專利名稱：用于確定不同技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定不同技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的方法。
背景技術(shù)：
技術(shù)系統(tǒng)經(jīng)常使用坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行操作，其中技術(shù)系統(tǒng)需要坐標(biāo)系統(tǒng)來確定正發(fā)生事件的位置、將要執(zhí)行的動作的位置和/或運動中或處于靜止的物體的位置。檢測事件或物體在一維或多維坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置的傳感器系統(tǒng)是技術(shù)系統(tǒng)的示例。這種傳感器系統(tǒng)可以例如是基于照相機(jī)的，并且可以被配置為運動跟蹤系統(tǒng)。這種運動跟蹤系統(tǒng)用于識別和跟蹤運動物體的(可改變的)位置。在本發(fā)明框架內(nèi)特別考慮的運動跟蹤系統(tǒng)的一個示例是所謂的眼睛跟蹤器，通過 眼睛跟蹤器可以檢測眼睛運動。使用眼睛跟蹤器是激光手術(shù)眼科的現(xiàn)行方法，從而通過激光照射對人眼進(jìn)行處理，以消除或至少減少眼睛的不正確功能或病理。在沒有機(jī)械固定的情況下，人眼從不完全靜止，即使在瞄準(zhǔn)特定固定目標(biāo)時也繼續(xù)做較小且較長的運動(例如掃視)，因此在利用通過激光手術(shù)進(jìn)行眼睛治療的各種技術(shù)時，使用眼睛跟蹤器來檢測待治療眼睛的運動，并且依靠所檢測的眼睛位置來引導(dǎo)治療激光。作為在這方面的示例，特別提到屈光激光治療，在屈光激光治療中，角膜組織利用UV波長范圍內(nèi)的激光照射被切除(即從表面去除)，以此方式來改造角膜前表面，并且通過該方式來改變角膜的屈光特性。這種屈光技術(shù)的一個示例是所謂的LASIK (激光原位角膜磨削術(shù))，在LASIK中，首先通過機(jī)械微型角膜刀或者通過飛秒激光照射，激光照射從角膜中切出小的覆蓋盤(covering disk),(在技術(shù)領(lǐng)域通常被稱為瓣)。瓣不與角膜完全分離,而是仍懸在剩余角膜組織上的鉸合區(qū)域。然后瓣轉(zhuǎn)動到旁邊，因此暴露的角膜物質(zhì)經(jīng)受切除激光治療。然后，瓣再次回轉(zhuǎn)。由于角膜的外部上皮層在該方法中僅僅被輕微損傷，因此創(chuàng)傷痊愈相對較快。為了處理物質(zhì)而產(chǎn)生位置上可控制的激光束的激光設(shè)備，是使用坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行操作的技術(shù)系統(tǒng)的另一示例。激光束的切除位置，因此激光束所指向的那些位置，可以由激光設(shè)備的坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置來限定。利用產(chǎn)生脈沖式激光照射的激光設(shè)備，每個坐標(biāo)位置都可以被指派給單個激光脈沖或一組激光脈沖。上述對在人眼的激光手術(shù)治療中使用眼睛跟蹤器的引用，使得已經(jīng)明確的是實踐中，經(jīng)常出現(xiàn)多個技術(shù)系統(tǒng)一起操作的方案，其中每個技術(shù)系統(tǒng)具有其自己的坐標(biāo)系統(tǒng)。如果技術(shù)系統(tǒng)之一將相對于其自己的坐標(biāo)系統(tǒng)確定或固定的坐標(biāo)值傳輸給接收所傳輸?shù)倪@些坐標(biāo)值以確定待采取的動作在其坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置的另一技術(shù)系統(tǒng)，則例如問題會在不互相調(diào)整這兩個技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)的情況下出現(xiàn)。容易想到，空間中某點在一個技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中可以具有與同一空間點在另一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中不同的坐標(biāo)值。這可以例如是在空間上處于兩個坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)中心的不同地點。這兩個坐標(biāo)系統(tǒng)還可以相對彼此而扭曲。另一原因可能是在于坐標(biāo)系統(tǒng)的不同縮放比例，即與其它坐標(biāo)系統(tǒng)相比，沿軸的相同標(biāo)稱坐標(biāo)值可以在距坐標(biāo)原點不同的距離處。
如果彼此協(xié)同操作的不同技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)在空間上互不相同，則為了協(xié)作的正確發(fā)揮，最少需要具有關(guān)于坐標(biāo)系統(tǒng)的不同空間位置和/或不同縮放比例的精確知識，以便能夠?qū)碜宰鴺?biāo)系統(tǒng)之一的坐標(biāo)位置轉(zhuǎn)換成另一坐標(biāo)系統(tǒng)的相應(yīng)坐標(biāo)位置。通常這種知識當(dāng)前不是先驗的，而必須努力地確定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于指示一種簡單的方法，并且最重要的是指示自動化工具可訪問的、用于確定不同技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的方法。為了解決該問題，本發(fā)明提供一種用于確定不同技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的方法，包括確定測試對象的參考特征在所述技術(shù)系統(tǒng)中第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置；
