CN104080394B - 评估视网膜功能的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种评估眼睛的视觉系统的功能的系统和方法，其采用数字微反射镜装置(DMD)以生成被发光源照射的编码图像。光学系统投影所述编码图像的成像到所述眼睛的视网膜上。传感器检测到基于视觉系统对所述成像的反应的电信号。一个或多个处理器控制所述DMD，并关联来自所述传感器的电学反应和编码的DMD图像，以评估所述视觉系统的功能。

Description

评估视网膜功能的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请与美国临时专利申请号为61/535,693、专利申请日为2011年9月16日的申请相关，且要求该申请的优先权，其全部内容通过引用的方式加入本申请中。

技术领域

本发明涉及利用光刺激装置评估视觉系统的视网膜和其相关部分的功能的系统和方法，以及寻找在医药和临床研究领域尤其是电生理学和精神物理学的应用。本发明也涉及在这种系统和方法中利用的光刺激器。

背景技术

光刺激器广泛用于产生照亮主体的视网膜的光照图像。为方便描述，在本说明书中，术语“光刺激器”用于包括发射可见光和/或不可见光的刺激器。主体对刺激的反应可以是有意识的，或者无意识的。例如，反应可以是：

ⅰ)来自神经系统的视网膜，如在ERG(视网膜电流图)和其变体中，PERG(图像视网膜电图)，焦距ERG或者mfERG(多焦ERG)，被位于或靠近眼睛前表面的一个或多个电极检测到；

ⅱ)来自视觉神经，如在VEP(视觉诱发电位)中，被位于头骨后面的一个或多个电极检测到；

ⅲ)来自视觉皮层或其它脑部区域，被EEG(脑电图描记器)在头骨上的多个位置上的电极检测到。

由主体感知和报告，在(微)视野测量中或大量各种各样的精神物理学实验或诊断学中，试图测量来自视觉系统的多种作用位置和层次的反应。

为便于描述，在这里，术语视网膜电流图用于包括(ⅰ)、(ⅱ)、(ⅲ)和(ⅳ)中任一种反应的系统，这些反应由眼睛尤其是视网膜的光刺激引起、利用附着的电极检测到。然而，(ⅳ)的一些反应可以由其它方式检测到，例如由主体刺激一个按钮开关。

这些反应由利用光刺激器对眼睛进行光刺激引起。众所周知的，可利用卤光灯或其它离散光源进行简单的照亮，然而，更多地用阴极射线管(CRTs)来产生更复杂的光照。虽然普遍见到阴极射线管应用于光刺激器，但是因为各种原因它们并非是完全满意的。例如，图像被以固定的帧频一像素一像素地、一水平线一水平线地描绘，该固定的帧频通常是60或75帧每秒。当电子束激活磷并持续几毫秒，它们从每像素产生光刺激。刺激的光谱由使用的磷确定，与红、绿、蓝[RGB]的混合的有限调节无关，不能被用户改变或控制。总体来说，帧速率是那些对显示视频(典型地，为100Hz或更少)有用的，且被固定下来，即，所有帧具有相同的持续时间。CRTs的常用的发光度在100烛光/每平米至400烛光/每平米之间，这对一些刺激是适合的，但可能对另一些刺激又太低。进一步地，随着CRT老化，发光度下降。最后，CRTs的商业可用性衰退，实验和仪器制造商积极寻找合适的替代品。

替代品包括液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)和数量众多的离散LED的阵列。然而，这些替代品也不完全适合用于光刺激器。例如CRTs，它们通常具有固定的帧速率，但是在这里，在大部分的帧持续期间，刺激是开启的，使用CRT从1至2毫秒，到使用LCD从13毫秒至16毫秒(75Hz和60Hz帧速率)。这种更长的持续期间改变了关于制造的大多数电生理学设备的设想，即刺激是一种脉冲。像素更新按照水平行进行，液晶显示循环位移到新的位置具有几个毫秒的变换期间。在这时，在多种显示器中，注意到一个可移动的光带从背光源泄露，这可以使光刺激的空间/时间规格降级。为了改善这一问题，包括在像素改变期间设置背光源的自定义的控制器以使背光源变暗，导致增加了复杂度和成本。

