本发明专利技术涉及一种基于双波前校正器的自适应扫频光学相干层析成像装置，该装置由扫频光源(101)、光纤耦合器(102)、参考臂模块(103)、光纤准直器(111)、像差探测及校正模块(112)、二维扫描模块(113)、光电探测模块(107)、数据采集及时序控制模块(108)组成；所述像差探测及校正模块(112)包括波前传感器(115)及两块波前校正器，分别为波前校正器(117)、波前校正器(118)；本发明专利技术针对目前自适应光学相干层析成像装置中单块波前校正器像差校正能力受限的缺点，该装置采用一块变形镜校正人眼低阶像差，采用另一块变形镜校正人眼高阶像差，大大提高了自适应系统对人眼像差的校正能力，同时结合具有轴向高分辨率的扫频光学相干层析系统，从而实现对人眼视网膜组织细胞层次上的高分辨率三维成像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自适应光学(Adaptive Optics, A0)视网膜三维成像系统,为一种基于双波前校正器的自适应扫频光学相干层析成像装置，可广泛用于人眼视网膜的高分辨率快速三维成像。
技术介绍
光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography, OCT)将低相干干涉仪和共焦扫描显微术有机结合，能够实现高分辨率、非接触、高灵敏度的纵向层析成像。一经问世就在生物医学成像领域得到了广泛的应用，尤其是在眼科活体成像领域。扫频OCT的提出，是OCT
的一项重要变革，相对于传统时域0CT，扫频OCT具有成像速度快，信噪比高，系统结构简化等优点。目前OCT系 统的纵向分辨率可以达到1-1Oil m，但是由于人眼数值孔径及其自身像差的限制，其横向分辨率还是局限在20 左右，无法实现视网膜细胞尺度上精细结构的高分析观察。根据光学系统的衍射极限原理，要想实现对眼底视细胞级分辨率(约横向分辨率)的成像，必须将瞳孔放大至6-8_。但是随着瞳孔增大，人眼的像差会急剧增加，从而无法保证系统的分辨率。自适应光学技术具有实时校正动态波前像差的能力，从而克服人眼像差的限制。美国专利5777718，5949521介绍了一种自适应光学视网膜成像装置，利用哈特曼波前传感器测量人眼像差，利用单块波前校正器校正人眼像差，中国专利CN1282564，1282565，1306796，1306797，2728418介绍了另外几种自适应视网膜成像系统，实现接近衍射极限的活体人眼视网膜高分辨率成像，但受限于其宽场成像模式，轴向分辨率较低。2003年美国Indiana大学的D.Miller等人首次提出AO技术和具有高纵向空间分辨率的OCT技术结合，以获得同时具有高横向空间分辨率和高纵向空间分辨率的视网膜图像，形成A0-0CT。2005年美国California大学Zawadzki等人采用谱域OCT技术结合AO获得了 4x4x6 u m三维高分辨视网膜图像。中国专利CN 101884524A提出了结合自适应光学技术和谱域光学相干层析技术的新型高分辨率三维成像技术，采用单块反射变形镜来实现对人眼的像差的实时校正，能够实现对正常人眼的高分辨率实时三维成像，但从临床应用的角度来看，该系统像差校正能力对病眼而言存在不足，其像差校正能力受限于单块反射变形镜的校正能力。统计显示，人眼像差主要包括较大的低阶像差和较小的高阶像差，特别是低阶像差(离焦、像散)随人群起伏很大，离焦可达±10D，散光±5D，PV值可达25pm，超出目前单块波前校正器的行程。因此目前的自适应光学相干层析系统像差校正范围难以满足不同人群的像差校正需求。主要应对策略是通过插像差补偿片提高系统对离焦、像散的校正范围，其缺点是降低系统光能利用率，改变人眼瞳孔与波前传感器和波前校正器的共轭位置，降低人眼像差测量的准确性和AO系统的校正效果。中国专利CN101612032A提出了基于双变形镜的视网膜成像技术，提高了像差校正能力，但由于采用宽场成像技术，不能实现对视网膜组织的三维高分辨率成像。