將至少一個測試特征附到所述測試對象，其中所述測試特征被附到所述技術(shù)系統(tǒng)中第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中根據(jù)所確定的所述參考特征的坐標(biāo)位置而確定的坐標(biāo)位置處；確定所述至少一個測試特征和/或從所述至少一個測試特征導(dǎo)出的至少一個特征在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置；至少基于以下內(nèi)容確定所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)與所述第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差(a)所確定的所述至少一個測試特征和/或從所述至少一個測試特征導(dǎo)出的至少一個特征在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置，(b)所述參考特征在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置。采用本發(fā)明特定的方案，在一個實施例中使用測試對象，該測試對象被提供有可由技術(shù)系統(tǒng)中的第一技術(shù)系統(tǒng)檢測的參考圖案。參考圖案可以直接形成參考特征?？商娲兀瑓⒖紙D案可以被配置為使得可以從其明確地導(dǎo)出參考特征。例如，參考特征可以是用作參考圖案的幾何對象的中心(中點)。根據(jù)所檢測的幾何形狀計算中點的算法本身是已知的，并且在此處不需要詳細(xì)地進(jìn)行說明。在任何情況下，在優(yōu)選實施例中，第一技術(shù)系統(tǒng)能夠基于所檢測的參考圖案，確定參考特征在其坐標(biāo)系統(tǒng)中(即在第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中)的坐標(biāo)位置。然后，以此方式確定的坐標(biāo)位置(由一個或多個坐標(biāo)值描述)由第一技術(shù)系統(tǒng)傳輸給第二技術(shù)系統(tǒng)。第二技術(shù)系統(tǒng)使用所傳輸?shù)膮⒖继卣鞯淖鴺?biāo)值，好像它們是其自身坐標(biāo)系統(tǒng)(即第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng))的坐標(biāo)值一樣，并且在其坐標(biāo)系統(tǒng)中依賴于所傳輸?shù)膮⒖继卣鞯淖鴺?biāo)位置，根據(jù)預(yù)設(shè)的產(chǎn)生規(guī)則，確定待產(chǎn)生的測試特征的坐標(biāo)位置。例如，對于測試特征，產(chǎn)生規(guī)則可以預(yù)設(shè)為使得沿第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)的至少一部分坐標(biāo)軸，其可以具有離參考特征預(yù)設(shè)的坐標(biāo)距離。通過這種產(chǎn)生規(guī)則，可以在第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中參照參考特征的位置明確地設(shè)置測試特征的位置。在優(yōu)選實施例中，第二技術(shù)系統(tǒng)然后將根據(jù)參考特征的坐標(biāo)位置以上述方式確定的坐標(biāo)位置附到測試特征。如果附加多個測試特征，則第二技術(shù)系統(tǒng)針對每個測試特征以相應(yīng)的方式行動。
在接下來的步驟中，第一技術(shù)系統(tǒng)再次探測具有參考圖案和所附的測試特征的測試對象。第一技術(shù)系統(tǒng)確定至少一個測試特征和/或從至少一個測試特征導(dǎo)出的特征在第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中具有什么樣的坐標(biāo)位置。基于此，現(xiàn)在可以在第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)確定一個或多個偏差。優(yōu)選確定第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)在空間上相對于第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)移動的至少一個位移向量，和/或確定兩個技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的相對扭轉(zhuǎn)，和/或確定兩個技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的縮放比例差?？梢詫⑺_定的偏差轉(zhuǎn)換成一個或多個校正系數(shù)，這一個或多個校正系數(shù)在隨后的操作中由第二技術(shù)系統(tǒng)查閱，用于校正其所接收的從第一技術(shù)系統(tǒng)傳輸?shù)娜我庾鴺?biāo)位置。