專利名稱：一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)的生物成像技術(shù)領(lǐng)域，為一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法，可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的眼科檢查。
背景技術(shù)：
目前，針對活體人眼視網(wǎng)膜成像的技術(shù)有眼底相機、激光共焦掃描檢眼儀、光學(xué)相干層析成像等，它們都取得了好的成像分辨率。但是，由于活體人眼視網(wǎng)膜的生理特性， 視網(wǎng)膜視覺敏感細(xì)胞一直處于無規(guī)律的抖動狀態(tài)，這種抖動包含多種頻率成分，大約在 IO-IOOHz左右，目前的活體人眼視網(wǎng)膜成像技術(shù)成像幀頻大都在30Hz左右，成像結(jié)果不僅有幀間抖動，幀內(nèi)也存在嚴(yán)重的抖動，如果無法校正視網(wǎng)膜抖動，則無法對視網(wǎng)膜成像進(jìn)行定量分析研究，大大限制了這些成像技術(shù)的推廣應(yīng)用。中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所的張雨東等人成功地研制出了活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀(專利公開號CN 101926640 A)，該系統(tǒng)將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)成功地應(yīng)用到面成像領(lǐng)域，自適應(yīng)光學(xué)能實時探測人眼像差并通過波前校正器實時校正像差，消除了人眼像差造成的像質(zhì)彌散，得到了高分辨率成像結(jié)果。其系統(tǒng)示意圖如圖1所示，照明系統(tǒng)提供光輻射，該光輻射沿著第一光路入射到視網(wǎng)膜上，并被反射從而形成成像光，該成像光沿著第二光路傳播進(jìn)入成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)對視網(wǎng)膜特定深度區(qū)域進(jìn)行成像。系統(tǒng)還包括控制裝置， 控制裝置產(chǎn)生調(diào)制信號和同步信號來控制照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，使得照明系統(tǒng)根據(jù)調(diào)制信號發(fā)出脈沖光，且成像系統(tǒng)根據(jù)同步信號配合該脈沖光同步地對受試者眼底進(jìn)行連續(xù)成像，以直接采集獲取活體人眼視網(wǎng)膜實時視頻或圖像序列。這種活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀，成像效果好，但其自身仍然存在缺陷由于采用面照明和面探測的方式，幀內(nèi)無抖動，但由于數(shù)據(jù)量大，圖像采集速度受限，成像的幀頻速度小，幀間抖動無法消除，這種缺陷不可避免地限制了它的應(yīng)用，特別是阻礙了它直接用于眼科疾病的檢查。針對于面成像低幀頻造成的視網(wǎng)膜幀間抖動問題，中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所的史國華等人提出了基于線掃描的共焦系統(tǒng)及方法(專利申請?zhí)?01010595574. X和 201010595587.7)。專利公布的裝置示意圖如圖2和圖3所示，激光光源的出射光束經(jīng)線光束變換裝置變換為一維線光束，由掃描振鏡掃描照明人眼眼底，從眼底反射出的成像線光束沿原路返回進(jìn)入成像單元，并經(jīng)過數(shù)據(jù)采集和信號同步得到人眼眼底的實時圖像。這種線掃描共焦系統(tǒng)采用一維線掃描對眼底視網(wǎng)膜成像，相比與采用點掃描的激光共焦檢眼鏡，只使用一面掃描振鏡掃描線光束照明眼底，成像幀頻大，視網(wǎng)膜幀內(nèi)抖動大大減少，通過對成像結(jié)果進(jìn)行運算可以提取出幀間抖動，使得校正視網(wǎng)膜抖動成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法，能夠同時得到線共焦眼底視網(wǎng)膜的高幀頻、大視場成像和活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀眼底視網(wǎng)膜的小視場、無抖動、高分辨率成像，本發(fā)明具有視網(wǎng)膜抖動測量準(zhǔn)確、抖動校正精度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、實時性能好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。