專利名稱：一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自適應(yīng)波前探測與校正技術(shù)領(lǐng)域，屬于人眼視網(wǎng)膜成像醫(yī)療設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中國專利“一種線掃描共焦檢眼鏡的系統(tǒng)和方法”授權(quán)號ZL201010595574. X中，介紹了一種基于線掃描的激光共焦檢眼鏡系統(tǒng)，包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊以及輸出模塊，線掃描共焦檢眼鏡對線光束進(jìn)行一維空間掃描照明眼底視網(wǎng)膜，同時使用線探測器對從眼底視網(wǎng)膜反射回的非掃描線光束成像，系統(tǒng)僅使用一個掃描振鏡和一個線探測器，活動部件數(shù)目少；同時，共焦狹縫和眼底視網(wǎng)膜平面共軛，排除了非視網(wǎng)膜平面雜散光對成像質(zhì)量的影響，實現(xiàn)了共焦成像原理的高分辨率。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、制造簡便、光路短適宜調(diào)節(jié)、小巧適用、穩(wěn)定性好以及成像速度快，對于視網(wǎng)膜成像具有重大的應(yīng)用價值。但是，作為檢眼鏡光學(xué)系統(tǒng)重要組成部分的人眼本身并不是一個完美的光學(xué)系統(tǒng)，它給成像系統(tǒng)帶來各種像差，嚴(yán)重降低成像質(zhì)量，使得實際系統(tǒng)獲取的圖像分辨率往往較低，從而很難觀測到活體人眼視網(wǎng)膜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)是國外70年代才開始發(fā)展起來的光學(xué)新技術(shù)，它通過實時探測控制一校正光學(xué)系統(tǒng)的動態(tài)波前誤差，使光學(xué)系統(tǒng)具有自動適應(yīng)外界條件變化從而始終保持最佳工作狀態(tài)的能力，能夠?qū)崟r地對動態(tài)像差進(jìn)行校正，從而大大提高了成像分辨率。將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于人眼成像，可以校正時間和空間上都隨機變化的活體人眼動態(tài)像差，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對活體人眼視網(wǎng)膜的高分辨力成像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，改善線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)受人眼動態(tài)像差影響造成的分辨率不總，通過加入自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)對人眼波前像差進(jìn)行實時探測與校正，從而提高線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的眼底視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量。本發(fā)明所述一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，主要包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊、輸出模塊以及波前探測與校正模塊，波前探測與校正模塊包括信標(biāo)、準(zhǔn)直透鏡、分束鏡、波前探測器、波前校正器、波前處理機以及一系列縮束擴束元件組；所述信標(biāo)發(fā)出光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直擴束為平行光束，依次經(jīng)過分束鏡、縮束擴束元件組一、波前校正器、縮束擴束元件組二后從波前探測與校正模塊出射，然后經(jīng)掃描模塊傳播進(jìn)入人眼，并在視網(wǎng)膜上匯聚成一個點，進(jìn)入的光被人眼視網(wǎng)膜反射后，攜帶人眼像差信息，沿原路返回，通過分光模塊偏轉(zhuǎn)反射，經(jīng)分束鏡反射后，經(jīng)縮束擴束元件組三進(jìn)入波前探測器，波前探測器將接收到的人眼像差信息傳遞給波前處理機，波前處理機產(chǎn)生控制波前校正器的控制電壓，并將控制電壓傳給波前校正器，實時地校正人眼像差，增加成像圖像的分辨率和對比度。所述信標(biāo)是激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管。
