用於建模眼部結構的設備的製作方法
2024-03-24 05:31:05 1
用於建模眼部結構的設備的製作方法
【專利摘要】用於光學元件的成像系統，該成像系統包括用來用至少一束入射光束照明目標光學元件的裝置和將從光學元件的至少一個表面返回的至少兩束光束引導到檢測器上的裝置；檢測器適於測量至少兩束返回光束的相對的光特性以及使用至少兩束返回光束的測量的特性來計算光學元件的至少一個參數。
【專利說明】用於建模眼部結構的設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及眼部建模。
【背景技術】
[0002]眼部手術通常會修整一個或更多眼睛的結構，如角膜，晶體，或視網膜。一些手術包括移除或替換一個或更多眼睛結構，或增加一個移植物。例如，晶體替換手術包括移除病人現有的晶體並用新的晶體替換之。一些手術，如雷射視力校正手術，不移除或替換病人現有的結構，或在眼睛裡增加植入物，但會重塑現有的結構。無論做出的修整是何種(例如，移除，替換，插入，或改造)，眼睛的光學性能會通過做出的對眼睛結構的調整而改變。因此為了準確地為任何眼睛結構建模，確定眼睛的眼部參數是有必要的。這些參數包括形狀，厚度，和眼部結構例如角膜，晶體，視網膜，或任何其他相關結構的折射率。
[0003]測量參數例如曲率，或表面形狀，或病人眼睛組成的厚度傳統上進行使用超聲波變種光學相干性斷層攝影術(OCT)幹涉儀，浦肯野(Purkinje)或沙伊姆弗勒(Scheimpflug)系統。[0004]典型沙伊姆弗勒系統便於診斷眼睛的前室。例如US6286958B1標題為「使用沙伊姆弗勒攝像機檢查眼睛和用於給眼睛的狹縫圖像照相的狹縫光投影儀的設備」公開了一個經典的單沙伊姆弗勒系統，其配置為每次只一個經線的對眼睛的檢查。
[0005]US2009/0190093標題為「雙重沙伊姆弗勒系統用於眼睛的三維分析」包含了位置上相互垂直的一對轉動的沙伊姆弗勒照相機並在一個平臺上是可轉動的來生成和展示前角膜表面，后角膜表面，前虹膜表面和前晶體表面的三維圖像。當這個系統提供雙重系統時，它使用兩個分離的照相機來實施系統且不可能提供允許同時獲得角膜和晶狀體晶體的兩個橫截面的可能性。
[0006]這些系統的缺點使得沒有移動或重新定位設備的單次通過的情況下無法測量到眼睛的全部相關參數。這些系統在沒有擴張瞳孔時不能夠測量眼睛晶體前部的甚至擴張瞳孔後在多數情況下仍然不能測量晶體的後表面。應理解的是擴張影響任何做出的測量的準確性。
[0007]因此本發明的對象提供了一個在沒有移動或重新定位圖像系統任何部分的情況下單次通過能夠測量到眼部建模所有必要的眼睛的相關參數的圖像系統，即，測量彙編一個單獨的光學模型所必要的眼睛的光學參數。此外本發明的對象通過增加了做出的測量的準確性增加了眼部模型的效率和準確性。
[0008]應到測量到的參數包括:
[0009].角膜後和前曲率
[0010].晶體後和前曲率
[0011].角膜、眼房水、晶體、玻璃體折射率
[0012].角膜和晶體的梯度折射率
[0013].角膜和晶體的厚度[0014]?前室內深度(眼房水厚度)
[0015]當前OCT和沙伊姆弗勒照相機測量病人眼睛裡的曲率和厚度。然而，這些測量沒有校正之前的準確光學表面的光學效應。
[0016]折射率是眼部建模需要的核心參數。所有現有技朮忽略了物體間折射率的變化。解決折射率的失敗會導致所有超出第一光學表面(角膜)測量的錯誤。
【發明內容】
[0017]本發明包括用於光學元件的成像系統，成像系統包括:
[0018]用至少一束入射光束照亮目標光學元件的裝置；和
