[发明专利]基于自适应光学的三差动共焦扫描眼底视网膜成像装置及成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能对视网膜高分辨成像的装置及方法，特别是一种基于自适应光学的三差动共焦扫描眼底视网膜高分辨成像方法及成像装置。

背景技术

激光共焦扫描显微镜将点光源、点物和点探测器置于彼此共轭的位置，利用扫描实现成像。其基本原理如图3所示，点光源31发出的光经过物镜32和半透半反镜33在观测样本表面34聚焦成点并反射，反射光沿原路返回，再经过半透半反镜33和集光透镜35将来自观测样本表面34的信号光导入针孔36，并在光探测器37处形成点探测。只有物镜32焦点处的信号光能通过针孔，焦点以外的光被针孔遮挡。只要对样本焦平面上的每一点进行扫描，就可以得到样本光学横断面的共焦图像，它与普通显微镜相比，显著地提高了系统的分辨率。

自适应光学(Adaptive Optics，AO)是国际上近20年来发展起来的光学新技术，它利用光电子器件实时测量像差动态畸变，用快速的电子系统进行计算和控制，用能动器件进行实时像差校正，使光学系统具有自动适应外界条件变化，始终保持良好工作状态的能力，在高分辨率成像观测中具有重要的应用。在中国专利申请号201010197028.0中介绍了一种基于自适应光学的反射式共焦扫描视网膜成像系统(adaptive opticsconfocal scanning laser ophthalmoscope，AOSLO)。AOSLO将自适应光学技术和共焦扫描成像技术结合起来，虽然能有效地提高成像分辨能力，但系统的轴向分辨能力仍不是很高。

为了改善共焦显微镜的轴向分辨能力，赵维谦等提出了三差动显微成像方法，该方法同时探测三路信号，通过对三路信号的处理改善轴向分辨率。具体实施方法参见“三差动共焦显微成像方法和装置”的中国发明专利，申请号为200410073652.4。该方法利用空间分光实现差动探测，以改善共焦显微镜的轴向分辨能力。但是，由于其非共光路结构，很难保证针孔位移量的稳定性，使用环境要求较高。并且该方法未能改善共焦显微镜的横向分辨能力。同时，该方法在弱光探测时光能利用率低，限制了其在活体视网膜成像领域的应用。

发明内容

本发明的目的是为克服上述已有技术的不足，基于自适应光学的三差动共焦扫描眼底视网膜成像方法及成像装置，并将其与自适应光学技术相结合，提供一种高分辨能力的共焦显微成像方法，从而对眼底视网膜高分辨率成像。

本发明的技术解决方案：基于自适应光学的三差动共焦扫描眼底视网膜成像装置，包括：基于自适应光学的激光共焦检眼镜(AOSLO)的光学系统和自适应光学控制系统(29)，针孔轴向微位移驱动装置(28)、针孔轴向微位移装置(20)、光探测处针孔(21)、光探测装置(22)、信号同步装置(23)、数据采集装置(24)和数据处理装置(25)；将光探测处针孔(21)固定在针孔轴向微位移装置(20)一端上，针孔轴向微位移装置(20)另一端固定在基板(30)上，由信号同步装置(23)控制针孔轴向微位移驱动装置(28)发出驱动信号，驱动针孔轴向微位移装置(20)带动光探测处针孔(21)沿轴向移动，由信号同步装置(23)对基于自适应光学的激光共焦检眼镜(AOSLO)的光学系统和自适应光学控制系统(29)中的X方向扫描镜(8)和Y方向扫描镜(11)的扫描信号、针孔轴向微位移驱动装置(28)的驱动信号、数据采集装置(24)的触发信号进行同步；当光探测处针孔(21)移动完成后，逐点扫描视网膜(17)，同时数据采集装置(24)采集图像，当采集完一帧图像后，信号同步装置(23)控制针孔轴向微位移驱动装置(28)产生驱动信号，控制针孔轴向微位移装置(20)移动光探测处针孔(21)轴向位置，再采集图像，光探测处针孔(21)分别在基于自适应光学的激光共焦检眼镜(AOSLO)的光学系统和自适应光学控制系统(29)中的收集透镜(19)焦点处、焦后u_m处和焦前u_m处时，依次采集眼底视网膜图像I₁(v，u，0)、I₂(v，u，-u_m)和I₃(v，u，+u_m)，信号同步装置(23)控制针孔轴向微位移驱动装置(28)产生的周期驱动信号f_d(t)为：