一種眼底掃描成像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種眼底掃描成像裝置，用于醫(yī)學(xué)上對(duì)人眼眼底檢查，通過共焦掃描技術(shù)獲得人眼眼底圖像，以判斷眼底病理和病灶。該眼底掃描成像裝置采用激光作為照明光源，掃描振鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼眼底二維掃描，高靈敏度光電二極管探測(cè)人眼眼底返回光信號(hào)，采集的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換和圖像重構(gòu)，能獲得大視場(chǎng)高分辨率眼底視網(wǎng)膜視頻圖像。該眼底掃描成像裝置采用單一振鏡代替?zhèn)鹘y(tǒng)正交雙振鏡模塊，以低的振鏡掃描頻率得到高幀頻視頻圖像輸出；用單探測(cè)器，通過電機(jī)切換濾光片，實(shí)現(xiàn)FFA，ICGA熒光造影功能；通過對(duì)圖像采集時(shí)序的同步控制可用兩種不同波長光源的視網(wǎng)膜圖像并合成偽彩圖像，并能同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻與拍照兩種功能。
【專利說明】一種眼底掃描成像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種眼底掃描成像裝置，特別涉及一種基于激光共焦原理的大視場(chǎng)激光掃描眼底成像儀，用激光作為照明光源，在光電探測(cè)器前方放置針孔實(shí)現(xiàn)與光源和人眼視網(wǎng)膜的共焦點(diǎn)對(duì)點(diǎn)成像，由掃描振鏡對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行逐點(diǎn)二維光學(xué)掃描，取得的信號(hào)經(jīng)過采集和處理，重構(gòu)出實(shí)時(shí)、高分辨率的人眼視網(wǎng)膜掃描圖像并通過顯示器以視頻形式輸出。
【背景技術(shù)】
[0002]共焦顯微技術(shù)在1957年由Marvin Minsky提出，并在1987年由BIO-RAD公司推出了第一臺(tái)商業(yè)化的共聚焦顯微鏡。發(fā)展至今，共焦顯微技術(shù)已經(jīng)廣泛用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。共焦成像是利用逐點(diǎn)照明和空間針孔調(diào)制來去除樣品焦點(diǎn)前后散射光的光學(xué)方法，相對(duì)于傳統(tǒng)光學(xué)成像方法而言，可以突破傳統(tǒng)的光學(xué)衍射極限，極大地提高光學(xué)分辨率和視覺對(duì)t 匕 。
[0003]眼底照相是眼科中廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)診斷項(xiàng)目，眼底的血管是人體唯一可通過體表直接觀察到的血管。眼底視神經(jīng)，視網(wǎng)膜及其血管的改變不僅對(duì)眼睛本身疾病的診斷和治療提供極大幫助，而且對(duì)腦梗塞、腦溢血、腦動(dòng)脈硬化、腦腫瘤、糖尿病、腎病、高血壓的診斷和治療有極大的指導(dǎo)意義。
[0004]眼底血管造影是20世紀(jì)60年代興起的眼科檢查手段。將熒光素鈉或吲哚青綠等造影劑由前臂靜脈快速注入，當(dāng)造影劑隨著血液循環(huán)進(jìn)入眼底血管時(shí)，通過眼底相機(jī)或掃描儀拍攝眼底血管內(nèi)造影劑受激發(fā)射出的熒光形態(tài)，為諸多眼底病的診斷、醫(yī)治和預(yù)后評(píng)估做出參照。
[0005]傳統(tǒng)的眼底相機(jī)采用感光膠片或CXD / CMOS作為圖像采集介質(zhì)，但人眼視網(wǎng)膜的反射率很低，CCD / CMOS探測(cè)靈敏`度較低，必須配合瞬時(shí)高亮度閃光照明，令病人產(chǎn)生眩目的感覺。眼底熒光造影又特別講究動(dòng)態(tài)過程，相機(jī)只能不斷地單幅拍照，更給病人帶來比較強(qiáng)烈的不適。眼底掃描儀是利用PMT、APD等高靈敏度感光元件作為接收器件，特別適合用于微弱光信號(hào)探測(cè)，可以在低光照下動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地把眼底圖像輸出為視頻信號(hào)。
[0006]專利號(hào)為EP1698273A1的發(fā)明公開了一種由一個(gè)多邊形掃描鏡和一個(gè)掃描振鏡組成二維掃描系統(tǒng)，由球面反射鏡構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)主體的共焦眼底掃描儀。由于光學(xué)系統(tǒng)主體均為反射式設(shè)計(jì)，球面反射鏡原理上不可以校正大視場(chǎng)像差，故該發(fā)明不適用于大視場(chǎng)的產(chǎn)品。
