眼科裝置制造方法
【專利摘要】一種眼科裝置，包括被配置為測(cè)量返回光的波前像差的像差測(cè)量單元和被配置為對(duì)返回光進(jìn)行調(diào)制的反射型光調(diào)制器件?？刂茊卧谙癫顪y(cè)量單元的測(cè)量結(jié)果來(lái)控制反射型光調(diào)制器件以校正返回光的波前像差。反射型光調(diào)制器件包括反射測(cè)量光或返回光束的有效區(qū)域的直徑（有效直徑）為7.5mm或更少的反射鏡，和在有效直徑內(nèi)作用于反射鏡的61個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器。每個(gè)致動(dòng)器包括具有7.5μm或更大的最大位移的交指型電極。
【專利說(shuō)明】眼科裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明概括而言涉及能夠捕捉眼底的圖像的眼科裝置，特別是它涉及包括自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的眼科裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]掃描激光檢眼鏡(scanning laser ophthalmoscope, SL0)是眼科成像裝置的公知示例。為了利用SLO獲得眼底的圖像，以二維模式的激光照射眼睛，并且由光學(xué)檢測(cè)器接收從眼底反射的光以形成圖像。另外，利用低相干光的干涉的成像裝置已被開(kāi)發(fā)作為眼科成像裝置。利用低相干光的干涉的這種成像裝置被稱為光學(xué)相干層析成像(opticalcoherence tomography,OCT)裝置并且特別用于捕捉眼底或其附近的層析圖像。已開(kāi)發(fā)了各種OCT系統(tǒng)，包括時(shí)域(TD) OCT系統(tǒng)和譜域(spectral domain, SD) OCT系統(tǒng)。特別地，近年來(lái)，隨著照射激光的數(shù)值孔徑(NA)的增大，在眼科成像裝置中已實(shí)現(xiàn)了更高的分辨率。
[0003]當(dāng)要捕捉眼底的圖像時(shí)，需要通過(guò)眼睛內(nèi)的諸如角膜和晶狀體之類的光學(xué)組織來(lái)捕捉圖像。從而，隨著分辨率增大，在角膜和晶狀體中發(fā)生的像差對(duì)捕捉到的圖像的質(zhì)量有越來(lái)越大的影響。
[0004]因此，已對(duì)自適應(yīng)光學(xué)(adaptive optics, AO) SLO和A0-0CT展開(kāi)了研究，在A0-SL0和A0-0CT中，測(cè)量眼睛的像差并且校正像差的AO的功能被集成到光學(xué)系統(tǒng)中。例如，在題為 “Requirements for discrete actuator and segmented wavefrontcorrectors for aberration compensation in two large populations of human eyes，，，N.Doble et al.，Applied Optics, Vol.46, N0.20, 10 July 2007 的文章中，論述了 A0-0CT的示例。在A0-SL0或A0-0CT中，入射在眼睛上的光的波前(wavefront)的變化通常由夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)波前傳感器系統(tǒng)來(lái)測(cè)量。在夏克-哈特曼波前傳感器系統(tǒng)中，測(cè)量光進(jìn)入眼睛，并且其反射光通過(guò)微透鏡陣列被電荷耦合器件(CCD)相機(jī)所接收，從而測(cè)量反射光的波前。由于眼睛內(nèi)的光學(xué)組織引起光的波前上的像差，因此驅(qū)動(dòng)一反射型光調(diào)制器件來(lái)校正測(cè)量到的波前的像差，并且通過(guò)該反射型光調(diào)制器件來(lái)捕捉眼底的圖像。從而，A0-SL0或A0-0CT能夠以高分辨率捕捉圖像。
[0005]存在包括可變形鏡子(variable shape mirror)和反射型液晶器件在內(nèi)的若干類型的反射型光調(diào)制器件。由于反射型液晶器件調(diào)制偏光方向并從而需要兩個(gè)光學(xué)元件，這導(dǎo)致了光學(xué)系統(tǒng)的尺寸增大。另外，因?yàn)槠涓叩牟ㄩL(zhǎng)依賴性，反射型液晶器件不適于在多個(gè)波長(zhǎng)處觀察，而在對(duì)眼底的觀察中經(jīng)常采用在多個(gè)波長(zhǎng)處觀察。從而，優(yōu)選使用可變形鏡子作為反射型光調(diào)制器件。
[0006]可變形鏡子通過(guò)使 鏡子形狀變形并從而生成光軸方向上的有效直徑內(nèi)的光路長(zhǎng)度差異來(lái)校正波前。這里，在有效直徑內(nèi)鏡表面上的兩個(gè)位置的光軸方向上的坐標(biāo)差異被稱為位移量。由于鏡子是反射型元件，因此所需的最大位移量是要校正的最大光路長(zhǎng)度的一半。
[0007]存在各種類型的可變形鏡子。具體而言，存在一種鏡子，其具有由多個(gè)致動(dòng)器引起變形的連續(xù)鏡表面。還有一種由多個(gè)片段形成的分段鏡，并且這些片段被各致動(dòng)器獨(dú)立驅(qū)動(dòng)以在光軸方向上平移。還有另一種由多個(gè)片段形成的分段鏡，并且這些片段可以被各致動(dòng)器獨(dú)立驅(qū)動(dòng)以在光軸方向上平移并且繞兩個(gè)軸傾斜。
[0008]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2005-224327號(hào)公報(bào)論述了一種技術(shù)，其中來(lái)自眼底的包括像差的反射光通過(guò)利用至少兩個(gè)反射型光調(diào)制器件來(lái)校正以便增大校正量。
[0009]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2007-21044號(hào)公報(bào)論述了一個(gè)發(fā)現(xiàn)，即，利用直徑為12mm并且最大位移量為16 μ m的85分段反射型光調(diào)制器件對(duì)入射在模型眼上的光束的像差執(zhí)行的校正導(dǎo)致0.093 μ m的殘余像差RMS。然而，日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2007-21044號(hào)公報(bào)沒(méi)有討論有效直徑內(nèi)的鏡片段的數(shù)目。
[0010]N.Doble et al.，Applied Optics, Vol.46, N0.20, 10 July 2007 論述了指不波前校正的精度的斯特列爾比(Strehl ratio)與用于驅(qū)動(dòng)反射型光調(diào)制器件的致動(dòng)器的數(shù)目之間的關(guān)系，以及校正人眼的像差所需的每個(gè)致動(dòng)器的位移量。
[0011]對(duì)眼底中的進(jìn)行性疾病的早期檢測(cè)是重要的。從而，需要一種能夠在視覺(jué)細(xì)胞級(jí)別上進(jìn)行詳細(xì)觀察的觀察裝置。視覺(jué)細(xì)胞包括兩類細(xì)胞，即尺寸約為2 μ m至5 μ m并且分布在黃斑區(qū)周圍的錐體細(xì)胞(cone cell)，以及尺寸約為2μπι并主要分布在黃斑區(qū)外部的桿狀細(xì)胞(rod cell)。錐體細(xì)胞在黃斑區(qū)的中心凹中具有大約2 μ m的小尺寸。因此，在早期階段檢測(cè)眼底疾病要求大約2 μ m的分辨率。
[0012]如上所述，已開(kāi)發(fā)了其中集成了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的功能以便實(shí)現(xiàn)更高分辨率的眼科裝置。然而，由于要被檢查的眼睛在光學(xué)像差上具有個(gè)體差異，因此存在取決于要被檢查的眼睛而無(wú)法獲得視覺(jué)細(xì)胞的清楚圖像的問(wèn)題。
