專利名稱：眼科設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及眼科設(shè)備和該設(shè)備的控制方法，尤其涉及以下的眼科設(shè)備和該設(shè)備的控制方法該眼科設(shè)備具有用于測(cè)量和校正被檢眼的像差的自適應(yīng)光學(xué)功能，并且可以根據(jù)攝像狀態(tài)來(lái)校正該像差。
背景技術(shù)：
近來(lái)，作為眼科攝像設(shè)備，已廣泛使用了如同美國(guó)專利4，213，678所公開的設(shè)備那樣的SLO (farming Laser Ophthalmoscope，掃描激光檢眼鏡)設(shè)備，該SLO設(shè)備利用激光束二維照射眼底并且接收反射光。另外，使用低相干光干涉的攝像設(shè)備已付諸實(shí)踐。該設(shè)備被稱為0CT(0ptical Coherence Tomography，光學(xué)相干斷層成像)，其特別用于眼科領(lǐng)域以獲得眼底或其相鄰區(qū)域的斷層圖像。作為一類0CT，可以利用美國(guó)專利5，321，501或日本特開2002-515593所公開的被稱為TD-OCT (Time Domain OCT，時(shí)域OCT)的方法。作為另一類OCT，Handbook of Optical Coherence ^Tomography Q006)(第 145、149 頁(yè)，圖 2、3 ；第 338 頁(yè)，圖 1)公開了被稱為 SD-OCT (Spectral Domain OCT，譜域 OCT)的方法。近來(lái)，例如通過(guò)提高激光照射光學(xué)系統(tǒng)的NA提高了這種眼科攝像設(shè)備的分辨率。 然而，當(dāng)對(duì)眼底攝像時(shí)，需要穿過(guò)諸如角膜和晶狀體等的眼睛的光學(xué)組織進(jìn)行攝像。隨著分辨率的提高，角膜和晶狀體的像差已極大影響了所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。在這種情況下， 已經(jīng)對(duì)在光學(xué)系統(tǒng)中包括測(cè)量和校正眼睛的像差的AO (Adaptive Optics，自適應(yīng)光學(xué))的 A0-SL0 禾口 A0-0CT 進(jìn)行了研究。例如，Y.Zhang et al.，Optics Express, Vol. 14，No. 10， 15May 2006 公開了 A0-0CT。A0-SL0 和 A0-0CT 通常利用哈特曼 _ 夏克(Shack-Hartmann) 波前傳感器系統(tǒng)來(lái)測(cè)量眼睛的波前。哈特曼-夏克波前傳感器系統(tǒng)是以下的技術(shù)通過(guò)利用測(cè)量光照射眼睛并使CXD照相機(jī)經(jīng)由微型透鏡陣列接收反射光來(lái)測(cè)量該眼睛的波前?？梢酝ㄟ^(guò)驅(qū)動(dòng)諸如可變形鏡和空間相位調(diào)制器等的波前校正裝置以校正測(cè)量出的波前并經(jīng)由這些裝置進(jìn)行眼底攝像，來(lái)進(jìn)行高分辨率攝像。包括以上傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的眼底攝像設(shè)備通常被配置為將反射光的光接收單元和波前傳感器保持為光學(xué)共軛關(guān)系，從而允許該波前傳感器測(cè)量與該光接收單元的像差狀態(tài)相同的像差。在大多情況下，這些設(shè)備進(jìn)行反饋控制，即基于波前傳感器測(cè)量出的信息重復(fù)驅(qū)動(dòng)波前校正裝置。反饋控制的原因是為了應(yīng)對(duì)指示值和實(shí)際校正量之間的誤差以及像差根據(jù)眼睛的淚液和屈光調(diào)整的狀態(tài)的變化。在該結(jié)構(gòu)中，應(yīng)當(dāng)能夠通過(guò)使用波前傳感器減少像差來(lái)減少信號(hào)光在光接收單元處的像差并且提高光接收效率。然而，即使波前傳感器測(cè)量出的像差最小，光接收效率根據(jù)諸如由于雜散光的影響而引起的波前傳感器的測(cè)量誤差、準(zhǔn)直器等的光接收單元的光學(xué)系統(tǒng)中存在的像差以及波前傳感器和光接收單元之間的共軛關(guān)系的干擾等的影響，也不可能最大?？梢酝ㄟ^(guò)在設(shè)備組裝時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整等來(lái)應(yīng)對(duì)波前傳感器和光接收單元之間的共軛關(guān)系的干擾以及光接收單元內(nèi)的像差。然而，由于難以預(yù)先預(yù)測(cè)雜散光對(duì)波前傳感器的影響，因此很難應(yīng)對(duì)該影響。即使可以應(yīng)對(duì)該影響，也需要根據(jù)設(shè)備之間的個(gè)體差異和安裝狀況來(lái)改變像差校正控制。這對(duì)設(shè)備調(diào)整方面施加了非常重的負(fù)擔(dān)?？紤]到以上問(wèn)題，本發(fā)明提供以下的技術(shù)允許根據(jù)攝像狀態(tài)進(jìn)行像差校正，并且以高圖像質(zhì)量進(jìn)行攝像。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種眼科設(shè)備，包括像差校正單元，用于校正朝向被檢眼的照射光和來(lái)自所述被檢眼的返回光至少之一的像差；光接收單元，用于接收由所述像差校正單元校正了像差、然后照射所述被檢眼的光作為來(lái)自所述被檢眼的返回光；測(cè)量單元，用于測(cè)量所述返回光的像差；以及控制單元，用于基于所述測(cè)量單元所獲得的測(cè)量結(jié)果和所述光接收單元所獲得的光接收結(jié)果，來(lái)控制所述像差校正單元。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種眼科設(shè)備的控制方法，包括以下步驟像差校正步驟，用于校正朝向被檢眼的照射光和來(lái)自所述被檢眼的返回光至少之一的像差；光接收步驟，用于接收在所述像差校正步驟中校正了像差、然后照射所述被檢眼的光作為來(lái)自所述被檢眼的返回光；測(cè)量步驟，用于測(cè)量所述返回光的像差；以及控制步驟，用于基于在所述測(cè)量步驟中獲得的測(cè)量結(jié)果和在所述光接收步驟中獲得的光接收結(jié)果，來(lái)控制所述像差校正步驟。