CN108742511B - 谱域oct与线共焦同步扫描系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种谱域OCT与线共焦同步扫描系统，包括：谱域光学相干层析模块、慢扫描模块、快扫描模块、照明模块、狭缝反射镜、成像透镜、二向色镜及探测器。本发明将线扫描共焦检眼镜和谱域OCT结合，共用大部分的器件，见底成本，消除线扫描共焦的鬼影的同时，实现双系统的单独工作和间隙工作。本发明用狭缝反射镜，取代分光镜，减少角膜鬼影对图像的影响，本发明的谱域OCT的扫描振镜分开，并与线共焦系统共用快扫描镜模块，通过共用线共焦的成像透镜组成4f系统，实现了谱域OCT的共轭扫描。本发明将二向色镜的两个面都利用起来，一侧做样品光的反射，一侧做光栅分光后的反射。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像和生物医学诊断设备领域，特别涉及一种谱域OCT与线共焦同步扫描系统。
背景技术
目前临床上存在多种眼底视网膜成像技术，包括眼底视网膜相机，光学相干层析技术，共焦扫描技术等，对生物研究和疾病诊断都起着重要的作用。
激光共焦扫描检眼镜通过共轭小孔滤除杂光的高分辨成像方式已经被大量研究，并成功应用于生物研究和医疗诊断，包括在眼科成像上，而激光线共焦扫描技术在激光共焦扫描的基础上将共轭小孔改为共轭狭缝，大大提高了成像速度，可以实现对眼底视网膜高速实时成像。除此之外，光学相干层析技术作为眼科眼底视网膜检查的黄金标准，能够实现高分辨的断层扫描和三维重建，将线共焦眼底视网膜成像技术和光学相干层析成像技术相结合，能够同时提供眼底视网膜多方位的信息。
线扫描共焦检眼镜和谱域OCT(光学相干层析成像)，都是成熟的眼科成像技术，能对人眼视网膜进行在体成像，前者是横向扫描成像，后者是断层的深度成像，具有不同的成像特点。虽然原理不一样，但二者的探测器都是采用的线阵相机，扫描光路基本一致，因此可以将二者进行结合，共用大部分器件，从而实现多功能的眼底视网膜成像的同时减少硬件成本。临床上需要分别用两套设备进行影像的采集，增加了时间开销和硬件成本。集合后的系统可以减少硬件成本，利于系统的小型化设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种谱域OCT与线共焦同步扫描系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种谱域OCT与线共焦同步扫描系统，包括：谱域光学相干层析模块、慢扫描模块、快扫描模块、照明模块、狭缝反射镜、成像透镜、二向色镜及探测器；
谱域光学相干层析模块中发出的样品光依次经过慢扫描模块、二向色镜反射、成像透镜透射、狭缝反射镜透射后，再与照明模块发出的经过狭缝反射镜反射后的光相结合，共同经过快扫描模块反射后对样品进行照明成像；结合的成像光被样品反射并依次经过快扫描模块反射、狭缝反射镜透射、成像透镜透射到达二向色镜，其中的层析光束经过二向色镜反射和慢扫描模块后，进入谱域光学相干层析模块进行干涉，干涉后光束经过其中的探测光路后由二向色镜的另一面反射到探测器中成像；其中的共焦成像光束经过二向色镜透射后进入共用的探测器中成像。
优选的是，所述快扫描模块包括第一扫描振镜和第一扫描透镜。
优选的是，所述慢扫描模块包括第二扫描振镜和第二扫描透镜。
优选的是，所述第一扫描透镜和所述成像透镜组成4f系统，所述第一扫描振镜和第二扫描振镜分别位于该4f系统的焦点位置。
优选的是，所述第一扫描振镜和第二扫描振镜的扫描轴相互垂直。
优选的是，所述第二扫描振镜的扫描轴与狭缝方向平行。
优选的是，所述快扫描模块和样品之间沿光路还设置有检眼镜。
优选的是，所述照明模块包括沿光路依次设置的照明光源、第一准直透镜、柱镜或者鲍威尔棱镜。
优选的是，所述谱域光学相干层析模块包括光学相干层析光源、耦合器、参考臂以及探测光路，所述光学相干层析光源发出的光经所述耦合器后，一部分进入所述参考臂内且被原路反射至所述耦合器，另一部分进入所述慢扫描模块，被样品反射回来的光束经过所述慢扫描模块后重新进入耦合器内与参考臂反射的光束干涉，干涉光束经过所述探测光路后由二向色镜的另一面反射到探测器中进行成像。
优选的是，所述探测器为线阵相机。
本发明的有益效果是：本发明将线扫描共焦检眼镜和谱域OCT结合，共用大部分的器件，见底成本，消除线扫描共焦的鬼影的同时，实现双系统的单独工作和间隙工作。本发明用狭缝反射镜，取代分光镜，减少角膜鬼影对图像的影响，本发明的谱域OCT的扫描振镜分开，并与线共焦系统共用快扫描镜模块，通过共用线共焦的成像透镜组成4f系统，实现了谱域OCT的共轭扫描。本发明将二向色镜的两个面都利用起来，一侧做样品光的反射，一侧做光栅分光后的反射。