[0007]專利號(hào)為US005430509A的發(fā)明公開了一種在三個(gè)正交方向分別掃描的共焦式眼底激光掃描儀，該發(fā)明利用高頻率的聲光偏轉(zhuǎn)器或電光偏轉(zhuǎn)器作為第一掃描器件，以獲得HDTV格式的視頻輸出。但聲光、電光偏轉(zhuǎn)器價(jià)格十分昂貴，并不適于一般的商業(yè)用途。此外，該發(fā)明也完全采用了球面反射鏡作為光學(xué)系統(tǒng)主體，同樣不適用于大視場(chǎng)成像。
[0008]專利號(hào)為US20090009715A的發(fā)明公開了一種共聚焦彩色檢眼鏡。該專利采用了鹵素?zé)艋騆ED等非相干線光源，配合線陣接收器件，使用了單振鏡在垂直于線陣器件的方向上進(jìn)行逐行掃描，以獲得整個(gè)眼底的圖像，但這種技術(shù)與激光共焦技術(shù)相比，圖像的分辨率明顯降低。
[0009]專利號(hào)為CN94194847.1的發(fā)明公開了一種眼底光學(xué)掃描裝置，具有單一的紅外掃描光源，一個(gè)旋轉(zhuǎn)掃描盤將多焦點(diǎn)定位透鏡、光學(xué)掃描器、角度位置編碼器連成一體，完成對(duì)焦和掃描功能。這種裝置在對(duì)焦和掃描的實(shí)現(xiàn)方式上與本發(fā)明有顯著區(qū)別，光學(xué)原理上使用傳統(tǒng)的光學(xué)成像原理，與本發(fā)明采用的共焦原理不同。
[0010]專利號(hào)為CN100479738C的發(fā)明公開了一種具有視力矯正透鏡的光學(xué)眼底相機(jī)。該發(fā)明用鹵素?zé)糇鳛檎彰鞴庠矗珻⑶作為像敏感器件，結(jié)構(gòu)上增加了視力矯正透鏡以矯正深度近視、遠(yuǎn)視(±20D)，其光學(xué)原理是傳統(tǒng)的照相原理，不同于本發(fā)明的共焦掃描原理，整臺(tái)儀器體積大，光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝調(diào)難度高。
[0011]本發(fā)明提出了一種眼底掃描成像裝置，光學(xué)系統(tǒng)主體采用折射鏡頭設(shè)計(jì)，用于校正大視場(chǎng)像差，同時(shí)利用激光共焦技術(shù)獲得高對(duì)比度，高分辨率的圖像信號(hào)，利用單振鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)眼底的二維光學(xué)掃描，結(jié)合相應(yīng)的信號(hào)和圖像處理算法，最終以視頻圖像輸出。具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在同一臺(tái)機(jī)器上迅速實(shí)現(xiàn)不同功能切換的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的技術(shù)解決問題:
[0013]本發(fā)明提出了一種眼底掃描成像裝置，主要解決的問題有:
[0014]I)整機(jī)便攜、小型化，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分人性化、易操作；
[0015]2)圖像處理系統(tǒng)能夠以低的振鏡掃描頻率得到高幀頻視頻圖像輸出；
[0016]3)用單探測(cè)器，通`過電機(jī)切換濾光片，實(shí)現(xiàn)FFA，ICGA熒光造影功能；
[0017]4)通過對(duì)圖像采集時(shí)序的同步控制可用兩種不同波長光源的視網(wǎng)膜圖像合并成偽彩圖像；
[0018]5)同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻與拍照兩個(gè)功能；
[0019]6)采用單振鏡代替?zhèn)鹘y(tǒng)正交雙振鏡模塊，消除了雙振鏡的偏心誤差，節(jié)省了系統(tǒng)空間，更易于控制。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0021]一種眼底掃描成像裝置，包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)和信號(hào)采集處理系統(tǒng)。所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括主體外殼，運(yùn)動(dòng)底座，控制手柄，顎托；主體外殼是系統(tǒng)核心元器件的機(jī)械支撐，運(yùn)動(dòng)底座用于移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)被測(cè)人眼，控制手柄為操作者提供對(duì)焦，拍照等功能，顎托用于承托并固定被測(cè)者頭部。所述激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源組件，掃描組件，望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，共焦成像探測(cè)組件；從光源發(fā)出的激光經(jīng)過準(zhǔn)直、合束進(jìn)入掃描光路組件進(jìn)行二維光學(xué)掃描，掃描光束通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)后進(jìn)入人眼，在視網(wǎng)膜上會(huì)聚成一個(gè)照明光點(diǎn)，該光點(diǎn)在視網(wǎng)膜表面的反射光再經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡和掃描組件原路返回光學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)過分光鏡進(jìn)入共焦成像探測(cè)組件。