CN102038487A - 校正检查对象的像差的自适应光学设备和图像摄取设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及校正检查对象的像差的自适应光学设备和图像摄取设备以及自适应光学方法。自适应光学设备包含：第一光调制单元，被配置为在从光源发射的光中的两个偏振光分量之一的偏振方向上进行调制；改变单元，被配置为将由第一光调制单元调制过的光旋转90度；第二光调制单元，被配置为在所述偏振方向上调制由改变单元改变过的光；以及照射单元，被配置为用第二光调制单元调制过的光照射测量对象。

Description

校正检查对象的像差的自适应光学设备和图像摄取设备
技术领域
本发明涉及校正检查对象的像差的自适应光学设备和包含自适应光学设备的图像摄取设备，更特别地，本发明涉及适用于例如用于眼科护理并且包含校正眼睛像差的自适应光学装置的光学图像摄取设备的技术。
背景技术
在例如用于天文学观测或者眼底检查并且利用光来测量对象的设备中，位于测量对象和检测光学系统之间的、并且随着时间而变动或者对于不同个体而差异大的因素影响光学系统的成像性能，并且，在一些情况下使得无法获得充足的分辨率。这些因素是由例如大气变动、眼睛的泪膜变化或者眼睛光学系统的非理想性的个体差异引起的，这些因素包括高阶光学像差分量，并且常常未由包含透镜和反射镜的光学系统充分校正。已知自适应光学装置(以下称为AO)的技术，该技术测量变化的像差，并且，利用能够处理高阶像差的装置对像差进行反馈控制。
在眼底检查的情况下(在这种情况下，检查对象是眼睛)，希望识别视网膜上的感光细胞单位(photoreceptor cell unit)，所述感光细胞单位的尺寸是2～3μm的数量级。最终希望在不久的将来实现能够进行细胞级成像的光学活组织检查(biopsy)。为了实现这一点，要求与组织片的显微镜图像相当的1μm或更小的空间分辨率。用于这种视网膜检查的光的波长必须在近红外或者红外区域内，在该区域中，光几乎不被作为身体组织的主要成分的水吸收，并且几乎不在组织中被散射。为了获得1～3μm的横向分辨率，入射到瞳孔上的光束的直径需要为大约6～8mm。实际上，在眼睛的光学系统中，从角膜到玻璃体(vitreous body)，每个组织的弯曲表面状态和折射率常常是不均匀的。即使当用具有大约6～8mm的直径的光束观察眼睛时，光的波前(wavefront)在眼睛中畸变，无法获得希望的分辨率。
在Opt.Express 13，8532(2005)中报导了一种方法，该方法通过使用AO技术，检测眼睛中畸变的波前的像差，并且用像差校正器对像差进行补偿，获得希望的光会聚性能。Opt.Express 13，8532(2005)中的AO采用包含波前像差检测器和35个致动器的可变形反射镜(以下称为DM)。据报导，具有这种自适应光学装置的光学相干断层摄影(以下称为OCT)实现了横向的4μm的分辨率以及深度方向的6μm的分辨率。在这种DM的情况下，通过用几十个致动器推拉连续表面的反射镜来形成用于校正像差的最佳的反射镜形状。因此，发生致动器之间的相互作用，使控制计算复杂化。取决于像差形状，无法充分再现所希望的形状。
日本专利特开No.2007-014569提出了一种眼科拍摄设备，该设备包含具有波前像差校正器的AO，该波前像差校正器是空间光调制器(以下称为SLM)，其在波前可再现性方面优于DM。日本专利特开No.2007-014569的设备是扫描激光检眼镜(以下称为SLO)，该扫描激光检眼镜扫描激光束以获得眼底图像。SLO包括AO，该AO采用利用液晶取向控制的SLM。光学距离是折射率n和几何距离d的乘积。上述的DM通过改变d来校正波前。与之相对照，SLM可以通过改变n由此改变波前来校正波前像差。在例如利用液晶的SLM的情况下，像素数目非常大，在像素之间几乎没有相互作用，因此可以独立地执行控制。因此，SLM在波前可再现性方面优于DM。
发明内容
然而，采用利用液晶取向控制的SLM的AO(诸如日本专利特开No.2007-014569中的AO)具有以下的问题。当如日本专利特开No.2007-014569中那样使用利用液晶取向控制的SLM时，仅调制在特定偏振方向上的光。因此，当在该方向上偏振的线偏振光(固有偏振光)入射时，理想地，100％的入射光可以被调制。因此，当线偏振的激光或来自SLD(超辐射发光二极管)光源的光入射到SLM上时，可以实现高调制效率。
当这种光入射到SLM上时，与调制方向垂直的偏振光分量无法被调制，并且，从SLM离开的光包含空间相位状态不同(波前不同)的两种偏振光分量。不是SLM的固有偏振光的分量不被高效率地调制，波前无法被充分校正，因此，无法获得希望的分辨率。在SLM前方放置与被调制的偏振方向平行的偏振片使得能够选择被调制的光分量。然而，未调制的偏振光分量被除去，因此光的使用效率显著降低。视网膜具有低的反射率，并且，照亮视网膜的光的功率被安全标准限制。在如视网膜那样的检查对象的情况下，当光量损失为大约一半时，可能难以获得良好质量的图像。
在本发明的一个方面中，一种自适应光学设备包括：第一光调制单元，被配置为在从光源发射的光中的两个偏振光分量之一的偏振方向上进行调制；改变单元，被配置为将由第一光调制单元调制过的光旋转90度；第二光调制单元，被配置为在所述偏振方向上调制由改变单元改变过的光；以及照射单元，被配置为用第二光调制单元调制过的光照射测量对象。
本发明能够提供一种自适应光学设备和包含自适应光学设备的图像摄取设备，即使在采用在单个偏振方向上发挥作用的调制单元(光调制单元)时，该自适应光学设备也能够减小入射光的偏振状态对调制特性的影响，提高光利用效率，并且校正检查对象的像差。
