專利名稱：在視網(wǎng)膜掃描中或關(guān)于視網(wǎng)膜掃描的改進(jìn)的制作方法
在視網(wǎng)膜掃描中或關(guān)于視網(wǎng)膜掃描的改進(jìn)
本發(fā)明涉及產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像的方法及其 裝置。
眼底照相機(jī)和掃描檢眼鏡獲得眼睛的視網(wǎng)膜的兩維圖像。這些成像系 統(tǒng)將視網(wǎng)膜的彎曲球面投影在兩維圖像上。
雖然從這些系統(tǒng)獲得的圖像具有高的質(zhì)量，但它們被限制，因?yàn)樗鼈?只顯示在眼睛的中央軸線周圍的視網(wǎng)膜的精確圖像。在外圍視網(wǎng)膜周圍的 成像區(qū)域被傾斜到這樣的程度，使得獲得有意義的圖像很難。
對(duì)于疾病診斷和監(jiān)控來說觀察視網(wǎng)膜特征的真實(shí)尺寸很重要。例如， 眼科醫(yī)師可能希望估計(jì)癌癥腫瘤的大小，并可能希望監(jiān)控其生長。這難以 使用視網(wǎng)膜的兩維圖像來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是提供產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的三維圖像的方法和用于實(shí) 現(xiàn)其的裝置，該方法和裝置消除或減輕了上面提到的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分
的三維圖像的方法，其包括以下步驟
獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的兩維寬場(chǎng)圖像；
確定所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維形狀；
使用所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維形狀來修正所述兩維圖像，以 產(chǎn)生所述4見網(wǎng)膜的所述部分的三維圖像。
獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像的步驟可包括接收 以前記錄的所述視網(wǎng)膜的所述部分的圖像。獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像的步驟可包括使用
準(zhǔn)直光(collimatedlight)掃描所述視網(wǎng)膜的所述部分。
優(yōu)選地,通過將所述圖像的一部分映射到所述^L網(wǎng)膜的所述部分的所 述三維形狀來修正所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像，以產(chǎn)生所 述視網(wǎng)膜的所述部分的所述三維圖像。
優(yōu)選地，使用所述準(zhǔn)直光掃描所述視網(wǎng)膜的所述部分包括
提供所述準(zhǔn)直光的源、第一掃描元件、第二掃描元件和掃描補(bǔ)償
器；
結(jié)合地使用所述準(zhǔn)直光的實(shí)施源、所述第一掃描元件、所述第二 掃描元件和所述掃描補(bǔ)償器來提供來自明點(diǎn)源的兩維準(zhǔn)直光掃描；
提供具有兩個(gè)焦點(diǎn)的掃描傳遞設(shè)備(scan transfer device);
在所述掃描傳遞設(shè)備的第一焦點(diǎn)處設(shè)置所述明點(diǎn)源，并將所述眼 睛安排在所述掃描傳遞設(shè)備的第二焦點(diǎn)處；以及
使用所述掃描傳遞設(shè)備來將所述兩維準(zhǔn)直光掃描從所述明點(diǎn)源 傳遞到所述眼睛，以獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像。
優(yōu)選地，確定所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述三維形狀的步驟包括步
驟
給所述視網(wǎng)膜的整體指定形狀；
識(shí)別所述視網(wǎng)膜的所述部分相對(duì)于所述碎見網(wǎng)膜的所述整體的位
置；以及
使用所述指定的形狀和所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述位置來確 定所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述三維形狀。
優(yōu)選地，給所述視網(wǎng)膜的所述整體指定形狀的步驟包括選擇近似于眼 睛的形狀的一般形狀。
優(yōu)選地，給所述視網(wǎng)膜的所述整體指定形狀的步驟包括測(cè)量所述視網(wǎng) 膜的至少 一個(gè)參數(shù),使用所述至少 一個(gè)參數(shù)來修正所述一般形狀以荻得所 述眼睛的所述視網(wǎng)膜的所述整體的特定形狀，并給所述視網(wǎng)膜的所述整體指定所述特定形狀。
優(yōu)選地，所述一般形狀是橢圓體，且所述參數(shù)可包括所述視網(wǎng)膜的所 述整體的長軸或短軸。
優(yōu)選地，識(shí)別所述^f見網(wǎng)膜的所述部分相對(duì)于所述^L網(wǎng)膜的所述整體的 所述位置的步驟包括
確定用于獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像的所 述準(zhǔn)直光的路徑；以及
計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑與所述視網(wǎng)膜的所述整體的所述特 定形狀的交點(diǎn)的位置。