进一步地，CRTs由模拟信号驱动，LCD显示器通常由数字信号驱动。对于LCD来说，发送帧到显示器的时间与帧显示的时间之间的延迟可能是个很大的问题，因为光刺激器通常需要刺激的应用和触发反应设备之间具有精确的时间。事实上，一些ERG测量中的等待时间的标准不得不改变，以处理这种效果和这个问题造成的在比较中的困难，即比较采用不同的LCD显示器时两个系统的结果和测量之间的结果。再次地，没有用户对照射波长的控制；LCD制造商使用过滤器过滤白色背光源以生成彩色显示。此外关注的是，LCD显示的光是被极化的(而不是基于CRT显示的)，而这可能会对刺激的效果产生一些影响。

在信息技术领域和已发展的可佩戴式显示娱乐领域，也可知将成像直接投影到视网膜上。这些显示通常使用紧凑的LCD显示作为成像源，并具有如上描述的这个技术的特性局限。

许多LCD的问题也适用于更新的有机发光二极管显示，除光泄露问题以外，因为每个像素(LED)的输出是受到直接控制的，所以光泄露问题不会发生。

建议使用LED堆阵列作为光刺激器。这允许对光谱进行控制(安装数百个LED的实际限制)，也考虑到了真正的脉冲刺激。然而，这种LED阵列的缺陷在于缺少图像生成时的灵活性，因为LED处于固定的位置。此外，眼睛看到的LED是离散的光源，这与关于光刺激器的特性的大部分设想不符合。

进一步的局限是，患者是相隔一段距离观察CRT、LED显示器和自定义的LED阵列，因此，环境和实验条件、环境光、显示发光度和距离等需要小心地进行控制，因为视网膜上刺激的照射取决于所有这些因素，加上主体眼睛的前清晰度，和最后但并非最不重要的，主体眼睛的瞳孔直径。

因此，总体来说，上面描述的商业可用的显示器没有一个完全适用于光刺激器。

作为另一种替代品，推荐在光刺激器中使用微反射镜装置。通常试图利用包括微反射镜装置的商业可用投影仪的优点，常称为DLP(数字光投影仪)。问题是这些装置设计用于显示视频信号，且采用RGB光照。这意味着具有固定的帧速率，刺激位于满帧上，以及不能对照射进行很好的控制。商用的控制器也妥协于具体的时序，使得它们作为光刺激器变得非常困难。通常，对输入的视频流进行数字调节以提供流畅的视频成像和伽马值以适应折叠的传统显示。

在马克士威观察和前或后投影观察中，DLP投影仪作为光刺激器进行研究过。采用传统的视频驱动造成了研究报告的局限性。例如，Packer等人[Packer]公开了三个DLP商用投影仪，但描述他们受视频驱动的影响，遇到了瓶颈，具体是受63Hz刷新率的影响的时间性能上的瓶颈。

Kuchenbecker等人[Kuchenbecker]公开了为考虑9个LED而改变设计的DLP投影仪单芯片，但是这仍然使用了基于视频流的VGA。因此，它也会容易受到Packer等人遇到的时间局限性的影响。

许多同样的适用于德克萨斯仪器公司制造的PICO^TM品牌的DLP投影仪。它也不完全适合用于光刺激器，因为它的帧时间和照射持续期间没有一个有规律的输出，它在额定的60Hz视频输入帧的结尾会发生额外长的子帧，这时，照射事实上已关闭。

从下面用于评估视网膜和/或视觉系统的其它部分的功能的视网膜电流图(ERG)和视觉诱发电位(VEP)系统的讨论中，可清晰地了解现有的光刺激器的其它局限性。如上面提及的，对视网膜的一部分或多个部分进行光刺激，采用电极粘贴到眼睛附近的皮肤(ERG的情况中)或者头的后部(VEP的情况中)或者其它可以感应到产生的电神经脉冲的地方，该电神经脉冲表示视网膜和大脑之间的处理和传输信息。

这些脉冲由视网膜的杆状体、锥状体和它们相关的神经细胞产生。这些两个源具有不同的光敏感性和不同的动态反应，使得它们各自的输出可以被分辨出。对于锥状体评估，源的接近555nm的光适应的峰值敏感性波长是满足需要的。此外，视网膜锥状体的动态反应是更快的，超过30Hz。