[0019]將從照亮的光學元件的至少一個表面返回的至少兩束光束引導到檢測器上的裝置；檢測器適於測量至少兩束返回光束的相對光特性和計算用來測量至少兩束返回光束特性的光學元件的至少一個參數。
[0020]光學元件可以是多個元件或系統。來自光學元件的反射光會通過反射、散射、折射、螢光或這些的組合返回。
[0021]照亮目標光學元件的裝置右旋地包括至少一個光源和用於改變在目標光學元件上的至少一個入射光束的入射方向的裝置。
[0022]系統還包括用於分割至少一束從光源發出的光束的裝置，其中至少兩束由此產生的分割光束相對於目標光學元件的光軸要具有不同的入射角度。
[0023]光學裝置包含光束 整形透鏡、帶有光功率的鏡面、摺疊鏡面，光束分割器和/或稜鏡中的一個或更多個。
[0024]系統還包括用於在檢測器連續測量之間改變在目標光學元件上的至少一束入射光束的至少一個特徵的裝置。這些裝置包括，例如，用於在檢測器連續測量之間改變在目標光學元件上的至少一束入射光入射方向的裝置。因此通過使用這個系統，在對單獨一個眼睛的整個檢查中系統的變化會一直出現在從測量到測量中。對單獨眼睛的檢查包括一個或更多的測量這裡的測量其設備的狀況是被凍結的，即光束角度處於一個特定的角度，然後之後檢查的下一個測量會改變為另一個角度。對一個單獨的眼睛的檢查包括一個單獨的測量而其他沒有變化仍然可以得到眼睛參數的結果也是可能的。另外，檢查可以有多於一個的測量而系統改變一個參數如光束角度而眼睛參數的結果仍可以獲得。
[0025]光源的相對光特性包括，但不限制在，下列至少一個特性:空間和時間上的強度分布、位置、空間和時間上線性和/或圓偏振、相位、波長、時間和空間相關性、光斑結構、散射係數和/或g_各向異性因子。
[0026]同樣的，照明和/或返回光線的測量特性包括至少一個空間和時間上的強度分布、位置、空間和時間上線性和/或圓偏振、偏振角度、相位、波長、時間和空間相關性、光斑結構、散射係數和g各向異性因子。
[0027]光學設備包括用於改變光學元件照明相對於光學元件軸的方向，適於控制至少一束入射光束的方向的裝置。
[0028]鏡面、透鏡、稜鏡、衍射光柵和/或連貫纖維束用來改變或控制光學元件照明相對於光學兀件軸的方向。
[0029]需要提供選擇不同光束照明光學元件的裝置。通過應包括但不僅限於的變跡大型照明光束使用面具過濾輪和/或空間光調製器，通過時間/空間控制來選擇各種更小的照明光束。
[0030]將從照亮的光學元件的至少一個表面返回的至少兩束光束引導到檢測器上的裝置包括至少一個光學部件。
[0031]該光學部件包括一個或更多的下列的:鏡面、透鏡、稜鏡、衍射光柵、相干光纖束、他們會在相對光學元件的軸的特定的角度和位置接收返回光線。
[0032]返回光束的相對光特性包括，但不僅限於，至少一個下列特性:空間和時間上的強度分布、位置、空間和時間上線性和/或圓偏振、偏振角度、相位、波長、時間和空間相關性、光斑結構、散射係數和/或g_各向異性因子。
[0033]這個或每個光學組件還適於控制至少一束入射光束的方向。這個或每個光學組件會部分用來引導返回光線到檢測器中。
[0034]檢測器優選是(XD、CMOS傳感器、人眼、感光板、通道板陣列、雪崩光電二極體、閃爍檢測器或光電倍增管。
[0035]這系統還包括用於改變檢測器位置來聚焦任意或所有返回光線的裝置。
[0036]照明和/或返回光的特性不限制在其本身特性內的單獨參數。特性包括空間和時間上的強度分布、位置、空間和時間上線性和/或圓偏振、偏振角度、相位、波長、時間和空間相關性、光斑結構、散射係數和/或g_各向異性因子中的至少一個且可以依次或同時使用。不過其他特性也可以使用。
