CN102389290B - 频域光学相干层析成像系统 - Google Patents
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Abstract
一种频域光学相干层析成像系统。主要解决了眼睛的OCT成像与像差测量的不同步问题。其特征在于：a、采用OCT成像模块和波前像差探测模块同时进行对眼睛成像和像差测量，OCT成像模块和波前像差探测模块分别采用两个不同波段的光源；b、两个不同波段的光束同时从眼睛(10)的同一位置入射，从眼睛(10)出射的反射光线中的两个不同波段的光束同时分别由OCT成像模块及波前像差探测模块获取；c、OCT成像采集程序和像差探测采集程序用一个触发信号控制同时运行。本发明实现了对眼睛OCT成像和像差测量的同步。
Description
技术领域
本发明涉及一种结合了人眼波前像差探测的频域光学相干层析成像方法及系统，实现了对人眼OCT成像和像差探测的同步测量。
背景技术
光学相干层析成像（optical coherence tomography, OCT）是一种基于光学干涉原理的新型成像技术。OCT可以探测生物组织中反向散射和反射光的干涉信号，从而在医学成像上具有独特优势，具有高分辨率、高信噪比、快速扫描和无损探测等特点。谱域OCT利用分光系统探测干涉光谱中各组成波长的信号强度，进过傅里叶变换的方法获取深度信息，从而避免了时域OCT中参考臂的机械运动，进一步提高了成像速度和探测灵敏度。OCT特别适合于眼科检查和诊断，因为眼睛从角膜到眼底由一系列的透光组织构成，形成了一条天然的光学探测通道。
眼睛是特殊的光学系统，由于它本身固有的结构缺陷，使得实际人眼存在不同程度的像差，包括离焦和像散等低阶像差，以及彗差、球差和其他非规则的高阶像差。这些像差影响视网膜的成像质量，使人眼的视觉低于衍射极限。在人眼的调节过程中，由于晶状体的位置、倾斜角度和前后表面曲率都可能发生改变，由此造成眼睛的像差，以及表征成像质量的点扩散函数和调制传递函数（MTF）存在差异。我们期望建立不同调节状态下的眼睛光学模型，而像差的测量将为模型眼的准确性提供实验验证。因此研究不同调节状态下的像差，使眼睛的形态学和光学特性相结合，将有助于我们深入了解眼睛的调节机制，以及调节对成像质量的影响。目前关于调节和像差的研究，一般仅涉及对眼睛施加一个调节刺激，测量眼睛在若干屈光状态下的像差情况。如利用自适应光学系统，研究单色像差对调节时间和调节速度等特性的影响。但是目前对调节的形态和像差相互关系的研究工作并不深入，尚没有仪器能同时测量眼前段的生理形态和全眼像差这两种不同特性。人眼在调节时晶状体是一个动态变化的过程，即使微小的移动和形状改变，都会引起像差的变化。因此，在研究调节和像差的相互关系时，两者测量的同步是非常必要的。
发明内容
为了解决眼睛的OCT成像与像差测量的不同步问题，本发明提供一种频域光学相干层析成像方法及系统，将OCT成像技术和像差测试技术进行系统整合，使两者的测试同步完成，即当人眼的调节状态动态变化时，能实时地同时测量得到像差和眼睛结构的变化，从而将眼睛的形态学和光学特性相结合展开研究。
本发明的技术方案是：一种频域光学相干层析成像方法，其特征在于：
a、采用OCT成像模块和波前像差探测模块同时进行对眼睛成像和像差测量，OCT成像模块和波前像差探测模块分别采用两个不同波段的光源；
b、两个不同波段的光束同时向眼睛的同一位置入射，从眼睛出射的反射光线中的两个不同波段的光束同时分别由OCT成像模块及波前像差探测模块获取；
c、OCT成像采集程序和像差探测采集程序用一个触发信号控制同时运行。
一种频域光学相干层析成像系统，包含OCT成像模块、波前像差探测模块、OCT成像模块的光路装置及波前像差探测模块的光路装置， OCT成像模块及波前像差探测模块分别采用宽带近红外光源及窄带近红外光源，OCT成像模块的光路装置与波前像差探测模块的光路装置之间设置有分束镜，所述的分束镜对宽带近红外光全反射，而对窄带近红外光全透射，OCT成像模块及波前像差探测模块的探测光经分束镜耦合为一束光进入眼睛，眼睛的反射光经分束镜分光，使宽带近红外光及窄带近红外光分别由OCT成像模块及波前像差探测模块获取。
所述的分束镜上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使两个不同波段的光束进行耦合和分光。
所述的OCT成像模块的光路装置主要由光线准直器、扫描反射镜及聚焦透镜组成，波前像差探测模块的光路装置主要由光源、准直透镜及半反半透镜组成，光源前方设置准直透镜及半反半透镜，半反半透镜相对光源的光束方向呈45°角布置，半反半透镜的两侧分别设有波前探测器及分束镜，分束镜与半反半透镜相对称，分束镜的另一侧依次设置聚焦透镜及扫描反射镜，扫描反射镜与分束镜平行。
所述的半反半透镜与分束镜之间设置有屈光补偿镜片。
本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，对OCT成像模块及波前像差探测模块采用不同波段的光源，将两个不同波段的光束进行耦合和分光，以使两光路互不干扰。实现了对眼睛OCT成像和像差测量的同步。利用分束镜将两种仪器进行结合使用，实现了像差探测光路与OCT成像光路的耦合和同步，结构简单。本发明将OCT成像技术和像差测试技术进行系统整合，使两者的测试同步完成，即当人眼的调节状态动态变化时，能实时地同时测量得到像差和眼睛结构的变化，从而将眼睛的形态学和光学特性相结合展开研究。