所述信號(hào)采集處理系統(tǒng)包括放大器及A / D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)寄存器，地址計(jì)數(shù)器，控制及時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器，同步信號(hào)源，振鏡驅(qū)動(dòng)模塊；從光電二極管輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過放大和A / D轉(zhuǎn)換被緩存在數(shù)據(jù)寄存器中，不同時(shí)刻采集到的數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)振鏡的不同位置，相應(yīng)地對(duì)應(yīng)一幀圖像中不同的像素；地址計(jì)數(shù)器記錄所采集數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像素位置；數(shù)據(jù)寄存器與地址計(jì)數(shù)器的讀寫時(shí)間和振鏡的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)均由同步信號(hào)進(jìn)行同步，用于視網(wǎng)膜圖像重構(gòu)。[0022]本發(fā)明的原理:
[0023]本發(fā)明的主要原理包括共聚焦光學(xué)成像理論和熒光成像技術(shù)。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本裝置中選用了兩種不同波長的激光器，在圖像采集時(shí)，可以通過時(shí)序控制，在相鄰兩幀內(nèi)分別點(diǎn)亮兩支激光器以獲取兩種不同顏色光照明的眼底圖像，再經(jīng)過相應(yīng)圖像處理算法對(duì)連續(xù)兩幀圖像匹配并迭加，能夠獲得視網(wǎng)膜的偽彩圖像。
[0026]在探測(cè)器前插入濾光片模組，通過電機(jī)控制濾光片切換可以實(shí)現(xiàn)FFA、ICGA熒光造影功能并快速切換。
[0027]為了用低振鏡頻率獲得高幀頻的視頻，在圖像的掃描算法上做出優(yōu)化，將掃描鏡每一次振動(dòng)的去程和回程都用于數(shù)據(jù)采集。即橫向往復(fù)一個(gè)周期取得兩行像素，縱向往復(fù)一個(gè)周期取得兩幀圖像，以此實(shí)現(xiàn)在振鏡頻率不改變的情況下，輸出幀頻倍頻的目的。
[0028]在軟件應(yīng)用上，本裝置將視頻實(shí)時(shí)輸出與傳統(tǒng)的拍照功能相結(jié)合。在一般的對(duì)焦、眼底觀察時(shí)，顯示器實(shí)時(shí)地輸出視網(wǎng)膜的掃描視頻，并提供錄制功能。當(dāng)取得了滿意的圖像并需要為患者打印病例報(bào)告時(shí)，操作者按下控制手柄上的拍照按鍵，系統(tǒng)則保存當(dāng)前時(shí)刻的圖像作為照片記錄在病例中。
[0029]為了實(shí)現(xiàn)整機(jī)的便攜、小型化，本裝置在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中特別對(duì)光源、光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)做了小型化設(shè)計(jì)，令其在體積、重量、功耗上較傳統(tǒng)的眼底相機(jī)和眼底掃描儀大為降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是眼底掃描成像裝置的`外形結(jié)構(gòu)圖
[0031]圖2是眼底掃描成像裝置的系統(tǒng)原理示意圖
[0032]圖3是激光模組原理結(jié)構(gòu)示意圖
[0033]圖4是信號(hào)采集處理系統(tǒng)原理框圖
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明中眼底掃描成像裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括主體外殼15，運(yùn)動(dòng)底座16，控制手柄17，顎托18，信號(hào)輸出接口 19以及外部顯示設(shè)備14，眼底掃描成像裝置外形結(jié)構(gòu)圖如圖1。
