CN111163684A - 眼科设备 - Google Patents
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Abstract
提供了一种眼科设备(10‑1),其包括照明模块(1‑1),照明模块(1‑1)被布置成当眼睛的瞳孔被设置在照明模块(1‑1)的焦点处时,在受检者的眼睛的视网膜的区域上进行光扫描,以照明所述区域。照明模块(1‑1)包括反射面和凹面镜面,反射面被布置成反射由发射部分发射的光并通过改变取向而沿特定方向进行光扫描,凹面镜面被布置成当在使用眼科设备期间受检者的眼睛放置在凹面镜面的焦点处时,将已经被反射面反射的光反射到受检者的眼睛的视网膜上。该眼科设备(10‑1)还包括:瞳孔对准模块(2),其被布置成将眼睛的瞳孔与焦点对准;瞳孔对准保持模块(3‑1),其被布置成在瞳孔对准模块(2)将瞳孔与焦点对准之后,监测瞳孔相对于焦点的位置,并基于所监测的位置保持瞳孔与焦点的对准;视网膜扫描位置对准模块(4‑1),其被布置成在瞳孔对准保持模块(3‑1)保持瞳孔与焦点的对准时,将照明模块(1‑1)在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置,其中,照明模块(1‑1)被布置成在目标扫描位置执行扫描,以照明视网膜的在目标扫描位置处的区域。该眼科设备(10‑1)还包括视网膜扫描位置保持模块(5‑1),其被布置成通过在瞳孔对准保持模块(3‑1)保持瞳孔与焦点的对准时执行以下过程来将扫描位置保持在目标扫描位置:从视网膜的被监测部分采集视网膜特征信息;处理所采集的视网膜特征信息,以生成扫描位置校正信息;以及使用生成的扫描位置校正信息将扫描位置保持在目标扫描位置。
Description
技术领域
本发明总体上涉及眼科设备领域,且更具体地,涉及具有用于在受检者(subject)的眼睛的视网膜的区域上进行光扫描的照明模块的眼科设备。
背景
一些用于对眼睛的视网膜成像或用适当波长和强度的光治疗眼睛的眼科设备使用宽视场(FOV)光学装置,该宽FOV光学装置几乎允许视网膜的任何部分被照明或成像,而不需要扩大瞳孔或改变患者的注视方向。这样的宽FOV光学装置可以使患者能够采用更舒适和更自然的易于保持的中心注视(central gaze),从而减少或避免由注视固定误差(gaze fixation error)引起的问题。在第US 5,815,242号美国专利中描述了这种眼科设备的示例。
概述
然而,对于较小的瞳孔尺寸,当由于在扫描期间出现的患者眼睛的不由自主的移动而使瞳孔相对于眼科设备的焦点移动时,穿过瞳孔的光学扫描光束更容易被瞳孔的边缘“夹住”。此外,患者注视方向的小变化会使得难以将眼科设备在视网膜上的扫描位置保持在目标位置处。因此,需要更精确地保持瞳孔位置和注视方向,或者有效地补偿它们的变化,以便实现成功的扫描,特别是在扫描花费很长时间才能完成的情况下,例如光学相干断层扫描(OCT)扫描。
考虑到这些点,发明人已经设计了一种操作眼科设备的方法,该眼科设备具有照明模块,该照明模块被布置成在受检者眼睛的视网膜的区域上扫描光以照明所述区域。该方法包括:将眼睛的瞳孔与照明模块的焦点对准,并且在瞳孔与焦点对准之后,监测瞳孔相对于焦点的位置,并基于所监测的位置保持瞳孔与焦点的对准。该方法还包括在基于所监测的位置保持瞳孔与焦点的对准时,执行以下过程:将照明模块在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置;以及通过以下过程将扫描位置保持在目标扫描位置:从视网膜的被监测部分采集视网膜特征信息;处理所采集的视网膜特征信息以生成扫描位置校正信息;以及使用所生成的扫描位置校正信息将扫描位置保持在目标扫描位置。该方法还包括在使用所生成的扫描位置校正信息将扫描位置保持在目标扫描位置时,在目标扫描位置执行扫描,以照明视网膜的在目标扫描位置处的区域。
本发明人还设计了一种眼科设备,其包括照明模块,该照明模块被布置成当眼睛的瞳孔被设置在照明模块的焦点处时,在受检者眼睛的视网膜的区域上扫描光,以照明所述区域。该照明模块包括:反射面,反射面被布置成反射由发射部分发射的光,并通过改变取向而沿特定方向进行光扫描;以及凹面镜面,凹面镜面被布置成当在使用眼科设备期间受检者的眼睛放置在凹面镜的焦点处时,将已经被反射面反射的光反射到受检者眼睛的视网膜上。该眼科设备还包括瞳孔对准模块和瞳孔对准保持模块,瞳孔对准模块被布置成将眼睛的瞳孔与焦点对准,瞳孔对准保持模块被布置成在瞳孔对准模块将瞳孔与焦点对准之后,监测瞳孔相对于焦点的位置,并基于所监测的位置保持瞳孔与焦点的对准。该眼科设备还包括视网膜扫描位置对准模块,该视网膜扫描位置对准模块被布置成在瞳孔对准保持模块保持瞳孔与焦点的对准时,将照明模块在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置,其中,照明模块被布置成在目标扫描位置执行扫描,以照明视网膜的在目标扫描位置处的区域。该眼科设备还包括视网膜扫描位置保持模块,视网膜扫描位置保持模块被布置成通过在瞳孔对准保持模块保持瞳孔与焦点的对准时执行以下过程,将扫描位置保持在目标扫描位置:从视网膜的被监测部分采集视网膜特征信息;处理所采集的视网膜特征信息以生成扫描位置校正信息;以及使用所生成的扫描位置校正信息将扫描位置保持在目标扫描位置。
附图简述
现在将参考附图仅通过示例的方式来详细说明本发明的实施例,其中:
图1是根据本发明的第一实施例的眼科设备的示意图示;
图2是示出操作第一实施例的眼科设备的方法的流程图;
图3是根据本发明的第二实施例的眼科设备的示意图示;
图4是示出以组合的SLO-OCT扫描仪的示例性形式的图3所示的眼科设备的实现的框图;
图5是示出在将从各个光源发射的光引导到受检者的眼睛的第二实施例中的光学***的示例配置的示意性透视图;
图6是示出根据实施例的眼科设备中所包括的控制器的硬件配置的示例的框图;
图7是示出操作第二实施例的眼科设备的方法的流程图;
图8是由第二实施例的第一视网膜图像采集模块采集的参考视网膜图像的示意图;
图9是示出瞳孔位置确定处理的示例的流程图;
图10是示出二值化图像的示例的图;
图11是示出确定用途的图像(determination-use image)的示例的图;
图12是示出确定用途的图像中的确定区域的示例的图;
图13是示出确定用途的图像中的确定区域的示例的图;
图14是示出确定用途的图像中的确定区域的示例的图;
图15是查找表的示意图,该查找表被控制器用于基于参考视网膜图像中的位置来确定眼科设备的H型检流计反射镜和V型检流计反射镜的扫描角度;
图16是第二实施例的眼科设备的光学***的示意图示;
图17是第二实施例的第一变型的眼科设备的光学***的示意图示;以及
图18是第二实施例的第二变型的眼科设备的光学***的示意图示。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明的实施例。
实施例1
图1是根据本发明的第一实施例的眼科设备10-1的示意图示,眼科设备10-1包括照明模块1-1,当眼睛的瞳孔放置在照明模块1-1的焦点处时,照明模块1-1可操作来在受检者的眼睛的视网膜的区域(未在图1中示出)上进行光扫描(scan light),以照明所述区域。照明模块1-1包括反射面和凹面镜面,反射面被布置成反射由发射部分发射的扫描光(scanning light),并通过改变取向而沿特定方向进行扫描光的扫描,凹面镜面被布置成当在使用眼科设备10-1期间受检者的眼睛放置在凹面镜的焦点处时,将已经被反射面反射的扫描光反射到受检者的眼睛的视网膜上。来自发射部分的扫描光经由反射面和凹面镜面传播,在执行扫描时围绕焦点枢转。发射部分可以包括激光器,该激光器被配置成发射光束,该光束的特性(例如波长和强度)适合于例如治疗视网膜。下面更详细地描述照明模块1-1的示例性配置。
眼科设备10-1还包括瞳孔对准模块2、瞳孔对准保持模块3-1、视网膜扫描位置对准模块4-1和视网膜扫描位置保持模块5-1,这些模块的细节也将在下面更详细地描述。
如在本实施例中的,眼科设备10-1还可以包括目标显示模块6,目标显示模块6被布置成向受检者显示用于设置受检者的眼睛的注视方向的固视目标(fixation target),优选地设置成在中心注视方向上,使得受检者“笔直向前”看,以便减少或避免眼睛疲劳,并且避免通常在采用转眼(eye-steering)且因而要求受检者采用非中心注视方向时出现的固视误差(fixation error)和不自主的眼睛移动。
目标显示模块6可以以静态固视模式操作,以使用患者对准模块(PAM)等显示固视目标,并且可以以动态固视模式操作,以在执行对视网膜的扫描时经由凹面镜面显示从一个或更多个固视目标光源发射的固视目标。因此,目标显示模块6可以在由本文描述的瞳孔对准模块2、瞳孔对准保持模块3-1、视网膜扫描位置对准模块4-1和视网膜扫描位置保持模块5-1执行的整个操作序列中向受检者显示固视目标,以便固定受检者的注视并保持其固定,优选地固定在中心注视方向上。
在眼科设备中的一个或更多个固视目标光源和可选的其他组件的示例性布置以及用于控制它们的操作的控制布置,在视网膜扫描的执行期间可以一起提供目标显示模块6(当其以动态固视模式操作时)向受检者显示固视目标的功能,在申请人的与本申请在同一日期提交的代理参考号为198 409的标题为“Ophthalmic Device”的共同待审申请中对它们进行了描述,该申请的全部内容通过引用以其整体并入本文。简而言之,在该申请中描述的眼科设备包括至少一个光源以及如上所述的反射面和凹面镜面,光源被布置成发射固视目标光,反射面和凹面镜面被布置成使得当在使用眼科设备期间受检者的眼睛被放置在凹面镜的焦点处时并且当光源发射固视目标光时,固视目标光和扫描光经由不同的光路同时入射到受检者的眼睛的眼底,该不同的光路都经由凹面镜面和焦点传播,目标固视光循着(follow)用于固定受检者的眼睛的注视的预定光路。在申请人的与本申请在同一日期提交的代理参考号为198 409的标题为“Ophthalmic Device”的共同待审申请中,在第1-5页对这种眼科设备的几个实施例进行了总结,且随后参考附图进行了更详细的描述。这些实施例中的一个或更多个实施例的至少一些特征可以在本申请中要求保护。
在下文中,提供了瞳孔对准模块2、瞳孔对准保持模块3-1、视网膜扫描位置对准模块4-1和视网膜扫描位置保持模块5-1的功能的概述,随后更详细地描述了根据第二实施例的眼科设备及其操作的另一示例性实现。
瞳孔对准模块2被布置成将眼睛的瞳孔与照明模块1-1的焦点(具体地,照明模块1-1的凹面镜面的焦点)对准。如在本实施例中的,瞳孔对准模块2可以被布置成通过监测瞳孔相对于焦点的位置,并且基于所监测的位置,自动调整照明模块1-1的焦点以便使焦点与瞳孔对准,来将眼睛的瞳孔与焦点对准。可以通过控制步进电机或其他移动机构来相对于眼睛移动照明模块1-1而调整焦点,并且附加地或替代地使用本领域技术人员已知的技术来改变照明模块1-1内的光学组件的配置以调整焦点,从而使其与眼睛的瞳孔对准。
