发明内容
本发明提供了一种结合OCT系统的眼底相机,其目的在于解决在对眼底进行OCT断层扫描过程中,因光路调屈而影响入射人眼眼底的OCT信号光功率的问题。
本发明的技术方案如下:
一种结合OCT系统的眼底相机,包括:OCT模块、第一分光镜、第二分光镜、嵌设有第一开孔光阑的开孔反射镜、接目物镜、照明光路和成像光路;所述OCT模块的OCT系统光源发出的光经光纤耦合器分光得到探测光和参考光;所述探测光经样品臂模块后依次经第一分光镜、第二分光镜、第一开孔光阑和接目物镜后聚焦于人眼眼底,经眼底反射后返回至所述光纤耦合器,并与从属于所述OCT模块的参考臂模块返回的参考光在光纤耦合器发生干涉并形成干涉光,干涉光被探测系统探测到,经控制系统处理,显示人眼的OCT图像;所述照明光路发出的照明光入射至人眼眼底,经眼底反射后入射至所述成像光路;所述成像光路包括:所述接目物镜、所述第一开孔光阑、所述第二分光镜、调屈镜、成像镜、第三分光镜和摄像器件;所述样品臂模块包括中继透镜、二维扫描装置和眼底OCT调屈镜,所述中继透镜靠近所述第一分光镜固定设置;所述二维扫描装置与人眼瞳孔附近共轭;所述摄像器件和所述样品臂模块的光纤装置均和人眼眼底共轭。
进一步地:所述照明光路包括照明模块、所述嵌设有第一开孔光阑的开孔反射镜和所述接目物镜;所述照明模块发出的照明光经所述开孔反射镜反射至所述接目物镜并照亮眼底。
进一步地:所述照明模块包括:眼底红外预览照明光源、眼底闪光灯拍照光源、照明光源分光镜、照明光路第一透镜、漫射板、出光光阑、约束光阑、照明光路第二透镜、黑点板、照明光路第三透镜和照明光阑;所述眼底红外预览照明光源经所述照明光源分光镜反射后,依次经所述照明光路第一透镜、所述漫射板、所述出光光阑、所述约束光阑、所述照明光路第二透镜、所述黑点板、所述照明光路第三透镜和所述照明光阑后入射至所述开孔反射镜;或者,所述眼底闪光灯拍照光源经所述照明光路第一透镜、所述漫射板、所述出光光阑、所述约束光阑、所述照明光路第二透镜、所述黑点板、所述照明光路第三透镜和所述照明光阑后入射至所述开孔反射镜。
进一步地:所述眼底相机还包括对准光路;所述对准光路包括:对准光路模块、第四分光镜、所述第一分光镜、所述第二分光镜、所述嵌设有第一开孔光阑的开孔反射镜、所述接目物镜、接收透镜、全反镜、第三分光镜和所述摄像器件;所述对准光路模块发出的两束光束依次经所述第四分光镜部分透射、所述第一分光镜透射至第二分光镜,经所述第二分光镜反射并通过第一开孔光阑和所述接目物镜射入人眼,经角膜反射后再返回至所述第四分光镜,经所述第四分光镜部分反射至接收透镜,经全反镜反射至第三分光镜,所述两束光经探头调节刚好汇聚在摄像器件上;所述摄像器件显示两束光因汇聚产生的重合在一起的两光斑。
进一步地:所述对准光路模块包括:对准光源、聚光透镜、第二开孔光阑、双孔出光光阑以及设置在所述第二开孔光阑和所述双孔光阑之间或者设置在所述第二开孔光阑和所述第四分光镜之间的至少一块对准光路透镜;所述对准光源出光经过所述聚光透镜后通过所述第二开孔光阑,经所述对准光路透镜后再通过所述双孔出光光阑变为所述两束光束,然后入射至所述第四分光镜;或者经所述双孔出光光阑后变为所述两光束,再经所述对准光路透镜后入射至所述第四分光镜。
进一步地:所述眼底相机还包括注视点显示屏;所述注视点显示屏发出的注视光经第三分光镜反射后,再依次经所述成像镜、所述调屈镜、第二分光镜、第一开孔光阑和接目物镜后入射至人眼眼底;其中,所述注视点显示屏和所述摄像器件相对于第三分光镜共轭。
进一步地:所述样品臂模块还包括偏振控制器和调光程组件;所述调光程组件包括所述光纤装置和样品臂光路调焦透镜,所述偏振控制器和所述光纤耦合器相邻,所述调光程组件和所述眼底OCT调屈镜相邻。
进一步地:所述OCT系统光源的波长为800-880nm的近红外低相干光源。
