一种眼底多模态同步成像系统

摘要

本发明提供的眼底多模态同步成像系统，通过将线扫描快速成像技术和光学相干层析成像技术相结合，采用共光路共振镜同步扫描成像方法有效减少系统硬件，并采用中空狭缝反射镜解决透镜和角膜反射亮斑的同时不影响光学相干层析的扫描，实现光学相干层析技术和线共焦扫描速度的有效利用，达到眼底视网膜的快速面成像和断层成像的目的。

权利要求

1.一种眼底多模态同步成像系统，其特征在于，包括光学相干层析模块、慢轴扫描模块、成像模块、中空狭缝反射镜、线扫描共焦照明模块、快轴扫描模块以及接目物镜，所述光学相干层析模块用于形成光学相干层析成像样品光，所述慢轴扫描模块包括慢轴扫描振镜和慢轴聚焦透镜，所述成像模块包括聚焦透镜、分光镜及探测器，所述线扫描共焦照明模块包括激光器、第一准直器及柱镜，所述快轴扫描模块包括快轴扫描振镜及扫描透镜；其中：所述光学相干层析成像样品光经准直器准直后入射所述慢轴扫描振镜，再经所述慢轴聚焦透镜后入射所述分光镜，经所述分光镜反射后的样品光经所述聚焦透镜聚焦后透过所述中空狭缝反射镜的狭缝；

所述激光器出射的激光光束依次经所述第一准直器、所述柱镜后进入所述中空狭缝反射镜，所述激光光束经所述中空狭缝反射镜反射后与透过所述中空狭缝反射镜的狭缝的光学相干层析样品光相结合，形成结合光；

所述结合光经所述快轴扫描振镜、扫描透镜及接目物镜后对眼底进行同步照明成像，形成的成像光经眼底视网膜反射后依次经所述接目物镜、所述扫描透镜、所述快轴扫描振镜、所述中空狭缝反射镜的狭缝后进入所述聚焦透镜，经所述聚焦透镜聚焦后再经所述分光镜透射的成像光并被所述探测器接收并成像，经所述聚焦透镜聚焦后再经所述分光镜反射的成像光依次经所述慢轴聚焦透镜、所述慢轴扫描振镜在所述光学相干层析模块干涉成像。

2.根据权利要求1所述的眼底多模态同步成像系统，其特征在于，所述光学相干层析模块为扫频源光学相干层析模块或者谱域光学相干层析模块。

3.根据权利要求1所述的眼底多模态同步成像系统，其特征在于，所述慢轴扫描模块中的慢轴聚焦透镜与所述成像模块中的聚焦透镜构成4f系统，慢轴扫描振镜和所述快轴扫描振镜分别处于该4f系统两透镜的焦点位置。

4.根据权利要求1所述的眼底多模态同步成像系统，其特征在于，所述光学相干层析成像样品光经所述慢轴扫描振镜扫描后在所述中空狭缝反射镜的扫描轨迹与狭缝方向相同。

5.根据权利要求1所述的眼底多模态同步成像系统，其特征在于，所述分光镜为分光平片或分光棱镜或分光薄膜。

6.根据权利要求1所述的眼底多模态同步成像系统，其特征在于，所述中空狭缝反射镜为镀有狭缝反射膜的玻璃片或者切割有狭缝的反射镜。

7.根据权利要求1所述的眼底多模态同步成像系统，其特征在于，所述柱镜非汇聚方向与所述中空狭缝反射镜的狭缝方向垂直。

说明书

一种眼底多模态同步成像系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种属于光学成像和生物医学诊断设备，尤其涉及一种眼底多模态同步成像系统。

背景技术

[0002] 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，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。

[0003] 激光共焦扫描检眼镜通过共轭小孔滤除杂光的高分辨成像方式已经被大量研究，并成功应用于生物研究和医疗诊断，包括在眼科成像上，而激光线共焦扫描技术在激光共焦扫描的基础上将共轭小孔改为共轭狭缝，虽然了牺牲部分成像分辨率，但是大大提高了成像速度，相比强光闪烁曝光的眼底相机，可以实现对眼底高速实时成像。