[0013]雖然日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2005-224327號(hào)公報(bào)論述了利用多個(gè)可變形鏡子來(lái)獲得期望的校正量的技術(shù)，但這樣的技術(shù)導(dǎo)致難以獲得緊湊的光學(xué)系統(tǒng)。
[0014]雖然日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2007-21044號(hào)公報(bào)論述了利用單個(gè)可變形鏡子將像差校正到0.093 μ m的殘余像差RMS的發(fā)現(xiàn)，但此殘余像差量不能使斯特列爾比達(dá)到0.8或更少，從而無(wú)法確保充分的光學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明針對(duì)一種眼科裝置，其具有能夠在視覺(jué)細(xì)胞級(jí)別上進(jìn)行詳細(xì)觀察的光學(xué)性能并且包括尺寸減小的光學(xué)系統(tǒng)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種被配置為獲得要被檢查的眼睛的圖像的眼科裝置包括:像差測(cè)量單元，被配置為測(cè)量眼睛中的像差；反射型光調(diào)制器件，被配置為對(duì)測(cè)量光和返回光中的至少一者進(jìn)行調(diào)制；以及控制單元，被配置為基于像差測(cè)量單元的測(cè)量結(jié)果來(lái)控制反射型光調(diào)制器件以校正返回光的波前像差。反射型光調(diào)制器件包括具有7.5_或更小的有效直徑的反射鏡和在有效直徑內(nèi)作用于反射鏡的61個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器。每個(gè)致動(dòng)器具有7.5 μ m或更小的最大位移。
[0017]通過(guò)以下參考附圖對(duì)示范性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的更多特征將變得清楚。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示范性實(shí)施例的眼科裝置的整體配置。[0019]圖2示出了根據(jù)第一示范性實(shí)施例的眼科裝置中要使用的反射型光調(diào)制器件的配置。
[0020]圖3A至圖3F各自示出了本發(fā)明的示范性實(shí)施例的眼科裝置中要使用的反射型光調(diào)制器件中的致動(dòng)器的布置。
[0021]圖4是示出圖2中所示的反射型光調(diào)制器件中的致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0022]圖5A是圖4中所示的致動(dòng)器的頂視圖。圖5B是圖4中所示的致動(dòng)器的截面圖。
[0023]圖6是示出圖4中所示的致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的截面圖。
[0024]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示范性實(shí)施例的眼科裝置的整體配置。
【具體實(shí)施方式】
[0025]反射型光調(diào)制器件包括反射鏡和部署在反射鏡的面內(nèi)方向上的多個(gè)致動(dòng)器。隨著每個(gè)致動(dòng)器作用在反射鏡的特定區(qū)域上，反射鏡在光軸方向上變形。為了再現(xiàn)期望的形狀，需要增大致動(dòng)器的數(shù)目和每個(gè)致動(dòng)器的行程量。這是因?yàn)闈蔂柲峥?Zernike)模式的空間頻率在更高階處增大，從而需要相應(yīng)地增大致動(dòng)器的數(shù)目。
[0026]假設(shè)要用來(lái)觀察眼底的分辨率等同于眼底處的束斑直徑ω?，則利用入射光束直徑《O、波長(zhǎng)λ和眼睛的焦距f，通過(guò)以下式子來(lái)表達(dá)分辨率。
[0027]ω 1 = ω 0.f / { π.(ω 0/2) 2/ λ }
[0028]人眼的焦距f約為17mm，并且可進(jìn)入人眼的光的最大光束直徑ωΟ約為7mm。從而，實(shí)現(xiàn)使得能夠觀察視覺(jué)細(xì)胞的2 μ m光斑直徑ω I所需的波長(zhǎng)約為650nm或更少。在實(shí)際中，眼底處的光斑直徑不等于分辨率極限，如果圖像具有大的對(duì)比度則即使用具有例如3 μ m的光斑直徑ω 1的光也能識(shí)別2 μ m的目標(biāo)。在此情況下，所需波長(zhǎng)約為970nm或更少。
[0029]以上是在假設(shè)光學(xué)系統(tǒng)不具有任何像差的情況下計(jì)算的。然而，在實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)中，需要校正隨著光通過(guò)眼球而引起的波前的畸變。波前校正后束斑的斯特列爾比0.8被認(rèn)為是衍射極限，并且在小于0.8的斯特列爾比處可能不能獲得期望的分辨率。斯特列爾比S與殘余像差RMS的值W之間的關(guān)系通過(guò)以下式子來(lái)表達(dá)。
[0030]W = (1-S)1/2 X λ /2 π
[0031]從而，0.8或更大的斯特列爾比對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為650nm并且殘余像差RMS為0.046 μ m或更少的情形或者波長(zhǎng)為970nm并且殘余像差RMS為0.068 μ m或更少的情形。然而，迄今為止，還不存在在適于眼科裝置的有效直徑的情況下滿足這種性能的反射型光調(diào)制器件。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，要用來(lái)校正波前的反射型光調(diào)制器件是具有連續(xù)的反射面的可變形鏡子。這種反射型光調(diào)制器件在有效直徑內(nèi)包括61個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器，并且每個(gè)致動(dòng)器的行程長(zhǎng)度為7.5 μ m或更多。另外，所述的有效直徑為7.5_或更少。此反射型光調(diào)制器件在波前校正后可產(chǎn)生0.8或更大的斯特列爾比，從而可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的期望分辨率。此外，光學(xué)系統(tǒng)的尺寸可減小。
[0033]在眼科裝置中，取決于觀察部位或觀察方法，使用不同波長(zhǎng)的光。不那么受水的吸收的影響的850nm波長(zhǎng)帶(850nm±50nm)的光經(jīng)常被用于觀察眼底部分。根據(jù)N.Doble etal.,Applied Optics, Vol.46, N0.20, 10 July 2007 的第 8 頁(yè)上的記載，為了利用針對(duì)入射在瞳孔上的光束直徑為7.5mm的光的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)0.8或更大的斯特列爾比，如果波長(zhǎng)為850nm，則鏡子的有效直徑需要在徑向上被分割成九個(gè)或更多(B卩，61個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器)。雖然為了實(shí)現(xiàn)更高的分辨率使波長(zhǎng)更短，但可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光更有可能使得被檢者的視點(diǎn)由于觀察光的影響而移動(dòng)。從而，約750nm或更大的波長(zhǎng)是優(yōu)選的，并且在此情況下鏡子需要被分割成的數(shù)目是10個(gè)或更多(即，80個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器)。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，850nm的波長(zhǎng)帶，也就是最大900nm或更短的光，被用于觀察。
