专利名称：一种用弱相干技术测量眼球参数的系统及测量方法
技术领域：
本发明属于眼科领域，涉及光学仪器在眼科的测量技术，具体涉及一种用弱相干技术测量眼球参数的系统及测量方法。
背景技术：
随着眼科新诊疗技术的发展，如白内障摘除联合眼内人工晶状体植入手术、屈旋光性角膜手术的开展，眼球的生物测量技术亦越来越受到广大临床医生的重视。眼球长度的生物测量(axial eye length measurement)就是应用各种相关的检查方法对眼球的结构参数进行测量，如角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、玻璃体腔长度以及眼球的轴长、眼外肌厚度、视神经直径、眶骨膜的厚度等进行测量，为眼部疾病的诊断和治疗提供依据。如何获得眼球各个组成部分的准确参数一直是人们研究的方向，任何微小 的误差可以使完美的手术得不到理想的效果。目前常用的眼球长度的生物测量仪为超声波测量，如A超，其原理是发射超声波经过人眼在各个组织的交界面发生反射，利用回波脉冲的幅度来确定各个组织的位置信
肩、O上述传统的超声A超测量存在测量时序接触角膜(交叉感染)、对齐不确定(受操作者手法影响)、压迫前房、对特异眼(高度近视、后巩膜葡萄肿和眼球后壁变形)精度不高等问题。近年来出现了将OCT技术应用于眼轴生物参数测量的仪器，大致分为两类一类采用部分相干干涉技术(Partial Coherence Interferometer, PCI)，另一类采用弱相干反射计量技术(Low Coherence Ref lectometry, LCR)。采用PCI技术的仪器,眼轴长度使用光学干涉技术测量，前房深度(ACD)通过裂隙灯测量，角膜曲率使用集成于仪器中的传统几何光学方法测量；采用LCR技术的仪器，眼球生物参数可以通过一次扫描测量，通过光学弱相干反射计量技术原理测量角膜前后表面、晶体前后表面和视网膜前后表面的干涉峰位置，从而得出眼轴以及前房、晶体和玻璃体的厚度。和传统的超声A超相比，采用光学干涉技术的仪器具有非接触测量、测量精度高(10um，超声100um)、自动对准等优势。但采用PCI技术的仪器一次测量的参数偏少，即使通过其他手段测量眼球的参数，晶体和玻璃体的厚度也无法测量；采用LCR技术的仪器，眼球的生物参数可以一次测量，但信号信噪比低，需要多次测量叠加后提高信噪比，影响了测量速度。通过国内文献检索，发现两篇与本专利申请相关的公开专利文献I、一种基于倾斜抛物型母线螺旋面反射镜的周期扫描光学延迟线(CN101430422)，该种基于倾斜抛物型母线螺旋面反射镜的周期扫描光学延迟线包括倾斜抛物型母线螺旋面反射镜、背向反射镜、驱动电机。倾斜抛物型母线螺旋面反射镜包括凸面型倾斜抛物型母线螺旋面反射镜和凹面形倾斜抛物型母线螺旋面反射镜，背向反射镜用于控制光束被倾斜抛物型母线螺旋面反射镜的周期扫描光学延迟线原路反射。2、一种联动式光学延迟线系统(CN101706597A)，它包括光纤准直器、二次反射镜、光栅、聚焦装置和光学振镜，其特征在于所述二次反射镜固定连接在所述光纤准直器的调整架上，所述二次反射镜与所述光纤准直器形成联动式结构，且所述光纤准直器的出光方向与所述二次反射镜的镜面垂直；所述光栅的法线方向与所述光纤准直器的出光方向之间的夹角为所述光栅的一级衍射角；所述光栅和振镜分别位于所述聚焦装置的焦点处。通过技术对比，上述两篇公开专利文献与本专利申请有着本质的不同
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用弱相干技术测量眼球参数的系统及测量方法，该方法信噪比高，测量快速准确，对焦精度高。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种用弱相干技术测量眼球参数的系统，包括标尺光源、光电传感器、标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源、光电探测器、信号光源参考臂、信号光源零点臂、信号光源样品臂、照明板成像光路、信号调理单元及数据处理单元，所述标尺光源及光电传感器通过光纤耦合器分成标尺光源样品臂及标尺光源参考臂，标尺光源参考臂设置有波分复用器及光学延迟线；所述信号光源及光电探测器通过光纤耦合器分成信号光源参考臂、信号光源零点臂及信号光源样品臂，光电传感器及光电探测器均与信号调理单元连接，信号调理单元与数据处理单元连接，本发明的创新点是所述信号光源参考臂与标尺光源参考臂的波分复用器相连接，信号光源光信号与标尺光源光信号共用波分复用器之后的光学延迟线，由此构成信号光源的内源性标尺。