发明内容
因此,本发明的目标在于提供一种用于眼科的装置,所述装置通过减少的空间需求而更迅速地完成眼科过程。
所述目标由根据权利要求1的用于眼科辐射的装置来解决。所述装置包括辐射界面、光分路耦合器和多个眼科单元。所述辐射界面适用于光路上的输出辐射和捕获辐射中的至少一个。所述光路能朝眼部指向。所述光分路耦合器适用于将来自多个光分路的输出辐射耦合到所述光路中并且将来自所述光路的捕获辐射耦合到所述光分路中。所述捕获辐射被光谱地分离到所述光分路中。不同的光谱范围被耦合到所述光分路的每个中。所述眼科单元的每个被布置为耦合到所述光分路的一个、两个或多个上。
所述辐射界面可具有辐射孔。所述辐射孔可由所述装置的壳体中的开口实现并且可包括透明窗口和入射透镜中的至少一个。所述辐射孔可适用于输出和/或捕获所述光路上的辐射。将不同的光谱范围耦合到所光分路中可涉及从所述光路捕获的辐射。
所述眼科单元中的每个可在所述不同的光谱范围中的一个或多个中操作。所述操作可包括提供辐射和处理辐射中的至少一个。所述眼科单元中的每个可在对应于一个或多个光分路的光谱范围中操作,相应的眼科单元被布置为耦合到所述一个或多个光分路上。由于光谱分离,所述装置可以提供使用一个相同光路的多种眼科技术。所述光谱分离可以根据不同的光谱范围来进行。所述眼科单元中的一个或全部的操作可包括测量,所述测量可包括光学测量。一些测量或全部测量可在所述光路上被执行,所述光路可限定光学测量轴。一些眼科单元或全部眼科单元可在所述光路上执行其测量并且可提供不同的眼科技术。所述眼科单元可相互独立地被操作。
有利地,在某些实施例中,一个或多个眼科过程的许多步骤可以在较短时间内完成。通过使用相同的光路,可以实现所述装置的更紧凑的设计。此外,所述装置可为患者提供用于多个不同的眼科技术的统一界面。单个统一的界面可利用所述辐射界面来实现。可以避免使用数个装置。所述装置可更迅速地完成眼科过程。更多的患者可以更快地且低成本地接受最新的眼科技术。
具体地,所述装置可以是用于光学的眼科或眼科学分析、诊断和/或治疗的装置。所述分析、诊断或治疗可以是遥控的。所述光路可以是所述装置能朝眼部指向的唯一的光路。将来自多个光分路的所述输出辐射耦合到所述光路上可以是所述输出辐射的合成。将来自所述光路的所述捕获辐射耦合到所述光分路可以是所述捕获辐射的分解。通篇中,术语“光”或“光学”或前缀“光-”可以指的是电磁辐射或处于红外线光谱、可见光谱和紫外线光谱中的至少一个中的处理电磁辐射的分量。所述眼科单元中的相应一个在其中操作的各个光谱范围可用于特定的测量。眼科单元的操作可包括捕获辐射的分析和输出辐射的发射中的至少一个。
不同的光谱范围可具有不同的电磁辐射波长(或频率)、不同的光谱最大值、不同的光谱中心、非重叠的光谱范围、单独的光谱范围以及分离的光谱范围中的至少一个。基于不同光谱范围的光谱分离,至少那些可在不同的光谱范围下操作的眼科单元可被独立设计。所述眼科单元可被规定为在预定的光谱范围内操作并且可在该预定的光谱范围中排它性地操作。所述预定的光谱范围可以是不同的光谱范围的子集。作为优点,所述装置的发展或所述眼科单元的进一步发展可以是分散式的。
替代性地或另外地,所述眼科单元或其操作可以是相互依赖的。例如,第一眼科单元可包括激发光源,所述激发光源适用于将第一光谱范围中的激发光发射到第一光分路中。所述捕获辐射可在第二光谱范围中包括荧光。所述荧光可由所述激发光例如由于应用到眼部的荧光染料而被诱发。第二眼科单元可适用于检测荧光。所述第二眼科单元可被耦合到对应于所述第二光谱范围的第二光分路上。替代性地,所述第二眼科单元还可被耦合到所述第一光分路上。所述第一光分路可携带所述第一光谱范围中的和所述第二光谱范围中的辐射。
所述光耦合器可包括一个或多个分束器。所述一个或多个分束器中的每个都可具有不同的光谱透射率和/或不同的光谱反射率。通常,所述分离可取决于涂层、层或薄膜的干涉而进行。所述一个或多个分束器中的每个都可包括下列中的一个或多个:一对彼此胶合的三角形玻璃棱镜、部分透射镜、具有提供部分反射的薄涂层的玻璃板、分色镜、具有薄介电层的基底、一系列的该层、一系列交替布置的金属层和介电层、以及分色棱镜。所述三角形玻璃棱镜可包括等腰直角三角形的玻璃棱镜。所述三角形玻璃棱镜可被成对地胶合并且可在底面处彼此胶合。
