CN111107780B - 用于宽视野眼底摄影的小型间接检眼镜检查 - Google Patents

Abstract

提供了宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置，其可以被小型化以适合于在智能手机中使用并且克服现有智能手机宽视野眼底成像设备和方法的限制因素，例如高成本、临床部署挑战和有限的视场。宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置也非常适合于在农村和得不到充分服务的区域中使用，在这些区域中昂贵的仪器和熟练的操作员通常都是不可得到的。宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置使宽视野快照眼底图像能够在散瞳和非散瞳条件下以宽视场(FOV)被捕获，并且还使眼底的视频记录能够被捕获，从该视频记录可以以更宽FOV构造蒙太奇。

Description

用于宽视野眼底摄影的小型间接检眼镜检查

相关申请的交叉引用

本申请是PCT国际申请，其要求于2017年8月17日提交的、标题为“MINIATURIZEDINDIRECT OPHTHALMOSCOPY FOR WIDE-FIELD FUNDUS PHOTOGRAPHY”的具有美国申请序列号62/546,830的美国临时申请的优先权，该临时申请特此通过引用被全部并入本文。

政府支持

本发明在由美国国立卫生研究院授予的合约/基金号R01 EY023522、R01EY024628和R21 EY025760下以政府支持做出。政府在本发明中有某些权利。

发明的技术领域

本发明涉及眼底摄影和视网膜检查，且尤其涉及基于小型间接检眼镜检查的独特设计的宽视野眼底摄像机，其允许眼底的快照眼底摄影和视频记录。

发明背景

眼底检查对于视网膜疾病筛查、诊断和治疗评估是重要的。然而，现有设备的高设备成本是对宽视野眼底摄影的临床部署的限制因素，特别是在农村和得不到充分服务的区域中，在这些区域中昂贵的仪器和熟练的操作员都是不可得到的。与广泛可用的互联网技术的配合，数字眼底摄影对于视网膜疾病的远程医疗检查获得了越来越大的价值(increasing interest)。

近年来，已经展示了各种基于智能手机的眼成像技术。已开发出低成本智能手机眼底摄像机以探索糖尿病视网膜病变(DR)、与年龄相关的黄斑变性(AMD)、早产儿视网膜病变(ROP)等的负担得起的远程医疗应用。低成本智能手机眼底摄像机可望在护理点环境处方便地评估眼病，以及也可能实现负担得起的远程医疗筛查以促进对在农村和得不到充分服务的区域中的医疗护理的访问。然而，现有的智能手机眼底摄像机受到在单次拍摄图像(single-shot images)中的小FOV限制。这些智能手机眼底摄像机中的大多数采用间接检眼镜检查的配置。通过直接采用双目间接检眼镜检查(BIO)透镜，这些智能手机眼底摄像机为视网膜检查提供低成本解决方案。然而，BIO透镜专门为头戴式BIO***设计，BIO***需要从透镜到智能手机摄像机的长距离。因此，基于BIO透镜的智能手机眼底摄像机是庞大的，具有在单次拍摄图像中的一般小于大约45°的小视场(FOV)。

也开发了基于智能手机的眼底摄像机，其使用在传统眼底摄像机中使用的类型的环形经瞳孔照明。摄像机组合了交叉极化技术和闪光灯。然而，单次拍摄图像中的FOV仍然被限制在大约55°处。此外，闪光灯照明排除了连续视频记录的可能性。

通过结合智能手机使用被称为经眼睑照明的检眼镜检查技术，在单次拍摄眼底成像中实现了约152°的FOV。然而，由于成像和照明子***的单独调整和优化的需要，基于经眼睑照明的设备的临床部署是有挑战性的。

存在对可以被小型化以适合于在智能手机中使用并且克服现有智能手机宽视野眼底成像设备和方法的前述限制(例如实现的高成本、临床部署挑战和有限的FOV)的宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置的需要。还存在对非常适合于在农村和得不到充分服务的区域中使用的宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置的需要，在这些区域中昂贵的仪器和熟练的操作员都是不可得到的。

附图简述

图1A示出了根据代表性实施例的能够捕获宽视野快照眼底照片和连续视频记录的宽视野眼底摄像机的光学布局。

图1B是根据代表性实施例的具有图1A所示的光学布局的智能手机宽视野眼底摄像机的一部分的底部透视图。

图2A和2B分别示出了图1B所示的智能手机宽视野眼底摄像机的后和前透视图的代表性照片，该智能手机宽视野眼底摄像机机械地耦合到容纳根据图1A所示的光学布局布置的光学部件的适配器。

图3A-3C示出了从没有所报告的眼病的41岁受验者捕获的代表性单次拍摄图像。

图3D示出了图3A-3C所示的单次拍摄图像的蒙太奇(montage)。

图3E示出了用具有对应于67.5°内角的45°外角的单次拍摄FOV的临床眼底摄像机(Zeiss，Cirrus Photo 800)收集的、来自在图3A-3D中使用的相同受验者的代表性眼底图像。

图3F示出了用于FOV比较的在图3C和图3E中所示的图像的重叠。

图4是根据代表性实施例的、可以用作用于捕获宽视野眼底图像的自成像***的宽视野眼底摄像机的光学布局的图示。

图5A示出了根据代表性实施例的非散瞳式小型间接检眼镜检查装置的照明策略。

图5B示出了根据代表性实施例的使用图5A所示的照明策略的非散瞳式小型间接检眼镜检查装置的光学布局的示意图。

图5C示出了基于具有图5B所示的光学布局的小型间接检眼镜检查装置的台式原型眼底摄像机的照片。

图6A示出了在视网膜定位和聚焦调整期间由图5C所示的原型眼底摄像机捕获的近红外图像。

图6B示出了由图5C所示的原型眼底摄像机从高加索志愿者受验者捕获的彩色眼底图像。

图6C示出了由图5C所示的原型眼底摄像机从亚洲志愿者受验者捕获的彩色眼底图像。

图6D示出了在电动旋转器用于旋转图5B所示的透镜L1的光轴以分离在图6B所示的图像中重叠的两个反射点之后，从同一受验者捕获的另一彩色眼底图像，来自该同一受验者的图6B所示的图像由图5C所示的原型眼底摄像机捕获。

图6E示出了对应于图6B和图6D所示的图像的无伪影图像，其被处理以去除两个反射点。

图6F提供了在图6E所示的图像和使用商业眼底摄像机(Volk Pictor Plus)从同一受验者捕获的彩色眼底图像之间的FOV比较。

图7A示出了图6E所示的图像的绿色通道。

图7B示出了图6E所示的图像的红色通道。

图7C示出了基于图7A所示的绿色通道图像的分割血管图。

图7D示出了分别在图7A和图7B中示出的绿色通道和红色通道图像之间基于密度比分析的差分动脉-静脉图。

说明性实施例的详细描述

在本文公开了可以被小型化以适合于在智能手机中使用并且克服现有智能手机宽视野眼底成像设备和方法的前述限制因素(例如高成本、临床部署挑战和有限的FOV)的宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置的说明性实施例。宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置也非常适合于在农村和得不到充分服务的区域中使用，在这些区域中昂贵的仪器和熟练的操作员都是不可得到的。宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置使宽视野快照眼底图像能够在散瞳和非散瞳条件下以宽视场(FOV)被捕获，并且还使眼底的视频记录能够被捕获，蒙太奇可以根据视频记录以更宽FOV被构造。

根据发明原理和概念的第一方面，小型宽视野眼底间接检眼镜检查装置包括摄像机传感器、照明子***和成像子***。照明子***包括至少第一透镜和光源。光源至少部分地位于第一平面内，并产生至少第一波长范围的光，第一波长范围包括至少第一波长的光。第一透镜和光源相对于彼此被定位，使得由光源产生的光在第一位置处由第一透镜聚焦，受验者的眼睛的瞳孔的平面被预期在受验者的眼睛检查期间位于该第一位置处。成像子***包括至少第一透镜和至少第二透镜。第一透镜和第二透镜沿着装置的光轴相对于彼此被定位，第一透镜和第二透镜以及摄像机传感器沿着该光轴被定位，使得第一透镜在第一透镜和第二透镜之间的位置处形成眼睛的视网膜的图像，并且第二透镜将视网膜的图像分程传递(relay)到摄像机传感器上。

