一种眼睛参数测量系统及测量方法

摘要

本发明涉及眼睛参数测量技术领域，具体涉及一种眼睛参数测量系统及测量方法。该系统包括：低相干定位系统、高相干测量系统、角膜成像系统和聚焦系统；低相干定位系统包括第一参考臂和第一样品臂，基于第一参考臂和第一样品臂的第一干涉结果进行定位，得到定位结果；高相干测量系统包括第二参考臂和第二样品臂，第二样品臂和第一参考臂采用同一光路，基于第一参考臂和第一样品臂的第二干涉结果对定位结果进行测量，得到第一眼睛参数；角膜成像系统用于通过聚焦系统对眼睛角膜成像，根据成像结果得到第二眼睛参数。通过实施本发明，实现了第一眼睛参数、第二眼睛参数的测量，同时，低相干定位系统和高相干测量系统的设置实现了眼睛参数的精准测量。

权利要求

1.一种眼睛参数测量系统，其特征在于，所述系统包括：低相干定位系统、高相干测量系统、角膜成像系统、聚焦系统和视轴对准系统；

所述低相干定位系统包括第一参考臂和第一样品臂，所述低相干定位系统用于输出低相干光束分别通过所述第一参考臂和所述第一样品臂传输，所述第一样品臂传输的光束通过所述聚焦系统聚焦在眼睛的不同位置，所述低相干定位系统基于所述第一样品臂接收的不同位置的反射光束与所述第一参考臂传输的光束进行干涉，得到第一干涉结果，根据所述第一干涉结果进行定位，得到定位结果；

所述高相干测量系统包括第二参考臂和第二样品臂，所述第二参考臂和所述第一参考臂采用同一光路，所述高相干测量系统用于输出高相干光束分别通过所述第二参考臂和所述第二样品臂传输，基于所述第二参考臂传输的光束和第二样品臂传输的光束进行干涉，得到第二干涉结果，基于所述第二干涉结果对所述定位结果进行测量，得到第一眼睛参数；

所述角膜成像系统用于通过所述聚焦系统对眼睛角膜成像，根据成像结果得到第二眼睛参数；

所述视轴对准系统用于输出对准光束通过所述聚焦系统聚焦在角膜表面，并接收角膜表面的第二成像结果，判断视轴和光轴是否对准；

所述第二眼睛参数包括角膜曲率半径，采用如下公式计算得到角膜曲率半径，，其中， 是成像结果中像的大小；d是角膜成像系统到眼睛角膜表面的距离，β是角膜成像系统的放大倍率；

所述第一参考臂和所述第二参考臂包括：第一耦合装置、第一准直镜和可变光程系统；

所述第一耦合装置用于将低相干光束和高相干光束耦合输出；

所述第一准直镜用于将所述第一耦合装置输出的光束准直后通过所述聚焦系统输入至所述可变光程系统；

所述可变光程系统用于改变输入光束的光程后，将光束反射通过第一准直镜和第一耦合装置。

2.根据权利要求1所述的眼睛参数测量系统，其特征在于，所述可变光程系统包括：依次设置的旋转四方镜、柱透镜和第一反射镜；

所述旋转四方镜用于将输入光束采用不同光程反射后输出；

所述柱透镜用于将所述旋转四方镜输出的光束进行聚焦后输出；

所述第一反射镜用于将所述柱透镜输出的光束反射至所述柱透镜。

3.根据权利要求2所述的眼睛参数测量系统，其特征在于，所述可变光程系统还包括：压电电机，所述压电电机用于控制所述旋转四方镜的运动，改变所述旋转四方镜中传输光束的光程。

4.根据权利要求1所述的眼睛参数测量系统，其特征在于，所述第一样品臂包括：第二准直镜、第二反射镜、第一聚焦透镜、二色镜和第一半反半透镜；所述第二样品臂包括光纤和光纤端面设置的反射膜；

