CN109916854A - 基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的ao-oct成像系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相干门虚拟夏克‑哈特曼波前探测技术的AO‑OCT成像系统与方法，包括信标光源、成像光源、第一和第二准直镜、第一和第二二向色镜、分光镜、波前矫正器、促动器、电动平移台、波前探测相机、成像相机、计算机、波前控制器、信号发生卡、第一和第二图像采集卡等。采用相干门虚拟夏克‑哈特曼波前探测技术来探测样品内特定层的像差并利用AO技术来矫正像差，再利用全场时域OCT技术对该层进行高分辨率OCT成像。本发明可定位于样品内的任意层，通过针对该层的波前像差探测与矫正，来实现对该层的高分辨率成像。本发明的系统结构和装调简单、能够灵活调节探测像差的阶数、减少非共路像差、减少系统尺寸和降低成本等。

Description

基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系 统与方法

技术领域

本发明涉及自适应光学(AO)技术和光学相干层析成像(OCT)技术，尤其是涉及一种采用相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的自适应光学光学相干层析成像(AO-OCT)系统与方法。

背景技术

光学相干层析成像(Optical coherence tomography，OCT)技术是一种利用低相干干涉原理对样品内部进行高分辨率层析成像的技术。OCT技术的突出特点是横向分辨率δx和纵向分辨率δz相互独立，分别由聚焦条件和光源带宽决定，故有可能同时获得高δx和高δz。因此，OCT技术获得了迅速发展，在生物组织成像、尤其是眼科和心血管等领域，获得了广泛应用。

光束在介质中传播时，由于介质的不均匀分布、动态变化以及环境扰动等原因，会导致原本平整的波前出现畸变，实际波前与理想波前之间的偏差就是波前像差。OCT系统也存在着波前像差，使得δx不能达到光学系统本身所决定的衍射极限分辨率水平。因此，目前的高分辨率OCT系统，都采用自适应光学(Adaptive optics，AO)技术来实时探测和矫正波前像差，以获得微米级的δx。再结合OCT技术本身具有的高δz，AO技术与OCT技术相结合形成的AO-OCT技术就能够获得微米级的δx和δz。眼科是AO-OCT技术应用最为典型和成功的领域，当采用大瞳孔进行高δx成像时，眼组织存在着复杂的大像差，使得入射眼底的光斑弥散开来而不能分辨细节。目前只有采用AO技术来实时探测与矫正人眼像差后，才能实现对视细胞和微血管等目标的在体观察。

波前探测是波前矫正的基础。目前常见的波前探测技术有：夏克-哈特曼、激光光线追迹和金字塔等类型，它们都只能探测波前像差的横向分布、而不能提供纵向分布信息。使用最为广泛的夏克-哈特曼波前探测器(Shack-Hartmann wavefront sensor，SHWS)，由微透镜阵列(Micro-lens array，MLA)和二维相机构成，光线被各微透镜分割成空间上相互分离的子光束，再各自被微透镜聚焦在二维相机上以形成子光斑。带像差的实际波前的子光斑质心相对于理想波前的子光斑质心会发生偏离，据此可计算出波前像差。

实际应用中，经常需要观察样品内特定层的结构或功能信息，但由于SHWS使用的MLA的每一微透镜的数值孔径极小、即具有较长的焦深，使得SHWS对探测对象在深度方向的位置不敏感、即不具备像差纵向分层探测的能力，从而不能针对该层实施像差矫正以获得最佳成像效果。此外，SHWS也不能滤除系统中各器件界面反射形成的杂散光，这会降低信噪比和影响波前探测的准确性。

相干门波前探测(Coherence-gated wavefront sensing，CGWS)技术的原理与OCT技术相似，是一种利用低相干干涉原理进行波前探测的技术，它能克服上述传统波前探测技术存在的问题。CGWS技术通过控制相干门的位置，来实现对样品内特定层的波前像差探测、滤除相干门限以外的各种杂散光信号。CGWS技术分为时域和扫频两类，后者有利于像差的快速和高信噪比测量，但不利于对像差的分层实时矫正；而前者与之相反。

