CN113520298A - 一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，包括扫频激光光源、光纤耦合器、环形器、偏振控制器、控制系统、参考臂组件、样品臂组件。样品臂组件包括眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统，可以实现对全眼不同部位的OCT/OCTA成像，并通过翻转镜装置对不同成像部位进行切换。此外，本系统增加了液体透镜模块，可以在成像过程中通过液体透镜微调节功能，该装置可以实现高质量成像。系统除了可实现传统的眼底结构/血流成像，新增眼前节成像装置，对于眼前节疾病的实时成像研究具有重要意义。

Description

一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像(OCT/OCTA)系统。

背景技术

光学相干层析成像(OCT)和光学相干断层扫描血管成像(OCTA)近年来被作为眼科疾病诊断的黄金标准，以其在体、无创、实时、高分辨和三维断层成像等优势迅速发展成为眼科不可缺少的诊断工具，对于眼底成像，许多眼底疾病发生在视网膜层，比如糖尿病视网膜病变、视网膜撕裂、视网膜静脉阻塞、视网膜色素变性、视网膜劈裂等，而目前对于眼底视网膜病变的研究已经逐渐成熟，但对于眼前节血流的研究相对较少，眼前节病变除了导致结构变化，同样也会引起前节(角膜、虹膜、结膜)血流的变化，从而导致视力下降、角膜瘢痕、脂质沉积等症状，因此对于眼前节的监测诊断同样重要。

目前，眼前后节OCT/OCTA研究基本集中在眼睛结构成像方面进行实时或者分时的眼睛前后节组织成像，且用于眼底病变检测和用于眼前节检测的OCT/OCTA研究分别进行，绝大多数研究集中在眼底病变的检测方面，眼前节成像一般集中在角膜/巩膜病变检测及研究。

专利文献US2008/0106696A1公开了一种在眼后节成像系统中增加眼前节成像功能的OCT/OCTA系统，透过眼底透镜在750、760后增加一个眼前节透镜770的方式来实现，在眼前节成像时，采用垂直角膜扫描方式，这种方式带来了注视点调节与OCT/OCTA成像质量不能很好匹配的问题，且对镜头的设计要求难度系数较高，装置实现困难等问题。

此外，现代社会近视率越来越高，导致现实生活中不同人眼屈光度不一致，如近视眼和远视眼的曲率不一致，从而影响成像质量，如何调节眼后节OCT/OCTA系统对不同视力人群扫描成像时的清晰度，而不影响OCT/OCTA成像质量一直是研究的热门问题之一。

发明内容

为解决成像过程中因为外部原因引起的微小抖动所带来的聚焦位置改变的技术问题，本发明提供一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统。

本发明一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，将眼前节OCT/OCTA成像装置与眼后节OCT/OCTA成像装置的样品臂相结合，实现通过简单的切换随时转变OCT/OCTA成像系统的成像位置，除了可以解决成像过程中因为外部原因引起的微小抖动所带来的聚焦位置改变的问题以外，还具有操作系统结构简单、操作方便的优势。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，称之为眼前后节一体的OCT/OCTA系统，包含扫频激光光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第一环形器、第二环形器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、光电平衡探测器、控制系统、参考臂组件、样品臂组件；

其中所述扫频激光光源通过第一光纤耦合器后，通过第一环形器和第一偏振控制器向样品臂组件提供入射光，通过第二环形器和第二偏振控制器参考臂组件提供入射光，

所述样品臂组件包括眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统，其中经过样品臂组件的光入射到眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统后携带人眼生物光学信息后反射，反射回来的光经过第一偏振控制器、第一环形器后进入所述第二光纤耦合器，

参考臂组件反射回来的参考光经第二偏振控制器、第二环形器后进入所述第二光纤耦合器，

在所述第二光纤耦合器中发生干涉并产生干涉光，所述干涉光被光电平衡探测器检测后，经过控制系统进行处理后，得到人眼的光学相干断层成像。

在本发明的一个实施方式中，第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第一环形器、第二环形器、第一偏振控制器、第二偏振控制器构成本发明中的光纤干涉模块。

在本发明的一个实施方式中，所述第一光纤耦合器与第二光纤耦合器均包含第一端口、第二端口和第三端口；所述扫频激光光源的光输入连接第一光纤耦合器的第一端口，第一光纤耦合器的第二端口和第一环形器的第一端口相连，第一光纤耦合器的第三端口和第二环形器的第一端口相连，第一环形器的第二端口和第一偏振控制器相连，第一环形器的第三端口和第二光纤耦合器的第二端口相连，第一偏振控制器和样品臂组件的扩束准直镜相连，第二环形器的第二端口和第二偏振控制器相连，第二环形器的第三端口和第二光纤耦合器的第三端口相连，第二偏振控制器和参考臂组件的扩束准直镜相连，所述第一光纤耦合器用于将所述扫频激光光源的输出光分为样品光和参考光分别输入第一环形器和第二环形器，所述第一环形器和第二环形器还用于将返回的样品光和参考光分配到第二光纤耦合器，其中样品光和参考光所经过的光程匹配，第二光纤耦合器的第一端口和第四端口分别通过光纤连接到光电平衡探测器。

