能够调整测量光线进入眼球前表面的角度。通过多元目镜12，消除了球差等多种像差，使得从视网膜反射出的光线能够清晰的投射到振镜，从而射入莫尔纹测量模块实现对视网膜屈光度的测量。

示例性地，参考图7，多元目镜12包括沿光路依次排列的5个透镜，其中，5个透镜包括4个凸透镜和1个凹透镜。在其他实施方式中，多元目镜12还可以包括其他数量，以及类型的透镜。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，包括第一透镜组、振镜和莫尔纹测量模块，所述振镜位于所述第一透镜组与所述莫尔纹测量模块之间的光路上；

所述第一透镜组包括至少一个透镜；

所述振镜在水平方向和/或在竖直方向转动；

所述莫尔纹测量模块用于通过莫尔纹测量视网膜发射光束的聚散度，从而实现视网膜屈光地形图测量。

2.根据权利要求1所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，还包括激光光源和第一半反射半透镜；

所述激光光源发射的激光光束，穿过所述第一半反射半透镜后沿第一光学路径投射至所述振镜；所述视网膜发射的光束被所述振镜反射后沿所述第一光学路径投射至所述第一半反射半透镜，经所述第一半反射半透镜反射至所述莫尔纹测量模块。

3.根据权利要求2所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，所述激光光束为不可见光。

4.根据权利要求1所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，所述莫尔纹测量模块包括依次设置的第一光栅、观察屏和相机。

5.根据权利要求4所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，所述莫尔纹测量模块还包括第二光栅，所述第一光栅中光栅单元的延伸方向与所述第二光栅中光栅单元的延伸方向交叉；

所述第二光栅位于所述第一光栅与所述观察屏之间。

6.根据权利要求4所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，所述第一光栅为柱镜光栅，所述观察屏位于所述柱镜光栅的焦点处。

7.根据权利要求4所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，所述莫尔纹测量模块还包括扩束透镜组，所述扩束透镜组位于所述振镜与所述第一光栅之间的光学路径上，包括至少一个透镜，用于扩大投射至所述第一光栅的光束口径。

8.根据权利要求1所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，在进行扫描时，控制所述振镜非均匀扫描所述视网膜。

9.根据权利要求2所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，还包括第二半反射半透镜、第二透镜组和传感装置；

被所述第一半反射半透镜反射的光束，投射至所述第二半反射半透镜，被所述第二半反射半透镜反射至所述第二透镜组；穿过所述第二半反射半透镜的光束投射至所述莫尔纹测量模块；

其中，所述传感装置通过所述第二透镜组与所述振镜的镜面光学共轭。

10.根据权利要求1所述的视网膜屈光地形图测量装置，其特征在于，所述第一透镜组包括多元目镜和第一透镜；

所述振镜的镜面通过所述第一透镜与所述多元目镜的物空间的第一焦平面光学共轭，以能够调整光线进入人眼的角度，所述第一透镜的焦点位于所述多元目镜的虚拟焦平面上。