CN102202558A - 对眼睛成像的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一裂隙灯架设的眼睛成像装置，以通过一未散瞳或散瞳的瞳孔看宽视野及/或视网膜的放大视图或眼睛的前段。该装置对眼睛的后段与前段及部分/之间的焦点平面成像，并包含一照明系统，该照明系统使用一个或更多LED，转移光学元件，及/或孔径光圈，以使光可被传递至光学系统在光轴上或从光学系统的中心偏离轴，并从视网膜送回成像路径，由此在视网膜上产生不同位置的人工产物。利用图像处理来检测且消除来自图像的人工产物。该装置很适合于通过一未散瞳的瞳孔、非药物扩张的或小到2毫米的瞳孔来达成视网膜成像。可产生有反射人工产物的两个或更多图像，且通过图像处理可随后重建为一合成的无人工产物的图像。

Description

对眼睛成像的装置及方法

相关申请的参照

本专利申请主张美国2008年10月16日提出申请的临时专利申请61105901号的优先权，其全部公开内容并入本申请中作参考。2009年10月15日提出申请美国非临时专利申请12580247。

本专利文件的一部分的揭露包含在著作权保护下的资料。该著作权持有人对于任何人对其专利文件或专利揭露的完全相同的重制没有任何异议，就如同在美国专利与商标局内的专利记录或档案，但是保留此外的其他一切权利。

技术领域

本发明涉及对人眼的成像，尤其涉及对人眼的前半部及后半部成像，前半部包括眼睛的角膜、晶体及房水，眼睛的后半部包括成像形式的眼底部，如彩色眼底，萤光血管造影、循血绿眼底血管造影、去红、蓝、红、近红外线、红外线各种不同形式的不同波长的自发萤光，以及功能成像，如黄素蛋白自发萤光及其他萤光团，包括在类维生素A循环中的那些。

背景技术

许多聪明的眼科医师与验光师因为各种原因无法充分使用眼科的成像设备(不管是传统的眼底相机或在裂隙灯成像)。这些原因有：现今的设备太贵、图像品质不好、不容易将设备对齐病人的眼睛、职员训练不当、图像不容易存取，还有整体而言，设备的性能无法让临床医师感受到成像的好处和价值。在视网膜检查时，医师总是比较喜欢有较大范围的散瞳，这样的方式不见得都可行，或者对病人来说不见得方便。管理双重图像的问题与检查期间的其他反射，无论是散瞳或没有散瞳，以及缺乏病人的合作，都是常见的状况。

视网膜成像设备(眼底相机)在过去已在视网膜专科中被大大地采用。在视网膜专科中，有经验的技术人员都已被训练过而会操作复杂的仪器。虽然已有一些市场扩张至一般眼科学及非瞳孔放大的眼底相机的验光，设备的费用、使用的容易及操作的复杂度却阻碍了现今设备的广泛采用。通常这些都是分开的独立式的设备，这些设备占去了额外的办公空间，而对于在进行主要的眼睛检查的检查线道造成不便。虽然很多执业场所将现存的设备放在病人检测区，但因为上述原因使用率并不高。目前的裂隙灯成像系统不好操作，而且并没有消除诊视镜的反射或其他来自图像的反射。而且，照明不好控制，而且对较大区域的视网膜成像来说是亚于最理想状况。眼底相机利用一环形物来照亮视网膜而因此需要一较大的瞳孔大小来获得图像。这样的设备会不好对齐病人的瞳孔。

另外，现今有些系统使用点光源来照明，但是它们的视网膜的视野被严重限制，常出现光学造成的人工产物，难以消除，且图像品质通常很差。其他系统使用昂贵的激光扫描系统，且这样的系统不提供彩色成像模式。有些激光扫描系统也遇到中央的人工产物及其他反射的问题。由于专业化的诊断性能(萤光血管造影、循血绿眼底血管造影及自发萤光)，激光扫描系统已被典型地对准视网膜专科。

随着人口老龄化及眼疾大大地越来越普遍的情况，对于具有自动化特色的眼科学及验光的大众市场，有成本效益的视网膜成像有很大的未满足的需求。需要能够以小瞳孔成像、容易操作，并且提供无人工产物的图像的良好品质的图像。

