專利名稱：一種基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種像差補償?shù)娜搜垡暰W(wǎng)膜成像技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，對人眼視網(wǎng)膜進行活體觀察已經(jīng)成為疾病診斷的一個有效手段。但是由于人眼像差的影響，傳統(tǒng)眼底相機的分辨率一般在20微米以上，無法對更加微小的眼底結(jié)構(gòu)進行成像。自上世紀九十年代開始，人們開始將自適應光學技術(shù)應用在視網(wǎng)膜成像中。系統(tǒng)經(jīng)過哈特曼波前探測器測量人眼的波前像差，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生校正信號驅(qū)動校正器進行對人眼像差進行校正，從而獲得高分辨率的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)圖像。在自適應光學視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)中波前校正器用于校正人眼像差；波前探測器用于探測人眼像差，是系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。其中波前校正器一般是壓電陶瓷變形鏡，MEMS變形鏡或液晶波前校正器。波前探測器一般采用Hartmarm波前探測器。位相參差測量波前像差的方法是利用相機捕獲的圖像信息(光強分布)推算出光學系統(tǒng)波面像差的一種波前傳感技術(shù)。根據(jù)傅里葉光學理論，光學系統(tǒng)的點擴散函數(shù)PSF和光學傳遞函數(shù)OTF之間有如下變換關(guān)系OTF (U，ν) = f f PSF (X，y) · exp [~2 π i (ux+vy) ] dxdy(1)振幅點擴散函數(shù)為ASF(x，y)，點擴散函數(shù)是它的模的平方，關(guān)系如下PSF (x, y) = ASF(x, y)ASF*(x, y) = |ASF(x, y)|2(2)而振幅點擴散函數(shù)ASF(x，y)和光瞳函數(shù)P(x'，y')之間存在如下傅里葉變換關(guān)系P(x' , y' ) = / / ASF(χ, y) ‘ exp[-2 π i(x' x+y' y) ]dxdy(3)由以上三式可知，光學傳遞函數(shù)是光瞳函數(shù)的自相關(guān)，關(guān)系如下
OTF(u, ν) = j]>0y，)Ρ· (χ'+ u, y，+ v)dx ’辦’=尸(λ:，， P(x ’，γ，)
(4)光瞳函數(shù)可以表示為P(x' , y' ) = A(x' , y' )exp[ikff(x' , y' )](5)其中，A(x' , y')表示光瞳函數(shù)的振幅部分，是光瞳口徑的函數(shù)，通光孔內(nèi)為1， 通光孔外為0，1 = 2π/λ為波數(shù);W(x' , y')表示光瞳函數(shù)的位相部分，是系統(tǒng)的波像差。位相恢復的問題就是已知點擴散函數(shù)PSF(x，y)和光瞳函數(shù)振幅部分A(x ‘， 1')，求出光瞳函數(shù)的位相部分W(x'，y')。對于一個點物可以使用迭代法求得系統(tǒng)波像差。相機探測到的光強分布可以看做是點光源所經(jīng)過系統(tǒng)的點擴散函數(shù)PSF (X，y)，點擴散函數(shù)的傅里葉變換為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。將波前像差展開成級數(shù)，一般利用Zernike多項式展開。然后利用光瞳函數(shù)的自相關(guān)計算傳遞函數(shù)，改變krnike系數(shù)，得到不同的傳遞函數(shù)的計算結(jié)果，并與由點擴散函數(shù)的傅里葉變換得到的系統(tǒng)傳遞函數(shù)比較，其均方差值最小時得到的波前像差為系統(tǒng)的波前像差。對于人眼波前像差的探測在一般情況下是不滿足點光源成像的條件的，尤其是在人眼像差比較大的情況下從人眼反射出來的光點被發(fā)散很大的面積。單純利用相機得到的點擴散函數(shù)不會準確。此時相當于對擴展物體成像，單純采用上面提到的迭代法不能得到精確的人眼波前像差。我們采用位相參差的方法對上面提到的迭代法改進。位相參差是給光學系統(tǒng)一個或幾個已知的位相差，如像面離焦，此時如果已知離焦量就可以知道系統(tǒng)的位相差，這樣系統(tǒng)的像面和離焦面就有一個位相差，這就叫做位相參差。