[發明專利]一種變焦多通道人眼視網膜顯微成像系統

有效

• 申請號: 201110133114.X
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102188231A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 楊漢生;張雨東;饒學軍;戴云
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: A61B3/12
• 分類號: A61B3/12;A61B3/15
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;賈玉忠

技術領域

本發明屬于人體成像技術領域，具體地，涉及一種活體人眼視網膜高分辨率顯微成像裝置，特別是以多通道連續動態成像為特點，并輔有光學變焦功能的活體人眼視網膜高分辨率顯微成像系統。

背景技術

視網膜成像對于醫學研究和臨床診斷有很重要的價值。此前，數字化眼底相機、共焦掃描檢眼鏡等醫院現役眼科儀器設備僅能夠獲取較大視場的視網膜圖像，而活體視網膜顯微成像分辨力由于受制于人眼屈光系統像差，特別是高階像差的影響，一直沒有取得實質性進展。1997年，Liang、David?Williams等采用自適應光學變形鏡校正了活體人眼的波前像差，第一次得到了接近衍射極限的高分辨率視網膜圖像。發展至今，使用結合自適應光學的方法進行視網膜成像已經成為前沿熱點之一。

國內方面，同類儀器設備研制起步稍晚于國外，中科院光電所于2000年成功研制出視網膜高分辨率觀測用的自適應光學系統，隨后在國家863計劃和自然科學基金資助下率先將實驗系統整合實現儀器化。相關工作可參見中國專利申請號“200420060167.9”、中國專利公開號“2728418Y”、中國專利公開號“2728419Y”、中國專利公開號“1282564A”以及論文“A?small?adaptive?optical?system?on?tablefor?human?retinal?imaging”，Yudong?Zhang，Ling?Ning?et?al.，Proc.of?the?3rdinternational?workshop?on?adaptive?optics?for?industry?and?medicine，97-104，2001。上述系統設計均為單幀成像，相機本次曝光和下次曝光之間間隔較長時間，不支持對眼底視網膜進行實時監視和連續拍攝。中科院光電所張雨東等人隨后在中國專利申請號為“200910149434.7”的專利中提出了一種活體人眼視網膜動態成像儀，該儀器基于光學全場成像原理，強調連續動態拍攝，用于獲取活體人眼視網膜實時視頻或動態圖像序列。

然而，綜上所述成像系統或裝置，每次成像時僅使用準單色光進行照明眼底，黑白相機進行采集，獲得的是視網膜組織的灰度圖像。就實際效果而言，存在以下這樣幾個缺陷：

(1)忽略了視網膜組織豐富的光譜信息和偏振信息，而這些信息對于表征組織生理參數具有重要價值；

(2)當需要對多種微細結構(如三色錐細胞、毛細血管等)進行觀察時，由于目標具有不同的反射率和吸收率特性，通常是無法預知的，因此單一的照明成像波長無法使圖像對比度達到最佳；

(3)雖然有人采用分時照明、后期合成的方法作為一種改進方案，然而快速切換光源參數相對比較麻煩，系統體積和復雜程度很難得到控制；此外，更關鍵的是，各個照明條件下串行成像受限于曝光時間和成像幀頻(目前最多只能達到幾十Hz左右)，故難以避免因視網膜固有生理顫動造成的圖像配準困難，事實上，前后兩幀圖像甚至可能毫不相關，因此，這種方案在實際使用過程中無論是從質量還是從效率來說都還無法讓人滿意。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種變焦多通道活體人眼視網膜顯微成像系統，采用多通道并行成像方式，同時記錄關于同一目標反映不同光譜或偏振信息的多幅圖像，據此再進一步作計算機圖像處理，從而實現更加優質的效果。

本發明的技術解決方案：一種變焦多通道活體人眼視網膜顯微成像系統，包括：照明子系統，在控制裝置的控制下發出脈沖形式的照明光，該照明光沿著第一光路入射到人眼視網膜上，并被反射從而形成成像光，其中成像光沿著第二光路傳播至變焦模塊；變焦模塊，位于第二光路中，用于改變系統整體有效焦距，從而對視網膜各個深度區域進行調焦成像，并導致不同的放大率和視場；多通道成像模塊，位于第二光路中，對于傳播而至的成像光束，先經過分光形成N條光路，各個同源子光束經過濾光和空間排布，最終同時聚焦在同一光電探測器靶面上不同位置，形成N個孿生像，其中N是大于等于2的自然數；控制裝置，與控制照明子系統、變焦模塊以及多通道成像模塊相連，適合于產生一組信號來指揮協調各部分工作，使得照明子系統產生脈沖光經第一光路照射人眼，由視網膜組織微細結構反射后形成成像光，成像光沿著第二光路傳播，最后被光電探測器同步接收，直接采集獲得活體人眼視網膜實時視頻或圖像序列，其中每一原始幀包含關于同一目標的多個孿生像，對應攜帶著目標不同的光譜信息或偏振信息，這些原始數據可進一步采用圖像處理技術進行分析加工，例如將多個子圖像進行融合，得到目標的合成彩色圖像，也可以將任意子圖像對進行對比相減，得到目標反射吸收譜的差異。