CN117838038A - 验光装置和验光方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种验光装置和验光方法，验光装置包括第一光源、分光组件、第一光电探测器、处理器以及屈光矫正组件，第一光源用于向被测者的眼球发出光线；分光组件设置在第一光源至眼球的光路上，分光组件被设置成将经过分光组件的光线分为两路相干光后进行合并；第一光电探测器被设置成接收第一光源发出的、且被眼球的眼底和角膜反射的光线；处理器与第一光电探测器连接，处理器被设置成至少基于第一光电探测器的电信号获得眼球的眼轴长度；屈光矫正组件被设置成补偿眼球的客观屈光误差。本申请提供的验光装置和验光方法，提高了第一光电探测器接收到的短相干干涉信号的信噪比，使得眼轴测量结果更加稳定和准确。

Description

验光装置和验光方法

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，具体涉及验光装置和验光方法。

背景技术

屈光不正已成为一个全球性公共卫生问题。研究预测，到2050年，全球近视患者将达到47.58亿(占世界总人口的49.8％)，高度近视患者将达到9.38亿(占世界总人口的9.8％)。高度近视可能会导致严重并发症，如白内障、视网膜脱落、黄斑裂孔、青光眼等，严重者甚至会致盲，且不可逆转。

屈光不正筛查是近视防控的基础。在进行屈光不正筛查时，有时需要测量眼轴长度，以区分轴性近视和非轴性近视。

眼轴长度可以基于光干涉原理进行测量，在基于光干涉原理进行眼轴测量时，需要通过角膜和眼底的视网膜反射的光的干涉结果来获得眼轴长度。然而，基于光干涉原理对屈光不正的眼球进行眼轴测量时，测量的结果不稳定甚至无法测量。

发明内容

本申请的发明人发现，角膜反射光为发散光且随个体差异不大，而眼底的视网膜反射光根据眼球的屈光状态可能为发散光(远视)、平行光(正视)或会聚光(近视)，且聚散程度随屈光度数的增大而增大，使得无法通过固定的聚焦光学器件将不同屈光度数眼的角膜和视网膜反射光斑重合，造成眼轴测量结果不稳定甚至无法测量。

为至少部分地解决上述问题，根据本申请的一个方面，本申请的实施例提供一种验光装置，验光装置包括第一光源、分光组件、第一光电探测器、处理器以及屈光矫正组件，第一光源用于向被测者的眼球发出光线；分光组件设置在第一光源至眼球的光路上，分光组件被设置成将经过分光组件的光线分为两路相干光后进行合并，且其中一路相干光的光程固定，另一路相干光的光程可调；第一光电探测器被设置成接收第一光源发出的、且被眼球的眼底和角膜反射的光线，第一光电探测器能够将接收到的光线转化为相应的电信号；处理器与第一光电探测器连接，处理器被设置成至少基于第一光电探测器的电信号获得眼球的眼轴长度；屈光矫正组件被设置成补偿眼球的客观屈光误差，其中，第一光源发出的光线经分光组件和屈光矫正组件后到达眼球，经眼球的眼底和角膜反射后，经屈光矫正组件到达第一光电探测器。

在一些实施例中，验光装置还包括聚焦透镜组件，聚焦透镜组件设置在屈光矫正组件和第一光电探测器之间的光路上，眼球的眼底和角膜反射的光线经聚焦透镜组件聚焦后，被第一光电探测器接收。

在一些实施例中，聚焦透镜组件包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，眼球的眼底和角膜反射的光线经第一聚焦透镜和第二聚焦透镜聚焦后，被第一光电探测器接收；其中，第一聚焦透镜对眼球的眼底和角膜反射的光线进行聚焦，第二聚焦透镜的中部为不具有聚焦能力的透光部，第二聚焦透镜的位于透光部周向边缘的部分为具有聚焦能力的聚光部，以使得分别被眼球的眼底和角膜反射的光线在第一光电探测器上的聚焦光斑重合。

在一些实施例中，透光部为通孔结构或平面透镜结构。

在一些实施例中，验光装置还包括起偏器、偏振分光棱镜以及四分之一波片，起偏器设置于分光组件与屈光矫正组件之间的光路上，用于将从分光组件出射的光变为S偏振光；偏振分光棱镜设置于起偏器和屈光矫正组件之间的光路上，且同时位于第一光电探测器与屈光矫正组件之间的光路上，偏振分光棱镜能够反射S偏振光并透射P偏振光；四分之一波片设置于偏振分光棱镜与屈光矫正组件之间的光路上；其中，第一光源发出的光线依次经过分光组件、起偏器到达偏振分光棱镜，经偏振分光棱镜反射后，依次经过四分之一波片、屈光矫正组件到达眼球，经眼球的眼底和角膜反射的光线依次经过屈光矫正组件、四分之一波片到达偏振分光棱镜，经偏振分光棱镜透射后，到达第一光电探测器。