本發(fā)明的技術(shù)方案一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置，包括校正單元、分光單元、活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元、線共焦單元、信號轉(zhuǎn)換單元以及處理機；校正單元與信號轉(zhuǎn)換單元、活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元以及分光單元相連， 校正單元由傾斜鏡和4f透鏡組構(gòu)成，信號轉(zhuǎn)換單元輸出的控制電壓控制傾斜鏡對活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元輸出的成像光束進(jìn)行調(diào)制校正視網(wǎng)膜抖動，被傾斜鏡調(diào)制后的成像光束經(jīng)4f透鏡組后直接透射過分光單元照明人眼眼底；分光單元與校正單元、線共焦單元以及人眼相連，分光單元為二向色分光平片或二向色分光棱鏡，用于將校正單元出射的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀照明光束直接透射到達(dá)人眼，從人眼視網(wǎng)膜出射的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀成像光束直接透射到達(dá)校正單元；和將從線共焦單元出射的線光束偏轉(zhuǎn)反射到達(dá)人眼，從人眼視網(wǎng)膜出射的線光束偏轉(zhuǎn)反射到達(dá)線共焦單元；活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元與校正單元相連，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元為活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀，用于人眼視網(wǎng)膜成像，包括照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、控制裝置以及自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的出射光束經(jīng)校正單元調(diào)制后傳輸；線共焦單元與分光單元、處理機相連，線共焦單元為一種線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)或一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，用于探測人眼視網(wǎng)膜抖動，線共焦單元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。線共焦單元的出射線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射到達(dá)人眼眼底，從眼底反射出的成像線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元探測成像，成像結(jié)果輸出給處理機用于解算出視網(wǎng)膜抖動；處理機與線共焦單元、信號轉(zhuǎn)換單元相連，線共焦單元的成像結(jié)果輸出給處理機， 處理機采用算法從成像結(jié)果中提取出視網(wǎng)膜抖動，并解算成校正視網(wǎng)膜抖動的數(shù)字量控制電壓，輸出給信號轉(zhuǎn)換單元；信號轉(zhuǎn)換單元與處理機、校正單元相連，信號轉(zhuǎn)換單元由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件和高壓放大器構(gòu)成，處理機解算得到的校正視網(wǎng)膜抖動的數(shù)字量控制電壓經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)化為模擬量，模擬量控制電壓經(jīng)高壓放大器放大后傳輸給校正單元；所述傾斜鏡為高速反射傾斜鏡；所述處理機為模擬控制電路或數(shù)字計算機。帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下步驟1，線共焦單元的出射線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射達(dá)到人眼視網(wǎng)膜，從人眼反射出的成像線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元，線共焦單元對成像線光束進(jìn)行探測成像，獲取人眼視網(wǎng)膜的高幀頻成像結(jié)果；步驟2，處理機對線共焦單元獲取的視網(wǎng)膜高幀頻成像結(jié)果進(jìn)行運算，得到校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓，并經(jīng)信號轉(zhuǎn)換單元傳輸給校正單元；步驟3，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的出射光束經(jīng)校正單元實時調(diào)制后經(jīng)分光單元直接出射到達(dá)人眼視網(wǎng)膜，從人眼反射出的成像光束經(jīng)分光單元直接透射后傳播至校正單元，校正單元將成像光束同步反射回活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元探測成像，得到視網(wǎng)膜的無抖動高分辨率成像。所述步驟1包括步驟11，線共焦單元出射線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射到達(dá)人眼視網(wǎng)膜；步驟12，從人眼視網(wǎng)膜反射出的成像線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元；步驟13，線共焦單元對成像線光束進(jìn)行探測，得到人眼視網(wǎng)膜的高幀頻成像結(jié)果。所述步驟2包括步驟21，處理機對線共焦單元獲取的成像結(jié)果進(jìn)行運算，得到視網(wǎng)膜抖動的測量值；步驟22，處理機對視網(wǎng)膜抖動的測量值進(jìn)行解算，得到校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓；步驟23，處理機將校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓輸出給信號轉(zhuǎn)換單元；步驟M，控制電壓經(jīng)信號轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后傳輸給校正單元。