参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是示出本发明第一实施例中的OCT的配置的概念图。
图2是示出利用包含具有波前像差校正单元的自适应光学装置的眼底检查装置进行像差校正的概念图。
图3是示出波前像差检测器的原理图。
图4A和4B是用于示出本发明的概念性配置的图。
图5是示出本发明第二实施例中的SLO的配置的概念图。
具体实施方式
接着，将参照附图描述校正检查对象的像差的本发明的自适应光学装置。首先，将参照图2描述在自适应光学装置中校正像差的配置。假设该自适应光学装置被应用于眼底照相机。为了非入侵地并且光学地获得关于眼睛8(检查对象)的视网膜81的信息，用第一照明光(未示出)照射视网膜81，并且，来自视网膜81上的测量点811的反射的或散射的光通过眼睛光学系统8以及光学系统7和90被成像在受光传感器4上。受光传感器4是其中受光单元以矩阵形式布置的成像元件。为了光学地获得高分辨率信息，有必要增大光学系统7的入射光瞳(对应于瞳孔82的位置)的尺寸。由于眼睛光学系统的像差，离开眼睛的光42的波前具有像差。当该光通过光学系统7和90被成像到受光传感器4上时，这些光学系统不提供它们本来的成像性能，而是形成畸变的并且放大的光斑。因此，无法充分地获得横向上的空间分辨率，并且，无法获得所希望的高分辨率的图像。
像差包括可由诸如圆柱透镜之类的光学元件校正的诸如像散、失焦和倾斜(tilt)之类的低阶像差以及诸如彗形像差和四阶球面像差之类的高阶像差。这些像差是由诸如角膜或晶状体之类的眼前节的弯曲表面的畸变或者折射率的不均匀造成的。这些因素在不同个体之间差异很大，并且包含诸如角膜表面上的泪层的状态之类的随时间变化的因素。在自适应光学装置(AO)中，这些像差由波前像差检测器测量并且由波前像差校正器校正。在图2的AO的配置中，光学系统具有波前像差校正单元10，该波前像差校正单元10被布置在与入射光瞳(眼睛的瞳孔)光学共轭的位置处。波前像差检测器(Shack-Hartmann传感器：HS传感器)2被布置在由诸如光学分束器之类的分支部件52形成的分支上的另一共轭位置处。以下将把波前像差检测器称为HS传感器。设置用于检测波前像差的第二光源15(发射用于像差测量的光的光源)。来自光源15的光通过分支部件51入射到眼睛8上，并且，被会聚到视网膜81的测量点811上。使得用于像差测量的光从眼睛附近发射的配置可以防止例如由光学系统的透镜引起的杂散光(透镜中心附近的强烈的反射光)被波前传感器2检测到。当屈光度为零时，来自该点811的反射的或反向散射的光42被诸如角膜之类的眼睛光学系统转换为基本上平行的光，穿过分支部件51，被光学系统7转换为具有预定直径的光束，然后被分支部件52反射，以及入射到HS传感器2上。
HS传感器2的检测原理在图3中示出。通过布置在与光瞳光学共轭的位置处的微透镜阵列21的透镜元件的子孔径(subaperture)，使具有诸如图3所示的波前的波前85并且入射到HS传感器2上的光在二维受光元件22上形成光斑。这些光斑各自根据入射到子孔径上的波前的梯度，在距二维受光元件22上的各微透镜的光轴位置(由点划线示出)距离为dyk的位置处成像。令f表示各微透镜的焦距。通过yk＝dyk/f计算出波前的梯度yk。通过将对各子孔径计算的波前梯度放在一起，以W(x，y)的形式获得波前85的弯曲表面。HS传感器2与波前像差校正单元10光学共轭。因此，波前像差校正单元10中的波前具有同样的形状W(x′，y′)。为了校正来自波前像差校正单元10的反射光的波前并且使其成为基本上平面的波，进行控制，使得在波前像差校正单元10中给出-W(x′，y′)的像差。上述的计算和控制序列由计算器30执行。
来自点811的反射的或反向散射的光42穿过眼前节82以及光学系统7，然后，光42的波前由波前像差校正单元10校正，并且，光42由成像透镜90成像在受光传感器4上。如果波前像差校正单元10不被驱动，则由于眼睛光学系统的不理想性导致的像差，视网膜上的光会聚光斑是畸变的并且放大的光斑。由于像差被波前像差校正单元10校正，光会聚为按照希望的分辨率的光斑。作为波前像差校正单元10，最常用DM。然而，考虑到特性的优越性，在此使用反射型LCOS(硅上液晶)-SLM。然而，如上所述，利用液晶取向控制的SLM的缺点在于它仅能调制特定方向(固有偏振方向)上的偏振光分量。
接着，将参照图4A和4B描述解决这种问题的本发明的概念性配置。在图4A和4B中，附图标记1表示SLM。在本发明中，如图4A和4B所示，在SLM 1中被调制一次的光的偏振状态被旋转90°，并且，该光再次入射到SLM 1上并且被调制。不在SLM 1的前方和后方布置偏振片以限制偏振光分量。入射光41入射到SLM 1上并且被SLM 1反射，反射光被反射镜12折返并且再次入射到SLM 1上。在SLM 1和折返反射镜12之间，布置1/4波长片13，使得光两次穿过该1/4波长片13(向外和返回)。
入射光41具有P偏振光分量和S偏振光分量两者。首先，将讨论图4A所示的P偏振光分量(第一偏振光分量)。入射光41是具有与SLM 1的调制方向(固有偏振方向)11相同的偏振方向的P偏振光。因此，当光41首次入射到SLM 1上时，光41被相位调制设定的调制量，并且被SLM 1反射。反射光43穿过1/4波长片13而成为右手圆偏振光，并且被折返反射镜12反射而成为左手圆偏振光。光43再次穿过1/4波长片13，成为S偏振光，并且再次入射到SLM 1上。此时，偏振方向与SLM 1的调制方向11(固有偏振方向，可以调制P偏振光或S偏振光)垂直，因此，光43不被调制而是仅被反射。
