雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)及成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)及成像方法，該雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像方法通過在樣品臂中引入雙焦透鏡分束器實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高分辨率的人眼前后節(jié)同步成像，雙焦透鏡分束器能夠?qū)⑷肷涞钠叫袦?zhǔn)直光束分為兩束光，其中一束光仍舊平行準(zhǔn)直出射，另一束光聚焦于雙焦透鏡分束器的后焦點(diǎn)處，通過樣品臂中位于雙焦透鏡分束器之后的光路，最終使一束光聚焦于人眼前節(jié)(角膜)，另一束光聚焦于人眼后節(jié)(視網(wǎng)膜)，從人眼前、后節(jié)反射和散射返回的樣品光經(jīng)光電探測、信號(hào)解調(diào)和圖像處理，能夠同時(shí)形成人眼前節(jié)和眼后節(jié)的高分辨率圖像，實(shí)現(xiàn)同步對(duì)人眼前后節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高靈敏度、高分辨率成像。
【專利說明】雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)及成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)及成像方法，尤其涉及一種基于雙焦透鏡分束器的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)及成像方法，其屬于光學(xué)相干層析成像【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】:
[0002]光學(xué)相干層析成像(optical coherence tomography, OCT)技術(shù)是一種非侵入性的高靈敏度、高分辨率生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像技術(shù)。OCT技術(shù)基于低相干干涉技術(shù)，利用從參考臂和樣品臂的反射回來的干涉光，結(jié)合外差檢測和共焦成像的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理，重建生物組織樣品內(nèi)部的層析圖像，能夠反映生物組織的顯微結(jié)構(gòu)、血流、雙折射等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生理功能在體的、非侵入的成像。OCT技術(shù)能夠?qū)ι飿悠钒ɑ铙w樣品進(jìn)行分辨率超過10微米的二維或三維成像。
[0003]OCT技術(shù)可以分為時(shí)域OCT和傅里葉域OCT，譜域OCT (Spectral domainOCT, SD0CT)和掃頻OCT(Sw印t source OCT, SS0CT)是傅立葉域OCT技術(shù)的兩種實(shí)現(xiàn)形式。典型的SDOCT系統(tǒng)基于光譜域干涉技術(shù):從寬帶激光光源出射的光經(jīng)過樣品的反射和散射，返回的光與參考光發(fā)生干涉，繼而將干涉光導(dǎo)入光譜儀對(duì)干涉信號(hào)的光譜進(jìn)行采集，對(duì)探測到的干涉光譜信號(hào)進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)處理即可重建出生物樣品的層析圖像。將SDOCT技術(shù)應(yīng)用于對(duì)人眼成像時(shí)，由于SDOCT可覆蓋的探測深度一般只有4_左右，而人眼的標(biāo)準(zhǔn)長度以在空氣中的光學(xué)長度來計(jì)算一般在28mm到35mm，因此用典型的SDOCT對(duì)人眼前節(jié)(表面的角膜)以及人眼后節(jié)(視網(wǎng)膜)的掃描只能分兩次進(jìn)行。一般地，在掃描人眼表面的角膜后，需要將聚焦在角膜的光線變成平行光，該平行光通過人眼的晶狀體聚焦在視網(wǎng)膜上才能再對(duì)人眼視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描。這個(gè)聚焦光變換為平行光的過程可以通過移開一個(gè)透鏡來實(shí)現(xiàn)，或者采用更復(fù)雜的雙光路系統(tǒng)分別對(duì)人眼前節(jié)和眼后節(jié)掃描(如美國專利US7400410B2號(hào))來完成對(duì)人眼前后節(jié)的成像。目前廣泛應(yīng)用的OCT系統(tǒng)中，考慮到生產(chǎn)成本等因素，將聚焦光變換為平行光的OCT系統(tǒng)較為常見，該系統(tǒng)中為了保證干涉信號(hào)與兩次掃描信號(hào)的同步，在兩次掃描之間需要將參考臂的反射鏡移動(dòng)一個(gè)人眼深度的距離。