专利名称：可进行分层成像的人眼视网膜成像系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种视网膜显微成像系统，尤其是涉及一种可对视网膜进行分层成像 的系统，以及人眼视网膜分层成像方法。
背景技术：
视网膜结构组织十分复杂，分为内界膜、神经纤维层、神经节细胞层、内丛状层、内 颗粒层、外丛状层、外颗粒层、外界膜、视锥、视杆细胞层、色素上皮层等多层组织，如果能对 各层分别进行成像，则将对眼底状况的准确诊断提供强有力的工具。现有的视网膜显微成像系统中，中国发明专利申请200710021776. 1中提出了一 种对视网膜进行分层扫描成像方法，上述发明可很好地对视网膜进行分层扫描成像，但在 实际使用时用于分层扫描的两个物镜同时位于照明系统和成像系统中，且两个物镜本身均 不是单片，而是由多个镜片组成，对这两个物镜要镀高透射率的增透膜，不然成像系统会产 生较大的杂散光。
发明内容
本发明的目的是提供一种可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，它结构简单， 能有效对组成视网膜的各膜层进行分层观察。本发明的另一个目的是提供一种人眼视网膜分层成像方法。本发明的成像系统的技术方案是一种可进行分层成像的人眼视网膜成像系统， 它包括有照明系统、成像系统，所述成像系统包括有用于像差测量的波前传感器、用于像差 校正的波前校正器、成像(XD，所述成像C⑶安置在步进电机上，可以沿光轴方向前后移动 进行调焦；在步进电机、波前校正器单独或联合工作下，成像CCD能聚焦在视网膜不同层 上，实现分层成像。下面对上述技术方案进行进一步解释所述人眼视网膜成像系统还包括有视度补偿镜，在视度补偿镜单独工作、或者视 度补偿镜和步进电机联合工作、或者视度补偿镜和波前校正器联合工作、或者步进电机、 波前校正器、视度补偿镜三者联合工作下，成像CXD能聚焦在视网膜不同层上，实现分层成像。所述波前校正器为变形镜，用于校正系统低阶像差(离焦、散光)和高阶像差(球 差、彗差等等)，或者给成像系统引入特定的像差，如离焦等。所述视度补偿镜可以为标准的验光镜片，用于校正被检眼的近视、远视或散光，当 被检眼是正视眼时可不加入视度补偿镜；或通过保留少量的近视或远视不校正或引入少量 的近视、远视成分的方法给成像系统引入离焦量。所述照明系统发出的光束依次经过视度补偿镜、眼球屈光系统后汇聚在视网膜 上，从视网膜上反射出的光依次经眼球屈光系统、视度补偿镜、第一分束镜、第一口径匹配 系统后传播到波前校正器上，波前校正器对这一入射光波波形进行校正，使其变成平面波或者带有一定离焦量的球面波，经波前校正器整形后的光波经第二口径匹配系统后入射到 第二分束镜上，经第二分束镜后，光波分成两束，一束入射到成像物镜上，并被成像物镜聚 焦在成像CCD上，另一束入射到波前传感器上，波前传感器上探测到的光信号经控制电脑 处理后计算出波前像差用于控制波前校正器对入射光波进行整形。上述技术方案中的第一分束镜反射部分照明系统发出的光束，使其经过眼球屈光 系统后汇聚在视网膜上，同时，视网膜反射出的光束能大部分透过第一分束镜进入后续的 成像光路。所述第一口径匹配系统包括沿光路依次设置的第一透镜、第二透镜；所述第二口 径匹配系统包括沿光路依次设置的第三透镜、全反镜、第四透镜。当沿视网膜纵向扫描成像距离不大时，单独移动步进电机带动成像CCD沿光轴前 后移动，从而将视网膜上不同层上的组织信息聚焦在成像CXD上。当沿视网膜纵向扫描成像距离不大时，单独用波前校正器引入大小不同的离焦 量，从而将视网膜上不同层上的组织信息聚焦在成像CXD上。当沿视网膜纵向扫描成像距离较大时，联合采用步进电机和波前校正器，先移动 步进电机带动成像CCD沿光轴移动，待步进电机移动到极限位置后再用波前校正器引入不 同的离焦量进行分层成像；或者先用波前校正器引入不同的离焦量，再移动步进电机带动 成像CCD沿光轴移动进行分层成像。当联合采用步进电机和波前校正器仍不能在纵向上覆盖全部视网膜位置时，联合 采用步进电机、波前校正器和视度补偿镜，用视度补偿镜保留少量的近视或远视不校正或 引入少量的近视、远视成分的方法给成像系统引入离焦量，视度补偿镜引入的离焦量使得 成像C⑶在初始时聚焦在视网膜较深或较浅的层面位置上，再联合步进电机和波前校正器 对视网膜在较大的纵深方向上扫描成像。