然后，将讨论图4B所示的S偏振光分量(第二偏振光分量)。入射光41是S偏振光，并且，与SLM 1的调制方向(固有偏振方向)11相差90°。因此，当光41首次入射到SLM 1上时，光41不被调制，而是仅被反射。反射光43穿过1/4波长片13而成为左手圆偏振光，并且被折返反射镜12反射而成为右手圆偏振光。光43再次穿过1/4波长片13而成为S偏振光，再次入射到SLM 1上。光43的偏振方向与SLM 1的调制方向(固有偏振方向)相同。这一次，光43由SLM 1相位调制设定的调制量，并且被SLM 1反射。在图4A和4B中，看起来入射光和反射光好像沿着不同的光路行进。然而，这是为了图示的方便。实际上，入射光和反射光沿着相同的光路行进。虽然P偏振光分量和S偏振光分量被分离地示出，但是这也是为了图示的方便。实际上，图4A和4B示出了同时在同一光路中发生的事件。由于这种配置，两种偏振光分量可由单个SLM 1调制。因此，忽略反射率和衍射效率等，不发生所使用的光量功率的损失。通过采用图4A和4B的单元作为图2的波前像差校正单元10，即使使用与偏振状态有关的SLM校正波前像差，也可以获得明亮的且高S/N比的图像。
当光束再次入射到SLM 1上(被SLM 1反射)时，形成该光束的每条光线必须入射在SLM 1上的与该光线首次入射在SLM 1上时的入射点相同的入射点上。如果第一次入射和第二次入射的入射点不同，则由于同一SLM 1执行相同的调制，因此校正后的P偏振光分量和S偏振光分量具有不同的波前。通常，平行光束入射在波前像差校正器上。因此，当要校正的像差的量小时，可通过减小SLM 1和折返反射镜12之间的距离来减小第一次入射和第二次入射之间的各光线的入射点差异。然而，当要校正的像差的量大时，光束不是平行的，因此，诸如图4A和4B的配置的配置不能充分地校正像差。原因在于，在向外的路径中被调制的P偏振光分量被适当地校正，但是在返回的路径中入射到SLM 1上的S偏振光分量的波前被改变为与P偏振光分量入射到SLM 1上时的波前不同的波前。此时，S分量不被适当地校正，因此整个光束不被充分地校正。
只有当第一次入射时的SLM 1表面和第二次入射时的SLM 1表面彼此光学共轭、具有相同倍率、并且处于正立的像的关系时，各光线才在向外的路径和在返回的路径中均入射到SLM 1上的同一位置上。当它们处于共轭关系但是第二次入射的表面相对于第一次入射的表面是倒立的像的关系或者它们倍率不同时，各光线不再次入射在SLM 1上的同一位置上，并且，各偏振光分量被不同地调制。在本发明中，为了满足这些条件，在SLM 1的折返光路中设置使得向外的路径中的SLM 1表面和返回的路径中的SLM 1表面光学共轭的配置。
虽然已在前面描述了光再次入射到SLM上的情况，本发明不限于此。也可以调制光的P偏振光分量或S偏振光分量以将光旋转90度，然后使光入射到另一SLM上。在这种情况下，设置两个SLM。
实施例
接着将描述本发明的实施例。
第一实施例
在第一实施例中，参照图1，将描述应用本发明的检查眼底的光学图像摄取设备(本实施例中为OCT)。此实施例的OCT是包含观察系统101、参考系统102、光源103和分光计104的SD-OCT(谱域OCT)。发射几乎不被眼睛的成分吸收并且几乎不被眼睛的成分散射的波长为850nm的光的SLD被用作光源103。从光源103发射的光传播通过单模光纤91，并且被耦合器(coupler)201分成测量光和参考光。测量光通过光纤99传播到观察系统101，参考光通过光纤98传播到参考系统102。在离开光纤99并且通过观察系统101的光学系统成像在眼睛8的视网膜81上之后，测量光变为反向散射的或者反射的光，通过观察系统101返回，并且再次进入光纤99。
另一方面，在传播通过光纤98之后，参考光被送到参考系统102，由准直透镜920准直化，穿过色散补偿玻璃202，由参考反射镜203反射，再次穿过参考系统102，并且返回到光纤98。返回到光纤98和99的光被耦合器201耦合。所得到的光通过光纤92传播到分光计104，离开光纤末端，由准直透镜940准直化。准直化的光由全息光栅401衍射，并且由成像透镜402成像在线传感器403上。光栅401根据波长将光进行分离，因此，在线传感器403中获得谱强度分布。当从分支点到眼底的观察光路的光路长度基本上等于参考光路的光路长度时，在该谱强度分布中产生干涉条纹。通过使该信号成为关于波数的强度分布然后对其执行傅立叶变换，获得被称为“A扫描数据”的关于视网膜的深度方向的强度分布。如果通过扫描仪6在视网膜81上扫描光并且同步地获得该强度分布，则获得被称为“B扫描图像”视网膜81的断层摄影图像。
将更详细地描述观察系统101中的配置。首先，来自照明光源15的波前像差测量光被分支部件51反射，入射到眼睛8上，并且被会聚到视网膜81上的测量点上。光源15的波长为780nm。分支部件51反射具有此波长的一部分的光。来自该点的反射的或反向散射的光(返回光)被眼睛光学系统的像差影响，并且，其波前畸变。光沿相同的光路返回，穿过瞳孔82到达光学系统71，被分支部件52反射，并且入射在HS传感器2上。分支部件52反射780nm的光，并且透射850nm的光。在HS传感器2中，入射光通过各个子孔径成像在成像元件上。计算器30根据光斑的位移计算波前像差。基于此，驱动SLM 1。
