眼科检测系统及方法与流程

本发明涉及光电子领域，尤其涉及一种眼科检测系统及眼科检测方法。

背景技术：

oct(opticalcoherencetomography,光学相干断层扫描成像)技术是一种新兴技术，在眼科检测领域已经得到有效运用，可对被检眼进行三维成像，具有精度高、速度快等优点。且其具一次检测诊断所有眼部疾病以及和大数据技术、人工智能技术进行结合以实现无人化操作和智能诊断的潜力。

眼轴长是重要的眼部参数，现有技术中，oct技术测量被检眼眼轴长是通过分别测量眼前节和眼后节来实现的，眼前节测量和眼后节测量之间具有时间差，在该时间差，被检眼会发生位置移动，从而导致测量误差，甚至导致测量结果无效。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题中的一个或多个，提出一种眼科检测系统，用于利用测量光检测被检眼。

一种眼科检测系统，用于利用测量光检测被检眼，包括样品臂、侧眼拍照成像模块和主体模块，样品臂用于将测量光聚焦于被检眼的眼后节，并接收从眼后节返回的眼后节光信号，并将眼后节光信号传递至主体模块；侧眼拍照成像模块用于对被检眼的眼前节的位置进行监测，得到被检眼的眼前节的至少一位置信息；主体模块用于提供测量光并将测量光传递至样品臂，对从样品臂传递的眼后节光信号进行干涉并采集经过干涉得到的眼后节干涉光信号，并利用眼后节干涉光信号、至少一位置信息计算眼轴长。

进一步地，侧眼拍照成像模块包括一相机，在检测工况下，相机设置于被检眼的侧面，相机拍摄被检眼侧面的照片。

进一步地，相机为远心成像相机。

进一步地，远心成像相机为物方远心成像相机或者双远心成像相机。

进一步地，主体模块包括光源、耦合器及参考臂组件，耦合器接收光源发出的光并向参考臂组件提供光，参考臂组件将接收到的光反射回耦合器作为参考光，耦合器向样品臂提供测量光。

进一步地，主体模块还包括探测器及控制器，探测器、侧眼拍照成像模块均与控制器电性连接，眼后节光信号与参考光在耦合器内发生干涉并形成眼后节干涉光信号，眼后节干涉光信号经探测器接收并处理后由控制器采集，至少一位置信息亦由控制器采集。

进一步地，样品臂包括扫描组件，扫描组件用于调节测量光聚焦在被检眼的眼后节的位置。

本发明实施例还提供一种眼科检测方法，用于利用测量光检测被测者的被检眼，包括以下步骤：将测量光聚焦于被检眼的眼后节，接收从眼后节返回的眼后节光信号，同时拍摄被检眼的侧眼像；对眼后节光信号进行干涉并采集经过干涉得到的眼后节干涉光信号，利用眼后节干涉光信号、侧眼像计算眼轴长。

进一步地，在步骤“将测量光聚焦于被检眼的眼后节，接收从眼后节返回的眼后节光信号，同时拍摄被检眼的侧眼像”前，包括步骤：调整测量光光程。

进一步地，从被测者左侧拍摄作为左眼的被检眼，从被测者的右侧拍摄作为右眼的被检眼。

本发明的有益效果：

本发明实施例通过在眼后节oct成像的同时，拍摄被检眼的侧眼照，计算被检眼的眼轴长，避免了眼动对眼轴长测量的影响，提高了计算被检眼的眼轴长的精确度。

附图说明

图1为本发明实施例中眼科检测系统的模块示意图。

图2为图1中眼科检测系统的结构示意图。

图3为图2中侧眼拍照成像模块的工作原理示意图。

图4为图2中侧眼拍照成像模块的安装位置示意图。

图5为图2中照明光源中照明灯的分布示意图。

图6为本发明实施例中眼科检测方法的步骤流程图。

图7为本发明实施例中眼科检测方法中眼轴长测量原理示意图。

图8为本发明实施例中被检眼的像。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明，应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参图1，本发明的实施例提供一种眼科检测系统(以下简称“系统”)，用于利用测量光检测被检眼e，例如测量所述被检眼e的眼轴长等参数。所述眼科检测系统包括主体模块100、样品臂300和侧眼拍照成像模块500。

图中点划线示意光路，所述主体模块100生成参考光并向所述样品臂300提供测量光，所述样品臂300接收测量光后将测量光聚焦于所述被检眼e的眼后节，测量光在所述眼后节发生反射产生眼后节光信号，所述眼后节光信号反射回所述样品臂300，所述样品臂300接收所述眼后节光信号并将所述眼后节光信号传递至所述主体模块100。