替代地,瞳孔对准模块2可以被布置成通过监测瞳孔相对于焦点的位置,并基于所监测的位置生成信号(例如,视觉信号、音频信号和/或(例如以振动的手柄、踏板或与受检者接触的其他设备的形式的)触觉反馈信号)来引导受检者移动他们的眼睛使得眼睛的瞳孔与焦点对准,来将眼睛的瞳孔与焦点对准。瞳孔对准模块2可以附加地或替代地基于所监测的位置生成前面提到的类型的信号,以引导监督眼科设备10-1的操作的眼科医生等经由连接到照明模块2的任何适当的用户接口(例如键盘和鼠标)控制照明模块1-1的焦点,从而使照明模块1-1的焦点与瞳孔对准。
瞳孔对准保持模块3-1被布置成在瞳孔对准模块2将瞳孔与焦点对准之后,监测瞳孔相对于照明模块1-1的焦点的位置,并基于所监测的位置保持瞳孔与焦点的对准。如在本实施例中的,瞳孔对准保持模块3-1可以被布置成通过监测瞳孔相对于焦点的位置,并且基于所监测的位置,自动调整照明模块1-1的焦点以便保持对准,来保持瞳孔与焦点的对准。如上所述,可以通过相对于眼睛移动照明模块2来调整焦点,并且附加地或替代地改变照明模块1-1内的光学组件的配置来调整焦点。
瞳孔对准保持模块3-1可以替代地被布置成通过监测瞳孔相对于焦点的位置,并基于所监测的位置,生成上面提到的类型的信号来引导受检者移动他们的眼睛使得眼睛的瞳孔保持与焦点对准,来保持瞳孔与焦点的对准。瞳孔对准模块2可以附加地或替代地基于所监测的位置生成前面提到的类型的信号,以引导监督眼科设备10-1的操作的眼科医生等控制照明模块1-1的焦点,以便保持照明模块1-1的焦点与瞳孔对准。
视网膜扫描位置对准模块4-1被布置成在瞳孔对准保持模块3-1保持瞳孔与照明模块1-1的焦点的对准时,将照明模块1-1在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置。照明模块1-1被布置成随后在目标扫描位置执行扫描,以照明视网膜的在目标扫描位置处的区域。
如在本实施例中的,视网膜扫描位置对准模块4-1可以通过确定指示视网膜上的指定扫描位置和由照明模块1-1执行的扫描的初始扫描位置之间的偏移的偏移指示符,将照明模块1-1在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置。可以以任何合适或期望的方式确定偏移指示符,并且下面描述了确定偏移指示符的示例性方法。然后,视网膜扫描位置对准模块4-1可以基于所确定的偏移指示符来控制照明模块1-1,以将照明模块1-1的扫描位置从初始扫描位置移动到比初始扫描位置更靠近指定扫描位置的目的地扫描位置,目的地扫描位置是目标扫描位置。替代地,在照明模块1-1的成像轴(视场的中心)不能围绕焦点旋转的实施例中,视网膜扫描位置对准模块4-1可以被布置成通过基于所确定的偏移指示符控制目标显示模块6显示目标以便将受检者的眼睛的注视设置在使照明模块1-1的扫描位置与目标扫描位置对准的注视方向上,来将照明模块1-1在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置。
视网膜扫描位置保持模块5-1被布置成通过在瞳孔对准保持模块3-1保持瞳孔与焦点的对准时执行以下过程来将扫描位置保持在目标扫描位置:(i)从视网膜的被监测部分采集视网膜特征信息;(ii)处理所采集的视网膜特征信息,以生成扫描位置校正信息;以及(iii)使用生成的扫描位置校正信息将扫描位置保持在目标扫描位置。
如在本实施例中的,视网膜扫描位置保持模块5-1可以被布置成通过以下步骤将扫描位置保持在目标位置:在照明模块1-1执行扫描时,采集视网膜的被监测部分的图像作为视网膜特征信息;生成指定扫描位置和采集的视网膜图像的扫描位置之间的相应偏移的指示作为扫描位置校正信息;以及基于扫描位置校正信息,控制照明模块1-1将扫描位置保持在目标扫描位置。替代地,在照明模块1-1的成像轴不能围绕焦点旋转的实施例中,视网膜扫描位置保持模块5-1可以被布置成通过以下步骤将扫描位置保持在目标位置:在照明模块1-1执行扫描时,采集视网膜的被监测部分的图像作为视网膜特征信息;生成指定扫描位置和视网膜上采集的图像的扫描位置之间的相应偏移的指示作为扫描位置校正信息;以及基于扫描位置校正信息,控制目标显示模块6改变所显示的目标的特性(例如,其颜色),以便保持受检者的眼睛的注视方向并将扫描位置保持在目标扫描位置。下面更详细地描述视网膜扫描位置保持模块5-1的示例性实现。
图2是示出操作图1所示的眼科设备10-1在视网膜上的目标扫描位置执行扫描从而照明视网膜的在目标扫描位置处的区域的方法的流程图。
在过程S10中,瞳孔对准模块2将眼睛的瞳孔与照明模块1-1的焦点对准。在该过程中,如在本实施例中的,目标显示模块6可以以静态固视模式操作,以显示用于将受检者的眼睛38的注视固定在中心注视方向上的固视目标。在过程S10中,可以使用本领域技术人员已知的技术来实现瞳孔对准,例如使用具有立体照相机的患者对准模块(PAM),该立体照相机被配置成从采集的眼睛图像来确定瞳孔位置。因此,由瞳孔对准模块2监测的瞳孔位置可以与照明模块1-1的焦点的位置进行比较,以确定使瞳孔与焦点对准所需的校正。如上所述,本实施例的瞳孔对准模块2自动调整照明模块1-1的焦点(在x、y和z方向上)的位置,以便使用所确定的校正使焦点与瞳孔对准,然而它也可以替代地基于校正生成前面提到的类型的信号来引导受检者移动他们的眼睛,使得眼睛的瞳孔与焦点对准。例如,瞳孔对准模块2可以控制目标显示模块6改变所显示的固视目标的特性(例如,其颜色),以便向受检者提供关于瞳孔与焦点的当前对准程度的反馈。附加地或替代地,瞳孔对准模块2可以基于所监测的位置生成指示所需的校正的前面提到的类型的信号,以引导监督眼科设备10-1的操作的眼科医生等控制照明模块1-1的焦点,以便使照明模块1-1的焦点与瞳孔对准。
在瞳孔与焦点对准之后,眼科设备10-1开始对视网膜的一部分执行扫描的过程,并且目标显示模块6从以静态固视模式操作切换到以动态固视模式操作。
在过程S20中,瞳孔对准保持模块3-1监测瞳孔相对于焦点的位置,并基于所监测的位置主动保持瞳孔与焦点的对准。所监测的瞳孔位置可以与照明模块1-1的焦点的位置进行比较,以确定保持瞳孔与焦点的对准所需的校正。如上所述,本实施例的瞳孔对准保持模块3-1使用所确定的校正来自动调整照明模块1-1的焦点(在x、y和z方向上)的位置,以便保持焦点与瞳孔的对准(换句话说,使用闭环控制***来至少部分地补偿瞳孔移动),或者替代地,它可以基于校正来生成上面提到的类型的信号,以引导受检者移动他们的眼睛,以便保持瞳孔与焦点的对准。例如,瞳孔对准保持模块3-1可以控制目标显示模块6改变所显示的固视目标的特性(例如,其颜色),以便向受检者提供关于瞳孔与焦点的当前对准程度的反馈。附加地或替代地,瞳孔对准保持模块3-1可以基于所监测的位置,生成指示所需的校正的前面提到的类型的信号;这些信号(例如,音频和/或视觉信号,其可以经由本领域技术人员已知的任何合适的用户界面(UI)(例如常规的个人计算机的用户界面)传送)可以用于引导监督眼科设备10-1的操作的眼科医生等控制照明模块1-1的焦点,以便保持照明模块1-1的焦点与瞳孔的对准。
在过程S30中,在瞳孔对准保持模块3-1基于所监测的位置保持瞳孔与焦点的对准时,视网膜扫描位置对准模块4-1将照明模块1-1在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置。在本实施例中,视网膜扫描位置对准模块4-1通过确定前面提到的偏移指示符,并且基于所确定的偏移指示符来控制照明模块1-1将照明模块1-1的扫描位置从初始扫描位置移动到比初始扫描位置更靠近指定扫描位置的目的地扫描位置,目的地扫描位置是目标扫描位置,来将照明模块1-1在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置。替代地,视网膜扫描位置对准模块4-1可以通过确定前面提到的偏移指示符,并且基于所确定的偏移指示符来控制目标显示模块6显示目标,以便将受检者的眼睛的注视设置成在使照明模块1-1的扫描位置与目标扫描位置对准的注视方向上,来将照明模块1-1在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置。视网膜扫描位置对准模块4-1还可以控制目标显示模块6改变所显示的固视目标的特性(例如,其颜色),以便向受检者提供关于照明模块1-1在视网膜上的扫描位置与目标扫描位置的当前对准程度的反馈。
然后,视网膜扫描位置保持模块5-1通过执行过程S40至S60将扫描位置保持在目标扫描位置。
在过程S40中,视网膜扫描位置保持模块5-1从视网膜的被监测部分采集视网膜特征信息。如在本实施例中的,视网膜扫描位置保持模块5-1可以在照明模块1-1执行扫描时采集视网膜的被监测部分的图像作为视网膜特征信息。
在过程S50中,视网膜扫描位置保持模块5-1处理采集的视网膜特征信息,以生成扫描位置校正信息。如在本实施例中的,视网膜扫描位置保持模块5-1可以生成指定扫描位置和视网膜上采集的图像的扫描位置之间的相应偏移的指示作为扫描位置校正信息。
在过程S60中,视网膜扫描位置保持模块5-1使用生成的扫描位置校正信息将扫描位置保持在目标扫描位置。如在本实施例中的,视网膜扫描位置保持模块5-1可以基于扫描位置校正信息来控制照明模块1-1将扫描位置保持在目标扫描位置。视网膜扫描位置保持模块5-1可以替代地基于扫描位置校正信息来控制目标显示模块6改变所显示的目标的特性(例如,其颜色),以便保持受检者的眼睛的注视方向并将扫描位置保持在目标扫描位置。
在过程S70中,在通过使用生成的扫描位置校正信息将扫描位置保持在目标扫描位置时,照明模块1-1在目标扫描位置执行扫描以照明视网膜的在目标扫描位置处的区域。
通过执行过程S10至S70,眼科设备10-1能够长期可靠地照明视网膜的目标区域,同时保持患者舒适。
实施例2
在图3中示出了根据本发明的第二实施例的眼科设备10-2,其中相似的部件用相同的数字标记。眼科设备10-2与眼科设备10-1的不同之处在于瞳孔对准保持模块3-2、视网膜扫描位置对准模块4-2和视网膜扫描位置保持模块5-1的配置,并且在于,眼科设备10-2还包括以第一视网膜图像采集模块7的示例性形式的成像模块,第一视网膜图像采集模块7被布置成当眼睛设置在焦点处时,经由焦点在受检者的眼睛的视网膜的第二区域上进行光扫描,并且接收从第二区域反射的光。
在该实施例中,照明模块采用第二视网膜图像采集模块1-2的示例性形式,第二视网膜图像采集模块1-2被配置成不仅照明视网膜的区域,而且接收和处理从照明区域反射的光,以便采集该区域的图像。第二视网膜图像采集模块1-2不同于第一视网膜图像采集模块7,并且可以具有比第一视网膜图像采集模块7的视网膜图像采集时间更长的视网膜图像采集时间。例如,第二视网膜图像采集模块1-2可以是OCT成像设备(如下面更详细描述的),或者替代地是高密度扫描激光检眼镜(SLO)或高密度共焦SLO。
如在图3的实施例中的,第一视网膜图像采集模块7和第二视网膜图像采集模块1-2可以以组合成像模式操作,沿着公共光路传输和接收光,以便同时对视网膜的基本相同的区域成像。然而,第一视网膜图像采集模块7和第二视网膜图像采集模块1-2可以以组合成像模式操作,沿着彼此具有固定位置关系的相应光路传输和接收光,以便同时对视网膜的彼此不同的相应区域成像。因此,第二视网膜图像采集模块1-2可以以组合成像模式操作,采集视网膜的成像区域(在第二视网膜图像采集模块1-2的扫描位置处提供此成像区域)的视网膜图像,该成像区域与针对被检查的眼睛的第一视网膜图像采集模块7的同时成像的成像区域(在第一视网膜图像采集模块7的扫描位置处提供此成像区域)具有预定的位置关系,并且其大小不必与第一视网膜图像采集模块7的同时成像的成像区域相同。换句话说,由第一视网膜图像采集模块7和第二视网膜图像采集模块1-2同时成像的视网膜上的相应成像区域可以具有不重合但在已知方向上彼此偏离已知量的中心(例如几何中心),这可以通过例如校准来确定。
