CN114246545A - 一种眼球视光参数的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种眼球视光参数的测量装置及测量方法，该测量装置包括：光源、眼轴测量装置、像差测量装置和振镜装置；所述光源用于出射测量光，所述测量光依次经所述眼轴测量装置和所述振镜装置后入射至所述被测眼睛，所述被测眼睛反射的光经所述振镜装置后分别进入所述眼轴测量装置和所述像差测量装置；所述眼轴测量装置用于测量所述被测眼睛的眼轴长度，所述像差测量装置用于测量所述被测眼睛的像差。本方案通过将眼轴测量和像差测量功能合二为一，可以直接获得全眼球生物测量参数，测量结果更加准确，精度高。

Description

一种眼球视光参数的测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及眼球数据测量的技术领域，尤其是涉及一种眼球视光参数的测量装置及测量方法。

背景技术

我国儿童青少年近视率高居不下，近视低龄化、重度化日益严重，因用眼增加使眼睛内睫状肌疲劳，促使眼轴过早过快发育而被拉长，从而导致屈光不正。

目前使用的普通近视矫正镜片，虽然使光线进入人眼后，中央的光线聚焦在视网膜上，但周边的焦点却位于视网膜后，使得周边区域的近视被过度矫正。研究发现近视的发展和周边相对远视有关，周边视网膜图像呈在视网膜之后可刺激眼轴长度逐渐增长，使得近视度数逐渐加深。

目前国内外可以检测视网膜离焦量的设备，其原理均是在视网膜中心点0度采集图像，通过采集不同深度的眼底图像，再利用算法计算出周边离焦量。因此这些设备不能通过直接测量获得周边离焦量，并且只包含屈光度和散光信息，而不包括高阶像差，因此所测量的像差信息不全面。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种眼球视光参数的测量装置及测量方法，可以同时测量得到眼轴长度和像差的参数。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种眼球视光参数的测量装置，包括：

光源、眼轴测量装置、像差测量装置和振镜装置；所述光源用于出射测量光，所述测量光依次经所述眼轴测量装置和所述振镜装置后入射至所述被测眼睛，所述被测眼睛反射的光经所述振镜装置后分别进入所述眼轴测量装置和所述像差测量装置；所述眼轴测量装置用于测量所述被测眼睛的眼轴长度，所述像差测量装置用于测量所述被测眼睛的像差。

优选的，在上述的测量装置中，所述眼轴测量装置包括：第一分光装置、第二分光装置、固定反射装置、可动反射装置和探测装置；所述测量光经所述第一分光装置后的一部分光入射至所述固定反射装置，另一部分光入射至所述可动反射装置，所述固定反射装置和所述可动反射装置出射的光合束后依次经所述第二分光装置和所述振镜装置入射至所述被测眼睛，所述被测眼睛反射的光依次经所述振镜装置和所述第二分光装置后由所述探测装置接收；所述可动反射装置与所述第一分光装置之间的距离可调。

优选的，在上述的测量装置中，所述固定反射装置的出射光与其入射光平行或者重合，所述可动反射装置的出射光与其入射光平行或者重合。

优选的，在上述的测量装置中，所述像差测量装置包括：滤波装置和波前传感器；所述被测眼睛反射的光经所述振镜装置后先进入所述滤波装置滤波，再入射至所述波前传感器，通过所述波前传感器接收的信号得到所述被测眼睛的像差。

优选的，在上述的测量装置中，所述测量装置还包括：第三分光装置；所述被测眼睛反射的光依次经所述振镜装置和所述第三分光装置后的一部分光进入所述像差测量装置，另一部分光返回所述眼轴测量装置。

优选的，在上述的测量装置中，所述测量装置还包括：无焦装置，所述无焦装置设置在所述振镜装置与所述被测眼睛之间。

优选的，在上述的测量装置中，所述振镜装置的偏转角度为可变的，以改变所述测量光入射至所述被测眼睛的角度。

优选的，在上述的测量装置中，所述测量装置还包括：固视装置，所述固视装置用于向所述被测眼睛提供固视标以引导所述被测眼睛注视。

本发明还提供一种如上述测量装置的测量方法，所述测量方法包括：

所述光源出射的测量光依次经所述眼轴测量装置和所述振镜装置后入射至所述被测眼睛，所述被测眼睛反射的光经所述振镜装置后一部分进入所述像差测量装置进行波前像差的测量，另一部分光返回所述眼轴测量装置进行眼轴长度的测量；调整所述振镜装置的偏转角度，以改变所述测量光入射至所述被测眼睛的角度，获得不同角度下的眼轴长度和像差。