通過(guò)以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是用于解釋本實(shí)施例的掃描激光檢眼鏡(SLO)的圖；圖2A是示出相位調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的圖；圖2B是用于解釋可變形鏡的圖；圖3A是示出波前傳感器的結(jié)構(gòu)的圖；圖:3B是示出當(dāng)從A-A'方向觀察時(shí)波前傳感器的結(jié)構(gòu)的圖；圖3C是示出波前傳感器所獲得的測(cè)量結(jié)果的示例的圖；圖4A是示出具有球面像差的波前的測(cè)量的圖；圖4B是示出CXD傳感器133的聚光(focusing)狀態(tài)的圖；圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施例的控制過(guò)程的流程圖；圖6A是示出具有像差校正功能的設(shè)備在理想狀態(tài)下的測(cè)量像差量和接收光強(qiáng)度的變化的圖；圖6B是示出具有一般像差校正功能的設(shè)備的像差量和接收光強(qiáng)度的變化的示例的圖；圖6C是示出根據(jù)第一實(shí)施例的測(cè)量像差量和接收光強(qiáng)度的變化的圖；圖6D是示出根據(jù)第二實(shí)施例的測(cè)量像差量和接收光強(qiáng)度的變化的圖；圖7是示出根據(jù)第二實(shí)施例的控制過(guò)程的流程圖；以及圖8是用于解釋根據(jù)第三實(shí)施例的OCT的圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的各實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，除非另外特別說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中陳述的組件的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值并不限制本發(fā)明的范圍。第一實(shí)施例以下將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。首先將參考圖1來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的眼底攝像設(shè)備的示例。以下是具有自適應(yīng)光學(xué)功能的掃描激光檢眼鏡(SLO)的示例。光源101是波長(zhǎng)為840nm的SLD (Super Luminescent Diode，超輻射發(fā)光二極管) 光源。眼底攝像用的光源101的波長(zhǎng)優(yōu)選約為SOOnm 1，500nm,以減輕針對(duì)被檢體的眩光并且維持高分辨率。盡管本實(shí)施例使用SLD光源，但可以使用激光等。另外，本實(shí)施例使用單個(gè)光源進(jìn)行眼底攝像和波前測(cè)量。然而，可以使用不同的光源進(jìn)行各個(gè)操作或者在中途進(jìn)行光學(xué)多路復(fù)用。準(zhǔn)直器103經(jīng)由單模光纖102對(duì)從光源101發(fā)出的光進(jìn)行準(zhǔn)直，并且輸出該光作為準(zhǔn)直測(cè)量光105。輸出測(cè)量光105透過(guò)包括分束器的光分割單元104，并被引導(dǎo)至自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)包括光分割單元106、波前傳感器115、波前校正裝置108和用于將光引導(dǎo)至這些單元的反射鏡107a 107d。在這種情況下，反射鏡107a 107d被配置成至少將眼睛的瞳孔、波前傳感器115、波前校正裝置108和接收測(cè)量光用的準(zhǔn)直器112設(shè)置成光學(xué)共軛關(guān)系。例如，本實(shí)施例使用分束器作為光分割單元106。透過(guò)光分割單元106的測(cè)量光105經(jīng)由鏡107a和107b入射到波前校正裝置108。 由波前校正裝置108所反射的測(cè)量光105出射到反射鏡107c。波前校正裝置108是能夠校正被檢眼的像差的校正裝置。具體地，波前校正裝置108校正朝向被檢眼的照射光和來(lái)自被檢眼的返回光至少之一的像差。作為波前校正裝置108，例如，可以使用利用液晶元件的空間相位調(diào)制器。將參考圖2A來(lái)說(shuō)明作為空間相位調(diào)制器的例子的反射型液晶光學(xué)調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的例子。該反射型液晶光學(xué)調(diào)制器具有將液晶分子125密封于基部122和蓋123之間的空間內(nèi)的構(gòu)造?；?22包括多個(gè)像素電極124。蓋123包括透明相對(duì)電極(未示出)。當(dāng)未在這些電極之間施加電壓時(shí)，液晶分子125如同液晶分子12 那樣對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)施加了電壓時(shí)，液晶分子125轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕Х肿?2 的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。這樣改變了入射光126的折射率。通過(guò)控制對(duì)各像素電極的電壓來(lái)改變各像素的折射率，這樣可以進(jìn)行空間相位調(diào)制。例如，當(dāng)入射光1 入射到液晶元件時(shí)，穿過(guò)液晶分子12 的入射光1 相對(duì)于穿過(guò)液晶分子12 的入射光1 在相位上延遲。結(jié)果，形成了如同圖2A所示的波前127。通常，反射型液晶光學(xué)調(diào)制器包括幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)個(gè)像素。另外，液晶元件具有偏光特性，因而包括用于調(diào)整入射光126的偏光的偏光元件。波前校正裝置108的另一例子是可變形鏡?？勺冃午R可以局部改變光的反射方向，并且已經(jīng)以各種形式得到了商業(yè)化。圖2B示出可變形鏡的斷面圖。