而且，所述光学延迟线包括转盘、驱动电机、平置中空直角棱镜、垂置中空直角棱镜、反射镜及聚焦透镜，在转盘的中轴部位下部安装有驱动转盘转动的驱动电机，在转盘上平面的外缘径向均布安装有多个平置中空直角棱镜，在相邻的中空直角棱镜之间固装垂置中空直角棱镜，在转盘边缘侧边设置有垂直于光路的反射镜，在该反射镜与平置中空直角棱镜之间的光路上设置有一聚焦透镜。而且，所述信号光源样品臂的信号光源对应于采集被测试眼角膜的照明板，在照明板前端的信号光源样品臂上设置有液体透镜、所述液体透镜与提供其工作控制电压的数据处理单元连接。而且，所述照明板与标尺光源、光电传感器、标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源、光电探测器、信号光源参考臂、信号光源零点臂、信号光源样品臂及照明板成像光路位置相对固定，标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源参考臂、信号光源零点臂及信号光源样品臂形成干涉波的光程与照明板成像光路清晰成像的距离条件同时满足。一种利用如权利要求I所述系统测量眼球参数的方法，测量步骤如下(I)启动系统点亮标尺光源、信号光源、照明板，闭合系统内各装置电源开关；(2)照明板光源成像照明板光源通过眼角膜的反射经照明板成像光路成像后在数据处理单元上显示图像；(3)动态获取干涉波调整照明板与眼角膜的距离使数据处理单元上显示的成像清晰，调节标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源参考臂、信号光源零点臂、通过电压变化调节信号光源样品臂的液体透镜焦距，在数据处理单元上显示标尺光源及信号光源光信号的各如下干涉信号波形
①标尺光源的光信号通过标尺光源样品臂与标尺光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示；②信号光源的光信号通过信号光源样品臂与信号光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示；③信号光源的光信号通过信号光源零点臂与信号光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示；(4)精确获取照明板与眼角膜的距离前后移动照明板与眼角膜的距离，同时也在调节信号光源到角膜的光程，利用上述步骤(3)中③的零点臂干涉峰及步骤(3)中②的眼角膜干涉峰精确确定照明板与眼角膜的距离，当零点臂干涉峰与眼角膜干涉峰的距离为设计距离时，固定这一距离；(5)测量眼角膜曲率以及眼角膜横径和瞳孔直径精确获取照明板与眼角膜的距 离后利用照明板光源成像由数据处理单元计算出眼角膜曲率、眼角膜横径和瞳孔直径；(6)倍频获取利用上述步骤(3)中①、③的两种干涉波形获取两种干涉波的多普勒频偏，再通过两种干涉波的多普勒频偏计算出两种干涉波的倍频因子；(7)解调信号光源参考臂与样品臂的干涉信号利用上述步骤(6)的倍频因子将标尺光源的频率变到信号光源的载波频率上并生成两路正交信号，利用两路正交信号解调信号光源参考臂与样品臂的干涉信号为眼各组织结构对应的反射包络信号；(8) 二次采样利用标尺光源的干涉波峰将步骤(7)的反射包络信号转化成位置信息；(9)计算利用标尺光源的干涉波峰作为内源性位置标尺，利用标尺光源的干涉波形的个数去测量解调后的包络波形，计算出人眼各组织结构的数据。 本发明的优点和积极效果是I、本发明将光学延迟线集成内源性高精度标尺，不需要对光学延迟线的延迟量和转动角度进行标定，而且测量精度不受转盘转动匀速性的影响。2、本发明的光学延迟线通过平置中空直角棱镜以及直立中空直角棱镜，消除了延迟线运动弓I起的光束移动，从而可以添加透镜对光束进行聚焦，以提高信噪比。