連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，包括：掃頻光源、第一和第二光纖耦合器、第一至第六透鏡、第一和第二可變光闌、第一和第二軸錐鏡、第一和第二平移臺(tái)、分光片、垂直和水平掃描器、色散補(bǔ)償片、第一和第二偏振控制器、平衡探測(cè)器、第一至第七單模光纖、函數(shù)發(fā)生卡、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)等。該儀器基于掃頻OCT技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜的縱向高分辨層析成像；采用一對(duì)錐頂相對(duì)安裝的軸錐鏡對(duì)來(lái)形成大小和厚度可連續(xù)調(diào)節(jié)的環(huán)帶照明光束，以實(shí)現(xiàn)暗視場(chǎng)照明；并采用一可變光闌來(lái)濾除照明光信號(hào)及其后向反射光信號(hào)，而只探測(cè)來(lái)自視網(wǎng)膜的暗視場(chǎng)光信號(hào)。本發(fā)明具有環(huán)帶照明連續(xù)可調(diào)和圖像具有高分辨率、高對(duì)比度、和強(qiáng)立體感的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及活體人眼視網(wǎng)膜的暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像(OCT)儀器，尤其是涉及一種采用軸錐鏡對(duì)實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明和基于掃頻OCT技術(shù)的視網(wǎng)膜成像儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]很多眼部疾病和非眼部疾病，如老年性黃斑變性、青光眼、和糖尿病等，都會(huì)反映在視網(wǎng)膜上，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和跟蹤視網(wǎng)膜的形貌變化將有助于上述疾病的早期診斷和預(yù)防，因此眼底視網(wǎng)膜檢查已成為眼科常規(guī)檢查中的必要項(xiàng)目。人們一直在不斷探索視網(wǎng)膜成像的新技術(shù)和改善現(xiàn)有技術(shù)的成像效果，但要獲得高分辨率、高對(duì)比度的視網(wǎng)膜圖像仍然十分困難，這是由于:首先，視網(wǎng)膜是半透明組織，上皮細(xì)胞吸收了大部分的入射光能量，而被反射的光信號(hào)非常微弱。由于活體人眼成像時(shí)有安全曝光劑量的限制，靠提高照明光強(qiáng)來(lái)改善成像質(zhì)量的方法并不可取。其次，在大瞳孔成像時(shí)人眼存在著復(fù)雜、動(dòng)態(tài)變化的像差，采用增大照明光束數(shù)值孔徑來(lái)提高橫向分辨率的方法也受到了制約。
[0003]視網(wǎng)膜成像方法很多，主要包括:眼底相機(jī)、檢眼鏡、熒光造影術(shù)、共焦掃描激光檢眼鏡、和OCT成像儀等。在所有方法中，OCT技術(shù)是發(fā)展最快和最具應(yīng)用前景的技術(shù)，并已有商用化的OCT儀器被應(yīng)用于臨床實(shí)踐，成為醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷的有力工具。OCT技術(shù)利用低相干光干涉原理進(jìn)行縱向?qū)游龀上?，能夠?qū)ι锝M織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行非侵入式的實(shí)時(shí)高分辨“光學(xué)切片”觀(guān)察。OCT技術(shù)分為時(shí)域和頻域0CT，頻域OCT又包括譜域和掃頻OCT技術(shù)，它們具有更高的探測(cè)靈敏度和更快的成像速度。隨著自適應(yīng)光學(xué)(AO)技術(shù)被引入到人眼成像中來(lái)，如AO技術(shù)與OCT技術(shù)相結(jié)合形成的AO-OCT技術(shù)，才實(shí)現(xiàn)了視網(wǎng)膜的高分辨率成像。但AO技術(shù)具有的高成本、長(zhǎng)制作周期、大體積、和動(dòng)態(tài)像差矯正導(dǎo)致的成像穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，制約了它的廣泛應(yīng)用。
