CN116898392A - 一种眼底多模态共轴成像系统 - Google Patents

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何益
叶虹
陈一巍
孔文
史国华
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Abstract

本发明公开了一种眼底多模态共轴成像系统，属于光学成像和生物医学诊断设备领域，包括光学相干模块以及线共焦模块，光学相干模块包括二维振镜；线共焦模块包括扫描振镜，光学相干模块与物镜模块形成光学相干系统，线共焦模块与物镜模块形成线共焦系统；扫频光源发出的光经耦合器分成两束，一束经第一准直器和第一反射镜返回进入耦合器，另一束经过二维振镜以及物镜模块照亮人眼眼底，眼底的返回光依次通过物镜模块、二维振镜进入耦合器与第一束光产生干涉，平衡探测器探测成像得到眼底的光学相干层析图像；线共焦光源发出的光经扫描物镜和物镜模块照亮眼底，眼底的反射光经物镜模块、扫描物镜、成像透镜聚焦在线共焦探测器上，实现眼底的成像。

Description

一种眼底多模态共轴成像系统
技术领域
本发明涉及光学成像和生物医学诊断设备领域，尤其是涉及眼底多模态共轴成像系统。
背景技术
在目前临床上存在多种眼底视网膜成像技术，包括眼底相机，光学相干层析技术(OCT)，共焦扫描技术等，对生物研究和疾病诊断都起着重要的作用。
如公布号为CN110115559A，名称为眼底多模态同步成像系统的专利以及授权号为CN108371542B，名称为一种眼底多模态同步成像系统的专利，出现了将共焦成像技术和光学相干层析技术结合组成一套多模态系统(即多种成像技术组合)，从而结合各成像技术的优点，实现多方位的快速成像。
但现有技术中，线共焦系统和光学相干系统共用同一振镜，此振镜完成一个周期的扫描时，线共焦实现一次成像，OCT实现一次快轴扫描只能成一个断面图像，OCT实现一次三维成像还需要慢镜完成一个周期的扫描。由于线共焦探测器的成像帧频等于共用振镜的扫描频率，故线共焦成像的帧频就限制了OCT快轴扫描的速度，也间接限制了OCT的成像速度，且在实际使用过程中成像时间不能过长，只能缩小慢镜的扫描范围或降低OCT横向分辨率。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种眼底多模态共轴成像系统，线共焦系统和光学相干系统分别使用不同的振镜，能够根据需要分别设定振镜的扫描速度和范围，使线共焦系统和光学相干系统的成像既能共轴成像，便于眼底成像数据对比使用，又能互不干扰，独立设置，避免OCT扫描范围减小或OCT横向分辨率降低。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种眼底多模态共轴成像系统，包括光学相干模块以及线共焦模块，
所述光学相干模块包括扫频光源、耦合器、第一准直器、第一反射镜、平衡探测器以及二维振镜；
所述线共焦模块包括线共焦光源、扫描振镜、成像透镜以及线共焦探测器；
所述眼底多模态共轴成像系统还包括物镜模块，所述光学相干模块与所述物镜模块形成光学相干系统，所述线共焦模块与所述物镜模块形成线共焦系统；
所述扫频光源发出的光经所述耦合器分成两束，其中一束经所述第一准直器和所述第一反射镜返回进入所述耦合器，另一束经过所述二维振镜以及所述物镜模块照亮人眼眼底，人眼眼底的返回光依次通过所述物镜模块、所述二维振镜进入所述耦合器与第一束光产生干涉，所述平衡探测器探测成像得到眼底的光学相干层析图像；
所述线共焦光源发出的光经所述扫描振镜和所述物镜模块照亮人眼眼底，眼底的反射光经所述物镜模块、所述扫描振镜、所述成像透镜聚焦在所述线共焦探测器上，实现眼底的成像。
进一步的，所述物镜模块包括分光镜，所述分光镜位于所述二维振镜以及所述扫描振镜一侧，经过所述扫描振镜的不同角度的光经分光镜反射后进入人眼眼底的不同位置，实现人眼眼底的扫描成像。
进一步的，所述物镜模块还包括扫描物镜以及平场物镜，所述扫描物镜以及所述平场物镜位于所述分光镜与人眼之间。
进一步的，所述光学相干模块还包括双胶合透镜，所述双胶合透镜位于所述第一准直器以及所述第一反射镜之间，所述双胶合透镜补偿所述扫描物镜和所述平场物镜带来的色差。