[0034]現(xiàn)在將考慮用作反射型光調(diào)制器件的可變形鏡子的有效直徑內(nèi)的致動(dòng)器的具體數(shù)目。這里，可變形鏡子是使得連續(xù)的鏡表面變形的類型。當(dāng)沿著二維平面布置致動(dòng)器時(shí)，通常，可考慮如圖3A至圖3F中所示的三角格子布置或方形格子布置。如果有效直徑內(nèi)的鏡表面在徑向上被九分割，則布置為三角格子布置的致動(dòng)器的數(shù)目變得如圖3A中所示為61個(gè)，并且布置為方形格子布置的致動(dòng)器的數(shù)目變得如圖3D中所示為69個(gè)。如果有效直徑內(nèi)的鏡表面在徑向上被10分割，則布置為三角格子布置的致動(dòng)器的數(shù)目變得如圖3B中所示為85個(gè)，并且布置為方形格子布置的致動(dòng)器的數(shù)目變得如圖3E中所示為80個(gè)。如果有效直徑內(nèi)的鏡表面在徑向上被11分割，則布置為三角格子布置的致動(dòng)器的數(shù)目變得如圖3C中所示為109個(gè)，并且布置為方形格子布置的致動(dòng)器的數(shù)目變得如圖3F中所示為97個(gè)。
[0035]已知，為了獲得相同的分辨率，其片段僅被平移驅(qū)動(dòng)的分段鏡需要被分割成的數(shù)目是具有變形的連續(xù)鏡表面的鏡子的片段數(shù)目的20倍。另一方面，其片段被驅(qū)動(dòng)為平移且繞兩個(gè)軸傾斜的分段鏡本質(zhì)上與具有變形的連續(xù)鏡表面的鏡子是相同類型的，從而以相同數(shù)目的片段即可獲得相同的分辨率。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，只有可被驅(qū)動(dòng)為平移且繞兩個(gè)軸傾 斜的分段鏡被認(rèn)為是一類具有連續(xù)的反射面的可變形鏡子。
[0036]另外，根據(jù)N.Doble et al., Applied Optics, Vol.46, N0.20, 10 July 2007 的第 7頁(yè)上的記載，允許校正眼睛的幾乎任何波前像差的最大光路長(zhǎng)度差異是15 μ m或更少。根據(jù)本示范性實(shí)施例的可變形鏡子具有7.5 μ m或更多的行程長(zhǎng)度?？勺冃午R子是反射型的，這使得可以校正15 μ m的光路長(zhǎng)度差異的像差。
[0037]根據(jù)示范性實(shí)施例的反射型光調(diào)制器件具有7.5mm或更小的有效直徑。在現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的情況下，如果要制造如上所述的具有大數(shù)目的致動(dòng)器和大的行程長(zhǎng)度的反射型光調(diào)制器件，則致動(dòng)器的高密度集成是困難的，從而反射型光調(diào)制器件的有效直徑相對(duì)于入射在瞳孔上的光的光束直徑變得大。反射型光調(diào)制器件的有效直徑指的是可變形鏡子的反射光束的有效區(qū)域的直徑并且可獨(dú)立于入射在瞳孔上的光的光束直徑來(lái)設(shè)定。眼科裝置的光學(xué)系統(tǒng)具有各瞳孔共軛位置(波前傳感器、反射型光調(diào)制器件、掃描器、眼睛瞳孔)經(jīng)由各個(gè)望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)被接替(relay)的配置。在此配置中，如果每個(gè)望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)具有相等的倍率，則可以更容易地減小像差。這種配置使得校正殘余可被減小，該校正殘余是在由偏心球面鏡生成的像散被通過(guò)在不同方向上移動(dòng)兩個(gè)鏡子中的每一個(gè)來(lái)校正時(shí)產(chǎn)生的。由于人眼的典型瞳孔直徑是7mm或更少，所以如果每個(gè)望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)具有相等的倍率，則可入射在瞳孔上的最大光束直徑約為7mm并且反射型光調(diào)制器件的有效直徑包括組裝誤差為7.5_或更少，就足夠了。然而，迄今為止，一直難以制造這樣的小尺寸反射型光調(diào)制器件。因此，如果要利用現(xiàn)有的反射型光調(diào)制器件來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的像差校正性能，則有效直徑變成IOmm或以上那么大,從而至少一些望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)需要由放大光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。結(jié)果，反射型光調(diào)制器件與鄰近反射型光調(diào)制器件的球面鏡之間的光路長(zhǎng)度增大了，這導(dǎo)致了光學(xué)系統(tǒng)的尺寸的增大，從而一直難以減小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。另外，無(wú)法充分地去除由偏心球面鏡生成的像散，從而難以減小殘余的波前像差。
[0038]本發(fā)明的示范性實(shí)施例可通過(guò)以下所述的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)來(lái)提供如上所述的具有大數(shù)目的致動(dòng)器、大的行程長(zhǎng)度以及小的有效直徑的可變形鏡子。
[0039]現(xiàn)在將描述實(shí)現(xiàn)上述規(guī)格的用作根據(jù)示范性實(shí)施例的反射型光調(diào)制器件的可變形鏡子。優(yōu)選的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)是將致動(dòng)器二維地布置在基板上，其中每個(gè)致動(dòng)器是利用光刻法通過(guò)微細(xì)加工技術(shù)形成的。為了獲得高密度且高行程的致動(dòng)器，可以采用梳狀型致動(dòng)器結(jié)構(gòu)，其中可動(dòng)梳狀構(gòu)件與固定梳狀構(gòu)件互鎖，其間設(shè)有空間。可動(dòng)梳狀構(gòu)件被彈性構(gòu)件所支撐以允許可動(dòng)梳狀構(gòu)件在光路的方向上位移，并且力被施加在可動(dòng)梳狀構(gòu)件與固定梳狀構(gòu)件之間。從而，可動(dòng)梳狀構(gòu)件相對(duì)于固定梳狀構(gòu)件移位。平行板靜電致動(dòng)器在電壓達(dá)到或超過(guò)一定值時(shí)隨著可動(dòng)電極被拉入固定電極中而塌陷(collapse)，從而行程不能被增大。另一方面，由于梳狀型致動(dòng)器結(jié)構(gòu)允許可動(dòng)梳狀構(gòu)件在梳狀構(gòu)件的面內(nèi)方向上移動(dòng)，從而行程量可被增大。施加在梳狀構(gòu)件之間的力可以是靜電力或電磁力。致動(dòng)器通過(guò)作用單元連接到反射鏡的與反射面相反的面。
[0040]以下，將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不局限于這里圖示的示例。
[0041]作為本發(fā)明的第一示范性實(shí)施例的眼科裝置，將描述SLO裝置。在本示范性實(shí)施例中，利用反射型光調(diào)制器件來(lái)校正要被檢查的眼睛的光學(xué)像差以獲得二維圖像，這使得無(wú)論眼睛的屈光度或光學(xué)像差如何都可以獲得良好的二維圖像。
