屈光地形图测量系统

技术领域

本发明涉及屈光地形图测量技术领域，特别涉及一种屈光地形图测量系统。

背景技术

屈光地形图的测量与绘制可以对眼底不同深度的位置进行成像，每次成像由于成像深度不同，图像中清晰度最高的位置是互不相同的；进一步计算每一张图片上各个不同位置的清晰度随图片序号的变化序列，再通过清晰度变化序列与屈光度的映射关系，获取眼底各个部分的屈光信息，并通过屈光信息构建屈光地形图。但是在获取清晰度信息时，则需要对图片不同位置的清晰度进行计算。判断清晰度的方式是分析图片中高频信号的强度，但是同一个清晰度的情况下，被成像物对比度越高，则清晰度判断越容易，对比度越低，则清晰度判断越困难；也即，若被成像物是被均匀光照的纯白的平板，则无论成像是否清晰，高频信号都几乎为0，也无法判断清晰度。而人眼眼底组织和血管分布并不均匀，例如周边视场眼底几乎没有血管分布，对其成的像对比度低，从而难以计算图像各位置的清晰度。为了使屈光地形图测量更准确，以使眼科医生能更好地判断眼部健康状况，需要一种能够提高屈光地形图测量的准确性的屈光地形图测量系统。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种屈光地形图测量系统，旨在提高屈光地形图测量的准确性。

为实现上述目的，本发明提出的屈光地形图测量系统，包括：

投光组件，包括光源和可调空频调制器，所述可调空频调制器上有多个相互间隔的通光孔，所述光源用于向所述可调空频调制器投射光，所述可调空频调制器的出射光用于向待测眼底投射照明光；

图像采集组件，所述图像采集组件用于采集所述屈光地形图测量系统的出射光的反射光并形成图像；所述图像中包括所述可调空频调制器的图像信息。

可选地，多个所述通光孔呈阵列排布，所述通光孔的排列周期大于或等于0.2Mmm，且小于或等于0.3Mmm；其中，M为所述屈光地形图测量系统与待测眼底处于测量位置时，所述待测眼底成像到所述可调空频调制器处时的成像倍率。

可选地，所述通光孔包括第一通光孔和第二通光孔，所述第一通光孔和所述第二通光孔均设置有多个，且多个所述第二通光孔分布在多个所述第一通光孔的周侧；所述第一通光孔的通光孔径小于所述第二通光孔的通光孔径。

可选地，多个所述第一通光孔的出射光的视场角配置为大于或等于35°，且小于或等于45°。

可选地，所述第一通光孔的占空比配置为大于或等于15％，且小于或等于25%；和/或

所述第二通光孔的占空比配置为大于或等于35％，且小于或等于45%。

可选地，多个所述通光孔呈六边形阵列排列。

可选地，所述可调空频调制器的位置可调。

可选地，所述投光组件还包括第一投光镜组，所述第一投光镜组设置在所述光源和所述可调空频调制器之间的光路上；和/或

所述投光组件还包括第二投光镜组，所述第二投光镜组设置在所述可调空频调制器的出光侧；和/或

所述光源配置为环形光源。

可选地，所述图像采集组件包括变焦成像镜组和图像采集器；所述变焦成像镜组设置在所述图像采集器的入光侧。

进一步地，所述屈光地形图测量系统还包括分光器和接目物镜组，所述分光器设置在所述图像采集组件的入光侧和所述投光组件的出光侧；所述分光器用于使所述投光组件和所述图像采集组件的光路耦合；所述接目物镜组设置在被所述分光器耦合的所述图像采集组件和所述投光组件的光路上。

本发明技术方案中，投光组件包括可调空频调制器，光源的光投射到可调空频调制器上，这样可调空频调制器对部分光进行遮挡，另外一部分通过通光孔出射；出射的部分最终出射屈光地形图测量系统，并照亮待测眼底；这相当于将可调空频调制器不透光的部分的阴影投射到了眼底上。该部分光被反射后被图像采集组件捕捉，最终形成的图像中，同时会呈现眼底的图样和可调空频调制器阴影的图样。由于可调空频调制器的阴影处无光照，亮度很低；而眼底被照亮部分亮度又很高，这样极大地提高了最终图像的对比度，从而使得清晰度判断更准确，这样就可以进一步提高屈光地形图测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明屈光地形图测量系统一实施例的结构示意图；

