一种超大范围的OCT成像装置和及其成像方法.docx

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1、CN 114343564 A说明书#/11 页一种超大范围的OCT成像装置和及其成像方法技术领域0001本发明涉及人眼光学成像技术，具体涉及一种超大范围的OCT成像装置和及其成像方法。背景技术0002光学相干断层成像(OCT)是当代眼科护理的一个主要组成部分，可以提供高分辨率的眼部结构横断面图像。然而，从OCT的首次报道开始，典型眼前节OCT系统不能很好地成像眼后节，如视网膜和脉络膜；相反，典型的眼后节OCT系统不能很好地成像眼前节，如角膜和晶状体。由于这种在成像能力上的物理分离，OCT作为整个眼睛的全面扫描仪的使用受到了限制。0003全眼OCT系统能够同时或者先后拍摄眼后节和眼前节的OCT图

2、像，以产生一个真正全眼部图像。在Fan等人文献(Fan S , Li L , Li Q , et al . Dual band dual focusoptical coherence tomography for imaging the whole eye segmentJ . Biomedicaloptics express , 2015 , 6(7) : 2481-2493.)中，其开发了一种双波段双焦点光谱域光学相干断层成像系统，可用于整个眼段的体内2D/3D成像，包括整个眼前节和视网膜。该系统具有两个OCT通道，两个不同的波段以840 nm和1050 nm为中心，分别用于对视网膜和眼前

3、节进行成像。通过组合两个探测光束进行同轴扫描。该系统的缺点是前节成像深度不足；结构复杂，需要多个激光器，成本较高，调试较难。近十年，随着电子技术不断进步，基于扫频光源的扫频OCT带来了扫描速度和成像深度的飞跃，目前新颖OCT设备已进入扫频时代。0004申请号为CN201410243150 .5的专利提出一种多功能眼科频域OCT,其利用振镜将眼前节和眼底的光路分开，实现了快速切换功能。然而，该系统光路设计上不够简洁，器件繁多，调试复杂，而且受限于频域OCT影响，成像速度不够快。0005申请号为CN201810440088 .7的专利提出一种扫频OCT的光学干涉成像系统，其利用扫频光源实现了比频域

4、OCT更快的成像深度，但是其光路单一，不能同时实现眼前节和眼底成像。发明内容0006为了克服目前眼科OCT测量仪器存在测量性能单一、运行速度较慢、扫描视场小的问题，本发明提出了一种超大范围的OCT成像装置和及其成像方法。0007本发明的一个目的在于提出一种超大范围的OCT成像装置。0008本发明的超大范围的OCT成像装置包括：扫频光源、光纤分束器、插值时钟模块、数据采集卡、计算机、测距光源、光纤式电动衰减器、波分复用器、通用光纤耦器、样品臂、电动延迟线、均分光纤耦合器、平衡光电探测器、低通滤波器、射频衰减器和总控制模块 其中，扫频光源的输出端通过光纤连接至光纤分束器的输入端；光纤分束器的输出端

5、通过光纤分别连接至插值时钟模块的光束输入端和波分复用器的一个输入端，插值时钟模块的输出端通过射频线缆连接至数据采集卡的外部时钟端；数据采集卡通过数据总线连接至计算机；测距光源通过光纤连接光纤式电动衰减器的输入端；光纤式电动衰减器的输出端连接至波分复用器的另一个输入端；波分复用器的输出端通过光纤连接至通用光纤耦合器的第一端口，通用光纤耦合器的第二端口通过光纤连接至样品臂，通用光纤耦合器的第三端口通过光纤连接至电动延迟线的一端，通用光纤耦合器的第四端口通过光纤连接至均分光纤耦合器的第一端口，通用光纤耦合器的分光比例是任意设置的；电动延迟线的另一端连接至均分光纤耦合器的第二端口，电动延迟线作为参考臂