在本发明的一个实施方式中，所述控制系统包括高速采集卡和信号采集卡，所述光电平衡探测器的电信号输出端连接高速采集卡，高速采集卡的输出端连接数字信号采集卡；所述扫频激光光源的输出端连接高速采集卡；所述数字信号采集卡用于处理信号获得OCT/OCTA图像。

在本发明的一个实施方式中，所述样品臂组件包括信号光输入臂和设计模块，所述设计模块包括第一消色差双胶合透镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第二消色差双胶合透镜、反射镜、第三二向色镜及第三消色差双胶合透镜，所述设计模块的组件构成有眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统，能够实现对全眼不同部位的OCT/OCTA成像，并通过翻转镜装置对不同成像部位进行切换，所述翻转镜装置是指安置于第一消色差双胶合透镜和第三消色差双胶合透镜之间的二向色镜组成，可直接切换眼前节成像和眼底成像模式。

在本发明的一个实施方式中，所述眼前节结构/功能成像系统包括第一消色差双胶合透镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第二消色差双胶合透镜、反射镜、第三二向色镜及第三消色差双胶合透镜，

所述第一消色差双胶合透镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第二消色差双胶合透镜、反射镜、第三二向色镜及第三消色差双胶合透镜的位置设置满足：从信号光输入臂过来的光线依次穿过第一消色差双胶合透镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第二消色差双胶合透镜、反射镜、第三二向色镜及第三消色差双胶合透镜，通过第三消色差双胶合透镜汇聚到眼前节聚焦。

其中，对于所述眼前节结构/功能成像系统而言，从信号光输入臂过来的光线为平行光束，该平行光束进入第一消色差双胶合透镜进行聚焦，聚焦光路上经过45°角的第一二向色镜后反射，经过第二二向色镜再次反射进入第二消色差双胶合透镜重新发散成为平行光，平行光入射45°倾角的反射镜后被45°放置的第三二向色镜反射，通过第三消色差双胶合透镜汇聚到眼前节聚焦。

所述眼前节结构/功能成像系统驱动所述第一消色差双胶合透镜将信号光聚焦后，经过第一二向色镜和第二二向色镜反射后进入第三二向色镜中，由于光程距离和透镜焦距之和相等，聚焦光线被重新发散为平行光，随后通过反射镜和第三二向色镜的反射被第三消色差双胶合透镜聚焦在眼前节，此处第三消色差双胶合透镜充当眼底透镜。

所述眼后节结构/功能成像系统由第一消色差双胶合透镜及第三消色差双胶合透镜组成，所述第一消色差双胶合透镜及第三消色差双胶合透镜的位置设置满足：从信号光输入臂过来的光线依次穿过第一消色差双胶合透镜及第三消色差双胶合透镜。

其中，对于眼后节结构/功能成像系统而言，从信号光输入臂过来的光线为平行光束，该平行光束进入第一消色差双胶合透镜进行聚焦，聚焦后光线射入第三消色差双胶合透镜，经过第一消色差双胶合透镜和第三消色差双胶合透镜聚焦发散后重新成为平行光，其中第一消色差双胶合透镜和第三消色差双胶合透镜的距离等于两个透镜的焦距之和，平行光束射入晶状体，晶状体将射入的平行光聚焦到视网膜进行成像。

所述眼后节结构/功能成像系统驱动所述的第一消色差双胶合透镜将信号光聚焦后透射经过所述眼前节结构/功能成像系统驱动所述第一消色差双胶合透镜将信号光聚焦后透射经过第一二向色镜和第三二向色镜被第三消色差双胶合透镜发散成平行光入射眼部，通过晶状体的聚焦作用聚焦到眼底成像。

在本发明的一个实施方式中，所述信号光输入臂包括第二扩束准直镜、电动调焦透镜及振镜，所述第二扩束准直镜用于接收射入过来的激光光源，所述电动调焦透镜用于将光束传递至振镜，所述振镜用于将光束反射偏转形成平行光束，该平行光束进入设计模块的眼前节结构/功能成像系统或眼后节结构/功能成像系统。

