CN115120177A - 一种小型化的视网膜成像装置及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小型化的视网膜成像装置及成像方法。该视网膜成像装置包括光源探测模块、光束调制模块、采集控制模块和图像采集模块；光源探测模块产生成像光入射至光束调制模块；光束调制模块对光束进行入射角度的调制，调制后的光束进入眼球，被视网膜反射后的反馈光束经过光束调制模块入射至光源探测模块；光源探测模块生成探测信号；图像采集模块产生广域照明光照明视网膜，经视网膜反射后生成广域眼底图像信号；采集控制模块基于采集的探测信号和广域眼底图像信号控制光束调制模块的光路状态，以实现眼球运动跟踪。本发明的视网膜成像装置结合共聚焦成像和广域眼底设备，实现了小型化的大视场视网膜成像。

Description

一种小型化的视网膜成像装置及成像方法

技术领域

本发明涉及光学设计技术领域，更具体地说，涉及一种小型化的视网膜成像装置及成像方法。

背景技术

视网膜是人眼重要的组成部分，目前全球大约超过十亿人患有视网膜相关疾病，为了更有效的实现对视网膜相关疾病的治疗，对其治疗装置的优化是必不可免的，也就是说视网膜的高分辨成像装置对于视网膜相关疾病的诊断和疗效评估有着重大意义。

早期视网膜成像装置主要是基于裂隙灯或眼底照相机，但是这些技术手段都会受到不完美人眼的像差影响，导致成像分辨率低，无法观察到视网膜微观细胞级结构。

研究人员Liang Junzhong等(Liang et al.“Supernormal vision and high-resolution retinal imaging through adaptive optics”,J.Opt.Soc.Am.A/Vol.14,No.11/Nov.1997)提出了一种基于共聚焦的自适应光学视网膜成像装置，其可以实时动态探测，补偿人眼像差，提升一个数量级的横向分辨率；但其装置体积大，且单张成像视场小。除此之外，其装置不能跟踪眼球运动，常见眼球跳动可引起采集图像的撕裂与模糊，图像可用率低。因此，这种装置为了获取大视场图像，需多次采集不同视场角的单张图像，单张采集成功率低加上多张后期合成成功率低导致综合成功率极其低下，难以进入临床使用。目前商业化的具有眼球跟踪功能的成像装置往往体积都较大，价格昂贵。

那么，如何提供一种高性能的小型化的视网膜成像装置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种小型化的视网膜成像装置及成像方法，技术方案如下：

一种小型化的视网膜成像装置，所述视网膜成像装置包括：光源探测模块、光束调制模块、采集控制模块和图像采集模块；

所述光源探测模块用于产生成像光，作为扫描光束入射至所述光束调制模块；

所述光束调制模块用于对所述扫描光束进行入射角度的调制，调制后的扫描光束进入眼球，被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块入射至所述光源探测模块；

所述光源探测模块还用于依据所述反馈光束生成探测信号；

所述图像采集模块用于产生广域照明光照明视网膜，经视网膜反射后生成广域眼底图像信号；

所述采集控制模块用于采集所述探测信号和所述广域眼底图像信号，并基于所述探测信号和所述广域眼底图像信号控制所述光束调制模块的光路状态，以实现眼球运动跟踪。

优选的，在上述一种小型化的视网膜成像装置中，所述光源探测模块还用于产生OCT光，所述OCT光与所述成像光一同作为扫描光束入射至所述光束调制模块；

所述光源探测模块包括成像光探测器和OCT探测器；所述成像光探测器用于依据所述反馈光束中的成像光生成成像光探测信号；所述OCT探测器用于依据所述反馈光束中的OCT光生成OCT光探测信号。

优选的，在上述一种小型化的视网膜成像装置中，所述光束调制模块包括多个透镜，以形成眼球瞳孔共轭面；所述眼球瞳孔共轭面上放置有振镜；所述振镜用于实现扫描光束的扫描和跟踪。

