專利名稱：：一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于人體成像
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地，涉及一種活體人眼視網(wǎng)膜高分辨率顯微成像裝置，特別是以多通道連續(xù)動(dòng)態(tài)成像為特點(diǎn)，并輔有光學(xué)變焦功能的活體人眼視網(wǎng)膜高分辨率顯微成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：視網(wǎng)膜成像對(duì)于醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷有很重要的價(jià)值。此前，數(shù)字化眼底相機(jī)、共焦掃描檢眼鏡等醫(yī)院現(xiàn)役眼科儀器設(shè)備僅能夠獲取較大視場(chǎng)的視網(wǎng)膜圖像，而活體視網(wǎng)膜顯微成像分辨力由于受制于人眼屈光系統(tǒng)像差，特別是高階像差的影響，一直沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。1997年，Liang、DavidWilliams等采用自適應(yīng)光學(xué)變形鏡校正了活體人眼的波前像差，第一次得到了接近衍射極限的高分辨率視網(wǎng)膜圖像。發(fā)展至今，使用結(jié)合自適應(yīng)光學(xué)的方法進(jìn)行視網(wǎng)膜成像已經(jīng)成為前沿?zé)狳c(diǎn)之一。國(guó)內(nèi)方面，同類儀器設(shè)備研制起步稍晚于國(guó)外，中科院光電所于2000年成功研制出視網(wǎng)膜高分辨率觀測(cè)用的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，隨后在國(guó)家863計(jì)劃和自然科學(xué)基金資助下率先將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整合實(shí)現(xiàn)儀器化。相關(guān)工作可參見中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枴?00420060167.9”、中國(guó)專利公開號(hào)“2728418Y”、中國(guó)專利公開號(hào)“2728419Y”、中國(guó)專利公開號(hào)“1282564A”以及論文"Asmalladaptiveopticalsystemontableforhumanretinalimaging，，,YudongZhang,LingNingetal.,Proc.ofthe3rdinternationalworkshoponadaptiveopticsforindustryandmedicine，97-104，2001。上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)均為單幀成像，相機(jī)本次曝光和下次曝光之間間隔較長(zhǎng)時(shí)間，不支持對(duì)眼底視網(wǎng)膜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和連續(xù)拍攝。中科院光電所張雨東等人隨后在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮椤?00910149434.7”的專利中提出了一種活體人眼視網(wǎng)膜動(dòng)態(tài)成像儀，該儀器基于光學(xué)全場(chǎng)成像原理，強(qiáng)調(diào)連續(xù)動(dòng)態(tài)拍攝，用于獲取活體人眼視網(wǎng)膜實(shí)時(shí)視頻或動(dòng)態(tài)圖像序列。然而，綜上所述成像系統(tǒng)或裝置，每次成像時(shí)僅使用準(zhǔn)單色光進(jìn)行照明眼底，黑白相機(jī)進(jìn)行采集，獲得的是視網(wǎng)膜組織的灰度圖像。就實(shí)際效果而言，存在以下這樣幾個(gè)缺陷(1)忽略了視網(wǎng)膜組織豐富的光譜信息和偏振信息，而這些信息對(duì)于表征組織生理參數(shù)具有重要價(jià)值；(2)當(dāng)需要對(duì)多種微細(xì)結(jié)構(gòu)(如三色錐細(xì)胞、毛細(xì)血管等)進(jìn)行觀察時(shí)，由于目標(biāo)具有不同的反射率和吸收率特性，通常是無法預(yù)知的，因此單一的照明成像波長(zhǎng)無法使圖像對(duì)比度達(dá)到最佳；(3)雖然有人采用分時(shí)照明、后期合成的方法作為一種改進(jìn)方案，然而快速切換光源參數(shù)相對(duì)比較麻煩，系統(tǒng)體積和復(fù)雜程度很難得到控制；此外，更關(guān)鍵的是，各個(gè)照明條件下串行成像受限于曝光時(shí)間和成像幀頻(目前最多只能達(dá)到幾十Hz左右)，故難以避免因視網(wǎng)膜固有生理顫動(dòng)造成的圖像配準(zhǔn)困難，事實(shí)上，前后兩幀圖像甚至可能毫不相關(guān)，因此，這種方案在實(shí)際使用過程中無論是從質(zhì)量還是從效率來說都還無法讓人滿意。