[发明专利]一种对视网膜内核层微细血管自适应光学成像的系统

摘要

本发明涉及眼波像差自适应校正光学成像技术中直径10微米以下视网膜微细血管的快速捕捉以及自适应像差校正的高清晰成像系统。如图所示以视觉细胞层表面作为沿光轴的基准位置；统计大量人眼的微细血管内核层公共区域及公共区域中心面相对基准位置的距离；将人眼等效于透镜，利用现有人眼光学模型仿真得出人眼有效焦距和人眼轴长之间的关系式；实测人眼轴长、代入人眼有效焦距和人眼轴长之间的关系式计算出人眼有效焦距；最后根据自适应光学成像光路的光学参数，计算出内核层公共区域中心面的像面位置，在此处设置成像相机，使被检患者在一次检测中眼睛只受到短于18ms的可见光照射，即能完成直径10μm上下的内核层微细血管清晰成像。

主权项

一种对视网膜内核层微细血管自适应光学成像的系统，其特征是：以视觉细胞层表面作为基准位置；将内核层微细血管作为被成像物体，统计大量人眼的微细血管内核层的相互交叠公共区域及公共区域中心面相对基准位置的距离d；将人眼等效于透镜，利用现有人眼光学模型仿真得出人眼有效焦距Feye和人眼轴长之间的关系式；实测人眼轴长，并将其代入上述关系式计算出因人而异的人眼有效焦距Feye；最后根据人眼参数Feye、d和视网膜内核层微细血管自适应光学成像系统中各透镜的焦距，计算出内核层公共区域中心面的像面位置，在此处设置成像相机，使受试者在一次检测中眼睛只受到短于18ms的可见光照射，即能完成自适应像差校正后的内核层中直径10μm上下的微细血管清晰成像；视网膜内核层微细血管自适应光学成像系统分为如下部分：a.基于液晶波前校正器的眼底自适应光学成像系统基于液晶波前校正器的眼底自适应光学成像系统由第一透镜(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、液晶波前校正器(6)，折轴反射镜(7)、波前探测器(8)、偏振分光棱镜(9)、成像相机(10)组成，成像相机(10)置于一个一维电控位移台上、位于第四透镜(5)的焦点处，配置视标、眼底照明光源和一台计算机；计算机中装有视网膜自适应光学成像的控制程序，其与液晶波前校正器(6)、波前探测器(8)、成像相机(10)、眼底照明光源和一维电控位移台相连接，在内核层微细血管的自适应光学成像过程中相继控制一维电控位移台的位移量、波前探测器(8)的曝光时刻与曝光时间、探测信号的处理、液晶波前校正器(6)的像差校正、成像相机(10)的曝光时刻与曝光时间；照明系统将单色光束入射到人眼(1)，从人眼(1)反射出的光束经过第一透镜(2)和第二透镜(3)成为与液晶波前校正器(6)口径匹配的平行光束，经过液晶波前校正器(6)反射、又经第二透镜(3)、折轴反射镜(7)和第三透镜(4)成为与波前探测器(8)口径匹配的平行光束，再经过一个偏振分光棱镜(9)分成反射的S偏振光束和透射的P偏振光束，其中S偏振光束进入波前探测器(8)，由波前探测器(8)将人眼(1)的像差信息探测出来，计算机对像差信息进行处理、再控制液晶波前校正器(6)对P偏振光束进行波前校正，消除像差后的P偏振光束透过偏振分光棱镜(9)、又经过第四透镜(5)聚焦于成像相机(10)，在成像相机(10)上呈现无像差的高分辨视网膜图像；b.眼底照明光源：包含成像光源和像差探测光源；选用560nm～580nm波段内的单色光源作为内核层微细血管的成像光源，像差探测光源为近红外780nm～810nm波段内的单色光；视网膜微细血管自适应光学成像系统中所用透镜均为560nm～810nm波段消色差透镜；为避免成像光源、像差探测光源与视标的波长不一样在人眼中产生色差，需要针对人眼做成像光源、像差探测光源的消色差光路设计，以使成像光束与探测光束都能在视网膜的视觉细胞层表面聚焦，且设计探测光束在眼底的照明区域直径只有45μm～55μm、成像光束在眼底的照明区域直径为200μm～350μm；c.视标：2mm～3mm直径的可见光平行光束作为视标，亮度以人眼能舒适盯视为宜；放置在距离人眼1m光程的位置处，光束导入人眼，通过调节视标的位置来改变眼球转角，使入眼的探测光束和成像光束聚焦至距离小凹中心2°～3°位置处；获得内核层微细血管的自适应像差校正光学成像步骤为：测量受试者的眼轴长，将被测者眼轴长的测量数据代入(i)式计算出被测人眼的有效焦距Feye，Feye＝0.7136l+0.1483  (i)其中l为人眼轴长，单位为毫米；再将算出的有效焦距Feye代入(ii)式，得出成像相机(10)移动到微细血管层像面的距离L；L＝(f1f4/f3)2d/Feye2  (ii)其中f1、f3和f4分别为第一透镜(2)、第三透镜(4)和第四透镜(5)的焦距，d为内核层中心面到视觉细胞表面的距离，d＝138μm；将L的测算值输入计算机中，计算机驱动一维电控平移台使成像相机(10)从第四透镜(5)的焦点处沿光轴向远离第四透镜(5)的方向移动到内核层中心面的像面处；如果被测者有超过50度近视或50度散光则需要佩戴自己的眼镜，然后将一瞳孔对准所搭建的眼底自适应光学成像光路；引入视标光束，其为2mm～3mm直径的可见光平行光束，放置在距离人眼1m光程的位置处，令视标光束的光轴在人眼前与第一透镜(2)的光轴重合导入人眼，通过调节视标的位置来改变眼球转角，以使入眼的探测光束和成像光束能聚焦至距离小凹中心2°～3°位置处，即都能到达具有微细血管的内核层位置；人眼盯视视标并能看清楚视标的简单图案；立即启动视网膜自适应光学成像的控制程序：用像差探测光源曝光，该光源的光束光轴也与第一透镜(2)的光轴重合，通过瞳孔照明眼底，曝光时间在3ms～15ms完成眼底像差探测，随即将像差探测光源切换到成像光源，曝光时间控制在5ms～18ms即可完成内核层微细血管的自适应像差校正光学成像，从探测像差开始到内核层微细血管成像结束的全程时间控制在50ms以内。