專利名稱：一種基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法
一種基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)中的多光譜成像技術(shù)，為一種基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法，可廣泛用于生物醫(yī)學(xué)的眼科檢查。
背景技術(shù)：
光學(xué)共焦掃描技術(shù)在成像方面的成功應(yīng)用，突破了傳統(tǒng)光學(xué)成像的瓶頸，能夠獲得高分辨率成像，使得共焦掃描成像技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)檢測(cè)的各個(gè)方面。隨著共焦技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)得到推廣應(yīng)用的有點(diǎn)掃描共焦成像方法和線掃描共焦成像方法。點(diǎn)掃描共焦成像需要二維掃描點(diǎn)光束照明整個(gè)視場(chǎng)，同時(shí)采用弱光電探測(cè)器(如光電倍增管)進(jìn)行探測(cè)成像，該方法掃描控制難度大，成像幀頻低，探測(cè)靈敏度低等缺點(diǎn)。線掃描共焦成像只需要一維掃描線光束照明整個(gè)視場(chǎng)，采用線探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)成像，該方法掃描控制容易，探測(cè)靈敏度高，成像幀頻高，較之于前方法更具優(yōu)勢(shì)。但由于它們都是采用單一的單波段激光器作為光源，只能得到單一波長的成像圖樣，對(duì)于檢測(cè)物體的光譜特性研究則需要多次更換不同波長進(jìn)行多次成像，這就使其應(yīng)用受限。
近些年出現(xiàn)的成像光譜技術(shù)將光譜分析技術(shù)與二維成像技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起， 不僅能對(duì)物體進(jìn)行二維形態(tài)成像，同時(shí)還能提供豐富的光譜信息。由于光譜圖像數(shù)據(jù)中每一像元含有與被測(cè)物理組分有關(guān)的光譜信息，能直接反映出目標(biāo)的物理光譜特征，從而揭示各種目標(biāo)的存在狀況和物質(zhì)成分，使得從空間上直接識(shí)別目標(biāo)成為可能。由于其具有光譜分辨率高、波段多、圖像與光譜相結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，因此在遙感系統(tǒng)的空間與地球的探測(cè)，在生物醫(yī)學(xué)的活體組織的成分與病變的檢查，軍事目標(biāo)偵查探測(cè)，食品安全檢測(cè)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。
目前多光譜成像技術(shù)中多采用寬帶光源的發(fā)散光束聚焦成點(diǎn)狀照射樣品，然后通過分光系統(tǒng)利用色散特性將從樣品反射或透射回的成像光束分開為序列譜線，最后通過對(duì)序列譜線進(jìn)行同時(shí)探測(cè)以實(shí)現(xiàn)對(duì)同一樣品同時(shí)的多光譜成像。采用點(diǎn)照射的方式，需要掃描光點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)整個(gè)樣品視場(chǎng)的照明，或移動(dòng)樣品照明，這都需要二維精確控制，移動(dòng)部件多，控制難度大，并且成像速度慢。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于補(bǔ)償上述現(xiàn)有兩種技術(shù)的不足之處，更好地滿足多光譜成像技術(shù)的要求，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)線掃描共焦成像技術(shù)的應(yīng)用范圍，而尋找一種把成像光譜技術(shù)和線掃描共焦技術(shù)相結(jié)合，以形成基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像方法，并提供一種實(shí)現(xiàn)這種方法的系統(tǒng)。
本發(fā)明基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)，包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊和輸出模塊，其特征在于，
線光束生成模塊包括光源，所述光源可以是單波段點(diǎn)光源組、或?qū)拵c(diǎn)光源；
成像模塊包括探測(cè)裝置，所述探測(cè)裝置可以是線探測(cè)器組、或面探測(cè)器。
所述光源為單波段點(diǎn)光源組時(shí)，線光束生成模塊還包括光纖耦合器、準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡，單波段點(diǎn)光源組的出射光束經(jīng)光纖耦合器耦合成單束光后，單光束依次經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直和柱面透鏡變換為線光束；所述光源為寬帶點(diǎn)光源時(shí)，線光束生成模塊還包括準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡，寬帶點(diǎn)光源的出射光束依次經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直和柱面透鏡變換為線光束；所述線光束生成模塊用于將光源輸出的發(fā)散光束生成一維線光束，線光束生成模塊與分光模塊相連；