因此傳統(tǒng)的SDOCT系統(tǒng)在完成人眼的全眼成像時(shí)，不僅在兩次成像之間有延遲，不能做到同時(shí)成像，而且需要調(diào)節(jié)樣品臂與參考臂中光路，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。并且移開與移動(dòng)光路中的光學(xué)元件都會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成小的擾動(dòng)。特別是由于人眼在兩次掃描之間會(huì)有所移動(dòng)，因此將兩次探測的圖像合成一張人眼圖像時(shí)就可能產(chǎn)生人眼角膜與視網(wǎng)膜不對(duì)應(yīng)的情況。而雙光路的設(shè)計(jì)應(yīng)用到OCT系統(tǒng)的樣品臂中以分別對(duì)眼睛的不同部位成像(如美國專利US7400410B2號(hào))，采用選擇開關(guān)切換兩個(gè)光路使得兩束光交替投射在人眼的不同部位的方法，這種設(shè)計(jì)解決了典型OCT中需要移動(dòng)參考臂反射鏡一個(gè)人眼深度距離的這一問題，但是沒有做到兩部分光同時(shí)對(duì)人眼前后節(jié)進(jìn)行成像，無法消除兩次測量之間由于人眼轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng)帶來的誤差。這種由于人眼移動(dòng)造成的問題也同樣會(huì)出現(xiàn)在其他形式的OCT中。因此，如何在典型OCT系統(tǒng)的 基礎(chǔ)上，以較小的改動(dòng)和較為簡易的方法，使OCT系統(tǒng)同時(shí)對(duì)人眼表面的角膜和內(nèi)部的視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高分辨率的全眼成像，就成為OCT成像技術(shù)發(fā)展的一大目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明提供一種雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)及成像方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)同步對(duì)人眼前后節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高靈敏度、高分辨率成像。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)，包括光源、接收光源出射的光束并將其分成兩束光的光纖耦合器、與光纖耦合器相連接的分別用于接收光纖耦合器出射出的兩束光的參考臂和樣品臂，所述參考臂包括與光纖耦合器相連接的參考臂透鏡及與參考臂透鏡相連接的參考臂反射鏡，所述雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)還包括與光纖耦合器相連接的探測器及與探測器相連接的計(jì)算機(jī)。
[0006]進(jìn)一步地，所述樣品臂由光纖、光纖準(zhǔn)直器、激光擴(kuò)束器、雙焦透鏡分束器、X掃描振鏡、Y掃描振鏡、第一透鏡、第二透鏡組成，所述光纖連接在光纖準(zhǔn)直器上，激光擴(kuò)束器連接在光纖準(zhǔn)直器上，雙焦透鏡分束器緊靠于所述激光擴(kuò)束器放置，所述雙焦透鏡分束器中心到X掃描振鏡中心的距離等于雙焦透鏡分束器的焦距，且所述X掃描振鏡中心點(diǎn)與雙焦透鏡分束器的中心點(diǎn)等高處于同一水平面上，所述X掃描振鏡的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡的中心點(diǎn)到第一透鏡的中心點(diǎn)之間的距離之和等于所述第一透鏡的焦距，且所述Y掃描振鏡的中心點(diǎn)與第一透鏡和第二透鏡的中心點(diǎn)等高處于同一水平面上，第一透鏡和第二透鏡之間的距離為第一透鏡和第二透鏡的焦距之和。
[0007]進(jìn)一步地，所述X掃描振鏡和Y掃描振鏡的結(jié)構(gòu)相同，且所述X掃描振鏡和Y掃描振鏡均由反射鏡、轉(zhuǎn)軸和振鏡電機(jī)組成，其中振鏡電機(jī)與轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸與反射鏡相連。
[0008]進(jìn)一步地，所述雙焦透鏡分束器為透鏡光闌，所述透鏡光闌由鏡架、環(huán)狀玻璃平板、轉(zhuǎn)接環(huán)和第三透鏡組成，所述環(huán)狀玻璃平板固定在鏡架內(nèi)，所述第三透鏡通過轉(zhuǎn)接環(huán)固定在環(huán)狀玻璃平板的內(nèi)部。
[0009]進(jìn)一步地，所述雙焦透鏡分束器為雙折射三合透鏡，所述雙折射三合透鏡由一個(gè)位于中間的方解石雙凹透鏡和位于兩側(cè)的雙折射三合透鏡的凸透鏡組成。
[0010]進(jìn)一步地，所述光源為寬帶光源或掃頻光源。
[0011]進(jìn)一步地，所述的探測器為光譜儀或點(diǎn)探測器。