優(yōu)選地，計(jì)算所迷準(zhǔn)直光的所述路徑與所述^L網(wǎng)膜的所述整體的所述
特定形狀的交點(diǎn)的位置的步驟包括進(jìn)一 步的步驟確定所述^見網(wǎng)膜的所述 整體相對(duì)于所述視網(wǎng)膜的所述整體的理想位置的位置。
優(yōu)選地，確定所迷準(zhǔn)直光的所述路徑的步驟包括計(jì)算所述準(zhǔn)直光從準(zhǔn) 直光的所述源到所述視網(wǎng)膜的所述路徑。
優(yōu)選地，計(jì)算所迷準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括確定由所述掃描 補(bǔ)償器產(chǎn)生的所述準(zhǔn)直光的失真。
優(yōu)選地，計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括確定由所述掃描 傳遞設(shè)備產(chǎn)生的所述準(zhǔn)直光的失真。
優(yōu)選地，計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括確定由所述眼睛 的角膜產(chǎn)生的所述準(zhǔn)直光的失真
優(yōu)選地，計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括確定由所迷眼睛 的晶狀體產(chǎn)生的所述準(zhǔn)直光的失真。
優(yōu)選地，所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像包括多個(gè)像素。
優(yōu)選地，通過將所述多個(gè)像素映射到所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述三 維形狀來f^正所述^L網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像，以產(chǎn)生所述視 網(wǎng)膜的所述部分的所述三維圖像。
優(yōu)選地，映射所述多個(gè)像素的所述步驟包括內(nèi)插包含在一個(gè)或多個(gè)所述像素中的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了 一種用于產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一
部分的三維圖像的裝置，其包括
成像系統(tǒng)，其適合于提供所述視網(wǎng)膜的所述部分的兩維寬場(chǎng)圖像；
三維形狀確定模塊，其適合于確定所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維形
狀；以及
兩維圖像修正模塊，其適合于使用所述三維形狀來修正所述視網(wǎng)膜的 所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像，以產(chǎn)生所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維圖 像。
優(yōu)選地，所述成像系統(tǒng)包括 準(zhǔn)直光源； 第一掃描元件； 第二掃描元件；以及 掃描補(bǔ)償器；
其中所述準(zhǔn)直光源、所述第一掃描元件、所述第二掃描元件和所述掃 描補(bǔ)償器結(jié)合來提供來自明點(diǎn)源的兩維準(zhǔn)直光掃描；
所述裝置進(jìn)一步包括掃描傳遞設(shè)備，其中所述掃描傳遞設(shè)備具有兩個(gè) 焦點(diǎn)，且所述明點(diǎn)源被，沒置在所述掃描傳遞設(shè)備的第一焦點(diǎn)處，且眼睛被 安排在所述掃描傳遞設(shè)備的第二焦點(diǎn)處，以及其中所述掃描傳遞設(shè)備將所 述兩維準(zhǔn)直光掃描從所述明點(diǎn)源傳遞到所述眼睛，以獲得所述視網(wǎng)膜的所 述部分的兩維圖^f象。
現(xiàn)在參考附圖，僅作為例子描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中


圖1是包括掃描檢眼鏡的成像系統(tǒng)的光學(xué)示意圖，并指示從系統(tǒng)的準(zhǔn) 直光源到受驗(yàn)對(duì)象眼睛的入射路徑；
圖2是受驗(yàn)對(duì)象眼睛的圖示，其詳述了圖1的成像系統(tǒng)的明點(diǎn)源相對(duì)于受驗(yàn)對(duì)象眼睛的角膜和晶狀體的位置；以及
圖3是受驗(yàn)對(duì)象眼睛的圖示，其詳述了從圖1的成像系統(tǒng)到眼睛的視 網(wǎng)膜的準(zhǔn)直光的路徑。
參考圖l，成像系統(tǒng)包括掃描檢眼鏡IO,掃描檢眼鏡10又包括產(chǎn)生 準(zhǔn)直光13的準(zhǔn)直光源12、第一掃描元件14、第二掃描元件16、掃描補(bǔ) 償器18和掃描傳遞設(shè)備20。
準(zhǔn)直光源12是激光器，而源12所產(chǎn)生的準(zhǔn)直光13是激光束。第一 掃描元件14是高速旋轉(zhuǎn)多面反射鏡，而第二掃描元件16是慢速振蕩平面 反射鏡。多面反射鏡14和振蕩平面反射鏡16布置成產(chǎn)生激光束13的以 光柵掃描模式的形式的兩維掃描。