根据第二发明方面，第二透镜至少部分地位于第一平面内，并且第二透镜和光源与瞳孔的平面被预期在受验者的眼睛检查期间所位于的平面共轭。

根据第三发明方面，根据第一和第二发明方面中的一个或更多个的成像子***还包括位于摄像机传感器和第二透镜之间的第三透镜。第二和第三透镜将视网膜的图像分程传递到摄像机传感器上。

根据第四发明方面，第三透镜和摄像机传感器分别是智能手机的透镜和摄像机传感器，并且该装置还包括适配器，该适配器被配置为将智能手机和装置保持在相对于彼此的预定空间关系中，使得摄像机传感器和第三透镜沿着装置的光轴被维持对准。

根据第五发明方面，根据第一至第四发明方面中的一个或更多个的装置的光源包括发射至少第一波长的光的至少第一光发射器和具有近端和远端的光纤。近端相对于第一光发射器被定位以接收由第一光发射器发射的光。光纤的远端位于第一平面内或附近。

根据第六发明方面，第一至第五发明方面中的一个或更多个方面的装置的照明子***还包括具有至少部分地位于第一平面中的第一反射表面的至少第一反射镜。光纤的远端位于第一平面附近面向第一反射表面。第一反射表面被定向成接收由第一光发射器从光纤的远端发射出的光，并朝着第一透镜引导接收到的光。

根据第七发明方面，从摄像机传感器到第一透镜的离第二透镜最远的表面的距离小于或等于大约20厘米(cm)。

根据第八发明方面，从摄像机传感器到第一透镜的离第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

根据第九发明方面，根据第一至第八发明方面中的一个或更多个的装置的照明子***被配置为耦合穿过眼睛的瞳孔的第一区域的由光源产生的光，并且成像子***被配置为接收穿过瞳孔的第二区域的从视网膜反射的光，并形成视网膜的图像，并且将视网膜的图像分程传递到摄像机传感器上。穿过瞳孔的第一和第二区域的光在瞳孔的平面处不重叠。

根据第十发明方面，根据第五至第九发明方面中的一个或更多个的所述至少第一光发射器发射白光。

根据第十一发明方面，根据第五至第十方面的所述至少第一光发射器包括发射近红外光的至少第二光发射器。由第二光发射器发射的光在视网膜定位和聚焦调整期间耦合到光纤的近端。由第一光发射器发射的光在眼底成像期间耦合到光纤的近端。

根据第十二发明方面，第一至第十一发明方面中的一个或更多个方面的装置还包括固定目标子***，其包括固定目标、透镜、分束器和第一透镜。固定目标子***被配置成允许人类受验者控制该装置以将受验者的眼睛焦点对准，并且一旦焦点对准，就拍摄眼睛的眼底快照或眼底视频记录。

根据第十三发明方面，第一至第十二发明方面中的一个或更多个方面的装置还包括处理器和被配置成在该装置用于捕获受验者的眼睛的第一快照眼底图像之后改变第一透镜和光源相对于彼此的位置的机构。在第一透镜和光源相对于彼此的位置改变之后，该装置捕获同一受验者的同一眼睛的第二快照眼底图像。处理器被配置为执行数字补偿算法，处理器处理第一和第二快照眼底图像以在任何反射伪影被去除的情况下创建对应于第一和第二快照眼底图像之一的第三快照眼底图像。

根据第十四发明方面，该机构包括机械地耦合到第一透镜的电动旋转器，该电动旋转器可以由该装置控制以在预定方向上将第一透镜旋转预定量。

根据第十五发明方面，根据第一至第十四发明方面中的一个或更多个的装置能够在受验者的眼睛的瞳孔在扩张状态中时捕获具有等于或大于92°的外角FOV的眼底图像。

根据第十六发明方面，该装置能够在受验者的眼睛的瞳孔在非扩张状态中时捕获具有等于或大于67°的外角FOV的眼底图像。

根据第十七发明方面，用于执行宽视野眼底间接检眼镜检查的方法包括：

利用照明子***的第一光源，产生至少第一波长范围的光，第一波长范围包括至少第一波长的光，第一透镜和第一光源相对于彼此被定位，使得由第一光源产生的光在第一位置处由照明子***的第一透镜聚焦，受验者的眼睛的瞳孔的平面被预期在受验者的眼睛检查期间位于该第一位置处，光源至少部分地位于第一平面内；

利用包括沿着光轴相对于彼此定位的至少第一透镜和至少第二透镜的成像子***，在第一透镜和第二透镜之间的位置处形成眼睛的视网膜的图像并将视网膜的图像分程传递到摄像机传感器上，该摄像机传感器也沿着该光轴被定位；以及

利用摄像机传感器，接收视网膜的图像并产生快照眼底照片和视频记录中的至少一个。

根据第十八发明方面，第二透镜至少部分地位于第一平面内，并且第二透镜和第一光源与瞳孔的平面被预期在受验者的眼睛检查期间所位于的平面共轭。

根据第十九发明方面，第十七和第十八方面中的一个或更多个的成像子***还包括位于摄像机传感器和第二透镜之间的第三透镜。第二和第三透镜将视网膜的图像分程传递到摄像机传感器上。

根据第二十发明方面，第三透镜和摄像机传感器分别是智能手机的透镜和摄像机传感器，并且智能手机、照明子***和成像子***与适配器机械地耦合，该适配器将智能手机以及照明和成像子***保持在相对于彼此的预定空间关系中，使得摄像机传感器和第三透镜沿着光轴被维持对准。

根据第二十一发明方面，第一光源包括发射至少第一波长的光的至少第一光发射器和具有近端和远端的光纤。近端相对于第一光发射器被定位以接收由第一光发射器发射的光。光纤的远端位于第一平面内或附近。

根据第二十二发明方面，第十七至第二十一发明方面中的一个或更多个的照明子***包括具有至少部分地位于第一平面中的第一反射表面的至少第一反射镜。光纤的远端位于第一平面附近面向第一反射表面。第一反射表面被定向成接收由第一光发射器从光纤的远端发射出的光，并朝着第一透镜引导接收到的光。

根据第二十三发明方面，当执行该方法时，从摄像机传感器到第一透镜的离第二透镜最远的表面的距离小于或等于大约20cm。

根据第二十四发明方面，当执行该方法时，从摄像机传感器到第一透镜的离第二透镜最远的表面的距离小于或等于大约10cm。

根据第二十五发明方面，该方法中使用的照明子***耦合穿过眼睛的瞳孔的第一区域的由第一光源产生的光，并且成像子***接收穿过瞳孔的第二区域的从视网膜反射的光。穿过瞳孔的第一和第二区域的光不重叠。

根据第二十六发明方面，该方法中使用的第一光发射器发射白光。

根据第二十七发明方面，在该方法中使用的所述至少第一光发射器包括发射近红外光的至少第二光发射器。所述方法还包括：

在视网膜定位和聚焦调整期间，从第二光发射器发射光并将由第二光发射器发射的光耦合到光纤的近端内；以及

在视网膜定位和聚焦调整之后以及在眼底成像期间，从第一光发射器发射光并将由第一光发射器发射的光耦合到光纤的近端内。

根据第二十八发明方面，该方法还包括：

利用摄像机传感器，捕获受验者的眼睛的第一快照眼底图像；

利用机械地耦合到第一透镜的机构，改变第一透镜和光源相对于彼此的位置；

利用摄像机传感器，捕获同一受验者的同一眼睛的第二快照眼底图像；以及

利用被配置为执行数字补偿算法的处理器，根据数字补偿算法来处理第一和第二快照眼底图像以在任何反射伪影被去除的情况下创建对应于第一和第二快照眼底图像之一的第三快照眼底图像。

根据第二十九发明方面，该机构包括机械地耦合到第一透镜的电动旋转器，该电动旋转器可以由处理器控制以在预定方向上将第一透镜旋转预定量。

根据第三十发明方面，照明子***包括至少第二光源，该第二光源至少部分地位于第一平面内远离第一光源的一段距离处，并且发射在第一波长范围内的光。该方法还包括：

利用摄像机传感器，从由第一光源发射的第一波长的光捕获受验者的眼睛的第一快照眼底图像；

利用摄像机传感器，从由第二光源发射的第一波长的光捕获受验者的眼睛的第二快照眼底图像；以及

利用被配置为执行数字补偿算法的处理器，根据数字补偿算法来处理第一和第二快照眼底图像以在任何反射伪影被去除的情况下创建对应于第一和第二快照眼底图像之一的第三快照眼底图像。

