CN102755150A

CN102755150A - 眼科设备和控制眼科设备的方法

Info

Publication number: CN102755150A
Application number: CN2012101303939A
Authority: CN
Inventors: 齐藤贤一; 杉田充朗
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-10-31
Also published as: EP2517618A3; EP2517618A2; KR20120121838A; JP5981722B2; KR101496357B1; JP2012236006A; US20120274904A1

Abstract

本发明涉及眼科设备和控制眼科设备的方法。眼科设备包括：第一光学系统，用于利用穿过被检眼的瞳孔上的分离位置的多个照明光束照射视网膜上的同一区域；以及图像生成单元，用于基于来自眼部的返回光生成视网膜的二维图像。

Description

眼科设备和控制眼科设备的方法

技术领域

本发明涉及眼科设备和控制眼科设备的方法，尤其涉及一种诸如使用激光束作为照明光的检眼镜等的用于获取眼的视网膜的二维图像的眼科设备和控制眼科设备的方法。

背景技术

作为观察和拍摄被检眼的视网膜的二维正面图像的眼底摄像设备，已知眼底照相机和扫描激光检眼镜(SLO)等。这些设备被设计为通过利用照明光照射作为摄像目标的视网膜、并且使来自视网膜的反射/背散射光在摄像元件上形成图像，来获取视网膜图像。作为该照明光，通常使用很少被被检眼中的活体组织(包括前眼部和玻璃体)吸收或散射的具有近红外波长的光。

作为照明方式，可以使用对视网膜的摄像目标区域进行区域照明并通过在二维摄像元件上形成图像来获取图像的方式。还可以使用以下方式：通过利用小光斑或线状形式的照明光进行照明、二维或一维地扫描照明光并且捕获该照明光的反射/背散射光来形成二维图像。

例如，WO06/046627公开了以下技术：通过在前眼部附近的部分使两个照明光束会聚一次、利用从该部分扩散的光照射视网膜上的不同区域、并在具有像素的二维矩阵的摄像元件上使反射光形成图像，来获取正面视网膜图像。

美国专利6758564公开了被配置如下的SLO的结构：使照明光在视网膜上形成线状图像，在与线状照明光的线方向垂直的方向上一维地进行扫描，并且利用与光束的线方向相对应的一维线CCD阵列检测器来接收视网膜所反射的光。

日本特表2005-531346提出了一种将被设计为在视网膜上二维地扫描点状小光斑的SLO光学系统与可以以非侵入方式获得被检眼的断层图像的OCT(光学相干断层成像)相结合的结构。该结构允许同时获取视网膜断层图像和眼底的正面图像。

在WO06/046627和美国专利6758564所公开的结构中，当使光在二维或一维方向上均匀地扩散时，假定在视网膜上需要大约8～12mm的检查区域，需要在前眼部将照明光会聚成几μm。另外，除非针对照明光确保视网膜上的每单位面积的能量，否则难以获取明亮的高对比度的图像。然而，增大照明光量将增大诸如角膜或晶状体等的前眼部上的单位面积的能量。这可能对前眼部造成负担。为此，对照明光量施加一些限制。因此，这限制了所获取图像的亮度。

根据日本特表2005-531346，由于针对各照明光束、SLO和OCT一般配置为在被检眼的瞳孔中心处设置用于光束扫描的枢轴点，因而在前眼部(瞳孔)上总是在同一位置重叠和施加两个光束。为此，为了同时获得SLO和OCT图像，需要限制各自的照明光束的光量。这将限制通过两者获得的图像的亮度水平。

在任一情况下，如果入射光束位置处的前眼部由于白内障等的疾病而浑浊，则到达视网膜的照明光量减少，从而导致图像质量的劣化。

发明内容

考虑到以上问题，本发明提供一种在减少对被检者的负担的同时获取明亮的高对比度的视网膜图像的技术。

根据本发明的一个方面，一种眼科设备，包括：第一光学系统，用于利用穿过被检眼的瞳孔上的分离位置的多个照明光束照射视网膜上的同一区域；以及图像生成单元，用于基于来自所述被检眼的返回光生成所述视网膜的二维图像。

根据本发明的一个方面，一种控制眼科设备的方法，所述眼科设备包括第一光学系统和图像生成单元，所述方法包括以下步骤：照射步骤，用于使得所述第一光学系统利用穿过被检眼的瞳孔上的分离位置的多个照明光束照射视网膜上的同一区域；以及图像生成步骤，用于使得所述图像生成单元基于来自所述被检眼的返回光生成所述视网膜的二维图像。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的眼科设备的结构的图；