所述第二准直镜用于将低相干光束准直后输出；

所述第二反射镜用于将所述第二准直镜输出的光束反射至所述第一聚焦透镜；

所述第一聚焦透镜用于将输入的光束聚焦后输出；

所述二色镜用于将所述聚焦透镜聚焦后的光束反射至所述第一半反半透镜；

所述第一半反半透镜用于将所述二色镜反射的光束透射输出；

所述反射膜用于将光纤传输的光束反射至光纤中。

5.根据权利要求1所述的眼睛参数测量系统，其特征在于，所述角膜成像系统包括：靶环发光系统和成像系统；

所述靶环发光系统用于发射靶环状光束通过所述聚焦系统聚焦在眼睛角膜上；

所述成像系统用于接收眼睛角膜表面的成像结果，根据所述成像结果确定第二眼睛参数。

6.根据权利要求5所述的眼睛参数测量系统，其特征在于，所述靶环发光系统包括两圈LED灯和第二半反半透镜；所述成像系统包括成像物镜和第一CCD；

两圈LED灯用于发射靶环状光束；

所述第二半反半透镜用于将所述靶环状光束反射输出，输出光束通过所述聚焦系统聚焦在眼睛角膜上，并将角膜表面的第一成像结果透射至所述成像物镜；

所述成像物镜用于接收第一成像结果并由所述第一CCD进行成像采集。

7.根据权利要求1所述的眼睛参数测量系统，其特征在于，所述聚焦系统包括变焦圆盘，所述变焦圆盘上包括多个透镜，多个透镜用于将光束聚焦在眼睛的不同位置。

8.根据权利要求4所述的眼睛参数测量系统，其特征在于，所述视轴对准系统包括：光源、第二聚焦透镜、第三半反半透镜、第四聚焦透镜和第二CCD；

所述光源用于输出对准光束；

所述第二聚焦透镜用于将所述对准光束聚焦后输出至所述第三半反半透镜；

所述第三半反半透镜用于将聚焦后的光束输出至所述二色镜，被所述二色镜透射后通过第二半反半透镜、聚焦系统后聚焦在角膜表面，所述第三半反半透镜用于接收角膜表面的第二成像结果，将所述第二成像结果透射至所述第四聚焦透镜；

所述第四聚焦透镜用于将所述第二成像结果聚焦后由所述第二CCD进行成像采集。

9.根据权利要求1所述的眼睛参数测量系统，其特征在于，所述低相干定位系统还包括：低相干光源、第二耦合装置和第一探测装置；所述高相干测量系统还包括：高相干光源、第三耦合装置和第二探测装置；

所述低相干光源用于输出低相干光束通过所述第二耦合装置分束后，分别输入至第一参考臂和第一样品臂；

所述第二耦合装置接收所述第一参考臂传输的光束和第一样品臂传输的光束进行干涉后输出至所述第一探测装置；

所述第一探测装置用于对接收的信号进行探测，得到第一电信号；

所述高相干光源用于输出高相干光束通过所述第三耦合装置分束后，分别输入至第二参考臂和第二样品臂；

所述第三耦合装置接收所述第二参考臂传输的光束和第二样品臂传输的光束进行干涉后输出至所述第二探测装置；

所述第二探测装置用于对接收的信号进行探测，得到第二电信号。

10.一种眼睛参数测量方法，其特征在于，应用于权利要求1‑9任一项所述的眼睛参数测量系统，所述方法包括：获取聚焦系统聚焦在眼睛不同位置时的定位结果和角膜成像系统的角膜成像结果；

识别所述定位结果中波峰的位置；

根据所述波峰的位置提取所述第二干涉结果中相应位置波峰和波谷的数据，得到第一眼睛参数；

根据所述角膜成像结果计算第二眼睛参数；

所述第二眼睛参数包括角膜曲率半径，采用如下公式计算得到角膜曲率半径，，其中， 是成像结果中像的大小；d是角膜成像系统到眼睛角膜表面的距离，β是角膜成像系统的放大倍率；

在获取聚焦系统聚焦在眼睛不同位置时的定位结果之前，所述方法还包括：获取视轴对准系统的角膜表面的第二成像结果；

判断第二成像结果中对准光束是否在角膜中心；

当未在角膜中心时，调整眼睛参数测量系统中的光路，直至对准光束在角膜中心。

说明书

一种眼睛参数测量系统及测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及眼睛参数测量技术领域，具体涉及一种眼睛参数测量系统及测量方法。

背景技术

[0002] 眼睛是我们观察世界最重要的感觉器官，目前为止，近视眼是全球范围最广泛最常见的眼病之一，而且青少年当中近视越来越多。随着当前移动互联网、平板电脑、手机等电子产品的普及，眼疾低龄化现象日趋严重。当前青少年近视情况十分严峻，学生近视眼患病率一直居高不下。眼轴长度是一个与近视形成具有极强关联的结构参数，许多研究表明，中、高度近视眼的形成基本是眼轴增长的直接结果，即近视程度与眼轴长度具有正相关性，同时眼轴长度也是区别真性近视与假性近视的重要依据。

[0003] 白内障是全球首要的致盲原因，其实质是晶状体失去透明性变成浑浊状态，从目前的发展趋势来看，白内障的患者也越来越多，白内障也是老年人群致盲的首要原因，这严重影响人们的日常生活。随着科学技术的不断发展，白内障手术成为当下非常普遍的眼科手术，而手术方式也随之快速发展，逐渐由复明手术向屈光手术转变。术前生物测量的准确性将直接关系到术中植入人工晶状体度数的精确性，同时也密切关系到术后的屈光误差，而眼轴长度的测量其中最重要的影响因素之一，1mm的轴向测量误差将导致约2.5D的屈光度改变。

[0004] 此外，与人工晶体度数计算有关的眼睛参数除了眼轴长度，还有角膜曲率、前方深度等。因此，急需一种测量设备能够实现多种眼睛参数的测量。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明实施例提供一种眼睛参数测量系统及测量方法，以解决现有技术中无法实现多种眼睛参数的测量的技术问题。