进一步的，所述线共焦模块还包括柱面镜，所述柱面镜将所述线共焦光源发出的光整形为线束光。
进一步的，所述线共焦模块还包括第二反射镜，所述第二反射镜将所述柱面镜整形的线束光反射至所述扫描振镜。
进一步的，所述第二反射镜位于所述成像透镜以及所述扫描振镜之间。
进一步的，所述线共焦模块还包括光阑，所述光阑位于所述成像透镜之前以挡返回光中的杂散光。
进一步的，所述光阑位于所述成像透镜以及所述第二反射镜之间。
相比现有技术，本发明眼底多模态共轴成像系统的光学相干模块包括二维振镜，线共焦模块包括扫描振镜，使线共焦系统和光学相干系统分别使用不同的振镜，能够根据需要分别设定振镜的扫描速度和范围，使线共焦系统和光学相干系统的成像速度匹配，避免OCT横向分辨率降低。
附图说明
图1为本发明眼底多模态共轴成像系统的线共焦照明光路图；
图2为图1的眼底多模态共轴成像系统的人眼返回线共焦探测器的光路图。
图中：10、光学相干模块；11、扫频光源；12、耦合器；13、第一准直器；14、双胶合透镜；15、第一反射镜；16、平衡探测器；17、二维振镜；18、第二准直器；20、线共焦模块；21、线共焦光源；22、柱面镜；23、第二反射镜；24、扫描振镜；25、光阑；26、成像透镜；27、线共焦探测器；30、物镜模块；31、分光镜；32、扫描物镜；33、平场物镜；40、人眼。
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。
需要说明的是，当结构被称为“固定于”另一个结构，它可以直接在另一个结构上或者也可以存在另一中间结构，通过中间结构固定。当一个结构被认为是“连接”另一个结构，它可以是直接连接到另一个结构或者可能同时存在另一中间结构。当一个结构被认为是“设置于”另一个结构，它可以是直接设置在另一个结构上或者可能同时存在另一中间结构。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图2所示，本发明眼底多模态共轴成像系统用于实现人眼40多方位的快速成像。
本发明眼底多模态共轴成像系统包括光学相干模块10、线共焦模块20以及物镜模块30。光学相干模块10与物镜模块30形成光学相干系统，光学相干系统对人眼40进行三维成像。线共焦模块20与物镜模块30形成线共焦系统，线共焦系统对人眼40进行线共焦成像。
光学相干模块10包括扫频光源11、耦合器12、第一准直器13、双胶合透镜14、第一反射镜15、平衡探测器16、二维振镜17以及第二准直器18。扫频光源11、第一准直器13、平衡探测器16以及第二准直器18通过光纤与耦合器12连接。第一准直器13、双胶合透镜14、第一反射镜15依次设置并位于同一直线上。耦合器12将扫频光源11产生的光分为两束，一束传输至第一准直器13，经过双胶合透镜14照射至第一反射镜15，并经过第一反射镜15反射后，经过双胶合透镜14以及第一准直器13返回至耦合器12，此处双胶合透镜14用于补偿扫描物镜32和平场物镜33带来的色差；另一束传输至第二准直器18、二维振镜17传输至物镜模块30。
线共焦模块20包括线共焦光源21、柱面镜22、第二反射镜23、扫描振镜24、光阑25、成像透镜26以及线共焦探测器27。线共焦光源21、柱面镜22以及第二反射镜23位于同一直线上，线共焦光源21能够发出光，柱面镜22将线共焦光源21发出的光整形为线束光，第二反射镜23反射线束光，使线束光的路径改变。扫描振镜24、光阑25、成像透镜26以及线共焦探测器27位于同一直线上，第二反射镜23位于扫描振镜24以及光阑25之间并与扫描振镜24以及光阑25位于同一直线上。光阑25用以遮挡扫描物镜32、平场物镜33的挡返回光中的杂散光。
物镜模块30包括分光镜31、扫描物镜32以及平场物镜33。分光镜31位于二维振镜17以及扫描振镜24一侧，二维振镜17发出的光直接穿过分光镜31，扫描振镜24发出的多角度光经过分光镜31后折转形成平行光。分光镜31、扫描物镜32以及平场物镜33位于同一直线上并且依次设置。人眼40位于平场物镜33一侧。
