CN101309725A - 使用激光间接检眼镜的多光点光学医疗处理 - Google Patents

Abstract

公开了用于光学医疗处理和/或诊断的激光间接检眼镜(LIO)装置。所述LIO组件能够在宽范围的患者位置进行多光点眼科手术，并且比现有方法具有较小的侵入性。所述LIO组件使用分离的或集成的光束倍增器，所述光束倍增器通过空间和/或时间分离产生一个或多个光束，以及调节和引导所述一个或多个光束至目标以形成图案的光学系统。所述LIO组件包括头戴装置，因此可以由用户佩戴(例如，医师)。

Description

使用激光间接检眼镜的多光点光学医疗处理

相关申请交叉引用

【0001】本申请依据美国法典第35章第119条(e)款，要求2005年11月16日提交的、美国申请号为60/737,548的优先权的权益，其全部内容通过引用而包含在本申请中。

技术领域

【0002】本发明总的涉及视网膜组织的图案化的光致发热处理，特别涉及使用激光间接检眼镜的这种处理。

背景技术

【0003】例如糖尿病性视网膜病变和与年龄相关的黄斑变性等情况受到使用激光的光凝法处理。尽管这种类型的激光处理延缓了潜在疾病的损害速度，但是其也具有一系列问题。例如，该处理必须将眼睛长时间暴露在大量激光脉冲下(典型地，每个脉冲在100ms量级)，所产生的热量可对患者的视网膜感觉层造成伤害。在处理期间，热量主要产生于视网膜色素上皮(RPE)，其为视网膜中含有黑色素的层，并直接位于视网膜感觉层的光感受器正下方。虽然可见光主要在RPE中被吸收，但是这种类型的处理对其上覆的视网膜感觉层造成不可逆的伤害，并对患者的视力造成负面影响。

【0004】在这种类型的激光处理中，通常使用安装有裂隙灯的激光传输设备。该设备中，所述裂隙灯的布置使得既可以轻易进行照明，又可以使用显微镜观察坐姿患者的眼睛。用于激光处理/外科手术的裂隙灯包括共用支点安装的高亮度照明器和显微镜组件。这种布置使得可以经常按照期望改变显微镜和照明器的观察角度，而无需横向移动照明场或视场。

【0005】安装有裂隙灯的激光传输设备也具有缺点。特别地，使用这种类型的设备很难对眼睛的某些部位进行处理。例如，由于视网膜裂孔的前面部分是最容易受到玻璃体牵引的区域，因此其也是目前进行缝合的最重要部位。然而，使用裂隙灯传输的激光系统无法完全到达该区域。同时，安装有裂隙灯的激光传输设备并不很好地适于处理幼小的婴儿和卧床患者。此外，很难让患者头部位置朝向安装有裂隙灯的系统。因此，对于具有脱落的视网膜和其他状况的患者，在激光照射之前，气体或稠密的液体被引入眼睛以固定脱落的组织的情况下，而这些设备处理这类患者的能力有限。为了处理这些情况，要定位患者的头以复位组织或填塞材料。

【0006】图1示出了一种激光间接检眼镜(LIO)，其可与所述安装有裂隙灯的激光传输系统相结合，以克服这些缺点。如图所示，LIO 1通过头戴装置2佩戴在医师的头部，并被用于处理周边视网膜异常，特别是婴儿或需要仰卧姿势的成人，其通常在手术室或医疗环境下使用。传统上，LIO 1使用光纤光学耦合的光源3，并通过光纤5接入光束传输和可视化系统4，其由医师佩戴，每次传输一个处理光点，并由医师移动头部和/或验眼透镜(ophthalmic lens)，在传输另一个处理光斑前使对准光束重新定位。这对患者和医师而言都很困难和吃力。

【0007】相应地，需要一种现有方法或装置都没有提供过的、灵活、省时的方式来使用LIO进行视网膜光凝法。

发明内容

【0008】本发明为利用激光间接检眼镜用于图案化光致发热处理视网膜组织的、改进的设备和方法。

【0009】用于光学医疗处理或诊断目标组织的装置，包括用于发光的光源、设计成由用户佩戴在头部的头戴装置，其中所述头戴装置包括用于接收所述光的输入端和用于将所述光投射到目标组织上的输出端，以及光束倍增器，其被设置成接收所述光，然后通过光的空间和/或时间分离来产生一个或多个光束，用于经所述输出端以图案的形式投射到所述目标组织上。

