專利名稱：頻域光學(xué)相干層析成像方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)合了人眼波前像差探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像方法及系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)人眼OCT成像和像差探測(cè)的同步測(cè)量。
背景技術(shù)：
光學(xué)相干層析成像(optical coherence tomography, OCT)是一種基于光學(xué)干涉原理的新型成像技術(shù)。OCT可以探測(cè)生物組織中反向散射和反射光的干涉信號(hào)，從而在醫(yī)學(xué)成像上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具有高分辨率、高信噪比、快速掃描和無損探測(cè)等特點(diǎn)。譜域OCT 利用分光系統(tǒng)探測(cè)干涉光譜中各組成波長的信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)過傅里葉變換的方法獲取深度信息，從而避免了時(shí)域OCT中參考臂的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步提高了成像速度和探測(cè)靈敏度。OCT 特別適合于眼科檢查和診斷，因?yàn)檠劬慕悄さ窖鄣子梢幌盗械耐腹饨M織構(gòu)成，形成了一條天然的光學(xué)探測(cè)通道。眼睛是特殊的光學(xué)系統(tǒng)，由于它本身固有的結(jié)構(gòu)缺陷，使得實(shí)際人眼存在不同程度的像差，包括離焦和像散等低階像差，以及彗差、球差和其他非規(guī)則的高階像差。這些像差影響視網(wǎng)膜的成像質(zhì)量，使人眼的視覺低于衍射極限。在人眼的調(diào)節(jié)過程中，由于晶狀體的位置、傾斜角度和前后表面曲率都可能發(fā)生改變，由此造成眼睛的像差，以及表征成像質(zhì)量的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)存在差異。我們期望建立不同調(diào)節(jié)狀態(tài)下的眼睛光學(xué)模型，而像差的測(cè)量將為模型眼的準(zhǔn)確性提供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。因此研究不同調(diào)節(jié)狀態(tài)下的像差，使眼睛的形態(tài)學(xué)和光學(xué)特性相結(jié)合，將有助于我們深入了解眼睛的調(diào)節(jié)機(jī)制，以及調(diào)節(jié)對(duì)成像質(zhì)量的影響。目前關(guān)于調(diào)節(jié)和像差的研究，一般僅涉及對(duì)眼睛施加一個(gè)調(diào)節(jié)刺激，測(cè)量眼睛在若干屈光狀態(tài)下的像差情況。如利用自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，研究單色像差對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)速度等特性的影響。但是目前對(duì)調(diào)節(jié)的形態(tài)和像差相互關(guān)系的研究工作并不深入， 尚沒有儀器能同時(shí)測(cè)量眼前段的生理形態(tài)和全眼像差這兩種不同特性。人眼在調(diào)節(jié)時(shí)晶狀體是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，即使微小的移動(dòng)和形狀改變，都會(huì)引起像差的變化。因此，在研究調(diào)節(jié)和像差的相互關(guān)系時(shí)，兩者測(cè)量的同步是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決眼睛的OCT成像與像差測(cè)量的不同步問題，本發(fā)明提供一種頻域光學(xué)相干層析成像方法及系統(tǒng)，將OCT成像技術(shù)和像差測(cè)試技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整合，使兩者的測(cè)試同步完成，即當(dāng)人眼的調(diào)節(jié)狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，能實(shí)時(shí)地同時(shí)測(cè)量得到像差和眼睛結(jié)構(gòu)的變化， 從而將眼睛的形態(tài)學(xué)和光學(xué)特性相結(jié)合展開研究。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種頻域光學(xué)相干層析成像方法，其特征在于
