CN113842108A - 用于眼底视网膜的成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于眼底视网膜的成像系统，包括激光发生模块、分光模块、扫描放大模块及光探测模块。激光发生模块发出激光，激光穿过分光模块后，经扫描放大模块最终进入人眼，对眼底视网膜进行照明扫描。视网膜产生的反射光原路返回至分光模块，最终反射至光探测模块。光探测模块接收来自视网膜的反射光，通过解算重构出大视场眼底视网膜图像。其中扫描放大模块包括自由曲面镜和椭圆反射镜，这样通过自由曲面镜和椭圆反射镜的组合使用，实现了超广角眼底成像，并且有效消除椭圆反射镜带来的成像误差，提高图像分辨率，同时减小设备封装体积，整体占用空间小。

Description

用于眼底视网膜的成像系统

技术领域

本发明涉及眼底扫描装置技术领域，尤其涉及一种用于眼底视网膜的成像系统。

背景技术

眼底照相是眼科检查的一项常规项目，主要是为了检查玻璃体、视网膜、脉络膜和视神经有无出血、变性等，来诊断眼底相关疾病。另外，对一些血液疾病、中枢神经系统疾病的诊断也具有一定的指导作用。

目前，眼底扫描设备的光学成像系统主要采用椭球反射镜，以期获得大视场视网膜扫描范围。由于引入椭球反射镜，故会带来大视场像差。现有的解决方式是通过设置两个椭球反射镜，来消除这一像差。但是，由于椭球反射镜的体积较大，采用两个椭球反射镜会导致整体封装体积较大，设备占用空间很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于眼底视网膜的成像系统，以解决现有技术中所存在的问题。

本发明提供一种用于眼底视网膜的成像系统，包括激光发生模块、分光模块、扫描放大模块以及光探测模块，

其中，所述激光发生模块用于发射激光，以对眼底视网膜进行照明；

所述分光模块用于供激光穿过后进入所述扫描放大模块并最终进入人眼，且所述分光模块还用于将来自视网膜产生的反射光反射至所述光探测模块；

所述光探测模块用于接收来自视网膜产生的反射光并进行重构成像；

所述扫描放大模块包括第一扫描反射镜、扫描放大镜组、自由曲面镜、第二扫描反射镜和椭圆反射镜，其中人眼和所述第二扫描反射镜分别设置于所述椭圆反射镜的两个焦点处，激光依次经过所述第一扫描反射镜、所述扫描放大镜组、所述自由曲面镜、所述第二扫描反射镜和所述椭圆反射镜后进入人眼。

根据本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，所述第一扫描反射镜和所述第二扫描反射镜分别可旋转设置，

其中，所述第一扫描反射镜的第一旋转轴和所述第二扫描反射镜的第二旋转轴分别位于两个不同的平面内，且所述第一旋转轴所在的平面与所述第二旋转轴所在的平面相垂直，以使来自所述激光发生模块的激光在二维方向上扫描视网膜。

根据本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，所述扫描放大镜组包括至少一个透镜或透镜组。

根据本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，所述自由曲面镜设置为非对称自由曲面镜或旋转对称非球面镜。

根据本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，所述第一扫描反射镜设置为高速振镜，和/或所述第二扫描反射镜设置为慢速摆镜。

根据本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，还包括瞳孔对准模块，所述瞳孔对准模块用于对人眼瞳孔位置进行校准，以将人眼放置于所述椭圆反射镜的第一焦点处，所述瞳孔对准模块包括瞳孔照明光源、第二分光镜、瞳孔反射镜和瞳孔成像相机，

其中，所述瞳孔照明光源用于照明瞳孔位置；

所述第二分光镜用于将所述瞳孔照明光源产生的光反射至所述瞳孔反射镜，再由所述瞳孔反射镜反射进入人眼瞳孔，所述第二分光镜还用于供来自瞳孔产生的反射光穿过并进入所述瞳孔成像相机；