发明内容

在本发明的一示范的实施例中，揭露了一裂隙灯架设的眼睛成像装置，很适合通过一未散瞳或散瞳的瞳孔看宽视野及/或视网膜的放大视图或眼睛的前段。该装置能够对眼睛的后段与前段及部分/之间的焦点平面成像。该装置包含一聚光灯照明系统、多个孔径光圈、一控制器及数字相机子系统。该聚光灯照明系统可由一或多个光源组成，或一单一转移或旋转光源，例如一LED，可被传递至光学系统在光轴上或从光学系统的中心轻微偏离轴，并从视网膜送回成像路径。该装置使光线进入眼睛，并提供宽区域的视网膜照明并减少刺眼强光，且去除人工产物及虚反射。孔径光圈、光学仪器的位置及/或偏离轴的照明阻挡了不想要的反射或来自视网膜图像中形成的刺眼强光，然而主要的人工产物并没有被避免，反而从图像处理中去除并在确实不同的位置得到两个或更多有人工产物的图像。图像处理由来自一个或更多图像的人工产物的自动检测、人工产物的去除及将两个或更多图像剪辑在一起所组成，以去除人工产物。假如孔径和照明是根据未散瞳的瞳孔的直径来定大小和位置，该装置很适合于通过一未散瞳的瞳孔、非药物扩张的或小到2毫米的瞳孔来达成视网膜成像。孔径的调整可以是固定的或是让使用者调整。它也可自动感应瞳孔大小并自行最佳化孔径的大小及照明，也自动感应最理想的图像抓取触发。虽然该装置可被架设于一裂隙灯上，它也可以被使用在一腮托与控制杆分开的装置上。而且，该装置可利用现存的裂隙灯光学仪器、光束分离器、接合器及其他光学仪器，由此在一分开的外壳包含该装置的照明及光学部分，并与裂隙灯结合，而利用裂隙灯成像部分及子系统。

前述已列出了本发明的大纲，大致说明了本发明的较佳特征，使得本领域技术人员较能容易了解后面对本发明的详细说明。本发明的额外特征会在下面说明，也就是形成本发明的权利要求的标的。本领域技术人员应能领会，无困难地利用所揭露的概念及特定实施例，作为一设计或改良其他结构以实行与本发明相同的目的的基础，这样的其他结构并不背离本发明的精神与本发明最大的范围。

附图说明

通过以下的详细说明，本发明的其他方面、特征及优点会变得更完全清楚。所附的权利要求及附图中，类似的元件会以类似的标号来标示。

图1是本发明的原理的装置图；

图2是本发明的腮托与控制杆装置的光学单元的侧视图；

图3是本发明使用的电脑系统的方块图；

图4是显示根据本发明原理的图像抓取及图像处理算法的步骤的流程图。

具体实施方式

视网膜成像传统都是以眼底相机来进行，眼底相机用一环形光来照亮视网膜，以返回的图像路径通过照明环形物的中心回来。当留有足够的孔让成像通过中心穿回来时，为了让环形物越小越好，以符合小的瞳孔，也为了消除光学人工产物与反射，这些装置常有复杂的照明与成像路径。过去的光学设计被用来达成较宽区域的成像，而没有来自角膜或其他表面的反射。如果想要无反射的图像，一直以来都是根据照明的点光源的传统的眼底检查法(直接的、不直接的、裂隙灯为基础的或其他)，其所提供的视野有限。根据光的点光源的视网膜成像系统在历史上达到视野的最大值只有将近三十度，消除反射及其他人工产物。其他系统像是激光扫描检眼镜，在使用扫描镜和激光的情形下，可提供比以简单点光源为基础的装置(如裂隙灯视网膜成像)较宽的视野。还有其他装置(Optos Optomap)在使用一扫描系统及大型抛物面镜的情形下，达到通过小瞳孔的宽区域成像。这些解决方案经常花费很高，且要用复杂的光学配置来控制扫描元件及/或图像抓取元件。过去所面临的挑战为，成本低收效大地成像视网膜，能够允许小的瞳孔、较宽的视野(从大于四十度一直到超宽的视野-200度)，并且没有人工产物及反射。面临的设计挑战是有成本效益的，能够允许这些参数，并且可为裂隙灯架设的，使病人与医师容易使用。通过结合新颖的光学设计、光源，与解决以上列出问题的图像处理技术连接，本发明解决了各个所述的问题。

揭露的装置可被用来对眼睛成像，包括但不限于眼睛的前段成像(角膜、晶体及房水)、眼睛的后段包括彩色眼底的物理疗法、萤光血管造影、循血绿眼底血管造影、去红、蓝、红、近红外线、红外线各种不同波长的光谱的自发萤光以及功能成像(黄素蛋白自发萤光、在类维生素A循环的萤光团及其他)。可以高放大倍数、宽视野或放大模式操作，并在一光领域模式，让不同的焦距组合成一合成图像，该合成图像可被分成几个部分或组合成一单一图像。该装置可由一或多个光源及/或一改变的光距(或其中的元件)构成，来达成一或多个图像，该一或多个图像在无疑是不同的解剖学上的位置含有人工产物或反射，以组合成一没有反射、无人工产物的图像。提供用以使眼皮保持打开的有角度的突出的洗眼杯，以产生一病人/装置界面及没有灯光的环境，适于在没有或有瞳孔放大的情形下操作。