根据第三十一发明方面，当受验者的眼睛的瞳孔在扩张状态中时，快照眼底照片和视频记录中的所述至少一个具有等于或大于92°的外角FOV。

根据第三十二发明方面，当受验者的眼睛的瞳孔在非扩张状态中时，快照眼底照片和视频记录中的所述至少一个具有等于或大于67°的外角FOV。

根据第三十三发明方面，小型宽视野眼底间接检眼镜检查装置用于与便携式设备的摄像机传感器一起使用。该装置包括照明子***和成像子***。照明子***包括至少第一透镜和光源。光源至少部分地位于第一平面内，并产生至少第一波长范围的光。第一波长范围包括至少第一波长的光。第一透镜和光源相对于彼此被定位，使得由光源产生的光在第一位置处由第一透镜聚焦，受验者的眼睛的瞳孔的平面被预期在受验者的眼睛检查期间位于该第一位置处。成像子***包括至少第一透镜和至少第二透镜。第一透镜和第二透镜沿着装置的光轴相对于彼此被定位，第一透镜和第二透镜以及摄像机传感器沿着该光轴被定位，使得第一透镜在第一透镜和第二透镜之间的位置处形成眼睛的视网膜的图像，并且第二透镜将视网膜的图像分程传递到摄像机传感器上。

根据第三十四发明方面，第二透镜至少部分地位于第一平面内，并且第二透镜和光源与瞳孔的平面被预期在受验者的眼睛检查期间所位于的平面共轭。

根据第三十五发明方面，便携式设备包括位于摄像机传感器和第二透镜之间的第三透镜。第二和第三透镜将视网膜的图像分程传递到摄像机传感器上。

根据第三十六发明方面，该装置还包括适配器，该适配器被配置为将便携式设备和装置保持在相对于彼此的预定空间关系中，使得摄像机传感器和第三透镜沿着装置的光轴被维持对准。

根据第三十七发明方面，便携式设备是智能手机。

在下面的详细描述中，为了解释而不是限制的目的，阐述了公开具体细节的示例实施例，以便提供对根据当前教导的实施例的透彻理解。然而，对受益于本公开的本领域中的普通技术人员将明显的是，根据当前教导的偏离本文公开的具体细节的其他实施例依然在所附权利要求的范围内。此外，可以省略对众所周知的装置和方法的描述，以便不使示例实施例的描述模糊。这种方法和装置显然在当前教导的范围内。

本文使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，而没有被规定为限制性的。所定义的术语是对如在当前教导的技术领域中通常理解和接受的所定义的术语的技术和科学含义的补充。

术语“装置”(如本文中使用的该术语)意欲包括单独地被提供并可操作地被连接以执行本文描述的操作的单独部件以及具有多个部件的单一设备，多个部件被提供为相互连接的部件的单个单元，例如作为整体地形成的或单一的零件的一部分的整体地形成的部件。

如在本说明书中和所附权利要求中所使用的，术语“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括单数和复数所指物，除非上下文另有明确规定。因此，例如，“设备(a device)”包括一个设备和多个设备。

如在附图中所指示的，相对术语可用于描述各种元件对彼此之间的关系。这些相对术语意欲除了在附图中描绘的定向之外还包括设备和/或元件的不同定向。

将理解，当元件被称为“连接到”或“耦合到”另一个元件时，它可以被直接连接或耦合，或介于其间的元件可以存在。

术语“处理器”(如在本文中所使用的该术语)包括能够执行计算机程序或可执行计算机指令的电子部件。在本文对包括“处理器”的计算机的提及应该被解释为具有一个或更多个处理器或处理核心的计算机。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机***内或分布在多个计算机***当中的处理器的集合。术语“计算机”也应该被解释为可能指计算机或计算设备的集合或网络，每个计算机或计算设备包括一个或多个处理器。计算机程序的指令可以由多个处理器执行，这些处理器可以在同一台计算机内或者可以分布在多个计算机当中。

现在将参考附图描述示例性或代表性的实施例，其中相似的参考数字表示相似的部件、元件或特征。应该注意，附图中的特征、元件或部件并没有被规定为按比例绘制，而是强调展示发明原理和概念。

图1A示出了根据代表性实施例的能够捕获宽视野快照眼底照片和连续视频记录的宽视野眼底间接检眼镜检查装置的光学布局1。图1B是具有图1A所示的光学布局1并且用作根据代表性实施例的宽视野眼底间接检眼镜检查装置20的智能手机宽视野眼底摄像机10的一部分的示意图。图2A和2B分别示出了包括智能手机宽视野眼底摄像机10和适配器30的装置20的后和前透视图的代表性照片，摄像机10与适配器30机械地耦合。适配器30容纳透镜L1 5和L2 6并将它们保持在图1A所示的光学布局中。

参考图1A，光源(LS)2在摄像机传感器(CS)3附近以提供用于对眼睛4成像的照明光。透镜L1 5可以是例如高数值孔径(NA)透镜，例如60屈光度(D)眼科透镜或其他高NA透镜。透镜L2 6可以是例如中继透镜。透镜L2 6的焦距可以是例如90毫米(mm)，但是其他焦距可以用于实现类似的结果，如本领域中的技术人员将理解的。透镜L3 7可以是智能手机摄像机的内置摄像机透镜。参考图1B，根据该代表性实施例，反射镜8布置在智能手机10的在智能手机10的CS 3附近的表面上。光纤9安装在智能手机10的靠近反射镜8的表面上。

图1A中的实线和虚线分别表示照明光路的照明光线和成像光路的成像光线。在图1A中可以看到，照明和成像光路在瞳孔平面P及它的共轭平面中从彼此分开，LS 2和透镜L26位于该共轭平面中。LS 2和透镜L26位于实质上相同的平面内，该平面垂直于图1A所示的光学***的光轴11。LS 2优选地实际上尽可能小，并且在该实施例中是光纤。所有这些特征的组合允许该装置被小型化，同时仍然提供非常宽的FOV。光学布局1的长度或沿着光轴11从CS 3到透镜L1 5的离透镜L2 6最远的一侧的距离通常小于或等于约20厘米(cm)，并且优选小于或等于10cm。因此，装置20基于小型间接检眼镜检查的独特设计。此外，装置20可以是完全无线的，并且允许快照眼底摄影和连续视频记录。

根据该代表性实施例，智能手机10的CS 3以92°外角FOV捕获单次拍摄图像。这个极宽的FOV便于视网膜周边的容易检查，视网膜周边可以通过DR和其他脉络膜视网膜疾病的早期阶段被作为目标。与广泛可用的互联网配合，装置20的连续视频模式使有经验的眼科医生的实时远程参与能够发生，并且还允许蒙太奇数据处理容易地将有效FOV增加到180度以上。此外，装置20使用起来相对容易并且是相对低成本的，这使它变得非常适合于提供负担得起的护理点检查和远程医疗。

图1B所示的装置20被设计成克服与构建完全无线、低重量、紧凑、宽视野智能手机或便携式眼底摄像机相关联的尺寸限制和成本限制。根据该代表性实施例(其为实验装置或原型)，三星Galaxy S6智能手机被使用，尽管其他智能手机和其他类型的便携式设备可以被使用而不偏离发明原理和概念，如本领域中的技术人员将理解的。

根据该代表性实施例，由电池供电的光纤耦合LED 12(图2A)通过反射镜8(图1B)传送照明光，反射镜8可以是1mm微反射镜。反射镜8与用于视网膜照明的受验者瞳孔平面共轭。透镜L1 5用于通过眼睛对视网膜成像，以及透镜L2 6(其可以是例如具有90mm焦距的平凸透镜)用于将视网膜图像分程传递到智能手机10的CS 3。其他尺寸的反射镜和透镜可以用于提供类似的结果，如由本领域中的技术人员鉴于本文提供的描述将理解的。