[0004] 专利申请CN104224109A公开了一种结合OCT系统的眼底相机，将眼底相机和光学相干层析技术相结合，但是由于眼底相机采用的是闪烁曝光，强光对眼睛产生很大的刺激，不能持续成像；专利申请CN104684457A公开了使用OCT光源和扫描光学器件的二维共焦成像，将光学相干层析技术的样品光取部分作为共焦成像的成像光，但是激光共焦扫描成像是横向扫描，光学相干层析是纵向断层扫描，在横向方向速度非常慢，将大大影响共焦成像的速度。

发明内容

[0005] 有鉴如此，有必要提供一种眼底多模态同步成像系统，通过将线扫描快速成像技术和光学相干层析成像技术相结合，实现光学相干层析技术和线共焦扫描速度的有效利用，达到眼底视网膜的快速面成像和断层成像的目的。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:

[0007] 一方面，本发明提供的眼底多模态同步成像系统，包括光学相干层析模块、慢轴扫描模块、成像模块、中空狭缝反射镜、线扫描共焦照明模块、快轴扫描模块以及接目物镜，所述光学相干层析模块用于形成光学相干层析成像样品光，所述慢轴扫描模块包括慢轴扫描振镜和慢轴聚焦透镜，所述成像模块包括聚焦透镜、分光镜及探测器，所述线扫描共焦照明模块包括激光器、第一准直器及柱镜，所述快轴扫描模块包括快轴扫描振镜及扫描透镜；其中：

[0008] 所述光学相干层析成像样品光经准直器准直后入射所述慢轴扫描振镜，再经所述慢轴聚焦透镜后入射所述分光镜，经所述分光镜反射后的样品光经所述聚焦透镜聚焦后透过所述中空狭缝反射镜的狭缝；

[0009] 所述激光器出射的激光光束依次经所述第一准直器、所述柱镜后进入所述中空狭缝反射镜，所述激光光束经所述中空狭缝反射镜反射后与透过所述中空狭缝反射镜的狭缝的光学相干层析样品光相结合，形成结合光；

[0010] 所述结合光经所述快轴扫描振镜、扫描透镜及接目物镜后对眼底进行同步照明成像，形成的成像光经眼底视网膜反射后依次经所述接目物镜、所述扫描透镜、所述快轴扫描振镜、所述中空狭缝反射镜的狭缝后进入所述聚焦透镜，经所述聚焦透镜聚焦后再经所述分光镜透射的成像光并被所述探测器接收并成像，经所述聚焦透镜聚焦后再经所述分光镜反射的成像光依次经所述慢轴聚焦透镜、所述慢轴扫描振镜在所述光学相干层析模块干涉成像。

