眼底成像系統(tǒng)、裝置和方法
【專利摘要】一種用于拍攝眼睛的眼底的眼底照相裝置包括：多個光源，具有不同頻率，用于照射眼底；多個固定燈，配置成將眼底定向在變化位置；以及成像傳感器。該眼底照相裝置還包括至少一個處理器，其配置成引起該多個光源和該多個固定燈按照預(yù)定模式照射，以得到眼底的多個窄帶圖像，并且操縱所產(chǎn)生窄帶圖像并且將其拼接為合成彩色圖像。
【專利說明】眼底成像系統(tǒng)、裝置和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年9月6日提交的美國臨時申請N0.61/874651的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其內(nèi)容完整地結(jié)合到本文中。
[0003]本申請還涉及2012年2月29日提交的美國申請Νο.13/409056、2012年2月29日提交的國際申請％.?(^/1^2012/027161和2011年3月2日提交的美國臨時申請％.61/448342。通過引用將這些申請的每個完整地結(jié)合到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本文檔一般涉及眼底成像系統(tǒng)、裝置和方法。更具體來說，本公開涉及用于拍攝眼睛的眼底的部分并且基本上實時地創(chuàng)建眼底的合成圖像的眼底成像系統(tǒng)、裝置和方法。
[0005]背景
[0006]包含視網(wǎng)膜、血管和神經(jīng)組織的眼睛的內(nèi)部底面稱作眼底。許多系統(tǒng)病理學(xué)以及眼科病理學(xué)引起眼底外觀的變化。因此，實際上所有眼科檢查和大多數(shù)普通身體檢查包括眼底的觀察。這個觀察經(jīng)常使用稱作檢眼鏡的裝置(即，為觀察者提供經(jīng)過患者瞳孔的放大直接視圖的手持裝置)來執(zhí)行。
[0007]存在能夠限制檢眼鏡檢查的有效性的多個因素。例如，許多檢眼鏡具有相當(dāng)差的光學(xué)分辨率，從而限制通過檢眼鏡可見的細(xì)節(jié)。另外，患者的眼睛不斷移動，這使經(jīng)過檢眼鏡的畫面連續(xù)偏移，從而使得難以觀察任何眼底細(xì)節(jié)。此外，檢眼鏡不能夠創(chuàng)建檢查的永久記錄(例如眼底的圖像)。
[0008]在克服這些困難的嘗試中，開發(fā)了用于眼底成像的照相裝置。例如，典型現(xiàn)代眼底照相裝置收集眼底區(qū)域的數(shù)字彩色圖像。這些照相裝置是昂貴的，并且從操作員的觀點來看是難以操作的。例如，為了采用典型眼底照相裝置來收集眼底的圖像，采取多個步驟?；颊叱障嘌b置注視目標(biāo)。操作員調(diào)整照相裝置以取得可接受圖像。例如，操作員可調(diào)整照射的亮度和/或光學(xué)系統(tǒng)相對患者瞳孔的對齊等。與協(xié)作患者執(zhí)行這些步驟通常要求廣泛實踐和經(jīng)驗。對無法將其凝視或者其眼睛或頭部保持穩(wěn)定或者無法理解指示的患者進(jìn)行成像甚至更加困難。因此，這些照相裝置拍攝差質(zhì)量圖像，其對觀察患者病理學(xué)可能不是有用的。
[0009]相應(yīng)地，所需的是減輕、克服或者至少減少這些問題的一個或多個的眼底成像系統(tǒng)、裝置和方法。
[0010]實施例概述
[0011]示范實施例可提供一種用于拍攝眼睛的眼底的眼底照相裝置，該眼底照相裝置包括:具有不同波長、用于照射眼底的多個光源；多個固定燈，配置成將眼底定向在變化位置中；成像傳感器；以及至少一個處理器，配置成引起多個光源和多個固定燈按照預(yù)定模式照射，以得到眼底的多個單色圖像，并且操縱所產(chǎn)生單色圖像并且將其拼接為合成圖像。在示范實施例中，合成圖像可以是彩色圖像。
[0012]在示范實施例中，預(yù)定模式可以是采用多個固定燈的對應(yīng)固定燈來依次照射多個光源其中之一，直至對光源和固定燈的基本上全部組合得到至少一個圖像。
[0013]在示范實施例中，單色圖像可以是立體圖像。
[0014]在示范實施例中，多個光源可包括IR LED、紅色LED、綠色LED和/或藍(lán)色LED的任何組合。
[0015]在示范實施例中，眼底照相裝置可包括2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15個固定燈。
[0016]在示范實施例中，處理器可配置成基本上實時地分析至少一個單色圖像，以確定是否要求替換圖像。
[0017]在示范實施例中，可至少部分通過計算圖像中的像素矩陣的像素的方差，并且比較與相鄰圖像的互相關(guān)以確定重疊，來執(zhí)行圖像拼接。
[0018]在示范實施例中，成像傳感器可具有小于15、20、25、30、35、40、45或50度的視場。
[0019]在示范實施例中，眼底照相裝置可配置成通過量化眼睛的晶狀體中的光散射量來檢測白內(nèi)障。
[0020]在示范實施例中，眼底照相裝置還可包括擋板，其從擋板覆蓋超過瞳孔的第一半的位置到擋板覆蓋超過瞳孔的第二半的位置并且然后到擋板從光路完全移開以使至少一個處理器能夠區(qū)分后向散射與前向散射的位置是活動的。
[0021]在示范實施例中，眼底照相裝置可配置成執(zhí)行自動屈光(auto-refract1n)。
[0022]示范實施例可提供一種用于拍攝眼睛的眼底的眼底照相裝置，該眼底照相裝置包括:光路;至少一個成像傳感器;包括IR光源、紅色光源和綠色光源的組合件，其中該組合件配置成沿至少一個軸是活動的，以便與光路是單獨可對齊的，以得到眼底的圖像;多個固定燈，配置成將眼底定向在由于眼睛改變凝視方向引起的變化位置中；以及處理器，配置成控制眼底照相裝置，使得在示范實施例中，眼底照相裝置可通過下列步驟自動得到眼底的合成圖像:以照相裝置的光軸來定向IR光源;依次照射多個固定燈;得到與多個固定燈對應(yīng)的眼底的單色(或窄帶)圖像；以光軸來定向紅色光源;依次照射多個固定燈;得到與多個固定燈對應(yīng)的眼底的單色(或窄帶)圖像；以光軸來定向綠色光源;依次照射多個固定燈;得到與多個固定燈對應(yīng)的眼底的單色(或窄帶)圖像；以及將所產(chǎn)生單色(或窄帶)圖像拼接為眼底的合成圖像。
[0023]示范實施例可提供一種用于拍攝眼睛的眼底的眼底照相裝置，該眼底照相裝置包括:光路;至少一個成像傳感器;包括IR光源、紅色光源和綠色光源的組合件，其中該組合件配置成沿至少一個軸是活動的，以便與光路是單獨可對齊的，以得到眼底的圖像;多個固定燈，配置成將眼底定向在由于眼睛改變凝視方向引起的變化位置中；以及處理器，配置成控制眼底照相裝置，使得在操作期間，眼底照相裝置可通過下列步驟自動得到眼底的合成圖像:照射多個固定燈的第一固定燈;依次以光軸來定向IR光源、紅色光源和綠色光源;得到與IR光源、紅色光源和綠色光源的每個對應(yīng)的眼底的至少一個單色(或窄帶)圖像；照射多個固定燈的下一個固定燈；依次以光軸來定向IR光源、紅色光源和綠色光源;得到與IR光源、紅色光源和綠色光源的每個對應(yīng)的眼底的至少一個單色(或窄帶)圖像；以及將所產(chǎn)生的單色(或窄帶)圖像拼接為眼底的合成圖像。
