專利名稱：一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種眼底成像設(shè)備，特別是一種用于臨床診斷，設(shè)計(jì)緊湊使用方便的眼底成像設(shè)備，該設(shè)備能在30° -60°角范圍內(nèi)對(duì)人眼視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描成像，獲取眼底全視場(chǎng)圖像信息，為眼底疾病診斷提供依據(jù)。
背景技術(shù)：
眼底成像設(shè)備，一直是眼科疾病診療領(lǐng)域的重要科學(xué)與臨床儀器，是協(xié)助眼科醫(yī)生進(jìn)行眼底疾病診療的重要輔助設(shè)備；1999年美國(guó)專利US5892569、US5923399、US3944341等都提出了通過(guò)掃描成像獲取人眼視網(wǎng)膜相關(guān)圖像的信息，也提出了實(shí)現(xiàn)寬視場(chǎng)眼底成像方面的基本原理和結(jié)構(gòu)；專利號(hào)為US5825533 (1998)的發(fā)明專利提出通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的掃描振鏡來(lái)進(jìn)行橫向和縱向的同步掃描，以實(shí)現(xiàn)共焦掃描成像。但該專利僅給出了簡(jiǎn)單的二維
掃描基本原理，沒(méi)有提到大視場(chǎng)掃描的概念，專利號(hào)分別為US5491524、US7489405B2的發(fā)明專利，提出了光學(xué)相干層析系統(tǒng)的基本原理性裝置，但沒(méi)有提出像差校正的概念，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高分辨率成像的功能，更沒(méi)有解決大視場(chǎng)與高分辨率成像共存的問(wèn)題。中國(guó)專利ZL99115053. 8(1999)的發(fā)明專利等，提出了基于自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的視網(wǎng)膜成像裝置，但該裝置是通過(guò)眼底照相的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜成像，尚無(wú)法輸出視頻圖像信息。專利號(hào)ZL200810055977. 8給出了一種接觸式眼底照相系統(tǒng)，是通過(guò)發(fā)光二極管等寬帶光源照明眼底，圖像分辨率不高，而且接觸式成像會(huì)讓病人有諸多不適。當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)的眼底成像設(shè)備，比如眼底照相機(jī)，成像視場(chǎng)在45°角范圍，但成像分辨率不高、不能連續(xù)拍攝且無(wú)法實(shí)時(shí)眼底造影，比如德國(guó)眼底掃描成像系統(tǒng)，成像視場(chǎng)在30 °左右，但成像分辨率不高，且人眼瞳孔處的照明光束功率較大，尤其是低照度光束或者病人眼底渾濁光學(xué)透過(guò)率低等條件下，無(wú)法獲取高分辨率圖像。綜上所述可知，現(xiàn)有的眼底成像設(shè)備存在成像視場(chǎng)小、分辨率不高，不能視頻成像等多個(gè)方面的問(wèn)題，亟需改進(jìn)。對(duì)比國(guó)際國(guó)內(nèi)在眼底成像領(lǐng)域的技術(shù)成果，本發(fā)明提出的一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，在光學(xué)掃描成像與共焦信號(hào)提取等基本原理基礎(chǔ)上，提出通過(guò)設(shè)置光信號(hào)增益器來(lái)增強(qiáng)視網(wǎng)膜返回信號(hào)光，降低電子增益過(guò)程所引入的電子噪聲，大幅增強(qiáng)圖像信噪t匕，尤其在低功率照明光束和病人眼球渾濁等光信號(hào)較弱條件下，獲得好的眼底圖像，通過(guò)光纖輸入輸出的設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)更加緊湊，更加適合臨床應(yīng)用。在保證臨床應(yīng)用前提下，本發(fā)明所述設(shè)備能達(dá)到較好的光學(xué)成像質(zhì)量，滿足臨床眼底疾病診斷需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題I)克服傳統(tǒng)眼底照相機(jī)只能單次拍攝而無(wú)法獲得視頻眼底圖像的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)備將通過(guò)實(shí)時(shí)視頻輸出人眼視網(wǎng)膜活體圖像；2)克服傳統(tǒng)眼底照相機(jī)單次曝光圖像分辨率嚴(yán)重不夠的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)備將通過(guò)共焦掃描技術(shù)排除視網(wǎng)膜反射回信號(hào)的雜散光，獲取高分辨率眼底圖像；3)克服傳統(tǒng)眼底照相機(jī)儀器設(shè)備過(guò)于龐大而不適合便攜的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)備通過(guò)光纖輸入照明光束、光纖輸出信號(hào)光束等技術(shù)使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加緊湊，使用臨床診斷；4)克服傳統(tǒng)眼底成像系統(tǒng)如眼科0CT、眼底照相機(jī)和普通共焦掃描儀器的信號(hào)微弱問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)備通過(guò)光信號(hào)增益器來(lái)直接對(duì)光信號(hào)放大，降低入射激光功率要求，減少電子噪聲，是的圖像信噪比更高，且病例就診更舒適。