CN102885607B - 一种眼部成像的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种眼部成像的系统和方法，涉及眼科光学仪器领域，旨在去除眼部检查拍摄的鬼影，高质量成像。装置包括光源模块（101）、分光模块（102）、共用光路模块（103）、眼睛（104）、眼底（105）、图像接收器（106）、运动光学模块（107）、观测光阑（108）、光源供电模块（201）、图像接收器驱动模块（202）、控制处理显示模块（203）、运动驱动模块（204）。运动光学模块（107）至少包含分光模块（102），运动驱动模块（204）连接并驱动运动光学模块（107），使照明光线扫描眼睛（104）后反射到图像接收器（106）曝光，并被控制处理显示模块（203）拼接成像，主要用于眼底检查。
Description
技术领域
本发明涉及眼科光学仪器领域，具体涉及一种眼部成像的系统和方法。
背景技术
目前针对眼部检测或照相的光学仪器，一般包括照明光路和观测光路，照明光路用来照亮被观察者的眼睛，其反射回来的光线再通过观测光路照射到观察者的眼部或观测装置上，以用于观察和拍摄眼睛包括眼底的健康状况。
但是由于患者眼睛结构复杂，具体生理组织情况也多种多样，尤其是光学仪器用于观察和拍照时，很多情况下角膜及接眼物镜等的多余反射光经过光学仪器后会形成鬼影，从而降低了观察和拍摄的整体图像质量，因此就很有必要在整个光学系统中消除鬼影及各种杂散光。
现有的眼部成像光学仪器多采用黑点板或环形光阑的办法消除鬼影和杂光，具体来讲，这些装置存在以下缺陷：
1. 不能完全消除鬼影和杂光，得到的图像质量仍然较差。
2. 照明光路和观测光路分别独立，成本较高。
3. 消除鬼影和杂光的光学结构相对复杂，体积比较庞大。
4. 采用环形光阑时，光源利用率较低，所以能耗相对较大。
5. 进入患者眼内的光通量较多，容易造成就诊者的眼部不适。
目前市场上仍未见到克服以上缺陷，成像质量更高、结构相对简单、成本低、能耗少且对患者眼部副作用小的消除鬼影效果更好的成像系统和方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种市场上从未见到的能克服这些缺陷、功能实用、性能良好的眼部成像系统和方法。
本发明采用以下技术方案：
系统包括光源模块101、分光模块102、共用光路模块103、眼睛104、眼底105、图像接收器106、光源供电模块201、图像接收器驱动模块202、控制处理显示模块203。其创造性的发明内容在于设置了运动光学模块107、运动驱动模块204；所述运动光学模块107至少包括了所述分光模块102；所述运动驱动模块204连接所述运动光学模块107，以直接控制所述运动光学模块107沿所述共用光路模块103、图像接收器106所形成的主光轴完成径向运动；所述光源模块101发出的光线经所述分光模块102、共用光路模块103对所述眼睛104进行扫描，形成核心扫描区域100，所述核心扫描区域100反射回来的光线经共用光路模块103、分光模块102到达所述图像接收器106以进行成像。
在所述图像接收器106是面阵传感器时，所述运动光学模块107可以只包括所述分光模块102，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在所述图像接收器106是面阵传感器时，所述运动光学模块107可以包括所述分光模块102、光源模块101，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在所述图像接收器106是面阵传感器时，所述运动光学模块107可以包括所述分光模块102、图像接收器106，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在所述图像接收器106是面阵传感器作为线阵传感器使用时，所述运动光学模块107可以包括所述分光模块102、光源模块101、图像接收器106，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在所述图像接收器106是面阵传感器时，所述图像接收器106与所述分光模块102之间可以设置有观测光阑108，所述运动光学模块107可以包括所述分光模块102、观测光阑108，所述图像接收器（106）可以部分或全部曝光。
在所述图像接收器106是面阵传感器时，所述图像接收器106与所述分光模块102之间可以设置有观测光阑108，所述运动光学模块107可以包括所述分光模块102、观测光阑108、图像接收器106，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在所述图像接收器106是面阵传感器时，所述图像接收器106与所述分光模块102之间可以设置有观测光阑108，所述运动光学模块107内可以包括所述分光模块102、观测光阑108、所述光源模块101，所述图像接收器（106）可以部分或全部曝光。
