专利名称：扫描检眼镜的改进或与其相关的改进的制作方法
扫描^全眼镜的改进或与其相关的改进
本发明涉及用于扫描人的视网膜的扫描检眼镜以及扫描眼睛的视网 膜的方法。
在申请人的0730428号欧洲专利中描述了一种用于扫描人的视网膜的 超宽视野扫描检眼镜。
系统包括
1. 慢速扫描元件；
2. 快速扫描元件；
3. 椭球主镜；以及
4. 扫描补偿器。
慢速扫描元件在第一方向上提供入射激光束的扫描运动。快速扫描元 件在垂直于第一方向的第二方向上提供入射激光束的扫描运动。
快速扫描元件定位在椭球主镜的第一焦点处，而受验者的瞳孔定位在 椭球主镜的第二焦点。因此，从镜的第一焦点发射的光被反射而通过镜的 第二焦点，并因此通过受验者的瞳孔。
由于明点源或虚点源(apparent or virtual point source )，系统允i午S见网 膜的超宽视网膜图像的获得。系统允许通过2mm的未扩大的瞳孔进行120 度的外部扫描。
然而，为了允许激光束的传输，发现有必要对上述的系统进行修改。 所述的修改在上面提及的组件中的每个之间提供侧向间隔，并对输入激光 束应用"倾斜(tilt)"。
发现此修改过的系统运行良好，在相当大的扫描角内有效地传输光。 然而，倾斜的输入光束的结果是在视网膜上的扫描具有作为场位置(field
6position)的函数而变化的"剪切(shear)"分量。尽管此剪切变形不影响 诊断病理的能力，但其确实影响最初的知觉以及测量视网膜图像中一致的 尺寸的能力。
本发明的目标是提供一种改进的扫描检眼镜，其消除或减轻上面提到 的一个或多个缺点。
根据本发明的第 一方面，提供了 一种用于扫描眼睛的视网膜的扫描检 目艮镜，所述扫描检眼镜包括
准直光源；
第一扫描元件；
第二扫描元件；
扫描补偿装置；
其中所述准直光源、所述第一扫描元件和第二扫描元件以及所述扫描 补偿装置结合，以从明点源提供二维准直光扫描；以及
所述扫描检眼镜还包括扫描传输装置，其中所述扫描传输装置具有两 个焦点，且所述明点源设置在所述扫描传输装置的第一焦点处，而眼睛被 调节在所述扫描传输装置的第二焦点处，以及其中所述扫描传输装置将所 述二维准直光扫描从所述明点源传输到眼睛中，
其中所述第二扫描元件的旋转轴实质上与连接所述扫描传输装置的 所述两个焦点的直线平纟于，以及
其中，在从所述明点源提供所述二维准直光扫描时，所述扫描补偿装 置产生一维准直光扫描，而连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述 直线实质上位于由所述扫描补偿装置产生的所述一维准直光扫描所限定 的平面上。
第二扫描元件的旋转轴可在连接扫描传输装置的两个焦点的直线的 大约5°内。第二扫描元件的旋转轴可在连接扫描传输装置的两个焦点的 直线的大约2°内。第二扫描元件的旋转轴与连接扫描传输装置的两个焦 点的直线可具有取决于扫描检眼镜的一个或多个组件的选定的偏心率的平行度。第二扫描元件的旋转轴与连接扫描传输装置的两个焦点的直线可 具有由扫描检眼镜的使用者根据检眼镜产生的视网膜图像中的剪切的可 接受的程度而确定的平行度。
连接扫描传输装置的两个焦点的直线可在由扫描补偿装置产生的一维 准直光扫描所限定的平面的大约5°内。连接扫描传输装置的两个焦点的直 线可在由扫描补偿装置产生的一维准直光扫描所限定的平面的大约2°内。 连接扫描传输装置的两个焦点的直线与由扫描补偿装置产生的一维准直 光扫描所限定的平面可具有取决于扫描检眼镜的一个或多个组件的选定 的偏心率的重合度。连接扫描传输装置的两个焦点的直线与由扫描补偿装 置产生的一维准直光扫描所限定的平面可具有由扫描检眼镜的使用者根 据检眼镜产生的视网膜图像中的剪切的可接受的程度而确定的重合度。