在一些实施例中，验光装置还包括第一分光镜、波前传感器、第一中继望远镜以及检偏器，第一分光镜设置于偏振分光棱镜和屈光矫正组件之间的光路上；第一分光镜还设置于偏振分光棱镜和波前传感器之间的光路上，波前传感器能够将接收到的光线转化为相应的电信号，波前传感器与处理器连接，处理器还被设置成至少基于波前传感器的电信号获得眼球的客观屈光误差；第一中继望远镜设置于第一分光镜和波前传感器之间的光路上；检偏器设置于第一分光镜和第一中继望远镜之间的光路上，检偏器与起偏器的偏振态相互正交，由第一光源发出的光线经起偏器变为S偏振光后，由偏振分光棱镜反射至第一分光镜，然后经第一分光镜反射，穿过屈光矫正组件能够到达眼球的眼底，被眼底反射的光穿过屈光矫正组件，经第一分光镜透射后，依次穿过检偏器和第一中继望远镜，到达波前传感器；其中，四分之一波片可移出地设置于偏振分光棱镜与屈光矫正组件之间的光路上，在通过波前传感器获得眼球的客观屈光数据时，四分之一波片被移出偏振分光棱镜与屈光矫正组件之间的光路。

在一些实施例中，第一中继望远镜中间的焦点处设置有滤波孔。

在一些实施例中，验光装置还包括第二分光镜、视标显示装置以及视标成像物镜，第二分光镜设置于屈光矫正组件和检偏器之间的光路上，由眼球的眼底反射的光线能够透过第二分光镜到达波前传感器；视标显示装置显示的视标图像能够经第二分光镜反射后，穿过屈光矫正组件投射到眼球；视标显示装置显示的视标图像能够穿过视标成像物镜投射到第二分光镜。

在一些实施例中，验光装置还包括第三分光镜、第二光源、第四分光镜、第二光电探测器以及第三聚焦透镜，第一光源发出的光线经第三分光镜到达分光组件；第二光源发出的光线经第三分光镜到达分光组件，第二光源发出的光线的相干长度大于第一光源发出的光线的相干长度；第四分光镜设置于分光组件与屈光矫正组件之间的光路上，第四分光镜被设置成透射第一光源的光并反射第二光源的光线；第二光电探测器能够接收第四分光镜反射的第二光源的光线，第二光电探测器与处理器连接，第二光电探测器能够将接收到的光线转化为相应的电信号，处理器还被设置成基于第一光电探测器的电信号和第二光电探测器的电信号获得眼球的眼轴长度；第三聚焦透镜设置于第四分光镜和第二光电探测器之间的光路上，用于对第四分光镜反射的第二光源的光线进行聚焦。

在一些实施例中，第一光源为近红外宽带光源，第二光源为可见窄带激光光源。

在一些实施例中，第一光源和第三分光镜之间的光路上还设置有第一准直物镜，第二光源和第三分光镜之间的光路上还设置有第二准直物镜。

在一些实施例中，分光组件包括第五分光镜、固定直角反射棱镜以及扫描直角反射棱镜，扫描直角反射棱镜与第五分光镜的间距可调；其中，到达第五分光镜的光线被第五分光镜透射和反射为两路光线，其中一路光线被固定直角反射棱镜从第五分光镜的一侧反射回第五分光镜的第一位置，另一路光线被扫描直角反射棱镜从第五分光镜的另一侧反射回第五分光镜的第一位置，两路光线在第一位置分别被第五分光镜透射和反射后，合并为一路光线射出。

在一些实施例中，屈光矫正组件包括离焦补偿组件和散光补偿组件，离焦补偿组件用于补偿眼球的离焦，散光补偿组件用于补偿眼球的散光。

在一些实施例中，离焦补偿组件包括第二中继望远镜。

在一些实施例中，散光补偿组件包括柱面镜对。

根据本申请的另一个方面，本申请的实施例还提供一种验光方法，验光方法通过如本申请任一实施例提供的验光装置执行，验光方法包括：获取被测者眼球的客观屈光误差；基于客观屈光误差，通过屈光矫正组件对眼球的客观屈光误差进行补偿；将第一光源发出的光线利用分光组件形成两路相干光，并使得相干光穿过屈光矫正组件到达眼球的角膜和眼底，其中，一路相干光的光程固定，另一路相干光的光程可调；调节光程可调的一路相干光的光程，并通过第一光电探测器接收眼球的角膜和眼底反射的且穿过屈光矫正组件的光线，获取干涉结果；至少基于干涉结果，获取眼球的眼轴长度。

本申请的实施例提供的验光装置和验光方法，在基于光干涉原理进行眼轴测量时，通过屈光矫正组件对人眼屈光误差进行矫正后再获取眼轴长度的数据，消除了眼底的视网膜反射光聚散程度随屈光度数的变化，增加了视网膜反射光和角膜反射光在第一光电探测器上的聚焦光斑重合度，提高了第一光电探测器接收到的短相干干涉信号的信噪比，使得眼轴测量结果更加稳定和准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请的实施例提供的验光装置的原理图；