附图说明
图1为本发明的谱域OCT与线共焦同步扫描系统的结构示意图；
图2为本发明的探测光路的侧视图；
图3为本发明的一种实施例中的狭缝反射镜的结构示意图；
图4为本发明的另一种实施例中的狭缝反射镜的结构示意图。
附图标记说明：
10—光学相干层析光源；11—耦合器；12—第一准直器；13—第一聚焦透镜；14—反射镜；15—第二准直透镜；16—光栅；17—第二聚焦透镜；18—第二准直器；20—第一扫描振镜；21—第一扫描透镜；22—检眼镜；30—第二扫描振镜；31—第二扫描透镜；40—照明光源；41—第一准直透镜；42—柱镜或者鲍威尔棱镜；50—狭缝反射镜；60—成像透镜；70—二向色镜；80—探测器；90—眼底视网膜。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本实施例的一种谱域OCT与线共焦同步扫描系统，包括：谱域光学相干层析模块、慢扫描模块、快扫描模块、照明模块、狭缝反射镜50、成像透镜60、二向色镜70及探测器80。
其中，谱域光学相干层析模块包括光学相干层析光源10、耦合器11、参考臂以及探测光路，用于对样品进行深度成像，其中样品可为眼底视网膜90视网膜；
快扫描模块包括第一扫描振镜20和第一扫描透镜21；快扫描模块和样品之间沿光路还设置有检眼镜22；
慢扫描模块包括第二扫描振镜30和第二扫描透镜31；
照明模块包括沿光路依次设置的照明光源40、第一准直透镜41、柱镜或者鲍威尔棱镜42；
狭缝反射镜50反射镜14反射面的两侧反射入射的线共焦照明光,滤除了光轴位置的光,减少角膜鬼影图像。中间狭缝位置透过扫描的光学相干层析照明光，也透过从样品返回的光学相干层析光和线共焦光。如图3和4所示，给出了两种典型的中空狭缝反射镜50的示意图，其包括镀有狭缝反射膜的玻璃片(图3)或者切割出狭缝的反射镜14(图4)；
二向色镜70的一个面反射谱域光学相干层析模块中发出的样品光，并将被样品反射回来的层析光束反射回谱域光学相干层析模块中，另一个面将经谱域光学相干层析模块中的探测光路射出的光反射进探测器80，二向色镜70还透射样品反射回来的共焦成像光束进入探测器80；
探测器80为线阵相机，线阵相机即作为线共焦扫描的探测器80,也可作为谱域光学相干层析扫描的探测器80。
其中，第一扫描透镜21和成像透镜60组成4f系统，第一扫描振镜20和第二扫描振镜30分别位于该4f系统的焦点位置。第一扫描振镜20和第二扫描振镜30的扫描轴相互垂直。第二扫描振镜30的扫描轴与狭缝方向平行。第二准直器18出来的光斑经过第二扫描振镜30的扫描后，沿着狭缝方向来回运动，进行扫描。
在一种实施例中，第一准直透镜41f＝40mm，柱镜或者鲍威尔(Powell)棱镜f＝100mm，第一扫描透镜21f＝50mm，成像透镜60f＝50mm，第二扫描透镜31f＝40mm，第一聚焦透镜13f＝40mm，第二聚焦透镜17f＝150mm，第二准直透镜1515f＝50mm，狭缝宽度为3mm。
其中，照明光源40发出的照明光经过第一准直透镜41后，变为平行光，经过柱镜或者鲍威尔(Powell)棱镜后变为线光束，入射在狭缝反射镜50上，光轴及附近的光被滤除，其余光被反射到第一扫描振镜20，经过快扫描透镜、扫描透镜和检眼镜22后入射在样品上，比如眼底视网膜90。然后经过眼底视网膜90的反射，原路返回至狭缝反射镜50，光束穿过狭缝反射镜50，透射二向色镜70，聚焦在线阵相机上。照明光源40波长为655nm，二向色镜70为短波通，截止波长为750nm，短波通、长波反。
其中，光学相干层析光源10发出的光经耦合器11后，一部分进入参考臂内且被原路反射至耦合器11，另一部分进入慢扫描模块，被样品反射回来的光束经过慢扫描模块后重新进入耦合器11内与参考臂反射的光束干涉，干涉光束经过探测光路后由二向色镜70的另一面反射到探测器80中进行成像。
参考臂主要包括第一准直器12、第一聚焦透镜13以及反射镜14，三者位于同一光轴上，且沿耦合器11分出的参考光方向，第一准直器12、第一聚焦透镜13以及反射镜14依次设置，即参考光依次经过第一准直器12、第一聚焦透镜13以及反射镜14，且通过反射镜14反射后，参考光再依次经过第一聚焦透镜13与第一准直器12进入干涉仪耦合器11内与样品光干涉；
耦合器11的光束分配比例为20：80，其中80％的光束进入参考臂内，且在参考臂内被原路反射至干涉仪内，而另外20％的光束作为样品光经过第二准直器18进入慢扫描模块中；