所述分光模塊，為寬帶分光平片或?qū)拵Х止饫忡R，用于將線光束生成模塊產(chǎn)生的一維線光束一部分直接透射到達(dá)掃描模塊，和將從掃描模塊反射回的成像光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)出射到達(dá)成像模塊；
所述掃描模塊，利用分光模塊直接出射的線光束對(duì)人眼眼底視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描照明，和對(duì)從眼底視網(wǎng)膜反射的成像光束同步反射至分光模塊，它由掃描振鏡和照明物鏡組構(gòu)成，分光模塊直接出射的一維線光束依次經(jīng)過所述掃描振鏡和照明物鏡組由掃描振鏡掃描照明眼底視網(wǎng)膜，從眼底視網(wǎng)膜反射回的成像光束依次經(jīng)過照明物鏡組和掃描振鏡同步反射到達(dá)分光模塊；
所述成像模塊，用于將分光模塊偏轉(zhuǎn)出射的成像光束光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸給輸出模塊，成像模塊由成像物鏡、柱面透鏡、共焦狹縫、光柵和探測(cè)裝置構(gòu)成，分光模塊偏轉(zhuǎn)出射的成像光束依次經(jīng)過成像物鏡、柱面透鏡、共焦狹縫和光柵，到達(dá)探測(cè)裝置，所述共焦狹縫與眼底視網(wǎng)膜平面共軛；
所述輸出模塊，由圖像采集卡和輸出設(shè)備構(gòu)成，圖像采集卡將成像模塊輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并通過輸出設(shè)備輸出。
所述光源為激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管；
所述探測(cè)裝置為線探測(cè)器組時(shí)，線探測(cè)器為線陣電荷耦合器件、或線陣互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體陣列、或線陣光電二極管陣列；所述探測(cè)裝置為面探測(cè)器時(shí)，面探測(cè)器為面陣電荷耦合器件、或面陣互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體陣列、或面陣光電二極管陣列。
所述光纖偶合器為N*1型偶合器，N代表點(diǎn)光源組輸出光束數(shù)目；
所述準(zhǔn)直透鏡為消色差透鏡，用于將發(fā)散光束準(zhǔn)直為平行光束；
所述柱面透鏡用于將準(zhǔn)直透鏡輸出的平行光束變換為一維線光束；
所述掃描振鏡為反射式高精度掃描振鏡；
照明物鏡組為兩片透鏡組成的縮束子系統(tǒng)；
所述光柵為衍射光柵、或全息光柵；
所述輸出設(shè)備為計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下
步驟1，線光束生成模塊生成包含多個(gè)波長的單束線光束；
步驟2，所述包含多個(gè)波長的單束線光束通過分光模塊后一部分直接透射到達(dá)掃描模塊；
步驟3，掃描模塊將分光模塊直接出射的線光束通過掃描振鏡和照明物鏡組對(duì)人眼眼底視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描照明，并將從眼底視網(wǎng)膜反射的成像光束同步反射至分光模塊；
步驟4，分光模塊將從掃描模塊反射回的成像光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)出射到達(dá)成像模塊。
步驟5，成像模塊將分光模塊偏轉(zhuǎn)出射的成像光束光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸給輸出模塊；
步驟6，輸出模塊中的圖像采集卡將成像模塊輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并通過輸出設(shè)備輸出。
所述光源為單波段點(diǎn)光源組時(shí)，所述步驟1包括，
步驟111，單波段點(diǎn)光源組出射的多個(gè)發(fā)散光束經(jīng)光纖耦合器耦合，輸出為包含有多個(gè)波長的單光束；
步驟112，準(zhǔn)直透鏡將包含有多個(gè)波長的單光束準(zhǔn)直為平行光束；
步驟113，平行光束經(jīng)柱面透鏡變換為線光束。
所述光源為寬帶點(diǎn)光源時(shí)，所述步驟1包括，
步驟121，寬帶點(diǎn)光源出射的發(fā)散光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡后，準(zhǔn)直為平行光束；
步驟122，平行光束經(jīng)柱面透鏡變換為線光束。
所述步驟5包括，
步驟51，成像物鏡和柱面透鏡將分光模塊偏轉(zhuǎn)出射的成像光束聚焦成線狀，然后到達(dá)光柵；
步驟52，線光束經(jīng)光柵衍射成分離的各級(jí)單波長線光束；
步驟53，分離的各級(jí)單波長線光束到達(dá)探測(cè)裝置，探測(cè)裝置將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
所述步驟6包括，
步驟61，圖像采集卡將探測(cè)裝置輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)；