本发明的技术效果:由于OCT系统光源发出的探测光在入射至人眼眼底以及经人眼眼底反射回光纤耦合器过程中,无需经过成像光路的调屈镜,因此在扫描成像过程中,不会随光路调屈而影响入射人眼眼底的OCT信号光功率,从而实现不同屈光人眼眼底的良好OCT断层扫描图像;此外,由于OCT模块中固定设置有中继透镜,保证了二维扫描装置与人眼瞳孔附近共轭,使得二维扫描装置扫描时,探测光都能经过第一开孔光阑和待测人眼瞳孔,保证了探测光中心线汇聚于待测人眼瞳孔,最终保证了眼底OCT成像范围。另外,由于OCT模块中的眼底OCT调屈镜和成像光路中的调屈镜采用联动控制方式,使得样品臂的光纤装置和摄像器件均与人眼眼底共轭,系统只需根据眼底OCT预览图像的清晰度或者信号强度等参数的判断,来辅助调屈镜与眼底OCT调屈镜的调屈。这样调屈,比利用眼底红外预览成像光路来判断光路是否调好屈光度,更客观、更准确。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参考图1并结合图2,本发明的一种结合OCT系统的眼底相机,包括OCT模块50、第一分光镜512、第二分光镜307、第一开孔光阑203、接目物镜201和成像光路和照明光路。具体地,参考图2,OCT模块50包括:OCT系统光源501、光纤耦合器502、参考臂模块50B、探测系统506、控制系统507及样品臂模块50A。其中,参考臂模块50B包括参考臂光路透镜504和参考臂反射镜505,样品臂模块50A包括依次设置的眼底OCT调屈镜509、二维扫描装置510和中继透镜511。中继透镜511固定设置在第一分光镜512的一侧。眼底OCT成像光路工作原理如下:OCT系统光源501输出的光经过光纤耦合器502分别向样品臂模块50A提供探测光和向参考臂模块50B提供参考光。其中,经过样品臂模块50A的探测光经过第一分光镜512反射至第二分光镜307,再经第二分光镜307反射并穿过第一开孔光阑203后经接目物镜201后入射至人眼E,经眼底Er反射后再经过接目物镜201、第一开孔光阑203返回至第二分光镜307,经过第二分光镜307反射至第一分光镜512,再经样品臂模块50A后到达光纤耦合器502;参考光经参考臂模块50B返回后与经样品臂模块50A返回的探测光在光纤耦合器502发生干涉并得到干涉光,干涉光被探测系统506探测到,经过控制系统507处理,最后显示出眼底的OCT图像。照明光路发出的照明光照亮人眼眼底,为眼底相机的拍照提供照明光源。眼底相机的成像光路依次包括接目物镜201、第一开孔光阑203、第二分光镜307、成像镜205、调屈镜204、第三分光镜206和摄像器件207。当照明光入射至人眼眼底后,经眼底反射,依次经过接目物镜201、第一开孔光阑203、第二分光镜307、成像镜205、调屈镜204和第三分光镜206,最终到达摄像器件207,摄像器件207负责拍摄人眼眼底照。在成像光路中,调屈镜204能对不同人眼的屈光度进行调屈,保证了眼底共轭像面Er’能够与摄像器件207共轭,从而得到眼底的清晰像。在本实施例中,成像光路用于实现眼底的红外预览及白光闪光拍照成像的功能,眼底的红外预览及白光闪光光源见后面描述的照明光路。
参考图2,进一步地,样品臂模块50A还包括偏振控制器503和调光程组件5080。偏振控制器503靠近光纤耦合器502设置,调光程组件5080靠近眼底OCT调屈镜509设置。调光程组件5080包括样品臂光路调焦透镜508和样品臂光纤装置(未图示)。经光纤耦合器502分光得到的探测光先被偏振控制器503调节探测光的偏振状态,然后由样品臂光纤装置出射,经过样品臂光路调焦透镜508后,变为准直光,然后入射至眼底OCT调屈镜509。
由图1及上面的描述可以看出,调屈镜204并不在眼底OCT成像的探测光经过的光路上,因此,对眼底OCT断层扫描不受成像光路中的调屈镜204调屈的影响。所以在对眼底扫描成像过程中,不会因为利用调屈镜204调屈而影响入射人眼眼底的OCT信号光功率,保证了OCT信号光功率的稳定,从而实现不同屈光人眼眼底的良好OCT断层扫描图像。另外,由于中继透镜511靠近第一分光镜512固定设置,二维扫描装置510经中继透镜511与第一开孔光阑203附近共轭,第一开孔光阑203经接目物镜201与待测人眼瞳孔附近共轭,即二维扫描装置510与人眼瞳孔附近共轭。这样设计使得二维扫描装置510扫描时,探测光都能经第一开孔光阑203和待测人眼瞳孔,保证了探测光中心线汇聚于待测人眼瞳孔。若中继透镜511能移动参与调屈,此时便无法满足二维扫描装置510与人眼瞳孔附近共轭的条件。系统若没满足该共轭关系,当中继透镜511移动参与调屈后,第一开孔光阑203或者人眼瞳孔会挡住探测光的边缘扫描光束,从而限制眼底OCT的成像范围。