[0004]暗視場(chǎng)成像技術(shù) 是觀(guān)察半透明組織的有效方法，其獲得的圖像具有較高的對(duì)比度和很強(qiáng)的立體感，非常適合于視網(wǎng)膜成像。由于光路上所有的光學(xué)器件和角膜界面均存在著后向反射光信號(hào)、以及照明光束入射視網(wǎng)膜時(shí)存在著鏡面反射光信號(hào)，它們會(huì)形成很強(qiáng)的背景信號(hào)，從而占用了探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍，使得樣品結(jié)構(gòu)微小變化部分的光信號(hào)不能被探測(cè)到。而在暗視場(chǎng)成像時(shí)，可以把有用的暗視場(chǎng)光信號(hào)與照明光信號(hào)及其后向反射光信號(hào)相分離，而只探測(cè)來(lái)自樣品的暗視場(chǎng)光信號(hào)，就可實(shí)現(xiàn)探測(cè)器在低背景信號(hào)下的大動(dòng)態(tài)范圍成像，從而可觀(guān)察到組織結(jié)構(gòu)的微小變化和更深層的結(jié)構(gòu)信息。現(xiàn)有的暗視場(chǎng)成像技術(shù)，大多采用中心擋光的方式來(lái)形成暗視場(chǎng)照明，和在探測(cè)端進(jìn)行邊緣遮擋來(lái)濾除照明光束的后向反射光信號(hào)、而只接收處于中心區(qū)域的暗視場(chǎng)光信號(hào)。由于照明光束的能量分布大多為高斯型，其總能量的86.5%會(huì)分布在光束中心32%的區(qū)域內(nèi)，可見(jiàn)中心遮擋會(huì)使系統(tǒng)的光能利用率極低。
[0005]軸錐鏡是實(shí)現(xiàn)暗視場(chǎng)照明的最佳器件。平行光束通過(guò)軸錐鏡后成為圓錐環(huán)帶光束，再繼續(xù)經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)傳輸后可在入射樣品時(shí)成為環(huán)帶光束，形成暗視場(chǎng)照明，且無(wú)光束遮擋導(dǎo)致的能量損失問(wèn)題。高斯光束在通過(guò)軸錐鏡后，能量較高的中心區(qū)域光線(xiàn)被轉(zhuǎn)換到環(huán)帶的外側(cè)，而能量較低的邊緣區(qū)域光線(xiàn)則被轉(zhuǎn)換到環(huán)帶的內(nèi)側(cè)，這一反轉(zhuǎn)的能量分布比高斯光束更能充分利用照明物鏡的數(shù)值孔徑，再加上環(huán)帶照明方式本身具有的超分辨效果，就可在同等條件下獲得更高的橫向分辨率。由于不同人眼、以及同一人眼在病變前后存在著很大的差異，要獲得每一觀(guān)察對(duì)象的最佳成像效果，要求照明環(huán)帶的大小和厚度必須可調(diào)，這是單一軸錐鏡系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。而采用一對(duì)錐頂相對(duì)安裝的軸錐鏡對(duì)則能方便地實(shí)現(xiàn)上述功能:通過(guò)調(diào)節(jié)兩錐頂之間的距離可調(diào)節(jié)環(huán)帶的大小，而調(diào)節(jié)入射軸錐鏡對(duì)的光束大小則可調(diào)節(jié)環(huán)帶的厚度。
[0006]目前還未見(jiàn)視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)層析成像技術(shù)的相關(guān)報(bào)道。鑒于OCT技術(shù)具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)、和已經(jīng)在眼科成像與診斷領(lǐng)域取得的巨大成就，暗視場(chǎng)高分辨率OCT技術(shù)將為視網(wǎng)膜的實(shí)時(shí)活體成像提供一種最佳的手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明技術(shù)解決問(wèn)題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種活體視網(wǎng)膜的暗視場(chǎng)高分辨率實(shí)時(shí)OCT成像儀器，基于掃頻OCT技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜的縱向高分辨層析成像，采用一對(duì)錐頂相對(duì)安裝的軸錐鏡對(duì)來(lái)形成大小和厚度可連續(xù)調(diào)節(jié)的環(huán)帶照明光束，實(