另一方面，离开光纤末端99的用于眼底检查的850nm的照明光(测量光)由准直透镜9准直化，穿过分支部件52，被光学系统71放大或缩小并且准直化，入射到SLM 1上并且被SLM 1反射。该光由SLM 1进行相位调制，并且其波前被改变。该光穿过光学系统72，被SLM 1再次反射，穿过光学系统73、扫描仪反射镜6和光学系统7，入射到眼睛8上。准直透镜的光瞳、SLM 1、扫描仪反射镜6、眼睛的瞳孔82是光学共轭的。此测量光在入射到瞳孔82上时具有补偿眼睛光学系统的像差的波前。结果，该光在被会聚到视网膜81上时处于良好的(低像差的)状态。来自视网膜81上的照射点的反射的或者反向散射的光受到眼睛光学系统的像差的影响，其波前畸变。该光沿相同的光路返回，穿过瞳孔82到达光学系统73，入射到SLM 1上。畸变的波前两次入射到SLM 1上，基于由HS传感器2计算的波前像差而被校正，并且进入低像差状态。该光穿过光学系统71、分支部件52和准直透镜9，入射到光纤99上。此反馈被重复，波前像差向着低的状态收敛，来自视网膜的反射的或者反向散射的光被良好地耦合到光纤99中。因此，通过干涉获得的断层摄影图像是高S/N的、明亮的并且高对比度的。
将更详细地描述SLM 1中的调制的过程。当来自光学系统71的测量光首次入射到SLM 1上时，只有其P偏振光分量被调制。光穿过折返光学系统72，再次入射到SLM 1上。在折返光路中布置半波长片13，在半波长片13处，各偏振光分量被旋转90°。因此，当此光再次入射到SLM 1上时，只有在向外的路径中是S偏振光并且在返回的路径中由波长片转换为P偏振光的分量被调制。光学系统72包含具有相同焦距的两个弯曲反射镜，并且，被设置为使得向外的路径中的SLM表面和返回的路径中的SLM表面光学共轭并且具有相同倍率。为了形成正立的像，在SLM 1上的点11处反射的光线沿着箭头穿过光学系统72，然后再次入射到该点11上。因此，在上述的过程中，P偏振光分量和S偏振光分量被一次调制相同的量。在此实施例中，由于这种配置，满足各光线在向外的路径和返回的路径中均入射到SLM 1上的同一位置上的条件。在此光学系统中，折返光学系统不是双路径(double-path)光学系统，在SLM 1上的入射角对于向外的路径和返回的路径是不同的。因此，来自光纤末端99的入射光和前往眼睛的出射光方向不同，可以避免由于使用分支部件而引起的损失。
第二实施例
在第二实施例中，参照图5，将描述应用本发明的光学图像摄取设备(本实施例中为SLO)。在图5中，相同的附图标记用来表示与图1中的部件基本相同的部件。在第一实施例中，分离地设置发射用于像差测量的光的光源。在本实施例中，用于眼底检查的照明光(测量光)也用作波前像差测量光。在图5中的附图标记110表示的本实施例的SLO中，来自光源(未示出)的照明(测量)光被耦合到单模光纤99中，通过该单模光纤99传播，在离开出口末端之后变为发散光，由准直透镜9准直化，并且穿过分支部件52。光纤的芯直径为5μm，准直透镜的焦距为大约10mm，准直化的光的直径为大约4mm。此后，光被光学系统71转换为大约8mm的平行光，并且入射到SLM 1上。此时，SLM 1不被调制，平行光的波前不被改变。平行光穿过光学系统72，再次入射到SLM 1上并且被SLM 1反射，穿过光学系统73、扫描仪反射镜6和光学系统7，入射到眼睛8上。准直透镜的光瞳、SLM 1、扫描仪反射镜6、眼睛的瞳孔82和用于折返的平坦反射镜12是光学共轭的。入射到扫描仪反射镜6上的光的直径被设置为6mm，入射到眼睛8上的光的直径也被设置为6mm。反射镜12的表面法线相对于入射光的主光线倾斜4°。反射光处于与入射光不同的角度。反射光再次穿过光学系统73，再次入射到SLM 1上。此时，反射镜12和SLM 1光学共轭，并且具有相同的倍率。因此，向外的路径中的SLM 1上的入射光和返回的路径中的SLM 1上的入射光的角度不同，并且入射在同一位置上。
入射在眼睛8上的测量光被会聚到视网膜81上。来自该点的反射的或者反向散射的光受到眼睛光学系统的像差的影响，其波前畸变。光沿相同的光路返回，穿过瞳孔82到达光学系统71。该光的一部分被分支部件52反射并且入射到HS传感器2上。计算器30根据通过各子孔径成像在成像元件上的光斑的位移计算波前像差。基于此，SLM 1被驱动。通过重复此反馈，到达眼睛的测量光在入射到瞳孔82上时具有补偿眼睛光学系统的像差的波前。结果，该光在被会聚到视网膜81上时处于良好的(低像差的)状态。
来自视网膜上的照射点的反射的或者反向散射的光(返回光)再次受到眼睛光学系统的像差的影响，其波前畸变。该光沿相同的光路返回，穿过瞳孔82到达光学系统73，入射到SLM 1上。畸变的波前由SLM 1校正，并且进入低像差状态。该光穿过分支部件52和准直透镜9，入射到光纤99上。在传播通过光纤99之后，光被光纤99另一端的分支部件(未示出)分束，并且，入射到诸如雪崩光电二极管之类的光电传感器上，光量在该处被测量。通过将此与执行二维扫描的扫描仪反射镜同步，形成视网膜的二维图像。此时，来自视网膜的反射的或反向散射的光被良好地耦合到光纤99中。因此，获得的二维视网膜图像是高S/N的、明亮的并且高对比度的。
将更详细地描述SLM 1中的调制的过程。当来自光学系统71的光首次入射到SLM 1上时，只有其P偏振光分量被调制。光穿过折返光学系统72，再次入射到SLM 1上。在折返光路中布置1/4波长片13。两次穿过1/4波长片13(向外和返回)，各偏振光分量被旋转90°。因此，当此光再次入射到SLM 1上时，只有在向外的路径中是S偏振光分量并且在返回的路径中由波长片转换为P偏振光的分量被调制。在上述的过程中，P偏振光分量和S偏振光分量被一次调制相同的量。
在此折返光学系统72中也是同样，在SLM 1上的入射角对于向外的路径和返回的路径是不同的。因此，来自光纤末端99的入射光(测量光)和前往眼睛的出射光(返回光)方向不同，可以避免由于使用分支部件而引起的损失。此外，由于向外的路径和返回的路径共享共同的光学系统，可以节省空间。在上述的SLO 110中，诸如像散和失焦之类的低阶像差可由SLM 1校正。然而，当校正量大于5D或者当所用光源的波长间隔大约为100nm时，衍射效率的降低和色差显著，在一些情况下，无法获得所希望的校正性能。在这种情况下，作为折返反射镜12，可使用可变形反射镜来代替平坦反射镜。通过使用具有少量致动器并且不能再现高阶曲面但是能够对低阶曲面进行大校正量的校正的可变形反射镜，低阶像差被校正，三阶或更高阶的像差由SLM 1校正。高阶像差的幅度一般是小的。因此，LCOS 1的调制的量可以被减小，可以防止由大的调制量导致的问题。