a、采用OCT成像模塊和波前像差探測(cè)模塊同時(shí)進(jìn)行對(duì)眼睛成像和像差測(cè)量，OCT成像模塊和波前像差探測(cè)模塊分別采用兩個(gè)不同波段的光源；
b、兩個(gè)不同波段的光束同時(shí)從眼睛的同一位置入射，從眼睛出射的反射光線中的兩個(gè)不同波段的光束同時(shí)分別由OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊獲??；
3c、OCT成像采集程序和像差探測(cè)采集程序用一個(gè)觸發(fā)信號(hào)控制同時(shí)運(yùn)行。一種頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)，包含OCT成像模塊、波前像差探測(cè)模塊、OCT成像模塊的光路裝置及波前像差探測(cè)模塊的光路裝置，OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊分別采用寬帶近紅外光源及窄帶近紅外光源，OCT成像模塊的光路裝置與波前像差探測(cè)模塊的光路裝置之間設(shè)置有分束鏡，所述的分束鏡對(duì)寬帶近紅外光全反射，而對(duì)窄帶近紅外光全透射，OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊的探測(cè)光經(jīng)分束鏡耦合為一束光進(jìn)入眼睛，眼睛的反射光經(jīng)分束鏡分光，使寬帶近紅外光及窄帶近紅外光分別由OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊獲取。所述的分束鏡上至少一面鍍有光學(xué)薄膜，所述的光學(xué)薄膜能夠使兩個(gè)不同波段的光束進(jìn)行耦合和分光。所述的OCT成像模塊的光路裝置主要由光線準(zhǔn)直器、掃描反射鏡及聚焦透鏡組成，波前像差探測(cè)模塊的光路裝置主要由光源、準(zhǔn)直透鏡及半反半透鏡組成，光源前方設(shè)置準(zhǔn)直透鏡及半反半透鏡，半反半透鏡相對(duì)光源的光束方向呈45°角布置，半反半透鏡的兩側(cè)分別設(shè)有波前探測(cè)器及分束鏡，分束鏡與半反半透鏡相對(duì)稱，分束鏡的另一側(cè)依次設(shè)置聚焦透鏡及掃描反射鏡，掃描反射鏡與分束鏡平行。所述的半反半透鏡與分束鏡之間設(shè)置有屈光補(bǔ)償鏡片。本發(fā)明具有如下有益效果由于采取上述方案，對(duì)OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊采用不同波段的光源，將兩個(gè)不同波段的光束進(jìn)行耦合和分光，以使兩光路互不干擾。 實(shí)現(xiàn)了對(duì)眼睛OCT成像和像差測(cè)量的同步。利用分束鏡將兩種儀器進(jìn)行結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)了像差探測(cè)光路與OCT成像光路的耦合和同步，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明將OCT成像技術(shù)和像差測(cè)試技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整合，使兩者的測(cè)試同步完成，即當(dāng)人眼的調(diào)節(jié)狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，能實(shí)時(shí)地同時(shí)測(cè)量得到像差和眼睛結(jié)構(gòu)的變化，從而將眼睛的形態(tài)學(xué)和光學(xué)特性相結(jié)合展開研究。


附圖1是本發(fā)明的工作原理圖。圖中1-光線準(zhǔn)直器，2-掃描反射鏡，3-聚焦透鏡，4-分束鏡，5-光源，6_準(zhǔn)直透鏡，7-半反半透鏡，8-波前探測(cè)器，9-屈光補(bǔ)償鏡片，10-眼睛，11-光纖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
由圖1所示，一種頻域光學(xué)相干層析成像方法，其特征在于
a、采用OCT成像模塊和波前像差探測(cè)模塊同時(shí)進(jìn)行對(duì)眼睛成像和像差測(cè)量，OCT成像模塊和波前像差探測(cè)模塊分別采用兩個(gè)不同波段的光源；
