[發明專利]一種基于圖像相關的視網膜抖動校正裝置和方法

有效

• 申請號: 201110328280.5
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102429638A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 張雨東;何益;史國華;李昊;李喜琪
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: A61B3/15
• 分類號: A61B3/15;A61B3/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華;賈玉忠

技術領域

本發明屬于應用光學的生物成像技術領域，為一種基于圖像相關的視網膜抖動校正裝置和方法，可廣泛應用于生物醫學的眼科檢查。

背景技術

目前，針對活體人眼視網膜成像的技術有眼底相機、激光共焦掃描檢眼儀、光學相干層析成像等，它們都取得了好的成像分辨率。但是，由于活體人眼視網膜的生理特性，視網膜視覺敏感細胞一直處于無規律的抖動狀態，這種抖動包含多種頻率成分，大約在10-100Hz左右，目前的活體人眼視網膜成像技術成像幀頻大都在30Hz左右，成像結果不僅有幀間抖動，幀內也存在嚴重的抖動，如果無法校正視網膜抖動，則無法對視網膜成像進行定量分析研究，大大限制了這些成像技術的推廣應用。

中國科學院光電技術研究所的張雨東等人成功地研制出了一種基于自適應光學的反射式共焦掃描視網膜成像系統(專利申請號：201010197028.0)，該系統將自適應光學技術成功地應用到共焦成像領域，自適應光學能實時探測人眼像差并通過波前校正器實時校正像差，消除了人眼像差造成的像質彌散，得到了高達2μm的高分辨率成像結果。其系統示意圖如圖1所示，將光源發出的激光打入人眼眼底，從眼底反射出的光線沿原路返回，進入光電探測系統，并經過數據采集和信號同步系統得到人眼眼底的實時圖像。同時，包括哈特曼傳感器和變形鏡的自適應光學系統能夠同步探測并校正人眼像差，保證圖像的高分辨。這種自適應共焦掃描成像技術，成像效果好，但其自身仍然存在缺陷：由于采用點掃描的方式，同時需要水平掃描HS和垂直掃描VS兩片振鏡，成像的幀頻速度小(＜30fps)，幀間抖動和幀內抖動均無法消除，這些缺陷都限制了它的應用，特別是阻礙了它直接用于眼科疾病的檢查。

針對于點掃描低幀頻造成的視網膜抖動問題，中國科學院光電技術研究所的史國華等人提出了基于線掃描的共焦系統及方法(專利申請號：201010595574.X和201010595587.7)。專利公布的裝置示意圖如圖2和圖3所示，激光光源的出射光束經線光束變換裝置變換為一維線光束，由掃描振鏡掃描照明人眼眼底，從眼底反射出的成像線光束沿原路返回進入成像單元，并經過數據采集和信號同步得到人眼眼底的實時圖像。這種線掃描共焦系統采用一維線掃描對眼底視網膜成像，相比與采用點掃描的激光共焦檢眼鏡，只使用一面掃描振鏡掃描線光束照明眼底，成像幀頻大，視網膜幀內抖動大大減少，通過對成像結果進行運算可以提取出幀間抖動，使得校正視網膜抖動成為可能。

發明內容

本發明要解決的技術問題：為了克服上述現有技術的不足之處，提供一種基于圖像相關的視網膜抖動校正裝置和方法，能夠同時得到線共焦眼底視網膜的高幀頻、大視場成像和自適應共焦掃描眼底視網膜的小視場、無抖動、高分辨率成像，本發明具有視網膜抖動測量準確、抖動校正精度高、系統結構簡單、實時性能好、穩定性好等優點。

本發明的技術方案：基于圖像相關的視網膜抖動校正裝置包括：校正單元、分光單元、自適應共焦單元、線共焦單元、信號轉換單元以及處理機；

校正單元與信號轉換單元、自適應共焦單元以及分光單元相連，校正單元由傾斜鏡和4f透鏡組構成，信號轉換單元輸出的控制電壓控制傾斜鏡對自適應共焦單元輸出的成像光束進行調制校正視網膜抖動，被傾斜鏡調制后的成像光束經4f透鏡組后直接透射過分光單元照明人眼眼底；

分光單元與校正單元、線共焦單元以及人眼相連，分光單元為二向色分光平片或二向色分光棱鏡，用于將校正單元出射的自適應共焦掃描成像光束直接透射到達人眼，從人眼視網膜反射回的自適應共焦掃描成像光束直接透射到達校正單元；和將從線共焦單元出射的線光束偏轉反射到達人眼，從人眼視網膜出射的線光束偏轉反射到達線共焦單元；

自適應共焦單元與校正單元相連，自適應共焦單元為一種基于自適應光學的反射式共焦掃描視網膜成像系統，用于人眼視網膜成像，包括光源、反射式縮束擴束系統、二維掃描振鏡、哈特曼傳感器、變形鏡、光電探測系統、數據采集和處理系統以及另眼視標系統，自適應共焦單元的出射光束經校正單元調制后傳輸；

線共焦單元與分光單元、處理機相連，線共焦單元為一種線掃描共焦檢眼鏡系統或一種基于激光衍射的線掃描共焦檢眼鏡系統，用于探測人眼視網膜抖動，線共焦單元包括線光束生成模塊、分光模塊、掃描模塊、成像模塊以及輸出模塊。線共焦單元的出射線光束經分光單元偏轉反射到達人眼眼底，從眼底反射出的成像線光束經分光單元偏轉反射回線共焦單元探測成像，成像結果輸出給處理機用于解算出視網膜抖動；