在本发明的一个实施方式中，所述设计模块中，所述第一消色差双胶合透镜的焦距为f1、第二消色差双胶合透镜的焦距为f2、第三消色差双胶合透镜的焦距为f3，光程需满足以下条件：

所述眼前节结构/功能成像系统的光路中，光程要与参考比光程相匹配，且透镜之间的距离等于透镜的焦距之和；此做法实现了不改变参考臂光程，直接在光路中添加翻转镜实现前后节切换成像。

所述眼后节结构/功能成像系统的光路中，光程要与参考比光程相匹配，且透镜间距离和焦距相匹配。

在本发明的一个实施方式中，所述样品臂组件包含切换眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统功能的翻转镜。所述样品臂组件在初始状态进行眼底结构/功能成像，在需要对眼前节进行结构/功能成像时通过切换翻转镜达到切换光路的目的，实现眼前节结构/功能成像功能。

所述样品臂在初始状态进行眼底结构/功能成像，在需要对眼前节进行结构/功能成像时通过切换翻转镜达到切换光路的目的，实现眼前节结构/功能成像功能。

为了实现不改变参考臂光程，直接在光路中添加翻转镜实现眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统的一体化，眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统的光程相匹配。

在本发明的一个实施方式中，所述第一消色差双胶合透镜、第二消色差双胶合透镜、第三消色差双胶合透镜均为消色差双胶合透镜，所述消色差双胶合透镜是将两片单透镜结合在一起的光学结构，两片单透镜分别用折射率和色散都不同的玻璃制成，通常一片是冕牌玻璃，一片是燧石玻璃，这样的组合产生的影响品质比单一透镜好，可以有效的抑制一些硬件方面伪影的产生。

在本发明的一个实施方式中，所述电动调焦透镜是通过改变液体的曲率改变焦距的液体透镜，利用介质上电润湿原理的可变焦光透镜，它可以通过外部施加电压改变液体的形状，进而改变其焦距，可以在眼前节或视网膜等眼后节组织聚焦完成的基础上进行微调，从而改变聚焦的位置，达到获取不同层次组织结构的目的。所述电动调焦透镜通过改变液体的曲率改变焦距的透镜，是一种可调节焦距光路转换装置，可以在成像过程中通过液体透镜微调节功能，时调节成像深度，实现成像质量最优化的需求。

在本发明的一个实施方式中，所述液体透镜整体形状为圆柱体，上下表面由两片薄玻璃片构成，透镜的内侧壁分为两层：一层呈圆柱形、另一层呈圆台形，且上下两层均由金属电极组成，在两个电极之间涂有一层绝缘材料，以使两电极之间不导电，在变焦透镜的容器内注有两种液体，其中一种为电解质，另一种为油性非极性物质。由于互不相溶，两种液体自然就会在其接触面处形成一层清晰可见的透镜层，对光线起到会聚作用，通过外部施加一定数值的电压，使内部液体折射率发生改变，从而实现信号光聚焦和发散的目的。

在本发明的一个实施方式中，所述第一偏振控制器、第二偏振控制器均采用光纤环形偏振控制器，使用三个线圈组成一列，中间线圈作为半波片，两边的分别为四分之一波片。每一个线圈都可以沿着入射和出射光纤轴旋转。通过调整三个线圈的指向，可以将入射的特定波长的偏振态转化成任意输出的偏振态。

在本发明的一个实施方式中，所述第一环形器、第二环形器用于使输入光束和输出光束各自独立，相互隔离，减少了携带生物组织信息的光速在光路中的损耗，有效的提高成像质量。

在本发明的一个实施方式中，所述第一二向色镜、第二二向色镜、第三二向色镜均为半反半透镜。

在本发明的一个实施方式中，所述参考臂组件包括第一扩束准直镜，第一扩束准直镜用于接收射入过来的激光光源。

本发明中，考虑到对眼前节和视网膜及脉络膜成像的需要，设计光路通过光学转换使样品光分别在晶状体前方和视网膜后端进行聚焦。，为了达到在一个样品臂中切换眼前节和眼底扫描模式的要求，样品臂设计在原本眼底成像的功能上添加一组透镜和二向色镜及反射镜来实现随时切换眼前节OCT/OCTA成像和眼底OCT/OCTA成像的功能，而且装置简易，方便操作。本发明在原有的眼后节系统样品臂上通过添加二向色镜和反射镜将信号光反射，实现光路的转换，从而实现同一个样品臂实现两种扫描模式。

本发明中，OCT/OCTA系统光源通过光纤耦合器分别向样品臂组件和参考臂组件提供入射光，其中样品臂部分的光入射到眼前节或眼底并反射，返回的光经过样品臂组件后与从参考臂返回的光在光纤耦合器中发生干涉并产生干涉光，干涉光输入进光电平衡探测器进行处理，后经过计算机系统处理后，得到人眼的OCT/OCTA断层成像。