ERG和VEP的目的是建立视网膜每个位置的视网膜功能。视网膜锥状体的密度是不统一的，中心凹注视区域高，周边区域低一些。为了获得周边区域的满意的信号，需要减小空间解决需求；总的目的是锥状体布局，以使采样的每个视网膜区域具有接近相同数量的视网膜的锥状体。标准的设置是每个区域为六边形形状，根据视网膜的锥状体的密度确定所有六边形的大小，所有六边形聚积以填充所有可用的区域，不留任何间隙。

ERG/VEP视觉刺激可以分类为“图像”或“多焦”。“图像”形式采用有规则的固定的图像，例如交替的棋盘格或并列的条形。这测量神经中枢细胞反应。多焦形式根据空间和时间设置生成伪随机序列，且能够生成穿过视网膜的空间敏感性轮廓或布局。在多种实施例中，ERG系统可以采用两种刺激中的任一种形式，且为了方便，基于用于多焦ERG/VEP中的每个多点构建图像，在说明书中，术语“图像”可以用于指代两者。自定义焦距的ERG/VEP可以处理具体的本地视网膜区域的反应。通常的刺激设置采用m序列。图像刺激设置采用循环求和，交替刺激技术的帧循环速率可以改变。

其中，采用单个的采样传感器获取ERG，通过照射已知能量的光到要求解决的视网膜上，作出本地决定，其中，需要具有一个不大于要求解决的视网膜的空间尺寸。依序扫描的替代方法是采用依序的多倍投影仪，其中，视网膜区域的各个编码组合被刺激；在依序处理期间，每个视网膜区域的输出可以被解码。这种技术是多焦ERG的一个形式。

多焦方法类似于图像成像方法，同样地照射目标，但是多焦方法中，先于共轭成像平台中的编码掩饰的时序，采用单个光学检测器捕捉成像。多倍方法通常产生更好的成像质量，而非多倍的瓶颈在于传感器的噪声等级。

采用编码成像显示在CRT上的先前已知的多焦ERG技术，或更近的LCD显示屏，通常要求患者凝视屏幕10分钟。除了患者移动的问题，显示器不能产生ERG目的所要求的那么多量的光。进一步地，眼睛捕捉到的光的量取决于瞳孔大小，瞳孔大小随环境光等级和人而变化。进一步地，LCD屏幕和CRT监视器的三个光通道(RGB)的光谱满足视觉显示，但是未达到为ERG采样的目的的最佳标准。此外，完全满足用户目的的LCD显示的动态反应是ERG研究的一个限制因素，其中，更快的速度是有用的。最后，如上面所提及的，LCD显示的光是部分极化的，然而，不极化是更好的。

捕捉过程是非常耗时的，使得难以或几乎不可能确保患者始终凝视，前提是需要避免视网膜上的不确定性。

如上面所讨论的，屏幕发出的光的光谱由屏幕制造商控制，且在大多数情况下，视网膜和神经的刺激的非理想情况随屏幕而变化。在帧从一帧变化到下一帧的方式中也存在问题。在CRT中，电子束从上到下逐行扫描屏幕。磷被点燃然后开始失去光泽。电子束回到顶端也具有一个回扫延迟。在LCD屏幕中，像素也不是都马上变化，但是穿过整个屏幕成行依序处理，当屏幕上的像素改变(非常慢—几个毫秒)时，产生垂直的移动带。这种不完美可以被视频和计算器监视观察所接受，但是不能被一些刺激/反应测量所接受。主体也需要定位在屏幕前面，且在房间内控制环境光等级和避免分散注意力时重要的。屏幕的发光度也是个问题，在一些情况下，可以限制需要更大发光度的实验/评估，即需要更快的闪光或更明亮的刺激图像。

第二个感兴趣的领域是能够在视网膜上直接观察刺激的仪表化。多种实验试图采用SLO(激光扫描)仪器以产生刺激，然后观察采用激光成像在视网膜上的效果。

发明内容

本发明的目标是至少减少这种公知的光刺激器的缺陷，或者至少提供一种替代物。

我们的方式

达到以上目标是本“项目”的目的。首先和最重要的步骤是将图像的生成和光照的产生进行分离。不像CRT、LCD和OLED显示或LED射线，它们的图像是与光照一同生成的，新的光刺激器采用数字微反射镜装置(DMD)产生图像成像，采用单独的光照器例如LED、激光或连续白光源照射它，因此可生成为主体可见的光刺激。