本发明的成像方法的技术方案是一种人眼视网膜分层成像方法，该方法包括将 成像CCD安置在步进电机上，在步进电机、波前校正器、视度补偿镜单独或联合工作下，成 像CCD能聚焦在视网膜不同层上，实现分层成像。当沿视网膜纵向扫描成像距离不大时，单独移动步进电机带动成像CCD沿光轴前 后移动，从而将视网膜上不同层上的组织信息聚焦在成像CXD上。当沿视网膜纵向扫描成像距离不大时，单独用波前校正器引入大小不同的离焦 量，从而将视网膜上不同层上的组织信息聚焦在成像CXD上。当沿视网膜纵向扫描成像距离较大时，联合采用步进电机和波前校正器，先移动 步进电机带动成像CCD沿光轴移动，待步进电机移动到极限位置后再用波前校正器引入不 同的离焦量进行分层成像；或者先用波前校正器引入不同的离焦量，再移动步进电机带动 成像CCD沿光轴移动进行分层成像。当联合采用步进电机和波前校正器仍不能在纵向上覆盖全部视网膜位置时，联合 采用步进电机、波前校正器和视度补偿镜，用视度补偿镜保留少量的近视或远视不校正或 引入少量的近视、远视成分的方法给成像系统引入离焦量，视度补偿镜引入的离焦量使得 成像CXD在初始时聚焦在视网膜较深或较浅的层面位置上，再联合步进电机和波前校正器 对视网膜在较大的纵深方向上扫描成像。本发明的优点是
1、本发明的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统及方法具有较强的适应性。由 于不同人眼的屈光状况千差万别，即使是同一只眼睛其视网膜上不同区域厚度、组织情况 也差异较大，本发明可以单独或联合采用步进电机、波前校正器和视度补偿镜以适应不同 眼的屈光状况和视网膜不同区域的组织状况，具有较强的适应性。2、本发明的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统及方法，结构简单、成本相对 低廉。视度补偿镜可以为标准的验光镜片，不需要设计制作专门的光学镜片，步进电机可商 业化采购。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述图1为本发明的结构示意图。其中101照明系统；201第一 口径匹配系统；202第二 口径匹配系统；301视网膜； 302眼球；303视度补偿镜；304第一分束镜；305第一透镜；306第二透镜；307波前校正器； 308第三透镜；309全反镜；310第四透镜4 ；311第二分束镜；312成像物镜；313步进电机； 314成像CXD ；315控制电脑；316波前传感器。
具体实施例方式实施例如图1所示，一种可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，它包括有照明 系统、成像系统，成像系统包括有用于像差测量的波前传感器316、用于像差校正的波前校 正器307、成像CXD 314、以及其他必要的成像光学元件。波前校正器307为变形镜。该成 像系统还包括有视度补偿镜303，视度补偿镜303采用标准的验光镜片。来自照明系统的平行光束经过第一分束镜304反射后，经过视度补偿镜303、眼球 302屈光系统后汇聚在视网膜301上，从视网膜301上反射出的光经眼球屈光系统、视度补 偿镜303、第一分束镜304、第一透镜305、第二透镜306后传播到波前校正器307上，波前校 正器307对这一入射光波波形进行校正，使其变成平面波或者带有一定离焦量的球面波， 经波前校正器307整形后的光波经第三透镜308、全反镜309、第四透镜310后入射到第二 分束镜311上，经第二分束镜311后，光波分成两束，一束入射到成像物镜312上，并被成像 物镜312聚焦在成像CXD 314上，另一束入射到波前传感器316上，波前传感器316上探测 到的光信号经控制电脑315处理后计算出波前像差用于控制波前校正器307对入射光波进 行整形。成像CXD 314安置在步进电机313上，步进电机313在控制电脑315的控制下可 以沿光轴方向前后移动，使得成像CCD 314可以前后移动从而改变成像面的轴向位置。本实施例系统在使用时，其人眼视网膜分层成像方法如下描述当沿视网膜纵向扫描成像距离不大时，单独移动步进电机313带动成像CXD 314 沿光轴前后移动进行分层成像。当沿视网膜纵向扫描成像距离不大时，单独用波前校正器307引入大小不同的离 焦量进行分层成像。