[发明专利]能量高效利用的液晶自适应像差校正视网膜成像装置

说明书

技术领域

本发明属于眼底显微成像技术领域，涉及高对比度的眼底自适应 校正成像技术，具体地说是一种能量高效利用的液晶自适应像差校正 视网膜成像装置。

背景技术

视网膜上的血管是人体唯一可以直接看清的小血管，属于终末血 管系统，任何病理性的破坏和血管梗阻都能导致组织缺氧坏死或破裂 渗漏。因此眼底改变是全身疾病的表现，临床常用检眼镜观察眼底毛 细血管的变化来判断病变的情况，如心脑血管及内分泌失调，动脉硬 化、高血压病，中心性浆液性脉络视网膜病变，糖尿病视网膜病变等。 自上个世纪60年代以来，检眼镜采用了眼底荧光血管造影术，使微 细血管的成像对比度增加，可清晰观察直径20微米以上的血管。但 眼球是个复杂光学系统，即使是无屈光不正的眼睛也不可避免地会存 在光学像差，因此20微米以下的血管成像，眼底荧光血管造影术也 无能为力，更谈不上观察视觉细胞。这些像差主要来源于：1、眼内 各屈光介质厚度不均匀，表面曲率偏差；2、眼内各屈光介质折射率 不均匀；3、眼内各屈光介质不同轴；4、屈光系统对各色光的折射率 不同等。而为增加成像的光强和提高成像的分辨率，经常需要扩瞳， 扩瞳后人眼像差又会加剧，更加制约了眼底检查的效果和成功率。

从上个世纪九十年代起，人们开始探讨变形镜自适应光学校正技 术在视网膜成像中的应用。系统用哈特曼波前传感器测量从眼中出射 的波前像差，经过计算机的数据处理，然后驱动变形镜来补偿像差。 变形镜自适应光学校正技术可以在500度近视以下的较健康眼睛上 获得3微米视觉细胞轮廓的清晰成像，但当近视度超过500度时成像 效果就显著下降，即使加入近视镜初步补偿，清晰成像仍很困难。这 是因为目前使用的变形镜驱动单元数一般不超过37单元，而随近视 度增加引入的高阶像差超出了变形镜所能校正的空间频率，也称为校 正器的空间分辨率。尽管利用微机电技术可以使驱动单元数增加到 2000单元以上，此时校正量又成为问题，所以至今未在临床普及。

液晶波前校正器的驱动单元可多达几十万到几百万个，其加工工 艺非常成熟，空间分辨率大大高于传统的变形镜；另外液晶波前校正 器工艺成熟，加工周期短，成本低，因此液晶自适应光学系统在眼底 成像中具有很好的应用前景。

目前，有4项中国发明专利提到视网膜自适应校正成像系统可以 用液晶校正器(张雨东，等，中国发明专利：自适应光学视网膜成像系 统，ZL99115053.8，ZL99115054.6，ZL99115051.1，ZL99115052.x)， 其中两项专利中采用共光路设计，在校正器之前放置了1/4波长板， 使入射校正器的光是圆偏振光，事实上液晶校正器是不能在圆偏振光 中工作的；另外两项专利也不是针对液晶校正器的优化设计，置于人 眼之前的分束镜将人眼出射的光强损耗一半，这对于能量损耗较大的 液晶校正器的系统来说可能是个致命缺点。

眼底视网膜相当于光学散射板，采用偏振光入射，反射出来的光 会消除大部分偏振特性，因此眼底反射率很低，最多只有入射光的 0.1％。从眼睛出射的光能还必须分出一半进入哈特曼波前探测器，这 样液晶校正器工作在偏振光条件会有更多光能损失，使得成像能量不 会超过眼底出射光能的25％。再者视觉系统能够允许入射的光能本来 就很低。因此液晶自适应系统的成像能量是非常关键的问题，对相机 的灵敏度、即量子效率要求很高。

日本报道了采用液晶自适应系统在700度近视人眼上获得的视 觉细胞成像(“In Vivo measurements of cone photoreceptor spacing in myopic eyes from images obtained by an adaptive optics fundus comera，” Y.Kitaguchi，et.al，Jpn.J.Ophthalmol，Vol.51，2007)，实验中使用了量 子效率高达65％的EM相机C9100-02，价格高达20万元左右。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明将通常置于液晶校正器前 光路的偏振分光棱镜移至其后，再利用分束镜、环形光阑等元件，目 的是提供一种能量高效利用的液晶自适应像差校正视网膜成像装置。