如在图4的实施例中所示,眼科设备10-2可以采取组合的SLO和OCT扫描仪的示例性形式,其包括设备主体12,设备主体12包括SLO单元32、OCT单元34和共享光学***36。眼科设备10-2还具有设备主体控制器13,设备主体控制器13包括实现瞳孔对准模块2、瞳孔对准保持模块3-2、视网膜扫描位置对准模块4-2和视网膜扫描位置保持模块5-2的功能的控制器3。
因此,眼科设备10-2包括SLO成像***功能(它是用于使用SLO来成像的功能)和OCT成像***功能(它是用于使用OCT来成像的功能)。SLO成像***功能由设备主体控制器13、SLO单元32和共享光学***36实现。OCT成像***功能由设备主体控制器13、OCT单元34和共享光学***36实现。图4所示的SLO单元32、共享光学***36和SLO图像生成器18一起提供了图3的第一视网膜图像采集模块7的示例,并且OCT单元34、共享光学***36和OCT图像生成器16一起提供了第二视网膜图像采集模块1-2的示例。因此,在本实施例中,第一视网膜成像模块7和第二视网膜成像模块1-2共享一些光学组件(即,共享光学***36)。然而,第一视网膜成像模块7和第二视网膜成像模块1-2可以替代地被提供为不共享任何光学组件的独立单元。
眼科设备10-2可以SLO模式(该模式是应用SLO成像***功能的操作模式)、OCT模式(该模式是应用OCT成像***功能的操作模式)以及前面提到的组合成像模式(其同时应用SLO成像***功能和OCT成像***功能)操作。这些操作模式可以根据用户指令或序列控制来选择性地设置。
如在本实施例中的,SLO单元32可以包括发射部分40、分束器42、多面镜44、光电检测器部分46和电机48,它们被配置成生成受检者的眼睛38的视网膜的二维图像。
在下文中,在例如眼科设备10-2安装在水平面上的情况下,为了便于说明,基本上垂直于水平面的方向(未在图中示出)被表示为“Y方向”。例如,在眼科设备10-2安装在水平面上的情况下,为了便于说明,基本上平行于水平面并且在眼前节(anterior segment)面向眼科设备10-2的目镜透镜(未在图中示出)的状态下定位的受检者的眼睛38的深度方向的方向在下文中被表示为“Z方向”。在下文中,为了便于说明,基本上垂直于Y方向和Z方向的方向在下文中被表示为“X方向”。
发射部分40包括光源40A和带通滤波器40B。光源40A是使用SLO成像的光源,并且可以发射具有在从大约400纳米到大约1100纳米的范围内的波长的光。从光源40A发射的光穿过带通滤波器40B,使得只有具有特定波长的光被发射到分束器42上。
在本实施例中,从发射部分40发射的光被大致分成可见红绿(RG)光和近红外光,近红外光是具有在光谱的近红外区域中的波长的光。
在本实施例中,通过改变由光源40A产生的光的波长,并且通过将带通滤波器40B应用于由光源40A产生的光,从发射部分40选择性地发射RG光和近红外光。
为了便于说明,在不需要说明来区分RG光和近红外光的情况下,用作从发射部分40发射的光的RG光和近红外光在下文中被简单地称为“SLO光”。
分束器42通过透射SLO光将SLO光引导至多面镜44,并将第一视网膜反射光引导至光电检测器部分46。在此,第一视网膜反射光表示源自SLO光的由视网膜反射的光。由视网膜反射的光表示被视网膜反射且然后入射到共享光学***36上的光。
多面镜44将来自分束器42的SLO光发送到共享光学***36。然后,如图5中的示例所示,多面镜44通过在接收到电机48的驱动力时沿箭头A方向旋转而沿Y方向进行SLO光扫描。
光电检测器部分46包括光电检测器46A和滤光器46B。滤光器46B设置在光电检测器46A的光接收面46A1和分束器42的反射面42A之间的位置,并且覆盖光接收面46A1。由近红外光构成的第一视网膜反射光和由RG光构成的第一视网膜反射光选择性地入射到光接收面46A1。
光电检测器46A生成SLO图像信号,并且输出所生成的SLO图像信号,该SLO图像信号是基于经由滤光器46B入射的第一视网膜反射光的图像信号的。
OCT单元34用于生成视网膜的断层扫描图像,并且如在本实施例中的,OCT单元34可以包括超发光二极管(SLD)50、光学耦合器52、参考光光学***54、分光光度计56、线传感器58、V型检流计反射镜60和电机62。
SLD 50发射低相干光。例如,低相干光表示包含近红外区域中的光的光,该近红外区域中的光具有比从发射部分40发射的近红外光更长的波长,并且具有大约几十微米的时间相干长度。
从SLD 50发射的低相干光经由第一光纤(未在图中示出)被馈送到光学耦合器52中,并且被分成参考光和信号光。参考光经由第二光纤(未在图中示出)被引导至参考光光学***54,并且信号光经由第三光纤(未在图中示出)被引导至V型检流计反射镜60。
参考光光学***54是光学延迟线(optical delay line),其匹配眼睛38和光学耦合器52之间的光路长度。
参考反射镜通过反射参考光经由相同的光路将参考光返回到光学耦合器52。参考反射镜是能够沿参考光的光轴方向移动的可移动反射镜,并且通过移动参考反射镜在光轴上的位置来调整参考光的光路长度。
V型检流计反射镜60向共享光学***36发送信号光。然后,如图5中的示例所示,V型检流计反射镜60通过在接收到电机62的驱动力时沿箭头B方向旋转性地振荡而沿Y方向进行信号光扫描。
此外,V型检流计反射镜60经由第四光纤将第二视网膜反射光引导至光学耦合器52。在此,第二视网膜反射光表示源自信号光的由视网膜反射的光。
由光学耦合器52引导的第二视网膜反射光通过光学耦合器52与从参考光光学***引导到光学耦合器52的参考光叠加,并且发生干涉。由于发生干涉而获得的干涉光在光谱上被分光光度计56分散,并且光谱上分散的干涉光被引导至线传感器58。
线传感器58生成OCT图像信号,并输出所生成的OCT图像信号,该OCT图像信号是基于入射干涉光的图像信号的。
如在本实施例中的,共享光学***36可以包括分色镜64、具有椭圆形凹面反射面的狭缝镜66、H型检流计反射镜68(其反射表面提供了第一实施例中提到的“反射面”的示例)、椭球镜70和电机72。
分色镜64通过使来自SLO单元32的多面镜44的SLO光被透射而将SLO光引导至狭缝镜66,并且通过使来自OCT单元34的V型检流计反射镜60的信号光被反射而将信号光引导至狭缝镜66。
为了便于说明,在不需要说明来区分信号光和SLO光的情况下,这两种光在下文中被表示为“发射光”。
狭缝镜66朝向H型检流计反射镜68反射入射发射光。H型检流计反射镜68反射来自狭缝镜66的发射光并将其发送到椭球镜70的镜面70A。然后,如图5的示例中所示,H型检流计反射镜68通过在接收到来自电机48的驱动力时沿箭头C方向旋转性地振荡而沿X方向进行发射光扫描。
椭球镜70通过反射入射到镜面70A(作为第一实施例中提到的“凹面镜面”的示例)的发射光,将发射光引导到视网膜。被引导到视网膜的发射光被视网膜反射。然后,视网膜反射光沿着与发射光相同的光路被引导到共享光学***36中的分色镜64。分色镜将第一视网膜反射光引导至SLO单元32,并将第二视网膜反射光引导至OCT单元34。由两个椭圆面构成的视网膜成像光学***的基本构造类似于在申请号为PCT/GB94/02465(WO 95/13012)的PCT申请和申请号为PCT/GB2007/002208(WO2008/009877)的PCT申请中描述的构造,这些PCT申请的内容通过引用以其整体并入本文。
在眼科设备10-2的操作期间,控制器3控制第一视网膜图像采集模块7(具体地,在图4的示例中,经由传输到电机72的驱动信号使H型检流计反射镜68旋转,以及经由传输到电机48的驱动信号使多面镜44旋转)和第二视网膜图像采集模块1-2(具体地,在图4的示例中,经由传输到电机72的驱动信号使H型检流计反射镜68旋转,以及经由传输到电机62的驱动信号使V型检流计反射镜60旋转),使得发射的光经由狭缝镜66、H型检流计反射镜68和椭球镜70而(以光栅图案的方式)在眼睛38的视网膜上的公共成像区域上进行扫描。视网膜上的公共成像区域的形状不受限制,并且可以如在本实施例中的基本上是矩形(例如基本上是正方形),或者替代地例如是线。然而,如上所述,来自SLO单元32的SLO光和来自OCT单元34的信号光不需要在视网膜上的公共成像区域上进行扫描,而是可以在不同但仍然相对于彼此具有已知位置偏移的相应成像区域上进行扫描。例如,在其他实施例中,通过进行SLO光扫描来成像的成像区域可以在通过进行信号光扫描来成像的成像区域内,反之亦然,其中在任一情况下成像区域的中心相对于彼此重合或偏离。
在下文中,眼睛38的视网膜的由第一视网膜图像采集模块7(例如,包括在图4的示例中的SLO单元32、共享光学***36和SLO图像生成器18)成像的区域被称为“第一视网膜图像采集模块7的成像区域”,来自第一视网膜图像采集模块7的区域光(在该示例中为SLO光)在该区域上进行扫描。类似地,眼睛38的视网膜的由第二视网膜图像采集模块1-2(例如,包括在图4的示例中的OCT单元34、共享光学***36和OCT图像生成器16)成像的区域被称为“第二视网膜图像采集模块1-2的成像区域”,来自第二视网膜图像采集模块1-2的区域光(在该示例中为信号光)在该区域上进行扫描。第一视网膜图像采集模块7的和第二视网膜图像采集模块1-2的成像区域设置在第一视网膜图像采集模块7和第二视网膜图像采集模块1-2的相应扫描位置。
如下面将更详细描述的,由于共享光学***36中组件的布置,第一视网膜图像采集模块7能够采集超宽视场(UWF)视网膜图像作为“参考视网膜图像”,参考视网膜图像可被视为用于引导第一视网膜图像采集模块7和第二视网膜图像采集模块1-2的成像区域朝向视网膜的期望区域的移动的“导航地图”,如下面更详细讨论的。更具体地,控制器3被配置成控制多面镜44和H型检流计反射镜68的移动,以便改变SLO光经由狭缝镜66和椭球镜70的光路,使得从视网膜反射并被光电检测器46A转换的光产生对视网膜的在眼睛38的中心O处测量的多达200度的扫描,作为参考视网膜图像。以这种方式,UWF视网膜图像可以覆盖多达大约80%至85%的视网膜。因此,视网膜的扫描区域具有围绕受检者的眼睛38的(几何)中心O跨越多达大约200度的角度的弧。在其他实施例中,该角度例如可以多达120度,或者多达80度。在采集UWF视网膜图像时,第一视网膜图像采集模块7可以将由此发射的光束的方向围绕焦点旋转通过至少θ的角度,其中θ例如是30度、60度和100度。
在第一视网膜图像采集模块7和第二视网膜图像采集模块1-2的成像区域的位置的前面提到的变化期间,第一视网膜图像采集模块7被配置成采集视网膜的区域的一个或更多个视网膜图像,视网膜的这些被采集区域的面积小于在参考视网膜图像中成像的参考成像区域。