shí)現(xiàn)暗視場(chǎng)照明成像；本發(fā)明具有環(huán)帶照明連續(xù)可調(diào)，和圖像具有高分辨率、高對(duì)比度、和強(qiáng)立體感的特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]包括:掃頻光源、第一光纖耦合器、第一透鏡、第一可變光闌、第一軸錐鏡、第二軸錐鏡、第一平移臺(tái)、分光片、垂直掃描器、水平掃描器、第二透鏡、第三透鏡、第二可變光闌、第四透鏡、第五透鏡、第二平移臺(tái)、色散補(bǔ)償片、第六透鏡、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第二光纖耦合器、平衡探測(cè)器、第一單模光纖、第二單模光纖、第三單模光纖、第四單模光纖、第五單模光纖、第六單模光纖、第七單模光纖、函數(shù)發(fā)生卡、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)；
[0010]掃頻光源發(fā)出的光信號(hào)由第一單模光纖傳輸至第一光纖耦合器后被分成兩路，分別由第二和第三單模光纖傳輸至樣品臂和參考臂；在樣品臂中，從第二單模光纖輸出的光束，被第一透鏡準(zhǔn)直和經(jīng)過(guò)第一可變光闌后、平行入射固定在第一平移臺(tái)上的第一軸錐鏡；從第一軸錐鏡出射的光束為圓錐環(huán)帶光束，通過(guò)第二軸錐鏡后成為圓柱環(huán)帶光束；圓柱環(huán)帶光束依次經(jīng)過(guò)分光片、垂直和水平掃描器、第二和第三透鏡后，被人眼屈光系統(tǒng)聚焦在視網(wǎng)膜上；被視網(wǎng)膜后向反射或散射的樣品光信號(hào)，沿原路返回至分光片時(shí)，部分樣品光信號(hào)被分光片反射；反射后的樣品光信號(hào)的邊緣部分被第二可變光闌遮擋，透過(guò)第二可變光闌的樣品光信號(hào)，被第四透鏡耦合進(jìn)第四單模光纖中傳輸至第二光纖耦合器；
[0011]在參考臂中，從第三單模光纖輸出的參考光信號(hào)，被固定在第二平移臺(tái)上的第五透鏡準(zhǔn)直、和經(jīng)過(guò)色散補(bǔ)償片后，被第六透鏡耦合進(jìn)第五單模光纖中傳輸至第二光纖耦合器，色散補(bǔ)償片用于補(bǔ)償樣品臂中各透射器件引起的色散；分別由第四和第五單模光纖傳輸?shù)臉悠饭夂蛥⒖脊庑盘?hào)，經(jīng)過(guò)第二光纖耦合器后各自分成兩路，并分別由第六和第七單模光纖傳輸至平衡探測(cè)器；第一和第二偏振控制器分別安裝在第四和第五單模光纖上，用于平衡樣品光和參考光之間的偏振態(tài)；
[0012]掃頻光源進(jìn)行 波長(zhǎng)掃描的同時(shí)發(fā)出采樣觸發(fā)信號(hào)，去控制數(shù)據(jù)采集卡同步采集由平衡探測(cè)器接收到的干涉光譜信號(hào)；由函數(shù)發(fā)生卡提供的掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)與掃頻光源發(fā)出的采樣觸發(fā)信號(hào)同步，分別控制垂直和水平掃描器進(jìn)行掃描；數(shù)據(jù)采集卡采集到的信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
[0013]所述的掃頻光源為近紅外波段寬光譜光源。
[0014]所述的第一和第二軸錐鏡為一對(duì)相同的軸錐鏡，它們的錐頂相對(duì)安裝；通過(guò)第一平移臺(tái)帶著第一軸錐鏡做軸向移動(dòng)，可調(diào)節(jié)照明環(huán)帶的大??；通過(guò)調(diào)節(jié)第一可變光闌的孔徑，可調(diào)節(jié)照明環(huán)帶的厚度。
[0015]所述的分光片具有高于70/30的反射/透射比，從視網(wǎng)膜返回的樣品光信號(hào)中的大部分被分光片反射。
[0016]所述的第二透鏡的前焦點(diǎn)與第三透鏡的后焦點(diǎn)重合，二者構(gòu)成一個(gè)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)。
[0017]所述的第二可變光闌，用于遮擋從視網(wǎng)膜返回樣品光信號(hào)中對(duì)應(yīng)照明環(huán)帶部分的光信號(hào)。
[0018]所述的第二平移臺(tái)帶著第五參考鏡移動(dòng)，直至由視網(wǎng)膜返回的樣品光和從第三單模光纖來(lái)的參考光之間形成干涉條紋。