[0024]在示范實施例中，眼底照相裝置可配置成通過下列步驟來測量蒼白區(qū):選擇合成圖像的場;對于場中的多個像素的每個，將蒼白區(qū)計算為KX (R_G)/(R+G)，其中R是在眼底由紅色光源或IR光源來照射的同時所得到的特定像素的值，并且G是在眼底由綠色光源來照射的同時所得到的對應(yīng)像素的值;以及顯示作為偽彩色圖像的所產(chǎn)生圖像。
[0025]在示范實施例中，眼底照相裝置可配置成通過下列步驟來測量視神經(jīng)乳頭凹陷區(qū)的形狀:選擇包括視神經(jīng)乳頭的合成圖像的場;對于場中的多個像素的每個，將蒼白區(qū)計算為(R-G)/(R+G)，其中R是在光軸由紅色光源或IR光源來照射的同時所得到的特定像素的值，并且G是在光軸由綠色光源來照射的同時所得到的對應(yīng)像素的值;確定作為圖像的部分的視神經(jīng)乳頭凹陷區(qū)的輪廓，其中蒼白區(qū)從小于預(yù)定閾值轉(zhuǎn)變成大于預(yù)定閾值；以及顯示圖像的所產(chǎn)生輪廓部分(outlined port1n) ο
[0026]在示范實施例中，眼底照相裝置可配置成通過下列步驟來測量黃斑色素密度:識別在IR照射下包括黃斑的第一圖像，識別在綠色照射下包括黃斑的第二圖像;對圖像中的各像素計算紅外圖像的強(qiáng)度除以綠色圖像的強(qiáng)度；以及顯示作為偽彩色圖像映射(map)的所產(chǎn)生比率。
[0027]附圖概述
[0028]現(xiàn)在僅作為舉例、參照附圖來描述示范實施例，附圖包括:
[0029]圖1是供對眼底進(jìn)行成像中使用的示范裝置的示意圖；
[0030]圖2是供對眼底進(jìn)行成像中使用的另一個示范裝置的示意圖；
[0031]圖3是與用于對眼底進(jìn)行成像的裝置配合使用的瞳孔照相裝置的示范實現(xiàn)的示意圖；
[0032]圖4是與用于對眼底進(jìn)行成像的裝置的示范實施例配合使用的分劃板的示范實施例；
[0033]圖5是用于在對眼底進(jìn)行成像的裝置中安裝平行平面移位器(shifter)的方法的示范實施例；
[0034]圖6是可用來測量白內(nèi)障的裝置的示范實施例的示意圖；
[0035]圖7示出在捕獲和分析包含白內(nèi)障組織的患者的兩個眼睛的圖像之后的顯示屏幕的示范實施例；以及
[0036]圖8示出與用來測量白內(nèi)障的裝置的示范實施例配合使用的擋板的示范實施例。
[0037]示例實施例的詳細(xì)說明
[0038]本文所述的示范實施例包括多個光學(xué)元件或組件，其中的許多作為單獨元件在構(gòu)造和/或操作的至少一個中可以是常規(guī)的。我們認(rèn)為，這些組件可結(jié)合、適當(dāng)協(xié)作組合在本發(fā)明的系統(tǒng)的修改實施例中，其中這些組件具有大量公認(rèn)、用戶易于選擇并且完全令人滿意的光學(xué)特性。相應(yīng)地，這若干元件的細(xì)節(jié)可不作詳細(xì)論述，除了在認(rèn)為是傳達(dá)系統(tǒng)、裝置和方法如何執(zhí)行的明確理解所必需的意義上。本公開而是將適當(dāng)?shù)匾揽抗鈱W(xué)領(lǐng)域的知識和技術(shù)人員，并且依靠以下所述的系統(tǒng)、裝置和方法的完全信息性操作描述，因為完全足以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠構(gòu)建和使用示范實施例。
[0039]圖1是供對眼底進(jìn)行成像中使用的示范裝置的示意圖。圖1包括照相裝置10，其配置成對眼睛12進(jìn)行成像。照相裝置1包括多個LED。例如，如圖1所示，LED可包括紅色LED
14、綠色LED 16和IR LED 18。在示范實施例中，如圖1所示，LED可安裝到線性致動器19(或者類似機(jī)構(gòu))，以便將LED單獨移入光路中。LED配置成將光傳送到并且然后經(jīng)過聚焦板20、透鏡22和反射鏡25。光然后由反射鏡25反射到透鏡26。在示范實施例中，照相裝置可以不包括反射鏡25。例如，在一些實施例中，從LED 14、16、18到透鏡26的通道可以無需是彎曲的。例如，通路可如圖2所示完全向下推進(jìn)，圖2是供對眼底進(jìn)行成像中使用的、沒有包括反射鏡25的另一個示范裝置的示意圖。在光經(jīng)過透鏡26之后，它到達(dá)分束器28，其配置成將光的一部分定向到眼睛12并且將光的其余部分定向到光阱30。透鏡22配置成對來自LED光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直，以及透鏡26配置成對眼睛12的瞳孔中的LED光進(jìn)行成像。經(jīng)過眼睛12的瞳孔的光照射眼底的區(qū)域(例如圓形或者基本上圓形的區(qū)域)。在示范實施例中，該區(qū)域的直徑可以為大約15、20、25或30度直徑。
[0040]進(jìn)入眼睛的瞳孔的光的一部分最終從眼底反射并且到達(dá)分束器28。在分束器28，反射光的一部分(例如大約一半)經(jīng)過透鏡32、分束器34、透鏡36和平行平面移位器38。然后，反射光經(jīng)過照相裝置透鏡54，其可包括透鏡40和光圈42。圖像最終由圖像傳感器46來捕獲。透鏡32配置成對來自患者瞳孔的光進(jìn)行準(zhǔn)直，以及透鏡36配置成對光圈42的平面中的瞳孔進(jìn)行成像。
[0041]同時，通過患者眼睛的光學(xué)(optics)對于從眼底所反射的光起作用，以便在透鏡32與透鏡36之間的空間中形成眼底的圖像。
[0042]在示范實施例中，透鏡36、平行平面移位器38、透鏡40、光圈42、透鏡44和傳感器46全部可共同安裝在單個托架(其可由例如導(dǎo)向螺桿和電動機(jī)軸向移動)上。在示范實施例中，這些元件的布置可稱作眼底聚焦組合件52。在示范實施例中，通過移動組合件52，直到眼底的圖像處于透鏡36(其對來自眼底的光進(jìn)行準(zhǔn)直)的焦平面前面，眼底的圖像可聚焦在傳感器46上。在示范實施例中，光圈42可位于透鏡36的焦平面的背面，并且因此患者瞳孔的圖像與光圈42共軛。在示范實施例中，整個光學(xué)系統(tǒng)可配置成沿三個維度是活動的，以便對齊到患者的瞳孔。在示范實施例中，系統(tǒng)的移動可采用一個或多個電動機(jī)來實現(xiàn)。