优选的，在上述一种小型化的视网膜成像装置中，所述采集控制模块包括：数据采集单元、振镜控制单元以及计算单元；

其中，所述数据采集单元用于采集所述成像光探测信号以及所述广域眼底图像信号，或者同时采集所述OCT光探测信号；

所述计算单元用于依据所述成像光探测信号生成扫描图像，依据所述广域眼底图像信号生成广域眼底图像，或者同时依据所述OCT光探测信号生成视网膜三维图像；所述计算单元还用于依据所述扫描图像和所述广域眼底图像生成第一控制信号；

所述振镜控制单元用于依据所述第一控制信号控制所述光束调制模块中振镜的偏转状态，实现眼球运动跟踪。

优选的，在上述一种小型化的视网膜成像装置中，所述光源探测模块还包括：波前探测光光源和波前探测器；

所述波前探测光光源用于输出波前探测光，与成像光合束后一同作为扫描光束入射至所述光束调制模块；所述波前探测器用于依据所述反馈光束中的波前探测光生成波前探测信号。

优选的，在上述一种小型化的视网膜成像装置中，所述光束调制模块包括多个透镜，以形成两个以上的眼球瞳孔共轭面；所述眼球瞳孔共轭面上放置有振镜和补偿镜；所述振镜用于实现扫描光束的扫描和跟踪，所述补偿镜用于进行实时相差补偿。

优选的，在上述一种小型化的视网膜成像装置中，所述采集控制模块包括：数据采集单元、振镜控制单元、补偿镜控制单元以及计算单元；

所述数据采集单元用于采集所述成像光探测信号、所述广域眼底图像信号以及所述波前探测信号，或者还同时采集所述OCT光探测信号；

所述计算单元用于依据所述成像光探测信号生成扫描图像，依据所述广域眼底图像信号生成广域眼底图像，以及依据所述波前探测信号生成波前图像，或者还同时依据所述OCT光探测信号生成视网膜三维图像；所述计算单元还用于依据所述扫描图像和所述广域眼底图像生成第一控制信号，以及依据所述波前图像生成第二控制信号；

所述振镜控制单元用于依据所述第一控制信号控制所述光束调制模块中振镜的偏转状态，实现眼球运动跟踪；所述补偿镜控制单元用于依据所述第二控制信号控制所述光束调制模块中补偿镜的补偿值，实现实时像差补偿。

优选的，在上述一种小型化的视网膜成像装置中，所述图像采集模块包括：广域照明光源、聚焦透镜、对焦控制单元、广域眼底相机以及注视单元；

所述广域照明光源用于产生所述广域照明光，并通过所述聚焦透镜到达眼底预设区域；

所述广域眼底相机用于生成广域眼底图像信号；所述对焦控制单元用于控制所述聚焦透镜的位置姿态，使所述广域眼底相机对焦到视网膜；

所述注视单元用于显示注视图案。

一种视网膜成像方法，基于上述所述的小型化的视网膜成像装置，所述视网膜成像方法包括：

所述光源探测模块产生成像光或者成像光和OCT光，作为扫描光束入射至所述光束调制模块；所述光束调制模块对所述扫描光束进行入射角度的调制，调制后的扫描光束进入眼球，被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块入射至所述光源探测模块；所述光源探测模块依据所述反馈光束生成探测信号；所述图像采集模块产生广域照明光照明视网膜，并生成广域眼底图像信号；所述采集控制模块采集所述探测信号和所述广域眼底图像信号，并基于所述探测信号和所述广域眼底图像信号控制所述光束调制模块的光路状态，以实现眼球运动跟踪。

优选的，在上述一种视网膜成像方法中，所述光源探测模块还产生波前探测光，所述光源探测模块依据所述波前探测光生成波前探测信号，所述采集控制模块采集所述波前探测信号，并基于所述波前探测信号控制扫描光束的光波前相位，实现实时像差补偿。

优选的，在上述一种视网膜成像方法中，所述采集控制模块基于所述广域眼底图像信号和所述探测信号分别计算得出人眼低频大幅值跳动与高频小幅值颤动的位移值；再根据这两个位移值计算得到两个跟踪信号叠加在控制所述光束调制模块的光路状态的控制信号上，实现多尺度实时眼球跟踪。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