本发明揭露的装置是一低成本的裂隙灯(或腮托—控制杆分开的装置)眼睛成像装置，很适合看宽区域及/或放大的视野及通过未散瞳或散瞳的瞳孔产生的视网膜图像。它也可以成像眼睛的后段，及部分/之间的焦点平面。该装置包含一或多个照明光源，有LED、卤素、氙或其他灯及滤光器，且包含孔径光圈，以从一或多个光源干净地传送能量。聚光灯照明系统可由一或多个光源组成，使用LED(单一及/或不同波长的)较佳，而且可被传递至光学系统在光轴上或从光学系统的中心轻微偏离轴，并从视网膜送回成像路径。该装置将光线导入眼中，并提供宽区域的视网膜照明及减少刺眼强光。孔径光圈、光学仪器的位置及/或偏离轴的照明阻挡了不想要的反射或来自视网膜图像中形成的刺眼强光。该装置很适合于通过一未散瞳的瞳孔或小到2毫米的瞳孔来达成视网膜成像，假如该孔径及点光源的大小是对应未散瞳的瞳孔的直径。该孔径可固定或被使用者调整。它也可自动感应瞳孔大小并自行最佳化孔径的大小。该装置可以一连续的方式打开或关掉LED或其他光源，可伴随着一或多个光学元件或构件的光学系统的转移，以产生两个(或更多)图像，这些图像有在各个连续获得的图像的解剖学上两个不同的区域有诊视镜的反射及其他人工产物。

在另一实施例中，提供有一或多个照明光源，以光学元件的侧向移动或旋转来转移照明及/或视野，来照明并在视网膜上成像一较宽的视野。并且，当图像被组合时，可以得到有着较均匀的照明及较好的图像清晰度的最终图像，从不同的图像分析各图像区域，并使用那些提供最好焦距、最少色差及整体图像品质最好的部分。可用一图像处理算法来自动检测图像中的主要反射人工产物，并进行图像重建功能。图像重建功能是利用来自相对应的图像的有效图像信息，在相对应的图像中，人工产物遮蔽了来源图像中的视网膜。代替闪光灯及组合图像，在进行了相似的从一个或一系列的图像消除人工产物的程序之后，该装置可简单将图像剪辑在一起。这也可以病人以一乱数或一控制的或自动的方式在定影的改变来达成。光学设计可包含一或多个光源，且可加入一棱镜，如一半的五角棱镜、施密特(Schmidt)棱镜或一订做的棱镜，其改变照明及成像路径的方向，以稍微彼此补偿，以产生重叠的照明及图像给增加的视野，其使图像的各部分组合成一光学产物及无反射的图像。这些交替的照明及成像路径与光学中心轴比较起来可以一个有角度的方式进入眼睛的瞳孔，或者也可从轻微偏离轴但与光学系统的中心平行进入。这些不同的重叠的光源的角度的分开及成像路径可为可变的，视瞳孔的大小而定，并且可根据瞳孔大小的检测自动调整。

装置的另一实施例适用于一裂隙灯，且利用现有的市场上可得的构件，例如光束分离器、接合器、其他光学仪器、摄影机及数字相机，在裂隙灯上抓取图像。在此结构配置照明下，光源及额外的光学仪器被包含在一分开的外壳中，其可以各种不同的方式与裂隙灯结合，包括眼压计柱、眼底镜片(hruby)滑动盘座或其他机械式与裂隙灯结合。本实施例从装到裂隙灯上的装置的图像抓取部分，区分出装置的照明与光学部分，由此利用现存的裂隙灯的抓取性能，但仍能提供独特的光学照明及装置的图像处理。

该装置可有手动聚焦及/或自动聚焦装置。为使图像品质达到最佳化，可利用一自动曝光算法及一图像亮度及对比最佳化的算法。在可见光、近红外线及红外线中的对齐模式让使用者对齐视网膜或外部的瞳孔。该装置可包含光学及图像处理对齐帮助系统，以导引使用者完成最理想的对齐。该装置可包含自动或手动对齐算法及机械的控制，以沿着一光学轴将眼睛的瞳孔对齐病人的瞳孔。该装置可包含一空间灯光调变器，根据感应到的位置及瞳孔的尺寸来使照明光束定位及成形，且可测量及记录瞳孔的尺寸。该装置可使用一红外线或近红外线滤光器，置于对齐模式的地方且向外轻弹，以使其他光谱的波长通过且便于随后的图像抓取。

在一实施例中，一防摇动的光学的及/或其他图像稳定软件算法可自动将装置对齐病人的眼睛，且也使给平均的图像的对齐及其他图像处理及观看功能更容易。

上述的装置可包含一无线SD卡或其他内嵌的无线技术，以自动将图像传送至一主机或其他储存装置或软件。该装置可包含一名字标签模式，其让使用者照下病人姓名的图像，进行光学特性识别，检测出名字、姓及表格码，知道日期和时间(及其他资料)，然后自动将这些资料移至一资料库，全都传送到主机。这些可以装置中内嵌的处理机或主机进行。

