自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般地涉及自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率和多模式的自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)具有實(shí)時(shí)測(cè)量并校正動(dòng)態(tài)波前像差的能力，將其應(yīng)用到眼底視網(wǎng)膜成像技術(shù)中，可以校正時(shí)間和空間上都隨機(jī)變化的人眼像差，從而實(shí)現(xiàn)接近衍射極限的人眼視網(wǎng)膜高分辨率成像。目前，自適應(yīng)光學(xué)人眼像差校正技術(shù)已經(jīng)被用于多種視網(wǎng)膜光學(xué)成像技術(shù)中，成為眼底視網(wǎng)膜高分辨率成像不可或缺的必備技術(shù)手段，形成了例如自適應(yīng)光學(xué)眼底顯微鏡、自適應(yīng)光學(xué)共焦掃描檢眼鏡以及自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)等視網(wǎng)膜高分辨率成像系統(tǒng)。
[0003]這些結(jié)合自適應(yīng)光學(xué)的視網(wǎng)膜高分辨率成像系統(tǒng)，具備各自技術(shù)上獨(dú)立的優(yōu)勢(shì)，沒(méi)有一種單獨(dú)的系統(tǒng)可以全面地實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜橫向和縱向高分辨率成像。目前，國(guó)際上已經(jīng)開始有趨勢(shì)結(jié)合自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的多種視網(wǎng)膜光學(xué)成像技術(shù)進(jìn)行整合，形成可實(shí)現(xiàn)多元化、多模式的高分辨率成像。
[0004]美國(guó)專利W02007/023300A1是第一個(gè)基于自適應(yīng)光學(xué)的多功能視網(wǎng)膜高分辨率成像系統(tǒng)授權(quán)專利，將光學(xué)相干層析與共焦掃描成像技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)利用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)校正人眼像差，能夠獲取高分辨率視網(wǎng)膜的相干層析成像和共焦掃描成像。該發(fā)明在結(jié)構(gòu)上屬于自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)與光學(xué)相干層析結(jié)合，共焦掃描成像為輔助成像手段，自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)并不能完全校正共焦掃描成像視場(chǎng)內(nèi)的波前像差，因此橫向分辨率不足。
[0005]中國(guó)專利公開CN101869466A提出將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)、共焦掃描技術(shù)以及光學(xué)相干層析成像技術(shù)的結(jié)合，利用單塊波前校正器可以實(shí)現(xiàn)人眼視網(wǎng)膜的高分辨率三維成像。但是根據(jù)統(tǒng)計(jì)，人眼像差主要包括較大的低階像差和較小的高階像差。特別是低階像差隨著人群起伏很大，離焦可達(dá)±10D，散光土目前只采用單塊波前校正器的成像系統(tǒng)像差校正范圍難以滿足不同人群的像差校正需求，殘余像差對(duì)成像分辨率存在嚴(yán)重的影響，亟待解決。
[0006]美國(guó)專利WO 2011/091253A2采用了一塊波前探測(cè)器來(lái)探測(cè)波前，并且串聯(lián)控制兩塊波前校正器來(lái)實(shí)現(xiàn)波前像差校正，從而實(shí)現(xiàn)了光學(xué)相干層析技術(shù)與共焦掃描技術(shù)的多功能高分辨率成像。但是該系統(tǒng)波前探測(cè)量無(wú)法分解出共焦掃描光路和光學(xué)相干層析成像光路各自的波前像差，使得像差校正精度不高。同時(shí)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度大，光能利用率低，也影響了高分辨率成像的效率。
[0007]本發(fā)明申請(qǐng)人的在先中國(guó)專利公開CN102860816A提出將自適應(yīng)光學(xué)共焦掃描與自適應(yīng)光學(xué)相干層析成像相結(jié)合，利用兩塊波前校正器分別校正低階和高階人眼像差，從而可以實(shí)現(xiàn)人眼視網(wǎng)膜的高分辨率三維成像。但是該系統(tǒng)也只采用了單個(gè)波前傳感器，無(wú)法實(shí)現(xiàn)共焦掃描光路和光學(xué)相干層析成像光路的波前像差分離，使得像差校正精度低影響成像分辨率；同時(shí)該系統(tǒng)缺少瞳孔與瞳面監(jiān)測(cè)裝置，使得系統(tǒng)使用極為不方便，成像效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于上述問(wèn)題，本公開的目的至少在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高像差校正精度的自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置和方法。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置，包括:
[0010]光處理單元，所述光處理單元包括:多個(gè)發(fā)光單元，配置為發(fā)射光；多個(gè)探測(cè)單元，配置為進(jìn)行波前探測(cè)；成像單元，配置為進(jìn)行共焦掃描成像和光學(xué)相干層析成像。
[0011 ] 自適應(yīng)光學(xué)單元，配置為基于光處理單元的探測(cè)單元得到的基于共焦掃描成像過(guò)程中的波前信息和光學(xué)相干層析成像過(guò)程中的波前信息，對(duì)人眼的高階像差進(jìn)行補(bǔ)償。
[0012]二維掃描單元，配置為將來(lái)自自適應(yīng)光學(xué)單元的光進(jìn)行二維掃描，并且引導(dǎo)至初級(jí)像差校正單元，對(duì)共焦掃描成像和光學(xué)相干層析成像光束進(jìn)行二維掃描進(jìn)入人眼以照射視網(wǎng)膜。
[0013]初級(jí)像差校正單元，配置為基于光處理單元的探測(cè)單元的波前像差信息，對(duì)人眼的低階像差進(jìn)行補(bǔ)償。
[0014]其中所述成像單元基于高階像差補(bǔ)償和低階像差補(bǔ)償之后的信號(hào)進(jìn)行成像。
[0015]所述的自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置，還包括視標(biāo)和瞳孔監(jiān)測(cè)單元，包括:信標(biāo)光源，配置為產(chǎn)生光；以及成像透鏡，調(diào)焦透鏡組，配置為將信標(biāo)光源產(chǎn)生的光轉(zhuǎn)換為平行光束。