同步地，所述侧眼拍照成像模块500对所述被检眼e的眼前节的位置进行监测，得到所述被检眼e的眼前节的至少一位置信息并将所述至少一位置信息传递给所述主体模块100。

所述主体模块100接收所述眼后节光信号和所述至少一位置信息，利用所述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，并利用所述眼后节干涉光信号以及所述至少一位置信息得到所述被检眼e的眼轴长。

具体的，请参图2，在本发明的实施例中，所述主体模块100包括光源101、耦合器103、参考臂组件130、探测器105、偏振控制器107、光纤探头108、调焦透镜109及控制器111。所述参考臂组件130进一步包括参考臂透镜131和参考臂反射镜133。所述光源101可为oct光源，其发出波长为近红外波的弱相干光并传递至所述耦合器103，所述耦合器103将接收到的光分成两束，其中一束经所述参考臂透镜131调焦及所述参考臂反射镜133反射后返回所述耦合器103内，以作为参考光。另一束则经所述偏振控制器107调节偏振方向并经所述调焦透镜109调焦后传递至所述样品臂300，作为测量光。

其中，所述光纤探头108和所述调焦透镜109可在平行于所述调焦透镜109的主光轴的方向上整体平移，以调节所述测量光的光程。具体的，在本发明的实施例中，所述系统还包括电子控制组件(如步进电机，图未示)，所述电子控制组件具有电控位移支架(图未示)，所述电子控制组件与所述控制器111电性连接，所述光纤探头108和所述调焦透镜109固定在所述电控位移支架上，所述控制器111通过控制所述电子控制组件的转动以带动所述电控位移支架的移动，以控制所述光纤探头108和所述调焦透镜109的整体平移。

在本发明的实施例中，所述样品臂300包括扫描组件330、样品臂光路组件350及接目物镜370。

所述扫描组件330包括水平扫描单元331和竖直扫描单元333，测量光经所述调焦透镜109调焦后进入所述水平扫描单元331，经所述水平扫描单元331反射后进入所述竖直扫描单元333，再经所述竖直扫描单元333反射进入所述样品臂光路组件350。所述水平扫描单元331可通过转动使得测量光在水平方向上对所述被检眼e的眼后节进行扫描，所述竖直扫描单元333可通过转动使得测量光在竖直方向上对所述被检眼e的眼后节进行扫描。

具体的，在本发明的实施例中，所述系统还包括电子控制组件(如电机)，所述电子控制组件具有电控旋转支架(如转轴)，所述电子控制组件与所述控制器111电性连接，所述水平扫描单元331和竖直扫描单元333固定在所述电控旋转支架上，所述控制器111通过控制所述电子控制组件的转动以带动所述电控旋转支架的转动，以控制所述所述水平扫描单元331和竖直扫描单元333的转动角度。

可以理解，在本发明的其他实施例中，所述系统还可通过手动调节控制所述水平扫描单元331和竖直扫描单元333转动角度，具体的，所述系统包括用于固定所述水平扫描单元331和竖直扫描单元333的旋转支架，所述旋转支架提供旋钮，通过手动旋转所述旋钮调整所述水平扫描单元331和竖直扫描单元333的转动角。

可以理解，在本发明的其他实施例中，所述水平扫描单元331和竖直扫描单元333还可通过其他机械设备或者电学方法进行角度旋转控制，满足这种设计结构的方案都在本发明的保护范围之内，此处不再赘述。

在本发明的实施例中，测量光经所述扫描组件330和所述样品臂光路组件350后到达接目物镜370，并经接目物镜370聚焦至所述被检眼e的眼后节，如所述被检眼e的视网膜等位置。

所述样品臂光路组件350包括一分光镜(第一分光镜)351和一屈光调节元件353。具体的，所述第一分光镜351为一二向色镜，可透射光源101发出的光并反射固视光源701发出的光。具体地，所述测量光透射所述第一分光镜351和所述屈光调节元件353后传递至所述接目物镜370，最终聚焦到所述被检眼e的眼后节；所述固视光源701发出的光经所述第一分光镜351反射并经所述屈光调节元件353透射后传递至所述接目物镜370，最终聚焦到所述被检眼e的眼后节。

可通过所述屈光调节元件353调节所述测量光和所述固视光源701发出的光在所述被检眼e内聚焦的位置，如可通过移动所述屈光调节元件353使光聚焦在所述被检眼e的视网膜，以实现对于患有近视或者远视的被检眼e的测量。具体的，所述屈光调节元件353固定在一平移装置(图未示)上，可通过手动或电动控制其移动，以实现屈光调节。

