專利名稱：一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的制作方法
一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，涉及自適應(yīng)波前探測(cè)與校正技術(shù)領(lǐng)域，屬于人眼視網(wǎng)膜成像醫(yī)療設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國(guó)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”授權(quán)號(hào) ZL201010595587. 7中，介紹了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、分光模塊、掃描模塊、成像模塊以及輸出模塊。該系統(tǒng)利用光柵和柱面透鏡將平行光束變換為線光束，使得生成的線光束光強(qiáng)為非高斯型的均勻分布，米用一片掃描振鏡對(duì)線光束進(jìn)行一維空間掃描照明眼底視網(wǎng)膜，同時(shí)使用線探測(cè)器對(duì)從眼底視網(wǎng)膜反射回的非掃描線光束成像，系統(tǒng)僅使用一個(gè)掃描振鏡和一個(gè)線探測(cè)器，活動(dòng)部件數(shù)目少；同時(shí)，共焦狹縫和眼底視網(wǎng)膜平面共軛，排除了非視網(wǎng)膜平面雜散光對(duì)成像質(zhì)量的影響，實(shí)現(xiàn)了共焦成像原理的高分辨率。本發(fā)明具有線光束質(zhì)量好、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造簡(jiǎn)便、光路短適宜調(diào)節(jié)、小巧適用、穩(wěn)定性好以及高成像幀頻的優(yōu)點(diǎn)。但是，作為檢眼鏡光學(xué)系統(tǒng)重要組成部分的人眼本身并不是一個(gè)完美的光學(xué)系統(tǒng)，它給成像系統(tǒng)帶來(lái)各種像差，嚴(yán)重降低成像質(zhì)量， 使得實(shí)際系統(tǒng)獲取的圖像分辨率往往較低，從而很難觀測(cè)到活體人眼視網(wǎng)膜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。
自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)是國(guó)外70年代才開始發(fā)展起來(lái)的光學(xué)新技術(shù)，它通過(guò)實(shí)時(shí)探測(cè)-控制-校正光學(xué)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)波前誤差，使光學(xué)系統(tǒng)具有自動(dòng)適應(yīng)外界條件變化從而始終保持最佳工作狀態(tài)的能力，能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)動(dòng)態(tài)像差進(jìn)行校正，從而大大提高了成像分辨率。將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于人眼成像，可以校正時(shí)間和空間上都隨機(jī)變化的活體人眼動(dòng)態(tài)像差，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)活體人眼視網(wǎng)膜的高分辨力成像。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，改善激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)受人眼動(dòng)態(tài)像差影響造成的分辨率不足，通過(guò)加入自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)對(duì)人眼波前像差進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)與校正，從而提高線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的眼底視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量。
本發(fā)明所述一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，主要包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊、輸出模塊以及波前探測(cè)與校正模塊，其特征在于波前探測(cè)與校正模塊包括信標(biāo)、準(zhǔn)直透鏡、分束鏡、波前探測(cè)器、波前校正器、波前處理機(jī)以及一系列縮束擴(kuò)束元件組。所述信標(biāo)發(fā)出光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束為平行光束，依次經(jīng)過(guò)分束鏡、縮束擴(kuò)束元件組一、波前校正器、縮束擴(kuò)束元件組二后從波前探測(cè)與校正模塊出射，然后經(jīng)掃描模塊傳播進(jìn)入人眼，并在視網(wǎng)膜上匯聚成一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)入的光被人眼視網(wǎng)膜反射后，攜帶人眼像差信息，沿原路返回，通過(guò)分光模塊偏轉(zhuǎn)反射，經(jīng)分束鏡反射后，經(jīng)縮束擴(kuò)束元件組三進(jìn)入波前探測(cè)器，波前探測(cè)器將接收到的人眼像差信息傳遞給波前處理機(jī)，波前處理機(jī)產(chǎn)生控制波前校正器的控制電壓，并將控制電壓傳給波前校正器，實(shí)時(shí)地校正人眼像差，增加成像圖像的分辨率和對(duì)比度。