[0042]參考圖1，將 詳細(xì)描述根據(jù)本示范性實(shí)施例的SLO裝置100的整體配置。從光源101發(fā)出的光被光稱合器131分割成參照光105和測(cè)量光106。測(cè)量光106通過(guò)單模光纖130-4、反射型光調(diào)制器件159、XY掃描器119和球面鏡160-1、160-2至160-3以及160-6、160-7,160-8至160-9被引導(dǎo)至要被檢查的眼睛107。測(cè)量光106被眼睛107反射或散射，并且作為返回光108進(jìn)入檢測(cè)器138。檢測(cè)器138將返回光108的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并且利用該電壓信號(hào)來(lái)形成眼睛107的二維圖像。在本示范性實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)一般是由主要包括球面鏡的反射型光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成的?；蛘?，光學(xué)系統(tǒng)可由包括透鏡來(lái)取代球面鏡的折射型光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。
[0043]現(xiàn)在將描述光源101及其周邊。光源101是超發(fā)光二極管(superluminescentdiode, SLD),其是一種典型的低相干光源。光源101以50nm的半峰全寬(full_width halfmaximum, FWHM)帶寬、830nm的峰值波長(zhǎng)發(fā)出光。這里，為了獲得具有較小的斑點(diǎn)噪聲的二維圖像，選擇低相干光源。雖然這里對(duì)于光源101選擇了 SLD，但對(duì)于光源101的類型沒(méi)有特別限制，只要光源101可發(fā)出低相干光即可，也可使用放大自發(fā)發(fā)射(amplified spontaneousemission, ASE)。
[0044]至于波長(zhǎng)，近紅外光適合于觀察眼睛。另外，由于波長(zhǎng)影響所獲得的二維圖像在橫向方向上的分辨率，所以較短的波長(zhǎng)是優(yōu)選的，并且采用830nm的波長(zhǎng)。另一波長(zhǎng)可依據(jù)被檢部位來(lái)選擇。
[0045]從光源101發(fā)出的光通過(guò)單模光纖130-1和光耦合器131被以96比4的比率分割成參照光105和測(cè)量光106。偏光控制器153被設(shè)在單模光纖130-1上。[0046]現(xiàn)在將描述參照光105的光路。經(jīng)光耦合器131分割得到的參照光105通過(guò)光纖130-2進(jìn)入光量測(cè)量裝置164。光量測(cè)量裝置164測(cè)量參照光105的光量(例如，強(qiáng)度)并且被用作測(cè)量光106的光量監(jiān)視器。
[0047]現(xiàn)在將描述測(cè)量光106的光路。經(jīng)光耦合器131分割得到的測(cè)量光106通過(guò)單模光纖130-4被引導(dǎo)至透鏡135-4，并且測(cè)量光106被透鏡135-4調(diào)整成具有7mm的光束直徑的平行光。測(cè)量光106經(jīng)過(guò)分束器158,被球面鏡160-1和160-2反射,并且進(jìn)入反射型光調(diào)制器件159。反射型光調(diào)制器件159由用作控制單元的計(jì)算機(jī)125通過(guò)驅(qū)動(dòng)器單元181中的驅(qū)動(dòng)器184來(lái)控制。
[0048]測(cè)量光106被反射型光調(diào)制器件159調(diào)制，然后被球面鏡160_3和160_6反射，并且入射在XY掃描器119的鏡子上。雖然在這里為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)XY掃描器119被示為包括單個(gè)鏡子，但在實(shí)際中，兩個(gè)鏡子，即X掃描器和Y掃描器，被彼此緊鄰地部署來(lái)在與光軸垂直的方向上在視網(wǎng)膜127上執(zhí)行光柵掃描。另外，光學(xué)系統(tǒng)被調(diào)整成使得測(cè)量光106的中心與XY掃描器119的鏡子的旋轉(zhuǎn)中心一致。
[0049]X掃描器使得測(cè)量光106在與紙面平行的方向上掃描視網(wǎng)膜127，并且在本示范性實(shí)施例中使用共振型掃描器。X掃描器的驅(qū)動(dòng)頻率約為7.9kHz。Y掃描器使得測(cè)量光106在與紙面垂直的方向上掃描視網(wǎng)膜127，并且在本示范性實(shí)施例中使用檢流式掃描器。Y掃描器的驅(qū)動(dòng)波形為鋸齒波并且具有64Hz的頻率和16%的占空比。XY掃描器119由計(jì)算機(jī)125通過(guò)驅(qū)動(dòng)器單元181中的光學(xué)掃描器驅(qū)動(dòng)器182來(lái)控制。
[0050]球面鏡160-7至160-9形成用于掃描視網(wǎng)膜127的光學(xué)系統(tǒng)并且以角膜126的附近作為支點(diǎn)(fulcrum)利用測(cè)量光106掃描視網(wǎng)膜127。
[0051]SLO裝置100還包括電動(dòng)臺(tái)(stage) 117，并且電動(dòng)臺(tái)117可在圖1中箭頭指示的方向上移動(dòng)，以調(diào)整附著于電動(dòng)臺(tái)117的球面鏡160-8的位置。
[0052]電動(dòng)臺(tái)117由計(jì)算 機(jī)125通過(guò)驅(qū)動(dòng)器單元181中的電動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器183來(lái)控制。調(diào)整球面鏡160-8的位置使得測(cè)量光106可以聚焦在眼睛107的視網(wǎng)膜127中的預(yù)先確定的層上以便觀察。以上描述的配置使得即使眼睛107具有屈光異常(ametropia)也能進(jìn)行觀察。
[0053]在進(jìn)入眼睛107后，測(cè)量光106被視網(wǎng)膜127反射或散射，并變成返回光108。然后，返回光108再次被引導(dǎo)至光耦合器131并且通過(guò)單模光纖130-3到達(dá)檢測(cè)器138。諸如雪崩光電二極管(avalanche photodiode, APD)或光電倍增管(photomultiplier tube,PMT)之類的高速且高靈敏度的光學(xué)傳感器被用作檢測(cè)器138。
[0054]經(jīng)分束器158分割的返回光108的一部分入射在夏克-哈特曼波前傳感器155上，并且由眼睛107生成的返回光108的像差被波前傳感器155測(cè)量。因此，波前傳感器155被認(rèn)為是像差測(cè)量單元。波前傳感器155電連接到計(jì)算機(jī)125。用作控制單元的計(jì)算機(jī)125基于波前傳感器155的輸出來(lái)計(jì)算反射型光調(diào)制器件159的驅(qū)動(dòng)量并通過(guò)驅(qū)動(dòng)器184將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給反射型光調(diào)制器件159以使致動(dòng)器移位。從而，計(jì)算機(jī)125控制反射型光調(diào)制器件159的反射鏡的位移量。
[0055]這里，球面鏡160-1至160-3和160-6至160-9等等是以使得角膜126、XY掃描器119、波前傳感器155和反射型光調(diào)制器件159在光學(xué)上相互共軛的方式來(lái)部署的。
[0056]從而，波前傳感器155可測(cè)量從眼睛107的眼底反射的反射光108的波前的像差。另外，反射型光調(diào)制器件159基于由波前傳感器155測(cè)量到的波前像差，可以校正由眼睛107引起的像差。