DMD(数字微反射镜装置)包括一组可控的微反射镜，其中每个微反射镜可以处于“开”状态或“关”状态。有许多可用的这种装置，范围从480×320到1928×1024的镜。这些装置最常用于高端的投影仪和数字影院。这些装置常采用视频输入以满足消费者和一般商业应用的需求。

新的视觉刺激器可用于多种模式；一种模式是投影图像到屏幕上，可以是后方或前方屏幕投影，使得主体显示在屏幕上，另一种模式是通过瞳孔直接将图像投影在视网膜上。在选出的实施方式中，新的视觉刺激器用于直接在视网膜上投影的模式。它被集成到眼膜曲率镜，采用马克士威光学系统直接投影成像到视网膜上。这可以采用真正的马克士威投影进行，其中，镜子装置的被投影图像定位在主体的眼睛的入射平面，或采用伪马克士威进行，其中，图像位于角膜表面(用于减小角膜反射的大小)。投影方法有以下优点：被DMD照射的视网膜的区域可以变化，因此，图像的空间分辨率改变以适应所需的刺激。

根据第一方面，提供一种用于评估主体的至少一部分视觉系统的功能的系统，该系统包括：

至少一数字微反射镜装置(DMD)；

控制器，用于控制所述DMD调节微反射镜以形成刺激图像；

光输入方式，用于引导光给DMD；

光学系统，用于接收形成图像的微反射镜反射的光，并将所述反射光投射到所述主体的眼睛上，以将刺激成像反映在视网膜上形成刺激图像；以及

传感单元，用于提供输出信号以表示由所述刺激图像引起的所述主体的至少一部分视觉系统的反应；

至少一处理器，用于处理与所述刺激图像相关的输出信号，以使能所述至少一部分视觉系统的评估功能。

根据第二方面，提供一种用于评估主体的至少一部分视觉系统的功能的方法，包括：

利用控制器调节数字微反射镜装置(DMD)(108)的微反射镜以形成刺激图像；

引导光给DMD(108)；

利用光学系统(104)接收形成图像的微反射镜反射的光，并将所述反射光投射到所述主体(125)的眼睛(120)上，以将刺激图像反映在视网膜上形成刺激成像；以及

利用传感单元(106)提供输出信号以表示由所述刺激成像引起的所述主体的至少一部分视觉系统的反应。

根据第三方面，提供一种用于提供光以进行主体视网膜的光刺激的光刺激器，包括：

微反射镜装置(DMD)(108)，包括一组微反射镜；

控制器(110)，用于控制(DMD)(108)调节微反射镜组以形成刺激图像；以及

光输入方式(100)，用于引导光给DMD(108)；

这样安排以使从形成图像的微反射镜反射的光可以由并列的投影光学系统(104)引导给眼睛，以在主体(125)的眼睛(120)的视网膜上形成与刺激图像对应的成像。

根据第四方面，提供一种用于测量患者的视网膜对光的反应的系统，该系统包括：第一发光源；数字微反射镜装置(DMD)，用于产生编码成像图像；光学系统，用于将所述发光源和所述DMD关联起来，将所述编码成像图像投影到眼睛的视网膜上；视网膜电流图(ERG)传感器，用于测量眼睛对光的反应，ERG传感器基于眼睛的反应产生电信号；以及耦合到所述DMD和所述ERG传感器的至少一处理器，该至少一处理器用于：控制所述DMD以产生所述编码成像图像；以及处理由所述ERG传感器产生的电信号。