所述光耦合器可包括分色棱镜。所述分色棱镜可以是多分路的(还被称为“多通道分色棱镜”)。通常,所述光谱分离可以取决于分色、特别是借助分色和/或双折射而进行。多分路的分色棱镜可包括具有光学界面的两个或更多个玻璃棱镜,所述光学界面包括光学涂层,所述光学涂层适用于例如通过干涉根据所述辐射的波长来透射或反射辐射(如上文提到的)。替代性地或另外地,所述多分路的分色棱镜可包括作为单晶体的分色晶体和作为单晶体的双折射晶体中的一个或多个。所述多分路的分色棱镜可包括由分色晶体或双折射晶体制成的一个或多个棱镜。包括分色晶体和双折射晶体中的至少一个的棱镜被总称为“晶体棱镜”。所述晶体或晶体棱镜可具有取决于所述辐射的波长和所述辐射的偏振中的至少一个的折射率。所述辐射的分色分离与减色滤波器相比可以更加有效。因此,应用到眼部的例如用于照明的输出辐射的强度可以被降低。替代性地或另外地,所述晶体或晶体棱镜可具有取决于所述辐射的波长和所述辐射的偏振中的至少一个的吸收率。
所述棱镜(例如,所述玻璃棱镜和/或所述分色晶体棱镜)的光学界面可以被布置为直接接触和/或胶合在一起。这使所述光分路耦合器以及所述装置的设计甚至更紧凑。此外,所起装置更坚固。所述装置可以由于所述光学部件的限定的相对布置而更防冲击。例如,当所述装置是移动装置或桌上装置时,所述布置可以是有利的。
所述眼科单元可同时地被操作。眼科单元中任何一个的操作可包括捕获辐射的分析和输出辐射的发射中的至少一个。结果,过程的数个步骤可以并行地执行。因此,对于眼科诊断和/或眼科治疗所需的时间可以被减少。
所述装置中的光分路的总数可以是两个、三个、四个或五个。所述光分路的数量可以对应于耦合到所述光分路中的一个上的眼科单元的数量。这允许包括多个眼科单元和相应的眼科技术,而不增加所述光路或作为所述装置的输出的辐射界面的大小和复杂度。另外,输出光学器件可以被一些或全部的眼科单元共享。所述输出光学器件可以被布置在所述光路中。
此外,两个或多个眼科单元可被布置为耦合到所述光分路中的一个上。因此,光学元件可以被共享。例如,那些被用于两个或多个眼科单元的光学元件可以被共享。结果,所述两个或多个眼科单元可以在大小上被减小,以便所述装置的更紧凑的设计。
所述光分路耦合器可以被布置在所述光路上。所述光分路可相对于所述光分路耦合器具有星形布置。相似地,耦合到所述光分路上的相应的眼科单元可具有星形布置。所述光分路的光程可以是可调节的或固定的。所述光分路的光程可以是相等的或平衡的。所述光分路耦合器可以被布置为例如位于所述眼科单元之间的中心处。所述眼科单元可以相对于所述光分路耦合器二维或三维地分布。在三个光分路的情况下,所述光路和所述三个光分路可以被布置在四角状结构中。在所述四角状结构中,所述光路和所述三个光分路或它们的线性延伸可围绕成四面角。在三个眼科单元的情况下,所述眼科单元可被布置在四个四面体顶点中的三个处。所述光分离耦合器可位于所述四面体的中心处。
所述辐射界面可以是任意的至少部分透明的表面或开口。所述辐射界面可包括输出光学器件,特别是物镜。在特定实施例中,被多个眼科单元中的两个或更多个使用的例如用于朝所述眼部引导光路的光学元件可被布置为在所述光路上朝眼部的一个界面。这允许所述光学元件的数量和所述装置的大小被减小。
所述眼科单元中的一个或多个可适用于在其光分路中插入输出辐射,以便用于眼科治疗。插入的输出辐射可以是用于切除的激光或用于交联的紫外光。所述交联(还称为“固化”或“硬化”)可包括感光氧化交联。紫外辐射(UV-A)光可以被用于与核黄素、二氮环丙烯的类别中的有机分子或任何其它适合的交联剂结合的交联。替代性地或另外地,所述装置可执行眼部的屈光手术或圆锥形角膜的治疗。所述输出辐射可以处于紫外(UV)、可见光或红外(IR)光谱中。所述输出辐射可以由超短波脉冲激光器产生,所述超短波脉冲激光器例如为飞秒激光器或皮秒激光器或阿秒激光器。有利地,手术或治疗的结果可以通过一个或多个其它眼科单元来实时地观察或量化。
所述眼科单元中的一个可包括固定单元(fixation unit),所述固定单元适用于检测眼部的位置、检测眼部的运动,提供固定目标和/或提供患者聚焦的调节目标(accommodation target)中的至少一个。眼部可由瞳孔或虹膜的图像识别来检测。测量可以根据由所述固定单元检测的眼部的位置或运动来被校正或放弃。所述测量可以由其它眼科单元中的一个或多个来同时地执行。眼部的位置或眼部的运动可以由所述固定目标或其虚拟图像来控制。所述固定目标或其虚拟图像可以被移动。所述眼部的调节状态可由所述调节目标或其虚拟图像来控制。所述调节目标或其虚拟图像可以在焦距中变换。