多面反射鏡14具有多個(gè)小平面并提供多個(gè)第一一維掃描。當(dāng)多面反 射鏡14旋轉(zhuǎn)時(shí)，多面反射鏡14的每個(gè)小平面產(chǎn)生激光束13的垂直一維 掃描，其形成光柵掃描才莫式的垂直掃描分量。圖1示出了隨著多面反射鏡 14的一個(gè)小平面旋轉(zhuǎn)，激光束13在該小平面產(chǎn)生的垂直一維掃描中的路 徑。路徑A是在旋轉(zhuǎn)開始時(shí)從多面反射鏡14反射的激光束13的例子； 路徑B是在旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)處從多面反射鏡14反射的激光束13的例子；以 及路徑C是在旋轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)從多面反射鏡14反射的激光束13的例子。
振蕩平面反射鏡16提供第二一維掃描。當(dāng)平面反射鏡16振蕩時(shí)， 該反射鏡產(chǎn)生激光束13的水平一維掃描，其形成光柵掃描才莫式的水平掃 描分量。多面反射鏡14和振蕩平面反射鏡16因此一起產(chǎn)生以光柵掃描模 式的形式的兩維掃描。
掃描補(bǔ)償器18是具有兩個(gè)焦點(diǎn)的橢球面反射鏡，并稱為狹縫反射鏡。 然而應(yīng)認(rèn)識(shí)到，掃描檢眼鏡18可以為具有兩個(gè)焦點(diǎn)的可選的形式。多面 反射鏡14位于狹縫反射鏡18的第一焦點(diǎn)處，而振蕩平面反射鏡16位于 狹縫反射鏡18的第二焦點(diǎn)處。
掃描傳遞設(shè)備20是具有兩個(gè)焦點(diǎn)的以橢球面反射鏡形式的并被稱為 主反射鏡的非球面反射鏡。然而應(yīng)再次認(rèn)識(shí)到，掃描傳遞設(shè)備20可為具有兩個(gè)焦點(diǎn)的可選的形式。振蕩平面反射鏡16也位于主反射4竟20的第一 焦點(diǎn)處。受驗(yàn)對(duì)象眼睛22位于主反射鏡20的第二焦點(diǎn)處。
激光束13因此通過多面反射鏡14、狹縫反射鏡18、振蕩平面反射 鏡16和主反射鏡20被傳送到受驗(yàn)對(duì)象眼睛22。多面反射鏡14、狹縫反 射鏡18和振蕩平面反射鏡16結(jié)合來從位于掃描傳遞設(shè)備20的第一焦點(diǎn) 處的明點(diǎn)源提供激光束13的以如上所述的光槺掃描模式的形式的兩維掃 描。激光束13的掃描通過主反射鏡20從振蕩平面反射鏡16耦合到受驗(yàn) 對(duì)象眼晴22，由此，受驗(yàn)對(duì)象眼睛的視網(wǎng)膜的一部分被激光束13掃描。
激光束13的掃描從受-瞼對(duì)象22的視網(wǎng)膜的該部分反射，通過掃描 檢眼鏡傳送回來，并用于產(chǎn)生受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的該部分的圖像。掃描檢眼 鏡10因此獲得視網(wǎng)膜的該部分的兩維寬場(chǎng)圖像。
掃描補(bǔ)償器狹縫反射鏡18將激光束13從多面反射鏡14傳遞到振蕩 平面反射鏡16。掃描補(bǔ)償器狹縫反射鏡18提供點(diǎn)到點(diǎn)傳遞，而沒有引入 任何位移分量，位移分量將造成激光束13不能進(jìn)入受驗(yàn)對(duì)象眼睛的瞳孔。 因此，激光束13呈現(xiàn)為來自明點(diǎn)源。
因?yàn)槎嗝娣瓷溏R14位于狹縫反射鏡18的第一焦點(diǎn)處，來自多面反 射鏡14的光將總被反射通過狹縫反射鏡18的第二焦點(diǎn)，而不管來自多面 反射鏡14的光到狹縫反射鏡18上的反射角如何。類似地，因?yàn)檎袷幤矫?反射鏡16也位于主反射鏡20的第一焦點(diǎn)處，來自振蕩平面反射鏡16的 光將總被反射通過主反射鏡20的第二焦點(diǎn)，而不管來自振蕩平面反射鏡 16的光的反射角如何。因?yàn)槭茯?yàn)對(duì)象眼睛22位于主反射4竟20的第二焦 點(diǎn)處，激光束13的光柵掃描模式?jīng)]有中斷地被傳輸通過受驗(yàn)對(duì)象眼睛22 的瞳孔。
掃描補(bǔ)償器狹縫反射鏡18也充當(dāng)掃描角放大器。多面反射鏡14的 每個(gè)小平面產(chǎn)生激光束13的垂直一維掃描，構(gòu)成"展開的"激光光線。 這些光線傳播到狹縫反射鏡18。光線接著被帶到位于振蕩平面反射鏡16 處的焦點(diǎn)。根據(jù)狹縫反射鏡18的偏心率，將存在掃描角放大。作為上面 內(nèi)容的結(jié)果，在眼睛的瞳孔點(diǎn)處測(cè)量，掃描檢眼鏡10能夠?qū)κ茯?yàn)對(duì)象眼 睛22的視網(wǎng)膜的部分產(chǎn)生高達(dá)150度的掃描，例如120度、110度、90.8
得視網(wǎng)膜或視網(wǎng)膜的一部分 的兩維寬場(chǎng)圖像。
由掃描檢眼鏡10產(chǎn)生的受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的視網(wǎng)膜的該部分的兩維 寬場(chǎng)圖像受出現(xiàn)在掃描檢眼鏡10和受驗(yàn)對(duì)象眼睛內(nèi)的很多失真的影響。
這些失真可被如下校正
(a)掃描檢眼4竟失真
如上所述，激光束13通過多面反射鏡14、狹縫反射鏡18、振蕩平 面反射鏡16和主反射鏡20被傳送到受驗(yàn)對(duì)象眼睛22。多面反射鏡14、 狹縫反射鏡18和振蕩平面反射鏡16結(jié)合來從明點(diǎn)源提供激光束13的以 光柵掃描模式的形式的兩維掃描。
如圖1所示，激光束13在狹縫反射鏡18和主反射鏡20的長軸(即， 對(duì)于每個(gè)反射鏡，連接反射鏡的焦點(diǎn)的線)的方向上被掃描過狹縫反射鏡 18和主反射鏡20。在該方向上掃描過狹縫反射鏡18和主反射鏡20，將 失真引入到光柵掃描模式的垂直掃描分量中。其影響是，從掃描檢眼鏡 IO獲得的圖像在垂直方向上傾斜。