6、；均分光纤耦合器的第三和第四端口分别通过光纤连接至平衡光电探测器；平衡光电探测器通过射频线缆连接至低通滤波器；低通滤波器通过射频线缆连接射频衰减器；射频衰减器通过射频线缆连接至数据采集卡的信号端；扫频光源的同步触发信号端通过射频线缆连接至插值时钟模块的信号输入端；扫频光源的同步触发信号端连接至总控制模块；总控制模块通过射频线缆连接至数据采集卡的触发端口；样品臂包括ix n光纤分束器和n路样品臂支路，通用光纤耦合器的第二端口连接至IXn光纤分束器的输入端，IXn光纤分束器的n个输出端分别连接n路样品臂支路，来自通用光纤耦合器的第二端口的光通过IX n光纤分束器分成n路，并且各路样品臂支路满足设定

7、的光程差要求，即使得不同的样品臂支路与参考臂有不同的光程差，达到不同样品臂支路与参考臂的干涉信号频率在不同的频段范围；总控制模块通过信号线连接至各路样品臂支路的扫描振镜，n为22的自然数；扫频光源发出同步触发信号T1分别连接至插值时钟模块和总控制模块，作为其参考时钟信号，使得插值时钟模块输出的插值时钟信号T2、总控制模块产生的触发信号T3以及射频衰减器输出的携带样品信息的干涉信号T4同步；扫频光源发出一束宽带光至光纤分束器，通过设定的比例分别传输至插值时钟模块和波分复用器；插值时钟模块得到完整的插值时钟信号T2,传输至数据采集卡；测距光源发出激光传输到光纤式电动衰减器；光纤式电动衰减器调整进入

8、至波分复用器的激光的光功率；波分复用器将扫频光源发出的宽带光和测距光源发出的激光合束后输入至通用光纤耦合器；通用光纤耦合器根据设定的光功率比例，将一部分光通过第二端口传输至样品臂；通过样品臂照射到样品上，照射样品产生散射光；散射光被样品臂接收，返回至通用光纤耦合器的第二端口；样品产生的散射光通过通用光纤耦合器的第四端口传输至均分光纤耦合器；通用光纤耦合器将另一部分光通过第三端口传输至电动延迟线；电动延迟线作为参考臂，调整参考臂的光程差，经电动延迟线调整光程后的光作为参考光，传输至均分光纤耦合器；散射光和参考光在均分光纤耦合器处发生干涉，干涉光携带样品信息；均分光纤耦合器将干涉光均分后输送至平衡

9、光电探测器；平衡光电探测器将干涉光从光信号转换为电信号，传输给低通滤波器；经低通滤波器抑制高频噪声后，传输至射频衰减器，射频衰减器调整电信号的幅值以满足数据采集卡的采集量程，输出干涉信号T4；总控制模块根据扫频光源输出的同步触发信号T1,产生触发信号T3传输至数据采集卡，控制整个OCT成像装置的工作时序；并且总控制模块产生控制信号，控制各路样品臂支路进行同步扫描；数据采集卡根据触发信号T3采集射频衰减器输出的携带有样品信息的干涉信号T4；数据采集卡将干涉信号T4传输至计算机，计算机分析干涉信号T4后得到样品的超大视场范围的三维全眼结构图和血流图。22CN 114343564 A说明书3/11

10、页0009 插值时钟模块包括：电动可调光程差的马赫增德干涉仪(Mach-Zehnderinterferometer , MZI)光路、插值时钟光电探测器、第一滤波器、射频放大器、第二滤波器、插值时钟控制模块、倍频时钟模块和电子开关；其中，光纤分束器将从扫频光源出射的一部分光束分束至MZL光路；电动可调光程差的MZI光路产生设定频率段的干涉光谱，频率段范围为lMHz-10GHz,输入至插值时钟光电探测器；插值时钟光电探测器将干涉光谱变为初始的插值时钟信号，依次经过第一滤波器、射频放大器和第二滤波器，初始的插值时钟信号变为振幅相对一致的插值时钟信号；插值时钟控制模块控制倍频时钟模块产生基频时钟信号

11、，频率在O.lMHz-lOOMHz；扫频光源的同步触发信号端连接至插值时钟控制模块，将同步触发信号T1传输至插值时钟控制模块；插值时钟控制模块根据扫频光源输出的同步触发信号口进行时序控制,即依据扫频光源输出光谱占空比的不同，对没有光谱输出的部分，控制电子开关输出倍频时钟模块产生的基频时钟信号；对有光谱输出的部分，控制电子开关输出经过第二滤波器产生的插值时钟信号；基频时钟信号和第二滤波器产生的插值时钟信号按照有无光谱输出的时序组和在一起，形成完整的插值时钟信号T2。00Wn路样品臂支路包括：m路眼后节光路和n-路眼前节光路，m为自然数月.0WnWn ,n为22的自然数。0011每一路眼后节光路包