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，主要由光源組件、二維掃描組件、中繼透鏡組件、視場(chǎng)靶標(biāo)組件和探測(cè)器組件構(gòu)成，從光源組件發(fā)出的信標(biāo)光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后進(jìn)入二維掃描組件形成面掃描平行光，面掃描平行光經(jīng)中繼透鏡組件進(jìn)行像差校正與平場(chǎng)校正處理，縮束后照明在人眼瞳孔，經(jīng)人眼瞳孔聚焦到眼底，從眼底返回的信號(hào)光原光路返回，經(jīng)分光鏡進(jìn)入探測(cè)器組件，獲取眼底返回的光信號(hào)并完成圖像重構(gòu)，視場(chǎng)靶標(biāo)組件用于固定人眼觀測(cè)方向。 主要技術(shù)方案描述如下I)通過(guò)采取光纖輸入照明光束、光纖輸出信號(hào)光束等技術(shù)方案使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加緊湊，適用臨床；2)通過(guò)二維掃描組件與中繼透鏡組件的面掃描，采取共焦掃描與信號(hào)探測(cè)方案，使得該發(fā)明設(shè)備能獲取更高的圖像信噪比；3)通過(guò)引入光信號(hào)增益器的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的直接放大(而不是對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)放大)方案，使得圖像信噪比更高眼底圖像更清晰一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，通過(guò)采取以上三種主要技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)眼底二維掃描，且掃描成像視場(chǎng)為45°，系統(tǒng)設(shè)計(jì)便攜小巧，適合臨床診斷應(yīng)用。本發(fā)明的原理本發(fā)明的主要原理包括光學(xué)掃描鏡頭像差消除理論、共焦成像理論和二維掃描圖像重構(gòu)技術(shù)。即在本發(fā)明所述的一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備中，中繼透鏡組件包含大視場(chǎng)透鏡和目鏡，大視場(chǎng)透鏡的特殊光學(xué)設(shè)計(jì)保證所述設(shè)備在掃描視場(chǎng)能光斑均勻且像差較小；共焦成像理論保證所述設(shè)備探測(cè)器組件所探測(cè)到光信號(hào)與眼底單個(gè)掃描點(diǎn)精確共軛，以消除眼底成像面以外的雜散光，提高成像質(zhì)量；二維掃描圖像重構(gòu)理論，對(duì)所述二維掃描組件中所述橫向振鏡和縱向振鏡實(shí)行精確同步控制，以消除圖像的錯(cuò)位，獲取重構(gòu)后的序列圖像，即以視頻信號(hào)的方式輸出眼底圖像。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述一種用于臨床診斷的眼底成像系統(tǒng)，具有如下顯著特點(diǎn)I)大幅降低了人眼入射激光的光功率要求，使得病例在診斷時(shí)感覺(jué)更舒適。由于引入了光信號(hào)增益器來(lái)對(duì)所探測(cè)到的光信號(hào)進(jìn)行直接光放大，而不是對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行直接放大，因此會(huì)大幅增強(qiáng)從眼底返回光信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，從而降低了診斷過(guò)程中對(duì)人眼入射激光的光功率要求；2)大幅增加了傳統(tǒng)眼底成像設(shè)備的成像視場(chǎng)。由于采取二維掃描組件與中繼透鏡組件的二維掃描方案，尤其是中繼透鏡組件的大視場(chǎng)透鏡設(shè)計(jì)，使得掃描過(guò)程中系統(tǒng)像差大幅降低，通過(guò)更換目鏡的焦距，可以改變所述一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備的成像視場(chǎng)，從35°到60°角度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，大幅增加了傳統(tǒng)眼底照相機(jī)等眼底成像系統(tǒng)的成像視場(chǎng)(現(xiàn)有眼底相機(jī)的成像視場(chǎng)一般為30°角)，因此更加適合臨床診斷；[0022]3)大幅增加了臨床診斷的可操作性。由于本發(fā)明所述一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備采用了共焦掃描成像、近紅外激光照明和掃描振鏡高速掃描(橫向掃描頻率達(dá)IOKHz)方案，是的系統(tǒng)能實(shí)時(shí)輸出視頻圖像，而不是傳統(tǒng)照相機(jī)的單張圖像，因此本發(fā)明所述眼底成像設(shè)備，更加適合臨床診斷，眼科醫(yī)生可以在任何時(shí)候存儲(chǔ)視頻圖像并研究分析病例眼底視頻，臨床診斷可操作性更強(qiáng)。

