[发明专利]一种线扫描共焦检眼镜的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学成像领域中的共焦成像系统和方法，特别是一种线扫描共焦检眼镜的系统和方法，可广泛用于生物医学的眼科检查。

背景技术

共焦扫描技术在成像方面的成功应用，突破了传统光学成像的瓶颈，能够获得高分辨率成像，推动了光学成像检测技术的发展。近年来学者们对此技术进行了大量研究，实现了多种共焦扫描成像装置。

共焦扫描技术的光学原理如图1所示，扫描样本处于照明物镜的焦平面位置，同时保证探测器处于成像物镜的焦平面位置，即处于物镜组彼此对应的共轭位置，整个视场成像通过扫描实现，对于扫描样本非焦平面上的杂散光(虚线光束所示)不会进入探测器成像，从而获得扫描样本的高分辨率成像。

目前，在采用共焦扫描原理的产品中，以激光共焦扫描检眼镜为例，该系统采用激光光源LD照明，激光光束经照明针孔FO形成点光源，对眼睛视网膜上的每一点扫描。视网膜上的被照射点，在探测针孔CP处成像，照明针孔FO与探测针孔CP相对于物镜CL的焦平面是共轭的，视网膜焦平面外的点不会在探测针孔处成像，这样得到的共焦图像是视网膜的光学横断面，实现了高的平面分辨率，其具体结构如图2所示。这种点扫描共焦成像技术，成像效果好，但其自身存在很多缺陷：(1)光路组件多，光路复杂，系统结构大，使用不方便，不宜广泛使用；(2)同时需要水平扫描HS和垂直扫描VS两片振镜，活动部件多，不易控制；(3)点扫描的光点能量微小，需要使用光电倍增管PMT或其它弱光点探测器，得到的图像对比度低，并且帧频速度小(＜30fps)，从而造成帧内图像的视网膜抖动影像无法消除；(4)采用点扫描对眼底视网膜成像，通常需要散瞳观察，以及要求被观测者具有良好的固视能力，这些对于眼科疾病患者、老人和小孩都很困难。这些缺陷都限制了它的应用，特别是阻碍了它直接用于眼科疾病的检查。

针对于点扫描方式的种种缺陷，R.Daniel Ferguson等提出了一种线扫描激光检眼镜的方法，见专利“Line-scan laser ophthalmoscope”R.Daniel Ferguson，PatentNo：US 7,284,859B2，Oct.23，2007。该美国专利公布的装置示意图如图3所示，该装置采用激光点光源202照明，点光源的出射发散光束经过柱面透镜204和206后，形成一定宽度和长度的线光束，然后经过旋转棱镜208将其偏转出射，该线光束被扫描振镜210偏转扫描，经过物镜组212、214和216聚焦到眼底视网膜222，被视网膜222反射的成像光束从瞳孔出射，经物镜组212、214和216透射后，被扫描振镜210同步反射到旋转棱镜208，旋转棱镜208将成像光束偏转90度与入射光束垂直分离出射到达光阑224，光阑224与人眼瞳孔位置共轭，能消除瞳孔非共轭面杂散光的影响，从光阑224出射的成像光束接着被成像物镜226聚焦到线阵CCD上成像，线阵CCD与眼底视网膜位置共轭，实现了“准”共焦原理的高分辨率成像。整个系统见图3所示，虚线所示为入射光束，实线所示为视网膜反射的成像光束。

该装置采用一维线扫描对眼底视网膜成像，相比与采用点扫描的激光共焦检眼镜具有不少优点：(1)采用线光束照明眼底，只使用一面扫描振镜，活动部件数目少，系统结构小；(2)成像光束仍为线状，采用线阵CCD成像，成像光束能量大，得到的图像对比度高，且帧频大，视网膜帧内抖动大大减少；(3)采用线光束照明眼底，对固视能力无严格要求。该装置实现了“准”共焦成像高分辨率的目的，但自身仍然存在很多缺陷：(1)采用激光点光源照明，光源调节复杂，且光束能量分布不均匀，呈高斯分布；(2)对于点光源的发散光束，线光束生成装置由两个柱面透镜组成，线光束生成装置构造复杂，调节困难，而且生成的线光束质量不好；(3)线光束由柱面透镜生成，其能量分布不均匀，呈高斯分布，线光束在传播到达眼底的过程中，多次聚焦和发散，线光束质量差；(4)到达人眼的扫描光束正交与到达扫描振镜的入射光束，入射光束被振镜偏转90度后进行扫描，扫描方式复杂，不容易控制，且精度低等。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服上述现有技术的不足之处，提供一种线扫描共焦检眼镜的系统和方法，具有线光束控制简便且效果好，光路组件少，系统结构小，一维扫描方式简单，并且控制精度高和速度快，成像帧频大等优点。

本发明的技术解决方案：一种线扫描共焦检眼镜的系统，包括线光束生成模块、分光模块、扫描模块；