[0012]本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案:一種雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像方法，其包括如下步驟:
[0013]I).光源出射的光束入射至光纖耦合器被分成兩束，該兩束光分別入射參考臂和樣品臂；
[0014]2).由光纖導(dǎo)入樣品臂的光束經(jīng)光纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后變換為準(zhǔn)直平行光，經(jīng)過激光擴(kuò)束器擴(kuò)束，將該準(zhǔn)直平行光光斑尺寸擴(kuò)至與雙焦透鏡分束器尺寸相當(dāng)，通過所述雙焦透鏡分束器將準(zhǔn)直平行光變換成沿同一方向傳播的平行光和聚焦光，所述平行光束投射到X掃描振鏡上，通過X掃描振鏡與Y掃描振鏡的反射后平行的入射第一透鏡，所述第一透鏡與第二透鏡的距離為第一透 鏡與第二透鏡的焦距之和，根據(jù)薄透鏡成像公式，從第二透鏡出射的光仍為平行光，選取合適焦距的第一透鏡與第二透鏡，使得該平行光入射人眼經(jīng)過人眼晶狀體聚焦投射在人眼后節(jié)處，透過雙焦透鏡分束器后形成的聚焦光聚焦到X掃描振鏡上，經(jīng)Y掃描振鏡的反射投射在第一透鏡上，所述X掃描振鏡的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡的中心點(diǎn)到第一透鏡的中心點(diǎn)之間的距離之和等于第一透鏡的焦距，經(jīng)第一透鏡折射后，以平行光投射到第二透鏡上，經(jīng)第二透鏡的折射該部分光束聚焦到人眼前節(jié)處；
[0015]3).通過從人眼前節(jié)、人眼后節(jié)反射和散射返回的樣品光與從參考臂反射和散射回的參考光的干涉作用形成干涉光束，探測器對(duì)干涉光束進(jìn)行光電探測，并將探測數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)和數(shù)據(jù)圖像處理還原出人眼前節(jié)與眼后節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的層析圖像，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)人眼前節(jié)和眼后節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)高靈敏度高分辨率的二維或三維的成像。
[0016]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0017]I).所述的雙焦透鏡分束器能夠使入射于其上的平行準(zhǔn)直光束變換為沿同一方向傳播的聚焦光束和平行準(zhǔn)直光束兩部分，該平行準(zhǔn)直光束經(jīng)過樣品臂整個(gè)光路后平行入射人眼，經(jīng)過人眼晶狀體折射聚焦在人眼內(nèi)部的視網(wǎng)膜上，該聚焦光束經(jīng)過樣品臂整個(gè)光路后聚焦在人眼表面的角膜上，所采用的雙焦透鏡分束器分光技術(shù)能夠同時(shí)對(duì)人眼后節(jié)和人眼前節(jié)進(jìn)行聚焦并掃描，通過對(duì)返回信號(hào)的光電探測，信號(hào)解調(diào)和數(shù)據(jù)圖像處理，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度、高分辨率的全眼成像，解決了以往的OCT系統(tǒng)中對(duì)人眼角膜和視網(wǎng)膜依次成像，兩次成像間的時(shí)間延遲引起人眼移動(dòng)造成的問題，在光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)的應(yīng)用中具有重要的意義；
[0018]2).對(duì)典型光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)的改動(dòng)較小，便于實(shí)施，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，所述的雙焦透鏡分束器分光技術(shù)在測量時(shí)無需通過在光路中加入或移走光學(xué)原件改變光束的聚焦位置，對(duì)于不同位置處的成像一次完成，不僅節(jié)省了測量時(shí)間而且減少了人為的操作誤差，在實(shí)際應(yīng)用中具 有重要意義；
[0019]3).通過對(duì)光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)的改進(jìn)，同樣能夠?qū)ζ渌哂泻线m條件的會(huì)移動(dòng)的樣品進(jìn)行內(nèi)外同時(shí)成像，解決了由于移動(dòng)造成的成像不準(zhǔn)的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0020]圖1為本發(fā)明雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)應(yīng)用在譜域OCT系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)中樣品臂的結(jié)構(gòu)示意圖(其中雙焦分束器為透鏡光闌)。