[0019]所述的第二光纖稱(chēng)合器具有50:50的分光比。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0021](I)本發(fā)明首次提出了視網(wǎng)膜的暗視場(chǎng)OCT成像方式，能夠獲得高對(duì)比度和強(qiáng)立體感的視網(wǎng)膜圖像，實(shí)現(xiàn)用 簡(jiǎn)單易行和低成本的方法解決視網(wǎng)膜成像效果不理想的難題。由于光路上所有的光學(xué)器件和角膜界面均存在著后向反射光信號(hào)、以及照明光束入射視網(wǎng)膜時(shí)存在著鏡面反射光信號(hào)，它們形成了很強(qiáng)的背景信號(hào)，占用了探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍，使得視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)微小變化的光信號(hào)不能被探測(cè)到。本發(fā)明采用可變光闌來(lái)濾除照明光束形成的背景信號(hào)，而只接收來(lái)自視網(wǎng)膜的暗視場(chǎng)光信號(hào)，從而釋放了探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍，使得視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)的微小變化以及更深層結(jié)構(gòu)的信息均能被探測(cè)到。
[0022](2)本發(fā)明提出的成像方式具有超分辨效果，在同等條件下可獲得更高橫向分辨率的視網(wǎng)膜圖像，原因有:a、環(huán)帶光束照明方式本身就具有超分辨成像效果；b、軸錐鏡對(duì)使能量較高的中心區(qū)域光線(xiàn)轉(zhuǎn)換到環(huán)帶光束的外側(cè)，而能量較低的邊緣區(qū)域光線(xiàn)轉(zhuǎn)換到環(huán)帶光束的內(nèi)側(cè)，這一反轉(zhuǎn)的能量分布比高斯光束更能充分利用照明物鏡的數(shù)值孔徑；C、接收樣品光信號(hào)的單模光纖的芯徑小于10 μ m，起著共焦針孔的作用，可濾除焦點(diǎn)區(qū)域之外的雜散光信號(hào)和環(huán)帶照明產(chǎn)生的旁瓣信號(hào)。
[0023](3)本發(fā)明采用軸錐鏡對(duì)來(lái)形成連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明光束，實(shí)現(xiàn)暗視場(chǎng)照明，克服了通常采用的中心遮擋方式導(dǎo)致的光能損失過(guò)大的問(wèn)題。雖然采用對(duì)入射軸錐鏡對(duì)的光束進(jìn)行邊緣遮擋來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)帶照明光束的厚度，但入射軸錐鏡對(duì)的光束為高斯能量分布，其邊緣光線(xiàn)的能量極低，因此不會(huì)造成太大的光能損失。
[0024](4)本發(fā)明能便利地調(diào)節(jié)環(huán)帶照明光束的大小和厚度，從而滿(mǎn)足不同人眼、以及同一人眼在病變前后存在著極大差異時(shí)的成像要求，以獲得每一觀(guān)察對(duì)象的最佳成像效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖；
[0027]圖3是環(huán)帶照明光束形成原理與調(diào)節(jié)示意圖。[0028]圖中:1.掃頻光源,2.第一光纖1禹合器,3.第一透鏡,4.第一可變光闌，5-6.第一和第二軸錐鏡，7.第一平移臺(tái)，8.分光片，9-10.垂直和水平掃描器，11-12.第二和第三透鏡，13.人眼屈光系統(tǒng)，14.視網(wǎng)膜，15.第二可變光闌，16-17.第四和第五透鏡，18.第二平移臺(tái)，19.色散補(bǔ)償片，20.第六透鏡,21-22.第一和第二偏振控制器,23.第二光纖稱(chēng)合器，24.平衡探測(cè)器，25-31.第一至第七單模光纖，32.函數(shù)發(fā)生卡，33.數(shù)據(jù)采集卡，34.計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明提出的連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所不，包括:掃頻光源1、第一光纖1禹合器2、第一透鏡3、第一可變光闌4、第一和第二軸錐鏡5-6、第一平移臺(tái)7、分光片8、垂直和水平掃描器9-10、第二和第三透鏡11-12、第二可變光闌15、第四和第五透鏡16-17、第二平移臺(tái)18、色散補(bǔ)償片19、第六透鏡20、第一和第二偏振控制器21-22、第二光纖耦合器23、平衡探測(cè)器24、第一至第七單模光纖25-31、函數(shù)發(fā)生卡32、數(shù)據(jù)采集卡33和計(jì)算機(jī)34。