在本发明的实施例中，测量光聚焦至所述被检眼e的眼后节后，所述眼后节散射所述测量光，并产生眼后节光信号，所述眼后节光信号经过所述接目物镜370后沿与测量光相反的方向依次经所述样品臂光路组件350、扫描组件330传播回到所述主体模块100，并在所述耦合器103内与所述参考光进行干涉，产生眼后节干涉光信号，所述探测器105接收所述眼后节干涉光信号并处理后传输至所述控制器111。由于所述眼后节光信号的偏振方向在回到所述耦合器103前由所述偏振控制器107进行了控制，保证了干涉的效果。

请参图3，本发明的实施例中，所述侧眼拍照成像模块500包括至少一相机，在检测工况下，所述至少一相机设置于被检者头部h的一侧，所述至少一相机用于拍摄所述被检眼e的照片，所述被检眼e的照片包括所述被检眼e的特征点，所述特征点包括角膜顶点ec、外框缘ek等形状或颜色易于识别的眼部特征。例如，检测被检者的左眼时，所述至少一相机设置于所述被检者头部h的左侧，所述相机拍摄所述左眼的照片；检测被检者的右眼时，所述至少一相机设置于所述被检者头部h的右侧，所述相机拍摄所述右眼的照片。

优选的，所述侧眼拍照成像模块500包括二相机，在检测工况下，所述二相机分别设置于所述被检者头部h的左侧和右侧。检测被检者的左眼时，设置于被检者头部h左侧的相机拍摄被检者左眼的照片；检测被检者的右眼时，设置于所述被检者头部h右侧的相机拍摄被检者右眼的照片。

优选的，所述二相机均为远心成像相机。在本实施例中，所述远心成像相机为双远心成像相机，在本发明的其他实施例中，所述远心成像相机亦可以为物方远心成像相机。

具体为，所述双远心成像相机包括二透镜(第一中继透镜501、第二中继透镜505)、一光阑503及一摄像装置507，所述光阑503、所述第二中继透镜505设置于所述第一中继透镜501和所述摄像装置507之间，所述光阑503靠近所述第一中继透镜501设置，所述第二中继透镜505靠近所述摄像装置507设置。具体的，所述光阑503设置于所述第一中继透镜501的像方焦平面，所述光阑503的中心与所述第一中继透镜501的像方焦点重合。同时，所述光阑503亦位于所述第二中继透镜505的物方焦平面，所述光阑503的中心与所述第二中继透镜505的物方焦点重合。所述摄像装置507的中心位于所述第二中继透镜505的像方焦点。所述第一中继透镜501、所述光阑503、所述第二中继透镜505均与所述相机的主光轴垂直设置。在检测工况下，照明光源901发出的照明光被所述被检眼e反射，反射的光作为摄像光依次透射所述第一中继透镜501、穿过所述光阑503、透射所述第二中继透镜505后被所述摄像装置507接收，形成所述被检眼e的像。

请参图4，在本发明的实施例中，所述系统设置于一平台(图未示)之上，所述系统还包括一下巴托801、一额托803和二额托支柱805，所述下巴托801、所述额托支柱805均固定设置于所述平台之上，所述二额托支柱805和所述额托803首尾相连构成倒u型结构。在检测工况下，被测者下巴倚靠在所述下巴托801上，并将额头靠紧所述额托803。

所述二相机分别设置于所述二额托支柱805上。在本发明其他实施例中，所述二相机可设置于所述样品臂300的机械结构上，所述二相机可随所述样品臂300移动，所述二相机相对于所述样品臂300固定设置。

请再参图1和图2，在本发明的实施例中，系统还包括固视光学模块700，固视光学模块700包括固视光源701和固视透镜703。固视光源701发出的光为可见光，固视光源701具体为一显示屏，显示用于被检眼e固视的固视标，显示屏可为lcd屏、oled屏或者led阵列屏等。

所述固视光源701发出的光经所述固视透镜703透射和所述第一分光镜351反射并经所述屈光调节元件373调屈后，再经接目物镜370聚焦到被检眼e的眼后节，例如被检眼e的视网膜er。