其他实施例
也可通过读出并且执行记录在存储器装置上以执行上述实施例的功能的程序的系统或设备的计算机(或者诸如CPU或MPU之类的装置)，并且通过其步骤由系统或设备的计算机通过例如读出并且执行记录在存储器装置上以执行上述实施例的功能的程序而执行的方法，实现本发明的各方面。出于这种目的，该程序例如经由网络或者从充当存储器装置的各种类型的记录介质(例如计算机可读介质)被提供给计算机。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被给予最宽的解释，以包含所有变型和等同的结构及功能。

Claims (10)

1.一种自适应光学设备，包含：
第一光调制单元，被配置为在从光源发射的光中的两个偏振光分量之一的偏振方向上进行调制；
改变单元，被配置为将由第一光调制单元调制过的光旋转90度；
第二光调制单元，被配置为在所述偏振方向上调制由改变单元改变过的光；以及
照射单元，被配置为用第二光调制单元调制过的光照射测量对象。
2.如权利要求1所述的自适应光学设备，还包含像差测量单元，该像差测量单元被配置为测量所述测量对象的像差，其中，所述第一光调制单元和第二光调制单元被布置在与像差测量单元光学共轭的位置处。
3.如权利要求2所述的自适应光学设备，其中，所述测量对象是被检查的眼睛，在所述被检查的眼睛的眼前节中发生像差，所述第一光调制单元和第二光调制单元被布置在与所述眼前节光学共轭的位置处。
4.如权利要求2所述的自适应光学设备，其中，在像差测量单元测量像差时所使用的光和在获得测量对象的图像时所使用的光是从不同的光源发射的。
5.如权利要求1所述的自适应光学设备，还包括被配置为反射被改变单元旋转了90度的光并且用该光照射第二光调制单元的单元。
6.如权利要求5所述的自适应光学设备，其中，所述第一光调制单元和第二光调制单元是同一单元。
7.如权利要求1所述的自适应光学设备，其中，所述第二光调制单元在所述光的两种偏振光分量之一的偏振方向上调制来自被照射单元照射的测量对象的返回光，所述改变单元将由第二光调制单元调制过的光旋转90度，并且，第一光调制单元在该偏振方向上调制由所述改变单元改变过的光。
8.一种图像摄取设备，包含：
如权利要求1所述的自适应光学设备；以及
图像获得单元，被配置为基于来自被所述照射单元照射的所述测量对象的返回光，获得该测量对象的图像。
9.如权利要求8所述的图像摄取设备，还包括分离单元，该分离单元被配置为将来自光源的光分离成要入射到第一光调制单元上的光和参考光，其中，所述图像获得单元基于来自被照射单元照射的测量对象的返回光与所述参考光的干涉光，获得所述测量对象的断层摄影图像。
10.一种自适应光学方法，包含：
第一光调制步骤，在从光源发射的光中的两个偏振光分量之一的偏振方向上进行调制；
改变步骤，将在第一光调制步骤中调制过的光旋转90度；
第二光调制步骤，在所述偏振方向上调制在改变步骤中改变过的光；以及
照射步骤，用在第二光调制步骤中调制过的光照射测量对象。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104640497A (zh) * 2012-10-01 2015-05-20 奥普托斯股份有限公司 扫描激光检眼镜中的改进或有关扫描激光检眼镜的改进
CN105942970A (zh) * 2016-07-07 2016-09-21 上海理工大学 双眼波前像差视觉光学分析系统
US9788717B2 (en) 2009-08-10 2017-10-17 Optos Plc Laser scanning system and method
CN108693111A (zh) * 2017-04-06 2018-10-23 谱钜科技股份有限公司 光谱仪
CN114791677A (zh) * 2022-04-13 2022-07-26 中国石油大学(华东) 一种自由空间时频基准传输光束漂移补偿装置及补偿方法

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8192026B2 (en) 2007-06-20 2012-06-05 Tearscience, Inc. Tear film measurement
US7758190B2 (en) 2007-06-20 2010-07-20 Tearscience, Inc. Tear film measurement
US9888839B2 (en) 2009-04-01 2018-02-13 Tearscience, Inc. Methods and apparatuses for determining contact lens intolerance in contact lens wearer patients based on dry eye tear film characteristic analysis and dry eye symptoms
EP2413699B1 (en) 2009-04-01 2019-11-20 Tearscience, Inc. Ocular surface interferometry (osi) apparatus for imaging an ocular tear film