以此方式，可以在兩個技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行成功的調(diào)整。在一個優(yōu)選實施例中，作為本發(fā)明特定方法的一部分，多個測試特征被附到測試對象的不同位置。測試特征的至少一部分可以以多邊形布置，例如矩形布置，被附到測試對象上的參考特征周圍。然后，被布置為多邊形的測試特征的多邊形中心作為導(dǎo)出的特征被確定，并且在第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中，可以確定參考特征的坐標(biāo)位置與多邊形中心的坐標(biāo)位置之間的偏差。 根據(jù)另一實施例，基于測試特征和導(dǎo)出特征中的至少一個特征在第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中的目標(biāo)坐標(biāo)位置，進(jìn)一步確定第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)與第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差。測試特征的目標(biāo)坐標(biāo)位置例如可以通過在第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中采用之前提及的產(chǎn)生規(guī)則而被確定。如果例如用于測試特征的產(chǎn)生規(guī)則為參考特征預(yù)先提供沿第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)的兩個坐標(biāo)軸X、y的預(yù)設(shè)X距離和預(yù)設(shè)y距離，則可以通過施加于所確定的參考特征的坐標(biāo)位置的這些相同的標(biāo)稱(數(shù)值)坐標(biāo)距離，來確定測試特征在第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中的目標(biāo)坐標(biāo)位置。根據(jù)優(yōu)選的實施例形式，第一技術(shù)系統(tǒng)包括具有對準(zhǔn)測試對象的照相機(jī)的運動跟蹤設(shè)備，其中運動跟蹤設(shè)備確定參考特征以及至少一個測試特征和/或?qū)С鎏卣髟诘谝蛔鴺?biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置。測試對象可以具有圖案，圖案的中心被運動跟蹤設(shè)備確定為參考特征。圖案(參考圖案)可以例如是光學(xué)上與周圍區(qū)域形成對照的平坦圖案。光學(xué)對照應(yīng)當(dāng)至少存在于參考圖案與周圍區(qū)域的邊界處。光學(xué)對照可以至少部分地通過圖案和周圍區(qū)域的不同灰度級或不同色調(diào)產(chǎn)生?？商娲鼗蛄硗獾?，可以通過使這兩個區(qū)域獲得不同的表面處理，或者使區(qū)域之一獲得表面處理而使其它區(qū)域保持不進(jìn)行表面處理而產(chǎn)生或放大參考圖案與周圍區(qū)域之間的對照。例如，參考圖案的周圍區(qū)域可以被提供有印刷點或線的網(wǎng)絡(luò)，而參考圖案保持無圖案，并且其整個表面被特定灰度或色調(diào)覆蓋。在其它方面，參考圖案和/或周圍區(qū)域不必僅僅具有單色?？梢栽趨⒖紙D案內(nèi)和/或周圍區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)顏色或灰度級梯度。參考圖案可以具有環(huán)形輪廓，例如圓形或橢圓形輪廓。以該方式，可以模擬人瞳孔的二維投影。參考圖案的尺寸可以至少與人的瞳孔近似對應(yīng)。在該情況下，參考圖案表示瞳孔模型。這是合適的，因為根據(jù)以圖片方式檢測的眼睛瞳孔來計算瞳孔中心的位置的圖像處理算法本身是已知的，并且可以在市場上獲得。因此，具有這種瞳孔模型的測試對象特別適合于作為用于人眼激光手術(shù)治療的設(shè)備的一部分應(yīng)用于本發(fā)明。容易理解，參考圖案的非環(huán)形輪廓形狀同樣是可以的，只要確保參考圖案具有明顯可確定的中心。而且，參考圖案不必在尺寸上與人瞳孔相對應(yīng)。其可以較大或較小。第二技術(shù)系統(tǒng)優(yōu)選包括通過激光束，特別是脈沖式激光束，向測試對象施加至少一個測試特征的激光設(shè)備。激光設(shè)備使用第二坐標(biāo)系統(tǒng)來定位激光束。為了能夠利用眼睛跟蹤器或一般利用基于照相機(jī)的運動跟蹤設(shè)備，對所附的測試特征進(jìn)行良好的檢測，建議為附加測試特征，利用激光束對測試對象進(jìn)行處理，使得出現(xiàn)測試對象的局部色變和/或局部凹陷。所確定的至少一個偏差合適地用于校正第二技術(shù)系統(tǒng)接收的從第一技術(shù)系統(tǒng)傳輸?shù)牡诙夹g(shù)系統(tǒng)操作所需的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。所確定的至少一個偏差可以被轉(zhuǎn)換成一個或多個合適的校正或校準(zhǔn)特征，其被施加于從第一技術(shù)系統(tǒng)傳輸?shù)淖鴺?biāo)數(shù)據(jù)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于以上所述類型的方法的測試對象。測試對象具有光學(xué)上突出的圖案(參考圖案)，并且至少在該圖案周圍的一個區(qū)域中被配置為使得通過局部激光照射，可以產(chǎn)生在光學(xué)上突出的測試特征。 