[0035]主體外殼15中包含所述眼底成像裝置中的光學(xué)系統(tǒng)以及信號(hào)采集處理電路。顎托17用于支撐和固定被測(cè)者頭部，當(dāng)被測(cè)者將頭部放在顎托上時(shí)，眼睛應(yīng)當(dāng)與目鏡7處于同一高度。運(yùn)動(dòng)底座16為主體外殼15提供三維運(yùn)動(dòng)的支撐和調(diào)節(jié)。操作者通過移動(dòng)主體15使其對(duì)準(zhǔn)被測(cè)人眼，操作者通過控制手柄17完成對(duì)焦及拍照的功能。所述眼底成像裝置與外部顯示器14通過信號(hào)輸出接口 19連接。系統(tǒng)工作時(shí)，一束激光光束從接目鏡7出射，操作者通過控制手柄17調(diào)整主體15的位置并調(diào)整對(duì)焦，直到在顯示器14上觀察到人眼眼底的清晰圖像。
[0036]圖2所示為本發(fā)明中眼底掃描成像裝置的系統(tǒng)原理圖，包括激光光源組件，掃描組件，共焦成像探測(cè)組件，望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，信號(hào)采集處理系統(tǒng)和顯示器。激光光源組件包括激光光源I，準(zhǔn)直器2和二向色鏡3.激光光源可以是激光二極管，He-Ne激光器，Ar+激光器，SLD等任何一種及任一波長的可見光或近紅外激光。一個(gè)光源模組中可以包括一支或多支不同波長的激光光源。可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇相應(yīng)波長的激光器完成所需的拍攝功能。例如，選擇一支520nm的綠色激光器和一支650nm的紅色激光器分別對(duì)人眼視網(wǎng)膜成像后可以合成偽彩圖。若選用一支488nm的激光，配合適當(dāng)?shù)臑V光片則可以用于激發(fā)熒光素鈉等造影劑實(shí)現(xiàn)眼底血管熒光造影(FFA)。808nm的激光則可以用于激發(fā)吲哚青綠實(shí)現(xiàn)吲哚青綠血管造影(ICGA)。圖3表示了兩支及多支激光合束的情況，應(yīng)用上選擇多個(gè)不同的激光可以在同一臺(tái)儀器上完成更多不同功能。
[0037]如圖3所示，激光光源I發(fā)出某種波長的激光，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡2成為一束準(zhǔn)直平行光出射。二向色鏡2是對(duì)一種波長的光具有高透射率，對(duì)另一種波長的光具有高反射率的平面鏡，兩束準(zhǔn)直的激光由二向色鏡2實(shí)現(xiàn)合束。
[0038]經(jīng)過準(zhǔn)直合束之后的激光光束經(jīng)過分光鏡4，其中透射的能量進(jìn)入掃描組件。所述掃描組件包括但不僅限于一種微型二維掃描鏡5。
[0039]所述微型二維掃描鏡5可在一個(gè)有特殊結(jié)構(gòu)的振鏡上同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正交維度的振動(dòng)，與傳統(tǒng)的諧振型振鏡相比具有體積小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，掃描頻率高，轉(zhuǎn)動(dòng)角度大等優(yōu)點(diǎn)。采用微型二維掃描鏡一方面能有效地減小掃描系統(tǒng)的體積，同時(shí)，在掃描過程中人眼瞳孔與掃描鏡出窗相對(duì)于望遠(yuǎn)系統(tǒng)精準(zhǔn)共軛，能有效地克服在多振鏡系統(tǒng)中由于振鏡之間的物理間距造成軸外掃描光束相對(duì)于望遠(yuǎn)鏡光軸偏心而產(chǎn)生的像質(zhì)下降。
[0040]經(jīng)過掃描組件的激光光束形成錐形的掃描區(qū)域進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，所述望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)由靠近掃描模組的掃描物鏡6和靠近人眼的接目鏡7組成。因?yàn)槿搜垡暰W(wǎng)膜有一定的曲率半徑，且本身具有比較大的像差，因此望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要充分考慮人眼視網(wǎng)膜的弧度和人眼像差對(duì)像質(zhì)帶來的影響，望遠(yuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)配合了目前獲得廣泛認(rèn)可的大視場(chǎng)人眼光學(xué)模型進(jìn)行像差校正。為了對(duì)非正常眼做出補(bǔ)償，目鏡7需要沿光軸方向與其他部件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)近視眼或遠(yuǎn)視眼的屈光補(bǔ)償。實(shí)際操作中，操作者通過控制手柄令馬達(dá)帶動(dòng)目鏡沿著光軸做軸向運(yùn)動(dòng)來完成對(duì)焦。