根据该代表性实施例，一起包括宽视野眼底摄像机40(图2A和图2B)的装置20和适配器30具有255克(g)的总质量。眼底摄像机40允许快照眼底摄影和连续视频记录以及92°FOV单次拍摄图像。从具有与标准眼底摄像机的图像质量可比较的图像质量的照片和视频可以清楚地观察到视神经盘、黄斑和视网膜血管。装置20可以被实现为低成本、便携式、宽视野智能手机眼底摄像机40，其可以促进用于眼病筛查、诊断和治疗评估的宽视野眼底摄影的临床部署。摄像机40执行连续视频记录的能力为有经验的眼科医生的远程实时参与创造了机会。

透镜L1 5可以是从Volk Optical公司可得到的60D眼科透镜V60C，尽管其他透镜可以被使用。透镜L1 5用于将视网膜成像到在透镜L1 5和透镜L2 6之间的平面RI(在图1A中的透镜L1 5的后焦平面附近的垂直虚线)。透镜L2 6可以是从Edmund Optics 67165可得到的具有90mm焦距的平凸透镜。在该示例实施例中示出的智能手机摄像机透镜L3 7的焦距是4.3mm，尽管其他焦距可以被使用。视网膜图像RI通过透镜L2 6和L3 7被分程传递到智能手机摄像机传感器CS 3。在实验装置或原型中使用的三星Galaxy S6智能手机具有帧分辨率为5312x 2988像素的1/2.6”的摄像机传感器。

眼底摄像机40包括成像和照明子***。参考图1A，成像子***包括在智能手机10上的透镜L1 5、中继透镜L2 6和摄像机透镜L3 7。如上面所指示的，透镜L1 5用于通过受验者的眼睛4的接目镜将视网膜成像到位置RI(图1A中的垂直线)。根据该代表性实施例，为了在不使用在传统间接检眼镜检查***中使用的单个双目间接检眼镜检查(BIO)透镜的情况下实现宽FOV，中继透镜L2 6被包括以克服智能手机10的空间限制。中继透镜L2 6有助于实现装置20的紧凑设计，并使内置摄像机透镜3的自动聚焦能力最大化。中继透镜L2 6是可选的，并且在空间约束更宽松的情况下可以被消除。中继透镜L2 6与内置摄像机透镜L3 7一起工作，将视网膜图像RI(图1A中的垂直线)分程传递到智能手机10的CS 3。

照明子***包括根据该代表性实施例被小型化的LS 2和透镜L1 5。因此，透镜L15是成像和照明子***的部件。LS 2的平面(其是如果光纤用作LS 2则光纤的端面所位于的平面)与受验者瞳孔平面(图1A中的P)共轭。换句话说，LS 2被成像到一个点(受验者瞳孔的在图1A中的LS’)以照亮眼睛的后部。如上面所指示的，LS 2和透镜L2 6通常在同一平面内，该平面与受验者瞳孔平面共轭。这个齐焦配置允许准确的照明光传送和照明光的背反射的共焦抑制。

到达瞳孔点LS’的照明光线(实线，图1A)和到达透镜L2 6的成像光线(虚线，图1A)在受验者瞳孔平面(P，图1A)处应该没有重叠。这允许照明光的背反射的共焦抑制。

图1B中所示的光纤9和反射镜8的组合形成LS 2。为了说明的容易，在图1A中未示出反射镜8。根据该代表性实施例，LS 2在横向和轴向方向上都具有小尺寸。在横向方向(平行于CS 3)上的小尺寸有助于避免在照明光线(实线，图1A)和成像光线(虚线，图1A)之间的在受验者瞳孔平面(P，图1A)处的重叠。LS 2的在轴向方向(平行于光轴11)上的小尺寸有助于LS 2位于与中继透镜L2 6的孔径相同的平面上，并且所有照明光都可以到达在瞳孔平面处的点LS’。否则，照明光的背反射的共焦抑制可能不起作用。由于LED的三维(3D)结构，在间接检眼镜检查***中直接使用它们作为LS可能不是合适的。照明部件的3D结构可以从透镜L1 5(图1A)产生背反射伪影。为了克服这个问题，光纤9和反射镜8的组合用于形成宽视场眼底摄像机40(图2A和2B)的LS 2。

根据图1A-2B所示的代表性实施例，在受验者的瞳孔扩张时捕获单次拍摄或快照图像和视频。为了捕获图像并记录视频，使用了智能手机10的普通摄像机应用(stockcamera application)。为了捕获图像，在手动成像模式中将ISO设置为100并将白平衡设置为日光。可调整的手动聚焦滑块用于精细聚焦，并且智能手机10的屏幕通过使用智能手机10的变焦功能被视网膜图像填充。发出白光的暖白色LED(Thorlabs，MWWHD3)被用作LS 2。如上面所指示的，LED 12的电源被集成到适配器30(图2A和图2B)中，从而提供完全无线的眼底成像器。小型LS 2允许眼底摄像机10满足在智能手机10或其他便携式设备内的空间限制。由LED 12(图2A)生成的照明光用1mm直径光纤9(图1B和图2A)的近端被收集，尽管其他尺寸的光纤可以被使用。如图1B所示，光纤9的远端与反射镜8光学地耦合，反射镜8在实验装置或原型中是1mm直径、45°铝涂层的棒形透镜(Edmund Optics，47-628)。棒形透镜的表面通过透镜L1分程传递到受验者的瞳孔，用于视网膜照明。

图3A-3C示出了由宽视野眼底摄像机40从一个没有眼病的正常受验者获得的代表性单次拍摄视网膜图像。图3D示出了图3A-3C所示的三个单次拍摄图像的蒙太奇。图3E示出了由标准眼底摄像机获得的眼底图像。如图3A-D所示，视神经盘、黄斑和视网膜血管可以清楚地被观察到具有与由标准眼底摄像机获得的图3E所示的眼底图像可比较的图像质量。图3F示出了用于FOV比较的图3C和图3E中所示的图像的重叠。从图3F可以看到，眼底摄像机40(图2A和图2B)提供比标准眼底摄像机更宽的FOV。

如上面所指示的，眼底摄像机40还具有连续眼底视频记录的能力。为了量化原型眼底摄像机40的FOV和空间分辨率，发明人拍摄放置在离摄像机40 1m处的分辨率目标的图片。通过遵循由ISO10940:2009标准定义的指令，30μm中心分辨率被验证，并且水平FOV被计算为对应于单次拍摄图像中的92°内角的62°外角。在传统的眼底摄像机中，外角被广泛用于指定FOV，而内角在最近出现的宽视野眼底成像器(例如，Retcam和Optos成像器)中被使用。在视网膜处的所估计的辐照度为0.24mW/cm2。根据ISO 15004-2:2007标准，对连续视频记录允许11.5小时的连续照明。

图1中所示的设计可以容易地用于使用其他摄像机(不一定仅是智能手机摄像机)来开发的标准的单独的和便携式眼底摄像机，并且如果有直接放置光纤的可用空间，光纤光源可以直接用作视网膜照明的光源，从而消除了对反射镜8的需要。

图4是根据代表性实施例的可以用作捕获宽视野眼底图像的自成像***的宽视野眼底摄像机的光学布局50的图示。固定目标51和CS 3在与测试眼睛4的视网膜共轭的实质上相同的焦平面中。分束器55对由固定目标51产生的光是反射性的。透镜53将由固定目标51产生的光引导到分束器55上，分束器55朝着透镜L1 5反射光。透镜L1 5将光耦合到眼睛4的视网膜上。受验者通常通过手动地移动智能手机(未示出)来调整位置CS 3，直到固定目标51聚焦为止。一旦固定目标51聚焦，受验者就按下按钮以拍摄快照眼底图像或开始视频记录，这也激活了LS 2。

成像子***包括透镜L1 5、L2 6和L3 7。照明子***包括透镜L1 5和LS 2。光学布局50还包括固定目标子***，其包括固定目标51、透镜53、分束器55和透镜L1 5。

分束器55对由LS 2生成的光是透射的。在该实施例中，LS 2是直接用作照明源(即，没有反射镜)的光纤。照明光通过透镜L1 5耦合到眼睛4上，并且从眼睛4反射的光通过透镜L2 2和L3 7的组合耦合到CS 3上。