图2是第一实施例中被检眼上的入射光束的截面图；

图3是第一实施例中来自视网膜的返回光的截面图；

图4是示出第一实施例中从视轴方向观察被检眼的前眼部时的两个照明光束的入射位置的图；

图5是示出根据第二实施例的眼科设备的结构的图；

图6是示出第二实施例中从视轴方向观察被检眼的前眼部时的两个照明光束的入射位置的图；

图7是示出第二实施例中视网膜上的光束之间的位置偏移的图；

图8是示出根据第三实施例的眼科设备的结构的图；

图9是示出第三实施例中从视轴方向观察被检眼的前眼部时的三个照明光束的入射位置的图；

图10是第三实施例中被检眼上的入射光束的截面图；

图11是示出第三实施例中从视轴方向观察被检眼的前眼部时的三个照明光束的入射位置的图；

图12是示出第四实施例中来自透镜表面的反射重影光(ghost light)的传播的图；以及

图13是示出第四实施例中来自透镜表面的反射重影光的成像位置的图。

具体实施方式

现在将参考附图详细说明本发明的典型实施例。应当注意，除非特别声明，在这些实施例中说明的组件的相对配置、数字表示式和数值不限制本发明的范围。

第一实施例

将参考图1说明根据第一实施例的眼科设备(眼底照相机100)的结构。眼底照相机100利用来自两个光源21和22的照明光、经由照明光学系统43和目镜光学系统42(以下将它们的组合称为照明光束光学系统(第一光学系统))来照射被检眼1的视网膜12。该设备具有如下的配置：用于通过经由目镜光学系统42和成像光学系统41(以下将它们的组合称为摄像光学系统(第二光学系统))使作为来自视网膜12的返回光的反射/背散射光在摄像元件31上形成图像、来获取眼底图像(二维图像)(图像生成处理)。在该情况下，照明光束光学系统和摄像光学系统具有共用的部分(目镜光学系统42)。图1示出将光轴方向定义为z轴并将与z轴垂直的方向定义为x轴时的x-z截面图。

光源21和22各自是生成波长为780nm的光的半导体激光器，并且相互之间相隔预定距离地被配置在x-z截面上。这些光源发出照明光210和照明光220。照明光210和照明光220与照明光学系统43的光轴平行地传播，并入射至准直光学系统431。准直光学系统431使入射光平行化。透镜432进一步会聚光，并且使得光与照明光学系统43的光轴几乎平行地传播并入射至穿孔镜61。在穿孔镜61附近的位置使照明光210和照明光220会聚一次。

穿孔镜61具有在摄像光学系统的光轴附近形成的开口和围绕开口形成的镜部。从照明光学系统43出射的各照明光束被穿孔镜61的镜部反射并入射至目镜光学系统42。目镜光学系统42被设置为使得穿孔镜61与眼部1的瞳孔11光学共轭。如作为图1中被检眼部分的放大图的图2所示，在目镜光学系统42中传播的照明光210和照明光220在瞳孔11附近的不同位置211和221处再次会聚。另外，照明光210和照明光220以它们的主光线与目镜光学系统42的光轴(视轴)变得平行的方式入射至眼1。

入射的照明光210和照明光220从瞳孔11传播，并经由晶状体和玻璃体照射视网膜12。此时，照明光210和照明光220在瞳孔11之后变成发散光，并在几乎相互重叠的情况下照射视网膜12上的同一区域。

图3是眼部1的x-z截面图，其示出来自视网膜12的返回光。入射的各照明光束在视网膜12上的各位置处被反射/背散射，并在经由玻璃体、晶状体和角膜反向传播时从瞳孔11作为返回光出射。然后，各照明光束经由目镜光学系统42、穿孔镜61和摄像光学系统41传播，并在摄像元件31上形成图像。个人计算机(未示出)基于摄像元件31所接收到的返回光的强度生成视网膜的二维正面图像。为了易于观察，图3仅示出来自视网膜12上的三个点的光束。此时，穿孔镜61的开口限制来自视网膜12的反射/背散射光束，从而确定整个摄像光学系统的NA(数值孔径)。

图4示出从视轴(z轴)方向观察图1中的眼1的前眼部时(前眼部的x-y截面上)的各照明光束的入射位置。即使具有个体差异，在通常亮度下瞳孔11一般是具有大约4mm的直径的圆形。入射位置211和221是入射至瞳孔的各照明光束的入射位置。这表示测量光束在瞳孔附近会聚。由虚线圆包围的区域是摄像光学系统的有效光瞳110，并且由穿孔镜61的直径确定。在该情况下，直径在瞳孔上是2mm。

另一方面，将照明光束的入射位置211和221设置为使得照明光束在瞳孔11中摄像光学系统的有效光瞳110的外部入射。在该情况下，各位置与视轴相隔1.5mm。以这种方式分割照明光束光学系统和摄像光学系统的光瞳能够去除来自角膜表面的反射光。