優(yōu)選地，圖案為可以模擬人瞳孔并呈現(xiàn)第一顏色的面圖案，而測試對象在該圖案周圍的區(qū)域中呈現(xiàn)第二顏色。第二顏色不同于第一顏色。術(shù)語“顏色”此處以廣義方式理解。不同顏色可以例如通過不同色調(diào)(包括灰度)或通過不同灰度級或通過色調(diào)的不同亮度值來實現(xiàn)。根據(jù)一個示例，第一顏色可以被印刷在測試對象的襯底上。在圍繞參考圖案的區(qū)域中，襯底可以具有其顏色不同于第一顏色的單顏色層。然后，通過激光照射，該顏色層(例如白色)可以經(jīng)歷顏色變化，因此使得測試特征可感知。但是周圍區(qū)域中的襯底也可以具有一層位于另一層上的不同顏色的多個層，其中最上層(最外層)顯示第二顏色，使得測試對象在周圍區(qū)域顯示第二顏色。利用激光照射，第二顏色可以通過一些其它方式被漂白或消失，由此可以暴露位于下面的顏色層。一方面，這確保參考圖案容易被識別，而另一方面這確保至少一個測試圖案容易被識別。例如，測試對象被配置為板或片。其可以顯示例如紙片或紙板，在其平面上具有圖案，并且同時在這里被配置為用于產(chǎn)生測試特征。紙片或紙板可以例如被粘合到穩(wěn)定的由金屬或塑料制成的載體板，以使測試對象完全足夠堅硬且耐用。在一個變體中，測試對象可以具有彎曲的(或一般為三維的)表面，參考圖案被附到該表面上，并且測試特征可以被附到該表面上。例如，該表面可以模擬人眼的前表面。然后，坐標(biāo)系統(tǒng)的調(diào)整可以需要另外為測試對象表面的彎曲或彎曲接續(xù)留有余地，以避免任何縮放比例誤差。最后，本發(fā)明涉及一種用于激光手術(shù)眼科的設(shè)備，包括激光設(shè)備，用于獲得脈沖式聚焦激光束，并且將其引導(dǎo)向待治療的眼睛；用于檢測眼睛運動的眼睛跟蹤器；與所述眼睛跟蹤器聯(lián)接的控制單元，被布置為根據(jù)所檢測的眼睛運動來控制所述激光設(shè)備，其中所述控制單元另外被布置為(i)執(zhí)行根據(jù)以上所述類型的方法，以確定所述眼睛跟蹤器所使用的第一坐標(biāo)系統(tǒng)與所述激光設(shè)備所使用的第二坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差，和(ii)在所述激光設(shè)備的控制中考慮所確定的偏差。


接下來，將利用附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。所示出的是圖I-用于激光手術(shù)眼科的設(shè)備的示意性框圖的實施例圖2-在圖I的設(shè)備中使用的兩個坐標(biāo)系統(tǒng)的、彼此不同的空間位置的示例圖3-用于圖I中設(shè)備的校準(zhǔn)的測試對象的實施例示例。
具體實施例方式圖I中示出的一般由10表示的用于激光手術(shù)眼科的設(shè)備，被設(shè)立為對待治療的眼睛12執(zhí)行角膜切除。該設(shè)備包括產(chǎn)生脈沖式激光束16的激光源14，通過可控制的偏轉(zhuǎn)單元(掃描器)18，激光束16具體可在正交于束方向的平面(下文稱之為x-y平面)中偏轉(zhuǎn)。靠 近掃描器18放置的是聚焦單元20，其將激光束16聚焦在待治療的眼睛12上。為了進(jìn)行切除治療，激光源14的輸出波長在紫外范圍內(nèi)。例如，激光源14包括以193nm發(fā)射的準(zhǔn)分子激光器。掃描器18例如以本身已知的方式由一對通過電流測定方式可控制的偏轉(zhuǎn)鏡形成。聚焦單元20可以由單透鏡或多透鏡系統(tǒng)形成。電子控制單元22根據(jù)為病人預(yù)先確定的由控制程序執(zhí)行的切除分布來控制激光源14和掃描器18。切除分布指示在待治療的眼睛的什么位置必須去除多少角膜物質(zhì)。每個激光脈沖(擊中)導(dǎo)致特定量的物質(zhì)被去除。控制程序使得與去除期望的物質(zhì)厚度所需的激光脈沖一樣多的激光脈沖被置于切除區(qū)域中的每個位置。切除位置由坐標(biāo)對來描繪，坐標(biāo)對涉及設(shè)置所提及的x-y平面的(矩形)x_y坐標(biāo)系統(tǒng)的兩個軸。坐標(biāo)對指示到切除分布的中心(切除中心)的坐標(biāo)距離，切除分布的中心通常根據(jù)待治療的眼睛12的瞳孔中心來限定。眼睛12的不可避免的運動導(dǎo)致瞳孔中心的位置發(fā)生持續(xù)改變，并且因此導(dǎo)致x-y坐標(biāo)系統(tǒng)的切除中心的位置發(fā)生持續(xù)改變。為了監(jiān)控眼睛運動，設(shè)備10包括簡稱為眼睛跟蹤器的眼睛跟蹤設(shè)備24，其利用例如相機(jī)拍攝眼睛12，具體是虹膜及瞳孔的紅外圖像，并且通過合適的圖像處理軟件來計算瞳孔中心的位置。然而，眼睛跟蹤器24不使用與控制單元22和掃描器18用來操作的x-y坐標(biāo)系統(tǒng)相同的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行操作。而是計算瞳孔中心在其自身(矩形)坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，為了圖示的目的該坐標(biāo)系統(tǒng)被表示為u-v坐標(biāo)系統(tǒng)。在該u-v坐標(biāo)系統(tǒng)中，眼睛跟蹤器24以相同的方式通過一對坐標(biāo)來指示瞳孔中心的位置，從而通過u軸和V軸的坐標(biāo)值來指示瞳孔中心的位置?？刂茊卧?2從眼睛跟蹤器24獲取瞳孔中心的u-v坐標(biāo)位置，并且將其轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的x-y坐標(biāo)位置。在這種情況下，其反而依賴于初始確定的校正信息，其中校正信息表示兩個坐標(biāo)系統(tǒng)之間的任意空間位置偏差和任意縮放比例偏差。校正信息可例如以校正函數(shù)的形式或以通過乘法或加法方式使用的一個或多個校正系數(shù)的形式來實現(xiàn)。然后，根據(jù)被轉(zhuǎn)換成x-y坐標(biāo)的瞳孔中心位置，控制單元22可以計算切除中心的當(dāng)前位置，并正確地引導(dǎo)掃描器。圖2中示意性示出的是控制單元22和掃描器18所使用的x-y坐標(biāo)系統(tǒng)與眼睛跟蹤器24所使用的u-v坐標(biāo)系統(tǒng)之間的可能偏差。為了更好地進(jìn)行區(qū)分，x-y坐標(biāo)系統(tǒng)由實線示出，而u-v坐標(biāo)系統(tǒng)由虛線示出。