步驟62，輸出設(shè)備接收所述圖像信號(hào)，進(jìn)行顯示，處理，存儲(chǔ)并打印。
本發(fā)明與現(xiàn)有的多光譜成像技術(shù)相比，有如下優(yōu)勢(shì)
1、本發(fā)明的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法，包含多個(gè)波段的線光束經(jīng)掃描照明眼底視網(wǎng)膜，通過光柵分光，對(duì)各個(gè)波段同時(shí)進(jìn)行探測(cè)成像，能夠獲取視網(wǎng)膜組織的多光譜信息。
2、本發(fā)明基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法，共焦狹縫和眼底視網(wǎng)膜共軛，排除了非視網(wǎng)膜共軛面雜散光對(duì)成像質(zhì)量的影響，實(shí)現(xiàn)了共焦成像原理的高分辨率。
3、本發(fā)明基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法，掃描光束和成像光束均為線狀，僅使用一面掃描振鏡掃描光束即能照明眼底視網(wǎng)膜視場(chǎng)，活動(dòng)部件少，控制精度高，并且掃描振鏡與線探測(cè)器時(shí)鐘同步簡(jiǎn)便，圖像構(gòu)造速度快，圖像幀頻高，實(shí)時(shí)性能好。


圖1為本發(fā)明基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例一基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例一基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法光路示意圖。
圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例二基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例二基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法光路示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖為本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施例一
如圖2所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例一基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)圖，包括線光束生成模塊1、分光模塊2、掃描模塊3、成像模塊5以及輸出模塊6。
線光束生成模塊1與分光模塊2相連，由單波段點(diǎn)光源組100、光纖耦合器110、準(zhǔn)直透鏡120和柱面透鏡130構(gòu)成，用于將單波段點(diǎn)光源組100的多個(gè)波長發(fā)散光束生成一維線光束，單波段點(diǎn)光源組100發(fā)出的光束經(jīng)光纖耦合器110耦合成單束光，該單束光通過準(zhǔn)直透鏡120準(zhǔn)直后輸出平行光束，柱面透鏡130將準(zhǔn)直透鏡120輸出的平行光束變換為一維線光束輸出到分光模塊2。
分光模塊2為寬帶分光平片或?qū)拵Х止饫忡R，用于將線光束生成模塊1產(chǎn)生的一維線光束一部分直接透射到達(dá)掃描模塊3，和將從掃描模塊3反射回的成像光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)出射到達(dá)成像模塊5。
掃描模塊3由掃描振鏡300和照明物鏡組310構(gòu)成，用于利用分光模塊2直接出射的線光束對(duì)眼底視網(wǎng)膜4進(jìn)行掃描照明，和對(duì)從眼底視網(wǎng)膜4反射的成像光束同步反射至分光模塊2。分光模塊2直接出射的線光束依次經(jīng)過掃描振鏡300和照明物鏡組310由掃描振鏡掃描照明人眼視網(wǎng)膜4，從人眼視網(wǎng)膜4反射的成像光束依次經(jīng)過照明物鏡組310 和掃描振鏡300同步反射至分光模塊2。
成像模塊5，由成像物鏡500、柱面透鏡510、共焦狹縫520、光柵530和探測(cè)裝置 540構(gòu)成，用于將分光模塊2偏轉(zhuǎn)出射的成像光束光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸給輸出模塊6。分光模塊2偏轉(zhuǎn)出射的成像光束依次經(jīng)過成像物鏡500、柱面透鏡510、共焦狹縫520 和光柵530，到達(dá)探測(cè)裝置M0。共焦狹縫520與人眼視網(wǎng)膜4平面共軛，共焦狹縫520能排除非人眼視網(wǎng)膜4平面的雜散光進(jìn)入探測(cè)裝置M0，從而實(shí)現(xiàn)共焦成像原理的高分辨率。
輸出模塊6，由圖像采集卡600和輸出設(shè)備610構(gòu)成，圖像采集卡600將成像模塊 5輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并通過輸出設(shè)備610輸出。
如圖3所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例一基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法光路示意圖，表征性地畫出了三條光束，所有元件均沿主光軸排列，通光口徑等高同心，光束均沿系統(tǒng)主光軸傳播，圖中均為示意性質(zhì)，不表示真實(shí)的光學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)。