[0057]此外，基于從波前傳感器155的測(cè)量結(jié)果獲得的像差實(shí)時(shí)控制反射型光調(diào)制器件159使得可以校正由眼睛107生成的像差并且獲得在橫向方向上具有更高分辨率的二維圖像。在本示范性實(shí)施例中，反射型光調(diào)制器件159被部署在測(cè)量光106和返回光108的共同光路中，從而反射型光調(diào)制器件159調(diào)制測(cè)量光106和返回光108兩者，以校正返回光的波前像差。測(cè)量光106的像差被校正以便在眼底處形成照射光斑，并且返回光108的像差被校正以便在檢測(cè)器138上形成來(lái)自眼底的散射光的圖像。在此情況下，對(duì)測(cè)量光106和返回光108的像差的校正量是相同的，因?yàn)闇y(cè)量光106和返回光108共享共同光路?；蛘?，測(cè)量光106和返回光108之一可被調(diào)制以校正返回光的波前像差。當(dāng)測(cè)量光106被調(diào)制時(shí)，預(yù)先向測(cè)量光106賦予與波前傳感器155獲得的像差相反的像差，使得當(dāng)測(cè)量光106被眼睛107反射時(shí)像差被抵消，以校正返回光108的波前像差。另一方面，當(dāng)返回光108被調(diào)制時(shí)，基于由波前傳感器155獲得的像差來(lái)校正由眼睛107引起的像差，以校正返回光108的波前像差。
[0058]雖然使用了球面鏡160-8，但取決于眼睛107的像差(屈光異常)，可以使用柱面鏡來(lái)取代球面鏡160-8。另外，可在測(cè)量光106的光路中額外地部署另一透鏡。本示范性實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)由等倍率光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。
[0059]在本示范性實(shí)施例中，波前傳感器155利用測(cè)量光106的返回光108來(lái)測(cè)量像差?；蛘撸稍O(shè)有專用的光源來(lái)測(cè)量像差。另外，可形成另一光路來(lái)測(cè)量像差。例如，在球面鏡160-9和角膜126之間可設(shè)有分束器來(lái)將光引入到用于測(cè)量像差的光路中。
[0060]現(xiàn)在將描 述反射型光調(diào)制器件159?？勺冃午R子被用作反射型光調(diào)制器件159。可變形鏡子被配置為允許其鏡形狀變形以在有效直徑內(nèi)生成光軸方向上的光路長(zhǎng)度差異。
[0061]參考圖2，將描述本示范性實(shí)施例中使用的可變形鏡子201。圖2的上側(cè)示出了有效直徑內(nèi)的致動(dòng)器的布置。圖2的下側(cè)示出了可變形鏡子201的截面圖。由每個(gè)致動(dòng)器202生成的驅(qū)動(dòng)力通過(guò)相應(yīng)的作用單元210作用在鏡子部203上以使鏡子部203變形?？勺冃午R子201包括61個(gè)致動(dòng)器202。中心部分中的每個(gè)致動(dòng)器202與六個(gè)致動(dòng)器202相鄰以形成三角格子?？勺冃午R子201的有效直徑是7.5mm，相鄰致動(dòng)器202之間的距離是860μπι，并且最大位移量是10 μ m。
[0062]本示范性實(shí)施例的可變形鏡子201是使用梳狀電極的靜電驅(qū)動(dòng)型的。圖4、圖5A和圖5B示出了根據(jù)本示范性實(shí)施例的可變形鏡子201的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)。
[0063]在本示范性實(shí)施例中，鏡子部203 (具有反射面的反射鏡)通過(guò)各致動(dòng)單元210連接到致動(dòng)器202。驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器202使得力作用在作用單元210上，從而鏡子部203變形。
[0064]圖5A是致動(dòng)器202的頂視圖。在圖5A中，水平方向(紙面的短邊)被定義為x方向，垂直方向(紙面的長(zhǎng)邊)被定義為y方向，并且與紙面垂直的方向被定義為z方向。圖5A中所示的xy平面與鏡子部203的反射面基本平行。致動(dòng)器202包括可動(dòng)梳狀電極601、固定梳狀電極602、可動(dòng)部603、彈簧604、支撐部605 (605a、605b)以及作用單元210。
[0065]可動(dòng)部603連接到彈簧604、可動(dòng)梳狀電極601和作用單元210。每個(gè)彈簧604的一端固定到支撐部605a。
[0066]在本示范性實(shí)施例中，可動(dòng)部603具有四棱柱的形狀?？蓜?dòng)梳狀電極601分別被布置在可動(dòng)部603的四側(cè)壁之中的與XZ平面平行的兩側(cè)壁上。在一端固定到相應(yīng)支撐部605a的彈簧604連接到與yz平面平行的兩壁。
[0067]作用單元210被設(shè)在可動(dòng)部603的上表面上以將可動(dòng)部603的位移傳遞到鏡子部203。各可動(dòng)梳狀電極601的一端分別由可動(dòng)部603的與xz平面平行的側(cè)壁支撐，并且在y方向(即，與反射鏡的反射面平行的方向)上懸臂狀延伸。固定梳狀電極602分別由支撐部605b的與xz平面平行的側(cè)壁支撐，并且在I方向上懸臂狀延伸。
[0068]由于可動(dòng)部603的側(cè)壁與支撐部605b的側(cè)壁對(duì)向，因此可動(dòng)梳狀電極601中的每一個(gè)以交替方式對(duì)著固定梳狀電極602中的相應(yīng)一個(gè)?？蓜?dòng)梳狀電極601的側(cè)面和固定梳狀電極602的側(cè)面在z方向(B卩，反射鏡的反射面的法線方向)上部署在不同高度，從而可動(dòng)梳狀電極601和固定梳狀電極602可僅部分重疊。
[0069]圖5B是可變形鏡子201的截面圖并且示出了根據(jù)本示范性實(shí)施例的可動(dòng)梳狀電極601與固定梳狀電極602之間的位置關(guān)系?？蓜?dòng)梳狀電極601相對(duì)于固定梳狀電極602向上移位。 [0070]雖然簡(jiǎn)化了圖示，但在本示范性實(shí)施例中，在單個(gè)致動(dòng)器202內(nèi)，可動(dòng)梳狀電極601包括總共40個(gè)電極指，并且固定梳狀電極602包括總共42個(gè)電極指，從而相鄰電極指之間的間隙的總數(shù)為80個(gè)。可動(dòng)梳狀電極601和固定梳狀電極602中的每一個(gè)的厚度為200 μ m并且長(zhǎng)度為200 μ m。
[0071]彈簧604分別從可動(dòng)部603的與yz平面平行的側(cè)壁在x方向上延伸，并且固定到相應(yīng)支撐部605a的與yz平面平行的側(cè)壁。在本示范性實(shí)施例中，每個(gè)彈簧604的尺寸為厚度5 μ m、x方向上長(zhǎng)度500 μ m并且y方向上寬度300 μ m。固定梳狀電極602和彈簧604分別被支撐部605b和605a固定。
[0072]不同的電壓被施加到可動(dòng)梳狀電極601和固定梳狀電極602，從而設(shè)有絕緣溝槽606以在與可動(dòng)梳狀電極601連接的支撐部605a和與固定梳狀電極602連接的支撐部605b之間電氣絕緣。對(duì)于絕緣的支撐部605a和605b中的每一個(gè)設(shè)有導(dǎo)線來(lái)將支撐部605a和605b連接到電壓控制電路607。
[0073]鏡子部203被部署為覆蓋致動(dòng)器202并且通過(guò)相應(yīng)的作用單元210連接到致動(dòng)器202。通過(guò)上述配置，在可動(dòng)梳狀電極601和固定梳狀電極602之間施加電壓使得作用單元210能夠在作為光軸方向的z方向上移位。
[0074]可變形鏡子201是利用光刻法通過(guò)微細(xì)加工技術(shù)(微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù))來(lái)制造的。放置所制造的可變形鏡子201的芯片的尺寸是2cmX2cmX0.5cm (XYZ尺寸)。
[0075]圖6示出了相互連接的多個(gè)致動(dòng)器202。鏡子部203被部署為覆蓋致動(dòng)器202并且在反射區(qū)域中形成連續(xù)的反射面。通過(guò)選擇性地獨(dú)立驅(qū)動(dòng)每個(gè)互連的致動(dòng)器202，可以根據(jù)需要改變鏡子部203的形狀。
[0076]通過(guò)以上描述的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)，能夠以高密度形成各自具有大行程量的致動(dòng)器。
