[发明专利]共光路光束扫描的大视场自适应光学视网膜成像系统和方法

权利要求书

1.一种共光路光束扫描的大视场自适应光学视网膜成像系统，其特征在于，包括：光源模块、自适应光学模块、光束扫描模块、离焦补偿模块、视标模块、瞳孔监测模块、探测模块、控制模块和输出模块；

所述光源模块出射平行光束，依次经过所述自适应光学模块、光束扫描模块、离焦补偿模块照射到人眼，人眼散射的携带人眼像差信息和光强信息的成像光沿原路返回，并传输到所述自适应光学模块和探测模块；

所述自适应光学模块用于接收含人眼像差信息的成像光，并实现人眼像差的实时测量和校正；

所述光束扫描模块由所述控制模块控制，可配置为不同的扫描模式，用于实现不同的扫描成像功能，至少包括：大视场成像功能、小视场高分辨率成像功能和大视场高分辨率成像功能；

所述离焦补偿模块用于实现对人眼屈光不正的补偿；

所述视标模块用于实现对人眼视网膜不同区域的引导与固视；

所述瞳孔监测模块用于实现对人眼瞳孔的对准与监测；

所述探测模块用于获取返回的人眼成像光，并转换为电信号后传输至所述控制模块；

所述输出模块与所述控制模块连接，用于对人眼成像图像进行显示和存储；

所述光束扫描模块配置为第一扫描镜和第二扫描镜，两片扫描镜通过透射式或反射式望远镜连接用以实现瞳面匹配；所述第一扫描镜实现对视网膜平面的横向扫描，所述第二扫描镜在周期性电压驱动下实现对视网膜平面的纵向扫描，所述第二扫描镜在直流电压驱动下可以产生一定的横向和纵向倾斜角度，所述第二扫描镜在直流电压驱动下产生横向和纵向倾斜角度同时还能在周期性电压驱动下实现对视网膜平面的横向和纵向二维扫描；

所述第一扫描镜和第二扫描镜前后位置可以互换；

所述光束扫描模块由所述控制模块输出电压信号控制，可以配置为不同的扫描模式，实现不同的成像功能，包括：大视场成像功能、小视场高分辨率成像功能和大视场高分辨率成像功能；

所述光源模块、自适应光学模块、光束扫描模块、视标模块、离焦补偿模块、瞳孔监测模块沿入射光路依次设置；

所述光源模块配置为沿入射光路依次设置的光源、准直器以及第一分光镜，其输出平行光束至所述自适应光学模块；所述光源发出的光经所述准直器后部分透射所述第一分光镜，进入所述自适应光学模块；

所述自适应光学模块配置为沿入射光路依次设置的第二分光镜、波前校正器、透射式或反射式望远镜以及波前传感器，其与所述光束扫描模块连接，用于实现波前像差探测与校正；所述光源模块输出的平行光束部分透射所述第二分光镜后再由所述波前校正器反射至所述透射式或反射式望远镜，进入所述光束扫描模块；返回的携带人眼像差信息和光强信息的成像光经过所述光束扫描模块出射进入所述透射式或反射式望远镜，再由所述波前校正器反射至所述第二分光镜，部分成像光被所述第二分光镜反射至所述波前传感器，实现波前像差测量，其余成像光透射所述第二分光镜继续传播；

所述波前传感器接收到含有人眼像差信息的成像光束后传输至所述控制模块进行波前计算，得到波前控制电压并输出给所述波前校正器，实现对波前像差的探测与校正；

所述探测模块配置为收集透镜、共焦针孔和高灵敏度探测器，返回的成像光中透射所述自适应光学模块的第二分光镜的部分，到达所述第一分光镜，其中的部分成像光再被所述第一分光镜反射到收集透镜，聚焦再经过所述共焦针孔后到达所述高灵敏度探测器，进行光电转换得到电信号，然后输出给所述控制模块进行处理，得到视网膜成像图像，最终输出至所述输出模块进行显示、存储；

所述共焦针孔设置在所述收集透镜的焦点处；

所述控制模块通过输出电压信号对所述光束扫描模块中的所述第一扫描镜和第二扫描镜进行控制，用于实现不同的扫描成像功能；

其中，所述大视场成像功能的实现方法为：

所述自适应光学模块处于关机状态，或开机不工作状态；

所述第一扫描镜在周期性电压信号驱动下，实现对视网膜平面的横向扫描；所述第二扫描镜在周期性电压信号驱动下，实现对视网膜平面的纵向扫描；所述第一扫描镜、第二扫描镜在周期性电压信号驱动下的视网膜扫描角度不小于20度；

所述探测模块将获取的眼底视网膜光信号转换为电信号，经所述控制模块将第一扫描镜和第二扫描镜的周期性驱动电压信号同步，所述控制模块将所述电信号采样重构得到视网膜大视场成像图像，并输出至所述输出模块进行显示、存储；

其中，所述小视场高分辨率成像功能的实现方法为：

所述自适应光学模块处于开机工作状态，实现对波前像差的测量与校正；

所述第一扫描镜在周期性电压信号驱动下，实现对视网膜平面的横向扫描；所述第二扫描镜在直流电压信号驱动下可以产生一定的横向和纵向倾斜角度，用于将照明眼底视网膜的光束定位在感兴趣的位置，随后在周期性电压信号驱动下，实现对视网膜平面的纵向扫描；所述第一扫描镜、第二扫描镜在周期性电压信号驱动下的视网膜扫描角度不大于5度；

所述直流电压信号由所述控制模块根据眼底视网膜坐标位置计算得到；

所述探测模块将获取的眼底视网膜光信号转换为电信号，经所述控制模块将第一扫描镜和第二扫描镜的周期性驱动电压信号同步，所述控制模块将所述电信号采样重构得到视网膜小视场高分辨率成像图像，同时将眼底视网膜坐标位置标记在所述成像图像中；所述小视场高分辨率成像图像经所述控制模块输出至所述输出模块进行显示、存储；

其中，所述大视场高分辨率成像功能的实现方法为:

所述自适应光学模块处于开机工作状态，实现对波前像差的测量与校正；

所述第一扫描镜在周期性电压信号驱动下，实现对视网膜平面的横向扫描；所述第二扫描镜在周期性电压信号驱动下，实现对视网膜平面的纵向扫描；所述第一扫描镜、第二扫描镜在周期性电压信号驱动下的视网膜扫描角度不大于5度；

此时，所述第二扫描镜在直流电压信号驱动下可以产生一定的横向和纵向倾斜角度，将光束依次倾斜照明眼底视网膜各个区域，所述第二扫描镜单次横向和纵向倾斜角度不大于3度，所述第二扫描镜在直流电压信号驱动下的视网膜最大横向和纵向倾斜角度不大于15度；所述直流电压信号由所述控制模块根据眼底视网膜坐标位置计算得到；

当眼底视网膜各个区域依次被光束照明时，所述控制模块可以获取得到视网膜各个区域的高分辨率成像图像，所述控制模块根据各个区域高分辨率成像图像的眼底视网膜位置坐标将各个图像进行拼接，得到眼底视网膜的大视场高分辨率图像，然后输出至所述输出模块进行显示、存储。