在这些情况下，所述图像接收器106的面阵传感器可以部分或全部曝光，以将光信号转化为电子信号；所述图像接收器106与所述图像接收器驱动模块202、控制处理显示模块203顺序进行信号连接，所述控制处理显示模块203可以拼接所述图像接收器驱动模块202传来的所述核心曝光区域200的电子信号信息以形成更大区域的眼部图像300的全部或部分，并处理、记录或显示出来。
还有当所述图像接收器106是线阵传感器时，所述运动光学模块107可以包括所述分光模块102、图像接收器106。
以上情况中，当所述分光模块102与所述光源模块101的距离发生变化时，所述光源供电模块201可以与运动驱动模块204直接进行同步信号连接，以根据所述运动光学模块107的位置补偿所述光源模块101的亮度；或者还可以由所述控制处理显示模块203连接所述光源供电模块201和所述运动驱动模块204，以控制所述光源供电模块201的光强补偿与所述运动光学模块102的运动同步；或者还可以利用所述控制处理显示模块203调节处理所述图像接收器106传来的所述核心曝光区域200的电子信号，以进行亮度补偿。
还有当所述图像接收器106是线阵传感器时，所述运动光学模块107可以包括所述分光模块102、光源模块101、所述图像接收器106。
所述图像接收器106是线阵传感器的情况下，可以全部曝光，以将光信号转化为电子信号，所述图像接收器106与所述图像接收器驱动模块202、控制处理显示模块203顺序进行信号连接，所述控制处理显示模块203可以拼接所述图像接收器驱动模块202传来的所述核心曝光区域200的电子信号信息以形成更大区域的眼部图像300的全部或部分，并处理、记录或显示出来。
所述光源模块101在包括光源器件的基础上，还可以全部或部分包括聚光镜组、匀光器件、照明光阑。所述光源模块101的出射光线优选地可以形成带状光源。所述分光模块102可以是分光棱镜，也可以是平面分光镜，以按一定比例来反射和透射光线。所述共用光路模块103可以包括投射镜组和接眼物镜。
所述运动光学模块107的运动优选地可以是匀速运动，以实现对所述眼睛104的照明效果均匀、曝光效果均匀和成像效果均匀。所述运动光学模块107的运动可以是单向一次运动，也可以是往复运动。所述控制处理显示模块203还可以与所述运动驱动模块204进行信号连接，以控制所述运动驱动模块204去驱动所述运动光学模块107的运动。
所述光源模块101发出的光线经所述分光模块102、共用光路模块103还可以优选地对所述眼底105进行扫描照射。
本发明采用新的创新技术方案后，经试验，反射回到所述图像接收器件106的光线中杂散光较少，很难再形成鬼影。
其显著的优点和有益效果，具体还体现在以下几个方面：
1．因为采用了移动的光学模块，所以得以实现了小光束扫描，从而可以利用窄缝消除了多余光线对眼睛暂时不曝光部位的照射，从源头上入手，消除了可能的多余杂光，可获得良好的观察和拍摄图像。
2．因为采用了移动的光学模块，所以得以实现了小光束曝光和小核心区域读取转换信号，从而进一步消除了光线在经过光学仪器和眼睛所组成的系统中传播时，各种漫反射、系统误差所形成的多余杂光，进一步保证了图像质量。
3．照明和观测成像光路是在尽可能简洁的共用光路上实现。
4．所用光学器件较少，易于实现，成本较低。
5．控制简单，控制误差较小。
6．需要的光线可以较少，所以光源的耗电和散热也可以得到一定幅度的降低。
7．可以使用带状光源为患者眼睛进行照明，进入患者眼睛的光通量较少，可以大量减少光线对患者眼镜的刺激，使得患者在检查时较为舒适，患者易于适应。
附图说明
图1是本发明实施例的一种总原理图。
图2是本发明采用面阵传感器时，分光模块运动的实施例光路部分总示意图。
图3是本发明采用面阵传感器时，分光模块、光源模块运动的实施例部分光路示意图。
图4是本发明采用面阵传感器时，分光模块、面阵传感器运动的实施例部分光路示意图。
图5是本发明采用面阵传感器时，分光模块、光源模块、面阵传感器运动的实施例部分光路示意图。
图6是本发明面阵传感器前面有观测光阑时，分光模块、观测光阑运动的实施例光路部分示意图。
图7是本发明面阵传感器前面有观测光阑时，分光模块、观测光阑、面阵传感器运动的实施例光路部分示意图。
图8是本发明面阵传感器前面有观测光阑时，分光模块、观测光阑、光源模块运动的实施例光路部分示意图。
图9是本发明采用线阵传感器时，分光模块、线阵传感器运动的实施例光路部分示意图。
图10是本发明采用线阵传感器时，分光模块、线阵传感器、光源模块运动的实施例光路部分示意图。
图11是眼底正面照明扫描示意图。
图12是采用面阵传感器时，光带成像而面阵传感器全部或部分曝光的示意图。
图13是采用线阵传感器时，光带成像而线阵传感器全部曝光的示意图。
图14是控制处理显示模块最终成像的示意图
图1-14中：光源模块101、分光模块102、共用光路模块103、眼睛104、眼底105、图像接收器106、运动光学模块107、观测光阑108、核心扫描区域100；光源供电模块201、图像接收器驱动模块202、控制处理显示模块203、运动驱动模块204、核心曝光区域200；眼部图像300。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式再做进一步阐述：