[0006] 本发明实施例提供的技术方案如下：

[0007] 本发明实施例第一方面提供一种眼睛参数测量系统，所述系统包括：低相干定位系统、高相干测量系统、角膜成像系统、聚焦系统和视轴对准系统；所述低相干定位系统包括第一参考臂和第一样品臂，所述低相干定位系统用于输出低相干光束分别通过所述第一参考臂和所述第一样品臂传输，所述第一样品臂传输的光束通过所述聚焦系统聚焦在眼睛的不同位置，所述低相干定位系统基于所述第一样品臂接收的不同位置的反射光束与所述第一参考臂传输的光束进行干涉，得到第一干涉结果，根据所述第一干涉结果进行定位，得到定位结果；

[0008] 所述高相干测量系统包括第二参考臂和第二样品臂，所述第二参考臂和所述第一参考臂采用同一光路，所述高相干测量系统用于输出高相干光束分别通过所述第二参考臂和所述第二样品臂传输，基于所述第二参考臂传输的光束和第二样品臂传输的光束进行干涉，得到第二干涉结果，基于所述第二干涉结果对所述定位结果进行测量，得到第一眼睛参数；所述角膜成像系统用于通过所述聚焦系统对眼睛角膜成像，根据成像结果得到第二眼睛参数；

[0009] 所述视轴对准系统用于输出对准光束通过所述聚焦系统聚焦在角膜表面，并接收角膜表面的第二成像结果，判断视轴和光轴是否对准；

[0010] 所述第二眼睛参数包括角膜曲率半径，采用如下公式计算得到角膜曲率半径，[0011] ，

[0012] 其中， 是成像结果中像的大小；d是角膜成像系统到眼睛角膜表面的距离，β是角膜成像系统的放大倍率。

[0013] 本发明实施例提供的眼睛参数测量系统，通过设置低相干定位系统和高相干测量系统，低相干定位系统用于定位，高相干测量系统在定位基础上进行测量，从而实现了眼睛参数的精准测量，提高了整个系统的测量精度；同时低相干定位系统、高相干测量系统以及角膜成像系统等多个结构的设置，实现了第一眼睛参数、第二眼睛参数等多个参数的测量。此外，通过设置聚焦系统用于将光束聚焦到眼睛的不同位置，从而便于低相干定位系统对眼睛不同位置的具体定位，并且通过光束的聚焦能够提高回光反射的信号强度，从而提高第一干涉结果中干涉信号的强度。通过设置视轴对准系统可以快速使系统光轴和人眼视轴重合，能够保本测量到“真视轴”，提高测量的真实性和准确性。通过该角膜曲率半径计算公式，可以实现对角膜曲率半径的准确测量。

[0014] 在一种可选的实施方式中，所述第一参考臂和所述第二参考臂包括：第一耦合装置、第一准直镜和可变光程系统；所述第一耦合装置用于将低相干光束和高相干光束耦合输出；所述第一准直镜用于将所述第一耦合装置输出的光束准直后通过所述聚焦系统输入至所述可变光程系统；所述可变光程系统用于改变输入光束的光程后，将光束反射通过第一准直镜和第一耦合装置。

[0015] 在一种可选的实施方式中，所述可变光程系统包括：依次设置的旋转四方镜、柱透镜和第一反射镜；所述旋转四方镜用于将输入光束采用不同光程反射后输出；所述柱透镜用于将所述旋转四方镜输出的光束进行聚焦后输出；所述第一反射镜用于将所述柱透镜输出的光束反射至所述柱透镜。

[0016] 本实施例中，通过采用旋转四方镜实现可变光程系统中的光程调整，可以减小系统空间，有效增大延迟线量程。

[0017] 在一种可选的实施方式中，所述可变光程系统还包括：压电电机，所述压电电机用于控制所述旋转四方镜的运动，改变所述旋转四方镜中传输光束的光程。

[0018] 本实施例中，采用压电电机代替传统的步进电机以及伺服电机控制可变光程系统中的旋转四方镜，有效提高系统的响应速度、测量精度。

[0019] 在一种可选的实施方式中，所述第一样品臂包括：第二准直镜、第二反射镜、第一聚焦透镜、二色镜和第一半反半透镜；所述第二样品臂包括光纤和光纤端面设置的反射膜；所述第二准直镜用于将低相干光束准直后输出；所述第二反射镜用于将所述第二准直镜输出的光束反射至所述第一聚焦透镜；所述第一聚焦透镜用于将输入的光束聚焦后输出；所述二色镜用于将所述聚焦透镜聚焦后的光束反射至所述第一半反半透镜；所述第一半反半透镜用于将所述二色镜反射的光束透射输出；所述反射膜用于将光纤传输的光束反射至光纤中。

[0020] 在一种可选的实施方式中，所述角膜成像系统包括：靶环发光系统和成像系统；所述靶环发光系统用于发射靶环状光束通过所述聚焦系统聚焦在眼睛角膜上；所述成像系统用于接收眼睛角膜表面的成像结果，根据所述成像结果确定第二眼睛参数。