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變焦多通道活體人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，采用多通道并行成像方式，同時(shí)記錄關(guān)于同一目標(biāo)反映不同光譜或偏振信息的多幅圖像，據(jù)此再進(jìn)一步作計(jì)算機(jī)圖像處理，從而實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)的效果。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種變焦多通道活體人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，包括照明子系統(tǒng)，在控制裝置的控制下發(fā)出脈沖形式的照明光，該照明光沿著第一光路入射到人眼視網(wǎng)膜上，并被反射從而形成成像光，其中成像光沿著第二光路傳播至變焦模塊；變焦模塊，位于第二光路中，用于改變系統(tǒng)整體有效焦距，從而對(duì)視網(wǎng)膜各個(gè)深度區(qū)域進(jìn)行調(diào)焦成像，并導(dǎo)致不同的放大率和視場(chǎng)；多通道成像模塊，位于第二光路中，對(duì)于傳播而至的成像光束，先經(jīng)過分光形成N條光路，各個(gè)同源子光束經(jīng)過濾光和空間排布，最終同時(shí)聚焦在同一光電探測(cè)器靶面上不同位置，形成N個(gè)孿生像，其中N是大于等于2的自然數(shù)；控制裝置，與控制照明子系統(tǒng)、變焦模塊以及多通道成像模塊相連，適合于產(chǎn)生一組信號(hào)來指揮協(xié)調(diào)各部分工作，使得照明子系統(tǒng)產(chǎn)生脈沖光經(jīng)第一光路照射人眼，由視網(wǎng)膜組織微細(xì)結(jié)構(gòu)反射后形成成像光，成像光沿著第二光路傳播，最后被光電探測(cè)器同步接收，直接采集獲得活體人眼視網(wǎng)膜實(shí)時(shí)視頻或圖像序列，其中每一原始幀包含關(guān)于同一目標(biāo)的多個(gè)孿生像，對(duì)應(yīng)攜帶著目標(biāo)不同的光譜信息或偏振信息，這些原始數(shù)據(jù)可進(jìn)一步采用圖像處理技術(shù)進(jìn)行分析加工，例如將多個(gè)子圖像進(jìn)行融合，得到目標(biāo)的合成彩色圖像，也可以將任意子圖像對(duì)進(jìn)行對(duì)比相減，得到目標(biāo)反射吸收譜的差異。優(yōu)選地，上述變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)還可以包括自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)，用于對(duì)沿第二光路傳播的成像光進(jìn)行自適應(yīng)光學(xué)像差校正以提高成像的分辨率，該自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)包括信標(biāo)光源，其發(fā)出的信標(biāo)光被耦合為沿第一光路傳播，從而入射到視網(wǎng)膜上，在眼底形成一個(gè)可供人眼波前像差探測(cè)的信標(biāo)；波前傳感器，接收沿第二光路傳播的視網(wǎng)膜反射的信標(biāo)光，對(duì)信標(biāo)光的波前進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果送入控制裝置，再由控制裝置根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果得到校正信號(hào)；以及波前校正器，設(shè)置在第二光路中，以根據(jù)校正信號(hào)，對(duì)沿第二光路傳播的成像光進(jìn)行像差校正，特別是對(duì)高階像差進(jìn)行校正。所述波前校正器為反射型或透射型，包括分塊鏡面變形鏡、連續(xù)鏡面變形鏡、雙壓電陶瓷變形鏡、電致伸縮陶瓷變形鏡、微機(jī)械薄膜變形鏡、表面微機(jī)械變形鏡、液晶波前位相調(diào)制器件之一。優(yōu)選地，控制裝置可以包括系統(tǒng)電路，所述系統(tǒng)電路包括波前處理電路模塊，根據(jù)波前傳感器檢測(cè)到的波前，計(jì)算校正信號(hào)；信號(hào)發(fā)生電路模塊，產(chǎn)生用于控制照明子系統(tǒng)的調(diào)制信號(hào)、協(xié)調(diào)照明子系統(tǒng)和光電探測(cè)器工作的同步信號(hào)以及控制變焦模塊的變焦信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路模塊，根據(jù)校正信號(hào)驅(qū)動(dòng)波前校正器對(duì)像差進(jìn)行校正，根據(jù)調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)照明系統(tǒng)來產(chǎn)生脈沖光，以及根據(jù)變焦信號(hào)控制變焦模塊。