CN110477852A - 一种虹膜血管成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种虹膜血管成像系统，包括：动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元、聚焦单元和采集单元，所述聚焦单元分别连接动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元的一端，所述采集单元分别连接动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元的另一端，本公开可检测虹膜血管中各个波长光的光强值，提高虹膜血管成像的分辨率和识别度。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种虹膜血管成像系统。
背景技术
虹膜，是指眼睛里带有彩色的部分，眼睛的虹膜是身体面对外界最复杂的组织。人体眼睛的虹膜是具有独特性的器官，像指纹一样是具有唯一性的生物特征。现有技术中，虹膜血管成像在医学成像中具有重要的应用。但目前这类成像技术的分辨率和识别度还需提高，尚难以满足更严格的需求，限制了其应用。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供了一种虹膜血管成像系统，可检测虹膜血管中各个波长光的光强值，提高虹膜血管成像的分辨率和识别度。
本发明提供的技术方案如下：
一种虹膜血管成像系统，包括：动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元、聚焦单元和采集单元，所述聚焦单元分别连接动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元的一端，所述采集单元分别连接动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元的另一端；
所述动脉血管光处理单元包括第一探测光源、第一光纤耦合器、第一参考臂、第一样品臂，所述第一光纤耦合器的输入端耦合接入第一探测光源，所述第一光纤耦合器的输出端耦合连接第一参考臂和第一样品臂；
所述动脉血管光处理单元包括第二探测光源、第二光纤耦合器、第二参考臂、第二样品臂，所述第二光纤耦合器的输入端耦合接入第二探测光源，所述第二光纤耦合器的输出端耦合连接第二参考臂和第二样品臂；
所述聚焦单元包括沿入射光方向依次设置的分束器、第四透镜、二维振镜系统、第五透镜、第三反射镜、第六透镜，所述分束器分别连接第一样品臂和第二样品臂，所述分束器用于将第一样品臂和第二样品臂的探测光混合并传送至第四透镜；
所述采集单元包括第三光纤耦合器、第五准直器、光栅、第八透镜、线阵相机，所述第三光纤耦合器、第五准直器、光栅通过光纤依次连接，所述光栅、第八透镜、线阵相机沿入射光方向依次设置，所述第三光纤耦合器的输入端耦合连接第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的输出端。
进一步，所述第一参考臂包括沿平行光入射方向依次设置的第一准直器、第一透镜、第一反射镜，所述第二参考臂包括沿平行光入射方向依次设置的第四准直器、第七透镜、第四反射镜。
进一步，所述第一样品臂包括沿入射光方向依次设置的第二准直器、第二反射镜、第二透镜，所述第二反射镜用于将第二准直器发送的平行光垂直向下反射到第二透镜。
进一步，所述第二样品臂包括沿平行光入射方向依次设置的第三准直器、第三透镜。
进一步，所述第一探测光源和所述第一光纤耦合器之间设有第一环形器，所述第二探测光源和所述第二光纤耦合器之间设有第二环形器。
进一步，所述第一光纤耦合器和所述第一参考臂之间设有第一偏振器，所述第一光纤耦合器和所述第一样品臂之间设有第二偏振器。
进一步，所述第二光纤耦合器和所述第二参考臂之间设有第三偏振器，所述第二光纤耦合器和所述第二样品臂之间设有第四偏振器。
进一步，所述第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的分光比均为50:50。
进一步，所述第一探测光源为中心波长为840nm，带宽为49nm的超辐射发光二极管。
进一步，所述第二探测光源为中心波长为780nm，带宽为40nm的超辐射发光二极管。
本发明的有益效果是：本发明公开一种虹膜血管成像系统，包括：动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元、聚焦单元和采集单元，所述聚焦单元分别连接动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元的一端，所述采集单元分别连接动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元的另一端。本发明可检测虹膜血管中各个波长光的光强值，提高虹膜血管成像的分辨率和识别度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一种虹膜血管成像系统的结构框图；
图2是本发明实施例一种虹膜血管成像系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所以其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参考图1，本实施例提供一种虹膜血管成像系统，包括：动脉血管光处理单元100、静脉血管光处理单元200、聚焦单元300和采集单元400，所述聚焦单元300分别连接动脉血管光处理单元100、静脉血管光处理单元200的一端，所述采集单元400分别连接动脉血管光处理单元100、静脉血管光处理单元200的另一端。