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的不足之处，提供一种基于波前校正器的扫频光学相干层析成像装置，该装置采用两块波前校正器，分别针对人眼的低阶和高阶像差进行串联校正，提高系统的人眼像差校正能力。本专利技术提供的技术方案为:一种基于双波前校正器的自适应扫频光学相干层析成像装置，包括:扫频光源、光纤耦合器、参考臂模块、样品臂模块、光电探测模块、数据采集及时序控制模块；所述参考臂模块由偏振控制器，光纤准直器，参考反射镜组成；所述样品臂模块包括光纤准直器、像差探测及校正模块和二维扫描模块；所述像差探测及校正模块包括波前传感器及两块波前校正器，分别为第一波前校正器、第二波前校正器；扫频光源的出射光经光纤耦合器分光后，分别进入参考臂模块和样品臂模块，样品臂模块中从光纤耦合器分出的光经光纤准直镜准直后为平行光，通过两个球面反射镜组成扩束系统，使其与第一波前校正器相匹配，然后经两个球面反射镜组成的扩束系统，使其与第二波前校正器相匹配，第二波前校正器的反射光经两个球面反射镜组成的缩束系统，使其与X方向扫描振镜相匹配,X方向扫描振镜对入射光束进行横向扫描,被两个球面反射镜组成的扩束系统扩束到与Y方向扫描振镜匹配，Y方向扫描振镜对入射光束进行纵向扫描，被两个球面反射镜组成的扩束系统扩束到与人眼瞳孔匹配，并经平面反射镜反射入射到人眼，人眼眼底后向散射光携带人眼像差并沿原光路返回，部分透过分光镜，进入光纤耦合器与参考臂模块的后向反射光发生干涉，干涉信号由光电探测模块探测后，送到数据采集及时序控制模块进行数据采集、图像重建，最终得到视网膜组织的三维图像。所述第一波前校正器是分立压电式连续镜面变形镜或整体压电式连续镜面变形镜。所述第一波前校正器是双压电片变形镜或压电膜片变形镜。所述第一波前校正器是微机械薄膜变形镜，表面微机械变形镜或液晶空间光调制器。所述第二波前校正器是分立压电式连续镜面变形镜或整体压电式连续镜面变形镜。所述第二波前校正器是双压电片变形镜或压电膜片变形镜。所述第二波前校正器是微机械薄膜变形镜，表面微机械变形镜或液晶空间光调制器。所述第一波前校正器与第二波前处理器处于共轭位置。所述波前传感器是基于微棱镜阵列的哈特曼-夏克波前传感器、或基于微透镜阵列的哈特曼-夏克波前传感器。本专利技术的原理在于:扫频光源发出的 光经光纤耦合器，分别进入参考臂模块和样品臂模块；样品臂模块中从光纤耦合器分出的光经光纤准直镜准直后为平行光，通过像差探测及校正模块、二维扫描模块、进入人眼，从人眼眼底反射回的光沿原光路返回；与从参考臂模块反射回的光在光纤耦合器发生干涉，干涉信号由光电探测模块转换为电信号，送入数据采集及时序控制模块，进行数据处理、图像重建；其中像差探测及校正模块中，从人眼眼底反射回的光经分光镜反射进入波前传感器，对其进行子孔径波前斜率测量，波前控制机进行波前复原，并计算补偿波前畸变所需的两块波前校正器的驱动信号，驱动其进行波前补偿，实现对人眼像差的实时校正；其中，所述第一块波前校正器用于低阶像差(离焦、像散)的校正；所述第二块波前校正器用于残余高阶像差的校正；像差探测及校正模块和二维扫描模块中，所述球面反射镜组成的缩束扩束系统使得X方向扫描振镜、Y方向扫描振镜、光纤准直器、两块波前校正器与人眼瞳孔均处于共轭位置。本专利技术相对于现有技术的优点在于:1、本专利技术利用两块波前校正器，分别针对人眼的低阶和高阶像差进行串联校正，大大提高系统的人眼像差校正能力。2、本专利技术对不同人群视网膜成像有更好的适应性，提高了系统的实用性。附图说明图1为本专利技术装置结构示意图；图2为本专利技术装置样品臂光路示意图；图3a为标准泽尼克像差的波面图；图3b为Rochester大学统计的109各正常人眼的泽尼克像差分布；图4为中国专利CN 101612032A的系统结构示意图。