所述固定单元的光分路(即,耦合到所述固定单元上的光分路)可以直线地穿过所述光分路耦合器。替代性地,用于眼科治疗的插入输出辐射的眼科单元可以被布置在延伸所述光路的直线上。在两种情况下,其它的光分路可横向地延伸到所述光路。因此,在直线地穿过所述光分路耦合器的所述光分路上的反射的数量可以被最小化。最小化反射的数量可以有利于分析低强度的捕获辐射或发射高强度的输出辐射。“低”可涉及5%或5%以下(例如,1%)的角膜照明强度。“高”可涉及50%或更多的角膜切除强度或破坏强度。
所述眼科单元中的一个可以是光学相干断层成像(OCT)单元。所述OCT单元可适用于执行OCT测量。所述OCT单元可包括低相干性光源(例如,发光二极管(LED)、宽频带光源、超连续光谱光源、扫频光源(例如,用于时间编码频域OCT)、掺钛蓝宝石激光器或超辐射发光二极管(SLD))以及干涉仪。结果,角膜厚度的图形可以例如通过光学低相干反射法(Optical Low-CoherenceReflectometry,OLCR)来确定,所述光学低相干反射法在本文中还被称为光学相干厚度测量法(Optical Coherence Pachymetry,OCP)。
所述多分路的分色棱镜中的光分路的光程可以是不同的。各个光分路的不同的光程可对应于所述OCT测量的不同的穿透深度或测量层。根据两个相应的光分路的两个不同的光程,空间分离的部分可同时被检测,所述空间分离的部分例如为空间分离的机体结构或组织,特别是眼部的前段和后段,例如角膜、水晶体、视网膜以及其它的机体结构中的两个或更多个。
所述眼科单元中的一个或多个可以是适用于测量捕获辐射的波阵面的波阵面单元。所述波阵面单元可包括波阵面光源和微透镜阵列。例如,所述波阵面单元和所述OCT单元可共享宽频带光源。因此,所述OCT单元和所述波阵面单元可以在大小上被减小,因此使所述装置的设计更紧凑。所述波阵面单元可进一步包括窄频带滤波器,当所述波阵面单元被操作时,所述窄频带滤波器可被应用到所述光源上。
眼部的视网膜和/或黄斑可以使用OCT来检查。替代性地或另外地,眼部的视网膜和/或黄斑可以使用OCT来检测,以便确定眼轴的光程或物理长度或检测老年性黄斑退化症(Age-related Macular Degeneration,AMD)。替代性地或另外地,眼部的视网膜和/或黄斑可以被追踪,以进行上述的眼部固定。
替代性地或另外地,所述眼科单元中的一个或多个可以是适用于执行向甫鲁测量的向甫鲁单元。所述向甫鲁测量可提供眼部的前房的高度、屈光力的图形、后段角膜形状和角膜厚度的值中的至少一个。眼部的水晶体(即,水晶体的轮廓和/或形状)可使用OCT被测量。所述水晶体的形状可以是光学有效的形状。
所述眼科单元中的一个或多个可以是适用于测量眼部的角膜表面(特别是,前角膜表面)的地形图的角膜地形图单元。替代性地或另外地,所述眼科单元中的一个或多个可以是适用于确定眼部的角膜表面(特别是,前角膜表面)的曲率的散光计单元。
此外,所述眼科单元中的一个或多个可以是适用于产生用于眼部的狭缝照明的辐射的照明单元。所述角膜地形图单元、所述散光计单元和所述照明单元中的至少一个可包括适用于产生投影强度图样的输出辐射的投影仪。所述向甫鲁单元、所述角膜地形图单元、所述散光计单元和所述照明单元中的两个或更多个可共享一个投影仪。所述投影仪可包括微显示器或微镜阵列。
所述装置可进一步包括适用于控制多个眼科单元中的每个的控制器。所述投影仪可适用于响应于由所述控制器提供的数字图像信号而投影所述强度图样。所述控制器可进一步适用于根据由所述眼科单元中的两个或更多个确定的结果而计算最优值。所述最优化可包括计算所述结果的平均值或所述结果的最大似然的计算。不同的眼科单元的结果可根据精确度或精度来加权。所述精确度或精度可由所述眼科单元和/或单项结果来确定。不同的眼科单元可应用不同的眼科技术。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于眼科辐射的装置100中的光学部件的功能布置。通篇中,相同的附图标记表示部件的等价特征或替代性特征。所述装置100包括辐射界面102(例如,辐射出口)、光分路耦合器104以及多个眼科单元106、108、110和112。所述装置包括用于患者的头部的支撑表面或接触表面113。所述支撑表面或接触表面限定了眼部10相对于所述装置100或相对于所述辐射界面102的位置。
