本發(fā)明涉及一種醫(yī)用光學(xué)儀器，特別涉及一種用于眼軸長(zhǎng)度測(cè)量的光學(xué)相位延遲器。

背景技術(shù)：

眼軸長(zhǎng)度的測(cè)量是基于光干涉的原理或者是超聲檢測(cè)，光干涉方法可以實(shí)現(xiàn)非接觸、高分辨率和快速等特點(diǎn)，而超聲方式需要接觸眼睛，分辨率低，超聲探頭是有壓力給眼睛都會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的精度無(wú)法保障。光干涉方法中，采用部分相干或低相干干涉技術(shù)，光源采用有一定帶寬的空間相干良好的光源，在干涉測(cè)量方面，參考臂與樣品臂的光學(xué)位相在小于光源的相干長(zhǎng)度內(nèi)才可以實(shí)現(xiàn)干涉。為了實(shí)現(xiàn)眼軸長(zhǎng)度的測(cè)量，需要一個(gè)沿著軸向掃描的光學(xué)相位延遲線，匹配參考臂與樣品臂上來(lái)自樣品不同深度的位相差小于光源的相干長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)由角膜到眼底視網(wǎng)膜的干涉信號(hào)采集。

在光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)中，目前報(bào)道的軸向光學(xué)相位延遲線包括：1、線性平移反射鏡，這是最簡(jiǎn)單也是最長(zhǎng)用的軸向掃描方式；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但主要的缺陷是體積大，運(yùn)行線路長(zhǎng)，穩(wěn)定性受到機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響；2、壓電控制平行反射鏡；性能可靠，穩(wěn)定性高，但是價(jià)格高，掃描范圍有限，不適合大掃描范圍的眼軸長(zhǎng)度測(cè)量；3、采用旋轉(zhuǎn)立方體掃描方式；采用此方式的掃描可以實(shí)現(xiàn)大掃描范圍，但是安裝調(diào)試?yán)щy，且掃描不是線性的，有色散、占空比低，需要算法配合；4、旋轉(zhuǎn)微鏡陣列，系統(tǒng)非線性、有色散、有一定的占空比、能量利用率低、調(diào)節(jié)過(guò)于復(fù)雜，成本高，不適合大批量產(chǎn)業(yè)化。5、漸開(kāi)線螺旋鏡；可以實(shí)現(xiàn)高速、線性好、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、大掃描范圍、無(wú)色散等優(yōu)點(diǎn)，但是制作精度要求太高、很難實(shí)用化。現(xiàn)階段在TD-OCT 系統(tǒng)的參考臂中，廣泛采用的是由美國(guó)MIT 的Fujimoto 小組提出的雙通道快速掃描光學(xué)延遲線(Double pass rapid scanning optical delay line, RSOD),通過(guò)光柵衍射效應(yīng)獨(dú)立控制掃描的群速度和相速度，同時(shí)具備色散調(diào)節(jié)能力。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元件多，調(diào)試?yán)щy，成本高等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對(duì)軸向光學(xué)相位延遲線存在的問(wèn)題，提出了一種用于眼軸長(zhǎng)度測(cè)量的光學(xué)相位延遲器，基于光學(xué)低相干干涉原理測(cè)量眼軸長(zhǎng)度，即由角膜到視網(wǎng)膜的幾何長(zhǎng)度，需要一個(gè)相位延遲或軸向掃描的裝置，采用干涉測(cè)量中位相補(bǔ)償?shù)脑碓O(shè)計(jì)了可變相位或眼軸長(zhǎng)度測(cè)量的延遲器，本發(fā)明在設(shè)定固定的位相延遲2（n-1）s的情形下，可以在眼前節(jié)和眼后節(jié)掃描，實(shí)現(xiàn)全眼的掃描。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用于眼軸長(zhǎng)度測(cè)量的光學(xué)相位延遲器，包括固定不動(dòng)的第一直角棱鏡和兩個(gè)可以移動(dòng)的第二和第三直角棱鏡，第二和第三直角棱鏡上下疊放位于一個(gè)平移臺(tái)上，平移臺(tái)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)，使第二和第三直角棱鏡同步移動(dòng)，第三直角棱鏡為直角梯形棱鏡，第二直角棱鏡為直角三角形，三個(gè)直角棱鏡的斜邊都具有相同的角度，使的三個(gè)直角棱鏡的斜邊在一條直線上貼合，作為貼合邊，隨著平移臺(tái)移動(dòng)，第二和第三直角棱鏡可沿著貼合邊移動(dòng)，光源光線通過(guò)第二直角棱鏡或第三直角棱鏡的直角邊入射并穿過(guò)后，經(jīng)過(guò)第一直角棱鏡斜邊垂直入射到第一直角棱鏡的直角邊，再被第一直角棱鏡的直角邊上鍍的高反射膜反射后原路返回，光源不動(dòng)，平移臺(tái)移動(dòng)，光線入射到第二直角棱鏡直角邊上和入射到第三直角棱鏡直角邊上的距離差為s。

所述三個(gè)直角棱鏡的折射率相同。

所述第二和第三直角棱鏡入射直角邊在電極驅(qū)動(dòng)下的移動(dòng)長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直角棱鏡的折射率為n，空氣折射率為n₀，第二直角棱鏡直角邊與貼合邊的夾角為a，也就是鍍有高反射膜的第一直角棱鏡直角邊與貼合邊的夾角為a，則所述光學(xué)相位延遲器在平移臺(tái)移動(dòng)掃描時(shí)總的光學(xué)光程差為：