本发明提供的视网膜成像装置结合共聚焦成像和广域眼底设备，实现了小型化的大视场视网膜成像。与此同时，针对人眼运动特点该视网膜成像装置通过与自适应光学成像技术结合，可实现多尺度实时眼球运动跟踪，能极大地消除眼球运动影响，提升图像质量与采集成功率。本发明在成像装置中采用透镜式的光学结构，相对于传统反射式结构能大大减小装置体积，更利于商业化的应用。另外，共聚焦成像可采用线扫描的模式，进一步提升扫描速度。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种小型化的视网膜成像装置的原理结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种采集控制模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种注视单元的显示效果示意图；

图4为本发明实施例提供的一种多尺度实时眼球运动跟踪的控制逻辑示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种小型化的视网膜成像装置的原理结构示意图。

所述视网膜成像装置包括：光源探测模块、光束调制模块、采集控制模块和图像采集模块。

所述光源探测模块用于产生成像光，作为扫描光束入射至所述光束调制模块。

所述光束调制模块用于对所述扫描光束进行入射角度的调制，调制后的扫描光束进入眼球，被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块入射至所述光源探测模块。

所述光源探测模块还用于依据所述反馈光束生成探测信号。

所述图像采集模块用于产生广域照明光照明视网膜，经视网膜反射后生成广域眼底图像信号。

所述采集控制模块用于采集所述探测信号和所述广域眼底图像信号，并基于所述探测信号和所述广域眼底图像信号控制所述光束调制模块的光路状态，以实现眼球运动跟踪。

具体的，该光源探测模块产生成像光，该成像光作为扫描光束进入光束调制模块。

可选的，所述光源探测模块还用于产生OCT光，OCT光与所述成像光一同作为扫描光束入射至所述光束调制模块。

所述光源探测模块包括成像光探测器和OCT探测器；所述成像光探测器用于依据所述反馈光束中的成像光生成成像光探测信号；所述OCT探测器用于依据所述反馈光束中的OCT光生成OCT光探测信号。

也就是说，该光源探测模块产生成像光或双通道照明光，其中双通道照明光中一个是成像光，另一个是OCT光，成像光或双通道照明光作为扫描光束进入光束调制模块。

光束调制模块至少对扫描光束进行入射角度的调制，并且使调制后的扫描光束进入眼球。

被视网膜反射后的反馈光束原路返回至光源探测模块，即被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块入射至所述光源探测模块。

光源探测模块对该反馈光束进行处理生成相对应的探测信号，该探测信号被采集控制模块采集处理。

进一步的，图像采集模块用于产生广域照明光照明视网膜，经视网膜反射后生成广域眼底图像信号。

具体的，采集控制模块用于采集所述探测信号和所述广域眼底图像信号，并基于所述探测信号和所述广域眼底图像信号控制所述光束调制模块的光路状态，以实现眼球运动跟踪。

进一步的，如图1所示，光源探测模块中的成像光光源用于输出成像光或者双通道照明光。当成像光光源输出的是双通道照明光时，可以在光源探测模块中设置OCT探测器，用于依据反馈光束中的OCT光生成OCT光探测信号。相应地，采集控制模块采集所述OCT探测信号并依据该探测信号生成视网膜三维图像。

需要说明的是，可以如图1所示由一个成像光光源输出的一束光，既作为成像光，又作为OCT光，也可以由两个独立的光源装置分别输出成像光和OCT光，两束光合束后入射至所述光源探测模块。

进一步的，如图1所示，所述光源探测模块还包括：柱透镜11、分光镜C1、分光镜C2、分光镜C3、收集透镜12、狭缝13。

需要说明的是，当光源探测模块用于输出线状的成像光或者线状的双通道照明光时，则光源探测模块中设置有柱透镜11；当光源探测模块用于输出点状的成像光或者点状的双通道照明光时，则光源探测模块中可不设置柱透镜11。

下面以光源探测模块用于输出线状的成像光或者线状的双通道照明光为例进行说明：

具体的，在该视网膜成像装置工作时，首先打开成像光光源，成像光光源发出的准直光经过该柱透镜11折射为线状光束后入射至分光镜C1，被分光镜C1反射至分光镜C2作为扫描光束进入光束调制模块；当光束中包括OCT光时，所述光源探测模块还具有其他光路器件，结合上述光路器件和其他光路器件对一部分OCT光进行处理入射至OCT探测器，这部分光构成了OCT的参考光，定义为OCT参考光。