图2为可调空频调制器第一实施例的结构示意图；

图3为可调空频调制器第二实施例的结构示意图；

图4为不使用可调空频调制器时的眼底图像；

图5为不使用可调空频调制器时的眼底图像的信号强度随空间频率变化曲线图；

图6为使用可调空频调制器时的眼底图像；

图7为使用可调空频调制器时的眼底图像的信号强度随空间频率变化曲线图；

图8为第一眼底图像；

图9为第二眼底图像；

图10为第三眼底图像；

图11为第三眼底图像的信号强度随空间频率变化曲线图；

图12为第四眼底图像；

图13为第四眼底图像的信号强度随空间频率变化曲线图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种屈光地形图测量系统。

在本发明实施例中，参考图1至图3，该屈光地形图测量系统包括：

投光组件，包括光源10和可调空频调制器20，可调空频调制器20上有多个相互间隔的通光孔21，光源10用于向可调空频调制器20投射光，可调空频调制器20的出射光用于向待测眼底投射照明光；

图像采集组件，图像采集组件用于采集屈光地形图测量系统的出射光的反射光并形成图像；图像中包括可调空频调制器20的图像信息。

投光组件用于向眼底透射照明光，使得眼底图像能够被捕捉。而图像采集组件则正是用于采集眼底图像的。可调空频调制器20可以采用各类空间光调制器，例如采用透射式的LCD（liquid crystal display，液晶显示器），通过控制其上不同像素单元通光或遮光，形成如图2或图3所示的部分遮光，部分透光（即通光孔21结构）的团；或者采用反射式的DMD（digital micro-mirror device，数字微镜装置），这样可以通过控制DMD上不同像素单元一些反光，一些不反光，例如控制如图2或图3所示的图像中，黑色区域对应像素单元不反光，而白色区域对应的像素单元反光，则也是由反光的像素单元构成了通光孔21，而不反光的像素单元构成了可调空频调制器20的本体。可调空频调制器20还可以采用不透光的板，在不透光的板上打孔形成通光孔21；可调空频调制器20还可以采用图案板，即具有如图2和图3所示的图案的图案板，其中白色的位置为通光位置，即形成了通光孔21，而黑色位置为不通光位置，形成了可调空频调制器20本体。总的来说，可调空频调制器20的作用是将可调空频调制器本体的阴影投影到眼底上，从而使得屈光地形图测量系统捕获的眼底照片上有阴影图像，因此通光孔21因作广义理解，不能理解为物理的孔洞，或者光能通过的孔，而应当理解为一种能够使光入射之后还能够再次出射的结构；例如上述DMD中能够反射光的像素单元、LCD中能够透射光的像素单元、板上的物理孔洞和图案板上的透明孔都可以是通光孔21。

如图4所示，为不使用可调空频调制器20时的眼底图像，也即现有技术中，对眼底成像的图像；图5为图4中图像中的信号强度随空间频率的分布曲线。可见即便清晰成像时，图像中的高频信号的信号强度也较低，这样难以对图像清晰度进行准确计算。而图6为采用可调空频调制器20时的眼底图像，可见有可调空频调制器20的阴影投影到眼底上，这使得空间频率4lp/mm处，相较于不用可调空频调制器20时的眼底图像，该眼底图像出现了额外的高频信号峰值，这有利于对清晰度进行准确分析，进而提高屈光地形图测量的准确性。

参考图2和图3，可选地，多个通光孔21呈阵列排布，通光孔21的排列周期大于或等于0.2Mmm，且小于或等于0.3Mmm；其中，M为屈光地形图测量系统与待测眼底处于测量位置时，待测眼底成像到可调空频调制器20处时的成像倍率。

