自适应光学视网膜成像装置和方法
【技术领域】
[0001]本公开一般地涉及自适应光学技术领域，更具体地，涉及一种能够实现高分辨率和多模式的自适应光学视网膜成像装置和方法。
【背景技术】
[0002]自适应光学技术具有实时测量并校正动态波前像差的能力，将其应用到眼底视网膜成像技术中，可以校正时间和空间上都随机变化的人眼像差，从而实现接近衍射极限的人眼视网膜高分辨率成像。目前，自适应光学人眼像差校正技术已经被用于多种视网膜光学成像技术中，成为眼底视网膜高分辨率成像不可或缺的必备技术手段，形成了例如自适应光学眼底显微镜、自适应光学共焦扫描检眼镜以及自适应光学相干层析成像系统等视网膜高分辨率成像系统。
[0003]这些结合自适应光学的视网膜高分辨率成像系统，具备各自技术上独立的优势，没有一种单独的系统可以全面地实现视网膜横向和纵向高分辨率成像。目前，国际上已经开始有趋势结合自适应光学技术的多种视网膜光学成像技术进行整合，形成可实现多元化、多模式的高分辨率成像。
[0004]美国专利W02007/023300A1是第一个基于自适应光学的多功能视网膜高分辨率成像系统授权专利，将光学相干层析与共焦扫描成像技术相结合，同时利用自适应光学技术校正人眼像差，能够获取高分辨率视网膜的相干层析成像和共焦扫描成像。该发明在结构上属于自适应光学技术与光学相干层析结合，共焦扫描成像为辅助成像手段，自适应光学系统并不能完全校正共焦扫描成像视场内的波前像差，因此横向分辨率不足。
[0005]中国专利公开CN101869466A提出将自适应光学技术、共焦扫描技术以及光学相干层析成像技术的结合，利用单块波前校正器可以实现人眼视网膜的高分辨率三维成像。但是根据统计，人眼像差主要包括较大的低阶像差和较小的高阶像差。特别是低阶像差随着人群起伏很大，离焦可达±10D，散光土目前只采用单块波前校正器的成像系统像差校正范围难以满足不同人群的像差校正需求，残余像差对成像分辨率存在严重的影响，亟待解决。
[0006]美国专利WO 2011/091253A2采用了一块波前探测器来探测波前，并且串联控制两块波前校正器来实现波前像差校正，从而实现了光学相干层析技术与共焦扫描技术的多功能高分辨率成像。但是该系统波前探测量无法分解出共焦扫描光路和光学相干层析成像光路各自的波前像差，使得像差校正精度不高。同时该系统结构复杂，控制难度大，光能利用率低，也影响了高分辨率成像的效率。
[0007]本发明申请人的在先中国专利公开CN102860816A提出将自适应光学共焦扫描与自适应光学相干层析成像相结合，利用两块波前校正器分别校正低阶和高阶人眼像差，从而可以实现人眼视网膜的高分辨率三维成像。但是该系统也只采用了单个波前传感器，无法实现共焦扫描光路和光学相干层析成像光路的波前像差分离，使得像差校正精度低影响成像分辨率；同时该系统缺少瞳孔与瞳面监测装置，使得系统使用极为不方便，成像效率低下。
【发明内容】
[0008]鉴于上述问题，本公开的目的至少在于提供一种能够实现高分辨率和高像差校正精度的自适应光学视网膜成像装置和方法。
[0009]根据本发明的一个方面，提出了一种自适应光学视网膜成像装置，包括:
[0010]光处理单元，所述光处理单元包括:多个发光单元，配置为发射光；多个探测单元，配置为进行波前探测；成像单元，配置为进行共焦扫描成像和光学相干层析成像。
[0011 ] 自适应光学单元，配置为基于光处理单元的探测单元得到的基于共焦扫描成像过程中的波前信息和光学相干层析成像过程中的波前信息，对人眼的高阶像差进行补偿。
[0012]二维扫描单元，配置为将来自自适应光学单元的光进行二维扫描，并且引导至初级像差校正单元，对共焦扫描成像和光学相干层析成像光束进行二维扫描进入人眼以照射视网膜。
[0013]初级像差校正单元，配置为基于光处理单元的探测单元的波前像差信息，对人眼的低阶像差进行补偿。
[0014]其中所述成像单元基于高阶像差补偿和低阶像差补偿之后的信号进行成像。
[0015]所述的自适应光学视网膜成像装置，还包括视标和瞳孔监测单元，包括:信标光源，配置为产生光；以及成像透镜，调焦透镜组，配置为将信标光源产生的光转换为平行光束。