分束器55可以由例如在DSLR摄像机中使用的类型的电动回转镜(未示出)代替，电动回转镜在使用固定目标51用于视网膜成像聚焦和位置调整之后从LS 2的路径回转出。使用电动回转镜而不是分束器55可以提高成像光效率并减少杂散光。自成像功能实现了使用基于智能手机的眼底摄像机来在家由患者本人拍摄眼底照片的可行性、有前途的快速检测、容易的疾病进展监控以及DR和其他眼病的低成本治疗评估。

如上面所指示的，在传统的眼底摄像机中普遍采用了经瞳孔照明。经瞳孔照明通常通过瞳孔的周边传送环形照明，并且成像光通过瞳孔的中心区域被收集。为了从视网膜图像消除角膜反射，应该提供具有在照明区和观察区之间的足够距离的缓冲区。否则，由于角膜反射引起的背景光将比从视网膜组织散射/反射回来的有用光强多个数量级，且因而给视网膜图像蒙上阴影。因为只有小的中央瞳孔区域可以用于成像目的并且光学***必须被复杂地优化以保证所成像的视网膜区域可以被照明光一致地覆盖，所以传统眼底摄像机的FOV是有限的。为了实现必要的视野覆盖，基于具有30°外角(45°眼角(eye-angle))FOV的传统眼底摄像机的使用来开发用于DR筛查的散瞳ETDRS 7-视野摄影。7-视野摄影需要用于瞳孔扩张和图像配准的熟练操作员来产生蒙太奇图像。这阻碍了它在农村和得不到充分服务的区域中的临床部署，在这些区域中昂贵的仪器和熟练的操作员都是不可得到的。

现在将参考图5A-7D描述小型非散瞳宽视野眼底间接检眼镜检查方法和装置的代表性实施例。现有的市场上可买到的便携式眼底摄像机具有通常小于45°外角(68°眼角)的有限FOV，并且经常需要瞳孔扩张。如上面所指示的，经眼睑照明与瞳孔扩张结合来被使用以利用快照智能手机眼底摄像机实现101°外角(152°眼角)FOV。然而，如也在上面所指示的，由于成像和照明子***的单独调整和优化的需要，基于经眼睑照明的设备的临床部署是有挑战性的。上面参考图1A-4描述的基于小型间接检眼镜检查的智能手机眼底摄像机40实现了至少61°外角(92°眼角)FOV，但摄像机40是散瞳的，即，它与药理瞳孔扩张结合来被使用。下面的描述将小型间接检眼镜检查方法和装置扩展到非散瞳小型间接检眼镜检查方法和装置。

图5A示出了所提出的非散瞳小型间接检眼镜检查方法和装置的照明策略。在瞳孔平面处只有一个单点61用于间接检眼镜检查照明。对于这个单点照明，只有瞳孔大小的一半被需要来提供与在环形经瞳孔照明中的缓冲范围相似的缓冲范围以消除角膜反射的影响。使用药理扩张，全瞳孔直径为约8mm。在房间光条件中，4mm瞳孔直径可容易被达到。在暗光条件中，瞳孔直径可以进一步扩大而没有药理扩张。因此，小型间接检眼镜检查照明策略允许非散瞳眼底摄影在不需要瞳孔扩张的光条件中以比传统环形经瞳孔照明更大的FOV被实现。

图5B示出了根据代表性实施例的非散瞳小型间接检眼镜检查装置的光学布局70的示意图。光学布局70与图1A所示的光学布局1几乎相同，除了光源(LS)72包括用于视网膜聚焦引导的近红外光发射器和用于彩色眼底成像的可见光发射器以外。LS 72在摄像机传感器(CS)73附近以提供用于对眼睛4成像的照明光。光学布局70可以容纳在适配器中并可定位地布置在该适配器中，该适配器与图2A和图2B所示的适配器30相同或相似。CS 73可以是智能手机(例如图1B所示的智能手机10)的CS。

光学布局70包括成像子***和照明子***。成像子***包括透镜L175和透镜L276。照明子***包括透镜L1 75和LS 72。

图5B中的实线和虚线分别表示照明光路的照明光线和成像光路的成像光线。在图5B中可以看到，照明和成像光路在瞳孔平面P中彼此分开。LS 72和透镜L2 76位于实质上相同的平面中，该平面与瞳孔平面P共轭并且垂直于图5B所示的光学***的光轴81。LS 72优选地实际上尽可能小，并且在该实施例中是光纤。所有这些特征的组合允许仍然提供非常宽的FOV的同时使该装置被小型化。光学布局70的长度或者沿着光轴81从CS 73到透镜L175的离透镜L2 76最远的一侧的距离通常小于或等于约20cm且优选地小于或等于10cm。

图5C示出了基于具有图5B所示的光学布局70的小型间接检眼镜检查装置的台式原型眼底摄像机90的照片。除了测试受验者的眼睛透镜之外，光学成像***还包括两个光学透镜L1 75和L2 76、CS 73和LS 72。根据该代表性实施例，LS 72和透镜L2 76在实质上相同的平面内，离彼此有4mm距离，以提供在照明路径和成像或观察路径之间的足够的缓冲范围以防止角膜反射对所捕获的眼底图像的影响。LS/L2平面与瞳孔平面P(图5B)共轭。中间视网膜图像(RI)平面与视网膜和CS 73共轭。

根据该代表性实施例，透镜L1 75是用于将视网膜成像到透镜L1 75和透镜L2 76之间的平面RI(图5B的垂直虚线)上的40屈光度(即，25mm焦距)眼科透镜。根据该代表性实施例，透镜L2 76是用于将视网膜图像RI分程传递到摄像机传感器CS 73的8mm焦距F/2.5微视频透镜。根据该代表性实施例，在透镜L1 75和透镜L2 76之间的距离为120mm，以及到受验者瞳孔的距离为31.6mm。考虑透镜L1 75的25mm焦距，从受验者瞳孔到LS/L2平面的光学放大率为3.8X。假设受验者瞳孔直径为4mm，LS 72和透镜L2 76应放置在具有最大直径15.2mm(4x 3.8mm)的圆形平面内。在图5C所示的台式原型中，CMOS摄像机(FL3-U3-120S3C-C，加拿大Richmond的FLIR Integrated Imaging Solutions公司)用作CS 73。它具有4000x3000像素的帧尺寸，具有1.55μm x 1.55μm像素尺寸和15fps帧速率。

不是使用如在上面参考图1A-4描述的原型中的单个可见光源，在图5C所示的非散瞳装置中使用的LS 72包括两个照明器：用于预览模式成像(即，用于视网膜定位和焦点调整)的近红外(中心波长：850nm)LED(例如，新泽西州Newton的Thorlabs公司的M850LP1)；以及用于彩色视网膜成像的白色LED(例如，新泽西州Newton的Thorlabs公司的MWWIIL4)。近红外和白光LED耦合到一个光纤(图5C)的近端内，以及光纤的远端对应于光源LS 72(图5B)的位置，光源LS 72与在瞳孔平面P(图5B)内的照明点LS’共轭。

关于由芝加哥的伊利诺伊大学的机构审查委员会批准的人体研究进行了实验。该实验符合在赫尔辛基宣言中规定的道德标准。

图6A-6D示出了使用图5C所示的原型眼底摄像机80收集的代表性图像。图6A示出了在视网膜定位和聚焦调整期间捕获的近红外图像。图6B示出了从高加索志愿者受验者捕获的彩色眼底图像。图6C示出了从亚洲志愿者受验者捕获的彩色眼底图像。图6D示出了在机械地耦合到透镜L175的电动旋转器用于在由图5B中的箭头指示的方向上旋转透镜L1 75的光轴以分离在图6B中重叠的两个反射点之后，从同一受验者捕获的另一彩色眼底图像，从该同一受验者捕获了图6B所示的图像。图6E示出了对应于图6B和图6D所示的图像的、被处理以去除反射点的无伪影图像。图6F提供了在图6E所示的图像和使用商业眼底摄像机(Volk Pictor Plus)从同一受验者捕获的彩色眼底图像之间的FOV比较。