[0022]圖3為本發(fā)明雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)中樣品臂的結(jié)構(gòu)示意圖(其中雙焦分束器為雙折射三合透鏡)。
[0023]圖4為圖2中透鏡光闌的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為圖3中雙折射三合透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為人眼結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7為本發(fā)明雙焦點(diǎn)眼如后節(jié)冋步成像系統(tǒng)應(yīng)用在掃頻OCT系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)不意圖。其中:
[0027]1、光源(掃頻光源或者寬帶光源)；2、光纖耦合器；3、參考臂；4、參考臂透鏡；5、參考臂反射鏡；6、樣品臂；7、探測器；8、計(jì)算機(jī)；9、光纖；10、光纖準(zhǔn)直器；11、激光擴(kuò)束器；12、雙焦透鏡分束器(透鏡光闌)；13、X掃描振鏡；14、Y掃描振鏡；15、第一透鏡；16、第二透鏡；17、雙焦透鏡分束器(雙折射三合透鏡)；18、鏡架；19、環(huán)狀玻璃平板；20、轉(zhuǎn)接環(huán)；21、第三透鏡；22、雙折射三合透鏡的凸透鏡；23、方解石雙凹透鏡；25、角膜；26、晶狀體；27、玻璃體；28、視網(wǎng)膜；29、人眼。
【具體實(shí)施方式】:
[0028]本發(fā)明雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)包括光源1、接收光源I出射的光束并將其分成兩束光的光纖耦合器2、與光纖耦合器2相連接的分別用于接收光纖耦合器2出射出的兩束光的參考臂3和樣品臂6，參考臂3包括與光纖耦合器2相連接的參考臂透鏡4及與參考臂透鏡4相連接的參考臂反射鏡5，其中本發(fā)明雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)還包括與光纖耦合器2相連接的探測器7及與探測器7相連接的計(jì)算機(jī)8。
[0029]其中樣品臂6由光纖9、光纖準(zhǔn)直器10、激光擴(kuò)束器11、雙焦透鏡分束器12、X掃描振鏡13、Υ掃描振鏡14、第一透鏡15、第二透鏡16組成,光纖9連接在光纖準(zhǔn)直器10上，激光擴(kuò)束器11連接在光纖準(zhǔn)直器10上，雙焦透鏡分束器12緊靠激光擴(kuò)束器11放置，雙焦透鏡分束器12中心到X掃描振鏡13中心的距離等于雙焦透鏡分束器12的焦距，且X掃描振鏡13中心點(diǎn)與雙焦透鏡分束器12的中心點(diǎn)等高處于同一水平面上，X掃描振鏡13的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡14的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡14的中心點(diǎn)到第一透鏡15的中心點(diǎn)之間的距離之和等于第一透鏡15的焦距，且Y掃描振鏡14的中心點(diǎn)與第一透鏡15和第二透鏡16的中心點(diǎn)等高處于同一水平面上，第一透鏡15和第二透鏡16之間的距離為第一透鏡15和第二透鏡16的焦距之和。
[0030]其中X掃描振鏡13和Y掃描振鏡14均由反射鏡、轉(zhuǎn)軸和振鏡電機(jī)組成，能夠通過繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)分別實(shí)現(xiàn)在X方向和Y方向的光束掃描。
[0031]本發(fā)明中，雙焦透鏡分束器12可以為一種透鏡光闌，亦可以為一種雙折射三合透鏡，其中透鏡光闌12由鏡架18、環(huán)狀玻璃平板19、轉(zhuǎn)接環(huán)20和第三透鏡21組成，環(huán)狀玻璃平板19固定在鏡架18內(nèi)，第三透鏡21通過轉(zhuǎn)接環(huán)20固定在環(huán)狀玻璃平板19的內(nèi)部。雙折射三合透鏡17由一個(gè)位于中間的方解石雙凹透鏡23和位于兩側(cè)的雙折射三合透鏡的凸透鏡22組成。
[0032]下面結(jié)合兩個(gè)具體的實(shí)施例來闡述本發(fā)明雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)的成像方法。
[0033]實(shí)施例一:
[0034]請參照圖1所示，本發(fā)明基于雙焦透鏡分束器的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像技術(shù)，應(yīng)用于譜域OCT系統(tǒng)中。此時(shí)的光源I為寬帶光源，探測器7為光譜儀。