探测光路包括沿干涉光的光路方向依次设置的第二准直透镜1515、光栅16和第二聚焦透镜17，干涉光束经过第二准直透镜1515以形成平行光束，平行光束经过光栅16时，将各个频谱的光束分离，且通过第二聚焦透镜17聚焦作用后入射到二向色镜70的另一个面，并被反射到探测器80中接收；
具体的，光学相干层析光源10发出的光经耦合器11后，其中80％的光束进入参考臂内，且在参考臂内被原路反射至耦合器11内，而另外20％的光束作为样品光经过第二准直器18进入慢扫描模块中；样品反射回来的层析光束经慢扫描模块后再进入耦合器11，与参考光干涉，干涉光再依次经过第二准直透镜1515、光栅16和第二聚焦透镜17后，由二向色镜70的另一个面反射到探测器80中接收。其中，光学相干层析光源10的波长为850±75nm。
参照图1，照明光源40发出的照明光依次经过第一准直透镜41、柱镜或者鲍威尔(Powell)棱镜后入射到狭缝反射镜50上，谱域光学相干层析模块中发出的样品光依次经过慢扫描模块、二向色镜70反射、成像透镜60透射、狭缝反射镜50透射后，再与照明模块发出的经过狭缝反射镜50反射后的光相结合，共同经过第一扫描振镜20、第一扫描透镜21和检眼镜22后入射在眼底视网膜90，结合的成像光被样品反射并依次经过检眼镜22、快扫描模块反射、狭缝反射镜50透射、成像透镜60透射到达二向色镜70，其中的层析光束经过二向色镜70反射、第二扫描透镜31、第二扫描振镜30后，进入谱域光学相干层析模块进行干涉，干涉后光束经过其中的探测光路(依次经过第二准直透镜1515、光栅16和第二聚焦透镜17)后由二向色镜70的另一面反射到探测器80中成像；其中的共焦成像光束经过二向色镜70透射后进入共用的探测器80中成像。因为共用了相同的探测器80，所以不能同时成像，其他部件都能单独工作。因此工作中只需要切换滤光片，而不需要停止某一系统。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (8)
1.一种谱域OCT与线共焦同步扫描系统，其特征在于，包括：谱域光学相干层析模块、慢扫描模块、快扫描模块、照明模块、狭缝反射镜、成像透镜、二向色镜及探测器；
谱域光学相干层析模块中发出的样品光依次经过慢扫描模块、二向色镜反射、成像透镜透射、狭缝反射镜透射后，再与照明模块发出的经过狭缝反射镜反射后的光相结合，共同经过快扫描模块反射后对样品进行照明成像；结合的成像光被样品反射并依次经过快扫描模块反射、狭缝反射镜透射、成像透镜透射到达二向色镜，其中的层析光束经过二向色镜反射和慢扫描模块后，进入谱域光学相干层析模块进行干涉，干涉后光束经过其中的探测光路后由二向色镜的另一面反射到探测器中成像；其中的共焦成像光束经过二向色镜透射后进入共用的探测器中成像；
所述快扫描模块包括第一扫描振镜和第一扫描透镜；
所述慢扫描模块包括第二扫描振镜和第二扫描透镜。
2.根据权利要求1所述的谱域OCT与线共焦同步扫描系统，其特征在于，所述第一扫描透镜和所述成像透镜组成4f系统，所述第一扫描振镜和第二扫描振镜分别位于该4f系统的焦点位置。
3.根据权利要求2所述的谱域OCT与线共焦同步扫描系统，其特征在于，所述第一扫描振镜和第二扫描振镜的扫描轴相互垂直。
4.根据权利要求3所述的谱域OCT与线共焦同步扫描系统，其特征在于，所述第二扫描振镜的扫描轴与狭缝方向平行。
5.根据权利要求1所述的谱域OCT与线共焦同步扫描系统，其特征在于，所述快扫描模块和样品之间沿光路还设置有检眼镜。
6.根据权利要求1所述的谱域OCT与线共焦同步扫描系统，其特征在于，所述照明模块包括沿光路依次设置的照明光源、第一准直透镜、柱镜或者鲍威尔棱镜。
7.根据权利要求1所述的谱域OCT与线共焦同步扫描系统，其特征在于，所述谱域光学相干层析模块包括光学相干层析光源、耦合器、参考臂以及探测光路，所述光学相干层析光源发出的光经所述耦合器后，一部分进入所述参考臂内且被原路反射至所述耦合器，另一部分进入所述慢扫描模块，被样品反射回来的光束经过所述慢扫描模块后重新进入耦合器内与参考臂反射的光束干涉，干涉光束经过所述探测光路后由二向色镜的另一面反射到探测器中进行成像。
8.根据权利要求7所述的谱域OCT与线共焦同步扫描系统，其特征在于，所述探测器为线阵相机。
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2018
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