如果同時考慮系統(tǒng)像面和參差面的圖像并且已知參差面與像面之間的位相差，就可以計算出光學系統(tǒng)的位相，尤其是對于擴展的物體這種方法更為有效。光學系統(tǒng)的成像關(guān)系可以表示為i (x, y) = h (χ, y) (χ, y) (χ, y) +η (χ, y)(6)其中i(x，y)為像面上的光強分布；h(x，y)為光學系統(tǒng)的點擴散函數(shù)，d(x, y)為探測器的點擴散函數(shù)；ο (x，y)為物體的光強分布；η(x，y)為噪聲。*表示卷積運算。對(6)式兩邊取傅里葉變換得I(u, v) = H(u, v)D(u, v)0(u, v)+N(u, ν)(7)其中I (u，ν)為像的頻譜；H(u，v)為光學傳遞函數(shù)；D(u，v)為探測器的傳遞函數(shù)； 0(u，ν)為物體的頻譜；N(u，ν)為噪聲頻譜。利用點光源情況下位相恢復的參數(shù)法，把光瞳函數(shù)可以簡寫成P(x' , y' ) = A(x' , y' )exp[ikff(x' , y' )](8)其中，波像差W(x'，y')可以展開成多項式
權(quán)利要求
1.一種基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)，包括照明光學系統(tǒng)(1)、凝視光學系統(tǒng)O)、瞳孔對準光學系統(tǒng)⑶和探測成像光學系統(tǒng)，所述照明光學系統(tǒng)⑴是在探測時用紅外光對人眼眼底進行照明的光學系統(tǒng)，所述凝視光學系統(tǒng)(2)是用于在探測時固定人眼眼球的位置的光學系統(tǒng)，所述瞳孔對準光學系統(tǒng)(3)是用于在探測之前將人眼與照明光學系統(tǒng)(1)和探測成像光學系統(tǒng)的光軸對準的系統(tǒng)，所述探測成像光學系統(tǒng)是對人眼像差進行探測并計算校正信號對人眼像差進行校正并對人眼眼底進行成像的光學系統(tǒng)，其特征在于所述探測成像光學系統(tǒng)包括在一光路上依次設置的一用于將帶有人眼波相差的反射光束進行反射的分光片G01)、偏正片002)、第一透鏡003)、第二透鏡(404)和液晶波前校正器005)，以及在另一光路上設置的一用于將所述液晶波前校正器(405)發(fā)射的校正光束發(fā)送到成像相機G09)的光學器件(406)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)，其特征在于所述光學器件(406)為反射鏡，所述反射鏡設置在所述第一透鏡(40 和第二透鏡(404)之間， 并處于所述液晶波前校正器(405)發(fā)射的校正光束的光路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)，其特征在于所述反射鏡與所述成像相機(409)之間依次設置有第一中繼透鏡(407)和第二中繼透鏡(408)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)，其特征在于所述光學器件(406)為分光棱鏡，所述分光棱鏡設置在所述第二透鏡(404)和所述液晶波前校正器(405)之間，并處于所述液晶波前校正器(405)發(fā)射的校正光束的光路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)，其特征在于所述分光棱鏡與所述成像相機(409)之間設置有第一中繼透鏡007)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)，其特征在于所述液晶波前校正器(405)位置與人眼瞳孔(5)共軛。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)，包括照明光學系統(tǒng)、凝視光學系統(tǒng)、瞳孔對準光學系統(tǒng)和探測成像光學系統(tǒng)，所述探測成像光學系統(tǒng)包括在一光路上依次設置的一用于將帶有人眼波相差的反射光束進行反射的分光片、偏正片、第一透鏡、第二透鏡和液晶波前校正器，以及在另一光路上設置的一用于將所述液晶波前校正器發(fā)射的校正光束發(fā)送到成像相機的光學器件。本發(fā)明的基于位相參差的人眼像差校正成像系統(tǒng)具有較高的視網(wǎng)膜成像對比度及分辨率。
文檔編號A61B3/14GK102551658SQ20101058143
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者夏明亮, 孔寧寧, 宣麗, 李大禹, 李抄, 齊岳 申請人:蘇州生物醫(yī)學工程技術(shù)研究所