【0010】处理目标组织的方法包括产生光，将所述光传输至可安装于头部的LIO组件，所述LIO组件具有输出端和用于接收所述光的输入端，使用空间和/或时间分离所述光的光束倍增器以图案的形式将所述光转换为一个或多个光束，并将所述一个或多个光束的图案投射到目标组织。

【0011】通过阅读说明书、权利要求书和附图，本发明的其他目的和特征将显而易见。

附图说明

【0012】图1示出传统的激光间接检眼镜(LIO)。

【0013】图2示出传统的裂隙灯传输设备。

【0014】图3为根据本发明第一个实施例的使用光束倍增器的光学医疗系统示意图。

【0015】图4A至4I示例说明可以由本发明的光学医疗系统产生的激光光点图案的例子。

【0016】图5、6、7、8、9、10、11、12、13和14为光束倍增器BM的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九和第十个实施例的示意图。

【0017】图15为光学医疗系统的第二个实施例，其使用光纤束传输多个光点。

【0018】图16为光学医疗系统的第三个实施例，其中所述光纤单元为光纤束。

【0019】图17为光学医疗系统的第四个实施例，其中所述光纤单元包含有光纤倍增器。

【0020】图18示出2×2的光纤布置，可被调整来改变该光点图案的尺寸和间距。

【0021】图19A到19G示出可使用光学医疗系统形成的光点的示例性形状。

【0022】图20为光学医疗系统的第五个实施例，其使用变形元件AC。

【0023】图21和22为示例说明所述LIO组件的光学医疗系统100的图示。

具体实施方式

【0024】多光点激光疗法是已知的。例如，Reis的美国专利US 4,884,884公开了各种方式的“光束倍增”。Bahmanyar和Jones的美国专利US5,921,981公开了仅用于多光点处理的、基于裂隙灯的传输设备和眼内探针。由同一发明人申请的美国专利US 6,066,128和US 6,096,028仅包括了眼内探针。然而，由于多光点激光疗法利用裂隙灯传输设备(如图2所示)执行，而该设备具有上述的缺陷，所以多光点激光疗法在应用中受到限制。进行多光点激光治疗的一种替代方式为利用插入眼睛的探针。然而，由于探针的侵入性，其使用并不是所期望的。

【0025】本发明基于使用激光间接检眼镜(LIO)的多光点激光疗法。LIO的运用使得多光点激光疗法在没有侵入性探针插入下执行。此外，因为LIO允许医师处理处于仰卧位置的患者，本发明增加了多光点激光疗法的灵活性。

【0026】图3为根据本发明第一个实施例的光学医疗系统100的示意图。该光学医疗系统100可用于光学医疗处理或诊断，其包括CPU 12、电子输入/输出设备14、光发生单元15和LIO组件16。所述光发生单元15通过光纤单元42光学耦合至所述LIO组件16。用户，例如医师，佩戴所述LIO组件16，并使用他/她的眼睛34通过验眼透镜19观察目标。在此情况下，目标是眼睛1(即患者眼睛)的视网膜。用户34可直接或通过显示器，例如图形用户界面36，来观察眼睛1。所述CPU 12耦合至光发生单元15以控制光的发生。可选地，所述CPU 12还控制所述LIO组件16。CPU 12可以是微处理器、微控制器或任意其他类型的适合的控制电子装置。

【0027】所述光发生单元15包括光源10。该光源10可为二极管泵浦的固态激光器、气体激光器、半导体激光器、发光二极管、闪光灯等。光源10由CPU 12通过输入和输出(I/O)设备14控制，用于产生光波束11，光波束11的中心线由虚线示出。所述光波束11由光源10产生后，入射到反射镜M1上，反射镜M1将光波束11的第一部分引导至光电二极管PD1。所述光电二极管PD1可由其他类型的适合的传感器所替代。出于安全目的，所述光电二极管PD1用来对光功率进行采样和测量。来自所述反射镜M1的所述光束的、未被引导至所述光电二极管PD1的第二部分进入光闸S，对于光波束11，该光闸S充当闸门的作用。光闸S控制光波束11以产生光束的离散光点或连续供给来进行连续的扫描，并以此方式产生所期望的图案。如果光闸S阻挡所述光束，则光波束11不再传播。另一方面，如果光闸S允许光束通过，则光波束11继续进入反射镜M2和反射镜M3。反射镜M2为转镜，其可以与反射镜M3结合使用，用于使光波束11对准进入光纤单元42。

