一种基于线扫描成像系统的光学稳像系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于线扫描成像系统的光学稳像系统，包括一带内部光学闭环跟踪的主线扫描成像系统(LSO)和一集成的受LSO控制的辅成像系统；主LSO成像系统，用于自身成像并为辅成像系统提供眼底定位和导航，以及从LSO图像得到的眼底或眼球运动信息并进行闭环光学跟踪；辅成像系统，将点光源发出的光通过准直系统到达正交扫描反射镜，再聚焦到分色镜(DM)上；通过将眼底或眼球运动信息施加到正交扫描反射镜，实时调整正交扫描反射镜的相应的空间位置，以获取所需眼底位置的断层扫描图像或实现眼底的单点、阵列目标打击。采用本实用新型专利技术，能够在LSO建立闭环的眼底光学跟踪系统，利用该闭环跟踪系统控制线扫描成像系统，达到高速、稳定、精确控制的目的。

An optical image stabilization system based on line scanning imaging system

【技术实现步骤摘要】
一种基于线扫描成像系统的光学稳像系统
本技术涉及激光眼底目标跟踪及成像技术，尤其涉及一种基于线扫描成像系统的光学稳像系统。
技术介绍
现有的基于线扫描眼底相机(LineScanOphthalmoscope，LSO)成像系统的目标跟踪技术，如卡尔·蔡司(CarlZeiss)的成像系统，其是以一帧图像作为一个单位进行计算眼底目标的运动量，但是存在控制系统有至少一帧的时间延迟，因而会导致跟踪精度降低的缺陷。并且，现有LSO的目标跟踪信号方式完全是数字式的，从图像提取该信号时，由于LSO内部缺少光学闭环控制措施，还会导致眼底运动信号的计算不是很可靠。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种基于线扫描成像系统(LSO)的光学稳像系统，旨在克服现有LSO系统固有的光学和控制缺陷问题，大幅度提高其在临床应用中的稳定性、精确度、成像效率。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种基于线扫描成像系统的光学稳像系统，包括一个内部闭环光学跟踪装置的主线扫描(LSO)成像系统和一个受LSO控制的集成辅成像系统；所述的主LSO成像系统，用于自身成像并为所述辅成像系统提供眼底的定位和导航，以及通过执行预设的闭环控制信号计算从LSO图像得到的眼底或眼球运动信息，进行闭环光学跟踪；所述主线扫描LSO成像系统的闭环光学跟踪装置，包括第二扫描反射镜(SM11)、第一扫描反射镜(SM12)及柱面镜(L13)，用于根据接收的闭环控制信号计算从LSO图像得到的眼底或眼球运动信息即控制信号，实现闭环光学跟踪；所述主线扫描LSO成像系统的闭环光学跟踪装置，还包括线扫描相机的旋转支架；所述的辅成像系统，将点光源发出的光通过准直系统到达正交扫描反射镜，再经过聚焦透镜聚焦到分色镜(DM)上，所述DM位于主LSO成像系统的焦平面上；通过将所述闭环眼底或眼球运动信息施加到所述辅成像系统的正交扫描反射镜，实时调整所述正交扫描反射镜的相应的空间位置，以获取所需眼底位置的断层扫描图像、或者眼底单点或阵列打击目标。其中，所述辅成像系统为辅助光相干断层扫描仪OCT成像系统、或者眼底单点或阵列目标打击成像系统。所述辅成像系统还包括点光源，所述点光源发出的光经过由准直透镜组成的准直系统后，到达正交扫描反射镜。较佳地，该稳像系统被配置为同步进行二维眼底反射成像、二维眼底荧光成像、三维OCT断层扫描成像、眼底单点或者阵列目标打击成像。本技术基于线扫描成像系统(LSO)的光学稳像系统，具有如下有益效果：1)通过在LSO系统内部建立一个闭环的眼底光学跟踪系统，利用该闭环跟踪控制系统控制线扫描成像系统，从而达到高速、稳定、精确控制的目的。2)能够利用LSO闭环控制系统得到眼底运动信号，通过事先标定好的空间变换关系，去控制另外一个或者多个光学系统实现相应的眼底目标跟踪目的。3)根据每一帧的图像里，每一根扫描线到达主机系统的先后顺序，把一帧图像按时间顺序划分成多个亚帧元，每个亚帧元包含一根到多根扫描线。根据每个亚帧元到达主机系统的先后顺序，实时计算每个亚帧元包含的眼底运动信息，然后立即反馈到跟踪器件，比如高速倾斜反射镜和旋转台等。采用这种倍频的方式可以大幅度提高目标跟踪的空间精度和时间带宽。附图说明图1为现有线扫描眼底相机的光学结构示意图；图2为用于控制扫描反射镜SM的锯齿波示意图；图3为根据图1所示线扫描眼底相机光学系统得到的眼底图像示意图；图4为现有基于现有线扫描成像系统示意图，包含一个不带光学跟踪的主LSO成像系统集成一个辅OCT成像系统；图5为本技术基于线扫描成像系统的稳像系统得到的以帧为单位从图像中计算眼底的运动量示意图；图6为本技术实施例改进的具备内部光学跟踪的LSO光学系统示意图；图7(A)-7(C)为图6所示改进的LSO光学系统中两个倾斜反射镜SM11和SM12的工作状态示意图；图8为通过改变反射镜SM11和SM12的偏移量调整成像面在360度空间的位置状态示意图；图9为旋转装置用于旋转柱面镜L13产生的线光源以及与之耦合的线扫描相机在360度空间的位置示意图；图10为旋转柱面镜产生一个任意旋转角的线光源以及与之相关的扫描面的状态示意图；图11为本技术实施例一种自带闭环光学跟踪的主LSO成像系统集成另外一个辅成像系统原理示意图；图12(A)-12(B)为本技术实施例采用倍频技术降低眼底计算的时间延迟的示意图；图13为扫描(反射)镜SM11扫描信号以及亚帧元的分割方式示意图；图14为线扫描系统的扫描信号和同步信号示意图；图15为一种合成了线基准时钟和帧同步信号，用于触发线扫描相机的信号。