專利名稱：可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種視網膜顯微成像系統(tǒng)，尤其是涉及一種可對視網膜進行分層成像 的系統(tǒng)，以及人眼視網膜分層成像方法。
背景技術：
視網膜結構組織十分復雜，分為內界膜、神經纖維層、神經節(jié)細胞層、內叢狀層、內 顆粒層、外叢狀層、外顆粒層、外界膜、視錐、視桿細胞層、色素上皮層等多層組織，如果能對 各層分別進行成像，則將對眼底狀況的準確診斷提供強有力的工具?，F(xiàn)有的視網膜顯微成像系統(tǒng)中，中國發(fā)明專利申請200710021776. 1中提出了一 種對視網膜進行分層掃描成像方法，上述發(fā)明可很好地對視網膜進行分層掃描成像，但在 實際使用時用于分層掃描的兩個物鏡同時位于照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)中，且兩個物鏡本身均 不是單片，而是由多個鏡片組成，對這兩個物鏡要鍍高透射率的增透膜，不然成像系統(tǒng)會產 生較大的雜散光。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，它結構簡單， 能有效對組成視網膜的各膜層進行分層觀察。本發(fā)明的另一個目的是提供一種人眼視網膜分層成像方法。本發(fā)明的成像系統(tǒng)的技術方案是一種可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)， 它包括有照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括有用于像差測量的波前傳感器、用于像差 校正的波前校正器、成像(XD，所述成像C⑶安置在步進電機上，可以沿光軸方向前后移動 進行調焦；在步進電機、波前校正器單獨或聯(lián)合工作下，成像CCD能聚焦在視網膜不同層 上，實現(xiàn)分層成像。下面對上述技術方案進行進一步解釋所述人眼視網膜成像系統(tǒng)還包括有視度補償鏡，在視度補償鏡單獨工作、或者視 度補償鏡和步進電機聯(lián)合工作、或者視度補償鏡和波前校正器聯(lián)合工作、或者步進電機、 波前校正器、視度補償鏡三者聯(lián)合工作下，成像CXD能聚焦在視網膜不同層上，實現(xiàn)分層成像。所述波前校正器為變形鏡，用于校正系統(tǒng)低階像差(離焦、散光)和高階像差(球 差、彗差等等)，或者給成像系統(tǒng)引入特定的像差，如離焦等。所述視度補償鏡可以為標準的驗光鏡片，用于校正被檢眼的近視、遠視或散光，當 被檢眼是正視眼時可不加入視度補償鏡；或通過保留少量的近視或遠視不校正或引入少量 的近視、遠視成分的方法給成像系統(tǒng)引入離焦量。所述照明系統(tǒng)發(fā)出的光束依次經過視度補償鏡、眼球屈光系統(tǒng)后匯聚在視網膜 上，從視網膜上反射出的光依次經眼球屈光系統(tǒng)、視度補償鏡、第一分束鏡、第一口徑匹配 系統(tǒng)后傳播到波前校正器上，波前校正器對這一入射光波波形進行校正，使其變成平面波或者帶有一定離焦量的球面波，經波前校正器整形后的光波經第二口徑匹配系統(tǒng)后入射到 第二分束鏡上，經第二分束鏡后，光波分成兩束，一束入射到成像物鏡上，并被成像物鏡聚 焦在成像CCD上，另一束入射到波前傳感器上，波前傳感器上探測到的光信號經控制電腦 處理后計算出波前像差用于控制波前校正器對入射光波進行整形。上述技術方案中的第一分束鏡反射部分照明系統(tǒng)發(fā)出的光束，使其經過眼球屈光 系統(tǒng)后匯聚在視網膜上，同時，視網膜反射出的光束能大部分透過第一分束鏡進入后續(xù)的 成像光路。所述第一口徑匹配系統(tǒng)包括沿光路依次設置的第一透鏡、第二透鏡；所述第二口 徑匹配系統(tǒng)包括沿光路依次設置的第三透鏡、全反鏡、第四透鏡。當沿視網膜縱向掃描成像距離不大時，單獨移動步進電機帶動成像CCD沿光軸前 后移動，從而將視網膜上不同層上的組織信息聚焦在成像CXD上。當沿視網膜縱向掃描成像距離不大時，單獨用波前校正器引入大小不同的離焦 量，從而將視網膜上不同層上的組織信息聚焦在成像CXD上。當沿視網膜縱向掃描成像距離較大時，聯(lián)合采用步進電機和波前校正器，先移動 步進電機帶動成像CCD沿光軸移動，待步進電機移動到極限位置后再用波前校正器引入不 同的離焦量進行分層成像；或者先用波前校正器引入不同的離焦量，再移動步進電機帶動 成像CCD沿光軸移動進行分層成像。當聯(lián)合采用步進電機和波前校正器仍不能在縱向上覆蓋全部視網膜位置時，聯(lián)合 采用步進電機、波前校正器和視度補償鏡，用視度補償鏡保留少量的近視或遠視不校正或 引入少量的近視、遠視成分的方法給成像系統(tǒng)引入離焦量，視度補償鏡引入的離焦量使得 成像C⑶在初始時聚焦在視網膜較深或較淺的層面位置上，再聯(lián)合步進電機和波前校正器 對視網膜在較大的縱深方向上掃描成像。