参考图2，所述动脉血管光处理单元100包括第一探测光源110、第一光纤耦合器120、第一参考臂130、第一样品臂140，所述第一光纤耦合器120的输入端耦合接入第一探测光源110，所述第一光纤耦合器120的输出端耦合连接第一参考臂130和第一样品臂140；
所述动脉血管光处理单元100包括第二探测光源210、第二光纤耦合器220、第二参考臂230、第二样品臂240，所述第二光纤耦合器220的输入端耦合接入第二探测光源210，所述第二光纤耦合器220的输出端耦合连接第二参考臂230和第二样品臂240；
所述聚焦单元300包括沿入射光方向依次设置的分束器310、第四透镜320、二维振镜系统330、第五透镜340、第三反射镜350、第六透镜360，所述分束器310分别连接第一样品臂140和第二样品臂240，所述分束器310用于将第一样品臂140和第二样品臂240的探测光混合并传送至第四透镜320；
所述采集单元400包括第三光纤耦合器410、第五准直器420、光栅430、第八透镜440、线阵相机，所述第三光纤耦合器410、第五准直器420、光栅430通过光纤依次连接，所述光栅430、第八透镜440、线阵相机沿入射光方向依次设置，所述第三光纤耦合器410的输入端耦合连接第一光纤耦合器120和第二光纤耦合器220的输出端。
本实施例中，采用型号为索雷博GVS002的二维振镜系统330来实现虹膜血管信息的三维扫描；分束器310将两个不同波长的光路整合到一起，实现光路同时到达人眼并且测量点相同，从而同时对人眼虹膜血管进行成像。第三光纤耦合器410将第一光纤耦合器120发出的干涉光和第二光纤耦合器220发出的干涉光整合到一起，第五准直器420的作用是把光源发出的点光源转变成平行光；之后进入到光栅430进行分光；第八透镜440可以使虹膜成像更清晰，线阵相机接收光栅430分光并由第八透镜440聚焦后的光，并将各个波长光的光强值作为图像的灰度值，传送到PC机。本实施例可检测虹膜血管中各个波长光的光强值，便于通过后期的算法处理实现虹膜动静脉血管三维成像，提高虹膜血管成像的分辨率和识别度。
作为本实施例的进一步改进，所述第一参考臂130包括沿平行光入射方向依次设置的第一准直器131、第一透镜132、第一反射镜133，所述第二参考臂230包括沿平行光入射方向依次设置的第四准直器231、第七透镜232、第四反射镜233。本实施例中，第一透镜132和第七透镜232的作用是模拟人眼角膜对光线的改变。
作为本实施例的进一步改进，所述第一样品臂140包括沿入射光方向依次设置的第二准直器141、第二反射镜142、第二透镜143，所述第二反射镜142用于将第二准直器141发送的平行光垂直向下反射到第二透镜143。
作为本实施例的进一步改进，所述第二样品臂240包括沿平行光入射方向依次设置的第三准直器241、第三透镜242。
作为本实施例的进一步改进，所述第一探测光源110和所述第一光纤耦合器120之间设有第一环形器150，所述第二探测光源210和所述第二光纤耦合器220之间设有第二环形器250。从而防止反射光进入到激光光源，起到保护光源不受干扰的作用。
作为本实施例的进一步改进，所述第一光纤耦合器120和所述第一参考臂130之间设有第一偏振器161，所述第一光纤耦合器120和所述第一样品臂140之间设有第二偏振器162。所述第二光纤耦合器220和所述第二参考臂230之间设有第三偏振器261，所述第二光纤耦合器220和所述第二样品臂240之间设有第四偏振器262。从而减弱光在光纤内传播引起的光程变化，使得第一参考臂130和第一样品臂140、第二参考臂230和第二样品臂240的光干涉效果更好。
作为本实施例的优选，所述第一光纤耦合器120和第二光纤耦合器220的分光比均为50:50。从而把一束激光的光强均匀的分成两束，便于对干涉光均匀整合，从而方便检测不同波长光的光强度。
根据氧合血红蛋白和还原血红蛋白对不同波长光的吸收率不同，中心波长为840nm的光源最利于对动脉血管进行成像，中心波长为780nm的光源最利于对静脉血管进行成像。作为本实施例的优选，所述第一探测光源110为中心波长为840nm，带宽为49nm的超辐射发光二极管。所述第二探测光源210为中心波长为780nm，带宽为40nm的超辐射发光二极管。从而能够实现同时对虹膜动脉血管和虹膜静脉血管进行成像，通过提高虹膜血管成像的分辨率，实现虹膜动静脉血管的三维高分辨率成像。
为更好的对本发明提供的技术方案进行说明，下面给出一个典型的实施例：
将中心波长为840nm的第一探测光源110和中心波长为780nm的第二探测光源210同时发光；第一探测光源110发出的光由光纤传送经第一环形器150后到达分光比为50:50的第一光纤耦合器120，第一光纤耦合器120将光平均分成两束，经过光纤和第一偏振器161到达第一准直器131，经第一准直器131准直后，点光源转变成平行光，经第一透镜132聚焦到第一反射镜133；第一准直器131、第一透镜132、第一反射镜133作为第一参考臂130；另一束光经光纤和第二偏振器162到达第二准直器141，第二准直器141将另一束光转变为平行光，经第二反射镜142反射再由第二透镜143汇聚到达分束器310，分束器310将光路顺时针转变90°，经第四透镜320后再次转变成平行光，再由二维振镜系统330反射使光路垂直向下，经第五透镜340汇聚，第三反射镜350反射，再由第六透镜360聚焦，使入射光水平照入人眼，聚焦在虹膜上。