所述步驟M包括步驟M1，校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換，由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量；步驟M2，模擬量的控制電壓經(jīng)高壓放大器放大后，傳輸至校正單元。所述步驟3包括步驟31，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的出射光束依次經(jīng)校正單元實時調(diào)制和分光單元直接透射到達(dá)人眼視網(wǎng)膜；步驟32，從人眼視網(wǎng)膜反射出的成像光束經(jīng)分光單元直接透射后，經(jīng)過校正單元同步反射回活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元；步驟33，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元對經(jīng)過校正單元校正的成像光束進(jìn)行探測，得到無抖動的視網(wǎng)膜高分辨率成像結(jié)果。所述步驟31包括步驟311，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的出射光束經(jīng)校正單元實時調(diào)制后出射到達(dá)分光單元；步驟312，經(jīng)校正單元實時調(diào)制的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元出射光束直接透射過分光單元到達(dá)人眼視網(wǎng)膜。所述步驟32包括步驟321，從人眼視網(wǎng)膜反射出的成像光束直接透射過分光單元到達(dá)校正單元；步驟322，從分光單元直接透射出的成像光束經(jīng)校正單元同步反射回活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元。本發(fā)明與現(xiàn)有活體人眼視網(wǎng)膜成像技術(shù)相比，有如下優(yōu)勢(1)本發(fā)明的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法，線共焦單元能夠得到眼底視網(wǎng)膜的高幀頻成像。(2)本發(fā)明帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法，通過算法從高幀頻的線共焦成像結(jié)果中提取視網(wǎng)膜抖動，視網(wǎng)膜抖動測量準(zhǔn)確。(3)本發(fā)明帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法，視網(wǎng)膜抖動校正元件采用高速反射傾鏡，校正精度高，實時性能好。
(4)本發(fā)明帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀掃描單元通過線共焦單元實時探測視網(wǎng)膜抖動，同時通過校正單元實時校正視網(wǎng)膜抖動，構(gòu)成實時閉環(huán)控制，能很好地校正視網(wǎng)膜抖動，得到眼底視網(wǎng)膜的無抖動、高分辨率成像。(5)本發(fā)明帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法，僅使用一個高速反射傾斜鏡和一個4f透鏡組構(gòu)成校正單元，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造簡便、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，適宜于大量制造和廣泛推廣使用。


圖1為活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀示意圖；圖2為一種線掃描共焦檢眼鏡的系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)圖；圖3為一種線掃描共焦檢眼鏡的系統(tǒng)和方法光路示意圖；圖4為一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)圖；圖5為一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)和方法光路示意圖；圖6為本發(fā)明帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法；圖7為本發(fā)明帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法光路示意圖；圖1中，1.照明光源，2.濾光鏡，3.光開關(guān)，4.光束調(diào)制模塊，5.信標(biāo)光源，6.波前傳感器，7.波前校正器，8.成像相機，9.平移臺，10.受試人眼，11.準(zhǔn)直透鏡，12.擴束光組，13.縮束光組，14.光束口徑匹配光組，15.成像透鏡，16 18.反射鏡，19 21.分光鏡，22.系統(tǒng)電路，23. PC機，24.由5、6、7組成的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，25.由1、2、3、4組成的照明系統(tǒng)，26.由8、9、15組成的成像系統(tǒng)，27.由22、23組成的控制系統(tǒng)。圖7中，2.分光單元，3.人眼，5.傾斜鏡，6. 4f透鏡組，其他標(biāo)號如圖中文字所示。