扫描补偿装置可包括椭圓镜(elliptical mirror)。扫描补偿装置可包括 非球面镜(aspherical mirror )。扫描补偿装置可包括椭球面镜(ellipsoidal mirror )。扫描补偿装置可包括一对抛物线形反射镜(parabola mirror )。扫 描补偿装置可包括一对抛物面镜(paraboloidal mirror )。
扫描传输装置可包括椭圓镜。扫描传输装置可包括非球面镜。扫描传 输装置可包括椭球面镜。扫描传输装置可包括一对抛物线形反射镜。扫描 传输装置可包括一对抛物面镜。
扫描补偿装置可包括两个焦点。扫描补偿装置的一个焦点可与扫描传 输装置的一个焦点重合。
第一扫描元件可包括旋转机构。第一扫描元件可包括旋转多角镜 (rotating polygon mirror )。
第 一扫描元件可包括振动机构。
第二扫描元件可包括振动机构。
第二扫描元件可包括振动平面镜。
第二扫描元件可包括旋转机构。第二扫描元件可包括旋转平面镜。 准直光源可包括激光源。准直光源可包括发光二极管。扫描检眼镜可能够产生对眼睛的视网膜的高达150度的扫描，例如120 度、110度、90度、60度、40度的扫描，上述度数是在眼睛的瞳孔位置 (pupillarypoint)处测得的。扫描检眼镜可能够通过眼睛的2mm未扩大的 瞳孔来产生眼睛的视网膜的这种扫描。
根据本发明的第二方面，提供了一种扫描眼睛的视网膜的方法，所述 方法包括步骤
提供准直光源、第一扫描元件、第二扫描元件和扫描补偿装置；
结合地使用所述准直光源、所述第 一扫描元件和第二扫描元件以及所 述扫描补偿装置，以从明点源提供二维准直光扫描；
4是供具有两个焦点的扫描传输装置；
定位所述第二扫描元件，使得其旋转轴实质上与连接所述扫描传输装 置的所述两个焦点的直线平行；
在所述扫描传输装置的第一焦点处设置所述明点源，而将眼睛调节在 所述扫描传输装置的第二焦点处；
使用所述扫描传输装置以将所述二维准直光扫描从所述明点源传输 到眼睛，
其中在从所述明点源提供所述二维准直光扫描时，所述扫描补偿装置 产生一维准直光扫描，而连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述直
线实质上位于由所述扫描补偿装置产生的所述一维准直光扫描所限定的 平面上。
现仅通过例子参考附图来描述本发明的实施方式，其中
图1是根据本发明的扫描检眼镜的扫描补偿装置以及扫描传输装置的 光学示意图，其显示了从准直光源到受验者的眼睛的入射路径。
扫描检眼镜能够产生在瞠孔位置测量的通过2mm的未扩大的瞳孔的 120度的扫描。其他的扫描角度也是可能的。
参考图1，扫描检眼镜10包括准直光源、第一扫描元件14、第二扫 描元件16、扫描补偿装置18以及扫描传输装置20，所述准直光源是产生激光束13的激光器12。
第一扫描元件14是高速旋转多角镜，而第二扫描元件16是低速振动 平面镜。多角镜14和振动平面镜16设置为产生以激光束13的光栅扫描 模式的形式的二维准直光扫描。多角镜14具有多个面，并提供多个第一 一维准直光扫描，其在本发明的此实施方式中包括激光束13的垂直一维 扫描。对于每个多角镜旋转，多角镜14的各面产生光栅扫描模式的垂直 扫描分量。
图1示出了在由多角镜14的一个面产生的垂直一维扫描中，当旋转 所述面时激光束13的路径。路径A是在旋转开始时，从多角镜14反射的 激光束的一个例子；路径B是在旋转的中点，从多角镜14反射的激光束 的一个例子；而路径C是在旋转结束时，从多角镜14反射的激光束的一 个例子。
振动平面镜16提供第二一维准直光扫描，其在本发明的此实施方式 中包括激光束13的水平一维扫描。这产生光栅扫描;f莫式的水平扫描分量。 因此多角镜14和振动平面镜16 —起产生以光栅扫描模式的形式的二维准 直光扫描。
