CN203483396U - 一种眼底成像装置 - Google Patents
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Abstract
一种眼底成像装置，由光源组件、扫描照明光路组件、探测组件组成。该发明提出的眼底显微镜装置，应用嵌套式光纤输出激光光源，通过扫描照明光路组件中的二维成像扫描振镜工作，照射人眼眼底视网膜并按原光路返回到嵌套式光纤，最终进入探测组件，从而获得人眼眼底视网膜高分辨率图像。该发明将激光光源输出光纤和探测器接收光纤嵌套于同一根光纤，大幅节省了系统空间，降低了激光器的输出功率和成本，实现了一种设计紧凑、成像分辨率高、安全性高、控制简单的眼底成像装置，大幅改善了传统眼底成像仪器的系统空间和成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种眼底成像系统，应用嵌套式光纤输出激光光源，通过扫描照明光路组件中的二维成像扫描振镜工作，照射人眼眼底视网膜并按原光路返回到嵌套式光纤，最终进入探测组件，从而获得人眼眼底视网膜高分辨率图像。
背景技术
视网膜显微成像领域，共焦扫描成像技术是很重要的视网膜成像技术之一。共焦扫描技术最早应用于生物组织成像(Webb RH，Hughes GW.ScanningLaser Ophthalmoscope.Biomedical Engineering，IEEE Transactions on.1981，BME-28(7)：488-92.)，在1987年形成激光共焦扫描成像设备(Webb R，Hughes G，Delori F.Confocal scanning laser ophthalmoscope.Appliedoptics.1987；26(8)：1492-9)。
专利号为US4863226(1989)的发明专利提出了激光共焦扫描成像的概念，该专利通过声光调制器来实现对样品的横向扫描，通过扫描镜面实现对样品的纵向扫描即帧扫描，使用针孔来实现共焦成像。但该专利仅仅给出了共焦扫描成像的原理性装置，其声光调制器会带来较大的色散效应，大幅降低系统的成像分辨率，人眼和系统像差的存在，都会降低系统分辨率，无法实现细胞尺度上的高分辨率成像。专利号为US5825533(1998)的发明专利通过两个独立的扫描振镜来进行横向和纵向的同步扫描，以实现共焦扫描成像。但该专利仅通过简单的二维扫描，同样受限于系统像差与人眼像差，无法实现高分辨率成像的功能。
专利号为ZL200810117071.4的发明专利也提出了共焦成像的基本装置，但没有扫描装置，而是通过点光源单帧成像的原理，实现对样品的共焦成像。分辨率较低并且无法实现视频成像。专利号为ZL99115053.8(1999)的发明专利等，提出了基于自适应光学技术的视网膜成像装置，但该装置没有实现共焦扫描成像，更没有提出嵌套式光纤输入输出的概念。
专利号为US20020231491、US2003053026A1、US20050125331和US2006087617A1的专利均通过设置针孔来与后置探测器相结合的方式实现共焦成像。光学调整上非常困难，系统设计庞大、集成度低。本发明提出使用嵌套式光纤来输出激光光源和接收信号光，光源和探测器可以放置于系统光学部件之外，使得系统集成度大幅提高，调整难度大幅降低。
综上所述可知，现有的眼底扫描成像设备存在诸多不足，亟待改进。
对比国际国内在人眼视网膜显微成像领域的技术成果，本发明在激光共焦扫描成像的基本原理基础上，提出一种新的眼底成像系统，应用嵌套式光纤输出激光光源，通过扫描照明光路组件中的二维成像扫描振镜工作，照射人眼眼底视网膜并按原光路返回到嵌套式光纤，最终进入探测组件，从而获得人眼眼底视网膜高分辨率图像。
发明内容
本发明的技术解决问题：
1)通过光纤输入、输出模块化设计，解决传统激光扫描检眼镜系统仪器设计庞大、难于调整的问题。
2)将输入输出光纤嵌套在同一根光纤中，极大的提高系统集成度，保证光学对准的准确性，降低了调整的难度。
3)通过二维扫描振镜扫描人眼眼底并探测返回的信号光，通过图像重构算法得到高分辨率视网膜视频图像。解决了传统眼底相机只能获得单张图像的问题，提高了系统工作效率。
本发明的技术解决方案：一种基于嵌套式光纤的眼底成像装置，其特征在于，所述眼底成像装置包括光源组件、扫描照明光路组件、探测组件。应用嵌套式光纤输出激光光源，通过扫描照明光路组件中的二维成像扫描振镜工作，照射人眼眼底视网膜并按原光路返回到嵌套式光纤，最终进入探测组件，从而获得人眼眼底视网膜高分辨率图像。该发明将激光光源输出光纤和探测器接收光纤嵌套于同一根光纤，大幅节省了系统空间，降低了激光器的输出功率和成本，实现了一种设计紧凑、成像分辨率高、安全性高、控制简单的眼底成像装置，大幅改善了传统眼底成像仪器的系统空间和成像质量。
