CN107361739B - 一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，包括准直光模块、线光束生成模块、扫描模块、物镜模块、调焦模块、成像模块，瞳孔成像与眼底成像共用同一共焦成像光路。光源经准直光模块扩展得到准直光束；准直光束通过线光束生成模块得到线光束；线光束输入扫描模块得到一维扫描线；一维扫描线通过物镜模块扫描被测者的瞳孔或眼底得到扫描信息；扫描信息反射通过物镜模块与扫描模块传输至成像模块；成像模块将扫描信息转化为可识别的图像数据信息；调焦模块调节物镜模块的焦点与被测者眼球之间的相对位置。本发明整合传统上分离的瞳孔成像和眼底成像的光路，增大调焦范围和成像深度，同时简化整体光路结构，减小设备体积，降低设备成本。

Description

一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统

技术领域

本发明涉及一种光学成像系统，尤其涉及一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统。

背景技术

瞳孔成像用于追踪眼球，为眼底成像提供辅助定位功能。一般的临床步骤是成像系统在锁定眼球位置后，再进行眼底成像。普通的眼底成像采用传统的广角眼底照相机，但广角方法探测中引入大量杂散光，导致其成像分辨率和对比度均较低。

高分辨率眼底成像一般采用点扫描共焦的方法，因其探测器过滤扫描样本内的非焦平面上的杂散光，从而提高了成像分辨率和对比度。传统上瞳孔成像的光路和点扫描眼底成像的光路是分离的，因为点扫描眼底成像需要逐点二维扫描以实现高分辨率，帧频速度低，不能满足瞳孔成像的速度要求。

为了在保持高分辨率成像的前提下增加眼底成像的速度，一种线扫描共焦的方法被提出；线扫描共焦只需要一维扫描，在一个维度上排除非焦平面上的杂散光，实现非常接近点扫描共焦的高分辨率成像。由于只采用一维扫描，帧频速度显著提高；虽然线扫描共焦方法的帧频速度能够满足瞳孔成像的速度要求，但传统上线扫描眼底成像系统的物镜调焦范围较小，并没有利用其进行瞳孔成像的尝试，为此瞳孔成像的光路仍然需要单独设计，相应地加大了眼底成像的设备体积，进而提高设备成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，本发明整合了传统上分离的瞳孔成像和眼底成像的光路，简化了整体光路结构，减小了设备体积，降低了设备成本。

本发明提供一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，包括准直光模块、线光束生成模块、扫描模块、物镜模块、调焦模块、成像模块，瞳孔与眼底共用同一共焦成像光路；

其中，光源经所述的准直光模块扩展得到准直光束；所述的准直光束通过所述的线光束生成模块得到线光束；所述的线光束输入所述的扫描模块得到一维扫描线；所述的一维扫描线通过所述的物镜模块扫描被测者的瞳孔或眼底得到扫描信息；所述的扫描信息反射并通过所述的物镜模块与所述的扫描模块传输至成像模块；所述的成像模块将所述的扫描信息转化为可识别的图像数据信息；所述的调焦模块调节所述的物镜模块的焦点与被测者眼球之间的相对位置。

进一步地，所述的准直光模块包括准直透镜；所述的准直光束具体为圆形准直光束。

进一步地，还包括输出模块，所述的输出模块包括图像采集接口；所述的图像采集接口将所述的图像数据信息转换为采集图像。

进一步地，所述的输出模块还包括图像处理模块；所述的图像处理模块对所述的采集图像进行亮度与对比度调节。

进一步地，所述的线光束生成模块包括柱镜与线性反射镜，或者狭缝；所述的准直光束通过所述的线光束生成模块得到所述的线光束。

进一步地，所述的物镜模块具体包括扫描透镜组、非球面眼科镜；所述的一维扫描线通过所述的扫描透镜组与所述的非球面眼科镜直至被测者眼球；所述的调焦模块调整所述的扫描透镜组与所述的非球面眼科镜之间相对距离。

进一步地，所述的成像模块包括成像透镜与线探测器；所述的扫描信息通过所述的成像透镜输入所述的线探测器中；所述的线探测器采集来自扫描方向上焦平面的扫描信息，所述的线探测器将所述的扫描信息的光信号转换成电信号；所述的电信号通过所述的图像采集接口采集。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，包括准直光模块、线光束生成模块、扫描模块、物镜模块、调焦模块、成像模块，瞳孔与眼底共用同一共焦成像光路。其中，光源经准直光模块扩展得到准直光束；准直光束通过线光束生成模块得到线光束；线光束输入扫描模块得到一维扫描线；一维扫描线通过物镜模块扫描被测者的瞳孔或眼底得到扫描信息；扫描信息反射并通过物镜模块与扫描模块传输至成像模块；成像模块将扫描信息转化为可识别的图像数据信息；调焦模块调节物镜模块内物镜的焦点与被测者眼球之间的相对位置。本发明通过增大成像系统的调焦范围和成像深度，整合传统上分离的瞳孔成像和眼底成像的光路，简化整体光路结构，减小设备体积，降低设备成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统结构框架示意图；

图2为本发明的线光束生成模块与物镜模块光路示意图；

图3为本发明的物镜模块的瞳孔成像光路示意图；

图4为本发明的物镜模块的眼底成像光路示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，如图1所示，包括准直光模块、线光束生成模块、扫描模块、物镜模块、调焦模块、成像模块，瞳孔成像与眼底成像共用同一共焦成像光路；在一实施例中，还包括输出模块，输出模块包括图像采集接口；图像采集接口将图像数据信息转换为采集图像。本发明整合了瞳孔和眼底成像光路，减少至少3个透镜组的使用，简化了光路结构，具有结构精简和成本低廉的优点。