被引入圖像中的失真因此可通過創(chuàng)建掃描檢眼鏡10的數(shù)學(xué)模型來確 定。該模型可用于確定激光束13在通過掃描檢眼鏡IO傳播時(shí)的未失真路 徑，即，從振蕩光源(激光器12)到受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的視網(wǎng)膜。
激光束13的被測(cè)量的路徑，即，失真路徑，與激光束的未失真路徑 之間的差異提供了由狹縫反射鏡18和主反射鏡20引入到光柵掃描模式的 垂直掃描分量的失真。
一旦確定了該失真，就可對(duì)視網(wǎng)膜圖像應(yīng)用校正，以實(shí)質(zhì)上去除該 失真對(duì)視網(wǎng)膜圖像的影響。因?yàn)樵撌д媸菕呙铏z眼鏡10特有的，可對(duì)從 其獲得的每個(gè)圖像應(yīng)用相同的校正。
通過對(duì)參考圖像(例如柵格)成像可確認(rèn)應(yīng)用于兩維寬場(chǎng)視網(wǎng)膜圖 像的校正的驗(yàn)證。在沒有應(yīng)用任何校正的情況下由掃描檢眼鏡10獲得的 柵格的圖像將在垂直方向上失真。應(yīng)用上述校正，圖像柵格將實(shí)質(zhì)上呈現(xiàn) 為與實(shí)際柵格一樣。(b)眼失真
如上所述，激光束13的兩維光柵掃描^f莫式通過受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的瞳 孔傳輸。為了實(shí)現(xiàn)此目的，光柵掃描模式的明點(diǎn)源位于主反射鏡20的第 一焦點(diǎn)處，而眼睛的瞳孔位于主反射4免20的第二焦點(diǎn)處。這本質(zhì)上與將 明點(diǎn)源從主反射鏡20的第一焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的瞳孔點(diǎn)相同。 因此，明點(diǎn)源可^皮認(rèn)為位于受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的瞳孔點(diǎn)處。如圖2所示， 明點(diǎn)源24位于受-瞼對(duì)象眼睛22的角膜26和晶狀體28之間。
當(dāng)激光束13進(jìn)入受驗(yàn)對(duì)象眼睛22時(shí)，它經(jīng)受受驗(yàn)對(duì)象眼晴22的角 膜26和晶狀體28的折射。這將失真引入到從掃描檢眼鏡10獲得的圖像 中。這種情況下的失真使圖像在垂直和水平方向上都失真。該失真是激光 束13被角膜26和晶狀體28折射的組合。
通過創(chuàng)建受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的數(shù)學(xué)模型并確定激光束13從主反射鏡 20到視網(wǎng)膜的未失真路徑，可確定被引入圖像的失真。激光束13通過角 膜26并通過晶狀體28的路徑在完整的兩維光柵掃描模式上確定。
確定激光束13的未失真路徑基于對(duì)角膜26、晶狀體28、玻璃體液 32和房水32a的折射率的近似并知道激光束13進(jìn)入受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的 入射角。
激光束13的未失真路徑和失真路徑或被測(cè)量的路徑之間的差異提供 了由受驗(yàn)對(duì)象眼睛的角膜26和晶狀體28引入到從掃描檢眼鏡10獲得的 圖像的失真。
一旦確定了該失真，就可對(duì)視網(wǎng)膜圖像應(yīng)用校正，以實(shí)質(zhì)上去除該失 真對(duì)視網(wǎng)膜圖像的影響。
上面描述了可如何獲得兩維寬場(chǎng)視網(wǎng)膜圖像，該圖像被校正以將在掃 描檢眼鏡10和受驗(yàn)對(duì)象眼睛22內(nèi)出現(xiàn)的失真考慮進(jìn)來。該圖像可用作基 礎(chǔ)來產(chǎn)生視網(wǎng)膜的 一部分的三維圖像。
一旦獲得了兩維寬場(chǎng)^L網(wǎng)膜圖像，就需要確定^L網(wǎng)膜的成像部分的三 維形狀，即，由激光束13掃描的視網(wǎng)膜的部分的三維形狀。
由激光束13掃描的視網(wǎng)膜的部分的形狀可通過首先給受驗(yàn)對(duì)象^L網(wǎng)膜的整體指定形狀來確定。通常，所指定的形狀是已知的接近于眼睛形狀 的一般形狀，例如橢圓體。所指定的橢圓體形狀可接著被通過以下方式修
正以提供受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的整體的特定的橢圓體形狀測(cè)量受驗(yàn)對(duì)象眼睛 的長軸和/或短軸并使用該測(cè)量結(jié)果來修正所指定的橢圓體形狀，以獲得 受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的整體的特定的橢圓體形狀。受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的整體的特 定的橢圓體形狀因此可由所指定的橢圓體的修改的數(shù)學(xué)方程來表示。
一旦確定了受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的整體的特定的形狀，就需要識(shí)別被激光 束13掃描的視網(wǎng)膜的該部分相對(duì)于受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的整體的位置。這可 通過確定激光束13的掃描的路徑并計(jì)算激光束13與受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的整 體的特定的橢圓體形狀的每個(gè)交點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)。