所述瞳孔成像相机用于接收来自瞳孔产生的反射光并进行成像，以观察瞳孔位置对准情况。

根据本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，所述瞳孔反射镜设置为可切入和切出瞳孔对准光路的反射镜。

根据本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，所述瞳孔对准模块还包括用于对人眼的屈光度进行补偿的屈光度矫正镜，所述屈光度矫正镜设置于人眼与所述瞳孔反射镜之间。

根据本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，还包括设置于所述分光模块与所述光探测模块之间的会聚镜。

本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统，包括激光发生模块、分光模块、扫描放大模块以及光探测模块。激光发生模块发出激光，一部分激光穿过分光模块后，经过扫描放大模块最终进入人眼，从而对眼底视网膜进行照明、扫描。而视网膜产生的反射光按原路径返回至分光模块，最终反射至光探测模块。光探测模块实时接收来自视网膜产生的反射光，从而通过解算重构出大视场眼底视网膜图像。其中，扫描放大模块包括第一扫描反射镜、扫描放大镜组、自由曲面镜、第二扫描反射镜和椭圆反射镜，人眼和第二扫描反射镜分别设置于椭圆反射镜的两个焦点处，激光依次经过第一扫描反射镜、扫描放大镜组、自由曲面镜、第二扫描反射镜和椭圆反射镜后进入人眼。通过利用自由曲面镜和椭圆反射镜组合使用，可以实现超广角大视场眼底扫描成像，并且有效消除了椭圆反射镜带来的成像误差，提高了图像分辨率，同时还减小了设备的封装体积，整体占用空间变小，有利于设备的推广和应用。

进一步地，本发明提供的用于眼底视网膜的成像系统还包括瞳孔对准模块，用于对人眼瞳孔位置进行校准、定位，从而可以将人眼正常放置于椭圆反射镜的其中一个焦点处。

更进一步地，瞳孔对准模块还包括屈光度矫正镜，用于对人眼的屈光度进行补偿，从而对有屈光度的人眼也可正常成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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1是本发明实施例提供的用于眼底视网膜的成像系统的结构示意图；

图2是本发明可选实施例提供的用于眼底视网膜的成像系统的结构示意图；

附图标记：

1：激光发生模块； 2：分光模块； 3：光探测模块；

4：第一扫描反射镜； 5：第一旋转轴； 6：扫描放大镜组；

7：自由曲面镜； 8：第二扫描反射镜； 9：第二旋转轴；

10：椭圆反射镜； 11：瞳孔照明光源； 12：瞳孔成像相机；

13：第二分光镜； 14：瞳孔反射镜； 15：屈光度矫正镜；

16：人眼； 17：会聚镜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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，本领域普通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。

下面结合图1至图2描述本发明的用于眼底视网膜的成像系统。

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于眼底视网膜的成像系统，包括激光发生模块1、分光模块2、扫描放大模块以及光探测模块3。具体来说，激光发生模块1用于发射激光，从而对眼底视网膜进行照明，可选择激光器但不仅限于激光器，来发出激光作为照明眼底的光源，一般激光会经过准直镜进行准直后射向分光模块2。分光模块2，例如为第一分光镜，经过准直的连续单色激光以一定比例穿过第一分光镜进入扫描放大模块，并最终射入人眼16，从而对眼底视网膜进行照明扫描。然后经眼底视网膜反射的光逆向经前述光学系统按原路径返回到达第一分光镜，再以一定比例由第一分光镜反射至光探测模块3。第一分光镜根据激光波长和能量的不同，可采用不同材质、不同分光比的分光镜。

光探测模块3，例如为光探测器，用于接收来自视网膜产生的反射光，转换为灰度信号。当汇聚在眼底的激光点被扫描放大模块带动扫描整个眼底区域后，每一时刻激光点扫过的眼底位置的反射光强度信号都被光探测器实时接收，经过对扫描位置的图像像素重构，得到超广角大视场眼底灰度图像。

