一种视网膜三维成像装置制造方法及图纸

一种视网膜三维成像装置，由光源组件、干涉臂组件、二维扫描组件、场镜组件、共焦信号探测组件和干涉信号探测组件构成。该发明专利技术提出的视网膜三维成像装置，通过二维扫描组件完成对人眼视网膜扫描，共焦信号探测组件提取视网膜面图像、干涉信号探测组件提取视网膜深度信息，通过共焦信号与干涉信号共同完成视网膜三维图像重构；该发明专利技术通过采取光纤接入与光纤耦合器设计使得系统紧凑，通过场镜设计减小成像过程中的场曲与像差的影响，获取人眼视网膜的大视场三维图像，实现了一种设计紧凑、成像分辨率高、成像视场大的视网膜三维成像装置，大幅改善传统眼底成像仪器的成像效果。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种眼科成像装置，特别是一种视网膜三维成像装置，该装置能在大视场范围内对视网膜不同区域、不同厚度处进行扫描成像，重构视网膜三维图像并视频输出观测结果，为视网膜疾病诊断提供科学参考。
技术介绍
共焦扫描成像和光学相干层析成像技术，在生物组织学成像领域获得了广泛、成熟的应用(Webb RH, Hughes Gff. Scanning Laser Ophthalmoscope. BiomedicalEngineering, IEEE Transactions on. 1981, BME-28 (7) :488-92.) ；A. F. Fercher 等较早就提出通过干涉成像的方法测量眼轴的长度(A. F. Fercher et. Al “Eye_lengthmeasurement by interferometry with partialIy coherent light”， OpticsLetters. 13，186-188 (1998))，其后David Huang等在OCT技术的发展上做了较多研究(Huang D et al. Laser Surg Med 1991,11:5) ；ffilson Tony 等也提出过通过共焦成像原理来实现生物组织的二维图像(US6687052)。专利号为US5825533(1998)的专利技术专利提出通过两个独立的扫描振镜来进行横向和纵向的同步扫描，以实现共焦扫描成像。但该专利仅给出了简单的二维扫描基本原理，没有提出大视场的概念。专利号分别为US5491524、US7489405B2的专利技术专利，提出了光学相干层析系统的基本原理性装置，但没有提出像差校正的概念，无法实现高分辨率成像的功能，更没有解决大视场与高分辨率成像共存的问题。专利号US6648473等提出了通过随机梯度并行算法实现自适应光学像差校正的专利方案，但在实际临床应用上，视网膜成像受限于自适应光学小视场(1-2°角)或者等晕角的限制，无法取得大范围视网膜图像，不能很好的应用于临床。专利号为ZL99115053. 8(1999)的专利技术专利等，提出了基于自适应光学技术的视网膜成像装置，但该装置没有实现光学相干层析成像，也没有提出大视场的概念。专利号分别为ZL200610052463. 8、ZL200510012234. 9的专利技术专利等也提出了光学相干层析技术的原理性装置，但重点在如何提高光学相干层析仪的焦深和改变扫描方式，也没有提到提出如何实现满足大视场与高分辨率同步成像的解决方案。专利号ZL200780041853. 8提出了视网膜扫描的概念，但没有提及如何实现视网膜的高分辨率体成像，专利ZL200680002851. 3、ZL201010157034. 3等也提出了视网膜三维建模的方法，但尚未能形成高清视频成像。综上所述可知，现有的视网膜成像设备在三维成像尤其是高分辨率三维实时视频成像方面存在一些不足，有待发展新的方法和装置，来实现对人眼视网膜的非侵入式活体观测，获取三维图像，帮助医生诊断眼科疾病。对比国际国内在视网膜成像、共焦扫描成像与光学相干层析成像等领域的技术成果，本专利技术在光学相干层析成像和共焦扫描成像的基本原理上，提出一种新的视网膜三维成像装置，通过场镜设计保证二维扫描组件能在视网膜上高分辨率无畸变扫描，以获取视网膜图像，通过干涉信号探测组件和共焦信号探测组件的同步成像，重构出视网膜三维立体图像，成像视场45°角，适合临床诊断；另外，本专利技术提出的一种视网膜三维成像装置，具有扫描结构简单，光纤连接使得装置更加简单，且具备很好的光学成像质量。