所述信標(biāo)可以是激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管。
所述波前傳感器可以是光柵剪切干涉波前傳感器、哈特曼波前傳感器、波前曲率傳感器、外差點(diǎn)衍射干涉?zhèn)鞲衅骰蛩睦忮F波前傳感器。
所述波前校正器可以是連續(xù)表面分立壓電驅(qū)動(dòng)變形鏡、分立表面壓電驅(qū)動(dòng)變形鏡、微電子機(jī)械系統(tǒng)分立表面變形鏡、薄膜變形鏡、雙壓電片變形鏡或液晶空間光調(diào)制器。
所述波前處理機(jī)可以是模擬控制電路或數(shù)字計(jì)算機(jī)。
所述縮束擴(kuò)束元件組可以是由兩片透鏡組成的透射式縮束擴(kuò)束系統(tǒng)，或由兩面球面反射鏡組成的反射式縮束擴(kuò)束系統(tǒng)。
所述分束鏡可以是二向色分束平片或二向色分束棱鏡。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)引入激光衍射線掃描共焦檢眼鏡中，波前探測(cè)器實(shí)時(shí)探測(cè)人眼動(dòng)態(tài)波前像差，波前像差經(jīng)波前處理機(jī)處理后控制波前校正器對(duì)帶有波前像差的入射波前進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，使得線探測(cè)器探測(cè)的波前為不含人眼像差的波前，從而獲得比無(wú)像差校正能力的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡更高分辨率和對(duì)比度的視網(wǎng)膜圖像。


圖I為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的光路示意圖3為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的波前像差探測(cè)與校正流程圖。具體實(shí)施方案
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
詳細(xì)介紹本發(fā)明。
如圖I所示，為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，主要包括線光束生成模塊I、分光模塊2、掃描模塊3、成像模塊5、輸出模塊6以及波前探測(cè)與校正模塊7。
波前探測(cè)與校正模塊7，包括信標(biāo)700、準(zhǔn)直透鏡710、分束鏡720-1與720_2、縮束擴(kuò)束元件組一 730、波前校正器740、平面反射鏡750、縮束擴(kuò)束元件組二 760、縮束擴(kuò)束元件組三770、波前探測(cè)器780以及波前處理機(jī)790。信標(biāo)700發(fā)出的光束用于波前像差探測(cè)， 信標(biāo)700發(fā)出的光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡710準(zhǔn)直后變換為平行光束，平行光束經(jīng)分束鏡720-1反射后經(jīng)分光模塊2直接透射傳播，依次經(jīng)縮束擴(kuò)束元件組一 730、波前校正器740、平面反射鏡750、縮束擴(kuò)束元件組二 760后出射，然后經(jīng)掃描模塊3傳播進(jìn)入人眼4，并在視網(wǎng)膜上匯聚成一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)入的光被人眼4視網(wǎng)膜反射后，攜帶人眼像差信息，沿原路返回，通過(guò)分光模塊2偏轉(zhuǎn)反射，經(jīng)分束鏡720-2反射后，經(jīng)縮擴(kuò)束元件組三770后進(jìn)入波前探測(cè)器780，波前探測(cè)器780將接收到的人眼像差信息傳遞給波前處理機(jī)790，波前處理機(jī)790產(chǎn)生控制波前校正器的控制電壓，并將控制電壓傳給波前校正器740。
圖2所不為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的光路示意圖。虛線所示為系統(tǒng)主光軸，所有元件均沿主光軸排列，通光口徑等高同心，光束均沿系統(tǒng)主光軸傳播，圖中均為示意性質(zhì)，不表示真實(shí)的光學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)。
信標(biāo)為激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管，本實(shí)施例中采用的是激光光源，波長(zhǎng)為680nm的近紅外光。
準(zhǔn)直透鏡為單凸透鏡、或?yàn)殡p膠合透鏡，本實(shí)施例采用一個(gè)焦距為20mm的單凸透鏡。
分束鏡為二向色分束平片或二向色分束棱鏡，本實(shí)施例中采用二向色分束平片。
縮束擴(kuò)束元件組為由兩片透鏡組成的透射式縮束擴(kuò)束系統(tǒng)，或由兩面球面反射鏡組成的反射式縮束擴(kuò)束系統(tǒng)，本實(shí)施例中采用由兩片透鏡組成的透射式縮束擴(kuò)束系統(tǒng)，縮束擴(kuò)束元件組用于改變光束大小，使之與光學(xué)元件孔徑匹配。
波前傳感器為光柵剪切干涉波前傳感器、或哈特曼波前傳感器、或波前曲率傳感器、或外差點(diǎn)衍射干涉?zhèn)鞲衅?、或四棱錐波前傳感器，本實(shí)施例中采用哈特曼波前傳感器。