在本实施例中，视网膜12上的利用照明光照射的区域具有大约9mm的直径。假定光束强度具有高斯分布。在该情况下，为了确保照射区域中的亮度的均匀性，需要将光束在瞳孔上会聚为几μm。例如，为了确保直径9mm的照射区域的中心周围的外周部的相对强度达到60％，瞳孔上的光斑直径需要为大约3.5μm。

当利用一个照明光束确保所拍摄图像的亮度足够时，瞳孔上的单位面积的能量变大。当使用具有近红外波长的光时，该能量生成热并可能对诸如角膜或晶状体等的组织造成负担。如果如第一实施例中那样使得两个照明光束在瞳孔上分离的位置处入射，则可以确保在不增加对眼1的负担的情况下使视网膜上的照明光的光量加倍。

尽管本实施例使用两个照明光束，但可以如图4所示增大光源的数量。例如，如图4所示配置入射位置231和241并且还使得照明光束在这些位置处入射，这样可以在各照明光束的光量方面不增加对前眼部的负担的情况下将图像的亮度增大至4倍。这使得可以期望图像质量的进一步提高。

在眼1的前眼部由于疾病而变得部分浑浊的情况下，可以通过配置可以个别设置各测量光束的光量的机构并且调整各照明光束的光量、来防止视网膜上的照明光量的损失。例如，通常，该机构将各测量光束的光量设置为相对小的量。在测量光的入射位置211附近存在浑浊部分而降低相应的光束到达视网膜的效率的情况下，该机构关闭入射位置211处的光束。增大剩余入射位置221、231和241处的光束的光量，这样可以在不减少照射视网膜的光量的情况下确保明亮的图像。

使用诸如半导体激光器等的与自然发射光相比相干性高的照明光源将导致由于视网膜表面的粗糙度而在所拍摄图像中引起散斑噪声。与此相反，如在本实施例中那样重叠来自多个光源的照明光束可以减少这种散斑噪声。如果由于四个照明光束引起的所拍摄图像的散斑图案相互不相关，则可以将散斑对比度减小至

尽管难以完全消除相关，但根据本实施例，由于照明光束在视网膜上的入射角是不同的，因而可以通过使得各照明光束具有不同的偏光来减小相关，从而减小散斑对比度。

第二实施例

接着将参考图5说明根据第二实施例的眼科设备(SLO101)。SLO 101利用线状照明光照射视网膜12，并在与该线方向垂直的方向上扫描光。该设备配置为通过使用包括至少在一维方向上配置的多个光接收元件的矩阵形式的光接收传感器、测量作为返回光的反射/背散射光来获取二维图像。在该情况下的坐标与图1中相同，并且视网膜12上的线状照明与x-z截面一致。

为了形成这种照明光，传播至视网膜12的照明光需要具有在视网膜12上的线状照明的线方向(x方向)上发散并在与线方向垂直的方向(扫描照明光的方向：y方向)上会聚的性质。因此，照明光必须是在x方向上被会聚、并且在y方向上在被检眼1的屈光度是0D的情况下几乎平行的光束。在本实施例中，将视网膜12上的照明区域(图像获取区域)设置为9mm(x方向)×6mm(y方向)。在该情况下，如在第一实施例中那样，由于将在瞳孔附近的x方向的光束直径设置为大约3.5μm，因而两个照明光束从眼1的瞳孔11上的不同位置入射，以将对前眼部的负担减少至一半并减少散斑噪声。图6示出x-y平面内的瞳孔11上的照明光束的入射位置的配置。

各附图标记与图4中相同。两个照明光束的入射位置211和221各自与瞳孔中心相隔1.5mm，以使得彼此平行。将各照明光束仅在x方向上会聚至3.5μm的直径，并且在视网膜12上成为具有9mm的长度的线状光束。各照明光束在y方向上是具有大约1mm的大小的平行光束，并且在视网膜12上被会聚成大约20μm的宽度。所形成的两个线状照明光束的照明区域在视网膜12上几乎相互一致。单个扫描器镜51同时在y方向(与图5中的纸面垂直)上扫描这些照明光束以照射预定区域。

如图5所示，如第一实施例中那样，光学系统的基本配置包括照明光学系统43、目镜光学系统42和成像光学系统41。在照明光学系统43中，首先，准直光学系统431使从光源21和22作为发散光出射的照明光平行化。此时，入射至准直光学系统431的各照明光束的主光线与照明光学系统43的光轴平行。

包括在径向截面和子午截面上具有不同光学功率(光学特性)的光学元件的柱状透镜单元433仅在x方向上使平行化后的各照明光束会聚。此时，从柱状透镜单元433出射的光的主光线与照明光学系统43的光轴几乎平行。透镜434在y方向上会聚各照明光束。这些照明光束在x方向上变成平行光束以形成中间图像435。该位置与视网膜12光学共轭，在该位置处，各照明光束几乎相互一致。在本实施例中，在该位置处设置开口436以限定视网膜12上的线状照明光的长度，并且遮蔽各照明光束的不必要的部分。