在拍照时,可选择通过快门将第三分光镜206、第二分光镜307快速切换离开成像光路。这样,就剩下由接目物镜201、嵌设有第一开孔光阑203的开孔反射镜202、调屈镜204、成像镜205和摄像器件207组成的新光路。这里所说的嵌设,实质上是将开孔反射镜202开一个孔,然后将第一开孔光阑203嵌入该小孔中。这样设置使得成像像面照度对称。
需要说明的是,本发明中的OCT系统光源501输出是波长优选为800-880nm的近红外低相干光源。
参考图1,本技术方案中的照明光路由照明模块100、设置有第一开孔光阑203的开孔反射镜202和接目物镜201组成。照明模块100发出的光经过开孔反射镜202的反射,然后经接目物镜201入射至人眼;经过眼底反射,再经接目物镜201和第一开孔光阑203入射至成像光路。照明光路的作用在于为照亮眼底提供照明光,而成像光路则用于拍摄人眼眼底图像。作为一种具体的实施方式,照明模块100由眼底闪光灯拍照光源101、眼底红外预览照明光源102、照明光源分光镜103、照明光路第一透镜104、漫射板105、出光光阑106、约束光阑107、照明光路第二透镜108、黑点板109、照明光路第三透镜110和照明光阑111组成。当使用眼底红外预览照明光源102时,将照明光源分光镜103插入眼底闪光灯拍照光源101和照明光路第一透镜104之间的光路上,从而实现相应的切换。具体地,当插入照明光源分光镜103后,关闭眼底闪光灯拍照光源101,此时眼底红外预览照明光源102射入照明光源分光镜103,经过照明光源分光镜103反射至照明光路第一透镜104,然后再依次经漫射板105、出光光阑106、约束光阑107、照明光路第二透镜108、黑点板109、照明光路第三透镜110和照明光阑111后入射至开孔反射镜202;经开孔反射镜202反射至接目物镜201,然后经接目物镜201入射至人眼;经过眼底反射,再依次接目物镜201、第一开孔光阑203、第二分光镜307、调屈镜204、成像镜205和第三分光镜206后到达摄像器件207。当使用眼底闪光灯拍照光源101时,关闭眼底红外预览照明光源102,将照明光源分光镜103撤离照明模块100;此时眼底闪光灯拍照光源101依次经过照明光路第一透镜104、漫射板105、出光光阑106、约束光阑107、照明光路第二透镜108、黑点板109、照明光路第三透镜110和照明光阑111后再经开孔反射镜202反射至接目物镜201,经过眼底反射,再依次接目物镜201、第一开孔光阑203、第二分光镜307、调屈镜204、成像镜205和第三分光镜206后到达摄像器件207。摄像器件207负责拍摄人眼眼底图像。需要说明的是,如果照明光源分光镜103采用透白光,反射红外光设计时,该分光镜亦可在使用眼底闪光灯拍照光源101仍保留在照明光路中。
参考图1,本技术方案中的结合OCT的眼底相机还包括对准光路,该对准光路包括:对准光路模块30、第四分光镜306、第一分光镜512、第二分光镜307、第一开孔光阑203、接目物镜201、接收透镜308、全反镜309、第三分光镜206和摄像器件207。对准光路模块30发出的两光束依次经第四分光镜306部分透射和第一分光镜512透射至第二分光镜307,经第二分光镜307反射至第一开孔光阑203,然后经接目物镜201入射至人眼,经过角膜反射后再经接目物镜201后,穿过第一开孔光阑203,入射至第二分光镜307,再经第一分光镜512透射至第四分光镜306,经第四分光镜306部分反射至接收透镜308,然后经全反镜309反射至第三分光镜206,最后经第三分光镜206反射,通过调节眼科OCT系统的探头后,两束光刚好汇聚在摄像器件207上,摄像器件207上显示汇聚在一起的两光束产生的重合在一起的两光斑,根据观察两重合在一起的两光斑,可以判断出角膜顶点刚好位于眼底相机的工作位置上。