[0016]所述视标和瞳孔监测单元还包括:直线导轨，其中所述成像透镜组配置为沿所述直线导轨滑动，以产生具有不同离焦的视标。
[0017]其中所述初级像差校正单元还包括平面反射镜组，配置用于校正离焦像差。
[0018]所述光处理单元中的探测单元在接收到远场点扩散函数时，计算得到低阶像差信息，进而由初级像差调节单元包含的波前校正器来补偿低阶像差。
[0019]其中所述光处理单元包括:第一波前传感器，配置为检测共焦扫描成像过程中得到的包含高阶像差的波前信息；第二波前传感器，配置为检测光学相干层析成像过程中得到的包含高阶像差的波前信息，其中所述自适应光学单元基于所述第一波前传感器的包含高阶像差的波前信息和所述第二波前传感器的包含高阶像差的波前信息，由波前校正器实现对人眼的高阶像差进行补偿。
[0020]其中，所述波前传感器是从微棱镜阵列哈特曼波前传感器、微透镜阵列哈特曼波前传感器、四棱锥传感器和曲率传感器中选择的。
[0021]其中，所述波前校正器是从变形反射镜、液晶波前调制器、微加工薄膜变形镜、微机电变形镜、双压电陶瓷变形镜、液体变形镜中选择的。
[0022]其中所述探测单元是微透镜波前传感器、微棱镜波前传感器、剪切干涉波前传感器、曲率传感器或四棱锥波前传感器的任一个。
[0023]根据本发明的另一个方面，提出了一种自适应光学视网膜成像方法，包括:发射探测光，所述探测光经过光学机构传输至人眼；对进入人眼的光进行二维扫描；对所述探测光进行波前探测获取波前信息；基于共焦扫描成像过程中的波前信息和光学相干层析成像过程中的波前信息，对人眼的高阶像差进行补偿；基于波前信息，对人眼的低阶像差进行补偿；以及基于高阶像差补偿和低阶像差补偿之后的信号进行成像。
[0024]与现有活体人眼视网膜高分辨率成像技术相比，本发明的自适应光学视网膜成像装置将自适应光学技术、共焦扫描成像技术以及光学相干层析成像技术相结合，通过充分发挥自适应光学高精度像差校正的优势，可以同时实现对人眼的横向高分辨率和纵向高分辨率成像，提高了系统的实用性。
【附图说明】
[0025]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0026]图1是示出了根据本发明实施例的自适应光学视网膜成像装置的结构示意图；
[0027]图2是所示出了根据本发明实施例的自适应光学视网膜成像装置的更加详细的结构示意图；以及
[0028]图3示出了根据本发明实施例的自适应光学视网膜成像方法的流程图。
【具体实施方式】
[0029]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0030]为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种自适应光学视网膜高分辨率多模式成像装置。通过采用多种模块组合的方式，充分发挥自适应光学技术高精度地校正人眼低阶和高阶像差的优势，同时添加同眼视标和多种监测功能组件，大大提高本发明的应用范围。该装置能够同时得到共焦扫描和光学相干层析成像的高分辨率成像结果，进而实现三维方向上的高分辨率成像。
[0031]图1是示出了根据本公开实施例的自适应光学视网膜成像装置的结构示意图。所述自适应光学视网膜成像装置包括:光处理单元1、自适应光学单元2、二维扫描单元3、初级像差校正单元4和视标和瞳孔监测单元5。
[0032]光处理单元1，包括:多个发光单元，配置为发射光；多个探测单元，配置为进行波前探测，包括高阶像差探测和低阶像差探测；多个成像单元，配置为基于高阶像差补偿和低阶像差补偿之后的信号进行成像。
[0033]自适应光学单元2，配置为基于光处理单元的探测单元得到的共焦扫描成像过程中的波前信息和光学相干层析成像过程中的波前信息，由波前校正器对人眼的高阶像差进行补偿。
[0034]二维扫描单元3，配置为将来自自适应光学单元2的光进行二维扫描，并且引导至初级像差校正单元4，对共焦扫描成像和光学相干层析成像光束进行二维扫描进入人眼以照射视网膜。
[0035]初级像差校正单元