穿过开口436的照明光通过透镜437在y方向上平行化，并在穿孔镜61附近在x方向上被会聚。将穿孔镜61设置在与眼1的瞳孔11光学共轭的位置处。设置在穿孔镜61附近的扫描器镜51仅在y方向上反射和扫描穿孔镜61所反射的各照明光束。然后，该光束经由目镜光学系统42在瞳孔附近的位置处在y方向成为平行光束，并且在x方向被会聚，由此成为线状照明光。

随后，由视网膜12反射/背散射的返回光经由目镜光学系统42和扫描器镜51穿过穿孔镜61的开口，并经由成像光学系统41在线照相机32上形成线状图像。注意，尽管目镜光学系统42和眼1实际配置在与纸面垂直的方向(y方向)上并且扫描器镜51几乎垂直地反射光，但在图5中为了易于观察，将它们绘制在同一平面上。扫描器镜51围绕图5中的线作为转动轴以小角度转动，以在y方向扫描视网膜上的线状照明光。注意，个人计算机(未示出)控制扫描器镜51并且与扫描器镜51的操作同步地根据线照相机32所获得的返回光的强度来生成视网膜12的二维平面图像。

假定连接两个光源21和22的直线不与柱状透镜单元433的柱面的母线平行，而是由于制造误差等而具有一定角度，并且眼1的像差大。在该情况下，如图7所示，两个线状照明光束210和220在视网膜12上相互分离或者具有角度并且不重叠。在该情况下，由于来自视网膜12的反射/背散射光在线照相机32的光接收单元上未有效率地形成图像，因而所获取的图像变暗。在一些情况下，图像的分辨率在扫描方向上减小。为了防止这种现象，该设备可以具有微调整机构，其允许包括两个光源21和22的光源单元或者柱状透镜单元433绕照明光学系统43的光轴转动。例如，用户可以在视觉上调整两个线状照明光束以使它们在视网膜12上重叠，或者该设备可以配置成在通过检测各区域中的光量判断两个线状照明光束是否适当重叠时自动调整两个线状照明光束。这使得总是可以在视网膜12上适当重叠两个线状照明光束并且稳定地获得明亮的图像。

注意，为了形成线状照明光，可以使用复曲面透镜或衍射光学元件等来代替柱状透镜。

如上所述，即使在被设计为通过扫描线状照明光来获取图像的线SLO中，使用本实施例的结构也可以在抑制对前眼部的负担的同时确保明亮的图像并减小散斑对比度。

另外，如图6所示，在本实施例中，使得两个照明光束231和241也入射至前眼部可以进一步提高以上效果。

第三实施例

将参考图8说明根据第三实施例的眼科设备的结构。本实施例例示了包括OCT和SLO的眼科摄像设备102。如在第一和第二实施例中那样，SLO包括照明光学系统43、目镜光学系统42和成像光学系统41。另外，OCT是基于谱域(SD)方式，其中，干涉仪由光源70、与SLO共用目镜光学系统42的采样光学系统、参考光学系统72和分光器73构成。

本实施例中的SLO和OCT都使用在视网膜上在垂直和水平方向二维地扫描小光斑的方式。SLO允许操作者在监视视网膜的宽区域的正面图像的同时，相互关联地同时观察OCT断层图像(B扫描图像)和正面图像。以高帧频获得视网膜的正面图像，这样可以通过使用图像上的特征点并计算眼部的移动来进行在OCT的获取区域中反映的跟踪操作。

首先将说明本实施例的OCT单元。从光源70发射的具有850nm的中心波长、50nm的谱宽度和低相关性的光在单模光纤700中传播，并由耦合器740以适当的比率进行分割。然后，分割得到的光束传播至光纤710和720。

在光纤710中传播的光从光纤端作为发散光出射。然后，准直透镜71将该光平行化为入射至扫描器镜52的测量光250。测量光250被扫描器镜52反射/偏转并透过分色镜62。然后，光经由目镜光学系统42入射至被检眼1，并且在视网膜12上进行扫描。

所扫描的测量光250被视网膜12反射/背散射，经由眼1的前眼部、目镜光学系统42、扫描器镜52和准直透镜71反向传播，并入射至光纤710，从而传播至耦合器740。注意，个人计算机(未示出)控制扫描器镜52。

在光纤720中传播的光从光纤端作为发散光出射。该光经由准直透镜721和色散补偿玻璃722传播，并被折叠反射镜723反射。所反射的光经由色散补偿玻璃722和准直透镜721反向传播，入射至光纤720，并传播至耦合器740。

