CN115089110A - 一种光源整形模块以及视网膜成像装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光源整形模块以及视网膜成像装置，其中，该光源整形模块包括以下各项中的任一项：并行排列的双柱透镜、复眼透镜以及鲍威尔棱镜；就此，将传统的一字线光源整形装置替换为并行排列的双柱透镜或复眼透镜或鲍威尔棱镜，从而能获得匀化效果更好的一字线光源，最终也能使得该视网膜成像装置能获得均匀性更好的眼底图像；而且能量利用率更高，结构简单，易调试。

Description

一种光源整形模块以及视网膜成像装置

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，具体涉及一种光源整形模块以及视网膜成像装置。

背景技术

现有的LSO(Line Scanning Opthalmoscope，线扫描检眼镜)扫描光源为一字线扫描光源，在入射到眼底上时，在长度方向存在光源强度分布不够均匀的问题，一般是光源中间部分较强，两边相对要弱一些，这样从眼底漫反射回来扫描光束所合成的眼底图像会出现中间部分较亮、边缘部分较暗的情况，不利于专业人士对于眼底疾病全方位的判断。

此外，现有的光源整形方式主要包括：1、用柱透镜实现的线形光源，具体的，采用激光点光源照明，点光源的出射发散光束经过两组柱面透镜后，形成一定宽度和长度的线光束，然后经过旋转棱镜将其偏转出射，该线光束被扫描振镜偏转扫描，但该方案的缺点是：1)、线光束由柱透镜生成，其能量分布在长度方向分布不均匀，呈高斯分布，经成像光路所成的眼底图像会出现中间亮、两边暗的情况；2)、采用激光光源照明，光谱宽度比较窄，不利于眼底组织的漫反射成像；2、将一束点光源经过准直后，采用调光阑和可调狭缝来截取获得线形光源，但该方案的缺点是：1)、没有解决线形光源均匀性的问题，光源在长度方向依然为高斯分布；

2)、准直后的点光源经过狭缝时，能量损失很大；3)、准直后的点光源经过狭缝时，如果狭缝较小的话，会有明显的衍射现象，这会在成像光路中产生杂散光。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种光源整形模块以及视网膜成像装置，其克服了以上技术问题。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供了一种光源整形模块，包括以下各项中的任一项：并行排列的双柱透镜、复眼透镜以及鲍威尔棱镜，用于将入射光束调制成一字线光源。

可选的，在所述光源整形模块包括双柱透镜的情况下，所述双柱透镜的前、后柱透镜沿所述入射光束的出射方向并行排列，而且，在所述入射光束的出射方向上，前柱透镜的前焦面与后柱透镜的后焦面重合。

可选的，所述前柱透镜用于将所述入射光束调制为高斯分布的光源线光束，所述后柱透镜用于将所述光源线光束调制为所述一字线光源。

可选的，在所述光源整形模块包括鲍威尔棱镜的情况下，所述鲍威尔棱镜的柱形二次曲面为双曲面，所述鲍威尔棱镜发散角小于10度。

本申请第二方面提供了一种视网膜成像装置，包括：上述任一项的光源整形模块；分光模块，用于将由所述光源整形模块调制出的一字线光源分光并反射至振镜模块；振镜模块，在预设角度范围内以预设频率振动，用于将所述一字线光源转换成入射至扫描模块的一字线扫描光源，并用于将自所述扫描模块入射的视网膜扫描光束转换成扫描成像光束，而且，将所述扫描成像光束出射至成像模块；扫描模块，通过经所述一字线扫描光源扫描视网膜，并将从所述视网膜漫反射回的视网膜扫描光束经所述振镜模块以入射至振镜模块；成像模块，用于将所述扫描成像光束整合成眼底图像。

可选的，所述扫描成像光束在经过所述振镜模块后，经所述分光模块反射至所述成像模块。

可选的，所述扫描模块包括：沿所述一字线扫描光源出射方向依次设置的平面反射镜、扫描透镜、平面反射镜、二向色镜以及接目镜。

可选的，还包括：光源准直镜，设置在点光源与所述光源整形模块之间，用于将点光源出射的光源光束准直成光束平行的入射光束；所述点光源包括以下各项中的一项或多项：激光器、超辐射发光二极管SLD、LED及光纤点光源。