該可變形鏡包括可變形膜狀鏡面129，用于反射入射光126 ；基部128 ；配置在可變形膜狀鏡面1 和基部1 之間的致動(dòng)器130 ；和支撐部(未示出)，用于在周邊支撐鏡面129。致動(dòng)器130的工作原理包括使用靜電力、磁力和壓電效應(yīng)的工作原理。致動(dòng)器130的結(jié)構(gòu)根據(jù)要使用的工作原理而變化。多個(gè)致動(dòng)器130 二維配置在基部1 上。選擇性地驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器130可以使鏡面129自由變形。通常，可變形鏡包括幾十到幾百個(gè)致動(dòng)器。返回參考圖1，掃描光學(xué)系統(tǒng)109—維或二維掃描由反射鏡107c和107d所反射的光。在本實(shí)施例中，掃描光學(xué)系統(tǒng)109使用主掃描(眼底的水平方向)和副掃描(眼底的垂直方向)用的兩個(gè)電掃描器。然而，對(duì)于高速攝像，掃描光學(xué)系統(tǒng)109的主掃描側(cè)可以使用共振掃描器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以在掃描光學(xué)系統(tǒng)109的各個(gè)掃描器之間使用諸如鏡和透鏡等的光學(xué)元件，以將各個(gè)掃描器設(shè)置成光學(xué)共軛狀態(tài)。掃描光學(xué)系統(tǒng)109所掃描的測(cè)量光105經(jīng)由目鏡透鏡IlOa和IlOb照射眼睛111。 照射了眼睛111的測(cè)量光105由眼底反射或散射。調(diào)整目鏡透鏡IlOa和IlOb的位置使得可以根據(jù)眼睛111的可視度利用光來(lái)最佳地照射該眼睛111。盡管使用目鏡透鏡110作為目鏡，但可以使用球面鏡等。來(lái)自眼睛111的視網(wǎng)膜的反射光或散射光沿著與入射光的路徑相同的路徑反向傳播。然后，光分割單元106將該光的一部分反射到波前傳感器115，以用于測(cè)量該反射光的波前。本實(shí)施例使用哈特曼-夏克傳感器作為波前傳感器115。將參考圖3A 3C來(lái)說(shuō)明哈特曼-夏克傳感器。光束131是用于測(cè)量波前的光束， 光束131經(jīng)由微型透鏡陣列132聚光于CXD傳感器133的焦平面134上。圖;3B示出從由圖3A的A-A'所示的位置所觀察到的狀態(tài)。圖示出由多個(gè)微型透鏡135如何構(gòu)成微型透鏡陣列132。光束131經(jīng)由微型透鏡135聚光于CXD傳感器133 上。由于該原因，光束131在被分割成數(shù)量與微型透鏡135的數(shù)量相等的光斑時(shí)聚光。圖3C示出光束131如何聚光于CXD傳感器133上。穿過(guò)微型透鏡135的光束131 聚光成光斑136。然后，根據(jù)光斑136的位置計(jì)算入射光束131的波前。將參考圖4A來(lái)說(shuō)明測(cè)量具有球面像差的波前的情況。光束131具有波前137。微型透鏡陣列132使光束131在波前137的局部切線方向上的位置處聚光。圖4B示出CXD 傳感器133的聚光狀態(tài)。由于光束131具有球面像差，因此光斑136以偏向中央部的狀態(tài)而被聚光。計(jì)算這些位置使得可以分析光束131的波前137。本實(shí)施例使用哈特曼-夏克傳感器作為波前傳感器115。然而，本發(fā)明不限于此， 并且可以使用諸如曲率傳感器等的其它波前測(cè)量方法或者根據(jù)聚焦后的點(diǎn)圖像通過(guò)逆計(jì)算來(lái)獲得波前的方法。光分割單元104反射透過(guò)光分割單元106的反射光的一部分。由光分割單元104反射的光經(jīng)由準(zhǔn)直器112和光纖113被引導(dǎo)至光強(qiáng)度傳感器114。光強(qiáng)度傳感器114將該光轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)。然后，控制單元117將該圖像信號(hào)形成為作為眼底圖像的圖像，并且將該圖像顯示在顯示器118上。波前傳感器115連接至自適應(yīng)光學(xué)控制單元116，并且將接收到的波前傳送至自適應(yīng)光學(xué)控制單元116。波前校正裝置108也連接至自適應(yīng)光學(xué)控制單元116，并且進(jìn)行自適應(yīng)光學(xué)控制單元116所指示的調(diào)制?；趶牟ㄇ皞鞲衅?15獲取到的波前，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116計(jì)算用于將該波前校正為無(wú)像差的波前的調(diào)制量(校正量)，并且向波前校正裝置108發(fā)出用以進(jìn)行相應(yīng)調(diào)制的命令。該設(shè)備通過(guò)重復(fù)進(jìn)行波前測(cè)量并向波前校正裝置發(fā)出指示來(lái)進(jìn)行反饋控制，從而總是保持最佳波前。如上所述，可以通過(guò)預(yù)先將眼睛111的瞳孔、波前校正裝置108、波前傳感器115和準(zhǔn)直器112設(shè)置成光學(xué)共軛關(guān)系，使波前傳感器115測(cè)量在眼睛111處發(fā)生的像差。結(jié)果， 波前校正裝置108允許進(jìn)行高效的像差校正。如果眼睛111的瞳孔、波前校正裝置108、波前傳感器115和準(zhǔn)直器112被設(shè)置成理想共軛關(guān)系，則進(jìn)行校正從而減少波前傳感器115 測(cè)量出的像差將會(huì)提高準(zhǔn)直器112和光纖113之間的耦接效率。這樣提高了獲取攝像信號(hào)的效率。然而，在嚴(yán)格意義上，從眼睛111到準(zhǔn)直器112的路徑與從眼睛111到波前傳感器 115的路徑在像差上有所不同。由于該原因，波前傳感器115和準(zhǔn)直器112在嚴(yán)格意義上并非經(jīng)常處于光學(xué)共軛狀態(tài)。另外，由于準(zhǔn)直器112本身存在像差，因此即使準(zhǔn)直器112的入射光沒(méi)有表現(xiàn)出像差，該狀態(tài)也未必與光纖113的最高耦接效率一致。另外，在一些情況下，當(dāng)除測(cè)量光105以外的雜散光入射到波前傳感器115時(shí)，像差測(cè)量的精度可能劣化從而導(dǎo)致像差校正不充分。由于這些因素，波前傳感器115所獲得的測(cè)量結(jié)果與耦接到光纖113 的效率可能不相關(guān)。