上述的系统也可用一可固定于该装置的弹性洗眼杯，或以一消耗品，与该装置的底部结合，让每个病人使用。洗眼杯可用阻隔的弹性材质制成，如橡胶、塑胶或其他软性材质，环绕着病人的眼睛，以产生一没有灯光的环境。洗眼杯也可用以使眼皮保持打开，或许通过一有角的内部弹簧装置来压在眼皮上，使眼皮保持打开。阻隔板可为弹性的，以对眼睛作适当定位。洗眼杯的一实施例包含一坚实的橡胶或塑胶部分，位于大约十二点钟及/或六点钟方向的有角度地突出的位置，用来在成像期间使上及/或下眼皮保持打开。洗眼杯的其他部分覆盖在眼睛上，以产生自然散瞳的没有灯光的环境。该装置也可包含一红外线或近红外线LED或其他光源，与一检验器连接，检验器例如为CCD(Charge-Coupled Device，电荷耦合元件)、CMOS(Complementary metal oxide semiconductor，互补式金属氧化物半导体)或其他在此波长对光敏感的装置。此可用以对齐，但关掉而病人会被可见光、绿光、蓝光、去红或任何其他成像的波长包括萤光血管造影、循血绿眼底血管造影、眼底自发萤光或其他波长用在其他自发萤光或功能成像所闪烁。

该装置可有上述的所有实施例，外加产生一多焦点光领域图像的功能，多焦点光领域图像是指一个由多个焦点平面的图像所产生的图像或视频。该图像可由相机系统(可能包含一或多个相机)形成，该相机系统具有微透镜在CCD或CMOS像素排列上，且被分成两个或更多焦点平面。该图像可被校准且重建为多焦点的光领域图像。也可借着用一手动或自动聚焦装置来产生光领域多焦点图像，该装置会找到最理想的中心焦点并得到额外的有着微小的焦距调整、相等于中心焦点周围的图像。然后这些图像可被组合成一单一光领域图像或组合成一互动的视频图像，让使用者可以像卷轴般卷起或展开多焦点平面。该组合图像的算法在校正平移、旋转、曲率及图像间不同的放大倍数时，会自动对齐图像。该软件会检测对应于各个最理想的图像平面的各个图像平面中的高频率信息。

该光领域算法也可用来组合不同形式的图像。例如，循血绿眼底强调的眼球脉络膜的细节可与萤光血管造影图像强调的视网膜细节组合在一起。该光领域算法可用在任何视网膜图像或视网膜成像形式的组合，例如OCT(Optical coherence tomography，光学相干断层扫描)及/或其他来自其他视网膜成像装置的形式。该算法也可应用于来自眼睛后段中的多焦点平面的图像。其中一个实施例可达成连续的图像抓取，从整个眼睛的前半部到后半部，且应用本算法以组合成一单一的光领域图像或整个眼睛或其部分的环形影带观看功能，包括登记及与其他形式校正。

该装置及其所有实施例可以元件、光源及滤光器构成，其能够达成所有视网膜种类的视网膜成像，包括但不限于彩色眼底成像、去红、循血绿眼底血管造影、萤光血管造影、红外线或近红外线成像、在不同波长的所有形式的眼底自发萤光及功能成像。

在本装置的另一实施例中，使用者针对病人编写内部定影目标的程序，进行追踪，然后当图像被抓取时，将图像联结在一起。这也可应用在去除人工产物。多个图像可被储存为视频档案、多图框或一连结在一起的单一图框。

在本装置的另一实施例中，可交换的物镜被提供给不同的视野，还有通过狭缝形照明的后段成像及最理想的后段成像的其他形状因数。

在本装置的另一实施例中，将透镜、光圈及光罩最佳化，以适于晶体及其他眼睛结构的后方荧光法成像。

本装置的另一实施例达成与光学相干OCT系统的合并，为了达到将视网膜成像与OCT结合在一起的目的。

本装置的另一实施例进行一暗修正算法，由此在没有灯光的环境下抓取CCD或CMOS晶片的图像，而杂信息视野像被处理、被储存，并从所抓取的图像中被去除掉，作为减少杂信息且提升整体图像品质的一个装置。

本装置的另一实施例使得其可在一可转移的正常焦距或光领域模式下被操作，使得能从多个焦点平面抓取图像。

本装置的另一实施例有一立体光学系统，给即时或已处理的单一图像立体视面。这是以各种不同方式达成的，包括光学转移、CCD多焦点镜头罩、及来自于录影扫描、移动及/或聚焦的微透镜罩。

本装置的另一实施例是一替代方案，单一LED或多个LED的快速交替闪烁，而并非是光学仪器以很快且与图像抓取同步的速率旋转。

另一实施例是一旋转的或转移的光源。这个可以系统中的几个光学元件或甚至一如楔形棱镜的快速旋转(同时)的光学仪器达到。人工产物会以一对对的被映像到其他图像，以去除该人工产物。这可以以图像处理或甚至校准及即时记忆体映像或单一图像抓取达到。这也可当作增加图像视野的装置，且可以人工产物去除的单一图像一起放在全景中。