SHWS因技术优势明显而被广泛采用，基于CGWS原理的SHWS、即相干门夏克-哈特曼波前探测(CG-SHWS)技术，也极具优势。中科院光电所杨亚良等人提出的视网膜AO-OCT系统(杨亚良等，采用相干门波前传感器的自适应光学OCT视网膜成像仪，发明专利：ZL201410067850.3)，即采用了CG-SHWS技术探测波前像差。但使用了MLA的CG-SHWS技术依然存在着问题，主要有：光路结构、安装和调试均较为复杂；MLA阵列数与所能探测像差的阶数相关联，一旦MLA确定和CG-SHWS安装完成，就难以根据实际需要来灵活改变像差探测的阶数。也可不采用MLA对波前实施物理上的分割，而在像面上对采集到的信号进行数字分割，再通过数字处理来获得波前像差，这就形成了虚拟夏克-哈特曼波前探测(VirtualSHWS，v-SHWS)技术。CGWS技术与v-SHWS技术相结合形成的相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测(CG-v-SHWS)技术，具有以下优点：可根据所需探测像差的阶数，灵活调节子孔径阵列数；没有了MLA的聚焦作用，探测面上的光场分布更加均匀，可提高探测信号的动态范围；极大地简化了系统结构、降低了成本、减少了波前探测与成像光路之间的非共路像差等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够分层探测和矫正像差的AO-OCT成像系统和方法，通过将时域CGWS技术、v-SHWS技术、和全场时域OCT技术相结合，来实现对像差的分层探测和矫正、和对样品内特定层的高纵向和高横向分辨率成像。该方法能提高波前像差探测精度、获得最佳成像效果、减少非共路像差、极大地简化系统、和降低成本等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，包括：信标光源、成像光源、第一准直镜、第二准直镜、色差矫正器、第一二向色镜、光阑、分光镜、第一球面反射镜、第二球面反射镜、波前矫正器、第三球面反射镜、第四球面反射镜、第一平面反射镜、柱透镜、第一显微物镜、样品台、色散补偿器、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜、第五平面反射镜、第二显微物镜、参考镜、促动器、电动平移台、第一透镜、第二二向色镜、第二透镜、波前探测相机、成像相机、计算机、波前控制器、信号发生卡、第一图像采集卡和第二图像采集卡；

信标光源发出的波前探测光，依次被第一准直镜准直和透过第一二向色镜；成像光源发出的成像光，依次被第二准直镜准直、透过色差矫正器和被第一二向色镜反射；透过第一二向色镜的波前探测光和被第一二向色镜反射的成像光合束，通过光阑后，被分光镜分成透射的样品光和反射的参考光，分别进入样品臂和参考臂；

在样品臂中，样品光依次被第一球面反射镜、第二球面反射镜、波前矫正器、第三球面反射镜、第四球面反射镜和第一平面反射镜反射，然后通过柱透镜后，被第一显微物镜聚焦在置于样品台上的样品中；被样品后向反射或散射后、沿原路返回至分光镜的样品光，被分光镜反射的部分进入探测端；

在参考臂中，参考光透过色散补偿器后，依次被第二平面反射镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜和第五平面反射镜反射，然后被第二显微物镜聚焦在参考镜上；参考镜固定在促动器上，促动器固定在电动平移台上；被参考镜反射后、沿原路返回至分光镜的参考光，透过分光镜的部分进入探测端；

来自信标光源的、进入探测端的样品光和参考光，合束后依次透过第一透镜、第二二向色镜和第二透镜后，入射波前探测相机；来自成像光源的、进入探测端的样品光和参考光，合束后依次透过第一透镜和被第二二向色镜反射后，入射成像相机；

计算机控制信号发生卡产生分别控制促动器和电动平移台的驱动信号；通过电动平移台的轴向扫描，来匹配样品臂和参考臂之间的光程、以及选择样品内的成像位置；由促动器带着参考镜做相移或载频调制操作，同时由波前探测相机和成像相机各自采集干涉光谱信号，然后分别由第一图像采集卡和第二图像采集卡传输至计算机；由计算机处理波前探测相机采集的干涉光谱信号，来获得波前像差分布和波前复原电压，再通过波前控制器去驱动波前矫正器进行波前像差矫正；由计算机处理成像相机采集的干涉光谱信号，来获得样品的OCT图像；信号发生卡同时输出同步时钟信号，去控制第一图像采集卡和第二图像采集卡的数据采集，最终实现促动器、电动平移台、波前探测相机和成像相机采集干涉光谱信号之间的同步控制。