本发明的原理：本发明的原理以点对点共轭光学成像为基础，在保证光学共轭关系的前提下，通过两个方向上的同步扫描来实现对人眼视网膜区域的面扫描。即在本发明所述的系统装置中，光源、二维扫描振镜组、快速倾斜镜、像差补偿器件以及人眼瞳孔在光学上精确共轭。并通过嵌套式光纤输出光源激光和输入探测信号，达到屏蔽杂散光和节省系统空间的目的，得到高分辨率眼底图像。
本发明与现有技术相比有如下优点：
优点1)本发明采取光纤输入照明光、光纤输出人眼返回信号光的设计，解决了传统非光纤式激光共焦扫面系统设计庞大、系统复杂的问题。
优点2)本发明通过将输入输出光纤嵌套在同一根光纤中，极大的提高系统集成度，保证光学对准的准确性，降低了调整的难度，屏蔽了杂散光，提高图像成像质量。
优点3)系统集成度大幅提高，易小型化。传统共焦扫描显微镜探测器通过光学镜片的方式与系统直接对接，因此仪器调整比较困难，仪器体积较大。本发明使用光纤接收人眼视网膜返回信号，通过光纤与探测器耦合，则大幅降低了系统设计的尺寸，易小型化、产品化。
附图说明
图1为本发明提出的眼底成像装置系统光路结构图。
图2为本发明提出的嵌套式光纤输入输出示意图。
具体实施方式
根据说明书附图1，对如何具体实施本发明提出的一种眼底成像装置功能，详细实施步骤如下：
(1)光源组件之激光光源(1)通过光纤(2)与光纤耦合器(3)相连，并经过光纤耦合器(3)输出照明光，嵌套式光纤(4)之末端置于耦合透镜(5)焦点处。嵌套式光纤(4)的内径输出照明光，经过耦合透镜(5)耦合后输出，耦合后的平行激光入射到二维成像扫描模块(6～9)。
(2)二维成像扫描模块包含两个独立的光学扫描振镜，振镜之间通过球面反射镜(7和8)连接。照明光经过横向扫描振镜(6)的扫描后变成线扫描光，线扫描光经过球面反射镜(7和8)扩束后被纵向扫描振镜(9)扫描，形成面照明光。
(3)经过纵向扫描振镜(9)后的面照明光通过平面反射镜(10)照射在人眼瞳孔(11)，照明光束入射在人眼瞳孔表面，经瞳孔后晶状体聚焦，进入人眼视网膜(12)。从视网膜漫反射回来的信号光按原光路返回(从12返回到5)。进入嵌套式光纤(4)外径，如图2所示。光纤端口与人眼视网膜共焦，信号光通过光纤耦合器(3)和探测光纤(13)后进入探测器(14)。非视网膜返回的噪声信号将无法进入接收光纤，从而被阻止进入探测器，因此探测器所接收信号光的信噪比很高。本发明采取光纤接收的方式，实现了共焦成像的效果，同时避免了系统设计的复杂，使得产品更小型化、简约化。
(4)从人眼视网膜(12)漫反射回来的信号光束沿系统原光路返回，进入探测器(14)进行信号灰度值测量，结合二维扫描振镜(6，9)对应的位置信息，完成人眼视网膜图像的重构。
(5)在本发明提出的嵌套式光纤耦合器，其工作原理就是利用人眼返回的信号光有一定的弥散性，无法全部进入内环光纤，而内环光纤足够小，大部分的信号光都在内环光纤之外，能被探测器完全探测，得到人眼图像的真实信息。
经过上述过程，即可完成本发明所提出的，通过应用嵌套式光纤，节省系统空间，屏蔽杂散光，实现对人眼视网膜的高分辨率视频成像。
需要说明的是，尽管本发明的较佳实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种眼底成像装置，其特征在于：所述成像装置包括光源组件、扫描照明光路组件和探测器组件，三个组件之间通过嵌套式光纤耦合器连接，由光源组件发射的照明光通过光纤耦合器进入扫描照明光路组件，并最终进入人眼，从人眼眼底视网膜漫反射回来的信号光沿原光路返回，经光纤耦合器进入探测器组件进行信号检测。
2.根据权利要求1所述的一种眼底成像装置，其特征在于：所述光源组件由半导体激光器和光纤组成，激光器产生近红外光并通过光纤进入光纤耦合器。
3.根据权利要求1所述的一种眼底成像装置，其特征在于：所述扫描照明光路组件包含一个准直镜，通过准直镜将光束准直成平行光束。
4.根据权利要求1所述的一种眼底成像装置，其特征在于：所述扫描照明光路组件包含一个横向扫描振镜和一个纵向扫描振镜，通过横向和纵向扫描振镜的同步扫描，完成对人眼视网膜的面扫描。
5.根据权利要求1所述的一种眼底成像装置，其特征在于：所述探测器组件由探测器和光纤组成，探测器采用光电倍增管。
6.根据权利要求1所述的一种眼底成像装置，其特征在于：所述嵌套式光纤耦合器为Y型光纤，将光源组件光纤和探测器组件光纤合成一束光纤，合成光纤是嵌套式的同心光纤，即光源组件光纤在内芯，探测器组件在外芯。
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