[0016]所述視標(biāo)和瞳孔監(jiān)測(cè)單元還包括:直線導(dǎo)軌，其中所述成像透鏡組配置為沿所述直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，以產(chǎn)生具有不同離焦的視標(biāo)。
[0017]其中所述初級(jí)像差校正單元還包括平面反射鏡組，配置用于校正離焦像差。
[0018]所述光處理單元中的探測(cè)單元在接收到遠(yuǎn)場(chǎng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)時(shí)，計(jì)算得到低階像差信息，進(jìn)而由初級(jí)像差調(diào)節(jié)單元包含的波前校正器來(lái)補(bǔ)償?shù)碗A像差。
[0019]其中所述光處理單元包括:第一波前傳感器，配置為檢測(cè)共焦掃描成像過(guò)程中得到的包含高階像差的波前信息；第二波前傳感器，配置為檢測(cè)光學(xué)相干層析成像過(guò)程中得到的包含高階像差的波前信息，其中所述自適應(yīng)光學(xué)單元基于所述第一波前傳感器的包含高階像差的波前信息和所述第二波前傳感器的包含高階像差的波前信息，由波前校正器實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼的高階像差進(jìn)行補(bǔ)償。
[0020]其中，所述波前傳感器是從微棱鏡陣列哈特曼波前傳感器、微透鏡陣列哈特曼波前傳感器、四棱錐傳感器和曲率傳感器中選擇的。
[0021]其中，所述波前校正器是從變形反射鏡、液晶波前調(diào)制器、微加工薄膜變形鏡、微機(jī)電變形鏡、雙壓電陶瓷變形鏡、液體變形鏡中選擇的。
[0022]其中所述探測(cè)單元是微透鏡波前傳感器、微棱鏡波前傳感器、剪切干涉波前傳感器、曲率傳感器或四棱錐波前傳感器的任一個(gè)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出了一種自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像方法，包括:發(fā)射探測(cè)光，所述探測(cè)光經(jīng)過(guò)光學(xué)機(jī)構(gòu)傳輸至人眼；對(duì)進(jìn)入人眼的光進(jìn)行二維掃描；對(duì)所述探測(cè)光進(jìn)行波前探測(cè)獲取波前信息；基于共焦掃描成像過(guò)程中的波前信息和光學(xué)相干層析成像過(guò)程中的波前信息，對(duì)人眼的高階像差進(jìn)行補(bǔ)償；基于波前信息，對(duì)人眼的低階像差進(jìn)行補(bǔ)償；以及基于高階像差補(bǔ)償和低階像差補(bǔ)償之后的信號(hào)進(jìn)行成像。
[0024]與現(xiàn)有活體人眼視網(wǎng)膜高分辨率成像技術(shù)相比，本發(fā)明的自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置將自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)、共焦掃描成像技術(shù)以及光學(xué)相干層析成像技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)充分發(fā)揮自適應(yīng)光學(xué)高精度像差校正的優(yōu)勢(shì)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼的橫向高分辨率和縱向高分辨率成像，提高了系統(tǒng)的實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0025]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本公開的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0026]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是所示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置的更加詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0028]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，將參照附圖來(lái)描述本公開的實(shí)施例。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本公開的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本公開的概念。
[0030]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜高分辨率多模式成像裝置。通過(guò)采用多種模塊組合的方式，充分發(fā)揮自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)高精度地校正人眼低階和高階像差的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)添加同眼視標(biāo)和多種監(jiān)測(cè)功能組件，大大提高本發(fā)明的應(yīng)用范圍。該裝置能夠同時(shí)得到共焦掃描和光學(xué)相干層析成像的高分辨率成像結(jié)果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三維方向上的高分辨率成像。
[0031]圖1是示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像裝置包括:光處理單元1、自適應(yīng)光學(xué)單元2、二維掃描單元3、初級(jí)像差校正單元4和視標(biāo)和瞳孔監(jiān)測(cè)單元5。
[0032]光處理單元1，包括:多個(gè)發(fā)光單元，配置為發(fā)射光；多個(gè)探測(cè)單元，配置為進(jìn)行波前探測(cè)，包括高階像差探測(cè)和低階像差探測(cè)；多個(gè)成像單元，配置為基于高階像差補(bǔ)償和低階像差補(bǔ)償之后的信號(hào)進(jìn)行成像。
[0033]自適應(yīng)光學(xué)單元2，配置為基于光處理單元的探測(cè)單元得到的共焦掃描成像過(guò)程中的波前信息和光學(xué)相干層析成像過(guò)程中的波前信息，由波前校正器對(duì)人眼的高階像差進(jìn)行補(bǔ)償。
[0034]二維掃描單元3，配置為將來(lái)自自適應(yīng)光學(xué)單元2的光進(jìn)行二維掃描，并且引導(dǎo)至初級(jí)像差校正單元4，對(duì)共焦掃描成像和光學(xué)相干層析成像光束進(jìn)行二維掃描進(jìn)入人眼以照射視網(wǎng)膜。
[0035]初級(jí)像差校正單元