[0011] 在一些较佳实施例中，所述光学相干层析模块为扫频源光学相干层析单元或者谱域光学相干层析单元。

[0012] 在一些较佳实施例中，所述慢轴扫描模块中的慢轴聚焦透镜与所述成像模块中的聚焦透镜构成4f系统。

[0013] 在一些较佳实施例中，所述慢轴扫描振镜和所述快轴扫描振镜处于共轭位置。

[0014] 在一些较佳实施例中，所述光学相干层析成像样品光经所述慢轴扫描振镜扫描后在所述中空狭缝反射镜的扫描轨迹与狭缝方向相同。

[0015] 在一些较佳实施例中，所述分光镜为分光平片或分光棱镜或分光薄膜。

[0016] 在一些较佳实施例中，所述中空狭缝反射镜为镀有狭缝反射膜的玻璃片或者切割有狭缝的反射镜。

[0017] 在一些较佳实施例中，所述柱镜非汇聚方向与所述中空狭缝反射镜的狭缝方向垂直，且所述快轴扫描振镜的中心位于所述柱镜的焦点处。

[0018] 在一些较佳实施例中，所述中空狭缝反射镜为镀有狭缝反射膜的玻璃片或者切割有狭缝的反射镜。

[0019] 本发明采用上述技术方案，能够实现下述有益效果：

[0020] 本发明提供的眼底多模态同步成像系统，所述光学相干层析成像样品光经第一准直器准直后入射所述慢轴扫描振镜，再经所述慢轴聚焦透镜后入射所述分光镜，经所述分光镜反射后的样品光经所述聚焦透镜聚焦后透过所述中空狭缝反射镜的狭缝；所述激光器出射的激光光束依次经所述准直器、所述柱镜后进入所述中空狭缝反射镜，所述激光光束经所述中空狭缝反射镜反射后与透过所述中空狭缝反射镜的狭缝的样品光相结合，形成结合光；所述结合光经所述快轴扫描振镜、扫描透镜及接目物镜后对眼底进行同步照明成像，形成的成像光经眼底视网膜反射后依次经所述接目物镜、所述扫描透镜、所述快轴扫描振镜、所述中空狭缝反射镜的狭缝后进入所述聚焦透镜，经所述聚焦透镜聚焦后再经所述分光镜透射的成像光并被所述探测器接收并成像，经所述聚焦透镜聚焦后再经所述分光镜反射的成像光依次经所述慢轴聚焦透镜、所述慢轴扫描振镜在所述光学相干层析模块干涉成像，本发明提供的眼底多模态同步成像系统，通过将线扫描快速成像技术和光学相干层析成像技术相结合，采用共光路共振镜同步扫描成像方法有效减少系统硬件，并采用中空狭缝反射镜解决透镜和角膜反射亮斑的同时不影响光学相干层析的扫描，实现光学相干层析技术和线共焦扫描速度的有效利用，达到眼底视网膜的快速面成像和断层成像的目的。

附图说明

[0021] 图1为本实施例提供的眼底多模态同步成像系统的结构示意图。

[0022] 图2为本发明实施例1提供的眼底多模态同步成像系统的结构示意图。

[0023] 图3是本发明实施例1提供的采用两种典型的中空狭缝反射镜。

[0024] 图4是本发明实施例1提供的慢轴扫描光束轨迹与狭缝的关系示意图。

[0025] 图5为本发明实施例2提供的眼底多模态同步成像系统的结构示意图。

具体实施方式

[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0027] 请参阅图1，为本发明实施例提供的眼底多模态同步成像系统，包括：线扫描共焦照明模块1、慢轴扫描模块2、光学相干层析模块3、快轴扫描模块4、中空狭缝反射镜5、成像模块6、接目物镜7及眼底视网膜8。其中：

[0028] 所述光学相干层析模块3用于形成光学相干层析成像样品光。所述慢轴扫描模块2包括慢轴扫描振镜21和慢轴聚焦透镜22。所述成像模块6包括聚焦透镜61、分光镜62及探测器63。所述线扫描共焦照明模块1包括激光器11、第一准直器12及柱镜13。所述快轴扫描模块4包括快轴扫描振镜41及扫描透镜42。

[0029] 本发明提供的眼底多模态同步成像系统，其工作方式如下：

[0030] 所述光学相干层析成像样品光经准直器准直后入射所述慢轴扫描振镜21，再经所述慢轴聚焦透镜22后入射所述分光镜62，经所述分光镜62反射后的样品光再经所述聚焦透镜61聚焦后透过所述中空狭缝反射镜5的狭缝；

[0031] 所述激光器11出射的激光光束依次经所述第一准直器12、所述柱镜13后进入所述中空狭缝反射镜5，所述激光光束经所述中空狭缝反射镜5反射后与透过所述中空狭缝反射镜5的狭缝的样品光相结合，形成结合光；

[0032] 所述结合光经所述快轴扫描振镜41、扫描透镜42及接目物镜7后对眼底进行同步照明成像，形成的成像光经眼底视网膜8反射后依次经所述接目物镜7、所述扫描透镜42、所述快轴扫描振镜41、所述中空狭缝反射镜5的狭缝后进入所述聚焦透镜61，经所述聚焦透镜61聚焦后再经所述分光镜62透射的成像光并被所述探测器63接收并成像，经所述聚焦透镜
61聚焦后再经所述分光镜62反射的成像光依次经所述慢轴聚焦透镜22、所述慢轴扫描振镜
21在所述光学相干层析模块3干涉成像。