[0037]照明和/或反射光的特性優選包括空間和時間上的強度分布、位置、空間和時間上線性和/或圓偏振、偏振角度`、相位、波長、時間和空間相關性、光斑結構、散射係數和/或g-各向異性因子中的至少一個。
[0038]系統還包括一個第二檢測器。第一檢測器和第二檢測器會放在目標光學元件的光軸所在的不同的平面上。然而第一檢測器和第二檢測器放在目標光學元件光軸所在的平面上。
[0039]兩個或更多的檢測器會放在任意平面位置和方向比如滿足沙伊姆弗勒條件。兩個檢測器可以正交放置。優選是，在這個實施例中，用於照明的方法包括一對交叉的光源適於生出兩個光束在光學元件上進行投影。
[0040]本發明還提供了光學元件成像的方法，這方法包括的步驟是:
[0041]用至少一束入射光束照明目標光學元件；和
[0042]將從至少一個照明的光學目標表面返回的至少兩束光束引導到檢測器上；
[0043]測量至少兩束返回光束的相對光特性和
[0044]使用測量的至少兩束返回光束的特性計算光學元件的至少一個參數。
[0045]該方法還包括控制入射光束的方向。
[0046]該方法還包括改變或更改相對於光學元件的軸的對光學元件的照明的方向。
[0047]該方法還包括改變檢測器位置來聚焦任何或所有返回光線。照明和/或返回光線的特性包括空間和時間上的強度分布、位置、空間和時間上線性和/或圓偏振、偏振角度、相位、波長、時間和空間相關性、光斑結構、散射係數和/或g_各向異性因子中的至少一個。
[0048]該方法還包括在連續測量之間改變至少一個在目標光學元件上的入射光束的入射方向。[0049]如本發明此處所提供的提供了對實現射線追蹤標準的光束的探測的控制和通過對一個眼睛的精確的模型遠心成像而隔離開。為了實現這一目標，所有經線都在同時或儘可能接近同時被獲得。在一個實施例中同時性被看作小於1.0秒並做好小於0.5秒。
[0050]本發明還允許通過一個固定目標眼跟蹤來確定視覺軸的位置，或以其他方式，總之對射線追蹤很關鍵。
[0051]通過提供入射光束小於40度的入射角，所有透鏡的成像都可以獲得，即使在更小的瞳孔裡。捨棄的光束高度還允許額外的數據點使得射線追蹤能夠進行。
[0052]還描述了對於所有光學儀器都共同採用的迭代和反覆的射線追蹤計算，以為了準確得出眼表面曲率、厚度和折射率。特別地，這些計算顧及到儀器的光學設計並考慮到眼睛前表面的光學兀件。
[0053]需要理解的是前述的概念的所有實施例和在下面更多細節描述中額外的概念(提供的這些概念不會相互不一致)會被看作此處本公開發明的主題的一部分。特別是，出現在本文最後的所有要求保護的主題的組合會被看作此處本公開發明的主題的一部分。還需要理解的是此處明確引用的術語和出現在任意納入參考的主題應該給予本文特定的概念最一致的意思。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0054]此處描述的各種技術的非限制性的實施例會具體參考以下附圖來描述。需要理解的是圖片不必要按比例去畫。
[0055]圖1是眼睛的簡化原理圖
[0056]圖2依據本發明的一個實施例描繪了成像的布局和浦肯野系統的探測部分。
`[0057]圖3是依據本發明的一個實施例的一個更多細節的用來控制照明和圖2中返回光束的設備的圖。
[0058]圖4是依據本發明用於照明眼睛表面的準直光束的細節圖。
[0059]圖5是依據本發明的一個實施例的系統的表示圖。
[0060]圖6是依據本發明的一個實施例的沙伊姆弗勒系統的模型。