下面的详细描述结合下面的本发明的详细实施例中的附图，本发明的前述和其它目标、特征、各方面和优点会变得更加清晰，附图仅作为示例进行描述和阐释。

附图说明

在附图中，在不同的图中的同一个或相应的元件具有相同的标号。

图1为本发明一个方面的实施例的具有光刺激器的评估视网膜功能的系统的方框示意图；

图2为阐示图1中的系统的运行的简化流程图；

图3为进一步详细阐示微反射镜装置及其控制器的方框示意图；

图4为阐示图3中的光学控制器的整体运行的序列图；

图5为阐示加载刺激图像数据到图3中的控制器的流程图；

图6为阐示图3中的控制器的运作以产生投影到视网膜上的刺激图像的流程图；

图7为包含光刺激器和眼膜曲率镜的本发明的一个实施例的示意图；

图8A阐示了主体的视网膜上的四个刺激图像的成像；以及

图8B阐示了与图8A相似的四个刺激图像的成像但具有脉络膜的光照。

具体实施方式

图1阐释了用于评估视网膜功能的系统100的具体实施例。该系统100包括用于生成一个或多个输入光的刺激图像的光刺激器102，用于投影光刺激图像的成像到主体125的眼睛120的视网膜上的投影光学系统104，以及感应刺激成像引起的反应的传感单元106。

如图所示，光刺激器102包括具有微反射镜组(未示出)的DMD装置108，可以响应控制器110的控制信号单独切换。漫射微反射镜的输入光由光输入单元112提供，光输入单元112包括光源114，例如LED，光输入单元112耦合到DMD装置108。可选地，光输入单元112可以包括一个或多个额外的光源，用于发射具有与光源114发射的光不同的波长的光。在图1中，这种额外的光源116示出以虚线与光合束器118相连，光合束器118也以虚线示出，用于将两个光源的光合束以提供给DMD装置108。

在一些实施例中，光源105可以是优化用于视网膜电流图的光谱。例如，在一些实施例中，光源114发出的光具有接近555nm的波长。

传感装置106用于感应视网膜对光源114的光的反应。视网膜上的光事件刺激电神经脉冲可以用电极在本地监测到(例如，用如在ERG中的在眼睛或周围皮肤上的电极)，或者，通过光学神经传输后，利用更远的利用设置在头后面的电传感器。这种最新的技术称为视觉诱发电位(VEP)。在一些实施例中，传感器106包括ERG传感器。在一些实施例中，传感器106包括VEP传感器。在又一些实施例中，传感器106包括多个EEG传感器。

光学系统104可以采用那些商用光学系统，例如被德克萨斯仪器公司冠以投影仪^TM商标的光学系统，还包括额外的透镜。例如，商用的Pico投影光学系统可以基本不作改变地采用，仅将20-30mm FL的具有不同LED光源的平凸镜直接设置在它的最后的投影透镜的前面。在一些这种实施例中，系统100包括LED和准直透镜，LED光的合束器在24°角照射DMD，该合束器后设有透镜和微反射镜，投影透镜，其后设置有其它透镜。在一些实施例中，后面会描述到，这些组件设置在眼膜曲率镜系统中，其中的LED利用所有现有的光学系统，但是LED准直透镜被移除。

图2阐示了非常常用的采用图1中的系统以在视网膜上产生所谓的多焦刺激成像。

在各个实施例中，系统100按照如下运行。计算装置155传送信息给刺激控制器110以设置DMD成像，然后设置LED光源114在特定的时间以特定的强度发射。来自ERG传感器106的电反应被记录下来。计算装置115然后设置下一个DMD成像，重复处理过程。该过程重复多次直至样本集足够大以重构期望的视网膜反应，具有期望的空间分辨率。计算装置155然后相应地处理所有反应，生成视网膜反应值的矩阵。这可以以多种视觉形式例如光强度或颜色在例如计算装置155的显示器上显示。

步骤210，测量患者125的视网膜的反应。在多种实施例中，视网膜的反应可以由测量光学神经的反应而间接测量到。在一些实施例中，这可以通过采用ERG传感器附在患者125的皮肤上以感应由光学神经产生的电脉冲来完成。

在多种实施例中，刺激图像的成像依序投影到视网膜上，可以测量到视网膜对每个成像图像的反应。因此，应该可以理解的是，图2的流程图是试图阐示整个方法，不应该被解释为阐示一系列特殊的事件。因此，步骤205和步骤210表征的事件，以及图2的其它部分，可以经过一段时间后重叠。

步骤215，记录反应。在一些实施例中，通过处理由ERG传感器106产生的电信号，以及将它们存储在与ERG传感器106连接的存储装置上，计算装置155记录下该反应。