分别在光纤710和720中反向传播的光束从耦合器740经由光纤730传播。然后，光从光纤端作为发散光出射。准直透镜731使光平行化。光栅732针对各波长以不同的角度对平行化后的光进行衍射。成像透镜733将光在线照相机734上形成图像。

将线照相机734所获取的干涉条纹图案输出至个人计算机(未示出)。个人计算机将波长转换成波数，然后进行傅立叶变换，从而计算视网膜的深度方向上的信息(A扫描图像)。与光束扫描相对应地使该信息图像化将获得断层图像(B扫描图像)。

接着将说明与OCT一起设置的SLO的结构。如第一和第二实施例中那样，光源由各自具有780nm的中心波长的光源21和22构成。光源发射与照明光学系统43的光轴平行的发散光。这些光束入射至由使得与各照明光束相对应的两个准直透镜构成的准直光学系统431，并被平行化。

平行化后的照明光束210和220透过半透半反镜63，然后由扫描器镜51在二维方向进行偏转。这些光束被分色镜62反射，并且经由与OCT共用的目镜光学系统42入射至眼1。入射至眼1的两个照明光束穿过瞳孔11并且在视网膜12上二维地扫描。来自视网膜12的两个反射/背散射后的光束反向透过前眼部、瞳孔11和目镜光学系统42，被分色镜62反射，并入射至扫描器镜51。注意，个人计算机如OCT的扫描器镜52那样控制扫描器镜51。

利用扫描器镜51所扫描的返回光束被半透半反镜63反射，并经由成像光学系统41被会聚至两个针孔411。光束穿过孔部分并入射至两个光电检测器33。此时，以与视网膜光学共轭的位置关系来设置针孔411。将所检测到的两个光束转换成电信号并相加。将所产生的数据发送至个人计算机。个人计算机与光束扫描同步地获取这里所获得的电信号，从而获得二维正面视网膜图像。

图9示出此时的x-y平面上的各入射光束的结构。将OCT照明光251引导至直径4mm的瞳孔11的近似中心处。将两个SLO照明光211和照明光221引导至位于OC T照明光251的两侧的分离的位置以使其不互相重叠。这三个照明光束各自具有1mm的直径，并且各照明光束的主光线之间的间隔是1.25mm。

图10是图8中的眼1的x-z截面图，并且为了易于观察仅示出两个SLO照明光211和照明光221。在瞳孔上两个照明光束的主光线之间的间隔是2.5mm。在视网膜上，在两个光束光斑重叠的同时扫描这两个光束光斑。一般地，SLO的摄像速度通常比OCT高，并且扫描不同步。为此，SLO和OCT光束光斑不会在视网膜上频繁重叠。

以上配置使得即使在具有多个功能的眼科设备中也能够获得减少对前眼部的负担、减少散斑噪声并进行在前眼部的病变部以外的摄像的效果。注意，可以通过使用第二实施例中的线SLO来获得与上述相同的效果。图11示出该情况下在瞳孔上的各入射光束的配置。三个照明光束、即OCT照明光251、SLO照明光211和SLO照明光221入射至瞳孔11。注意，光瞳110是由穿孔镜的直径所确定的线SLO的光瞳。

第四实施例

在使用如第一至第三实施例中所公开的光学系统的结构的情况下，实际的来自眼底的返回光通常微弱。为此，第四实施例试图通过适当地去除来自各透镜表面的反射光来获取更好的眼底图像。

眼底的反射率在10^-5～10^-4的量级，而透镜表面的反射率即使在表面上形成有防反射膜的情况下通常也在大约10^-4～10^-3的量级。因此，当来自透镜表面的反射光到达光接收传感器的光接收面的摄像区域时，该光成为与来自眼底的返回光的强度相等或比返回光的强度高几倍的信号。作为反射重影图像检测到该信号，这妨碍了获取良好图像。

作为去除眼底照相机等中的反射重影光的方法，已知通过在沿着照明光学系统的光路中途放置微小黑点来遮蔽反射重影光的方法。还考虑以下方法：设置光学系统以使得反射重影光在成为大幅发散的发散光束时入射至光接收传感器，并减少在接收到该光时的单位面积的光量。

然而，除了反射重影光以外，使用黑点还将遮蔽来自视网膜的返回光的一部分。结果，所获取的图像部分变暗。随着透镜表面的数量增加，需要增加黑点的数量。这导致暗的图像以及亮度均匀性损失。另外，与灯照明的情况不同，对于扫描细光束的方式，该现象的影响进一步增大。

使得反射重影光在发散时入射至光接收传感器的方法难以在满足来自视网膜的返回光的成像性能的需求的同时应用至来自所有表面的反射重影光。

在第一至第三实施例中，设置照明光束以使其在相对于视轴偏移的情况下入射至眼球。因此，如果将目镜光学系统设置为与视轴同轴，则照明光也从透镜的光轴偏移。因此，适当地设置光学系统可以将反射重影光会聚至光接收传感器的操作区域的外部。