[0061]圖7是依據本發明的一個實施例的沙伊姆弗勒系統的另一種視角圖。
[0062]圖8是依據本發明的一個實施例的沙伊姆弗勒系統的三維視圖。
[0063]圖9展示了依據本發明的一個實施例在浦肯野系統內的貓眼反射。
[0064]圖10展示了依據本發明的一個實施例在浦肯野系統內的軸向反射。
[0065]圖11展示了依據本發明的一個實施例在浦肯野系統內的復古(Retro)反射。
[0066]圖12是在一個眼結構中用帶參考的射線高度展示眼睛廣義結構的細節。
[0067]圖13展示了在檢測器上看到的單一表面的浦肯野反射。
[0068]圖14示範了射線高度測量到的光斑的形心。
[0069]圖15展示了圖3的射線追蹤視角描繪了依據本發明的一個實施例的照明光束。
[0070]圖16是一個垂直/水平沙依姆弗勒佔相機的Zemax圖。
[0071]圖17展示了沙依姆弗勒照相機的CAD模型。
[0072]圖18展示了依據本發明的一個實施例的沙依姆弗勒系統的CAD模型。
[0073]圖19展示了另一個依據本發明的一個實施例的沙依姆弗勒系統的CAD模型。[0074]圖20是瞳孔照相的Zemax模型。
[0075]圖21是分割放映機的Zemax模型。
【具體實施方式】
[0076]用於一個或更多眼睛結構建模的設備和方法被描述。建模會表明眼睛結構的形狀和/或位置，這可以使用用來確定一個或更多感興趣的眼部結構的光學方法來確定，以及感興趣的眼部結構前的結構。這一個或更多參數包括形狀，厚度，距離和折射率。
[0077]對感興趣的眼部結構的形狀，厚度，和/或折射率任意之一的測量會根據一些在當光通過任意感興趣的結構前的眼部結構時通過經歷過的測量技術使用光的定向改變上的範圍。這樣，根據技術，形狀的測量，厚度，和/或眼部結構的折射率的一個方面會修正為作為測量這個結構其他參數，以及前面結構的任意參數的值的根據，以及前面結構的任意參數。
[0078]上面提到的技術的各方面，以及附加的方面，現在會在更詳細地描述。這些方面可以單獨，一起，或在兩個或更多個任意組合使用，由於這些技術並不限制在這方面。
[0079]如提到過的，根據此處描述的技術的一方面，從做出的精確的眼睛模型中，眼部結構的形狀和位置可以確定。這結構包括角膜，透鏡，視網膜，或任何感興趣的其他結構。結構的形狀和結構可以通過直接測量包括形狀，厚度，和折射率在內的一個或更多參數來確定，然後任意測量的修正會作為測量的結構的其他參數或這個操作中的眼睛的其他結構的任意參數的根據。一個例子現在在圖1中描述。
[0080]圖1提供了眼睛100的簡要示意圖，包括角膜102，晶狀體104，和視網膜106。這些結構安排在光線進入的眼 睛前側108，和眼睛後側110之間。在角膜102和晶狀體104之間是一定體積的水111。在晶狀體104和視網膜106之間是一定體積的水112。需要理解的是眼睛100為了說明的目的而簡化了，典型的眼睛包括了比圖1所展示了的特徵更多的特徵。
[0081]感興趣的結構可以使一個完整的結構(即，一個晶狀體)或一個表面(即，晶狀體前部)且參數可以是感興趣的結構的形狀，厚度，或折射率。這三個參數的任何一個作為最終的結果或作為確定其它參數的辦法，或兩個目的都有，都是感興趣的。例如，感興趣的角膜的形狀可以作為角膜建模最終的結果，但也可以便於確定角膜的折射率。
[0082]如提到過的，眼睛100的建模包括確定一個或更多感興趣的表面，例如角膜前表面114a，角膜後表面114b，等等，的形狀。拓撲，例如沙依姆弗勒拓撲，是一個可以用來確定這樣表面形狀的技術。然而，如前提到的其他方法，包括浦肯野成像，幹涉，和/或光學相關斷層攝影術都可以使用。