本發(fā)明的成像方法的技術方案是一種人眼視網膜分層成像方法，該方法包括將 成像CCD安置在步進電機上，在步進電機、波前校正器、視度補償鏡單獨或聯(lián)合工作下，成 像CCD能聚焦在視網膜不同層上，實現(xiàn)分層成像。當沿視網膜縱向掃描成像距離不大時，單獨移動步進電機帶動成像CCD沿光軸前 后移動，從而將視網膜上不同層上的組織信息聚焦在成像CXD上。當沿視網膜縱向掃描成像距離不大時，單獨用波前校正器引入大小不同的離焦 量，從而將視網膜上不同層上的組織信息聚焦在成像CXD上。當沿視網膜縱向掃描成像距離較大時，聯(lián)合采用步進電機和波前校正器，先移動 步進電機帶動成像CCD沿光軸移動，待步進電機移動到極限位置后再用波前校正器引入不 同的離焦量進行分層成像；或者先用波前校正器引入不同的離焦量，再移動步進電機帶動 成像CCD沿光軸移動進行分層成像。當聯(lián)合采用步進電機和波前校正器仍不能在縱向上覆蓋全部視網膜位置時，聯(lián)合 采用步進電機、波前校正器和視度補償鏡，用視度補償鏡保留少量的近視或遠視不校正或 引入少量的近視、遠視成分的方法給成像系統(tǒng)引入離焦量，視度補償鏡引入的離焦量使得 成像CXD在初始時聚焦在視網膜較深或較淺的層面位置上，再聯(lián)合步進電機和波前校正器 對視網膜在較大的縱深方向上掃描成像。本發(fā)明的優(yōu)點是
1、本發(fā)明的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)及方法具有較強的適應性。由 于不同人眼的屈光狀況千差萬別，即使是同一只眼睛其視網膜上不同區(qū)域厚度、組織情況 也差異較大，本發(fā)明可以單獨或聯(lián)合采用步進電機、波前校正器和視度補償鏡以適應不同 眼的屈光狀況和視網膜不同區(qū)域的組織狀況，具有較強的適應性。2、本發(fā)明的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)及方法，結構簡單、成本相對 低廉。視度補償鏡可以為標準的驗光鏡片，不需要設計制作專門的光學鏡片，步進電機可商 業(yè)化采購。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述圖1為本發(fā)明的結構示意圖。其中101照明系統(tǒng)；201第一 口徑匹配系統(tǒng)；202第二 口徑匹配系統(tǒng)；301視網膜； 302眼球；303視度補償鏡；304第一分束鏡；305第一透鏡；306第二透鏡；307波前校正器； 308第三透鏡；309全反鏡；310第四透鏡4 ；311第二分束鏡；312成像物鏡；313步進電機； 314成像CXD ；315控制電腦；316波前傳感器。
具體實施例方式實施例如圖1所示，一種可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，它包括有照明 系統(tǒng)、成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)包括有用于像差測量的波前傳感器316、用于像差校正的波前校 正器307、成像CXD 314、以及其他必要的成像光學元件。波前校正器307為變形鏡。該成 像系統(tǒng)還包括有視度補償鏡303，視度補償鏡303采用標準的驗光鏡片。來自照明系統(tǒng)的平行光束經過第一分束鏡304反射后，經過視度補償鏡303、眼球 302屈光系統(tǒng)后匯聚在視網膜301上，從視網膜301上反射出的光經眼球屈光系統(tǒng)、視度補 償鏡303、第一分束鏡304、第一透鏡305、第二透鏡306后傳播到波前校正器307上，波前校 正器307對這一入射光波波形進行校正，使其變成平面波或者帶有一定離焦量的球面波， 經波前校正器307整形后的光波經第三透鏡308、全反鏡309、第四透鏡310后入射到第二 分束鏡311上，經第二分束鏡311后，光波分成兩束，一束入射到成像物鏡312上，并被成像 物鏡312聚焦在成像CXD 314上，另一束入射到波前傳感器316上，波前傳感器316上探測 到的光信號經控制電腦315處理后計算出波前像差用于控制波前校正器307對入射光波進 行整形。成像CXD 314安置在步進電機313上，步進電機313在控制電腦315的控制下可 以沿光軸方向前后移動，使得成像CCD 314可以前后移動從而改變成像面的軸向位置。本實施例系統(tǒng)在使用時，其人眼視網膜分層成像方法如下描述當沿視網膜縱向掃描成像距離不大時，單獨移動步進電機313帶動成像CXD 314 沿光軸前后移動進行分層成像。