具体的，在本发明实施例中可以使用固视标来变更所述被检眼e的固视位置，所述固视标可以上下左右移动，以此来满足检测被检眼不同位置。固视光源701发出的光可经过所述屈光调节元件353调节屈光度，若固视光源701发出的光不能调屈，不同视力的被检眼e观察时，固视标的清晰程度不同，这使被检眼固视时感到不舒适，因此优选的，所述固视光源701发出的光路经过所述屈光调节元件353调屈后，能聚焦于眼后节视网膜上，使被检眼能看清晰固视标。

需要说明的是，本发明实施例提供的系统还包括虹膜成像模块900，用于拍摄确定被检眼e的角膜中心曲率、瞳孔直径、白到白距离等参数所需图像，例如被检眼e的虹膜像。所述虹膜成像模块900与所述控制器111电性相连，包括：照明光源901、分光镜902、扩视透镜组、第五反射镜905、摄像透镜组及摄像器913。具体的，所述照明光源901设置于接目物镜370与所述被检眼e之间，所述照明光源901发出近红外光。所述分光镜902为一二向色镜，可透射照明光源901输出的光并反射光源101输出的光和固视光源701输出的光。

所述照明光源901发出的光照射到所述被检眼e的眼前节，被所述眼前节反射后形成反射光，其中一部分光被被检眼e的角膜反射，一部分光透过角膜经进入被检眼e，并被被检眼眼e前房等组织漫反射。

在本发明实施例中，所述扩视透镜组用于使所述反射光收敛，包括第一扩视透镜903和第二扩视透镜907；所述摄像透镜组用于使所述反射光在所述摄像器上成像，包括第一摄像透镜909和第二摄像透镜911。

所述反射光经过接目物镜370、分光镜902和第一扩视透镜903传递至所述第五反射镜905，经所述第五反射镜905反射透过所述第二扩视透镜907和所述第一摄像透镜909、所述第二摄像透镜911，由所述第一摄像透镜909、所述第二摄像透镜911聚焦到所述摄像器913形成所述被检眼眼前节的像，所述控制器111采集所述被检眼眼前节的像。

需要说明的是，为了让被检测者感到舒适，避免与系统紧贴所带来的压迫感，接目物镜370设置为相对于系统前伸，因此，接目物镜370与摄像器913之间的距离较大。而为了确定白到白距离等参数，所述虹膜成像模块900需要具有较大的成像范围，这与接目物镜370前伸是矛盾的。设置所述扩视透镜组的目的在于解决该矛盾，所述第一扩视透镜903和所述第二扩视透镜907可改变被角膜反射的光和被前房漫反射的光传播方向，使其收敛，最终在所述摄像器913上形成为较大范围的像。

请参图5，在本发明的实施例中，所述照明光源901包括多个照明灯901a，多个照明灯901a呈环形阵列均匀分布，在系统处于角膜曲率检测工况时，各照明灯901a所组成的环形的几何中心对准被检眼e瞳孔中心。具体的，照明灯901a为led灯，数量大于等于4个，优选的，在本发明的实施例中，照明灯901a的数量为6个。

在系统处于角膜曲率检测工况时，6个照明灯901a发出的光照射到被检眼e的角膜上，被所述角膜反射，反射的光经过所述虹膜成像模块900最终被所述摄像器913检测到，并在所述摄像器913上形成6个照明灯901a在所述角膜上的分布像。在本发明的实施例中，所述分布像与所述被检眼眼前节的像一同形成。

所述控制器111采集所述6个照明灯901a在所述角膜上分布的像，利用安装在其内的算法处理该像，得到被检眼e的角膜曲率，在本发明的实施例中，所述控制器111得到被检眼e的角膜中心曲率。

本发明实施例中所述虹膜成像模块900还具备监视光路以指导操作人员操作仪器和了解被测者的相关信息的功能，系统以可相对操作台(图未示)移动的方式设置在一操作台上，操作台上设置有一下巴托801，检测者使用下颚托系统使被检者头部h固定，使来自固视光学模块700中的固视标固视在所述被检眼e中后，检测者一边通过观察所述控制器111的显示屏，一边通过操作杆控制下颚托系统以及眼科测量系统的移动，以使所述被检眼e的眼前节，如虹膜进入所述虹膜成像模块900的摄像器913中，并且虹膜像呈现在所述控制器111的显示屏中，以便指导医生操作仪器和了解所述被检眼e的相关信息。

本发明实施例中，设置侧眼拍照成像模块，在检测被检眼的眼后节的同时，监测被检眼的眼前节的位置，并根据眼后节散射的眼后节信号光和监测到的眼前节的位置信息计算被检眼的眼轴长，避免了检测过程中眼动的影响，提高了计算被检眼的眼轴长的精确度。