通光孔21可以呈圆形阵列或方形阵列等阵列，这样有利于来自通光孔21的光均匀分布到眼底上，避免因光照亮度不同而对清晰度测算的干扰。通光孔21的排列周期在不同的阵列中有不同的含义，例如在方形阵列中，可以是同行或同列的通光孔21中，两相邻通光孔21之间的中心距离；在圆形阵列中，可以是径向或周向上两相邻通光孔21的中心的距离。关于周期，可以对不同的阵列分布做适应性理解。而通光孔21的中心是指其几何中心，例如圆形通光孔21的圆心，方形通光孔21的对角线交点或六边形通光孔21的对角线交点等。

通光孔21的周期实际上可以影响对成像图像增强的信号强度的空间周期：即，如图10和图12所示，图10中采用的可调空频调制器20的通光孔21的排列周期比图12中采用的可调空频调制器20的通光孔21的排列周期大，这样如图11和图13所示，图11为图10的图像中的信号强度随空间频率的分布曲线，可见其信号强度在空间频率等于2lp/mm处得到增强；而图13为图12的图像中的信号强度随空间频率的分布曲线，可见其信号强度在空间频率等于8lp/mm处得到增强；可见，通光孔21的排列周期越大，产生信号增强的位置所对应的空间频率就越小。因此当通光孔21的排列周期过大时，则增强的信号强度可能淹没在眼底图像本来就较强的低频信号中，即如图11所示的情况；而当通光孔21的排列周期过小时，由于周期越小越趋近于不使用可调空频调制器20的情况，或者说可调空频调制器20的阴影约区域均匀分布，则增强的信号强度会较弱，即如图13所示的情况。而当通光孔21的排列周期处于上述范围内，正好可以克服上述的缺陷。

另外，通光孔21的排列周期对增强信号强度处的空间频率的实际影响并不是取决于通光孔21的绝对排列周期，因为在投光的过程中，可能对光的传播方向进行调制，使得可调空频调制器20的本体的阴影投影到眼底时，阴影与本体的大小不一致，因此设置系数M，即待测眼底到可调空频调制器20处的成像倍率，来消除成像倍率带来的影响。

参考图3，可选地，通光孔21包括第一通光孔21a和第二通光孔21b，第一通光孔21a和第二通光孔21b均设置有多个，且多个第二通光孔21b分布在多个第一通光孔21a的周侧；第一通光孔21a的通光孔21径小于第二通光孔21b的通光孔21径。这使得第一通光孔21a的通光量较小，而第二通光孔21b的通光量较大。由于人眼底的不同位置反光率不一样，因此若以均匀的光照射眼底，则反射光的光强分布是不均匀的，这样会导致成像的图像亮度分布不均匀。通常，眼底中部反射率较高，因此令第一通光孔21a的通光量小，可以令最终成像亮度更均匀。亮度均匀有利于采集眼底更全面的图像，避免在一次拍摄过程中，反光率高的位置过曝，而反光率低的位置过暗；过曝或者过暗均会导致图像信息缺失，从而影响对清晰度的计算。因此设置第一通光孔21a和第二通光孔21b可以使得对眼底屈光信息的摄取更全面。另外第一通光孔21a的通光孔21径小于第二通光孔21b的通光孔21径并不意味着，不同第一通光孔21a之间的孔径相同，也不意味着不同的第二通光孔21b之间的孔径相同。例如所有通光孔21的孔径可以呈现这样的趋势，即由径向向内的方向，通光孔21的通光孔21径组件减小，只要符合第一通光孔21a的通光孔21径小于第二通光孔21b的通光孔21径即可。参考图8和图9，图8即为正常情况下拍摄的眼底照片，可见中部较亮，体现出高反射率；边缘较暗，体现出低反射率。而图9则为采用上述实施例后拍摄到的眼底照片，可见眼底亮度均匀性明显提高。

参考图3，可选地，多个第一通光孔21a的出射光的视场角配置为大于或等于35°，且小于或等于45°。通常在一定的视场角内，眼底的反射率较高，若多个第一通光孔21a的出射光的视场角过大，则可能超出眼底的高反射率区的视场角而到达眼底的低反射率区，使得低反射率区的照明不足；而当多个第一通光孔21a的出射光的视场角过小，则多个第一通光孔21a的出射光可能无法覆盖足够面积的眼底的高反射率区，使得最终成像亮度不均匀。而当多个第一通光孔21a的出射光的视场角处于上述范围时，可以克服上述缺陷；例如将多个第一通光孔21a的出射光的视场角设置为40°。