[0083]還是如提到過的，對眼睛100建模來提供眼部結構的位置包括確定眼睛裡各種距離。如所示，角膜102有一個厚度Tl，在角膜前表面114a和角膜後表面114b之間，和晶狀體104有一個厚度T2，在晶狀體前表面116a和晶狀體後表面116b之間。角膜和晶狀體被一個距離dl (即，從角膜後表面114b到晶狀體前表面116a的距離)分開。視網膜與晶狀體後表面116b被距離d2分開。這樣的距離可以用0CT，或其他如本文描述的各種方面但不僅限於這些方面的技術測量得到。
[0084]然而，雖然標準拓撲和幹涉計數可以用於測量眼部結構的形狀和距離，單獨使用這樣的直接測量技術可能無法得到完全準確的結構。這些測量技術使用的光會經過由改變眼部結構折射指數(即，角膜的折射率nl，液體的折射率n2，晶狀體折射率n3，和玻璃體折射率n4)促使的定向改變，這樣如果沒有算上定向改變那麼結果就可能不準確了。
[0085]在本發明的一個實施例中，如圖2所示的浦肯野成像儀被用來獲得對眼部參數的測量值。如圖2所示一個來自準直光源的光束射入系統照亮鏡面，210位於光軸上。這些鏡面210如圖2所示是棒形反射器。然而，需要理解的是它們並不是嚴格地如包括任意折射稜鏡包括具有或不具有鏡面的稜鏡(利用總共內部反射)的組合，或玻璃錐(旋轉三稜鏡)。然而，需要理解的是，折射稜鏡和玻璃錐具有不必要的內在像差，而平面鏡沒有像差。通過使用光束分割器205可以獲得對棒形反射器210的照明。
[0086]當射線從光源到達鏡面210時，這些射線隨後反射到例如射線被引導到經線平面鏡209系統中。鏡面的組合,209, 201此處被稱為「鏡組」, 206。鏡組,206配置為既用離軸準直光束照亮眼睛又要為工作在與遠心光學系統或臂200關聯的浦肯野反射成像。鏡組可以承載浦肯野反射到遠心系統這樣的話可以減少來自相反光束的浦肯野反射的角分離例如遠心系統的內在像差會減少。
[0087]鏡面209在角度方向上相對於鏡面210處於光軸的另一側。隨後射線從鏡面209定向反射到眼睛，208在一個選擇的特定的反射角度這樣浦肯野反射應該出現在圖像中並通過足夠的強度彼此分離開這樣在擁擠的一組光中反射就是可解析的了。需要理解的是光束的離軸角的最優值還依據目標的眼生理測量值。光束角度的更多細節在圖3中提供。
[0088]在照明光束射入鏡組206後和從而進入眼睛208後，返回光線到達遠心成像臂200。遠心成像臂200包括四個主要組件，包括準直透鏡204，成像透鏡202遠心光圈203，和檢測器201，其可以是電荷耦合器件(CCD)或其他照相機 。遠心成像臂將浦肯野反射傳遞到檢測器上。透鏡的組合，202和204和遠心光圈用來攔阻任何不是平行於系統的光軸的射線並將射線打到檢測器201上。
[0089]鏡組206的力學原理在圖3中進一步描述。根據本發明鏡組是浦肯野成像器的光束控制單元。無論是相干的雷射還是非相干的LED光都可以從棒形反射器210的左側或右側進入。如圖3所示，這些棒形反射器是45度的棒形反射器。缺口 301存在於棒形反射器間允許一部分光直接從棒形反射器之間通過。反射光也是從棒形反射器210反射到經線光束控制鏡209。這些光束控制鏡隨後改變反射光來產生一個入射光束角度302。這個入射光束角度可以在O到90度範圍內並可以通過任何棒形反射器的組合來產生且光束控制角度在這個定義的範圍內提供最終輸入光束角度。棒形反射器210和經線光束控制鏡安放在一起光軸的相反側。
[0090]問題中對表面的照明可以由任意類型任意波長的光束完成，可以是相干的雷射，部分相干的LED光或一個不相干的寬帶光源。優選使用最窄的帶寬這樣介質的分散就不會在檢測器上形成模糊的光譜光斑了。
