自适应光学视网膜成像装置和方法_2

文档序号:8462619阅读:来源:国知局
4,包括波前校正器,配置为基于光处理单元I的探测单元的波前像差信息,对人眼的低阶像差进行补偿。
[0036]视标及瞳孔监测单元5,包括:信标光源,配置为产生光;以及和调焦透镜组,配置为将信标光源产生的光转换为平行光束。所述视标和瞳孔监测单元5还包括直线导轨,其中所述调焦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。
[0037]本发明的自适应光学视网膜成像装置和方法在实际运行中同时存在五个过程:共焦扫描成像过程、光学相干层析成像过程、低阶像差校正过程、高阶像差校正过程和视标及监测过程。下面将结合图2所示的装置光路示意图,详细描述本发明的具体实施过程。
[0038]共焦扫描成像过程
[0039]带尾纤的光源100发出的光可以近似看作点光源,经过准直镜101准直到束斑为6mm,并由分光镜102分光。反射的部分经过分光镜103透射后,经球面反射镜104和球面反射镜202组成的扩束系统扩束到与波前校正器201匹配,并由波前校正器201反射。接下来经过球面反射镜203和球面反射镜301组成的缩束系统缩束至与第一 X方向扫描振镜302-1匹配,并到达第一 X方向扫描振镜302-1。第一 X方向扫描振镜302-1对入射光束进行小角度横向扫描,并被由球面反射镜和303和球面反射镜304组成的扩束系统扩束到与第二 X方向扫描振镜302-2匹配,并到达第二 X方向扫描振镜302-2。第二 X方向扫描振镜302-2对入射光束进行大角度横向扫描,并被由球面反射镜和305和球面反射镜306组成的扩束系统扩束到与Y方向扫描振镜307匹配,并到达Y方向扫描振镜307。Y方向扫描振镜307对入射光束进行纵向扫描,并反射到球面反射镜308和球面反射镜401组成的扩束系统,其中为了避免光束遮挡,球面反射镜308和401之间插入了平面反射镜309和310:继续经波前校正器402反射到球面反射镜403和球面反射镜405组成的缩束系统,其中为了实现大离焦像差的校正,球面反射镜403和405之间插入了平面反射镜组404。平面反射镜组404构成巴达尔(badal)调焦结构,经球面反射镜405反射后的光束口径与人眼入瞳匹配,并被平面反射镜406反射到分光棱镜501透射进入人眼6,并通过人眼的光学系统将光束聚焦到视网膜上的一点。
[0040]人眼眼底对入射光有散射作用,散射光携带人眼的像差信息和眼底该点的光强信息,沿原路返回到分光镜103。分光镜103对这部分散射光进行分光:分光镜103反射部分的光经分光镜131透射后经分光镜132继续分光,分光镜132分出一部分光经透镜134聚焦到探测器135,实现对瞳面的探测成像,分光镜132分出的另一部分光经分光镜136进行反射后由透镜137聚焦到探测器138,实现对远场成像;分光镜103透射部分的光经分光镜102透射到达分光镜105。分光镜105对这部分散射光再次分光:一部分进入波前传感器106 ;另一部分通过收集透镜107和针孔108到达光电倍增管109。
[0041]光电倍增管109将连续光强信号转换为模拟电信号,与X方向扫描振镜302-1和302-2以及Y方向扫描振镜307产生的同步电压一起输入计算机进行同步采样。最终在计算机上恢复视网膜上某一矩形区域的实时强度信息,得到共焦扫描成像的图像。
_2]光学相干层析成像过程
[0043]扫频光源110发出的光经光纤親合进入光纤親合器111,并且按50:50的比例分光:一部分光沿光纤传播经过声光移频器112进入样品臂,另一部分光沿光纤传播经过声光移频器116进入参考臂。
[0044]从声光移频器116出射的参考光沿光纤经光环形器117出射到达偏振控制器122。偏振控制器122控制光束的偏振态。光束通过偏振控制器122的光纤出射进入反射式准直器123进行准直,经中性密度滤波片124控制功率。然后经水盒125进行色散补偿后出射,经由平面反射镜126-130组成的参考臂进行光程匹配。其中,参考臂中平面反射镜126-130可以根据光程和空间尺寸进行增减,平面反射镜130固定在平移台上进行零光程匹配调节。平面反射镜130将参考光进行反射,反射后的参考光沿原路返回到光环形器117,由光纤出射进入偏振控制器119。偏振控制器119调节参考光的偏振态。
