專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的順序掃描的波陣面測(cè)量和視網(wǎng)膜地形圖測(cè)量的制作方法
本申請(qǐng)要求2001年12月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/340,529作為優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)作為參考文件而完整地結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及眼科波陣面和地形圖測(cè)量，更具體的說(shuō)，涉及利用順序掃描技術(shù)的改進(jìn)波陣面測(cè)量的設(shè)備和方法，以及一種用于視網(wǎng)膜地形圖測(cè)量的設(shè)備和方法。
相關(guān)技術(shù)描述人們都知道各種眼科診斷設(shè)備和技術(shù)，它們可用來(lái)繪制(map)眼睛的物理和光學(xué)特性。例如角膜地形圖、角膜厚度、折射度以及其它參數(shù)數(shù)據(jù)的物理數(shù)據(jù)可以通過(guò)角膜地形圖系統(tǒng)而獲得，例如Orbscan II角膜地形圖系統(tǒng)(Bausch&Lomb Incorporated，Rochester，New York)。例如眼睛波陣面像差的光學(xué)信息同樣也可以通過(guò)各種設(shè)備和測(cè)量方法而獲得。一種這樣的像差測(cè)量?jī)x使用Hartmann-Shack波陣面?zhèn)鞲衅鱽?lái)測(cè)量在眼睛的整個(gè)光學(xué)區(qū)域上單程內(nèi)眼睛的波陣面像差。這是通過(guò)采用非常小直徑的激光束照射視網(wǎng)膜上的一個(gè)點(diǎn)并采用一個(gè)小透鏡陣列將來(lái)自眼睛瞳孔出口的出射光聚焦到檢測(cè)器上而實(shí)現(xiàn)的。波陣面像差導(dǎo)致由小透鏡陣列在檢測(cè)器上產(chǎn)生的聚焦點(diǎn)偏離通過(guò)小透鏡陣列的無(wú)像差波陣面的位置。這些偏離使得可以對(duì)波陣面像差進(jìn)行直接計(jì)算。所述的Hartmann-Shack型設(shè)備的若干公知缺點(diǎn)包括動(dòng)態(tài)范圍/分辨率的折衷(tradeoff)，低的信噪比，對(duì)病態(tài)眼睛的不可信讀取，以及其他本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的缺點(diǎn)。
用于測(cè)量波陣面像差的多種可替換技術(shù)其中之一來(lái)自一種心理物理射線(xiàn)跟蹤方法，該方法最初由Scheiner提出并且基于Scheiner的盤(pán)形原理。概括的說(shuō)，該原理基于調(diào)整進(jìn)入眼睛的圖像的光線(xiàn)的方向，直到視網(wǎng)膜圖像與由參照輸入光線(xiàn)方向產(chǎn)生的視網(wǎng)膜圖像對(duì)齊。進(jìn)一步的解釋和更詳細(xì)的描述可以在MacRae等人所著的SlackIncorporated(2001)第16章“Customized Corneal Ablation，The Questfor Super Vision”中找到。Scheiner原理被Penney等人進(jìn)一步發(fā)展，并且他們的設(shè)備作為空間解析折射儀(Spatially ResolvedRefractometer，SRR)而被人們所知。SRR通過(guò)以下方式操作，即讓病人觀看在37個(gè)選定位置以順序方式引入眼睛角膜上的點(diǎn)物體，并詢(xún)問(wèn)病人在輸入物體的方向性改變時(shí)圖像在何時(shí)聚焦于特定的參照位置。作為結(jié)果的射線(xiàn)偏差提供了波陣面傾斜信息，從該信息可以確定波陣面。