[0035]寬 帶光源I出射的光束入射至光纖耦合器2被分成兩束，這兩束光分別入射參考臂3和樣品臂6，由光纖9導(dǎo)入樣品臂6的光束經(jīng)光纖準(zhǔn)直器10準(zhǔn)直后變換為準(zhǔn)直平行光，經(jīng)過激光擴(kuò)束器11擴(kuò)束，將該準(zhǔn)直平行光光斑尺寸擴(kuò)至與雙焦透鏡分束器12尺寸相當(dāng)。雙焦透鏡分束器12能將平行準(zhǔn)直光變換成沿同一方向傳播的平行光和聚焦光，該平行光束投射到X掃描振鏡13上，通過X掃描振鏡13與Y掃描振鏡14的反射后平行的入射第一透鏡15，由于第一透鏡15與第二透鏡16的距離為兩透鏡的焦距之和，根據(jù)薄透鏡成像公式，從第二透鏡16的出射的光仍為平行光，且從第二透16出射的光斑尺寸與入射第一透鏡15的光斑尺寸及第一透鏡15、第二透鏡16的焦距有關(guān)。通過選取合適焦距的第一透鏡15與第二透鏡16，使得該平行光入射人眼經(jīng)過人眼晶狀體26聚焦投射在人眼視網(wǎng)膜28處。透過雙焦透鏡分束器12后形成的聚焦光聚焦到X掃描振鏡13上，經(jīng)Y掃描振鏡14的反射投射在第一透鏡15上，由于X掃描振鏡13的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡14的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡14的中心點(diǎn)到第一透鏡15的中心點(diǎn)之間的距離之和等于第一透鏡15的焦距，所以經(jīng)第一透鏡15折射后，以平行光投射到第二透鏡16上，經(jīng)第二透鏡16的折射該部分光束聚焦到人眼角膜25處。
[0036]雙焦透鏡分束器12將進(jìn)入樣品臂6的光束分成兩部分，一部分光經(jīng)樣品臂光路聚焦照射在人眼前節(jié)處，另一部分光平行入射人眼，經(jīng)人眼晶狀體折射聚焦在人眼后節(jié)處。這兩部分光通過X掃描振鏡13與Y掃描振鏡14的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)分別實(shí)現(xiàn)X方向和Y方向的光束掃描，同時(shí)對(duì)人眼前節(jié)和眼后節(jié)進(jìn)行X方向和Y方向的探測。通過與從參考臂3反射和散射回的參考光的干涉作用形成干涉光束，光譜儀對(duì)干涉光束進(jìn)行光電探測，并將探測數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)和數(shù)據(jù)圖像處理還原出人眼前節(jié)與眼后節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的層析圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)同時(shí)對(duì)人眼前節(jié)和眼后節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)高靈敏度高分辨率的二維或三維的成像。
[0037]其中，光譜儀是高光譜分辨率光譜儀，高光譜分辨率光譜儀成像深度長，具有較大的探測范圍。該光譜儀應(yīng)用到譜域OCT系統(tǒng)中時(shí)，能對(duì)從人眼前節(jié)與眼后節(jié)返回后形成的干涉光束一次成像，無需通過移動(dòng)參考臂的參考臂反射鏡進(jìn)行二次成像。現(xiàn)有的OCT系統(tǒng)中采用普通的光譜儀，成像深度有限，一般只能對(duì)零光程差附近的干涉光成像，探測深度淺。以往的OCT系統(tǒng)需通過移動(dòng)參考臂反射鏡提供與人眼前節(jié)和眼后節(jié)返回的光等光程差的參考光進(jìn)行二次成像。與現(xiàn)有的OCT系統(tǒng)相比，本發(fā)明基于雙焦透鏡分束器的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像技術(shù)無需移動(dòng)參考臂反射鏡即能對(duì)人眼前后節(jié)一次完成成像。
[0038]實(shí)施例二:
[0039]請參照圖7所示，本發(fā)明基于雙焦透鏡分束器的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像技術(shù)，應(yīng)用于掃頻OCT系統(tǒng)中。此時(shí)的光源I為掃頻光源，探測器7為點(diǎn)探測器。
