專利名稱：改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)、方法及眼科探頭成像系統(tǒng)的制作方法
改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)、方法及眼科探頭成像系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)成像領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)、方法 及眼科探頭成像系統(tǒng)。背景技術(shù)：
一般成像光路分為同軸光路和離軸光路。采用同軸光路時(shí)，為了減小 像差，不得不適當(dāng)增加透鏡數(shù)量，延長(zhǎng)光路長(zhǎng)度、因此， 一般來(lái)講同軸系 統(tǒng)的長(zhǎng)度和體積較大。通常所說(shuō)的離軸成像系統(tǒng)是指如圖1所示的光路。 由圖1可見，離軸光路中，物P和像Pl是偏離透鏡的光軸的。離軸成像系 統(tǒng)存在著一些缺點(diǎn)。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的孔徑和視場(chǎng)超出近軸區(qū)時(shí)，成像質(zhì)量會(huì) 逐漸下降。這是因?yàn)樽匀稽c(diǎn)發(fā)出的光束中，遠(yuǎn)離近軸區(qū)的那些光線在系統(tǒng) 中的傳播偏離理想途徑，而不再相交于高斯像點(diǎn)(即理想像點(diǎn))。此時(shí)，一
個(gè)點(diǎn)的像不再是一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)模糊的彌散斑；物平面的像不再是一個(gè) 平面，而是一個(gè)曲面，而且像相對(duì)于物還失去了相似性。所有這些成像缺 陷，稱為像差。主要的像差有色差，球差，慧差，像散，場(chǎng)曲和畸變。 受客觀條件的限制，任何光學(xué)系統(tǒng)都不能生成理論上理想的像，各種像差 的存在影響了成像質(zhì)量。上面這種離軸成像系統(tǒng)的像差很大，影響成像清 晰度。若采用專門的離軸鏡頭來(lái)減小像差，則成本高，設(shè)計(jì)復(fù)雜。
在醫(yī)療檢測(cè)領(lǐng)域，現(xiàn)有的眼科OCT(光學(xué)相干層析，Optical Coherence Tomography)設(shè)備由于采用了離軸成像系統(tǒng)，其性能無(wú)疑也受到影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種改進(jìn)的離軸 成像系統(tǒng)和方法，其能提高成像的清晰度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種成像質(zhì)量好的眼科探頭成像系統(tǒng)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)，包括透鏡，其特征在于所述透鏡以由離 軸設(shè)置的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方式設(shè)置，該角度使所述透鏡的光軸正對(duì)物 方。
一種改進(jìn)的離軸成像方法，其特征在于包括以下步驟1) 在按離軸方式設(shè)置光路時(shí)，將透鏡偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使其光軸由垂
直于物方變?yōu)檎龑?duì)物方；
2) 成像后，對(duì)所獲得的像的形狀進(jìn)行修正。
一種眼科探頭成像系統(tǒng)，包括OCT處理裝置以及眼科探頭，所述眼科 探頭包括照明光路、物鏡、透鏡以及光電轉(zhuǎn)換單元，來(lái)自照明光路的照明 光經(jīng)物鏡聚焦射入眼底，反射后再通過(guò)物鏡成像，所成的像作為物方由所 述透鏡成像在光電轉(zhuǎn)換單元上，其特征在于所述透鏡以由離軸設(shè)置的狀 態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方式設(shè)置，該角度使所述透鏡的光軸正對(duì)所述像。