图2是本申请的实施例提供的聚焦透镜组件的结构示意图，其中左图为第一聚焦透镜和第二聚焦透镜的侧视图，右图为第二聚焦透镜的正视图；

图3是本申请的实施例提供的聚焦透镜组件对角膜反射光和眼底的视网膜反射光的聚焦示意图，其中，蓝色线条示意出了角膜反射光，绿色线条示意出了眼底的视网膜反射光；

图4是本申请的实施例提供的长相干干涉测距原理图。

附图标记如下：

1、眼球；2、第二中继望远镜；3、柱面镜对；4、第一分光镜；5、第二分光镜；6、检偏器；7、第一中继望远镜；8、滤波孔；9、波前传感器；10、反射镜；11、视标成像物镜；12、视标显示装置；13、四分之一波片；14、偏振分光棱镜；15、聚焦透镜组件；16、第一光电探测器；17、第四分光镜；18、第三聚焦透镜；19、第二光电探测器；20、起偏器；21、固定直角反射棱镜；22、第五分光镜；23、第三分光镜；24、第一准直物镜；25、第一光源；26、第二准直物镜；27、第二光源；28、扫描直角反射棱镜。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的优选实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请要求保护的范围。

本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

根据本申请的一个方面，本申请的实施例提供一种验光装置。图1是本申请的实施例提供的验光装置的原理图，如图1所示，验光装置包括第一光源25、分光组件、第一光电探测器16、处理器以及屈光矫正组件。

第一光源25用于向被测者的眼球1发出光线。示例性地，第一光源25可以为近红外宽带光源，近红外宽带光源具有较短的相干长度，有利于眼轴长度的测量。第一光源25发出的光线可以通过验光装置的光路结构到达被测者的眼球1。

分光组件设置在第一光源25至眼球1的光路上，分光组件被设置成将经过分光组件的光线分为两路相干光后进行合并，且其中一路相干光的光程固定，另一路相干光的光程可调。分光组件用于将第一光源25的光分为两路相干光并进行合并，使得两路相干光能沿同一光路到达被测者的眼球1，通过调节其中一路相干光的光程，实现两路相干光在被眼球1反射后发生干涉，可以通过第一光电探测器16对干涉结果进行检测。此处的光程可以为第一光源25发出的光到达眼球1并被眼球1反射后到达第一光电探测器16的路程。

第一光电探测器16被设置成接收第一光源25发出的、且被眼球1的眼底和角膜反射的光线，第一光电探测器16能够将接收到的光线转化为相应的电信号。示例性地，第一光电探测器16可以为光电二极管、光电倍增管或雪崩光电二极管中的一种。第一光电探测器16用于检测第一光源25发出的两路相干光的干涉结果，并将干涉结果转化为相应的电信号。处理器与第一光电探测器16连接，处理器被设置成至少基于第一光电探测器16的电信号获得眼球1的眼轴长度。示例性地，处理器可以基于第一光电探测器16的电信号和分光组件的光程调整量来获得眼轴长度；还可以通过如下文所述的其他方式获得眼轴长度。

屈光矫正组件被设置成补偿眼球1的客观屈光误差，其中，第一光源25发出的光线经分光组件和屈光矫正组件后到达眼球1，经眼球1的眼底和角膜反射后，经屈光矫正组件到达第一光电探测器16，通过这种设置方式，可以使得在进行眼轴的测量时，被眼底的视网膜反射的相干光，被屈光矫正组件消除眼球1的光学系统屈光度对光线的影响后，再被第一光电探测器16接收。客观屈光误差可以通过本申请其他实施例提供的验光装置获得，也可以通过其他手段或装置获得，本申请对此不作限定。

本申请的实施例提供的验光装置和验光方法，在基于光干涉原理进行眼轴测量时，由于人眼屈光度(很少超过15D)远小于角膜反射光的光焦度(～256D)，因此人眼屈光误差补偿对角膜反射光聚散程度的影响很小，在一定程度上可以忽略，通过屈光矫正组件对人眼屈光误差进行矫正后再获取眼轴长度的数据，消除了眼底视网膜反射光的聚散程度随屈光度数的变化，增加了视网膜反射光和角膜反射光在第一光电探测器16上的聚焦光斑重合度，提高了第一光电探测器16接收到的短相干干涉信号的信噪比，使得眼轴测量结果更加稳定和准确。

在一些实施例中，验光装置还包括聚焦透镜组件15，聚焦透镜组件15设置在屈光矫正组件和第一光电探测器16之间的光路上，眼球1的眼底和角膜反射的光线经聚焦透镜组件15聚焦后，被第一光电探测器16接收。聚焦透镜组件15能够对眼球1的眼底和角膜反射的光线进行聚焦，使二者在第一光电探测器16上的光斑重合，并与第一光电探测器16的靶面大小匹配，以更好地被第一光电探测器16检测。