[0043]圖3是與用于對眼底進(jìn)行成像的裝置配合使用的瞳孔照相裝置的示范實現(xiàn)的示意圖。在示范實施例中，到達(dá)分束器34的光的一部分(例如2 %、5 %、7 %或1 % )可向下反射到一對透鏡48和瞳孔照相裝置50 ο如圖3所示，透鏡48可包括一對透鏡，以及照相裝置50可包括對應(yīng)一對照相裝置。相應(yīng)地，在示范實施例中，患者瞳孔的圖像可在兩個照相裝置50上成像。例如，在示范實施例中，一個瞳孔照相裝置上的瞳孔圖像可提供信號，以便垂直和/或水平地移動照相裝置的光學(xué)系統(tǒng)，以將瞳孔集中于儀器的光軸。然后，第二照相裝置可對同一瞳孔進(jìn)行成像，但是好像從不同角度來凝視，以便提供信號，以用于將光學(xué)系統(tǒng)朝向或背離眼睛移動，以聚焦IR、紅色和/或綠色LED的圖像。
[0044]在示范實施例中，在操作中，操作員可使用計算機(jī)屏幕上提供的界面來輸入患者信息?；颊呖勺谘b置的前面，以及操作員可指示患者按照適當(dāng)方式來定位其頭部，以凝視儀器的例如小閃光。一旦正確地定位患者，則患者瞳孔的圖像可出現(xiàn)在操作員屏幕上的窗口中，以及操作員可操縱顯示器，直到瞳孔在顯示器中正確定位。例如，在示范實施例中，操作員可使用鼠標(biāo)來拖曳瞳孔的圖像，直到它在窗口中近似居中。
[0045]在示范實施例中，水平拖曳或移動鼠標(biāo)可驅(qū)動電動機(jī)，其水平移動系統(tǒng)，以及朝向或背離操作員拖曳鼠標(biāo)可使系統(tǒng)上下移動。這樣，操作員與系統(tǒng)進(jìn)行交互，以實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)與瞳孔的粗略手動對齊。在示范實施例中，代替鼠標(biāo)，操作員可經(jīng)由觸摸屏與系統(tǒng)進(jìn)行交互。在示范實施例中，在粗略對齊完成之后，瞳孔表現(xiàn)為亮圓盤，其通過從眼底所反射的紅外光所照射(備選地，在示范實施例中，紅外光可在瞳孔照相裝置看到暗瞳孔的同時照射眼睛的一般區(qū)域)。在示范實施例中，操作員則可通過例如按下標(biāo)記為“Take Images”的按鈕來發(fā)起成像過程。在這個階段，其余圖像收集過程自動(或者半自動)跟隨。
[0046]在示范實施例中，在操作中，識別用于成像的眼底的區(qū)域。在示范實施例中，可請求患者注視特定光源(例如其視場中的光斑)。當(dāng)患者注視光斑時，實際發(fā)生的是患者眼睛的光學(xué)在眼底的某個位置形成光斑的圖像。當(dāng)患者注視光斑時，患者旋轉(zhuǎn)其眼睛，這使視網(wǎng)膜在光斑的圖像下滑動，直到那個圖像落在稱作中央窩的眼底的特定區(qū)域上。在示范實施例中，裝置10可包括多個固定燈。例如，在示范實施例中，裝置可包括七個固定燈。備選地，在實施例中，固定燈的數(shù)量可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。在示范實施例中，固定燈可位于透鏡32和/或透鏡48處或周圍。例如，在示范實施例中，裝置可包括在透鏡48之間中心定位的藍(lán)色LED和位于透鏡32處或附近的六個周邊LED。在示范實施例中，位于透鏡48之間的LED可處于離透鏡32某個光學(xué)距離，使得LED位于透鏡32的后焦平面中。因此，來自那個中心LED的光在到達(dá)患者眼睛時被準(zhǔn)直，并且因此近似聚焦。其光線還沿主光學(xué)系統(tǒng)的光軸傳播，并且因此LED看起來在系統(tǒng)中居中，以及在眼底上，其圖像集中于眼底的區(qū)域，其可由LED光源14、16、18來照射。此外，因為包含透鏡22和26的系統(tǒng)的光軸在分束器28的動作之后與包含透鏡32、36和54的系統(tǒng)的部分的軸重合，所以由總體系統(tǒng)來成像的眼底的區(qū)域與LED光源14、16、18所照射的區(qū)域是相同的。因此，當(dāng)中心固定LED被照射時并且當(dāng)患者注視它時，被成像的眼底的區(qū)域集中于患者的中央窩。
[0047]為了對眼底的不同區(qū)域進(jìn)行成像，可接通不同的內(nèi)部固定LED、例如從光軸橫向定位的一個LED。例如，在儀器中可存在位于光軸周圍和/或之上的不同位置的七個固定LED的示范實施例中，可通過接通固定LED并且請求患者注視它，來對眼底的七個不同區(qū)域進(jìn)行成像。在示范實施例中，可通過例如接通固定LED并且請求患者注視例如它的右邊、它的左邊、它的上方或者它的下方，來對眼底的附加區(qū)域進(jìn)行成像。
[0048]在示范實施例中，操作員(或計算機(jī))可在例如初始設(shè)置階段期間選擇眼底的哪些區(qū)域?qū)⒁怀上?。例如，操作員可選擇哪些固定LED將要接通以及哪些(若有的話)不應(yīng)當(dāng)接通。然后，在成像會話期間，在收集特定區(qū)域的圖像集合之后，軟件可自動接通下一個所選LED。
[0049]在示范實施例中，可組合眼底的不同部分的各個圖像，以通過例如將各個圖像拼接在一起，來創(chuàng)建眼底的聚合圖像。
[0050]在粗略對齊之后，紅外LED的圖像可位于患者瞳孔中的某個位置。一旦發(fā)起成像過程，裝置可自動(或者半自動)準(zhǔn)確地對齊到瞳孔的中心。為了實現(xiàn)對齊，照相裝置50之一上的圖像由裝置軟件來分析，以確定瞳孔的中心，以及(水平和/或垂直地)驅(qū)動位于裝置中的電動機(jī)，以對齊瞳孔。
[0051]在示范實施例中，照相裝置50之一可對經(jīng)過透鏡32的左側(cè)的光進(jìn)行成像，同時第二照相裝置50可對經(jīng)過透鏡32的右側(cè)的光進(jìn)行成像。相應(yīng)地，兩個照相裝置50可從不同角度一例如5、6、7、8、9或10度分隔開一查看瞳孔。相應(yīng)地，當(dāng)從瞳孔到透鏡32的距離發(fā)生變化時，兩個照相裝置50上的瞳孔圖像之間的分隔發(fā)生變化。為了使瞳孔完全達(dá)到離透鏡32的正確距離，裝置中的軟件確定兩個照相裝置50上的圖像之間的水平位置的差，并且朝向或背離瞳孔移動光學(xué)器件，直到兩個圖像準(zhǔn)確配準(zhǔn)。這樣，光學(xué)器件可在三個維度正確地對齊到患者的瞳孔。[0052 ]當(dāng)光學(xué)器件最初對齊時，來自LED光源14、16、18的光從患者的角膜反射，并且沿裝置的光軸傳遞以落在眼底圖像傳感器46上。在示范實施例中，這個光可能不是合乎需要的，因為它可能掩蔽眼底圖像。相應(yīng)地，在示范實施例中，可期望阻止這個光到達(dá)傳感器46。為了實現(xiàn)這個方面，在示范實施例中，軟件可配置成驅(qū)動電動機(jī)，其移動紅外、紅色和/或綠色LED，從而使其圖像上下移動。例如，如果患者平視前方或下方，則使圖像下移，直到其底緣是瞳孔底部的切線，以及如果患者朝上看，則圖像朝上移動以便是瞳孔頂部的切線。由于眼睛的幾何結(jié)構(gòu)，這種方法可提供角膜反射的最佳(或者至少部分)消除。
[0053]一旦眼底的正確對齊圖像投影到傳感器46上，軟件可配置成確定圖像中的最大視頻信號等級，并且調(diào)整傳感器的曝光時長，直到最大等級是可接受的(例如，傳感器能夠輸送的最高等級的大約70%、75%、80%、85%或90% )。