进一步的，被视网膜反射后的反馈光束原路返回至所述光源探测模块，即被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块入射至所述光源探测模块，反馈光束中的成像光透射分光镜C2和分光镜C1，被收集透镜12聚焦为狭缝状光信号，通过狭缝13后到达线阵相机生成成像光探测信号CJ2。

需要说明的是，在本发明实施例中以线阵相机为成像光探测器为例进行说明。

对于双通道照明光，反馈光束中的OCT光与OCT参考光干涉形成OCT光探测信号。

进一步的，光束调制模块中还可设有补偿镜，同时在光源探测模块中设置波前探测光光源和波前探测器，所述波前探测光光源用于输出波前探测光，与成像光或者双通道照明光合束后一同作为扫描光束入射至所述光束调制模块；所述波前探测器用于依据所述反馈光束中的波前探测光生成波前探测信号CJ1。相应地，采集控制模块采集所述波前探测信号并依据该探测信号控制补偿镜的补偿值，以实现实时像差补偿。

具体的，波前探测光光源发出的准直的波前探测光在分光镜C3处被反射至分光镜C2，在分光镜C2处与成像光或与包括成像光以及OCT光的双通道照明光进行合束，合束后的扫描光束进入光束调制模块。

反馈光束中的波前探测光被分光镜C2反射至分光镜C3，透射分光镜C3后到达波前探测器，该波前探测器依据所述反馈光束中的波前探测光生成波前探测信号CJ1。

需要说明的是，本申请实施例中，所述光源探测模块的光路拓扑结构仅仅是一种最优的光路结构，其具有光路结构简单和性能较优等优点，在其它实施例中还可以是其它形式的光路拓扑结构，对于双通道照明光只需满足入射双通道光合束和出射双通道光分束的最核心功能即可。

可选的，在本申请实施例中，上述分光镜包括但不限定于二向色镜、平板分束镜、薄膜分束镜、立方分束镜等；所述线阵相机包括但不限定于CCD线阵相机、CMOS线阵相机等；所述成像光光源包括但不限定于半导体激光器、固体激光器、气体激光器等，只需满足高亮度与方向性较优等特点即可；所述波前探测器包括但不限定于微透镜波前传感器、干涉波前传感器等。

进一步的，在本发明实施例中，所述光束调制模块包括多个透镜，以形成眼球瞳孔共轭面；所述眼球瞳孔共轭面上放置有振镜；所述振镜用于实现扫描光束的扫描和跟踪。

具体的，以光源探测模块用于输出线状的成像光为例进行说明，所述光束调制模块包括：第一透镜14、第二透镜15、振镜、第三透镜16、第四透镜17、补偿镜以及第五透镜18。

其中振镜用于实现所述扫描光束的纵向扫描、纵向跟踪和横向跟踪，以实现共聚焦扫描成像与实时眼球运动跟踪，补偿镜实现人眼波前像差补偿。

当采用二维振镜时，所述光束调制模块中存在两个眼球瞳孔共轭面，通过五个透镜，与眼球瞳孔形成光学共轭，在该两个光学共轭面上放置二维振镜以及补偿镜。

当不采用二维振镜时，所述光束调制模块中存在三个眼球瞳孔共轭面，通过五个透镜，与眼球瞳孔形成光学共轭，在该三个光学共轭面上放置两个振镜以及一个补偿镜，其中一个振镜实现所述扫描光束的纵向扫描和纵向跟踪，另外一个振镜实现横向跟踪，以实现共聚焦扫描成像与实时眼球运动跟踪，补偿镜实现人眼波前像差补偿。

需要说明的是，振镜和补偿镜的放置顺序没有限定，在光路中可以根据情况随意调整、对换。

具体的，所述光源探测模块输出的扫描光束依次经过第一透镜14、第二透镜15到达第一振镜，被振镜调制到特定的反射方向后，经过第三透镜16和第四透镜17到达补偿镜，被补偿镜反射处理后再经过第五透镜18和聚焦透镜23到达人眼，在视网膜上形成线状照明区域和波前探测区域。