Tracey Technologies LLC(Bellaire，Texas)采用的SRR原理的變化被稱(chēng)作順序掃描或窄光束射線(xiàn)跟蹤。順序掃描技術(shù)依靠將小直徑的平行激光束順序輸入到眼睛的角膜表面上的選定點(diǎn)，并且最后測(cè)量視網(wǎng)膜上每個(gè)圖像點(diǎn)相對(duì)于參考視網(wǎng)膜點(diǎn)位置(x0，y0)的偏移量(Δx，Δy)。偏移量誤差是瞳孔入口內(nèi)每個(gè)特定點(diǎn)的橫向像差的直接度量。采用合適的光學(xué)裝置和相對(duì)簡(jiǎn)單的代數(shù)計(jì)算方法，可以在檢測(cè)器上測(cè)量這些偏移量，以及計(jì)算出波陣面像差。
盡管用于波陣面像差測(cè)量的順序掃描方法具有優(yōu)于替換波陣面測(cè)量技術(shù)的某些優(yōu)點(diǎn)，但該方法具有一些固有的缺陷，這些缺陷主要是關(guān)于其依賴(lài)于對(duì)眼睛的某些假定上。這些假定尤其涉及確定眼球的正確長(zhǎng)度；以及其次，假定視網(wǎng)膜表面在眼睛的后表面是一個(gè)平面。然而實(shí)際上，視網(wǎng)膜表面最多只是一個(gè)具有不規(guī)則凸起和凹部的地形圖的曲面包絡(luò)。發(fā)明人相信這對(duì)于病態(tài)的視網(wǎng)膜和在視網(wǎng)膜中心盲點(diǎn)處尤其明顯。由于視網(wǎng)膜不平坦的輪廓，采用平行于參考測(cè)量軸線(xiàn)(如眼睛的視軸線(xiàn)或光軸線(xiàn))的輸入光束對(duì)波陣面像差的測(cè)量會(huì)失去精確度，原因在于圖像的視網(wǎng)膜位置偏移視網(wǎng)膜平面以跟隨真實(shí)的視網(wǎng)膜包絡(luò)輪廓。
因此，本發(fā)明人意識(shí)到需要一種方法，以改進(jìn)順序掃描波陣面技術(shù)的精確度，以及意識(shí)到需要對(duì)視網(wǎng)膜參考位置周?chē)囊暰W(wǎng)膜地形圖的更好理解和測(cè)量該地形圖的能力。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)一種用于測(cè)量波陣面像差的改進(jìn)方法，該方法基于已知的測(cè)量所述像差的順序掃描技術(shù)。所述已知方法依靠將平行于已知參考軸線(xiàn)的參考光束輸入到眼睛，并且該參考光束在已知的角膜位置與眼睛相交。該光被成像到視網(wǎng)膜上，并通過(guò)眼睛從中散射出來(lái)，以及通過(guò)透鏡在檢測(cè)器上成像，在該檢測(cè)器上圖像的位置被記錄。平行于所述參考軸線(xiàn)并相對(duì)于所述參考光束偏移一個(gè)已知距離的第二光束輸入到眼睛，從而其在所期望的角膜位置射到眼睛上。所述第二光束在與所述第一光束不同的視網(wǎng)膜位置處在視網(wǎng)膜上被成像，并被散射，以及同樣地在檢測(cè)器上成像。所述第二光束和第一光束之間在檢測(cè)器上的偏移量然后被以已知的方法用于計(jì)算眼睛的波陣面像差。根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)依靠在與第二光束相同的位置處將第三光束輸入到眼睛角膜表面上，但是第三光束相對(duì)于所述參考軸線(xiàn)傾斜一個(gè)角度，以使得第三圖像的視網(wǎng)膜圖像位置與所述第一圖像的視網(wǎng)膜圖像位置重合。從視網(wǎng)膜散射的第三圖像光被成像在所述檢測(cè)器上，所述第三圖像位置和所述參考圖像位置之間的偏移量被以已知方式用于提供比第二圖像所提供測(cè)量更精確的波陣面測(cè)量。
在另一個(gè)實(shí)施例中，描述了一種用于確定視網(wǎng)膜表面的地形圖變化的方法和設(shè)備。根據(jù)已知眼睛會(huì)聚度和例如眼球長(zhǎng)度的參數(shù)信息，可以以已知的方式使用指示球面會(huì)聚度變化的波陣面像差測(cè)量來(lái)確定眼球長(zhǎng)度的變化，所述眼球長(zhǎng)度的變化會(huì)引起所測(cè)量的球面會(huì)聚度的變化。再次參考上述的實(shí)施例，在檢測(cè)器處的測(cè)量可以被用于確定對(duì)應(yīng)于所述參考光束和第二光束的圖像點(diǎn)的偏移量的視網(wǎng)膜表面的橫向偏移量。如前所述，由所述第三光束獲得的更精確的測(cè)量可以用于確定引起精確測(cè)量誤差的眼球長(zhǎng)度變化?；谠摐y(cè)量誤差的眼球長(zhǎng)度的差異可以指示視網(wǎng)膜上該特定圖像位置處的視網(wǎng)膜地形圖。這樣，對(duì)應(yīng)于輸入光束進(jìn)入眼睛的在角膜表面上的各個(gè)不同位置，可以繪制視網(wǎng)膜地形圖。