具体实施方式下面结合附图及本技术的实施例对本技术作进一步详细的说明。图1为现有线扫描眼底相机的光学结构示意图。如图1所示，从点光源L11发出的光线经过透镜L12准直，通过柱面镜(CylinderLens)L13将面光源转换成线光源，然后继续中继到准直透镜L14。这里，柱面镜L13的安装方向决定了线光源在空间的扩展方向(详见图9和图10)，透镜L12、透镜L13、透镜L14一定程度上决定了线光源在眼底的照明(扩展)尺寸。经所述透镜L14发出的光，一部分透过分光镜(BS)，到达扫描反射镜(SteeringMirrororScanningMirror，SM)；另一部分透过分光镜(BS)到达准直透镜L17，然后经过一组滤波器(FILTER)，达到线扫描相机(LineScanCamera)。其中，扫描反射镜SM的作用是在线光源的正交方向产生周期扫描，光线通过两个准直变焦透镜L15和L16在眼(Eye)底产生一个二维的扫描空间。所述扫描反射镜(SM)的运动轨迹一般呈图2所示的锯齿波。图2为用于控制扫描反射镜(SM)的锯齿波示意图。锯齿波的频率决定成像系统的图像帧频，而锯齿波的振幅大小则决定扫描方向的光学视场尺寸。如图2所示，该锯齿波的中心不一定总是在锯齿波零位置。锯齿波的中心偏移量实际上决定了扫描视场的中心位置。在光学设计允许的范围内，支持用户通过调节锯齿波的中心偏移量来控制扫描视场的中心位置。参考图1，当眼底受点光源L11发出的光激发，返回的信号经同样的光学路径，从分光镜BS反射到准直透镜L17，再经过一组滤波器(FILTER)，达到线扫描相机(LineScanCamera)。其中，从眼底返回的信号，可以是反射信号、可以是荧光信号，也可以是其他信号；还可以是同时到达所述线扫描相机的其他多种信号。图3为根据图1所示线扫描眼底相机光学系统得到的眼底图像示意图。即利用图1所示线扫描眼底相机得到的眼底图像示意图。图4为现有线扫描成像系统示意图，包含一个不带光学稳像(或者跟踪)的主LSO成像系统和集成的一个辅助光相干断层扫描仪(OCT)成像系统。如图4所示，该主LSO成像系统，即图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线扫描成像系统的光学稳像系统，其特征在于，包括一个内部闭环光学跟踪装置的主线扫描LSO成像系统和一个受LSO控制的集成辅成像系统；/n所述的主线扫描LSO成像系统，用于自身成像并为所述辅成像系统提供眼底的定位和导航，以及通过执行预设的闭环控制信号计算从LSO图像得到的眼底或眼球运动信息，进行闭环光学跟踪；所述主线扫描LSO成像系统的闭环光学跟踪装置，包括第二扫描反射镜(SM11)、第一扫描反射镜(SM12)及柱面镜(L13)，用于根据接收的闭环控制信号计算从LSO图像得到的眼底或眼球运动信息即控制信号，实现闭环光学跟踪；所述主线扫描LSO成像系统的闭环光学跟踪装置，还包括线扫描相机的旋转支架；/n所述的辅成像系统，将点光源发出的光通过准直系统到达正交扫描反射镜，再经过聚焦透镜聚焦到分色镜DM上，所述分色镜DM位于主LSO成像系统的焦平面上；通过将所述闭环眼底或眼球运动信息施加到所述辅成像系统的正交扫描反射镜，实时调整所述正交扫描反射镜的相应的空间位置，以获取所需眼底位置的断层扫描图像、或者眼底单点或阵列打击目标。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于线扫描成像系统的光学稳像系统，其特征在于，包括一个内部闭环光学跟踪装置的主线扫描LSO成像系统和一个受LSO控制的集成辅成像系统；
所述的主线扫描LSO成像系统，用于自身成像并为所述辅成像系统提供眼底的定位和导航，以及通过执行预设的闭环控制信号计算从LSO图像得到的眼底或眼球运动信息，进行闭环光学跟踪；所述主线扫描LSO成像系统的闭环光学跟踪装置，包括第二扫描反射镜(SM11)、第一扫描反射镜(SM12)及柱面镜(L13)，用于根据接收的闭环控制信号计算从LSO图像得到的眼底或眼球运动信息即控制信号，实现闭环光学跟踪；所述主线扫描LSO成像系统的闭环光学跟踪装置，还包括线扫描相机的旋转支架；
所述的辅成像系统，将点光源发出的光通过准直系统到达正交扫描反射镜，再经过聚焦透镜聚焦到分色镜DM上，所述分色镜DM位于主LSO成像系统的焦平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，张金莲，
申请(专利权)人：南京博视医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32