當沿視網膜縱向掃描成像距離不大時，單獨用波前校正器307引入大小不同的離 焦量進行分層成像。當沿視網膜縱向掃描成像距離較大時，聯(lián)合采用步進電機313和波前校正器307， 先移動步進電機313帶動成像CCD 314沿光軸移動，待步進電機313移動到極限位置后在 用波前校正器307引入不同的離焦量進行分層成像；或者先用波前校正器307引入不同的離焦量，再移動步進電機313帶動成像CCD 314沿光軸移動進行分層成像。當聯(lián)合采用步進電機313和波前校正器307仍不能在縱向上覆蓋全部視網膜位置 時，聯(lián)合采用步進電機313、波前校正器307和視度補償鏡303，用視度補償鏡303保留少量 的近視或遠視不校正或引入少量的近視、遠視成分的方法給成像系統(tǒng)引入離焦量，視度補 償鏡303引入的離焦量使得成像CCD 314在初始時聚焦在視網膜301較深或較淺的層面位 置上，再聯(lián)合步進電機313和波前校正器307對視網膜在較大的縱深方向上掃描成像。應當指出，對于經充分說明的本發(fā)明來說，還可具有多種變換及改型的實施方案， 并不局限于上述實施方式的具體實施例。上述實施例僅僅作為本發(fā)明的說明，而不是限制。 總之，本發(fā)明的保護范圍應包括那些對于本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代 以及改型。
權利要求
1.一種可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其特征在于它包括有照明系統(tǒng)、成 像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括有用于像差測量的波前傳感器(316)、用于像差校正的波前校正 器(307)、成像CXD(314)，所述成像CXD(314)安置在步進電機(313)上，可以沿光軸方向前 后移動進行調焦；在步進電機、波前校正器(307)單獨或聯(lián)合工作下，成像CCD(314)能聚焦 在視網膜(301)不同層上，實現(xiàn)分層成像。
2.根據權利要求1所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其特征在于所述 人眼視網膜成像系統(tǒng)還包括有視度補償鏡(303)，在視度補償鏡(30 單獨工作、或者視度 補償鏡(30 和步進電機(31 聯(lián)合工作、或者視度補償鏡(30 和波前校正器(307)聯(lián) 合工作、或者步進電機(313)、波前校正器(307)、視度補償鏡(303)三者聯(lián)合工作下，成像 CXD(314)能聚焦在視網膜(301)不同層上，實現(xiàn)分層成像。
3.根據權利要求1所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其特征在于所述 波前校正器(307)為變形鏡，用于校正系統(tǒng)低階像差和高階像差，或者給成像系統(tǒng)引入特 定的像差。
4.根據權利要求2所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其特征在于所述 視度補償鏡(303)為驗光鏡片，用于校正被檢眼的近視、遠視或散光。
5.根據權利要求2所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其特征在于所 述照明系統(tǒng)發(fā)出的光束依次經過視度補償鏡(303)、眼球(302)屈光系統(tǒng)后匯聚在視網膜 (301)上，從視網膜(301)上反射出的光依次經眼球(302)屈光系統(tǒng)、視度補償鏡(303)、 第一分束鏡(304)、第一 口徑匹配系統(tǒng)O01)后傳播到波前校正器(307)上，波前校正器 (307)對這一入射光波波形進行校正，使其變成平面波或者帶有一定離焦量的球面波，經波 前校正器(307)整形后的光波經第二 口徑匹配系統(tǒng)(20 后入射到第二分束鏡(311)上， 經第二分束鏡(311)后，光波分成兩束，一束入射到成像物鏡(31 上，并被成像物鏡(312) 聚焦在成像CXD(314)上，另一束入射到波前傳感器(316)上，波前傳感器(316)上探測到 的光信號經控制電腦(31 處理后計算出波前像差用于控制波前校正器(307)對入射光波 進行整形。
6.根據權利要求5所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其特征在于所述 第一口徑匹配系統(tǒng)包括沿光路依次設置的第一透鏡(305)、第二透鏡(306)；所述第二口徑 匹配系統(tǒng)包括沿光路依次設置的第三透鏡(308)、全反鏡(309)、第四透鏡(310)。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其 特征在于單獨移動步進電機(31 帶動成像CCD(314)沿光軸前后移動，從而將視網膜 (301)上不同層上的組織信息聚焦在成像CXD(314)上。