[0054]在示范實施例中，裝置的軟件可配置成將眼底的圖像聚焦在傳感器46上。例如，在示范實施例中，軟件可配置成控制電動機(jī)，其使分劃板24擺入透鏡22與26之間的光路中。在示范實施例中，分劃板可大致處于透鏡26的后焦平面中，使得來自它的光在到達(dá)患者眼睛時大致準(zhǔn)直，由此在患者視網(wǎng)膜上形成分劃板的圖像。在實施例中，這個圖像的焦點銳度可取決于患者的屈光不正，但是這里所述的聚焦方法可對那個圖像的銳度不敏感(或者至少不是充分敏感的)。分劃板24由包括多個孔的不透明表面來組成(參見例如圖4)。當(dāng)插入光路中時，眼底的圖像表現(xiàn)為亮光斑的圖案。
[0055]在示范實施例中，平行平面移位器38可以是大約0.50英寸厚的一塊平板玻璃。平行平面移位器38可按照如下方式安裝在支架中:使得與其表面垂直的軸從主系統(tǒng)的光軸偏移大約9度(例如7、8、9、10、11或12度)。當(dāng)這種平板玻璃塊引入光路中時，其效果根據(jù)考慮哪些光線而改變。例如，如果光線來自無限遠(yuǎn)距離的物體，也就是說，如果光線被準(zhǔn)直，則經(jīng)過平行平面移位器38的所有光線在它們遇到的第一表面通過折射經(jīng)過相同角度彎曲，并且在離開平行平面移位器38時準(zhǔn)確地掉頭返回。在這種情況下，如果收集經(jīng)過平行平面移位器38的光以形成物體的圖像，以及如果光軸與平行平面移位器38的表面之間的角度將要發(fā)生變化，則物體的圖像沒有移動。所發(fā)生的是來自物體的光線的部分不同集合形成圖像。圖像本身沒有移動。但是，如果被認(rèn)為是光線源的物體不是在無限遠(yuǎn)距離，則折射角對所有光線不相等。在這種情況下，如果經(jīng)過平行平面移位器38的光形成不遠(yuǎn)物體的圖像并且光軸與平行平面移位器38的表面之間的角度將要發(fā)生變化，則圖像會移動。它會作為平行平面移位器38的厚度和折射率、角度的變化以及物體離透鏡的距離的函數(shù)進(jìn)行移動。
[0056]在示范實施例中，平行平面移位器38可按照使得電動機(jī)能夠使它繞裝置的光軸旋轉(zhuǎn)的方式來安裝。例如，在一實施例中，由于與其表面垂直的軸從光軸傾斜9度，所以當(dāng)平行平面移位器38旋轉(zhuǎn)大約180度時，其垂直軸沿相反方向傾斜9度。平行平面移位器38的大約180度旋轉(zhuǎn)使瞳孔圖像沿平行平面移位器38的角度的變化所確定的方向跨傳感器移動。因此，當(dāng)平行平面移位器38旋轉(zhuǎn)大約180度時，患者瞳孔的圖像跨光圈42移動。為了將眼底圖像正確地聚焦在傳感器上，平行平面移位器38旋轉(zhuǎn)到一個位置，使得瞳孔的圖像的中心從光圈42的中心水平地位移。捕獲眼底圖像，并且然后平行平面移位器38旋轉(zhuǎn)大約180度，使得光圈42傳遞來自患者瞳孔的另一側(cè)的光，并且捕獲另一個圖像。如果眼底的圖像完全聚焦，則圖像不會移動，因為跨光圈42的瞳孔圖像的運(yùn)動只選擇經(jīng)過瞳孔的不同光線來形成眼底圖像。但是，如果瞳孔的圖像沒有聚焦，也就是說，如果來自它的光線在進(jìn)入透鏡54時沒有被準(zhǔn)直，則當(dāng)平行平面移位器38旋轉(zhuǎn)時，眼底圖像將移動，并且圖像將沿某個方向并且以指示散焦程度的幅值進(jìn)行移動。在示范實施例中，軟件可配置成配準(zhǔn)眼底的兩個圖像(一個經(jīng)過瞳孔的每側(cè)所拍攝)，確定兩個圖像之間的位移的方向和大小，并且驅(qū)動整個組合件52以校正配準(zhǔn)的誤差。這個過程根據(jù)需要迭代進(jìn)行，直到兩個眼底圖像之間不存在(或者基本上不存在)運(yùn)動。這樣，眼底圖像正確聚焦。在示范實施例中，平行平面移位器可安裝在萬向節(jié)組合件(其配置成允許平行平面移位器改變相對光軸的角度(例如參見圖5))上。
[0057]如其他部分所述，在示范實施例中，平行平面移位器可安裝并且傾斜成使得平行平面移位器表面的垂直軸從光軸傾斜大約9度，并且按照如下方式:使得當(dāng)組合件旋轉(zhuǎn)180度時，平行平面移位器的軸沿基本上相反的方向背離光軸傾斜大約9度。
[0058]圖5是用于在對眼底進(jìn)行成像的裝置中安裝平行平面移位器的方法的示范實施例。圖5中，平行平面移位器使用萬向節(jié)來安裝。在這個配置中，可安裝兩個電動機(jī)，一個處于組合件的頂部而另一個處于底部，其中平行平面移位器安裝在它們之間。底部電動機(jī)可配置成使平行平面移位器繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，以及頂部電動機(jī)可配置成經(jīng)過多個連接臂使它繞水平軸旋轉(zhuǎn)。在示范實施例中，電動機(jī)的角度可經(jīng)過角反饋回路來感測，以獲得例如定位精度。這樣，可以有可能將將平行平面移位器實際上驅(qū)動到任何角度。
[0059]在示范實施例中，上述過程可在LED光源18(IR或近IR LED)接通的同時來執(zhí)行。在所有對齊和聚焦步驟期間，LED光源18可以以較低等級來照射。然后，在對齊和聚焦是正確的之后，可對曝光的時長(其如上所述已經(jīng)計算)增加LED光源18的強(qiáng)度，可對那個時長激活傳感器，并且相應(yīng)地收集圖像。在示范實施例中，七個附加圖像然后可在相同(或者基本上相似)條件下接連捕獲。在示范實施例中，八個圖像可配準(zhǔn)并且求平均以產(chǎn)生單個更高質(zhì)量的圖像。由于近紅外光從眼底的所有組件極強(qiáng)地反射，所以通過近紅外所拍攝的圖像可固有地具有低對比度。相應(yīng)地，在示范實施例中，為了增強(qiáng)眼底特征的可見性，圖像可通過軟件來“伸展”，也就是說，最暗區(qū)域可驅(qū)動到零殼度，最殼區(qū)域可驅(qū)動到最尚可能的殼度，以及之間的所有區(qū)域的亮度可線性內(nèi)插。在這個操作對低對比度圖像來執(zhí)行時，它們看來是有噪的。對其編組求平均可提供部分和/或顯著改進(jìn)。
[0060]在收集初始八個圖像之后，平行平面移位器38旋轉(zhuǎn)180度，從而將患者的瞳孔的圖像移動到光軸的另一側(cè)，以及八個圖像的另一個集合被捕獲、配準(zhǔn)和處理。因為圖像的這兩個集合經(jīng)過瞳孔的相對側(cè)來拍攝，所以它們組成立體對，其能夠被查看，以查看和測量特征、例如視神經(jīng)乳頭的相對深度。
[0061]在收集近紅外圖像之后，對于作為紅外曝光的固定百分比的曝光時長關(guān)斷紅外LED 18，并且接通紅色LED 16和傳感器。在示范實施例中，百分比可基于對照相裝置的相對靈敏度和紅外與紅光中的眼底的反射率的以往經(jīng)驗來設(shè)置。軟件可檢查圖像，以及如果最亮區(qū)域小于最大可用值的80%，則曝光可成比例地增加，而如果最亮區(qū)域飽和，則曝光可減小。然后，平行平面移位器38旋轉(zhuǎn)180度，并且收集第二圖像。這兩個圖像在紅色照射下形成立體對。該過程然后對綠色LED重復(fù)進(jìn)行。