針對(duì)以上問(wèn)題，將參考圖5所示的流程圖來(lái)說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的控制過(guò)程。注意，已完成了針對(duì)眼睛111的對(duì)準(zhǔn)等，并且從施加了測(cè)量光105的狀態(tài)開始進(jìn)行控制。在步驟S501中，將目標(biāo)像差設(shè)置為0。即，進(jìn)行設(shè)置以使波前傳感器115測(cè)量出的像差最小化。在步驟S502中，波前傳感器115測(cè)量由于被檢眼的形狀等而引起的像差。本實(shí)施例使用光接收信號(hào)的強(qiáng)度作為圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)象。在步驟S503中，光強(qiáng)度傳感器114 測(cè)量光強(qiáng)度傳感器114經(jīng)由光纖113所接收到的光的強(qiáng)度(強(qiáng)度測(cè)量處理)。在步驟S504中，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116根據(jù)步驟S502中測(cè)量出的像差獲得像差量，并且判斷所獲得的像差量是否小于基準(zhǔn)值(閾值)(像差判斷處理)。該閾值可以是設(shè)備特有的值或者可以由進(jìn)行攝像的人所設(shè)置。本實(shí)施例中的像差量表示根據(jù)所獲得的像差而獲得的波前的干擾總量，但可以是相對(duì)于基準(zhǔn)波前(平坦波前)的偏差總量等。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為像差量小于閾值(步驟S504中為“是”)，則處理進(jìn)入步驟 S508。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為像差量等于或大于閾值(步驟S504中為“否”)， 則處理進(jìn)入步驟S505。在步驟S505中，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116執(zhí)行反射光評(píng)價(jià)，即判斷步驟S503中測(cè)量出的光強(qiáng)度是否高于預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)值(閾值)(強(qiáng)度判斷處理)。在這種情況下，該閾值是設(shè)備特有的值。操作員可以指定相對(duì)于在使用設(shè)備時(shí)假定的最大接收光強(qiáng)度的比率，并且根據(jù)該所指定的值來(lái)設(shè)置閾值。注意，進(jìn)行攝像的人可以任意設(shè)置閾值。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為光強(qiáng)度高于閾值(步驟S505中為“是”)，則由于相應(yīng)的狀態(tài)允許進(jìn)行攝像，因此處理進(jìn)入步驟S508。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為光強(qiáng)度等于或小于閾值(步驟S505中為“否”)，則處理進(jìn)入步驟S506。在步驟S506中，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116基于測(cè)量結(jié)果計(jì)算校正量。在步驟S507 中，在自適應(yīng)光學(xué)控制單元116的控制下驅(qū)動(dòng)校正裝置108。然后，處理返回至步驟S502。 自適應(yīng)光學(xué)控制單元116重復(fù)該處理，直到滿足了步驟S504或S505中的條件為止。在步驟S508中，設(shè)備進(jìn)行攝像。在步驟S509中，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷是否終止處理。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為沒(méi)有終止該處理(步驟S509中為“否”)， 則該處理返回至步驟S502。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為終止該處理(步驟S509 中為“是”)，則自適應(yīng)光學(xué)控制單元116終止該處理。注意，在以上過(guò)程中，順次進(jìn)行攝像處理和像差校正處理，但可以進(jìn)行控制以同時(shí)進(jìn)行這兩者。將參考圖6A 6D來(lái)說(shuō)明像差校正時(shí)的像差量和接收光強(qiáng)度的轉(zhuǎn)變。分別參考圖
86A 6D，橫軸表示自像差校正開始起的經(jīng)過(guò)時(shí)間，左側(cè)的縱軸表示測(cè)量像差量，并且右側(cè)的縱軸表示接收光強(qiáng)度。實(shí)線表示測(cè)量像差量的變化，并且虛線141表示接收光強(qiáng)度的變化。以這種方式順次記錄接收光強(qiáng)度。圖6A示出具有理想像差校正功能的設(shè)備中的測(cè)量像差量和接收光強(qiáng)度的變化。 測(cè)量像差量140隨著像差校正用的反饋控制的進(jìn)行而減小，并且在給定點(diǎn)14 處達(dá)到校正極限并收斂。另一方面，由于像差的影響減少，因此接收光強(qiáng)度141隨著像差校正用的反饋控制的進(jìn)行而增大。接收光強(qiáng)度也在處于與像差校正收斂的點(diǎn)14 相同的時(shí)刻的點(diǎn)142b 達(dá)到其峰值。在這種狀態(tài)下維持校正狀態(tài)將使得測(cè)量像差量維持在與點(diǎn)14 處的像差量幾乎相同的像差量，并且還使得接收光強(qiáng)度141維持在與點(diǎn)142b處的強(qiáng)度幾乎相同的強(qiáng)度。在這種狀態(tài)下進(jìn)行攝像使得可以以高圖像質(zhì)量實(shí)現(xiàn)攝像。圖6B示出具有一般像差校正功能的設(shè)備中的測(cè)量像差量和接收光強(qiáng)度的變化的例子。測(cè)量像差量140隨著像差校正用的反饋控制的進(jìn)行而減小，并且在給定點(diǎn)14 處達(dá)到校正極限并收斂。另一方面，由于像差的影響減少，因此接收光強(qiáng)度141隨著像差校正用的反饋控制的進(jìn)行而增大。