被视网膜反射后的反馈光束原路返回至光源探测模块，即被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块返回至所述光源探测模块。

可选的，在本申请实施例中，所述补偿镜作为人眼波前像差补偿器件，包括但并不限定于变形镜、空间光调制器等；所述振镜作为可改变角度的反射镜，包括但不限定于共振镜、扫描振镜、声光调制器、二维MEMS振镜等。

对于光源探测模块输出点状的成像光或者点状的双通道照明光时，本领域技术人员可根据上述方案调整实现，如在图1光源探测模块已有的光路结构上，可以增设透镜数量调整光路结构以使光束调制模块中存在四个眼球瞳孔共轭面，与眼球瞳孔形成光学共轭。在该四个光学共轭面上放置第一振镜、第二振镜、第三振镜以及补偿镜，同时实现了三维成像、眼球运动跟踪以及实时像差补偿这三大功能。其中，第一振镜用于实现成像光/OCT光的横向扫描；第二振镜用于实现成像光/OCT光的纵向扫描以及纵向跟踪；第三振镜用于实现成像光/OCT光的横向跟踪；补偿镜用于进行实时像差补偿。

需要说明的是，本发明实施例中的光束调制模块采用透镜式的光学结构，相对于传统反射式结构能大大减小装置体积，更利于商业化的应用。

进一步的，在本发明实施例中，所述图像采集模块包括：广域照明光源、聚焦透镜、对焦控制单元、广域眼底相机以及注视单元。

所述广域照明光源用于产生所述广域照明光，并通过所述聚焦透镜到达眼底预设区域。

所述广域眼底相机用于生成广域眼底图像信号；所述对焦控制单元用于控制所述聚焦透镜的位置姿态，使所述广域眼底相机对焦到视网膜。

所述注视单元用于显示注视图案。注视单元可以为屏幕、LED注视点等，并且该单元可根据实际需要不设置。

具体的，如图1所示，所述图像采集模块还包括：二向色镜19、二向色镜20、第六透镜21、第七透镜22。

需要说明的是，光束调制模块和图像采集模块共用聚焦透镜23、对焦控制单元24、二向色镜19以及二向色镜20。

如图1所示，被补偿镜反射处理后再经过第五透镜18、二向色镜19、二向色镜20和聚焦透镜23到达人眼，在视网膜上形成线状照明区域和波前探测区域。

具体的，在视网膜成像装置工作时，打开广域照明光源，广域照明光源输出的广域照明光(例如LED光)被二向色镜19反射后透射二向色镜20与聚焦透镜23，通过人眼瞳孔，照明眼底相对较广的一片面状区域。

通过对焦控制单元24移动聚焦透镜23使广域眼底相机对焦到视网膜，获取广域眼底图像。

打开注视单元显示注视图案，此时人眼视网膜能通过聚焦透镜23清楚的看到注视单元上的注视图案，到达使人眼固定视线方向的目的。

所述广域照明光的反射光束依次经过二向色镜20、二向色镜19、第六透镜21和第七透镜22到达广域眼底相机。

所述广域眼底相机基于所述广域照明光的反射光束生成广域眼底图像信号CJ3。

也就是说，图像采集模块通过两片二向色镜与扫描光束合并后通过同一片聚焦透镜23进入人眼，这种合束方式自然地使得在调节聚焦透镜23进行广域眼底图像的对焦操作时，也同时实现线扫描图像的对焦。

需要说明的是，所述广域眼底相机包括但不限定于面阵相机。

可选的，在本发明实施例中，参考图2，图2为本发明实施例提供的一种采集控制模块的结构示意图，所述采集控制模块包括：数据采集单元、振镜控制单元、补偿镜控制单元以及计算单元。

所述数据采集单元用于采集所述成像光探测信号CJ2、所述广域眼底图像信号CJ3以及所述波前探测信号CJ1，或者还同时采集所述OCT光探测信号。

所述计算单元用于依据所述成像光探测信号CJ2生成扫描图像，依据所述广域眼底图像信号CJ3生成广域眼底图像，以及依据所述波前探测信号CJ1生成波前图像，或者还同时依据所述OCT光探测信号生成视网膜三维图像；所述计算单元还用于依据所述扫描图像和所述广域眼底图像生成第一控制信号K1，以及依据所述波前图像生成第二控制信号K2。