在本發(fā)明中，所述變焦模塊，包含至少2個(gè)光組，可以通過改變光組間距離，從而改變整體光學(xué)系統(tǒng)的光焦度，即實(shí)現(xiàn)變焦；也可以通過插入、移除或輪替光組，從而改變整體光學(xué)系統(tǒng)的光焦度，即實(shí)現(xiàn)變焦。優(yōu)選地，變焦模塊可以包括固定透鏡組、移動(dòng)透鏡組以及平移臺(tái)，其中移動(dòng)透鏡組固定于平移臺(tái)上，平移臺(tái)在控制裝置發(fā)出的變焦信號(hào)控制之下帶著移動(dòng)透鏡組移動(dòng)，相對(duì)于平移臺(tái)起始位置，當(dāng)移動(dòng)透鏡組靠近或者遠(yuǎn)離固定透鏡組移動(dòng)時(shí)，可對(duì)視網(wǎng)膜不同深度區(qū)域進(jìn)行調(diào)焦，此時(shí)系統(tǒng)成像的放大率和視場(chǎng)亦不相同。為了方便與多通道成像模塊級(jí)聯(lián)，變焦模塊內(nèi)部光路中存在過渡的中間像面。在移動(dòng)變焦過程中，中間像面的位置保持不變。在本發(fā)明中，所述多通道成像模塊，包括分光元件，可以是分光鏡、光柵、光楔或棱鏡之一；包括濾光元件，用于對(duì)子光束進(jìn)行光譜濾波，如干涉濾光片；或者用于對(duì)子光束進(jìn)行偏振態(tài)濾波，如偏振片、波片、電光晶體；還包括成像透鏡和光電探測(cè)器，所述的光電探測(cè)器為高靈敏度的二維面陣圖像探測(cè)器，優(yōu)選地，是支持外同步曝光的CCD相機(jī)，包括ICCD相機(jī)、EBCCD相機(jī)、EMCCD相機(jī)之一。下面將重點(diǎn)對(duì)多通道成像模塊作進(jìn)一步說明。采用本發(fā)明拍攝受試者眼底視網(wǎng)膜時(shí)，經(jīng)過自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)(校正人眼高階像差)和變焦模塊(物面調(diào)焦，并部分補(bǔ)償人眼離焦像差)作用以后，已可得到較為完善的中間像。所述多通道成像模塊作為一個(gè)固定放大倍率的光組，將中間像再次成像于光電探測(cè)器靶面，形成一物多像的獨(dú)特共軛關(guān)系，其原理在于在多通道成像模塊內(nèi)部，中間像由于準(zhǔn)直重新變?yōu)槠叫谐上窆?，被位于瞳面的分光元件分光，然后?jīng)過輔助光學(xué)元件調(diào)整形成N條在空間上呈對(duì)稱陣列形式錯(cuò)落分布的光路，N個(gè)濾光元件布置在這些平行光路之中，因此，穿過濾光元件后的N條光束實(shí)際上各自攜帶了物的一部分信息，透鏡將這些同源光束全部會(huì)聚在光電探測(cè)器光敏面上，對(duì)應(yīng)N個(gè)子區(qū)域同時(shí)曝光成像，這樣，光電探測(cè)器所采集獲得的每一原始數(shù)據(jù)幀中均包含關(guān)于同一目標(biāo)的N個(gè)孿生像，卻反映不同的光譜或偏振態(tài)信息，構(gòu)成所謂的N個(gè)成像通道；結(jié)果送至控制裝置進(jìn)一步作計(jì)算機(jī)圖像處理之后再輸出顯不。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，使用了必要的設(shè)計(jì)和標(biāo)定手段，例如部分透鏡光學(xué)元件采用復(fù)消色差設(shè)計(jì)減輕色差，人眼的色差亦有所考慮；對(duì)各個(gè)成像通道進(jìn)行測(cè)試，保證各個(gè)通道光程相等；通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物(鑒別率板)實(shí)際成像，標(biāo)定各個(gè)通道圖像配準(zhǔn)關(guān)系和光電探測(cè)器靶面響應(yīng)缺陷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明采用多通道并行成像方式，同時(shí)記錄關(guān)于同一目標(biāo)反映不同光譜或偏振信息的多幅圖像，據(jù)此再進(jìn)一步作計(jì)算機(jī)圖像處理，從而實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)的效果；而且本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一次曝光可以得到多個(gè)不同波長(zhǎng)或偏振態(tài)的圖像，在相同的拍攝時(shí)間下不僅獲取了以往所忽略的信息，工作效率也大幅提高。(2)本發(fā)明還包括自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)校正人眼高階像差，達(dá)到接近衍射極限的光學(xué)分辨率，實(shí)現(xiàn)對(duì)活體人眼視網(wǎng)膜的顯微觀察。