本发明还提供一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统的成像方法，包括：

当需要对眼后节进行扫描成像时，光路在接收到成像扫描指令后，将宽带脉冲激光从扫频激光光源发出，分别经过第一光纤耦合器、第一环形器和第一偏振控制器进入到样品臂组件，此时信号光通过第一消色差双胶合透镜和第三消色差双胶合透镜将所述的信号光进行聚焦发散后形成平行光射入眼部，通过人眼晶状体的聚焦效果，完成对眼底视网膜的聚焦扫描成像；

当对眼睛的眼前节进行扫描成像时，眼前节成像状态样品臂组件中翻转镜从开启状态转变为闭合状态，光线通过第一消色差双胶合透镜、第二消色差双胶合透镜和第三消色差双胶合透镜实现对眼睛前端结构的聚焦，进行眼前节扫描成像。

在本发明的一个实施方式中，眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统的成像过程中，

当系统处于初始状态时，样品臂组件处于眼后节成像模式，当系统接收到扫描成像的指令后，将扫频激光光源发出的信号光分别经过第一光纤耦合器、第一环形器和第一偏振控制器后到达样品臂组件的扩束准直镜，再通过电动调焦透镜后被扫描振镜偏转进入扫描透镜组，完成扫描指令；

当系统从初始状态切换到眼前节扫描模式时，翻转镜由开启状态转变为闭合状态，在眼前节扫描成像后切换回初始状态。

与现有技术相比，本发明通过将眼前节成像装置和眼后节成像装置相结合，在样品臂前端添加电压驱动的液体透镜装置，可以在眼科OCT/OCTA扫描成像过程中，针对不同视力人群的人眼进行眼前后节分别成像，既进行屈光补偿始终保持注视点清晰，又不影响眼前后节OCT/OCTA成像的质量，解决现有技术中注视点调节与OCT/OCTA成像质量不能很好匹配的问题；且本发明的实施系统结构简单，避免了以往样品臂模块过于庞大的弊端，操作便捷，通过本发明实施例的眼前后节一体光学相干断层成像系统，眼前节OCT/OCTA成像时光程面位于角膜、眼后节成像时光程面位于人眼视网膜，无需通过调节参考臂的光程来实现眼前节成像；可通过改变施加液体透镜的电压来调整聚焦点的上下移动，以满足左右眼黄斑或者视神经、房角等不同位置的测量需要。本发明的系统除了可实现传统的眼底结构/血流成像，新增眼前节成像装置，对于眼前节疾病的实时成像研究具有重要意义。

附图说明

图1为本发明实施例1中眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统的光路结构示意图；

图2为本发明实施例1中眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统中包含眼前节成像模块的光路结构示意图；

图3为本发明实施例1中眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统中包含眼后节成像模块的光路结构示意图。

图中标号：

1、扫频激光光源；

2、第一光纤耦合器；

3、第二耦合器；

4、第一环形器；

5、第二环形器；

6、第一偏振控制器；

7、第二偏振控制器；

8、光电平衡探测器；

9、高速采集卡；

10、信号采集卡；

A、光纤干涉模块；

B、设计模块；

C、样品臂模块；

D、参考臂模块；

L1、第一扩束准直镜；

L2、第二扩束准直镜；

L3、电动调焦透镜；

L4、第一消色差双胶合透镜；

L5、第二消色差双胶合透镜；

L6、第三消色差双胶合透镜；

G1、振镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

参考图1，本实施例提供一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，称之为眼前后节一体的OCT/OCTA系统，包含扫频激光光源1、第一光纤耦合器2、第二光纤耦合器3、第一环形器4、第二环形器5、第一偏振控制器6、第二偏振控制器7、光电平衡探测器8、控制系统、参考臂组件D、样品臂组件C；

其中所述扫频激光光源1通过第一光纤耦合器2后，通过第一环形器4和第一偏振控制器6向样品臂组件C提供入射光，通过第二环形器5和第二偏振控制器7参考臂组件D提供入射光，

所述样品臂组件C包括眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统，其中经过样品臂组件C的光入射到眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统后携带人眼生物光学信息后反射，反射回来的光经过第一偏振控制器6、第一环形器4后进入所述第二光纤耦合器3，