所述振镜控制单元用于依据所述第一控制信号K1控制所述光束调制模块中振镜的偏转状态，实现眼球运动跟踪；所述补偿镜控制单元用于依据所述第二控制信号K2控制所述光束调制模块中补偿镜的补偿值，实现实时像差补偿。

可选的，如图2所示，所述采集控制模块还包括：电机控制单元用于生成第三控制信号K3，以控制所述对焦控制单元的工作状态。

可选的，如图2所示，所述采集控制模块还包括：注视点控制单元用于生成第四控制信号K4，以控制所述注视单元的工作状态。

在该实施例中，所述数据采集单元采集所述光源探测模块中成像光探测器生成的成像光探测信号CJ2、波前探测器生成的波前探测信号CJ1，以及图像采集模块中广域眼底相机生成的广域眼底图像信号CJ3，这三路信号传输至计算单元进行信号处理，分别生成扫描图像、波前图像以及广域眼底图像。

基于扫描图像和广域眼底图像，振镜控制单元控制光束调制模块中的振镜的偏转实现实时眼球运动跟踪；基于波前图像，补偿镜控制单元控制补偿镜的补偿值，对人眼眼球实现实时像差补偿。

具体的，所述采集控制模块有三路输入信号，四路输出信号，其中，三路输入信号为数据采集单元采集的成像光探测信号CJ2、波前探测信号CJ1，以及广域眼底图像信号CJ3；四路输出信号为控制振镜偏转状态的第一控制信号K1、控制所述补偿镜补偿值的第二控制信号K2、控制所述对焦控制单元工作状态的第三控制信号K3，以及控制注视单元工作状态的第四控制信号K4。

具体的，振镜控制单元输出的第一控制信号K1控制振镜的横向和纵向偏转值，同时实现了共聚焦扫描成像以及实时眼球运动跟踪。

补偿镜控制单元输出的第二控制信号K2控制补偿镜的补偿值，实现实时像差补偿。

电机控制单元输出的第三控制信号K3控制聚焦透镜的位置姿态，实现对视网膜的聚焦。

参考图3，图3为本发明实施例提供的一种注视单元的显示效果示意图。

如图3所示，广域眼底成像区域显著大于线扫描区域且为包含关系。

注视点控制单元输出的第四控制信号K4控制注视单元上的高亮十字架标识的位置，进而控制眼球注视方向。

具体的，广域眼底图像与线扫描图像将被分别用于计算得出人眼低频大幅值跳动与高频小幅值颤动的位移值；根据两个位移值计算得到的两个跟踪信号叠加在振镜的扫描信号上，因此针对人眼眼球在不同的空间范围和频率下的多种运动模式，就实现了多尺度实时眼球跟踪。

进一步的，参考图4，图4为本发明实施例提供的一种多尺度实时眼球运动跟踪的控制逻辑示意图。

如图4所示，眼底相机(即广域眼底相机)通道的跟踪信号1为开环，线扫描通道的跟踪信号2为闭环。

在该视网膜成像装置工作时，波前像差实时补偿机制如下：

采集控制模块的数据采集单元接收波前探测信号后，由计算单元解算人眼像差，通过补偿镜控制单元，发出第二控制信号K2，驱动补偿镜调制波前到人眼像差的相反值，与人眼像差抵消。

在该视网膜成像装置工作时，多尺度实时眼球运动跟踪机制如下：

基于第四控制信号K4移动注视单元上的高亮十字架标识到特定位置，以移动眼球注视方向，使得线扫描采集区域重合于目标区域。

通过上述描述可知，该视网膜成像装置中光源探测模块的光通过光束调制模块进入人眼，反射的信号生成高分辨率的扫描图像；图像采集模块采集较低分辨率的广域眼底图像；采集控制模块通过采集波前信号用于控制补偿镜，采集广域眼底图像与扫描图像用于控制二维振镜的偏转，实现多尺度实时眼球运动跟踪。