上述的實(shí)施例以傳統(tǒng)的順序掃描技術(shù)和設(shè)備為基礎(chǔ)，并包括對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)和方法的改進(jìn)和修改，用于改進(jìn)現(xiàn)有測(cè)量的精確度，并提供眼睛的附加參數(shù)測(cè)量。
通過(guò)下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它目的將變得更加清晰。然而，應(yīng)該理解，用于說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述和特定例子僅以示例方式給出，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)在此的描述和附圖以及所附權(quán)利要求，在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改將是清楚的。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1a和1b示出說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)和方法的光線(xiàn)路徑示意圖；圖2是光線(xiàn)跟蹤圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不同光路徑；圖3顯示了球面散焦誤差和眼睛出射光線(xiàn)的方向之間的關(guān)系圖；以及圖4是顯示在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中針對(duì)視網(wǎng)膜地形圖測(cè)量的光線(xiàn)路徑的示意圖。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述結(jié)合圖1a和1b，描述了使用順序掃描技術(shù)更精確地測(cè)量眼睛波陣面像差的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。待測(cè)量的眼睛10具有代表性的前面的角膜平面12和代表性的視網(wǎng)膜平面14。參考軸線(xiàn)16由當(dāng)眼睛注視目標(biāo)18時(shí)的眼睛視軸線(xiàn)表示。分束器20允許來(lái)自包括掃描設(shè)備(未顯示)的激光源19的第一和第二平行輸入光束22、24到達(dá)角膜，并導(dǎo)引從視網(wǎng)膜平面散射的返回光束通過(guò)成像透鏡30到達(dá)檢測(cè)器28。優(yōu)選地，第一和第二光束22、24為準(zhǔn)直的激光束，并具有大約0.2mm到2.0mm的直徑，更優(yōu)選地，具有大約0.4mm到0.5mm的直徑。輸入光束的波長(zhǎng)范圍優(yōu)選地為大約400nm到1200nm之間，并且更優(yōu)選地，為在大約700nm到900nm之間的近紅外范圍。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該設(shè)備包括所有利用順序掃描型波陣面分析器測(cè)量眼睛波陣面像差的設(shè)備硬件和軟件。設(shè)備組件一般包括用于將參考光束順序輸入到眼睛角膜上選定位置以及將多個(gè)測(cè)量光束順序輸入到眼睛角膜上選定位置的裝置，參考光束具有與參考軸線(xiàn)重合的傳播路徑，這些測(cè)量光束具有相互平行并平行于所述參考軸線(xiàn)的傳播路徑。另外，設(shè)備一般包括用于捕獲來(lái)自從視網(wǎng)膜表面不同位置散射的每個(gè)輸入光束的光并將該光成像到所期望的外部位置的裝置，用于接收成像光束并且檢測(cè)其上該圖像相對(duì)于參考圖像的偏移量的檢測(cè)器，以及用于根據(jù)檢測(cè)器平面上圖像偏移數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)應(yīng)于特定角膜位置的波陣面像差的硬件/軟件。設(shè)備的實(shí)際布置包含工程設(shè)計(jì)，這對(duì)于理解本實(shí)例發(fā)明并不是至關(guān)緊要的，因此，并未對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