所述波前傳感器是光柵剪切干涉波前傳感器、哈特曼波前傳感器、波前曲率傳感器、外差點衍射干涉?zhèn)鞲衅骰蛩睦忮F波前傳感器。所述波前校正器是連續(xù)表面分立壓電驅(qū)動變形鏡、分立表面壓電驅(qū)動變形鏡、微電子機械系統(tǒng)分立表面變形鏡、薄膜變形鏡、雙壓電片變形鏡或液晶空間光調(diào)制器。所述波前處理機是模擬控制電路或數(shù)字計算機。所述縮束擴束元件組是由兩片透鏡組成的透射式縮束擴束系統(tǒng)，或由兩面球面反射鏡組成的反射式縮束擴束系統(tǒng)。所述分束鏡是二向色分束平片或二向色分束棱鏡。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)引入線掃描共焦檢眼鏡中，波前探測器實時探測人眼動態(tài)波前像差，波前像差·經(jīng)波前處理機處理后控制波前校正器對帶有波前像差的入射波前進(jìn)行實時校正，使得線探測器探測的波前為不含人眼像差的波前，從而獲得比無像差校正能力的線掃描共焦檢眼鏡更高分辨率和對比度的視網(wǎng)膜圖像。


圖1為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的光路示意圖；圖中2為分光鏡，4為人眼，100為點光源，110為準(zhǔn)直擴束裝置，120為線光束變換裝置，700為信標(biāo)，710為準(zhǔn)直透鏡，720-1為分束鏡，720-2為分束鏡，730為縮束擴束元件組一，740為波前校正器，750為平面反射鏡，760為縮束擴束元件組二，300為掃描振鏡，310為照明物鏡組，770為縮束擴束元件組三，780為波前探測器，500為成像物鏡，510為共焦狹縫，520為線探測器。圖3為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的波前像差探測與校正流程圖。
具體實施方案下面結(jié)合附圖及具體實施方式
詳細(xì)介紹本發(fā)明。如圖1所示，為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，主要包括線光束生成模塊1、分光模塊2、掃描模塊3、成像模塊5、輸出模塊6以及波前探測與校正模塊7。波前探測與校正模塊7，包括信標(biāo)700、準(zhǔn)直透鏡710、分束鏡720-1與720_2、縮束擴束元件組一 730、波前校正器740、平面反射鏡750、縮束擴束元件組二 760、縮束擴束元件組三770、波前探測器780以及波前處理機790。信標(biāo)700發(fā)出的光束用于波前像差探測，信標(biāo)700發(fā)出的光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡710準(zhǔn)直后變換為平行光束，平行光束經(jīng)分束鏡720-1反射后經(jīng)分光模塊2直接透射傳播，依次經(jīng)縮束擴束元件組一 730、波前校正器740、平面反射鏡750、縮束擴束元件組二 760后出射，然后經(jīng)掃描模塊3傳播進(jìn)入人眼4，并在視網(wǎng)膜上匯聚成一個點，進(jìn)入的光被人眼4視網(wǎng)膜反射后，攜帶人眼像差信息，沿原路返回，通過分光模塊2偏轉(zhuǎn)反射，經(jīng)分束鏡720-2反射后，經(jīng)縮擴束元件組三770后進(jìn)入波前探測器780，波前探測器780將接收到的人眼像差信息傳遞給波前處理機790，波前處理機790產(chǎn)生控制波前校正器的控制電壓，并將控制電壓傳給波前校正器740。圖2所示為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的光路示意圖。虛線所示為系統(tǒng)主光軸，所有元件均沿主光軸排列，通光口徑等高同心，光束均沿系統(tǒng)主光軸傳播，圖中均為示意性質(zhì)，不表示真實的光學(xué)設(shè)計參數(shù)。信標(biāo)為激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管，本實施例中采用的是激光光源，波長為680nm的近紅外光。準(zhǔn)直透鏡為單凸透鏡、或為雙膠合透鏡，本實施例采用一個焦距為20mm的單凸透鏡。分束鏡為二向色分束平片或二向色分束棱鏡，本實施例中采用二向色分束平片。縮束擴束元件組為由兩片透鏡組成的透射式縮束擴束系統(tǒng)，或由兩面球面反射鏡組成的反射式縮束擴束系統(tǒng)，本實施例中采用由兩片透鏡組成的透射式縮束擴束系統(tǒng)，縮束擴束元件組用于改變光束大小，使之與光學(xué)元件孔徑匹配。波前傳感器為光柵剪切干涉波前傳感器、或哈特曼波前傳感器、或波前曲率傳感器、或外差點衍射干涉?zhèn)鞲衅?、或四棱錐波前傳感器，本實施例中采用哈特曼波前傳感器。波前校正器為連續(xù)表面分立壓電驅(qū)動變形鏡、或分立表面壓電驅(qū)動變形鏡、或微電子機械系統(tǒng)分立表面變形鏡、或薄膜變形鏡、或雙壓電片變形鏡、或液晶空間光調(diào)制器，本實施例中采用微電子機械系統(tǒng)分立表面變形鏡。波前處理機可以是模擬控制電路或數(shù)字計算機，本實施例中采用數(shù)字計算機。