所述的信标光源为宽带点光源，成像光源为宽带面光源，二者的光谱范围不同；信标光源的中心波长大于成像光源的中心波长时，第一二向色镜和第二二向色镜为长波通二向色镜；信标光源的中心波长小于成像光源的中心波长时，第一二向色镜和第二二向色镜为短波通二向色镜。

所述的样品臂和参考臂中器件的排布和使用数量不是固定的，目的是为了满足光程匹配和光束缩放的需要，可以根据实际需要来改变器件的排布方式、和增加或减少器件的使用数量。

所述的第一球面反射镜和第二球面反射镜构成的扩/缩束器，用于使光束匹配波前矫正器的通光口径；第三球面反射镜和第四球面反射镜构成的另一扩/缩束器，用于使入射第一显微物镜的光束直径达到需要值。

所述的分光镜为能量分光比为50:50的宽带分光镜。

所述的色差矫正器用于矫正OCT成像光和波前探测光之间的轴向色差，以使二者被第一显微物镜聚焦在样品内的焦面位置一致或接近；柱透镜用于矫正由第一球面反射镜、第二球面反射镜、第三球面反射镜和第四球面反射镜引起的像散；色散补偿器用于补偿样品臂的色散。

基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像方法，包括以下步骤：

步骤1：启动系统，进行参数设置，根据设置参数生成轴向扫描倒计时时间，计时器开始倒计时；

步骤2：促动器带着参考镜做相移或载频调制操作，同时由波前探测相机采集来自样品内第i层处样品光信号与参考光信号的干涉光谱信号；运用相移或载频调制算法对采集到的干涉光谱信号进行处理，来获得全孔径内的复数电场分布，具体包括振幅和相位信息；

步骤3：依据所需探测像差的阶数来确定所需的子孔径阵列数，将获得的全孔径复数电场分布按所需的子孔径阵列数进行数字分割，获得每一子孔径的复数电场分布；

步骤4：对每一子孔径的复数电场分布进行快速傅里叶变换，得到每一子孔径的衍射图样，再利用质心算法计算出每一子孔径的波前梯度；

步骤5：对获得的子孔径波前梯度进行泽尼克多项式拟合，获得来自样品内第i层光信号的波前像差分布；利用波前复原算法，计算出所需的波前复原电压；

步骤6：把获得的波前复原电压传输给波前控制器，再去控制波前矫正器实施波前像差矫正；

步骤7：成像相机采集干涉光谱信号，经第二图像采集卡传输至计算机进行处理，来获得样品的高分辨率OCT图像；

步骤8：判断计时器是否归零：若计时器未归零，则电动平移台轴向移动，控制相干门移动到样品内的等i+1层，重复步骤2至步骤8；若计时器归零，系统进程结束。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明将时域CGWS技术、v-SHWS技术和全场时域OCT技术相结合，提出了一种基于CG-v-SHWS技术的AO-OCT成像系统和方法，以实现对样品内任意层波前像差的探测和矫正，进而实现对该层的高δx和高δz的OCT成像。在OCT的各类技术里，与CG-v-SHWS技术最为匹配的是全场时域OCT技术，它无需横向扫描即可获得某层横截面内的二维图像。横截面优先成像，更有利于对视细胞、微血管系统和视神经分布等的观察，它们在横截面内分布规律显著；因和病理切片相一致，从而更符合医生的阅读习惯。

(2)本发明可定位于样品内的任意层并获得该层的最佳成像效果。通过参考镜的轴向移动来选择样品内所需观察的层，相干门限(微米量级)的滤波作用能滤除成像目标层以外其他层的光信号和器件界面的反射光等杂散光信号，从而能提高波前探测的信噪比和准确度。由于探测到的像差只来源于待成像层、和探测的波前像差更准确，从而可以获得该层的最佳成像效果。另外，CG-v-SHWS波前探测技术和OCT成像技术，均为干涉技术，相对于非干涉技术而言具有更高的探测灵敏度，因此本系统能提高对微弱信号的探测能力。