在圖2的示例情況下，坐標(biāo)原點的不同位置，因此坐標(biāo)軸的交點的不同位置，被視為這兩個坐標(biāo)系統(tǒng)在空間上的第一偏差。該不同的空間位置可由位移向量來表示。在圖2的示例情況下，這兩個坐標(biāo)系統(tǒng)的相對扭轉(zhuǎn)被視為第二偏差。該扭轉(zhuǎn)的測量值可由角度值來指示。坐標(biāo)系統(tǒng)的第三偏差在于不同的縮放比例。為了示出該情況，圖2中在X軸上標(biāo)識兩個坐標(biāo)值Xl、X2，其與在U軸上繪出的兩個坐標(biāo)值Up U2名義上相對應(yīng)。名義上相對應(yīng)意味著坐標(biāo)值X1和U1在數(shù)值上相等，并且坐標(biāo)值X2和U2在數(shù)值上相等。事實上，容易理解，與坐標(biāo)值U1離u-v坐標(biāo)系統(tǒng)中心的距離相比，坐標(biāo)值X1離x-y坐標(biāo)系統(tǒng)中心的距離明顯較短。以相同的方式，與坐標(biāo)值U2離U-V坐標(biāo)系統(tǒng)中心的距離相 t匕,坐標(biāo)值X2離X-y坐標(biāo)系統(tǒng)中心的距離較小。如果X1和U1的數(shù)值一致，并且如果X2和U2的數(shù)值一致，則這意味著X軸的縮放比例與u軸的縮放比例不同。以類似的方式，圖2中在y軸上繪出坐標(biāo)值71，坐標(biāo)值71數(shù)值上對應(yīng)于在V軸上繪出的坐標(biāo)值Vl。事實上，這里坐標(biāo)值71、^離特定坐標(biāo)系統(tǒng)中心的距離也不同。也就是說，坐標(biāo)值Y1離χ-y坐標(biāo)系統(tǒng)中心的距離明顯大于坐標(biāo)值V1離u-v坐標(biāo)系統(tǒng)中心的距離。這也意味著I軸的縮放比例與V軸的縮放比例不同。這種縮放比例偏差可能存在于坐標(biāo)系統(tǒng)的所有坐標(biāo)軸，或者僅僅存在于一部分坐標(biāo)軸。所說明的三個可能偏差中的每一個都導(dǎo)致由這些相同坐標(biāo)值在x-y坐標(biāo)系統(tǒng)中和在u-v坐標(biāo)系統(tǒng)中描繪的點具有不同的位置。這在圖2中由兩個示例點P1和P2來示出。點P1由坐標(biāo)值x2、Yi來限定，而點P2由坐標(biāo)值u2、V1來限定。盡管X2和U2以及Y1和V1具有相同的數(shù)值，結(jié)果是點P:、P2具有明顯的位置間隔。但是在不具有所提及的偏差(中心偏移、扭轉(zhuǎn)、縮放比例差)的情況下，點PpP2會在同一位置。圖3說明用于確定不同技術(shù)系統(tǒng)的兩個坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的方法實施例示例。在特定示例情況下，一方面引用由控制單元22和掃描器18使用的坐標(biāo)系統(tǒng)，而另一方面引用由眼睛跟蹤器24使用的坐標(biāo)系統(tǒng)。首先，眼睛跟蹤器24探測測試對象26，其合適地被置于設(shè)備10中稍后待治療眼睛12所處的位置處。具體地說，測試對象26被放置為使得其位于激光束16的焦平面中。在所示出的示例中，測試對象26具有平坦的頂面28，其在中間粗略具有光學(xué)上突出于周圍區(qū)域的參考圖案30。參考圖案30被模擬為瞳孔，并且相應(yīng)地由近似瞳孔尺寸的、優(yōu)選填充有顏色的圓形圖案形成。圓形圖案30不必是精確圓形的，其也可以具有與圓形形式或多或少顯著的偏差。并入眼睛跟蹤器24中的圖像處理軟件識別瞳孔圖案30，并且根據(jù)瞳孔圖案30計算圖案中心在其u-v坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置。在圖3中圖案中心由32指示；其在本發(fā)明上下文中表示參考特征。眼睛跟蹤器24將圓形中心32的u_v坐標(biāo)傳輸給控制單元22?？刂茊卧?2基于圓形中心32的u-v坐標(biāo)引導(dǎo)激光源14和掃描器18通過激光照射將多個測試特征34施加在測試對象26的頂面28上。測試特征34例如是光學(xué)上突出于測試對象26的頂面28的周圍區(qū)域、并且可由眼睛跟蹤器24檢測到的小圓或者其它幾何形狀。例如，每個測試特征34的產(chǎn)生可能需要入射幾百個或甚至幾千個激光脈沖。