[0030]掃頻光源I為近紅外波段寬光譜光源，由其發(fā)出的光信號(hào)由第一單模光纖25傳輸至第一光纖稱(chēng)合器2后被分成兩路,分別由第二和第三單模光纖26-27傳輸至樣品臂和參考臂。
[0031]在樣品臂中，從第二單模光纖26輸出的光束，被第一透鏡3準(zhǔn)直和經(jīng)過(guò)第一可變光闌4后、平行入射固定在第一平移臺(tái)7上的第一軸錐鏡5 ;從第一軸錐鏡5出射的光束為圓錐環(huán)帶光束，通過(guò)第二軸錐鏡6后成為圓柱環(huán)帶光束；圓柱環(huán)帶光束依次經(jīng)過(guò)分光片8、垂直和水平掃描器9-10、第二和第三透鏡11-12后，被人眼屈光系統(tǒng)13聚焦在視網(wǎng)膜14上。第一和第二軸錐鏡5-6為一對(duì)相同的軸錐鏡，它們的錐頂相對(duì)安裝；通過(guò)第一平移臺(tái)7帶著第一軸錐鏡5做軸向移動(dòng)，可調(diào)節(jié)照明環(huán)帶的大小；通過(guò)調(diào)節(jié)第一可變光闌4的孔徑，可調(diào)節(jié)照明環(huán)帶的厚度。第二透鏡11的前焦點(diǎn)與第三透鏡12的后焦點(diǎn)重合，二者構(gòu)成一個(gè)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)。
[0032]被視網(wǎng)膜14后向反射或散射的樣品光信號(hào)，沿原路返回至分光片8。分光片8具有較高的反射/透射比，比如高于70/30，從而使從視網(wǎng)膜14返回的樣品光信號(hào)中的大部分被分光片8反射；反射后的樣品光信號(hào)的邊緣部分被第二可變光闌15遮擋，透過(guò)第二可變光闌15的樣品光信號(hào)，被第四透鏡16耦合進(jìn)第四單模光纖28中傳輸至第二光纖耦合器23。第二可變光闌15用于遮擋從視網(wǎng)膜14返回樣品光信號(hào)中對(duì)應(yīng)照明環(huán)帶部分的光信號(hào)。
[0033]在參考臂中，從第三單模光纖27輸出的參考光信號(hào)，被固定在第二平移臺(tái)18上的第五透鏡17準(zhǔn)直、和經(jīng)過(guò)色散補(bǔ)償片19后，被第六透鏡20耦合進(jìn)第五單模光纖29中傳輸至第二光纖耦合器23。色散補(bǔ)償片19用于補(bǔ)償樣品臂中各透射器件引起的色散；第二光纖耦合器23具有50:50的分光比。
[0034]分別由第四和第五單模光纖28-29傳輸?shù)臉悠饭庑盘?hào)和參考光信號(hào),經(jīng)過(guò)第二光纖耦合器23后各自分成兩路，并分別由第六和第七單模光纖30-31傳輸至平衡探測(cè)器24。第一和第二偏振控制器21-22分別安裝在第四和第五單模光纖28-29上，用于平衡樣品光和參考光之間的偏振態(tài)。第二平移臺(tái)18帶著第五參考鏡17移動(dòng)，直至由視網(wǎng)膜14返回的樣品光信號(hào)和從第三單模光纖27來(lái)的參考光信號(hào)之間形成干涉條紋。[0035]本發(fā)明的控制系統(tǒng)如圖2所示。掃頻光源I進(jìn)行波長(zhǎng)掃描的同時(shí)發(fā)出采樣觸發(fā)信號(hào)，去控制數(shù)據(jù)采集卡33同步采集由平衡探測(cè)器24接收到的干涉光譜信號(hào)。由函數(shù)發(fā)生卡32提供的掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)與掃頻光源I發(fā)出的采樣觸發(fā)信號(hào)同步，分別控制垂直和水平掃描器9-10進(jìn)行掃描。數(shù)據(jù)采集卡33采集到的信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)34進(jìn)行處理。
[0036]圖3是用于說(shuō)明環(huán)帶照明光束形成原理與調(diào)節(jié)的示意圖。第一和第二軸錐鏡5和6為一對(duì)相同的軸錐鏡，設(shè)它們的折射率為η、錐面底角為Θ、兩錐頂之間的距離為1，可變光闌4的孔徑為Cl1，這些參數(shù)均為已知。平行入射光束經(jīng)過(guò)第一軸錐鏡5后形成圓錐環(huán)帶光束，其與光軸的夾角β，可根據(jù)Snell定律求得:β = sirT1 (nsin θ )-Θ。圓錐環(huán)帶光束經(jīng)過(guò)第二軸錐鏡6后，就形成了圓柱環(huán)帶光束，其外徑d3與內(nèi)徑d2，可根據(jù)幾何關(guān)系求得:
