[發(fā)明專利]基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710231446.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN107095643B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王茗祎;曾亞光;韓定安;王磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): A61B3/16
• 分類號(hào): A61B3/16;A61B3/107;A61B3/10
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吝秀梅;李彥孚

1.基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)，包括光分及回流光路、信號(hào)采集及標(biāo)定光路、參考臂光路、數(shù)據(jù)采集及保存控制模塊、終端數(shù)據(jù)處理模塊和顯示與機(jī)械控制終端，其特征在于，所述信號(hào)采集及標(biāo)定光路的光束在進(jìn)入眼球前經(jīng)過(guò)一氣體發(fā)生裝置；

所述光分及回流光路包括光源、光纖回流器和光纖耦合器，光纖耦合器將光源產(chǎn)生的光束按功率比例分為參考光束和測(cè)量光束分別進(jìn)入?yún)⒖急酃饴泛托盘?hào)采集及標(biāo)定光路，參考光束和測(cè)量光束再回到光纖耦合器中形成干涉光并經(jīng)光纖回流器進(jìn)入數(shù)據(jù)采集及保存控制模塊中的衍射分光光路；

所述信號(hào)采集及標(biāo)定光路包括第一準(zhǔn)直鏡、掃描振鏡、半反半透鏡和第一會(huì)聚透鏡，所述測(cè)量光束經(jīng)第一準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直平行后射入掃描振鏡改變光路，再經(jīng)半反半透鏡反射后通過(guò)第一會(huì)聚透鏡聚集于眼球的角膜內(nèi)表層，使附帶有關(guān)眼角膜內(nèi)表層壓平程度信息的測(cè)量光束沿可逆光路返回光纖耦合器中與所述參考光束形成干涉光；

所述參考臂光路包括光學(xué)中心設(shè)置在同一直線上的第二準(zhǔn)直鏡、第二會(huì)聚透鏡和反射鏡，所述參考光束經(jīng)第二準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后變成平行光，再通過(guò)第二會(huì)聚透鏡射到反射鏡上將帶有光程參照信息的參考光束返回所述光纖耦合器中；

所述氣體發(fā)生裝置包括氣腔，氣腔與眼球相對(duì)的側(cè)壁中心設(shè)有氣孔，第一會(huì)聚透鏡鑲嵌在與氣孔相對(duì)的氣腔另一側(cè)壁中心，氣腔下端連有壓力傳感器以及用于噴射氣流的活塞；

所述數(shù)據(jù)采集及保存控制模塊包括第三準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、第三會(huì)聚透鏡和CCD相機(jī)，第三準(zhǔn)直鏡將干涉光變成平行光，再由衍射光柵進(jìn)行分光處理，接著經(jīng)過(guò)第三會(huì)聚透鏡使CCD相機(jī)接收并采集干涉光的信號(hào)；

所述終端數(shù)據(jù)處理模塊中電腦對(duì)采集到的干涉光信號(hào)進(jìn)行處理；

所述顯示與機(jī)械控制終端用于顯示整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)并控制正常檢測(cè)程序的進(jìn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述半反半透鏡與第一會(huì)聚透鏡的同軸端還設(shè)有固視光源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞與氣腔之間還設(shè)有凈化器，活塞由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)噴射氣流。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集及保存控制模塊中干涉光經(jīng)第三準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直平行并以傾斜角40-47°透過(guò)衍射光柵，第三會(huì)聚透鏡置于衍射光柵中主級(jí)大的方向，CCD相機(jī)于第三會(huì)聚透鏡的焦點(diǎn)位置采集干涉強(qiáng)度信號(hào)，再由電腦對(duì)干涉強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源和光纖回流器之間還設(shè)有激光光強(qiáng)檢測(cè)裝置，所述激光光強(qiáng)檢測(cè)裝置包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、光功率計(jì)以及由旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制升降的光源反射鏡。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源、氣體發(fā)生裝置和掃描振鏡分別由相應(yīng)的控制模塊來(lái)控制光源觸發(fā)、氣體發(fā)生及凈化和掃描振鏡運(yùn)動(dòng)，所述激光光強(qiáng)檢測(cè)裝置由安全檢測(cè)模塊控制。

7.一種基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)方法，使用如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括如下步驟：

S1、打開顯示與機(jī)械控制終端，顯示非接觸眼壓檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，所有控制模塊同步啟動(dòng)；

S2、光源被觸發(fā)發(fā)出低相干光，旋轉(zhuǎn)電機(jī)啟動(dòng)并驅(qū)動(dòng)光源反射鏡降落使光束反射進(jìn)光功率計(jì)中對(duì)光功率進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)氣體發(fā)生裝置對(duì)待噴射的氣體進(jìn)行存儲(chǔ)和凈化，掃描振鏡處于初始位置狀態(tài)，CCD相機(jī)處于數(shù)據(jù)采集但不保存狀態(tài)；

S3、判斷各項(xiàng)操作是否符合要求，是則觸發(fā)安全檢測(cè)模塊控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光源反射鏡升起，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，否則提示系統(tǒng)異常返回步驟S2；

S4、按下眼壓檢測(cè)按鈕觸發(fā)氣體發(fā)生裝置，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞推進(jìn)產(chǎn)生氣流后經(jīng)氣孔噴射，壓力傳感器記錄實(shí)時(shí)氣壓值，掃描振鏡按蛇形軌跡掃描矩形區(qū)域，CCD相機(jī)開始連續(xù)高速采集干涉光信號(hào)數(shù)據(jù)并保存；

S5、終端數(shù)據(jù)處理模塊將干涉光信號(hào)數(shù)據(jù)和氣壓值進(jìn)行處理得到眼壓值并在顯示模塊中顯示出來(lái)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于低相干光干涉的非接觸眼壓檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S5中數(shù)據(jù)處理基于以下原理：

氣流作用于眼角膜上單位面積所受的壓力F_O等于壓力傳感器實(shí)時(shí)采集到的壓力F_t乘以氣壓衰減系數(shù)β：

F_O＝βF_t (1)

其中β與氣孔直徑D和待測(cè)樣品到氣孔的距離L有關(guān)；

眼角膜內(nèi)層被壓平面積計(jì)算：氣流壓力作用于角膜，使角膜沿視軸向內(nèi)壓平，壓平面形狀受眼角膜原狀引導(dǎo)呈圓形，經(jīng)縱向三維成像技術(shù)處理的數(shù)據(jù)可以精確地測(cè)得眼角膜內(nèi)層壓平面的直徑d，則眼角膜內(nèi)層被壓平面積S為：

根據(jù)公式(1)和(2)可得眼壓為：

P＝F₀/S＝4βF_t/πd² 式(3) 。