施加測試特征34的位置由控制單元22根據(jù)眼睛跟蹤器24所傳送的圓形中心32的u-v坐標(biāo)位置而計算出。預(yù)設(shè)的產(chǎn)生規(guī)則確定在相對于圓形中心32的哪些X、y位置處施加測試特征34。產(chǎn)生規(guī)則的示例可以規(guī)定關(guān)于圓形中心32以矩形陣列施加四個測試特征3知..344，其中圓形中心32形成矩形的中心。四個測試特征34的這種矩形陣列在圖3中作為示例示出。矩形陣列近似為正方形陣列。在圖3所示的示例情況下，可以感知到所施加的測試特征34事實上并不以圓形中心32為中心，而是具有相對于圓形中心32產(chǎn)生位移的正方形中心36，正方形中心36被定義為兩個正方形對角線的交點。圓形中心32和正方形中心26之間的偏移使得可以斷定在眼睛跟蹤器24的u-v坐標(biāo)系統(tǒng)與控制單元22和掃描器18的x-y坐標(biāo)系統(tǒng)之間存在偏差。這是因為在這種偏差的情況下，在u-v坐標(biāo)系統(tǒng)和x-y坐標(biāo)系統(tǒng)中具有相同數(shù)字坐標(biāo)值的兩個點分離，這在圖2中由點P1和P2明示。因此，在x-y坐標(biāo)系統(tǒng)中具有與圓形中心32相同坐標(biāo)值的點在空間上并不與圓形中心32疊合，而是從圓形中心32產(chǎn)生位移。由于測試特征34相對于x-y坐標(biāo)系統(tǒng)中的該(產(chǎn)生位移的)點而產(chǎn)生，因此它們以該點為中心，而不是以圓形中心32為中心。 為了對這兩個坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差進(jìn)行量化檢測，再次由眼睛跟蹤器24掃描被提供有測試特征34的測試對象26，以確定測試特征34在u-v坐標(biāo)系統(tǒng)中的u_v坐標(biāo)。另外根據(jù)測試特征34的u、v坐標(biāo)，計算正方形中心36的u-v坐標(biāo)。正方形中心36在本發(fā)明上下文中表示導(dǎo)出的特征，因為其根據(jù)測試特征34導(dǎo)出。因此，基于所確定的測試特征34的u、v位置和正方形中心36的u、v位置，由控制單元22確定表征u-v坐標(biāo)系統(tǒng)與x-y坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的信息。具體來說，正方形中心36離圓形中心32的u距離和V距離允許確定用于表征坐標(biāo)系統(tǒng)原點的位置偏差的程度和方向的位移向量。根據(jù)一個示例，控制單元然后針對所指派的至少一對測試特征34計算相對于測試特征34被移位且涉及到位移向量的初始校正的
u、v位置。結(jié)果，初始校正的u、v位置以圓形中心32為中心。例如，在圖3中，針對測試特征34p342繪出這種初始校正的u、v位置34/、342’，其相對于測試特征3七和342被偏移的程度分別與正方形中心36相對于圓形中心32被偏移的程度相同。這兩個坐標(biāo)系統(tǒng)的相對扭轉(zhuǎn)例如可以由控制單元22通過確定已確定初始校正U、V位置的同一對測試特征在U-V坐標(biāo)系統(tǒng)中的目標(biāo)坐標(biāo)位置來確定。為此，其參照圓形中心32的U、V坐標(biāo)位置將測試特征的上述產(chǎn)生規(guī)則施加于u-v坐標(biāo)系統(tǒng)中。例如，在圖3中，以這種方式確定的測試特征34的目標(biāo)位置以34J繪出，而測試特征342的目標(biāo)位置在u-v坐標(biāo)系統(tǒng)中以342s繪出。坐標(biāo)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)可以通過將目標(biāo)坐標(biāo)位置34^和3423的連線與初始校正u、v位置34/和342’的連線進(jìn)行比較而容易地確定。若這兩條連線平行，則坐標(biāo)系統(tǒng)不扭轉(zhuǎn)。若這兩條連線彼此成一角度，則連線間的角度指示坐標(biāo)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)角度。為了確定這兩個坐標(biāo)系統(tǒng)間的任意縮放比例差，控制單元22借助于根據(jù)處于討論中的該對測試特征的初始校正U、V位置所確定的坐標(biāo)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)角度，可以確定再次校正的U、V位置，除偏移程度之外，再次校正的U、V位置還通過扭轉(zhuǎn)角度被校正。作為示例，在圖3中針對測試特征34i、342繪出再次校正的U、V位置34廣、342”。現(xiàn)在，再次校正的這些U、V位置34廣、342”的連線平行于目標(biāo)坐標(biāo)位置34Λ34/的連線。
事實上，再次校正的u、v位置34廣、342”繼續(xù)與目標(biāo)坐標(biāo)位置34^34/不疊合。這是坐標(biāo)系統(tǒng)的軸縮放比例不同的指示。通過計算目標(biāo)坐標(biāo)位置34Λ3423的u距離和再次校正的U、V位置34廣、342”的u距離，并且通過比較(尤其是商形式)這些U距離，可以在數(shù)量上識別和確定U-V坐標(biāo)系統(tǒng)的u軸和Χ-y坐標(biāo)系統(tǒng)的X軸的任意不同的縮放比例。同樣，可以通過計算目標(biāo)坐標(biāo)位置34Λ3423的V距離和再次校正的U、V位置34廣、342”的v距離，并且通過比較(尤其是商形式)這些V距離，在數(shù)量上識別和確定V軸和y軸的任意不同的縮放比例。為了確定坐標(biāo)系統(tǒng)的偏離的軸縮放比例，可以代替一對測試特征的目標(biāo)坐標(biāo)位置和再次校正的U、V位置的u距離或V距離，而可替代地確定測試特征的目標(biāo)坐標(biāo)位置和圓形中心32之間的u距離和/或V距離以及同一測試特征的再次校正的u、v位置和圓形中心32之間的u距離和/或V距離。應(yīng)當(dāng)理解，測試特征34的矩形陣列完全是示例性的，并且測試特征34的其它多邊形陣列甚至是圓形陣列也是可以的。 