12、括：第一偏振控制器、第一准直器、第一变焦透镜、第一扫描振镜、第一透镜和第二透镜；其中，IX n光纤分束器的一个输出端经光纤跳线连接至第一准直器，在输出端经连接至第一准直器的光纤跳线上设置第一偏振控制器；第一透镜和第二透镜采用共焦点摆放，组成4F系统；光束经第一偏振控制器，调整眼后节光路与参考臂的干涉信号，使其最大化；经第一准直器后变成平行光，经第一变焦透镜调整入射光束的屈光度，然后传至第一扫描振镜；第一扫描振镜是二维扫描振镜，枢纽点位于第一透镜的焦平面上，第一扫描振镜按照总控制模块产生的控制信号，对光束进行扫描，经第一透镜和第二透镜后照射至眼后节；通过调整每一路眼后节光路与眼睛光轴的夹角，使得

13、各路眼后节光路成像区域不同，增加整个眼后节成像的视场范围。0012每一路眼前节光路包括：第二偏振控制器、第二准直器、第二变焦透镜、第二扫描振镜和第三透镜；其中，IX n光纤分束器的一个输出端经光纤跳线连接至第二准直器，在输出端经连接至第二准直器的光纤跳线上设置第二偏振控制器；光束经第二偏振控制器，调整眼前节光路的干涉信号，使其最大化；经第二准直器后变成平行光，经第二变焦透镜调整入射光束的屈光度，然后传至第二扫描振镜；第二扫描振镜是二维扫描振镜，枢纽点位于第三透镜的焦平面上，第二扫描振镜按照总控制模块产生的控制信号，对光束进行扫描，经第三透镜后照射至眼前节；通过调节IXn光纤分束器输出端的光纤跳

14、线与第二准直器光轴的偏移量，实现不同的眼前节光路与第二准直器光轴有不同的偏移量，进而成像不同的眼前节区域，增大整个眼前节成像的视场范围。0013通过调节每一路眼后节光路或眼前节光路所对应的光纤跳线使其满足设定的长度要求，使得各路样品臂支路与参考臂满足设定的光程差。总控制模块通过信号线连接至各路样品臂支路的扫描振镜。0014眼前节光路光聚焦在眼前节，即角膜和晶状体；眼后节光路光聚焦在眼后节，即眼底。0015进一步，还包括固视灯光路，固视灯光路依次包括二向色镜、镜头和显示屏，位于CN 114343564 A说明书5/11 页眼睛光轴上；其中，二向色镜对扫频光源的波长具有高反射率，对显示屏产生的波长

15、具有高透射率。0016进一步，本发明还包括角度调整模块，能够灵活调整各路样品臂支路的入射光束角度;角度调整模块包括样品臂支撑板、第一导轨、第二导轨和i个镜头滑块；样品臂支撑板为平板，在样品臂支撑板的表面分别开设有第一导轨和第二导轨；第一导轨和第二导轨均为部分圆环形的凹槽导轨，第一导轨和第二导轨所在的圆环同心，样品位于圆心，且占圆环的比例相同；i个镜头滑块的底端分别嵌入至第一导轨和第二导轨内，能够沿着第一导轨和第二导轨滑动，镜头滑块的方向沿着第一导轨和第二导轨所在圆环的径向；一个镜头滑块上设置一路样品臂支路，i个镜头滑块分别对应i路样品臂支路，i为Wn的自然数；滑块越靠近圆心，横向尺寸越小；相比于长方形滑块，优点是两个镜头滑块能够靠的更近，角度调整的范围更大。镜头滑块的底表面分别设置有圆柱和部分环形柱，圆柱和部分环形柱分别内嵌至第一导轨和第二导轨的凹槽内，部分环形的曲率与所在导轨的曲率一致；圆柱和部分环形柱在第一导轨和第二导轨中滑动实现镜头滑块的滑动，部分环形柱的特点是其前后表面的曲率与所在的第二导轨的凹槽的曲率一样，保证滑动时的流畅和稳定。0017本发明