参考臂组件D反射回来的参考光经第二偏振控制器7、第二环形器5后进入所述第二光纤耦合器3，

在所述第二光纤耦合器3中发生干涉并产生干涉光，所述干涉光被光电平衡探测器8检测后，经过控制系统进行处理后，得到人眼的光学相干断层成像。

本实施例中，第一光纤耦合器2、第二光纤耦合器3、第一环形器4、第二环形器5、第一偏振控制器6、第二偏振控制器7构成本发明中的光纤干涉模块A。

本实施例中，所述第一光纤耦合器2与第二光纤耦合器3均包含第一端口、第二端口和第三端口；所述扫频激光光源1的光输入连接第一光纤耦合器2的第一端口，第一光纤耦合器2的第二端口和第一环形器4的第一端口相连，第一光纤耦合器2的第三端口和第二环形器5的第一端口相连，第一环形器4的第二端口和第一偏振控制器6相连，第一环形器4的第三端口和第二光纤耦合器3的第二端口相连，第一偏振控制器6和样品臂组件C的扩束准直镜L2相连，第二环形器5的第二端口和第二偏振控制器7相连，第二环形器5的第三端口和第二光纤耦合器3的第三端口相连，第二偏振控制器7和参考臂组件D的扩束准直镜L1相连，所述第一光纤耦合器2用于将所述扫频激光光源1的输出光分为样品光和参考光分别输入第一环形器4和第二环形器5，所述第一环形器4和第二环形器5还用于将返回的样品光和参考光分配到第二光纤耦合器3，其中样品光和参考光所经过的光程匹配，第二光纤耦合器3的第一端口和第四端口分别通过光纤连接到光电平衡探测器8。

本实施例中，所述控制系统包括高速采集卡9和信号采集卡10，所述光电平衡探测器8的电信号输出端连接高速采集卡9，高速采集卡9的输出端连接数字信号采集卡10；所述扫频激光光源1的输出端连接高速采集卡9；所述数字信号采集卡10用于处理信号获得OCT/OCTA图像。

本实施例中，所述样品臂组件C包括信号光输入臂和设计模块B，所述设计模块B包括第一消色差双胶合透镜L4、第一二向色镜12、第二二向色镜13、第二消色差双胶合透镜L5、反射镜14、第三二向色镜15及第三消色差双胶合透镜L6，所述设计模块B的组件构成有眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统，能够实现对全眼不同部位的OCT/OCTA成像，并通过翻转镜装置对不同成像部位进行切换，所述翻转镜装置是指安置于第一消色差双胶合透镜L4和第三消色差双胶合透镜L6之间的二向色镜组成，可直接切换眼前节成像和眼底成像模式。

参考图2，所述眼前节结构/功能成像系统包括第一消色差双胶合透镜L4、第一二向色镜12、第二二向色镜13、第二消色差双胶合透镜L5、反射镜14、第三二向色镜15及第三消色差双胶合透镜L6，

所述第一消色差双胶合透镜L4、第一二向色镜12、第二二向色镜13、第二消色差双胶合透镜L5、反射镜14、第三二向色镜15及第三消色差双胶合透镜L6的位置设置满足：从信号光输入臂过来的光线依次穿过第一消色差双胶合透镜L4、第一二向色镜12、第二二向色镜13、第二消色差双胶合透镜L5、反射镜14、第三二向色镜15及第三消色差双胶合透镜L6，通过第三消色差双胶合透镜L6汇聚到眼前节聚焦。

其中，对于所述眼前节结构/功能成像系统而言，从信号光输入臂过来的光线为平行光束，该平行光束进入第一消色差双胶合透镜L4进行聚焦，聚焦光路上经过45°角的第一二向色镜12后反射，经过第二二向色镜13再次反射进入第二消色差双胶合透镜L5重新发散成为平行光，平行光入射45°倾角的反射镜14后被45°放置的第三二向色镜15反射，通过第三消色差双胶合透镜L6汇聚到眼前节聚焦。

所述眼前节结构/功能成像系统驱动所述第一消色差双胶合透镜L4将信号光聚焦后，经过第一二向色镜12和第二二向色镜13反射后进入第三二向色镜15中，由于光程距离和透镜焦距之和相等，聚焦光线被重新发散为平行光，随后通过反射镜14和第三二向色镜15的反射被第三消色差双胶合透镜L6聚焦在眼前节，此处第三消色差双胶合透镜L6充当眼底透镜。

参考图3，所述眼后节结构/功能成像系统由第一消色差双胶合透镜L4及第三消色差双胶合透镜L6组成，所述第一消色差双胶合透镜L4及第三消色差双胶合透镜L6的位置设置满足：从信号光输入臂过来的光线依次穿过第一消色差双胶合透镜L4及第三消色差双胶合透镜L6。