再次參考圖1a，一種已知的用于通過(guò)順序掃描技術(shù)測(cè)量眼睛波陣面像差的方法如下第一輸入激光束22沿病人的視軸線(xiàn)16輸入到眼睛10，并大致通過(guò)瞳孔中心。第一輸入光束22在P1處與角膜表面相交。對(duì)于正視眼，眼睛的光學(xué)系統(tǒng)將該光束聚焦到視網(wǎng)膜平面14上的位置(1)。如果近視眼或遠(yuǎn)視眼沒(méi)有被校正，那么進(jìn)入光束的實(shí)際聚焦位置將位于如圖1b所示的f2而不是視網(wǎng)膜平面14上的位置(1)。視網(wǎng)膜平面14上的位置(1)處的光被散射并沿其輸入路徑射出眼睛，在輸入路徑上光被光學(xué)鏡20導(dǎo)引通過(guò)成像透鏡30。成像透鏡將散射光成像到檢測(cè)器28上的參考位置31，位置31具有參考位置坐標(biāo)(x1，y1)。
第二順序輸入光束24平行于光束22的路徑，并偏移該路徑距離d，在位置P2射到角膜上。為描述清楚，假定眼睛10近視，第二測(cè)量光束24在f2處(圖1b)與參考軸線(xiàn)16相交，并在位置(2)與視網(wǎng)膜平面14相交。視網(wǎng)膜14上位置(2)偏移位置(1)一距離B。第二光束24被視網(wǎng)膜散射并以由角度β表示的總方向射出眼睛，并作為點(diǎn)33被成像到檢測(cè)器表面28上的位置(x2，y2)。圖像點(diǎn)33相對(duì)于所述參考點(diǎn)31的偏移量(由x2-1和y2-1表示)通過(guò)已知方法計(jì)算，以提供對(duì)應(yīng)于角膜表面上P1和P2點(diǎn)的波陣面像差信息。在實(shí)際系統(tǒng)中，多個(gè)測(cè)量光束24n被順序輸入到眼睛角膜上不同位置，從而可以在整個(gè)所期望的角膜表面區(qū)域測(cè)量波陣面像差。
由于視網(wǎng)膜平面14實(shí)際上并不是平坦表面，而是可以被認(rèn)為在其表面具有地形變化的包絡(luò)，所以由檢測(cè)器上圖像點(diǎn)的偏移量導(dǎo)出的波陣面像差測(cè)量不一定能提供所期望的高測(cè)量精度，例如，視網(wǎng)膜表面與平坦表面偏差100μm會(huì)引起大約0.3dpt范圍內(nèi)的變化。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，波陣面測(cè)量精確度可以如下得到改善。參考附圖，下面的定義可以幫助讀者理解本發(fā)明。
d＝第二測(cè)量光束相對(duì)于第一參考光束在角膜表面上的偏移量；f2＝正視眼的焦距(大約55D)；1＝沿參考軸線(xiàn)從角膜平面12到視網(wǎng)膜平面14的眼睛長(zhǎng)度(典型的約為25mm±4mm)；
B＝參考圖像(1)和偏移參考圖像(2)沿視網(wǎng)膜平面的距離；f3＝成像透鏡30的焦距；x1i，y1i＝成像的光束點(diǎn)相對(duì)于參考位置x1，y1在檢測(cè)器上的偏移量；β＝由角膜中心的平行輸入測(cè)量光束射出眼睛的散射光的總方向角；以及α＝根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于改善波陣面測(cè)量精度的附加測(cè)量光束的角度。