(3)本發(fā)明除了繼承專利申請(qǐng)?zhí)枴?00910149434.7”中所述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)連續(xù)成像的優(yōu)點(diǎn)以外，由于采用了與發(fā)明目的相適應(yīng)的光學(xué)變焦模塊(取代以往的移動(dòng)光電探測(cè)器方法)，可在成像過程中隨需選擇視網(wǎng)膜感興趣深度區(qū)域進(jìn)行調(diào)焦，視場(chǎng)和放大率等指標(biāo)參數(shù)相應(yīng)改變，因此整體功能更加完善，操作更加簡(jiǎn)便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。(4)本發(fā)明多通道成像光路呈對(duì)稱布局，由同一透鏡會(huì)聚各個(gè)子光束成像在同一探測(cè)器上，結(jié)構(gòu)體積相對(duì)緊湊，此外，光學(xué)加工誤差因?yàn)閷?duì)稱所以可以做到等同影響，其它系統(tǒng)誤差也很容易通過標(biāo)定手段排除，特別有利于實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)和融合。需要指出的是，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是以縮小視場(chǎng)、細(xì)分光能為代價(jià)的，所幸顯微成像視場(chǎng)本身就很小，經(jīng)過靶面劃分后的像素?cái)?shù)目仍然能夠滿足高分辨成像采樣要求；在N不大的情況下，分光后的光能也能夠符合成像靈敏度要求。將來隨著探測(cè)器性能(特別是像素?cái)?shù)目、靈敏度)及圖像處理速度提高，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)將更加明顯。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦多通道活體人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦模塊和雙通道成像系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙通道成像系統(tǒng)的成像結(jié)果示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制裝置的示意圖。具體實(shí)施例方式如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種變焦多通道活體人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)包括照明子系統(tǒng)對(duì)、變焦模塊8、多通道成像模塊9以及由系統(tǒng)電路21和PC機(jī)22組成的控制裝置25，由圖中虛線框所示。在本發(fā)明中，照明子系統(tǒng)M在控制裝置25的控制下發(fā)出脈沖形式的照明光。為此，照明子系統(tǒng)對(duì)可包括發(fā)出連續(xù)光的照明光源1、以及對(duì)照明光源1發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)制從而形成脈沖光的光開關(guān)3。如果照明光源1本身為脈沖式光源，光開關(guān)3不是必須的。可選地，照明子系統(tǒng)M還可包括濾光片2，用于對(duì)照明光源1發(fā)出的光進(jìn)行光譜選擇濾波。如果照明光源1本身是單色光源(例如激光器)，那么相應(yīng)需要多個(gè)波長(zhǎng)光源光束合成輸出，濾光片2不是必須的。在本發(fā)明中，優(yōu)選地使用非相干光進(jìn)行照明，如果照明光源1為相干光源如激光器時(shí)，照明子系統(tǒng)M優(yōu)選地還包括光束調(diào)整模塊4，用于退化光束相干性。如果照明光源1本身為非相干光源，則光束調(diào)整模塊4不是必須的。這里需要指出的是，圖1中所示照明子系統(tǒng)M中的部件2、3、4的相對(duì)位置關(guān)系僅僅是示意性的。比如，照明光源1發(fā)出的光可以先通過光束調(diào)整模塊4進(jìn)行消相干，然后再通過光開關(guān)3對(duì)該非相干光進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生脈沖光。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以想到其他設(shè)置方式。如上構(gòu)成的照明子系統(tǒng)24，其發(fā)出的照明光沿著第一光路傳播進(jìn)而入射人眼10。如圖1所示，在第一光路中設(shè)有反射鏡15和分光鏡18，照明光依次經(jīng)反射鏡15、分光鏡18反射后進(jìn)入人眼10。