假定第一和第二光学系统之间的共用部分具有图12所示的结构。来自照明光源的光束中的一个光束(其主光线)1210入射到具有限制来自视网膜的返回光的功能的穿孔镜61的镜部，并由该镜部反射。在该情况下，以一定角度设置穿孔镜的开口AP以使第一和第二光学系统之间的共用部分的光轴一致。然而，为了易于观察，图12示出没有倾斜的开口AP。

被反射的光束1210被与穿孔镜相邻的一维扫描器51反射，经由由透镜表面S₁～S_N构成的目镜光学系统42入射至眼球1的瞳孔11，并且线状地照射视网膜12。来自视网膜12的反射/背散射光1212从瞳孔11出射并且经由目镜光学系统42和穿孔镜61的开口AP反向传播。然后，成像光学系统41使该光在线状的光接收传感器31上形成图像。考虑由透镜表面S_k(k≤N)所生成的反射重影光，其中N是等于或大于2的整数。

透过目镜光学系统42的透镜表面S₁～S_k-1的光被透镜表面S_k部分反射，并且反向透过透镜表面S_k-1～S₁以到达穿孔镜61。在该情况下，如果反射光被镜部完全遮蔽，则光接收传感器31检测不到反射重影光。然而，如果根据条件、反射光全部或部分穿过开口AP，则成像光学系统41使该光在光接收传感器31上形成图像。结果，在图像上出现强的重影图像。

即使在该情况下，如果通过调整诸如目镜光学系统42的各面的曲率和面间距离等的条件，使得反射重影光在光接收传感器31的表面上的成像位置到达用作光接收用的范围的区域的外部，则重影图像也不在图像上出现。

以下将说明用于该目的的具体条件。设y_1A是穿孔镜61上的反射点处的照明光束1210的主光线离目镜光学系统42的光轴421的光线高度，并且u_1A是反射光束的光线角度(假定逆时针方向为正)。另外，设f_P(k-1)是透镜表面S₁～S_k-1的合成焦距，S_P是主面位置，L_P是从限制来自被检眼的返回光束的光束限制单元S_A至主面位置S_P的距离，根据近轴计算如下表示主面位置S_P上的光线高度y_1P和来自透镜表面S_k-1的相对于光轴421的出射光线角度u_1k：

y_1P＝y_1A-L_P·u_1P ...(1-1)

u_1k＝y_1P/f_P(k-1)+u_1P

＝(y_1A-L_P·u_1P)/f_P(k-1)+u_1P

＝y_1A/f_P(k-1)+(1-L_P/f_P(k-1))·u_1P ...(1-2)

同样，根据等式(1-1)和(1-2)，设Lk是从主面位置S_P至透镜表面S_k的距离，R_k是透镜表面S_k的曲率半径，如下表示透镜表面S_k上的光线高度y_k和来自透镜表面S_k的反射光角度u_2k：

y_k＝y_1P-L_k·u_1k

＝y_1P-L_k·(y_1P/f_P(k-1)+u_1P)

＝(1-L_k/f_P(k-1))·y_1P-L_k·u_1P

＝(1-L_k/f_P(k-1))·(y_1A-L_P·u_1P)-L_k·u_1P

＝(1-L_k/f_P(k-1))·y_1A-(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P·u_1P

...(2-1)

u_2k＝2·y_k/R_k+u_1k

＝2·{(1-L_k/f_P(k-1))·y_1A-(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P·u_1P}/R_k+y_1A/f_P(k-1)+(1-L_P/f_P(k-1))·u_1P

＝{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/_fP(k-1)}·y_1A+{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}·u_1P

...(2-2)

同样，根据等式(2-1)和(2-2)，如下表示主面位置S_P上的光线高度y_2P和来自透镜表面S₁的出射光角度u_2P：

y_2P＝y_k-L_k·u_2k

＝y_k-L_k·(2·y_k/R_k+u_1k)

＝y_k-2·L_k/R_k·y_k-L_k·u_1k

＝(1-2·L_k/R_k)·y_k-L_k·u_1k

＝(1-2·L_k/R_k)·{(1-L_k/f_P(k-1))·y_1A-(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P·u_1P}-L_k·{y_1A/f_P(k-1)+(1-L_P/f_P(k-1))·u_1P}

＝(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))·y_1A-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P·u_1P-L_k/f_P(k-1)·y_1A-L_k·(1-L_P/f_P(k-1))·u_1P

＝{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}·y_1A+{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}·u_1P ...(3-1)

u_2P＝y_2P/f_P(k-1)+u_2k

＝[{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}·y_1A+{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}·u_1P]/f_P(k-1)+{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}·y_1A+{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}·u_1P

