一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置制造方法及图纸

一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置，包括紫外光源系统和准直系统、光束调制系统、投影照明系统和控制系统，光束调制系统包括具有微反射镜阵列的数字化光投影芯片，数字化光投影芯片将经准直的紫外光束细分为多个可控小光束，控制系统按照预定的方式控制数字化光投影芯片各个微反射镜的偏转与否，并控制各个微反射镜的每单位时间内偏转时间与未偏转时间的比值，以控制各个小光束每单位时间内的照明能量，来产生对应于不同的预定区域具有不同的预定强度分布的照射，以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制。该光学装置能够灵活满足角膜个性化治疗需求并显著提高角膜交联手术的治疗效果和效率。

A digital optical device for image cross-linking of cornea

A digital optical device for image corneal cross-linking includes ultraviolet light source system and collimation system, beam modulation system, projection illumination system and control system. The beam modulation system includes a digital light projection chip with a micro-mirror array. The digital light projection chip subdivides the collimated ultraviolet light beam into several parts. Multiple controllable small beams, the control system controls the deflection of each micro-mirror in the digital optical projection chip in a predetermined way, and controls the ratio of deflection time to non-deflection time in each unit time of each micro-mirror, so as to control the illumination energy of each small beam in each unit time to produce corresponding differences. In order to achieve fine and dynamic control of the corneal cross-linking area and energy distribution, different intensity distributions of irradiation were used in the predetermined area. The optical device can flexibly meet the needs of individualized corneal treatment and significantly improve the therapeutic effect and efficiency of corneal cross-linking surgery.

