为了对眼底周边部区域进行成像检查，研究了激光线扫描眼底成像技术。搭建了激光线扫描超广角共聚焦眼底成像系统，进行了系统总体光路设计，以及超广角、高分辨双模式成像的参数设计。对探测成像部分进行了Zemax设计与像质评价，依据参数进行了元器件的选型并搭建了实验系统，利用面阵相机像素边界得到了虚拟共聚焦狭缝，实现了眼底线扫描双模式共聚焦成像。最后对系统的实际视场角、分辨率、成像效果进行了评估。经实际测量，所设计系统在超广角模式下成像单幅眼底图的视场角可达到136.3°，高分辨模式下的成像分辨率为8.5 μm。所提出的激光线扫描眼底成像方法可以有效地实现眼底超广角成像，为相关仪器的研制提供了参考。

利用视网膜功能测量仪对眼底进行结构成像来直接观察体内丰富的循环系统,并对视网膜的血氧饱和度及血管直径进行无创、定量的功能性成像测量。对糖尿病患者和健康人群进行视网膜功能成像并作定量比较分析,结果表明,在糖尿病患者中,视网膜动脉血氧饱和度相比健康人群有显著性提高,视网膜动静脉血氧饱和度差值有显著性增大,视网膜黄斑中心凹无灌注区面积也有显著增大。此外,在糖尿病患者和健康人群中,视网膜动静脉的直径均存在差异,且静脉直径总大于动脉直径。研究结果表明通过视网膜功能成像可以检测糖尿病患者的视网膜氧代谢和灌注率等参数的临床变化,帮助医生更好地观察、评估糖尿病患者视网膜微血管的病理改变,并在糖尿病患者眼科并发症的早期诊断和预后评估方面具有一定的应用潜力。

报道了一种可实现入瞳位置不变的超广角扫频光相干层析成像(OCT)系统,对成像系统的样品臂进行了建模和光学仿真, 证实其可行性和有效性。设计并展示了一个超广角OCT成像系统, 在仅改变振镜位置及透镜间距的情况下, 实现了超过40°的眼底单次超大角度扫描, 单次横向扫描范围覆盖眼底I区, 有效增加了OCT单次扫描的成像范围。

自适应光学扫描激光眼底成像系统研究是当前研究的一个热点。利用Badal系统、变形镜和夏克-哈特曼波前传感器设计了一种可调焦的自适应光学激光扫描眼底成像系统,通过视标引导,调节Badal系统中的透镜间距,实现人眼低阶像差校正。根据系统调焦及工作原理,分析了Badal系统最佳参数,并对系统参数进行设计,采用Zemax光学软件对系统进行仿真及优化。仿真结果表明,设计的系统点列图光斑小于衍射极限,各屈光度斯特列尔比值均大于0.8,甚至低屈光度下的斯特列尔比可达0.95,不同屈光度下各视场调制传递函数(MTF)曲线接近衍射极限,正常人眼视网膜面上系统理论分辨率约为2.29 μm,接近衍射极限分辨率(2.11 μm),能够对-6~6 m ^-1屈光不正的人群实现眼底视网膜清晰成像。

眼底成像技术可检测临床视网膜组织状态, 其检测结果已成为多种眼底疾病诊断的重要依据。然而, 传统的眼底成像系统需要专业医护人员操作, 且具有体积大、价格昂贵等缺点。随着智能手机的图像采集、存储、数据传输等功能的不断提升, 基于智能手机的眼底成像系统可有效弥补传统眼底成像系统的上述缺陷。在本研究中, 我们设计了照明和成像光路并利用3D打印技术将其小型化, 通过与智能手机相结合实现了对人眼视网膜图像的采集。结果表明, 基于智能手机的眼底相机距离模拟眼的工作距离约为17 mm, 安置于体积仅为88 mm×79 mm×42 mm(长×宽×高)的手机外设配件中。随后, 利用Zemax对系统光学参数进行了进一步优化。经优化后的成像系统, 畸变保持在02%范围内, 场曲小于10 μm。该系统具有便携性良好、无创、价格低廉等优点, 未来可用于多种眼底疾病的社区筛查工作。

提出了一种混合光学数字眼底成像系统,该系统不需要探测和补偿不同人眼带来的像差的动态变化,即可获取高分辨率的视网膜图像。该系统在出瞳位置放置一块三次相位掩膜板对眼底图像进行编码,然后采用维纳滤波算法复原获取清晰图像。利用基于光学成像的二维卷积模型对该系统进行了仿真实验,结果表明,针对不同个体的人眼像差,三次相位板可以使系统的点扩散函数在一定范围内保持一致,从而校正包含离焦、彗差、像散、三叶草在内的人眼像差,获得清晰的眼底图像。该系统的设计简化了传统眼底相机的复杂光学结构,是一种便携式结构。

线扫描共聚焦成像技术基于共聚焦成像原理,使用线光束一维扫描照明样品以提高成像速率;通过共焦狭缝滤除样品成像光束中的非聚焦层面杂散光,提高成像分辨率和对比度;近年来,该技术因分辨率高、成像快、成像视场大、系统结构简单等优点而在生物医学成像中的应用越来越广泛。介绍了线扫描共聚焦成像技术的基本原理,列举了成像系统的主要参数及其影响因素,并举例说明了其在生物医学成像,尤其是眼底成像和生物组织细胞观察等方面的应用,最后总结了该技术的优缺点及其应用前景。

随着我国社会经济的发展及国人饮食、生活习惯的改变, 糖尿病的发病率呈逐年上升趋势。糖尿病视网膜病变(Diabetic Retinopathy,DR) 作为糖尿病最为常见的并发症, 已成为视力下降甚至致盲的主要原因之一。通过对其早期诊断和及时治疗, 超过50%的患者的视力损伤及致盲可得到预防。因此, 研究DR的诊断和治疗方法具有重要的临床意义。由于眼部的结构及光学特性, 生物医学光子学技术在DR的临床诊断和治疗中已得到了非常广泛的应用并且具有巨大的发展前景。本文综述了目前临床上用于DR诊断和治疗的主要生物医学光子学技术的原理及其最新应用进展, 并分析对比了各个技术的特点, 最后总结并展望了生物医学光子学技术在临床DR诊断和治疗的发展趋势。

为了解决传统自适应光学系统校正视场小的问题，提出了一种层析自适应光学眼底成像系统。以Zemax为工具，Liou-Brennan(LB)眼模型为仿真对象，研究了层析自适应光学眼底成像系统的性能。分析了20°视场内的眼底像差特性，用Zernike边缘多项式描述眼底像差，获得了不同视场内眼底像差的类型和大小。对比了传统自适应光学和层析自适应光学眼底成像系统的性能。结果表明，相较于传统自适应光学，层析自适应光学系统可将校正视场从1.2°扩大至3°。确定了传统自适应光学和层析自适应光学眼底成像系统中变形镜的最佳共轭位置,均位于出瞳面前3 mm，此位置与人眼角膜共轭。