可选的，所述分光模块包括以下各项中的任一项：平面反射镜、分光棱镜或具有反光层的透光本底。

可选的，所述成像模块包括：沿所述扫描成像光束出射方向依次设置的成像透镜以及线阵相机。

通过本申请的一种光源整形模块以及视网膜成像装置，将传统的一字线光源整形装置替换为并行排列的双柱透镜或复眼透镜或鲍威尔棱镜，从而对比于单柱透镜和狭缝，该双柱透镜或复眼透镜或鲍威尔棱镜能获得匀化效果更好的一字线光源，最终也使得该视网膜成像装置能获得均匀性更好的眼底图像；相比于狭缝，该双柱透镜或复眼透镜或鲍威尔棱镜的能量利用率更高，而且结构简单，易调试。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1为本申请一实施例中采用双柱透镜将入射光束整形为一字线光源的光路示意图；

图2为本申请一实施例中采用复眼透镜将入射光束整形为一字线光源的光路示意图；

图3本申请一实施例中采用鲍威尔棱镜将入射光束整形为一字线光源的光路示意图；

图4为常规的采用单柱透镜将入射光束整形为一字线光源后，一字线扫描光源入射到眼底的光强分布；

图5为常规的采用双柱透镜将入射光束整形为一字线光源后，一字线扫描光源入射到眼底的光强分布；

图6为常规的采用单柱透镜将入射光束整形为一字线光源后，扫描得到的左眼的眼底图像；

图7为采用本申请中的双柱透镜将入射光束整形为一字线光源后，扫描得到的左眼的眼底图像；

图8为常规的采用单柱透镜将入射光束整形为一字线光源后，扫描得到的右眼的眼底11图像；

图9为本申请一实施例中通过双柱透镜或复眼透镜或鲍威尔棱镜将入射光束整形为一字线光源后，扫描得到的右眼的眼底图像。

图中，1、点光源；2、光源准直镜；3、光源整形模块；3a、双柱透镜；3b、复眼透镜；3c、鲍威尔棱镜；4、分光模块；5、振镜模块；6(8)、平面反射镜；7、扫描透镜；9、二向色镜；10、接目镜；11、眼底；12、成像透镜；13、线阵相机；S1、入射光束；S2、一字线光源；S3、一字线扫描光源；S4、成像扫描光束。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解本申请实施例，下面通过几个具体实施例对本申请的结构进行详细的阐述。

图1为本申请一实施例中采用双柱透镜3a将入射光束整形为一字线光源S2的光路示意图；图2为本申请一实施例中采用复眼透镜3b将入射光束整形为一字线光源S2的光路示意图；图3本申请一实施例中采用鲍威尔棱镜3c将入射光束整形为一字线光源S2的光路示意图；图4为常规的采用单柱透镜将入射光束整形为一字线光源S2后，一字线扫描光源入射到眼底11的光强分布；图5为常规的采用双柱透镜3a将入射光束整形为一字线光源S2后，一字线扫描光源入射到眼底11的光强分布；图6为常规的采用单柱透镜将入射光束整形为一字线光源S2后，扫描得到的左眼的眼底11图像；图7为采用本申请中的双柱透镜3a将入射光束整形为一字线光源S2后，扫描得到的左眼的眼底11图像；图8为常规的采用单柱透镜将入射光束整形为一字线光源S2后，扫描得到的右眼的眼底11图像；图9为本申请一实施例中通过双柱透镜3a或复眼透镜3b或鲍威尔棱镜3c将入射光束整形为一字线光源S2后，扫描得到的右眼的眼底11图像。

根据图1-图3所示，本申请第一实施例公开了一种光源整形模块3以及视网膜成像装置。针对该光源整形模块3，其用于将入射光束S1调制成一字线光源S2，并且，该光源整形模块3包括以下各项中的任一项：并行排列的双柱透镜3a、复眼透镜3b以及鲍威尔棱镜3c。