[0062]在示范實施例中，立體成像可提供視覺檢查并且量化眼底的三維形狀的能力。例如，在視網(wǎng)膜中生長的腫瘤在非立體圖像中可能是不可見的，但是在成像為立體對時能夠看到和映射。類似地，深度隨時間的變化、例如腫瘤的生長能夠更易于檢測和量化。
[0063]例如，立體眼底成像可用于檢測青光眼和/或監(jiān)測其治療中。在稱作視神經(jīng)乳頭(optic disk或optic nerve head)的眼底的區(qū)域中，攜帶來自視網(wǎng)膜中的受光體的信號的大約一百萬神經(jīng)纖維集合在一起，并且離開眼球以形成視神經(jīng)乳頭。這些神經(jīng)纖維及其伴隨支承結(jié)構(gòu)連同血管一起填充視神經(jīng)乳頭的區(qū)域的體積的大部分。青光眼引起這些視神經(jīng)纖維的一部分的細(xì)胞體的死亡，以及神經(jīng)纖維隨后萎縮，從而減小視神經(jīng)乳頭中的組織的體積。結(jié)果是乳頭的稱作“凹陷區(qū)”的“凹陷”的增加。乳頭的立體成像幫助提供可視化和/或測量這個凹陷區(qū)程度所需的信息。透明薄隔膜位于視網(wǎng)膜的整個表面之上。某些病理學(xué)使這個隔膜破裂并且從視網(wǎng)膜部分剝離。這種分離隔膜在沒有立體成像的情況下幾乎不可能識別，但是當(dāng)查看立體對時能夠更易于檢測。
[0064]如本文其他部分所述，用于照射眼睛的LED可單獨和依次接通和關(guān)斷。為了收集標(biāo)準(zhǔn)、同時彩色圖像，畫面可采用白光來照射，像素化表面覆蓋有濾色鏡陣列。例如，濾波器通常設(shè)置成使得大約像素的一半覆蓋有僅傳遞綠光的濾波器，大約四分之一覆蓋有僅傳遞紅光的濾波器，以及其余四分之一覆蓋有僅傳遞藍(lán)光的濾波器。但是，使用時序顏色，畫面采用例如紅光來照射，收集圖像，然后例如采用綠光并且收集圖像，并且然后例如采用藍(lán)光并且收集圖像。依次過程要求更多時間，但是對于給定傳感器像素密度，它可產(chǎn)生分辨率更大的圖像。在示范實施例中，分辨率可比相當(dāng)?shù)耐瑫r彩色圖像明顯要大(例如要大25%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%、90% 或 100%)。
[0065]另外，在示范實施例中，在對視網(wǎng)膜進(jìn)行成像時，可期望使某些特征更為可見。由于不同的特征可比其他特征更強(qiáng)地吸收光的某些波長，所以那些特征的可見性能夠通過選擇照射并且因此被眼底所反射的光的波長來增強(qiáng)。使用標(biāo)準(zhǔn)(同時)彩色成像，覆蓋感測像素的陣列中的單獨濾波器的波長通帶確定被感測的波長，以及選擇或改變那些通帶是困難和昂貴的。但是，使用時序顏色，例如通過選擇發(fā)射預(yù)期波長頻帶的LED，或者通過使用白色光源并且將濾色鏡插入源與眼睛之間，能夠易于選擇不同的波長頻帶。
[0066]不同的波長也可由不同的視網(wǎng)膜層以不同方式吸收。例如，綠光可通過視網(wǎng)膜表面附近的特征極強(qiáng)地吸收，而紅光和近紅外光可更深層地穿透。因此，使用時序顏色，隨不同照射波長所收集的圖像可表示在視網(wǎng)膜中的不同深度的特征。例如，在綠光下收集的圖像可揭示表面特征、例如表面隔膜和表面血管，而紅外光可揭示位于視網(wǎng)膜深層的色素。
[0067]—般來說，標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像使用紅光、綠光和藍(lán)光來收集。但是，在示范實施例中，本文所述的照相裝置可從成像過程中省略藍(lán)光。藍(lán)光可由眼睛的介質(zhì)(光必須在它從角膜的正面到視網(wǎng)膜表面的通路中經(jīng)過其中)極強(qiáng)地吸收，并且因此在藍(lán)色照射下收集的圖像可能較暗，除非使用更長的曝光。但是，延長曝光時間引起移動，其又可使圖像模糊)。另外，在藍(lán)色照射下拍攝的眼底圖像中可存在極少信息，其不會也存在于綠色照射下拍攝的圖像中。相應(yīng)地，在示范實施例中，在使用綠光時使用藍(lán)光中可存在極小增益。
[0068]另外，因為成像系統(tǒng)中存在許多透鏡，所以存在許多表面，從其中可反射光。這些反射具有兩個不合需要的結(jié)果。一個在于，成像光損失，因此曝光必須更長，以及第二個在于，這些反射能夠落在圖像感測表面上，并且使眼底特征的可見性降級。相應(yīng)地，在示范實施例中，可期望通過例如將抗反射涂層施加到光學(xué)表面來最小化或者至少減少這些反射，以及被影響的波長范圍越寬，則施加這些涂層的費(fèi)用可能越高。因此，由于藍(lán)光對眼底圖像中的信息增加極少，但是可增加顯著成本，所以藍(lán)光可以不在裝置中使用。
[0069]但是，藍(lán)光促成眼底的總彩色圖像。例如，在一個實驗中，彩色眼底圖像集合使用高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)眼底照相裝置(白色照射以及具有濾波器陣列的標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像傳感器)來收集。紅色、綠色和藍(lán)色“通道”的圖像以電子方式分離，刪除藍(lán)色通道，以及連同全色(紅、綠、藍(lán))圖像一起顯示所產(chǎn)生的彩色(紅加綠)圖像。兩個圖像看起來明顯不同。但是，為了補(bǔ)償這個差異，創(chuàng)建附加圖像，其中紅色和綠色通道未改變，但是顯示裝置的藍(lán)色通道改為通過綠色圖像來驅(qū)動。在這種情況下，藍(lán)色像素配置成顯示對應(yīng)綠色通道的值的大約40%。圖像的這個新集合看起來與標(biāo)準(zhǔn)全色(紅、綠、藍(lán))集合基本上沒有區(qū)別。雖然藍(lán)色像素以對應(yīng)綠色通道的值的大約40%來驅(qū)動，但是在示范實施例中，藍(lán)色像素可以以對應(yīng)綠色通道的值的大約 30%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45% 或 50 來驅(qū)動。