步骤220，重构视网膜反应场。在多种实施例中，在为了研究特殊的视网膜时，基于已收集所有样本，完成视网膜反应场的重构。例如，在一些实施例中，计算装置155采用存储在存储装置上的样本重构视网膜反应场。

步骤225，生成视网膜反应值矩阵。在一些实施例中，计算装置155以一种或多种的各种可能的视觉形式显示生成的矩阵。例如，在一些实施例中，计算装置155在显示器上显示矩阵值，以特定位置的光强度表征该反应值。在其它的实施例中，颜色值用于表征反应值。

下面将参考图3描述DMD装置和控制器110的结构和运行。微反射镜组包括本地存储器(未示出)，用于存储每个单独的微反射镜的状态信息。DMD控制器110包括自身的存储器174，用于存储构造每个刺激图像的数据，输入-输出接口170，用于采用一个指令流协议与外部的计算机155(请见图1)通信，以及输出接口162,164,166，用于输出各种控制和时序信号，这一点之后将会详细描述。

现在请参考图3，在示出的例子中，主机PC155发送显示图像信息160到刺激控制器110。该刺激控制器110在它的输入-输出接口中接收和解析接收到的信息，作为图像信息由DMD108显示。因此，控制器110提取该图像显示信息，并按队列输入给先进先出队列176，该先进先出队列176包含在位于控制器110中的本地存储器174中。该控制器还包括刺激接口模块172，该刺激接口模块172输出数据给物理刺激装置，物理刺激装置包括DMD108，发光源114和测量传感器106。该刺激接口连续扫描该先进先出队列176，且当先进先出队列176包含将要被显示的刺激图像时，先进先出队列176将下一个图像从队列176中出队列，并且提取时间168、图像162、光164和触发166信息。

时间信息168定义给定的刺激图像多长时间应该被显示，以微秒或控制器时钟节拍定义。一旦该时间168过去，刺激接口172出队列182，并显示队列176中的下一个图像。

图像信息162包含DMD108中每个微反射镜的所需的状态。图像信息可以以各种不同的形式解码，并且它是刺激接口172解码和解析从PC155接收到的图像，并且考虑到每个单独的微反射镜的像素层次控制，将其转换为DMD108所期望的形式。

光信息164包含光照系统的参数。在例如发光二极管(LED)的情况中，光信息164包括脉冲宽度调制(PWM)和电流设置。刺激接口172解析该系想你，并在刺激图像的存在期间配置发光硬件。

最后，触发信息166包含任一触发指令，从控制器110输出，以通知相连的传感器硬件106何时显示图像因为同步目的已更新。

现在请参考图4，PC155和刺激控制器110之间的指令流是一个灵活的协议，用于传送数据给刺激控制器，以及从刺激控制器发出数据。在目前的实施方式中，PC155采用USB2接口与控制器110通信，这可以在FPGA上实现。指令流采用多种信息以驱动刺激器。这些信息包括重启控制器、加载显示成像、控制光照环境和触发外部装置例如ERG传感器。参考图4，将会按照典型的运行顺序从最起始的开始到在DMD108上显示刺激描述许多这种信息。

PC155软件开始，并发送开启信息给刺激控制器110。控制器110初始化数据结构190，并控制DMD108调节到默认位置(例如关闭状态)。一旦数据加载到DMD寄存器，DMD108重启184，所有反射镜同时移动到它们的新位置。图4示出了内联对象映射188的加载，内联对象映射188存储在DMD控制器110中的存储器174中。对象映射既已加载到DMD控制器110，PC155发送图像信息160给控制器110。从信息中提取图像数据162，以及光164、时间168和触发166特性，它们存储在队列176中，将要按顺序在DMD108上显示。当图像数据存储到队列中，DMD控制器110按顺序162将下一帧182出队列，并加载数据到DMD108中。在现在举例的对象映射中，每个对象映射成像命令包含对应定义在预加载的对象映射(典型地为256个对象)中的每个对象的一比特，且该比特指示该对象是否要被该成像照射。对于比特映射成像，几个比特映射可以首先在FPGA控制器110上存储和编入索引，且比特映射成像指令指示要显示哪一个存储的比特映射成像。成像数据加载到DMD寄存器186。每个反射镜连接一个二进制寄存器，该寄存器确定当反射镜下次重置时反射镜应该位于哪个位置。一旦加载到DMD寄存器，反射镜的重置信号184发送给DMD，所有反射镜同时移动到它们的新位置。在反射镜更新的同时，光照条件164(例如LED电流和PWM设置)也改变，以反射显示图像信息160所期望的特性，同时，触发信号166发送给传感电子装置106。重复PC155发送刺激图像160给DMD控制器110的过程，成像连续加载到队列180。当队列182中的成像可用时，DMD控制器110将成像从队列182中出队列，并加载数据到DMD寄存器162，182。然而，控制器110不会重置DMD微反射镜108，直至成像帧信息160中规定的特定数量的刺激时间已过去168。这确保图像显示USB2信息中规定的非常精确的一段时间，而不会如传统显示控制器那样由帧率来控制。