[0077]現(xiàn)在將返回參考圖1來(lái)描述測(cè)量系統(tǒng)的配置。SLO裝置100可獲得基于來(lái)自視網(wǎng)膜127的返回光108的強(qiáng)度形成的二維圖像(SL0圖像)。作為經(jīng)視網(wǎng)膜127反射或散射的激光的返回光108通過(guò)球面鏡160-1至160-3和160-6至160-9、反射型光調(diào)制器件159、光耦合器131等等進(jìn)入檢測(cè)器138，并且檢測(cè)器138將返回光108的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。[0078]由檢測(cè)器138獲得的電壓信號(hào)被計(jì)算機(jī)125中的模擬到數(shù)字(AD)板176轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。然后，計(jì)算機(jī)125與XY掃描器119的操作和驅(qū)動(dòng)頻率同步地執(zhí)行數(shù)據(jù)處理以形成二維圖像。AD板176取入數(shù)據(jù)的速度為15MHz。
[0079]經(jīng)分束器158分割的返回光108的一部分入射在波前傳感器155上，并且返回光108的像差被其測(cè)量。波前傳感器155是夏克-哈特曼波前傳感器。所獲得的像差通過(guò)澤爾尼克多項(xiàng)式來(lái)表達(dá)，其指示眼睛107的像差。澤爾尼克多項(xiàng)式包括傾斜項(xiàng)、散焦項(xiàng)、像散項(xiàng)、彗差項(xiàng)和二葉草像差項(xiàng)。
[0080]現(xiàn)在將描述用于獲得二維圖像(SL0圖像)的方法。SLO裝置100可通過(guò)控制XY掃描器119以利用檢測(cè)器138獲得返回光108的強(qiáng)度來(lái)獲得視網(wǎng)膜127的二維圖像。在通過(guò)角膜126入射在視網(wǎng)膜127上后，測(cè)量光106被視網(wǎng)膜127的各部分反射或散射并變成返回光108，該返回光108隨后到達(dá)檢測(cè)器138。
[0081]在沿X方向驅(qū)動(dòng)XY掃描器119的同時(shí)檢測(cè)返回光108的強(qiáng)度使得可以獲得沿著X軸的每個(gè)位置處的信息。此外，在同時(shí)沿著X軸和Y軸驅(qū)動(dòng)XY掃描器119并利用測(cè)量光106在視網(wǎng)膜127的特定圖像捕捉區(qū)域上執(zhí)行光柵掃描的同時(shí)檢測(cè)返回光108的強(qiáng)度使得可以獲得返回光108的強(qiáng)度的二維分布(二維圖像)。
[0082]作為根據(jù)本發(fā)明的第二示范性實(shí)施例的眼科裝置，將描述組合了 SLO裝置和OCT裝置的組合裝置。在本示范性實(shí)施例中，利用反射型光調(diào)制器件校正要被檢查的眼睛的光學(xué)像差并獲得二維圖像的SLO裝置被與獲得層析圖像的傅立葉域型OCT裝置相組合。
[0083]參考圖7，現(xiàn)在將詳細(xì)描述根據(jù)本示范性實(shí)施例的眼科裝置109的整體配置。在圖7中對(duì)于與圖1中所示的第一示范性實(shí)施例相同的配置給予相同的標(biāo)號(hào)，從而將省略對(duì)第一不范性實(shí)施例和本不范性實(shí)施例共同的部分的描述。
[0084]從光源101發(fā)出的光被光稱合器131分割成參照光105和測(cè)量光106。測(cè)量光106通過(guò)單模光纖130-4、反射型 光調(diào)制器件159、XY掃描器119、X掃描器121和球面鏡160-1至160-9被引導(dǎo)至要被檢查的眼睛107。
[0085]測(cè)量光106被眼睛107反射或散射，并且作為返回光108進(jìn)入檢測(cè)器138或線相機(jī)(line camera) 139。
[0086]檢測(cè)器138將返回光108的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并且眼睛107的二維圖像被利用該電壓信號(hào)來(lái)形成。參照光105和返回光108被彼此組合(或彼此干涉)并且由此得到的光進(jìn)入線相機(jī)139。從而，在線相機(jī)139中形成眼睛107的層析圖像。光源101與第一示范性實(shí)施例的光源101相同，從而將省略對(duì)其的描述。作為低相干光源的SLD也適用于捕捉層析圖像。
[0087]被配置為改變其鏡子形狀以生成有效直徑內(nèi)的光軸方向上的光路長(zhǎng)度差異的具有圖2至圖6中所示的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的反射型光調(diào)制器件被用作反射型光調(diào)制器件159。與圖2中所示的那個(gè)類似，本示范性實(shí)施例的反射型光調(diào)制器件159使得由每個(gè)致動(dòng)器202生成的驅(qū)動(dòng)力通過(guò)相應(yīng)的作用單元210作用在鏡子部203上以使鏡子部203變形。
[0088]本示范性實(shí)施例具有如圖3E中所示的包括80個(gè)致動(dòng)器202的致動(dòng)器布置。中心部分中的每個(gè)致動(dòng)器202與四個(gè)致動(dòng)器202相鄰以形成方形格子。反射型光調(diào)制器件159的有效直徑為7mm，相鄰致動(dòng)器202之間的距離為820 μ m,并且最大位移量為8 μ m。
[0089]現(xiàn)在將描述參照光105的光路。經(jīng)光耦合器131分割得到的參照光105通過(guò)單模光纖130-2被引導(dǎo)至透鏡135-1，并且參照光105被透鏡135-1調(diào)整成具有7mm的光束直徑的平行光。
[0090]然后，參照光105通過(guò)鏡子157-1至157_4被引導(dǎo)至用作參照鏡的鏡子114。參照光105的光路長(zhǎng)度被調(diào)整為與測(cè)量光106的光路長(zhǎng)度基本一致，從而參照光105和測(cè)量光106可相互干涉。
[0091]參照光105隨后被鏡子114反射并再次被引導(dǎo)至光耦合器131。設(shè)有色散補(bǔ)償玻璃115，參照光105通過(guò)該色散補(bǔ)償玻璃115，來(lái)對(duì)在測(cè)量光106去往和來(lái)自眼睛107行進(jìn)時(shí)引起的光色散對(duì)參照光105的影響進(jìn)行補(bǔ)償。
[0092]在本示范性實(shí)施例中，假設(shè)作為日本人的眼球的典型直徑的代表值LI被設(shè)定為23mm。組合裝置109還包括電動(dòng)臺(tái)117-1，并且電動(dòng)臺(tái)117-1可在圖7中箭頭指示的方向上移動(dòng)以調(diào)整并控制參照光105的光路長(zhǎng)度。
[0093]電動(dòng)臺(tái)117-1由計(jì)算機(jī)125通過(guò)驅(qū)動(dòng)器單元181中的電動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器183來(lái)控制。
[0094]接下來(lái)將描述測(cè)量光106的光路。本示范性實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)由等倍率光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。經(jīng)光耦合器131分割得到的測(cè)量光106通過(guò)單模光纖130-4被引導(dǎo)至透鏡135-4，并且測(cè)量光106被透鏡135-4調(diào)整成具有7mm的光束直徑的平行光。
[0095]偏光控制器153-1或153-2可調(diào)整測(cè)量光106的偏光狀態(tài)。這里，測(cè)量光106被調(diào)整為在與紙面平行的方向上線性偏光。測(cè)量光106經(jīng)過(guò)可動(dòng)分束器161和分束器158并通過(guò)球面鏡160-1和160-2進(jìn)入反射型光調(diào)制器件159。測(cè)量光106隨后被反射型光調(diào)制器件159調(diào)制。