旋转透镜L1 75的一个替代方案是相对于透镜L1 75移动LS 72，同时保持LS 72与透镜L2 76在同一平面内。在LS 72和透镜L1 75之间的任何相对运动可以用于这个目的。另一替代方案是使与LS 72相似或相同的第二LS位于与LS 72相同的平面中，但在空间上从LS2分离一段小距离。将从由该第二LS发射的光捕获第二彩色眼底图像。

根据ISO 15004-2:2007标准，红外光和可见光的加权辐照度在视网膜处分别被估计为0.06mW/cm²和0.22mW/cm²。因此，对于连续照明的最大曝光时间可以被估计为t_max＝10J/0.22mW＝12.6小时。

实验在常规房间光条件中被进行。首先，在近红外光照明的情况下操作眼底摄像机90，用于视网膜定位和聚焦调整。近红外光引导非常适合非散瞳眼底摄影，因为它在相对短的曝光时间内不引起瞳孔收缩，而直接可见光照射可以在大约300ms内引起瞳孔收缩。在近红外光引导的情况下，发明人能够在瞳孔收缩开始之前捕获至少3个彩色眼底图像。发明人注意到在近红外光焦点和可见光焦点之间的细微差别。为了优化彩色眼底图像的质量，在白光被触发用于彩色眼底成像之前，近红外光基于实验校准被稍微散焦。图6A示出了在预览模式中(即，在近红外光引导期间)捕获的代表性近红外图像。图6B和图6C分别显示了来自高加索和亚洲志愿者的彩色眼底图像。曝光时间设定为50ms。根据ISO 10940:2009[9]，水平FOV被估计为67°外角(101°眼角)，具有23μm分辨率。

在图6A、图6B和图6C中观察到反射伪影。这些反射伪影是由于来自透镜L1 75的表面的光反射。虽然反射伪影对于由临床医生执行的视觉评估不是问题，但它对在远程医疗应用中的自动图像分析和分类提出挑战。原则上，如果两个眼底图像被捕获，其中反射伪影移动到不同的位置上，则数字补偿可以用于去除反射伪影。如果眼底摄像机包括智能手机或具有数字处理能力的某个其他便携式设备，则智能手机或便携式设备的处理器可以被配置成执行数字补偿算法。因为本领域中的技术人员将理解，可以用于识别和去除反射伪影的数字补偿算法是已知的，为了简洁起见，在本文将不更详细地描述用于这个目的的数字补偿算法。

为了测试执行反射伪影去除的可行性，在图6B所示的图像的采集之后，使用电动旋转器(图5C)来旋转透镜L1 75的光轴以捕获图6D所示的第二视网膜图像。收集图6B和图6D中的两个图像花费大约250毫秒，其小于用于可见光照明的瞳孔反应时间(大约300ms)。由于透镜L1 75的两个表面引起的反射伪影在图6B中重叠在一起，而在图6D中这两个反射点通过旋转透镜L1而被分离到两个不同的位置。图6B和图6D的图像的中心部分没有被明显影响。使用双图像采集，使用数字图像配准和眩光消除方法来去除反射伪影。所得到的图像在图6E中示出，其基本上与反射伪影被去除的情况下的图6B所示的图像相同。

图6F是图6E所示的图像和由商业眼底摄像机(俄亥俄州Mentor的Volk Optical公司的Volk Pictor Plus)从同一人类受验者捕获的另一眼底图像的重叠图示。Volk Pictor眼底摄像机在单次拍摄图像中提供45°外角(68°眼角)。对比图像进一步确认与传统眼底摄像机相比的基于小型间接检眼镜检查照明的眼底摄像机90的FOV改进。

图7A-7D表示使用图5C所示的原型眼底摄像机90捕获的代表性彩色眼底图像的定量分析。图7A示出了图6E所示的图像的绿色通道。图7B示出了图6E所示的图像的红色通道。图7C示出了基于图7A所示的绿色通道图像的分割血管图。图7D示出了基于分别在图7A和图7B所示的绿色通道和红色通道图像之间的密度比分析的差分动脉-静脉图。

眼底图像的定量分析对于眼病的客观和自动分类是必不可少的，这个分类对于农村和得不到充分服务的区域或护理点环境特别重要。为了验证将小型基于照明的宽视野眼底摄像机90用于定量图像分析的可能性，发明人使用图6E所示的图像来测试自动血管分割和动脉-静脉分类。如图7C所示，可以容易地识别单独的血管。如图7D所示，可以基于光密度比分析来区分动脉和静脉。

总之，散瞳和非散瞳小型间接检眼镜检查宽视野眼底摄像机已经被证明在单次拍摄图像中分别实现至少92°外角FOV和67°外角FOV。眼底摄像机还可以用于执行眼底图像的视频记录，这允许具有更宽FOV的眼底图像蒙太奇被构建。可以在便携式、轻重量设备(例如智能手机)中实现眼底摄像机。NIR光可以用来引导非散瞳视网膜成像。真彩色眼底图像揭示了视网膜结构和脉管***细节。对于概念验证演示，使用所有现成的部件来构建台式原型。与数字数据处理结合的双图像采集已被证明实现无反射伪影彩色眼底成像。装置构建起来是相对简单和低成本的，并且可以容易地被封装到便携式***中，提供用于眼病的负担得起的远程医疗和护理点评估的下一代低成本和宽视野眼底摄像机。

应当注意，为了证明本发明的原理和概念的目的，在本文描述了说明性实施例。如本领域中的技术人员将理解的，鉴于本文提供的描述，可以对本文描述的实施例进行许多修改而不偏离本发明的范围。例如，虽然主要参考用可以无线地通信的智能手机来实现而描述了本发明的原理和概念，但发明原理和概念同样适用于能够受益于小型宽视野眼底摄影的多种类型的便携式和非便携式设备。此外，使用特定部件的原型被构建来证明概念验证，但本发明的原理和概念不限于用于构建原型的部件，如本领域中的技术人员鉴于本文提供的描述所理解的。可以对本文描述的实施例进行许多修改而不偏离发明原理和概念，并且所有这样的修改都在本发明的范围内，如本领域中的技术人员将理解的。

Claims (64)

1.一种小型宽视野眼底间接检眼镜检查装置，包括：

摄像机传感器；

照明子***，其包括至少第一透镜和光源，所述光源至少部分地位于第一平面内，并产生至少第一波长范围的照明光线，所述第一波长范围包括至少第一波长的光，所述第一透镜和所述光源相对于彼此被定位，使得由所述光源产生的所述照明光线由所述第一透镜成像到受验者瞳孔平面上的点，受验者的眼睛的瞳孔被预期在所述受验者的眼睛检查期间位于所述受验者瞳孔平面处，成像到所述受验者瞳孔平面上的所述点的所述照明光线照亮所述眼睛的后部；以及

成像子***，其包括至少所述第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜沿着所述装置的光轴相对于彼此被定位，所述第一透镜和所述第二透镜以及所述摄像机传感器沿着所述光轴被定位，使得所述第一透镜在所述第一透镜和所述第二透镜之间的位置处形成所述眼睛的视网膜的图像，并且所述第二透镜将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上，其中，避免形成所述视网膜的所述图像的成像光线与成像到所述受验者瞳孔平面上的所述点的照明光线在所述受验者瞳孔平面处重叠，以确保照明光线到所述第一透镜上的背反射的抑制。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二透镜至少部分地位于所述第一平面内，并且其中所述第一平面与所述受验者瞳孔平面共轭，所述受验者的眼睛的瞳孔被预期在所述受验者的眼睛检查期间位于所述受验者瞳孔平面处。

3.根据权利要求1到2中的任一项所述的装置，其中，所述成像子***还包括：

第三透镜，其位于所述摄像机传感器和所述第二透镜之间，其中所述第二透镜和所述第三透镜将所述视网膜的图像分程传递到所述摄像机传感器上。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第三透镜和所述摄像机传感器分别是智能手机的透镜和摄像机传感器，并且其中所述装置还包括：

适配器，其被配置为将所述智能手机和所述装置保持在相对于彼此的预定空间关系中，使得所述摄像机传感器和所述第三透镜沿着所述装置的所述光轴被维持对准。

5.根据权利要求1、2、4中的任一项所述的装置，其中，所述光源包括发射至少所述第一波长的光的至少第一光发射器和具有近端和远端的光纤，所述近端相对于所述第一光发射器被定位以接收由所述第一光发射器发射的光，所述光纤的远端位于所述第一平面内或所述第一平面附近，并且其中，所述照明子***还包括至少第一反射镜，所述第一反射镜具有至少部分地位于所述第一平面中的第一反射表面，所述光纤的所述远端位于所述第一平面附近、面向所述第一反射表面，所述第一反射表面被定向成接收由所述第一光发射器从所述光纤的所述远端发射出的光，并朝着所述第一透镜引导接收到的光。