设备主体控制器13通过与设备主体12交换各种信息来控制设备主体12的操作。此外,设备主体控制器13基于从光电检测器46A获得的SLO图像信号,生成指示视网膜表面的一个方面的二维图像。设备主体控制器13还基于从来自线传感器58的OCT图像信号生成的断层扫描图像,生成视网膜的三维(3D)图像。
在本实施例中,使用SLO单元32获得的二维图像被大致分成基于RG光的彩色图像和基于近红外光的消色差图像。另外,使用OCT单元34获得的断层扫描图像是消色差图像。使用SLO单元32获得的二维图像和使用OCT单元34获得的断层扫描图像可以显示为静态图像,或者可以显示为实时取景(live view)图像。
设备主体控制器13包括控制器3、OCT图像生成器16、SLO图像生成器18、用户输入接口(I/F)20、至少一个用户输入设备22、显示控制器24、显示器26、通信I/F 28和总线线路30。
控制器3、OCT图像生成器16、SLO图像生成器18、用户输入I/F 20、显示控制器24和通信I/F 28通过总线线路30彼此连接。因此,控制器3可以与OCT图像生成器16、SLO图像生成器18、用户输入I/F 20、显示控制器24和通信I/F 28交换各种信息。
控制器3通过经由通信I/F 28控制对应于电机48、62和72的相应电机驱动电路(未在图中示出)来控制电机48、62和72的驱动。
另外,控制器3通过经由通信I/F 28控制对应于光源40A的光源驱动电路(未在图中示出),在光源40A的点亮和熄灭之间切换、调整光量、改变光源40A产生的光的波长等。
另外,控制器3通过经由通信I/F 28控制对应于SLD 50的SLD驱动电路(未在图中示出),在SLD 50的点亮和熄灭之间切换、调整光量、改变SLD 50产生的光的波长等。
另外,控制器3经由通信I/F 28控制带通滤波器40B的操作、光学滤波器46B的操作以及参考光光学***54的参考反射镜的操作。
如在本实施例中的,至少一个用户输入设备22可以包括键盘和鼠标,并且可操作来从用户接收各种指令。用户输入设备22可以附加地或替代地包括触控面板等。
用户输入设备22连接到用户输入I/F 20,并且被布置为向用户输入I/F20输出指示接收到的指令的内容的指令内容信号。控制器3被配置成根据从用户输入I/F 20输入的指令内容信号来执行处理操作。
例如,显示器26可以是LCD或有机电致发光显示器(OELD)。显示器26连接到显示控制器24。在控制器3的控制下,显示控制器24控制显示器26,以便在显示器26上显示使用SLO单元32获得的二维图像和基于使用OCT单元34获得的断层扫描图像的视网膜的3D表示。在控制器3的控制下,显示控制器24还可以通过控制显示器26来显示各种屏幕,例如菜单屏幕。
通信I/F 28连接到设备主体12的电气***,并且在控制器3的控制下操作,以管理控制器3和设备主体12之间的各种信息的交换。
SLO图像生成器18经由通信I/F 28从SLO单元32的光电检测器46A采集SLO图像信号,并且如在本实施例中的,可以是被配置成执行处理操作以基于采集的SLO图像信号生成二维图像的专用电路。
如在本实施例中的,SLO图像生成器18可以被配置成在实时跟踪SLO馈送中以通常每秒几十帧的帧速率向显示控制器24输出所生成的二维图像的帧。显示控制器24可以根据控制器3的指令在显示器26上将从SLO图像生成器18输入的二维图像显示为实时图像。此外,显示控制器24可以根据控制器3的指令在显示器26上将从SLO图像生成器18输入的二维图像显示为静态图像。
OCT图像生成器16被配置成经由通信I/F 28从OCT单元34的线传感器58采集OCT图像信号,并且如在本实施例中的,可以是被配置成执行处理操作以基于采集的OCT图像信号生成断层扫描图像的专用电路。
如在本实施例中的,OCT图像生成器16可以被配置成通过使用本领域技术人员已知的图像处理技术组合断层扫描图像(断层扫描图像也可以是以通常每秒数十帧的速率采集的)来生成视网膜的3D图像。断层扫描图像表示在距视网膜表面不同深度处穿过视网膜的“断面(slice)”,并由OCT图像生成器16组合以生成视网膜的成像部分的3D图像。显示控制器24可以根据来自控制器3的指令在显示器26上显示从OCT图像生成器16输入的3D图像。
尽管在本实施例中,OCT图像生成器16和SLO图像生成器18均由包括CPU、ROM和RAM的计算机实现,但是本文公开的技术不限于此,并且OCT图像生成器16和SLO图像生成器18中的一个或两个可以替代地由现场可编程门阵列(FPGA)实现,或者可以由专用集成电路(ASIC)实现。此外,OCT图像生成器16和SLO图像生成器18各自可以由硬件配置和软件的组合来实现。
图6显示了控制器3以可编程信号处理硬件方式的示例性实现。图6所示的信号处理装置100包括通信I/F 110,通信I/F 110用于从总线30接收数据以及向总线30传输控制信号。信号处理装置100还包括用于控制眼科设备10-2的总体操作的处理器(CPU)120、工作存储器130(例如随机存取存储器)和存储计算机可读指令的指令储存器140,计算机可读指令在由处理器120执行时使处理器120执行下文描述的处理操作,以控制眼科设备10-2。指令储存器140可以包括预加载有计算机可读指令的ROM(例如,电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存的形式)。替代地,指令储存器140可以包括RAM或类似类型的存储器,并且计算机可读指令可以从计算机程序产品(例如计算机可读存储介质150(例如CD-ROM等))或者携带计算机可读指令的计算机可读信号160被输入到指令储存器140。
在本实施例中,图6所示的包括处理器120、工作存储器130和指令储存器140的硬件组件的组合170被配置成实现控制器3的功能,并且具体地,实现瞳孔对准模块2、瞳孔对准保持模块3-2、视网膜扫描位置对准模块4-2和视网膜扫描位置保持模块5-2的功能,现在将参考图7至图15详细描述这些功能。
图7是示出操作眼科设备10-2在视网膜上的目标扫描位置执行扫描以便照明视网膜的在目标扫描位置处的区域并且采集该区域的OCT图像的方法的流程图。
在执行该方法之前,可以采集目标扫描位置。为此,控制器3可以控制第一视网膜图像采集模块7采集上面提到的参考视网膜图像。在该过程中,目标显示模块6以静态固视模式操作,显示用于将受检者的眼睛38的注视固定成在中心注视方向上的固视目标。然后,在控制器3的控制下,从SLO单元32的光源40A发射RG光,并且通过SLO单元32和共享光学***36的操作捕获受检者的眼睛38的UWF视网膜图像。从SLO图像生成器18采集作为参考视网膜图像的示例的UWF RG-SLO图像。应当注意,来自光源40A的近红外光可以替代地用于采集UWF IR-SLO图像作为参考视网膜图像。
如在本实施例中的,在下面描述的所有后续成像过程期间,患者的注视方向可以保持固定,其中眼科设备10-2可操作来对UWF参考视网膜图像中所示的视网膜的不同区域进行成像,而无需患者改变注视方向。在这些成像过程期间,控制器3可以监测来自第一视网膜图像采集模块7的实时跟踪SLO馈送,以测量指示固视质量的运动度量,并根据需要生成用于使视觉线索(例如,改变固视目标的颜色、使固视目标闪烁或改变固视目标的图案)显示给受检者以改善固视的信号。
在控制器3的控制下,显示控制器24控制显示器26显示采集的参考视网膜图像400(在本文中也称为“计划图像”),如图8所示。然后,用户能够在显示器26上观看UWF参考视网膜图像400(在下文中称为“UWF视网膜图像400”),并且识别感兴趣的区域,在该感兴趣的区域中,例如怀疑有疾病的迹象并且希望执行OCT。
控制器3在UWF视网膜图像400中指定目标,该目标对应于视网膜上的目标扫描位置。可以由控制器3以多种不同方式中的一种方式在UWF视网膜图像400中的任何地方(包括视网膜的***部分)指定目标。作为示例,在本实施例中,用户使用输入设备22(例如,通过移动鼠标)来移动覆盖在显示的UWF视网膜图像400上的光标402。用户可以以任何期望的方式在显示的UWF视网膜图像400上指定感兴趣的点,例如通过在光标402位于该点时点击鼠标上的按键。控制器3通过记录例如UWF视网膜图像400中的像素位置来指定目标,这些像素位置对应于当用户指定(例如,鼠标点击)发生时光标402在UWF视网膜图像400中的位置。因此,UWF视网膜图像400的围绕目标的区域被选择用于OCT成像。
尽管在本实施例中因此是基于用户对显示的UWF视网膜图像400上的点的选择来指定目标的,但是也可以替代地基于用户对UWF视网膜图像400中的线或二维区域的指定(例如,通过鼠标上的“点击、拖动和释放”操作来定义例如UWF视网膜图像400中的框)来指定目标。例如,在用户选择UWF视网膜图像400中的二维区域的情况下,控制器3可以将目标指定为二维区域的质心(几何中心)的(在UWF视网膜图像400的坐标系中的)坐标。用户选择的二维区域的大小可以用于定义视网膜上成像区域的大小。替代地,可以由控制器3使用例如模式匹配算法来识别参考视网膜图像400中的一个或更多个感兴趣的区域(通常与疾病相关联的特征位于此区域)而自动指定目标。
在过程S110中,瞳孔对准模块2将眼睛的瞳孔与第二视网膜图像采集模块1-2的焦点对准。该过程基本上与上面参考图2描述的过程S10相同,因此在此不再进一步描述。
在瞳孔与焦点对准之后,眼科设备10-2开始对视网膜的一部分执行扫描的过程,并且目标显示模块6从以静态固视模式操作切换到以动态固视模式操作。
当在超广角区域上捕获OCT图像等时,即,在OCT图像的捕获目标区域是受检者的眼睛38的***部分的情况下,从SLD 50发射的用于捕获OCT图像的光的光轴易于偏离受检者的眼睛38的瞳孔,并且OCT图像的质量易于由于瞳孔与焦点的未对准所导致的渐晕(vignetting)而劣化。
因此,在过程S120中,瞳孔对准保持模块3-2开始监测瞳孔相对于焦点的位置,并基于所监测的位置保持瞳孔与焦点的对准。如在本实施例中的,瞳孔对准保持模块3-2可以从第一视网膜图像采集模块7接收受检者的眼睛38的图像,确定是否有所接收图像的瞳孔区域的至少一部分在所接收图像内的预定允许区域内,并且生成指示该确定的输出信号,瞳孔区域是眼睛38的瞳孔的至少一部分的图像。替代地,瞳孔对准保持模块3-2可以确定所接收图像的预定允许区域中所接收图像的瞳孔区域的至少一部分占据的比例是否是预定阈值或更大,并生成指示该确定的输出信号。输出信号可以用于生成和显示警告消息(或提供另一种消息,例如音频和/或视觉消息)指示,以警告受检者和/或操作员瞳孔与焦点的对准不令人满意,从而可以采取补救措施。替代地,输出信号可以由瞳孔对准保持模块3-2用于瞳孔和焦点的相对定位的闭环控制,以便自动补偿可能由受检者的移动引起的瞳孔和焦点的任何未对准。
瞳孔对准保持模块3-2可以被布置成通过对所接收的受检者的眼睛38的图像进行二值化来生成二值图像。在一些实施例中,瞳孔对准保持模块3-2可以被布置成通过从所接收图像(或者在生成前面提到的二值图像的实施例中,从二值图像)中去除除所接收图像瞳孔区域之外的不需要的区域来生成确定用途的图像,所接收图像瞳孔区域是所接收图像(或者二值图像,视情况而定)中瞳孔的至少一部分的图像;在那些实施例中,瞳孔对准保持模块3-2被布置成基于确定用途的图像来执行确定。