[0045]从声光移频器112出射的样品光沿光纤经光环形器113出射到达偏振控制器114。偏振控制器114控制光束的偏振态。光束通过偏振控制器114的光纤出射进入反射式准直器115进行准直,并由分光镜131分光。分光镜131反射的部分经过分光镜103反射后,经球面反射镜104和球面反射镜202组成的扩束系统扩束到与变形镜201匹配,并由变形镜201反射;接下来经过球面反射镜203和球面反射镜301组成的缩束系统缩束至与第一 X方向扫描振镜302-1匹配,并到达第一 X方向扫描振镜302-1。第一 X方向扫描振镜302-1对入射光束进行小角度横向扫描,并被由球面反射镜和303和球面反射镜304组成的扩束系统扩束到与第二 X方向扫描振镜302-2匹配,并到达第二 X方向扫描振镜302-2。第二 X方向扫描振镜302-2对入射光束进行大角度横向扫描,并被由球面反射镜和305和球面反射镜306组成的扩束系统扩束到与Y方向扫描振镜307匹配,并到达Y方向扫描振镜307。Y方向扫描振镜307对入射光束进行纵向扫描,并反射到球面反射镜308和球面反射镜401组成的扩束系统。其中为了避免光束遮挡,球面反射镜308和401之间插入了平面反射镜309和310。通过扩束系统的光继续经变形镜402反射到球面反射镜403和球面反射镜405组成的缩束系统,其中为了实现大离焦像差的校正,球面反射镜403和405之间插入了平面反射镜组404。平面反射镜组404构成巴达尔(badal)调焦结构,使得经球面反射镜405反射后的光束口径与人眼入瞳匹配,并被平面反射镜406反射到分光棱镜501透射进入人眼6,并通过人眼的光学系统将光束聚焦到视网膜上的一点。人眼眼底对入射光有散射作用。散射光携带着人眼的像差信息和眼底该点的光强信息,沿原路返回到分光镜103。分光镜103对这部分散射光直接反射后经分光镜131分光:一部分样品光束依次经分光镜132、分光镜136透射后,进入波前传感器139 ?’另一部分样品光进入反射式准直器115后,由光纤耦合到达偏振控制器114,并由光环形器113输出进入偏振控制器118。偏振控制器118调节样品光的偏振态。
[0046]偏振控制器118输出的样品光束以及偏振控制器119输出的参考光束同时进入光纤耦合器120进行耦合。光纤耦合器120耦合后的光束经光纤传播到达平衡探测器121。平衡探测器121提取出相干信号,结合扫描位置信息,经过计算机进行处理后重构出人眼视网膜纵向切面的图像,也就是光学相干层析成像图像。
_7] 低阶像差校IE过程
[0048]本发明的自适应光学视网膜成像装置包括两套自适应光学系统,分别用于低阶像差校正和高阶像差校正。实现低阶像差校正过程的装置主要包括探测器138、巴达尔(badal)调焦机构404以及波前校正器402。
[0049]当受试者的离焦像差较大时,波前传感器探测精度低,像差数据不准确,结果无法用于波前复原。探测器138接收到含有人眼像差信息的远场点扩散函数,通过移动巴达尔(badal)调焦机构的两块平面反射镜之间的距离,从而使得观察到探测器138接受到的点扩散函数减小,表明已经实现对离焦的补偿,同时保证不会改变出射光瞳的状态。
[0050]探测器138接收到的远场点扩散函数,通过计算机处理可以得到波前像差信息。进一步由计算机解算出校正像差的波前控制量,尤其是包含像散在内的低阶像差,通过控制运算转换成控制电压,传递给波前校正器402。波前校正器402产生相反的波前从而补偿低阶像差,实现对人眼低阶像差为主的实时校正补偿。
[0051]高阶像差校正过程
[0052]实现高阶像差校正过程的装置主要包括波前传感器106、波前传感器139以及波前校正器201。波前传感器106接收到的共焦扫描成像过程光路中含有人眼像差信息的波前信息,特别的为高阶像差波前信息,并将波前信息数据传递给计算机。计算机通过计算得到波前复原量,再通过控制运算计算出控制电压,并将控制电压传递给波前校正器201。波前校正器201产生相反的波前从而实现对共焦扫描成像过程中人眼像差的实时校正补偿,特别是高阶像差的校正。
[0053]波前传感器139接收到光学相干层析成像过程光路中含有人眼像差信息的波前信息,特别的为高阶像差波前信息。所述高阶像差波前信息经计算机处理,得到校正像差的波前控制量,进一步通过
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