US8915592B2 (en) 2009-04-01 2014-12-23 Tearscience, Inc. Apparatuses and methods of ocular surface interferometry (OSI) employing polarization and subtraction for imaging, processing, and/or displaying an ocular tear film
US9642520B2 (en) 2009-04-01 2017-05-09 Tearscience, Inc. Background reduction apparatuses and methods of ocular surface interferometry (OSI) employing polarization for imaging, processing, and/or displaying an ocular tear film
US8888286B2 (en) 2009-04-01 2014-11-18 Tearscience, Inc. Full-eye illumination ocular surface imaging of an ocular tear film for determining tear film thickness and/or providing ocular topography
JP5350178B2 (ja) * 2009-10-23 2013-11-27 キヤノン株式会社 補償光学装置、補償光学装置を備える撮像装置、補償光学方法
GB201000973D0 (en) * 2010-01-21 2010-03-10 Glynn Chris Non-evasive spectrophotometer and related method
US8801178B2 (en) * 2010-11-04 2014-08-12 Nidek Co., Ltd. Fundus photographing apparatus
US9829700B2 (en) * 2011-06-09 2017-11-28 Universite Laval Imaging system for producing an image having at least one distorted zone
JP2013027617A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Canon Inc 眼科装置、眼科撮影方法、及びプログラム
JP5997450B2 (ja) * 2012-02-08 2016-09-28 キヤノン株式会社 収差補正方法、および収差補正装置
US9339177B2 (en) 2012-12-21 2016-05-17 Tearscience, Inc. Full-eye illumination ocular surface imaging of an ocular tear film for determining tear film thickness and/or providing ocular topography
CN108670190A (zh) 2013-05-03 2018-10-19 眼泪科学公司 用于对睑板腺进行成像以供睑板腺分析的眼睑照明系统和方法
US9795290B2 (en) 2013-11-15 2017-10-24 Tearscience, Inc. Ocular tear film peak detection and stabilization detection systems and methods for determining tear film layer characteristics
CN103969825B (zh) * 2014-05-14 2016-06-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光束折叠式液晶自适应光学成像系统
US9917989B2 (en) * 2014-06-16 2018-03-13 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Method and apparatus of simultaneous spatial light modulator beam steering and system aberration correction
US9585561B2 (en) * 2014-07-25 2017-03-07 Novartis Ag Ophthalmic surgical microscope with adaptive optics for optical wavefront compensation
JP2017530767A (ja) 2014-09-12 2017-10-19 チェンテルビュー エス．ピー．エー．Ｃｅｎｔｅｒｖｕｅ Ｓ．Ｐ．Ａ． 眼検査装置
CN104238110B (zh) * 2014-09-19 2016-06-01 北京空间机电研究所 一种基于自适应光学的平行光管波前像差预补偿装置
DE102014113716B4 (de) * 2014-09-23 2021-11-11 Abberior Instruments Gmbh Vorrichtung zum getrennten Modulieren der Wellenfronten von zwei Komponenten eines Lichtstrahls und Rasterfluoreszenzlichtmikroskop