现在将参考图9描述瞳孔对准保持模块3-2可以通过其保持瞳孔与焦点的对准的过程的示例。
首先,在过程S121中,开始由第一视网膜图像采集模块7捕获IR-SLO图像。即,从光源40A发射近红外光,控制SLO单元32使得扫描视网膜上的对应于UWF视网膜图像400中的指定目标的目标扫描位置,以及捕获窄范围的IR-SLO图像。尽管给出了关于在本实施例中捕获IR-SLO图像的情况的说明,但是可以捕获RG-SLO图像(或其他种类的图像)。
在过程S122中,瞳孔对准保持模块3-2采集由第一视网膜图像采集模块7捕获的窄范围IR-SLO图像。
在过程S123中,任选地对采集的IR-SLO图像执行二值化处理,从而可以生成二值化图像。例如,对于IR-SLO图像的每个像素,如果像素值是预定的二值化阈值或更大,则给出白色像素,如果像素值小于二值化阈值,则给出黑色像素。图10示出了这种二值化图像的示例。
图10所示的二值化图像300中的白色区域是在其上检测到朝向受检者的眼睛38发射的用于IR-SLO成像的光的反射光的区域,并且其中的白色区域302表示受检者的眼睛的瞳孔区域。此外,白色区域304是除瞳孔之外的区域,例如睫毛或眼睑区域。注意,白色区域302和白色区域304有时是连接的。此外,黑色区域306是没有检测到朝向受检者的眼睛38发射的用于IR-SLO成像的光的反射光的区域。如图10所示,例如,黑色区域308(例如血管)有时出现在表示瞳孔区域的白色区域302中。
因此,有时白色区域不仅表示瞳孔区域,还表示睫毛和眼睑区域。然而,睫毛和眼睑白色区域304是在确定瞳孔的位置是否在允许范围内的情况下不需要的区域。此外,在表示瞳孔区域的白色区域302中出现的黑色区域308(例如血管)也是在确定瞳孔的位置是否在允许范围内的情况下不需要的区域。
因此,在过程S124中,瞳孔对准保持模块3-2任选地通过从在过程S123中生成的二值化图像300中(或者在不执行二值化的情况下,从所接收图像中)去除除瞳孔之外的不想要的区域,生成确定用途的图像。换句话说,瞳孔对准保持模块3-2通过从二值化图像300中去除除二值图像瞳孔区域之外的不需要的区域来生成确定用途的图像,该二值图像瞳孔区域是二值化图像300中瞳孔的至少一部分的图像。更具体地,例如,通过对二值化图像300执行已知的形态学操作,从二值化图像300中去除作为不想要的区域的白色区域304和黑色区域308。
在此,形态学操作是通过对处理目标图像重复执行缩小(downscale)处理和放大(upscale)处理来留下图像的特征部分(本示例性实施例中的瞳孔)并去除其他不想要的区域的处理。通过对二值化图像300执行这样的形态学操作,生成已经从其中去除了不想要的区域的确定用途的图像310,如图11所示。注意,尽管已经给出了关于在本示例性实施例中通过形态学操作去除不想要的区域的情况的说明,但是去除不想要的区域的处理不限于形态学操作。例如,可以使用已知的特征提取处理、模式匹配处理等来去除不想要的区域。
在过程S125中,瞳孔对准保持模块3-2确定是否有确定用途的图像310的瞳孔区域的至少一部分在确定用途的图像310内的预定允许区域内(瞳孔区域是受检者的眼睛38的瞳孔的至少一部分的图像)。因此,基于在过程S124中生成的确定用途的图像310,确定瞳孔的位置是否在允许范围内。
瞳孔对准保持模块3-2可以替代地确定,确定用途的图像310的预定允许区域中确定用途的图像310的瞳孔区域的至少一部分占据的比例是否是预定阈值或更大。换句话说,可以确定在确定用途的图像310的预定确定区域中被瞳孔占据的区域的比率是否是预定阈值或更大。如图12所示,本示例性实施例中的确定区域被设置为例如沿着确定用途的图像310的宽度方向(X方向)延伸的线312。然后,确定线312上被白色像素(表示瞳孔的像素)占据的像素数量与线312上的像素总数的比率是否是阈值或更大。在此,阈值被设置为这样的值,使得当白色像素的数量为阈值或更大时,随后成像的OCT图像的质量将在允许的范围内。
在线312上被白色像素占据的像素数量与线312上的像素总数的比率是阈值或更大的情况下,处理前进到过程S126,在S126确定是否满足停止准则。停止准则可以例如是第二视网膜图像采集模块1-2的OCT成像已经完成。如果满足停止准则,则处理停止,否则处理转回到过程S122。替代地,如果在过程S125中确定比率小于阈值,则处理转到过程S127。
在过程S127中,瞳孔对准保持模块3-2生成指示过程S127中的确定的输出信号。主控制器14可以基于由瞳孔对准保持模块3-2生成的输出信号来控制显示控制器24,设置在显示器26上显示的显示内容,例如显示表明OCT图像将不会正常成像的警告消息。然后,操作员指示患者观察固视目标。因此,输出信号可用于校正受检者的眼睛38相对于焦点的位置,以便将瞳孔位置保持为与焦点对准。替代地,在过程S127中,瞳孔对准保持模块3-2可以使用所生成的输出信号来控制眼科设备10-2的XYZ台等,以便调整椭球镜70的焦点相对于眼睛38的瞳孔的定位,从而补偿眼睛38的移动,并因此保持瞳孔与焦点的对准。在执行过程S127之后,处理转回到过程S122,并且如上所述处理另一个采集的IR-SLO图像。
注意,尽管图12中的线312是沿着确定用途的图像310的宽度方向的线,但是线312可以相对于确定用途的图像310的宽度方向倾斜,如图13所示。此外,确定区域可以是矩形区域314,如图14所示。此外,确定区域可以是除矩形以外的自由选择的多边形区域。
在申请人的与本申请在同一日期提交的代理参考号为198 411的标题为“OcularImage Capturing Device”的共同待审申请中提供了上面参考图9至图13描述的瞳孔位置确定处理的进一步细节,该申请的内容通过引用以其整体并入本文。该交叉引用的公开内容的至少一些特征可以在本申请中要求保护。
再次参考图7,在过程S130中,用作视网膜扫描位置对准模块4-2的控制器3将第二视网膜图像采集模块1-2在视网膜上的扫描位置与目标扫描位置对准。在瞳孔对准保持模块3-2保持瞳孔与焦点的对准时,执行过程S130。控制器3可以通过以下步骤将第二视网膜图像采集模块1-2在视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置:确定指示第一视网膜图像采集模块7在视网膜上的指定扫描位置和由第一视网膜图像采集模块7执行的扫描的初始扫描位置之间的偏移的偏移指示符,并且基于所确定的偏移指示符,控制第一视网膜图像采集模块7将第一视网膜图像采集模块7的扫描位置从初始扫描位置移动到比初始扫描位置更靠近指定扫描位置的目的地扫描位置,在第一视网膜图像采集模块7的扫描位置是目的地扫描位置时,第二视网膜图像采集模块1-2的目标扫描位置成为第二视网膜图像采集模块1-2的扫描位置。
更详细地,控制器3控制第一视网膜图像采集模块7采集视网膜的在参考成像区域内的初始成像区域的当前视网膜图像。为了这一目的,如在本实施例中的,控制器3可以采用存储在指令储存器140中的查找表(如图15中的404所示),该查找表将UWF视网膜图像400中的像素位置与在成像过程期间采集这些点处的图像信息时设置的H型检流计反射镜(H型检流计)68的相应倾斜角θ和V型检流计反射镜(V型检流计)60的相应倾斜角φ关联起来。在使用这种查找表的情况下,控制器3可以查找与最接近参考视网膜图像中的目标的预存储点相关联的扫描角度θ和φ,并且控制H型检流计68和V型检流计60的驱动,以使SLO光在以那些扫描角度为中心的角度范围之间偏转,扫描的角度范围定义了视网膜的成像区域的大小。以这种方式,发射光可以在视网膜上接近预期的成像区域的成像区域上扫描,该预期的成像区域对应于以指定的目标为中心的成像区域。为了更精确地设置初始成像区域,可以通过在查找表中的值之间进行外推来确定扫描角度。然而,应当注意,可以省略用于对参考成像区域内的初始成像区域成像的扫描角度的这种初始设置,并且扫描角度θ和φ可以替代地被设置为允许对参考成像区域内的初始成像区域成像的任何其他值。
然后,控制器3使用目标和作为“全局地图”的UWF视网膜图像400将第一视网膜图像采集模块7的成像区域从初始成像区域移动到视网膜上的目的地成像区域,并控制第一视网膜图像采集模块7采集目的地成像区域的视网膜图像。沿着这条路线,控制器3可以使用由第一视网膜采集模块7采集的一个或更多个视网膜图像来在全局地图上“标记(land-mark)”图像的当前位置,这允许控制器3确定为了到达目的地成像区域可能需要的对成像区域的位置的任何进一步调整。因此,控制器3能够以步进方式将成像区域移动到感兴趣的目的地成像区域,而不需要查找表404中存在的那种扫描位置映射,并且不受由于光学成像***中的***变化引起的扫描位置误差以及固视误差的影响。更具体地,控制器3可以控制第一视网膜图像采集模块7,通过执行过程S42至S48的序列至少一次来采集第一视网膜图像采集模块7的目的地成像区域的视网膜图像,在申请人的与本申请在同一日期提交的代理参考号为198 408的标题为“Ophthalmic Device”的共同待审申请中参考图5B描述了过程S42至S48的序列,该申请的内容通过引用以其整体并入本文。该交叉引用的公开内容的至少一些特征可以在本申请中要求保护。
然后,视网膜扫描位置保持模块5-2通过在瞳孔对准保持模块3-2保持瞳孔与焦点的对准时执行图7所示的下列过程S140至S160,将第二视网膜图像采集模块1-2的扫描位置保持在目标扫描位置。
在过程S140中,在第一视网膜图像采集模块7的扫描位置被设置为目的地扫描位置时,视网膜扫描位置保持模块5-2从第一视网膜图像采集模块7采集视网膜的一序列图像。
在过程S150中,视网膜扫描位置保持模块5-2处理采集的图像,以生成扫描位置校正信息。如在本实施例中的,视网膜扫描位置保持模块5-2可以处理所述一序列图像,以生成视网膜位置跟踪信息作为扫描位置校正信息,该视网膜位置跟踪信息指示在所述一序列图像的采集期间视网膜的移动。在这种情况下,视网膜扫描位置保持模块5-2处理所述一序列图像,所述一序列图像通过以下过程进行处理:(i)接收视网膜的至少一个图像;(ii)计算参考图像和基于至少一个所接收图像的图像之间的互相关,以获取该图像和参考图像之间的偏移;以及重复过程(i)和(ii),以获取对于所述一序列中的图像的相应偏移作为视网膜位置跟踪信息。
在过程S160中,视网膜扫描位置保持模块5-2使用生成的扫描位置校正信息将第一视网膜图像采集模块7的扫描位置保持在目的地扫描位置,并因此将第二视网膜图像采集模块1-2的位置保持在目标扫描位置。更具体地,视网膜扫描位置保持模块5-2可以通过使用生成的视网膜位置跟踪信息来控制H型检流计68和V型检流计60的驱动,以将SLO光扫描基本上保持在目的地扫描位置且因此至少部分地补偿眼睛移动,而将第一视网膜图像采集模块7的扫描位置保持在目的地扫描位置。视网膜扫描位置保持模块5-2可以替代地基于视网膜位置跟踪信息来控制目标显示模块6,以改变所显示的目标的特性(例如,其颜色),以便保持受检者的眼睛的注视方向并保持扫描位置稳定。
