[发明专利]一种基于线扫描的眼底视网膜多光谱成像系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于应用光学中的多光谱成像技术，为一种基于线扫描的眼底视网膜多光谱成像系统和方法，可广泛用于生物医学的眼科检查。

背景技术

光学共焦扫描技术在成像方面的成功应用，突破了传统光学成像的瓶颈，能够获得高分辨率成像，使得共焦扫描成像技术应用于光学检测的各个方面。随着共焦技术的发展，已经得到推广应用的有点扫描共焦成像方法和线扫描共焦成像方法。点扫描共焦成像需要二维扫描点光束照明整个视场，同时采用弱光电探测器(如光电倍增管)进行探测成像，该方法扫描控制难度大，成像帧频低，探测灵敏度低等缺点。线扫描共焦成像只需要一维扫描线光束照明整个视场，采用线探测器进行探测成像，该方法扫描控制容易，探测灵敏度高，成像帧频高，较之于前方法更具优势。但由于它们都是采用单一的单波段激光器作为光源，只能得到单一波长的成像图样，对于检测物体的光谱特性研究则需要多次更换不同波长进行多次成像，这就使其应用受限。

近些年出现的成像光谱技术将光谱分析技术与二维成像技术有机地结合在一起，不仅能对物体进行二维形态成像，同时还能提供丰富的光谱信息。由于光谱图像数据中每一像元含有与被测物理组分有关的光谱信息，能直接反映出目标的物理光谱特征，从而揭示各种目标的存在状况和物质成分，使得从空间上直接识别目标成为可能。由于其具有光谱分辨率高、波段多、图像与光谱相结合等优点，因此在遥感系统的空间与地球的探测，在生物医学的活体组织的成分与病变的检查，军事目标侦查探测，食品安全检测等方面都有着广泛的应用。

目前多光谱成像技术中多采用宽带光源的发散光束聚焦成点状照射样品，然后通过分光系统利用色散特性将从样品反射或透射回的成像光束分开为序列谱线，最后通过对序列谱线进行同时探测以实现对同一样品同时的多光谱成像。采用点照射的方式，需要扫描光点以实现整个样品视场的照明，或移动样品照明，这都需要二维精确控制，移动部件多，控制难度大，并且成像速度慢。

发明内容

本发明的目的在于补偿上述现有两种技术的不足之处，更好地满足多光谱成像技术的要求，同时增强对线扫描共焦成像技术的应用范围，而寻找一种把成像光谱技术和线扫描共焦技术相结合，以形成基于线扫描的眼底视网膜多光谱成像方法，并提供一种实现这种方法的系统。

本发明基于线扫描的眼底视网膜多光谱成像系统，包括线光束生成模块、分光模块、扫描模块、成像模块和输出模块，其特征在于，

线光束生成模块包括光源，所述光源可以是单波段点光源组、或宽带点光源；

成像模块包括探测装置，所述探测装置可以是线探测器组、或面探测器。

所述光源为单波段点光源组时，线光束生成模块还包括光纤耦合器、准直透镜和柱面透镜，单波段点光源组的出射光束经光纤耦合器耦合成单束光后，单光束依次经准直透镜准直和柱面透镜变换为线光束；所述光源为宽带点光源时，线光束生成模块还包括准直透镜和柱面透镜，宽带点光源的出射光束依次经准直透镜准直和柱面透镜变换为线光束；所述线光束生成模块用于将光源输出的发散光束生成一维线光束，线光束生成模块与分光模块相连；

所述分光模块，为宽带分光平片或宽带分光棱镜，用于将线光束生成模块产生的一维线光束一部分直接透射到达扫描模块，和将从扫描模块反射回的成像光束进行偏转出射到达成像模块；

所述扫描模块，利用分光模块直接出射的线光束对人眼眼底视网膜进行扫描照明，和对从眼底视网膜反射的成像光束同步反射至分光模块，它由扫描振镜和照明物镜组构成，分光模块直接出射的一维线光束依次经过所述扫描振镜和照明物镜组由扫描振镜扫描照明眼底视网膜，从眼底视网膜反射回的成像光束依次经过照明物镜组和扫描振镜同步反射到达分光模块；

所述成像模块，用于将分光模块偏转出射的成像光束光强信号转换成电信号，并传输给输出模块，成像模块由成像物镜、柱面透镜、共焦狭缝、光栅和探测装置构成，分光模块偏转出射的成像光束依次经过成像物镜、柱面透镜、共焦狭缝和光栅，到达探测装置，所述共焦狭缝与眼底视网膜平面共轭；

所述输出模块，由图像采集卡和输出设备构成，图像采集卡将成像模块输出的电信号转换成图像信号，并通过输出设备输出。

所述光源为激光光源、或发光二极管、或超辐射发光二极管；

所述探测装置为线探测器组时，线探测器为线阵电荷耦合器件、或线阵互补金属氧化物半导体阵列、或线阵光电二极管阵列；所述探测装置为面探测器时，面探测器为面阵电荷耦合器件、或面阵互补金属氧化物半导体阵列、或面阵光电二极管阵列。

所述光纤偶合器为N*1型偶合器，N代表点光源组输出光束数目；