具體實施例方式如圖6所示，為本發(fā)明帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置，包括線共焦單元I、分光單元II、活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元IV、校正單元V、處理機VI以及信號轉(zhuǎn)換單元 VII。線共焦單元I與分光單元II、處理機VI相連，線共焦單元I為中國發(fā)明專利“一種線掃描共焦檢眼鏡的系統(tǒng)和方法，申請?zhí)?01010595574.X”或中國發(fā)明專利“一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)和方法，申請?zhí)?01010595587. 7”，線共焦單元I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。線共焦單元I可采用一種線掃描共焦檢眼鏡的系統(tǒng)和方法，一種線掃描共焦檢眼鏡的系統(tǒng)，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以及輸出模塊6，如圖2和圖3所示。線光束生成模塊1與分光模塊2相連，線光束生成模塊1由點光源100、 準(zhǔn)直擴束裝置110和線光束截取裝置120構(gòu)成，點光源100發(fā)出的發(fā)散光束通過準(zhǔn)直擴束裝置110準(zhǔn)直后輸出平行光束，線光束截取裝置120將準(zhǔn)直擴束裝置110輸出的平行光束截取為一維線光束線送入分光模塊2 ；分光模塊2為分光平片或分光棱鏡，分光模塊2用于將線光束生成模塊1產(chǎn)生的一維線光束一部分直接透射到達(dá)掃描單元3 ；掃描模塊3由掃描振鏡300和照明物鏡組310構(gòu)成，分光模塊2直接出射的線光束依次經(jīng)過掃描振鏡300和照明物鏡組310，然后從線共焦單元I出射，如圖6所示，該線光束經(jīng)分光單元II偏轉(zhuǎn)反射后進(jìn)入人眼III眼底，從眼底反射回的成像線光束經(jīng)分光單元II偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元I 內(nèi)，依次經(jīng)過照明物鏡組310和掃描振鏡300同步反射至分光模塊2，分光模塊2將成像線光束偏轉(zhuǎn)反射至成像模塊5，成像模塊5由成像物鏡500、柱面透鏡510、共焦狹縫520和線探測器530構(gòu)成，分光模塊2偏轉(zhuǎn)出射的成像線光束依次經(jīng)過成像物鏡500、柱面透鏡510 和共焦狹縫520，到達(dá)線探測器530由光強信號轉(zhuǎn)換成電信號，并傳輸給輸出模塊6，共焦狹縫520與人眼III視網(wǎng)膜平面共軛，共焦狹縫520能排除非人眼III視網(wǎng)膜平面的雜散光進(jìn)入線探測器530，從而實現(xiàn)共焦成像原理的高分辨率；輸出模塊6由圖像采集卡600和輸出設(shè)備610構(gòu)成，圖像采集卡600將成像模塊5輸出的電信號轉(zhuǎn)換成圖像信號，并通過輸出設(shè)備610輸出；輸出設(shè)備610與處理機VI相連，輸出設(shè)備610獲取的視網(wǎng)膜成像結(jié)果輸出給處理機VI，處理機VI通過算法計算出視網(wǎng)膜抖動，并解算成校正視網(wǎng)膜抖動的數(shù)字量控制電壓傳輸給信號轉(zhuǎn)換單元VII。線共焦單元I也可采用一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)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以及輸出模塊6，如圖4和圖5所示，線光束生成模塊1與分光模塊2相連，線光束生成模塊1由點光源100、準(zhǔn)直裝置110和線光束變換裝置120構(gòu)成，點光源100的發(fā)散光束經(jīng)過準(zhǔn)直裝置Iio變換為平行光束，該平行光束經(jīng)過線光束變換裝置120變換為一維線光束傳播至分光模塊2 ；分光模塊2為分光平片或分光棱鏡，用于將線光束生成模塊1產(chǎn)生的一維線光束一部分直接透射到達(dá)掃描模塊3 ；掃描模塊3由掃描振鏡300和照明物鏡310構(gòu)成， 分光模塊2直接出射的線光束依次經(jīng)過掃描振鏡300和照明物鏡310，然后從線共焦單元I 出射，如圖6所示，該線光束經(jīng)分光單元II偏轉(zhuǎn)反射后進(jìn)入人眼III眼底，從眼底反射回的成像線光束經(jīng)分光單元II偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元I內(nèi)，依次經(jīng)過照明物鏡組310和掃描振鏡300同步反射至分光模塊2，分光模塊2將成像線光束偏轉(zhuǎn)反射至成像模塊5 ；成像模塊 5由成像物鏡500、柱面透鏡510、共焦狹縫520和線探測器530構(gòu)成，分光模塊2偏轉(zhuǎn)出射的成像線光束依次經(jīng)過成像物鏡500、柱面透鏡510和共焦狹縫520，到達(dá)線探測器530由光強信號轉(zhuǎn)換成電信號，并傳輸給輸出模塊6，共焦狹縫520與人眼III視網(wǎng)膜平面共軛，共焦狹縫520能排除非人眼III視網(wǎng)膜平面的雜散光進(jìn)入線探測器530，從而實現(xiàn)共焦成像原理的高分辨率；輸出模塊6由圖像采集卡600和輸出設(shè)備610構(gòu)成，圖像采集卡600將成像模塊5輸出的電信號轉(zhuǎn)換成圖像信號，并通過輸出設(shè)備610輸出；輸出設(shè)備610與處理機 VI相連，輸出設(shè)備610獲取的視網(wǎng)膜成像結(jié)果輸出給處理機VI，處理機VI通過算法計算出視網(wǎng)膜抖動，并解算成校正視網(wǎng)膜抖動的數(shù)字量控制電壓傳輸給信號轉(zhuǎn)換單元VII?