[0096]另外，測(cè)量光106經(jīng)過(guò)偏光板173并通過(guò)球面鏡160_3和160_4入射在X掃描器121的鏡子上。這里，偏光板173用于僅將返回光108的在與紙面平行的方向上線性偏光的偏光分量引導(dǎo)至反射型光調(diào)制器件159。X掃描器121使得測(cè)量光106可以在與紙面平行的方向上掃描視網(wǎng)膜127，并且這里使用共振型掃描器。
[0097]X掃描器121的驅(qū)動(dòng)頻率約為7.9kHz。隨后，測(cè)量光106通過(guò)球面鏡160_5和160-6入射在XY掃描器119的鏡子上。這里，雖然XY掃描器119被示為包括單個(gè)鏡子，但在實(shí)際中，兩個(gè)鏡子，即X掃描鏡和Y掃描鏡，被部署為彼此緊鄰。
[0098]另外，光學(xué)系統(tǒng)被調(diào)整成使得測(cè)量光106的中心與XY掃描器119的鏡子的旋轉(zhuǎn)中心一致。XY掃描器119的驅(qū)動(dòng)頻率可在最高達(dá)500Hz的范圍內(nèi)變化。球面鏡160-7至160-9形成用于掃描視網(wǎng)膜127的光學(xué)系統(tǒng)并且以角膜126的附近作為支點(diǎn)利用測(cè)量光106來(lái)掃描視網(wǎng)膜127。
[0099]組合裝置109還包括電動(dòng)臺(tái)117-2，并且電動(dòng)臺(tái)117_2可在圖7中箭頭指示的方向上移動(dòng)，以調(diào)整并控制作為附著于電動(dòng)臺(tái)117-2的球面鏡的球面鏡160-8的位置。與電動(dòng)臺(tái)117-1類似，電動(dòng)臺(tái)117-2由電動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)器183控制。
[0100]調(diào)整球面鏡160-8的位置使得測(cè)量光106能夠聚焦在眼睛107的視網(wǎng)膜127中的預(yù)先確定的層上以便觀察。在初始狀態(tài)中，球面鏡160-8的位置被調(diào)整成使得測(cè)量光106作為平行光入射在角膜126上。
[0101]另外，上述配置使得即使眼睛107有屈光異常也能夠進(jìn)行觀察。在進(jìn)入眼睛107后，測(cè)量光106被視網(wǎng)膜127反射或散射并變成返回光108。返回光108隨后再次被引導(dǎo)至光耦合器131并到達(dá)線相機(jī)139。[0102]返回光108的一部分被可動(dòng)分束器161反射并通過(guò)透鏡135-5被引導(dǎo)至檢測(cè)器
138。組合裝置109還包括具有小孔的遮光板172，并且遮光板172遮蔽返回光108中的未聚焦在視網(wǎng)膜127上的非必要的光。
[0103]遮光板172被部署為與透鏡135-5的焦點(diǎn)位置共軛。在遮光板172中形成的小孔例如直徑為50 μ m。諸如APD之類的高速且高靈敏度的光學(xué)傳感器被用作檢測(cè)器138。
[0104]返回光108的另一部分被分束器158分割并進(jìn)入波前傳感器155。波前傳感器155是夏克-哈特曼波前傳感器。這里，球面鏡160-1至160-9被部署成使得XY掃描器119、X掃描器121、角膜126、波前傳感器155和反射型光調(diào)制器件159相互光學(xué)共軛。
[0105]從而，波前傳感器155可測(cè)量眼睛107的像差。另外，反射型光調(diào)制器件159可校正眼睛107的像差?；谒@得的像差實(shí)時(shí)控制反射型光調(diào)制器件159的反射鏡的位移量使得可以校正由眼睛107生成的像差并且獲得在橫向方向上具有更高分辨率的層析圖像。
[0106]現(xiàn)在將描述測(cè)量系統(tǒng)的配置。組合裝置109可獲得層析圖像(0CT圖像)和二維圖像(SL0圖像)。
[0107]首先將描述用于層析圖像的測(cè)量系統(tǒng)。光耦合器131使返回光108與參照光105組合(或干涉)。組合(干涉)光142通過(guò)單模光纖130-3和透鏡135-2被引導(dǎo)至透射光柵141并且被透射光柵141根據(jù)波長(zhǎng)進(jìn)行譜分割。由此得到的光142隨后通過(guò)透鏡135-3進(jìn)入線相機(jī)139。
[0108]線相機(jī)139將在每個(gè)位置(即對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng))獲得的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。電壓信號(hào)隨后被幀捕獲器140轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)125形成眼睛107的層析圖像。線相機(jī)139包括1024個(gè)像素并且可對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)(1024塊)獲得組合(干涉)光142的強(qiáng)度。
[0109]現(xiàn)在將描述用于二維圖像的測(cè)量系統(tǒng)。返回光108的一部分被可動(dòng)分束器161反射。遮光板172遮蔽反射光中的非必要光，并且由此得到的光到達(dá)檢測(cè)器138，由檢測(cè)器138將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0110]計(jì)算機(jī)125與X掃描器121和XY掃描器119的掃描信號(hào)同步地對(duì)所獲得的電信號(hào)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，從而形成二維圖像。返回光108的另一部分被分束器158分割并進(jìn)入波前傳感器155，由波前傳感器155測(cè)量返回光108的像差。
[0111]由波前傳感器155獲得的圖像信號(hào)被取入到計(jì)算機(jī)125中，由計(jì)算機(jī)125計(jì)算像差。所獲得的像差通過(guò)澤爾尼克多項(xiàng)式來(lái)表達(dá)，其指示眼睛107的像差。澤爾尼克多項(xiàng)式包括傾斜項(xiàng)、散焦項(xiàng)、像散項(xiàng)、彗差項(xiàng)和三葉草像差項(xiàng)。
[0112]隨后，將描述利用組合裝置109獲得層析圖像(0CT圖像)的方法。
[0113]組合裝置109控制XY掃描器119來(lái)以X掃描器121作為固定的鏡子由線相機(jī)139獲得干涉條紋。從而，組合裝置109可獲得視網(wǎng)膜127的層析圖像?？蓜?dòng)分束器161被控制以使得返回光108不被引導(dǎo)至檢測(cè)器138。
[0114]X掃描器121和XY掃描器119由計(jì)算機(jī)125通過(guò)驅(qū)動(dòng)器單元181中的光學(xué)掃描器驅(qū)動(dòng)器182來(lái)控制。這里，將描述用于獲得視網(wǎng)膜127的層析圖像(沿著與光軸平行的平面)的方法。
[0115]在通過(guò)角膜126入射在視網(wǎng)膜127上后，測(cè)量光106被視網(wǎng)膜127的各部分反射或散射，并變成返回光108。然后，隨著在各個(gè)位置生成時(shí)間延遲，返回光108進(jìn)入線相機(jī)
139。這里，由于光源101具有寬的帶寬和小的相干長(zhǎng)度，如果參照光105的光路長(zhǎng)度與測(cè)量光106的光路長(zhǎng)度基本相等，則干涉條紋可被線相機(jī)139檢測(cè)到。如上所述，線相機(jī)139獲得沿著波長(zhǎng)軸的譜范圍中的干涉條紋。
