CN101566727B - 眼科探头成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种眼科探头成像系统，包括OCT处理装置以及眼科探头，眼科探头包括照明光路、物镜、透镜以及光电转换单元，眼底反射光通过物镜所成的像作为物方，由透镜成像在光电转换单元上，透镜以由相对所述物镜成像光路离轴设置状态偏转一个角度的方式设置，该角度使透镜的主光轴通过该像的中心。上述系统相对于离轴光路减小了色差、球差、像散、慧差等各种像差，有利于提高成像清晰度，同时还保持了离轴光路相对于同轴光路的优点。
Description
【技术领域】
本发明涉及光学成像领域，具体涉及一种眼科探头成像系统。
【背景技术】
一般成像光路分为同轴光路和离轴光路。采用同轴光路时，为了减小像差，不得不适当增加透镜数量，延长光路长度，因此，一般来讲同轴系统的长度和体积较大。通常所说的离轴成像系统是指如图1所示的光路。由图1可见，离轴光路中，物P和像P1是偏离透镜的主光轴的。离轴成像系统存在着一些缺点。当光学系统的孔径和视场超出近轴区时，成像质量会逐渐下降。这是因为自然点发出的光束中，远离近轴区的那些光线在系统中的传播偏离理想途径，而不再相交于高斯像点(即理想像点)。此时，一个点的像不再是一个点，而是一个模糊的弥散斑；物平面的像不再是一个平面，而是一个曲面，而且像相对于物还失去了相似性。所有这些成像缺陷，称为像差。主要的像差有：色差，球差，慧差，像散，场曲和畸变。受客观条件的限制，任何光学系统都不能生成理论上理想的像，各种像差的存在影响了成像质量。上面这种离轴成像系统的像差很大，影响成像清晰度。若采用专门的离轴镜头来减小像差，则成本高，设计复杂。
在医疗检测领域，现有的眼科OCT(光学相干层析，Optical Coherence Tomography)设备由于采用了离轴成像系统，其性能无疑也受到影响。
【发明内容】
本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种成像质量好的眼科探头成像系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种眼科探头成像系统，包括OCT处理装置以及眼科探头，所述眼科探头包括照明光路、物镜、透镜以及光电转换单元，来自照明光路的照明光经物镜聚焦射入眼底，反射后再通过物镜成像，所成的像作为物方由所述透镜成像在光电转换单元上，其特征在于：所述透镜以由相对所述物镜成像光路离轴设置的状态偏转一个角度的方式设置，该角度使所述透镜的主光轴通过所述像的中心。
优选的方案中，所述照明光路包括依次排布的照明光源、照明光聚光镜以及二向色镜，照明光从所述二向色镜射出后由所述物镜聚焦。
所述照明光源为近红外光源，所述二向色镜为可见透红外反镜。
所述照明光路还包括指示光源、指示光聚光镜以及滤光镜，所述滤光镜设置在所述照明光聚光镜与所述二向色镜之间，所述指示光源和所述指示光聚光镜依次排布在所述滤光镜的反射面的入射位，所述滤光镜透过照明光且反射指示光至所述二向色镜。
所述照明光源为红光源，指示光源为绿光源，所述滤光镜为红透绿反镜。
还包括设置在所述照明光聚光镜和所述二向色镜之间的中继透镜。
所述光电转换单元为电荷耦合器。
所述OCT处理装置包括扫描装置、OCT模块以及演算控制装置，所述扫描装置对应于所述眼科探头设置，所述扫描装置与所述演算控制装置及所述OCT模块相连。
本发明的有益效果是：
本发明对现有的离轴成像系统进行了改进，将透镜以由相对所述物镜成像光路离轴设置的状态偏转一个角度的方式设置，而该角度恰使透镜的主光轴物方的中心，这样所形成的光路类似于近轴光路，因而，本发明相对于离轴光路减小了色差、球差、像散以及慧差，降低了这些像差对成像清晰度的影响，同时，本发明是基于离轴设置方式对透镜的布置角度的调整，所以，又基本保持了离轴系统相对于近轴系统的优点。虽然，由于物方不是垂直于主光轴而使得到的图像发生畸变，但光束的同心性不受到破坏，因此不影响像的清晰度，只是在形状上造成失真，而这种形状上的失真可以(例如通过软件)修正。
本发明的眼科探头成像系统采用了上述改进的离轴成像系统，减小了在系统在光电转换单元(如电荷耦合器)上成像时存在的各种像差，使得成像质量更好，由此也优化了OCT处理装置的信号质量，从而有效提高了系统的检测效果。
【附图说明】
图1为现有的离轴成像系统的原理示意图；
图2为本发明改进的离轴成像系统的原理示意图；
图3为本发明眼科探头成像系统一种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
如图2所示，本发明的成像系统对现有的离轴成像系统进行的改进在于：将透镜以由离轴设置的状态偏转一个角度的方式设置，而该偏转角度恰使透镜的主光轴正对着物方P，并成像为P1。这样设置所形成的光路类似于近轴光路，所以，改进后的离轴成像系统相对于离轴系统减小了色差、球差、像散以及慧差，降低了这些像差对成像清晰度的影响。由于成像系统是在离轴设置方式的基础上对透镜的布置角度的调整，所以它又基本保持了离轴系统相对于同轴系统的优点。