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题I)克服传统眼底照相机不能得到视网膜层析图像的限制；2)克服传统眼底OCT无法得到高分辨视网膜表面图像的限制；3)克服传统眼底照相机只能单张拍摄视网膜图像的问题；4)克服传统眼底OCT成像系统的成像视场过小的问题；本专利技术提出一种视网膜三维成像装置，既能得到人眼视网膜高分辨率眼底面扫描图像，又能得到视网膜层析图像，并且实现了 45°角范围内的宽视场眼底三维成像。本专利技术的技术解决方案一种视网膜三维成像装置，由光源组件、干涉臂组件、二维扫描组件、场镜组件、共焦信号探测组件和干涉信号探测组件构成。通过包含两个扫描·振镜的二维扫描组件实现人眼视网膜由点到面的扫描，通过共焦信号探测组件获取扫描面上每一个扫描点的光强信号，通过干涉信号探测组件获取扫描面上每一个扫描点的深度信号，结合扫描面上每一点的光强与深度信号，重构扫描面上视网膜三维图像；通过场镜组件实现视网膜大视场区域扫描，在典型扫描角度45°视场内获取接近光学衍射极限的高分辨率图像。本专利技术的原理本专利技术的主要原理包括光学扫描镜头像差消除理论、光学相干层析成像原理和光学成像共轭关系。即在本专利技术所述的系统装置中，信标光源、场镜、横向振镜、纵向振镜和人眼瞳孔在光学上共轭。两个独立的二维扫描振镜依次对人眼实现线扫描和帧扫描，以得到在单帧图像成像视场内的高分辨率层析图像成像，结合共焦信号探测组件获取视网膜上每一个扫描点返回的光强信号，实现对人眼视网膜45°视场区域的面扫描。本专利技术与现有技术相比有如下优点本专利技术所提出的一种视网膜三维成像装置，相比传统眼底相机、眼科OCT而言，其核心优点体现在以下三个方面I)本专利技术提出使用二维扫描组件实现人眼视网膜的面扫描，并结合场镜的设计，消除人眼视网膜扫描过程中的像差，消除视网膜扫描过程中的非均匀性；2)本专利技术提出使用共焦信号探测组件与干涉信号探测组件同步工作的方式，获取人眼视网膜的三维生物组织结构图像，对眼科医生诊断视网膜疾病，有很重要的意义；3)本专利技术提出的场镜设计与二维扫描方案，大幅增加了视网膜成像系统的成像视场，同时通过共焦成像消除杂散光，保证图像的高分辨率，同时系统设计紧凑、小巧、实用，适合临床应用。附图说明图I为一种视网膜三维成像装置的结构示意图。图2为本专利技术装置场镜组件结构示意图图3为本专利技术装置干涉信号探测组件示意图图4本专利技术装置的信号处理流程图图5本专利技术装置所探测到的视网膜二维图像样图图6本专利技术装置所探测到的视网膜深度图像样图表I为本专利技术所述系统元器件明细表。表II、低相干光源__2、光纤稱合器__3、稱合透镜__4、平面反射镜__5、分光镜_6、横向振镜__7、纵向振镜__8、分光镜__9、大视场透镜__10、稱合目镜U、瞳孔视网膜13、聚光透镜14、针孔15、光电倍增管_ 16、耦合透镜 17、光栅__18、聚光透镜19、线阵探测器 20、耦合透镜21、反射镜组 22、色散匹配液 23、平面反射镜具体实施方式根据说明书附图1，对如何具体实施本专利技术提出的一种视网膜三维成像装置的功能，详细介绍如下I、由光源组件之低相干光源(I)通过光纤端口接入多路光纤耦合器(2)，光纤耦合器(2)为双路输入双路输出模式，光纤输出端口的输出能量之比在I : 10到I : 2之间。，一路光纤输出到干涉臂组件，经耦合透镜(20)进行准直，准直后变为平行光进入反射镜组件(21)和色散匹配液体(22)，其中色散匹配液体为一种化学药品，用来对参考臂的光束进行色散，以匹配从样品臂返回信号光的色散特征，参考臂组件通过调整参考反光镜的位置来改变从参考臂反射回信号光的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视网膜三维成像装置，其特征在于：所述装置主要由光源组件、干涉臂组件、共焦信号探测组件、二维扫描组件、场镜组件和干涉信号探测组件构成，从光源组件发出的信标光经光纤耦合器耦合后分为两束，一束进入干涉臂组件，另一束经反射镜、分光镜后进入二维扫描组件形成面扫描平行光，后进入场镜组件形成大视场扫描光束再照明在人眼瞳孔，从人眼视网膜返回的信号光原路返回，经分光镜进入共焦信号探测组件，获取视网膜扫描点的光强信号，经光纤耦合经分束后进入干涉信号探测组件，干涉信号光与从干涉臂返回的参考信号光发生干涉，干涉信号探测组件获取视网膜扫描点不同深度的反射光信号，根据视网膜扫描点的光强与深度信号，完成视网膜三维图像重构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李超宏，
申请(专利权)人：苏州微清医疗器械有限公司，
类型：实用新型
国别省市：