第二探测光源210发出的光由光纤传送经第二环形器250后到达分光比为50:50的第二光纤耦合器220，第二光纤耦合器220将光平均分成两束，经过光纤和第三偏振器261到达第四准直器231，经第四准直器231准直后，点光源转变成平行光，经第七透镜232聚焦到第四反射镜233；第四准直器231、第七透镜232、第四反射镜233作为第二参考臂230；另一束光经光纤和第四偏振器262后到达第三准直器241，第三准直器241将点光源转变成平行光，经第三透镜242汇聚后到达分束器310，经过分束器310分光后，中心波长为780nm的光和中心波长为840nm的光重合，共同经第四透镜320后再次转变成平行光，再由二维振镜系统330反射使光路垂直向下，经第五透镜340汇聚，第三反射镜350反射，再由第六透镜360聚焦，使入射光水平照入人眼，聚焦在虹膜上。
从人眼反射回来的光与第一参考臂130反射回来的光，在第一光纤耦合器120中进行干涉，再由光纤传送到第三光纤耦合器410；从人眼反射回来的光与第二参考臂230反射回来的光，在第二光纤耦合器220中进行干涉，再由光纤传送到第三光纤耦合器410；接着经光纤传送到第五准直器420，再经过光栅430的分光，把光按照波长的大小进行排列，经过第八透镜440聚焦到线阵相机上，线阵相机记录不同波长光的光强值，并将所述光强值作为灰度值传送到PC机上进行存储。由于两种光的波长不同，也没有恒定光程差，在第三光纤耦合器410中并不能发生再次干涉，第三光纤耦合器410只是将两种不同波长的干涉光整合到一根光纤中。
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。
Claims (10)
1.一种虹膜血管成像系统，其特征在于，包括：动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元、聚焦单元和采集单元，所述聚焦单元分别连接动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元的一端，所述采集单元分别连接动脉血管光处理单元、静脉血管光处理单元的另一端；
所述动脉血管光处理单元包括第一探测光源、第一光纤耦合器、第一参考臂、第一样品臂，所述第一光纤耦合器的输入端耦合接入第一探测光源，所述第一光纤耦合器的输出端耦合连接第一参考臂和第一样品臂；
所述动脉血管光处理单元包括第二探测光源、第二光纤耦合器、第二参考臂、第二样品臂，所述第二光纤耦合器的输入端耦合接入第二探测光源，所述第二光纤耦合器的输出端耦合连接第二参考臂和第二样品臂；
所述聚焦单元包括沿入射光方向依次设置的分束器、第四透镜、二维振镜系统、第五透镜、第三反射镜、第六透镜，所述分束器分别连接第一样品臂和第二样品臂，所述分束器用于将第一样品臂和第二样品臂的探测光混合并传送至第四透镜；
所述采集单元包括第三光纤耦合器、第五准直器、光栅、第八透镜、线阵相机，所述第三光纤耦合器、第五准直器、光栅通过光纤依次连接，所述光栅、第八透镜、线阵相机沿入射光方向依次设置，所述第三光纤耦合器的输入端耦合连接第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的输出端。
2.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第一参考臂包括沿平行光入射方向依次设置的第一准直器、第一透镜、第一反射镜，所述第二参考臂包括沿平行光入射方向依次设置的第四准直器、第七透镜、第四反射镜。
3.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第一样品臂包括沿入射光方向依次设置的第二准直器、第二反射镜、第二透镜，所述第二反射镜用于将第二准直器发送的平行光垂直向下反射到第二透镜。
4.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第二样品臂包括沿平行光入射方向依次设置的第三准直器、第三透镜。
5.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第一探测光源和所述第一光纤耦合器之间设有第一环形器，所述第二探测光源和所述第二光纤耦合器之间设有第二环形器。
6.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第一光纤耦合器和所述第一参考臂之间设有第一偏振器，所述第一光纤耦合器和所述第一样品臂之间设有第二偏振器。
7.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第二光纤耦合器和所述第二参考臂之间设有第三偏振器，所述第二光纤耦合器和所述第二样品臂之间设有第四偏振器。
8.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的分光比均为50:50。
9.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第一探测光源为中心波长为840nm，带宽为49nm的超辐射发光二极管。
10.根据权利要求1所述的虹膜血管成像系统，其特征在于，所述第二探测光源为中心波长为780nm，带宽为40nm的超辐射发光二极管。
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