[发明专利]一种带稳像功能的活体人眼视网膜三维成像装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于应用光学的生物成像技术领域，为一种带稳像功能的活体人眼视网膜三维成像装置及方法，可广泛应用于生物医学的眼科检查。

背景技术

目前，针对活体人眼视网膜成像的技术有眼底相机、激光共焦扫描检眼仪、自适应光学相干层析成像等，它们都取得了好的成像分辨率。但是，由于活体人眼视网膜的生理特性，视网膜视觉敏感细胞一直处于无规律的抖动状态，这种抖动包含多种频率成分，大约在10-100Hz左右，目前的活体人眼视网膜成像技术成像帧频大都在30Hz左右，成像结果不仅有帧间抖动，帧内也存在严重的抖动，如果无法校正视网膜抖动，则无法对视网膜成像进行定量分析研究，大大限制了这些成像技术的推广应用。

中国科学院光电技术研究所的史国华等人成功地研制出了自适应光学相干层析系统(Shi Guohua^*，Ding Zhihua，Dai Yun，Rao Xuejun，Zhang Yudong.“Adaptive opticsoptical coherence tomography for retina imaging.”Chinese Optics Letters，2008，6(6)：424～425)。该系统将自适应光学技术成功地应用到光学相干层析成像领域，自适应光学能实时探测人眼像差并通过波前矫正器实时校正像差，消除了人眼像差造成的像质弥散，得到了高分辨率成像结果。其系统示意图如图1所示，自适应光学模块对人眼像差进行实时校正，光学相干层析成像模块对视网膜进行层析成像。这种自适应光学相干层析成像，成像效果好，但其自身仍然存在缺陷：由于采用二维扫描的方式，成像的帧频速度小(＜30fps)，帧内和帧间均存在抖动，这种缺陷不可避免地限制了它的应用，特别是阻碍了它直接用于眼科疾病的检查。

针对于光学相干层析成像低帧频造成的视网膜抖动问题，中国科学院光电技术研究所的史国华等人提出了基于线扫描的共焦系统及方法(专利申请号：201010595574.X和201010595587.7)。专利公布的装置示意图如图2和图3所示，激光光源的出射光束经线光束变换装置变换为一维线光束，由扫描振镜扫描照明人眼眼底，从眼底反射出的成像线光束沿原路返回进入成像单元，并经过数据采集和信号同步得到人眼眼底的实时图像。这种线扫描共焦系统采用一维线扫描对眼底视网膜成像，成像帧频大，视网膜帧内抖动大大减少，通过对成像结果进行运算可以提取出帧间抖动，使得校正视网膜抖动成为可能。

对光学相干层析成像结果进行分析，帧内和帧间抖动均由视网膜二维平面的抖动引起，无视网膜轴向抖动分量，由视网膜的生理解剖分析可知视网膜上的视觉敏感细胞的无规律抖动均为视网膜二维平面抖动。结合现有技术，对线共焦高速成像图像进行运算解得视网膜二维抖动量并将其转换为校正抖动的控制信号，控制校正单元对自适应光学相干层析成像单元的照明光束进行调制出射，自适应光学相干层析成像单元得到视网膜轴向平面无抖动、高分辨率的层析成像图像。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服上述现有技术的不足之处，结合申请人已申请的发明专利，提供一种带稳像功能的活体人眼视网膜三维成像装置及方法，本发明能够同时得到线共焦单元获取的无抖动、高帧频视网膜二维平面成像图像和自适应光学相干层析成像单元获取的视网膜轴向平面无抖动、高分辨率的层析成像图像，即实现了活体人眼视网膜的稳像三维成像技术，本发明还具有视网膜抖动测量准确、抖动校正精度高、系统结构简单、实时性能好、稳定性好等优点。

本发明的技术方案：带稳像功能的活体人眼视网膜三维成像装置包括：校正单元、分光单元、自适应光学相干层析成像单元、线共焦单元、信号转换单元以及处理机；

校正单元与信号转换单元、自适应光学相干层析成像单元以及分光单元相连，校正单元由倾斜镜和4f透镜组构成，信号转换单元输出的控制电压控制倾斜镜对自适应光学相干层析成像单元输出的照明光束进行调制校正视网膜抖动，被倾斜镜调制后的照明光束经4f透镜组后直接透射过分光单元照明人眼眼底，从人眼眼底反射回的成像光束依次经分光单元、4f透镜组直接透射后，由倾斜镜同步反射回自适应光学相干层析成像单元探测获取无抖动、高分辨率层析成像；