扫描补偿装置18有两个焦点。在此描述的实施方式中，扫描补偿装 置是椭球面镜，且纟皮称为狭缝镜(slit mirror)。然而，应该认识到，扫描 补偿装置18可具有备选形式。多角镜14定位在狭缝镜18的第一焦点， 而振动平面镜16定位在狭缝镜18的第二焦点。
扫描传输装置20是以椭球面镜形式的非球面镜，且被称为主镜。主 镜20有两个焦点。振动平面镜16还定位在主镜20的第一焦点。受验者 的眼睛22定位在主镜20的第二焦点。
因此激光束13经由多角镜14、狭缝镜18、振动平面镜16及主镜20 被传送至受验者的眼睛22。多角镜14、狭缝镜18、和振动平面镜16结合， 以从明点源提供以光栅扫描模式的形式的二维准直光扫描。这从振动平面 镜16通过主镜20耦合到受验者的眼睛22。
从受验者的眼睛22的视网膜反射的光束通过扫描检眼镜而被传送回来，并用以产生受验者的视网膜的图像。
扫描补偿装置18在扫描检眼镜10中起到许多功能。
扫描补偿装置18的第一功能是激光束13从多角镜14到振动平面镜 16的扫描传输的功能。扫描补偿装置18提供点到点的传输，而不引入任 何将导致激光束13不能通过受验者眼睛的瞳孔进入的平移分量。因而激 光束13看上去是来自明点源。
因为多角镜14定位在狭缝镜18的第一焦点，所以来自多角镜14的 光将始终被反射而通过狭缝镜18的第二焦点，而与光从多角镜14偏转到 狭缝镜18上的角无关。这样的效果是激光束13的光栅扫描模式不被破坏 地通过受验者眼睛22的瞳孔而被传送。这允许视网膜的超宽视网膜图像 的获得。
扫描补偿装置18的第二功能是扫描角度放大器的功能。超宽视野激 光扫描检眼镜的固有的问题是，在所要求的角度范围内产生光栅扫描模式 时，很难获得激光束的快速偏转。通常用来产生光栅扫描模式的"快速" 部分的元件一般是旋转多角镜。例如，6面多角镜显然可产生]20度光学 扫描。然而，如果对于可接受的图像采集率，扫描足够快，则多角镜需要 以极高的速度旋转。这从多角镜扫描系统要求无法实现的高性能。
为了产生约120度的扫描，可使用具有16个面的多角镜。每个面旋 转产生22.5度的"机械"扫描及45度的"光学"扫描。这样的多角镜可 与提供扫描角度放大的扫描补偿装置一起使用。此系统允许多角镜的旋转 速度降低，同时仍以可接受的速率产生大角度的光栅扫描模式。
在本发明的实施方式中，多角镜14包括16面。每个面产生激光束13 的一维扫描，包括激光光线的"扇形"。这些光线传播到狭缝镜18。光线 随后被引导至聚焦在振动平面镜16处。根据狭缝镜18的偏心率，将有扫 描角度放大。例如，为了获得约120度的扫描角度，由狭缝镜18提供的 扫描角度放大应约为输入角度的三倍，即约为3x45度。
扫描补偿装置18的第三功能是其还对激光束13整形，提供对由主镜 20引入的象差的静态预先补偿。这改善了由扫描检眼镜10产生的视网膜
ii图像的分辨率。进一步地，当狭缝镜扫描补偿装置18是椭球面镜时，可 减少象散，而不需另外的柱面透镜。
狭缝镜18与主镜20的偏心率的合宜的匹配将提供与理想的扫描线性 良性的偏差。对称的偏差，作为与眼睛的光轴所成角度的函数，允许在软 件中简单补偿对视网膜的距离测量，及足够直观的视网膜显示图像。
在本发明中，扫描检眼镜10的组件设置为使得振动平面镜16的旋转 轴实质上与连接主镜20的两个焦点的直线24平行。此外，在从明点源提 供二维准直光扫描时，多角镜14产生入射在狭缝镜扫描补偿装置18上的 一维扫描。因此狭缝镜18也产生一维扫描。扫描检眼镜10的组件设置为 使得连接主镜20的两个焦点的直线24实质上位于由狭缝镜18产生的一 维扫描所限定的平面上。组件这样的布置提供了许多优点。
使振动平面镜16的旋转轴实质上与连接主镜20的两个焦点的直线24 平行，以及使直线24实质上位于由狭缝镜18产生的一维扫描所限定的平 面上的主要优点在于，受验者的视网膜的扫描的图像不具有或具有减小的 "剪切"分量。这是因为扫描检眼镜10的组件的布置消除了向输入激光 束13提供"倾斜"的需要，因而提高了二维扫描的水平分量和垂直分量 与连接主镜20的两个焦点的直线24之间的正交性。
