[发明专利]一种波前调制暗场自适应光学视网膜成像仪

说明书

技术领域

本发明涉及光学视网膜成像仪的技术领域，具体涉及一种波前调制暗场自适应光学视网膜成像仪。

背景技术

自人眼像差中除了含有离焦、散光等低阶像差外，还含有不可忽略的高阶像差组分。目前普通的商业化眼底相机等眼科设备只能够静态的补偿低阶人眼像差，故整体光学分辨率不能达到衍射极限水平。自适应光学技术恰好弥补了此缺陷，直接推动了高分辨率眼底成像技术的发展。

国外的David Williams、Donald Miller、Pablo Artal等研究团队及国内中国科学院光电技术研究所采用基于自适应光学技术的显微成像系统先后获得了活体眼底视网膜小视场、高分辨率图像并实现了动态成像。中科院光电所在这方面做了大量有意义的工作。中国专利CN1282564，CN1282565，CN1306796，CN13067967等介绍了几种人眼视网膜自适应光学成像系统。以上系统都是采用自适应光学技术来实现接近衍射极限的活体人眼视网膜高分辨力成像。然而，在现有的接近衍射极限的高分辨率成像条件下，人眼视网膜的十多层结构，仍然只能观察到其中的三层，其它各层还是无法观察到；而且对于一些有疾病的人眼这三层结构也无法观察到。这主要是因为人眼视网膜中其它相邻层之间的折射率差异很小，属于低对比度物体，而且在相邻层光强相对很强的情况下像将被淹没；对于有疾病的眼底由于疾病的存在可能会影响人眼的光学系统浑浊或者视网膜病变，当观察视网膜层结构时对于成像对比度也提出了更高的要求。

暗场成像技术以其能提高成像对比度而被广泛应用于各个领域。因此将暗场成像技术引入眼底视网膜成像领域能够解决以上问题。通过将暗场成像技术和自适应光学技术结合能够同时提高视网膜成像的分辨率和对比度。

发明内容

鉴于以上想法，本发明的目的在于提供一种采用波前调制暗场技术提高视网膜图像的对比度，采用自适应光学技术提高成像分辨率的波前调制暗场自适应光学视网膜成像仪。

本发明采用的技术方案为：一种波前调制暗场自适应光学视网膜成像仪，其特征在于：该成像仪包含波前调制子系统和匹配滤波子系统：其中波前调制子系统包括波前调制器和控制装置，用于调制瞳面波前；匹配滤波子系统包括匹配滤波器，该匹配滤波器采用匹配滤波光阑，用于焦面滤波。

其中，所述的波前调制器在系统中瞳面的光学共轭位置处放置。

其中，所述的匹配滤波光阑在系统中波前调制器之后的焦面位置处，其作用为焦面匹配滤波和滤除视网膜特定层的衍射光，实现对视网膜该层的暗场成像。

其中，所述波前调制器是从可形变反射镜空间光调制器(DMD)、液晶空间光调制器、磁光空间光调制器、多量子阱空间光调制器、声光空间光调制器、衍射光学元件中选择的。

其中，所述的波前调制子系统是通过波前调制器调制瞳面的光强分布实现光瞳的切趾，改变来自视网膜特定层的衍射光分布，使该层在焦面的光强分布向零级区域集中。这里瞳面的切趾函数是根据不同层的结构通过计算和优化得到的。

其中，所述的匹配滤波子系统是与波前调制子系统配合的，波前调制子系统改变来自视网膜特定层的衍射光分布，使该层在焦面的光强分布向零级区域集中；同时，在焦面上加入匹配滤波子系统滤除该层的零级区域衍射光，不对与来自其它层的成像光进行抑制或抑制较小，从而实现对其它层的高对比度成像，即暗场成像。因此，匹配滤波光阑的尺寸对应于瞳面调制后的焦面衍射的艾利斑尺寸量级。

其中，所述的匹配滤波子系统如果被移除，则本系统可以实现另一个工作模式：通过瞳面调制实现特定层在焦面的衍射分布向零级集中，经过后面的光学系统成像，提高了特定层的成像对比度。

本发明与现有技术相比所具有的优点：

(1)、本发明采用波前调制器和匹配滤波光阑分别进行瞳面调制和焦面滤波，实现了眼底视网膜特定层的暗场成像，提高了其相邻层的对比度。

(2)、本发明采用波前校正器和波前调制器分别校正人眼像差和调制瞳面波前，可以同时实现视网膜的高分辨力和高对比度成像。

(3)、本发明采用可编程的波前调制器，可以对瞳面进行不同形式的调制，通过对比可以选择最优的瞳面变迹。

附图说明

图1为本发明的波前调制暗场自适应光学视网膜成像仪的结构框图；

图2为本发明的波前调制暗场自适应光学视网膜成像仪的原理示意图；

图3为一个具体实例的瞳面波前调制前后焦面光强分布变化的示意图；

图4为一个具体实例的波前调制暗场与明场条件下点源对应的像面光强分布的示意图。