CN103054550A - 一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，主要包括线光束生成模块、分光模块、扫描模块、成像模块、输出模块以及波前探测与校正模块，所述信标发出光束经准直透镜准直扩束为平行光束，依次经过分束镜、缩束扩束元件组一、波前校正器、缩扩束元件组二后从波前探测与校正模块出射，然后经扫描模块传播进入人眼，进入的光被人眼视网膜反射后，携带人眼像差信息，沿原路返回，通过分光模块偏转反射，经分束镜反射后，经缩扩束元件组三后进入波前探测器，波前探测器将接收到的人眼像差信息传递给波前处理机，波前处理机产生控制波前校正器的控制电压，并将控制电压传给波前校正器，实时地校正人眼像差，增加成像图像的分辨率和对比度。
Description
技术领域
本发明涉及自适应波前探测与校正技术领域，属于人眼视网膜成像医疗设备制造技术领域，具体是一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统。
背景技术
中国专利“一种线扫描共焦检眼镜的系统和方法”授权号ZL201010595574.X中，介绍了一种基于线扫描的激光共焦检眼镜系统，包括线光束生成模块、分光模块、扫描模块、成像模块以及输出模块，线扫描共焦检眼镜对线光束进行一维空间扫描照明眼底视网膜，同时使用线探测器对从眼底视网膜反射回的非扫描线光束成像，系统仅使用一个扫描振镜和一个线探测器，活动部件数目少；同时，共焦狭缝和眼底视网膜平面共轭，排除了非视网膜平面杂散光对成像质量的影响，实现了共焦成像原理的高分辨率。该系统结构简单、制造简便、光路短适宜调节、小巧适用、稳定性好以及成像速度快，对于视网膜成像具有重大的应用价值。但是，作为检眼镜光学系统重要组成部分的人眼本身并不是一个完美的光学系统，它给成像系统带来各种像差，严重降低成像质量，使得实际系统获取的图像分辨率往往较低，从而很难观测到活体人眼视网膜的精细结构。
自适应光学技术是国外70年代才开始发展起来的光学新技术，它通过实时探测控制—校正光学系统的动态波前误差，使光学系统具有自动适应外界条件变化从而始终保持最佳工作状态的能力，能够实时地对动态像差进行校正，从而大大提高了成像分辨率。将自适应光学技术应用于人眼成像，可以校正时间和空间上都随机变化的活体人眼动态像差，从而能够实现对活体人眼视网膜的高分辨力成像。
发明内容
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，改善线扫描共焦检眼镜系统受人眼动态像差影响造成的分辨率不总，通过加入自适应光学技术对人眼波前像差进行实时探测与校正，从而提高线扫描共焦检眼镜系统的眼底视网膜图像质量。
本发明所述一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，主要包括线光束生成模块、分光模块、扫描模块、成像模块、输出模块以及波前探测与校正模块，波前探测与校正模块包括信标、准直透镜、分束镜、波前探测器、波前校正器、波前处理机以及一系列缩束扩束元件组；所述信标发出光束经准直透镜准直扩束为平行光束，依次经过分束镜、缩束扩束元件组一、波前校正器、缩束扩束元件组二后从波前探测与校正模块出射，然后经扫描模块传播进入人眼，并在视网膜上汇聚成一个点，进入的光被人眼视网膜反射后，携带人眼像差信息，沿原路返回，通过分光模块偏转反射，经分束镜反射后，经缩束扩束元件组三进入波前探测器，波前探测器将接收到的人眼像差信息传递给波前处理机，波前处理机产生控制波前校正器的控制电压，并将控制电压传给波前校正器，实时地校正人眼像差，增加成像图像的分辨率和对比度。
所述信标是激光光源、或发光二极管、或超辐射发光二极管。
所述波前传感器是光栅剪切干涉波前传感器、哈特曼波前传感器、波前曲率传感器、外差点衍射干涉传感器或四棱锥波前传感器。
所述波前校正器是连续表面分立压电驱动变形镜、分立表面压电驱动变形镜、微电子机械系统分立表面变形镜、薄膜变形镜、双压电片变形镜或液晶空间光调制器。
所述波前处理机是模拟控制电路或数字计算机。
所述缩束扩束元件组是由两片透镜组成的透射式缩束扩束系统，或由两面球面反射镜组成的反射式缩束扩束系统。
所述分束镜是二向色分束平片或二向色分束棱镜。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
将自适应光学技术引入线扫描共焦检眼镜中，波前探测器实时探测人眼动态波前像差，波前像差经波前处理机处理后控制波前校正器对带有波前像差的入射波前进行实时校正，使得线探测器探测的波前为不含人眼像差的波前，从而获得比无像差校正能力的线扫描共焦检眼镜更高分辨率和对比度的视网膜图像。
附图说明
图1为本发明一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统结构图；
图2为本发明一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统的光路示意图；图中：2为分光镜，4为人眼，100为点光源，110为准直扩束装置，120为线光束变换装置，700为信标，710为准直透镜，720-1为分束镜，720-2为分束镜，730为缩束扩束元件组一，740为波前校正器，750为平面反射镜，760为缩束扩束元件组二，300为扫描振镜，310为照明物镜组，770为缩束扩束元件组三，780为波前探测器，500为成像物镜，510为共焦狭缝，520为线探测器。
图3为本发明一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统的波前像差探测与校正流程图。
具体实施方案
下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。