優(yōu)選的方案中，所述照明光路包括依次排布的照明光源、照明光聚光 鏡以及二向色鏡，照明光從所述二向色鏡射出后由所述物鏡聚焦。
所述照明光源為近紅外光源，所述二向色鏡為可見透紅外反鏡。
所述照明光路還包括指示光源、指示光聚光鏡以及濾光鏡，所述濾光 鏡設(shè)置在所述照明光聚光鏡與所述二向色鏡之間，所述指示光源和所述指 示光聚光鏡依次排布在所述濾光鏡的反射面的入射位，所述濾光鏡透過(guò)照 明光且反射指示光至所述二向色鏡。
所述照明光源為紅光源，指示光源為綠光源，所述濾光鏡為紅透綠反
鏡°
還包括設(shè)置在所述照明光聚光鏡和所述二向色鏡之間的中繼透鏡。 所述光電轉(zhuǎn)換單元為電荷耦合器。
所述OCT處理裝置包括掃描裝置、OCT模塊以及演算控制裝置，所述 掃描裝置對(duì)應(yīng)于所述眼科探頭設(shè)置，所述掃描裝置與所述演算控制裝置及 所述0CT模塊相連。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的離軸成像系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，將透鏡以由離軸設(shè)置的狀 態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方式設(shè)置，而該角度恰使透鏡的光軸正對(duì)著物方，這樣 所形成的光路類似于同軸光路，因而，本發(fā)明相對(duì)于離軸光路減小了色差、 球差、像散以及慧差，降低了這些像差對(duì)成像清晰度的影響，同時(shí)，本發(fā) 明是基于離軸設(shè)置方式對(duì)透鏡的布置角度的調(diào)整，所以，又基本保持了離 軸系統(tǒng)相對(duì)于同軸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。雖然，由于物方不是垂直于光軸而使得到 的圖像發(fā)生畸變，但光束的同心性不受到破壞，因此不影響像的清晰度， 只是在形狀上造成失真，而這種形狀上的失真可以(例如通過(guò)軟件)修正。
本發(fā)明的眼科探頭成像系統(tǒng)采用了上述改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)，減小了 在系統(tǒng)在光電轉(zhuǎn)換單元(如電荷耦合器)上成像時(shí)存在的各種像差，使得成像質(zhì)量更好，由此也優(yōu)化了OCT處理裝置的信號(hào)質(zhì)量，從而有效提高了 系統(tǒng)的檢測(cè)效果。

圖1為現(xiàn)有的離軸成像系統(tǒng)的原理示意圖2為本發(fā)明改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)的原理示意圖3為本發(fā)明眼科探頭成像系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。，具體實(shí)施方式

本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
如圖2所示，本發(fā)明的成像系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有的離軸成像系統(tǒng)進(jìn)行的改進(jìn)在 于將透鏡以由離軸設(shè)置的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方式設(shè)置，而該偏轉(zhuǎn)角度 恰使透鏡的光軸正對(duì)著物方P，并成像為P1。這樣設(shè)置所形成的光路類似 于同軸光路，所以，改進(jìn)后的離軸成像系統(tǒng)相對(duì)于離軸系統(tǒng)減小了色差、 球差、像散以及慧差，降低了這些像差對(duì)成像清晰度的影響。由于成像系 統(tǒng)是在離軸設(shè)置方式的基礎(chǔ)上對(duì)透鏡的布置角度的調(diào)整，所以它又基本保 持了離軸系統(tǒng)相對(duì)于同軸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。須指出的是，本發(fā)明中所述的透鏡 并僅指單一的光學(xué)透鏡，也代指多個(gè)透鏡組成的透鏡組。