[0091]對準直光束的操縱可以通過任何可能的辦法，引導光束，由旋轉三稜錐折射的光束或由排列的鏡面折射的光束來完成。鏡面解決方案特別的好處在於它不會引起分散或光學像差，如旋轉三稜錐那樣。它還允許更小直徑的照明光束按光源強度儲存並允許遠心成像臂來使用更小的光學。
[0092]圖15是一個使用鏡面控制光束的代表圖，這裡命名為鏡組。對於單獨的經線，使用四個鏡面I和2可以有任意角度配置但便於對齊。中心鏡2可以是在10度到80度之間的棒形反射器而外鏡I是控制鏡用來產生必要的探測光束的角度7。這些鏡面相互之間相對於光軸4有精確的和相反的角度。
[0093]在兩個內鏡之間的缺口 5必須足夠大使得能夠允許一個軸向光束可以進入和返回，這當然是根據測量得到的光學系統3的安排。兩個外鏡之間的缺口 6依據光學系統的距離和它們與其探測的表面的角度。然而，反過來也是如此而且缺口距離可以留在一個設定的距離且光學系統必須處在探測範圍內。必須要注意的是缺口距離適於一個大的數值因為這會減少機械上或光學上部分的幹擾。鏡面的直徑可以設計為必要的任何值然而，內鏡的直徑決定了探測光束的直徑。在所有時刻鏡面的位置和角度都必須繞光軸對稱轉動維持三種類型的反射狀況正常。
[0094]在一個優選的實施例中，如圖4所示，五個寬準直光束用於照明眼睛，亦即，BI和B3在垂直的經線(VM)，而B2和B4在水平的經線(HM)而BO在中心。這五個光束的作用使得同時確定需要的參數。被反射光是通過五個相同的通道而成像:在VM裡的Cl和C2 ;以及在HM的C3和C4 ;中心CO。
[0095]來自一個表面可以由多個反射，至少四個在下面描述了。這四個反射是背反射的主要類型，它們是:
[0096]復古(Retro)反射RET (光從相同通道返回)
[0097]貓眼反射CAT (光從相反通道返回)
[0098]內軸向反射AX (光從中心通道進入從外部通道返回)
[0099]斜反射OB (光從斜經線反射經過垂直通道進入水平通道之一以及相反過程)
[0100]需要理解的是不可能用二維圖在圖4中展示水平經線，然而這個圖描繪了垂直經線和三個照明光束B0，B1和B2以及相應的三個成像通道CO，Cl和C3。五個背反射(全部是AX)寄存在中心通道CO中，然而只有三個展示處如來自BI的0，1和來自B3的1』。通道Cl也有五個反射然而為了照明的目的，只有四個展示出來了:來自B3的CAT，2，來自B0，3的AX，來自Bl，4的RET，和來自B4，5的0B，其中光束B4沿通道C4通過，都在HM內。類似的，通道C3由五個反射，只有三個沿著垂直方向的展示出來了:來自Bl，2』的CAT，來自B0，3』的AX和來自B3，4』的RET，剩下兩個反射是來自B2和B4的OB類型的。然而通道C4和5的反射只有一個也就是來自B1，5』 』的OB展示出來了。所有五個通道每個都有五個反射，總共25個反射可用來測量。反射1和3可以分別區分為內部AX反射和外部AX反射。需要理解的是這些反射的一個組合會用在決定和測量光學表面性能。上面描述的結構的組合提供了測量不同類型反射的能力以及在一次單次通過不需要獲得多次獨立測量的情況下重建表面的能力。
[0101]圖9-11展示了浦肯野系統內的三種類型的背反射，其中準直(可能是紅外線)光源從I照亮棒形反射器2。之後射線被棒形反射器反射到鏡組鏡面3並再次以特定的角度反射到眼睛4。圖9展 示了貓眼反射，圖10展示了內軸向反射，而圖11展示了復古反射。