3、本发明由于采用了独特的带标尺光学延迟线，而且标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源参考臂、信号光源零点臂及信号光源样品臂形成干涉波的光程与照明板成像光路清晰成像的距离条件同时满足，所以可以一次高精度测出眼球的全部生物参数，包括角膜厚度、前房深度、晶体厚度、玻璃体厚度、眼轴长度、角膜曲率，以及角膜横径和瞳孔直径。4、本发明由于采用了独特的光延迟线、平置以及直立中空棱镜后光路中的聚焦透镜、动态液体聚焦透镜及动态解调等方法，信噪比高，不需要采用多次叠加的方法提高信噪t匕，测量快速准确。5、本发明在测量晶体前后表面时由于采用了随电压值变化焦距的液体透镜液，大大提高了对眼部各层组织对焦测距时的信噪比。
图I是本发明系统的连接结构图2是本发明光学延迟线结构放大图；图3是本发明液体透镜随电压变化的结构图；图4是本发明计算倍频所用的两种干涉波形图，其中(a)是标尺光源参考臂与样品臂的干涉波形图，(b)是信号光源零点臂与参考臂的干涉波形图；图5是本发明零点干涉峰与角膜干涉峰的波形图；图6是本发明中人眼各层组织的干涉波峰图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，需要强调的是，本发明所述的实施 例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。一种用弱相干技术测量眼球参数的系统，如图I所示，包括标尺光源I、光电传感器2、标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源25、光电探测器26、信号光源参考臂、信号光源零点臂、信号光源样品臂、照明板成像光路、信号调理单元24及数据处理单元22，所述标尺光源及光电传感器通过光纤耦合器H1分成标尺光源样品臂及标尺光源参考臂，标尺光源参考臂设置有波分复用器9及光学延迟线11 ;所述信号光源及光电探测器通过光纤耦合器H223分成信号光源参考臂、信号光源零点臂及信号光源样品臂，光电传感器及光电探测器均与信号调理单元连接，信号调理单元与数据处理单元连接，本发明的创新点是所述信号光源参考臂与标尺光源参考臂的波分复用器相连接，信号光源光信号与标尺光源光信号共用波分复用器之后的光学延迟线，由此构成信号光源的内源性标尺。如图2所示，所述光学延迟线包括转盘27、驱动电机28、平置中空直角棱镜29、垂置中空直角棱镜30、反射镜31及聚焦透镜32，在转盘的中轴部位下部安装有驱动转盘转动的驱动电机，在转盘上平面的外缘径向均布安装有多个平置中空直角棱镜，在相邻的中空直角棱镜之间固装垂置中空直角棱镜，在转盘边缘侧边设置有垂直于光路的反射镜，在该反射镜与平置中空直角棱镜之间的光路上设置有一聚焦透镜。信号光进入光学延迟线后射向平置中空直角棱镜，平置中空直角棱镜导向光信号180°后射出，射出的光信号照射到垂置中空直角棱镜，垂置中空直角棱镜导向光信号180°后射回平置中空直角棱镜，平置中空直角棱镜再导向光信号180°后射出，射出的光信号经聚焦透镜后照射到反射镜F2,光信号经反射镜F2反射后沿原路返回。所述信号光源样品臂的信号光源对应于采集被测试眼角膜17的照明板18，在照明板前端的信号光源样品臂上设置有液体透镜15、如图3所示，所述液体透镜与提供其工作控制电压的数据处理单元连接。所述信号光源参考臂为，如图I所示，信号光源光通过纤耦合器H2、偏振控制器P34与标尺光源参考臂的波分复用器连接，信号光源光信号进入所述标尺光源参考臂的波分复用器、准直器Z2后共用同一光学延迟线。所述标尺光源参考臂及标尺光源样品臂为，如图I所示，所述标尺光源及光电传感器通过单模光纤分别连接光纤耦合器H1,该光纤耦合器分出两路光信号，其中一路光信号对应一平面反射镜F1S,在该路光信号上设置有偏振控制器Pj及准直器ZJ,光信号经反射镜F1反射后原路返回该光路为标尺光源参考臂，另一路光信号对应一平面反射镜F2，在该路光信号上设置有偏振控制器P26、波分复用器及准直器Z2IO,该准直器Z2射出的光信号射向光学延迟线，并经光学延迟线反射给平面反射镜F2,光信号经反射镜F2反射后原路返回。