CN111308701B - Oct眼底大视场高分辨率成像的光学系统 - Google Patents

Oct眼底大视场高分辨率成像的光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，包括：光源、合光纤、准直单元、反射镜、扫描振镜单元和成像单元；成像单元包括沿扫描振镜单元至眼底的方向依次排列的第一透镜子单元、第二透镜子单元和接目镜子单元；接目镜子单元为双胶合接目镜组；双胶合接目镜组的靠近第二透镜子单元的光学面为凸面且该凸面为双曲面。本发明的有益之处在于所提供的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的结构简单，接目镜子单元为双胶合接目镜组，双胶合接目镜组的靠近第二透镜子单元的光学面为凸面且该凸面为双曲面，有利于校正人眼眼底成像的像差。

Description

OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统
技术领域
本发明涉及一种OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统。
背景技术
光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种基于低相干光干涉术的非侵入高分辨层析成像技术，在活体生物组织成像、亚表面无损检测等领域已有广泛的应用。现有的OCT系统，成像范围不够大，对于眼底较分散的病灶，需要通过多次定位扫描或多次扫描之后的图像拼接进行获得，多次扫描会增加诊断时间，从而增加了患者的不适度，而多次扫描的图像拼接技术，虽然能获取大范围的眼底图，除了增加诊断时间，拼接技术的误差引入的病灶位置不准确性，也给医生诊断治疗带来了风险。
发明内容
本发明提供了一种OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，采用如下的技术方案：
一种OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，包括：用于发射激光的光源、用于耦合光源发射的激光并将耦合后的激光发射出去的耦合光纤、用于对激光进行准直的准直单元、用于反射激光的反射镜、用于将接收的激光转换成扫描激光的扫描振镜单元和用于对眼底进行成像的成像单元；
光源发射的激光经过耦合光纤耦合后由准直单元准直；
准直后的激光经过反射镜反射至扫描振镜单元；
激光经过扫描振镜单元转换成扫描激光束后通过成像单元到达眼底；
到达眼底后的激光经眼底反射后原路返回至耦合光纤；
成像单元包括沿扫描振镜单元至眼底的方向依次排列的第一透镜子单元、第二透镜子单元和接目镜子单元；
接目镜子单元为双胶合接目镜组；
双胶合接目镜组的靠近第二透镜子单元的光学面为凸面且该凸面为双曲面。
进一步地，双胶合接目镜组的远离第二透镜子单元的光学面的圆心在远离第二透镜子单元的一端。
进一步地，准直单元为双胶合准直透镜组。
进一步地，双胶合准直透镜组的靠近反射镜的光学面为凸面且该凸面为双曲面。
进一步地，第一透镜子单元为双胶合负透镜组。
进一步地，双胶合负透镜组由第一负透镜和第二负透镜胶合而成；
双胶合负透镜组的两个光学表面的圆心均在扫描振镜单元一侧。
进一步地，第二透镜子单元至少包含一个第三负透镜；
第三负透镜位于第二透镜子单元的靠近接目镜子单元一侧；
第三负透镜的凹面远离接目镜子单元。
进一步地，第二透镜子单元还包含第一正透镜和第二正透镜；
第一正透镜、第二正透镜和第三负透镜间隔设置。
进一步地，OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的扫描范围为20mm。
进一步地，所述OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的全视场内光斑直径小于7μm。
本发明的有益之处在于所提供的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的结构简单，接目镜子单元为双胶合接目镜组，双胶合接目镜组的靠近第二透镜子单元的光学面为凸面且该凸面为双曲面，有利于校正人眼眼底成像的像差。
本发明的有益之处还在于所提供的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的准直单元为双胶合准直透镜组，双胶合准直透镜组的靠近反射镜一侧的光学面为凸面且该凸面为双曲面，有利于校正系统球差。
本发明的有益之处还在于所提供的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的第一透镜子单元为双胶合负透镜组，双胶合负透镜组的两个光学表面的圆心均在扫描振镜单元一侧，实现了大范围扫描。
附图说明
图1是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的示意图；
图2是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在中心视场下的光程差图的示意图；
图3是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在中心视场下的点列图；
图4是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在中心视场下的MTF曲线图；
图5是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在半视场下的光程差图的示意图；
图6是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在半视场下的点列图；
图7是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在半视场下的MTF曲线图；
图8是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在边缘视场下的光程差图的示意图；
图9是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在边缘视场下的点列图；
图10是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统在边缘视场下的MTF曲线图；
图11是本发明的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的成像范围图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
如图1所示为本发明的一种OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，用于对人眼10的眼底进行扫描成像，其主要包括：光源1、耦合光纤2、准直单元3、反射镜4、扫描振镜单元5和成像单元6，光源1用于发射激光，耦合光纤2用于耦合光源1发射的激光并将耦合后的激光发射出去，准直单元3用于对激光进行准直，反射镜4用于反射激光、扫描振镜单元5用于将接收的激光转换成扫描激光，成像单元6用于对眼底进行成像。光源1发射的激光经过耦合光纤2耦合后由准直单元3准直，准直后的激光经过反射镜4反射至扫描振镜单元5，激光经过扫描振镜单元5转换成扫描激光束后通过成像单元6到达眼底，到达眼底后的激光经眼底反射后原路返回至耦合光纤2。
具体而言，成像单元6包括沿扫描振镜单元5至眼底的方向依次排列的第一透镜子单元7、第二透镜子单元8和接目镜子单元9。接目镜子单元9为双胶合接目镜组，用于校正系统色差。双胶合接目镜组的靠近第二透镜子单元8的光学面为凸面且该凸面为双曲面，有利于校正人眼10眼底成像的像差。