在這種情況下，即使在波前傳感器115測(cè)量出的像差較小的狀態(tài)下，由于雜散光對(duì)波前傳感器115的影響、光接收單元處存在的像差和波前傳感器115 與光接收單元之間的光學(xué)共軛關(guān)系的干擾等的原因，接收光強(qiáng)度不是最大的并且相對(duì)于點(diǎn) 142b的最大值而減小。在測(cè)量像差量收斂于較小值的點(diǎn)14 處，接收光強(qiáng)度為由點(diǎn)142c 所表示的值，這比作為最大接收光強(qiáng)度的點(diǎn)142b處的強(qiáng)度低。在這種狀態(tài)下，設(shè)備可能沒(méi)有表現(xiàn)出其本來(lái)性能。圖6C示出根據(jù)本實(shí)施例的測(cè)量像差量和接收光強(qiáng)度的變化。當(dāng)像差校正用的反饋控制開始時(shí)，如圖6A所示的情況一樣，測(cè)量像差量140減小，并且接收光強(qiáng)度141增大。 接收光強(qiáng)度141增大并且在給點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)144達(dá)到接收光強(qiáng)度的預(yù)設(shè)的閾值143。由于該狀態(tài)與圖5的步驟S505的條件一致，因此反饋控制在時(shí)間點(diǎn)144停止，并且維持了校正狀態(tài)。 盡管接收光強(qiáng)度141和測(cè)量像差量140根據(jù)眼睛的狀態(tài)和設(shè)備的狀態(tài)而略微變化，但可以將這兩者維持在反饋控制停止的時(shí)間點(diǎn)144處的值。這使得可以以高的接收光強(qiáng)度進(jìn)行攝像。本實(shí)施例使用接收光強(qiáng)度作為用作像差校正完成的判斷條件的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)象。然而，可以使用所獲取圖像的對(duì)比度(明暗比)或分辨率等作為要用作判斷條件的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)象。如上所述，本實(shí)施例可以根據(jù)攝像狀態(tài)執(zhí)行適當(dāng)?shù)南癫钚Ｕ?，并且可以以高圖像質(zhì)量實(shí)現(xiàn)眼底攝像。注意，后面將說(shuō)明圖6D。第二實(shí)施例接著將說(shuō)明當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于掃描激光檢眼鏡(SLO)時(shí)要進(jìn)行的處理的另一示例。根據(jù)第二實(shí)施例的設(shè)備的結(jié)構(gòu)與圖1的示意圖所示的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。將參考圖7的流程圖來(lái)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的控制過(guò)程。第二實(shí)施例被配置為代替以第一實(shí)施例所述的方式預(yù)先確定接收光強(qiáng)度的閾值，而是通過(guò)根據(jù)在像差校正過(guò)程中獲得的最大接收光強(qiáng)度進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳校正狀態(tài)。首先，在步驟S701中，該設(shè)備在將像差校正的目標(biāo)像差設(shè)置為0時(shí)，進(jìn)行控制，以使波前傳感器115測(cè)量出的像差最小化。本實(shí)施例通過(guò)使用澤尼克(krnike)多項(xiàng)式管理像差來(lái)進(jìn)行像差校正處理，因而作為像差目標(biāo)，將該澤尼克多項(xiàng)式的各系數(shù)設(shè)置為0。然后， 該設(shè)備執(zhí)行基本的自適應(yīng)光學(xué)過(guò)程。在步驟S702中，波前傳感器115測(cè)量像差。在步驟S703中，光強(qiáng)度傳感器114測(cè)量光強(qiáng)度傳感器114經(jīng)由光纖113所接收到的光的強(qiáng)度。在步驟S704中，存儲(chǔ)單元(未示出)存儲(chǔ)步驟S702中測(cè)量出的像差的信息和步驟S703中測(cè)量出的接收光強(qiáng)度的信息。成對(duì)地管理像差信息和接收光強(qiáng)度信息。像差信息包括表示像差的澤尼克多項(xiàng)式的各系數(shù)。要存儲(chǔ)的信息可以是從像差校正開始起的像差信息和接收光強(qiáng)度信息的測(cè)量歷史、或者接收光強(qiáng)度最大時(shí)的像差信息和接收光強(qiáng)度信息。在步驟S705中，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷步驟S702中測(cè)量出的像差量是否小于預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)值(閾值)。該閾值可以是設(shè)備特有的值或者可以由進(jìn)行攝像的人所設(shè)置。 在這種情況下，如果在(后面要說(shuō)明的)步驟S709中設(shè)置了新的目標(biāo)像差，則基于所設(shè)置的目標(biāo)像差來(lái)設(shè)置新的基準(zhǔn)值(閾值)。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為像差量等于或大于閾值(步驟S705中為“否”)，則處理進(jìn)入步驟S706。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116 判斷為像差量小于閾值(步驟S705中為“是”)，則處理進(jìn)入步驟S708。在步驟S706中，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116基于測(cè)量結(jié)果計(jì)算校正量。在步驟S707中，在自適應(yīng)光學(xué)控制單元116的控制下，該設(shè)備驅(qū)動(dòng)波前校正裝置 108以將像差設(shè)置為目標(biāo)像差、即0。然后，處理返回至步驟S702。