如圖3所示，為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的波前像差探測與校正流程圖。攜帶人眼波前像差信息的散射光沿原光路返回到達(dá)波前探測器780，波前探測器780將探測到的包含人眼波前像差信息的信號傳遞給波前處理機790，經(jīng)波前復(fù)原計算人眼波前像差，再由控制算法計算補償波前畸變所需的控制信號，再將控制信號分別輸出給波前校正器740，即可實時校正人眼像差。本發(fā)明并不局限與上述實例，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容采用多種實施方式實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，主要包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊、輸出模塊以及波前探測與校正模塊，其特征在于波前探測與校正模塊包括信標(biāo)、準(zhǔn)直透鏡、分束鏡、波前探測器、波前校正器、波前處理機以及一系列縮束擴束元件組；所述信標(biāo)發(fā)出光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直擴束為平行光束，依次經(jīng)過分束鏡、縮束擴束元件組一、波前校正器、縮束擴束元件組二后從波前探測與校正模塊出射，然后經(jīng)掃描模塊傳播進(jìn)入人眼，并在視網(wǎng)膜上匯聚成一個點，進(jìn)入的光被人眼視網(wǎng)膜反射后，攜帶人眼像差信息，沿原路返回，通過分光模塊偏轉(zhuǎn)反射，經(jīng)分束鏡反射后，經(jīng)縮束擴束元件組三進(jìn)入波前探測器，波前探測器將接收到的人眼像差信息傳遞給波前處理機，波前處理機產(chǎn)生控制波前校正器的控制電壓，并將控制電壓傳給波前校正器，實時地校正人眼像差，增加成像圖像的分辨率和對比度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述信標(biāo)是激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述波前傳感器是光柵剪切干涉波前傳感器、哈特曼波前傳感器、波前曲率傳感器、外差點衍射干涉?zhèn)鞲衅骰蛩睦忮F波前傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述波前校正器是連續(xù)表面分立壓電驅(qū)動變形鏡、分立表面壓電驅(qū)動變形鏡、微電子機械系統(tǒng)分立表面變形鏡、薄膜變形鏡、雙壓電片變形鏡或液晶空間光調(diào)制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述波前處理機是模擬控制電路或數(shù)字計算機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述縮束擴束元件組是由兩片透鏡組成的透射式縮束擴束系統(tǒng)，或由兩面球面反射鏡組成的反射式縮束擴束系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述分束鏡是二向色分束平片或二向色分束棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)光學(xué)的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，主要包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊、輸出模塊以及波前探測與校正模塊，所述信標(biāo)發(fā)出光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直擴束為平行光束，依次經(jīng)過分束鏡、縮束擴束元件組一、波前校正器、縮擴束元件組二后從波前探測與校正模塊出射，然后經(jīng)掃描模塊傳播進(jìn)入人眼，進(jìn)入的光被人眼視網(wǎng)膜反射后，攜帶人眼像差信息，沿原路返回，通過分光模塊偏轉(zhuǎn)反射，經(jīng)分束鏡反射后，經(jīng)縮擴束元件組三后進(jìn)入波前探測器，波前探測器將接收到的人眼像差信息傳遞給波前處理機，波前處理機產(chǎn)生控制波前校正器的控制電壓，并將控制電壓傳給波前校正器，實時地校正人眼像差，增加成像圖像的分辨率和對比度。
文檔編號A61B3/14GK103054550SQ201310017109
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者何益, 史國華, 張雨東 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所