再參考圖1b，可調(diào)節(jié)的附加測(cè)量光束26被輸入到眼睛角膜上的一相交點(diǎn)，該相交點(diǎn)與第二輸入光束24的相交點(diǎn)P2相同。調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)光束相對(duì)于參考軸線(xiàn)的角度α，以使得光束26中的物體被成像在視網(wǎng)膜上并盡量靠近位置(1)(即其中參考光束22與視網(wǎng)膜平面相交處)。散射的返回光束26′由成像透鏡30在檢測(cè)器上成像為具有坐標(biāo)x3，y3的圖像點(diǎn)35。通過(guò)由偏移量數(shù)據(jù)Δx3-1，Δy3-1產(chǎn)生的波陣面測(cè)量，可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)于P2角膜位置的更精確的波陣面確定。然后對(duì)于每個(gè)偏移的輸入光束重復(fù)該過(guò)程，以繪制所期望的對(duì)應(yīng)的角膜表面像差。盡管參考二維坐標(biāo)系進(jìn)行上述說(shuō)明，可以理解，向量計(jì)算對(duì)于測(cè)繪實(shí)際狀況是必須的。
作為示例以上說(shuō)明的例子，假設(shè)原先的順序掃描方法導(dǎo)致10％的波陣面測(cè)量誤差，因此也導(dǎo)致散射光束的角度偏移具有10％的誤差，以及對(duì)于視網(wǎng)膜平面上的偏移量B也是同樣的。進(jìn)一步，為了示例，假定待測(cè)量的眼睛的真實(shí)誤差具有-10D的值，而輸入光是平行的(0D)。因此測(cè)量的像差將為-9D。根據(jù)本發(fā)明，可調(diào)節(jié)光束以對(duì)應(yīng)于-9D像差的角度輸入到眼睛。檢測(cè)器上的點(diǎn)偏移量Δx3-1大約等于0.1Δx2-1，并且Δβ大約為0.1β。因?yàn)?9D的波陣面像差直接由β測(cè)量，所以Δβ的貢獻(xiàn)約為-0.9D，給出所測(cè)量的球面散焦像差值為-9.9D。由于進(jìn)行單次順序掃描測(cè)量大約需要50ms，所以總的附加測(cè)量時(shí)間約為100ms。可選擇地，可以重復(fù)執(zhí)行附加測(cè)量過(guò)程，例如，可以以對(duì)應(yīng)于剛剛測(cè)量的-9.9D的角度偏差輸入第四調(diào)節(jié)光束α′。結(jié)果產(chǎn)生的Δx4大約等于0.1Δx3，其大約等于0.01Δx2。這會(huì)產(chǎn)生-0.09D的Δβ4，并導(dǎo)致對(duì)于假定的-10D的真實(shí)散焦誤差值的所測(cè)量的球面散焦為-9.99D。如此三次重復(fù)過(guò)程需要大約150ms來(lái)完成。
基于以上給出的定義，并參考附圖，通過(guò)簡(jiǎn)單的代數(shù)幾何計(jì)算可以產(chǎn)生以下關(guān)系式β＝Δx2-1/f3；β＝nc[1-f2d]/f2l；B＝1Δx2-1/f3；...由近軸光學(xué)裝置1/s＝nc/f2-nc/l＝nc[1-f2]/f21；(在眼睛外視網(wǎng)膜上物體的圖像長(zhǎng)度)α≈d/s＝nc[1-f2d]/f21＝β；|α|≈|β|。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例針對(duì)測(cè)量沿視網(wǎng)膜表面各點(diǎn)處的視網(wǎng)膜的地形圖變化。這緊接著上面闡述的說(shuō)明，并參考圖2作了詳細(xì)解釋。從以上說(shuō)明可知，當(dāng)平行于視軸線(xiàn)的第一光束(1)在P1點(diǎn)到達(dá)角膜并在X1處被散射離開(kāi)視網(wǎng)膜表面，以及偏離第一光束的第二平行光束(2)在P2點(diǎn)到達(dá)角膜并在X2點(diǎn)處被散射離開(kāi)視網(wǎng)膜表面并以角度βout射出眼睛時(shí)，檢測(cè)器平面上光束(1)和(2)之間的圖像點(diǎn)偏移量產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)于角膜上P2點(diǎn)的球面散焦誤差。根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)?shù)谌馐?3)被引入在角膜上P2點(diǎn)，并從視網(wǎng)膜上X1點(diǎn)被散射時(shí)，角度α和檢測(cè)器上光束(1)和(3)間的偏移量產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于角膜上P2點(diǎn)的更精確的球面折射誤差。根據(jù)該實(shí)施例，第四光束(4)在角膜位置P1以角度β輸入到眼睛，其中光束從視網(wǎng)膜表面上X2處被散射。