其中，对于眼后节结构/功能成像系统而言，从信号光输入臂过来的光线为平行光束，该平行光束进入第一消色差双胶合透镜L4进行聚焦，聚焦后光线射入第三消色差双胶合透镜L6，经过第一消色差双胶合透镜L4和第三消色差双胶合透镜L6聚焦发散后重新成为平行光，其中第一消色差双胶合透镜L4和第三消色差双胶合透镜L6的距离等于两个透镜的焦距之和，平行光束射入晶状体，晶状体将射入的平行光聚焦到视网膜进行成像。

所述眼后节结构/功能成像系统驱动所述的第一消色差双胶合透镜L4将信号光聚焦后透射经过所述眼前节结构/功能成像系统驱动所述第一消色差双胶合透镜L4将信号光聚焦后透射经过第一二向色镜12和第三二向色镜15被第三消色差双胶合透镜L6发散成平行光入射眼部，通过晶状体的聚焦作用聚焦到眼底成像。

参考图1，所述信号光输入臂包括第二扩束准直镜L2、电动调焦透镜L3及振镜G1，所述第二扩束准直镜L2用于接收射入过来的激光光源，所述电动调焦透镜L3用于将光束传递至振镜G1，所述振镜G1用于将光束反射偏转形成平行光束，该平行光束进入设计模块B的眼前节结构/功能成像系统或眼后节结构/功能成像系统。

参考图2、图3，所述设计模块B中，所述第一消色差双胶合透镜L4的焦距为f1、第二消色差双胶合透镜L5的焦距为f2、第三消色差双胶合透镜L6的焦距为f3，光程需满足以下条件：

所述眼前节结构/功能成像系统的光路中，光程要与参考比光程相匹配，且透镜之间的距离等于透镜的焦距之和；此做法实现了不改变参考臂光程，直接在光路中添加翻转镜实现前后节切换成像。

所述眼后节结构/功能成像系统的光路中，光程要与参考比光程相匹配，且透镜间距离和焦距相匹配。

参考图1，本实施例中，所述样品臂组件C包含切换眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统功能的翻转镜。所述样品臂组件C在初始状态进行眼底结构/功能成像，在需要对眼前节进行结构/功能成像时通过切换翻转镜达到切换光路的目的，实现眼前节结构/功能成像功能。

所述样品臂在初始状态进行眼底结构/功能成像，在需要对眼前节进行结构/功能成像时通过切换翻转镜达到切换光路的目的，实现眼前节结构/功能成像功能。

为了实现不改变参考臂光程，直接在光路中添加翻转镜实现眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统的一体化，眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统的光程相匹配。

本实施例中，所述第一消色差双胶合透镜L4、第二消色差双胶合透镜L5、第三消色差双胶合透镜L6均为消色差双胶合透镜，所述消色差双胶合透镜是将两片单透镜结合在一起的光学结构，两片单透镜分别用折射率和色散都不同的玻璃制成，通常一片是冕牌玻璃，一片是燧石玻璃，这样的组合产生的影响品质比单一透镜好，可以有效的抑制一些硬件方面伪影的产生。

本实施例中，所述电动调焦透镜L3是通过改变液体的曲率改变焦距的液体透镜，利用介质上电润湿EWOD原理的可变焦光透镜，它可以通过外部施加电压改变液体的形状，进而改变其焦距，可以在眼前节或视网膜等眼后节组织聚焦完成的基础上进行微调，从而改变聚焦的位置，达到获取不同层次组织结构的目的。所述电动调焦透镜L3通过改变液体的曲率改变焦距的透镜，是一种可调节焦距光路转换装置，可以在成像过程中通过液体透镜微调节功能，时调节成像深度，实现成像质量最优化的需求。

本实施例中，所述液体透镜整体形状为圆柱体，上下表面由两片薄玻璃片构成，透镜的内侧壁分为两层：一层呈圆柱形、另一层呈圆台形，且上下两层均由金属电极组成，在两个电极之间涂有一层绝缘材料，以使两电极之间不导电，在变焦透镜的容器内注有两种液体，其中一种为电解质，另一种为油性非极性物质。由于互不相溶，两种液体自然就会在其接触面处形成一层清晰可见的透镜层，对光线起到会聚作用，通过外部施加一定数值的电压，使内部液体折射率发生改变，从而实现信号光聚焦和发散的目的。

本实施例中，所述第一偏振控制器6、第二偏振控制器7均采用光纤环形偏振控制器，使用三个线圈组成一列，中间线圈作为半波片，两边的分别为四分之一波片。每一个线圈都可以沿着入射和出射光纤轴旋转。通过调整三个线圈的指向，可以将入射的特定波长的偏振态转化成任意输出的偏振态。