参考图2和图3，可选地，第一通光孔21a的占空比配置为大于或等于15％，且小于或等于25%；和/或

第二通光孔21b的占空比配置为大于或等于35％，且小于或等于45%。

占空比过高会使可调空频调制器20阴影面积过小，使得增强的信号强度较小；而占空比过高，会使得通光量过小，无法清晰成像。而当占空比在15％和45％之间时，可以克服上述缺陷。特别地，当第一通光孔21a的占空比配置为大于或等于15％，且小于或等于25%，且第二通光孔21b的占空比配置为大于或等于35％，且小于或等于45%时，可以保证第一通光孔21a孔径比第二通光孔21b孔径小的同时，还能克服上述缺陷；例如可以将第一通光孔21a的占空比配置为20％，同时将第二通光孔21b的占空比配置为40％。

参考图2和图3，可选地，多个通光孔21呈六边形阵列排列。六边形阵列可以做到一个通光孔21的四周最近的通光孔21（若该通光孔21不在阵列边缘，则应该有六个其它通光孔21与其邻近）与其的中心距离均相同，这样可以使得阵列近似呈现各项同性，可以尽可能使眼底呈现符合眼底本身的形态。另外，特别地，在六边形阵列中，阵列周期就是指相邻两个通光孔21之间的中心距离。

参考图1，可选地，可调空频调制器20的位置可调。为使可调空频调制器20的阴影投影到眼底，可调空频调制器20应当与眼底处于近似共轭的位置，这就使得可调空频调制器20与眼底的相对位置需要可调。调节可调空频调制器20与眼底的相对位置，可以是在使用时，调节人眼的位置；也可以是可调空频调制器20本身具有运动机构，使其可以在光轴方向和/或光轴的径向方向调节位置；当然，也可以通过设置透镜组，通过调节透镜组的焦距，调节可调空频调制器20清晰成像位置，使得可调空频调制器20的成像位置与待测眼底近似重合。以上实施例均是可调空频调制器20的位置可调的实施例。可调空频调制器20位置可调可以提高屈光地形图测量系统的适应能力。

参考图1，可选地，投光组件还包括第一投光镜组30，第一投光镜组30设置在光源10和可调空频调制器20之间的光路上；和/或

投光组件还包括第二投光镜组40，第二投光镜组40设置在可调空频调制器20的出光侧；和/或

光源10配置为环形光源10。

第一投光镜组30可以对光源10发出的光进行调制，使其汇聚到导光板上。第二透光镜组可以对可调空频调制器20的输出光进行调制，使其更好地投影到待测眼底上。光源10配置为环形光源10可以避免眼底反光，提高成像清晰度。

参考图1，可选地，图像采集组件包括变焦成像镜组50和图像采集器60；变焦成像镜组50设置在图像采集器60的入光侧。变焦成像镜组50可以聚焦于眼底不同深度，从而使得图像采集器60可以获取构建屈光地形图所需的图像。图像采集器60可以是CMOS或CCD等感光元件。

参考图1，进一步地，屈光地形图测量系统还包括分光器70和接目物镜组80，分光器70设置在图像采集组件的入光侧和投光组件的出光侧；分光器70用于使投光组件和图像采集组件的光路耦合；接目物镜组80设置在被分光器70耦合的图像采集组件和投光组件的光路上。分光器70可以是半反半透膜，也可以是图1所示的中空反射镜，中空反射镜的孔洞可以用于通过眼底的反射光，用于成像；中空反射镜的反射面可以用于反射投光组件的出射光。中空反射镜可以提高成像清晰度，也可以更好地适应环形光源10。

另外，第一投光镜组30，第二投光镜组40，接目物镜组80和变焦成像镜组50均可以是单片透镜或者多片透镜组成的透镜组。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。