【0028】除了处理光束之外，还可以使用可选择的对准光束执行多光点激光疗法。所述对准光束用于指示目标组织1上光束的位置。对准光束可以与处理光束一致，或提供待处理区域的轮廓(或其他指示)。当对准光束和处理光束一起使用时，由光源10所产生的光波束11为处理光束，而单独的对准光束由对准光源17所产生。该对准光源17优选产生波长不同于光源10的光。一旦处理光束与所述对准光束对准，则可以传输处理光束以处理眼睛。每个对准光束和处理光束可包括单个光斑、多个离散光点或连续的光的图案。

【0029】通过门控光束的开启和关闭，可使所述对准光束和所述光波束彼此交错。每个光斑可以为圆形或其他形状。对准光束和处理光束不必同时产生。反射镜M3将对准光束和光波束11合束，并通过透镜L1将合束光引导进入光纤单元42。

【0030】尽管对准光束的使用只是作为一种可选项加以考虑，但为了示例说明的简单起见，此处的描述将集中于光波束11。当使用对准光束时，光纤单元42所接收的光波束11为对准光束和处理光束的合束光。

【0031】如果光源10产生可见(或其它对准性质)光，其还可用于产生对准图案，使得单独的对准光源17成为非必要的。所述对准图案与眼睛1中随后将由光波束11照明的部分重合，并且保证系统正确对准眼睛1的目标部分。

【0032】光波束11通过光纤单元42被传输到LIO组件16。在LIO组件16中，图案发生组件18接收光波束11并将所述光波束11引导向目标-即患者眼睛1的视网膜R，所述图案发生组件18中，透镜L2作为用于接收光波束的光输入端，且反射镜M4作为用于将光束投射到目标组织上的光输出端。所述光波束11聚焦于眼睛1，并由患者所感知。图案(可预定的)布置在患者的视网膜R上。图案的位置和性质可通过使用输入设备20(例如，遥控面板)或其他用户界面(例如图形用户界面(GUI)36)来控制。本领域普通技术人员能够理解，光波束11的布置取决于光学医疗系统100的光学器件和患者特定情况。可以影响光波束11最终布置的特定情况包括白内障、视网膜异质、眼内碎片及其他。

【0033】图案发生组件18的透镜L2、L3和L4行使调节和引导光波束11到患者眼睛1的功能。离开光纤单元42的光首先进入透镜L2，然后进入透镜L3之前成为例如准直的。透镜L3可以为单透镜或复合透镜，并可配置为变焦透镜，用于调整包含有图案的光束的本征尺寸。由透镜L3输出的光通过光束倍增器BM后，进入透镜L4。所述光束倍增器BM产生多光点图案或扫描图案。

【0034】当反射镜M4较小时，其可直接放置在成像路径33上而不会带来更多干扰。反射镜M4可设置在双目成像装置的中心而不会对成像产生实质性干扰。透镜L4还可设置在距离所述扫描光学器件的光学中心一个焦距处，来产生远心扫描，诸如为了优化性能而进行的验眼透镜19某些选择所要求的那样。在这种情况下，如果要使用，反射镜M4将要足够大以容纳整个扫描，并且可以制成与光源10和17的输出光谱匹配的高反射器。眼睛目标区域的可视化34可通过从反射镜M4观察而实现。进一步的改进为白平衡所述反射镜M4的传输，使其为适光中性的，通过使用更复杂的光学涂层使得所传输的图像看起来更自然，而不是例如当光源10产生绿光，从而需要在反射镜M4上使用绿光陷波滤波涂层时的略带粉红色。可视化系统98包含在LIO组件16中，其使得用户可以，优选通过用户的双眼，看到患者眼睛1的视网膜R。

【0035】在一些实施例中，CPU 12还控制反射镜M4的移动，从而控制目标组织1上光束/图案的位置。形成图案的光学扫描可采用多种方式生成，例如移动光源10、移动反射镜M4、使用一个或多个转动的楔形物、使用声光偏转器、振镜扫描器等。优选地，反射镜M4可按照已述方式旋转，或在反射镜具有表面曲率(屈光力)的情况下，其还可进行转换以产生光学偏移。在反射镜M4具有屈光力的情况下，同所示的简单照明相反，需要补偿光学元件(未示出)来产生图像。对离散光点和光点闪烁的感知都可以通过在图案元素之间快速扫描来实现，从而限制患者接收和在中间区域所观察到的光量。