需要指出的是，圖1所示的第一光路僅僅是示意性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到利用反射鏡、棱鏡、透鏡、分光鏡等光束控制元件來不同地設(shè)置第一光路。照明光入射人眼10后，被眼底視網(wǎng)膜層反射，反射光沿著第二光路傳播直至被多通道成像模塊9接收，從而獲得視網(wǎng)膜的像。如圖1所示，在第二光路中設(shè)有分光鏡19、擴(kuò)束光組12、縮束光組13、反射鏡16、反射鏡17，通過這些光學(xué)元件的透射/反射作用，眼底反射光(成像光)最終通過變焦模塊8進(jìn)入多通道成像模塊9。需要指出的是，圖1所示的第二光路僅僅是示意性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到利用反射鏡、棱鏡、透鏡、分光鏡等光束控制元件來不同地設(shè)置第二光路。根據(jù)圖2所示，給出了本發(fā)明變焦模塊8和多通道成像模塊9的一個(gè)具體實(shí)施例，其中變焦模塊8包括固定透鏡組81、移動(dòng)透鏡組82和平移臺(tái)83。移動(dòng)透鏡組82固定在平移臺(tái)83上，平移臺(tái)83在控制裝置25的變焦信號(hào)控制之下移動(dòng)移動(dòng)透鏡組82，改變整體光學(xué)系統(tǒng)焦距。變焦模塊8與多通道成像模塊9級(jí)聯(lián)，內(nèi)部光路中存在過渡的中間像面。在移動(dòng)變焦過程中，中間像面的位置保持不變。根據(jù)圖2所示，多通道成像模塊9主要由分光元件93、成像透鏡98和CXD相機(jī)99組成。從光學(xué)角度看，它本質(zhì)上是一個(gè)固定放大倍率的光組，將中間像再次成像于光電探測(cè)器靶面，并形成一物多像的獨(dú)特共軛關(guān)系。在多通道成像模塊9內(nèi)部，視場(chǎng)光闌91位于中間像面處，其形狀大小直接與CXD相機(jī)99靶面尺寸、放大率和通道數(shù)N有關(guān)。中間像由準(zhǔn)直透鏡92準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄?，然后被位于瞳面處的分光元?3分光，一部分光被反射，再經(jīng)反射鏡94反射，濾光片971濾光，通過成像透鏡98成像到CXD相機(jī)99上；另一部分透射，依次經(jīng)反射鏡95、反射鏡96反射，濾光片972濾光后，通過成像透鏡98也成像到CXD相機(jī)99上。CXD相機(jī)99在控制裝置25的同步信號(hào)控制下，配合照明子系統(tǒng)M連續(xù)拍攝人眼10眼底視網(wǎng)膜，由于事先調(diào)整了反射鏡94、反射鏡95和反射鏡96的方向，成像到同一相機(jī)靶面上的2個(gè)孿生像相鄰而不重疊，而光強(qiáng)則取決于濾光片971和濾光片972，反映目標(biāo)不同光譜特性，成像結(jié)果如圖3所示。原始數(shù)據(jù)送至PC機(jī)22可進(jìn)一步采用圖像處理技術(shù)進(jìn)行分析加工，例如將多個(gè)子圖像進(jìn)行融合，得到目標(biāo)的合成彩色圖像；也可以將任意子圖像對(duì)進(jìn)行對(duì)比相減，得到目標(biāo)反射吸收譜的差異總之，獲取更加豐富信息，改善圖像效果。圖2所示的雙通道成像系統(tǒng)(即N=幻僅僅是一個(gè)示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過上述相同的方法擴(kuò)展到更多個(gè)通道的成像系統(tǒng)。此外，所述濾光元件除了在實(shí)施例中用于對(duì)子光束進(jìn)行光譜濾波，還可以替換為偏光元件對(duì)子光束進(jìn)行偏振態(tài)濾波，如偏振片、波片、電光晶體。當(dāng)然，通道數(shù)越多，或者采用偏振成像，都將使系統(tǒng)更加復(fù)雜。為了對(duì)整體像差(主要針對(duì)人眼屈光系統(tǒng)自身高階像差)進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，根據(jù)本發(fā)明的一種變焦多通道活體人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)還包括自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)23。例如，如圖1所示，該自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)23包括信標(biāo)光源5、波前傳感器6、波前校正器7。具體地，信標(biāo)光源5發(fā)出信標(biāo)光，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡11準(zhǔn)直，然后由分光鏡18(反射)而耦合到第一光路，接著，信標(biāo)光沿著第一光路入射到人眼10中，在眼底形成一個(gè)可供人眼波前像差探測(cè)的信標(biāo)。