当沿视网膜纵向扫描成像距离较大时，联合采用步进电机313和波前校正器307， 先移动步进电机313带动成像CCD 314沿光轴移动，待步进电机313移动到极限位置后在 用波前校正器307引入不同的离焦量进行分层成像；或者先用波前校正器307引入不同的离焦量，再移动步进电机313带动成像CCD 314沿光轴移动进行分层成像。当联合采用步进电机313和波前校正器307仍不能在纵向上覆盖全部视网膜位置 时，联合采用步进电机313、波前校正器307和视度补偿镜303，用视度补偿镜303保留少量 的近视或远视不校正或引入少量的近视、远视成分的方法给成像系统引入离焦量，视度补 偿镜303引入的离焦量使得成像CCD 314在初始时聚焦在视网膜301较深或较浅的层面位 置上，再联合步进电机313和波前校正器307对视网膜在较大的纵深方向上扫描成像。应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案， 并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是限制。 总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代 以及改型。
权利要求
1.一种可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其特征在于它包括有照明系统、成 像系统，所述成像系统包括有用于像差测量的波前传感器(316)、用于像差校正的波前校正 器(307)、成像CXD(314)，所述成像CXD(314)安置在步进电机(313)上，可以沿光轴方向前 后移动进行调焦；在步进电机、波前校正器(307)单独或联合工作下，成像CCD(314)能聚焦 在视网膜(301)不同层上，实现分层成像。
2.根据权利要求1所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其特征在于所述 人眼视网膜成像系统还包括有视度补偿镜(303)，在视度补偿镜(30 单独工作、或者视度 补偿镜(30 和步进电机(31 联合工作、或者视度补偿镜(30 和波前校正器(307)联 合工作、或者步进电机(313)、波前校正器(307)、视度补偿镜(303)三者联合工作下，成像 CXD(314)能聚焦在视网膜(301)不同层上，实现分层成像。
3.根据权利要求1所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其特征在于所述 波前校正器(307)为变形镜，用于校正系统低阶像差和高阶像差，或者给成像系统引入特 定的像差。
4.根据权利要求2所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其特征在于所述 视度补偿镜(303)为验光镜片，用于校正被检眼的近视、远视或散光。
5.根据权利要求2所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其特征在于所 述照明系统发出的光束依次经过视度补偿镜(303)、眼球(302)屈光系统后汇聚在视网膜 (301)上，从视网膜(301)上反射出的光依次经眼球(302)屈光系统、视度补偿镜(303)、 第一分束镜(304)、第一 口径匹配系统O01)后传播到波前校正器(307)上，波前校正器 (307)对这一入射光波波形进行校正，使其变成平面波或者带有一定离焦量的球面波，经波 前校正器(307)整形后的光波经第二 口径匹配系统(20 后入射到第二分束镜(311)上， 经第二分束镜(311)后，光波分成两束，一束入射到成像物镜(31 上，并被成像物镜(312) 聚焦在成像CXD(314)上，另一束入射到波前传感器(316)上，波前传感器(316)上探测到 的光信号经控制电脑(31 处理后计算出波前像差用于控制波前校正器(307)对入射光波 进行整形。