【0036】所述图案还可用于使患者注视，以观看远离医师的可视化系统和光传输系统的光轴的固定位置，从而保持患者的眼睛静止，并且使医师直接光学接近视网膜周边。可使用图案的微小运动来使眼睛的实际运动最小化，但仍然吸引患者的注意。在可以容许微小的眼睛移动的情况下，在例如泛视网膜激光的光凝法处理中，这一技术特别有用。围绕中心位置轻微地移动图案以吸引患者的注意，使得患者更容易注视图案。在例如黄斑格栅激光的光凝法处理过程中，保证注视特别重要，避免视觉中心意外暴露在激光下。

【0037】验眼透镜19帮助用户34观察所述视网膜，并在位置IP产生放大的视网膜R的中间图像。验眼透镜19然后可以用于辅助将光束/图案传输到视网膜R上。这样传输到目标组织1上的光束将被放大，放大倍数为验眼透镜19的放大倍数的倒数。所述验眼透镜19可为接触或非接触透镜，并可与透镜L4组合，用于提供共轭瞳孔平面，使得扫描围绕患者的虹膜转动，从而最大化系统的视网膜扫描区域。

【0038】图4A至4I示例说明由本发明的光学医疗系统产生的激光光点图案的例子。图案中的光点具有相同的辐照度、尺寸和间距。图4A、4B和4C示出线性阵列(例如2×1、3×1、4×1)，图4D至4I示出二维阵列(例如2×2、3×2、4×2、3×3、4×3和4×4)。也可产生其他图案，例如可用于包围视网膜破损的圆形图案。光点之间边到边的间距通常在光点直径的0.5-3倍之间变化。例如，光点直径0.5倍的间距可用于包围视网膜破损，而光点直径3倍的间距可用于处理格子样病变。

【0039】所述光束倍增器BM可以有多种方式产生多个光点。一种产生多个光点的方式为在如图3所示的LIO组件16中使用光束倍增器BM。所述LIO组件16通过传统的头戴装置由用户34(例如医师、外科医生)佩戴。光束倍增器BM可包含有源和/或无源部件。所述光束倍增器BM可以被CPU12控制或者也可以不被CPU 12控制(例如，可使用如衍射光学器件这样的无源元件)。这样，在图3中，光束倍增器BM和系统之间的连接由虚线示出。可改变或调整光束倍增器以改变光点图案和/或图案的方向。光束倍增器BM可被旋转以重新定向图案。这可以通过CPU 12自动执行。此外，还可使用附加的光学器件来旋转图案方向，例如道威棱镜(Dove Prism)，图中未示出。可替代地，光束倍增器BM可包含于光发生单元15中，并被传输到图案发生组件18。

【0040】光束可同时倍增，然后被扫描，以最终形成所传输光点的图案或二者。这样，如同此处所使用的那样，由光束倍增器BM进行的“光束倍增”可用于同时光束倍增(例如，通过将一束光分成多个子光束-空间分离)、光束扫描(例如，按次序投射或生成束点或图案-时间分离)、或两者的任意组合。图5、6、7和12示出主要通过扫描生成图案的光束倍增器BM的实施例。图8、9、10、11、13和14示出主要通过将一束光分成多个子光束而生成图案的光束倍增器BM的实施例。图15、16和17示出使用多个光纤连接至光发生单元15而生成图案的光学医疗系统100的实施例。图20示出可变形地生成图案的光学医疗系统100的实施例。在图5-14中，并非总是明确地示出透镜L3；然而，本领域普通技术人员应当理解，有时需要透镜L3来调整目标组织上光束的最终尺寸。