在步驟S708中，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116執(zhí)行圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)，即將該時(shí)間點(diǎn)的接收光強(qiáng)度與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(未示出)中的接收光強(qiáng)度歷史進(jìn)行比較，以判斷該時(shí)間點(diǎn)的接收光強(qiáng)度是否是從像差校正開始起測(cè)量出的接收光強(qiáng)度中的最大值。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為該時(shí)間點(diǎn)的接收光強(qiáng)度是最大值(步驟S708中為“是”)，則處理進(jìn)入步驟S711。如果自適應(yīng)光學(xué)控制單元116判斷為該時(shí)間點(diǎn)的接收光強(qiáng)度不是最大值(步驟 S708中為“否”)，則處理進(jìn)入步驟S709。注意，在該過(guò)程中，自適應(yīng)光學(xué)控制單元116在步驟S708中判斷該時(shí)間點(diǎn)的接收光強(qiáng)度是否是從像差校正開始起測(cè)量出的接收光強(qiáng)度中的最大值。然而，在該判斷步驟中，如果代替最大值而是使接收光強(qiáng)度落入相對(duì)于該最大值的預(yù)定范圍內(nèi)，則處理可以進(jìn)入步驟S711。在步驟S709中，將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(未示出)中的與最大接收光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)的像差信息設(shè)置為像差校正的新目標(biāo)像差。在步驟S710中，清除存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(未示出)中的像差信息和接收光強(qiáng)度。然后，處理返回至步驟S702。在處理返回至步驟S702之后，除了更新目標(biāo)像差以外，重復(fù)與上述處理相同的處理。由于將與近似最大光接收強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)的像差指定為目標(biāo)像差，因此使像差校正收斂于該目標(biāo)像差附近的值將實(shí)現(xiàn)高的接收光強(qiáng)度在步驟S711中，設(shè)備執(zhí)行攝像處理。在步驟S712中，設(shè)備判斷是否終止處理。在判斷為終止處理時(shí)，基于結(jié)束請(qǐng)求等(步驟S712中為“是”)，設(shè)備終止該處理。如果設(shè)備判斷為不終止處理(步驟S712中為“否”)，則處理返回至步驟S702。接著將參考圖6A 6D來(lái)說(shuō)明像差量和接收光強(qiáng)度的變化。圖6A、6B和6C與第一實(shí)施例所述的相同，因而將省略對(duì)它們的說(shuō)明。圖6D示出根據(jù)第二實(shí)施例的像差量和接收光強(qiáng)度的變化。當(dāng)像差校正用的反饋控制開始時(shí)，以與參考圖6B所述的方式相同的方式，測(cè)量像差量140減小并且接收光強(qiáng)度 141增大。接收光強(qiáng)度141增大，并且在給定時(shí)間點(diǎn)145處取最大值。在時(shí)間點(diǎn)145之后， 隨著校正繼續(xù)進(jìn)行，即隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)，接收光強(qiáng)度141減小。測(cè)量像差量140繼續(xù)減小， 并且在時(shí)間點(diǎn)146處收斂于充分小的值，由此滿足步驟S705中的判斷條件。在時(shí)間點(diǎn)146， 如由點(diǎn)142c所示，接收光強(qiáng)度141已減小。由于像差量小于閾值(步驟S705中為“是”)， 因此處理進(jìn)入步驟S708。在步驟S708中，設(shè)備將所存儲(chǔ)的接收光強(qiáng)度信息與時(shí)間點(diǎn)146處的接收光強(qiáng)度信息進(jìn)行比較。由于時(shí)間點(diǎn)146處由點(diǎn)142c所表示的接收光強(qiáng)度低于接收光強(qiáng)度141為最大的時(shí)間點(diǎn)145處由點(diǎn)142b所表示的接收光強(qiáng)度(步驟S708中為“否”)， 因此處理進(jìn)入步驟S709。在步驟S709中，設(shè)備將接收光強(qiáng)度141為最大的時(shí)間點(diǎn)145處由點(diǎn)142b所表示的像差設(shè)置為目標(biāo)像差。在步驟S710中，設(shè)備清除所存儲(chǔ)的信息。然后，處理返回至步驟S702以繼續(xù)進(jìn)行像差校正處理。利用隨后的像差校正處理，接收光強(qiáng)度141增大并且測(cè)量像差量140增大。在時(shí)間點(diǎn)147，像差幾乎與目標(biāo)像差一致，并且像差校正收斂。然后，處理經(jīng)由步驟S705中的判斷處理進(jìn)入步驟S708。在步驟S708中，設(shè)備將時(shí)間點(diǎn)147處的接收光強(qiáng)度與所存儲(chǔ)的信息進(jìn)行比較。如果設(shè)備判斷為時(shí)間點(diǎn)147處的接收光強(qiáng)度最大(步驟S708中為“是”)，則處理進(jìn)入步驟S711以進(jìn)行攝像。在時(shí)間點(diǎn)147處，像差量已增加至與時(shí)間點(diǎn)145處的值相同的量，而接收光強(qiáng)度141已增大至與點(diǎn)142b處的強(qiáng)度相同的強(qiáng)度。因此，可以以高圖像質(zhì)量進(jìn)行攝像。如果在步驟S708中設(shè)備判斷為存在出現(xiàn)更高的接收光強(qiáng)度的時(shí)間點(diǎn)(步驟 S708中為“否”)，則設(shè)備基于該時(shí)間點(diǎn)處的像差信息重復(fù)相同的處理。這使得可以以近似最高的接收光強(qiáng)度進(jìn)行攝像。與第一實(shí)施例相同，第二實(shí)施例可通過(guò)使用所獲取圖像的對(duì)比度(明暗比)或分辨率作為圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)象來(lái)設(shè)置判斷標(biāo)準(zhǔn)。