所述信号光源零点臂及信号光源样品臂为，如图I所示，所述信号光源及光电探测器通过单模光纤分别连接光纤耦合器H2该光纤耦合器分出三路光信号，其中第一路为上述的信号光源参考臂，第二路光信号对应一平面反射镜F314，在该路光信号上设置有偏振控制器P412及准直器&13，光信号经反射镜&反射后原路返回，该光路为信号光源零点臂；第三路光信号对应被测试眼角膜，在该路光信号上依次设置有液体透镜及分束镜19，光信号经眼组织各结构反射后原路返回，该光路为信号光源样品臂。所述照明板成像光路为，在信号光源样品臂光路上，在分束镜与眼角膜之间垂直于信号光源光线安置有一照明板，照明板上均匀安置LED照明板光源16，照明板光源光线经过眼角膜的反射后，经过分束镜反射到成像透镜20，再经成像透镜后在成像图像传感器21上成像，成像信号送至数据处理单元处理。所述照明板与标尺光源、光电传感器、标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源、光电探测器、信号光源参考臂、信号光源零点臂、信号光源样品臂及照明板成像光路位置相对固定，标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源参考臂、信号光源零点臂及信号光源样品臂形成干涉波的光程与照明板成像光路清晰成像的距离条件同时满足。所述的液体透镜通过数据处理单元改变施加在液体透镜上的电压大小，如图3所 示，通过电压改变调节液体表面的形状，电压变化范围30v - 60v，透镜表面的形状可以从凹面连续变为凸面，光焦变化范围从-5D到13D，实现从角膜到眼底的连续聚焦。一种利用如权利要求I所述系统测量眼球参数的方法，测量步骤如下(I)启动系统点亮标尺光源、信号光源、照明板，闭合系统内各装置电源开关；(2)照明板光源成像照明板光源通过眼角膜的反射经照明板成像光路成像后在数据处理单元上显示图像；(3)动态获取干涉波调整照明板与眼角膜的距离使数据处理单元上显示的成像清晰，调节标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源参考臂、信号光源零点臂、通过电压变化调节信号光源样品臂的液体透镜焦距，在数据处理单元上显示标尺光源及信号光源光信号的各如下干涉信号波形①标尺光源的光信号通过标尺光源样品臂与标尺光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示；②信号光源的光信号通过信号光源样品臂与信号光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示；③信号光源的光信号通过信号光源零点臂与信号光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示；(4)精确获取照明板与眼角膜的距离前后移动照明板与眼角膜的距离，同时也在调节信号光源到角膜的光程，利用上述步骤(3)中③的零点臂干涉峰及步骤(3)中②的眼角膜干涉峰精确确定照明板与眼角膜的距离，当零点臂干涉峰与眼角膜干涉峰的距离为设计距离时，固定这一距离；
(5)测量眼角膜曲率以及眼角膜横径和瞳孔直径精确获取照明板与眼角膜的距离后利用照明板光源成像由数据处理单元计算出眼角膜曲率、眼角膜横径和瞳孔直径；(6)倍频获取利用上述步骤(3)中①、③的两种干涉波形获取两种干涉波的多普勒频偏，再通过两种干涉波的多普勒频偏计算出两种干涉波的倍频因子；(7)解调信号光源参考臂与样品臂的干涉信号利用上述步骤(6)的倍频因子将标尺光源的频率变到信号光源的载波频率上并生成两路正交信号，利用两路正交信号解调信号光源参考臂与样品臂的干涉信号为眼各组织结构对应的反射包络信号；(8) 二次采样利用标尺光源的干涉波峰将步骤(7)的反射包络信号转化成位置信息；