如图1所示,为本发明一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统结构图，主要包括线光束生成模块1、分光模块2、扫描模块3、成像模块5、输出模块6以及波前探测与校正模块7。
波前探测与校正模块7,包括信标700、准直透镜710、分束镜720-1与720-2、缩束扩束元件组一730、波前校正器740、平面反射镜750、缩束扩束元件组二760、缩束扩束元件组三770、波前探测器780以及波前处理机790。信标700发出的光束用于波前像差探测，信标700发出的光束经准直透镜710准直后变换为平行光束，平行光束经分束镜720-1反射后经分光模块2直接透射传播，依次经缩束扩束元件组一730、波前校正器740、平面反射镜750、缩束扩束元件组二760后出射，然后经扫描模块3传播进入人眼4，并在视网膜上汇聚成一个点，进入的光被人眼4视网膜反射后，携带人眼像差信息，沿原路返回，通过分光模块2偏转反射，经分束镜720-2反射后，经缩扩束元件组三770后进入波前探测器780，波前探测器780将接收到的人眼像差信息传递给波前处理机790，波前处理机790产生控制波前校正器的控制电压，并将控制电压传给波前校正器740。
图2所示为本发明一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统的光路示意图。虚线所示为系统主光轴，所有元件均沿主光轴排列，通光口径等高同心，光束均沿系统主光轴传播，图中均为示意性质，不表示真实的光学设计参数。
信标为激光光源、或发光二极管、或超辐射发光二极管，本实施例中采用的是激光光源，波长为680nm的近红外光。
准直透镜为单凸透镜、或为双胶合透镜，本实施例采用一个焦距为20mm的单凸透镜。
分束镜为二向色分束平片或二向色分束棱镜，本实施例中采用二向色分束平片。
缩束扩束元件组为由两片透镜组成的透射式缩束扩束系统，或由两面球面反射镜组成的反射式缩束扩束系统，本实施例中采用由两片透镜组成的透射式缩束扩束系统，缩束扩束元件组用于改变光束大小，使之与光学元件孔径匹配。
波前传感器为光栅剪切干涉波前传感器、或哈特曼波前传感器、或波前曲率传感器、或外差点衍射干涉传感器、或四棱锥波前传感器，本实施例中采用哈特曼波前传感器。
波前校正器为连续表面分立压电驱动变形镜、或分立表面压电驱动变形镜、或微电子机械系统分立表面变形镜、或薄膜变形镜、或双压电片变形镜、或液晶空间光调制器，本实施例中采用微电子机械系统分立表面变形镜。
波前处理机可以是模拟控制电路或数字计算机，本实施例中采用数字计算机。
如图3所示，为本发明一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统的波前像差探测与校正流程图。携带人眼波前像差信息的散射光沿原光路返回到达波前探测器780，波前探测器780将探测到的包含人眼波前像差信息的信号传递给波前处理机790，经波前复原计算人眼波前像差，再由控制算法计算补偿波前畸变所需的控制信号，再将控制信号分别输出给波前校正器740，即可实时校正人眼像差。
本发明并不局限与上述实例，本领域一般技术人员可以根据本发明公开的内容采用多种实施方式实现本发明。
Claims (7)
1.一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，主要包括线光束生成模块、分光模块、扫描模块、成像模块、输出模块以及波前探测与校正模块，其特征在于：波前探测与校正模块包括信标、准直透镜、分束镜、波前探测器、波前校正器、波前处理机以及一系列缩束扩束元件组；所述信标发出光束经准直透镜准直扩束为平行光束，依次经过分束镜、缩束扩束元件组一、波前校正器、缩束扩束元件组二后从波前探测与校正模块出射，然后经扫描模块传播进入人眼，并在视网膜上汇聚成一个点，进入的光被人眼视网膜反射后，携带人眼像差信息，沿原路返回，通过分光模块偏转反射，经分束镜反射后，经缩束扩束元件组三进入波前探测器，波前探测器将接收到的人眼像差信息传递给波前处理机，波前处理机产生控制波前校正器的控制电压，并将控制电压传给波前校正器，实时地校正人眼像差，增加成像图像的分辨率和对比度。
2.根据权利要求1所述一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，其特征在于：所述信标是激光光源、或发光二极管、或超辐射发光二极管。
3.根据权利要求1所述一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，其特征在于：所述波前传感器是光栅剪切干涉波前传感器、哈特曼波前传感器、波前曲率传感器、外差点衍射干涉传感器或四棱锥波前传感器。
4.根据权利要求1所述一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，其特征在于：所述波前校正器是连续表面分立压电驱动变形镜、分立表面压电驱动变形镜、微电子机械系统分立表面变形镜、薄膜变形镜、双压电片变形镜或液晶空间光调制器。
5.根据权利要求1所述一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，其特征在于：所述波前处理机是模拟控制电路或数字计算机。
6.根据权利要求1所述一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，其特征在于：所述缩束扩束元件组是由两片透镜组成的透射式缩束扩束系统，或由两面球面反射镜组成的反射式缩束扩束系统。
7.根据权利要求1所述一种基于自适应光学的线扫描共焦检眼镜系统，其特征在于：所述分束镜是二向色分束平片或二向色分束棱镜。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150506 Termination date: 20220117 |