為了使得可以在光學(xué)上識別測試特征34，測試對象的表面28圍繞參考圖案30的區(qū)域可以印刷成在被激光照射時消失的顏色，從而允許位于下面的另一顏色進(jìn)入視線。為此，測試對象26可以包括板狀或片狀襯底，其在其平面上具有平坦印刷的底層顏色。在該底層顏色上，形成參考圖案30的不同的第一顏色被印刷在參考圖案30的區(qū)域中。在參考圖案30外部印刷有可以通過激光照射被漂白或者通過一些其它方法被去除的其它的第二顏色。在可替代的實施例中，可以想象，在參考圖案30外部的區(qū)域中印刷細(xì)且間距小的線的柵格網(wǎng)。通過局部的激光照射，柵格網(wǎng)可以在所照射的位置處斷裂，例如在對柵格網(wǎng)使用可以通過激光動作或通過激光被漂白的顏色時，在測試對象26的頂面28上產(chǎn)生凹陷。這樣產(chǎn)生的柵格網(wǎng)的斷裂可以由合適的圖像處理軟件所識別，并且用作測試特征。只要用戶插入測試對象26并且給出合適的開始命令，設(shè)備10就可以以完全自動化的方式執(zhí)行以上提及的用于確定u-v坐標(biāo)系統(tǒng)與x-y坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的方法。特別地，作為這種自動化校準(zhǔn)的一部分的控制單元22可以確定合適的校正參數(shù)，用于進(jìn)行從u-v坐標(biāo)系統(tǒng)到x-y坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)變換，并且將其存儲在未詳細(xì)描述的存儲設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種用于確定不同技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的方法，包括 確定測試對象(26)的參考特征(32)在所述技術(shù)系統(tǒng)中第一技術(shù)系統(tǒng)(24)的坐標(biāo)系統(tǒng)Cu, V)中的坐標(biāo)位置； 將至少一個測試特征(34)附到所述測試對象，其中所述測試特征被附到所述技術(shù)系統(tǒng)中第二技術(shù)系統(tǒng)(18，22)的坐標(biāo)系統(tǒng)(x，y)中根據(jù)所確定的所述參考特征的坐標(biāo)位置而確定的坐標(biāo)位置處； 確定所述至少一個測試特征和/或從所述至少一個測試特征導(dǎo)出的至少一個特征(36)在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(u, V)中的坐標(biāo)位置； 至少基于以下內(nèi)容確定所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)與所述第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差 Ca)所確定的所述至少一個測試特征和/或從所述至少一個測試特征導(dǎo)出的至少一個特征在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(u, V)中的坐標(biāo)位置,和 (b)所述參考特征在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(U，V)中的坐標(biāo)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，基于所述測試特征和所述導(dǎo)出的特征中的至少一個特征在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)U，V)中的目標(biāo)坐標(biāo)位置，進(jìn)一步確定所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)與所述第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中在所述測試對象(26)的多個位置處附加多個測試特征(34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述測試特征(34)的至少一部分以多邊形陣列，例如以矩形陣列，被附到所述測試對象上所述參考特征的周圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中被排列為多邊形的測試特征的多邊形中心(36)作為導(dǎo)出的特征被確定，并且在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)U，V)中確定所述參考特征(32)的坐標(biāo)位置與所述多邊形中心的坐標(biāo)位置之間的偏差。
6.根據(jù)在前權(quán)利要求中之一所述的方法，其中，測試特征(34)在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(U，V)中的目標(biāo)坐標(biāo)位置根據(jù)為該測試特征(34)預(yù)設(shè)的、在所述第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，y)中離所述參考特征(32)的坐標(biāo)距離來確定。