[0040]掃頻光源I出射的光束入射至光纖耦合器2被分成兩束，這兩束光分別入射參考臂3和樣品臂6，由光纖9導(dǎo)入樣品臂6的光束經(jīng)光纖準(zhǔn)直器10準(zhǔn)直后變換為準(zhǔn)直平行光，經(jīng)過激光擴(kuò)束器11擴(kuò)束，將該準(zhǔn)直平行光光斑尺寸擴(kuò)至與雙焦透鏡分束器12尺寸相當(dāng)。雙焦透鏡分束器12能平行準(zhǔn)直光變換成沿同一方向傳播的平行光和聚焦光。該平行光束投射到X掃描振鏡13上，通過X掃描振鏡13與Y掃描振鏡14的反射后平行的入射第一透鏡15，由于第一透鏡15與第二透鏡16的距離為兩透鏡的焦距之和，根據(jù)薄透鏡成像公式，從第二透鏡15的出射的光仍為平行光，通過選取合適焦距的第一透，15與第二透鏡16，使得該平行光入射人眼經(jīng)過人眼晶狀體26聚焦投射在人眼視網(wǎng)膜28處。透過雙焦透鏡分束器12后形成的聚焦光聚焦到X掃描振鏡13上，經(jīng)Y掃描振鏡14的反射投射在第一透鏡15上，由于X掃描振鏡13的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡14的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡14的中心點(diǎn)到第一透鏡15的中心點(diǎn)之間的距離之和等于第一透鏡15的焦距，所以經(jīng)第一透鏡15折射后，以平行光投射到第二透鏡16上，經(jīng)第二透鏡16的折射該部分光束聚焦到人眼角膜25處。
[0041]雙焦透鏡分束器12將進(jìn)入樣品臂6的光束分成兩部分，一部分光經(jīng)樣品臂光路聚焦照射在人眼前節(jié)處；另一部分光平行入射人眼，經(jīng)人眼晶狀體折射聚焦在人眼后節(jié)處。這兩部分光通過X掃描振鏡13與Y掃描振鏡14的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)分別實(shí)現(xiàn)X方向和Y方向的光束掃描，同時(shí)對(duì)人眼前節(jié)和眼后節(jié)進(jìn)行X方向和Y方向的探測。通過與從參考臂3反射和散射回的參考光的干涉作用形成干涉光束，點(diǎn)探測器對(duì)干涉光束進(jìn)行光電探測，并將探測數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)和數(shù)據(jù)圖像處理還原出人眼前節(jié)與眼后節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的層析圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)同時(shí)對(duì)人眼前節(jié)和眼后節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)高靈敏度高分辨率的二維或三維的成像。
[0042]掃頻光源出射的光束為極窄帶寬的單色光束，各個(gè)不同波段的光束依次出射，由于窄帶寬光束穿透力強(qiáng)，因此采用掃頻光源作為光源的OCT系統(tǒng)具有探測深度長，探測范圍廣的特點(diǎn)。其中探測器為點(diǎn)探測器，從掃頻光源出射的光束經(jīng)分光，反射與散射后形成干涉光入射到點(diǎn)探測器，通過數(shù)據(jù)圖像處理得到二維或三維的人眼前節(jié)與眼后節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的層析圖像。同時(shí)該種掃頻OCT系統(tǒng)與上述的譜域OCT系統(tǒng)在工作時(shí)都不需要移動(dòng)參考臂的參考臂反射鏡，操 作誤差小，且對(duì)人眼前節(jié)與眼后節(jié)一次同時(shí)成像，所得人眼前節(jié)與眼后節(jié)圖像對(duì)應(yīng)程度高，沒有由于眼球移動(dòng)引起的誤差。
[0043]在上述實(shí)施例一和實(shí)施例二中，雙焦透鏡分束器12可以為一種透鏡光闌或者為一種雙折射三合透鏡。當(dāng)雙焦透鏡分束器12為透鏡光闌時(shí)，進(jìn)入樣品臂6的光束經(jīng)光纖9導(dǎo)入光纖準(zhǔn)直器10準(zhǔn)直，經(jīng)光纖準(zhǔn)直器10準(zhǔn)直過的平行光束通過激光擴(kuò)束器11將光束的截面擴(kuò)至與透鏡光闌環(huán)狀玻璃平板19外圈所在圓的面積大小相當(dāng)。透過透鏡光闌環(huán)狀玻璃平板19部分的光束成圓環(huán)形平行準(zhǔn)直投射到X掃描振鏡13上，通過X掃描振鏡13與Y掃描振鏡14反射后以平行光入射于第一透鏡15,由于第一透鏡15與第二透鏡16的距離為兩透鏡的焦距之和，根據(jù)薄透鏡成像公式，從第二透鏡16的出射的光仍為平行光。且從第二透鏡16出射的光斑尺寸與入射第一透鏡15的光斑尺寸和第一透鏡15、第二透鏡16的焦距有關(guān)。通過選取合適焦距的第一透鏡15與第二透鏡16，使得該平行光入射人眼經(jīng)過人眼晶狀體26聚焦投射在人眼視網(wǎng)膜28處。透過透鏡光闌第三透鏡21部分的光聚焦到X掃描振鏡13上,經(jīng)Y掃描振鏡14的反射投射在第一透鏡15上，由于X掃描振鏡13的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡14的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡14的中心點(diǎn)到第一透鏡15的中心點(diǎn)之間的距離之和等于第一透鏡15的焦距，所以經(jīng)第一透鏡15折射后，以平行光投射到第二透鏡16上，經(jīng)第二透鏡16的折射該部分光束聚焦到人眼角膜25處。