8.根據權利要求1至6中任一項所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其特 征在于單獨用波前校正器(307)引入大小不同的離焦量，從而將視網膜(301)上不同層上 的組織信息聚焦在成像CXD(314)上。
9.根據權利要求1至6中任一項所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其特 征在于聯(lián)合采用步進電機(31 和波前校正器(307)，先移動步進電機(31 帶動成像 CCD(314)沿光軸移動，待步進電機(31 移動到極限位置后再用波前校正器(307)引入不 同的離焦量進行分層成像；或者先用波前校正器(307)引入不同的離焦量，再移動步進電 機(31 帶動成像CCD(314)沿光軸移動進行分層成像。
10.根據權利要求2或4或5或6所述的可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，其 特征在于聯(lián)合采用步進電機(31 、波前校正器(307)和視度補償鏡(303)，用視度補償鏡 (303)保留少量的近視或遠視不校正或引入少量的近視、遠視成分的方法給成像系統(tǒng)引入 離焦量，視度補償鏡(303)引入的離焦量使得成像CCD(314)在初始時聚焦在視網膜(301) 較深或較淺的層面位置上，再聯(lián)合步進電機(31 和波前校正器(307)對視網膜(301)在 較大的縱深方向上掃描成像。
11.一種人眼視網膜分層成像方法，其特征在于該方法包括將成像CCD(314)安置在 步進電機(313上，在步進電機(313)、波前校正器(307)、視度補償鏡(30 單獨或聯(lián)合工 作下，成像CXD(314)能聚焦在視網膜(301)不同層上，實現(xiàn)分層成像。
12.根據權利要求11所述的人眼視網膜分層成像方法，其特征在于單獨移動步進電 機(31 帶動成像CXD (314)沿光軸前后移動，從而將視網膜(301)上不同層上的組織信息 聚焦在成像CXD (314)上。
13.根據權利要求11所述的人眼視網膜分層成像方法，其特征在于單獨用波前校正 器(307)引入大小不同的離焦量，從而將視網膜(301)上不同層上的組織信息聚焦在成像 CCD (314)上。
14.根據權利要求11所述的人眼視網膜分層成像方法，其特征在于聯(lián)合采用步進電 機(313和波前校正器(307)，先移動步進電機(313帶動成像CCD (314)沿光軸移動，待步 進電機(31 移動到極限位置后再用波前校正器(307)引入不同的離焦量進行分層成像； 或者先用波前校正器(307)引入不同的離焦量，再移動步進電機(31 帶動成像CCD(314) 沿光軸移動進行分層成像。
15.根據權利要求11所述的人眼視網膜分層成像方法，其特征在于聯(lián)合采用步進電 機(313)、波前校正器(307)和視度補償鏡(303)，用視度補償鏡(301保留少量的近視或 遠視不校正或引入少量的近視、遠視成分的方法給成像系統(tǒng)引入離焦量，視度補償鏡(303) 引入的離焦量使得成像CCD (314)在初始時聚焦在視網膜(301)較深或較淺的層面位置上， 再聯(lián)合步進電機(31 和波前校正器(307)對視網膜(301)在較大的縱深方向上掃描成 像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可進行分層成像的人眼視網膜成像系統(tǒng)，它包括有照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括有用于像差測量的波前傳感器(316)、用于像差校正的波前校正器(307)、成像CCD(314)、視度補償鏡(303)，所述成像CCD(314)安置在步進電機(313)上，可以沿光軸方向前后移動進行調焦。在步進電機、波前校正器(307)、視度補償鏡(303)單獨或聯(lián)合工作下，成像CCD(314)能聚焦在視網膜(301)不同層上，實現(xiàn)分層成像。本發(fā)明還公開了一種人眼視網膜分層成像方法。本發(fā)明結構簡單，能有效對組成視網膜的各膜層進行分層觀察。
文檔編號A61B3/14GK102028449SQ20101025323
公開日2011年4月27日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權日2010年8月16日
發(fā)明者張運海, 沈建新 申請人:蘇州六六視覺科技股份有限公司