JP6379031B2 (ja) * 2014-12-26 2018-08-22 国立研究開発法人理化学研究所 波面歪み量測定装置、波面補償装置、光学測定装置、および方法
US11604355B2 (en) 2016-10-31 2023-03-14 Tectus Corporation Optical systems with solid transparent substrate
US11740445B2 (en) 2018-07-13 2023-08-29 Tectus Corporation Advanced optical designs for imaging systems
CN109238131B (zh) * 2018-08-09 2020-12-22 江苏度微光学科技有限公司 一种横向超高分辨的光学相干层析方法和系统
CN110598679B (zh) * 2019-10-18 2022-11-11 中国科学院光电技术研究所 一种根据光束多种特征融合引导斜率权重分配的自适应光学闭环控制方法
CN112596256A (zh) * 2021-03-04 2021-04-02 季华实验室 一种可降光路色散的光学相干成像系统及成像方法
WO2022216475A1 (en) * 2021-04-08 2022-10-13 Tectus Corporation Optical systems with solid transparent substrate
CN116246003B (zh) * 2023-05-09 2023-08-01 中国人民解放军63921部队 电光调制设备初始对准信息分析系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030210378A1 (en) * 2002-01-17 2003-11-13 Riza Nabeel Agha Optoelectronic eye examination system
WO2003105678A2 (en) * 2002-06-12 2003-12-24 Advanced Research And Technology Institute, Inc. Method and apparatus for improving both lateral and axial resolution in ophthalmoscopy
WO2005050282A1 (ja) * 2003-11-20 2005-06-02 Nikon Corporation 画像形成装置
US20060238710A1 (en) * 1999-12-03 2006-10-26 Manfred Dick Method for determining vision defects and for collecting data for correcting vision defects of the eye by interaction of a patient with an examiner and apparatus therefor
US20070076163A1 (en) * 1999-10-04 2007-04-05 Thomas Swan And Co., Ltd. Reflective liquid crystal spatial light modulator

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0619255B2 (ja) * 1988-07-08 1994-03-16 工業技術院長 液晶を用いた光空間位相変調素子による非球面測定用干渉法及び干渉計
JPH06273238A (ja) * 1993-03-24 1994-09-30 Seiko Epson Corp 光学装置
US6577428B2 (en) 2001-03-27 2003-06-10 The Regents Of The University Of California Optical electric-field pattern generator
JP4666821B2 (ja) * 2001-06-29 2011-04-06 キヤノン株式会社 眼科装置
EP1427328B1 (en) * 2001-08-30 2014-07-02 University Of Rochester Adaptive optics in a scanning lase ophtalmoscope
JP3627014B2 (ja) * 2001-10-15 2005-03-09 独立行政法人産業技術総合研究所 補償光学装置付き眼底カメラ
CA2390072C (en) * 2002-06-28 2018-02-27 Adrian Gh Podoleanu Optical mapping apparatus with adjustable depth resolution and multiple functionality
JP4252288B2 (ja) * 2002-11-11 2009-04-08 株式会社トプコン 眼特性測定装置
CN100590421C (zh) * 2003-06-19 2010-02-17 麻省理工学院 用于相位测量的系统和方法
CN2770573Y (zh) * 2004-10-24 2006-04-12 南开大学 波前视觉诊断仪