[0102]貓眼反射從表面頂點而通過相反側鏡面返回到最初照明處。貓眼反射服務的主要目的是錨定表面頂點的位置相對於鏡組沿其光軸的特徵。對於前角膜表面，貓眼反射給出了眼睛相對於鏡組的位置，而貓眼反射對於下面表面給出了關於中心(軸向)與相應媒介折射率糾纏的厚度值的信息。[0103]復古反射出現在表面對於光束出現正常的一個特殊的區域時且其通過與其照明相同的路線反射回來。軸向反射是當反射的角度是其返回到鏡面平行於儀器的光軸，且通過棒形反射器之間的缺口的反射。需要理解的是內軸向反射也工作在反方向，即，問題中的表面通過棒形反射器之間的缺口照亮並通過與當它們從鏡面中照亮時處在相同角度和位置的鏡面返回。復古和軸向反射涉及的信息有曲率，折射率和眼睛表明的分割狀況。
[0104]這些反射的主要原則是當射線打到眼睛表面，無論通過鏡面還是直接建模，他們都可以通過鏡面或直接返回並傳達到圖2中的遠心臂200。
[0105]在圖12中，描述了一個眼睛的一般性的結構和對用於確定其結構的光學參數的相關測量。這些是前角膜，1，后角膜，2，虹膜，3，前晶狀體，4和後晶狀體，5在圖5中描繪出。為了有效地確定這些光學表明參數，前述賒銷的高度是需要的。可以看到它們已經在圖12中包括了。
[0106]Hret復古反射高度，6，
[0107]Haxiwt外軸向反射高度，7，
[0108]Hcar貓眼反射高度，8
[0109]Haxiin內軸向反射高度，9
[0110]復古反射光束，10
[0111]軸向反射光束11
[0112]貓眼反射光束12`[0113]軸向反射光束13
[0114]儀器光軸，14
[0115]Gbeam入射光束角度15。
[0116]使用上面的系統和方法可以獲得這些測量值和用來確定各種感興趣的結構的參數。在確定任意眼部表面的關鍵，需要每個類型的反射的打到的平面，即，圖12中的17。這之後與遠心系統結合而需要一個合適的強度以便儀器方便使用且檢測器的大小適於一個手。一個單獨表面的樣本圖像在圖13中展示還根據檢測器可以測得的反射的相關高度指出了各種類型的浦肯野反射的位置。圖14展示了這些浦肯野反射放大後的的圖且用來精確確定高度的其中心需要找到。確定這些形心的方法可以使用閾值曲線擬合這個點或用重量方法。曲線擬合的閾值設定一個幹擾第二表面反射可以被消除或最小化的亮度等級。隨後形心就是這個點的圓周的中心。重量方法在這些種情況下不能使用因為第二交叉點會轉移結合點重心的形心。當表面之間的厚度很小是出現交叉點。
[0117]在一個確定前角膜半徑rc的示範性方法中，下面的等式會基於圖12的測量6_15來實施決定使用例如圖2-4所示的射線反射技術。需要理解的是另一個優化算法也可以用於顧及額外的經線。
[0118]第一步，計算前角膜的半徑。光束高度可以通過檢測器201成像的各個反射的反射形心之間分開的距離而獲得，示例形心如圖14所示。前角膜曲率可以由以下幾步計算得到。
[0119]rc=tan( Θ beam)Hret-Z等式(I)
[0120]Z=tan ( Θ beam) Hcat等式(2)
[0121 ] rc=tan ( Θ beJ (Hret-Hcat)等式(3)
【權利要求】
1.一個用於光學元件的成像系統，所述成像系統包括: 用至少一束入射光束照亮目標所述光學元件的裝置；和 用於將從所述光學元件的至少一個表面返回的至少兩束光束引導到檢測器上的裝置；所述檢測器適於測量至少兩束返回光束的相對的光特性以及使用至少兩束返回光束的測量的特性來計算所述光學元件的至少一個參數。
2.根據權利要求1所述的系統，其中用於照亮所述目標光學元件的裝置包括至少一個光源和用於改變在所述目標光學元件上的至少一束入射光束的入射方向的光學裝置。