图1中示出的实施例中的眼科单元106为照明单元,所述照明单元包括用于眼部处的狭缝灯照明的投影仪114。所述投影仪114包括光源115a(例如,一个或多个发光二极管(LED))和微型显示器115b。所述微型显示器115b可以包括作为基底材料的硅片以及具有在所述基底材料上的集成驱动器的有源矩阵的寻址电子设备。所述光源可以为所述硅片上的液晶体提供背景照明,这可以由所述硅片上的电极控制。替代性地,所述硅片可以支撑成矩阵的倾斜镜,所述倾斜镜还被称为数字微镜装置(DMD)或数字光处理(DLP)装置。所述硅片上的可控段的形状可以包括下列中的至少一个:一组同心环(还称为“普拉西多环”)、一组平行条带(可被选择性地驱动以便狭缝灯照明)以及像素矩阵。响应于数字图像信号,所述像素矩阵选择性地产生上述一组环、上述一组平行条带或由所述数字图像信号限定的光强度图样。所述照明单元106进一步包括适用于将光强度图样投射到光分路耦合器104的第一光分路118中的光学器件116。所述光学器件116的焦距是可变的。所述焦距可以被手动地设置或被自动地调节到所述眼部10的表面上。所述光学器件116可以进一步包括滤波器、准直仪、偏光器和相位板中的一个或多个。
图1的实施例中示出的光分路耦合器104提供了三个分路(或通道)。第一光分路118被耦合到照明单元106。第二光分路120被耦合到眼科单元108上,所述眼科单元108在图1中示出的实施例中为或包括固定单元。第三光分路122被耦合到眼科单元110和眼科单元112上。在图1中示出的实施例中,眼科单元110为波阵面单元并且眼科单元112为光学相干断层成像单元或OCT单元。
如下文参考图4至图6更详细地说明的,光分路耦合器104适用于接收来自光分路118、120和122中的每个的辐射。所述光分路118、120和122中的每个都具有特定的光谱范围。光分路118、120和122的辐射由所述光分路耦合器104到单一光路124中组成。所组成的辐射在朝所述眼部10指向的辐射界面102处输出在所述光路124上。
在图1中示出的实施例中,辐射界面102包括布置在光路124上的界面光学器件126。沿输出辐射的方向,光学器件126被布置在光分路耦合器104的后面。界面光学器件126适用于收集或捕获光路124上的辐射(例如从所述眼部10发射或重发射的光)。
被捕获的辐射进入光分路耦合器104,光分路耦合器104根据特定的光谱范围将捕获的辐射光谱地分离到光分路118、120和122中的相应的一个中。在图1中示出的实施例中,光分路耦合器为包括三个分色棱镜128、130和132的多分路分色棱镜。分色棱镜128、130和132分别在光学界面134和136处成对地胶合。多分路分色棱镜因此形成了集成的光分路耦合器104。光路124上捕获的辐射穿过分色棱镜132并且在分色棱镜130中的光学界面136处被分离成两个中间分路。所述两个中间分路中的一个在分色棱镜128和130之间的光学界面134处被部分反射。所述中间分路的反射部分限定了第三光分路122。一个中间分路的透射部分穿过棱镜128并且限定了第二光分路120。两个中间分路中的另一个穿过光学界面134并且在分色片128的底面138处被反射(由于全内反射)。所述全反射的中间分路限定了第一光分路118。
光路124分离到两个中间分路取决于辐射的波长。因此,光学界面136提供了第一光谱分离。光学界面134处的部分反射和部分透射也取决于辐射的波长。因此,所述部分反射和部分透射是进一步的光谱子分离。结果,进入光路124(穿过辐射界面102)上的光分路耦合器104的捕获辐射被光谱地分解为三个光分路118、120和122。
眼科单元106、108、110和112中的每个都被耦合到光分路118、120和122中的一个上,眼科单元106、108、110和112中的至少一个对相应的光分路的特定光谱范围中捕获的辐射进行分析并且将各自的光分路的特定光谱范围中的输出辐射发射到相应的光分路中。在图1中示出的实施例中,照明单元106发射波长例如为475纳米的光。固定单元108发射波长例如为532纳米的光。波阵面单元110发射例如810纳米的光。OCT单元112发射在例如760纳米到860纳米或到960纳米的光谱范围中的宽频带辐射。光分路耦合器104适用于沿光路124将捕获的辐射分离成包括多达例如500纳米(短波长截止例如为大约390纳米)的光谱范围的第一光分路118、处于例如500纳米到750纳米的光谱范围中的第二光分路120以及包括例如750纳米以上(长波长截止例如为大约900纳米、960纳米或1000纳米)的光谱范围的第三光分路122。