因此，有可能测量视网膜图像内的一致的尺寸，从而有利于更简单地 量化在这些图像中的特征尺寸。
本发明的扫描纟全眼镜的组件的布置的另一个优点在于，有可能控制由 狭缝镜18提供的扫描角度放大的量。这可通过选择狭缝镜18中对来自多 角镜14的激光束13进行扫描的适当部分来实现。
选择狭缝镜18的适当的部分可以通过改变激光束13对多角镜14的 入射角度来实现，或通过相对于主镜20旋转狭缝镜18来实现。例如，图 1示出了狭缝镜18的两个焦点与主镜20的两个焦点旋转地偏移的情况， 即，多角镜14不与主镜20的两个焦点共线。改变狭缝镜18的旋转的量 影响狭缝镜18的部分以及所获得的扫描角度放大。因此，扫描角度放大 可被控制。随后可相应地选择多角镜14上需要的面的数量。这对多角镜
1214提供了一定程度的灵活性。
还可能通过使用具有合适的偏心率的狭缝镜来改变扫描角度放大。
本发明的扫描检眼镜10的组件的布置的另一优点在于，因为扫描检 眼镜的所有组件都能够位于单一的平面内，所以简化了检眼镜10的制造， 这减少了制造时间和成本。而且，这种布置在受验者的头部相对于检眼镜 10的定位方面允许有更大的灵活性。
另一个优点在于，与先前的检眼镜相比，本发明的扫描检眼镜中包含 的组件的数量可以减少。这增加了本发明的检眼镜光学亮度，这在获得视 网膜图像时是很重要的。
因此本发明的扫描激光检眼镜10消除或减轻了先前建议的缺点。
可对上述扫描检眼镜进行修改和改进，而不偏离本发明的范围。例如，
尽管狭缝镜扫描补偿装置18在上面被描述为具有两个焦点的椭球面镜，
但应该认识到，扫描补偿装置可以采用其他的形式。例如，扫描补偿装置
可以包括椭圆镜， 一对抛物线形镜(parabolic mirror)、 一对抛物面镜或这 些组件中的任何组件的组合。由这些组件布置中的任一个提供的共同的技 术特征在于，扫描补偿装置包括两个焦点并产生一维准直光扫描。
在扫描补偿装置中使用椭圓组件的情况中，可能还有必要提供光束补 偿元件，例如柱面透镜。
进一步地，尽管扫描检眼镜10的上述布置具有定位在狭缝镜18的第 一焦点的多角镜14以及定位在狭缝镜18的第二焦点的振动平面镜16，但 应该认识到，可以交换多角镜14与振动平面镜16的位置，而不影响检眼 镜10的操作。
此外，尽管第二扫描元件已在上面被描述为振动平面镜16，但应该认 识到，该元件可以是旋转平面镜。
此外，尽管多角镜14已在上面被描述为提供激光束13的垂直扫描， 以及振动平面镜16提供水平扫描，但应该认识到，可以交换这两个元件 的旋转轴及振动轴，以使得多角镜14提供激光束13的水平扫描，而振动 平面镜16提供垂直扫描。
13另外，尽管本发明的以上实施方式已被描述为提供了 120度的光学扫 描，但应该认识到，检眼镜10可配置为提供更小或更大的光学扫描的角 度。如上所述，这可以例如通过改变对激光束13被扫描过的狭缝镜18的 部分的选择而实现。
此外，尽管检眼镜10的组件已在图1中^t示为相互一致地垂直地摆 放，但应该认识到，可绕振动平面镜16的旋转轴一起旋转激光器12、多 角镜14和狭缝镜18，而不影响检眼镜10的操作。也就是，不管上面提到 的组件的方位如何，只要连接主镜20的两个焦点的直线24实质上位于狭 缝镜18产生的一维扫描所限定的平面上，检眼镜10就将产生改善的视网 膜图像。
此外，尽管准直光源已在上面被描述为激光器12，但应该认识到，准 直光源可以是发光二极管。
权利要求