在申请人的与本申请在同一日期提交的代理参考号为198 407的标题为“RetinalPosition Tracking”的共同待审申请中描述了处理所述一序列视网膜图像以生成视网膜位置跟踪信息(其指示在所述一序列图像的采集期间视网膜的移动)的有利方法,该申请的内容通过引用以其整体并入本文。简而言之,在该申请中描述的处理方法包括在重复过程(i)和(ii)时,通过确定两个或更多个所接收图像中对应地定位的像素区域之间的相似性度量,并基于所确定的相似性度量,相对于参考图像中其他特征突出在参考图像中代表所成像视网膜的结构的特征,来修改参考图像。在这个交叉引用的申请中描述的处理方法的至少一些特征可以在本申请中要求保护。
在图7所示的过程S170中,在第一视网膜图像采集模块7的扫描位置保持在目的地扫描位置时,控制器3控制第二视网膜图像采集模块1-2采集视网膜图像。作为示例,控制器3可以控制第二视网膜图像采集模块1-2,照明第二视网膜图像采集模块1-2的当前成像区域,并且通过(在大约1-2秒的时间段内)采集当前成像区域的多个断层扫描图像并且由OCT图像生成器16处理断层扫描图像来生成3D图像,来采集当前成像区域的3D图像。
在过程S170中由第二视网膜图像采集模块1-2采集多个断层扫描图像期间,第一视网膜图像采集模块7可以以实时跟踪模式操作,采集视网膜的一个或更多个额外的图像作为“配准后图像”,同时第一视网膜图像采集模块7的成像区域保持与先前设置的一样。
然后,控制器3可以基于一个或更多个视网膜图像生成标记视网膜图像,并且还可以基于UWF视网膜图像400的至少一部分生成比较图像。标记视网膜图像可以对应于在第二视网膜图像采集模块1-2采集多个断层扫描图像时由第一视网膜图像采集模块7采集的单个配准后图像,或者可以通过处理在第二视网膜图像采集模块1-2采集断层扫描图像时由第一视网膜图像采集模块7采集的两个或更多个配准后图像(例如通过计算两个或更多个配准后图像的平均,或者根据诸如图像质量的选择准则从多个配准后图像中选择一个图像)来获得标记视网膜图像。如在本实施例中的,比较图像可以对应于整个UWF视网膜图像400,或者可以替代地仅是UWF视网膜图像400的一部分(例如,覆盖视网膜中最有可能进行视网膜扫描的区域的部分)。然后,控制器3可以将标记视网膜图像与比较图像400进行比较,并且基于该比较,生成指示标记视网膜图像在比较图像内的位置的标记。例如,控制器3可以基于在标记视网膜图像和比较图像之间的计算的互相关来生成标记。
然后,控制器3可以将标记与比较图像相关联地存储起来。标记不仅可以与比较图像相关联地存储,还可以附加地或替代地与下列各项中的一项或更多项相关联地存储:(i)由第二视网膜图像采集模块1-2采集的(3D)视网膜图像;(ii)由第一视网膜图像采集模块7采集的一个或更多个配准后视网膜图像中的至少一个;(iii)标记视网膜图像;(iv)参考视网膜图像400;以及(v)参考视网膜图像400的剪切区域,其中,剪切区域位于参考视网膜图像400内标记视网膜图像的所确定的位置,并且剪切区域的尺寸可以与配准后图像的尺寸相同(或者优选大于配准后图像的尺寸)。
修改和变化
可以对上述实施例进行许多修改和变化。
在上面说明的实施例中,布置成沿Y方向扫描的多面镜44和布置成沿Y方向扫描的V型检流计反射镜60设置在分色镜64的光入射侧。然而,分色镜64可以设置在光轴方向上与狭缝镜66的焦点分离的位置,并且沿Y方向扫描的多面镜44或V型检流计反射镜60可以设置在狭缝镜66的焦点位置处。在这样的情况下,多面镜44或V型检流计反射镜60用作在SLO图像采集和OCT图像采集期间使用的共享扫描光学***。
此外,尽管已经描述了由分色镜64产生共享光轴(用于SLO的光和用于OCT的光沿着该共享光轴通过)的示例,但是可以采用诸如偏振分束器的分束器或诸如半反射镜的光学构件来代替分色镜64。
在上面的实施例中,多面镜44和V型检流计反射镜60设置在分色镜64的光入射侧,并且由SLO和OCT共享的用于进行X方向扫描的H型检流计反射镜68设置在分色镜64的光发射侧,如图4所示。图16示出了对应于图4所示的SLO单元32、OCT单元34和共享光学***36的配置。如图16所示,设备主体包括分色镜1064、SLO引擎1032A和OCT引擎1034A。扫描***1044设置在分色镜1064和SLO引擎1032A之间。此外,另一扫描***1060设置在分色镜1064和OCT引擎1034A之间。另一个扫描***1068设置在分色镜1064和受检者的眼睛1038之间。
注意,扫描***1044对应于多面镜44,并且SLO引擎1032A是通过从图4中的SLO单元32移除多面镜44而获得的部分。扫描***1060对应于V型检流计反射镜60,并且OCT引擎1034A是通过从图4中的OCT单元34移除V型检流计反射镜60而获得的部分。扫描***1068对应于H型检流计反射镜68。
可以对扫描光学***进行以下修改。
图17是该实施例的第一变型的眼科设备的光学***的示意图示。如图17所示,用于SLO的二维扫描光学***1104设置在分色镜1064的一个光入射侧(SLO引擎1032A侧),并且用于OCT的二维扫描光学***1102设置在分色镜1064的另一个光入射侧(OCT引擎1034A侧)。
图18是该实施例的第二变型的眼科设备的光学***的示意图示。如图18所示,SLO和OCT采用的共享二维扫描光学***1200设置在分色镜1064的光发射侧。
此外,在上面说明的所有扫描光学***中,可以通过将X方向与Y方向交换来执行类似的扫描。
尽管已经给出了关于其中采用椭球镜作为中继扫描的光学构件的示例的说明,但是可以采用另一种凹面镜(例如抛物面镜(parabolic mirror)),或者可以采用诸如透镜的光学构件来代替凹面镜。包括多个焦点的光学构件可以用作中继扫描的光学构件。在这样的情况下,光学构件、扫描光学***和受检者的眼睛之间的位置关系可以采用以下方面。
在第一方面,受检者的眼睛设置在一个焦点位置f1处,以及SLO和OCT采用的共享二维扫描光学***设置在另一个焦点位置f2处。
在第二方面,受检者的眼睛设置在一个焦点位置f1处,SLO采用的二维扫描光学***设置在另一个焦点位置f2处,以及OCT采用的二维扫描光学***设置在又一个焦点位置f3处。
在第三方面,受检者的眼睛设置在一个焦点位置f1处,由SLO和OCT两者采用的并且沿第一方向进行光扫描的共享一维扫描光学***设置在另一个焦点位置f2处,由SLO采用的沿与第一方向相交的第二方向(例如,正交方向)进行光扫描的一维扫描光学***设置在又一个焦点位置f3处,以及在OCT中采用的沿第二方向进行光扫描的一维扫描光学***设置在与该另一个焦点位置f3光学上等同的位置处。
注意,在上面的每个方面中,受检者的眼睛和扫描光学***可以设置在光学上等同于焦点位置的位置处,而不是设置在焦点位置处。
在上面说明的示例性实施例中,可以采用微电化学***(MEMS)镜、旋转镜、棱镜、共振镜等来代替多面镜44。
在上面说明的示例性实施例中,可以采用MEMS镜、旋转镜、棱镜、多边形扫描仪或共振镜来代替V型检流计反射镜60和H型检流计反射镜68。
尽管上面的每个示例性实施例中已经给出了其中由狭缝镜66和椭球镜70构成一对凹面镜的示例,但是本发明不限于此。例如,可以采用倾斜球面镜、非球面镜、一对抛物线镜(parabola mirrors)、一对抛物面镜、透镜***或采用这些的适当组合的光学***来代替狭缝镜66。
此外,在上面的每个示例性实施例中说明的固视目标光控制处理仅仅是示例。因此,不言而喻,可以省略不必要的步骤,可以添加新的步骤,并且可以重新安排处理顺序。此外,OCT成像处理的每一项可以单独通过硬件配置(例如FPGA、ASIC等)来实现,或者可以通过采用软件配置和硬件配置的计算机的组合来实现。
尽管上面已经参考附图给出了本发明的示例性实施例的描述,但是示例性实施例的具体配置不限于此,并且在不脱离本发明的精神和范围的范围内包含设计等。
本说明书中提及的所有出版物、专利申请和技术标准通过引用并入本说明书,其程度如同每一个单独的出版物、专利申请或技术标准被具体和单独地指明通过引用并入的相同程度。
Claims (40)
1.一种操作眼科设备(10-1;10-2)的方法,所述眼科设备(10-1;10-2)具有照明模块(1-1;1-2),所述照明模块(1-1;1-2)被布置成在受检者的眼睛(38)的视网膜的区域上进行光扫描,以照明所述区域,所述方法包括以下过程:
将所述眼睛的瞳孔与所述照明模块(1-1;1-2)的焦点对准;
在所述瞳孔与所述焦点对准之后,监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并基于所监测的位置,保持所述瞳孔与所述焦点的对准;
在基于所监测的位置保持所述瞳孔与所述焦点的对准时,执行以下过程:
将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置;以及
通过以下步骤将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置:
从所述视网膜的被监测部分采集视网膜特征信息;
处理所采集的视网膜特征信息以生成扫描位置校正信息;以及
使用所生成的扫描位置校正信息将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置;以及
在使用所生成的扫描位置校正信息将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置时,在所述目标扫描位置执行扫描,以照明所述视网膜的在所述目标扫描位置处的区域。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,通过监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并且基于所监测的位置,调整所述照明模块(1-1;1-2)的焦点以便使所述焦点与所述瞳孔对准,来将所述眼睛(38)的瞳孔与所述焦点对准。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,通过监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并且基于所监测的位置,生成以下各项中的至少一项,来将所述眼睛(38)的瞳孔与所述焦点对准:
使所述受检者移动所述眼睛以使所述瞳孔与所述焦点对准的信号;以及
使所述眼科设备(10-1;10-2)的操作员控制所述照明模块(1-1;1-2)的焦点以便使所述焦点与所述瞳孔对准的信号。
4.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,通过监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并且基于所监测的位置,调整所述照明模块(1-1;1-2)的焦点以便保持对准,来保持所述瞳孔与所述焦点的对准。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法,其中,通过监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并且基于所监测的位置,生成以下各项中的至少一项,来保持所述瞳孔与所述焦点的对准:
使所述受检者移动所述眼睛以便保持对准的信号;以及