JP4653577B2 (ja) 2005-07-08 2011-03-16 株式会社ニデック 眼科撮影装置
JP4776428B2 (ja) * 2006-05-02 2011-09-21 株式会社トプコン 眼科撮影装置
JP4783219B2 (ja) 2006-06-16 2011-09-28 株式会社トプコン 眼科撮影装置
JP2008070349A (ja) * 2006-08-15 2008-03-27 Fujifilm Corp 光断層画像化装置
JP5400481B2 (ja) * 2009-06-03 2014-01-29 株式会社トプコン 光画像計測装置
US9057695B2 (en) * 2009-09-24 2015-06-16 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus and method for irradiating a scattering medium with a reconstructive wave
JP5553635B2 (ja) * 2009-10-23 2014-07-16 キヤノン株式会社 補償光学装置、撮像装置および補償光学方法、撮像方法
JP5350178B2 (ja) * 2009-10-23 2013-11-27 キヤノン株式会社 補償光学装置、補償光学装置を備える撮像装置、補償光学方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070076163A1 (en) * 1999-10-04 2007-04-05 Thomas Swan And Co., Ltd. Reflective liquid crystal spatial light modulator
US20060238710A1 (en) * 1999-12-03 2006-10-26 Manfred Dick Method for determining vision defects and for collecting data for correcting vision defects of the eye by interaction of a patient with an examiner and apparatus therefor
US20030210378A1 (en) * 2002-01-17 2003-11-13 Riza Nabeel Agha Optoelectronic eye examination system
WO2003105678A2 (en) * 2002-06-12 2003-12-24 Advanced Research And Technology Institute, Inc. Method and apparatus for improving both lateral and axial resolution in ophthalmoscopy
WO2005050282A1 (ja) * 2003-11-20 2005-06-02 Nikon Corporation 画像形成装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9788717B2 (en) 2009-08-10 2017-10-17 Optos Plc Laser scanning system and method
US10178951B2 (en) 2009-08-10 2019-01-15 Optos Plc Laser scanning system and method
CN104640497A (zh) * 2012-10-01 2015-05-20 奥普托斯股份有限公司 扫描激光检眼镜中的改进或有关扫描激光检眼镜的改进
US9924862B2 (en) 2012-10-01 2018-03-27 Optos Plc Ophthalmoscope
CN105942970A (zh) * 2016-07-07 2016-09-21 上海理工大学 双眼波前像差视觉光学分析系统
CN108693111A (zh) * 2017-04-06 2018-10-23 谱钜科技股份有限公司 光谱仪
CN114791677A (zh) * 2022-04-13 2022-07-26 中国石油大学(华东) 一种自由空间时频基准传输光束漂移补偿装置及补偿方法
CN114791677B (zh) * 2022-04-13 2023-11-03 中国石油大学(华东) 一种自由空间时频基准传输光束漂移补偿装置及补偿方法

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Publication number Publication date
US20110096292A1 (en) 2011-04-28
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EP2314204A1 (en) 2011-04-27
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US8419187B2 (en) 2013-04-16
CN103284687B (zh) 2015-03-25
JP2011087830A (ja) 2011-05-06
US8646914B2 (en) 2014-02-11

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