附图说明
附图1是本发明的工作原理图。
图中1-光线准直器，2-扫描反射镜，3-聚焦透镜，4-分束镜，5-光源，6-准直透镜，7-半反半透镜，8-波前探测器，9-屈光补偿镜片，10-眼睛，11-光纤。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1所示，一种频域光学相干层析成像方法，其特征在于：
a、采用OCT成像模块和波前像差探测模块同时进行对眼睛成像和像差测量，OCT成像模块和波前像差探测模块分别采用两个不同波段的光源；
b、两个不同波段的光束同时向眼睛10的同一位置入射，从眼睛(10)出射的反射光线中的两个不同波段的光束同时分别由OCT成像模块及波前像差探测模块获取；
c、OCT成像采集程序和像差探测采集程序用一个触发信号控制同时运行。
本发明对OCT成像模块及波前像差探测模块采用不同波段的光源，将两个不同波段的光束进行耦合和分光，以使两光路互不干扰。实现了对眼睛OCT成像和像差测量的同步。
由图1所示，一种频域光学相干层析成像系统，包含OCT成像模块、波前像差探测模块、OCT成像模块的光路装置及波前像差探测模块的光路装置，OCT成像模块及波前像差探测模块分别采用宽带近红外光源及窄带近红外光源，OCT成像模块的光路装置与波前像差探测模块的光路装置之间设置有分束镜4，所述的分束镜4对宽带近红外光全反射，而对窄带近红外光全透射，OCT成像模块及波前像差探测模块的探测光经分束镜4耦合为一束光进入眼睛10，眼睛10的反射光经分束镜4分光，使宽带近红外光及窄带近红外光分别由OCT成像模块及波前像差探测模块获取。利用分束镜4将两种仪器进行结合使用，实现了对眼睛OCT成像和像差测量的同步，结构简单。
由图1所示，所述的分束镜4上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使两个不同波段的光束进行耦合和分光。所述的光学薄膜根据红外光的波段进行选取。
由图1所示，OCT成像模块的光路装置主要由光线准直器1、扫描反射镜2及聚焦透镜3组成，波前像差探测模块的光路装置主要由光源5、准直透镜6及半反半透镜7组成，光源5前方设置准直透镜6及半反半透镜7，半反半透镜7相对光源5的光束方向呈45°角布置，半反半透镜7的两侧分别设有波前探测器8及分束镜4，分束镜4与半反半透镜7相对称，分束镜4的另一侧依次设置聚焦透镜3及扫描反射镜2，扫描反射镜2与分束镜4平行。OCT成像模块的探测光路由光纤11传输经光线准直器1、扫描反射镜2、聚焦透镜3及分束镜4聚焦到被测眼睛10的角膜，在OCT光路部分，探测光由光纤11传输，经过准直器1形成平行光出射。扫描反射镜2的作用是实现OCT光斑的横向扫描；设置聚焦透镜3的位置，使平行光束刚好聚焦到被测眼睛的角膜，实现对人眼前段的OCT成像。波前像差探测模块的光源5发出的光束经准直透镜6、半反半透镜7及分束镜4聚焦到视网膜，视网膜光点发出的光带有眼睛10的像差信息，在像差探测的光路部分，光源5发出的光束经准直透镜6准直，再由半反半透镜7反射，并透过分束镜4，入射到眼睛10。眼睛光学系统将入射光聚焦到视网膜，该视网膜光点发出的光再次通过眼睛10，将带有眼睛10的像差信息，并由波前探测器8获取，波前探测器8由透镜阵列和面CCD组成，本实施例中波前探测器8采用夏克-哈特曼波前探测器。
由图1所示，所述的半反半透镜7与分束镜4之间设置有屈光补偿镜片9。为了实现不同屈光度的人眼都能符合波前像差的测量要求，本发明在45度分束镜4后设置镜架，根据人眼屈光度的个体差异，放置不同屈光度数的镜片，以减小低阶像差对像差探测的影响。
Claims (3)
1.一种频域光学相干层析成像系统，包含OCT成像模块、波前像差探测模块、OCT成像模块的光路装置及波前像差探测模块的光路装置，其特征在于：OCT成像模块及波前像差探测模块分别采用宽带近红外光源及窄带近红外光源，OCT成像模块的光路装置与波前像差探测模块的光路装置之间设置有分束镜(4)，所述的分束镜(4)对宽带近红外光全反射，而对窄带近红外光全透射，OCT成像模块及波前像差探测模块的探测光经分束镜(4)耦合为一束光进入眼睛(10)，眼睛(10)的反射光经分束镜(4)分光，使宽带近红外光及窄带近红外光分别由OCT成像模块及波前像差探测模块获取；OCT成像模块的光路装置主要由光线准直器(1)、扫描反射镜(2)及聚焦透镜(3)组成，波前像差探测模块的光路装置主要由光源(5)、准直透镜(6)及半反半透镜(7)组成，光源(5)前方设置准直透镜(6)及半反半透镜(7)，半反半透镜(7)相对光源(5)的光束方向呈45°角布置，半反半透镜(7)的两侧分别设有波前探测器(8)及分束镜(4)，分束镜(4)与半反半透镜(7)相对称，分束镜(4)的另一侧依次设置聚焦透镜(3)及扫描反射镜(2)，扫描反射镜(2)与分束镜(4)平行。
2.根据权利要求1所述的频域光学相干层析成像系统，其特征在于：所述的分束镜(4)上至少一面镀有光学薄膜，所述的光学薄膜能够使两个不同波段的光束进行耦合和分光。
3.根据权利要求1或2所述的频域光学相干层析成像系统，其特征在于：所述的半反半透镜(7)与分束镜(4)之间设置有屈光补偿镜片(9)。
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