[0041]當(dāng)準(zhǔn)直激光光束經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)后，仍為一束準(zhǔn)直激光。微型二維掃描鏡5置于掃描物鏡6的后焦平面位置，進(jìn)入望`遠(yuǎn)系統(tǒng)的錐形掃描范圍內(nèi)的光束都會(huì)通過接目鏡7的前焦點(diǎn)，即光學(xué)系統(tǒng)的出瞳。光學(xué)系統(tǒng)的出瞳應(yīng)為人眼瞳孔的位置。從望遠(yuǎn)系統(tǒng)出射的準(zhǔn)直光束經(jīng)過人眼8的折射后會(huì)聚在視網(wǎng)膜上，形成一個(gè)照明光點(diǎn)。照明點(diǎn)在視網(wǎng)膜上的反射光有一部分能量沿著照明光束的路徑原路返回，經(jīng)過望遠(yuǎn)系統(tǒng)和掃描模組后再經(jīng)過分光鏡4，反射的能量進(jìn)入共焦成像探測(cè)組件。因?yàn)榧す馐且环N高能量光源，對(duì)人眼可能造成傷害，因此進(jìn)入人眼的激光能量必須嚴(yán)格控制，人眼視網(wǎng)膜對(duì)光的反射率極低，因此回到光路中的反射信號(hào)是極其微弱的，這部分能量經(jīng)過分光鏡還會(huì)有一部分發(fā)生透射損失，為了提高進(jìn)入探測(cè)器中的能量的比例，分光鏡4的反射透射比應(yīng)大于I。
[0042]所述的共焦成像探測(cè)組件由成像透鏡9，濾光片10，針孔11和探測(cè)器12構(gòu)成。針孔14應(yīng)精確放置于成像透鏡9的后焦點(diǎn)處，與人眼視網(wǎng)膜相對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成共軛位置，與照明光點(diǎn)共焦。若會(huì)聚在視網(wǎng)膜上的激光光點(diǎn)直徑為20um，由于眼底組織的散射效應(yīng)，到針孔處的共軛光斑直徑會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)值。所以針孔的直徑不可以過小，否則有效信號(hào)不能完全進(jìn)入針孔；而過大的針孔直徑會(huì)導(dǎo)致共焦位置前后過多的雜散光信號(hào)進(jìn)入探測(cè)器，降低圖像信噪比和分辨率。選取合適的針孔直徑，可以取得好的信噪比，同時(shí)為觀察視網(wǎng)膜的動(dòng)靜脈血管提供足夠的分辨率。[0043]為了實(shí)現(xiàn)血管熒光造影功能，一組被電機(jī)控制可切換的濾光片置于針孔之前。如圖2所示，采用488nm和808nm的激光做FFA和ICGA熒光造影成像，其中IOb為FFA帶通濾光片，當(dāng)IOb位于光路中時(shí)，488nm的激光信號(hào)被阻止，血管內(nèi)的造影劑接受488nm的光激發(fā)輻射出更大波長的熒光則可以通過濾光片而被探測(cè)器探測(cè)，得到FFA圖像。IOc為ICGA帶通濾光片，把IOc切入光路中時(shí)，808nm的激光被阻止，而受激ICGA熒光可以通過濾光片，得到ICGA圖像。IOa空置，在不需要做熒光造影時(shí)將其切換進(jìn)光路中，488nm和808nm的光都可以進(jìn)入探測(cè)器，此時(shí)可以通過信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)光源進(jìn)行時(shí)序控制，在連續(xù)兩幀成像中488nm和808nm的激光器輪流點(diǎn)亮,分別得到488nm和808nm經(jīng)過眼底反射光的圖像,再經(jīng)過圖像處理即可得到視網(wǎng)膜的偽彩圖像。本裝置的實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)用戶的不同需求選擇相應(yīng)的光源和濾光片加入光路。實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)儀器中用單探測(cè)器獲得偽彩、FFA和ICGA等功能。
[0044]所述探測(cè)器12可以是一種光電轉(zhuǎn)換器件，例如光電倍增管(PMT)或雪崩光電二極管(APD)。探測(cè)器將收集到的攜帶圖像信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出到信號(hào)處理系統(tǒng)13。
[0045]圖4是所述信號(hào)采集處理系統(tǒng)13的原理框圖。從探測(cè)器12輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過放大器和A / D轉(zhuǎn)換模塊20，成為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)寄存器21中，數(shù)據(jù)寄存器在控制信號(hào)發(fā)生器24和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器25的控制下將A / D轉(zhuǎn)換模塊20輸出的數(shù)字信號(hào)逐點(diǎn)讀入，每一次讀入的數(shù)據(jù)表示了一幀圖像上某一個(gè)像素點(diǎn)的圖像信息，每次讀入所對(duì)應(yīng)的像素位置存在地址計(jì)數(shù)器22中。