7.根據(jù)在前權(quán)利要求中之一所述的方法，其中所述第一技術(shù)系統(tǒng)包括具有指向所述測試對象的照相機(jī)的運動跟蹤設(shè)備(24)，其中所述運動跟蹤系統(tǒng)確定所述參考特征(32)以及所述至少一個測試特征和/或?qū)С龅奶卣?34，36)在第一坐標(biāo)系統(tǒng)(u，v)中的坐標(biāo)位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述測試對象(26)具有圖案(30)，所述圖案(30)的中心被所述運動跟蹤設(shè)備確定為參考特征(32)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述圖案(30)是在光學(xué)上與周圍區(qū)域形成對照的平坦圖案。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述圖案(30)具有環(huán)形輪廓，特別具有圓形或橢圓形輪廓。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中之一所述的方法，其中所述第二技術(shù)系統(tǒng)包括激光設(shè)備，所述激光設(shè)備通過激光束(16)，特別是脈沖式激光束，將所述至少一個測試特征(34)附到所述測試對象(26)，其中所述激光設(shè)備使用第二坐標(biāo)系統(tǒng)(x，y)來定位所述激光束。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中為了附加測試特征(34)，所述測試對象(26)被所述激光束(16)處理為使所述測試對象經(jīng)歷局部顏色改變和/或局部凹陷。
13.根據(jù)在前權(quán)利要求中之一所述的方法，其中所確定的至少一個偏差用于校正所述第二技術(shù)系統(tǒng)接收的從所述第一技術(shù)系統(tǒng)傳輸?shù)淖鴺?biāo)數(shù)據(jù)。
14.一種用于根據(jù)在前權(quán)利要求中之一所述的方法的測試對象，其中所述測試對象(26)具有在光學(xué)上突出的圖案(30)，并且至少在所述圖案的周圍的一個區(qū)域中被配置為使得通過局部激光照射能夠產(chǎn)生在光學(xué)上突出的測試特征。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的測試對象，其中所述圖案(30)為呈現(xiàn)第一顏色且優(yōu)選模擬人的瞳孔的面圖案，而所述測試對象在所述圖案的周圍的區(qū)域中呈現(xiàn)第二顏色。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的測試對象，其中所述測試對象(26)被配置為板狀或片狀。
17.一種用于激光手術(shù)眼科的設(shè)備，包括 激光設(shè)備(14，18，20)，用于獲得脈沖式聚焦激光束，并且將所述脈沖式聚焦激光束引導(dǎo)向待治療的眼睛(12)； 用于檢測眼睛運動的眼睛跟蹤器(24)； 與所述眼睛跟蹤器聯(lián)接的控制單元(22)，被布置為根據(jù)所檢測的眼睛運動來控制所述激光設(shè)備，其中所述控制單元另外被布置為 (i)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至13中之一的類型的方法，以確定所述眼睛跟蹤器所使用的第一坐標(biāo)系統(tǒng)(U，V)與所述激光設(shè)備所使用的第二坐標(biāo)系統(tǒng)(X，y)之間的偏差，和 (ii)在所述激光設(shè)備的控制中考慮所確定的偏差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定多種技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差的方法，包括以下步驟確定測試對象(26)的參考特征(32)在所述技術(shù)系統(tǒng)中第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(u，v)中的坐標(biāo)位置；將至少一個測試特征(34)附到所述測試對象，其中所述測試特征被附到所述技術(shù)系統(tǒng)中第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)中根據(jù)所確定的所述參考特征(32)的坐標(biāo)位置而建立的坐標(biāo)位置處；確定所述至少一個測試特征(34)和/或根據(jù)所述至少一個測試特征導(dǎo)出的至少一個特征(36)在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(u，v)中的坐標(biāo)位置；并且至少基于以下內(nèi)容確定所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)與所述第二技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的偏差a)所確定的所述至少一個測試特征(34)和/或根據(jù)所述至少一個測試特征導(dǎo)出的至少一個特征(36)在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(u，v)中的坐標(biāo)位置，和b)所述參考特征(32)在所述第一技術(shù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)(u，v)中的坐標(biāo)位置。
文檔編號A61B3/113GK102917635SQ201080063887
公開日2013年2月6日 申請日期2010年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月15日
發(fā)明者馬利奧·阿布拉罕, 約阿希母·麥奇尼格, 約翰尼斯·阿格滕, 馬利奧·克拉夫基 申請人:威孚萊有限公司