另外為了檢測(cè)接收光強(qiáng)度高的狀態(tài)，以上過(guò)程可以包括如下處理通過(guò)使用諸如球面形狀和圓筒形狀等的多種形狀作為目標(biāo)像差來(lái)執(zhí)行像差校正，并且在執(zhí)行過(guò)程中檢查接收光強(qiáng)度。如上所述，本實(shí)施例可以進(jìn)行像差校正以實(shí)現(xiàn)接收光強(qiáng)度為最大的狀態(tài)，并且無(wú)論攝像狀態(tài)如何都可以以高圖像質(zhì)量實(shí)現(xiàn)眼底攝像。第三實(shí)施例以下是將本發(fā)明應(yīng)用于光學(xué)相干斷層成像(OCT)的例子。將參考圖8來(lái)說(shuō)明眼底攝像設(shè)備的例子。光源101是波長(zhǎng)為840nm的SLD光源。 光源101可以是波長(zhǎng)寬度至少為30nm的低相干SLD?？蛇x地，光源101可以是諸如鈦-藍(lán)寶石激光器等的超短脈沖激光器。從光源101發(fā)出的光經(jīng)由單模光纖102被引導(dǎo)至光纖耦合器148。光纖耦合器148 將從光源101發(fā)出的光分割成朝向測(cè)量光路149的光束和朝向參考光路150的光束。該設(shè)備被配置為使用分支比為10 90的光纖耦合器以將入射光量的10%引導(dǎo)至測(cè)量光路149 并且將入射光量的90%引導(dǎo)至參考光路150。準(zhǔn)直器103對(duì)穿過(guò)測(cè)量光路149的光進(jìn)行準(zhǔn)直，并且將該光輸出作為準(zhǔn)直測(cè)量光。準(zhǔn)直器103之后的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)相同。穿過(guò)測(cè)量光路149的光經(jīng)由自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)和掃描光學(xué)系統(tǒng)照射眼睛111。來(lái)自眼睛 111的反射光被引導(dǎo)至測(cè)量光路149并且到達(dá)光纖耦合器148。穿過(guò)參考光路150的參考光從準(zhǔn)直器151出射。該光由光路長(zhǎng)度改變單元152反射然后返回至光纖耦合器148。到達(dá)光纖耦合器148的測(cè)量光和參考光被多路復(fù)用。然后，由此產(chǎn)生的光經(jīng)由光纖153被引導(dǎo)至分光鏡154?？刂茊卧?17基于經(jīng)過(guò)了分光鏡154的分光的相干光信息來(lái)形成眼底的斷層圖像。使控制單元117控制光路長(zhǎng)度改變單元152，這使得可以獲取所期望的深度位置的圖像。與第一實(shí)施例相同，該設(shè)備使波前傳感器115測(cè)量波前，然后驅(qū)動(dòng)波前校正裝置108以消除波前像差。與第一實(shí)施例或第二實(shí)施例相同，第三實(shí)施例通過(guò)使用作為圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)象之一的接收光強(qiáng)度作為判斷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行像差校正。在本實(shí)施例中，由于分光鏡1 接收光，因此獲取光譜解析所得的信息。作為接收光強(qiáng)度，可以使用通過(guò)將多個(gè)光譜解析得到的信息相加所獲得的結(jié)果或者使用分光鏡IM測(cè)量出的相干信號(hào)。在本實(shí)施例中，進(jìn)行圖5或圖6A 6D所示的處理使得還可以以近似最大的光接收強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像。與第一實(shí)施例相同，代替接收光強(qiáng)度，本實(shí)施例可以使用所獲取圖像的對(duì)比度或分辨率作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。如上所述，本實(shí)施例還可以進(jìn)行像差校正以在OCT中實(shí)現(xiàn)接收光強(qiáng)度高的狀態(tài)， 并且無(wú)論攝像狀態(tài)如何都可以以高圖像質(zhì)量實(shí)現(xiàn)眼底攝像。第四實(shí)施例以上實(shí)施例各自舉例說(shuō)明了被配置為測(cè)量像差并且通過(guò)使用像差測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正的結(jié)構(gòu)。然而，不總是需要測(cè)量像差。例如，本發(fā)明可以具有以下的結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)被配置為基于圖像的亮度值等評(píng)價(jià)所拍攝圖像的清晰度，并且基于該評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行控制以驅(qū)動(dòng)校正裝置，從而使最終要輸出的圖像的清晰度較高。在這種情況下，代替測(cè)量像差，可以通過(guò)使用光接收結(jié)果來(lái)控制校正裝置(從而將接收到的返回光的強(qiáng)度設(shè)置為預(yù)定值以上)。 注意，本發(fā)明可以具有被配置為測(cè)量像差并且通過(guò)使用測(cè)量結(jié)果和光接收結(jié)果這兩者來(lái)控制校正裝置的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)攝像狀態(tài)執(zhí)行像差校正并且以高圖像質(zhì)量實(shí)現(xiàn)眼底攝像。其它實(shí)施例還可以通過(guò)讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)器裝置上的程序以進(jìn)行上述實(shí)施例的功能的系統(tǒng)或設(shè)備的計(jì)算機(jī)(或者CPU或MPU等裝置)和通過(guò)下面的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各方面， 其中，系統(tǒng)或設(shè)備的計(jì)算機(jī)通過(guò)例如讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)器裝置上的程序以進(jìn)行上述實(shí)施例的功能來(lái)進(jìn)行上述方法的各步驟。