通過創(chuàng)建激光束13在受驗(yàn)對(duì)象眼睛22內(nèi)的路徑的數(shù)學(xué)模型可計(jì)算激 光束掃描和受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的每個(gè)交點(diǎn)的位置。該數(shù)學(xué)模型包括所指定的 橢圓體的修改的數(shù)學(xué)方程，即，包括受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜的整體的特定的橢圓 體形狀。激光束13在受驗(yàn)對(duì)象眼睛22內(nèi)的數(shù)學(xué)模型也可包括受驗(yàn)對(duì)象 22的位置偏移分量，其表示相對(duì)于掃描檢眼鏡10，受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的實(shí) 際位置和受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的理想位置之間的差異。使用數(shù)字圖像分析來 檢測(cè)黃斑和視神經(jīng)盤的位置，由此，可獲得受驗(yàn)對(duì)象眼睛22的實(shí)際位置。 這將例如受驗(yàn)對(duì)象頭部相對(duì)于4全眼鏡10的傾斜考慮進(jìn)來。
圖3示出激光束13從掃描檢眼鏡(未示出)進(jìn)入受驗(yàn)對(duì)象眼睛并到 達(dá)視網(wǎng)膜30的路徑。應(yīng)注意，只示出了角膜26對(duì)激光束13的折射，為 了清楚起見，省略了晶狀體28 (未示出)、房水32和玻璃體液32a對(duì)激 光束13的折射。
激光束13以與z軸(垂直)方向成角a。ut以及與x軸(水平)方向 成角e。ut而通過角膜26進(jìn)入眼睛。激光束13被角膜26和晶狀體28折射， 如上所述。激光束13因此以與z軸(垂直)方向成角ain以及與x軸(水 平)方向成角0in而通過眼睛的玻璃體液32前進(jìn)。圖3示出其的一個(gè)例子。
可接著計(jì)算被標(biāo)為M的、激光束和受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜30的每個(gè)交點(diǎn)的
位置。該計(jì)算基于知道光柵掃描模式的角(Xin和ein以及所指定的橢圓體的
修改的數(shù)學(xué)模型，即，受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜30的整體的特定的橢圓體形狀?？捎?jì)算激光束13和受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜30在整個(gè)光柵掃描上的每個(gè)交點(diǎn)的位 置。這確定由激光束13掃描的視網(wǎng)膜的部分相對(duì)于受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜30 的整體的位置。
對(duì)受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜30的整體的形狀的了解以及由激光束13掃描的視 網(wǎng)膜的該部分相對(duì)于受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜30的整體的位置的了解使得確定視 網(wǎng)膜的該部分的三維形狀成為可能。
上面描述了獲得視網(wǎng)膜的一部分的兩維寬場(chǎng)圖像的方法和確定與該 圖像有關(guān)的視網(wǎng)膜的該部分的三維形狀的方法。 一旦這些是已知的，就可 能產(chǎn)生視網(wǎng)膜的該部分的三維圖像。
視網(wǎng)膜的該部分的三維圖像可通過使用視網(wǎng)膜的該部分的三維形狀 修正視網(wǎng)膜的該部分的兩維寬場(chǎng)圖像來產(chǎn)生?？赏ㄟ^將兩維圖像的部分映 射到視網(wǎng)膜的該部分的三維形狀來修正視網(wǎng)膜的該部分的兩維寬場(chǎng)圖像。 也就是說，對(duì)于兩維圖像的每個(gè)部分，該圖像的這個(gè)部分的位置被映射到 其在三維形狀上的相應(yīng)的原位置。在三維形狀上的原位置是已知的，因?yàn)?它們由光4冊(cè)掃描才莫式的角ain和0in定義，如上所述。這樣產(chǎn)生的視網(wǎng)膜的 該部分的三維圖像是受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜30的該部分的準(zhǔn)確表示。
本發(fā)明的方法消除或減輕了先前提議的缺點(diǎn)。視網(wǎng)膜的部分的三維圖 像是基于視網(wǎng)膜的該部分的兩維寬場(chǎng)圖像。如上所述，兩維圖像在單個(gè)掃 描過程中獲得，并可覆蓋視網(wǎng)膜的高達(dá)150度(從瞳孔點(diǎn)測(cè)量)。因此， 三維圖像是覆蓋視網(wǎng)膜30的非常大區(qū)域的"一片"圖像。
而且，視網(wǎng)膜的部分的三維圖像便于視網(wǎng)膜特征的絕對(duì)測(cè)量。因?yàn)橐?網(wǎng)膜的該部分的三維形狀是已知的，可容易計(jì)算兩個(gè)視網(wǎng)膜點(diǎn)(例如M, 和M2)之間的距離。這對(duì)疾病診斷和監(jiān)控特別有益，因?yàn)榭删_地確定 例如癌癥腫瘤的尺寸和生長。