本实施例中，所述第一环形器4、第二环形器5用于使输入光束和输出光束各自独立，相互隔离，减少了携带生物组织信息的光速在光路中的损耗，有效的提高成像质量。

本实施例中，所述第一二向色镜12、第二二向色镜13、第三二向色镜15均为半反半透镜。

本实施例中，所述参考臂组件D包括第一扩束准直镜L1，第一扩束准直镜L1用于接收射入过来的激光光源。

本实施例中，考虑到对眼前节和视网膜及脉络膜成像的需要，设计光路通过光学转换使样品光分别在晶状体前方和视网膜后端进行聚焦。，为了达到在一个样品臂中切换眼前节和眼底扫描模式的要求，样品臂设计在原本眼底成像的功能上添加一组透镜和二向色镜及反射镜来实现随时切换眼前节OCT/OCTA成像和眼底OCT/OCTA成像的功能，而且装置简易，方便操作。本发明在原有的眼后节系统样品臂上通过添加二向色镜和反射镜将信号光反射，实现光路的转换，从而实现同一个样品臂实现两种扫描模式。

本实施例中，OCT/OCTA系统光源通过光纤耦合器分别向样品臂组件和参考臂组件提供入射光，其中样品臂部分的光入射到眼前节或眼底并反射，返回的光经过样品臂组件后与从参考臂返回的光在光纤耦合器中发生干涉并产生干涉光，干涉光输入进光电平衡探测器进行处理，后经过计算机系统处理后，得到人眼的OCT/OCTA断层成像。

本实施例中还提供一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统的成像方法，包括：

当需要对眼后节进行扫描成像时，光路在接收到成像扫描指令后，将宽带脉冲激光从扫频激光光源发出，分别经过第一光纤耦合器2、第一环形器4和第一偏振控制器6进入到样品臂组件，此时信号光通过第一消色差双胶合透镜L4和第三消色差双胶合透镜L6将所述的信号光进行聚焦发散后形成平行光射入眼部，通过人眼晶状体的聚焦效果，完成对眼底视网膜的聚焦扫描成像；

当对眼睛的眼前节进行扫描成像时，眼前节成像状态样品臂组件中翻转镜从开启状态转变为闭合状态，光线通过第一消色差双胶合透镜L4、第二消色差双胶合透镜L5和第三消色差双胶合透镜L6实现对眼睛前端结构的聚焦，进行眼前节扫描成像。

眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统的成像过程中，

当系统处于初始状态时，样品臂组件处于眼后节成像模式，当系统接收到扫描成像的指令后，将扫频激光光源1发出的信号光分别经过第一光纤耦合器2、第一环形器4和第一偏振控制器6后到达样品臂组件的扩束准直镜L2，再通过电动调焦透镜L3后被扫描振镜G1偏转进入扫描透镜组，完成扫描指令；

当系统从初始状态切换到眼前节扫描模式时，翻转镜由开启状态转变为闭合状态，在眼前节扫描成像后切换回初始状态。

本发明通过将眼前节成像装置和眼后节成像装置相结合，在样品臂前端添加电压驱动的液体透镜装置，可以在眼科OCT/OCTA扫描成像过程中，针对不同视力人群的人眼进行眼前后节分别成像，既进行屈光补偿始终保持注视点清晰，又不影响眼前后节OCT/OCTA成像的质量，解决现有技术中注视点调节与OCT/OCTA成像质量不能很好匹配的问题；且本发明的实施系统结构简单，避免了以往样品臂模块过于庞大的弊端，操作便捷，通过本发明实施例的眼前后节一体光学相干断层成像系统，眼前节OCT/OCTA成像时光程面位于角膜、眼后节成像时光程面位于人眼视网膜，无需通过调节参考臂的光程来实现眼前节成像；可通过改变施加液体透镜的电压来调整聚焦点的上下移动，以满足左右眼黄斑或者视神经、房角等不同位置的测量需要。本发明的系统除了可实现传统的眼底结构/血流成像，新增眼前节成像装置，对于眼前节疾病的实时成像研究具有重要意义。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，包含扫频激光光源(1)、第一光纤耦合器(2)、第二光纤耦合器(3)、第一环形器(4)、第二环形器(5)、第一偏振控制器(6)、第二偏振控制器(7)、光电平衡探测器(8)、控制系统、参考臂组件(D)、样品臂组件(C)；

所述扫频激光光源(1)通过第一光纤耦合器(2)后，通过第一环形器(4)和第一偏振控制器(6)向样品臂组件(C)提供入射光，通过第二环形器(5)和第二偏振控制器(7)参考臂组件(D)提供入射光，

所述样品臂组件(C)包括眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统，其中经过样品臂组件(C)的光入射到眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统后携带人眼生物光学信息后反射，反射回来的光经过第一偏振控制器(6)、第一环形器(4)后进入所述第二光纤耦合器(3)，