[0037]d3 = 2.I.sin β.cos Θ cos ( β + θ )
[0038]d2 = 2.I.tg β (1-tg θ.tg β ) -(I1
[0039]通過(guò)第一平移臺(tái)7帶著第一軸錐鏡5作軸向移動(dòng)，可調(diào)節(jié)兩錐頂之間的距離1，從而可調(diào)節(jié)環(huán)帶的外徑d3，也即實(shí)現(xiàn)了環(huán)帶大小的調(diào)節(jié)；通過(guò)調(diào)節(jié)可變光闌4的孔徑Cl1，可調(diào)節(jié)環(huán)帶的內(nèi)徑d2，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)帶厚度的調(diào)節(jié)。人眼像差的存在，制約著成像系統(tǒng)的橫向分辨率，但通過(guò)對(duì)環(huán)帶大小和厚度的調(diào)節(jié)，可方便地平衡人眼像差和橫向分辨率的矛盾，以獲得最佳的成像效果。入射軸錐鏡對(duì)前的光束通常為高斯型能量分布，如左側(cè)的光強(qiáng)I分布所示。通過(guò)軸錐鏡對(duì)后，能量較高的中心區(qū)域光線(xiàn)被轉(zhuǎn)換到環(huán)帶的外側(cè)，而能量較低的邊緣區(qū)域光線(xiàn)則被轉(zhuǎn)換到環(huán)帶的內(nèi)側(cè)，如右側(cè)的光強(qiáng)I分布所示。這一光線(xiàn)轉(zhuǎn)換的具體過(guò)程如下:把平行入射光束的中心部分標(biāo)記為光線(xiàn)a，邊緣部分標(biāo)記為光線(xiàn)b ;平行入射光束經(jīng)過(guò)第一軸錐鏡5后形成圓錐環(huán)帶光束，光線(xiàn)a轉(zhuǎn)換為圓錐環(huán)帶光束外側(cè)的光線(xiàn)a'，光線(xiàn)b轉(zhuǎn)換為內(nèi)側(cè)的光線(xiàn)b';圓錐環(huán)帶光束經(jīng)過(guò)第二軸錐鏡6后形成圓柱環(huán)帶光束，光線(xiàn)a'轉(zhuǎn)換為圓柱環(huán)帶光束外側(cè)的光線(xiàn)a"，光線(xiàn)b'轉(zhuǎn)換為內(nèi)側(cè)的光線(xiàn)b"。這一反轉(zhuǎn)的能量分布比高斯能量分布光束更能充分利用照明物鏡的數(shù)值孔徑，再加上環(huán)帶照明方式本身具有的超分辨效果，就可在同等條件下獲得更高`的橫向分辨率。
[0040]上述【具體實(shí)施方式】用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，其特征在于:包括掃頻光源(I)、第一光纖稱(chēng)合器(2)、第一透鏡(3)、第一可變光闌(4)、第一軸錐鏡(5)、第二軸錐鏡(5-6)、第一平移臺(tái)(7)、分光片(8)、垂直掃描器(9)、水平掃描器(10)、第二透鏡(11)、第三透鏡(12)、第二可變光闌(15)、第四透鏡(16)、第五透鏡(17)、第二平移臺(tái)(18)、色散補(bǔ)償片(19)、第六透鏡(20)、第一偏振控制器(21)、第二偏振控制器(22)、第二光纖稱(chēng)合器(23)、平衡探測(cè)器(24)、第一單模光纖(25)、第二單模光纖(26)、第三單模光纖(27)、第四單模光纖(28)、第五單模光纖(29)、第六單模光纖(30)、第七單模光纖(31)、函數(shù)發(fā)生卡(32)、數(shù)據(jù)采集卡(33)和計(jì)算機(jī)(34)； 掃頻光源(I)發(fā)出的光信號(hào)由第一單模光纖(25)傳輸至第一光纖耦合器(2)后被分成兩路，分別由第二單模光纖(26)和第三單模光纖(27)傳輸至樣品臂和參考臂；在樣品臂中，從第二單模光纖(26)輸出的光束，被第一透鏡(3)準(zhǔn)直和經(jīng)過(guò)第一可變光闌(4)后平行入射固定在第一平移臺(tái)(7)上的第一軸錐鏡(5);從第一軸錐鏡(5)出射的光束為圓錐環(huán)帶光束，通過(guò)第二軸錐鏡(6)后成為圓柱環(huán)帶光束；圓柱環(huán)帶光束依次經(jīng)過(guò)分光片(8)、垂直掃描器(9)、水平掃描器(10)、第二透鏡(11)和第三透鏡(12)后，被人眼屈光系統(tǒng)(13)聚焦在視網(wǎng)膜(14)上；被視網(wǎng)膜(14)后向反射或散射的樣品光信號(hào)，沿原路返回至分光片(8)時(shí)，部分樣品光信號(hào)被分光片(8)反射；反射后的樣品光信號(hào)的邊緣部分被第二可變光闌(15)遮擋，透過(guò)第二可變光闌(15)的樣品光信號(hào)，被第四透鏡(16)耦合進(jìn)第四單模光纖(28)中傳輸至第二光纖耦合器(23)； 