平行于第四光束(4)的第五光束(5)然后在角膜位置P2輸入到眼睛。然后偏移于第五光束(5)一個(gè)很小角度δ的第六光束(6)在P2點(diǎn)被引入，以提供來(lái)自于視網(wǎng)膜上位置X2并對(duì)應(yīng)于角膜上位置P2的更加精確的球面折射誤差。圖3以整體形式顯示了該實(shí)施例提供的作為角度β的函數(shù)的球面散焦測(cè)量的變化。如果角膜表面實(shí)際為平坦的表面，圖3會(huì)顯示一條直的水平線(xiàn)，表示作為視網(wǎng)膜位置的函數(shù)的球面折射誤差沒(méi)有變化。如果眼睛的球鏡度(spherical power)取為大約55D，并且眼睛長(zhǎng)度1大約為25mm，那么根據(jù)上述技術(shù)測(cè)量的1D的球面散焦的變化將對(duì)應(yīng)Z方向上X1和X2間的偏移量為1/55D×25mm/nc≈330μm。在.05D的測(cè)量精確度下，這提供了Z方向上大約為17μm的分辨率。由于視網(wǎng)膜平面上的Δx值可以用(α1)/nc來(lái)表示，其中α是已知輸入角度，所以每次在檢測(cè)器上對(duì)于視網(wǎng)膜上已知的Δx值測(cè)量折射誤差時(shí)，由一個(gè)屈光度誤差大約等于Z方向330μm偏移量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以近似得出視網(wǎng)膜表面上該點(diǎn)處的Z值。這樣，可以繪制角膜地形圖。該分辨率是在OCT測(cè)量提供的分辨率的數(shù)量級(jí)。
現(xiàn)在參考圖4，給出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)視網(wǎng)膜地形圖實(shí)施例的更詳細(xì)描述。如果視網(wǎng)膜是視網(wǎng)膜平面RP，那么初始的光束(1)和(2)會(huì)從視網(wǎng)膜表面上位置X1和X2分別被散射，差值ΔX2-1可以表示為(Δα/n)×l。然而，由于眼睛像差和非平面的視網(wǎng)膜表面100，輸入光束(2)和(3)在視網(wǎng)膜上位置X10和X12分別被散射。如果視網(wǎng)膜是平坦的，角度為Δα2的輸入光束(3)在檢測(cè)器上將對(duì)Δα2提供與對(duì)Δα1同樣的信號(hào)，其中角度Δα2基于Δα1測(cè)量的波陣面誤差。在這種情況下，Δβ1和Δβ2將相等。然而，所示的角度相關(guān)性如下，并且可以在檢測(cè)器處測(cè)量Δψ。
Δψ＝(Δβ2-Δβ1)；ε＝d/1＝ΔX10-12/z；
ΔX10-12＝dz/l；Δγ＝ΔX10-12/(1-z)≡ΔX10-12/l＝dz/12；Δψ＝ncΔγ＝ncdz/12；以及z＝12Δψ/ncd。
例如，假設(shè)d＝5mm，nc＝1.336，l＝25mm，以及z＝20μm，Δψ＝2.14×10-4rad＝0.012°。
基于以上描述，可以看出，根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程允許在單個(gè)系統(tǒng)中測(cè)量視網(wǎng)膜地形圖和波陣面像差。因此，本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)一種用于測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)(優(yōu)選為人眼)的視網(wǎng)膜地形圖和波陣面像差的系統(tǒng)。進(jìn)一步，可以理解，該系統(tǒng)與上述的用于改進(jìn)順序掃描波陣面檢測(cè)器的系統(tǒng)類(lèi)似，并另外可以多個(gè)選定角度輸入附加測(cè)量光束到眼睛，從而可以通過(guò)檢測(cè)器上圖像點(diǎn)的偏移量獲得各種精確度的測(cè)量分辨率。