圖3展示了本發(fā)明一種實(shí)施例眼科探頭成像系統(tǒng)的原理。眼科探頭成 像系統(tǒng)包括OCT處理裝置和眼科探頭(即樣品臂)。OCT處理裝置包括掃描 裝置7、 OCT模塊以及演算控制裝置，其中，掃描裝置7對(duì)應(yīng)于眼科探頭設(shè) 置，掃描裝置7與演算控制裝置、OCT模塊相連。眼科探頭部分包括照明 光路、物鏡L4、透鏡L5以及光電轉(zhuǎn)換單元6。光電轉(zhuǎn)換單元6采用CCD (Charge Coupled Device,電荷耦合器)6。
照明光路包括照明光源l、照明光聚光鏡L1、指示光源2、指示光聚 光鏡L2、濾光鏡3、 二向色鏡4、物鏡L4。照明光源1采用波長(zhǎng)為600 800nm的范圍可視區(qū)域的照明光。照明光聚光鏡Ll將照明光源1發(fā)出的連 續(xù)光聚光，并使光源均勻的照射在眼底。也可以采用發(fā)光均勻的LED光源 代替照明光源1和照明光聚光鏡L1。指示光源2，對(duì)眼底檢測(cè)時(shí)，起到固 定視線的作用。指示光聚光鏡L2將指示光源2發(fā)出的光聚光，并使指示光 均勻的照射在眼底。也可以采用發(fā)光均勻的LED光源代替指示光源2和指 示光聚光鏡L2。濾光鏡3設(shè)置在照明光聚光鏡Ll與二向色鏡4之間，指 示光源2和指示光聚光鏡L2依次排布在濾光鏡3的反射面的入射位，濾光 鏡3透過(guò)照明光且反射指示光至二向色鏡4。優(yōu)選的，當(dāng)照明光源1采用的是紅光，而指示光源2采用的是綠光時(shí)，濾光鏡3采用紅光透(射)綠 光反(射)鏡。若系統(tǒng)的光源采用近紅外光，則二向色鏡4采用可見光透 (射)紅外光反(射)鏡。優(yōu)選的，在濾光鏡3和二向色鏡4之間還設(shè)置 有中繼透鏡L3。
人眼、物鏡L4、透鏡L5以及CCD 6形成了眼底成像光路。圖3中， 像5表示光線由眼底經(jīng)物鏡L4后所成的像，它作為物方再由透鏡L5成像 在CCD6上。透鏡L5以由離軸設(shè)置的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方式設(shè)置，該偏 轉(zhuǎn)角度使透鏡L5的光軸正對(duì)該像5。
光路工作的基本原理如下。首先，在觀察眼底時(shí)，點(diǎn)亮照明光源1, 輸出照明光。同時(shí)點(diǎn)亮指示光源2進(jìn)行視線的固定。照明光經(jīng)過(guò)照明光聚 光鏡Ll聚集，然后經(jīng)過(guò)濾光鏡3、中繼透鏡L3和二向色鏡4，再經(jīng)物鏡 L4聚焦而入射到眼底，照亮眼底。入射到眼底的照明光于眼底成像并反射， 而反射的光再經(jīng)過(guò)物鏡L4成像，所成的像5經(jīng)過(guò)透鏡L5，最后在CCD 6 上成像。CCD 6將接收到的光學(xué)影像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，并進(jìn)一步生 成眼底圖像信號(hào)。
眼科探頭成像系統(tǒng)采用了改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)后，減小了以往OCT系 統(tǒng)在CCD 6上成像時(shí)存在的各種像差，使得成像質(zhì)量更好，由此也優(yōu)化了 系統(tǒng)的信號(hào)處理質(zhì)量，從而有效提高了系統(tǒng)的檢測(cè)效果。同時(shí)，在改進(jìn)的 離軸成像系統(tǒng)中，物方不是垂直于光軸，這使得到的圖像會(huì)發(fā)生一定程度 的畸變，但由于光束的同心性并不受到破壞，因此這種畸變像差不影響像 的清晰度，只是在形狀上造成失真。這種形狀上的失真可以通過(guò)軟件方法 進(jìn)行修正。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)，包括透鏡，其特征在于所述透鏡以由離軸設(shè)置的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方式設(shè)置，該角度使所述透鏡的光軸正對(duì)物方。
2. —種改進(jìn)的離軸成像方法，其特征在于包括以下步驟1) 在按離軸方式設(shè)置光路時(shí)，將透鏡偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使其光軸由垂 直于物方變?yōu)檎龑?duì)物方；2) 成像后，對(duì)所獲得的像的形狀進(jìn)行修正。