在图1本发明实施例的一种原理图中，系统包括由光源模块101、分光模块102、共用光路模块103、眼睛104、眼底105、图像接收器106；光源供电模块201、图像接收器驱动模块202、控制处理显示模块203。同时设置了运动光学模块107、运动驱动模块204，此图中运动光学模块107仅包括所述分光模块102为代表，来说明设施过程，换句话说，所述运动光学模块107至少包括所述分光模块102，是一个最小配置。
所述运动驱动模块204与所述运动光学模块107相连接，以直接控制所述运动光学模块107沿所述共用光路模块103、图像接收器106所形成的主光轴完成径向运动；所述光源模块101发出的光线经所述分光模块102、共用光路模块103对所述眼睛104进行扫描，反射回来的光线经共用光路模块103、分光模块102到达所述图像接收器106以进行成像。
所述运动光学模块107的运动可以是匀速运动，以实现所述眼睛104的照明和成像效果均匀。所述运动光学模块107的运动可以是单向一次运动，也可以是往复运动。进一步地，也可以由所述控制处理显示模块203可以与所述运动驱动模块204进行信号连接，以控制所述运动驱动模块204去驱动所述运动光学模块107的运动。
所述光源模块101在包括光源器件的基础上，还可以全部或部分包括聚光镜组、匀光器件、照明光阑。所述光源模块101的出射光线优选地可以形成带状光源。
所述分光模块102可以是分光棱镜，也可以是平面分光镜。平面分光镜等分光器件的情况，本专业领域的技术人员应该能够理解其他分光器件也可以按一定比例来反射和透射光线。
所述共用光路模块103可以包括投射镜组和接眼物镜。
所述光源模块101发出的光线经所述分光模块102、共用光路模块103还可以优选地对所述眼底105进行扫描照射，也就是说本发明可以用于对所述眼睛104的各个部位进行检查或拍摄，也可以重点地用于眼底检查或拍摄。
这些创新内容对于以下图1-10的实施例都是适用的。
在图2的实施例中，所述图像接收器106是面阵传感器，所述运动光学模块107包括所述分光模块102，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在图3的实施例中，所述图像接收器106是面阵传感器，所述运动光学模块107包括所述分光模块102、光源模块101，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在图4的实施例中，所述图像接收器106是面阵传感器，所述运动光学模块107包括所述分光模块102、图像接收器106，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在图5的实施例中，所述图像接收器106是面阵传感器，所述运动光学模块107包括所述分光模块102、光源模块101、图像接收器106，所述图像接收器106作为线阵传感器使用，可以部分或全部曝光。
在图6的实施例中，所述图像接收器106是面阵传感器，所述图像接收器106与所述分光模块102之间可以设置有观测光阑108，所述运动光学模块107包括所述分光模块102、观测光阑108，所述图像接收器（106）可以部分或全部曝光。
在图7的实施例中，所述图像接收器106是面阵传感器，所述图像接收器106与所述分光模块102之间可以设置有观测光阑108，所述运动光学模块107包括所述分光模块102、观测光阑108、图像接收器106，所述图像接收器106可以部分或全部曝光。
在图8的实施例中，所述图像接收器106是面阵传感器，所述图像接收器106与所述分光模块102之间可以设置有观测光阑108，所述运动光学模块107包括所述分光模块102、观测光阑108、所述光源模块101，所述图像接收器（106）可以部分或全部曝光。
在图1-8的实施例的情况下，所述图像接收器106的面阵传感器都可以部分或全部曝光，将光信号转化为电子信号；所述图像接收器106与所述图像接收器驱动模块202、控制处理显示模块203顺序进行信号连接，所述控制处理显示模块203可以拼接所述图像接收器驱动模块202传来的所述核心曝光区域200的电子信号信息以形成更大区域的眼部图像300的全部或部分，并处理、记录或显示出来。
在图9的实施例中，所述图像接收器106是线阵传感器，所述运动光学模块107包括所述分光模块102、图像接收器106。
以上情况中，在图2、4、6、7或9的实施例中，当所述分光模块102与所述光源模块101的距离发生变化时，所述光源供电模块201可以与运动驱动模块204直接进行同步信号连接，以根据所述运动光学模块107的位置补偿所述光源模块101的亮度；或者还可以由所述控制处理显示模块203连接所述光源供电模块201和所述运动驱动模块204，以控制所述光源供电模块201的光强补偿与所述运动光学模块102的运动同步；或者还可以利用所述控制处理显示模块203调节处理所述图像接收器106传来的所述核心曝光区域200的电子信号，以进行亮度补偿。
在图10的实施例中，所述图像接收器106是线阵传感器，所述运动光学模块107包括所述分光模块102、光源模块101、所述图像接收器106。