[0021] 本实施例中，采用靶环发光系统和成像系统结合可以有效测量眼睛的角膜曲率半径等参数，为眼睛参数提供了一种快速测量的方法。

[0022] 在一种可选的实施方式中，所述靶环发光系统包括两圈LED灯和第二半反半透镜；所述成像系统包括成像物镜和第一CCD；两圈LED灯用于发射靶环状光束；所述第二半反半透镜用于将所述靶环状光束反射输出，输出光束通过所述聚焦系统聚焦在眼睛角膜上，并将角膜表面的第一成像结果透射至所述成像物镜；所述成像物镜用于接收第一成像结果并由所述第一CCD进行成像采集。

[0023] 在一种可选的实施方式中，所述聚焦系统包括变焦圆盘，所述变焦圆盘上包括多个透镜，多个透镜用于将光束聚焦在眼睛的不同位置。

[0024] 本实施例中，通过采用多个透镜构成的变焦圆盘作为聚焦系统，能够使得光束快速聚焦于眼睛的不同位置。

[0025] 在一种可选的实施方式中，所述视轴对准系统包括：光源、第二聚焦透镜、第三半反半透镜、第四聚焦透镜和第二CCD；所述光源用于输出对准光束；所述第二聚焦透镜用于将所述对准光束聚焦后输出至所述第三半反半透镜；所述第三半反半透镜用于将聚焦后的光束输出至所述二色镜，被所述二色镜透射后通过第二半反半透镜、聚焦系统后聚焦在角膜表面，所述第三半反半透镜用于接收角膜表面的第二成像结果，将所述第二成像结果透射至所述第四聚焦透镜；所述第四聚焦透镜用于将所述第二成像结果聚焦后由所述第二CCD进行成像采集。

[0026] 在一种可选的实施方式中，所述低相干定位系统还包括：低相干光源、第二耦合装置和第一探测装置；所述高相干测量系统还包括：高相干光源、第三耦合装置和第二探测装置；所述低相干光源用于输出低相干光束通过所述第二耦合装置分束后，分别输入至第一参考臂和第一样品臂；所述第二耦合装置接收所述第一参考臂传输的光束和第一样品臂传输的光束进行干涉后输出至所述第一探测装置；所述第一探测装置用于对接收的信号进行探测，得到第一电信号；所述高相干光源用于输出高相干光束通过所述第三耦合装置分束后，分别输入至第二参考臂和第二样品臂；所述第三耦合装置接收所述第二参考臂传输的光束和第二样品臂传输的光束进行干涉后输出至所述第二探测装置；所述第二探测装置用于对接收的信号进行探测，得到第二电信号。

[0027] 本发明实施例第二方面提供一种眼睛参数测量方法，应用于本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的眼睛参数测量系统，所述方法包括：获取聚焦系统聚焦在眼睛不同位置时的定位结果和角膜成像系统的角膜成像结果；识别所述定位结果中波峰的位置；根据所述波峰的位置提取所述第二干涉结果中相应位置波峰和波谷的数据，得到第一眼睛参数；根据所述角膜成像结果计算第二眼睛参数。

[0028] 所述第二眼睛参数包括角膜曲率半径，采用如下公式计算得到角膜曲率半径，[0029] ，

[0030] 其中， 是成像结果中像的大小；d是角膜成像系统到眼睛角膜表面的距离，β是角膜成像系统的放大倍率。

[0031] 在获取聚焦系统聚焦在眼睛不同位置时的定位结果之前，所述方法还包括：获取视轴对准系统的角膜表面的第二成像结果；判断第二成像结果中对准光束是否在角膜中心；当未在角膜中心时，调整眼睛参数测量系统中的光路，直至对准光束在角膜中心。

[0032] 本实施例中，通过该角膜曲率半径计算公式，可以实现对角膜曲率半径的准确测量。

附图说明

[0033] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0034] 图1为本发明实施例中眼睛参数测量系统的结构框图；

[0035] 图2为本发明实施例中眼睛参数测量系统的结构示意图；

[0036] 图3为本发明实施例中两圈LED灯的结构框图；

[0037] 图4为本发明实施例中聚焦系统的结构示意图；

[0038] 图5为本发明实施例中眼睛参数测量方法的流程图；

[0039] 图6为本发明实施例中角膜曲率半径的测量原理图。

具体实施方式

[0040] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

[0041] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0042] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0043] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0044] 本发明实施例提供一种眼睛参数测量系统，如图1和图2所示，所述系统包括：低相干定位系统10、高相干测量系统20、角膜成像系统30、聚焦系统40和视轴对准系统；所述低相干定位系统10包括第一参考臂和第一样品臂，所述低相干定位系统10用于输出低相干光束分别通过所述第一参考臂和所述第一样品臂传输，所述第一样品臂传输的光束通过所述聚焦系统40聚焦在眼睛的不同位置，所述低相干定位系统10基于所述第一样品臂接收的不同位置的反射光束与所述第一参考臂传输的光束进行干涉，得到第一干涉结果，根据所述第一干涉结果进行定位，得到定位结果；所述高相干测量系统20包括第二参考臂和第二样品臂，所述第二参考臂和所述第一参考臂采用同一光路，所述高相干测量系统20用于输出高相干光束分别通过所述第二参考臂和所述第二样品臂传输，基于所述第二参考臂传输的光束和第二样品臂传输的光束进行干涉，得到第二干涉结果，基于所述第二干涉结果对所述定位结果进行测量，得到第一眼睛参数；所述角膜成像系统30用于通过所述聚焦系统40对眼睛角膜成像，根据成像结果得到第二眼睛参数。