作为一种优选的实施方式，双胶合接目镜组的远离第二透镜子单元8的光学面的圆心在远离第二透镜子单元8的一端。
作为一种优选的实施方式，准直单元3为双胶合准直透镜组。双胶合准直透镜组的靠近反射镜4的光学面为凸面且该凸面为双曲面，方便校正系统球差。
作为一种优选的实施方式，第一透镜子单元7为双胶合负透镜组。双胶合负透镜组由第一负透镜71和第二负透镜72胶合而成。双胶合负透镜组的两个光学表面的圆心均在扫描振镜单元5一侧，提升了扫描范围。
作为一种优选的实施方式，第二透镜子单元8至少包含一个第三负透81镜。第三负透81镜位于第二透镜子单元8的靠近接目镜子单元9一侧。第三负透81镜的凹面远离接目镜子单元9。有利于系统的平场优化。第二透镜子单元8还包含第一正透镜82和第二正透镜83。第一正透镜82、第二正透镜83和第三负透81镜间隔设置，使得正负光焦度分离。
在本发明中，准直单元3的焦距位于12—18mm之间。准直单元3与第一透镜子单元7焦距之比为大于等于35且小于等于40。第一透镜子单元7与第二透镜子单元8焦距之比为大于等于6.5且小于等于7.5。第一透镜子单元7和第二透镜子单元8的综合焦距与接目镜子单元9焦距之比为大于等于3且小于等于4。
以下分别评估OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系在中心视场、半视场和边缘视场下的成像像质。
如图1所示为OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系的中心视场的光线走向图，图2至图4是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的中心视场像质评价图。其中，图2所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的光程差图，从图中可见，不同波长不同光瞳下的光程差都在0.1λ以内。图3所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的点列图，从图中可见，均方根半径为2.017μm，远小于艾利斑半径。图4所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的MTF曲线图，不同波长的子午、弧矢曲线都达到衍射极限，成像质量良好。
图5至图7是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的半视场像质评价图。其中，图5所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的光程差图，从图中可见，不同波长不同光瞳下的光程差都在0.2λ以内。图6所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的点列图，从图中可见，均方根半径为2.78μm，远小于艾利斑半径。图7所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的MTF曲线图，不同波长的子午、弧矢曲线都达到衍射极限，成像质量良好。
如图8至图10是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的半视场像质评价图。其中，图8所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的光程差图，从图中可见，不同波长不同光瞳下的光程差都在0.5λ以内。图9所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的点列图，从图中可见，均方根半径为3.389μm，远小于艾利斑半径。图10所示的是OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的MTF曲线图，不同波长的子午、弧矢曲线都达到衍射极限，成像质量良好。
图3、图6和图9所示，RMS半径数值均小于3.5μm，所以直径小于7μm，并且落在艾利斑之内，达到衍射极限。OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的全视场内光斑直径小于7μm。
如图11所示为OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的成像范围图，从图中可见，全视场下的成像范围可达20mm。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，其特征在于，包括：用于发射激光的光源、用于耦合所述光源发射的激光并将耦合后的激光发射出去的耦合光纤、用于对激光进行准直的准直单元、用于反射激光的反射镜、用于将接收的激光转换成扫描激光的扫描振镜单元和用于对眼底进行成像的成像单元；
所述光源发射的激光经过所述耦合光纤耦合后由所述准直单元准直；
准直后的激光经过所述反射镜反射至所述扫描振镜单元；
激光经过所述扫描振镜单元转换成扫描激光束后通过所述成像单元到达眼底；
到达眼底后的激光经眼底反射后原路返回至所述耦合光纤；
所述成像单元包括沿所述扫描振镜单元至眼底的方向依次排列的第一透镜子单元、第二透镜子单元和接目镜子单元；
所述接目镜子单元为双胶合接目镜组；
所述双胶合接目镜组的靠近所述第二透镜子单元的光学面为凸面且该凸面为双曲面；
所述第一透镜子单元为双胶合负透镜组；
所述双胶合负透镜组由第一负透镜和第二负透镜胶合而成；
所述双胶合负透镜组的两个光学表面的圆心均在扫描振镜单元一侧。
2.根据权利要求1所述的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，其特征在于，
所述双胶合接目镜组的远离所述第二透镜子单元的光学面的圆心在远离所述第二透镜子单元的一端。
3.根据权利要求1所述的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，其特征在于，
所述准直单元为双胶合准直透镜组。
4.根据权利要求3所述的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，其特征在于，
所述双胶合准直透镜组的靠近所述反射镜的光学面为凸面且该凸面为双曲面。
5.根据权利要求1所述的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，其特征在于，
所述第二透镜子单元至少包含一个第三负透镜；
所述第三负透镜位于所述第二透镜子单元的靠近所述接目镜子单元一侧；
所述第三负透镜的凹面远离所述接目镜子单元。
6.根据权利要求5所述的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，其特征在于，
所述第二透镜子单元还包含第一正透镜和第二正透镜；
所述第一正透镜、所述第二正透镜和所述第三负透镜间隔设置。
7.根据权利要求1所述的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，其特征在于，
所述OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的扫描范围为20mm。
8.根据权利要求1所述的OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统，其特征在于，
所述OCT眼底大视场高分辨率成像的光学系统的全视场内光斑直径小于7μm。
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