具体实施例方式下面结合附图及具体实施方`式对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术装置的核心为基于迈克尔逊干涉仪结构的相干层析组件和自适应光学组件，包括扫频光源101、光纤耦合器102、参考臂模块103、光纤准直器111、像差探测及校正模块112、二维扫描模块11本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于双波前校正器的自适应扫频光学相干层析成像装置，其特征在于，包括：扫频光源(101)、光纤耦合器(102)、参考臂模块(103)、样品臂模块（109）、光电探测模块(107)、数据采集及时序控制模块(108)；所述参考臂模块(103)由偏振控制器（104），光纤准直器（105），参考反射镜（106）组成；所述样品臂模块（109）包括光纤准直器(111)、像差探测及校正模块(112)和二维扫描模块(113)；所述像差探测及校正模块(112)包括波前传感器(115)及两块波前校正器，分别为第一波前校正器(117)、第二波前校正器(118)；扫频光源（101）的出射光经光纤耦合器（102）分光后，分别进入参考臂模块（103）和样品臂模块（109），样品臂模块（109）中从光纤耦合器（102）分出的光经光纤准直镜（111）准直后为平行光，通过两个球面反射镜（121、122）组成扩束系统，使其与第一波前校正器（117）相匹配，然后经两个球面反射镜（123、124）组成的扩束系统，使其与第二波前校正器（118）相匹配，第二波前校正器（118）的反射光经两个球面反射镜（125、126）组成的缩束系统，使其与X方向扫描振镜（119）相匹配，X方向扫描振镜（119）对入射光束进行横向扫描，被两个球面反射镜（127、128）组成的扩束系统扩束到与Y方向扫描振镜（120）匹配，Y方向扫描振镜（120）对入射光束进行纵向扫描，被两个球面反射镜（129、130）组成的扩束系统扩束到与人眼瞳孔匹配，并经平面反射镜（131）反射入射到人眼（110），人眼眼底后向散射光携带人眼像差并沿原光路返回，部分透过分光镜（114），进入光纤耦合器（102）与参考臂模块（103）的后向反射光发生干涉，干涉信号由光电探测模块（107）探测后，送到数据采集及时序控制模块（108）进行数据采集、图像重建，最终得到视网膜组织的三维图像。...
【技术特征摘要】
1.一种基于双波前校正器的自适应扫频光学相干层析成像装置，其特征在于，包括:扫频光源(101)、光纤耦合器(102)、参考臂模块(103)、样品臂模块(109)、光电探测模块(107)、数据采集及时序控制模块(108)； 所述参考臂模块(103)由偏振控制器(104)，光纤准直器(105)，参考反射镜(106)组成； 所述样品臂模块(109)包括光纤准直器(111)、像差探测及校正模块(112)和二维扫描模块(113);所述像差探测及校正模块(112)包括波前传感器(115)及两块波前校正器，分别为第一波前校正器(117)、第二波前校正器(118)； 扫频光源(101)的出射光经光纤耦合器(102)分光后，分别进入参考臂模块(103)和样品臂模块(109)，样品臂模块(109)中从光纤耦合器(102)分出的光经光纤准直镜(111)准直后为平行光，通过两个球面反射镜(121、122)组成扩束系统，使其与第一波前校正器(117)相匹配，然后经两个球面反射镜(123、124)组成的扩束系统，使其与第二波前校正器(118)相匹配，第二波前校正器(118)的反射光经两个球面反射镜(125、126)组成的缩束系统，使其与X方向扫描振镜(119)相匹配,X方向扫描振镜(119)对入射光束进行横向扫描，被两个球面反射镜(127、128)组成的扩束系统扩束到与Y方向扫描振镜(120)匹配，Y方向扫描振镜(120)对入射光束进行纵向扫描,被两个球面反射镜(129、130)组成的扩束系统扩束到与人眼瞳孔匹配，并经平面反射镜(131)反射入射到人眼(110)，人眼眼底后向散射光携带人眼像差并沿原光路返回，部分透过分光镜(114)，进入光纤耦合器(102)与参考臂模块(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雨东，王志斌，史国华，何益，何杰铃，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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