[0033] 可以理解，本发明提供的眼底多模态同步成像系统，通过将线扫描快速成像技术和光学相干层析成像技术相结合，采用共光路共振镜同步扫描成像方法有效减少系统硬件，并采用中空狭缝反射镜解决透镜和角膜反射亮斑的同时不影响光学相干层析的扫描，实现光学相干层析技术和线共焦扫描速度的有效利用，达到眼底视网膜的快速面成像和断层成像的目的。

[0034] 实施例1

[0035] 请参阅图2，为本发明实施例1提供的眼底多模态同步成像系统的结构示意图。

[0036] 在本实施例中，光学相干层析模块3为扫频源光学相干层析单元，包括：光源311、第一耦合器312、第二准直器313、补偿镜316、直角反射棱镜317、第三准直器315、第二耦合器318及平衡探测器319。

[0037] 具体地，光学相干层析的光源311发出的光经过第一耦合器312后分为两部分光束，其中一部分光束经过准直器314出射经过补偿镜316、直角反射棱镜317后被准直器316接收，并作为参考光到达第二耦合器318；另一部分光从第一耦合器312到达准直器313作为光学相干层析成像样品光，并从准直器313出射后入射所述慢轴扫描振镜21，再经所述慢轴聚焦透镜22后入射所述分光镜62，经所述分光镜62反射后的样品光经所述聚焦透镜61聚焦后透过所述中空狭缝反射镜5的狭缝。

[0038] 所述激光器11出射的激光光束依次经所述第一准直器12、所述柱镜13后进入所述中空狭缝反射镜5，所述激光光束经所述中空狭缝反射镜5反射后与透过所述中空狭缝反射镜5的狭缝的样品光相结合，形成结合光；

[0039] 所述结合光经所述快轴扫描振镜41、扫描透镜42及接目物镜7后对眼底进行同步照明成像，形成的成像光经眼底视网膜8反射后依次经所述接目物镜7、所述扫描透镜42、所述快轴扫描振镜41、所述中空狭缝反射镜5的狭缝后进入所述聚焦透镜61，经所述聚焦透镜61聚焦后再经所述分光镜62透射的成像光并被所述探测器63接收并成像。

[0040] 可以理解，经所述聚焦透镜61聚焦后经所述分光镜62反射的成像光依次经所述慢轴聚焦透镜22、所述慢轴扫描振镜21被准直器313接收，再经过第一耦合器312的耦合，其中大部分光进入第二耦合器318，与参考光发生干涉成像，最后被平衡探测器319接收并成像。

[0041] 在一些较佳的实施例中，所述扫频源光学相干层析单元的扫频光源型号为santec-HSL-10，扫频速度为100kHz，中心波长为1060nm。可以理解，所述扫频源光学相干层析单元的扫频光源型号、扫频速度及中心波长并不局限上述设定，实际中均可以根据实际情况调整。

[0042] 可以理解，扫频光源311发出的光经过耦合器322第一耦合器312后，其中80％的光经过第二准直器313、补偿镜316、直角反射棱镜317后再次被第三准直器315接收，另外20％的光到达准直器313作为样品光。

[0043] 在一些较佳的实施例中，所述快轴扫描振镜的扫描速度为200Hz，镜面大小10mmX15mm。可以理解，实际中，所述快轴扫描振镜的扫描速度及镜面大小均可以根据实际情况调整。

[0044] 所述慢轴扫描振镜设定的扫描速度为0.5Hz，型号和快轴扫描振镜型号相同，均为Cambridge 6220H，扫描轴方向相互垂直。可以理解，所述慢轴扫描振镜的型号并不局限上述型号，实际中还可以根据实际情况调整。

[0045] 在一些较佳的实施例中，所述慢轴聚焦透镜22和聚焦透镜61构成4f系统，慢轴扫描振镜和快轴扫描振镜均位于该4f系统的透镜焦点位置。

[0046] 在一些较佳的实施例中，线扫描共焦照明模块1的激光器11发出650nm的光，经过准直器142后变成大小为直径为20mm的平行光斑，并再次被焦距为40mm的柱镜13汇聚成线光束，光束汇聚方向与狭缝方向平行，沿光轴方向上的光透过了狭缝，非光轴上的光大部分被中空狭缝反射镜反射。