结合图2和图3，在一些实施例中，聚焦透镜组件15包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，眼球1的眼底和角膜反射的光线经第一聚焦透镜和第二聚焦透镜聚焦后，被第一光电探测器16接收；其中，第一聚焦透镜对眼球1的眼底和角膜反射的光线进行聚焦，第二聚焦透镜的中部为不具有聚焦能力的透光部，第二聚焦透镜的位于透光部周向边缘的部分为具有聚焦能力的聚光部，以使得分别被眼球1的眼底和角膜反射的光线在第一光电探测器16上的聚焦光斑重合。本实施例中，眼底视网膜反射的光线和角膜反射的光线经屈光矫正组件后，视网膜反射光(绿色线条)为平行光，其在第一光电探测器16上的聚焦状态不随屈光状态的变化而变化，而角膜反射光(蓝色线条)发散角度大(光焦度约256D)，屈光矫正组件对角膜反射光聚散程度的影响很小，在一定程度上可以忽略，由此导致角膜反射光和视网膜反射光汇聚在第一光电探测器16上时所需的聚焦程度不同，如果使用单一聚焦度的聚焦透镜聚焦，会导致角膜反射光和视网膜反射光在第一光电探测器16上聚焦光斑重合度低。因此，本实施例中，通过第一聚焦透镜和第二聚焦透镜组合的方式对角膜反射光和视网膜反射光进行聚焦，其中，第二聚焦透镜的中部形成不具有聚焦能力的透光部，而透光部周向边缘部分为具有聚焦能力的聚光部，从而使得第二聚焦透镜的中部不对视网膜反射光进行聚焦，而边缘部分对角膜反射光进行聚焦，也就是说，角膜反射光可以被第一聚焦透镜和第二聚焦透镜共同聚焦，而视网膜反射光仅被第一聚焦透镜聚焦，从而满足角膜反射光和视网膜反射光不同的聚焦需求，使得角膜反射光和视网膜反射光在第一光电探测器16上的聚焦光斑最大限度地重合，提高第一光电探测器16的信噪比，进而提高了眼轴测量的准确度，同时还能够使角膜反射光和视网膜反射光在第一光电探测器16上的聚焦光斑与第一光电探测器16的靶面大小更好地匹配。第一聚焦透镜可以为分离式聚焦透镜或胶合式聚焦透镜，第二聚焦透镜可以为平顶聚焦透镜。在一些实施例中，透光部可以为通孔结构或平面透镜结构。

请继续参阅图1，在一些实施例中，验光装置还包括起偏器20、偏振分光棱镜14以及四分之一波片13，起偏器20设置于分光组件与屈光矫正组件之间的光路上，用于将从分光组件出射的光变为S偏振光；偏振分光棱镜14设置于起偏器20和屈光矫正组件之间的光路上，且同时位于第一光电探测器16与屈光矫正组件之间的光路上，偏振分光棱镜14能够反射S偏振光并透射P偏振光；四分之一波片13设置于偏振分光棱镜14与屈光矫正组件之间的光路上；其中，第一光源25发出的光线依次经过分光组件、起偏器20到达偏振分光棱镜14，经偏振分光棱镜14反射后，依次经过四分之一波片13、屈光矫正组件到达眼球1，经眼球1的眼底和角膜反射的光线依次经过屈光矫正组件、四分之一波片13到达偏振分光棱镜14，经偏振分光棱镜14透射后，到达第一光电探测器16。偏振分光棱镜14可以为偏振立方分光棱镜，本实施例中，通过起偏器20将通过起偏器20的光变为S偏振光，然后通过四分之一波片13将S偏振光变为圆偏振光，圆偏振光被眼球1反射后，通过四分之一波片13再将圆偏振光变为P偏振光，使其能够完全透过偏振分光棱镜14，提高眼底和角膜反射光的光能利用率，从而提高第一光电探测器16接收的光的强度。

在一些实施例中，验光装置还包括第一分光镜4、波前传感器9、第一中继望远镜7以及检偏器6，第一分光镜4设置于偏振分光棱镜14和屈光矫正组件之间的光路上；第一分光镜4还设置于偏振分光棱镜14和波前传感器9之间的光路上，波前传感器9能够将接收到的光线转化为相应的电信号，波前传感器9与处理器连接，处理器还被设置成至少基于波前传感器9的电信号获得眼球1的客观屈光误差；第一中继望远镜7设置于第一分光镜4和波前传感器9之间的光路上；检偏器6设置于第一分光镜4和第一中继望远镜7之间的光路上，检偏器6与起偏器20的偏振态相互正交，由第一光源25发出的光线经起偏器20变为S偏振光后，由偏振分光棱镜14反射至第一分光镜4，然后经第一分光镜4反射，穿过屈光矫正组件能够到达眼球1的眼底，被眼底反射的光穿过屈光矫正组件，经第一分光镜4透射后，依次穿过检偏器6和第一中继望远镜7，到达波前传感器9；其中，四分之一波片13可移出地设置于偏振分光棱镜14与屈光矫正组件之间的光路上，在通过波前传感器9获得眼球1的客观屈光数据时，四分之一波片13被移出偏振分光棱镜14与屈光矫正组件之间的光路。