该装置的另一实施例用任何或全部上述的元件，将全景从视频流中即时联结在一起。

摄影机/数字相机22与光学仪器29形成装置2的光学子系统，并且设置于一普通的外壳30中。请见图1，外壳30被架在一裂隙灯腮托与控制杆装置26上。

请参考图1，裂隙灯腮托与控制杆装置26是一病人的眼睛与摄影机/数字相机22及发光源光学仪器28的界面装置。裂隙灯腮托与控制杆装置26包括头部支撑部32、可动基座34、控制杆36及外壳支撑部38。头部支撑部32以已知的、固定的位置托住病人的下巴和额头。头部支撑部32设有高度调整装置，以提供病人一个舒适的让头部搁着的地方。外壳30相对头部支撑部32的位置可用控制杆36做大幅度及调整及微调。

图2是本发明的腮托与控制杆装置的一光学单元的仰视图。图2显示的外壳30是剖视示意图。外壳30包含摄影机/数字相机22、发光源光学仪器28，接近一剖视的眼球46，眼球46有一角膜48及一视网膜52。外壳30可为圆柱形或其他适当形状。

可以看到的是，外壳30的结构，没有向前凸出的部分，防止装置的任何部分在外壳30相对病人眼睛移动时，避免意外地直接接触到病人的角膜或五官。本发明的这个特征与背景技术比较起来特别有益。许多背景技术的得到光学资料的方法，需要光学仪器很接近及/或接触角膜，来完成检查及图像抓取的工作。相反地，本发明的外部的外壳30及其中的光学仪器，已被设计为与角膜保持一段距离，让进行检测时病人感到较舒服。如果需要的话，可在外壳30与病人眼睛间的界面设置一固定的界面，例如橡皮盖。

在单一小巧的外壳中包括的投射光学仪器28、观察光学仪器29及摄影机22提供高度的易接近性。把系统中所有元件放在一个外壳中使得这样的设计是相对便宜的。另外，相较于眼底相机，给观察及图像抓取的设计的微型化提供更短更有效率的光学路径。小巧的设计与光学仪器的简易减低了生产成本，且大大减轻了医生在使用上的负担。与眼底相机相比之下，本设计能够透过较小的瞳孔成像。

摄影机/数字相机22最好是小型的，搭配黑白CCD或CMOS图像感光器件。可从外壳30的背面触碰到手动控制的图像焦距钮44，图像焦距钮44与摄影机22的镜头40相连，以传统的光学传动装置装置使镜头40聚焦。镜头40的聚焦是用图像焦距钮44补偿眼睛46的光学。镜头40可自动聚焦或手动聚焦，当调整图像焦距钮44时，通过观察在观察视频监视器上显示的图像，调整至观察视频监视器上得到清楚、聚焦的照片。也可以电子自动聚焦控制系统来自动调整镜头40的焦距。

摄影机/数字相机22也可包含一黑白或彩色的CCD或CMOS感光器件。

观察光学仪器29与摄影机22相连，包含上述的镜头40、一观察孔径53及一滤光器55。观察孔径53及滤光器55传送从视网膜52反射的光至镜头40，也就是送至摄影机22。滤光器55是一红外线阻挡滤光器(或是为了其他成像程序的其他滤光器)，其改善摄影机22看到的图像的对比。

如果想要用装置2，对于循血绿眼底血管造影、彩色眼底照相术、自发萤光或萤光血管造影，可适时用额外的滤光器。根据正在执行的功能，架设这些滤光器，以便可选择地旋转进或旋转出摄影机22的视轴。该旋转可以手动达成或以电脑伺服控制达成。

继续参考图2所示，本发明的投射光学仪器28投射光至视网膜52，与摄影机22的镜头40的中心轴57呈偏离轴一角度。投射光学仪器28包括一灯54、灯透镜组56、光学仪器64、镜子66及投射孔径68。提供一控制装置(图未示)来调整灯54的强度，以手动的方式或在个人电脑6的控制下调整，见图1。该控制装置也被用来连续控制多个灯，转移光学元件，例如68，及图像抓取触发器。

从灯54发出的光穿过孔58及由两个透镜构成的一系列的灯透镜组56。灯透镜组56的透镜聚集灯54的输出光。较佳的，灯透镜组56可由两消色差透镜构成。接着，光被镜子66及投射光学仪器29转向，镜子66是放在相对于摄影机22的临界俯仰角的位置。光由镜子66穿过投射孔径及集中光的透镜组合68。接着光穿过角膜48且被投射至视网膜52上。