(9)计算利用标尺光源的干涉波峰作为内源性位置标尺，利用标尺光源的干涉 波形的个数去测量解调后的包络波形，计算出人眼各组织结构的数据。本发明的工作原理是所述标尺光源样品臂光信号与标尺光源参考臂光信号在光电传感器处发生干涉，所述信号光源参考臂光信号与信号光源样品臂光信号在光电探测器处发生干涉，所述信号光源零点臂光信号与信号光源参考臂光信号在光电探测器上发生干涉，上述三种干涉光信号经光电传感器或光电探测器送至信号调理单元，信号调理单元对干涉光信号滤波放大处理后送至数据处理单元处理并显示波形用于计算；由于标尺光源样品臂光信号与信号光源参考臂光信号为同一光路传输，共用同一光学延迟线，所以构成了该系统的内源性标尺。实例如图I所示，标尺光源采用窄线光源，一个实例是选择波长1310nm，带宽IOMHz的DFB(Distributed Feed Back)激光器，其他符合要求(相干长度大于延迟线光程变化量)的窄线光源均可选择，标尺光源经过单模光纤以及2 X 2光纤耦合器Hl分成两路光纤，一路为标尺光源源参考臂，光束经过偏振控制器P1调整偏振态后进入光学准直器Z1,变为准直光后垂直射向平面反射镜F1，经平面反射镜F1反射后原路返回，经过2X2光纤耦合器H1后，进入光电传感器，信号调理单元对干涉光信号滤波放大处理后送至数据处理单元处理并显示波形；另一路标尺光源源样品臂，光束经过偏振控制器H1调整偏振态后进入波分复用器。同时，信号光源的信号光，一个实例是波长830nm的SLED (Super luminescent LED)宽带光源(中心波长830nm,半高带宽2(T40nm),当然也可以使用其他符合要求的宽带光源，信号光光源通过3X3耦合器H2分为三路，一路为信号光参考臂，和上述的标尺光源经过波分复用器以及准直器Z2后一起射向光学延迟线，光信号进入光学延迟线后照射到按圆周均布平置安装在转盘上的平置中空直角棱镜上，平置中空直角棱镜导向光信号180°后射出，射出的光信号照射到按圆周均布垂直安装在转盘上的垂置中空直角棱镜上，垂置中空直角棱镜导向光信号180°后射回平置中空直角棱镜，平置中空直角棱镜射出的光信号经聚焦透镜后照射到反射镜F2,光信号经反射镜F2反射后沿原路返回，并与标尺光源样品臂的光信号在光电传感器处发生干涉；所述转盘由同轴安装在转盘下方的电机带动旋转。所述的平置中空直角棱镜和垂置中空直角棱镜都固定在转盘上，随转盘一起朝一个方向转动。这样经过垂置中空直角棱镜反射后，光束平行反向射回到平置中空直角棱镜，当然此处并不限于中空直角棱镜，其他类似的可实现此功能的光学器件都可以。根据光的反射以及中空直角棱镜特性，虽然转盘转动，但是射向聚焦透镜的光束并不移动，经过聚焦透镜对光束的再次聚焦整形，可以提高延迟线的回光效率从而提升整个系统的信噪比。所述的标尺光源为窄线光源与信号光宽带光源使用同一个光学延迟线，两光源的多普勒频偏比严格等于两光源中心波长的反比。标尺光源的窄线光源的干涉波形信噪比固定，可以从标尺光源参考臂与样品臂(光学延迟线)的干涉波形准确获取多普勒频偏，如图4(a)所示。频偏通过数据处理单元采集信号调理单元处理后的波形计算得出，信号光源零点臂与参考臂的干涉信号可以由调节平面反射镜F2的前后距离得到，如图4 (b)所示，信号光源的频偏通过数据处理单元采集信号调理单元处理后的波形计算得出，从而可以得出两路光源的倍频因子。通过倍频因子可准确获取信号光宽带光源的载波，从而对信号光的干涉信号进行正交解调解调。光学延迟线在旋转过程中有大于10%的速度变化，由此带来有超过10%的多普勒频偏变化。如果直接对测量信号进行幅值解调，所需要带宽要大于使用变频跟踪的正交解调解调方案。比如830nm信号光源的多普勒频偏中心值在2MHz，则频偏范围为I. 9MHz到2. 1MHz，而被调制信号的频率小于40KHz，使用幅值解调方案低通滤波的带宽不能小于250KHZ，否则会造成信噪比丢失。而使用变频跟踪的正交解调解调方案，解调后的低通滤波可小于40KHz，由于噪声带宽降低，信噪比能提高6 8dB。 所述的液体透镜可通过施加电压的大小调节液体表面的形状，如图3所示，电压从30v施加到60v，透镜表面的形状可以从凹面连续变为凸面，光焦度能从变化到13D，可以实现从角膜到眼底的连续聚焦，对于晶体的前后表面，反射率较角膜的反射率低3到4倍，而且晶体前表面为凸面，信号光束被反射后更加发散，采用动态聚焦的液体透镜，通过数据处理单元控制液体透镜电压可使信号光束聚焦到晶体前后表面，可显著提高晶体前后表面的干涉信号信噪比。