本实施例中，第一分光镜4、第一中继望远镜7、波前传感器9以及检偏器6能够共用眼轴测量光路中的第一光源25，实现屈光客观测量功能，第一分光镜4能够连接眼轴测量光路和屈光客观测量光路。通过设置检偏器6，能够过滤被光路结构中的光学器件(如屈光矫正组件中的第二中继望远镜2、柱面镜对3等)以及角膜向波前传感器9反射的偏振光，以减小测量误差，而被眼底反射的光线变为非偏振光，其与检偏器6偏振态一致的光能够穿过检偏器6到达波前传感器9，以获得眼球1的客观屈光误差。屈光客观测量可以通过波前测量技术、检影验光技术、条栅聚焦验光技术、Scheiner盘验光技术和刀刃测量验光技术等技术实现，波前传感器9可以为基于微透镜阵列的哈特曼波前传感器、基于微棱镜阵列的哈特曼波前传感器、曲率波前传感器、角锥波前传感器中的一种。

在一些实施例中，第一中继望远镜7中间的焦点处设置有滤波孔8，滤波孔8能够进一步滤除光路中的轴外杂散光。

在一些实施例中，验光装置还包括第二分光镜5、视标显示装置12以及视标成像物镜11，第二分光镜5设置于屈光矫正组件和检偏器6之间的光路上，由眼球1的眼底反射的光线能够透过第二分光镜5到达波前传感器9；视标显示装置12显示的视标图像能够经第二分光镜5反射后，穿过屈光矫正组件投射到眼球1；视标显示装置12显示的视标图像能够穿过视标成像物镜11投射到第二分光镜5。本实施例中，第二分光镜5、视标显示装置12以及视标成像物镜11形成主觉验光光路，可以用于进行裸眼和矫正视力测试，第二分光镜5能够连接主觉验光光路和屈光客观测量光路。示例性地，视标显示装置12可以为CRT显示器、商用投影仪、液晶显示器、等离子体显示器、场致发光显示器、有机发光显示器中的一种。视标成像物镜11和第二分光镜5之间的光路上还可以设置有反射镜10，反射镜10可以改变光的传播方向，有利于控制验光装置的体积。

在一些实施例中，验光装置还包括第三分光镜23、第二光源27、第四分光镜17、第二光电探测器19以及第三聚焦透镜18，第一光源25发出的光线经第三分光镜23到达分光组件；第二光源27发出的光线经第三分光镜23到达分光组件，第二光源27发出的光线的相干长度大于第一光源25发出的光线的相干长度；第四分光镜17设置于分光组件与屈光矫正组件之间的光路上，第四分光镜17被设置成透射第一光源25的光并反射第二光源27的光线；第二光电探测器19能够接收第四分光镜17反射的第二光源27的光线，第二光电探测器19与处理器连接，第二光电探测器19能够将接收到的光线转化为相应的电信号，处理器还被设置成基于第一光电探测器16的电信号和第二光电探测器19的电信号获得眼球1的眼轴长度；第三聚焦透镜18设置于第四分光镜17和第二光电探测器19之间的光路上，用于对第四分光镜17反射的第二光源27的光线进行聚焦。第二光源27具有较长的相干长度，相干性较好，可以实现长相干测距。第三分光镜23可以为立方分光棱镜。在一些实施例中，第二光源27为可见窄带激光光源。

本实施例中，第二光源27、第四分光镜17、第二光电探测器19以及第三聚焦透镜18形成测距光路；第三分光镜23用于将第二光源27接入光路，并且能够与第一光源25共用分光组件、起偏器20等光路结构；第四分光镜17用于将第二光源27的光引出，使其能够到达第二光电探测器19。处理器能够同时获得第一光电探测器16和第二光电探测器19的电信号，并基于第一光电探测器16和第二光电探测器19的电信号，更精确地获得眼轴长度。具体地，在进行眼轴测量时，第一光源25和第二光源27的光线沿相同的路径通过分光组件，调节分光组件以改变光程可调的一路相干光的光程，第一光源25和第二光源27所分出的一路光程可调的相干光的光程均同时得到调整，采集第一光电探测器16和第二光电探测器19的电信号，对电信号进行处理，获得眼轴长度。结合图4，处理流程如下：首先，确定第一光电探测器16上角膜和视网膜短相干干涉峰中心(图4上图中的两条竖线)之间的距离D，该距离通过测量干涉峰之间第二光电探测器19上长相干正弦干涉信号(图4下图示出)的相位差得到，采用的计算公式为：D＝λN/(2n)，其中λ为可见窄带激光的波长，N为角膜和视网膜干涉峰之间完整长相干正弦干涉信号的个数，n为空气在波长λ下的折射率；其次，计算眼轴长度AL，采用的计算公式为：AL＝D/n_eye，其中n_eye为人眼在近红外宽带光源中心波长下的平均折射率。