在參考臂中，從第三單模光纖(27)輸出的參考光信號(hào)，被固定在第二平移臺(tái)(18)上的第五透鏡(17)準(zhǔn)直，然后 經(jīng)過(guò)色散補(bǔ)償片(19)后，被第六透鏡(20)耦合進(jìn)第五單模光纖(29)中傳輸至第二光纖耦合器(23)，色散補(bǔ)償片(19)用于補(bǔ)償樣品臂中各透射器件引起的色散；分別由第四單模光纖(28)、第五單模光纖(29)傳輸?shù)臉悠饭夂蛥⒖脊庑盘?hào)，經(jīng)過(guò)第二光纖耦合器(23)后各自分成兩路，并分別由第六單模光纖(30)和第七單模光纖(31)傳輸至平衡探測(cè)器(24);第一偏振控制器(21)和第二偏振控制器(22)分別安裝在第四單模光纖(28)、第五單模光纖(29)上,用于平衡樣品光和參考光之間的偏振態(tài)； 掃頻光源(I)進(jìn)行波長(zhǎng)掃描的同時(shí)發(fā)出采樣觸發(fā)信號(hào)，去控制數(shù)據(jù)采集卡(33)同步采集由平衡探測(cè)器(24)接收到的干涉光譜信號(hào)；由函數(shù)發(fā)生卡(32)提供的掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)與掃頻光源(I)發(fā)出的采樣觸發(fā)信號(hào)同步，分別控制垂直和水平掃描器(9-10)進(jìn)行掃描；數(shù)據(jù)采集卡(33)采集到的信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)(34)進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，其特征在于:所述的掃頻光源(I)為近紅外波段寬光譜光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，其特征在于:所述的第一和第二軸錐鏡(5-6)為一對(duì)相同的軸錐鏡，它們的錐頂相對(duì)安裝；通過(guò)第一平移臺(tái)(7)帶著第一軸錐鏡(5)做軸向移動(dòng)，能夠調(diào)節(jié)照明環(huán)帶的大??；通過(guò)調(diào)節(jié)第一可變光闌(4)的孔徑，能夠調(diào)節(jié)照明環(huán)帶的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，其特征在于:所述的分光片(8)具有高于70/30的反射/透射比，從視網(wǎng)膜(14)返回的樣品光信號(hào)中的大部分被分光片(8)反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，其特征在于:所述的第二透鏡(11)的前焦點(diǎn)與第三透鏡(12)的后焦點(diǎn)重合，二者構(gòu)成一個(gè)擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，其特征在于:所述的第二可變光闌(15)，用于遮擋從視網(wǎng)膜(14)返回樣品光信號(hào)中對(duì)應(yīng)照明環(huán)帶部分的光信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，其特征在于:所述的第二平移臺(tái)(18)帶著第五參考鏡(17)移動(dòng)，直至由視網(wǎng)膜(14)返回的樣品光和從第三單模光纖(27)來(lái)的參考光之間形成干涉條紋。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)可調(diào)環(huán)帶照明視網(wǎng)膜暗視場(chǎng)光學(xué)相干層析成像儀，其特征在于:所述的第二光纖稱(chēng)合器(23)具`有50:50的分光比。
【文檔編號(hào)】A61B3/12GK103815867SQ201410066927
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】楊亞良, 張雨?yáng)|, 饒學(xué)軍, 王成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所