使用眼底多模态共轴成像系统时，扫频光源11发出的光经耦合器12分成两束，其中一束经第一准直器13、双胶合透镜14和第一反射镜15返回进入耦合器12，另一束经过第二准直器18、二维振镜17、分光镜31、扫描物镜32以及平场物镜33照亮人眼40眼底，人眼40眼底的返回光依次通过平场物镜33、扫描物镜32、分光镜31、二维振镜17、第二准直器18进入耦合器12与第一束光产生干涉，平衡探测器16探测成像得到眼底的光学相干层析图像。
线共焦光源21发出的光经柱面镜22、第二反射镜23、扫描振镜24、分光镜31、扫描物镜32以及平场物镜33照亮人眼40眼底，人眼40的眼底返回光依次通过平场物镜33、扫描物镜32、分光镜31、扫描振镜24、光阑25、成像透镜26聚焦在线共焦探测器27上，实现眼底的成像。
本申请眼底多模态共轴成像系统的光学相干模块10包括二维振镜17，线共焦模块20包括扫描振镜24，使线共焦系统和光学相干系统分别使用不同的振镜，能够根据需要分别设定振镜的扫描速度和范围，使线共焦系统和光学相干系统的成像既能共轴成像，便于眼底成像数据对比使用，又能避免OCT扫描范围减小或OCT横向分辨率降低。。
本申请眼底多模态共轴成像系统的分光镜31设置在物镜模块30中，线共焦系统中，人眼40的眼底返回光经过分光镜31反射，实现光路折转，不影响成像质量。
线共焦模块20中设置光阑25，能够遮挡扫描物镜32、平场物镜33的返回光，提高成像质量。
本申请眼底多模态共轴成像系统实现眼底的线共焦和OCT同时共轴探测，且成像互不干扰，具有很好的鲁棒性，能够进行模块化配置。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种眼底多模态共轴成像系统，包括光学相干模块以及线共焦模块，其特征在于：
所述光学相干模块包括扫频光源、耦合器、第一准直器、第一反射镜、平衡探测器以及二维振镜；
所述线共焦模块包括线共焦光源、扫描振镜、成像透镜以及线共焦探测器；
所述眼底多模态共轴成像系统还包括物镜模块，所述光学相干模块与所述物镜模块形成光学相干系统，所述线共焦模块与所述物镜模块形成线共焦系统；
所述扫频光源发出的光经所述耦合器分成两束，其中一束经所述第一准直器和所述第一反射镜返回进入所述耦合器，另一束经过所述二维振镜以及所述物镜模块照亮人眼眼底，人眼眼底的返回光依次通过所述物镜模块、所述二维振镜进入所述耦合器与第一束光产生干涉，所述平衡探测器探测成像得到眼底的光学相干层析图像；
所述线共焦光源发出的光经所述扫描振镜和所述物镜模块照亮人眼眼底，眼底的反射光经所述物镜模块、所述扫描振镜、所述成像透镜聚焦在所述线共焦探测器上，实现眼底的成像。
2.根据权利要求1所述的眼底多模态共轴成像系统，其特征在于：所述物镜模块包括分光镜，所述分光镜位于所述二维振镜以及所述扫描振镜一侧，经过所述扫描振镜的不同角度的光经分光镜反射后进入人眼眼底的不同位置，实现人眼眼底的扫描成像。
3.根据权利要求2所述的眼底多模态共轴成像系统，其特征在于：所述物镜模块还包括扫描物镜以及平场物镜，所述扫描物镜以及所述平场物镜位于所述分光镜与人眼之间。
4.根据权利要求3所述的眼底多模态共轴成像系统，其特征在于：所述光学相干模块还包括双胶合透镜，所述双胶合透镜位于所述第一准直器以及所述第一反射镜之间，所述双胶合透镜补偿所述扫描物镜和所述平场物镜带来的色差。
5.根据权利要求2所述的眼底多模态共轴成像系统，其特征在于：所述线共焦模块还包括柱面镜，所述柱面镜将所述线共焦光源发出的光整形为线束光。
6.根据权利要求5所述的眼底多模态共轴成像系统，其特征在于：所述线共焦模块还包括第二反射镜，所述第二反射镜将所述柱面镜整形的线束光反射至所述扫描振镜。
7.根据权利要求6所述的眼底多模态共轴成像系统，其特征在于：所述第二反射镜位于所述成像透镜以及所述扫描振镜之间。
8.根据权利要求7所述的眼底多模态共轴成像系统，其特征在于：所述线共焦模块还包括光阑，所述光阑位于所述成像透镜之前以遮挡返回光中的杂散光。
9.根据权利要求8所述的眼底多模态共轴成像系统，其特征在于：所述光阑位于所述成像透镜以及所述第二反射镜之间。
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