；铙w人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元IV與校正單元V相連，為中國發(fā)明專利“活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀，公布號CN 101926640 A”，如圖1所示，包括照明光源1，濾光鏡2，光開關(guān)3，光束調(diào)制模塊4，信標(biāo)光源5，波前傳感器6，波前校正器7，成像相機8，平移臺9，準(zhǔn)直透鏡11，擴束光組12，縮束光組13，光束口徑匹配光組14，成像透鏡15，反射鏡16 18， 分光鏡19 21，系統(tǒng)電路22，PC機23，由5、6、7組成的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)對，由1、2、3、4組成的照明系統(tǒng)25，由8、9、15組成的成像系統(tǒng)26，由22、23組成的控制系統(tǒng)27。信標(biāo)光源5 發(fā)出信標(biāo)光，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡11準(zhǔn)直后，依次經(jīng)分光鏡19、分光鏡20反射后進(jìn)入本發(fā)明所述的校正單元V，如圖6所示，校正單元V內(nèi)的傾斜鏡對信標(biāo)光經(jīng)同步反射繼續(xù)傳播依次經(jīng)4f 透鏡組、分光單元II直接透射進(jìn)入人眼III。人眼III視網(wǎng)膜反射的信標(biāo)光從人眼III出射以后，依次經(jīng)過分光單元II、校正單元V內(nèi)的4f透鏡組和傾斜鏡后進(jìn)入本發(fā)明所述的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元IV傳播，如圖1所示，具體地，反射信標(biāo)光在分光鏡20處透射，接著經(jīng)擴束光組12后被波前校正器7反射，然后經(jīng)過縮束光組13后被反射鏡17反射， 于分光鏡21處再次反射，通過光束口徑匹配光組14，最終進(jìn)入波前傳感器6進(jìn)行光斑質(zhì)心偏移量的探測，探測數(shù)據(jù)送入系統(tǒng)電路22處理得到波前斜率。一方面PC機23根據(jù)所得的波前斜率復(fù)原出全眼屈光系統(tǒng)波像差，另一方面系統(tǒng)電路22對波前斜率作進(jìn)一步計算，求出相應(yīng)校正次波像差所需施加的校正信號，并將其放大后驅(qū)動波前矯正器7實時補償因人眼10像差而畸變的光束波前，使成像系統(tǒng)始終保持接近衍射極限分辨率的最佳狀態(tài)。完成系統(tǒng)像差校正之后，系統(tǒng)電路22維持自適應(yīng)系統(tǒng)M繼續(xù)工作并通知PC機23，儀器隨即開始成像。系統(tǒng)電路22產(chǎn)生光開關(guān)3的調(diào)制信號以及協(xié)調(diào)光開關(guān)3和成像相機8的同步信號。該調(diào)制信號加載到光開關(guān)3，光開關(guān)3由初始的關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨控制信號工作，于是， 照明光源1發(fā)出的連續(xù)光依次經(jīng)濾光鏡2、光開關(guān)3調(diào)制成為脈沖光，然后該脈沖光經(jīng)反射鏡16反射，穿過分光鏡19，再經(jīng)分光鏡20反射，從而進(jìn)入本發(fā)明所述的校正單元V，如圖6 所示，信號轉(zhuǎn)換單元VII輸出的抖動校正信號調(diào)制校正單元V內(nèi)的傾斜鏡，傾斜鏡對成像光束實時調(diào)制校正視網(wǎng)膜抖動，成像光束繼續(xù)傳播依次經(jīng)校正單元V內(nèi)的4f透鏡組、分光單元II直接透射進(jìn)入人眼III。人眼III視網(wǎng)膜反射的成像光束從人眼III出射以后，依次經(jīng)過分光單元II、校正單元V內(nèi)的4f透鏡組和傾斜鏡同步反射進(jìn)入本發(fā)明所述的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元IV傳播，如圖1所示，具體地，反射成像光束在分光鏡20處透射，接著經(jīng)擴束光組12后被波前校正器7反射，然后經(jīng)過縮束光組13后被反射鏡17反射，于分光鏡21處再次反射，直至分光鏡21處透射，然后經(jīng)反射鏡18反射，最終由成像透鏡15聚焦到成像相機8靶面上。成像相機8根據(jù)系統(tǒng)電路22產(chǎn)生的同步信號配合光開關(guān)同步序列曝光，一段時間內(nèi)快速連續(xù)采集多幀眼底視網(wǎng)膜高分辨率圖像，并傳送給PC機23以實時視頻或動態(tài)圖像序列顯示。因此，本發(fā)明的裝置包括的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)連續(xù)成像單元 IV能夠直接采集獲得活體人眼視網(wǎng)膜高分辨率、無抖動實時視頻或圖像序列顯示。