在一些实施例中，第一光源25和第三分光镜23之间的光路上还设置有第一准直物镜24，第二光源27和第三分光镜23之间的光路上还设置有第二准直物镜26。第一准直物镜24可以用于对第一光源25发出的光线进行准直，第二准直物镜26可以用于对第二光源27发出的光线将进行准直。

结合图1，在一些实施例中，分光组件包括第五分光镜22、固定直角反射棱镜21以及扫描直角反射棱镜28，扫描直角反射棱镜28与第五分光镜22的间距可调；其中，到达第五分光镜22的光线被第五分光镜22透射和反射为两路光线，其中一路光线被固定直角反射棱镜21从第五分光镜22的一侧反射回第五分光镜22的第一位置，另一路光线被扫描直角反射棱镜28从第五分光镜22的另一侧反射回第五分光镜22的第一位置，两路光线在第一位置分别被第五分光镜22透射和反射后，合并为一路光线射出。第五分光镜22可以为立方分光棱镜。本实施例中，通过改变扫描直角反射棱镜28与第五分光镜22之间的间距，实现对经过扫描直角反射棱镜28的光线的光程调整。本实施例中，透过偏振立方分光棱镜的光经聚焦透镜组件15后聚焦在第一光电探测器16上，通过移动扫描直角反射棱镜28，当且仅当角膜反射光和眼底的视网膜反射光之间的光程差小于第一光源25的相干长度时二者发生干涉，第一光电探测器16的输出信号出现极大值。与此同时，打开第二光源27，其发出的光由第二准直物镜26准直，经第三分光镜23，被第五分光镜22分成两束，反射光进入扫描直角反射棱镜28，透射光进入固定直角反射棱镜21，经两次反射后沿与入射光平行的方向射出，经第五分光镜22合成一束，透过起偏器20，经第四分光镜17反射后透过第三聚焦透镜18聚焦在第二光电探测器19上，通过移动扫描直角反射棱镜28，每移动第二光源27发出的光的一个波长的距离，第二光电探测器19的输出信号出现极大值。同步采集第一光电探测器16和第二光电探测器19的电信号，传输到处理器进行分析处理得到眼轴长度。

在一些实施例中，屈光矫正组件包括离焦补偿组件和散光补偿组件，离焦补偿组件用于补偿眼球1的离焦，散光补偿组件用于补偿眼球1的散光。

在一些实施例中，离焦补偿组件包括第二中继望远镜2，对眼球1进行验光时，眼球1的瞳孔位于第一中继望远镜7人眼侧的焦面上，第二中继望远镜2中可以包括两个透镜，通过改变两个透镜的间距实现对离焦的补偿。可以根据(1)式来进行离焦矫正：

D＝(d-f₁-f₂)/f₁f₂ (1)

其中，D为可矫正的离焦，f₁、f₂分别为第二中继望远镜2中两个透镜的焦距，d为第二中继望远镜2中两个透镜在光轴方向上的距离，通过沿光轴方向整体移动图1中虚线框部分，改变第二中继望远镜2中两个透镜在光轴上的距离，实现对眼球1离焦的连续矫正。

在一些实施例中，散光补偿组件包括柱面镜对3。对眼球1进行验光时，柱面镜对3可以设置在眼球1瞳孔的共轭位置处。示例性地，柱面镜对3可以为光焦度大小相同或不同的平凹/平凸柱面镜对、平凹/平凹柱面镜对、平凸/平凸柱面镜对，通过改变柱面镜对3的旋转角度，可以实现对散光的补偿。可以根据(2)式来进行散光矫正：

C＝2F_ccos(a₁-a₂),φ＝(a₁+a₂)/2 (2)

其中，C和φ分别为可矫正的散光大小和轴向，F_c为柱面镜对3中单个柱面镜的散光大小，a₁和a₂是柱面镜对3中两个柱面镜的散光轴向，通过分别旋转柱面镜对3中的单片柱面镜，实现对眼球1散光的连续矫正。

在一些优选实施例中，结合屈光客观测量光路，在客观测量人眼屈光误差的基础上，通过光学内调焦和旋转柱面镜对3人眼屈光误差进行连续精准矫正，该方法无需插片，矫正效率高。在对眼球1屈光误差补偿完成后，即可以进行眼轴长度的测量。也就是说，本申请的实施例提供的验光装置，集成屈光客观测量光路、主觉验光光路、屈光矫正光路和眼轴测量光路，在一台设备上同时具备人眼屈光误差客观测量、裸眼和矫正视力评估以及眼轴长度测量功能，一次性获取眼部健康数据，大幅提高近视筛查的效率，同时为眼科门诊快速分诊提供新的手段，提高分诊效率并降低医疗成本。