【0041】图5为光束倍增器BM的第一个实施例的示意图。在该实施例中，光束倍增器BM由诸如一个或多个基于反射镜的振镜扫描器的有源元件组成。该第一个实施例包括一对正交轴的振镜扫描器64a和64b。在光波束11入射到第一扫描器64a之前，先由透镜L2对其进行调节，所述第一扫描器64a将光波束11引导向第二扫描器64b。随着扫描器64a的移动，其朝不同方向反射光波束11。被朝不同方向反射的光束入射到第二扫描器64b的不同位置，然后被所述第二正交轴扫描器64b反射到透镜L4的不同位置上。透镜66可用于进一步调节离开扫描器的光束，例如，为了控制像差，但这不是必须的。所述光束以不同角度并在不同位置入射到透镜L4。如图3所示，在远心扫描情况下，扫描器64a和64b之间的中点通常位于距离透镜L4一个焦距处，所述光束入射到反射镜M4的不同点，并被朝向验眼透镜19所提供的目标组织的图像反射。当激光脉冲的时序与扫描器64a和64b的反射镜角度位置一致时，就产生了分离的光束(即多个光点)。然而，如果不管光源10，而让其连续运转，则可同样地产生连续图案。

【0042】图6为光束倍增器BM的第二个实施例的示意图。在该实施例中，所述光束倍增器BM包括具有聚焦能力(focusing power)的光学元件，特别是离轴的移动透镜68，其可横向移动至光轴，并可以偏心地转动(即不围绕其光轴)。随着透镜68的旋转，来自透镜L2的光波束11入射到透镜68的不同部位，依入射到透镜68的部位而受到不同的折射。所述透镜L4将由透镜68出射的来自不同角度的光波束11引导至反射镜M4上的不同位置。所述透镜68可被其他实施例中的反射镜所替代，其中移动透镜68的不同部分可以不同角度反射所述光束。

【0043】图7为光束倍增器BM的第三个实施例的示意图。在该实施例中，所述光束倍增器BM包括转动的反射多面体扫描器70和反射元件72。所述转动的多面体70可配置为在不同面上提供不同的偏转角度。随着所述多面体围绕轴71的转动，来自所述透镜L2的光波束11入射到多面体70上的不同位置，然后以不同角度离开所述多面体70。所述反射元件72接收来自多面体70的光波束11，并将其引导至所述透镜L4。所述透镜L4将所述光波束11向前传播至所述反射镜M4。所述光波束11入射到反射镜M4上的位置并不相同，这取决于多面体70反射光波束11的部位。

【0044】图8和9分别为光束倍增器BM的第四和第五个实施例的示意图。第四和第五个实施例利用衍射元件。在图8中，所述光束倍增器BM包括透射型衍射元件74，其可以为诸如声光偏转器、全息照片、光栅、相控阵、或自适应光学器件。来自所述透镜L2的光波束11入射到透射型衍射元件74中，然后被分为两个子光束11a和11b，其入射到反射镜M4的不同位置上，和/或以不同入射角入射。

【0045】在图9中，光束倍增器BM包括连同多个反射元件78一起的反射型衍射元件76，来自透镜L2的光波束11入射到所述反射型衍射元件76中，并被分为子光束11a、11b。经过反射的子光束11a、11b被反射元件78中的一个重新导向至透镜L4。最终，子光束11a、11b入射到反射镜M4后，沿不同的路径朝向眼睛1传播。

【0046】对于不同波长，使用衍射或折射元件来偏转光束产生不同的结果。这种对波长的灵敏性使得不同颜色的对准光束和多光谱处理源的使用变得复杂。因而，当使用多于一个波长的时候，例如图9中的情况，可使用另一色散元件对结果中的不同进行补偿。还可使用自适应光学器件，通过为各个波长重写其构形(configuration)，从而直接为处理光和对准光产生匹配图案。这种设备还可允许对图案进行直接调整、提供同时和/或顺序的光束倍增，甚至还可以做成对光束进行聚焦。位于光学系统中的透镜阵列或衍射光学元件提供多个同时的光点。

【0047】图10和图11分别为光束倍增器BM的第六和第七个实施例的示意图。第六和第七个实施例利用具有色散补偿的透射型衍射元件和反射型衍射元件。图10的实施例实质上与图8的实施例类似，但增加了色散补偿元件80。图11的实施例实质上与图9的实施例类似，但增加了色散补偿元件82。所述色散补偿元件80、82可为例如由燧石玻璃或塑料制成的高色散棱镜或斜板。

【0048】图5至图11所述的元件可以任一此处未明确示出的方式组合使用。

【0049】图12为所述光束倍增器BM的第八个实施例的示意图，其中光束倍增器BM包括棱镜84。所述棱镜84旋转(如箭头所示)，使得来自透镜L2的光波束11以不同入射角入射到棱镜84上，并且取决于其如何入射到棱镜84而经历不同角度的折射。所述棱镜还可制作成围绕所述系统的光学中心线旋转，用于产生二维图案。被折射的光波束11通过透镜L4后入射到反射镜M4上。