[0046]振鏡驅(qū)動(dòng)模組26驅(qū)動(dòng)微型二維掃描鏡5在兩個(gè)正交方向快速振動(dòng)。所述微型二維掃描鏡5在橫向做一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于在視網(wǎng)膜上進(jìn)行了一次行掃描,每完成一次橫向振動(dòng)，振鏡5在縱向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度,對(duì)應(yīng)視網(wǎng)膜上的掃描光點(diǎn)在縱向產(chǎn)生一個(gè)像素的偏移，橫向繼續(xù)進(jìn)行下一行的行掃描。當(dāng)振鏡在縱向振動(dòng)一次，則完成一幀完整圖像的掃描。數(shù)據(jù)寄存器21和地址計(jì)數(shù)器22同步完成每個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的逐點(diǎn)讀入和位置存儲(chǔ)。當(dāng)一幀圖像數(shù)據(jù)記錄完成后讀出到D / A轉(zhuǎn)換器和放大器模塊27轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出到顯示器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的視頻信號(hào)顯示。
[0047]本發(fā)明通過優(yōu)化圖像采集方式，能夠以較低的振鏡頻率獲得雙倍幀頻的視頻輸出。在傳統(tǒng)的正交雙振鏡掃描模塊中，橫向振鏡往復(fù)運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期只有去程的時(shí)間是采集圖像的時(shí)間，即橫向振鏡振動(dòng)一個(gè)周期完成一行像素的采集，縱向振動(dòng)一個(gè)周期完成一幀圖像的采集。這種采集方式的缺點(diǎn)是占空比小，在同樣的振動(dòng)頻率下幀頻較少，但圖像重構(gòu)算法簡(jiǎn)單。以8kHz的橫向振鏡頻率為例，采集像素?cái)?shù)為640x480的圖像，單幀圖像的采集時(shí)間需要66.7ms，能輸出每秒15幀的視頻。本發(fā)明的圖像采集方法是充分利用了微型二維掃描鏡的雙向掃描，其圖像重構(gòu)算法較為復(fù)雜，每一幀奇數(shù)行與偶數(shù)行的讀入順序相反，且奇數(shù)幀與偶數(shù)幀圖像翻轉(zhuǎn)，所以奇數(shù)幀從上到下掃描一幅圖像，偶數(shù)幀則是從下往上掃描一幅圖像。同樣使用8KHz的橫向頻率,單幀圖像的采集時(shí)間30ms,輸出幀頻可達(dá)33幀每秒。
[0048]值得注意 的是，在臨床應(yīng)用上，本裝置在輸出掃描視頻的同時(shí)可以完成拍照功能。醫(yī)生操作儀器對(duì)準(zhǔn)患者眼睛并完成對(duì)焦的過程均由顯示器實(shí)時(shí)輸出，獲得清晰的成像效果后，按下控制手柄17上的快門按鍵，信號(hào)處理系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)保存當(dāng)前的圖像作為照片并可以作為病例報(bào)告打印出來，通過上述的辦法就能得到高分辨的人眼眼底圖像，供醫(yī)生判斷眼底病病理和病灶。
[0049]需要說明的是，本發(fā)明的較佳方案公布如上，但其并不僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。它完全可以被用于本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可以很容易的實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里所描述的`圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種眼底掃描成像裝置，包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)和信號(hào)采集處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼底掃描成像裝置，其特征在于所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括主體外殼，運(yùn)動(dòng)底座，控制手柄，顎托；主體外殼作為系統(tǒng)核心元器件的機(jī)械支撐，運(yùn)動(dòng)底座用于移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)被測(cè)人眼，控制手柄為操作者提供對(duì)焦，拍照等功能，顎托用于承托并固定被測(cè)者頭部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼底掃描成像裝置，其特征在于所述激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源組件，掃描組件，望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，共焦成像探測(cè)組件；從光源發(fā)出的激光經(jīng)過準(zhǔn)直、合束并進(jìn)入掃描光路組件進(jìn)行二維光學(xué)掃描，掃描光束通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)后進(jìn)入人目艮，在視網(wǎng)膜上會(huì)聚成一個(gè)照明光點(diǎn)，該光點(diǎn)在視網(wǎng)膜表面的反射光再經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡和掃描組件原路返回光學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)過分光鏡進(jìn)入共焦成像探測(cè)組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光光源組件包括一個(gè)或多個(gè)激光光源及二向色鏡，從光源發(fā)出的激光經(jīng)過準(zhǔn)直鏡進(jìn)行準(zhǔn)直，再通過二向色鏡實(shí)現(xiàn)多個(gè)光源的合束。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述掃描組件是一種微型二維掃描鏡，在一個(gè)有特殊結(jié)構(gòu)的振鏡上同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)正交維度的振動(dòng)；所述振鏡一方面有效地減小了掃描系統(tǒng)的體積，尤其重要的是實(shí)現(xiàn)了人眼瞳孔與振鏡反光面相對(duì)于望遠(yuǎn)系統(tǒng)準(zhǔn)確共軛，從而有效地避免了在多振鏡系統(tǒng)中由于振鏡的物理間距產(chǎn)生的軸外掃描光束相對(duì)于望遠(yuǎn)鏡光軸偏心帶來的偏心像差。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)包括掃描物鏡和靠近人眼的接目鏡，所述目鏡與掃描鏡可以沿光軸方向做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用以消除近視眼和遠(yuǎn)視眼的屈光 誤差，以取得清晰的眼底照片，調(diào)焦范圍達(dá)到±10D。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述共焦成像探測(cè)組件包括成像透鏡、濾光片組、針孔和探測(cè)器；所述針孔應(yīng)該精確放置于所述成像透鏡的后焦點(diǎn)處，與視網(wǎng)膜相對(duì)整個(gè)激光共焦掃描成像光學(xué)系統(tǒng)共軛，所述針孔直徑小于500um ；所述濾光片組置于所述針孔之前，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以自由切換，選擇不同波長成像，以實(shí)現(xiàn)血管熒光造影及其它功能；所述探測(cè)器為高靈敏度光電二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼底掃描成像裝置，其特征在于所述信號(hào)采集處理系統(tǒng)包括放大器及A / D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)寄存器，地址計(jì)數(shù)器，控制信號(hào)發(fā)生器，時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器，同步信號(hào)源及振鏡驅(qū)動(dòng)模組；從光電二極管輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過放大器和A / D轉(zhuǎn)換被緩存在數(shù)據(jù)寄存器中，不同時(shí)刻采集到的數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)振鏡的不同位置，相應(yīng)地對(duì)應(yīng)一幀圖像中不同的像素；地址計(jì)數(shù)器記錄所采集數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像素位置；數(shù)據(jù)寄存器與地址計(jì)數(shù)器的讀寫時(shí)間和振鏡的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)均由同步信號(hào)進(jìn)行同步，用于視網(wǎng)膜圖像重構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號(hào)采集處理系統(tǒng)，其特征在于優(yōu)化圖像重構(gòu)算法，即同時(shí)采集掃描往復(fù)兩條光路的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像倍頻輸出。
【文檔編號(hào)】A61B3/14GK103750814SQ201310751969
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】李研, 張銳進(jìn), 李超宏 申請(qǐng)人:蘇州微清醫(yī)療器械有限公司