[发明专利]一种基于光瞳滤波器和暗场技术的超分辨共焦检眼镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对视网膜进行成像的医学成像诊断系统，具体涉及一种基于光瞳滤波器和暗场技术的超分辨共焦检眼镜。

背景技术

视网膜是位于人眼眼底的一层厚约300微米的膜，它包括神经纤维层、神经细胞层、血管层、视细胞层和黑色素上皮细胞层等多层结构。人眼视网膜是眼科诊断和治疗中不可或缺的重要信息，实时跟踪眼底视网膜的细节变化将有助于身体疾病的早期诊断和预防。

1987年，R.H.Webb将共焦扫描技术应用于活体人眼视网膜成像。由于活体人眼相当于一个光学系统，存在各种像差，导致视网膜成像的分辨率和对比度受到很大限制，无法在视细胞尺度上对眼底特征进行分辨。

自适应光学技术是70年代才发展起的新技术，原本是通过探测大气湍流对波前扰动造成的畸变进而对观测目标进行补偿矫正。1994年，Liang等人研制了一种基于artmann-Shack原理的适用于人眼的波前探测器。2001年，Murcia大学和Rochester大学研究小组先后在实验室内实现了眼底相机的动态像差闭环校正。2002年，Austin Roorda等人在Houston大学研制出第一台自适应光学共焦检眼镜。

暗场照明在傅里叶光学方面，是指去掉零阶光线留下其他光线，即去掉背景光从而得到显示细节的图像。通过对共焦显微镜的针孔进行调整，可以有多种实现暗场模式的方法。1982年，I.J.Cox提出将针孔平移一个艾里斑半径大小，即可得到目标的暗场图像。1998年，Akitoshi Yoshida通过对共焦针孔进行中心遮拦，在改造后的共焦显微镜中得到了暗场图像。

1952年，Toraldo首次将超分辨的概念引入光学，放置在光瞳的衍射器件将光场调制为某种特殊的分布，系统PSF的主瓣尺寸低于衍射极限，主瓣周围的只出现较低的旁瓣。共焦扫描成像系统中使用超分辨技术也由来已久，1996年，Min Gu提出在对高散射介质后的样品成像时，当针孔无法采用理想针孔大小，可以在照明端采用环形光瞳，同样能达到近于理想针孔的横向高分辨效果。2012年Yusufu和Alfredo Dubra等人在自适应共焦检眼镜的照明端和成像端光瞳上采用中心遮挡的方法，从而形成环形光瞳来实现人眼视网膜的超分辨成像。

这种方法的优点是操作比较简便，但是也存在着一些不足：

由于采用了中心遮挡的方式，所以光强会大大减小，无法得到信噪比很高的图像。每次只能得到一种滤波器条件下的超分辨图像，效率较低且不方便比较。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：普通的自适应共焦检眼镜，由于衍射极限的限制，PSF的横向半高宽不能进一步减小；由于每次只能得到一副图像且无法获取暗场图像，效率较低且无法得到视网膜的更多细节信息。针对这些不足，本发明将相位光瞳滤波器运用于自适应共焦检眼镜中，能够在减小较少的光强的情况下，有效地减小PSF的半高宽；对针孔进行调整，得到显示更多细节的暗场图像；采用两套光电探测系统，提高效率且方便对比。

本发明采用的技术方案是：一种基于光瞳滤波器和暗场技术的超分辨共焦检眼镜，包括信标光源、成像光源、照明端光瞳滤波器、二维扫描振镜、变形镜、第一滤光片、哈特曼传感器、第二滤光片、第一成像端相位型光瞳滤波器、第一针孔、第一光电倍增管、第二成像端相位型光瞳滤波器、第二针孔和第二光电倍增管，其中，

信标光源的光线经过二维扫描振镜和变形镜后到达人眼，反射后再经过变形镜、二维扫描振镜和第一滤光片到达哈特曼传感器，计算得到波前扰动，从而控制变形镜校正像差；