(3)本发明的系统结构和装调都大为简化、能灵活调整探测像差的阶数、可减少非共路像差、减小系统尺寸和降低成本等。本发明采用的CG-v-SHWS技术，通过在像面上对采集到的信号进行数字分割，再进行数据处理来获得波前像差，相对于采用MLA对波面实施物理分割的CG-v-SHWS技术而言，具有以下优点：无需MLA，使得系统结构大为简化、不受MLA和针孔等器件加工和装调的影响、像面光强分布均匀而具有更大的动态范围；可根据所需矫正的像差阶数来灵活调节子孔径数目；有利于使成像光路和波前探测光路尽可能接近，来减少非共路像差。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明的控制系统示意图；

图3是本发明的工作方法流程图。

图中：1.信标光源、2.成像光源、3.第一准直镜、4.第二准直镜、5.色差矫正器、6.第一二向色镜、7.光阑、8.分光镜、9.样品臂、10.参考臂、11.第一球面反射镜、12.第二球面反射镜、13.波前矫正器、14.第三球面反射镜、15.第四球面反射镜、16.第一平面反射镜、17.柱透镜、18.第一显微物镜、19.样品、20.样品台、21.色散补偿器、22.第二平面反射镜、23.第三平面反射镜、24.第四平面反射镜、25.第五平面反射镜、26.第二显微物镜、27.参考镜、28.促动器、29.电动平移台、30.第一透镜、31.第二二向色镜、32.第二透镜、33.波前探测相机、34.成像相机、35.计算机、36.波前控制器、37.信号发生卡、38.第一图像采集卡、39.第二图像采集卡。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

本发明提出的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，如图1示。包括：信标光源1、成像光源2、第一准直镜3、第二准直镜4、色差矫正器5、第一二向色镜6、光阑7、分光镜8、第一球面反射镜11、第二球面反射镜12、波前矫正器13、第三球面反射镜14、第四球面反射镜15、第一平面反射镜16、柱透镜17、第一显微物镜18、样品台20、色散补偿器21、第二平面反射镜22、第三平面反射镜23、第四平面反射镜24、第五平面反射镜25、第二显微物镜26、参考镜27、促动器28、电动平移台29、第一透镜30、第二二向色镜31、第二透镜32、波前探测相机33和成像相机34。

信标光源1发出的、依次被第一准直镜3准直和透过第一二向色镜6的波前探测光，与成像光源2发出的、依次被第二准直镜4准直和透过色差矫正器5后、被第一二向色镜6反射的成像光合束。合束后的光信号通过光阑7后，被分光镜8分为透射的样品光和反射的参考光，分别进入样品臂9和参考臂10。分光镜8为能量分光比为50:50的宽带分光镜。

在样品臂9中，样品光依次被第一球面反射镜11和第二球面反射镜12反射后，入射波前矫正器13；离开波前矫正器13的样品光，依次被第三球面反射镜14和第四球面反射镜15、以及第一平面反射镜16反射、再透过柱透镜17后，被第一显微物镜18聚焦于样品19中。样品19置于样品台20上，由样品台20载着进行横向移动以选择不同的区域进行成像。被样品19后向反射或散射的样品光，沿原路返回至分光镜8，被分光镜8反射的部分进入探测端。第一球面反射镜11和第二球面反射镜12构成的扩/缩束器，用于使光束匹配波前矫正器13的通光口径；第三球面反射镜14和第四球面反射镜15构成的另一扩/缩束器，用于使入射第一显微物镜18的光束直径达到需要值。

在参考臂10中，参考光透过色散补偿器21后，依次被第二平面反射镜22、第三平面反射镜23、第四平面反射镜24、第五平面反射镜25反射，最后被第二显微物镜26聚焦在参考镜27上。被参考镜27反射后的参考光，原路返回至分光镜8，被分光镜8透射的部分进入探测端。参考镜27固定在促动器28上，促动器28固定在电动平移台29上。