[0070]在示范實施例中，照射眼底的光可從鎢絲鹵素?zé)襞輥淼贸?，以及光可?jīng)過電動機(jī)選擇濾波器，以呈現(xiàn)照射的預(yù)期顏色。例如，在實施例中，裝置可使用近紅外通濾波器(near-1nfrared pass f ilter)、綠通濾波器和紅通濾波器。在示范實施例中，所生成的光可經(jīng)過濾波器之一，以及例如對綠光的曝光長度可以是移動濾波器電動機(jī)所需的時間，使得綠色濾波器取代紅外濾波器，然后拍攝圖像，并且然后將紅外濾波器移回到位。這個過程可使患者眼睛暴露于明顯更長的綠(或紅)光曝光(例如每個圖像大約50、55、60、65或70毫秒)。在示范實施例中，可期望減少曝光時間。相應(yīng)地，在示范實施例中，裝置可使用顏色特定LED，例如圖1所示。在這種情況下，單獨LED(或者LED集合)可以僅在曝光本身期間接通，由此將患者對光的曝光限制到大約例如15毫秒(例如5、10、15、20、25、30、35、40毫秒)。在示范實施例中，這種方式可引起患者的更大舒適以及患者瞳孔在各圖像集合之后重新擴(kuò)大的更少時間。
[0071]在示范實施例中，通過同時從瞳孔的兩側(cè)得到圖像，裝置可校正通過在眼底的聚焦期間的眼睛移動所引入的潛在問題。在示范實施例中，在聚焦期間，由鍍銀直角棱鏡(用作在相互成直角或者各與光軸成45度的兩個反射鏡)、兩個照相裝置以及用于各照相裝置的照相裝置透鏡所組成的組合件移入透鏡36和54之間的光路中。在操作中，這個組合件可配置成檢測原本在傳感器46上形成眼底圖像但是改為在兩個照相裝置的每個上形成眼底圖像的光。如果眼底圖像正確地聚焦，則兩個圖像相互之間位于特定位置，以及離開那些位置指示取得正確焦點所需的運(yùn)動方向和量。也就是說，眼底本身的“原始”圖像的位置用來確定焦點。眼睛移動不再擾動測量，因為兩個圖像同時收集。
[0072]在示范實施例中，分劃板24中的孔的圖像可在眼底上形成，以及可比較那些陰影的位置，而不是使用眼底本身的圖像。在示范實施例中，這種方法可具有若干優(yōu)點。首先，將分劃板24移入或移出光路可以比移動包含棱鏡、兩個透鏡和兩個照相裝置的組合件更簡易和更低成本。其次，在對包含極少或沒有鮮明特征(例如大血管)的眼底的區(qū)域進(jìn)行成像時，能夠使用分劃板24中的孔的圖像，因為它是鮮明和相同的，而與它在眼底上的位置無關(guān)。
[0073]在示范實施例中，當(dāng)收集眼底圖像時，在聚焦已經(jīng)完成之后，先前章節(jié)中所述的聚焦組合件可從光路中收回，并且比患者瞳孔的圖像要小的光圈可在物理上插入光路中，使得它位于瞳孔圖像的一側(cè)上。然后可收集眼底的圖像。然后，光圈可移位到瞳孔的另一側(cè)，并且可收集第二圖像。這兩個圖像形成立體對。在示范實施例中，光圈42可內(nèi)置到照相裝置透鏡54中，并且可與患者瞳孔共軛。光圈可小于眼底的圖像，并且位于儀器的光軸上。不是移動光圈，在示范實施例中，平行平面移位器38可使患者瞳孔的圖像位移，使得光圈A是靜止的，而瞳孔圖像跨其移動。在示范實施例中，這可以是有利的，因為照相裝置透鏡54可以是標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)成的透鏡并且因此比要求光圈移動的透鏡設(shè)計的費(fèi)用要少許多。另外，這種類型的結(jié)構(gòu)可允許眼底照相裝置被用作自動屈光計，而無需附加硬件成本。
[0074]在眼睛護(hù)理領(lǐng)域，術(shù)語屈光(refract 1n)表示確定光學(xué)校正、例如眼鏡片的光學(xué)特性的過程，其可被要求為患者提供盡可能好的視力(或者至少改進(jìn)視力)。自動屈光計常用于提供校正。在操作中，患者注視自動屈光計，并且看到目標(biāo)。儀器自動調(diào)整患者實際注視的光學(xué)系統(tǒng)，同時測量位于患者視網(wǎng)膜上的圖像的銳度，直到圖像盡量清晰。在大多數(shù)儀器中，患者則經(jīng)過所確定校正看到目標(biāo)，以及結(jié)果能夠用作眼鏡的處方或者用作進(jìn)一步手動屈光的起始點。
[0075]在示范實施例中，用于對眼底進(jìn)行成像的裝置還可提供自動屈光。例如，患者可平視以上所述的裝置中的中心固定燈。使用來自光源18的近紅外光，裝置自動與瞳孔準(zhǔn)確地對齊，如上所述設(shè)置曝光時長，并且將眼底聚焦組合件設(shè)置在患者具有零屈光誤差時發(fā)現(xiàn)的位置。分劃板24移入光路中，并且收集一系列眼底圖像(例如12個圖像)，各具有在其前一位置之外旋轉(zhuǎn)大約15度的平行平面移位器38。然后配準(zhǔn)這十二個圖像。各配準(zhǔn)產(chǎn)生兩個值，即水平和垂直距離，圖像必須經(jīng)過其來移位以與先前圖像配準(zhǔn)。如果不存在噪聲或者可變性的其他源，則12個點的這個集合的每個點位于二維空間中的橢圓上。橢圓的主軸的大小與定義為眼睛的球鏡度成正比，主和次橢圓之間的大小的差與定義為眼睛的柱面度或散光成正比，以及橢圓相對與儀器的光軸垂直的水平線的角度定義為柱面或散光的角度。
[0076]白內(nèi)障是晶狀體的區(qū)域，其經(jīng)過損傷或者一生中的小損害的積聚喪失了其秩序，并且因此散射光。白內(nèi)障吸收經(jīng)過它們的光的一小部分，但是一般來說，吸收對視覺具有可忽略影響(例如，太陽鏡吸收光，而沒有顯著減損視覺)。認(rèn)為光的散射引起白內(nèi)障的有害影響。因此，為了測量和評估白內(nèi)障，需要測量它們散射光的度數(shù)。
[0077]圖6是可用來測量白內(nèi)障的裝置的示范實施例的示意圖。來自光源500(例如紅外或近紅外LED源)的光由510來準(zhǔn)直，使得光的一部分經(jīng)過分束器520，并且在光阱530中被捕獲，以及光的一部分從分束器520反射，并且入射在眼睛540上。那個光的一部分經(jīng)過瞳孔，以及眼睛的折射表面在視網(wǎng)膜上形成光源500的圖像。
[0078]從視網(wǎng)膜上的光源500的圖像所反射的光的一部分又經(jīng)過眼睛540連同進(jìn)入通路，經(jīng)過晶狀體、瞳孔和角膜。光的一部分經(jīng)過分束器520，以及透鏡550在圖像傳感器560上形成背光瞳孔的圖像。在示范實施例中，在圖像中，瞳孔可表現(xiàn)為暗背景上的清晰光盤。
[0079]如果晶狀體的小區(qū)域包含白內(nèi)障組織，則從視網(wǎng)膜傳遞到瞳孔的光的一部分經(jīng)過白內(nèi)障組織并且散射。因此，原本經(jīng)過透鏡550并且形成包含白內(nèi)障組織的瞳孔的區(qū)域的圖像的那個光的一部分而是可被散射并且錯過透鏡550。相應(yīng)地，瞳孔的那個區(qū)域的圖像可略微變暗。在示范實施例中，區(qū)域散射光越強(qiáng)，則圖像可更強(qiáng)地變暗。