扫描放大模块能够带动激光扫描整个眼底视网膜，从而得到大视场眼底图像，参考于眼球球心，眼底扫描视场可达到200度。扫描放大模块包括第一扫描反射镜4、扫描放大镜组6、自由曲面镜7、第二扫描反射镜8和椭圆反射镜10，椭圆反射镜10一般具有两个焦点，其中，人眼16和第二扫描反射镜8分别设置于椭圆反射镜10的两个焦点处，以使各扫描角的激光都进入人眼16并汇聚在眼底视网膜上。根据系统参数的不同，可以选择不同长径比、不同材质的椭圆反射镜10。

具体地，工作时，激光器发出激光，激光穿过第一分光镜后进入第一扫描反射镜4，然后依次经过第一扫描反射镜4、扫描放大镜组6、自由曲面镜7、第二扫描反射镜8和椭圆反射镜10后，进入人眼16，从而对眼底进行照明扫描。然后眼底反射的光逆向按原路径返回，直到第一分光镜，再由第一分光镜反射进入光探测器，进行图像重构。这样通过自由曲面镜7和椭圆反射镜10的组合使用，实现了超广角大视场眼底扫描成像。并且自由曲面镜7矫正了椭圆反射镜10引入的成像误差，有效提高图像分辨率，保证图像清晰。同时由于自由曲面镜7体积相对较小，利用自由曲面镜7和椭圆反射镜10的组合使用，取代现有技术中两个椭球反射镜的使用，大大减小了设备的封装体积，整体占用空间变小，有利于设备的推广和应用。如此设置，本发明提供的眼底视网膜成像系统，能够获得大视场视网膜扫描范围，还能减小设备尺寸，使用更加方便。

本发明实施例中，扫描放大模块的第一扫描反射镜4和第二扫描反射镜8分别可旋转设置。其中，如图1所示，第一扫描反射镜4的第一旋转轴5和第二扫描反射镜8的第二旋转轴9分别位于两个不同的平面内，且第一旋转轴5所在的平面与第二旋转轴9所在的平面相垂直，以使来自激光发生模块1的激光在二维方向上扫描视网膜。

例如，建立如图1所示的笛卡尔坐标系，X轴垂直于纸面，Y轴和Z轴位于纸面内。第一旋转轴5平行于X轴，第一扫描反射镜4沿第一旋转轴5旋转时，带动激光在YZ平面内扫描，形成一维扫描角的激光。当一维扫描角的激光经过自由曲面镜7后进入第二扫描反射镜8，第二旋转轴9平行于Y轴，第二扫描反射镜8沿第二旋转轴9旋转时，带动激光在XZ平面内扫描，形成二维扫描角的激光。从而两个扫瞄镜的旋转轴相互垂直，实现激光在二维方向上的扫描，以眼球球心为参考中心，眼底的扫描视场可达到200度圆形区域。其中，第一扫描反射镜4产生的一维扫描角的激光都经过第二扫描反射镜8上的中点。第二扫描反射镜8的中点和人眼瞳孔分别位于椭圆反射镜10的两个焦点处，激光从第二扫描反射镜8出射后，经过椭圆反射镜10的反射，各扫描角的激光都经过椭圆反射镜10的另一个焦点，即都进入人眼16并汇聚在眼底视网膜上。

于本发明的具体实施例中，第一扫描反射镜4设置为小角度高速振镜，第二扫描反射镜8设置为大角度慢速摆镜。二者相互配合转动，不断改变激光的扫描角度，从而实现大角度的二维扫描光线对眼底区域进行扫描。