處理機VI與線共焦單元I、信號轉(zhuǎn)換單元VII相連，線共焦單元I的成像結(jié)果輸出給處理機VI，處理機VI從成像結(jié)果中提取出視網(wǎng)膜抖動，并解算成校正視網(wǎng)膜抖動的數(shù)字量控制電壓，輸出給信號轉(zhuǎn)換單元VII ；信號轉(zhuǎn)換單元VII與處理機VI、校正單元V相連，信號轉(zhuǎn)換單元VII由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件和高壓放大器構(gòu)成，處理機VI解算得到的校正視網(wǎng)膜抖動的數(shù)字量控制電壓經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)化為模擬量，模擬量控制電壓經(jīng)高壓放大器放大后傳輸給校正單元V。校正單元V與信號轉(zhuǎn)換單元VII、活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元IV以及分光單元II相連，校正單元V由傾斜鏡和4f透鏡組構(gòu)成，校正單元V受信號轉(zhuǎn)換單元VII輸出的控制電壓控制，對活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元IV的成像光束進(jìn)行調(diào)制后傳播至分光單元II，實現(xiàn)了對視網(wǎng)膜抖動的實時校正。如圖7所示，本發(fā)明所述帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像方法，包括以下步驟步驟1，線共焦單元1的成像線光束經(jīng)分光單元2反射到達(dá)人眼3視網(wǎng)膜；
步驟2，分光單元2將從人眼3視網(wǎng)膜反射出的成像線光束偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元 1 ；步驟3，線共焦單元1得到人眼視網(wǎng)膜的高幀頻成像結(jié)果；步驟4，處理機7對線共焦單元1獲取的成像結(jié)果進(jìn)行運算，得到視網(wǎng)膜抖動的測
量值；步驟5，處理機7對視網(wǎng)膜抖動的測量值進(jìn)行解算，得到校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓；步驟6，校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件8由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量；步驟7，模擬量控制電壓經(jīng)高壓放大器9放大后，傳輸至傾斜鏡5 ；步驟8，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元4的成像光束經(jīng)傾斜鏡5實時調(diào)制后，依次經(jīng)4f透鏡組6和分光單元2后直接透射到達(dá)人眼3視網(wǎng)膜；步驟9，人眼3視網(wǎng)膜反射回的成像光束依次經(jīng)分光單元2和4f透鏡組6后，再經(jīng)過傾斜鏡5同步反射回活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元4 ；步驟10，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元4對經(jīng)過傾斜鏡5校正的成像光束進(jìn)行探測，得到無抖動的視網(wǎng)膜高分辨率成像結(jié)果。如圖7所示，為本發(fā)明的光路示意圖，框圖之間的實線表示光路傳播通路，虛線所示為電信號傳播通路，光束均沿系統(tǒng)主光軸傳播，電信號通過相關(guān)連接線傳播，圖中均為示意性質(zhì)，不表示真實的光學(xué)設(shè)計參數(shù)。線共焦單元1為中國發(fā)明專利“一種線掃描共焦檢眼鏡的系統(tǒng)和方法，申請?zhí)?201010595574. X”或中國發(fā)明專利“一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)和方法，申請?zhí)?201010595587. 7”。分光單元2為二向色分光平片或二向色分光棱鏡，本實施例中采用二向色分光平片?；铙w人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元4為為中國發(fā)明專利“活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀，公布號:CN 101926640 A”。傾斜鏡5為高速反射傾斜鏡。4f透鏡組6由兩片等焦距的透鏡組成，本實施例中采用兩個焦距為50mm的雙膠合消色差透鏡組成。處理機7為模擬控制電路或數(shù)字計算機。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。本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置，其特征在于包括校正單元和分光單元；校正單元與信號轉(zhuǎn)換單元、活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元以及分光單元相連，校正單元由傾斜鏡和4f透鏡組構(gòu)成，信號轉(zhuǎn)換單元輸出的控制電壓控制傾斜鏡對活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元輸出的成像光束進(jìn)行調(diào)制校正視網(wǎng)膜抖動，被傾斜鏡調(diào)制后的成像光束經(jīng)4f透鏡組后直接透射過分光單元照明人眼眼底；分光單元與校正單元、線共焦單元以及人眼相連，分光單元為二向色分光平片或二向色分光棱鏡，用于將校正單元出射的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀照明光束直接透射到達(dá)人眼，從人眼視網(wǎng)膜出射的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀成像光束直接透射到達(dá)校正單元；和將從線共焦單元出射的線光束偏轉(zhuǎn)反射到達(dá)人眼，從人眼視網(wǎng)膜出射的線光束偏轉(zhuǎn)反射到達(dá)線共焦單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置，其特征在于 