就此，将传统的一字线光源S2整形装置替换为并行排列的双柱透镜3a或复眼透镜3b或鲍威尔棱镜3c，从而对比于单柱透镜和狭缝，该双柱透镜3a或复眼透镜3b或鲍威尔棱镜3c能获得匀化效果更好的一字线光源S2，最终使得该视网膜成像装置能获得均匀性更好的眼底11图像；相比于狭缝，该双柱透镜3a或复眼透镜3b或鲍威尔棱镜3c的能量利用率更高，而且结构简单，易调试。

值得注意的是，在本实施例中，该光源整形模块3包括以下各项中的任一项：并行排列的双柱透镜3a、复眼透镜3b以及鲍威尔棱镜3c。即：在该视网膜成像装置中，该双柱透镜3a、复眼透镜3b以及鲍威尔棱镜3c可分别作为光源整形模块3来将入射光束S1调制为一字线光源S2。

其中，该入射光束S1可设为经准直后的平行光束，当然，该入射光束S1也可为点光源1出射的散光光束。此外，该一字线光源S2为均匀分布的光束，该均匀分布的光束的能量在长度方向上均匀分布，不会呈高斯分布，而且经成像光路所成的眼底11图像上不会出现中间亮、两边暗的情况；避免了在采用激光光源照明的情况下光谱宽度比较窄以及不利于眼底11组织的漫反射成像的问题。

在另一实施例中，在所述光源整形模块3包括双柱透镜3a的情况下，所述双柱透镜3a的前后柱透镜沿所述入射光束S1的出射方向并行排列，而且，在所述入射光束S1的出射方向上，前柱透镜的前焦面与后柱透镜的后焦面重合。

在另一实施例中，所述前柱透镜用于将所述入射光束S1调制为高斯分布的光源线光束，所述后柱透镜用于将所述光源线光束调制为所述一字线光源S2。

在另一实施例中，在所述光源整形模块3包括鲍威尔棱镜3c的情况下，所述鲍威尔棱镜3c的柱形二次曲面为双曲面，所述鲍威尔棱镜3c发散角小于10度。

具体的，根据图1-图3所示，本申请另一实施例公开的一种视网膜成像装置，该视网膜成像装置可为：LSO。具体的，该装置包括：光源整形模块3、分光模块4、振镜模块5、扫描模块及成像模块；针对分光模块4，其用于将所述一字线光源S2分光并反射至振镜模块5；其中，针对该光源整形模块3所涉及的名词及实现原理具体可以参照上述实施例中的一种光源整形模块3，在此不再赘述。而且，振镜模块5通过在预设角度范围内进行预设频率振动，从而将所述一字线光源S2转换成入射至扫描模块的一字线扫描光源S3，并用于将自所述扫描模块入射的视网膜扫描光束转换成扫描成像光束，而且，所述振镜模块5还用于将所述扫描成像光束出射至成像模块；扫描模块通过该一字线扫描光源S3扫描视网膜，并将从所述视网膜漫反射回的视网膜扫描光束经所述振镜模块5以入射至振镜模块5；成像模块用于将所述扫描成像光束整合成眼底11图像。

故在本实施例中，入射光束S1入射到光源整形模块3后，形成一条一字线光源S2，该一字线光源S2接着经由分光模块4进行反射以入射至振镜模块5，其中，该振镜模块5保持在预设角度范围内进行预设频率振动，故该一字线光源S2入射至振镜模块5后，经该振动的振镜模块5形成一字线扫描光源S3，该一字线扫描光源S3随后自振镜模块5入射至扫描模块，并经过该扫描模块入射至眼底11视网膜；随后，入射到眼底11视网膜的一字线扫描光源S3漫逆向反射回来后作为视网膜扫描光束经扫描模块入射至振镜模块5，该振镜模块5将自扫描模块入射的视网膜扫描光束转换成扫描成像光束，而且，该振镜模块5将所述扫描成像光束出射至成像模块，该成像模块用于将所述扫描成像光束整合成眼底11图像。