。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明用于眼軸長(zhǎng)度測(cè)量的光學(xué)相位延遲器，掃描方式為線性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；成本低；且所需要掃描的范圍小，速度快；非常便利地實(shí)現(xiàn)眼前節(jié)和眼后節(jié)的全眼掃描；兩個(gè)棱鏡組成了一個(gè)光學(xué)平板，準(zhǔn)直光線垂直入射，無(wú)像差引入；同時(shí)，棱鏡采用低色散、高折射率光學(xué)玻璃，消除了系統(tǒng)色散的影響，高折射率可以減小掃描長(zhǎng)度及可以實(shí)現(xiàn)大范圍掃描。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明用于眼軸長(zhǎng)度測(cè)量的光學(xué)相位延遲器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明光學(xué)相位延遲器中兩個(gè)直角棱鏡幾何關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

為了實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性，大掃描范圍，快速眼軸長(zhǎng)度測(cè)量的目的，采用棱鏡軸向光學(xué)延遲技術(shù)實(shí)現(xiàn)眼前節(jié)和眼后節(jié)的快速掃描，最終實(shí)現(xiàn)眼軸長(zhǎng)度測(cè)量；具體的實(shí)施辦法為：如圖1所示光學(xué)相位延遲器結(jié)構(gòu)示意圖，軸向掃描光學(xué)延遲線由固定不動(dòng)的大直角棱鏡1和可以移動(dòng)的直角棱鏡2和3組成；直角棱鏡2和3上下疊放位于一個(gè)平移臺(tái)5上，由平移臺(tái)5在電機(jī)6驅(qū)動(dòng)下使直角棱鏡2和3同步移動(dòng)；直角棱鏡3是由正方形或長(zhǎng)方形直角棱鏡，去掉部分小直角邊，形成一邊與三角形直角棱鏡2斜邊貼合或直接加工成有直角梯形的直角棱鏡，三個(gè)直角棱鏡的斜邊都具有相同的角度，使得三個(gè)直角棱鏡的斜邊在一條直線上貼合，圖1中虛線為貼合邊，隨著平移臺(tái)5移動(dòng)，直角棱鏡2和3可沿著貼合邊移動(dòng)；光源光線通過(guò)直角棱鏡2或直角棱鏡3的直角邊入射后垂直入射到直角棱鏡1的直角邊，再被直角棱鏡1的直角邊上鍍的高反射膜4反射后原路返回原光路。如圖2所示兩個(gè)直角棱鏡2和3幾何關(guān)系圖，直角棱鏡2與貼合邊的夾角為a，也是鍍有高反射膜4的直角棱鏡1直角邊與貼合邊的夾角，光源不動(dòng)，平移臺(tái)5移動(dòng)，光線入射到直角棱鏡2直角邊上和入射到直角棱鏡3直角邊上的距離差為s，在直角棱鏡2和3平移過(guò)程中，產(chǎn)生的軸向掃描深度或光學(xué)位相的變化量可以按圖2所示的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。

設(shè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)平移量為L(zhǎng)；光源從直角棱鏡2入射直角邊頂點(diǎn)開(kāi)始入射，移動(dòng)平移臺(tái)5，使光源相對(duì)直角棱鏡2入射直角邊從頂點(diǎn)下移到直角棱鏡3入射直角邊的底邊，則軸向光學(xué)相位延遲量可以計(jì)算為：

其中，n為三個(gè)直角棱鏡的折射率（三個(gè)直角棱鏡的折射率相同），n₀為空氣折射率，一般為1；由軸向光學(xué)光程差相位延遲長(zhǎng)度計(jì)算公式可知，光學(xué)光程差與電機(jī)驅(qū)動(dòng)的平移量L成正比例，所以此種方式的軸向光學(xué)相位延遲為線性變化的，在系統(tǒng)中設(shè)置電機(jī)位移量L測(cè)量傳感器，只要測(cè)得L的數(shù)值就可以線性地對(duì)應(yīng)到軸向光程差；此位移傳感器可以選用磁柵位移傳感器，也可以選用光柵位移傳感器，傳感器的分辨率優(yōu)于10um。直角棱鏡2和3為一個(gè)特殊的光學(xué)結(jié)構(gòu)，即直角棱鏡2和3的入射直角邊有一距離差為s；這樣結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，入射光線從直角棱鏡2直角邊過(guò)渡到直角棱鏡3直角邊時(shí)，在軸向掃描時(shí)光學(xué)光程差有個(gè)突變，2(n-1)s，這樣可以將掃描范圍直接從眼前節(jié)跳到眼底的范圍，換句話說(shuō)就是直角棱鏡2可以用于眼前節(jié)的軸向掃描，直角棱鏡3跨過(guò)眼睛內(nèi)的玻璃體直接將光學(xué)相位延遲到眼底視網(wǎng)膜，實(shí)現(xiàn)全眼軸長(zhǎng)度的測(cè)量。這樣設(shè)計(jì)的依據(jù)就是眼前節(jié)和眼后節(jié)間的眼玻璃體的長(zhǎng)度約為16mm，這段距離上的組織在光學(xué)上認(rèn)為是均勻的，沒(méi)有任何界面，所以在掃描全眼時(shí)可以跳過(guò)這部分直接掃面眼后節(jié)，眼后節(jié)掃描時(shí)總的光學(xué)光程差可以計(jì)算為：

在所有棱鏡制作中，玻璃采用高折射率，低色散的材料。這樣能保證系統(tǒng)無(wú)色散，且掃描范圍可以更小。