【0050】图13和图14示出使用反射元件的光束倍增器BM的第九和第十个实施例。图13中，所述光束倍增器BM包括2个光束分离器86和一个反射镜88。所述光波束11入射到第一光束分离器86中，其将光波束11的三分之一引导至反射镜M4，并允许光波束11的其余部分穿过并到达第二光束分离器86。之后，第二光束分离器86将其接收光束的二分之一向前传送至反射镜M4。反射镜88将剩余的光波束11朝反射镜M4反射。尽管在产生3×1阵列图案的图13的例子中，n＝3，但这不是对本发明的限制，n可以为任意能产生图案的整数。为了在图案的光点间均匀的分布光功率，在具有m＝n-1个光束分离器86的阵列中，单个光束分离器86的反射率R_i由关系式R_i＝(m-i+2)^-1给出，其中i为阵列中单个光束分离器的编号，最接近入射光处开始为i＝1。当然，在该配置中，所述最后的光束分离器的反射率将总是50％。透镜L2可用于对光束准直，从而允许图案中的元素被后续透镜聚焦在目标的平面上，例如图3、5-12所示的透镜L4。

【0051】图14示出光束倍增器BM的一个实施例，其中光束分离器86和反射镜88被布置用于产生二维阵列图案。在该实施例中，n＝4，但这不是对本发明的限制。光波束11入射到第一光束分离器86，其将大约1/4的光波束11引导至反射镜M4，并使光波束11的其余部分透过并到达第二光束分离器86。第二光束分离器86将光波束的另外1/4引导至反射镜M4。剩余的1/2光波束11经过两个反射镜88的反射后，前进方向与所述光波束11进入光束倍增器BM时的初始方向相反，并且在图14所示的平面之外。为了简单起见，图14的示例说明描绘在一个平面上。沿着该反方向传播，光波束11进入又一个光束分离器86，其将原始光波束11的大约1/4引导至反射镜M4，最后是又一个反射镜88。结果产生2×2矩阵图案。存在许多产生其他图案的这种可能。再次，这里的R_i满足上述同样的关系式。

【0052】图15为光学医疗系统100的第二个实施例，其中，光纤束42用于顺序传输多个光点。在输入端各光纤彼此分开的光纤束可具有位于光纤输入端之前的扫描器，使其能将所述光波束11引导至单独一根光纤中，从而通过在单根光纤之间切换来最终提供顺序的光点图案。可替换的，光纤束42可具有让不只一根光纤同时受到照射，以产生同时的光点的组。还可顺序扫描这些同时的光点。使用扫描元件30(例如，安装在检流计上的反射镜)在任一给定时间将光引导至光纤束中的单根光纤。扫描元件30可位于距离透镜L1大约一个焦距的位置以提供远心扫描调节，从而允许光在平行路径上入射进入所有光纤，并在穿过光纤束时保持发射数值孔径不变。可制作这种光纤束或光纤阵列，使其组成光纤的输入端沿一条线排列以用于简化的单轴扫描(如图所示)，或者为使用二维扫描器接入的二维阵列。所述光纤束中光纤输出端位置最终限定所述图案。

【0053】图16示出光学医疗系统100的第三个实施例，其中光纤束42用于同时传输多个光点。离开光发生单元15的光波束11同时填充光纤束中的多个单根光纤。由该光纤束42输出的光将在目标组织1上提供同时的光点的图案。可安排图案发生组件18的光学系统以将光纤束的表面成像在目标组织上(例如，通过由验眼透镜19产生的中间图像)。

【0054】图17为光学医疗系统100的第四个实施例，其中，单根光纤与光纤倍增器一起作为光纤单元的一部分以提供多个光点的传输。可使用无源光纤分离器，用于同时将光分配到多根光纤中，或使用有源光纤开关，用于顺序改变由哪根光纤传输光。所述光纤倍增器标记为“FM”并通过虚线示出其连接至CPU 12。单根光纤的输出端分布于透镜L2之前。可按照目标组织上光点的最终位置维持该分布。