优选的，在上述的测量方法中，所述眼轴测量装置包括：分光装置、固定反射装置、可动反射装置和探测装置，所述测量光经所述分光装置后的一部分光入射至所述固定反射装置，另一部分光入射至所述可动反射装置；所述眼轴测量装置进行眼轴长度的测量具体包括：

当所述被测眼睛反射的光到达所述固定反射装置与所述可动反射装置的光程相等时，所述探测装置获得第一干涉信号，获取所述可动反射装置的第一位置；

在光路上移动所述可动反射装置，当所述探测装置获得第二干涉信号时，获取所述可动反射装置的第二位置；

获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离，作为眼轴长度。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的眼球视光参数的测量装置及测量方法中，使用眼轴测量装置和像差测量装置对被测眼睛进行同时测量，可以实现眼轴长度、屈光以及慧差、像散、场曲、畸变、色差等其他低阶和高阶像差同时测量，提高测量速度，为视力筛查节约大量的时间成本，同时像差测量装置与眼轴测量装置共享硬件，可节约成本。并且，本发明的测量装置，可直接测量获得全眼球的测量参数，测量结果更加准确，精度高。进而根据测量参数进行全眼球生物建模，根据视网膜周边离焦情况及眼轴数据精确指导配镜，配镜后可用本发明的测量装置监测人眼参数，跟踪配镜效果。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种眼球视光参数的测量装置的光路示意图；

图2为本发明实施例提供的转动装置在不同角度下的光线示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本发明除了能够测量视轴上的眼轴长度、人眼屈光以及高阶像差(如慧差、像散、场曲、畸变、色差等)之外，还能够实现人眼周边离焦量、外围眼轴长度(位于黄斑中央凹之外的视网膜外围区域的眼轴长度)以及周边的高阶像差同时测量。当然，可以根据实际需要，只测量上述参数中的一种或者几种。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种眼球视光参数的测量装置的光路示意图。如图1所示，所述测量装置包括：

光源4、眼轴测量装置2、像差测量装置3和振镜装置32；所述光源4用于出射测量光，所述测量光依次经所述眼轴测量装置2和所述振镜装置32后入射至被测眼睛23，所述被测眼睛23反射的光经所述振镜装置32后分别进入所述眼轴测量装置2和所述像差测量装置3；所述眼轴测量装置2用于测量所述被测眼睛23的眼轴长度，所述像差测量装置3用于测量所述被测眼睛23的像差。

需要说明的是，本发明提到的被测眼睛23可以是人眼，也可以是动物眼、模拟眼等其他类型的眼球，以下以人眼为例进行说明。

本发明实施例中，所述眼轴测量装置2包括：第一分光装置9、第二分光装置12、固定反射装置10、可动反射装置11和探测装置15；所述测量光经所述第一分光装置9后的一部分光入射至所述固定反射装置10，另一部分光入射至所述可动反射装置11，所述固定反射装置10和所述可动反射装置11出射的光合束后依次经所述第二分光装置12和所述振镜装置32入射至所述被测眼睛23，所述被测眼睛23反射的光依次经所述振镜装置32和所述第二分光装置12后由所述探测装置15接收；其中，所述可动反射装置11可在光路上移动，以改变所述可动反射装置11与所述第一分光装置9之间的距离，从而改变自所述被测眼睛23反射的光程。

其中，所述固定反射装置10的出射光与其入射光平行或者重合，所述可动反射装置11的出射光与其入射光平行或者重合。

需要说明的是，所述固定反射装置10可以为固定的基准臂，可动反射装置11可以为可移动的基准臂，优选为角锥棱镜，或是其他光学部件或镜片组合，能够实现入射光与出射光平行或重合即可，如平面镜等；角锥棱镜的出射光相对于入射光光路存在位移，平面镜的出射光与其入射光重合。并且固定反射装置10和可动反射装置11在光路上的位置可调换。

本发明实施例中，所述像差测量装置3包括：滤波装置和波前传感器60；所述被测眼睛23反射的光经所述振镜装置32后先进入所述滤波装置滤波，再入射至所述波前传感器60，通过所述波前传感器60接收的信号得到所述被测眼睛23的像差。