须指出的是，本发明中所述的透镜并仅指单一的光学透镜，也代指多个透镜组成的透镜组。
图3展示了本发明一种实施例眼科探头成像系统的原理。眼科探头成像系统包括OCT处理装置和眼科探头(即样品臂)。OCT处理装置包括扫描装置7、OCT模块以及演算控制装置，其中，扫描装置7对应于眼科探头设置，扫描装置7与演算控制装置、OCT模块相连。眼科探头部分包括照明光路、物镜L4、透镜L5以及光电转换单元6。光电转换单元6采用CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器)6。
照明光路包括照明光源1、照明光聚光镜L1、指示光源2、指示光聚光镜L2、滤光镜3、二向色镜4、物镜L4。照明光源1采用波长为600～800nm的范围可视区域的照明光。照明光聚光镜L1将照明光源1发出的连续光聚光，并使光源均匀的照射在眼底。也可以采用发光均匀的LED光源代替照明光源1和照明光聚光镜L1。指示光源2，对眼底检测时，起到固定视线的作用。指示光聚光镜L2将指示光源2发出的光聚光，并使指示光均匀的照射在眼底。也可以采用发光均匀的LED光源代替指示光源2和指示光聚光镜L2。滤光镜3设置在照明光聚光镜L1与二向色镜4之间，指示光源2和指示光聚光镜L2依次排布在滤光镜3的反射面的入射位，滤光镜3透过照明光且反射指示光至二向色镜4。优选的，当照明光源1采用的是红光，而指示光源2采用的是绿光时，滤光镜3采用红光透(射)绿光反(射)镜。若系统的光源采用近红外光，则二向色镜4采用可见光透(射)红外光反(射)镜。优选的，在滤光镜3和二向色镜4之间还设置有中继透镜L3。
人眼、物镜L4、透镜L5以及CCD 6形成了眼底成像光路。图3中，像5表示光线由眼底经物镜L4后所成的像，它作为物方再由透镜L5成像在CCD 6上。透镜L5以相对物镜成像光路由离轴设置的状态偏转一个角度的方式设置，该偏转角度使透镜L5的主光轴通过该像5的中心。
光路工作的基本原理如下。首先，在观察眼底时，点亮照明光源1，输出照明光。同时点亮指示光源2进行视线的固定。照明光经过照明光聚光镜L1聚集，然后经过滤光镜3、中继透镜L3和二向色镜4，再经物镜L4聚焦而入射到眼底，照亮眼底。入射到眼底的照明光于眼底成像并反射，而反射的光再经过物镜L4成像，所成的像5经过透镜L5，最后在CCD 6上成像。CCD 6将接收到的光学影像信号转换为数字电信号，并进一步生成眼底图像信号。
眼科探头成像系统采用了改进的离轴成像系统后，减小了以往OCT系统在CCD 6上成像时存在的各种像差，使得成像质量更好，由此也优化了系统的信号处理质量，从而有效提高了系统的检测效果。同时，在改进的离轴成像系统中，物方不是垂直于光轴，这使得到的图像会发生一定程度的畸变，但由于光束的同心性并不受到破坏，因此这种畸变像差不影响像的清晰度，只是在形状上造成失真。这种形状上的失真可以通过软件方法进行修正。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种眼科探头成像系统，包括OCT处理装置以及眼科探头，所述眼科探头包括照明光路、物镜(L4)、透镜(L5)以及光电转换单元(6)，来自照明光路的照明光经物镜(L4)聚焦射入眼底，反射后再通过物镜(L4)成像，所成的像(5)作为物方由所述透镜(L5)成像在光电转换单元(6)上，其特征在于：所述透镜(L5)以由相对所述物镜成像光路离轴设置的状态偏转一个角度的方式设置，该角度使所述透镜(L5)的主光轴通过所述像(5)的中心。
2.如权利要求1所述的眼科探头成像系统，其特征在于：所述照明光路包括依次排布的照明光源(1)、照明光聚光镜(L1)以及二向色镜(4)，照明光从所述二向色镜(4)射出后由所述物镜(L4)聚焦。
3.如权利要求2所述的眼科探头成像系统，其特征在于：所述照明光源(1)为近红外光源，所述二向色镜(4)为可见透红外反镜。
4.如权利要求2所述的眼科探头成像系统，其特征在于：所述照明光路还包括指示光源(2)、指示光聚光镜(L2)以及滤光镜(3)，所述滤光镜(3)设置在所述照明光聚光镜(L1)与所述二向色镜(4)之间，所述指示光源(2)和所述指示光聚光镜(L2)依次排布在所述滤光镜(3)的反射面的入射位，所述滤光镜(3)透过照明光且反射指示光至所述二向色镜(4)。
5.如权利要求4所述的眼科探头成像系统，其特征在于：所述照明光源(1)为红光源，指示光源(2)为绿光源，所述滤光镜(3)为红透绿反镜。
6.如权利要求2至5任意一项所述的眼科探头成像系统，其特征在于：还包括设置在所述照明光聚光镜(L1)和所述二向色镜(4)之间的中继透镜(L3)。
7.如权利要求1至5任意一项所述的眼科探头成像系统，其特征在于：所述光电转换单元(6)为电荷耦合器。
8.如权利要求1至5任意一项所述的眼科探头成像系统，其特征在于：所述OCT处理装置包括扫描装置(7)、OCT模块以及演算控制装置，所述扫描装置对应于所述眼科探头设置，所述扫描装置(7)与所述演算控制装置及所述OCT模块相连。
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