[發明專利]一種角膜測量方法及系統

有效

• 申請號: 201810367783.5
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108634928B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 趙玉倩;王毅;馬振鶴
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: A61B3/107
• 分類號: A61B3/107;A61B3/10
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 郭防;劉美蓮

1.一種角膜測量方法，其特征在于，首先，采用光學相干層析法測量獲得角膜前表面到后表面的光程L₀；其次，移動聚焦透鏡，當探測光的焦點位于角膜前后表面時，信號強度為極大值，獲得當探測光的焦點位于角膜前后表面時，聚焦透鏡對應的兩個位置的間距L1；最后，利用光線追跡技術獲得角膜的折射率和角膜厚度；

所述的利用光線追跡技術獲得角膜的折射率和角膜厚度，具體包括以下步驟：

a.按照探測臂光路，利用光線追跡技術建立角膜及檢測系統模型，其中，角膜模型所需參數包括：角膜曲率半徑、角膜厚度和角膜折射率；檢測系統模型參數包括：探測光束的寬度，探測光波長，聚焦透鏡的厚度、折射率和曲率；

b.使聚焦透鏡的焦點位于角膜前表面，此時角膜前表面反射的探測光光強為極大值時，將聚焦透鏡向角膜方向移動L1；

c.假定角膜的折射率為n_x，角膜的厚度D則為L₀/n_x；將n_x和D帶入角膜模型，確定聚焦透鏡的焦點是否位于角膜后表面；

d.如果聚焦透鏡的焦點位于角膜后表面，則所取的n_x和D分別為角膜的折射率和厚度，測量結束；否則改變n_x，并重復步驟c、d，直至使得聚焦透鏡的焦點位于角膜后表面，獲得角膜的折射率和角膜厚度。

2.根據權利要求1所述的角膜測量方法，其特征在于，所述的前表面到后表面的光程L₀，以及當探測光的焦點位于角膜前后表面時，聚焦透鏡所處的對應的兩個位置的間距L1，通過以下方法獲得：

S1，干涉數據采集：將聚焦透鏡從左向右平移，聚焦透鏡每移動一步，則采集一個經參考臂中反射鏡反射的參考光和經角膜反射的探測光所形成的干涉光譜，直至聚焦透鏡停止移動，數據采集過程結束；

S2，對所有采集到的干涉光譜分別計算由角膜反射的探測光光強，并獲得聚焦透鏡的移動位置n和由角膜反射的探測光光強的曲線；

S3，當聚焦透鏡的焦點位于角膜的前、后表面時，由角膜反射的探測光光強為極大值；結合所述的聚焦透鏡的移動位置n和由角膜反射的探測光光強的曲線，得到聚焦透鏡的焦點位于角膜的前后表面時，聚焦透鏡對應的位置n_q和n_h，n_q和n_h的差即為L1；

S4，選取聚焦透鏡位于n_q和n_h之間時采集的干涉光譜，對所述的干涉光譜進行高通濾波，濾掉干涉光譜的低頻部分，再經傅里葉變換；兩個信號幅度極大值分別表示由角膜前表面和后表面反射的探測光與參考光分別進行干涉的結果；假定傅里葉變換幅度譜中幅度極大值對應的頻率分別為f₁和f₂，則角膜前表面到后表面的光程L₀為：

L₀＝K*(f₂-f₁)；

其中，K為比例系數。

3.實現權利要求1～2任一項所述方法的一種角膜測量系統，包括：低相干光干涉和信號處理裝置A、參考臂B和探測臂C，所述的低相干光干涉和信號處理裝置A包括：低相干光源(1)、分光器(3)、第一光纖準直器(5)、第二光纖準直器(7)、第四透鏡(9)、光柵(10)、第三透鏡(11)、線陣CCD(12)、電纜線(13)和計算機(14)；所述的參考臂B包括：第一透鏡(15)和反射鏡(16)，所述的低相干光源(1)與分光器(3)連接，分光器(3)與第一光纖準直器(5)連接，分光器(3)與第二光纖準直器(7)連接，分光器(3)，使得探測光和參考光依次經過第四透鏡(9)、光柵(10)、第三透鏡(11)，成像于線陣CCD(12)；線陣CCD(12)、電纜線(13)和計算機(14)電串聯連接；第一光纖準直器(5)依次與第一透鏡(15)和反射鏡(16)光連接；其特征在于，所述的探測臂C包括：第二透鏡(17)、支架(18)和電動平移臺(19)，所述第二光纖準直器(7)與第二透鏡(17)光連接；所述的第二透鏡(17)通過支架(18)固定在電動平移臺(19)上，所述電動平移臺(19)通過數據線(20)與計算機(14)電連接，控制電動平移臺(19)使得第二透鏡(17)左右移動。

4.根據權利要求3所述的角膜測量系統，其特征在于，干涉數據采集時，通過計算機(14)控制電動平移臺(19)將第二透鏡(17)從左向右移動，采集每一個經參考臂B中反射鏡(16)反射的參考光和經角膜反射的探測光所形成的干涉光譜，直至第二透鏡(17)停止移動，數據采集過程結束；當探測光的焦點位于角膜前后表面時，信號強度為極大值，獲得當探測光的焦點位于角膜前后表面時，第二透鏡(17)所對應的兩個位置的間距L1；再利用光線追跡技術獲得角膜的折射率和角膜厚度。