3. —種眼科探頭成像系統(tǒng)，包括OCT處理裝置以及眼科探頭，所述 眼科探頭包括照明光路、物鏡(L4)、透鏡(L5)以及光電轉(zhuǎn)換單元(6), 來(lái)自照明光路的照明光經(jīng)物鏡(L4 )聚焦射入眼底，反射后再通過(guò)物鏡(L4) 成像，所成的像(5)作為物方由所述透鏡(L5)成像在光電轉(zhuǎn)換單元(6) 上，其特征在于所述透鏡(L5)以由離軸設(shè)置的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方 式設(shè)置，該角度使所述透鏡(L5)的光軸正對(duì)所述像(5)。
4. 如利要求3所述的眼科探頭成像系統(tǒng)，其特征在于所述照明光 路包括依次排布的照明光源(1)、照明光聚光鏡(Ll)以及二向色鏡(4), 照明光從所述二向色鏡(4)射出后由所述物鏡(L4)聚焦。
5. 如利要求4所述的眼科探頭成像系統(tǒng)，其特征在于所述照明光 源(1)為近紅外光源，所述二向色鏡(4)為可見透紅外反鏡。
6. 如利要求4所述的眼科探頭成像系統(tǒng)，其特征在于所述照明光 路還包括指示光源(2)、指示光聚光鏡(L2)以及濾光鏡(3)，所述濾光 鏡(3)設(shè)置在所述照明光聚光鏡(Ll)與所述二向色鏡(4)之間，所述 指示光源(2)和所述指示光聚光鏡(L2)依次排布在所述濾光鏡(3)的 反射面的入射位，所述濾光鏡(3)透過(guò)照明光且反射指示光至所述二向 色鏡(4)。
7. 如利要求6所述的眼科探頭成像系統(tǒng)，其特征在于所述照明光 源(1)為紅光源，指示光源(2)為綠光源，所述濾光鏡(3)為紅透綠 反鏡。
8. 如利要求3至7任意一項(xiàng)所述的眼科探頭成像系統(tǒng)，其特征在于: 還包括設(shè)置在所述照明光聚光鏡(Ll)和所述二向色鏡(4)之間的中繼 透鏡(L3)。
9. 如利要求3至7任意一項(xiàng)所述的眼科探頭成像系統(tǒng),其特征在于: 所述光電轉(zhuǎn)換單元(6)為電荷耦合器。
10. 如利要求3至7任意一項(xiàng)所述的眼科探頭成像系統(tǒng)，其特征在于: 所述OCT處理裝置包括掃描裝置(7)、 OCT模塊以及演算控制裝置，所述 掃描裝置對(duì)應(yīng)于所述眼科探頭設(shè)置，所述掃描裝置(7)與所述演算控制 裝置及所述0CT模塊相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的離軸成像系統(tǒng)，包括透鏡，其以由離軸設(shè)置的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方式設(shè)置，該角度使透鏡光軸正對(duì)物方。一種改進(jìn)的離軸成像方法，包括在按離軸方式設(shè)置光路時(shí)，將透鏡偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使其光軸由垂直于物方變?yōu)檎龑?duì)物方。一種眼科探頭成像系統(tǒng)，包括OCT處理裝置以及眼科探頭，眼科探頭包括照明光路、物鏡、透鏡以及光電轉(zhuǎn)換單元，眼底反射光通過(guò)物鏡所成的像作為物方，由透鏡成像在光電轉(zhuǎn)換單元上，透鏡以由離軸設(shè)置狀態(tài)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度的方式設(shè)置，該角度使透鏡的光軸正對(duì)該像。上述系統(tǒng)相對(duì)于離軸光路減小了色差、球差、像散、慧差等各種像差，有利于提高成像清晰度，同時(shí)還保持了離軸光路相對(duì)于同軸光路的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B27/00GK101566727SQ200810066668
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者代祥松, 何衛(wèi)紅, 何永紅, 蕾 吳, 鵬 李, 輝 王 申請(qǐng)人:深圳市莫廷影像技術(shù)有限公司