进一步地，扫描放大镜组6包括至少一个透镜或透镜组，根据不同的系统设计要求，可选择不同材质、不同数量的透镜或透镜组构成。从而形成视场放大光学系统，当扫描的激光经过扫描放大镜组6后得到一次角放大后的扫描激光。例如，第一扫描反射镜4的扫描角度可设置为±10度，准直的激光经第一扫描反射镜4绕垂直纸面的第一旋转轴5进行扫描后进入视场放大光学系统，变为扫描视场扩大4倍，即±40度的扫描光束。视场放大光学系统的出瞳位于第二扫描反射镜8，第二扫描反射镜8绕平行于Y轴的第二旋转轴9进行扫描，第二扫描反射镜8与人眼瞳孔分别位于椭圆反射镜10的两个焦点处。由于前述视场放大光学系统的出瞳与第二扫描反射镜8旋转轴位置重合，视场放大光学系统出射的激光均经过椭球面的一个焦点后进入椭圆反射镜10，经椭圆反射镜10反射后以±70度的平行光进入人眼16，以满足眼底200度的扫描成像视场。需要说明的是，上述所提到的±70度是输入光参考于人眼瞳孔来说的角度，200度是眼底成像区域参考于眼球球心来说的角度，当±70度的平行光进入人眼后即可形成200度的眼底扫描区域。然后经眼底视网膜产生的反射光按原路返回，直至第一分光镜处反射后，并成像在光探测器上，用于眼底重构成像。

本发明实施例中，自由曲面镜设置为非对称自由曲面镜或旋转对称非球面镜。这样与椭圆反射镜10相配合，能够实现超广角成像，并有效补偿了椭圆反射镜10带来的非对称像差。

本发明实施例中，用于眼底视网膜的成像系统还包括瞳孔对准模块，用于对人眼瞳孔位置进行校准、定位，这样借助瞳孔对准系统可以将人眼16正常放置于椭圆反射镜10的第一焦点处，实现大角度的二维扫描光线以平行光的状态，均可进入人眼16并汇聚在眼底视网膜上，而不会发生遮挡。

具体来说，瞳孔对准模块包括瞳孔照明光源11、瞳孔成像相机12、第二分光镜13和瞳孔反射镜14。其中，瞳孔照明光源11用于照亮瞳孔位置，其发出的光源不会对人眼造成伤害，例如为红外光源。瞳孔照明光源11发出的光经第二分光镜13反射至瞳孔反射镜14，再由瞳孔反射镜14反射进入人眼瞳孔，瞳孔反射的光原路回到第二分光镜13，然后来自瞳孔产生的反射光穿过第二分光镜13进入瞳孔成像相机12。瞳孔成像相机12与瞳孔照明光源11相适配，用于接收来自瞳孔产生的反射光并进行成像，以观察瞳孔位置对准情况。这样设置，利用瞳孔对准系统对瞳孔成像，保证将人眼16放置在椭圆反射镜10的第一焦点处，提高扫描成像的精度。

本发明实施例中，瞳孔反射镜14设置为可切入和切出瞳孔对准光路的反射镜。进行光瞳对准时，瞳孔反射镜14切入瞳孔对准光路中。瞳孔照明光源11发出的光经过瞳孔反射镜14照亮瞳孔，由瞳孔反射的光再经过瞳孔反射镜14并最终在瞳孔成像相机12上成像，用来观察瞳孔对准情况。完成瞳孔对准工作后，瞳孔反射镜14切出瞳孔对准光路，开始系统扫描成像。此外，瞳孔反射镜14也可选择无需切入切出的半透半反镜。

进一步地，瞳孔对准模块还包括用于对人眼16的屈光度进行补偿的屈光度矫正镜15。屈光度矫正镜15设置于人眼16与瞳孔反射镜14之间，来矫正非正常人眼如近视、远视、散光等引入的像差。一般地，成像系统主要针对正常视力的人眼进行设计，对于有屈光度的人眼，成像系统采用可替换的屈光度矫正镜15，根据被试人眼的实际屈光度进行补偿，成像系统对补偿后的人眼即可正常成像。