信標(biāo)光被人眼10眼底反射，這樣，當(dāng)光束從人眼10出射時(shí)便攜帶有人眼屈光系統(tǒng)像差信息，反射的信標(biāo)光于分光鏡19處透射，沿著第二光路傳播。在第二光路中，另外設(shè)置有分光鏡20，沿第二光路傳播至此處的信標(biāo)光發(fā)生反射，通過光束口徑匹配光組14后進(jìn)入波前傳感器6。波前傳感器6對(duì)接收到的反射信標(biāo)光的波前(攜帶有像差信息)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果送入控制裝置25。波前校正器7設(shè)置在第二光路中，用于根據(jù)來自控制裝置25的校正信號(hào)，實(shí)時(shí)補(bǔ)償人眼10自身像差對(duì)成像光束的影響。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各部件的控制，控制裝置25由系統(tǒng)電路21和PC機(jī)22聯(lián)合組成，其中系統(tǒng)電路21可包括(參照?qǐng)D4)波前處理電路模塊211，用于對(duì)從波前傳感器6送來的信號(hào)進(jìn)行處理，以實(shí)時(shí)計(jì)算校正信號(hào)，并可將中間結(jié)果發(fā)送到PC機(jī)22以便分析得到全眼屈光系統(tǒng)波像差；信號(hào)發(fā)生電路模塊212，產(chǎn)生針對(duì)照明子系統(tǒng)例如，光開關(guān)3)的調(diào)制信號(hào)、協(xié)調(diào)光開關(guān)3和多通道成像模塊9(例如，CCD相機(jī)99)的同步信號(hào)以及控制變焦模塊8的變焦信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路模塊213，用于根據(jù)調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)照明子系統(tǒng)例如光開關(guān)3工作以產(chǎn)生脈沖光；根據(jù)校正信號(hào)，驅(qū)動(dòng)波前校正器7工作；另外還根據(jù)變焦信號(hào)，驅(qū)動(dòng)變焦模塊例如平移臺(tái)83移動(dòng)從而改變焦距。應(yīng)該注意，控制裝置25的這些功能可通過不同的模塊來實(shí)現(xiàn)；這些模塊可以以硬件、軟件或其組合的形式予以實(shí)現(xiàn)。以下，將描述如上構(gòu)成的變焦多通道活體人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)的操作過程。在包括自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)23的情況下，在儀器啟動(dòng)之后，首先進(jìn)行自適應(yīng)光學(xué)像差校正。信標(biāo)光源5發(fā)出信標(biāo)光，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡11準(zhǔn)直，且經(jīng)分光鏡18反射，耦合到第一光路中，并傳播進(jìn)入人眼10。眼底視網(wǎng)膜反射信標(biāo)光出射人眼10以后，沿第二光路傳播，具體地，反射信標(biāo)光在分光鏡19處透射，接著經(jīng)擴(kuò)束光組12后被設(shè)置于該第二光路中的波前校正器7反射，然后經(jīng)過縮束光組13，后被反射鏡16反射，于分光鏡20處再次反射，從而離開第二光路，通過光束口徑匹配光組14，最終進(jìn)入波前傳感器6進(jìn)行光斑質(zhì)心偏移量的探測(cè)，探測(cè)數(shù)據(jù)送入系統(tǒng)電路21處理得到波前斜率。一方面PC機(jī)22根據(jù)所得的波前斜率復(fù)原出全眼屈光系統(tǒng)波像差，另一方面系統(tǒng)電路21對(duì)波前斜率作進(jìn)一步計(jì)算，求出相應(yīng)校正此波像差所需施加的校正信號(hào)，并將其放大后驅(qū)動(dòng)波前校正器7實(shí)時(shí)補(bǔ)償因人眼10像差而畸變的光束波前，使成像系統(tǒng)始終保持接近衍射極限分辨率的最佳狀態(tài)。完成像差校正之后，系統(tǒng)電路21維持自適應(yīng)系統(tǒng)23繼續(xù)工作并通知PC機(jī)22，儀器隨即開始成像。系統(tǒng)電路21中的波前處理模塊211先向信號(hào)發(fā)生電路模塊212發(fā)出選通信號(hào)，由信號(hào)發(fā)生電路模塊212產(chǎn)生光開關(guān)3的調(diào)制信號(hào)以及協(xié)調(diào)光開關(guān)3和CCD相機(jī)99的同步信號(hào)。該調(diào)制信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路模塊213調(diào)理放大后加載到光開關(guān)3，光開關(guān)3由初始的關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨控制信號(hào)工作。