CN109744997B - 一种视网膜成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视网膜成像方法及系统，其中所述方法包括：通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，预定形状的光斑位于预定轴线的侧边；预定轴线是指视网膜所反射的光中从眼睛出射后用于成像的部分光所经历的路径；通过透镜将平行光束的光斑调制压缩为线状或点状，线状或点状的平行光束位于预定轴线的侧边；利用压缩后的线状或点状光束对视网膜进行扫描照明，且线状或点状的平行光束沿预定轴线的侧边入射视眼睛；获取预定轴线上的反射光，并据此对视网膜进行成像。本发明能够解决角膜反射的杂散光对成像结果的影响，并且视网膜整体的照明强度较强，使得视网膜的反射光较强，因此成像图像较为清晰。

Description

一种视网膜成像方法及系统

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种视网膜成像方法及系统。

背景技术

如图1A所示，眼睛包括角膜、虹膜、晶状体、玻璃体和视网膜，在晶状体的远离视网膜的一侧，虹膜包覆晶状体表面并形成允许光线进入的瞳孔，角膜覆盖于瞳孔的表面。外界物体的光线依次通过角膜、瞳孔、晶状体、玻璃体达到视网膜，进而实现对外界物体的视觉感知。眼睛的视网膜图像是眼科诊断和治疗中不可或缺的重要信息，实时跟踪眼底视网膜的形貌变化将有助于身体疾病的早期诊断和预防。例如，通过对眼底图像的观察，可以对眼底病变进行诊断，同时也可以对其他疾病进行病情判断，例如可以对脑梗塞、脑溢血、脑动脉硬化、高血压、糖尿病等疾病进行病情预判。现有视网膜成像方法的原理一般为：光源发出的光线经调制后进入眼睛，眼底视网膜对光线进行反射，反射光从角膜出射后经调制进入成像系统，进而成像系统获取视网膜的图像。然而，经调制后的入射光进入眼睛时，角膜往往也会对入射的光线进行反射，也即角膜会产生杂散光与眼底视网膜所反射的光混杂在一起并进入成像系统，进而对成像结果造成干扰，降低成像图像的质量，进而影响对病情的诊断结果。

为解决角膜反射的杂散光对成像结果的影响，现有技术提出将照明光的路径和视网膜反射的、可用于成像的光路径分开。具体地，如图1B所示，通过圆形光斑(如图1B中，在X1所指虚直线所示截面上的光斑为圆形光斑)的光束入射眼睛，且在光束中部设置一遮挡物Y以得到中部空心的光斑(如图1B中，在X2所指虚直线所示截面上的光斑为中空的环形光斑)，并控制入射光束的中部空心区域位于眼睛轴线(如图1B中的虚线OO’所示)上。在遮挡物Y与眼睛之间、且在眼睛轴线上设置成像系统，则入射光束经眼底视网膜反射后的反射光从眼睛轴线出射并进入成像系统时，便不会掺杂角膜所反射的杂散光，从而能够提高成像质量。

然而，发明人发现，上述方法虽然能够解决角膜反射的杂散光对成像结果的影响，但是其成像图像的清晰度却降低了。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种视网膜成像方法及系统，以解决现有技术成像图像的清晰度较低的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种视网膜成像方法，包括：通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，所述预定形状的光斑位于预定轴线的侧边；所述预定轴线是指视网膜所反射的光中从眼睛出射后用于成像的部分光所经历的路径；通过透镜将所述平行光束的光斑调制压缩为线状或点状，所述线状或点状的平行光束位于所述预定轴线的侧边；利用压缩后的线状或点状光束对所述视网膜进行扫描照明，且所述线状或点状的平行光束沿所述预定轴线的侧边入射视眼睛；获取所述预定轴线上的反射光，并据此对所述视网膜进行成像。

可选地，所述通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，所述平行光束沿预定轴线的侧边入射眼睛的方法包括：通过直角棱镜和透镜将光源发射的光调制成光斑为两个图形的平行光束，所述两个图形分别位于所述预定轴线相对的两侧。

可选地，所述通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，所述平行光束沿预定轴线的侧边入射眼睛的方法包括：通过锥透镜和透镜将光源发射的光调制成光斑为环形的平行光束，所述预定轴线位于所述环形的中空区域。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种视网膜成像系统，包括：第一调制模块，用于通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，所述预定形状的光斑位于预定轴线的侧边；所述预定轴线是指视网膜所反射的光中从眼睛出射后用于成像的部分光所经历的路径；第二调制模块，用于通过透镜将所述平行光束的光斑调制压缩为线状或点状，所述线状或点状的平行光束位于所述预定轴线的侧边；扫描振镜，用于利用压缩后的线状或点状光束对所述视网膜进行扫描照明，且所述线状或点状的平行光束沿所述预定轴线的侧边入射视眼睛；分光镜，反射光束中的部分并使光束中的另一部分透射；所述分光镜设置于所述第二调制模块与所述扫描振镜之间的光路上，用于将所述线状或点状的平行光束中的至少部分传输至扫描振镜，并获取所述预定轴线上的至少部分反射光；成像模块，用于根据所述预定轴线上的反射光对所述视网膜进行成像。