[0045] 所述视轴对准系统用于输出对准光束通过所述聚焦系统聚焦在角膜表面，并接收角膜表面的第二成像结果，判断视轴和光轴是否对准；

[0046] 所述第二眼睛参数包括角膜曲率半径，采用如下公式计算得到角膜曲率半径，[0047] ，

[0048] 其中， 是成像结果中像的大小；d是角膜成像系统到眼睛角膜表面的距离，β是角膜成像系统的放大倍率。具体地，第一眼睛参数包括眼轴长度、晶状体厚度以及白到白的距离等参数，第二眼睛参数包括曲率半径等参数。在测量时，可以将聚焦系统分别定位到眼睛的不同位置，从而实现不同参数的测量。其中，低相干定位系统输出的低相干光束由于相干性较差，因此获取的第一干涉结果中干涉条纹的精度较低，因此采用低相干定位系统实现定位。而高相干测量系统输出的高相干光束的空间相干性和时间相干性都比较高，由此获取的第二干涉结果中干涉条纹的精度较高，因此，在采用第一干涉结果定位之后，可以采用第二干涉结果进行精准测量。同时，在低相干定位系统和高相干测量系统中分别设置样品臂和参考臂，实现了采用迈克尔干涉原理形成干涉结果的效果。其中由于迈克尔干涉原理具有较好的空间相干性和热稳定性，使得该系统能够实现稳定性的测量。另外，高相干测量系统的第二样品臂和低相干定位系统的第一参考臂采用同一光路，可以实现内部传输的低相干光束和高相干光束的同步性。

[0049] 本发明实施例提供的眼睛参数测量系统，通过设置低相干定位系统和高相干测量系统，低相干定位系统用于定位，高相干测量系统在定位基础上进行测量，从而实现了眼睛参数的精准测量，提高了整个系统的测量精度；同时低相干定位系统、高相干测量系统以及角膜成像系统等多个结构的设置，实现了第一眼睛参数、第二眼睛参数等多个参数的测量。此外，通过设置聚焦系统用于将光束聚焦到眼睛的不同位置，从而便于低相干定位系统对眼睛不同位置的具体定位，并且通过光束的聚焦能够提高回光反射的信号强度，从而提高第一干涉结果中干涉信号的强度。

[0050] 在一种可选的实施方式中，如图2所示，所述低相干定位系统10还包括：低相干光源11、第二耦合装置12和第一探测装置；所述高相干测量系统20还包括：高相干光源21、第三耦合装置22和第二探测装置23；所述低相干光源11用于输出低相干光束通过所述第二耦合装置12分束后，分别输入至第一参考臂和第一样品臂；所述第二耦合装置12接收所述第一参考臂传输的光束和第一样品臂传输的光束进行干涉后输出至所述第一探测装置；所述第一探测装置用于对接收的信号进行探测，得到第一电信号；所述高相干光源21用于输出高相干光束通过所述第三耦合装置22分束后，分别输入至第二参考臂和第二样品臂；所述第三耦合装置22接收所述第二参考臂传输的光束和第二样品臂传输的光束进行干涉后输出至所述第二探测装置23；所述第二探测装置23用于对接收的信号进行探测，得到第二电信号。

[0051] 具体地，低相干光源包括超辐射发光二极管（SLD，Super Luminescent Diode）、红外二极管（IR LED，Infrared Emitting Diode）、光纤光源、卤素灯等使用部分相干光或者宽光谱的光源。高相干光源包括半导体激光器、高功率激光二极管等具有较高空间相干性和时间相干性的光源。其中，低相干光源输出的低相干光束通过第二耦合装置后分为两束光，两束光分别通过第一参考臂和第一样品臂传输；同时第二耦合装置还可以接收第一参考臂和第一样品臂返回的光束；两束光在第二耦合装置内发生干涉形成干涉信号，该干涉信号被第一探测装置接收，进行光电转换后形成电信号。高相干测量系统的光束传输方式与低相干定位系统中光束传输方式相同，在此不再赘述。

[0052] 第二耦合装置和第三耦合装置可以采用光纤耦合器。第一探测装置和第二探测装置可以采用光电探测器。其中，当第二耦合装置采用3db耦合器时，如图2所示，第一探测装置中可以设置两个光电探测器即第一光电探测器13和第二光电探测器14，两个光电探测器采用差分探测的方式进行探测。具体地，当3db耦合器接收的第一参考臂和第一样品臂返回的光束光程相等时，3db耦合器产生两路相差180°的干涉信号，两路相差180°的干涉信号分别输入至两个光电探测器中进行差分探测。其中利用差分放大能够提高干涉信号的信噪比。