此夕卜，由于視網(wǎng)膜的成像部分的位置是相對(duì)于受驗(yàn)對(duì)象特有的視網(wǎng)膜 模型計(jì)算出來的，因此，視網(wǎng)膜的成像部分相對(duì)于受驗(yàn)對(duì)象視網(wǎng)膜30的 整體的位置是已知的。這在例如癌癥腫瘤的治療中非常有益，因?yàn)檫@確保 治療可應(yīng)用于^f見網(wǎng)膜的正確部分?？蓪?duì)上面內(nèi)容進(jìn)行更改和改進(jìn)，而不偏離本發(fā)明的范圍。
例如，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，兩維寬場(chǎng)視網(wǎng)膜圖像可為像素化的圖像，每個(gè)像素 在視網(wǎng)膜的成像部分的三維形狀上都有相應(yīng)的原位置。使用像素化的圖 像，每個(gè)像素可被映射到其三維形狀上的相應(yīng)的位置。然而，為了幫助處 理，可能將較少數(shù)量的"參考"像素映射到三維形狀，并在"參考，，像素 之間內(nèi)插圖像數(shù)據(jù)。
而且，圖形顯示模塊可接收視網(wǎng)膜的該部分的三維圖像，并可用于移 動(dòng)、縮放和旋轉(zhuǎn)視網(wǎng)膜的該部分的三維圖像。這特別有用，因?yàn)樗试S用 戶(例如，眼科醫(yī)師)從多個(gè)位置觀察圖像。
此外，雖然視網(wǎng)膜的該部分的校正的兩維寬場(chǎng)圖像在上面被描述為形
成三維圖像的基礎(chǔ)，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可例如在掃描檢眼鏡10和/或受驗(yàn)對(duì)象眼 睛22所引入的失真是可接受的應(yīng)用中使用未校正的兩維寬場(chǎng)圖像。
還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，通過校正由掃描檢眼鏡IO、狹縫反射鏡18、主反射鏡 20或受驗(yàn)對(duì)象眼睛22引入的失真的任何組合，可部分地校正兩維圖像。
而且，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)由掃描檢眼鏡10和受驗(yàn)對(duì)象眼睛22引入的失真 的校正可在使用視網(wǎng)膜的成像部分的三維形狀修正兩維寬場(chǎng)圖像時(shí)被應(yīng) 用，即，校正可在兩維寬場(chǎng)視網(wǎng)膜圖像的各部分映射到三維形狀時(shí)被應(yīng)用， 因而獲得被校正的視網(wǎng)膜三維圖像。
此外，雖然上面描述了涉及獲得視網(wǎng)膜的一部分的兩維寬場(chǎng)圖像并使 用該圖像來產(chǎn)生三維圖^f象的步驟，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，該方法還適用于視網(wǎng)膜的一 部分的任何寬場(chǎng)圖像，例如以前記錄的視網(wǎng)膜的圖像。
而且，雖然以上對(duì)激光束13的路徑的確定被描述為基于角膜26、晶 狀體28、玻璃體液32和房水32a的折射率的近似以及對(duì)激光束13入射 角的了解，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，該確定也可將角膜26和晶狀體28的表面形狀考慮 進(jìn)來 這提供了對(duì)失真的更精確的確定。而且，不是使用角膜26和晶狀 體28的折射率的固定近似，該確定可使用作為激光束入射角的函數(shù)的折 射率。
此外，雖然視網(wǎng)膜的部分的三維圖像在上面被描述為通過將視網(wǎng)膜的該部分的兩維圖像映射到視網(wǎng)膜的該部分的三維形狀而獲得，應(yīng)認(rèn)識(shí)到， 可只將圖像的一部分映射到三維形狀。而且，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，只可確定視網(wǎng)膜 的該部分的三維形狀的一部分。
權(quán)利要求
1. 一種產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像的方法，所述方法包括以下步驟獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的兩維寬場(chǎng)圖像；確定所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維形狀；使用所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述三維形狀來修正所述兩維圖像，以產(chǎn)生所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像 的方法，其中獲得所述^見網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像的所述步驟 包括接收以前記錄的所iii見網(wǎng)膜的所述部分的圖像。
3. 如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像 的方法，其中獲得所述^L網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像的所述步驟 包括使用準(zhǔn)直光掃描所述視網(wǎng)膜的所述部分。