1. 一种用于扫描眼睛的视网膜的扫描检眼镜，所述扫描检眼镜包括准直光源；第一扫描元件；第二扫描元件；扫描补偿装置；其中所述准直光源、所述第一扫描元件和第二扫描元件以及所述扫描补偿装置结合，以从明点源提供二维准直光扫描；以及所述扫描检眼镜还包括扫描传输装置，其中所述扫描传输装置具有两个焦点，且所述明点源被设置在所述扫描传输装置的第一焦点处，而眼睛被调节在所述扫描传输装置的第二焦点处，以及其中所述扫描传输装置将所述二维准直光扫描从所述明点源传输到眼睛中，其中所述第二扫描元件的旋转轴实质上与连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的直线平行，以及其中，在从所述明点源提供所述二维准直光扫描时，所述扫描补偿装置产生一维准直光扫描，而连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述直线实质上位于由所述扫描补偿装置产生的所述一维准直光扫描所限定的平面上。
2. 如权利要求1所迷的扫描检眼镜，其中所迷第二扫描元件的所述 旋转轴在连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述直线的大约5° 内。
3. 如权利要求2所述的扫描检眼镜，其中所述第二扫描元件的所述 旋转轴在连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述直线的大约2° 内。
4. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述第二扫描元件的所述旋转轴与连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述直线具有 取决于所述扫描检眼镜的一个或多个组件的选定的偏心率的平行度。
5. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述第二扫描元件 的所述旋转轴与连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述直线具有 由所述扫描检眼镜的使用者根据所述检眼镜产生的视网膜图像中的剪切 的可接受的程度而确定的平行度。
6. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中连接所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述直线在由所述扫描补偿装置产生的所述一维准直光扫描所限定的平面的大约5°内。
7. 如权利要求6所述的扫描检眼镜，其中连接所述扫描传输装置的 所述两个焦点的所述直线在由所述扫描补偿装置产生的所述一维准直光 扫描所限定的平面的大约2。内。
8. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中连接所述扫描传输 装置的所述两个焦点的所述直线与由所述扫描补偿装置产生的所述一维 准直光扫描所限定的平面具有取决于所述扫描检眼镜的一个或多个组件 的选定的偏心率的重合度。
9. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中连接所述扫描传输 装置的所述两个焦点的所述直线与由所述扫描补偿装置产生的所述一维 准直光扫描所限定的平面具有由所述扫描检眼镜的使用者根据所述检眼 镜产生的视网膜图像中的剪切的可接受的程度而确定的重合度。
10. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述扫描补偿装置 包括椭圆镜。
11. 如权利要求10所述的扫描检眼镜，其中所述扫描补偿装置包括非 球面镜。
12. 如权利要求11所述的扫描检眼镜，其中所述扫描补偿装置包括椭 球面镜。
13. 如权利要求1至9中任何权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述 扫描补偿装置包括一对抛物线形反射镜。