装置100进一步包括控制器140,控制器140分别经由信号线141、143、150和162被电气性连接到眼科单元106、108、110和112中的每个上。控制器140包括中央处理单元(CPU)140a和图形引擎140b。图形引擎140b在照明信号线141上产生到照明单元106的数字图像信号。照明单元106的投影仪114产生了对应于数字图像信号的二维强度图样的光。数字图像通过投影光学元件116被投影到第一光分路118中并且因此利用光分路耦合器104被投影到光路124中。投影光学元件116的焦距被调节为将数字图像投影到眼部10的表面上。照明单元106因此提供数字狭缝灯的功能。控制器140允许使用者改变狭缝照明在眼部10上的位置并且使狭缝照明旋转360°。
在延伸的实施例中(未示出),照明单元106进一步包括数字摄像机(未示出),数字摄像机适用于捕获由眼部反射的处于投影仪114的光谱范围中的辐射。在实施例的变形中,两个或三个的摄像机被提供以便三角测量。控制器140适用于控制投影仪以将普拉西多环(Placido rings)或网格图样投影到眼部10上,具体地投影到眼部的角膜的前面。控制器140进一步适用于分析由数字摄像机捕获的数字图像并且确定角膜的前面的数千个高度值或曲率值。延伸的实施例中的照明单元106因此提供了角膜地形图仪(还称为“角膜地形图仪”)的功能。
仍进一步,控制器140适用于使由照明单元106投影到眼部10上的数字图像的大小变化。(相同的)图像以不同的大小被投影到角膜上。摄像机捕获以不同的大小被投影到角膜上的图像的反射和/或反向散射。控制器140的CPU140a适用于根据所捕获的反射和/或反向散射通过使用通用透镜公式来捕获角膜的前面的曲率。照明单元106因此提供角膜散光计或眼膜曲率计的功能。
固定单元108包括提供固定目标给患者的固定光源142。固定单元可选地包括调节光学元件144。调节光学元件的焦距和/或散光补偿是可变的并且由控制器140控制。因此,装置100可以提供固定目标和调节目标,以分别控制眼部10的固定或定向以及眼部10的调节。
波阵面单元110包括宽频带光源146。在图1中示出的实施例中,宽频带光源146为超辐射发光二极管(SLD)或光谱覆盖810±100纳米的任何其它适合的宽频带光源。替代性的中心波长包括800纳米和840纳米(±100纳米的带宽处)。波阵面单元110进一步包括窄频带滤波器148。窄频带滤波器148的光谱透射率在中心波长(在图1中示出的实施例中为810纳米)处具有峰值。窄频带滤波器148的带宽以10纳米或小于10纳米(例如,5纳米)的半峰全宽(FWHM)为特征。窄频带滤波器148在第三光分路122外部的失效位置和启动位置之间枢转,在所述启动位置,窄频带滤波器148以第三光分路122为中心。在典型的实施例中,驱动器适用于诱发窄频带滤波器148的枢转运动。驱动器使处于所述启动位置中的窄频带滤波器148响应于由控制器140提供的波阵面信号线150上的启动信号而枢转。波阵面单元110进一步包括部分透射镜152,部分透射镜152在完全位于第三光分路122的外部的失效位置和启动位置之间枢转。在镜152的启动位置,镜152的作用面被布置为相对于第三光分路122成大约45°的入射角。在典型的实施例中,驱动器提供镜152的枢转运动。用于窄频带滤波器148的运动的驱动器以及用于镜152的运动的驱动器被电耦合,以便窄频带滤波器148和镜152的同步运动。替代性地,窄频带滤波器148的驱动器以及镜152的驱动器为一个驱动器,其中,窄频带滤波器148和镜152的运动被机械地耦合或被光学地布置。
光源146和窄频带滤波器148响应于波阵面信号线150上的启动信号在中心波长处产生作为第三光分路122上的输出辐射的光。至少部分地经过部分透射镜152的输出辐射通过光分路耦合器104与其它光分路118和120上的输出辐射组合或结合并且在光路124上的辐射界面102处被输出。波阵面单元110的输出辐射适用于在眼部10的视网膜中创建虚拟光源。
波阵面单元110的输出辐射因此诱发出自眼部10的次级辐射。装置100至少部分地捕获光路124上的次级辐射。由波阵面单元110诱发的捕获的辐射本质上具有与波阵面单元110的输出辐射相同的波长。因此,光分路耦合器104将由波阵面单元110的输出辐射诱发的捕获的辐射指向第三光分路122。部分透射镜152将捕获的辐射部分地反射至侧分路154中。波阵面单元进一步包括准直仪156,例如单向准直透镜。准直仪156适用于使理想虚拟光源的理想捕获辐射准直。更具体地,准直仪适用于使捕获的波阵面(例如,球形波阵面或理想点源的波阵面)成像为平面波阵面。在简化的实施例中,准直仪156被省略。