波前校正器為連續(xù)表面分立壓電驅(qū)動(dòng)變形鏡、或分立表面壓電驅(qū)動(dòng)變形鏡、或微電子機(jī)械系統(tǒng)分立表面變形鏡、或薄膜變形鏡、或雙壓電片變形鏡、或液晶空間光調(diào)制器， 本實(shí)施例中采用微電子機(jī)械系統(tǒng)分立表面變形鏡。
波前處理機(jī)可以是模擬控制電路或數(shù)字計(jì)算機(jī)，本實(shí)施例中采用數(shù)字計(jì)算機(jī)。
如圖3所示，為本發(fā)明一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)的波前像差探測(cè)與校正流程圖。攜帶人眼波前像差信息的散射光沿原光路返回到達(dá)波前探測(cè)器780，波前探測(cè)器780將探測(cè)到的包含人眼波前像差信息的信號(hào)傳遞給波前處理機(jī)790， 經(jīng)波前復(fù)原計(jì)算人眼波前像差，再由控制算法計(jì)算補(bǔ)償波前畸變所需的控制信號(hào)，再將控制信號(hào)分別輸出給波前校正器740，即可實(shí)時(shí)校正人眼像差。
本發(fā)明并不局限與上述實(shí)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(shí)施方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊、輸出模塊及波前探測(cè)與校正模塊；所述波前探測(cè)與校正模塊包括信標(biāo)、準(zhǔn)直透鏡、分束鏡、波前探測(cè)器、波前校正器、波前處理機(jī)以及三組縮束擴(kuò)束元件組；所述信標(biāo)發(fā)出光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束為平行光束，依次經(jīng)過(guò)分束鏡、縮束擴(kuò)束元件組一、波前校正器、縮束擴(kuò)束元件組二后從波前探測(cè)與校正模塊出射，然后經(jīng)掃描模塊傳播進(jìn)入人眼，并在視網(wǎng)膜上匯聚成一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)入的光被人眼視網(wǎng)膜反射后，攜帶人眼像差信息，沿原路返回，通過(guò)分光模塊偏轉(zhuǎn)反射，經(jīng)分束鏡反射后，經(jīng)縮束擴(kuò)束元件組三進(jìn)入波前探測(cè)器，波前探測(cè)器將接收到的人眼像差信息傳遞給波前處理機(jī)，波前處理機(jī)產(chǎn)生控制波前校正器的控制電壓，并將控制電壓傳給波前校正器，實(shí)時(shí)地校正人眼像差，增加成像圖像的分辨率和對(duì)比度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述信標(biāo)是激光光源、或發(fā)光二極管、或超福射發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述波前傳感器是光柵剪切干涉波前傳感器、哈特曼波前傳感器、波前曲率傳感器、夕卜差點(diǎn)衍射干涉?zhèn)鞲衅骰蛩睦忮F波前傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述波前校正器是連續(xù)表面分立壓電驅(qū)動(dòng)變形鏡、分立表面壓電驅(qū)動(dòng)變形鏡、微電子機(jī)械系統(tǒng)分立表面變形鏡、薄膜變形鏡、雙壓電片變形鏡或液晶空間光調(diào)制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述波前處理機(jī)是模擬控制電路或數(shù)字計(jì)算機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述每組縮束擴(kuò)束元件組是由兩片透鏡組成的透射式縮束擴(kuò)束系統(tǒng)，或由兩面球面反射鏡組成的反射式縮束擴(kuò)束系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，其特征在于所述分束鏡是二向色分束平片或二向色分束棱鏡。
全文摘要
一種基于自適應(yīng)光學(xué)的激光衍射線掃描共焦檢眼鏡系統(tǒng)，包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊、輸出模塊及波前探測(cè)與校正模塊；信標(biāo)發(fā)出光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束為平行光束，依次經(jīng)過(guò)分束鏡、縮束擴(kuò)束元件組一、波前校正器、縮擴(kuò)束元件組二后從波前探測(cè)與校正模塊出射，然后經(jīng)掃描模塊傳播進(jìn)入人眼，在視網(wǎng)膜上匯聚成一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)入光被人眼視網(wǎng)膜反射后，攜帶人眼像差信息，沿原路返回，通過(guò)分光模塊偏轉(zhuǎn)反射，經(jīng)分束鏡反射后，經(jīng)縮擴(kuò)束元件組三后進(jìn)入波前探測(cè)器，波前探測(cè)器將接收到的人眼像差信息傳遞給波前處理機(jī)，波前處理機(jī)產(chǎn)生控制波前校正器的控制電壓，并將控制電壓傳給波前校正器，實(shí)時(shí)地校正人眼像差，增加成像圖像的分辨率和對(duì)比度。
文檔編號(hào)A61B3/12GK102973241SQ20121052396
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月8日
發(fā)明者何益, 史國(guó)華, 張雨?yáng)| 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所