14. 如权利要求1至9中任何权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述 扫描补偿装置包括一对抛物面镜。
15. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述扫描传输装置包括椭圓镜。
16. 如权利要求15所述的扫描检眼镜，其中所述扫描传输装置包括 非J求面4竟。
17. 如权利要求16所述的扫描检眼镜，其中所述扫描传输装置包括 椭J求面4竟。 '
18. 如权利要求1至14中任何权利要求所述的扫描检眼镜，其中所 述扫描传输装置包括一对抛物线形反射镜。
19. 如权利要求1至14中任何权利要求所述的扫描检眼镜，其中所 述扫描传输装置包括一对抛物面镜。
20. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述扫描补偿装置 包^舌两个焦点。
21. 如权利要求20所述的扫描检眼镜，其中所述扫描补偿装置的一 个焦点与所述扫描传输装置的一个焦点重合。
22. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述第一扫描元件 包括旋转机构。
23. 如权利要求22所述的扫描检眼镜，其中所述第一扫描元件包括 旋转多角镜。
24. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述第二扫描元件 包括4展动一几构。
25. 如权利要求24所述的扫描检眼镜，其中所述第二扫描元件包括 振动平面镜。
26. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其中所述准直光源包括 激光源。
27. 如任何前述权利要求所述的扫描检眼镜，其能够产生对眼睛的视网膜的高达150度的扫描，所述150度是在眼晴的瞳孔位置处测得的。
28. 如权利要求27所述的扫描检眼镜，其能够产生对眼睛的视网膜 的120度的扫描，所述120度是在眼睛的瞳孔位置处测得的。
29. —种扫描眼睛的视网膜的方法，所述方法包括步骤提供准直光源、第一扫描元件、第二扫描元件和扫描补偿装置；结合地使用所述准直光源、所述第一扫描元件和所述第二扫描元件以 及所述扫描补偿装置，以从明点源提供二维准直光扫描；提供具有两个焦点的扫描传输装置；定位所述第二扫描元件，使得所述第二扫描元件的旋转轴实质上与连 接所述扫描传输装置的所述两个焦点的直线平行；在所述扫描传输装置的第一焦点处设置所述明点源，而将眼睛调节在 所述扫描传输装置的第二焦点处；使用所迷扫描传输装置以将所述二维准直光扫描从所述明点源传输 到眼睛，其中在从所述明点源提供所述二维准直光扫描时，所述扫描补偿装置 产生一维准直光扫描，而连^t妄所述扫描传输装置的所述两个焦点的所述直 线实质上位于由所述扫描补偿装置产生的所述一维准直光扫描所限定的 平面上。
全文摘要
提供了用于扫描眼睛的视网膜的扫描检眼镜(10)以及方法，所述扫描检眼镜包括准直光源(12)、第一扫描元件(14)、第二扫描元件(16)、扫描补偿装置(18)，其中所述准直光源、第一扫描元件和第二扫描元件以及扫描补偿装置结合，以从明点源提供二维准直光扫描，以及扫描检眼镜还包括扫描传输装置(20)，其中扫描传输装置具有两个焦点，明点源被设置在扫描传输装置的第一焦点处，而眼睛(22)被调节在扫描传输装置的第二焦点处。
文档编号A61B3/12GK101489468SQ200780026610
公开日2009年7月22日 申请日期2007年6月13日 优先权日2006年7月15日
发明者大卫·约翰·凯恩斯, 罗伯特·巴奈特·亨德森 申请人:奥普托斯股份有限公司