所利用的全部的孔，如孔58及68，为适当尺寸的孔。虽然灯54已被描述为一广义的LED灯，但必须注意的是灯54也可为任何辐射能的来源。在一较佳实施例中，灯54是一红外线发光源，而滤光器55的规格于是调整为通过灯54的波长。在取得图像前，红外线照明对对齐而言可为尤其需要的，而没有缺少散瞳所引起的问题。图像可在一相对较暗的房里以红外线照明抓取，所以被成像的眼睛会自然地扩大。在另一较佳实施例中，该较佳实施例说明成像时因缺乏散瞳引起的问题，灯54可为闪光灯，在图像取得的过程中可为全彩色、去红、近红外线或一些其他较佳的波长(根据想要的成像程序而定)，而不必一直持续亮光，由此避免灯54的能量在图像抓取前使瞳孔变窄。由于投射光学仪器28独特的设计及图像处理的性能与分析软件的使用，可从各个图像中收集有用的图像资料，获得最小量的散瞳。具体来说，被成像的眼睛的瞳孔可以小到2毫米的直径。装置的投射光学仪器28投射光到视网膜52上，偏离摄影机/数字相机22的观测路径。

图1大致显示本发明的装置。个人电脑6形成本系统的中心，处理资料并控制该系统其他构件的操作。摄影机/数字相机22与个人电脑6连结。可作为个人电脑屏幕的观察视频监视器、裂隙灯腮托与控制杆装置26、投射光学仪器28及观察光学仪器29与光学头30相连。

较佳的，个人电脑6为一小型电脑，有着相对高的处理能力，使用标准作业系统，并且有供周边设备(如视频板、打印机及屏幕)用的标准插槽。个人电脑6会执行用户化软件，后面将有更详细的说明。

个人电脑的监视器或屏幕有超高分辨率的彩色图形的性能，适于显示分析中的图像。

数化板接受一数字文件或摄影机/数字相机22的视频输入，其功用是作为帧抓取器或显示器。也就是说，当来自个人电脑6的一信号起始后，该数化板会在那一剎那从摄影机/数字相机22收集录影及/或数字资料及图像，并将其存为数字资料。所产生的数字资料被存在存储器中，且可供个人计算机6分析。

本发明可以被运用在任何妥善安装的一般用途的电脑系统，例如图3所示的系统。这样的电脑系统500包括一处理单元(CPU)502，由一总线连接至一随机存取存储器(RAM)504、一储存装置508、一键盘506、一显示器510及一鼠标512。另外，还有一装置514，用以使软件及资料进入，包括使本发明具体实施至系统的软件。举例来说，这样的电脑可为Dell个人计算机装有Microsoft Windows操作系统或Linux、Macintosh等。本发明也可应用于笔记本电脑、手机及PDA等。

本发明的各种实施例是以一电脑执行一连串的程序指令来实施，假设该电脑可以取得所有处理所需的资料，这些程序指令会进行该方法的步骤。该一连串的程序指令可被具体实施于一电脑程序产品，该电脑程序产品包括储存有该程序指令的介质。本发明技术领域中具有公知常识的人可以得知，本发明可以硬件、软件或硬件与软件结合的方式实现。任何种电脑/伺服器系统或适于实行以上方法的其他装置都是合适的。典型的硬件与软件的结合可以是一个一般用途的电脑系统，其装有电脑程序，当载入及执行该程序时，实行该方法。该方法的变形于此描述。

本发明可以一系统、方法或电脑程序产品实施。因此，本发明可以采硬件实施例、软件实施例或硬件与软件结合的实施例的形式。而且，本发明也可采用任何有形介质的电脑程序产品的形式，在该介质中有电脑可用程序码。

任何结合一或多种电脑可用或电脑可读取介质都可被采用。具体来说，电脑可读取介质可以包括：硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可消除程序化只读存储器(EPROM)或快速存储器、可携带的光盘只读存储器(CD-ROM)等。在本发明中，电脑可用或电脑可读取介质可以是任何介质，其可被该装置或该指令执行系统使用或可与该装置或该指令执行系统联结。实行本发明操作的电脑程序码可以一种程序语言或结合多种程序语言写成。该程序码可全部在使用者的电脑执行、部分在使用者的电脑执行、以一独立的软件程序包执行、部分在使用者的电脑且部分在一远程电脑执行或全部在一远程电脑或伺服器执行。

上述是根据本发明一实施例的电脑程序。可以了解的是，图示中每个方块及各个方块的组合都可以被电脑程序指令执行。这些电脑程序指令可被提供给一般用途的电脑、特殊用途的电脑或其他可程序资料处理装置的处理机，以产生一装置，使得由电脑或其他可程序资料处理装置的处理机所执行的指令，产生用以执行流程图或方块中具体说明的功能的装置。

这些电脑程序指令也可储存于电脑可读取介质，其可命令电脑或其他可程序资料处理装置以特定的方式运行，使得储存于电脑可读取介质的指令产生一制造的物品，包括执行方块中具体说明的功能的指令装置。

该电脑程序指令也可载入至一电脑或其他可程序化资料处理装置，以在电脑或其他可程序化装置上执行一连串的操作步骤，来产生一电脑执行的程序，使得在电脑或其他可程序化装置上执行的指令提供实行特定功能的程序。