来自信标光源1的、进入探测端的样品光和参考光，合束后依次透过第一透镜30、第二二向色镜31和第二透镜32后，入射波前探测相机33。来自成像光源2的、进入探测端的样品光和参考光，合束后依次透过第一透镜30和被第二二向色镜31反射后，入射成像相机34。

信标光源1为宽带点光源，成像光源2为宽带面光源，二者的光谱范围不同。当信标光源1的中心波长大于成像光源2的中心波长时，第一二向色镜6和第二二向色镜31为长波通二向色镜；当信标光源1的中心波长小于成像光源2的中心波长时，第一二向色镜6和第二二向色镜31为短波通二向色镜。

色差矫正器5用于矫正OCT成像光和波前探测光之间的轴向色差，以使二者被第一显微物镜18聚焦在样品19内的焦面位置一致或接近。柱透镜17用于矫正由第一球面反射镜11、第二球面反射镜12、第三球面反射镜14和第四球面反射镜15引起的像散。色散补偿器21用于补偿样品臂9的色散。

样品臂9和参考臂10中器件的排布和使用数量不是固定的，目的是为了满足光程匹配和光束缩放的需要，可以根据实际需要来改变器件的排布方式、和增加或减少器件的使用数量。

图2是本发明的电控系统示意图，包括：计算机35、波前控制器36、波前矫正器13、信号发生卡37、促动器28、电动平移台29、波前探测相机33、成像相机34、第一图像采集卡38和第二图像采集卡39。计算机35控制信号发生卡37产生分别控制促动器28和电动平移台29的驱动信号。通过电动平移台29的轴向扫描，来匹配样品臂9和参考臂10之间的光程、选择样品18内的成像位置、以及对样品19进行轴向连续扫描成像。由促动器28带着参考镜27做相移或载频调制操作，同时由波前探测相机33和成像相机34各自采集干涉光谱信号，然后分别由第一图像采集卡38和第二图像采集卡39传输至计算机35。由计算机35处理波前探测相机33采集的干涉光谱信号，来获得波前像差分布和波前复原电压，再通过波前控制器36去驱动波前矫正器13，以实现对波前像差的矫正。由计算机35处理成像相机34采集的干涉光谱信号，来获得样品的OCT图像。信号发生卡37同时输出同步时钟信号，去控制第一图像采集卡38和第二图像采集卡39的数据采集，最终实现促动器28、电动平移台29、以及波前探测相机33和成像相机34采集干涉光谱信号之间的同步控制。波前矫正器13矫正波前像差后，成像相机34工作，以获取样品内某层的高δx和高δz的OCT图像。

本发明提出的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测器的AO-OCT成像方法，工作流程如图3所示。包括以下步骤：

步骤1：启动系统，进行轴向扫描深度等参数设置，根据设置参数生成轴向扫描倒计时时间，计时器开始倒计时；

步骤2：促动器28带着参考镜27做相移或载频调制等操作，同时由波前探测相机33采集来自样品19内第i层处样品光信号与参考光信号的干涉光谱信号；运用相移或载频调制算法对采集到的干涉光谱信号进行处理，来获得全孔径内的复数电场分布，具体包括振幅和相位信息；