可选地，所述第一调制模块包括：直角棱镜，光源发射的光从所述直角棱镜的两个直角面入射并从斜面出射；透镜，用于将所述斜面出射的光转换为平行光束。

可选地，所述第一调制模块包括：锥透镜，光源发射的光从所述锥透镜的平面入射并从锥面出射；透镜，用于将所述锥面出射的光转换为平行光束。

可选地，所述透镜包括凸透镜。

可选地，所述透镜还包括菲涅尔透镜，设置于所述凸透镜前方或后方的光路上。

可选地，所述第二调制模块包括柱透镜或柱面反射镜。

可选地，所述系统还包括：聚光模块，设置在所述扫描振镜与眼睛之间的光路上，对所述扫描振镜出射的光汇聚于瞳孔处。

本发明实施例所提供的视网膜成像方法及系统，先通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，再通过透镜将该预定形状的平行光束调制压缩为线状或点状的平行光束，在此过程中，光的能量几乎没有损失，并且调制压缩后的线状或点状光束能量较强，从而通过扫描振镜利用调制压缩后的线状或点状光束进行扫描照明时，视网膜整体的照明强度较强，使得视网膜的反射光较强，因此成像图像较为清晰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A示出了眼睛的结构示意图；

图1B示出了现有视网膜成像方法的示意图；

图2A示出了根据本发明实例的一种视网膜成像系统的结构示意图；

图2B示出了根据本发明实例的一种视网膜成像系统的结构示意图；

图3A至图3F示出了预定形状的光斑的示意图；

图4A至图4C示出了调制压缩后的线状或点状光斑的示意图；

图5A示出了根据本发明实例的一种第一调制模块和第二调制模块的作用原理示意图；

图5B示出了根据本发明实例的另一种第一调制模块和第二调制模块的作用原理示意图；

图6A至图6C示出了柱透镜时其将平面图像压缩为线状图像的原理示意图；

图7示出了根据本发明实施例的一种视网膜成像方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人发现，现有技术中成像图像的清晰度下降的原因是由于照明光束的中部被遮挡使得照明光束的能量有所损失。由于照明光束及视网膜的反射光束本身较弱，从而照明光束能量损失对于成像图像清晰度来说影响较大。

实施例一

本发明实施例提供了一种视网膜成像系统。如图2A所示，该系统包括第一调制模块、第二调制模块、扫描振镜、分光镜和成像模块。

第一调制模块用于通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，预定形状的光斑位于预定轴线的侧边。本申请中的预定轴线是指视网膜所反射的光中从眼睛出射后用于成像的部分光所经历的路径，如图2A中的从眼睛方向出射的带箭头直线所示的位置。

例如，在图2A中X1所指虚直线所示截面上的光斑可以为如图3A至图3F所示的任意形状。在图3A至图3F中，黑色圆点表示预定轴线的位置，点填充的区域表示光斑。由此可以看出，预定形状的光斑可以关于预定轴线轴对称或中心对称，也可以关于预定轴线不是对称的，只要是预定形状的光斑位于预定轴线的侧边即可。

第一调制模块将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束时采用的是透镜，而透镜通常为较为规则的形状。为降低第一调制模块的整体结构复杂性，光源所出射的光应当为平行光束。若光源本身所发射的光通常是以光源为中心四散的放射性光束，则通过形状较为规则的透镜将放射性光束调制为平行光束较为困难，此时可以在光源与第一调制模块之间设置准直透镜以便将放射性光束调制成平行光束，从而第一调制模块的入射光便是平行光束。

第二调制模块用于通过透镜将平行光束的光斑调制压缩为线状或点状，线状或点状的平行光束位于预定轴线的侧边。

例如，在图2A中X2所指虚直线所示截面上的光斑可以为如图4A至图4C所示的形状。在图4A和图4B中，黑色圆点表示预定轴线的位置，粗实线表示平行光束经调制压缩后的光斑形状为线状；图4C中两个黑色圆点中的一个表示预定轴线的位置，另一个表示平行光束经调制压缩后的光斑为点状。