使所述眼科设备(10-1;10-2)的操作员控制所述照明模块(1-1;1-2)的焦点以便保持对准的信号。
6.根据权利要求3或权利要求5所述的方法,其中,所述信号包括在音频信号、视觉信号和触觉反馈信号中的至少一种。
7.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,通过以下步骤将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置对准到所述目标扫描位置:
确定偏移指示符,所述偏移指示符指示在所述视网膜上的指定扫描位置和由所述照明模块执行的扫描的初始扫描位置之间的偏移;以及
基于所确定的偏移指示符,控制所述照明模块(1-1;1-2)将所述照明模块(1-1;1-2)的扫描位置从所述初始扫描位置移动到比所述初始扫描位置更靠近所述指定扫描位置的目的地扫描位置,所述目的地扫描位置是所述目标扫描位置。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法,其中,所述眼科设备(10-1;10-2)还包括目标显示模块(6),所述目标显示模块(6)被布置成向所述受检者显示目标,以用于设置所述受检者的眼睛(38)的注视方向,并且其中,通过以下步骤将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置对准到所述目标扫描位置:
确定偏移指示符,所述偏移指示符指示在所述视网膜上的指定扫描位置和由所述照明模块(1-1;1-2)执行的扫描的初始扫描位置之间的偏移;以及
基于所确定的偏移指示符,控制所述目标显示模块(6)显示所述目标,以便将所述受检者的眼睛(38)的注视设置在使所述照明模块(1-1;1-2)的扫描位置与所述目标扫描位置对准的注视方向上。
9.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,通过以下步骤将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置:
在所述照明模块(1-1;1-2)执行所述扫描时,采集所述视网膜的被监测部分的图像作为所述视网膜特征信息;
生成在所述视网膜上指定扫描位置和所采集的图像的扫描位置之间的相应偏移的指示,作为所述扫描位置校正信息;以及
基于所述扫描位置校正信息,控制所述照明模块(1-1;1-2)将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法,还包括目标显示模块(6),所述目标显示模块(6)被布置成向所述受检者显示目标,以用于设置所述受检者的眼睛(38)的注视方向,其中,通过以下步骤将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置:
在所述照明模块(1-1;1-2)执行所述扫描时,采集所述视网膜的被监测部分的图像作为所述视网膜特征信息;
生成在所述视网膜上指定扫描位置和所采集的图像的扫描位置之间的相应偏移的指示,作为所述扫描位置校正信息;以及
基于所述扫描位置校正信息,控制所述目标显示模块(6)改变显示的目标的特性,以便保持所述受检者的眼睛(38)的注视方向并将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置。
11.根据任一前述权利要求所述的方法,还包括向所述受检者显示目标,以用于设置所述受检者的眼睛的注视方向。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,用于将所述受检者的眼睛的注视方向设置成沿着中心注视方向的目标被显示给所述受检者。
13.根据权利要求12所述的方法,包括在显示所述目标以将所述受检者的眼睛的注视方向设置成沿着所述中心注视方向时,以下过程:
将所述眼睛的瞳孔与所述照明模块(1-1;1-2)的焦点对准;以及
在所述瞳孔与所述焦点对准之后,监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并基于所监测的位置,保持所述瞳孔与所述焦点的对准。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法,包括在基于所监测的位置保持所述瞳孔与所述焦点的对准时并且在显示所述目标以将所述受检者的眼睛(38)的注视方向设置成沿着所述中心注视方向时,执行以下过程:
将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置设置到所述目标扫描位置;以及
在对准所述扫描位置之后,在所述目标扫描位置执行所述扫描,以照明所述视网膜的在所述目标扫描位置处的区域,并且在执行所述扫描时,将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置。
15.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法,其中,所述眼科设备(10-2)还包括成像模块(7),所述成像模块(7)被布置成当眼睛(38)设置在所述焦点处时,经由所述焦点在所述视网膜的第二区域上进行光扫描,并且接收从所述第二区域反射的光,并且所述方法包括,在基于所监测的位置保持所述瞳孔与所述焦点的对准时:
通过以下步骤,将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置设置到所述目标扫描位置:
确定偏移指示符,所述偏移指示符指示在所述视网膜上所述成像模块(7)的指定扫描位置和由所述成像模块(7)执行的扫描的初始扫描位置之间的偏移;以及
基于所确定的偏移指示符,控制所述成像模块(7)将所述成像模块(7)的扫描位置从所述初始扫描位置移动到比所述初始扫描位置更靠近所述指定扫描位置的目的地扫描位置,在所述成像模块(7)的扫描位置是所述目的地扫描位置时,所述照明模块(7)的目标扫描位置成为所述照明模块(1-1;1-2)的扫描位置,其中,在所述照明模块(1-1;1-2)和所述成像模块(7)的同时操作期间,所述照明模块(1-1;1-2)的扫描位置与所述成像模块(7)的扫描位置具有预定的位置关系。
16.根据权利要求15所述的方法,包括,在将所述照明模块(1-1;1-2)的扫描位置对准到所述目标扫描位置之后,在所述目标扫描位置执行扫描,以照明所述视网膜的在所述目标扫描位置处的区域,并且在执行所述扫描时,执行以下过程:
从所述成像模块(7)采集所述视网膜的在所述目的地扫描位置处的一序列图像作为所述视网膜特征信息;
处理由所述成像模块(7)采集的所述一序列图像,以生成所述扫描位置校正信息;以及
使用所生成的扫描位置校正信息,将所述成像模块(7)的扫描位置保持在所述目的地扫描位置。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,通过以下步骤将所述成像模块(7)的扫描位置保持在所述目的地扫描位置:
处理所述一序列图像,以生成视网膜位置跟踪信息作为所述扫描位置校正信息,所述视网膜位置跟踪信息指示在采集所述一序列图像期间视网膜的移动,所述一序列图像通过以下过程进行处理:
(i)接收所述视网膜的至少一个图像;
(ii)计算参考图像和基于至少一个所接收图像的图像之间的互相关,以获取在所述图像和所述参考图像之间的偏移;以及
重复过程(i)和(ii),以获取对于所述一序列中的图像的相应偏移作为所述视网膜位置跟踪信息;以及
使用所获取的视网膜跟踪信息保持所述成像模块(7)的扫描位置。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的方法,还包括向所述受检者显示目标,以用于在所述过程中的至少一些过程期间将所述受检者的眼睛(38)的注视方向设置成沿着中心注视方向。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的方法,其中,所述成像模块(7)被布置成通过将由所述成像模块(7)发射的光束的方向围绕所述焦点旋转通过至少θ的角度,并且通过接收从所述视网膜反射的光,来采集所述视网膜的宽视场图像,其中,θ是在30度、60度和100度中的一个。
20.根据权利要求15至19中的任一项所述的方法,其中,所述成像模块(7)包括扫描激光检眼镜,并且所述照明模块(1-2)还被布置成接收从所述视网膜的所述区域反射的光,以便采集所述区域的图像,所述照明模块(1-2)包括在光学相干断层扫描成像设备、高密度扫描激光检眼镜和高密度共焦扫描激光检眼镜中的一种。
21.一种眼科设备(10-1;10-2),包括:
照明模块(1-1;1-2),所述照明模块(1-1;1-2)被布置成当受检者的眼睛(38)的瞳孔被设置在所述照明模块(1-1;1-2)的焦点时,在所述眼睛(38)的视网膜的区域上进行光扫描,以照明所述区域,所述照明模块(1-1;1-2)包括:
反射面(68),所述反射面(68)被布置成反射由发射部分(40)发射的光,并通过改变取向而沿特定方向进行所述光的扫描;以及
凹面镜面(70A),所述凹面镜面(70A)被布置成当在使用所述眼科设备(10-1;10-2)期间所述受检者的眼睛(38)被放置在所述凹面镜面(70A)的焦点处时,将已经被所述反射面(68)反射的光反射到所述受检者的眼睛(38)的视网膜上;
瞳孔对准模块(2),所述瞳孔对准模块(2)被布置成将所述眼睛(38)的瞳孔与所述焦点对准;
瞳孔对准保持模块(3-1;3-2),所述瞳孔对准保持模块(3-1;3-2)被布置成在所述瞳孔对准模块(2)将所述瞳孔与所述焦点对准之后,监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并基于所监测的位置,保持所述瞳孔与所述焦点的对准;
视网膜扫描位置对准模块(4-1;4-2),所述视网膜扫描位置对准模块(4-1;4-2)被布置成在所述瞳孔对准保持模块(3-1;3-2)保持所述瞳孔与所述焦点的对准时,将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置对准到目标扫描位置,
其中,所述照明模块(1-1;1-2)被布置成在所述目标扫描位置执行扫描,以照明所述视网膜的在所述目标扫描位置处的区域;以及
视网膜扫描位置保持模块(5-1;5-2),所述视网膜扫描位置保持模块(5-1;5-2)被布置成通过在所述瞳孔对准保持模块(3-1;3-2)保持所述瞳孔与所述焦点的对准时执行以下过程来将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置:
从所述视网膜的被监测部分采集视网膜特征信息;
处理所采集的视网膜特征信息以生成扫描位置校正信息;以及
使用所生成的扫描位置校正信息将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置。
22.根据权利要求21所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述瞳孔对准模块(2)被布置成通过监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并且基于所监测的位置,调整所述照明模块(1-1;1-2)的焦点以便使所述焦点与所述瞳孔对准,来将所述眼睛(38)的瞳孔与所述焦点对准。