由于該原因，例如經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或者通過(guò)用作存儲(chǔ)器裝置的各種類型的記錄介質(zhì)(例如，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))將該程序提供給計(jì)算機(jī)。盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種眼科設(shè)備，包括像差校正單元，用于校正朝向被檢眼的照射光和來(lái)自所述被檢眼的返回光至少之一的像差；光接收單元，用于接收由所述像差校正單元校正了像差、然后照射所述被檢眼的光作為來(lái)自所述被檢眼的返回光；測(cè)量單元，用于測(cè)量所述返回光的像差；以及控制單元，用于基于所述測(cè)量單元所獲得的測(cè)量結(jié)果和所述光接收單元所獲得的光接收結(jié)果，來(lái)控制所述像差校正單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科設(shè)備，其特征在于，還包括評(píng)價(jià)單元，所述評(píng)價(jià)單元用于評(píng)價(jià)所述光接收單元所接收到的所述返回光的強(qiáng)度，其中，所述控制單元基于所述測(cè)量結(jié)果和所述評(píng)價(jià)單元所獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果，來(lái)控制所述像差校正單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科設(shè)備，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)換單元，用于將所述光接收單元所接收到的所述返回光轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)；以及信號(hào)評(píng)價(jià)單元，用于評(píng)價(jià)所述轉(zhuǎn)換單元所轉(zhuǎn)換得到的所述圖像信號(hào)， 其中，所述控制單元基于所述信號(hào)評(píng)價(jià)單元所獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果和所述測(cè)量單元所獲得的所述測(cè)量結(jié)果，來(lái)控制所述像差校正單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科設(shè)備，其特征在于，所述光接收單元接收在所述被檢眼上進(jìn)行掃描并且在所述被檢眼的不同位置處被反射的所述照射光作為所述返回光，所述眼科設(shè)備還包括評(píng)價(jià)單元，所述評(píng)價(jià)單元用于評(píng)價(jià)在所述被檢眼的不同位置處被反射的所述返回光的明暗比，以及所述控制單元基于所述評(píng)價(jià)單元所獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果和所述測(cè)量單元所測(cè)量出的像差， 來(lái)控制所述像差校正單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科設(shè)備，其特征在于，所述控制單元基于所述評(píng)價(jià)單元所獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果和所述測(cè)量單元所測(cè)量出的像差至少之一來(lái)控制所述像差校正單元，從而維持所述像差校正單元進(jìn)行了校正時(shí)所設(shè)置的校正狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科設(shè)備，其特征在于，所述控制單元在記錄所述光接收單元所接收到的所述返回光的評(píng)價(jià)結(jié)果的情況下控制所述像差校正單元，直到所述測(cè)量單元所測(cè)量出的像差變?yōu)轭A(yù)定像差為止，以及所述控制單元基于所記錄的所述返回光的評(píng)價(jià)結(jié)果為最大的時(shí)間點(diǎn)處的像差來(lái)控制所述像差校正單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科設(shè)備，其特征在于，所述控制單元控制所述像差校正單元，從而基于所述評(píng)價(jià)單元所獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)設(shè)置像差目標(biāo)，并且將所述測(cè)量單元所測(cè)量出的像差設(shè)置為所設(shè)置的像差目標(biāo)。
8.—種眼科設(shè)備的控制方法，包括以下步驟像差校正步驟，用于校正朝向被檢眼的照射光和來(lái)自所述被檢眼的返回光至少之一的像差；光接收步驟，用于接收在所述像差校正步驟中校正了像差、然后照射所述被檢眼的光作為來(lái)自所述被檢眼的返回光；測(cè)量步驟，用于測(cè)量所述返回光的像差；以及控制步驟，用于基于在所述測(cè)量步驟中獲得的測(cè)量結(jié)果和在所述光接收步驟中獲得的光接收結(jié)果，來(lái)控制所述像差校正步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種眼科設(shè)備及其控制方法。該眼科設(shè)備包括像差校正單元，用于校正方向向著被檢眼的照射光和來(lái)自所述被檢眼的返回光至少之一的像差；光接收單元，用于接收所述像差校正單元校正了像差然后照射所述被檢眼的光作為來(lái)自所述被檢眼的返回光；測(cè)量單元，用于測(cè)量所述返回光的像差；以及控制單元，用于基于所述測(cè)量單元所獲得的測(cè)量結(jié)果和所述光接收單元所獲得的光接收結(jié)果，來(lái)控制所述像差校正單元。
文檔編號(hào)A61B3/15GK102370458SQ20111020937
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者野里宏治 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社