于是，照明光源1發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)光開關(guān)3調(diào)制成為脈沖光，然后該脈沖光被耦合進(jìn)入第一光路。具體地，該脈沖光經(jīng)反射鏡15反射，穿過分光鏡18，再經(jīng)分光鏡19反射，從而進(jìn)入人眼10，照射眼底。眼底反射光亦沿著第二光路傳播，直至分光鏡20處透射，然后經(jīng)反射鏡17反射，進(jìn)入變焦模塊8。變焦模塊8根據(jù)信號(hào)發(fā)生電路模塊212產(chǎn)生的變焦信號(hào)來改變焦距，具體地是變焦信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路模塊213驅(qū)動(dòng)平移臺(tái)83運(yùn)行，改變固定透鏡組81和移動(dòng)透鏡組82之間的距離，從而改變系統(tǒng)的光焦度，需要補(bǔ)充說明的是，此處光學(xué)變焦可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的一是物面調(diào)焦，并以不同成像放大率和視場(chǎng)成像；二是部分補(bǔ)償人眼離焦像差，減輕受試者屈光不正帶來的影響。經(jīng)過自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)23和變焦模塊8作用以后，已可得到較為完善的中間像。多通道成像模塊9再按照前述的工作原理將中間像再次成像于CXD相機(jī)99的光敏面。由于CCD相機(jī)99接收控制裝置25發(fā)出的同步信號(hào)與光開關(guān)3進(jìn)行關(guān)聯(lián)，CCD相機(jī)99采用同步序列曝光工作模式，一段時(shí)間內(nèi)快速連續(xù)采集多幀眼底視網(wǎng)膜高分辨率圖像，并傳送給PC機(jī)22處理后顯示，從而實(shí)現(xiàn)空間上多通道、時(shí)間上連續(xù)動(dòng)態(tài)的高分辨率顯微成像。提供以上實(shí)施例僅僅是為了描述本發(fā)明的目的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。不脫離本發(fā)明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于包括照明子系統(tǒng)、變焦模塊、多通道成像模塊、控制裝置和自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)，其中所述照明子系統(tǒng)，在控制裝置的控制下發(fā)出脈沖形式的照明光；所述照明光經(jīng)第一光路照射人眼，由人眼視網(wǎng)膜組織反射后形成成像光；所述成像光沿第二光路傳播至變焦模塊；所述變焦模塊，位于第二光路中，在控制裝置的控制下，改變成像系統(tǒng)整體有效焦距，從而對(duì)視網(wǎng)膜各個(gè)深度區(qū)域進(jìn)行調(diào)焦成像，并導(dǎo)致不同的放大率和視場(chǎng)；所述多通道成像模塊，位于第二光路中，置于所述變焦模塊之后，對(duì)通過變焦模塊的成像光采取分光形成N條光路，各個(gè)同源子光束經(jīng)過濾光和空間排布，最終同時(shí)聚焦在多通道成像模塊的同一光電探測(cè)器靶面上不同位置，形成N個(gè)孿生像；其中N是大于等于2的自然數(shù)；所述控制裝置，產(chǎn)生一組信號(hào)來控制照明子系統(tǒng)、變焦模塊、多通道成像模塊，協(xié)調(diào)照明子系統(tǒng)和多通道成像模塊同步工作，對(duì)受試者眼底進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)成像，獲得視網(wǎng)膜實(shí)時(shí)視頻或圖像序列，其中每一原始數(shù)據(jù)幀均包含關(guān)于同一目標(biāo)的多個(gè)孿生像；所述自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)，用于對(duì)人眼高階像差進(jìn)行校正以提高分辨率，實(shí)現(xiàn)活體視網(wǎng)膜顯微成像，所述自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)包括信標(biāo)光源，其發(fā)出的信標(biāo)光被耦合為沿第一光路傳播，從而入射到視網(wǎng)膜上，在眼底形成一個(gè)可供人眼波前像差探測(cè)的信標(biāo)；波前傳感器，接收沿第二光路傳播的視網(wǎng)膜反射的信標(biāo)光，對(duì)信標(biāo)光的波前進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果送入控制裝置，再由控制裝置根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果得到校正信號(hào)；以及波前校正器，設(shè)置在第二光路中，以根據(jù)校正信號(hào)，對(duì)疊加有人眼像差的成像光進(jìn)行校正。