[0080]圖7示出在捕獲和分析包含白內(nèi)障組織的患者的兩個眼睛的圖像之后的顯示屏幕的示范實施例。如所示，這些圖像中的密度是偽彩色的，也就是說，原始圖像中的各像素的暗度顯示為按照在圖像的右上所顯示的編碼的顏色。例如，在示范實施例中，在各圖像上繪制的中心圓可包圍直徑一毫米的瞳孔的中心區(qū)域，下一個較大圓可包圍中心2mm直徑區(qū)域等。各區(qū)域中的數(shù)值標(biāo)識作為百分比、對那個區(qū)域的散射量，其中100%是最大可能的散射。圖的右下部的表中的各眼睛的第一列只是相同百分比數(shù)的列表。各眼睛的百分比的第二列是第一列的百分比但是校正了 Stiles-Crawford效應(yīng)。具體來說，人眼中提供高分辨率視覺的光電傳感器稱作錐體。錐體具有相當(dāng)強(qiáng)的方向靈敏度，使得例如它們對經(jīng)過瞳孔中心的光比經(jīng)過擴(kuò)大瞳孔邊緣附近的光要敏感四倍。這種現(xiàn)象稱作Stiles-Crawford效應(yīng)。因此，在瞳孔的中心從白內(nèi)障區(qū)域所散射的光將比從瞳孔邊緣所散射的光具有更強(qiáng)的有害影響。
[0081]在示范實施例中，這些百分比可按照如下方式來計算。首先，可假定瞳孔的圖像中的最亮區(qū)域表示沒有白內(nèi)障組織的晶狀體的區(qū)域。這個區(qū)域可被指配百分比零。然后可假定，如果給定區(qū)域中的散射與可能的情況同樣強(qiáng)，則圖像中的對應(yīng)區(qū)域具有零亮度。零與最大數(shù)之間的所有亮度則被指配線性標(biāo)度上的對應(yīng)百分比。
[0082]對于一些眼睛，那個過程中關(guān)于圖像中的最亮區(qū)域表示零散射的區(qū)域的假設(shè)可能不正確。實際上，它可能從未完全正確，因為甚至晶狀體的最清晰的每一個區(qū)域也可能散射部分光，以及在一些眼睛中，可能不存在不散射顯著光量的區(qū)域。為了校正這個假設(shè)(參見例如圖8)，執(zhí)行下列過程。首先，活動擋板570由電動機(jī)580移入光路中，以及在擋板處于阻止光進(jìn)入略多于瞳孔的一半時收集圖像，如圖8的左部所示。然后，移動擋板以阻止光進(jìn)入瞳孔的另一側(cè)，如圖8的右部所示，并且收集另一個圖像。最后，擋板從光路完全移開，并且系統(tǒng)如上所述運(yùn)轉(zhuǎn)。區(qū)域中標(biāo)記為“X”的點的圖像的亮度將具有取決于來自視網(wǎng)膜的光在那個點散射的強(qiáng)烈程度的值。在點“y”的亮度將具有取決于來自視網(wǎng)膜的光在那個點散射的強(qiáng)烈程度的值，但是其亮度也將通過從白內(nèi)障區(qū)域直接散射回傳感器的任何光來增加。
[0083]來自視網(wǎng)膜的光在晶狀體的散射在本文中稱作“前向散射”，而從晶狀體直接回到儀器的散射在本文中稱作“后向散射”。如果(假設(shè))晶狀體實際上產(chǎn)生零散射，則區(qū)域“X”和區(qū)域“y”的亮度是相同的。如果區(qū)域“y”的亮度比“X”要大，則超過的量與后向散射量成比例。
[0084]換言之，經(jīng)過外露(右)側(cè)進(jìn)入瞳孔的光在視網(wǎng)膜上形成小光源的圖像，光然后從整個瞳孔進(jìn)入并且在圖像傳感器上形成圖像。形成瞳孔左側(cè)的圖像的光由從視網(wǎng)膜所散射的光組成。形成瞳孔右側(cè)的圖像的光還包含從視網(wǎng)膜所散射的光，但是另外，如果瞳孔右側(cè)后面存在白內(nèi)障組織，則其圖像包含直接從白內(nèi)障組織所散射的光。也就是說，形成瞳孔右側(cè)的圖像的光是來自視網(wǎng)膜的光和來自白內(nèi)障的光的總和。類似地，在移動擋板以阻擋照射瞳孔右側(cè)的光時，左側(cè)的圖像包含來自視網(wǎng)膜以及來自瞳孔左側(cè)上的任何白內(nèi)障組織的光。
[0085]利用三個瞳孔圖像(一個沒有阻擋器，兩個具有阻擋器)，瞳孔基本上全部采用僅來自視網(wǎng)膜的光一 Ir(x，y)—以及還有從任何白內(nèi)障組織直接散射的光一 IC(x，y)來成像。新圖像或映射能夠構(gòu)造成使得點(1，7)被給予值^=1<:(1，7)-11'(1，7)。在(1，7)點的值￥是從白內(nèi)障組織直接散射到圖像傳感器、即所謂的后向散射的光的強(qiáng)度的量度。換言之，為了計算在瞳孔的點的后向散射量，當(dāng)沒有直接照射那個點時的值從直接照射該點時的值中減去。
[0086]這個過程產(chǎn)生在整個瞳孔的點的后向散射的強(qiáng)度的映射。但是，正是在每個點的透鏡所散射的光照射視網(wǎng)膜，并且引起視覺的降級。幸虧在散射介質(zhì)中的任何點朝視網(wǎng)膜的散射強(qiáng)度與在同一點的后向散射的強(qiáng)度極大地相互關(guān)連。因此，上述后向散射的映射還提供損害視覺的散射的映射。
[0087]雖然本文示出和描述了示范實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會清楚地知道，這類實施例僅作為舉例來提供。以下權(quán)利要求書用于限定本發(fā)明的范圍，從而涵蓋這些權(quán)利要求及其等效體中的方法和結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1.用于拍攝眼底的眼底照相裝置，所述眼底照相裝置包括: 多個光源，具有不同頻率，用于照射所述眼底； 多個固定燈，配置成將所述眼底定位在變化位置中； 成像傳感器；以及 至少一個處理器，配置成引起所述多個光源和所述多個固定燈按照預(yù)定模式照射，以得到所述眼底的多個窄帶圖像，并且操縱所述所產(chǎn)生窄帶圖像并且將其拼接為合成彩色圖像。2.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，所述預(yù)定模式是采用所述多個固定燈的對應(yīng)固定燈來依次照射所述多個光源其中之一，直至對光源和固定燈的基本上全部組合得到至少一個圖像。3.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，所述窄帶圖像是立體圖像。4.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，所述多個光源包括IRLED、紅色LED和綠色LED。5.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置包括七個固定燈。6.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，所述處理器配置成基本上實時地分析所述窄帶圖像，以確定是否要求替換圖像。7.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，至少部分通過計算圖像中的像素矩陣的像素的方差，并且比較與相鄰圖像的互相關(guān)以確定重疊，來執(zhí)行所述圖像拼接。8.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，所述成像傳感器具有小于25度的視場。9.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置配置成通過量化所述晶狀體中的光散射量來檢測白內(nèi)障。10.