盡管選擇了各種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例來(lái)示例說(shuō)明本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)其作出各種變更和修改而不背離如所附權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量眼睛波陣面像差的方法，其中平行于已知參考軸線(xiàn)投射的第一參考物光束被輸入到眼睛角膜上第一參考位置(P1)，從而該第一光束從視網(wǎng)膜表面上的一位置(1)被散射，并且進(jìn)一步被成像到一檢測(cè)器上一參考位置(x1，y1)，以及平行于所述參考光束并與其偏移一已知量(d)的至少一個(gè)順序第二物光束被投射到眼睛中角膜上的一第二位置(P2)，從視網(wǎng)膜表面上一位置(2)被散射，并進(jìn)一步被成像到該檢測(cè)器上一第二位置(x2，y2)，從而可以測(cè)量一偏移量(Δx2-1，Δy2-1)，并根據(jù)其可以計(jì)算出波陣面像差信息，改進(jìn)的特征在于相對(duì)于所述參考軸線(xiàn)以一角度(α)輸入對(duì)應(yīng)于每個(gè)順序第二光束的第三光束，該第三光束在與每個(gè)第二光束相同的位置(P2)處進(jìn)入角膜，并從視網(wǎng)膜表面上基本對(duì)應(yīng)于位置(1)的位置(3)被散射，并且進(jìn)一步被成像到該檢測(cè)器上一第三位置(x3，y3)，從而可以測(cè)量偏移量(Δx3-1，Δy3-1)，并且計(jì)算出對(duì)應(yīng)于角膜上位置P2的波陣面像差，由此，從所述第三光束數(shù)據(jù)得出的角膜位置P2的波陣面像差比從所述第二光束測(cè)量得出的對(duì)應(yīng)測(cè)量結(jié)果更精確。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入光束每個(gè)具有大約0.2mm到2mm的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入光束每個(gè)具有大約0.4mm到0.5mm的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入光束具有大約400nm到1200nm之間的波長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入光束具有大約700nm到900nm之間的波長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述參考軸線(xiàn)為病人眼睛的注視的視軸線(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述參考軸線(xiàn)為病人眼睛的光學(xué)軸線(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在不同的角膜位置(Pn)輸入足夠數(shù)量的第二和第三輸入光束，以對(duì)所期望的角膜表面區(qū)域進(jìn)行波陣面繪制。
9.一種用于進(jìn)行眼睛波陣面測(cè)量的改進(jìn)的順序掃描型設(shè)備，其中所述設(shè)備包括用于將具有與參考軸線(xiàn)重合的傳播路徑的參考光束順序輸入到眼睛角膜上選定位置、以及將具有互相平行并且平行于所述參考軸線(xiàn)的傳播路徑的多個(gè)測(cè)量光束順序輸入到眼睛角膜上選定位置的裝置；用于捕獲來(lái)自由眼睛視網(wǎng)膜表面不同位置散射的每個(gè)輸入光束的光、并將所述光成像在所期望的外部位置的裝置；用于接收所述成像光束并檢測(cè)該圖像相對(duì)于參考圖像的偏移量的檢測(cè)器；以及根據(jù)對(duì)應(yīng)于角膜上輸入位置的所述圖像偏移量計(jì)算波陣面像差信息的計(jì)算裝置，改進(jìn)包括用于將其中各對(duì)應(yīng)于一個(gè)測(cè)量光束的多個(gè)附加測(cè)量光束順序輸入到眼睛角膜上對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量光束的位置的裝置，它們射到視網(wǎng)膜表面一位置上，基本上在該位置所述參考光束射到視網(wǎng)膜表面上，從而每個(gè)所述附加測(cè)量光束以與所述參考圖像有一偏移量的狀態(tài)被成像到該檢測(cè)器上，以及其中所述計(jì)算裝置根據(jù)對(duì)應(yīng)于角膜上輸入位置的附加圖像偏移量計(jì)算波陣面像差信息。