[0116]隨后，在考慮線相機(jī)139和透射光柵141的特性的情況下，指示波長(zhǎng)軸上的信息的干涉條紋被轉(zhuǎn)換成光頻率軸的干涉條紋。轉(zhuǎn)換來(lái)的光頻率軸的干涉條紋經(jīng)歷逆傅立葉變換以獲得深度方向上的信息。另外，在驅(qū)動(dòng)XY掃描器119的同時(shí)檢測(cè)干涉條紋使得可以在沿著X軸的多個(gè)位置獲得干涉條紋。也就是說(shuō)，可獲得沿著X軸的每個(gè)位置處的深度方向上的信息。
[0117]結(jié)果，可以獲得沿著xz平面的返回光108的強(qiáng)度的二維分布(層析圖像)。
[0118]隨后，將描述利用組合裝置109獲得二維圖像(SL0圖像)的方法。
[0119]組合裝置109可通過(guò)在XY掃描器119在X軸方向上固定的同時(shí)僅在Y軸方向上操作和控制XY掃描器119并且操作和控制X掃描器121、并利用檢測(cè)器138獲得返回光108的強(qiáng)度，來(lái)獲得視網(wǎng)膜127的二維圖像。
[0120]此時(shí)，遮蔽構(gòu)件(未示出)被放在參照光105的光路中，以使得參照光105的返回光不返回到光耦合器131。X掃描器121和XY掃描器119由計(jì)算機(jī)125通過(guò)驅(qū)動(dòng)器單元181中的光學(xué)掃描器驅(qū)動(dòng)器182來(lái)控制。
[0121]組合裝置109基于由波前傳感器155測(cè)量到的眼睛107的像差來(lái)控制反射型光調(diào)制器件159，從而可在校正由眼睛107等等生成的像差的同時(shí)獲得二維圖像。組合裝置109可在實(shí)時(shí)控制反射型光調(diào)制器件159的同時(shí)獲得二維圖像。用于獲得二維圖像的具體方法與第一示范性實(shí)施例的 類似，從而將省略對(duì)其的描述。
[0122]根據(jù)本示范性實(shí)施例的眼科裝置，對(duì)于更多的眼睛可獲得約2μπι的分辨率，從而對(duì)眼底的詳細(xì)觀察，包括對(duì)桿狀細(xì)胞、黃斑區(qū)中的中心凹的錐體細(xì)胞、視神經(jīng)和外周血流的觀察，變得可能。特別地，對(duì)諸如以下眼底疾病的早期檢測(cè)成為了可能:在黃斑區(qū)中的錐體細(xì)胞中發(fā)生異常的錐體營(yíng)養(yǎng)不良或斯塔加特病(Stargardt’ s disease)、主要在桿狀細(xì)胞中發(fā)生異常的色素性視網(wǎng)膜炎(retinitis pigmentosa)、視神經(jīng)經(jīng)歷萎縮的青光眼、以及在外周血流中發(fā)生異常的糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy)或視網(wǎng)膜靜脈分枝阻塞(branch retinal vein occlusion)。
[0123]另外，由于反射鏡的有效直徑等于或小于7.5_，所以反射型光調(diào)制器件的尺寸可減小，并且因此光學(xué)系統(tǒng)的尺寸可減小。
[0124]雖然已參考示范性實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但要理解本發(fā)明并不局限于所公開(kāi)的示范性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以涵蓋所有的修改和等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種被配置為獲得要被檢查的眼睛的圖像的眼科裝置，該眼科裝置包括: 像差測(cè)量單元，被配置為測(cè)量返回光的波前像差； 反射型光調(diào)制器件，被配置為對(duì)測(cè)量光和返回光中的至少一者進(jìn)行調(diào)制；以及控制單元，被配置為基于所述像差測(cè)量單元的測(cè)量結(jié)果來(lái)控制所述反射型光調(diào)制器件以校正所述返回光的波前像差， 其中，所述反射型光調(diào)制器件包括具有7.5mm或更小的有效直徑的反射鏡和在所述有效直徑內(nèi)作用于所述反射鏡的61個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器，每個(gè)所述致動(dòng)器具有7.5 μ m或更小的最大位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科裝置， 其中，所述反射型光調(diào)制器件包括: 可動(dòng)部，該可動(dòng)部連接到所述反射鏡； 可動(dòng)梳狀電極，該可動(dòng)梳狀電極由所述可動(dòng)部支撐并在與所述反射鏡的反射面平行的方向上延伸； 支撐部，該支撐部支撐所述可動(dòng)部； 固定梳狀電極，該固定梳狀電極由所述支撐部支撐、在與所述反射鏡的反射面平行的方向上延伸并且是與所述可動(dòng)梳狀電極交替地部署的；以及 電壓控制單元，該電壓控制單元在所述可動(dòng)梳狀電極和所述固定梳狀電極之間施加電壓以使所述可動(dòng)梳狀電極和所述可動(dòng)部在所述反射鏡的反射面的法線方向上移位，并且其中，所述可動(dòng)梳狀電極和所述固定梳狀電極沿著所述反射鏡的反射面的法線方向部分地不相互重疊。`
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科裝置， 其中，所述可動(dòng)梳狀電極被所述可動(dòng)部以懸臂狀態(tài)支撐以在與所述反射鏡的反射面平行的方向上延伸，并且 其中，所述固定梳狀電極被所述支撐部以懸臂狀態(tài)支撐以在與所述反射鏡的反射面平行的方向上延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的眼科裝置，其中，所述反射鏡的反射面在所述有效直徑內(nèi)是連續(xù)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼科裝置，還包括光源，該光源被配置為發(fā)出850nm或更小的波長(zhǎng)帶中的激光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的眼科裝置，其中，所述像差測(cè)量單元是夏克-哈特曼波前傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的眼科裝置，還包括光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)被配置為將從所述光源發(fā)出的激光作為測(cè)量光引導(dǎo)至眼睛， 其中，所述光學(xué)系統(tǒng)是通過(guò)連接等倍率望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)來(lái)形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的眼科裝置，其中，所述望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)還用作用于將所述返回光從眼睛引導(dǎo)至所述波前傳感器的光學(xué)系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的眼科裝置，其中，眼睛的角膜、所述波前傳感器和所述反射型光調(diào)制器件被布置為相互光學(xué)共軛。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的眼科裝置，其中，所述反射型光調(diào)制器件包括80個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科裝置，其中，所述眼科裝置包括掃描激光檢眼鏡裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的眼科裝置，其中，所述眼科裝置是光學(xué)相干層析成像裝置和掃描激光檢眼 鏡裝置的組合裝置。
【文檔編號(hào)】A61B3/14GK103784116SQ201310523197
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】島田康弘, 矢島正人 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社