如图1所示，所述测量装置还包括：第三分光装置16；所述被测眼睛23反射的光依次经所述振镜装置32和所述第三分光装置16后的一部分光进入所述像差测量装置3，另一部分光返回所述眼轴测量装置2。

如图1所示，所述测量装置还包括：无焦装置31，所述无焦装置31设置在所述振镜装置32与所述被测眼睛23之间。

其中，所述无焦装置31由至少两片透镜组成。可以选用三片或更多片透镜组成无焦装置31，透镜的数量及结构可根据实际需要测量的角度结合透镜参数确定。并且，所述无焦装置31可以确保振镜装置32与被测眼睛23的瞳孔共轭，不引入系统额外带来的像差。

如图1所示，所述测量装置还包括：固视装置30，所述固视装置30用于向所述被测眼睛23提供固视标以引导所述被测眼睛23注视。

其中，所述固视装置30可以设置在无焦装置31与被测眼睛23之间，或在设置在无焦装置31与振镜装置32之间，或设置在无焦装置31中。优选的，如图1所示，所述固视装置30设置在所述无焦装置31与被测眼睛23之间。

如图1所示，所述测量装置还包括：准直透镜5和光阑6；所述测量光依次通过所述准直透镜5和所述光阑6后进入所述眼轴测量装置2。

本发明实施例中，可以调整进入被测眼睛23的光线相对于视轴以不同的角度入射，从而使得光线聚焦在视网膜上不同的位置。在进行测量时，通过调整振镜装置32的偏转角度，改变测量光入射至所述被测眼睛23的角度。本方案中，使用眼轴测量装置2和像差测量装置3对被测眼睛23进行同时测量，可以实现中心眼轴长度(角膜前表面到视网膜黄斑中心凹在视轴上的距离)、外围眼轴长度(位于黄斑中央凹之外的视网膜外围区域的眼轴长度)以及视轴及周边的屈光、慧差、像散、场曲、畸变、色差等其他低阶和高阶像差同时测量。当然，可以根据实际需要，如只要获得视轴上的眼轴长度或屈光度等参数时，则无需改变振镜装置32的偏转角度。

需要说明的是，本方案是通过被测眼睛23盯着固视标不动，测量光以瞳孔为中心转动来进行测量，因此，在振镜装置32偏转的过程中，固视装置30保持不动。

其中，所述振镜装置32可以是由X方向和Y方向单独扫描的两个振镜的组合在水平和垂直方向上进行偏转，也可以是由一个可以同时在X方向和Y方向扫描的振镜，如Physical Instrument PI-235或可进行二维扫描偏转的MEMS振镜，以实现视网膜球面范围的扫描测量。

需要说明的是，在进行测量时，本实施例的眼睛无需转动。

如图2所示，图2为本发明实施例提供的转动装置在不同角度下的光线示意图，当振镜装置32使得图1光线入射角相对于视轴为0°，即可以测量被测眼睛23在0°的眼轴长度和像差(如屈光度)，对应图2中的光线35。

如图2所示，改变振镜装置32的偏转角度，使得图1光线入射角相对于视轴为-30°，即可以测量被测眼睛23在-30°的眼轴长度和像差(如周边离焦量)，对应图2中的光线36。同理，改变振镜装置32的偏转角度，使得图1光线入射角相对于视轴为30°，对应图2中的光线37。

其他方式中，也可以转动-30°～30°范围内任意角度对所述被测眼睛23进行测量，不限于上述方式，从而可以测量出被测眼睛23的中心眼轴长与中心屈光度以及-30°～30°范围内外围眼轴长与周边离焦量。当然也可以通过控制振镜装置32使得测量光以大于±30°的任意角度入射，实现更大角度范围的测量。

本发明实施例中，所述眼轴测量装置2采用双光束部分相干测量方法，能够测量被测眼睛23的眼轴长度。

如图1所示，所述眼轴测量装置2还包括：四分之一玻片13、会聚透镜14以及光阑33；

其中，由所述光源4发出的测量光，通过所述准直透镜5准直后，经所述可变光阑6改变所述测量光的光斑大小，控制进入被测眼睛23的光斑大小，从而控制进入眼球的光能量，以达到符合人眼激光安全的要求，然后通过第一分光装置9分为比例相等的两部分光，一部分光入射至所述固定反射装置10，另一部分光入射至所述可动反射装置11，所述固定反射装置10和所述可动反射装置11出射的光合束后入射至第二分光装置12，所述第二分光装置12反射的光经过所述四分之一玻片13变成圆偏振光，所述圆偏振光不改变地依次通过所述第三分光装置16、振镜装置32、无焦装置31和固视装置30后入射至被测眼睛23，所述被测眼睛23反射的光依次经所述固视装置30、无焦装置31、振镜装置32以及第三分光装置16后的一部分光进入所述像差测量装置3，另一部分光经所述四分之一玻片13变为圆偏振光，所述圆偏振光透过第二分光装置12入射至所述会聚透镜14，经所述会聚透镜14会聚后，再通过所述光阑33，最后由所述探测装置15接收。其中，所述探测装置15可以为光电探测器(如APD或PMT等)。