10.一種用于確定視網(wǎng)膜表面的地形圖變化的方法，包括將平行于已知參考軸線(xiàn)投射的第一物光束輸入到眼睛角膜上第一位置(P1)，使得所述第一光束從視網(wǎng)膜表面上一位置(1)被散射，并且進(jìn)一步被成像到一檢測(cè)器上一參考位置(x1，y1)處；將平行于所述參考光束并與其偏移一已知量(d)的第二物光束輸入到眼睛角膜上第二位置(P2)，其中它從視網(wǎng)膜表面上一位置(2)被散射，并且進(jìn)一步被成像到該檢測(cè)器上一第二位置(x2，y2)處；測(cè)量對(duì)應(yīng)于(Δx2-1，Δy2-1)的第一球面折射誤差；相對(duì)于所述參考軸線(xiàn)以一選擇的角度(α)輸入第三光束，作為從基本上對(duì)應(yīng)于位置(1)的視網(wǎng)膜上位置(3)被散射的第二光束(P2)，并且進(jìn)一步被成像到該檢測(cè)器上一第三位置(x3，y3)處；測(cè)量對(duì)應(yīng)于(Δx3-1，Δy3-1)的第二球面折射誤差；以及對(duì)于視網(wǎng)膜表面上ΔX2-1偏移量，確定眼睛長(zhǎng)度的變化量Δ1。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括順序輸入對(duì)應(yīng)于角膜表面上多個(gè)位置的多個(gè)第二和第三光束。
12.一種提供視網(wǎng)膜地形圖信息的設(shè)備，包括用于將具有與參考軸線(xiàn)重合的傳播路徑的參考光束順序輸入到眼睛角膜上選定位置、以及將具有互相平行并平行于所述參考軸線(xiàn)的傳播路徑的多個(gè)測(cè)量光束順序輸入到眼睛角膜上若干個(gè)選定位置的裝置；用于捕獲來(lái)自從眼睛視網(wǎng)膜表面不同位置散射的每個(gè)輸入光束的光、并將所述光成像在所期望外部位置的裝置；用于接收所述成像光并檢測(cè)該圖像相對(duì)于參考圖像的偏移量的檢測(cè)器；通過(guò)對(duì)應(yīng)于角膜上輸入位置的所述圖像偏移量計(jì)算波陣面像差信息的計(jì)算裝置；用于將各對(duì)應(yīng)于一個(gè)測(cè)量光束的多個(gè)附加測(cè)量光束順序輸入到眼睛角膜上對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量光束的位置的裝置，它們射到視網(wǎng)膜表面一位置上，基本上在該位置所述參考光束射到視網(wǎng)膜表面上，從而每個(gè)所述附加測(cè)量光束以與所述參考圖像有一偏移量的狀態(tài)被成像到該檢測(cè)器上，以及其中所述計(jì)算裝置根據(jù)對(duì)應(yīng)于角膜上輸入位置的附加圖像偏移量計(jì)算波陣面像差信息，進(jìn)一步其中所述計(jì)算裝置使用根據(jù)所述附加圖像偏移量得出的所述波陣面像差信息以及眼睛參數(shù)信息來(lái)繪制視網(wǎng)膜地形圖。
全文摘要
一種用于測(cè)量波陣面像差的改進(jìn)的順序掃描方法和設(shè)備，涉及相對(duì)于平行光束有角度地偏移一測(cè)量光束，該測(cè)量光束在所期望位置射到角膜表面上，并使用有角度地偏移的光束和參考光束之間的檢測(cè)器上的圖像的偏移量，與常規(guī)用于這種波陣面像差測(cè)量的通過(guò)平行光束和參考光束之間的偏移量所提供的波陣面測(cè)量相比，獲得更精確的波陣面測(cè)量。一種確定視網(wǎng)膜地形圖的方法和相關(guān)設(shè)備，依賴(lài)于使用所述改進(jìn)的測(cè)量方法和設(shè)備并結(jié)合其它眼睛數(shù)據(jù)，以在視網(wǎng)膜圖像偏移量基礎(chǔ)上確定眼睛的眼球長(zhǎng)度的變化。
文檔編號(hào)A61B3/10GK1604753SQ02824953
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者波蘭德·漢斯-約阿希姆 申請(qǐng)人:醫(yī)療技術(shù)開(kāi)發(fā)技術(shù)創(chuàng)新有限公司