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于所述波前校正器為反射型或透射型，包括分塊鏡面變形鏡、連續(xù)鏡面變形鏡、雙壓電陶瓷變形鏡、電致伸縮陶瓷變形鏡、微機(jī)械薄膜變形鏡、表面微機(jī)械變形鏡、液晶波前位相調(diào)制器件之一。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于所述變焦模塊包含至少2個(gè)光組，可以通過改變光組間距離，從而改變整體光學(xué)系統(tǒng)的光焦度，即實(shí)現(xiàn)變焦；也可以通過插入、移除或輪替光組，從而改變整體光學(xué)系統(tǒng)的光焦度，即實(shí)現(xiàn)變焦。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于所述多通道成像模塊包括分光元件、濾光元件、成像透鏡和光電探測(cè)器；成像光經(jīng)過分光和濾光以后所形成的N路光在空間上呈對(duì)稱陣列形式錯(cuò)落分布，成像透鏡將這些同源光束全部聚焦，在控制裝置的控制下，由光電探測(cè)器同時(shí)接收，對(duì)應(yīng)原始數(shù)據(jù)幀中包含關(guān)于同一目標(biāo)的N個(gè)孿生像，卻各自代表不同的光譜或偏振態(tài)信息，構(gòu)成N個(gè)成像通道；結(jié)果送至控制裝置進(jìn)一步作計(jì)算機(jī)圖像處理。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于所述分光元件是分光鏡、光柵、光楔或棱鏡之一。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于所述濾光元件用于對(duì)子光束進(jìn)行光譜濾波，可以是干涉濾光片、二向色濾光片之一；或者用于對(duì)子光束進(jìn)行偏振態(tài)濾波，可以是偏振片、波片、電光晶體之一。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于所述光電探測(cè)器為支持外同步曝光的CXD相機(jī)，包括ICXD相機(jī)、EBCXD相機(jī)、EMCXD相機(jī)之一。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置包括系統(tǒng)電路，所述系統(tǒng)電路包括波前處理電路模塊，根據(jù)波前傳感器檢測(cè)到的波前，計(jì)算校正信號(hào)；信號(hào)發(fā)生電路模塊，產(chǎn)生用于控制照明子系統(tǒng)的調(diào)制信號(hào)，控制變焦模塊的變焦信號(hào)，以及協(xié)調(diào)照明子系統(tǒng)和多通道成像模塊工作的同步信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路模塊，根據(jù)校正信號(hào)驅(qū)動(dòng)波前校正器來進(jìn)行像差校正，根據(jù)調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)照明子系統(tǒng)來產(chǎn)生脈沖光，以及根據(jù)變焦信號(hào)控制變焦模塊。全文摘要一種變焦多通道人眼視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)，包括照明子系統(tǒng)，提供光輻射，照明人眼眼底，由視網(wǎng)膜組織反射后形成成像光束；變焦模塊，適合于光學(xué)變焦，從而對(duì)視網(wǎng)膜各個(gè)深度區(qū)域進(jìn)行調(diào)焦成像，并導(dǎo)致不同的放大率和視場(chǎng)；多通道成像模塊，成像光束被分光后再進(jìn)行濾光和空間排布，最終聚焦在光電探測(cè)器靶面上形成多個(gè)孿生像；控制裝置，連接并控制其它各個(gè)部分，對(duì)受試者眼底進(jìn)行連續(xù)拍攝，直接采集獲得視頻或圖像序列。上述還包括自適應(yīng)光學(xué)子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)校正人眼高階像差，達(dá)到接近衍射極限的光學(xué)分辨率，實(shí)現(xiàn)對(duì)活體人眼視網(wǎng)膜的顯微觀察。文檔編號(hào)A61B3/12GK102188231SQ20111013311公開日2011年9月21日申請(qǐng)日期2011年5月23日優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日發(fā)明者張雨東,戴云,楊漢生,饒學(xué)軍申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所