根据本发明的实施例，图式中的流程图说明了系统、方法及电脑程序产品的可能实行的构造、功能与操作。就这一点而言，流程图里的各方块可代表一模块、一部分或部分程序码，其包括一或多个可执行的指令，以执行特定的逻辑函数。需注意的是，在不同的实施应用中，方块中提到的功能可以不同于图中的顺序进行。例如，两个顺序显示为连续的方块，事实上可以实质上同时被执行，或是这些方块可以有时以相反的顺序来执行，根据相关的功能而定。另外也须注意的是，流程图图示的各方块及流程图图示的那些方块的组合，可以被特殊用途运用硬件的系统执行，该系统执行特定功能或行为，或特殊用途硬件及电脑指令的组合。

图4是显示根据本发明原理的图像抓取及图像处理算法的步骤的流程图。在描述这些步骤时，将提及图2及图3中有标号的元件。在第一步骤80中，程序开始且前进到方块82，在方块82这个步骤，病人的人口统计资料被输入。在方块84中，图像抓取开始。软件等待病人准备好且光学仪器已聚焦的指示。病人将头放在裂隙灯腮托与控制杆装置26上，使得病人的头被实质不能动地托着。医师使用裂隙灯腮托与控制杆装置26上的调整装置调整外壳30的位置，并特别使用控制杆36直至投射光学仪器28及摄影机22对准病人一或另一眼睛46的角膜48。接着，在方块84中，图像抓取开始。图像抓取是由医师触发，或根据最理想的图像对齐的算法自动被电脑触发，由医师按控制杆上的钮，蓝牙袖珍键盘，或触发一脚踏板，以信号通知该装置应记录摄影机/数字相机22的图像。接着，执行自动聚焦的程序—即方块86及自动曝光的程序—即方块88，以获得视网膜52的清楚图像。在下一步中，起始连续的照明，方块90，然后起始光学转移，方块92。其后，结束图像抓取—即方块94，再来，识别人工产物—即方块96。为响应医师(或通过控制器)的指示—图像应被记录，个人计算机6会使摄影机/数字相机22的图像储存代表抓取的图像的数字资料。

在实施例说明所抓取的图像在不同区域包含人工产物—在不同区域有人工产物是因为光学仪器被转移，或者它们是在光学设计中的不同位置的多个光源，该光学设计在图像中的不同位置产生人工产物。这些人工产物被检测到，且只与被抓取的图像的品质较好的部分结合。

虽然这里以这些较佳实施例显示且说明、指出了本发明的主要新颖特征，但可以了解的是，本发明技术领域中具有公知常识的人可以在不背离本发明的精神下，对本发明的操作及说明的装置的细节和形式做各种改变、替换和省略。

Claims (32)

1.一种对一人眼的前段及后段成像的装置，包括：一光源；一光学系统，其具有多个光学元件，该多个光学元件可被转移，用以从该光源传递光在光轴上或在该光学系统的中心稍微偏离光轴上，并从视网膜或其他眼睛特征送回成像路径；

一控制装置，连接于在各种情形下与图像抓取同步连续地打开或关闭该光源；以及

一移转装置，在该光学系统中用以转移该多个光学元件中的至少其中之一的装置；

其中在位于该眼的该段的各连续得到的图像的解剖学上两个不同区域具有诊视镜的反射人工产物的两图像被产生，而通过各图像的人工产物被图像处理检测到；

其中有人工产物的图像与一或更多个图像组合，以产生一合成图像或没有人工产物的视频流；

其中只有清楚聚焦的图像部分被从一或更多个图像中组合，以产生一合成图像。

2.如权利要求1所述的装置，其中该光源是侧向转移的。

3.如权利要求1所述的装置，其中该光源是被旋转的。

4.如权利要求2所述的装置，其中该光源是被转移的且被旋转的。

5.如权利要求4所述的装置，其中该光源有至少两个或更多被连续触发的光源。

6.如权利要求4所述的装置，其中这些交替的照明及成像路径与该光学中心轴相较以一角度，但与该光学系统的该中心平行的方式进入该眼睛的瞳孔。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述重叠的光源的角度区别，及成像路径是可变大小位置及形状的，根据瞳孔的大小而定，并且可根据瞳孔大小以手动或自动调整。