圖I為本發(fā)明所述一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備信號(hào)處理流程圖。圖3為本發(fā)明所述一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備的眼底樣圖表I為本發(fā)明所述系統(tǒng)元器件明細(xì)表。
權(quán)利要求1.一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備主要由光源組件、二維掃描組件、中繼透鏡組件、視場(chǎng)靶標(biāo)組件和探測(cè)器組件構(gòu)成，從光源組件發(fā)出的信標(biāo)光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后進(jìn)入二維掃描組件形成面掃描平行光，面掃描平行光經(jīng)中繼透鏡組件進(jìn)行像差校正與平場(chǎng)校正處理，縮束后照明在人眼瞳孔，經(jīng)人眼瞳孔聚焦到眼底，從眼底返回的信號(hào)光原光路返回，經(jīng)分光鏡進(jìn)入探測(cè)器組件，獲取眼底返回的光信號(hào)并完成圖像重構(gòu)，視場(chǎng)靶標(biāo)組件用于固定人眼觀測(cè)方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，其特征在于所述二維掃描組件包含橫向振鏡和縱向振鏡，橫向振鏡與縱向振鏡的掃描平面互相正交，同步掃描后形成面掃描平行光經(jīng)中繼透鏡組件后掃描眼底，橫向振鏡高速掃描，掃描頻率在5KHz，縱向振鏡低速掃描，掃描頻率為IOHz,所述橫向振鏡與縱向振鏡對(duì)稱分布于所述一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備的光學(xué)共軛面的兩側(cè)，光學(xué)距離為12_。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，其特征在于所述視場(chǎng)靶標(biāo)組件，由自發(fā)光靶標(biāo)和準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成，自發(fā)光靶標(biāo)可以是液晶顯示屏和其他自發(fā)光LED陣列，準(zhǔn)直透鏡用來(lái)匯聚靶標(biāo)上的信號(hào)光，經(jīng)分光鏡反射后照明人眼，且靶標(biāo)自發(fā)光光源的波長(zhǎng)與權(quán)利要求I中所述視場(chǎng)靶標(biāo)組件的發(fā)光面波長(zhǎng)不同，以幫助病人區(qū)分靶標(biāo)與所述光源組件光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，其特征在于所述探測(cè)器組件包含聚光透鏡，光信號(hào)增益器和點(diǎn)光源探測(cè)器組成，所述聚光透鏡將信號(hào)光聚焦后耦合到光信號(hào)增益器，所述點(diǎn)光源探測(cè)器是光電倍增管、雪崩光電二極管等光電探測(cè)器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光信號(hào)增益器，其特征在于所述光信號(hào)增益器包含大芯徑輸入光纖、光信號(hào)增益調(diào)節(jié)器和輸出光纖，所述大芯徑輸入光纖的輸入端口內(nèi)徑典型值為100微米，用來(lái)接收從所述探測(cè)器組件之聚光透鏡匯聚的光信號(hào)，所述大芯徑輸入光纖為多路光纖并列排布而成，所述光信號(hào)增益調(diào)節(jié)器對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行光放大后輸出，放大倍率為20dB。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，其特征在于所述中繼透鏡組件包含大視場(chǎng)透鏡和目鏡，所述大視場(chǎng)透鏡為用于掃描成像而設(shè)計(jì)的透鏡，能消除場(chǎng)曲、像差和光強(qiáng)不均勻性，所述目鏡的焦距可變，更換不同焦距的目鏡，調(diào)節(jié)所述一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備的眼底成像視場(chǎng)范圍，調(diào)整范圍為30° -60°角度。
專利摘要一種用于臨床診斷的眼底成像設(shè)備，由光源組件、二維掃描組件、中繼透鏡組件、探測(cè)器組件和視場(chǎng)靶標(biāo)組件構(gòu)成。該發(fā)明提出的一種用于臨床診斷的視網(wǎng)膜成像設(shè)備，利用視場(chǎng)靶標(biāo)組件固定病人觀測(cè)方向，通過(guò)二維掃描組件完成對(duì)人眼視網(wǎng)膜掃描，探測(cè)器組件及其光放大器對(duì)視網(wǎng)膜反射回的信號(hào)進(jìn)行光學(xué)放大以增強(qiáng)圖像信噪比，共焦信號(hào)探測(cè)獲取視網(wǎng)膜高分辨率圖像，通過(guò)光源光纖輸入和光信號(hào)光纖輸出的方案實(shí)現(xiàn)了一種設(shè)計(jì)緊湊適用臨床的高分辨率眼底成像設(shè)備，大幅改善傳統(tǒng)眼底照相系統(tǒng)的成像質(zhì)量，大幅增加成像視場(chǎng)，增強(qiáng)設(shè)備臨床可操作性，尤其能在視網(wǎng)膜反射微弱信號(hào)光條件下獲取人眼視網(wǎng)膜高分辨率圖像，用于眼底疾病的臨床診斷。
文檔編號(hào)A61B3/12GK202654103SQ20122004658
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者李超宏 申請(qǐng)人:蘇州微清醫(yī)療器械有限公司