如權(quán)利要求9所述的眼底照相裝置，還包括擋板，其從所述擋板覆蓋超過所述瞳孔的第一半的位置到所述擋板覆蓋超過所述瞳孔的第二半的位置并且然后到所述擋板從所述光路完全移開以使所述至少一個處理器能夠區(qū)分后向散射與前向散射的位置是活動的。11.如權(quán)利要求1所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置配置成執(zhí)行自動屈光。12.用于拍攝眼底的眼底照相裝置，所述眼底照相裝置包括: 光路； 至少一個成像傳感器； 包括IR光源、紅色光源和綠色光源的組合件，其中所述組合件配置成沿至少一個軸是活動的，以便與所述光路是單獨可對齊的，以得到所述眼底的圖像； 多個固定燈，配置成將所述眼底定位在因眼睛改變凝視方向引起的變化位置中； 處理器，配置成控制所述眼底照相裝置，使得在操作期間，所述眼底照相裝置通過下列步驟自動得到所述眼底的合成圖像: 以所述照相裝置的光軸來定向所述IR光源； 依次照射所述多個固定燈； 得到與所述多個固定燈對應(yīng)的所述眼底的窄帶圖像； 以所述光軸來定向所述紅色光源； 依次照射所述多個固定燈； 得到與所述多個固定燈對應(yīng)的所述眼底的窄帶圖像； 以所述光軸來定向所述綠色光源； 依次照射所述多個固定燈； 得到與所述多個固定燈對應(yīng)的所述眼底的窄帶圖像； 將所述所產(chǎn)生窄帶圖像拼接為所述眼底的合成圖像。13.用于拍攝眼底的眼底照相裝置，所述眼底照相裝置包括: 光路； 至少一個成像傳感器； 包括IR光源、紅色光源和綠色光源的組合件，其中所述組合件配置成沿至少一個軸是活動的，以便與所述光路是單獨可對齊的，以得到所述眼底的圖像； 多個固定燈，配置成將所述眼底定位在因眼睛改變凝視方向引起的變化位置中； 處理器，配置成控制所述眼底照相裝置，使得在操作期間，所述眼底照相裝置通過下列步驟自動得到所述眼底的合成圖像: 照射所述多個固定燈的第一固定燈； 依次以所述光軸來定向所述IR光源、所述紅色光源和所述綠色光源； 得到與所述IR光源、所述紅色光源和所述綠色光源的每個對應(yīng)的所述眼底的至少一個窄帶圖像； 照射所述多個固定燈的下一個固定燈； 依次以所述光軸來定向所述IR光源、所述紅色光源和所述綠色光源； 得到與所述IR光源、所述紅色光源和所述綠色光源的每個對應(yīng)的所述眼底的至少一個窄帶圖像； 將所述所產(chǎn)生窄帶圖像拼接為所述眼底的合成圖像。14.如權(quán)利要求13所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置配置成通過下列步驟來測量蒼白區(qū): 選擇所述合成圖像的場； 對于所述場中的所述多個像素的每個，將蒼白區(qū)計算為(R_G)/(R+G); 其中R是在所述光軸由所述紅色光源或IR光源來照射的同時所得到的特定像素的值，并且G是在所述光軸由所述綠色光源來照射的同時所得到的對應(yīng)像素的值;以及顯示作為偽彩色圖像的所述所產(chǎn)生圖像。15.如權(quán)利要求13所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置配置成通過下列步驟測量視神經(jīng)乳頭的3維形狀的變化: 選擇包括所述視神經(jīng)乳頭的所述合成圖像的場； 對于所述場中的所述多個像素的每個，將蒼白區(qū)計算為(R_G)/(R+G); 其中R是在所述光軸由所述紅色光源或IR光源來照射的同時所得到的特定像素的值，并且G是在所述光軸由所述綠色光源來照射的同時所得到的對應(yīng)像素的值;以及 確定作為所述圖像的所述部分的視神經(jīng)乳頭的輪廓，其中所述蒼白區(qū)從小于預(yù)定閾值轉(zhuǎn)變成大于預(yù)定閾值;以及 顯示所述圖像的所述所產(chǎn)生輪廓部分。16.如權(quán)利要求13所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置配置成通過下列步驟來測量黃斑色素密度: 識別在IR照射下包括所述黃斑的第一圖像； 識別在綠色照射下包括所述黃斑的第二圖像； 對所述圖像中的各像素計算所述紅外圖像的所述強(qiáng)度除以所述綠色圖像的所述強(qiáng)度；以及 顯示作為偽彩色圖像映射的所述所產(chǎn)生比率。17.用于拍攝眼底的眼底照相裝置，所述眼底照相裝置包括: 多個光源，具有不同頻率，用于照射所述眼底； 多個固定燈，配置成將所述眼底定位在變化位置中； 成像傳感器；以及 至少一個處理器，配置成引起所述多個光源和所述多個固定燈按照預(yù)定模式照射，以得到所述眼底的多個窄帶圖像。18.如權(quán)利要求17所述的眼底，其中，所述預(yù)定模式是采用所述多個固定燈的對應(yīng)固定燈來依次照射所述多個光源其中之一，直至對光源和固定燈的基本上全部組合得到至少一個圖像。19.如權(quán)利要求17所述的眼底照相裝置，其中，所述窄帶圖像是立體圖像。20.如權(quán)利要求17所述的眼底照相裝置，其中，所述多個光源包括IRLED、紅色LED和綠色 LED。21.如權(quán)利要求17所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置包括七個固定燈。22.如權(quán)利要求17所述的眼底照相裝置，其中，所述處理器配置成基本上實時地分析所述窄帶圖像，以確定是否要求替換圖像。23.如權(quán)利要求17所述的眼底照相裝置，其中，至少部分通過計算圖像中的像素矩陣的像素的方差，并且比較與相鄰圖像的互相關(guān)以確定重疊，來執(zhí)行所述圖像拼接。24.如權(quán)利要求17所述的眼底照相裝置，其中，所述成像傳感器具有小于25度的視場。25.如權(quán)利要求17所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置配置成通過量化所述晶狀體中的光散射量來檢測白內(nèi)障。26.如權(quán)利要求25所述的眼底照相裝置，還包括擋板，其從所述擋板覆蓋超過所述瞳孔的第一半的位置到所述擋板覆蓋超過所述瞳孔的第二半的位置并且然后到所述擋板從所述光路完全移開以使所述至少一個處理器能夠區(qū)分后向散射與前向散射的位置是活動的。27.如權(quán)利要求17所述的眼底照相裝置，其中，所述眼底照相裝置配置成執(zhí)行自動屈光。28.如權(quán)利要求17-27中的任一項所述的眼底照相裝置，其中，所述至少一個處理器配置成操縱所述所產(chǎn)生窄帶圖像并且將其拼接為合成彩色圖像。
【文檔編號】A61B3/14GK106061367SQ201480061022
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年9月5日
【發(fā)明人】湯姆·N·科恩斯維特, 保羅·彼得森, 肯尼思·W·查普曼, 弗蘭克·喬治·埃文斯
【申請人】華柏恩視覺診斷公司