所述的信号光零点臂有两个作用，一个是上述计算倍频因子中用到，另一个作用就是可以精确确定角膜与测量角膜曲率照明板的垂直距离，如图I中所示，照明板上周向均布6个发光二极管点光源，点光源经过角膜的反射后，经过分束镜反射到成像透镜，经成像透镜后在成像图像传感器上成像，由于角膜曲率不同，在同一直径圆上的6个等间距点光源的位置会发生变化，信号处理单元通过图像传感器上的图像提取点的位置从而可以计算出角膜曲率，从上述过程可知，角膜曲率照明板与角膜的垂直距离对测量结果有很大影响，距离变化会直接影响角膜上反射点的位置，测量角膜曲率必须准确确定角膜照明板到角膜的垂直距离。本发明的信号光零点臂可以保证准确确定角膜的位置，通过信号光零点臂可以增加一个零点干涉峰，如图5所示，零点干涉峰为光学延迟线的起点，角膜干涉峰的位置可以由图示的波形精确获得，只有前后移动整个装置，相当于移动照明板与被测物(人目艮)的距离，当角膜干涉峰与零点干涉峰的距离为设计距离时，数据处理单元才捕捉图像传感器上点光源的像点位置，进一步处理即可得出角膜曲率。每次测量时，数据处理单元采集信号调理单元的信号，主要是两个光电探测器的干涉信号，数据处理单元首先检测到信号光源的零点干涉波形，照明板与信号光源样品臂以及成像光路都是固定在一起的，调节照明板是为了叙述方便，因为机器装好后离角膜最近的部分就是照明板，调节仪器与角膜的距离直观看上去好像是调照明板与角膜的距离，但实质上相当于同时在调节信号光源到角膜的光程，调到合适的距离(符合信号光源的干涉条件，信号光为宽带光源，干涉长度很短)角膜的干涉峰以及眼内部其他组织的干涉峰才会出来，将角膜到照明板的距离、能出现角膜干涉峰的信号光源到角膜的光程、以及眼睛在CCd上成像清晰的满足关系设计为相同，即只要满足其中一个，另外两个同时满足，即调节仪器到角膜的距离使照明板到角膜的距离为设定值的时候，同时也满足信号光的光程干涉条件，同时眼睛经过成像透镜在CCd上成的像也最清晰。调节整个装置与被测物的相对位置，直到角膜干涉峰和零点干涉峰的距离为设定值，此时数据处理元通过图像传感器上的像点的位置以及人眼的图像计算出角膜曲率，以及角膜横径和瞳孔直径。另外根据信号光零点干涉波形与标尺光源参考臂和信号臂(光学延迟线)的干涉波形，可以计算出标尺光源相对于信号光频偏的倍频因子。计算出倍频因子后，数据处理单元根据倍频因子将标尺光源(1310nm)载波变转到信号光源(830nm)的载波频率上，同时生成两路正交方波信号。数据处理单元将信号光源样品臂和参考臂的干涉波形以及所述的生成的两路正交方波信号相乘、平方和、开方和低通滤波后得到了解调后的包络，解调后的包络通过从标尺光源获得的标尺和从信号光获得的零点位置对解调后的包络进行二次采样，将包络的横坐标变换成位置坐标，然后输出A线数据，如图6所示，a.角膜前表面干涉峰，b.角膜后表面干涉峰，c.晶体前表面干涉峰，d.晶体后表面干涉峰，e.视、网膜干涉峰，根据各个峰的位置可一次精确的计算出眼球的全部生物参数，包括角膜厚度，前房深度，晶体厚度，玻璃体厚度，以及眼轴长度。
权利要求
1.一种用弱相干技术测量眼球参数的系统，包括标尺光源、光电传感器、标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源、光电探测器、信号光源参考臂、信号光源零点臂、信号光源样品臂、照明板成像光路、信号调理单元及数据处理单元，所述标尺光源及光电传感器通过光纤耦合器分成标尺光源样品臂及标尺光源参考臂，标尺光源参考臂设置有波分复用器及光学延迟线；所述信号光源及光电探测器通过光纤耦合器分成信号光源参考臂、信号光源零点臂及信号光源样品臂，光电传感器及光电探测器均与信号调理单元连接，信号调理单元与数据处理单元连接，其特征在于 所述信号光源参考臂与标尺光源参考臂的波分复用器相连接，信号光源光信号与标尺光源光信号共用波分复用器之后的光学延迟线，由此构成信号光源的内源性标尺。
2.根据权利要求I所述的用弱相干技术测量眼球参数的系统，其特征在于所述光学延迟线包括转盘、驱动电机、平置中空直角棱镜、垂置中空直角棱镜、反射镜及聚焦透镜，在转盘的中轴部位下部安装有驱动转盘转动的驱动电机，在转盘上平面的外缘径向均布安装有多个平置中空直角棱镜，在相邻的中空直角棱镜之间固装垂置中空直角棱镜，在转盘边缘侧边设置有垂直于光路的反射镜，在该反射镜与平置中空直角棱镜之间的光路上设置有一聚焦透镜。