本发明的实施例还提供一种眼科检测方法(以下简称“方法”)，所述眼科检测方法用于利用测量光检测被检眼e，例如测量所述被检眼e的眼轴长等参数。

请参图6，所述方法包括：

s1，调整测量光光程。

具体地，请参图7，图7中2个矩形框k1、k2表征不同部位的oct测量范围，矩形框只是示意，实际扫描区域可为扇形等结构。所述系统包括初始测量位置rdk1和实时测量位置rdk2，所述初始测量位置rdk1位于测量光的光路上。在系统初始状态，各零组件移动到各自初始位置，所述初始位置可以是机械限位或者复位开关定位。在系统初始状态，测量光从耦合器103到初始测量位置rdk1所经历的光程与参考光从耦合器103到参考臂反射镜133所经历的光程相等。

所述控制器111控制所述样品臂300在平行于接目物镜370的主光轴的方向上相对于所述系统整体平移，所述样品臂300整体平移的距离为y。同时，所述控制器111控制所述光纤探头108和所述调焦透镜109在平行于所述调焦透镜109的主光轴的方向上相对于所述系统整体平移，以调节所述测量光的光程，所述光纤探头108和所述调焦透镜109相对于所述系统整体平移的距离为x。

调节后，测量光从耦合器103到实时测量位置rdk2所经历的光程与参考光从耦合器103到参考臂反射镜133所经历的光程相等，实时测量位置rdk2与视网膜er内表面中心之间的距离小于oct技术中测量光的探测范围。测量光从初始测量位置rdk1到视网膜测量位置rdk2所经历的光程为(x+y)，初始测量位置rdk1与实时测量位置rdk2的空间距离为(x+y)/nha。nha为人眼平均折射率，为一常量。

s2，眼后节oct成像，同时拍摄被检眼的侧眼像。

所述测量光聚焦至所述被检眼e的眼后节，所述主体模块100接收从所述眼后节返回的眼后节光信号，同时，侧眼拍照成像模块500从被检眼e的侧面拍摄被检眼，得到被检眼e的侧眼像pc。

本发明较佳实施例中，从被测者左侧拍摄作为左眼的被检眼，从被测者的右侧拍摄作为右眼的被检眼。

s3，计算眼轴长。

对所述眼后节光信号进行干涉并采集经过干涉得到的眼后节干涉光信号，根据所述眼后节干涉光信号以及所述被检眼的侧眼像计算被检眼e的眼轴长。

请参图8，侧眼拍照成像模块500从被检眼e的侧面拍摄被检眼，得到被检眼e的侧眼像pc。被检眼e的角膜顶点ec与角膜基准线lc之间的光程记作角膜光程hcornea，角膜顶点ec在侧眼像pc上对应像ec`,角膜基准线lc在侧眼像pc上对应像lc`，角膜光程hcornea满足：

其中，其中hcornea`为hcornea在侧眼拍照成像模块500的感光相机的宽度方向上对应的像素个数，w`为侧眼拍照成像模块500的感光相机的宽度方向像素总个数，h2为侧眼拍照成像模块500能拍摄到的空间宽度，该值可通过仪器出厂标定获得，故也是已知量。

故而，可求得被检眼e的眼轴长leye：

leye＝△l+x+y+hretinal+hcornea

其中，△l为测量光从角膜基准线lc到初始测量位置rdk1所经历的光程，为系统标定量，hretinal由oct探测技术获得。

在本发明其他实施例中，所述二相机可设置于所述样品臂300的机械结构上，所述二相机相对于所述样品臂300固定设置，所述二相机可随所述样品臂300移动。

在该其他实施例中，所述二相机随着所述样品臂300在平行于所述接目物镜370的的主光轴的方向上整体平移距离y，可求得被检眼e的眼轴长leye：

leye＝△l+x+y+hretinal+hcornea-y

leye＝△l+x+hretinal+hcornea

本发明实施例中，在检测被检眼的眼后节的同时，监测被检眼的眼前节的位置，并根据眼后节散射的眼后节信号光和监测到的眼前节的位置信息计算被检眼的眼轴长，避免了检测过程中眼动的影响，提高了计算被检眼的眼轴长的精确度。

本发明其他实施例中，亦可不包括步骤s1。

本发明实施例通过在眼后节oct成像的同时拍摄被检眼的侧眼照，计算被检眼的眼轴长，避免了眼动对眼轴长测量的影响，提高了计算被检眼的眼轴长的精确度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进亦视为落入本发明的保护范围之内。