b、兩個(gè)不同波段的光束同時(shí)從眼睛10的同一位置入射，從眼睛(10)出射的反射光線中的兩個(gè)不同波段的光束同時(shí)分別由OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊獲取；
c、OCT成像采集程序和像差探測(cè)采集程序用一個(gè)觸發(fā)信號(hào)控制同時(shí)運(yùn)行。本發(fā)明對(duì)OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊采用不同波段的光源，將兩個(gè)不同波段的光束進(jìn)行耦合和分光，以使兩光路互不干擾。實(shí)現(xiàn)了對(duì)眼睛OCT成像和像差測(cè)量的同
止
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4
由圖1所示，一種頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)，包含OCT成像模塊、波前像差探測(cè)模塊、OCT成像模塊的光路裝置及波前像差探測(cè)模塊的光路裝置，OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊分別采用寬帶近紅外光源及窄帶近紅外光源，OCT成像模塊的光路裝置與波前像差探測(cè)模塊的光路裝置之間設(shè)置有分束鏡4，所述的分束鏡4對(duì)寬帶近紅外光全反射，而對(duì)窄帶近紅外光全透射，OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊的探測(cè)光經(jīng)分束鏡4耦合為一束光進(jìn)入眼睛10，眼睛10的反射光經(jīng)分束鏡4分光，使寬帶近紅外光及窄帶近紅外光分別由 OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊獲取。利用分束鏡4將兩種儀器進(jìn)行結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)眼睛OCT成像和像差測(cè)量的同步，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由圖1所示，所述的分束鏡4上至少一面鍍有光學(xué)薄膜，所述的光學(xué)薄膜能夠使兩個(gè)不同波段的光束進(jìn)行耦合和分光。所述的光學(xué)薄膜根據(jù)紅外光的波段進(jìn)行選取。由圖1所示，OCT成像模塊的光路裝置主要由光線準(zhǔn)直器1、掃描反射鏡2及聚焦透鏡3組成，波前像差探測(cè)模塊的光路裝置主要由光源5、準(zhǔn)直透鏡6及半反半透鏡7組成， 光源5前方設(shè)置準(zhǔn)直透鏡6及半反半透鏡7，半反半透鏡7相對(duì)光源5的光束方向呈45° 角布置，半反半透鏡7的兩側(cè)分別設(shè)有波前探測(cè)器8及分束鏡4，分束鏡4與半反半透鏡7 相對(duì)稱，分束鏡4的另一側(cè)依次設(shè)置聚焦透鏡3及掃描反射鏡2，掃描反射鏡2與分束鏡4 平行。OCT成像模塊的探測(cè)光路由光纖11傳輸經(jīng)光線準(zhǔn)直器1、掃描反射鏡2、聚焦透鏡3 及分束鏡4聚焦到被測(cè)眼睛10的角膜，在OCT光路部分，探測(cè)光由光纖11傳輸，經(jīng)過準(zhǔn)直器1形成平行光出射。掃描反射鏡2的作用是實(shí)現(xiàn)OCT光斑的橫向掃描；設(shè)置聚焦透鏡3 的位置，使平行光束剛好聚焦到被測(cè)眼睛的角膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼前段的OCT成像。波前像差探測(cè)模塊的光源5發(fā)出的光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡6、半反半透鏡7及分束鏡4聚焦到視網(wǎng)膜，視網(wǎng)膜光點(diǎn)發(fā)出的光帶有眼睛10的像差信息，在像差探測(cè)的光路部分，光源5發(fā)出的光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡6準(zhǔn)直，再由半反半透鏡7反射，并透過分束鏡4，入射到眼睛10。眼睛光學(xué)系統(tǒng)將入射光聚焦到視網(wǎng)膜，該視網(wǎng)膜光點(diǎn)發(fā)出的光再次通過眼睛10，將帶有眼睛10的像差信息， 并由波前探測(cè)器8獲取，波前探測(cè)器8由透鏡陣列和面CCD組成，本實(shí)施例中波前探測(cè)器8 采用夏克-哈特曼波前探測(cè)器。由圖1所示，所述的半反半透鏡7與分束鏡4之間設(shè)置有屈光補(bǔ)償鏡片9。為了實(shí)現(xiàn)不同屈光度的人眼都能符合波前像差的測(cè)量要求，本發(fā)明在45度分束鏡4后設(shè)置鏡架， 根據(jù)人眼屈光度的個(gè)體差異，放置不同屈光度數(shù)的鏡片，以減小低階像差對(duì)像差探測(cè)的影響。