6.根据权利要求3所述的装置，其中，所述光源包括发射至少所述第一波长的光的至少第一光发射器和具有近端和远端的光纤，所述近端相对于所述第一光发射器被定位以接收由所述第一光发射器发射的光，所述光纤的远端位于所述第一平面内或所述第一平面附近，并且其中，所述照明子***还包括至少第一反射镜，所述第一反射镜具有至少部分地位于所述第一平面中的第一反射表面，所述光纤的所述远端位于所述第一平面附近、面向所述第一反射表面，所述第一反射表面被定向成接收由所述第一光发射器从所述光纤的所述远端发射出的光，并朝着所述第一透镜引导接收到的光。

7.根据权利要求1、2、4、6中的任一项所述的装置，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于20厘米(cm)。

8.根据权利要求3所述的装置，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于20厘米(cm)。

9.根据权利要求5所述的装置，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于20厘米(cm)。

10.根据权利要求1、2、4、6、8、9中的任一项所述的装置，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

11.根据权利要求3所述的装置，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

12.根据权利要求5所述的装置，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

13.根据权利要求7所述的装置，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

14.根据权利要求1、2、4、6、8-9、11-13中的任一项所述的装置，其中，所述照明子***被配置为：将所述光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***被配置为接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，并形成所述视网膜的所述图像并且将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光在所述瞳孔的所述平面处不重叠。

15.根据权利要求3所述的装置，其中，所述照明子***被配置为：将所述光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***被配置为接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，并形成所述视网膜的所述图像并且将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光在所述瞳孔的所述平面处不重叠。

16.根据权利要求5所述的装置，其中，所述照明子***被配置为：将所述光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***被配置为接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，并形成所述视网膜的所述图像并且将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光在所述瞳孔的所述平面处不重叠。

17.根据权利要求7所述的装置，其中，所述照明子***被配置为：将所述光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***被配置为接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，并形成所述视网膜的所述图像并且将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光在所述瞳孔的所述平面处不重叠。

18.根据权利要求10所述的装置，其中，所述照明子***被配置为：将所述光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***被配置为接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，并形成所述视网膜的所述图像并且将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光在所述瞳孔的所述平面处不重叠。

19.根据权利要求5所述的装置，其中，所述至少第一光发射器发射白光。

20.根据权利要求6、9、12、16中的任一项所述的装置，其中，所述至少第一光发射器发射白光。

21.根据权利要求5所述的装置，其中，所述光源包括发射近红外光的至少第二光发射器，由所述第二光发射器发射的光在视网膜定位和聚焦调整期间耦合到所述光纤的所述近端，由所述第一光发射器发射的光在眼底成像期间耦合到所述光纤的所述近端。

22.根据权利要求6、9、12、16、19中的任一项所述的装置，其中，所述光源包括发射近红外光的至少第二光发射器，由所述第二光发射器发射的光在视网膜定位和聚焦调整期间耦合到所述光纤的所述近端，由所述第一光发射器发射的光在眼底成像期间耦合到所述光纤的所述近端。

23.根据权利要求20所述的装置，其中，所述光源包括发射近红外光的至少第二光发射器，由所述第二光发射器发射的光在视网膜定位和聚焦调整期间耦合到所述光纤的所述近端，由所述第一光发射器发射的光在眼底成像期间耦合到所述光纤的所述近端。

24.根据权利要求1、2、4、6、8-9、11-13、15-19、21、23中的任一项所述的装置，还包括：

固定目标子***，其包括固定目标、透镜、分束器和所述第一透镜，所述固定目标子***被配置成允许人类受验者控制所述装置以将所述受验者的眼睛焦点对准，并且一旦焦点对准，就拍摄所述眼睛的眼底快照或眼底视频记录。

25.根据权利要求1、2、4、6、8-9、11-13、15-19、21、23中的任一项所述的装置，还包括：

机构，其配置成在所述装置已被用于捕获所述受验者的眼睛的第一快照眼底图像之后改变所述第一透镜和所述光源相对于彼此的位置，其中在所述第一透镜和所述光源已相对于彼此的位置改变之后，所述装置捕获同一受验者的同一眼睛的第二快照眼底图像；以及

处理器，其被配置为执行数字补偿算法，所述处理器处理所述第一快照眼底图像和所述第二快照眼底图像以在任何反射伪影被去除的情况下创建对应于所述第一快照眼底图像和所述第二快照眼底图像之一的第三快照眼底图像。

26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述机构包括机械地耦合到所述第一透镜的电动旋转器，所述电动旋转器能够由所述装置控制以在预定方向上旋转预定量。

27.根据权利要求1、2、4、6、8-9、11-13、15-19、21、23、26中的任一项所述的装置，其中，所述装置能够在所述受验者的眼睛的瞳孔在扩张状态中时捕获具有等于或大于92°的外角视场(FOV)的眼底图像。

28.根据权利要求1、2、4、6、8-9、11-13、15-19、21、23、26中的任一项所述的装置，其中，所述装置能够在所述受验者的眼睛的瞳孔在非扩张状态中时捕获具有等于或大于67°的外角视场(FOV)的眼底图像。

29.一种用于执行宽视野眼底间接检眼镜检查的方法，包括：

利用照明子***的第一光源，产生至少第一波长范围的照明光线，所述第一波长范围包括至少第一波长的照明光线，所述照明子***的第一透镜和所述第一光源相对于彼此被定位，使得由所述第一光源产生的照明光线由所述第一透镜成像到受验者瞳孔平面上的点，受验者的眼睛的瞳孔被预期在所述受验者的眼睛检查期间位于所述受验者瞳孔平面处，所述第一光源至少部分地位于第一平面内，成像到所述受验者瞳孔平面上的所述点的所述照明光线照亮所述眼睛的后部；

利用包括沿着光轴相对于彼此定位的至少所述第一透镜和第二透镜且摄像机传感器也沿着所述光轴被定位的成像子***，在所述第一透镜和所述第二透镜之间的位置处形成所述眼睛的视网膜的图像并将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上，其中，避免形成所述视网膜的所述图像的成像光线与成像到所述受验者瞳孔平面上的所述点的照明光线在所述受验者瞳孔平面处重叠，以确保照明光线到所述第一透镜上的背反射的抑制；以及

利用所述摄像机传感器，接收所述视网膜的所述图像并产生快照眼底照片和视频记录中的至少一个。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述第二透镜至少部分地位于所述第一平面内，并且其中所述第一平面与所述受验者瞳孔平面共轭。

31.根据权利要求29到30中的任一项所述的方法，其中，所述成像子***还包括：

第三透镜，其位于所述摄像机传感器和所述第二透镜之间，其中所述第二透镜和所述第三透镜将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述第三透镜和所述摄像机传感器分别是智能手机的透镜和摄像机传感器，并且其中所述智能手机、所述照明子***和所述成像子***与适配器机械地耦合，所述适配器将所述智能手机以及所述照明子***和所述成像子***保持在相对于彼此的预定空间关系中，使得所述摄像机传感器和所述第三透镜沿着所述光轴被维持对准。

33.根据权利要求29、30、32中的任一项所述的方法，其中，所述第一光源包括发射至少所述第一波长的光的至少第一光发射器和具有近端和远端的光纤，所述近端相对于所述第一光发射器被定位以接收由所述第一光发射器发射的光，所述光纤的所述远端位于所述第一平面内或所述第一平面附近。

34.根据权利要求31所述的方法，其中，所述第一光源包括发射至少所述第一波长的光的至少第一光发射器和具有近端和远端的光纤，所述近端相对于所述第一光发射器被定位以接收由所述第一光发射器发射的光，所述光纤的所述远端位于所述第一平面内或所述第一平面附近。