只要PC155包含用于假定的程序的图像，图4中描述的时序继续。PC155将会产生和发送刺激图像163，该过程相比刺激控制器110使用这些刺激图像要快，这样，具有一个流程控制机制，其中，刺激控制器110通过数据接口发送信息或采用硬件信号以指示队列处于一个上限，因此，确保分配用于队列176的存储器总不会填满。参考图5，描述当从PC155接收到图像信息160时刺激控制器110，或者更具体的是输入-输出接口170，将刺激图像入队列的过程。输入-输出接口170开始于等待新的信息到达USB2接口250。当接收到信息时，基于信息的形式，被恰当地解码和处理。当前的举例示出了处理图像刺激信息形式252的流程。其它信息形式被相似的流程模块254处理，这里未示出。当接收到图像信息160时，首先检测256图像队列176的当前大小。如果队列大小超过上限，流程控制XOFF信息260发送给PC155，以指示不会再按时刺激图像，因为队列176接近饱和。如果队列176不是饱和的，图像被加载到队列180，输入-输出接口170等待下一条信息250。否则，如果队列是饱和的264，将图像简单地丢弃。

与图5中描述的输入-输出接口170的操作循环并列的，图6中描述了刺激接口172的操作循环，在刺激接口172的操作循环中，刺激控制器110，或者更具体的是刺激接口172，从图像队列176读取可用的图像，依序驱动DMD反射镜108到队列176中每个图像指示的状态。如果图像存在于队列270中，下一帧会出队列182。如果在图像出队列后，队列的大小低于上限值274，发送流程控制XON信号给PC155，使之了解现在可接收更多的图像。然后根据一系列的信号指令162，成像被加载到DMD108。如果没有更多的成像位于队列176中，发送默认成像给DMD272，例如可以是所有反射镜设置为关闭状态位置。然后，刺激接口172从前一个刺激图像过去开始等待一个期望的图像显示时间168，以确保每个图像显示图像信息160中指定的准确的时间量。在图像显示时间168过去后，最后控制器110重启DMD108，因此移动反射镜到它们的新的位置184，然而同时改变光照设置164和触发外部的传感器166。

典型安装的对象映射帧指令长度大概为70字节。当6800帧/秒时，则需要500KB/秒的数据流能力。USB2接口在一个名义上的480MB/秒来创建一个并行接口芯片FPGA可以有效地交付大约10MB/秒的数据。因此，帧指令流完全能够以充分的帧速度驱动刺激控制器。

图7以示意图阐示了将图1至图6的刺激控制器整合到眼膜曲率镜。DMD作为一个投影仪，采用马克士威光学镜将刺激投影到主体的视网膜上。投影仪光束从光束分裂器反射进眼睛，查看路径也采用同样的光束分裂器，但是是直接传输。刺激投影仪可以是一个用于正常的眼膜曲率镜的非常灵活的固定目标发生器。

这种整合的优点在于，投影到视网膜上的刺激可以经过眼膜曲率镜中的数字相机形成成像。随着传输和检测能力的减小达到极端，组合设备的波长能力的范围为从360nm到1000nm。这意味着，采用各种波长的可见光和采用NIR光的干预帧，可投影该刺激，以允许视网膜的脉管系统和刺激的同时可视化，因此，允许准确的刺激投影到视网膜上，可进行任一相关的病理功能检测。作为另一种实施方式，考虑到投影，伴随投影的刺激，可接收眼脉络膜成像。经NIR光的经巩膜的照射，可产生脉络膜成像。关于如此操作的方法的详细描述，读者可从国际专利申请WO2011/160238中获取，该申请的整个内容被结合至本文中。图8A阐示了采用绿光将四个圆形刺激的数码相机成像投影到人的视网膜上。图8B阐示了相似的刺激但采用经巩膜的照射使得脉络膜血管可见。

