[發明專利]一種共焦掃描成像系統及其像差控制方法

無效

• 申請號: 201210364084.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102908119A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 陳浩;王勤美;李超宏;厲以宇
• 申請（專利權）人: 溫州醫學院眼視光研究院;溫州醫學院眼視光器械有限公司
• 主分類號: A61B3/12
• 分類號: A61B3/12;A61B3/14;G02B26/06
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 夏曙光

技術領域

本發明涉及一種控制方法，特別是一種共焦掃描成像系統及其像差控制方法，能同時控制兩個變形鏡分離校正小行程高頻像差與大行程低頻像差，提高系統控制帶寬和成像質量。

背景技術

激光掃描顯微技術最早應用于生物組織成像（Webb?RH,?Hughes?GW.?Scanning?Laser?Ophthalmoscope.?Biomedical?Engineering,?IEEE?Transactions?on.?1981,?BME-28(7):488-92.），在1987年發展成為成熟的激光共焦掃描成像設備（Webb?R,?Hughes?G,?Delori?F.?Confocal?scanning?laser?ophthalmoscope.?Applied?optics.?1987;26(8):1492-9）。

專利號為US4863226(1989)的發明專利提出了激光共焦掃描成像的概念，該專利通過聲光調制器來實現對樣品的橫向掃描，通過另一掃描鏡實現對樣品的縱向掃描即幀掃描，提出使用針孔來實現共焦高分辨率成像的目的。但該專利僅僅給出了共焦掃描成像的原理性裝置，其聲光調制器會帶來較大的色散效應，大幅降低系統的成像分辨率。專利號為200810117071.4的發明專利也提出了共焦成像的基本裝置，但沒有掃描裝置，而是通過點光源單幀成像的原理，實現對樣品的共焦成像。分辨率較低并且無法實現視頻成像。專利號為99115053.8(1999)的發明專利等，提出了基于自適應光學技術的視網膜成像裝置，但該裝置沒有實現共焦掃描成像。專利號為US7118216的發明專利提出了在共焦掃描檢眼鏡中應用自適應光學系統，通過自適應光學系統中的變形鏡來校正系統像差，得到高分辨率圖像，但該專利只應用一個變形鏡校正系統像差，不能完全消除像差對成像質量的影響。專利號為US7665844（2010）的發明專利提出了激光共焦掃描多變形鏡自適應光學系統，該專利通過兩個或多個變形鏡分別校正高階像差和大行程低階像差，以此來得到高分辨率成像結果，但該專利中的多個變形鏡是獨立工作，這需要更多的控制單元，并且無法保證真正意義上的同步控制。

綜上所述可知，現有的共焦掃描成像設備與自適應光學系統像差控制方面尚存在不足，亟待改進。

對比國際國內在共焦顯微成像領域的技術成果，本發明在激光共焦掃描自適應光學顯微成像的基本原理基礎上，提出一種新的共焦掃描成像系統及其像差控制方法，通過兩個變形鏡分別校正高階和低階像差，并利用新的控制方法驅動雙變形鏡同時工作，結合共軛成像的原理，實現了高分辨率成像的功能。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服傳統共焦掃描自適應光學系統無法同時校正高階和低階像差的限制，提出一種共焦掃描成像系統及其像差控制方法。可以對人眼實現高分辨率成像。

本發明的技術解決方案：共焦掃描成像系統及其像差控制方法，其特征在于，所述共焦掃描成像系統包括光源組件、二維成像掃描組件、雙變形鏡校正組件、共焦掃描探測器組件和自適應光學探測組件。通過基于直接斜率法的控制方法控制雙變形鏡校正組件同時工作，在得到共焦掃描眼底圖像的同時，校正系統中的高階和低階像差，得到高分辨率圖像。

因而，本發明提供了一種共焦掃描成像系統及其像差控制方法，所述共焦掃描成像系統至少包括有雙變形鏡校正組件和自適應光學波前探測組件，所述光學波前探測組件基于直接斜率控制方法，并加入解耦算法優化所述直接斜率控制方法來消除所述雙變形鏡之間的耦合效應，由此來同步控制雙變形鏡校正組件工作；斜率計算方法如下：構造一個新的高階變形鏡響應矩陣，去除與低階變形鏡耦合部分，通過此響應矩陣可以正確地控制變形鏡閉環校正；同時構造一個新的變形鏡響應矩陣，消除piston、tip和tilt誤差影響，得到雙變形鏡自適應光學系統準確的斜率矢量計算方法。

本發明的原理：本發明的核心原理是光學成像共軛關系和基于直接斜率法的控制方法。在本發明所述的系統裝置中，光源、兩個變形鏡、兩個二維掃描振鏡以及人眼在光學上精確共軛。兩個獨立的二維掃描振鏡依次對人眼實現線掃描和幀掃描，以實現在單幀圖像成像視場內的共焦掃描成像。再通過置于光學共軛面的雙變形鏡，校正系統像差，而基于直接斜率法的控制方法消除了雙變形鏡之間耦合效應，去除了變形鏡的平移和傾斜誤差，能實時控制兩個變形鏡同時工作，實現高分辨率成像。