還包括活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元、線共焦單元、信號轉(zhuǎn)換單元和處理機；活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元與校正單元相連，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元為活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀，用于人眼視網(wǎng)膜成像，包括照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、控制裝置以及自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的出射光束經(jīng)校正單元調(diào)制后傳輸；線共焦單元與分光單元、處理機相連，線共焦單元用于探測人眼視網(wǎng)膜抖動，線共焦單元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，線共焦單元的出射線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射到達(dá)人眼眼底，從眼底反射出的成像線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元探測成像，成像結(jié)果輸出給處理機用于解算出視網(wǎng)膜抖動；處理機與線共焦單元、信號轉(zhuǎn)換單元相連，線共焦單元的成像結(jié)果輸出給處理機，處理機采用算法從成像結(jié)果中提取出視網(wǎng)膜抖動，并解算成校正視網(wǎng)膜抖動的數(shù)字量控制電壓，輸出給信號轉(zhuǎn)換單元；信號轉(zhuǎn)換單元與處理機、校正單元相連，信號轉(zhuǎn)換單元由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件和高壓放大器構(gòu)成，處理機解算得到的校正視網(wǎng)膜抖動的數(shù)字量控制電壓經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)化為模擬量，模擬量控制電壓經(jīng)高壓放大器放大后傳輸給校正單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置，其特征在于 所述線共焦單元為一種線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置，其特征在于 所述線共焦單元為一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置，其特征在于 所述傾斜鏡為高速反射傾斜鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置，其特征在于 所述處理機為模擬控制電路或數(shù)字計算機。
7.一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下步驟1，線共焦單元的出射線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射達(dá)到人眼視網(wǎng)膜，從人眼反射出的成像線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元，線共焦單元對成像線光束進(jìn)行探測成像，獲取人眼視網(wǎng)膜的高幀頻成像結(jié)果；步驟2，處理機對線共焦單元獲取的視網(wǎng)膜高幀頻成像結(jié)果進(jìn)行運算，得到校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓，并經(jīng)信號轉(zhuǎn)換單元傳輸給校正單元；步驟3，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的出射光束經(jīng)校正單元實時調(diào)制后經(jīng)分光單元直接出射到達(dá)人眼視網(wǎng)膜，從人眼反射出的成像光束經(jīng)分光單元直接透射后傳播至校正單元，校正單元將成像光束同步反射回活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元探測成像，得到視網(wǎng)膜的無抖動高分辨率成像； 所述步驟1包括步驟11，線共焦單元出射線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射到達(dá)人眼視網(wǎng)膜； 步驟12，從人眼視網(wǎng)膜反射出的成像線光束經(jīng)分光單元偏轉(zhuǎn)反射回線共焦單元； 步驟13，線共焦單元對成像線光束進(jìn)行探測，得到人眼視網(wǎng)膜的高幀頻成像結(jié)果； 所述步驟2包括步驟21，處理機對線共焦單元獲取的成像結(jié)果進(jìn)行運算，得到視網(wǎng)膜抖動的測量值； 步驟22，處理機對視網(wǎng)膜抖動的測量值進(jìn)行解算，得到校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓； 