在屈光误差补偿前后，进行裸眼和矫正视力测试。根据测试结果可以分为以下几种情况：

1、无屈光不正且裸眼视力正常，则人眼正常；

2、无屈光不正但裸眼视力异常，则人眼可能存在其他眼病，需要配合其他眼科检查(如眼底照相等)进行明确；

3、有屈光不正但矫正视力正常，则人眼仅存在屈光不正，给出屈光测量值；

4、有屈光不正且矫正视力异常，则人眼除了屈光不正之外，可能还存在其他眼病，需要配合其他眼科检查进行明确。

根据眼轴测量结果，对单纯屈光不正可以分为以下两种情况：

1、有屈光不正，矫正视力正常，眼轴正常，则人眼为非轴性屈光不正；

2、有屈光不正，矫正视力正常，眼轴异常，则人眼为轴性屈光不正。

根据本申请的另一个方面，本申请的实施例还提供一种验光方法，验光方法通过如本申请任一实施例提供的验光装置执行，验光方法包括：获取被测者眼球1的客观屈光误差；基于客观屈光误差，通过屈光矫正组件对眼球1的客观屈光误差进行补偿；将第一光源25发出的光线利用分光组件形成两路相干光，并使得相干光穿过屈光矫正组件到达眼球1的角膜和眼底，其中，一路相干光的光程固定，另一路相干光的光程可调；调节光程可调的一路相干光的光程，并通过第一光电探测器16接收眼球1的角膜和眼底反射的且穿过屈光矫正组件的光线，获取干涉结果；至少基于干涉结果，获取眼球1的眼轴长度。

本申请的实施例提供的验光方法，在基于光干涉原理进行眼轴测量时，通过屈光矫正组件对人眼屈光误差进行矫正后再获取眼轴长度的数据，消除了眼底的视网膜反射光聚散程度随屈光度数的变化，增加了视网膜反射光和角膜反射光在第一光电探测器16上的聚焦光斑重合度，提高了第一光电探测器16接收到的短相干干涉信号的信噪比，使得眼轴测量结果更加稳定和准确。

基于上述本申请的各实施例，在没有明确否定或冲突的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。

Claims (10)

1.一种验光装置，其特征在于，包括：

第一光源，所述第一光源用于向被测者的眼球发出光线；

分光组件，所述分光组件设置在所述第一光源至所述眼球的光路上，所述分光组件被设置成将经过所述分光组件的光线分为两路相干光后进行合并，且其中一路相干光的光程固定，另一路相干光的光程可调；

第一光电探测器，所述第一光电探测器被设置成接收所述第一光源发出的、且被所述眼球的眼底和角膜反射的光线，所述第一光电探测器能够将接收到的光线转化为相应的电信号；

处理器，所述处理器与所述第一光电探测器连接，所述处理器被设置成至少基于所述第一光电探测器的电信号获得所述眼球的眼轴长度；

屈光矫正组件，所述屈光矫正组件被设置成补偿所述眼球的客观屈光误差，其中，所述第一光源发出的光线经所述分光组件和所述屈光矫正组件后到达所述眼球，经所述眼球的眼底和角膜反射后，经所述屈光矫正组件到达所述第一光电探测器。

2.根据权利要求1所述的验光装置，其特征在于，还包括聚焦透镜组件，所述聚焦透镜组件设置在所述屈光矫正组件和所述第一光电探测器之间的光路上，所述眼球的眼底和角膜反射的光线经所述聚焦透镜组件聚焦后，被所述第一光电探测器接收。

3.根据权利要求2所述的验光装置，其特征在于，

所述聚焦透镜组件包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，所述眼球的眼底和角膜反射的光线经所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜聚焦后，被所述第一光电探测器接收；

其中，所述第一聚焦透镜对所述眼球的眼底和角膜反射的光线进行聚焦，所述第二聚焦透镜的中部为不具有聚焦能力的透光部，所述第二聚焦透镜的位于所述透光部周向边缘的部分为具有聚焦能力的聚光部，以使得分别被所述眼球的眼底和角膜反射的光线在所述第一光电探测器上的聚焦光斑重合；

优选地，所述透光部为通孔结构或平面透镜结构。

4.根据权利要求1所述的验光装置，其特征在于，还包括：

起偏器，所述起偏器设置于所述分光组件与所述屈光矫正组件之间的光路上，用于将从所述分光组件出射的光变为S偏振光；

偏振分光棱镜，所述偏振分光棱镜设置于所述起偏器和所述屈光矫正组件之间的光路上，且同时位于所述第一光电探测器与所述屈光矫正组件之间的光路上，所述偏振分光棱镜能够反射S偏振光并透射P偏振光；

四分之一波片，所述四分之一波片设置于所述偏振分光棱镜与所述屈光矫正组件之间的光路上；

其中，所述第一光源发出的光线依次经过所述分光组件、所述起偏器到达所述偏振分光棱镜，经所述偏振分光棱镜反射后，依次经过所述四分之一波片、所述屈光矫正组件到达所述眼球，经所述眼球的眼底和角膜反射的光线依次经过所述屈光矫正组件、四分之一波片到达所述偏振分光棱镜，经所述偏振分光棱镜透射后，到达所述第一光电探测器。