也就是说，该视网膜成像装置在保持自适应光学共聚焦视网膜成像装置的高横向分辨率前提下，使用透镜式线扫描光路，使得光路简化，系统体积减小，扫描速度快。

并且，人眼在盯住注视点时，眼球也会发生不自觉的颤动，其运动模式包括高频小幅值的漂移与低频大幅值的跳动，而本申请的多尺度跟踪通过广域眼底图像与线扫描图像分别实现跟踪大幅值与小幅值运动，提升了眼球运动跟踪的稳定性。

进一步的，传统反射式自适应光学共聚焦视网膜成像装置的视场受镜面大小限制，不易获取单张大视场图像，且多张图像拼接的方式也会受到人眼运动的影响，难以做出完好的图像拼接。而本发明中透镜式系统配合注视方向控制以及多尺度实时眼球跟踪，可实现多张图像更好地拼接生成大视场视网膜细胞级图像。

可选的，在本发明另一实施例中还提供了一种视网膜成像方法，该视网膜成像方法基于上述实施例所述的小型化的视网膜成像装置，所述视网膜成像方法包括：

所述光源探测模块产生成像光或者包括成像光和OCT光的双通道照明光，作为扫描光束入射至所述光束调制模块；所述光束调制模块对所述扫描光束进行入射角度的调制，调制后的扫描光束进入眼球，被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块入射至所述光源探测模块；所述光源探测模块依据所述反馈光束生成探测信号；所述图像采集模块产生广域照明光照明视网膜，并生成广域眼底图像信号；所述采集控制模块采集所述探测信号和所述广域眼底图像信号，并基于所述探测信号和所述广域眼底图像信号控制所述光束调制模块的光路状态，以实现眼球运动跟踪。

其中，所述光源探测模块还产生波前探测光，所述光源探测模块依据所述波前探测光生成波前探测信号，所述采集控制模块采集所述波前探测信号，并基于所述波前探测信号控制扫描光束的光波前相位，实现实时像差补偿。

进一步的，所述采集控制模块基于所述广域眼底图像信号和所述探测信号分别计算得出人眼低频大幅值跳动与高频小幅值颤动的位移值；再根据这两个位移值计算得到两个跟踪信号叠加在振镜的扫描信号上，实现多尺度实时眼球跟踪。

需要说明的是，本申请实施例提供的视网膜成像方法的原理与本申请上述实施例提供的视网膜成像装置的原理相同，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种小型化的视网膜成像装置及成像方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种小型化的视网膜成像装置，其特征在于，所述视网膜成像装置包括：光源探测模块、光束调制模块、采集控制模块和图像采集模块；

所述光源探测模块用于产生成像光，作为扫描光束入射至所述光束调制模块；

所述光束调制模块用于对所述扫描光束进行入射角度的调制，调制后的扫描光束进入眼球，被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块入射至所述光源探测模块；

所述光源探测模块还用于依据所述反馈光束生成探测信号；

所述图像采集模块用于产生广域照明光照明视网膜，经视网膜反射后生成广域眼底图像信号；

所述采集控制模块用于采集所述探测信号和所述广域眼底图像信号，并基于所述探测信号和所述广域眼底图像信号控制所述光束调制模块的光路状态，以实现眼球运动跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种小型化的视网膜成像装置，其特征在于，所述光源探测模块还用于产生OCT光，所述OCT光与所述成像光一同作为扫描光束入射至所述光束调制模块；

所述光源探测模块包括成像光探测器和OCT探测器；所述成像光探测器用于依据所述反馈光束中的成像光生成成像光探测信号；所述OCT探测器用于依据所述反馈光束中的OCT光生成OCT光探测信号。

3.根据权利要求1所述的一种小型化的视网膜成像装置，其特征在于，所述光束调制模块包括多个透镜，以形成眼球瞳孔共轭面；所述眼球瞳孔共轭面上放置有振镜；所述振镜用于实现扫描光束的扫描和跟踪。

4.根据权利要求1或2所述的一种小型化的视网膜成像装置，其特征在于，所述采集控制模块包括：数据采集单元、振镜控制单元以及计算单元；

其中，所述数据采集单元用于采集所述成像光探测信号以及所述广域眼底图像信号，或者同时采集所述OCT光探测信号；

所述计算单元用于依据所述成像光探测信号生成扫描图像，依据所述广域眼底图像信号生成广域眼底图像，或者同时依据所述OCT光探测信号生成视网膜三维图像；所述计算单元还用于依据所述扫描图像和所述广域眼底图像生成第一控制信号；