[0044]當(dāng)雙焦透鏡分束器12為一種雙折射三合透鏡時(shí)，進(jìn)入樣品臂的光束經(jīng)光纖9導(dǎo)入光纖準(zhǔn)直器10準(zhǔn)直，經(jīng)光纖準(zhǔn)直器10準(zhǔn)直過的平行光束通過激光擴(kuò)束器11將光束的截面擴(kuò)至與雙折射三合透鏡的面積大小相當(dāng)。透過雙折射三合透鏡的光束由于方解石雙凹透鏡23的雙折射特性被分成沿同一方向傳播的平行光束(ο光)和聚焦光束(e光)，該平行光束(ο光)投射到X掃描振鏡13上，通過X掃描振鏡13與Y掃描振鏡14的反射后平行的入射第一透鏡15，由于第一透鏡15與第二透鏡16的距離為兩透鏡的焦距之和，根據(jù)薄透鏡成像公式，從第二透鏡16的出射的光仍為平行光。且從第二透鏡16出射的光斑尺寸與入射第一透鏡15的光斑尺寸和第一透鏡15、第二透鏡16的焦距有關(guān)。通過選取合適焦距的第一透鏡15與第二透鏡16，使得該平行光入射人眼經(jīng)過人眼晶狀體26聚焦投射在人眼視網(wǎng)膜28處。從雙折射三合透鏡出射的聚焦光束(e光)聚焦到X掃描振鏡13上，經(jīng)Y掃描振鏡14的反射投射在第一透鏡15上，由于X掃描振鏡13的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡14的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡14的中心點(diǎn)到第一透鏡15的中心點(diǎn)之間的距離之和等于第一透鏡15的焦距，所以經(jīng)第一透鏡15折射后，以平行光投射到第二透鏡16上，經(jīng)第二透鏡16的折射該部分光束聚焦到人眼角膜25處。
[0045]本發(fā)明雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)及成像方法，通過在樣品臂中引入雙焦透鏡分束器實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高分辨率的人眼前后節(jié)同步成像，雙焦透鏡分束器能夠?qū)⑷肷涞钠叫袦?zhǔn)直光束分為兩束光，其中一束光仍舊平行準(zhǔn)直出射，另一束光聚焦于雙焦透鏡分束器的后焦點(diǎn)處。通過樣品臂中位于雙焦透鏡分束器之后的光路，最終使一束光聚焦于人眼前節(jié)(角膜)，另一束光聚焦于人眼后節(jié)(視網(wǎng)膜)。從人眼前、后節(jié)反射和散射返回的樣品光經(jīng)光電探測、信號(hào)解調(diào)和圖像處理，能夠同時(shí)形成人眼前節(jié)和眼后節(jié)的高分辨率圖像，實(shí)現(xiàn)同步對(duì)人眼前后節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高靈敏度、高分辨率成像。在光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)的應(yīng)用中具有重要的意義。
[0046]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)，其特征在于:包括光源(I)、接收光源(I)出射的光束并將其分成兩束光的光纖耦合器(2)、與光纖耦合器(2)相連接的分別用于接收光纖耦合器(2)出射出的兩束光的參考臂(3)和樣品臂(6)，所述參考臂(3)包括與光纖耦合器(2)相連接的參考臂透鏡(4)及與參考臂透鏡(4)相連接的參考臂反射鏡(5)，所述雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)還包括與光纖耦合器⑵相連接的探測器(7)及與探測器(7)相連接的計(jì)算機(jī)⑶。
2.如權(quán)利要求1所述的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)，其特征在于:所述樣品臂(6)由光纖(9)、光纖準(zhǔn)直器(10)、激光擴(kuò)束器(11)、雙焦透鏡分束器(12)、X掃描振鏡(13)、Y掃描振鏡(14)、第一透鏡(15)、第二透鏡(16)組成,所述光纖(9)連接在光纖準(zhǔn)直器(10)上，激光擴(kuò)束器(11)連接在光纖準(zhǔn)直器(10)上，雙焦透鏡分束器(12)緊靠于所述激光擴(kuò)束器(11)放置，所述雙焦透鏡分束器(12)中心到X掃描振鏡(13)中心的距離等于雙焦透鏡分束器(12)的焦距，且所述X掃描振鏡(13)中心點(diǎn)與雙焦透鏡分束器(12)的中心點(diǎn)等高處于同一水平面上，所述X掃描振鏡(13)的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡(14)的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡(14)的中心點(diǎn)到第一透鏡(15)的中心點(diǎn)之間的距離之和等于所述第一透鏡(15)的焦距，且所述Y掃描振鏡(14)的中心點(diǎn)與第一透鏡(15)和第二透鏡(16)的中心點(diǎn)等高處于同一水平面上，第一透鏡(15)和第二透鏡(16)之間的距離為第一透鏡(15)和第二透鏡(16)的焦距之和。