4. 如任一前述權(quán)利要求所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三 維圖像的方法，其中通過將所述圖像的一部分映射到所述視網(wǎng)膜的所述部 分的所述三維形狀來修正所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像，以 產(chǎn)生所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述三維圖像。
5. 如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所迷的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部 分的三維圖像的方法，其中使用所述準(zhǔn)直光掃描所述視網(wǎng)膜的所述部分的 所述步驟包括提供所述準(zhǔn)直光的源、第一掃描元件、第二掃描元件和掃描補(bǔ)償器；結(jié)合地4吏用所述準(zhǔn)直光的所述源、所述第一掃描元件、所述第二掃描 元件和所述掃描補(bǔ)償器來提供來自明點(diǎn)源的兩維準(zhǔn)直光掃描；提供具有兩個(gè)焦點(diǎn)的掃描傳遞設(shè)備；在所述掃描傳遞設(shè)備的第一焦點(diǎn)處設(shè)置所述明點(diǎn)源，并將所述眼睛安排在所述掃描傳遞設(shè)備的所述第二焦點(diǎn)處；以及使用所述掃描傳遞設(shè)備來將所述兩維準(zhǔn)直光掃描從所述明點(diǎn)源傳遞 到所迷眼睛，以獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像。
6. 如任一前述權(quán)利要求所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三 維圖像的方法，其中確定所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述三維形狀的所述步 驟包括以下步驟給所述^L網(wǎng)膜的整體指定形狀；識(shí)別所述^L網(wǎng)膜的所述部分相對(duì)于所述^L網(wǎng)膜的所述整體的位置；以及使用所迷指定的形狀和所述^L網(wǎng)膜的所述部分的所述位置來確定所 述視網(wǎng)膜的所述部分的所述三維形狀。
7. 如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像 的方法，其中給所述視網(wǎng)膜的所述整體指定形狀的所述步驟包括選擇近似 于眼睛的形狀的一般形狀。
8. 如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像 的方法，其中給所述視網(wǎng)膜的所述整體指定形狀的所述步驟包括測(cè)量所述 視網(wǎng)膜的至少 一個(gè)參數(shù)，使用所述至少 一個(gè)參數(shù)來修正所述一般形狀以獲 得所述眼睛的所述視網(wǎng)膜的所述整體的特定形狀，并給所述視網(wǎng)膜的所述 整體指定所迷特定形狀。
9. 如權(quán)利要求8所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像 的方法，其中所述一般形狀是橢圓體，且所述參數(shù)可包括所述視網(wǎng)膜的所 述整體的長軸或短軸。
10. 如權(quán)利要求6到9中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部 分的三維圖像的方法，其中識(shí)別所述視網(wǎng)膜的所述部分相對(duì)于所述視網(wǎng)膜 的所迷整體的所述位置的所述步驟包括確定用于獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像的所述準(zhǔn) 直光的路徑；以及計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑與所述視網(wǎng)膜的所述整體的所述特定形 狀的交點(diǎn)的位置。
11. 如權(quán)利要求IO所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖 像的方法，其中計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑與所述視網(wǎng)膜的所述整體的所述特定形狀的交點(diǎn)的位置的所述步驟包括進(jìn)一步的步驟:確定所述視網(wǎng)膜 的所述整體相對(duì)于所述^L網(wǎng)膜的所述整體的理想位置的位置。
12. 如權(quán)利要求IO或權(quán)利要求11所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一 部分的三維圖像的方法，其中確定所述準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括 計(jì)算所述準(zhǔn)直光從準(zhǔn)直光的所述源到所述視網(wǎng)膜的所述路徑。
13. 如權(quán)利要求12所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖 像的方法，其中計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括確定由所述掃 描補(bǔ)償器產(chǎn)生的所述準(zhǔn)直光的失真。