6.根据权利要求5所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其特征在于所述 第一口径匹配系统包括沿光路依次设置的第一透镜(305)、第二透镜(306)；所述第二口径 匹配系统包括沿光路依次设置的第三透镜(308)、全反镜(309)、第四透镜(310)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其 特征在于单独移动步进电机(31 带动成像CCD(314)沿光轴前后移动，从而将视网膜 (301)上不同层上的组织信息聚焦在成像CXD(314)上。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其特 征在于单独用波前校正器(307)引入大小不同的离焦量，从而将视网膜(301)上不同层上 的组织信息聚焦在成像CXD(314)上。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其特 征在于联合采用步进电机(31 和波前校正器(307)，先移动步进电机(31 带动成像 CCD(314)沿光轴移动，待步进电机(31 移动到极限位置后再用波前校正器(307)引入不 同的离焦量进行分层成像；或者先用波前校正器(307)引入不同的离焦量，再移动步进电 机(31 带动成像CCD(314)沿光轴移动进行分层成像。
10.根据权利要求2或4或5或6所述的可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，其 特征在于联合采用步进电机(31 、波前校正器(307)和视度补偿镜(303)，用视度补偿镜 (303)保留少量的近视或远视不校正或引入少量的近视、远视成分的方法给成像系统引入 离焦量，视度补偿镜(303)引入的离焦量使得成像CCD(314)在初始时聚焦在视网膜(301) 较深或较浅的层面位置上，再联合步进电机(31 和波前校正器(307)对视网膜(301)在 较大的纵深方向上扫描成像。
11.一种人眼视网膜分层成像方法，其特征在于该方法包括将成像CCD(314)安置在 步进电机(313上，在步进电机(313)、波前校正器(307)、视度补偿镜(30 单独或联合工 作下，成像CXD(314)能聚焦在视网膜(301)不同层上，实现分层成像。
12.根据权利要求11所述的人眼视网膜分层成像方法，其特征在于单独移动步进电 机(31 带动成像CXD (314)沿光轴前后移动，从而将视网膜(301)上不同层上的组织信息 聚焦在成像CXD (314)上。
13.根据权利要求11所述的人眼视网膜分层成像方法，其特征在于单独用波前校正 器(307)引入大小不同的离焦量，从而将视网膜(301)上不同层上的组织信息聚焦在成像 CCD (314)上。
14.根据权利要求11所述的人眼视网膜分层成像方法，其特征在于联合采用步进电 机(313和波前校正器(307)，先移动步进电机(313带动成像CCD (314)沿光轴移动，待步 进电机(31 移动到极限位置后再用波前校正器(307)引入不同的离焦量进行分层成像； 或者先用波前校正器(307)引入不同的离焦量，再移动步进电机(31 带动成像CCD(314) 沿光轴移动进行分层成像。
15.根据权利要求11所述的人眼视网膜分层成像方法，其特征在于联合采用步进电 机(313)、波前校正器(307)和视度补偿镜(303)，用视度补偿镜(301保留少量的近视或 远视不校正或引入少量的近视、远视成分的方法给成像系统引入离焦量，视度补偿镜(303) 引入的离焦量使得成像CCD (314)在初始时聚焦在视网膜(301)较深或较浅的层面位置上， 再联合步进电机(31 和波前校正器(307)对视网膜(301)在较大的纵深方向上扫描成 像。
全文摘要
本发明公开了一种可进行分层成像的人眼视网膜成像系统，它包括有照明系统、成像系统，所述成像系统包括有用于像差测量的波前传感器(316)、用于像差校正的波前校正器(307)、成像CCD(314)、视度补偿镜(303)，所述成像CCD(314)安置在步进电机(313)上，可以沿光轴方向前后移动进行调焦。在步进电机、波前校正器(307)、视度补偿镜(303)单独或联合工作下，成像CCD(314)能聚焦在视网膜(301)不同层上，实现分层成像。本发明还公开了一种人眼视网膜分层成像方法。本发明结构简单，能有效对组成视网膜的各膜层进行分层观察。
文档编号A61B3/14GK102028449SQ20101025323
公开日2011年4月27日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者张运海, 沈建新 申请人:苏州六六视觉科技股份有限公司