【0055】图18示出如何调整2×2光纤倍增器FM来改变光点尺寸和间距的例子。图18中，楔形物90受到驱动而进出，以实现不同的光纤间距。所传输的图案由于楔形物90被驱动进出而移动或改变。类似地，单个圆锥形元件可被驱入光纤输出阵列中心，从而只通过单次调整就使间距均匀变化。

【0056】无论脉冲是同时或顺序传输的，本发明的设备都使处理时间减小了一个因数，其大约等于所传输的脉冲数。同时传输的优点是快于顺序传输，但需要能够提供n倍输出功率的光源，其中n为图案中元素的数量。尽管顺序传输比同时传输慢，但是降低了对光源功率的需求，而且提供了最终传输图案的弹性调节。同目前传统的手动技术相比，本发明设备的同时传输和顺序传输都显著减小了处理时间和提高了损伤的位置精确度。可认为眼睛能静止大概一秒钟，即“注视时间”。在该注视时间内所能传输的光点数量同其脉冲持续时间成反比。

【0057】图19A到19G示出了光学医疗系统100可形成光点的示例性形状。如图所示，所述形状包括一条或多条线、矩形、一个或多个弧、或较大弧形区域。例如，可以通过扫描连续光束或提供诸如可调节的孔径的波束成形设备、或诸如液晶矩阵的自适应光学器件、或使用诸如圆柱形透镜的变形光学元件，来立即产生所需形状，从而得到这些图案/形状。

【0058】图20为光学医疗系统100的第五个实施例。在该实施例中，所述光束倍增器BM包括变形元件AC。所述变形元件AC允许变形地调整光波束11，用于在目标组织上提供不同于原始光波束11波束形状的即时的光波束形状。例如，即使原始光波束11将产生圆形光点，所述变形元件AC也能产生图19A-19G所示的形状。相反地，即使原始光波束11将产生非圆形光点，所述变形元件AC也能产生圆形光点。所述变形元件AC可以为自适应的、环形或圆柱形光学器件。如图所示的该变形元件AC通过虚线连接至CPU 12，这是因为其可以为有源或无源设备。

【0059】图21为示例说明所述LIO组件16的光学医疗系统100的图示。在所示的实施例中，所述光束倍增器BM包含于壳体中，壳体既可以包括也可以不包括间接检眼镜照明光(未示出)。如上所述，所述光束倍增器BM可通过几种不同方式同时或顺序产生多个光点。该设备通过头戴装置92戴在头上，并利用头戴装置92提供的照明(未示出)通过可视化系统98(通常为双目组件)观察患者的眼底(未示出)。还可使用外部光源用于所述可视化照明。来自光发生单元15的处理光束还可通过光纤光学连接42直接提供给头戴装置92。可选地，所述光发生单元15还可包含对准光17用于显示光点或光点的图案将最终布置在目标组织的什么位置。可替换地，可以在可视化系统98的光路上使用图案对齐目标96(此处用虚线示出，表明其为可选的)，这样，其只对医师可见。图案对齐目标96可设成可移动或可互换的，以允许使用不同的图案。每个图案对齐目标96必须能被系统识别，以提供准确的处理图案表示。医师可通过移动其头部和/或验眼透镜19以调整光束在患者眼底的最终位置。

【0060】图22为示例说明LIO组件16的光学医疗系统100的又一图示。与图21的LIO组件16不同，本例的LIO组件16所示的实施例中，光纤单元42为能够顺序和/或同时传输光点的光纤束。为了说明的简单起见，所述光束倍增器未在图22中示出，但如上所述，该设备可以包括或不包括光束倍增器。

【0061】此处所定义的“图案”的意思中包括同时或顺序传输的多个光点，如图4A-4I和图19所示。同样地，此处“光点”的意思是描述使用静态光束或动态(扫描)光束的照明。各光束不必为圆形，而是可以为任意形状。例如，可在成像系统中使用非圆形横截面的光纤光学器件，用于在目标组织上提供同样非圆形横截面的光束。更进一步地，如上所述，任何所期望的形状可以变形产生或通过扫描光束产生。应当注意到，此时所描述的任何处理和/或对准光束的产生和控制技术、和/或任何光束倍增和/或扫描技术，都能进行组合或合并，作为图21和22所示的安装于头上的LIO头戴装置92的一部分。