所述振镜控制单元用于依据所述第一控制信号控制所述光束调制模块中振镜的偏转状态，实现眼球运动跟踪。

5.根据权利要求1或2所述的一种小型化的视网膜成像装置，其特征在于，所述光源探测模块还包括：波前探测光光源和波前探测器；

所述波前探测光光源用于输出波前探测光，与成像光合束后一同作为扫描光束入射至所述光束调制模块；所述波前探测器用于依据所述反馈光束中的波前探测光生成波前探测信号。

6.根据权利要求5所述的一种小型化的视网膜成像装置，其特征在于，所述光束调制模块包括多个透镜，以形成两个以上的眼球瞳孔共轭面；所述眼球瞳孔共轭面上放置有振镜和补偿镜；所述振镜用于实现扫描光束的扫描和跟踪，所述补偿镜用于进行实时相差补偿。

7.根据权利要求5所述的一种小型化的视网膜成像装置，其特征在于，所述采集控制模块包括：数据采集单元、振镜控制单元、补偿镜控制单元以及计算单元；

所述数据采集单元用于采集所述成像光探测信号、所述广域眼底图像信号以及所述波前探测信号，或者还同时采集所述OCT光探测信号；

所述计算单元用于依据所述成像光探测信号生成扫描图像，依据所述广域眼底图像信号生成广域眼底图像，以及依据所述波前探测信号生成波前图像，或者还同时依据所述OCT光探测信号生成视网膜三维图像；所述计算单元还用于依据所述扫描图像和所述广域眼底图像生成第一控制信号，以及依据所述波前图像生成第二控制信号；

所述振镜控制单元用于依据所述第一控制信号控制所述光束调制模块中振镜的偏转状态，实现眼球运动跟踪；所述补偿镜控制单元用于依据所述第二控制信号控制所述光束调制模块中补偿镜的补偿值，实现实时像差补偿。

8.根据权利要求1或2所述的一种小型化的视网膜成像装置，其特征在于，所述图像采集模块包括：广域照明光源、聚焦透镜、对焦控制单元、广域眼底相机以及注视单元；

所述广域照明光源用于产生所述广域照明光，并通过所述聚焦透镜到达眼底预设区域；

所述广域眼底相机用于生成广域眼底图像信号；

所述对焦控制单元用于控制所述聚焦透镜的位置姿态，使所述广域眼底相机对焦到视网膜；

所述注视单元用于显示注视图案。

9.一种视网膜成像方法，其特征在于，基于权利要求1或2所述的小型化的视网膜成像装置，所述视网膜成像方法包括：

所述光源探测模块产生成像光或者成像光和OCT光，作为扫描光束入射至所述光束调制模块；所述光束调制模块对所述扫描光束进行入射角度的调制，调制后的扫描光束进入眼球，被视网膜反射后的反馈光束经过所述光束调制模块入射至所述光源探测模块；所述光源探测模块依据所述反馈光束生成探测信号；所述图像采集模块产生广域照明光照明视网膜，并生成广域眼底图像信号；所述采集控制模块采集所述探测信号和所述广域眼底图像信号，并基于所述探测信号和所述广域眼底图像信号控制所述光束调制模块的光路状态，以实现眼球运动跟踪。

10.根据权利要求9所述的一种视网膜成像方法，其特征在于，所述光源探测模块还产生波前探测光，所述光源探测模块依据所述波前探测光生成波前探测信号，所述采集控制模块采集所述波前探测信号，并基于所述波前探测信号控制扫描光束的光波前相位，实现实时像差补偿。

11.根据权利要求9或10所述的一种视网膜成像方法，其特征在于，所述采集控制模块基于所述广域眼底图像信号和所述探测信号分别计算得出人眼低频大幅值跳动与高频小幅值颤动的位移值；再根据这两个位移值计算得到两个跟踪信号叠加在控制所述光束调制模块的光路状态的控制信号上，实现多尺度实时眼球跟踪。

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