步驟23，處理機將校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓輸出給信號轉(zhuǎn)換單元； 步驟M，控制電壓經(jīng)信號轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后傳輸給校正單元； 所述步驟M包括步驟M1，校正視網(wǎng)膜抖動的控制電壓經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換，由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量；步驟M2，模擬量的控制電壓經(jīng)高壓放大器放大后，傳輸至校正單元； 所述步驟3包括步驟31，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的出射光束依次經(jīng)校正單元實時調(diào)制和分光單元直接透射到達(dá)人眼視網(wǎng)膜；步驟32，從人眼視網(wǎng)膜反射出的成像光束經(jīng)分光單元直接透射后，經(jīng)過校正單元同步反射回活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元；步驟33，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元對經(jīng)過校正單元校正的成像光束進(jìn)行探測， 得到無抖動的視網(wǎng)膜高分辨率成像結(jié)果； 所述步驟31包括步驟311，活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的出射光束經(jīng)校正單元實時調(diào)制后出射到達(dá)分光單元；步驟312，經(jīng)校正單元實時調(diào)制的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元出射光束直接透射過分光單元到達(dá)人眼視網(wǎng)膜； 所述步驟32包括步驟321，從人眼視網(wǎng)膜反射出的成像光束直接透射過分光單元到達(dá)校正單元； 步驟322，從分光單元直接透射出的成像光束經(jīng)校正單元同步反射回活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像方法，其特征在于 所述校正單元由傾斜鏡和4f透鏡組構(gòu)成，傾斜鏡為高速反射傾斜鏡； 所述分光單元為二向色分光平片或二向色分光棱鏡； 所述處理機為模擬控制電路或數(shù)字計算機； 所述信號轉(zhuǎn)換單元為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件和高壓放大器；所述活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元為活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀，用于人眼視網(wǎng)膜成像，包括照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、控制裝置以及自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)；所述線共焦單元用于探測人眼視網(wǎng)膜抖動，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。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像方法，其特征在于 所述線共焦單元為一種線掃描共焦檢眼鏡的系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像方法，其特征在于 所述線共焦單元為一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明是一種帶穩(wěn)像功能的活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像裝置及方法，成像裝置包括活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元、線共焦單元、校正單元、分光單元、信號轉(zhuǎn)換單元以及處理機。線共焦單元對眼底視網(wǎng)膜進(jìn)行一維掃描得到高幀頻的成像，處理機對成像圖像進(jìn)行運算解得視網(wǎng)膜抖動量并將校正視網(wǎng)膜抖動的校正單元控制電壓反饋到校正單元，校正單元即實現(xiàn)了對活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀單元的視網(wǎng)膜抖動實時校正。本發(fā)明能夠同時得到線共焦一維掃描眼底視網(wǎng)膜的高幀頻成像和活體人眼視網(wǎng)膜動態(tài)成像儀獲取的眼底視網(wǎng)膜無抖動、高分辨率成像，本發(fā)明具有視網(wǎng)膜抖動測量準(zhǔn)確、抖動校正精度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、實時性能好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
文檔編號A61B3/14GK102499634SQ20111032837
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者何益, 史國華, 張雨東, 李喜琪, 李 昊, 魏凌 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所