扫描振镜用于利用压缩后的线状或点状光束对视网膜进行扫描照明，且线状或点状的平行光束沿预定轴线的侧边入射视眼睛。

扫描振镜为现有设备，其具有反光镜，能够将光束反射至视网膜从而实现照明，在反射的过程中，扫描振镜能够在一个方向或两个方向调整反光镜的反射角度，从而实现扫描照明。扫描振镜能够在一秒内在一个方向扫描几十个来回，速度非常快。扫描振镜的这些功能为现有技术，本申请对此不再详细描述。

当压缩后光束的光斑为线状时，扫描振镜在一个方向上来回扫描便可以实现视网膜整体的扫描照明；当压缩后光束的光斑为点状时，扫描振镜可以在相互垂直的两个方向上来回扫描从而实现视网膜整体的扫描照明。视网膜的反射光从眼睛出射后还能够被扫描振镜的反光镜反射，并继续沿预定轴线传播。

分光镜是能够将一束光分成多数的光学系统，通常由在光学玻璃的第一表面镀膜或做特殊处理以使该第一表面呈现半透光状态而形成，会反射光束中的部分并使光束中的另一部分透射。本申请中的分光镜设置于第二调制模块与扫描振镜之间的光路上，用于将线状或点状的平行光束中的至少部分传输至扫描振镜，并获取预定轴线上的至少部分反射光。

本申请中分光镜，可以如图2A所示，其反光面朝向第二调制模块的出射端，从而使该分光镜反射第二调制模块出射的线状或点状光束，并透射预定轴线上的反射光，成像模块设置于分光镜的非反光面一侧，接收从分光镜透射的、预定轴线上的反射光(即视网膜的反射光)；或者，也可以如图2B所示，其非反光面朝向第二调制模块的出射端，从而使分光镜透射第二调制模块出射的线状或点状光束，并反射预定轴线上的反射光，成像模块设置于分光镜的反光面一侧，接收预定轴线上的反射光(即视网膜的反射光)。

成像模块用于根据预定轴线上的反射光(即视网膜的反射光)对视网膜进行成像。

上述视网膜成像系统，将照明光路与视网膜反射的、可用于成像的光路分开，能够解决角膜反射的杂散光对成像结果的影响；并且没有采用遮挡物遮挡光线的方式，而是先通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，再通过透镜将该预定形状的平行光束调制压缩为线状或点状的平行光束，在此过程中，光的能量几乎没有损失，并且调制压缩后的线状或点状光束能量较强，从而通过扫描振镜利用调制压缩后的线状或点状光束进行扫描照明时，视网膜整体的照明强度较强，使得视网膜的反射光较强，因此成像图像较为清晰。

作为本实施例的一种可选实施方式，如图5A所示，第一调制模块包括直角棱镜和透镜。直角棱镜具有两个直角面和一个斜面，光源发射的光从直角棱镜的两个直角面入射并从斜面出射。透镜用于将斜面出射的光转换为平行光束。

作为上述可选实施方式的并列可选实施方式，如图5B所示，第一调制模块包括锥透镜和透镜。锥透镜具有一个平面和与之相对设置的锥面(该锥面可以为圆锥面也可以为棱锥面)，光源发射的光从锥透镜的平面入射并从锥面出射。透镜用于将锥面出射的光转换为平行光束。

在上述两种可选实施方式中，透镜可以仅包括凸透镜。或者，透镜可以为凸透镜与菲涅尔透镜的结合，菲涅尔透镜可以设置于凸透镜后方的光路上(即照明光束先经过凸透镜再经过菲涅尔透镜)，也可以设置于凸透镜前方的光路上(即照明光束先经过菲涅尔透镜再经过凸透镜)。菲涅尔透镜的一面为平面，另一面刻蚀形成了由小到大的同心圆。光速经过凸透镜之后，在凸透镜边缘部分的光较弱，而菲涅尔透镜的同心圆设计使得从菲涅尔透镜出射的光较为均匀。

作为本实施例的一种可选实施方式，第二调制模块包括柱透镜或柱面反射镜。当第二调制模块为柱透镜时其将平面图像压缩为线状图像的原理如图6A至图6C所示，此为现有技术，本申请在此不再详细描述。

可选地，该视网膜成像系统还包括聚光模块，设置在扫描振镜与眼睛之间的光路上，对扫描振镜出射的光汇聚于瞳孔处。例如，该聚光模块可以为双胶合透镜。

实施例二

图7示出了根据本发明实施例的一种视网膜成像方法的流程图，该方法可以采用但不限于采用实施例一或者其任一可选实施方式所述的视网膜成像系统来实现。如图7所示，该视网膜成像方法包括如下步骤：