單波段點(diǎn)光源組由多個(gè)單波段點(diǎn)光源組成，點(diǎn)光源數(shù)目和波段可任意選取，任意組合。
點(diǎn)光源為激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管，本實(shí)施例中采用的是激光光源。
光纖耦合器為N*1型偶合器，N代表點(diǎn)光源組輸出光束數(shù)目。
準(zhǔn)直透鏡為消色差透鏡，焦距為50mm。
柱面透鏡采用普通型平凸柱鏡，其焦距為100mm。
分光鏡為寬帶分光平片、或?qū)拵Х止饫忡R，本實(shí)施例中采用寬帶分光棱鏡。
掃描振鏡為反射式高精度掃描振鏡，本實(shí)施例中采用CT公司的model 6210H型號(hào)產(chǎn)品，有效面寬為10mm。
照明物鏡組為兩片透鏡組成的縮束子系統(tǒng)，本實(shí)施例中采用兩個(gè)焦距分別為 IOOmm和50mm的雙膠合透鏡組成縮束子系統(tǒng)。
成像物鏡7采用一個(gè)透鏡，其焦距為140mm。
共焦狹縫為可調(diào)狹縫，本實(shí)施例中采用北京卓立漢光的APAS80-1A，其位置與眼底視網(wǎng)膜平面共軛。
光柵為衍射光柵、或全息光柵，本實(shí)施例中采用Thorlabs的寬帶衍射光柵，線對(duì)數(shù)為300每毫米。
線探測(cè)器為線陣電荷耦合器件、或線陣互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體陣列、或線陣光電二極管陣列，本實(shí)施例中采用e2v公司的線陣CCD，線像素為1024，像元尺寸為 14 μ mX14 μ m。
實(shí)施例二
如圖4所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例二基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)圖，包括線光束生成模塊1、分光模塊2、掃描模塊3、成像模塊5以及輸出模塊6。
線光束生成模塊1與分光模塊2相連，由寬帶點(diǎn)光源100、準(zhǔn)直透鏡110和柱面透鏡120構(gòu)成，用于將寬帶點(diǎn)光源100的多個(gè)波長發(fā)散光束生成一維線光束。寬帶點(diǎn)光源100 發(fā)出的發(fā)散光束通過準(zhǔn)直透鏡110準(zhǔn)直后輸出平行光束，柱面透鏡120將準(zhǔn)直透鏡110輸出的平行光束變換為一維線光束輸出到分光模塊2。
分光模塊2為寬帶分光平片或?qū)拵Х止饫忡R，用于將線光束生成模塊1產(chǎn)生的一維線光束一部分直接透射到達(dá)掃描模塊3，和將從掃描模塊3反射回的成像光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)出射到達(dá)成像模塊5。
掃描模塊3由掃描振鏡300和照明物鏡組310構(gòu)成，用于利用分光模塊2直接出射的線光束對(duì)眼底視網(wǎng)膜4進(jìn)行掃描照明，和對(duì)從眼底視網(wǎng)膜4反射的成像光束同步反射至分光模塊2。分光模塊2直接出射的線光束依次經(jīng)過掃描振鏡300和照明物鏡組310由掃描振鏡掃描照明人眼視網(wǎng)膜4，從人眼視網(wǎng)膜4反射的成像光束依次經(jīng)過照明物鏡組310 和掃描振鏡300同步反射至分光模塊2。
成像模塊5，由成像物鏡500、柱面透鏡510、共焦狹縫520、光柵530和探測(cè)裝置 540構(gòu)成，用于將分光模塊2偏轉(zhuǎn)出射的成像光束光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸給輸出模塊6。分光模塊2偏轉(zhuǎn)出射的成像光束依次經(jīng)過成像物鏡500、柱面透鏡510、共焦狹縫520 和光柵530，到達(dá)探測(cè)裝置M0。共焦狹縫520與眼底視網(wǎng)膜4平面共軛，共焦狹縫520能排除非眼底視網(wǎng)膜4平面的雜散光進(jìn)入探測(cè)裝置M0，從而實(shí)現(xiàn)共焦成像原理的高分辨率。
輸出模塊6，由圖像采集卡600和輸出設(shè)備610構(gòu)成，圖像采集卡600將成像模塊 5輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并通過輸出設(shè)備610輸出。
如圖5所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例一基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法光路示意圖，表征性地畫出了三條光束，所有元件均沿主光軸排列，通光口徑等高同心，光束均沿系統(tǒng)主光軸傳播，圖中均為示意性質(zhì)，不表示真實(shí)的光學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)。
寬帶點(diǎn)光源為激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管，本實(shí)施例中采用的是激光光源。
準(zhǔn)直透鏡為消色差透鏡，焦距為50mm。
柱面透鏡采用普通型平凸柱鏡，其焦距為100mm。
分光鏡為寬帶分光平片、或?qū)拵Х止饫忡R，本實(shí)施例中采用寬帶分光棱鏡。
掃描振鏡為反射式高精度掃描振鏡，本實(shí)施例中采用CT公司的model6210H型號(hào)產(chǎn)品，有效面寬為10mm。