【0062】尽管已经参照上述例子对本发明进行了描述，应当理解，多种修改和变化都包含在本发明的精神和范围内。相应地，本发明由所附的权利要求进行限定。

Claims (37)

1.用于光学医疗处理或诊断目标组织的装置，该装置包括：

用于发光的光源；

设计为由用户佩戴的头戴装置，其中，该头戴装置包括用于接收所述光的输入端和用于将所述光投射到目标组织上的输出端；

光束倍增器，位于接收所述光的位置，并通过光的空间和/或时间分离来产生一条或多条光束，以图案的形式经所述输出端投射到所述目标组织上。

2.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器由所述头戴装置支撑。

3.权利要求2所述的装置，其中所述光束倍增器位于接收来自所述输入端的所述光的位置。

4.权利要求1所述的装置，其中所述图案包括位于所述目标组织上的一个或多个离散光点。

5.权利要求4所述的装置，其中每个所述离散的光点为直线或曲线。

6.权利要求3所述的装置，还包括位于所述输入端和所述光束倍增器之间的变焦透镜，用于调整第一光束的尺寸。

7.权利要求1所述的装置，还包括位于光束倍增器之后的变焦透镜，用于调整所述一条或多条第二光束的尺寸。

8.权利要求3所述的装置，还包括位于所述输入端和所述光束倍增器之间的准直透镜。

9.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括用于折射或反射所述光的光束扫描器，所述光束扫描器通过光的时间分离产生光束。

10.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括：

第一扫描器，用于以第一方向偏转所述光；和

第二扫描器，用于以垂直于所述第一方向的第二方向偏转所述光。

11.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括移动透镜，该移动透镜位于可根据其接收所述光的位置而以不同角度折射所述光的位置。

12.权利要求11所述的装置，其中所述移动透镜围绕离心轴旋转。

13.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括旋转的棱镜，该棱镜位于可根据其方位而以不同的角度折射所述光的位置。

14.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器通过同时将所述光分开为所述光束来产生光束。

15.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括用于将所述光转换为光束的透射型衍射元件。

16.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括用于将所述光转换为光束的反射型衍射元件。

17.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括色散补偿元件。

18.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括多个光束分离器。

19.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器为自适应光学器件。

20.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括变形校正元件。

21.权利要求20所述的装置，其中所述变形校正元件为自适应光学器件或圆柱形透镜。

22.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括多根光纤。

23.权利要求22所述的装置，其中所述光束倍增器还包括：

扫描元件，用于将所述光顺序传输进入所述多根光纤中的一根或多根。

24.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括：

第一光纤；

多根光纤；以及

光纤分离器，用于接收来自所述第一光纤的光，并将所述光引导至所述多根光纤。

25.权利要求1所述的装置，其中所述光束倍增器包括：

第一光纤；

多根光纤；以及

光纤开关，用于接收来自所述第一光纤的光，并将所述光顺序引导至所述多根光纤。

26.权利要求1所述的装置，还包括：

控制器，用于控制所述光源。

27.权利要求9所述的系统，其中，设置所述光束倍增器的位置，用于以时间分离方式产生所述光束，从而使得所述第二光束为顺序脉冲。

28.权利要求27所述的系统，其中所述顺序脉冲具有不超过50ms的持续时间。

29.权利要求1所述的系统，其中所述光束倍增器包括可调孔径，用于产生光束形状不同于所述光的形状的光束。

30.权利要求1所述的系统，还包括：

第二光源，用于产生与所述光组合在一起的对准光束。

31.权利要求22所述的系统，其中所述光纤倍增器包括用于调整所述光纤间距的装置。

32.处理目标组织的方法，包括：

产生光；

将所述光传输至可安装在头部的LIO组件，所述LIO组件具有输出端和用于接收所述光的输入端；

使用可空间和/或时间分离所述光的光束倍增器，以图案的方式将所述光转换为一个或多个光束；以及

将一个或多个光束的图案投射至目标组织。

33.权利要求32所述的方法，其中，在传输所述光之前进行所述光的转换。

34.权利要求32所述的方法，其中，在传输所述光之后进行所述光的转换。

35.权利要求32所述的方法，其中所述转换包括：

扫描所述光以产生所述图案。

36.权利要求35所述的方法，其中所述图案包括所述目标上的一个或多个离散光点。

37.权利要求32所述的方法，其中所述转换包括：

将所述光分离成同时入射到目标组织上的多个光束。

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