8.如权利要求7所述的装置，其中还提供一空间灯光调制器，根据所感应到的位置及该瞳孔的尺寸来使该照明光束定位及成形。

9.如权利要求7所述的装置，其中还对于对齐模式，提供一红外线或近红外线滤光器，并将其向外轻微的转，以使其他光谱的波长通过并且便于随后的图像抓取。

10.如权利要求7所述的装置，其中还设置以弹性的材质制成的一弹性洗眼杯，以环绕着一人的眼睛，以产生一没有灯光的环境，并在眼睛成像时使一人的眼皮保持打开；

其中该洗眼杯包含一坚硬的部分，位于十二点钟及或六点钟方向的位置，并以45度角的方向向上下压，用来使眼皮保持打开。

11.如权利要求7所述的装置，其中该装置的焦距是可变的，且是步进的，以达成该眼睛中的多焦点平面的抓取，并重建为一单一的光领域图像及胶片。

12.如权利要求7所述的装置，其中该装置的焦距是通过一系列的微透镜(不同焦距的)而达到可变的，其置于一图像感光器件上，且随后图像在多个焦距被抓取。

13.如权利要求12所述的装置，其中，该装置与一现有的裂隙灯或眼底相机结合，并利用该成像元件的一部分及系统，来进行图像抓取及图像处理。

14.如权利要求13所述的装置，其中，该装置设有多个光源及多个滤光器，以达成下列程序：彩色眼底成像、萤光血管造影、去红、红、蓝、循血绿眼底血管造影、各种波长的自发萤光、功能成像、晶体、角膜及其他前段成像、泪液膜成像、光学相干断层扫瞄及超宽视野成像，并作为不同治疗法的一导引系统。

15.一种对人眼的前段及后段成像的方法，其中，包括下列步骤：提供一光源；

提供一光学系统，该光学系统具有多个光学元件，该多个光学元件可被转移，用以从该光源传递光在光轴上或在该光学系统的中心稍微偏离光轴上，并从视网膜或其他眼睛结构送回成像路径；

提供一控制装置，连接于在各种情形下与图像抓取同步连续地打开或关闭该光源；

提供一转移装置，在该光学系统中用以转移该多个光学元件中的至少其中之一的装置；

其中在位于该眼的该前段或后段的各连续得到的图像的解剖学上两个不同区域具有诊视镜的反射人工产物的两图像被产生，而通过各图像的人工产物被图像处理检测到；

其中有人工产物的图像与一或更多个图像组合，以产生一合成图像或没有人工产物的视频流；

其中只有清楚聚焦的图像部分被从一或更多个图像中组合，以产生一合成图像。

16.如权利要求15所述的方法，其中该光源是侧向转移的。

17.如权利要求15所述的方法，其中该光源是被旋转的。

18.如权利要求16所述的方法，其中该光源是被转移的且被旋转的。

19.如权利要求18所述的方法，其中该光源有至少两个(或更多)被连续触发的光源。

20.如权利要求19所述的方法，其中这些交替的照明及成像路径与该光学中心轴相较以一角度，但与该光学系统的该中心平行的方式进入该眼睛的瞳孔。

21.如权利要求20所述的方法，其中这些重叠的光源的角度区别，及成像路径是可变大小位置及形状的，根据瞳孔的大小而定，并且可根据瞳孔大小以手动或自动调整。

22.如权利要求21所述的方法，其中还提供一空间灯光调制器，根据所感应到的位置及该瞳孔的尺寸来使该照明光束定位及成形。

23.如权利要求22所述的方法，其中还对于对齐模式，提供一红外线或近红外线滤光器，并将其向外轻微的转，以使其他波长的光谱通过并且便于随后的图像抓取。

24.如权利要求23所述的方法，其中还设置以弹性的材质制成的一弹性洗眼杯，以环绕着一人的眼睛，以产生一没有灯光的环境，并在眼睛成像时使一人的眼皮保持打开；

其中该洗眼杯包含一坚硬的部分，位于十二点钟及/或六点钟方向的位置，并以45度角的方向向上下压，用来使眼皮保持打开。

25.如权利要求24所述的方法，其中该装置的焦距是可变的，且是步进的，以达成该眼睛中的多焦点平面的抓取，并重建为一单一的光领域图像及胶片。

26.如权利要求25所述的方法，其中该装置的该焦距是通过一系列的微透镜(不同焦距的)而达到可变的，其置于一图像感光器件上，且随后图像在多个焦距被抓取。

27.如权利要求26所述的方法，其中，该装置与一现有的裂隙灯或眼底相机结合，并利用该成像元件的一部分及系统，来进行图像抓取及图像处理。

28.如权利要求27所述的方法，其中，该装置设有多个光源及多个滤光器，以达成下列程序：彩色眼底成像、萤光血管造影、去红、红、蓝、循血绿眼底血管造影、各种波长的自发萤光、功能成像、晶体、角膜及其他前段成像、泪液膜成像、光学相干断层扫瞄及超宽视野成像，并作为不同治疗法的一导引系统。

29.如权利要求28所述的方法，其中，包含多个光学元件的一侧向移动，以产生三维立体像对。

30.如权利要求29所述的方法，其中，包含一防摇动/图像稳定算法，以去除眼睛的移动及医师的移动。

31.如权利要求30所述的方法，其中，在图像抓取时或图像抓取一结束时，自动建立一宽视野全景图像，建立在之前抓取的图像上，以产生该视网膜或其他眼睛解剖结构及特征的一大型全景。

32.如权利要求31所述的方法，其中，包含一控制病人定影的装置，并由此在不同解剖的位置产生有人工产物的图像，且由此将该图像组合为无人工产物的合成图像。

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