＝[{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}]·y_1A+[{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}]·u_1P ...(3-2)

随后，根据等式(3-1)和(3-2)，设L₀是从穿孔镜61至成像光学系统41的主面S₀的距离，以及f₀是成像光学系统41的焦距，如下表示S₀上的光线高度y₀和来自S₀的出射光角度u₀：

y₀＝y_2P-(L_P+L₀)·u_2P

＝y_2A-(L_P+L₀)·(y_2P/f_P(k-1)+u_2k)

＝y_2P-(L_P+L₀)/f_P(k-1)·y_2P-(L_P+L₀)·u_2k

＝{1-(L_P+L₀)/f_P(k-1)}·y_2P-(L_P+L₀)·u_2k

＝{1-(L_P+L₀)/f_P(k-1)}·[{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}·y_1A-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}·u_1P]-(L_P+_L0)·[{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}·y_1A+{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}·u_1P]

＝[{1-(L_P+L₀)/f_P(k-1)}·{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}-(L_P+L₀)·{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}]·y_1A+[{1-(L_P+L₀)/f_P(k-1)}·{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}-(L_P+L₀)·{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}]·u_1P

...(4-1)

u₀＝y₀/f₀+u_2P

＝[[{1-(L_P+L₀)/f_P(k-1)}·{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}-(L_P+L₀)·{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}]·y_1A+[{1-(L_P+L₀)/f_P(k-1)}·{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}-(L_P+L₀)·{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}]·u_1P]/f₀+[{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}]·y_1A+[{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}]·u_1P

...(4-2)

因此，光接收传感器31上的反射重影光的成像位置y_im由以下给出：

y_im＝y₀-f₀·u₀

＝y₀-f₀·(y₀/f₀+u_2P)

＝y₀-y₀-f₀·u_2P

＝-f₀·u_2P

＝-f₀·[{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}]·y_1A+[{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}]·u_1P

＝[-f₀·[{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}]]·y_1A+[-f₀·[{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}]]·u_1P

...(5-1)

设W是光接收传感器31上(检测表面上)的反射重影光束的半径(以相对强度为1/e²以下作为阈值的半径)，以及D是光接收传感器的用于检测的区域，如果

y_im＞D/2+W ...(6-1)

则如图13所示，即使考虑到粗的反射重影光束，反射重影光1301也到达光接收传感器31的图像获取区域的外部，因此，来自透镜的反射重影图像不在图像上出现。

因此，设置构成目镜光学系统42的所有透镜表面S₁、S₂、...、S_N以满足不等式(6-1)可以在不在图像上出现任何反射投影光的情况下获得好的视网膜图像。

如果难以针对所有表面满足不等式(6-1)，则可以在给定表面上设置黑点或反射投影光的发散条件，或者在其它给定表面上进行满足不等式(6-1)的设置。

如上所述，设置透镜表面的曲率、位置和折射率，以使得至少由构成第一和第二光学系统的共用部分的至少一个透镜的表面所反射的反射照明光束中的主光线到达光接收传感器的光接收元件的摄像区域的外部。

根据本发明，可以通过使得多个照明光束分离地入射至前眼部并在视网膜上重叠多个照明光束，在缓和对角膜或晶状体的负担的同时增加施加至视网膜的光量。

其它实施例

还可以利用读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等装置)和通过下面的方法实现本发明的方面，其中，利用系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的步骤。为此，例如，通过网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读存储介质)将该程序提供给计算机。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims

1.一种眼科设备，包括：

第一光学系统，用于利用穿过被检眼的瞳孔上的分离位置的多个照明光束照射视网膜上的同一区域；以及

图像生成单元，用于基于来自所述被检眼的返回光生成所述视网膜的二维图像。

2.根据权利要求1所述的眼科设备，其特征在于，还包括光接收单元，所述光接收单元用于经由与所述第一光学系统共用一部分的第二光学系统接收所述返回光，

其中，所述图像生成单元基于所述光接收单元所接收到的返回光生成所述视网膜的二维图像。

3.根据权利要求1所述的眼科设备，其特征在于，所述第一光学系统在图像形成时总是在使得所述照明光束与所述视网膜上的同一区域一致的情况下利用所述照明光束照射该区域，以及