具体地，瞳孔对准模块工作过程如下：在扫描成像工作前，将瞳孔反射镜14切入光路中，将人眼16放置在椭圆反射镜10大致焦点位置处。然后使用瞳孔照明光源11照明人眼瞳孔区域，并使用瞳孔成像相机12实施拍摄瞳孔画面。基于瞳孔画面，精调人眼16位置，使瞳孔位于瞳孔成像相机12画面中正确位置处后，保持固定不动。然后将瞳孔反射镜14切出光路，完成瞳孔对准工作后开始系统成像。

在另一实施例中，与上述各实施例的区别在于，如图2所示，用于眼底视网膜的成像系统还包括设置于分光模块2与光探测模块3之间的会聚镜17。会聚镜17可以由不同材质和不同数量的透镜或透镜组或反射镜或反射镜组构成，能够将反射光会聚，以便更好地照射在光探测模块3的靶面上，提高成像质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，包括激光发生模块、分光模块、扫描放大模块以及光探测模块，

其中，所述激光发生模块用于发射激光，以对眼底视网膜进行照明；

所述分光模块用于供激光穿过后进入所述扫描放大模块并最终进入人眼，且所述分光模块还用于将来自视网膜产生的反射光反射至所述光探测模块；

所述光探测模块用于接收来自视网膜产生的反射光并进行重构成像；

所述扫描放大模块包括第一扫描反射镜、扫描放大镜组、自由曲面镜、第二扫描反射镜和椭圆反射镜，其中人眼和所述第二扫描反射镜分别设置于所述椭圆反射镜的两个焦点处，激光依次经过所述第一扫描反射镜、所述扫描放大镜组、所述自由曲面镜、所述第二扫描反射镜和所述椭圆反射镜后进入人眼。

2.根据权利要求1所述的用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，所述第一扫描反射镜和所述第二扫描反射镜分别可旋转设置，

其中，所述第一扫描反射镜的第一旋转轴和所述第二扫描反射镜的第二旋转轴分别位于两个不同的平面内，且所述第一旋转轴所在的平面与所述第二旋转轴所在的平面相垂直，以使来自所述激光发生模块的激光在二维方向上扫描视网膜。

3.根据权利要求1所述的用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，所述扫描放大镜组包括至少一个透镜或透镜组。

4.根据权利要求1所述的用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，所述自由曲面镜设置为非对称自由曲面镜或旋转对称非球面镜。

5.根据权利要求2所述的用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，所述第一扫描反射镜设置为高速振镜，和/或所述第二扫描反射镜设置为慢速摆镜。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，还包括瞳孔对准模块，所述瞳孔对准模块用于对人眼瞳孔位置进行校准，以将人眼放置于所述椭圆反射镜的第一焦点处，所述瞳孔对准模块包括瞳孔照明光源、第二分光镜、瞳孔反射镜和瞳孔成像相机，

其中，所述瞳孔照明光源用于照明瞳孔位置；

所述第二分光镜用于将所述瞳孔照明光源产生的光反射至所述瞳孔反射镜，再由所述瞳孔反射镜反射进入人眼瞳孔，所述第二分光镜还用于供来自瞳孔产生的反射光穿过并进入所述瞳孔成像相机；

所述瞳孔成像相机用于接收来自瞳孔产生的反射光并进行成像，以观察瞳孔位置对准情况。

7.根据权利要求6所述的用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，所述瞳孔反射镜设置为可切入和切出瞳孔对准光路的反射镜。

8.根据权利要求6所述的用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，所述瞳孔对准模块还包括用于对人眼的屈光度进行补偿的屈光度矫正镜，所述屈光度矫正镜设置于人眼与所述瞳孔反射镜之间。

9.根据权利要求1-5任一项所述的用于眼底视网膜的成像系统，其特征在于，还包括设置于所述分光模块与所述光探测模块之间的会聚镜。

Images