[0053] 在一种可选的实施方式中，如图2所示，所述第一参考臂和所述第二参考臂包括：第一耦合装置25、第一准直镜26和可变光程系统；所述第一耦合装置25用于将低相干光束和高相干光束耦合输出；所述第一准直镜26用于将所述第一耦合装置输出的光束准直后通过所述聚焦系统40输入至所述可变光程系统；所述可变光程系统用于改变输入光束的光程后，将光束反射通过第一准直镜26和第一耦合装置25。所述可变光程系统包括依次设置的：
旋转四方镜27、柱透镜28和第一反射镜29；所述旋转四方镜27用于将输入光束采用不同光程反射后输出；所述柱透镜28用于将所述旋转四方镜27输出的光束进行聚焦后输出；所述第一反射镜29用于将所述柱透镜输出的光束反射至所述柱透镜28。所述可变光程系统还包括：压电电机，所述压电电机用于控制所述旋转四方镜的运动，改变所述旋转四方镜中传输光束的光程。

[0054] 如图2所示，所述第一样品臂包括：第二准直镜15、第二反射镜16、第一聚焦透镜17、二色镜18和第一半反半透镜19；所述第二准直镜15用于将低相干光束准直后输出；所述第二反射镜16用于将所述第二准直镜15输出的光束反射至所述第一聚焦透镜17；所述第一聚焦透镜17用于将输入的光束聚焦后输出；所述二色镜18用于将所述聚焦透镜聚焦后的光束反射至所述第一半反半透镜19；所述第一半反半透镜19用于将所述二色镜18反射的光束透射输出。第二样品臂包括光纤和光纤端面设置的反射膜24，所述反射膜24用于将光纤传输的光束反射至光纤中。

[0055] 具体地，在低相干定位系统中，低相干光源11输出低相干光束，该低相干光束通过第二耦合装置12分为参考光和探测光，其中探测光进入第一样品臂，经过第二准直镜15准直、第二反射镜16反射、第一聚焦透镜17聚焦、二色镜18反射、第一半反半透镜19透射以及聚焦系统40聚焦后进入眼睛，通过调整聚焦系统，能够使得该探测光聚焦到眼睛的不同位置，经过眼睛的反射之后，反射光束返回至第一样品臂中，经过和探测光相反的路径返回至第二耦合装置12中。第二耦合装置12输出的参考光进入第一参考臂，在第一耦合装置25中和高相干光源21输出的高相干光束耦合，耦合后的光束经过第一准直镜26准直、聚焦系统40聚焦后进入可变光程系统，在可变光程系统中经旋转四方镜27改变光程后，经柱透镜28聚焦并经第一反射镜29反射，使得参考光原路返回，并进入第二耦合装置12中。在第二耦合装置12中，第一样品臂返回的光束和第一参考臂返回的光束发生干涉，并产生两路相差
180°的干涉信号，这两路干涉信号被第一探测装置中的两个光电探测器接收，进行差分探测。其中，由于探测光到达眼睛不同位置的光程不同，因此在第一参考臂中设置可变光程系统，改变参考光的光程，使得当探测光光程变化时，参考光的光程也相应发生变化，从而使得参考光和探测光的光程为零，满足发生干涉的条件，且得到的干涉信号最强。

[0056] 与低相干定位系统工作类似，在高相干测量系统中，高相干光源21输出高相干光束，该高相干光束通过第三耦合装置22分为参考光和探测光。其中探测光进入第二样品臂，由光纤传输，并经光纤端面的反射膜24反射至光纤，由光纤传输至第三耦合装置22中；参考光进入第二参考臂，在第一耦合装置25中和低相干光束分束得到的参考光耦合，耦合后光束的传输方向参见上述第一参考臂中光束的传输，在此不再赘述。第一参考臂或者说第二参考臂返回的光束在第一耦合装置中分为两束，一束进入第二耦合装置，一束进入第三耦合装置22。在第三耦合装置22中和第二样品臂返回的光束相遇，满足一定条件后二者发生干涉，形成的干涉信号被第二探测装置23中的光电探测器接收，进行光电转换后形成电信号。其中，进入第二参考臂中的参考光经过可变光程系统改变光程从而能够和第二样品臂中的探测光形成匹配，从而能够使得二者在第三耦合装置中形成高相干的干涉信号。

[0057] 具体地，高相干测量系统和低相干定位系统采用同一参考臂，使得二者共用一个延迟线，从而可以实现第一参考臂和第二参考臂中传输信号的同步性。在可变光程系统中采用旋转四方镜进行光程延迟，可以减小系统空间，有效增大延迟线量程。同时采用压电电机代替传统的步进电机以及伺服电机控制可变光程系统中的旋转四方镜，有效提高系统的响应速度、测量精度。此外，通过采用光纤和光纤端面的反射膜作为第二样品臂，该反射膜可以实现光束的内部反射，改变光束传输方向，增强光信号的反射和耦合效率，同时还可以减小光路空间。