在另一实施例中，自所述振镜模块5出射的扫描成像光束经所述分光模块4反射至所述成像模块。则在该实施例中，入射到眼底11视网膜的一字线扫描光源S3漫逆向反射回来后作为视网膜扫描光束经扫描模块入射至振镜模块5，该振镜模块5将自扫描模块入射的视网膜扫描光束转换成扫描成像光束，而且，该振镜模块5将所述扫描成像光束经分光模块4出射至成像模块，该成像模块用于将所述扫描成像光束整合成眼底11图像。

在另一实施例中，所述扫描模块包括：沿所述一字线扫描光源S3出射方向依次设置的平面反射镜6(8)、扫描透镜7、平面反射镜6(8)、二向色镜9以及接目镜10。

在另一实施例中，还包括：光源准直镜2，设置在点光源1与所述光源整形模块3之间，用于将点光源1出射的光源光束准直成光束平行的入射光束S1；

所述点光源1包括以下各项中的一项或多项：激光器、超辐射发光二极管SLD、LED及光纤点光源1。

在另一实施例中，所述分光模块4包括以下各项中的任一项：平面反射镜6(8)、分光棱镜或具有反光层的透光本底。

值得注意的的情况下，在该分光模块4为平面反射镜6(8)的情况下，该分光模块4则是直接将由光源整形模块3调制出的一字线光源S2反射至振镜模块5，而且，自振镜模块5出射的扫描成像光束经该分光模块4反射至成像模块时，该分光模块4也是直接将扫描成像光束反射至成像模块。在该分光模块4为分光棱镜(如：直角棱镜)的情况下，该分光模块4则是通过棱镜的斜面将部分一字线光源S2反射至振镜模块5，并且自振镜模块5出射的扫描成像光束经该分光模块4反射至成像模块时，该分光模块4也是通过棱镜的斜面将部分该扫描成像光束反射至成像模块。

在另一实施例中，所述成像模块包括：沿所述扫描成像光束出射方向依次设置的成像透镜12以及线阵相机13。

故综上所述，在该视网膜成像装置中，形成有扫描光源光路以及眼底11成像光路。

其中，该扫描光源光路包括：点光源1、光源准直镜2、双柱透镜3a(或复眼透镜3b、或鲍威尔棱镜3c)、分光模块4、振镜模块5、平面反射镜6(8)、扫描透镜7、平面反射镜6(8)、二向色镜9以及接目镜10。

故在本实施例中，点光源1出射的光源光束入射至光源准直镜2，该光源准直镜2将光源光束准直成光束平行的入射光束S1，并且将该入射光束S1出射至双柱透镜3a(或复眼透镜3b、或鲍威尔棱镜3c)，入射光束S1入射到双柱透镜3a(或复眼透镜3b、或鲍威尔棱镜3c)后，形成一条一字线光源S2，该一字线光源S2接着经由分光模块4进行反射以入射至振镜模块5，其中，该振镜模块5保持在预设角度范围内以预设频率振动，故该一字线光源S2入射至振镜模块5后，经该振动的振镜模块5形成一字线扫描光源S3，该一字线扫描光源S3随后自振镜模块5依次经过平面反射镜6(8)、扫描透镜7、平面反射镜6(8)、二向色镜9及接目镜10后，入射到眼底11视网膜。

针对上述的眼底11成像光路，其包括：接目镜10、二向色镜9、平面反射镜6(8)、扫描透镜7、平面反射镜6(8)、振镜模块5、成像透镜12以及线阵相机13。入射到眼底11视网膜的一字线扫描光源S3漫逆向反射回来后作为视网膜扫描光束依次经过接目镜10、二向色镜9、平面反射镜6(8)、扫描透镜7及平面反射镜6(8)后入射至振镜模块5，该振镜模块5将自扫描模块入射的视网膜扫描光束转换成扫描成像光束，而且，该振镜模块5将所述扫描成像光束经成像透镜12出射至线阵相机13，该成像模块用于将入射的扫描成像光束整合成眼底11图像。