35.根据权利要求33所述的方法，其中，所述照明子***还包括至少第一反射镜，所述第一反射镜具有至少部分地位于所述第一平面中的第一反射表面，所述光纤的所述远端位于所述第一平面附近面向所述第一反射表面，所述第一反射表面被定向成接收由所述第一光发射器从所述光纤的所述远端发射出的光，并朝着所述第一透镜引导接收到的光。

36.根据权利要求34所述的方法，其中，所述照明子***还包括至少第一反射镜，所述第一反射镜具有至少部分地位于所述第一平面中的第一反射表面，所述光纤的所述远端位于所述第一平面附近面向所述第一反射表面，所述第一反射表面被定向成接收由所述第一光发射器从所述光纤的所述远端发射出的光，并朝着所述第一透镜引导接收到的光。

37.根据权利要求29-30、32、34-36中的任一项所述的方法，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于20cm。

38.根据权利要求31所述的方法，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于20cm。

39.根据权利要求33所述的方法，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于20cm。

40.根据权利要求29-30、32、34-36、38-39中的任一项所述的方法，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

41.根据权利要求31所述的方法，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

42.根据权利要求33所述的方法，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

43.根据权利要求37所述的方法，其中，从所述摄像机传感器到所述第一透镜的离所述第二透镜最远的表面的距离小于或等于10cm。

44.根据权利要求29-30、32、34-36、38-39、41-43中的任一项所述的方法，其中，所述照明子***将所述第一光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光不重叠。

45.根据权利要求31所述的方法，其中，所述照明子***将所述第一光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光不重叠。

46.根据权利要求33所述的方法，其中，所述照明子***将所述第一光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光不重叠。

47.根据权利要求37所述的方法，其中，所述照明子***将所述第一光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光不重叠。

48.根据权利要求40所述的方法，其中，所述照明子***将所述第一光源产生的光通过所述第一透镜耦合穿过所述眼睛的瞳孔的第一区域并且到所述眼睛的视网膜上，并且其中所述成像子***接收穿过所述瞳孔的第二区域的从所述视网膜反射的光，其中穿过所述瞳孔的所述第一区域和所述第二区域的光不重叠。

49.根据权利要求33所述的方法，其中，所述至少第一光发射器发射白光。

50.根据权利要求34-36、39、42、46中的任一项所述的方法，其中，所述至少第一光发射器发射白光。

51.根据权利要求33所述的方法，其中，所述第一光源包括发射近红外光的至少第二光发射器，所述方法还包括：

在视网膜定位和聚焦调整期间，从所述第二光发射器发射光并将由所述第二光发射器发射的光耦合到所述光纤的所述近端中；以及

在视网膜定位和聚焦调整之后且在眼底成像期间，从所述第一光发射器发射光并将由所述第一光发射器发射的光耦合到所述光纤的所述近端中。

52.根据权利要求34-36、39、42、46、49中的任一项所述的方法，其中，所述第一光源包括发射近红外光的至少第二光发射器，所述方法还包括：

在视网膜定位和聚焦调整期间，从所述第二光发射器发射光并将由所述第二光发射器发射的光耦合到所述光纤的所述近端中；以及

在视网膜定位和聚焦调整之后且在眼底成像期间，从所述第一光发射器发射光并将由所述第一光发射器发射的光耦合到所述光纤的所述近端中。

53.根据权利要求50所述的方法，其中，所述第一光源包括发射近红外光的至少第二光发射器，所述方法还包括：

在视网膜定位和聚焦调整期间，从所述第二光发射器发射光并将由所述第二光发射器发射的光耦合到所述光纤的所述近端中；以及

在视网膜定位和聚焦调整之后且在眼底成像期间，从所述第一光发射器发射光并将由所述第一光发射器发射的光耦合到所述光纤的所述近端中。

54.根据权利要求29-30、32、34-36、38-39、41-43、45-49、51、53中的任一项所述的方法，还包括：

利用所述摄像机传感器，捕获所述受验者的眼睛的第一快照眼底图像；

利用机械地耦合到所述第一透镜的机构，改变所述第一透镜和所述第一光源相对于彼此的位置；

利用所述摄像机传感器，捕获同一受验者的同一眼睛的第二快照眼底图像；以及

利用被配置为执行数字补偿算法的处理器，根据所述数字补偿算法来处理所述第一快照眼底图像和所述第二快照眼底图像以在任何反射伪影被去除的情况下创建对应于所述第一快照眼底图像和所述第二快照眼底图像之一的第三快照眼底图像。

55.根据权利要求54所述的方法，其中，所述机构包括机械地耦合到所述第一透镜的电动旋转器，所述电动旋转器能够由所述处理器控制以在预定方向上将所述第一透镜旋转预定量。

56.根据权利要求51、53中的任一项所述的方法，其中，所述照明子***包括至少第二光源，所述第二光源至少部分地位于所述第一平面内远离所述第一光源的一段距离处，所述第二光源发射在所述第一波长范围内的光，所述方法还包括：

利用所述摄像机传感器，从由所述第一光源发射的所述第一波长的光捕获所述受验者的眼睛的第一快照眼底图像；

利用所述摄像机传感器，从由所述第二光源发射的所述第一波长的光捕获所述受验者的眼睛的第二快照眼底图像；以及

利用被配置为执行数字补偿算法的处理器，根据所述数字补偿算法来处理所述第一快照眼底图像和所述第二快照眼底图像以在任何反射伪影被去除的情况下创建对应于所述第一快照眼底图像和所述第二快照眼底图像之一的第三快照眼底图像。

57.根据权利要求29-30、32、34-36、38-39、41-43、45-49、51、53、55中的任一项所述的方法，其中，当所述受验者的眼睛的瞳孔在扩张状态中时，快照眼底照片和视频记录中的所述至少一个具有等于或大于92°的外角视场(FOV)。

58.根据权利要求29-30、32、34-36、38-39、41-43、45-49、51、53、55中的任一项所述的方法，其中，当所述受验者的眼睛的瞳孔在非扩张状态中时，快照眼底照片和视频记录中的所述至少一个具有等于或大于67°的外角视场(FOV)。

59.一种用于与便携式设备的摄像机传感器一起使用的小型宽视野眼底间接检眼镜检查装置，所述装置包括：

照明子***，其包括至少第一透镜和光源，所述光源至少部分地位于第一平面内并产生至少第一波长范围的照明光线，所述第一波长范围包括至少第一波长的照明光线，所述第一透镜和所述光源相对于彼此被定位，使得由所述光源产生的照明光线由所述第一透镜成像到受验者瞳孔平面上的点，受验者的眼睛的瞳孔的平面被预期在所述受验者的眼睛检查期间位于所述受验者瞳孔平面处，成像到所述受验者瞳孔平面上的所述点的所述照明光线照亮所述眼睛的后部；以及

成像子***，其包括至少所述第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜沿着所述装置的光轴相对于彼此被定位，所述第一透镜和所述第二透镜以及所述摄像机传感器沿着所述光轴被定位，使得所述第一透镜在所述第一透镜和所述第二透镜之间的位置处形成所述眼睛的视网膜的图像，并且所述第二透镜将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上，其中，避免形成所述视网膜的所述图像的成像光线与成像到所述受验者瞳孔平面上的所述点的照明光线在所述受验者瞳孔平面处重叠，以确保照明光线到所述第一透镜上的背反射的抑制。

60.根据权利要求59所述的装置，其中，所述第二透镜至少部分地位于所述第一平面内，并且其中所述第一平面与所述受验者瞳孔平面共轭，所述受验者的眼睛的瞳孔被预期在所述受验者的眼睛检查期间位于所述受验者瞳孔平面处。

61.根据权利要求59、60中的任一项所述的装置，其中，所述便携式设备包括位于所述摄像机传感器和所述第二透镜之间的第三透镜，其中所述第二透镜和所述第三透镜将所述视网膜的所述图像分程传递到所述摄像机传感器上。

62.根据权利要求61所述的装置，其中，所述装置还包括：

适配器，其被配置为将所述便携式设备和所述装置保持在相对于彼此的预定空间关系中，使得所述摄像机传感器和所述第三透镜沿着所述装置的所述光轴被维持对准。

63.根据权利要求59-60、62中的任一项所述的装置，其中，所述便携式设备是智能手机。

64.根据权利要求61所述的装置，其中，所述便携式设备是智能手机。

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