3.根据权利要求I所述的用弱相干技术测量眼球参数的系统，其特征在于所述信号光源样品臂的信号光源对应于采集被测试眼角膜的照明板，在照明板前端的信号光源样品臂上设置有液体透镜、所述液体透镜与提供其工作控制电压的数据处理单元连接。
4.根据权利要求I或3所述的用弱相干技术测量眼球参数的系统，其特征在于所述照明板与标尺光源、光电传感器、标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源、光电探测器、信号光源参考臂、信号光源零点臂、信号光源样品臂及照明板成像光路位置相对固定，标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源参考臂、信号光源零点臂及信号光源样品臂形成干涉波的光程与照明板成像光路清晰成像的距离条件同时满足。
5.一种利用如权利要求I所述系统测量眼球参数的方法，其特征在于测量步骤如下 (1)启动系统点亮标尺光源、信号光源、照明板，闭合系统内各装置电源开关； (2)照明板光源成像照明板光源通过眼角膜的反射经照明板成像光路成像后在数据处理单元上显示图像； (3)动态获取干涉波调整照明板与眼角膜的距离使数据处理单元上显示的成像清晰，调节标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源参考臂、信号光源零点臂、通过电压变化调节信号光源样品臂的液体透镜焦距，在数据处理单元上显示标尺光源及信号光源光信号的各如下干涉信号波形 ①标尺光源的光信号通过标尺光源样品臂与标尺光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示； ②信号光源的光信号通过信号光源样品臂与信号光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示； ③信号光源的光信号通过信号光源零点臂与信号光源参考臂后形成干涉并在数据处理单元上显示； (4)精确获取照明板与眼角膜的距离前后移动照明板与眼角膜的距离，同时也在调节信号光源到角膜的光程，利用上述步骤(3)中③的零点臂干涉峰及步骤(3)中②的眼角膜干涉峰精确确定照明板与眼角膜的距离，当零点臂干涉峰与眼角膜干涉峰的距离为设计距离时，固定这一距离； (5)测量眼角膜曲率以及眼角膜横径和瞳孔直径精确获取照明板与眼角膜的距离后利用照明板光源成像由数据处理单元计算出眼角膜曲率、眼角膜横径和瞳孔直径； (6)倍频获取利用上述步骤(3)中①、③的两种干涉波形获取两种干涉波的多普勒频偏，再通过两种干涉波的多普勒频偏计算出两种干涉波的倍频因子； (7)解调信号光源参考臂与样品臂的干涉信号利用上述步骤￠)的倍频因子将标尺光源的频率变到信号光源的载波频率上并生成两路正交信号，利用两路正交信号解调信号光源参考臂与样品臂的干涉信号为眼各组织结构对应的反射包络信号； (8)二次采样利用标尺光源的干涉波峰将步骤(7)的反射包络信号转化成位置信 息； (9)计算利用标尺光源的干涉波峰作为内源性位置标尺，利用标尺光源的干涉波形的个数去测量解调后的包络波形，计算出人眼各组织结构的数据。
全文摘要
本发明涉及一种用弱相干技术测量眼球参数的系统及测量方法，该系统包括标尺光源、信号光源、光电传感器、光电探测器、标尺光源样品臂、标尺光源参考臂、信号光源参考臂、信号光源零点臂、信号光源样品臂、照明板成像光路、信号调理单元及数据处理单元，该方法是标尺光源作为内源标尺，通过以利用标尺光源样品臂与标尺光源参考臂的干涉波形，信号光源参考臂与信号光源零点臂的干涉波形，信号光源参考臂与信号光源样品臂的干涉波形及照明板成像光路的成像一次精确的计算出眼球的全部生物参数，包括角膜厚度，前房深度，晶体厚度，玻璃体厚度，以及眼轴长度。本发明由于采用了独特的光延迟线，信噪比高，测量快速准确。
文档编号A61B3/117GK102727172SQ20121020331
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者王建发, 王雪乔, 石俊山 申请人:天津市索维电子技术有限公司