针对上述的眼底11成像光路，其包括：接目镜10、二向色镜9、平面反射镜6(8)、扫描透镜7、平面反射镜6(8)、振镜模块5、分光模块4、成像透镜12以及线阵相机13。入射到眼底11视网膜的一字线扫描光源S3漫逆向反射回来后作为视网膜扫描光束依次经过接目镜10、二向色镜9、平面反射镜6(8)、扫描透镜7及平面反射镜6(8)后入射至振镜模块5，该振镜模块5将自扫描模块入射的视网膜扫描光束转换成扫描成像光束，而且，该振镜模块5将扫描成像光束出射至分光模块4，该分光模块4将部分扫描成像光束经成像透镜12出射至线阵相机13，该成像模块用于将入射的部分扫描成像光束整合成眼底11图像。

为更好的阐述本实施例所记载方案的技术效果，故结合图1-图9进行阐述。具体的，图6-图9是针对同一个人的左眼与右眼的实拍照片。图6为常规的采用单柱透镜将入射光束整形为一字线光源S2后，扫描得到的左眼的眼底11图像；图7为采用本申请中的双柱透镜3a将入射光束整形为一字线光源S2后，扫描得到的左眼的眼底11图像；图8为常规的采用单柱透镜将入射光束整形为一字线光源S2后，扫描得到的右眼的眼底11图像；图9为本申请一实施例中通过双柱透镜3a或复眼透镜3b或鲍威尔棱镜3c将入射光束整形为一字线光源S2后，扫描得到的右眼的眼底11图像。对比图6与图7、图8与图9，可以定性的看出，采用本实施例中的双柱透镜3a或复眼透镜3b或鲍威尔棱镜3c，能获得均匀性更好的眼底11图像，中间部分与边缘部分亮度更接近。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光源整形模块，其特征在于，包括以下各项中的任一项：并行排列的双柱透镜、复眼透镜以及鲍威尔棱镜，用于将入射光束调制成一字线光源。

2.根据权利要求1所述的光源整形模块，其特征在于，在所述光源整形模块包括双柱透镜的情况下，所述双柱透镜的前、后柱透镜沿所述入射光束的出射方向并行排列，而且，在所述入射光束的出射方向上，前柱透镜的前焦面与后柱透镜的后焦面重合。

3.根据权利要求2所述的光源整形模块，其特征在于，所述前柱透镜用于将所述入射光束调制为高斯分布的光源线光束，所述后柱透镜用于将所述光源线光束调制为所述一字线光源。

4.根据权利要求1所述的光源整形模块，其特征在于，在所述光源整形模块包括鲍威尔棱镜的情况下，所述鲍威尔棱镜的柱形二次曲面为双曲面，所述鲍威尔棱镜发散角小于10度。

5.一种视网膜成像装置，其特征在于，包括：

权利要求1-4中任一项所述的光源整形模块；

分光模块，用于将由所述光源整形模块调制出的一字线光源分光并反射至振镜模块；

所述振镜模块，在预设角度范围内以预设频率振动，以用于将所述一字线光源转换成入射至扫描模块的一字线扫描光源，并用于将自所述扫描模块入射的视网膜扫描光束转换成扫描成像光束，而且，将所述扫描成像光束出射至成像模块；

扫描模块，通过经所述一字线扫描光源扫描视网膜，并将从所述视网膜漫反射回的视网膜扫描光束经所述振镜模块以入射至所述振镜模块；

所述成像模块，用于将所述扫描成像光束整合成眼底图像。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，自所述振镜模块出射的扫描成像光束经所述分光模块反射至所述成像模块。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述扫描模块包括：

沿所述一字线扫描光源出射方向依次设置的平面反射镜、扫描透镜、平面反射镜、二向色镜以及接目镜。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

光源准直镜，设置在点光源与所述光源整形模块之间，用于将点光源出射的光源光束准直成光束平行的入射光束；

所述点光源包括以下各项中的一项或多项：激光器、超辐射发光二极管SLD、LED及光纤点光源。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述分光模块包括以下各项中的任一项：

平面反射镜、分光棱镜或具有反光层的透光本底。

10.根据权利要求5所述的视网膜成像装置，其特征在于，所述成像模块包括：沿所述扫描成像光束出射方向依次设置的成像透镜以及线阵相机。

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