步骤3：依据所需探测像差的阶数来确定所需的子孔径阵列数，将获得的全孔径复数电场分布按所需的子孔径阵列数进行数字分割，获得每一子孔径的复数电场分布；

步骤4：对每一子孔径的复数电场分布进行快速傅里叶变换，得到每一子孔径的衍射图样，再利用质心算法计算出每一子孔径的波前梯度；

步骤5：对获得的子孔径波前梯度进行泽尼克多项式拟合，获得来自样品19内第i层光信号的波前像差分布；利用波前复原算法，计算出所需的波前复原电压；

步骤6：把获得的波前复原电压传输给波前控制器36，再去控制波前矫正器13实施波前像差矫正；

步骤7：成像相机34采集干涉光谱信号，经第二图像采集卡39传输至计算机35进行处理，来获得样品19的高分辨率OCT图像；

步骤8：判断计时器是否归零：若计时器未归零，则电动平移台29轴向移动，控制相干门移动到样品19内的等i+1层，重复步骤2至步骤8；若计时器归零，系统进程结束。

以上所述为本发明提出的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统与方法的一般工作情况。由于人眼眼底结构异常复杂，尤其需要高δx和高δz的在体成像技术，但眼组织存在的复杂大像差，阻碍了这一目标的实现，因此AO-OCT技术成为目前人眼眼底在体高分辨率成像的主要技术手段。当本发明用于人眼眼底成像时，需做如下改变：样品19为人眼眼底组织，第一显微物镜18为人眼屈光系统；不再使用样品台20，而是设置固视视标、通过它的引导来对视网膜的不同横向区域进行成像；人眼组织引起的色散需由色散补偿器21进行补偿，色散补偿器21通常为长度约为24mm的水柱。这些改变和固视视标等，均为眼科成像领域的常用技术，在此不再累述。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制。在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，其特征在于：包括信标光源(1)、成像光源(2)、第一准直镜(3)、第二准直镜(4)、色差矫正器(5)、第一二向色镜(6)、光阑(7)、分光镜(8)、第一球面反射镜(11)、第二球面反射镜(12)、波前矫正器(13)、第三球面反射镜(14)、第四球面反射镜(15)、第一平面反射镜(16)、柱透镜(17)、第一显微物镜(18)、样品台(20)、色散补偿器(21)、第二平面反射镜(22)、第三平面反射镜(23)、第四平面反射镜(24)、第五平面反射镜(25)、第二显微物镜(26)、参考镜(27)、促动器(28)、电动平移台(29)、第一透镜(30)、第二二向色镜(31)、第二透镜(32)、波前探测相机(33)、成像相机(34)、计算机(35)、波前控制器(36)、信号发生卡(37)、第一图像采集卡(38)和第二图像采集卡(39)；其中，

信标光源(1)发出的波前探测光，依次被第一准直镜(3)准直和透过第一二向色镜(6)；成像光源(2)发出的成像光，依次被第二准直镜(4)准直、透过色差矫正器(5)和被第一二向色镜(6)反射；透过第一二向色镜(6)的波前探测光和被第一二向色镜(6)反射的成像光合束，通过光阑(7)后，被分光镜(8)分成透射的样品光和反射的参考光，分别进入样品臂(9)和参考臂(10)；

在样品臂(9)中，样品光依次被第一球面反射镜(11)、第二球面反射镜(12)、波前矫正器(13)、第三球面反射镜(14)、第四球面反射镜(15)和第一平面反射镜(16)反射，然后通过柱透镜(17)后，被第一显微物镜(18)聚焦在置于样品台(20)上的样品(19)中；被样品(19)后向反射或散射后、沿原路返回至分光镜(8)的样品光，被分光镜(8)反射的部分进入探测端；

在参考臂(10)中，参考光透过色散补偿器(21)后，依次被第二平面反射镜(22)、第三平面反射镜(23)、第四平面反射镜(24)和第五平面反射镜(25)反射，然后被第二显微物镜(26)聚焦在参考镜(27)上；参考镜(27)固定在促动器(28)上，促动器(28)固定在电动平移台(29)上；被参考镜(27)反射后、沿原路返回至分光镜(8)的参考光，透过分光镜(8)的部分进入探测端；

来自信标光源(1)的、进入探测端的样品光和参考光，合束后依次透过第一透镜(30)、第二二向色镜(31)和第二透镜(32)后，入射波前探测相机(33)；来自成像光源(2)的、进入探测端的样品光和参考光，合束后依次透过第一透镜(30)和被第二二向色镜(31)反射后，入射成像相机(34)；