5.根据权利要求4所述的验光装置，其特征在于，还包括：

第一分光镜，所述第一分光镜设置于所述偏振分光棱镜和所述屈光矫正组件之间的光路上；

波前传感器，所述第一分光镜还设置于所述偏振分光棱镜和所述波前传感器之间的光路上，所述波前传感器能够将接收到的光线转化为相应的电信号，所述波前传感器与所述处理器连接，所述处理器还被设置成至少基于所述波前传感器的电信号获得所述眼球的客观屈光误差；

第一中继望远镜，所述第一中继望远镜设置于所述第一分光镜和所述波前传感器之间的光路上；

检偏器，所述检偏器设置于所述第一分光镜和所述第一中继望远镜之间的光路上，所述检偏器与所述起偏器的偏振态相互正交，由所述第一光源发出的光线经所述起偏器变为S偏振光后，由所述偏振分光棱镜反射至所述第一分光镜，然后经所述第一分光镜反射，穿过所述屈光矫正组件能够到达所述眼球的眼底，被眼底反射的光穿过所述屈光矫正组件，经所述第一分光镜透射后，依次穿过所述检偏器和所述第一中继望远镜，到达所述波前传感器；

其中，所述四分之一波片可移出地设置于所述偏振分光棱镜与所述屈光矫正组件之间的光路上，在通过所述波前传感器获得所述眼球的客观屈光数据时，所述四分之一波片被移出所述偏振分光棱镜与所述屈光矫正组件之间的光路；

优选地，所述第一中继望远镜中间的焦点处设置有滤波孔。

6.根据权利要求5所述的验光装置，其特征在于，还包括：

第二分光镜，所述第二分光镜设置于所述屈光矫正组件和所述检偏器之间的光路上，由所述眼球的眼底反射的光线能够透过所述第二分光镜到达所述波前传感器；

视标显示装置，所述视标显示装置显示的视标图像能够经所述第二分光镜反射后，穿过所述屈光矫正组件投射到所述眼球；

视标成像物镜，所述视标显示装置显示的视标图像能够穿过所述视标成像物镜投射到所述第二分光镜。

7.根据权利要求1所述的验光装置，其特征在于，还包括：

第三分光镜，所述第一光源发出的光线经所述第三分光镜到达所述分光组件；

第二光源，所述第二光源发出的光线经所述第三分光镜到达所述分光组件，所述第二光源发出的光线的相干长度大于所述第一光源发出的光线的相干长度；

第四分光镜，所述第四分光镜设置于所述分光组件与所述屈光矫正组件之间的光路上，所述第四分光镜被设置成透射第一光源的光并反射第二光源的光线；

第二光电探测器，所述第二光电探测器能够接收所述第四分光镜反射的第二光源的光线，所述第二光电探测器与所述处理器连接，所述第二光电探测器能够将接收到的光线转化为相应的电信号，所述处理器还被设置成基于所述第一光电探测器的电信号和所述第二光电探测器的电信号获得所述眼球的眼轴长度；

第三聚焦透镜，所述第三聚焦透镜设置于所述第四分光镜和所述第二光电探测器之间的光路上，用于对所述第四分光镜反射的第二光源的光线进行聚焦；

优选地，所述第一光源为近红外宽带光源，所述第二光源为可见窄带激光光源。

优选地，所述第一光源和所述第三分光镜之间的光路上还设置有第一准直物镜，所述第二光源和所述第三分光镜之间的光路上还设置有第二准直物镜。

8.根据权利要求1所述的验光装置，其特征在于，

所述分光组件包括第五分光镜、固定直角反射棱镜以及扫描直角反射棱镜，所述扫描直角反射棱镜与所述第五分光镜的间距可调；

其中，到达所述第五分光镜的光线被所述第五分光镜透射和反射为两路光线，其中一路光线被所述固定直角反射棱镜从所述第五分光镜的一侧反射回所述第五分光镜的第一位置，另一路光线被扫描直角反射棱镜从所述第五分光镜的另一侧反射回所述第五分光镜的所述第一位置，两路光线在所述第一位置分别被所述第五分光镜透射和反射后，合并为一路光线射出。

9.根据权利要求1所述的验光装置，其特征在于，

所述屈光矫正组件包括离焦补偿组件和散光补偿组件，所述离焦补偿组件用于补偿所述眼球的离焦，所述散光补偿组件用于补偿所述眼球的散光；

优选地，所述离焦补偿组件包括第二中继望远镜；

优选地，所述散光补偿组件包括柱面镜对。

10.一种验光方法，通过如权利要求1-9任一项所述验光装置执行，其特征在于，包括：

获取被测者眼球的客观屈光误差；

基于所述客观屈光误差，通过屈光矫正组件对所述眼球的客观屈光误差进行补偿；

将第一光源发出的光线利用分光组件形成两路相干光，并使得所述相干光穿过所述屈光矫正组件到达所述眼球的角膜和眼底，其中，一路相干光的光程固定，另一路相干光的光程可调；

调节光程可调的一路相干光的光程，并通过第一光电探测器接收所述眼球的角膜和眼底反射的且穿过所述屈光矫正组件的光线，获取干涉结果；

至少基于所述干涉结果，获取所述眼球的眼轴长度。