14. 如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一 部分的三維圖像的方法，其中計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括 確定由所述掃描傳遞設(shè)備產(chǎn)生的所述準(zhǔn)直光的失真。
15. 如權(quán)利要求12到14中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一 部分的三維圖像的方法，其中計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括 確定由所述眼睛的角膜產(chǎn)生的所述準(zhǔn)直光的失真。
16. 如權(quán)利要求12到15中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一 部分的三維圖像的方法，其中計(jì)算所述準(zhǔn)直光的所述路徑的所述步驟包括 確定由所述眼睛的晶狀體產(chǎn)生的所述準(zhǔn)直光的失真。
17. 如任一前述權(quán)利要求所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三 維圖像的方法，其中所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像包括多個(gè) 像素。
18. 如權(quán)利要求17所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖 像的方法，其中通過將所述多個(gè)像素映射到所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述 三維形狀來修正所述^L網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像，以產(chǎn)生所述 -脫網(wǎng)膜的所述部分的所述三維圖像。
19. 如權(quán)利要求18所述的產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖 像的方法，其中映射所迷多個(gè)像素的所述步驟包括內(nèi)插包含在一個(gè)或多個(gè) 所述像素中的圖像數(shù)據(jù)。
20. —種用于產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像的裝置，所 述裝置包括成像系統(tǒng)，其適合于提供所述視網(wǎng)膜的所述部分的兩維寬場(chǎng)圖像；三維形狀確定模塊，其適合于確定所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維形 狀；以及兩維圖像修正模塊，其適合于使用所述三維形狀來修正所述視網(wǎng)膜的 所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像，以產(chǎn)生所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維圖 像。
21. 如權(quán)利要求20所述的產(chǎn)生眼晴的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖 像的裝置，其中所述成像系統(tǒng)包括準(zhǔn)直光源；第一掃描元件；第二掃描元件；以及掃描補(bǔ)償器；其中所述準(zhǔn)直光源、所述第一掃描元件、所述第二掃描元件和所述掃 描補(bǔ)償器結(jié)合來提供來自明點(diǎn)源的兩維準(zhǔn)直光掃描；所述裝置進(jìn)一步包括掃描傳遞設(shè)備，其中所述掃描傳遞設(shè)備具有兩個(gè) 焦點(diǎn)，且所述明點(diǎn)源被設(shè)置在所述掃描傳遞設(shè)備的第一焦點(diǎn)處，且眼睛被 安排在所述掃描傳遞設(shè)備的第二焦點(diǎn)處，以及其中所述掃描傳遞設(shè)備將所 述兩維準(zhǔn)直光掃描從所述明點(diǎn)源傳遞到所述眼睛中，以獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的兩維圖像。
全文摘要
提供了一種產(chǎn)生眼睛的視網(wǎng)膜的至少一部分的三維圖像的方法和裝置。該方法包括獲得所述視網(wǎng)膜的所述部分的兩維寬場(chǎng)圖像；確定所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維形狀；以及使用所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維形狀來修正所述兩維圖像，以產(chǎn)生所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維圖像。該裝置包括成像系統(tǒng)，其適合于提供所述視網(wǎng)膜的所述部分的兩維寬場(chǎng)圖像；三維形狀確定模塊，其適合于確定所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維形狀；以及兩維圖像修正模塊，其適合于使用所述三維形狀來修正所述視網(wǎng)膜的所述部分的所述兩維寬場(chǎng)圖像，以產(chǎn)生所述視網(wǎng)膜的所述部分的三維圖像。
文檔編號(hào)A61B3/12GK101534701SQ200780041853
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者克里斯托弗·瑪佐, 阿拉斯泰爾·艾金森 申請(qǐng)人:奧普托斯股份有限公司