参考臂组件(D)反射回来的参考光经第二偏振控制器(7)、第二环形器(5)后进入所述第二光纤耦合器(3)，

在所述第二光纤耦合器(3)中发生干涉并产生干涉光，所述干涉光被光电平衡探测器(8)检测后，经过控制系统进行处理后，得到人眼的光学相干断层成像。

2.根据权利要求1所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述控制系统包括高速采集卡(9)和信号采集卡(10)，所述光电平衡探测器(8)的电信号输出端连接高速采集卡(9)，高速采集卡(9)的输出端连接数字信号采集卡(10)；所述扫频激光光源(1)的输出端连接高速采集卡(9)；所述数字信号采集卡(10)用于处理信号获得OCT/OCTA图像。

3.根据权利要求1所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述样品臂组件(C)包括信号光输入臂和设计模块(B)，所述设计模块(B)包括第一消色差双胶合透镜(L4)、第一二向色镜(12)、第二二向色镜(13)、第二消色差双胶合透镜(L5)、反射镜(14)、第三二向色镜(15)及第三消色差双胶合透镜(L6)，所述设计模块(B)的组件构成有眼前节结构/功能成像系统和眼后节结构/功能成像系统，能够实现对全眼不同部位的OCT/OCTA成像，并通过翻转镜装置对不同成像部位进行切换，所述翻转镜装置是指安置于第一消色差双胶合透镜(L4)和第三消色差双胶合透镜(L6)之间的二向色镜组成，可直接切换眼前节成像和眼底成像模式。

4.根据权利要求3所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述眼前节结构/功能成像系统包括第一消色差双胶合透镜(L4)、第一二向色镜(12)、第二二向色镜(13)、第二消色差双胶合透镜(L5)、反射镜(14)、第三二向色镜(15)及第三消色差双胶合透镜(L6)，

所述第一消色差双胶合透镜(L4)、第一二向色镜(12)、第二二向色镜(13)、第二消色差双胶合透镜(L5)、反射镜(14)、第三二向色镜(15)及第三消色差双胶合透镜(L6)的位置设置满足：从信号光输入臂过来的光线依次穿过第一消色差双胶合透镜(L4)、第一二向色镜(12)、第二二向色镜(13)、第二消色差双胶合透镜(L5)、反射镜(14)、第三二向色镜(15)及第三消色差双胶合透镜(L6)，通过第三消色差双胶合透镜(L6)汇聚到眼前节聚焦。

5.根据权利要求3所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述眼后节结构/功能成像系统由第一消色差双胶合透镜(L4)及第三消色差双胶合透镜(L6)组成，所述第一消色差双胶合透镜(L4)及第三消色差双胶合透镜(L6)的位置设置满足：从信号光输入臂过来的光线依次穿过第一消色差双胶合透镜(L4)及第三消色差双胶合透镜(L6)。

6.根据权利要求3所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述信号光输入臂包括第二扩束准直镜(L2)、电动调焦透镜(L3)及振镜(G1)，所述第二扩束准直镜(L2)用于接收射入过来的激光光源，所述电动调焦透镜(L3)用于将光束传递至振镜(G1)，所述振镜(G1)用于将光束反射偏转形成平行光束，该平行光束进入设计模块(B)的眼前节结构/功能成像系统或眼后节结构/功能成像系统。

7.根据权利要求3所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述设计模块(B)中，所述第一消色差双胶合透镜(L4)的焦距为f1、第二消色差双胶合透镜(L5)的焦距为f2、第三消色差双胶合透镜(L6)的焦距为f3，光程需满足以下条件：

所述眼前节结构/功能成像系统的光路中，光程要与参考比光程相匹配，且透镜之间的距离等于透镜的焦距之和；

所述眼后节结构/功能成像系统的光路中，光程要与参考比光程相匹配，且透镜间距离和焦距相匹配。

8.根据权利要求3所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述第一消色差双胶合透镜(L4)、第二消色差双胶合透镜(L5)、第三消色差双胶合透镜(L6)均为消色差双胶合透镜，所述消色差双胶合透镜是将两片单透镜结合在一起的光学结构。

9.根据权利要求3所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述第一偏振控制器(6)、第二偏振控制器(7)均采用光纤环形偏振控制器，使用三个线圈组成一列，中间线圈作为半波片，两边的分别为四分之一波片。

10.根据权利要求3所述的一种眼前后节一体光学相干断层结构/功能成像系统，其特征在于，所述第一二向色镜(12)、第二二向色镜(13)、第三二向色镜(15)均为半反半透镜。

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