图9-10的实施例中，所述图像接收器106是线阵传感器的情况下，可以全部曝光，将光信号转化为电子信号，所述图像接收器106与所述图像接收器驱动模块202、控制处理显示模块203顺序进行信号连接，所述控制处理显示模块203可以拼接所述图像接收器驱动模块202传来的所述核心曝光区域200的电子信号信息以形成更大区域的眼部图像300的全部或部分，并处理、记录或显示出来。
图11中，对照明扫描光线在所述眼底105的扫描实施过程进行了图示，图中优选地显示的是带状扫描。在每一时刻，使尽可能少的光线照射到所述眼底105上尽可能少的部位，清楚地显示出几乎没有杂散光照射到所述眼底105上；除所述核心扫描区域100外，所述眼底105两侧的其他部位几乎得不到任何照射。
图12中，当所述图像接收器106是面阵传感器时，其全部或部分曝光，形成所述核心曝光区域200，后续对所述图像接收器106转换出的电子信号读取时，只读取所述核心曝光区域200的信号，从而避免了读取所述核心曝光区域200之外的任何信号，对所述眼睛104上所述核心扫描区域100外经漫反射传播来的其他角度光线进行了屏蔽，也切除了光学系统自身的一些杂散光。
图13中，当所述图像接收器106是线阵传感器时，其全部曝光，都只会形成所述核心曝光区域200，道理是一样的。
图14中，是经所述控制处理显示模块203拼接合成的所述眼部图像300，示意性地表示出了“由多帧图像中不带鬼影的多个曝光带组合形成了新的一帧完整的不带鬼影的所述眼部图像300”。
Claims (21)
1.一种眼部成像的系统，系统包括光源模块(101)、分光模块(102)、共用光路模块(103)、图像接收器(106)、光源供电模块(201)、图像接收器驱动模块(202)、控制处理显示模块(203)，其特征在于，
还设置有运动光学模块(107)、运动驱动模块(204)；
所述运动光学模块(107)至少包括所述分光模块(102)；
所述运动驱动模块(204)连接所述运动光学模块(107)，以直接控制所述运动光学模块(107)沿所述共用光路模块(103)、图像接收器(106)所形成的主光轴的径向运动；
所述光源模块(101)发出的光线经所述分光模块(102)、共用光路模块(103)对被测者眼睛进行扫描，形成了核心扫描区域(100)，所述核心扫描区域(100)反射回来的光线经所述共用光路模块(103)、分光模块(102)到达所述图像接收器(106)以进行成像。
2.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是面阵传感器时，所述运动光学模块(107)内只包括所述分光模块(102)，所述图像接收器(106)部分或全部曝光。
3.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是面阵传感器时，所述运动光学模块(107)内包括所述分光模块(102)、光源模块(101)，所述图像接收器(106)部分或全部曝光。
4.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是面阵传感器时，所述运动光学模块(107)内包括所述分光模块(102)、图像接收器(106)，所述图像接收器(106)部分或全部曝光。
5.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是面阵传感器时，作为线阵传感器使用，所述运动光学模块(107)内包括所述分光模块(102)、光源模块(101)、图像接收器(106)，所述图像接收器(106)部分或全部曝光。
6.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是面阵传感器时，所述图像接收器(106)与所述分光模块(102)之间设置有观测光阑(108)，所述运动光学模块(107)内包括所述分光模块(102)、观测光阑(108)，所述图像接收器(106)部分或全部曝光。
7.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是面阵传感器时，所述图像接收器(106)与所述分光模块(102)之间设置有观测光阑(108)，所述运动光学模块(107)内包括所述分光模块(102)、观测光阑(108)、图像接收器(106)，所述图像接收器(106)部分或全部曝光。
8.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是面阵传感器时，所述图像接收器(106)与所述分光模块(102)之间设置有观测光阑(108)，所述运动光学模块(107)内包括所述分光模块(102)、观测光阑(108)、所述光源模块(101)，所述图像接收器(106)部分或全部曝光。