其中，参照图1，在一实施例中，准直光模块包括准直透镜，光源经准直透镜扩展得到圆形准直光束；准直光束通过线光束生成模块得到线光束，具体的，如图2所示，线光束生成模块包括柱镜与线性镜，或者狭缝；准直光束通过线光束生成模块得到线光束；线光束输入扫描模块得到一维扫描线；一维扫描线通过物镜模块扫描被测者的瞳孔或眼底得到扫描信息，由于采用一维扫描，帧频速度显著提高，具体的，如图2-4所示，物镜模块包括扫描透镜组、非球面眼科镜，一维扫描线通过扫描透镜组与非球面眼科镜直至被测者眼球；调焦模块调节物镜模块的焦点与被测者眼球之间的相对位置，具体的，调焦模块调整扫描透镜组与非球面眼科镜之间相对距离；扫描信息反射并通过物镜模块与扫描模块传输至成像模块。

成像模块将扫描信息转化为可识别的图像数据信息，具体的，成像模块包括成像透镜与线探测器；扫描信息通过成像透镜输入线探测器中；线探测器采集来自扫描方向上焦平面的扫描信息，过滤扫描方向上的非焦平面上的杂散光，线探测器将扫描信息的光信号转换成电信号；电信号通过图像采集接口采集，采集的电信号通过图像采集接口解码还原得到的瞳孔或眼底图像信息传输至计算机内处理，具体的，输出模块还包括图像处理模块；图像处理模块可为软件模块也可为硬件模块，图像处理模块对采集图像进行亮度与对比度调节，调节后得到清晰的瞳孔或眼底图像。

如图3、图4所示，物镜模块配有沿水平轴向移动的调焦模块，根据需要自动调节物镜模块的焦点相对于人眼的位置。本发明整合了传统上分离的瞳孔成像和眼底成像的光路，有充足的空间给予物镜模块分配调焦幅度，调焦范围足够大，因此在不同阶段，可将线光束聚焦至特定的瞳孔或眼底位置。例如图3所示，物镜的焦点在瞳孔附近时，对瞳孔进行成像；如图4所示，物镜的焦点在接近无限远处时，输出平行光，对眼底进行成像。通过优化成像系统的光学设计，包括线光束生成模块中的柱镜或狭缝设计、物镜模块中的扫描透镜设计和非球面透镜设计(参见图2)，本发明的物镜模块具有足够大的调焦范围、输出光线具有足够大的成像深度，调焦范围和成像深度是现有点扫描或线扫描共焦眼底成像系统的至少1.5倍和2.0倍以上，是真正意义上的大视场瞳孔与眼底成像。

调焦模块在对焦过程中，计算机的自动对焦程序实时分析图像特征，根据成像指令(瞳孔成像或眼底成像)，和瞳孔或眼底模板图像进行对比。当采集图像成功匹配瞳孔或眼底的模板图像，则说明调焦模块已将线光束聚焦至接近瞳孔或眼底位置。然后进行精度更高的对焦，根据图像质量，完成对瞳孔或眼底的自动对焦。

本发明提供一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，包括准直光模块、线光束生成模块、扫描模块、物镜模块、调焦模块、成像模块，瞳孔成像与眼底成像共用同一共焦成像光路。本发明整合传统上分离的瞳孔成像和眼底成像的光路，增大调焦范围和成像深度，同时简化整体光路结构，减小设备体积，降低设备成本。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，其特征在于：包括准直光模块、线光束生成模块、扫描模块、物镜模块、调焦模块、成像模块，瞳孔成像与眼底成像共用同一共焦成像光路；

其中，光源经所述的准直光模块扩展得到准直光束；所述的准直光束通过所述的线光束生成模块得到线光束；所述的线光束输入所述的扫描模块得到一维扫描线；所述的一维扫描线通过所述的物镜模块扫描被测者的瞳孔或眼底得到扫描信息；所述的扫描信息反射并通过所述的物镜模块与所述的扫描模块传输至成像模块；所述的成像模块将所述的扫描信息转化为可识别的图像数据信息；所述的调焦模块调节所述的物镜模块的焦点与被测者眼球之间的相对位置；所述的线光束生成模块包括柱镜与线性反射镜，或者狭缝；所述的准直光束通过所述的线光束生成模块得到所述的线光束；所述的物镜模块具体包括扫描透镜组、非球面眼科镜；所述的一维扫描线通过所述的扫描透镜组与所述的非球面眼科镜直至被测者眼球；所述的调焦模块调整所述的扫描透镜组与所述的非球面眼科镜之间相对距离。

2.如权利要求1所述的一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，其特征在于：所述的准直光模块包括准直透镜；所述的准直光束具体为圆形准直光束。

3.如权利要求2所述的一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，其特征在于：还包括输出模块，所述的输出模块包括图像采集接口；所述的图像采集接口将所述的图像数据信息转换为采集图像。

4.如权利要求3所述的一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，其特征在于：所述的输出模块还包括图像处理模块；所述的图像处理模块对所述的采集图像进行亮度与对比度调节。

5.如权利要求1所述的一种基于线性扫描共焦的大视场瞳孔与眼底成像系统，其特征在于：所述的成像模块包括成像透镜与线探测器；所述的扫描信息通过所述的成像透镜输入所述的线探测器中；所述的线探测器采集来自扫描方向上焦平面的扫描信息，所述的线探测器将所述的扫描信息的光信号转换成电信号；所述的电信号通过所述的图像采集接口采集。