3.如權(quán)利要求2所述的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)，其特征在于:所述X掃描振鏡(13)和Y掃描振鏡(14)的結(jié)構(gòu)相同，且所述X掃描振鏡(13)和Y掃描振鏡(14)均由反射鏡、轉(zhuǎn)軸和振鏡電機(jī)組成，其中振鏡電機(jī)與轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸與反射鏡相連。
4.如權(quán)利要求3所述的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)，其特征在于:所述雙焦透鏡分束器(12)為透鏡光闌，所述透鏡光闌由鏡架(18)、環(huán)狀玻璃平板(19)、轉(zhuǎn)接環(huán)(20)和第三透鏡(21)組成，所述環(huán)狀玻璃平板(19)固定在鏡架(18)內(nèi)，所述第三透鏡(21)通過轉(zhuǎn)接環(huán)(20)固定在環(huán)狀玻璃平板(19)的內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求3所述的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)，其特征在于:所述雙焦透鏡分束器(12)為雙折射三合透鏡，所述雙折射三合透鏡由一個(gè)位于中間的方解石雙凹透鏡(23)和位于兩側(cè)的雙折射三合透鏡的凸透鏡(22)組成。
6.如權(quán)利要求4或5中所述的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)，其特征在于:所述光源(I)為寬帶光源或掃頻光源。
7.如權(quán)利要求4或5中所述的雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像系統(tǒng)，其特征在于:所述的探測器(7)為光譜儀或點(diǎn)探測器。
8.一種雙焦點(diǎn)眼前后節(jié)同步成像方法，其特征在于:包括如下步驟 1).光源(I)出射的光束入射至光纖耦合器(2)被分成兩束，該兩束光分別入射參考臂(3)和樣品臂(6)； 2).由光纖(9)導(dǎo)入樣品臂(6)的光束經(jīng)光纖準(zhǔn)直器(10)準(zhǔn)直后變換為準(zhǔn)直平行光，經(jīng)過激光擴(kuò)束器(11)擴(kuò)束，將該準(zhǔn)直平行光光斑尺寸擴(kuò)至與雙焦透鏡分束器(12)尺寸相當(dāng)，通過所述雙焦透鏡分束器(12)將準(zhǔn)直平行光變換成沿同一方向傳播的平行光和聚焦光，所述平行光束投射到X掃描振鏡(13)上，通過X掃描振鏡(13)與Y掃描振鏡(14)的反射后平行的入射第一透鏡(15)，所述第一透鏡(15)與第二透鏡(16)的距離為第一透鏡(15)與第二透鏡(16)的焦距之和，根據(jù)薄透鏡成像公式，從第二透鏡(16)的出射的光仍為平行光，選取合適焦距的第一透鏡(15)與第二透鏡(16)，使得該平行光入射人眼經(jīng)過人眼晶狀體聚焦投射在人眼后節(jié)處，透過雙焦透鏡分束器(12)后形成的聚焦光聚焦到X掃描振鏡(13)上，經(jīng)Y掃描振鏡(14)的反射投射在第一透鏡(15)上，所述X掃描振鏡(13)的中心點(diǎn)到Y(jié)掃描振鏡(14)的中心點(diǎn)之間的距離與Y掃描振鏡(14)的中心點(diǎn)到第一透鏡(15)的中心點(diǎn)之間的距離之和等于第一透鏡(15)的焦距，經(jīng)第一透鏡(15)折射后，以平行光投射到第二透鏡(16)上，經(jīng)第二透鏡(16)的折射該部分光束聚焦到人眼前節(jié)處； 3).通過從人眼前節(jié)、人眼后節(jié)反射和散射返回的樣品光與從參考臂反射和散射回的參考光的干涉作用形成干涉光束，探測器對(duì)干涉光束進(jìn)行光電探測，并將探測數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)和數(shù)據(jù)圖像處理還原出人眼前節(jié)與眼后節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的層析圖像，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)人眼前節(jié)和眼后節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)高靈敏度高分辨率的二維或三維的成像 。
【文檔編號(hào)】A61B3/14GK104013383SQ201410245647
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】吳彤, 劉友文, 李艷, 施瑤瑤, 王吉明, 赫崇君, 顧曉蓉 申請人:南京航空航天大學(xué)