S10：通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，预定形状的光斑位于预定轴线的侧边；预定轴线是指视网膜所反射的光中从眼睛出射后用于成像的部分光所经历的路径。

作为本实施例的一种可选实施方式，步骤S10包括：通过直角棱镜和透镜将光源发射的光调制成光斑为两个图形的平行光束，两个图形分别位于预定轴线相对的两侧。具体请参见实施例一和图5A。

作为本实施例的一种可选实施方式，步骤S10包括：通过锥透镜和透镜将光源发射的光调制成光斑为环形的平行光束，预定轴线位于环形的中空区域。具体请参见实施例一和图5B。

S20：通过透镜将平行光束的光斑调制压缩为线状或点状，线状或点状的平行光束位于预定轴线的侧边。

S30：利用压缩后的线状或点状光束对视网膜进行扫描照明，且线状或点状的平行光束沿预定轴线的侧边入射视眼睛。

S40：获取预定轴线上的反射光，并据此对视网膜进行成像。

上述各个步骤可以参考实施例一来理解，本申请对此不再赘述。

上述视网膜成像系统，将照明光路与视网膜反射的、可用于成像的光路分开，能够解决角膜反射的杂散光对成像结果的影响；并且没有采用遮挡物遮挡光线的方式，而是先通过透镜将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，再通过透镜将该预定形状的平行光束调制压缩为线状或点状的平行光束，在此过程中，光的能量几乎没有损失，并且调制压缩后的线状或点状光束能量较强，从而通过扫描振镜利用调制压缩后的线状或点状光束进行扫描照明时，视网膜整体的照明强度较强，使得视网膜的反射光较强，因此成像图像较为清晰。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种视网膜成像方法，其特征在于，包括：

通过第一调制模块将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，所述预定形状的光斑位于预定轴线的侧边；所述预定轴线是指视网膜所反射的光中从眼睛出射后用于成像的部分光所经历的路径，具体通过直角棱镜和透镜将光源发射的光调制成光斑为两个图形的平行光束，所述两个图形分别位于所述预定轴线相对的两侧，或者通过锥透镜和透镜将光源发射的光调制成光斑为环形的平行光束，所述预定轴线位于所述环形的中空区域；

通过柱透镜或柱面反射镜将所述平行光束的光斑调制压缩为线状或点状，所述线状或点状的平行光束位于所述预定轴线的侧边；

利用压缩后的线状或点状光束对所述视网膜进行扫描照明，且所述线状或点状的平行光束沿所述预定轴线的侧边入射视眼睛；

获取所述预定轴线上的反射光，并据此对所述视网膜进行成像。

2.一种视网膜成像系统，其特征在于，包括：

第一调制模块，用于将光源发射的光调制成光斑为预定形状的平行光束，所述预定形状的光斑位于预定轴线的侧边；所述预定轴线是指视网膜所反射的光中从眼睛出射后用于成像的部分光所经历的路径；所述第一调制模块包括：直角棱镜，光源发射的光从所述直角棱镜的两个直角面入射并从斜面出射；透镜，用于将所述斜面出射的光转换为平行光束；或者所述第一调制模块包括：锥透镜，光源发射的光从所述锥透镜的平面入射并从锥面出射；透镜，用于将所述锥面出射的光转换为平行光束；

第二调制模块，用于将所述平行光束的光斑调制压缩为线状或点状，所述线状或点状的平行光束位于所述预定轴线的侧边，所述第二调制模块包括柱透镜或柱面反射镜；

扫描振镜，用于利用压缩后的线状或点状光束对所述视网膜进行扫描照明，且所述线状或点状的平行光束沿所述预定轴线的侧边入射视眼睛；

分光镜，反射光束中的部分并使光束中的另一部分透射；所述分光镜设置于所述第二调制模块与所述扫描振镜之间的光路上，用于将所述线状或点状的平行光束中的至少部分传输至扫描振镜，并获取所述预定轴线上的至少部分反射光；

成像模块，用于根据所述预定轴线上的反射光对所述视网膜进行成像。

3.根据权利要求2所述的视网膜成像系统，其特征在于，所述透镜包括凸透镜。

4.根据权利要求3所述的视网膜成像系统，其特征在于，所述透镜还包括菲涅尔透镜，设置于所述凸透镜前方或后方的光路上。

5.根据权利要求4所述的视网膜成像系统，其特征在于，所述系统还包括：

聚光模块，设置在所述扫描振镜与眼睛之间的光路上，对所述扫描振镜出射的光汇聚于瞳孔处。