照明物鏡組為兩片透鏡組成的縮束子系統(tǒng)，本實(shí)施例中采用兩個(gè)焦距分別為 IOOmm和50mm的雙膠合透鏡組成縮束子系統(tǒng)。
成像物鏡7采用一個(gè)透鏡，其焦距為140mm。
共焦狹縫為可調(diào)狹縫，本實(shí)施例中采用北京卓立漢光的APAS80-1A，其位置與眼底視網(wǎng)膜平面共軛。
光柵為衍射光柵、或全息光柵，本實(shí)施例中采用Thorlabs的寬帶衍射光柵，線對(duì)數(shù)為300每毫米。
線探測(cè)器為線陣電荷耦合器件、或線陣互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體陣列、或線陣光電二極管陣列，本實(shí)施例中采用e2v公司的線陣CCD，線像素為1024，像元尺寸為 14 μ mX 14 μ m。
本發(fā)明并不局限與上述實(shí)例，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容采用多種實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)，包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊和輸出模塊，其特征在于線光束生成模塊包括光源，所述光源是單波段點(diǎn)光源組或?qū)拵c(diǎn)光源； 成像模塊包括探測(cè)裝置，所述探測(cè)裝置是線探測(cè)器組或面探測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)，其特征在于 所述光源為單波段點(diǎn)光源組時(shí)，線光束生成模塊還包括光纖耦合器、準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡，單波段點(diǎn)光源組的出射光束經(jīng)光纖耦合器耦合成單束光后，單光束依次經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直和柱面透鏡變換為線光束；所述光源為寬帶點(diǎn)光源時(shí)，線光束生成模塊還包括準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡，寬帶點(diǎn)光源的出射光束依次經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直和柱面透鏡變換為線光束；所述線光束生成模塊用于將光源輸出的發(fā)散光束生成一維線光束，線光束生成模塊與分光模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)，其特征在于所述分光模塊，為寬帶分光平片或?qū)拵Х止饫忡R，用于將線光束生成模塊產(chǎn)生的一維線光束一部分直接透射到達(dá)掃描模塊，和將從掃描模塊反射回的成像光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)出射到達(dá)成像模塊；所述掃描模塊，利用分光模塊直接出射的線光束對(duì)人眼眼底視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描照明，和對(duì)從眼底視網(wǎng)膜反射的成像光束同步反射至分光模塊，它由掃描振鏡和照明物鏡組構(gòu)成， 分光模塊直接出射的一維線光束依次經(jīng)過所述掃描振鏡和照明物鏡組由掃描振鏡掃描照明眼底視網(wǎng)膜，從眼底視網(wǎng)膜反射回的成像光束依次經(jīng)過照明物鏡組和掃描振鏡同步反射到達(dá)分光模塊；所述成像模塊，用于將分光模塊偏轉(zhuǎn)出射的成像光束光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸給輸出模塊，它由成像物鏡、柱面透鏡、共焦狹縫、光柵和探測(cè)裝置構(gòu)成，分光模塊偏轉(zhuǎn)出射的成像光束依次經(jīng)過成像物鏡、柱面透鏡、光柵和共焦狹縫，到達(dá)探測(cè)裝置；所述輸出模塊，由圖像采集卡和輸出設(shè)備構(gòu)成，圖像采集卡將成像模塊輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并通過輸出設(shè)備輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)，其特征在于 所述光源為激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管；所述探測(cè)裝置為線探測(cè)器組時(shí)，線探測(cè)器為線陣電荷耦合器件、或線陣互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體陣列、或線陣光電二極管陣列；所述探測(cè)裝置為面探測(cè)器時(shí)，面探測(cè)器為面陣電荷耦合器件、或面陣互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體陣列、或面陣光電二極管陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)，其特征在于所述光纖偶合器為N*1型偶合器，N代表點(diǎn)光源組輸出光束數(shù)目； 所述準(zhǔn)直透鏡為消色差透鏡，用于將發(fā)散光束準(zhǔn)直為平行光束； 所述柱面透鏡用于將準(zhǔn)直透鏡輸出的平行光束變換為一維線光束； 所述掃描振鏡為反射式高精度掃描振鏡； 照明物鏡組為兩片透鏡組成的縮束子系統(tǒng)； 所述光柵為衍射光柵、或全息光柵；所述輸出設(shè)備為計(jì)算機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)，其特征在于 所述共焦狹縫與眼底視網(wǎng)膜平面共軛。