[0058] 在一种可选的实施方式中，所述角膜成像系统包括：靶环发光系统和成像系统；所述靶环发光系统用于发射靶环状光束通过所述聚焦系统聚焦在眼睛角膜上；所述成像系统用于接收眼睛角膜表面的成像结果，根据所述成像结果确定第二眼睛参数。如图2所示，所述靶环发光系统包括两圈LED灯31和第二半反半透镜32；所述成像系统包括成像物镜33和第一CCD34；两圈LED灯31用于发射靶环状光束；所述第二半反半透镜32用于将所述靶环状光束反射输出，输出光束通过所述聚焦系统40聚焦在眼睛角膜上，并将角膜表面的第一成像结果透射至所述成像物镜33；所述成像物镜33用于接收第一成像结果并由所述第一CCD34进行成像采集。

[0059] 具体地，两圈LED灯设置方式如图3所示，通过在靶环发光系统中设置两圈LED灯，两圈LED灯发出的光束通过第二半反半透镜透射，并经过聚焦系统聚焦，能够在角膜表面形成两圈光环。然后通过成像系统中的成像物镜接收角膜表面形成的光环图像，并由第一CCD进行成像采集，根据采集的图像结果计算第二眼睛参数。其中，两圈LED灯发光会在角膜表面形成图像，如果眼睛是正常眼或者单纯的近视、远视眼，那么就会在角膜表面形成同心圆环；如果是散光眼，那么会形成同心椭圆。因此还可以通过光环的形状进行眼睛状态的简单判断。

[0060] 在一种可选的实施方式中，所述聚焦系统包括变焦圆盘，所述变焦圆盘上包括多个透镜，多个透镜用于将光束聚焦在眼睛的不同位置。其中，该实施例中，如图4所示，变焦圆盘上设置六个透镜41、42、43、44、45、46，其中三个透镜可以使得光束分别聚焦于眼睛角膜、晶状体和视网膜三个位置，通过三个位置反射的光束实现三个位置眼睛参数的测量。另外三个透镜可以使得光束聚焦于延迟线上，即将光束聚焦于可变光程系统中，同时这三个透镜还能够调节光的强度，从而增强后续干涉信号的强度。其中，六个透镜的焦距可也根据实际情况设置，从而使得光束能够聚焦到相应位置上。本实施例通过设置多个透镜的方式形成变焦圆盘，只需要转动变焦圆盘即可使得光束聚焦到眼睛的不同位置，因此，该变焦圆盘也可以称之为快速变焦圆盘。

[0061] 在一种可选的实施方式中，如图2所示，所述视轴对准系统包括：光源61、第二聚焦透镜62、第三半反半透镜63、第四聚焦透镜64和第二CCD65；所述光源61用于输出对准光束；所述第二聚焦透镜62用于将所述对准光束聚焦后输出至所述第三半反半透镜63；所述第三半反半透镜63用于将聚焦后的光束输出至所述二色镜18，被所述二色镜18透射后通过第二半反半透镜19、聚焦系统40后聚焦在角膜表面，所述第三半反半透镜63用于接收角膜表面的第二成像结果，将所述第二成像结果透射至所述第四聚焦透镜64；所述第四聚焦透镜64用于将所述第二成像结果聚焦后由所述第二CCD65进行成像采集。

[0062] 具体地，视轴对准系统用于视轴和光轴是否对准的判断，即低相干定位系统和角膜成像系统输出的光束是否能沿着眼球的主视轴进入眼球。其中，光源可以采用LED光源，该LED光源的波长可以和二色镜透射波长相匹配，例如，二色镜能够透过蓝色光，则该LED光源可以采用蓝光LED光源。蓝光LED光源输出蓝色光经第二聚焦透镜聚焦、第三半反半透镜反射，二色镜透射、第二半反半透镜透射、聚焦系统聚焦后聚焦在角膜表面。经过角膜反射后依次经过第二半反半透镜、二色镜、第三半透半反镜、第四聚焦透镜后在第二CCD上成像。通过观察第二CCD采集的角膜上的蓝色光的成像结果，通过判断蓝色光点和瞳孔的相对位置，光点和瞳孔中心重合，此时可以初步确定视轴和光轴对准。具体地，在对准检测中，一个光点被投射到眼睛的前表面，其中的反射会经过角膜、水晶体以及其他眼部结构，并在瞳孔中心形成反射图像，当光点和瞳孔中心重合时，表示光线通过了眼球的主视轴，即光线沿着眼轴进入眼球。

[0063] 其中，本实施例中二色镜可以选择二色性反射镜，即能够在两个不同的波长上具有明显不同的反射或透射特性的反射镜。具体到该实施方式中，该二色镜能够使得蓝色光透过，近红外探测光反射。即低相干光源输出的光束可以是近红外光。由于生物组织光谱吸收图可知在近红外区生物组织对光的吸收较小，因此采用近红外光能使更多的光穿过眼球不同组织到达不同的分界面；而且近红外光是人眼不可见光，由此可避免对人眼的刺激而改变眼内参数，使得测量结果更加准确。