[0047] 请参阅图3，中空狭缝反射镜5为镀有狭缝反射膜的玻璃片(左边图示)或者切割出狭缝的反射镜(右边图示)，优选地，中空狭缝反射镜采用镀有带狭缝反射膜的玻璃片。

[0048] 请参阅图4，光学相干层析的样品光经过慢轴扫描振镜21扫描后，经过中空狭缝反射镜5的狭缝，扫描方向与狭缝方向一致。

[0049] 在一些较佳的实施例中，所述分光镜62为分光平片或分光棱镜或分光薄膜。优选地，分光镜型号为thorlabsDMSP805，短波通，截至波长为805nm。

[0050] 在一些较佳的实施例中，探测器63型号为E2V-EM4，512pixels，最大采样速度210kHz。

[0051] 本发明上述实施例提供的眼底多模态同步成像系统，通过将线扫描快速成像技术和光学相干层析成像技术相结合，采用共光路共振镜同步扫描成像方法有效减少系统硬件，并采用中空狭缝反射镜解决透镜和角膜反射亮斑的同时不影响光学相干层析的扫描，实现光学相干层析技术和线共焦扫描速度的有效利用，达到眼底视网膜的快速面成像和断层成像的目的。

[0052] 实施例2

[0053] 请参阅图5，为本发明实施例2提供的眼底多模态同步成像系统的结构示意图。

[0054] 在本实施例中，光学相干层析模块3为谱域光学相干层析单元，包括半导体激光器321、耦合器322、准直器328、补偿镜325，平面反射镜326、准直器327、准直镜328、光栅329、聚焦透镜330及线阵相机331。

[0055] 所述谱域光学相干层析单元的光源为半导体激光器321，型号为SLD-351，中心波长为830nm，带宽为80nm。

[0056] 可以理解，半导体激光器321发出的光经过耦合器322后，其中80％的光经过准直器324、补偿镜325，并被平面反射镜326反射后再次由准直器324接收；另外20％的光到达准直器323作为样品光，并从准直器323出射后入射所述慢轴扫描振镜21，再经所述慢轴聚焦透镜22后入射所述分光镜62，经所述分光镜62反射后的样品光经所述聚焦透镜61聚焦后透过所述中空狭缝反射镜5的狭缝。

[0057] 所述激光器11出射的激光光束依次经所述准直器12、所述柱镜13后进入所述中空狭缝反射镜5，所述激光光束经所述中空狭缝反射镜5反射后与透过所述中空狭缝反射镜5的狭缝的样品光相结合，形成结合光；

[0058] 所述结合光经所述快轴扫描振镜41、扫描透镜42及接目物镜7后对眼底进行同步照明成像，形成的成像光经眼底视网膜8反射后依次经所述接目物镜7、所述扫描透镜42、所述快轴扫描振镜41、所述中空狭缝反射镜5的狭缝后进入所述聚焦透镜61，经所述聚焦透镜61聚焦后再经所述分光镜62透射的成像光并被所述探测器63接收并成像。

[0059] 可以理解，经所述聚焦透镜61聚焦后经所述分光镜62反射的成像光依次经所述慢轴聚焦透镜22、所述慢轴扫描振镜21被准直器323接收，进入耦合器322与参考光发生干涉成像，干涉后的光进入准直器327，被准直镜328准直为平行光束，由光栅329将各个频谱的光分离，经过聚焦透镜330的聚焦后，最后被线阵相机331接收。

[0060] 本发明上述实施例提供的眼底多模态同步成像系统，通过将线扫描快速成像技术和光学相干层析成像技术相结合，采用共光路共振镜同步扫描成像方法有效减少系统硬件，并采用中空狭缝反射镜解决透镜和角膜反射亮斑的同时不影响光学相干层析的扫描，实现光学相干层析技术和线共焦扫描速度的有效利用，达到眼底视网膜的快速面成像和断层成像的目的。

[0061] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。