波阵面单元110进一步包括微透镜阵列158和图像传感器159。准直仪156、微透镜阵列158和图像传感器159按照相继顺序被布置在侧分路154上。微透镜阵列158中的每个微透镜都是聚焦透镜。微透镜阵列158中的每个微透镜具有共焦平面。图像传感器159被布置在所述共焦平面中。当来自理想虚拟光源的理想的捕获辐射将在图像传感器159上产生理想点列图时,与理想点列图的偏差对应于捕获的辐射的波阵面的偏差。更具体地,点列图中的点(相对于理想点列图)的侧向变位对应于所捕获的辐射的波阵面的局部倾斜或变化。来自图像传感器159的数字图像信号沿波阵面信号线150被传输至控制器140。控制器140进一步适用于根据来自图像传感器159的数字图像信号来得到眼部10的屈光力。波阵面单元110(当由控制器140控制时)提供眼部10的波阵面测量。波阵面单元110还被称为像差单元。根据来自图像传感器159的数字图像信号,控制器140进一步适用于将球体部件(在远视或近视的情况下)、柱体部件(在散光的情况下)和/或(柱体部件的)轴向部件确定为校正部件。
OCT单元112包括宽频带光源146和干涉仪160。OCT单元响应于来自控制器140的OCT信号线162上的OCT启动信号而被启动。在OCT信号线162上传输OCT启动信号之前,控制器140沿波阵面信号线150传输失效信号。宽频带光源146因此发射具有等于或大于100纳米的半峰全宽(FWHM)的带宽的辐射。第三光分路122上的输出辐射因此(对应于数微米的相干长度)具有低时间相干性。
干涉仪160包括部分透射镜164、参考分路166以及参考镜168,参考镜168被布置在参考分路166上并且被布置为垂直于参考分路166。干涉仪160进一步包括光传感器170。在图1中示出的实施例中,参考分路166位于延伸由宽频带光源146产生的光束的直线上。光传感器170被布置在延伸第三光分路122的直线上(连续经过部分透射镜164)。参考驱动器(未示出)被机械地耦合到参考镜168上。参考驱动器适用于调节参考分路166的光程。参考分路166的光程限定了眼部10中的OCT测量深度。第三光分路122上的OCT单元112的输出辐射经由光分路耦合器104在辐射界面102处被输出。OCT单元112的输出辐射诱发来自眼部10的反射辐射或散射辐射。反射辐射或散射辐射通过辐射界面102被至少部分地捕获。光分路耦合器104使反射辐射或散射辐射的光路124上的捕获的辐射部件指向第三光分路122。经过部分透射镜164的捕获辐射以及来自由部分透射镜164反射的参考分路166的参考辐射由光传感器170检测。光传感器170产生指示捕获辐射和参考辐射的干涉的干涉信号。光传感器170沿OCT信号线162将干涉信号传输给控制器140。控制器140经由OCT信号线162被电耦合到参考驱动器上。控制器140适用于控制参考驱动器,以便调节参考分路166的光程。控制器140进一步适用于分析来自光传感器170的干涉信号。控制器140根据指示例如角膜厚度、前房深度、透镜位置、透镜厚度、眼轴长度和视网膜厚度来得到一个或多个OCT测量值。
OCT单元112进一步包括XY-扫描仪,所述XY-扫描仪适用于利用反射或辐射使OCT单元112的输出辐射指向眼部10上的多个位置。XY-扫描仪经由OCT信号线162被控制器140控制。控制器140进一步适用于得到对应于所述多个位置中的每个的OCT测量值的图形。在装置100的延伸实施例中,控制器140进一步适用于产生眼部10的前段和/或后段的三维图像。控制器140可以因此将与眼科单元106和108的其它的一个或多个的操作并行的眼部10的段的实时图像提供给使用者。在得到所述OCT测量值或提供其三维图像中,控制器140通过光线追踪来应用数学校正,以便确定实际长度。
在装置100的仍进一步的实施例中,OCT单元112适用于产生包括第一偏振状态(可以是线性的)和正交的第二偏振状态(可以是线性的)的输出辐射。OCT单元112包括被布置在第三光分路122上并且具有垂直于光分路122的非寻常轴(或“光轴”)的双折射晶体(未示出)。所述第一偏振状态平行于所述非寻常轴。输出辐射和捕获辐射都(分别沿相对方向)经过所述双折射晶体。经过双折射晶体的通道针对所述第一偏振状态和第二偏振状态分别具有不同的光程。所述光程的差对应于用于经过长度L或2·(n1-n2)·L的双折射晶体的单通道的光程的差的两倍,其中n1和n2分别表示用于所述第一偏振状态和第二偏振状态的折射率。光传感器170适用于大体上同时地检测用于所述第一偏振状态和第二偏振状态中的每个的干涉信号。根据用于所述第一偏振状态和第二偏振状态的干涉信号,不同的OCT测量可以大体上同时地覆盖两个OCT测量深度。