[0064] 本发明实施例还提供一种眼睛参数测量方法，如图5所示，该方法应用于上述实施例的眼睛参数测量系统，所述方法包括如下步骤：

[0065] 步骤S101，获取聚焦系统聚焦在眼睛不同位置时的定位结果和角膜成像系统的角膜成像结果；具体地，当低相干光束输出的探测光通过聚焦系统中的透镜聚焦在眼睛的不同位置时，通过眼睛不同位置的反射光和参考光进行干涉会形成不同的干涉信号，通过采用第一探测装置中两个差分探测器的探测，能够形成不同干涉信号对应的定位结果。

[0066] 步骤S102，识别所述定位结果中波峰的位置；具体地，定位结果是对干涉信号处理得到的，因此，在对不同位置探测得到的定位结果中，会出现不同的干涉信号峰，通过实现的干涉信号峰或者说是波峰确定具体参数的位置。例如针对眼睛角膜和视网膜的探测，可以实现对眼轴长度的定位。

[0067] 步骤S103，根据所述波峰的位置提取所述第二干涉结果中相应位置波峰和波谷的数据，得到第一眼睛参数。具体地，由于定位结果是通过低相干光束得到的，而相干度越高干涉效应越明显，反之越不明显。因此，该定位结果中的干涉信号峰不明显，无法准确测量相应位置的参数。因此，在采用低相干定位系统得到定位结果后，再基于高相干测量系统得到的第二干涉结果具体实现眼睛参数的测量。其中，第二干涉结果中包括类似正弦波的均匀高干信号，因此，可以在采用定位结果确定波峰位置之后，可以计算任意两个干涉峰之间所包含正弦信号波峰和波谷的数目即可计算出眼睛这些参数数据。

[0068] 步骤S104，根据所述角膜成像结果计算第二眼睛参数。所述第二眼睛参数包括角膜曲率半径，采用如下公式计算得到角膜曲率半径，

[0069] ，

[0070] 其中， 是成像结果中像的大小；d是角膜成像系统到眼睛角膜表面的距离，β是角膜成像系统的放大倍率，为一常数。

[0071] 其中，在角膜成像系统中，第一CCD能够实现角膜的成像采集，具体地，如图6所示，眼睛角膜中间表面相当于凸透镜，因此高度为y的LED靶环在角膜表面形成正立为y’虚像，经过成像物镜AB投影后在CCD上成像为倒立实像 。图6中，R表示眼睛直径，x表示角膜至眼睛前表面的距离。该倒立实像可以通过对第一CCD的成像采集结果通过图像处理等方式确定。距离d可以通过LED灯中间的第二半反半透镜和眼睛角膜表面的干涉信号求出，其中，眼睛角膜表面的干涉信号即低相干定位系统输出光束聚焦在角膜表面时，由角膜表面反射信号形成。当确定倒立实像大小 和距离d之后，代入上述公式即可确定角膜曲率半径。

[0072] 在一种可选的实施方式中，在获取聚焦系统聚焦在眼睛不同位置时的定位结果之前，所述方法还包括：获取视轴对准系统的角膜表面的第二成像结果；判断第二成像结果中对准光束是否在角膜中心；当未在角膜中心时，调整眼睛参数测量系统中的光路，直至对准光束在角膜中心。具体地，利用视轴对准系统使得系统光轴和人眼视轴吻合，被测者能看见视轴对准系统的蓝色LED光源输出的蓝色可见光点，调整眼睛位置，第二CCD能够实时监测蓝色光点在人眼的位置，如果在第二CCD中能够看到光点在人眼角膜中央，即可判定光轴和视轴基本吻合。

[0073] 在一种可选的实施方式中，该眼睛参数测量方法可以采用如下流程实现：

[0074] 1.视轴对准系统中的光源输出光束经第二聚焦透镜聚焦、第三半反半透镜反射，二色镜透射、第二半反半透镜透射、聚焦系统聚焦后聚焦在角膜表面。经过角膜反射后依次经过第二半反半透镜、二色镜、第三半透半反镜、第四聚焦透镜后在第二CCD上成像。通过观察第二CCD采集的角膜上的光束的成像结果，通过判断光束和瞳孔的相对位置，当光束和瞳孔中心重合时，则判定视轴和光轴对准。

[0075] 2.低相干定位系统中的低相干光源输出低相干光束，该低相干光束通过第二耦合装置分为参考光和探测光，同时高相干测量系统中的高相干光源输出高相干光束，该高相干光束通过第三耦合装置分为参考光和探测光，两束参考光耦合进入第一参考臂进行光程调整，第二耦合装置输出的探测光通过第一样品臂聚焦到眼睛不同位置，眼睛不同位置反射返回的光束和第一参考臂返回的光束发生干涉，实现对不同位置参数的定位；第三耦合装置输出的探测光由第二样品臂返回，并和第一参考臂返回的光束发生干涉，通过该干涉结果和参数的定位结果实现对眼睛参数的测量。

[0076] 3.角膜成像系统中的靶环发光系统发射靶环状光束通过聚焦系统聚焦在眼睛角膜上；角膜成像系统中的成像系统接收眼睛角膜表面的成像结果，根据成像结果确定第二眼睛参数。

[0077] 虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

[0078] 此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。