9.根据权利要求2、3、4、5、6、7或8所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是面阵传感器时，在部分或全部曝光后，将光信号转化为电子信号，所述图像接收器(106)与所述图像接收器驱动模块(202)、控制处理显示模块(203)顺序进行信号连接，所述控制处理显示模块(203)拼接所述图像接收器驱动模块(202)传来的所述核心曝光区域(200)的电子信号信息以形成更大区域的眼部图像(300)的全部或部分，并处理、记录或显示出来。
10.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是线阵传感器时，所述运动光学模块(107)内包括所述分光模块(102)、图像接收器(106)。
11.根据权利要求2、4、6、7或10所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述光源供电模块(201)与运动驱动模块(204)直接进行同步信号连接，以根据所述运动光学模块(107)的位置补偿所述光源模块(101)的亮度；或者由所述控制处理显示模块(203)连接所述光源供电模块(201)和所述运动驱动模块(204)，以控制所述光源供电模块(201)的光强补偿与所述运动光学模块(102)的运动同步；或者利用所述控制处理显示模块(203)调节处理所述图像接收器(106)传来的所述核心曝光区域(200)的电子信号，以进行亮度补偿。
12.根据权利要求1所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是线阵传感器时，所述运动光学模块(107)内包括所述分光模块(102)、光源模块(101)、图像接收器(106)。
13.根据权利要求10或12所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述图像接收器(106)是线阵传感器时，全部曝光，将光信号转化为电子信号，所述图像接收器(106)与所述图像接收器驱动模块(202)、控制处理显示模块(203)顺序进行信号连接，所述控制处理显示模块(203)拼接所述图像接收器驱动模块(202)传来的所述核心曝光区域(200)的电子信号信息以形成更大区域的眼部图像(300)的全部或部分，并处理、记录或显示出来。
14.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或12所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述光源模块(101)在包括光源器件的基础上，全部或部分包括聚光镜组、匀光器件、照明光阑。
15.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或12所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述光源模块(101)的出射光线形成带状光源。
16.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或12所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述分光模块(102)是分光棱镜，或者是平面分光镜，以按一定比例来反射和透射光线。
17.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或12所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述共用光路模块(103)包括投射镜组和接眼物镜。
18.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或10所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述运动光学模块(107)的运动是匀速运动，以实现对被测者眼睛的照明效果均匀、曝光效果均匀和成像效果均匀。
19.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或12所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述运动光学模块(107)的运动是单向一次运动，或者是往复运动。
20.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或12所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述控制处理显示模块(203)与所述运动驱动模块(204)进行信号连接，并控制所述运动驱动模块(204)去驱动所述运动光学模块(107)的运动。
21.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或12所述的眼部成像的系统，其特征在于，所述光源模块(101)发出的光线经所述分光模块(102)、共用光路模块(103)对被测者眼底进行扫描照射。
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