当所述固定反射装置10、所述可动反射装置11和第一分光装置9等光程时，在探测装置15上可获得干涉信号；调整所述可动反射装置11在光路上移动一段距离，可以根据实际情况向前或向后移动，此距离与被测眼睛23角膜到视网膜等光程时，探测装置15上可再次获得干涉信号。根据所述可动反射装置11所移动的距离，可以计算出被测眼睛23的眼轴长。需要说明的是，所述可动反射装置11的移动可以采用手动或者自动，实现移动的具体结构不限。

其中，第一分光装置9和第三分光装置16均可以为分光比为50：50的分光棱镜；所述第二分光装置12可以为透P反S的偏振分光棱镜，配合四分之一玻片13可以实现透射和反射的功能，并且四分之一玻片13能对光线加强。其他方式中，还可以将第二分光装置12和四分之一玻片13的组合替换为半透半反镜等类似的光学部件或镜片组合，能实现一部分光透射一部分光反射即可。

其中，所述光源4可以为中心波长为840nm，半高宽为30nm的超辐射发光二极管。

本发明实施例中，所述像差测量装置3采用Hartmann-Shack波前像差测量方法，可以测量被测眼睛23的像差。

如图1所示，所述像差测量装置3还包括：带宽滤光片20；

其中，所述滤波装置在本实施例中采用4F滤波装置50，包括第一平凸透镜17、小孔光阑18和第二平凸透镜19。需要说明的是，构成4F滤波装置50的具体元件和结构可以替换为本领域其他已知的实现方式。

所述波前传感器60包括微透镜阵列21和相机22。

其中，所述被测眼睛23反射的光依次经所述固视装置30、无焦装置31、振镜装置32以及第三分光装置16后的一部分光入射至4F滤波装置50，依次经所述第一平凸透镜17、所述第二小孔光阑18以及所述第二平凸透镜19滤除所述被测眼睛23角膜反射的大部分的光后，经所述带宽滤光片20入射至所述微透镜阵列21的焦面上，带有波前信息的光通过微透镜阵列21的每一个子透镜成像在焦面上，所述相机22可获取到携带波前信息的点阵图，通过相机22上的点阵图可以计算出被测眼睛23的像差。

本方案的4F滤波装置50中，小孔光阑18可以滤除人眼角膜反射的大部分的光。再经过中心波长为840nm的带宽滤光片20入射到微透镜阵列21上，其波长与光源4波长相匹配。相机22放在微透镜阵列21的焦面上，通过相机22上的点阵图可以计算出被测眼睛23的像差，其中包括被测眼睛23的球镜、柱镜以及轴向，分别表示近视或远视的度数、散光、散光的方向。

本发明实施例中，所述波前传感器60由微透镜阵列21与相机22组成，采用Hartmann-Shack波前传感器的原理测量人眼的像差。此外，波前传感器60也可以替代为现有技术中的其他波前传感器结构，如曲率波前传感器或角锥波前传感器等。

如图1所示，所述固视装置30包括：固视灯28和冷镜27；

其中，所述固视灯28可以为LED，所述LED用于向被测眼睛23提供固视标以引导所述被测眼睛23注视，固视标与所述眼轴测量装置2、所述像差测量装置3以及所述被测眼睛23的视轴同轴。可以借助固视装置30来显示处于无穷远的固视标，模拟眼睛望向无穷远处，以达到眼内睫状肌放松的目的，保证在测量过程中被测眼睛盯着固视标保持不动，使得测量更加准确，因此所述固视装置30的结构不限于上述方案。固视标由冷镜27与眼轴测量装置2和像差测量装置3进行光路耦合。所述冷镜27与主光轴夹角可以为45°，用于穿透测量光，并反射所述固视灯28的可见光。