具体地,对准光路模块30包括依次设置的对准光源301、聚光透镜302、第二开孔光阑303、双孔出光光阑305以及设置在第二开孔光阑303和双孔出光光阑305之间或者设置在双孔出光光阑305和第四分光镜306之间的对准光路透镜304。对准光源301发出的光依次经过聚光透镜302、第二开孔光阑303、对准光路透镜304和双孔出光光阑305变为本段所述的两束光,所述的两束光入射至第四分光镜306;或者依次经过聚光透镜302、第二开孔光阑303后,再经双孔出光光阑305变为本段所述两束光后再经对准光路透镜304后入射至第四分光镜306。两光束入射第四分光镜306后的传播路径就和本段前面部分描述的传播路径相同了。需要说明的是,本技术方案中所说的探头是指包括了图1和图2中除了系统光源501、光纤耦合器502、偏振控制器503、探测系统506、控制系统507以及参考臂模块50B所包括的参考臂光路透镜504和参考臂反射镜505之外的所有光学元件,这些光学元件内置于一机械结构内(未图示),在调节的过程中作为一个整体前后、上下、左右移动,以使人眼的角膜顶点Ec处于眼底相机的工作位置。
本眼底相机还包括注视光路。注视光路的注视点显示屏401发出的注视光经第三分光镜206反射后,再依次经成像镜205和调屈镜204后入射至第二分光镜307,经第二分光镜307透射至第一开孔光阑203,然后经接目物镜201入射至人眼E。其中,注视点显示屏401与摄像器件207相对于第三分光镜206共轭。也就是说通过调屈透镜204的移动,使得眼科OCT系统成眼底像最清晰时,被测者看注视点也最清晰。这样有利于被测者人眼的固视、眼底预览及拍照。
综上所述,在本发明中,其中第三分光镜206小部分反射大部分透射注视点显示屏401发出的注视光(优选为绿光),全反射对准光源301发出的近红外光,全透射照明支模块100出射的白光闪光101及近红外照明光102。第二分光镜307透射注视点显示屏401发出的注视光(绿光),全反射对准光源301发出的近红外光,全透射照明模块100出射的白光闪光101及近红外照明光102。
本发明中所说的结合OCT系统的眼底相机,具有如下优点:
第一、系统样品臂光纤装置出光,经调光程组件5080的样品臂光路调焦透镜508后变为准直光,而包括样品臂光路调焦透镜508和样品臂光纤装置(未图示)的调光程组件5080的移动不会改变探测光束聚焦状态,但会改变探测光的光程。
第二、样品臂模块50A的二维扫描装置510经中继透镜511与第一开孔光阑203附近共轭,第一开孔光阑203经接目物镜201与待测人眼瞳孔附近共轭,即二维扫描装置510与待测人眼瞳孔附近共轭。这样设计使得二维扫描装置510扫描时,光束都能经过第一开孔光阑203和待测人眼瞳孔。即能保证探测光束中心线汇聚于待测人眼瞳孔。若中继透镜511能移动参与调屈,此时便无法满足二维扫描装置510与待测人眼瞳孔附近共轭的条件。系统若没满足该共轭关系,当中继透镜511移动参与调屈后,第一开孔光阑203或者人眼瞳孔会挡住探测光束的边缘,从而限制眼底OCT的成像范围;
第三、调光程组件5080和二维扫描装置510之间插入眼底OCT调屈镜509,眼底OCT调屈镜509沿主光轴移动,不改变二维扫描装置510与待测人眼瞳孔的共轭关系,但能改变OCT探测光束的聚焦状态,从而能根据不同人眼的屈光度,让任意时刻的OCT探测光束聚焦于待测人眼眼底。
第四、针对不同人眼的眼轴长不同,为实现OCT系统的相干测量,参考臂为模块50B固定不动,此时需在样品臂光路中引入光程调节机制。具体地,本系统采用让样品臂光路调光程组件5080与二维扫描装置510之间的间距可调(具体传动机械结构未图示)的方案,来满足不同人眼轴长探测的需要,即调整调光程组件的位置,从而改变样品臂光路长度来实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包在本发明范围内。