23.根据权利要求21所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述瞳孔对准模块(2)被布置成通过监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并且基于所监测的位置,生成以下各项中的至少一项,来将所述眼睛(3)的瞳孔与所述焦点对准:
使所述受检者移动所述眼睛(38)以使所述瞳孔与所述焦点对准的信号;以及
使所述眼科设备(10-1;10-2)的操作员控制所述照明模块(1-1;1-2)的焦点以便使所述焦点与所述瞳孔对准的信号。
24.根据权利要求21至23中的任一项所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述瞳孔对准保持模块(3-1;3-2)被布置成通过监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并且基于所监测的位置,调整所述照明模块(1-1;1-2)的焦点以便保持对准,来保持所述瞳孔与所述焦点对准。
25.根据权利要求21至23中的任一项所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述瞳孔对准保持模块(3-1;3-2)被布置成通过监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并且通过基于所监测的位置,生成以下各项中的至少一项,来保持所述瞳孔与所述焦点对准:
使所述受检者移动所述眼睛(38)以便保持对准的信号;以及
使所述眼科设备(10-1;10-2)的操作员控制所述照明模块(1-1;1-2)的焦点以便保持对准的信号。
26.根据权利要求23或权利要求25所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述信号包括在音频信号、视觉信号和触觉反馈信号中的至少一种。
27.根据权利要求21至26中的任一项所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述视网膜扫描位置对准模块(4-1;4-2)被布置成通过以下过程将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置对准到所述目标扫描位置:
确定偏移指示符,所述偏移指示符指示在所述视网膜上的指定扫描位置和由所述照明模块(1-1;1-2)执行的扫描的初始扫描位置之间的偏移;以及
基于所确定的偏移指示符,控制所述照明模块(1-1;1-2)将所述照明模块(1-1;1-2)的扫描位置从所述初始扫描位置移动到比所述初始扫描位置更靠近所述指定扫描位置的目的地扫描位置,所述目的地扫描位置是所述目标扫描位置。
28.根据权利要求21至26中的任一项所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述眼科设备(10-1;10-2)还包括目标显示模块(6),所述目标显示模块(6)被布置成向所述受检者显示目标,以用于设置所述受检者的眼睛(38)的注视方向,并且其中,所述视网膜扫描位置对准模块(4-1;4-2)被布置成通过以下步骤将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置对准到所述目标扫描位置:
确定偏移指示符,所述偏移指示符指示在所述视网膜上的指定扫描位置和由所述照明模块(1-1;1-2)执行的扫描的初始扫描位置之间的偏移;和
基于所确定的偏移指示符,控制所述目标显示模块(6)显示所述目标,以便将所述受检者的眼睛(38)的注视设置在使所述照明模块(1-1;1-2)的扫描位置与所述目标扫描位置对准的注视方向上。
29.根据权利要求21至28中的任一项所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述视网膜扫描位置保持模块(5-1;5-2)被布置成通过以下步骤将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置:
在所述照明模块(1-1;1-2)执行所述扫描时,采集所述视网膜的被监测部分的图像作为所述视网膜特征信息;
生成在所述视网膜上指定扫描位置和所采集的图像的扫描位置之间的相应偏移的指示,作为所述扫描位置校正信息;以及
基于所述扫描位置校正信息,控制所述照明模块(1-1;1-2)将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置。
30.根据权利要求21至28中的任一项所述的眼科设备(10-1;10-2),还包括:
目标显示模块(6),所述目标显示模块(6)被布置为向所述受检者显示目标,以用于设置所述受检者的眼睛(38)的注视方向,
其中,所述视网膜扫描位置保持模块(5-1;5-2)被布置成通过以下过程将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置:
在所述照明模块(1-1;1-2)执行所述扫描时,采集所述视网膜的被监测部分的图像作为所述视网膜特征信息;
生成在所述视网膜上指定扫描位置和所采集的图像的扫描位置之间的相应偏移的指示,作为所述扫描位置校正信息;以及
基于所述扫描位置校正信息,控制所述目标显示模块(6)改变显示的目标的特性,以便保持所述受检者的眼睛(38)的注视方向并将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置。
31.根据权利要求21至30中的任一项所述的眼科设备(10-1;10-2),还包括目标显示模块(6),所述目标显示模块(6)被布置成向所述受检者显示目标,以用于设置所述受检者的眼睛(38)的注视方向。
32.根据权利要求31所述的眼科设备(10-1;10-2),其中,所述目标显示模块(6)被布置成向所述受检者显示目标,以用于将所述受检者的眼睛(38)的注视方向设置成沿着中心注视方向。
33.根据权利要求32所述的眼科设备(10-1;10-2),其中:
所述瞳孔对准模块(2)被布置成在所述目标显示模块(6)显示所述目标以将所述受检者的眼睛(38)的注视方向设置成沿着所述中心注视方向时,将所述眼睛(38)的瞳孔与所述焦点对准;以及
所述瞳孔对准保持模块(3-1;3-2)被布置成在所述瞳孔对准模块(2)将所述瞳孔与所述焦点对准之后,并且在所述目标显示模块(6)显示所述目标以将所述受检者的眼睛(38)的注视方向设置成沿着所述中心注视方向时,监测所述瞳孔相对于所述焦点的位置,并基于所监测的位置,保持所述瞳孔与所述焦点的对准。
34.根据权利要求32或权利要求33所述的眼科设备(10-1;10-2),其中:
所述视网膜扫描位置对准模块(4-1)被布置成在所述瞳孔对准保持模块(3-1;3-2)保持所述瞳孔与所述焦点的对准时并且在所述目标显示模块(6)显示所述目标以将所述受检者的眼睛(38)的注视方向设置成沿着所述中心注视方向时,将所述照明模块(1-1;1-2)在所述视网膜上的扫描位置对准到所述目标扫描位置;并且
所述视网膜扫描位置保持模块(5-1;5-2)被布置成在所述照明模块(1-1;1-2)在所述目标扫描位置执行所述扫描时并且在所述目标显示模块(6)显示所述目标以将所述受检者的眼睛(38)的注视方向设置成沿着所述中心注视方向时,将所述扫描位置保持在所述目标扫描位置。
35.根据权利要求21至26中的任一项所述的眼科设备(10-2),还包括:
成像模块(7),所述成像模块(7)被布置成当所述眼睛(38)被布置在所述焦点处时,经由所述焦点在所述视网膜的第二区域上进行光扫描,并且接收从所述第二区域反射的光,
其中,所述视网膜扫描位置对准模块(4-2)被布置成在所述瞳孔对准保持模块(3-2)保持所述瞳孔与所述焦点的对准时,通过以下过程将所述照明模块(1-2)在所述视网膜上的扫描位置对准到所述目标扫描位置:
确定偏移指示符,所述偏移指示符指示在所述视网膜上所述成像模块(7)的指定扫描位置和由所述成像模块(7)执行的扫描的初始扫描位置之间的偏移;以及
基于所确定的偏移指示符,控制所述成像模块(7)将所述成像模块(7)的扫描位置从所述初始扫描位置移动到比所述初始扫描位置更靠近所述指定扫描位置的目的地扫描位置,在所述成像模块(7)的扫描位置是所述目的地扫描位置时,所述照明模块(1-2)的所述目标扫描位置成为所述照明模块(1-2)的扫描位置,其中,在所述照明模块(1-2)和所述成像模块(7)的同时操作期间,所述照明模块(1-2)的扫描位置与所述成像模块(7)的扫描位置具有预定的位置关系。
36.根据权利要求35所述的眼科设备(10-2),其中,所述视网膜扫描位置保持模块(5-2)被布置成通过在所述瞳孔对准保持模块(3-2)保持所述瞳孔与所述焦点的对准时并且在所述照明模块(1-2)在所述目标扫描位置执行所述扫描期间执行以下过程,来将所述照明模块(1-2)的扫描位置保持在所述目标扫描位置:
从所述成像模块(7)采集所述视网膜的在所述目的地扫描位置处的一序列图像作为所述视网膜特征信息;
处理由所述成像模块(7)采集的所述一序列图像,以生成所述扫描位置校正信息;以及
使用所生成的扫描位置校正信息,将所述成像模块的扫描位置保持在所述目的地扫描位置。
37.根据权利要求36所述的眼科设备(10-2),其中,所述视网膜扫描位置保持模块(5-2)被布置成通过以下步骤将所述照明模块(1-2)的扫描位置保持在所述目标扫描位置:
处理所采集的一序列图像,以生成视网膜位置跟踪信息作为所述扫描位置校正信息,所述视网膜位置跟踪信息指示在采集所述一序列图像期间所述视网膜的移动,所述一序列图像通过以下过程进行处理:
(i)接收所述视网膜的至少一个图像;
(ii)计算参考图像和基于至少一个所接收图像的图像之间的互相关,以获取在所述图像和所述参考图像之间的偏移;以及
重复过程(i)和(ii),以获取对于所述一序列中的图像的相应偏移作为所述视网膜位置跟踪信息;以及
使用所获取的视网膜跟踪信息保持所述成像模块(1-2)的扫描位置。
38.根据权利要求35至37中的任一项所述的眼科设备(10-2),还包括目标显示模块(6),所述目标显示模块(6)被布置成向所述受检者显示目标,以用于将所述受检者的眼睛(38)的注视方向设置成沿着中心注视方向。
39.根据权利要求35至38中的任一项所述的眼科设备(10-2),其中,所述成像模块(7)被布置成通过将由成像模块(7)发射的光束的方向围绕所述焦点旋转通过至少θ的角度,并且通过接收从所述视网膜反射的光,来采集所述视网膜的宽视场图像,其中,θ是在30度、60度和100度中的一个。
40.根据权利要求35至39中的任一项所述的眼科设备(10-2),其中,所述成像模块(7)包括扫描激光检眼镜,并且所述照明模块(1-2)还被布置成接收从所述视网膜的所述区域反射的光,以便采集所述区域的图像,所述照明模块(1-2)包括在光学相干断层扫描成像设备、高密度扫描激光检眼镜和高密度共焦扫描激光检眼镜中的一种。
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