【技术实现步骤摘要】
一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置
本专利技术涉及眼科医疗器械，特别是涉及一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置。
技术介绍
角膜是眼球前端的透明组织，在眼球光学系统中起到重要作用，其屈光能力占眼球屈光系统能力的一半以上，角膜形状的轻微变化会引起视力的大幅度改变。圆锥角膜是一种以角膜扩张、中央变薄向前突出使角膜呈现圆锥形状的眼部疾病，大范围的改变了角膜形状，会造成了视力的急剧下降。近视、远视和散光，都是涉及眼球系统屈光能力的眼科疾病，通过改变角膜的屈光能力能对病情进行缓解，起到恢复视力的效果。角膜交联是一种圆锥角膜疾病的治疗手段，它利用以下的反应原理，涂抹在角膜表面的光敏剂在紫外光的照射下，与角膜胶原纤维发生交联反应，从而提高角膜力学强度，进而缓解圆锥角膜疾病的进一步恶化。现有角膜交联仪器的治疗方法还很粗糙，大部分治疗仪器限于光学系统的可控制性和精度不够，只能对角膜中心位置进行全范围的照明，稍好一点的装置可以改变照射光斑大小和沿半径的光强分布，远远满足不了角膜疾病患者个性化的治疗需求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有角膜交联仪器的光学系统不能很好地满足圆锥角膜患者个性化治疗需求的不足，提供一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置，灵活满足个性化治疗需求并显著提高角膜交联手术的治疗效果和效率。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置，包括紫外光源系统和准直系统，所述紫外光源系统用于提供功率可调的稳定紫外光，所述准直系统用于准直紫外光束，所述光学装置还包括光束调制系统、投影照明系统和控制系统，所述光束调制系统包括具有微反射镜阵列的数字化光投影芯片，所述数字化光投影芯片将经准直的紫外光束细分为多个可控小光束，所述控制系统按照预定的方式控制所述数字化光投影芯片各个微反射镜的偏转与否来达到对各个相应的小光束的使用与否，并控制各个微反射镜的每单位时间内偏转时间与未偏转时间的比值，即空占比，以控制各个小光束每单位时间内的照明能量，来产生对应于不同的预定区域具有不同的预定强度分布的照射，通过所述投影照明系统将已调制光束投射到照明区域，以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制。进一步地：还包括设置于所述准直系统和所述光束调制系统之间的匀光系统，所述匀光系统包括微透镜组和反射镜组，通过所述微透镜组与反射镜组对经准直的紫外光束进行均匀化处理再传送至所述光束调制系统进行调制。所述准直系统包括球面反射镜和准直透镜组，通过所述球面反射镜汇聚紫外光束，再利用所述准直透镜组对紫外光束进行准直。所述紫外光源系统包括紫外光源和电源模块，所述紫外光源的发光功率不大于5瓦，发射的紫外线波长为360至370nm，所述电源模块提供0至5A连续可调的电流。所述紫外光源系统还包括设置在光源周围的曲面反射镜，用于对紫外光进行反射汇聚。所述投影照明系统经设置能够由所述控制系统控制其投影距离。所述投影照明系统包括透镜组，该透镜组中各透镜的相对位置经设置可微调以实现对照射区域范围的控制。所述投影照明系统的透镜组经设置使得所述控制系统能够对透镜间的相对位置进行调整来微调在固定的投影距离上形成的投影图像的大小。所述光束调制系统经设置以使对于照明图像达到50微米的控制精度。一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置，用于提供一种角膜交联照明图像，所述装置包括紫外光源系统和准直系统，所述紫外光源系统用于提供功率可调的稳定紫外光，所述准直系统用于准直紫外光束，所述装置还包括光束调制系统、投影照明系统和控制系统，所述光束调制系统包括具有微反射镜阵列的数字化光投影芯片，所述数字化光投影芯片将经准直的紫外光束细分为多个可控小光束，所述控制系统按照预定的方式控制所述数字化光投影芯片各个微反射镜的偏转与否来达到对各个相应的小光束的使用与否，并控制各个微反射镜的每单位时间内偏转时间与未偏转时间的比值，即空占比，以控制各个小光束每单位时间内的照明能量，来产生对应于不同的预定区域具有不同的预定强度分布的照射，通过所述投影照明系统将已调制光束投射到照明区域，以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制；所述角膜交联照明图像包括中心的圆形和在所述圆形的外周上均匀间隔分布的六条矩形柱，形成从中心向外发散的星形形状。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的光学装置具有对角膜交联区域范围和能量分布进行控制的能力，可以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制，能实现特定照明图像的产生，灵活地满足圆锥角膜患者个性化治疗需求，可用于治疗近视、远视、散光等有关眼球光学系统屈光能力的眼科疾病，可在减少角膜照射区域和角膜伤害的同时达到更好的治疗效果，极大地提高了角膜交联手术的治疗效果和效率，并为精准的角膜交联力学建模提供了研究可能和优越的实验设备。