3.根據前述權利要求所述的系統，還包括用於分割從所述光源發射出的至少一束光束的裝置，其中至少兩束生成的分割光束具有相對於目標光學元件的光軸的不同的入射角。
4.根據權利要求2所述的系統，其中用於改變至少一束入射光束方向的光學裝置包括光束整形透鏡、帶有光功率的鏡面、摺疊鏡、光束分割器或稜鏡中的至少一個。
5.根據前述權利要求所述的系統，還包括用於在檢測器連續測量之間改變在所述目標光學元件上的至少一束入射光束的至少一個特性的裝置。
6.根據權利要求1所述的系統，其中將從光學元件的至少一個表面返回的至少兩束光束引導到檢測器上的裝置包括至少一個光學元件。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述至少一個光學元件還適於控制至少一束入射光束的方向。
8.根據前述權利要求所述的系統，其中檢測器是CCD、CMOS傳感器、人眼、感光板、通道板陣列、雪崩光電二極體、閃爍檢測器或光電倍增管。
9.根據權利要求1所述的系統，還包括用於改變檢測器位置來聚焦任意或所有的所述返回光線的裝置。
10.根據前述權利要求所述的系統，其中照明和/或返回光線的測量的特性包括空間和時間的強度分布、位置、空間和時間上線性和/或圓偏振、偏振角度、相位、波長、時間和空間相關性、光斑結構、散射係數和g各向異性因子中的至少一個。
11.根據權利要求1所述的系統，還包括第二檢測器，其中所述第一檢測器和所述第二檢測器放置於相對於所述目標光學元件的光軸的不同的平面內。
12.根據權利要求1所述的系統，還包括第二檢測器，其中所述第一檢測器和所述第二檢測器放置於所述目標光學元件的光軸的平面內。
13.根據權利要求11和12所述的系統，其中用於照明的裝置包括十字光源，其適於產生用來投影在所述光學元件上的兩束光束。
14.一種對光學元件成像的方法，所述方法包括的步驟有: 用至少一束入射光束照明目標光學元件；和 將從照明的光學元件的至少一個表面返回的至少兩束光束引導到檢測器上； 測量至少兩束返回光束的相對光特性和 使用至少兩束返回光束的測得的特性來計算所述光學元件的至少一個參數。
15.根據權利要求14所述的方法,還包括控制入射光束的方向。
16.根據權利要求14或15所述的方法,還包括分割從光源發射出的至少一束光束,其中至少兩束生成的分割光束相對於所述目標光學元件的光軸具有不同的入射角。
17.根據權利要求14到16所述的方法，還包括改變相對於所述光學元件的軸的光學元件的照明的方向。
18.根據權利要求14到17所述的方法，還包括改變所述檢測器的位置來聚焦任意或所有的反射光線。
19.根據權利要求14到18所述的方法，還包括在連續測量之間改變所述目標光學元件的至少一束入射光束的至少一個特性。
20.根據權利要求14到19所述的方法，其中照明和/或返回光線的測量的特性包括空間和時間上的強度分布、位置、空間和時間上線性和/或圓偏振、偏振角度、相位、波長、時間和空間相關性、光斑結構、散射係數和g各向異性因子中的至少一個。
21.一種電腦程式，包括當所述程序在計算機上運行時適於執行權利要求14到20中任意一項的方法的所有步驟的計算`機程序代碼。
【文檔編號】A61B3/10GK103732129SQ201280022750
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年3月26日 優先權日:2011年3月25日
【發明者】E·恩格, A·甘查拉夫, P·柯林斯 申請人:新視野創新有限公司