计算机(35)控制信号发生卡(37)产生分别控制促动器(28)和电动平移台(29)的驱动信号；通过电动平移台(29)的轴向扫描，来匹配样品臂(9)和参考臂(10)之间的光程、以及选择样品(19)内的成像位置；由促动器(28)带着参考镜(27)做相移或载频调制操作，同时由波前探测相机(33)和成像相机(34)各自采集干涉光谱信号，然后分别由第一图像采集卡(38)和第二图像采集卡(39)传输至计算机(35)；由计算机(35)处理波前探测相机(33)采集的干涉光谱信号，来获得波前像差分布和波前复原电压，再通过波前控制器(36)去驱动波前矫正器(13)进行波前像差矫正；由计算机(35)处理成像相机(34)采集的干涉光谱信号，来获得样品的OCT图像；信号发生卡(37)同时输出同步时钟信号，去控制第一图像采集卡(38)和第二图像采集卡(39)的数据采集，最终实现促动器(28)、电动平移台(29)、波前探测相机(33)和成像相机(34)采集干涉光谱信号之间的同步控制。

2.根据权利要求1所述的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，其特征在于：所述的信标光源(1)为宽带点光源，成像光源(2)为宽带面光源，二者的光谱范围不同；信标光源(1)的中心波长大于成像光源(2)的中心波长时，第一二向色镜(6)和第二二向色镜(31)为长波通二向色镜；信标光源(1)的中心波长小于成像光源(2)的中心波长时，第一二向色镜(6)和第二二向色镜(31)为短波通二向色镜。

3.根据权利要求1所述的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，其特征在于：所述的样品臂(9)和参考臂(10)中器件的排布和使用数量不是固定的，目的是为了满足光程匹配和光束缩放的需要，可以根据实际需要来改变器件的排布方式、和增加或减少器件的使用数量。

4.根据权利要求1所述的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，其特征在于：所述的第一球面反射镜(11)和第二球面反射镜(12)构成的扩/缩束器，用于使光束匹配波前矫正器(13)的通光口径；第三球面反射镜(14)和第四球面反射镜(15)构成的另一扩/缩束器，用于使入射第一显微物镜(18)的光束直径达到需要值。

5.根据权利要求1所述的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，其特征在于：所述的分光镜(8)为能量分光比为50:50的宽带分光镜。

6.根据权利要求1所述的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，其特征在于：所述的色差矫正器(5)用于矫正OCT成像光和波前探测光之间的轴向色差，以使二者被第一显微物镜(18)聚焦在样品(19)内的焦面位置一致或接近；柱透镜(17)用于矫正由第一球面反射镜(11)、第二球面反射镜(12)、第三球面反射镜(14)和第四球面反射镜(15)引起的像散；色散补偿器(21)用于补偿样品臂(9)的色散。

7.基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像方法，利用权利要求1所述的基于相干门虚拟夏克-哈特曼波前探测技术的AO-OCT成像系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：启动系统，进行参数设置，根据设置参数生成轴向扫描倒计时时间，计时器开始倒计时；

步骤2：促动器(28)带着参考镜(27)做相移或载频调制操作，同时由波前探测相机(33)采集来自样品(19)内第i层处样品光信号与参考光信号的干涉光谱信号；运用相移或载频调制算法对采集到的干涉光谱信号进行处理，来获得全孔径内的复数电场分布，具体包括振幅和相位信息；

步骤3：依据所需探测像差的阶数来确定所需的子孔径阵列数，将获得的全孔径复数电场分布按所需的子孔径阵列数进行数字分割，获得每一子孔径的复数电场分布；

步骤4：对每一子孔径的复数电场分布进行快速傅里叶变换，得到每一子孔径的衍射图样，再利用质心算法计算出每一子孔径的波前梯度；

步骤5：对获得的子孔径波前梯度进行泽尼克多项式拟合，获得来自样品(19)内第i层光信号的波前像差分布；利用波前复原算法，计算出所需的波前复原电压；

步骤6：把获得的波前复原电压传输给波前控制器(36)，再去控制波前矫正器(13)实施波前像差矫正；

步骤7：成像相机(34)采集干涉光谱信号，经第二图像采集卡(39)传输至计算机(35)进行处理，来获得样品(19)的高分辨率OCT图像；

步骤8：判断计时器是否归零：若计时器未归零，则电动平移台(29)轴向移动，控制相干门移动到样品(19)内的等i+1层，重复步骤2至步骤8；若计时器归零，系统进程结束。