装置100的实施例中的任何一个都是可延伸的,其中,照明单元106进一步适用于执行向甫鲁测量(Scheimpflug measurement)。为此,眼科单元106进一步包括布置在向甫鲁位置中的向甫鲁摄像机137。控制器140对应于眼部10的旋转狭缝照明而在照明信号线141上产生数字图像信号。控制器140进一步适用于分析沿照明信号线141从向甫鲁摄像机137接收的数字图像信号。所述分析包括根据光线追踪确定实际长度的数学校正。所述光线追踪根据眼部10中的折射率的变化来校正光程和实际长度中的差以及与直线传播有偏差的差。控制器140适用于根据向甫鲁摄像机137的数字图像信号来得到眼部10的前房的高度值。附加地,控制器140适用于计算眼部10的屈光力的图形。
装置100的第二实施例在图2中示出。根据第二实施例的装置100与第一实施例的不同之处在于:辐射界面102为光分路耦合器104的输出表面(没有图1中示出的界面光学元件126)。装置100还包括照明单元106、固定单元108、波阵面单元110以及OCT单元112。波阵面单元110包括数字波阵面传感器172(作为对微透镜阵列158和图像传感器159的替代)。数字波阵面传感器172包括适用于(例如利用衍射)使侧分路154上的捕获辐射折转到第四束176中的二维衍射光栅或晶格174。所述束196本质上相对于其波阵面是相同的。所述束176中的每个沿侧向偏移方向(例如,相对于侧分路154的传播方向成小角度地)传播。第四偏移束176的传播方向在垂直于侧分路154的垂直平面中沿左下方向、右下方向、左上方向和右上方向(图2中示出了其中两个方向)偏移。检测器172适用于检测起源于光栅或晶格174处的相邻位置的不同的偏移束176的干涉信号。所述干涉信号指示所述波阵面的相对相位差、局部倾斜或局部变化。
图3示意性地示出了用于眼科辐射的装置100的第三实施例。装置100包括辐射界面102、光分路耦合器104以及多个眼科单元106、108、110和112。眼科单元中的每个可以对应于以上关于第一实施例或第二实施例所描述的眼科单元。
根据图3中示出的第三实施例的光分路耦合器104与上述的分路耦合器104不同。根据第三实施例的光分路耦合器包括第一部分透射镜178和第二部分透射镜180。第一部分透射镜178包括被第一部分透射层覆盖的平面状玻璃板。第一部分透射镜178或第一部分透射层的透射率T1(λ)取决于输出辐射或捕获辐射的波长λ。第一透射率T1本质上是低于750纳米的波长λ的100%。通常,本质上等于100%意味着90%以上,例如95%以上。第一透射率T1在大约750纳米处急剧地下降。例如,第一透射率T1在从710纳米到790纳米的光谱范围中从90%以上下降到10%以下。第一透射率T1本质上在低于790纳米的波长λ处为0%。通常,本质上等于0%意味着10%以下,例如5%以下。
第二部分透射镜180包括被第二部分透射层覆盖的平面状玻璃板。第二部分透射镜180或第二部分透射层的透射率T2(λ)取决于输出辐射或捕获辐射的波长λ。第二透射率T2本质上在低于500纳米的波长处为0%。第二透射率T2在大约500纳米处急剧地增加。第二透射率T2本质上在低于500纳米的波长处为100%。第二透射率T2在从450纳米到550纳米的光谱范围中从10%以下增加到90%以上。第一部分透射镜178和第二部分透射镜180的吸收率可以忽略不计或低于2%(例如,低于1%)。
第一部分透射镜178被布置在光路124上。在第一部分透射镜178处,光路124与第一部分透射镜178的法向围绕成入射角α。第二部分透射镜180继第一部分透射镜178之后被布置在光路124上,以便捕获的辐射经过第一部分透射镜178。在第二部分透射镜180处,光路124与第二部分透射镜180的法向围绕成入射角β。在图3中示出的第三实施例中,入射角α和β本质上等于45°。
在延伸的实施例中,部分透射镜178、180中的一个或全部是枢转的。一个或两个驱动器被机械地耦合到所述枢转的部分透射镜178和180中的每个上。所述驱动器中的每个都适用于使所述枢转的部分透射镜在第一角位置和第二角位置之间枢转。控制器140适用于控制所述一个或多个驱动器。在所述第一角位置,所述(第一或第二)枢转的部分透射镜使光路124上捕获的辐射指向第一光学子分路并且反之亦然。在所述第二角位置,所述(第一或第二)枢转的部分透射镜使光路124上捕获的辐射指向第二光学子分路并且反之亦然。不同的眼科单元或不同的眼科子单元被光学地耦合到所述光学子分路中的每个上。替代性地,所述第一子分路被耦合到束流收集器上并且所述第二子分路被耦合到眼科单元106、108、110和112的一个或多个上。在所述第一角位置,捕获辐射朝耦合到所述束流收集器上的第一子分路指向。所述第一角位置充当用于保护所述眼科单元的一个或多个的保护状态(例如,在捕获辐射高强度的情况下)。