7.一種基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像方法，其特征在于包括 步驟1，線光束生成模塊生成包含多個(gè)波長的單束線光束；步驟2，所述包含多個(gè)波長的單束線光束通過分光模塊后一部分直接透射到達(dá)掃描模塊；步驟3，掃描模塊將分光模塊直接出射的線光束通過掃描振鏡和照明物鏡組對(duì)人眼眼底視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描照明，并將從眼底視網(wǎng)膜反射的成像光束同步反射至分光模塊； 步驟4，分光模塊將從掃描模塊反射回的成像光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)出射到達(dá)成像模塊； 步驟5，成像模塊將分光模塊偏轉(zhuǎn)出射的成像光束光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸給輸出模塊；步驟6，輸出模塊中的圖像采集卡將成像模塊輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并通過輸出設(shè)備輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像方法，其特征在于 所述光源為單波段點(diǎn)光源組時(shí)，所述步驟1包括步驟111，單波段點(diǎn)光源組出射的多個(gè)發(fā)散光束經(jīng)光纖耦合器耦合，輸出為包含有多個(gè)波長的單光束；步驟112，準(zhǔn)直透鏡將包含有多個(gè)波長的單光束準(zhǔn)直為平行光束； 步驟113，平行光束經(jīng)柱面透鏡變換為線光束。 所述光源為寬帶點(diǎn)光源時(shí)，所述步驟1包括步驟121，寬帶點(diǎn)光源出射的發(fā)散光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡后，準(zhǔn)直為平行光束； 步驟122，平行光束經(jīng)柱面透鏡變換為線光束。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像方法，其特征在于所述步驟5包括步驟51，成像物鏡和柱面透鏡將分光模塊偏轉(zhuǎn)出射的成像光束聚焦成線狀，然后到達(dá)光柵；步驟52，線光束經(jīng)光柵衍射成分離的各級(jí)單波長線光束；步驟53，分離的各級(jí)單波長線光束到達(dá)探測(cè)裝置，探測(cè)裝置將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像方法，其特征在于所述步驟6包括步驟61，圖像采集卡將探測(cè)裝置輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)； 步驟62，輸出設(shè)備接收所述圖像信號(hào)，進(jìn)行顯示，處理，存儲(chǔ)并打印。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像方法，其特征在于 所述光源為激光光源、或發(fā)光二極管、或超輻射發(fā)光二極管；所述探測(cè)裝置為線探測(cè)器組時(shí)，線探測(cè)器為線陣電荷耦合器件、或線陣互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體陣列、或線陣光電二極管陣列；所述探測(cè)裝置為面探測(cè)器時(shí)，面探測(cè)器為面陣電荷耦合器件、或面陣互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體陣列、或面陣光電二極管陣列； 所述光纖偶合器為N*1型偶合器，N代表點(diǎn)光源組輸出光束數(shù)目；所述準(zhǔn)直透鏡為消色差透鏡，用于將發(fā)散光束準(zhǔn)直為平行光束；所述柱面透鏡用于將準(zhǔn)直透鏡輸出的平行光束變換為一維線光束；所述掃描振鏡為反射式高精度掃描振鏡；照明物鏡組為兩片透鏡組成的縮束子系統(tǒng)；所述光柵為衍射光柵、或全息光柵；所述輸出設(shè)備為計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明為一種基于線掃描的眼底視網(wǎng)膜多光譜成像系統(tǒng)和方法，本發(fā)明把多光譜成像技術(shù)應(yīng)用于線掃描共焦成像技術(shù)中，用含有多個(gè)波長的線光束經(jīng)掃描照明眼底視網(wǎng)膜，同時(shí)使用光柵對(duì)眼底視網(wǎng)膜反射回的線光束進(jìn)行分光，分離后的序列光譜由探測(cè)裝置進(jìn)行探測(cè)成像。本發(fā)明能獲得多個(gè)波長同時(shí)照明眼底視網(wǎng)膜的多光譜圖像，對(duì)于眼底視網(wǎng)膜信息量較單波長成像可成倍增加，并且采用線光束共焦掃描的方式，具有成像幀頻快、分辨率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B3/12GK102499635SQ20111032813
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者何益, 史國華, 張雨東 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所