權(quán)利要求
1.一種頻域光學(xué)相干層析成像方法，其特征在于a、采用OCT成像模塊和波前像差探測(cè)模塊同時(shí)進(jìn)行對(duì)眼睛成像和像差測(cè)量，OCT成像模塊和波前像差探測(cè)模塊分別采用兩個(gè)不同波段的光源；b、兩個(gè)不同波段的光束同時(shí)從眼睛(10)的同一位置入射，從眼睛(10)出射的反射光線中的兩個(gè)不同波段的光束同時(shí)分別由OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊獲??；c、OCT成像采集程序和像差探測(cè)采集程序用一個(gè)觸發(fā)信號(hào)控制同時(shí)運(yùn)行。
2.一種頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)，包含OCT成像模塊、波前像差探測(cè)模塊、OCT成像模塊的光路裝置及波前像差探測(cè)模塊的光路裝置，其特征在于0CT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊分別采用寬帶近紅外光源及窄帶近紅外光源，OCT成像模塊的光路裝置與波前像差探測(cè)模塊的光路裝置之間設(shè)置有分束鏡G)，所述的分束鏡(4)對(duì)寬帶近紅外光全反射， 而對(duì)窄帶近紅外光全透射，OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊的探測(cè)光經(jīng)分束鏡(4)耦合為一束光進(jìn)入眼睛(10)，眼睛(10)的反射光經(jīng)分束鏡(4)分光，使寬帶近紅外光及窄帶近紅外光分別由OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊獲取。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)，其特征在于所述的分束鏡(4) 上至少一面鍍有光學(xué)薄膜，所述的光學(xué)薄膜能夠使兩個(gè)不同波段的光束進(jìn)行耦合和分光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)，其特征在于0CT成像模塊的光路裝置主要由光線準(zhǔn)直器(1)、掃描反射鏡(2)及聚焦透鏡(3)組成，波前像差探測(cè)模塊的光路裝置主要由光源(5)、準(zhǔn)直透鏡(6)及半反半透鏡(7)組成，光源( 前方設(shè)置準(zhǔn)直透鏡(6)及半反半透鏡(7)，半反半透鏡(7)相對(duì)光源(5)的光束方向呈45°角布置，半反半透鏡(7)的兩側(cè)分別設(shè)有波前探測(cè)器(8)及分束鏡G)，分束鏡(4)與半反半透鏡(7) 相對(duì)稱，分束鏡的另一側(cè)依次設(shè)置聚焦透鏡(3)及掃描反射鏡O)，掃描反射鏡(2)與分束鏡⑷平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)，其特征在于所述的半反半透鏡(7)與分束鏡(4)之間設(shè)置有屈光補(bǔ)償鏡片(9)。
全文摘要
一種頻域光學(xué)相干層析成像方法及系統(tǒng)。主要解決了眼睛的OCT成像與像差測(cè)量的不同步問題。其特征在于a、采用OCT成像模塊和波前像差探測(cè)模塊同時(shí)進(jìn)行對(duì)眼睛成像和像差測(cè)量，OCT成像模塊和波前像差探測(cè)模塊分別采用兩個(gè)不同波段的光源；b、兩個(gè)不同波段的光束同時(shí)從眼睛(10)的同一位置入射，從眼睛(10)出射的反射光線中的兩個(gè)不同波段的光束同時(shí)分別由OCT成像模塊及波前像差探測(cè)模塊獲?。籧、OCT成像采集程序和像差探測(cè)采集程序用一個(gè)觸發(fā)信號(hào)控制同時(shí)運(yùn)行。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)眼睛OCT成像和像差測(cè)量的同步。
文檔編號(hào)A61B3/14GK102389290SQ201110218270
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者朱德喜, 李明, 竇國鵬, 袁一民, 邵一磊, 陶愛珠 申請(qǐng)人:溫州醫(yī)學(xué)院眼視光研究院