因此,根据第三实施例的光分路耦合器104将光路124上的捕获辐射的光谱分离提供给用于波长低于500纳米的辐射的第一光分路118、用于波长在从500纳米到750纳米的光谱范围中的辐射的第二光分路120以及用于波长高于7500纳米的辐射的第三光分路122。
根据依赖于波长的第一透射率T1和第二透射率T2的光谱分离(上文针对第三实施例所描述的)还通过第一实施例或通过第二实施例来实现,例如,光学界面136(图1中示出)可以使与镜178的透射率和反射率类似的捕获辐射分离。
图4示意性地示出了第一实施例和第二实施例的每个中应用的光分路耦合器104的进一步细节。光分路耦合器104包括三个玻璃棱镜128、130和132。玻璃棱镜128和130之间的第一光学界面134包括第一分色层。玻璃棱镜130和132之间的第二光学界面136包括第二分色层。所述第二分色层在第一光谱范围和第二光谱范围中可透射。光路124上处于第三光谱范围的捕获辐射从所述第二分色层被反射。用于所述第二分色层可透射的光谱范围的辐射分量进入玻璃棱镜130。第一分量从第一分色层反射。反射的第一分量限定了第一光分路118。第二分量经过第一分色层(例如,第一光学界面134)。第二分量限定了第二光分路120。由第二分色层(例如,第二光学界面136)反射的第三分量限定了第三光分路122。
图5a和5b示意性地示出了光分路耦合器104的替代性的棱镜的几何形状。光分路耦合器104包括四个玻璃棱镜128、129、130和132。光学界面134、135和136包括不同的分色层。如图5a所示,不同的分色层具有选择的不同的光谱透射率和不同的光谱反射率,以便使处于来自第一光分路118的第一光谱范围中的、处于来自第二光分路120的第二光谱范围中的以及处于来自第三光分路122的第三光谱范围中的输出辐射合成到单光路124中。图5b示出了来自单光路124的捕获辐射根据光谱范围分解成三个不同的光分路118、120和122。
虽然以上的实施例已经针对三个光分路118、120和122的情况做出了描述,但是图6a和6b示意性地示出了针对不同数量的光分路的光分路耦合器104的透视图。在图6a的左半边,示出了多分路分色棱镜(光分路耦合器104)。多分路分色棱镜提供了三个光分路118、120和122。光分路的数量还被称为分色棱镜的“通道”的数量。对于装置100的简化的实施例而言,使用了提供两个光分路118和120的分色棱镜(如图6a的右半边所示)。图6b在右半边示出了提供四个光分路118、120、122和123的多分路分色棱镜(光分路耦合器104)。提供五个光分路118、119、120、122和123的进一步的多分路分色棱镜(光分路耦合器104)在图6b的左半边示出。
光耦合器中的不同的光分路的光程是不同的。根据玻璃棱镜或分色晶体棱镜的长度或其它线性尺寸,光程由棱镜的几何形状和折射率来预定义。折射率可以取决于辐射的偏振。不同的光程允许通过装置100同时检测空间分离的身体结构,例如眼部10的前段和后段。此外,棱镜直接接触并且在光学界面(例如,光学界面134、135和136)处被胶合到一起。这允许装置100的紧凑且坚固的设计。
另外,装置100可以包括作为眼科单元中的一个的治疗单元。治疗单元适用于将(作为装置100的输出辐射的)治疗辐射耦合到光分路中的一个或多个中。
具体地,治疗单元可以是激光辅助原位角膜磨镶术单元或LASIK单元。LASIK单元包括激光器,例如适用于产生用于屈光手术的输出紫外线辐射的准分子激光器。更具体地,治疗单元可以是飞秒透镜体提取单元或FLEx单元。FLEx单元包括激光器,激光器可以是适用于产生红外线辐射或紫外线辐射的输出的飞秒激光器。此外,治疗单元可以被用于角膜移植术或上皮磨损。作为进一步的优点,其它的眼科单元可以大体上同时提供对治疗的实时监控。替代性地或另外地,治疗单元包括准分子激光器或飞秒激光器。
已经清楚的是,装置可以将多个不同的眼科技术(包括诊断和/或治疗)集成到更紧凑的装置中。装置可以更快地完成根据不同的眼科技术的过程。由眼科单元提供的眼科技术可以包括在不同的光谱范围内的不同的波长处的任何技术操作。