所述图像生成单元基于通过将各照明光束照射所述视网膜时所生成的返回光束相加所获得的信号来生成所述视网膜的二维图像。

4.根据权利要求2所述的眼科设备，其特征在于，还包括生成单元，所述生成单元用于通过使用多个不同的光源来生成所述多个照明光束。

5.根据权利要求4所述的眼科设备，其特征在于，所述生成单元针对要入射至所述瞳孔的多个照明光束分别设置光量。

6.根据权利要求2所述的眼科设备，其特征在于，所述第一光学系统使所述多个照明光束从所述瞳孔上的所述第二光学系统的有效光瞳的外部入射。

7.根据权利要求2所述的眼科设备，其特征在于，所述第一光学系统在所述视网膜上线状地施加所述多个照明光束。

8.根据权利要求7所述的眼科设备，其特征在于，还包括扫描单元，所述扫描单元用于在与线的长度方向垂直的方向上扫描线状的所述照明光束。

9.根据权利要求8所述的眼科设备，其特征在于，所述扫描单元被设置在与所述瞳孔光学共轭的位置处。

10.根据权利要求9所述的眼科设备，其特征在于，所述光接收单元通过使得配置成矩阵的光接收元件对由所述扫描单元所扫描的线状的所述照明光束的来自所述视网膜的返回光进行成像，来接收所述返回光。

11.根据权利要求1所述的眼科设备，其特征在于，还包括限制单元，所述限制单元用于在所述第一光学系统中与所述视网膜光学共轭的位置处限制所述照明光束。

12.根据权利要求1所述的眼科设备，其特征在于，还包括调整机构，所述调整机构用于围绕所述第一光学系统的光轴转动以下两个单元中的至少一个：包括生成所述多个照明光束的多个光源的光源单元；以及包括在径向截面和子午截面上呈现不同光学特性的、并且包含在所述第一光学系统中的光学元件的单元。

13.根据权利要求2所述的眼科设备，其特征在于，还包括干涉仪，所述干涉仪包括：包括所述第一光学系统和所述第二光学系统之间的共用部分的一部分的采样光学系统、包括折叠反射镜的参考光学系统、具有低相干性和与所述照明光束的光源不同的波长的光源、以及检测器。

14.根据权利要求13所述的眼科设备，其特征在于，所述干涉仪还包括导光单元，所述导光单元用于使由所述采样光学系统以及具有低相干性和与所述照明光束的光源不同的波长的光源所形成的照明光在所述瞳孔上从与所述多个照明光束分离的位置入射。

15.根据权利要求14所述的眼科设备，其特征在于，所述干涉仪通过使得所述检测器检测所述导光单元所引导的照明光的返回光来获取断层图像。

16.根据权利要求15所述的眼科设备，其特征在于，在所述干涉仪获取断层图像的同时，所述图像生成单元生成所述视网膜的二维图像。

17.根据权利要求2所述的眼科设备，其特征在于，设置构成所述第一光学系统和所述第二光学系统之间的共用部分的透镜的表面的曲率、位置和折射率，以使得至少由所述透镜的至少一个透镜表面反射的照明光束的主光线到达所述光接收单元的光接收元件的摄像区域的外部。

18.根据权利要求17所述的眼科设备，其特征在于，构成所述第一光学系统和所述第二光学系统之间的共用部分的透镜由透镜表面S₁、S₂、...、S_k、...、S_N构成，其中，2≤k≤N，N是不小于2的整数，以及k朝向所述照明光束向所述被检眼传播的方向增大，以及

当L_P表示从用于限制来自所述被检眼的返回光束的光束限制单元S_A至透镜表面S₁、...、S_k-1之间的合成主面的位置S_P的距离，L_k表示从透镜表面S₁、...、S_k-1之间的合成主面的位置S_P至透镜表面S_k的距离，L₀表示从S_A至成像透镜的主面S₀的距离，f₀表示所述成像透镜的焦距，f_P(k-1)表示透镜表面S₁～S_k-1之间的合成焦距，R_k表示透镜表面S_k的曲率半径，D表示所述光接收单元的用于检测的区域，W表示在所述光接收单元的检测面上来自透镜表面S_k的反射光的光束半径，y_1A表示在所述光束限制单元S_A的位置处照明光束的主光线的光线高度，并且u_1P表示相对于光学系统的光轴的角度时，对于

y_im＝[-f₀·[{(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1))-L_k/f_P(k-0)}/f_P(k-1)+{2·(1-L_k/f_P(k-1))/R_k+1/f_P(k-1)}]]·y_1A+[-f₀·[{-(1-2·L_k/R_k)·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P-L_k/f_P(k-1)}/f_P(k-1)+{-2·(1-L_k/f_P(k-1)+L_k)·L_P/R_k+(1-L_P/f_P(k-1))}]]·u_1P

满足以下关系：

y_im＞D/2+W。

19.一种控制眼科设备的方法，所述眼科设备包括第一光学系统和图像生成单元，所述方法包括以下步骤：

照射步骤，用于使得所述第一光学系统利用穿过被检眼的瞳孔上的分离位置的多个照明光束照射视网膜上的同一区域；以及

图像生成步骤，用于使得所述图像生成单元基于来自所述被检眼的返回光生成所述视网膜的二维图像。