本专利技术还提供了产生一种特定的照明治疗图案的光学装置，不同于现有设备产生圆形光斑，本专利技术的光学装置产生特定的星形形状照明治疗图案，既缩小了交联区域减小了对角膜的损伤，又能实现很好治疗效果，达到设定的角膜强度。本专利技术用于图像化角膜交联的数字化光学装置还可以用于进行相关图像化角膜交联的实验，探究角膜交联对角膜组织整体力学性能的影响，实现角膜交联反应的建模，以最终针对具体角膜疾病提供很好的视力恢复方案。附图说明图1为本专利技术一种实施例的图像化角膜交联的数字化光学装置的结构框图；图2为本专利技术一种实施例的图像化角膜交联的数字化光学装置的光路示意图；图3为本专利技术一种实施例的图像化角膜交联的数字化光学装置产生的角膜交联照明图像。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参阅图1至图2，在一种实施例中，一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置，包括紫外光源系统和准直系统1、光束调制系统3、投影照明系统4和控制系统，所述紫外光源系统用于提供功率可调的稳定紫外光，所述准直系统用于准直紫外光束，所述光束调制系统3包括具有微反射镜阵列的数字化光投影芯片，所述数字化光投影芯片将经准直的紫外光束细分为多个可控小光束，所述控制系统按照预定的方式控制所述数字化光投影芯片各个微反射镜的偏转与否来达到对各个相应的小光束的使用与否，并控制各个微反射镜的每单位时间内偏转时间与未偏转时间的比值，即空占比，以控制各个小光束每单位时间内的照明能量，来产生对应于不同的预定区域具有不同的预定强度分布的照射，通过所述投影照明系统4将已调制光束投射到照明区域，以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制。该光学装置可以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制，极大地提高了角膜交联手术的治疗效果和效率，并为精准的角膜交联力学建模提供了研究可能和优越的实验设备。由于该光学装置具有对角膜交联区域范围和能量分布进行精细、动态控制的能力，可以在减少角膜照射区域和角膜伤害的同时达到很好的治疗效果。在优选的实施例中，光学装置还包括设置于所述准直系统和所述光束调制系统3之间的匀光系统2，所述匀光系统2包括微透镜组和反射镜组，通过所述微透镜组与反射镜组对经准直的紫外光束进行均匀化处理再传送至所述光束调制系统3进行调制。在优选的实施例中，所述准直系统包括球面反射镜和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置，包括紫外光源系统和准直系统，所述紫外光源系统用于提供功率可调的稳定紫外光，所述准直系统用于准直紫外光束，其特征在于，还包括光束调制系统、投影照明系统和控制系统，所述光束调制系统包括具有微反射镜阵列的数字化光投影芯片，所述数字化光投影芯片将经准直的紫外光束细分为多个可控小光束，所述控制系统按照预定的方式控制所述数字化光投影芯片各个微反射镜的偏转与否来达到对各个相应的小光束的使用与否，并控制各个微反射镜的每单位时间内偏转时间与未偏转时间的比值，即空占比，以控制各个小光束每单位时间内的照明能量，来产生对应于不同的预定区域具有不同的预定强度分布的照射，通过所述投影照明系统将已调制光束投射到照明区域，以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于图像化角膜交联的数字化光学装置，包括紫外光源系统和准直系统，所述紫外光源系统用于提供功率可调的稳定紫外光，所述准直系统用于准直紫外光束，其特征在于，还包括光束调制系统、投影照明系统和控制系统，所述光束调制系统包括具有微反射镜阵列的数字化光投影芯片，所述数字化光投影芯片将经准直的紫外光束细分为多个可控小光束，所述控制系统按照预定的方式控制所述数字化光投影芯片各个微反射镜的偏转与否来达到对各个相应的小光束的使用与否，并控制各个微反射镜的每单位时间内偏转时间与未偏转时间的比值，即空占比，以控制各个小光束每单位时间内的照明能量，来产生对应于不同的预定区域具有不同的预定强度分布的照射，通过所述投影照明系统将已调制光束投射到照明区域，以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制。2.如权利要求1所述的数字化光学装置，其特征在于，还包括设置于所述准直系统和所述光束调制系统之间的匀光系统，所述匀光系统包括微透镜组和反射镜组，通过所述微透镜组与反射镜组对经准直的紫外光束进行均匀化处理再传送至所述光束调制系统进行调制。3.如权利要求1或2所述的数字化光学装置，其特征在于，所述准直系统包括球面反射镜和准直透镜组，通过所述球面反射镜汇聚紫外光束，再利用所述准直透镜组对紫外光束进行准直。4.如权利要求1至3任一项所述的数字化光学装置，其特征在于，所述紫外光源系统包括紫外光源和电源模块，所述紫外光源的发光功率不大于5瓦，发射的紫外线波长为360至370nm，所述电源模块提供0至5A连续可调的电流。5.如权利要求1至4任一项所述的数字化光学装置，其特征在于，所述紫外光源系统还包括设置在光源周围的曲面反射镜，用于对紫...

【专利技术属性】
技术研发人员：弥胜利，周一鸣，胡迎炳，杨帅涛，刘长勇，杜志昌，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44