本发明的测量装置，在测量视网膜离焦以及人眼高阶像差在眼科相关手术中(如角膜切削术和晶体植入术等)，对手术精确规划有很大帮助，能够提高手术效果。

基于上述实施例，本发明另一实施例还提供一种如上述实施例所述测量装置的测量方法，如图1所示。

所述测量方法包括：

所述光源4出射的测量光依次经所述眼轴测量装置2和所述振镜装置32后入射至所述被测眼睛23，所述被测眼睛23反射的光经所述振镜装置32后一部分进入所述像差测量装置3进行波前像差的测量，另一部分光返回所述眼轴测量装置2进行眼轴长度的测量。

进一步的，所述测量方法还包括：调整所述振镜装置32的偏转角度，以改变所述测量光入射至所述被测眼睛23的角度，获得不同角度下的眼轴长度和像差。

本发明实施例中，当所述被测眼睛23反射的光到达所述固定反射装置10与所述可动反射装置11的光程相等时，所述探测装置15获得第一干涉信号，获取所述可动反射装置11的第一位置；在光路上移动所述可动反射装置11，当所述探测装置15获得第二干涉信号时，获取所述可动反射装置11的第二位置；获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离，作为眼轴长度。

本发明的眼球视光参数的测量装置及测量方法，通过可以进行二维扫描的振镜装置32，获得人眼水平和垂直大角度范围内的像差与眼轴长度，系统结构更加稳定，测量角度范围更加广泛。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (10)

1.一种眼球视光参数的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：光源、眼轴测量装置、像差测量装置和振镜装置；所述光源用于出射测量光，所述测量光依次经所述眼轴测量装置和所述振镜装置后入射至所述被测眼睛，所述被测眼睛反射的光经所述振镜装置后分别进入所述眼轴测量装置和所述像差测量装置；所述眼轴测量装置用于测量所述被测眼睛的眼轴长度，所述像差测量装置用于测量所述被测眼睛的像差。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述眼轴测量装置包括：第一分光装置、第二分光装置、固定反射装置、可动反射装置和探测装置；所述测量光经所述第一分光装置后的一部分光入射至所述固定反射装置，另一部分光入射至所述可动反射装置，所述固定反射装置和所述可动反射装置出射的光合束后依次经所述第二分光装置和所述振镜装置入射至所述被测眼睛，所述被测眼睛反射的光依次经所述振镜装置和所述第二分光装置后由所述探测装置接收；所述可动反射装置与所述第一分光装置之间的距离可调。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述固定反射装置的出射光与其入射光平行或者重合，所述可动反射装置的出射光与其入射光平行或者重合。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述像差测量装置包括：滤波装置和波前传感器；所述被测眼睛反射的光经所述振镜装置后先进入所述滤波装置滤波，再入射至所述波前传感器，通过所述波前传感器接收的信号得到所述被测眼睛的像差。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：第三分光装置；所述被测眼睛反射的光依次经所述振镜装置和所述第三分光装置后的一部分光进入所述像差测量装置，另一部分光返回所述眼轴测量装置。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：无焦装置，所述无焦装置设置在所述振镜装置与所述被测眼睛之间。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述振镜装置的偏转角度为可变的，以改变所述测量光入射至所述被测眼睛的角度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：固视装置，所述固视装置用于向所述被测眼睛提供固视标以引导所述被测眼睛注视。

9.一种如权利要求1所述的眼球视光参数的测量装置的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

所述光源出射的测量光依次经所述眼轴测量装置和所述振镜装置后入射至所述被测眼睛，所述被测眼睛反射的光经所述振镜装置后一部分进入所述像差测量装置进行波前像差的测量，另一部分光返回所述眼轴测量装置进行眼轴长度的测量；调整所述振镜装置的偏转角度，以改变所述测量光入射至所述被测眼睛的角度，获得不同角度下的眼轴长度和像差。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述眼轴测量装置包括：分光装置、固定反射装置、可动反射装置和探测装置，所述测量光经所述分光装置后的一部分光入射至所述固定反射装置，另一部分光入射至所述可动反射装置；所述眼轴测量装置进行眼轴长度的测量具体包括：

当所述被测眼睛反射的光到达所述固定反射装置与所述可动反射装置的光程相等时，所述探测装置获得第一干涉信号，获取所述可动反射装置的第一位置；

在光路上移动所述可动反射装置，当所述探测装置获得第二干涉信号时，获取所述可动反射装置的第二位置；

获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离，作为眼轴长度。

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