基于光刺激器的DMD集成到两个眼膜曲率镜。一个眼膜曲率镜在光学路径中具有对数码相机的掩饰物，该数码相机用于去除照明的角膜反射，在设计中，该掩饰物通过眼睛的中心发送。该操作方法非常适合于与新的刺激器联合工作，因为DMD投影仪可以设置达到一个最小面积或者角膜的中部，这样，所有光可以进入瞳孔，没有光触及虹膜，甚至对于小的瞳孔来说。这种角膜反射然后掩盖到数码相机上。这种方法允许眼膜曲率镜和光刺激器的默认照射的使用。

光刺激器也被集成到眼膜曲率镜，该眼膜曲率镜在光学路径中不具有对数码相机的掩饰物。在这种情况下，当在视网膜上成像时，交叉极化器被用于去除角膜反射。现在，投影仪可用于合适的马克士威，其焦距位于透镜的中心平面，因为减小角膜面积的要求没有那么严格。在这种情况下，刺激大多数是极化光，结果可与那些采用第一或被掩饰的模型系统获得的结果相比较，其中，该第一或被掩饰的模型系统中，刺激没有被极化。

图7示出了将DMD108的图像刺激聚焦到视网膜121上的可能的实施方式的光学示意图。发光源114设置了合适的透镜190，正好在24°角的位置设置反射镜192，可以将光射向DMD108，发光源114可以包括多种波长的LED。来自处于使用状态的DMD反射镜的光射向投影光学系统104，并从光分裂器196反射出来，其中，处于使用状态的DMD反射镜的光由刺激图像163表征。采用最后的透镜元件194将反射的光聚焦到眼睛透镜122上，并以马克士威的方式射入眼睛。刺激图像163在视网膜121上形成成像，它产生反应210,215，可以被传感器106记录。刺激的一部分光也可以从视网膜组织反射出来，并通过透镜194重新进入视觉系统。该光以与DMD刺激器独立的路径通过光束分裂器196发送，并被观察光学系统198收集，聚焦到照相机199。因此，首先由PC155生成并显示在DMD108上的图像刺激163，被高效地直接投影到视网膜121上，同时被相机199观察到。

可在不脱离本发明的范围的情况在，对上述实施例进行各种修改。因此，系统100的一些实施例也可以包括固定目标135，用于使患者的凝视聚焦在固定目标上。在一些实施例中，固定目标可以是点的形式，例如黑暗背景上的亮点，或者反过来。可选地，在其它的实施例中，固定目标135可以是具有明显的中心的延伸的成像形式，例如交叉。固定目标可以是独立设置的观察屏幕，或者它可以与DMD投影仪集成。在一些实施例中，选择固定目标或它的背景的颜色要确保对ERG过程的尽量少的干扰。

多种实施例也可以包括眼睛监视器140。

在多种实施例中，系统100可以包括计算装置155。在一些实施例中，计算装置155可以是任一合适的计算装置，例如但不限于通用功能的计算机，例如笔记本电脑、台式电脑或平板电脑。在其它实施例中，计算装置155可以是系统100的整体元件。在多种实施例中，例如，计算装置155包括一个或多个处理器、存储器、一个或多个输入装置和一个或多个输出装置，例如，显示器。此外，在一些实施例中，计算装置155连接到传感器106，并处理从传感器接收到的信号。此外，计算装置155可以将处理的信号记录至它的存储器或与它连接的存储介质中。

在一些实施例中，一个或多个装置可用于处理从传感器106接收到的数据，以及一个或多个装置可用于控制系统100的多种元件。在一些实施例中，控制系统100的多种元件的控制器110和存储刺激图像数据的存储器可以是现场可编程门阵列(FPGA)，然而，独立的计算装置用于记录和处理从传感器106接收到的信号。在一些实施例中，FPGA用于精确控制和将多个源的每个反射镜元件照射特性排序，以及提供测量系统的同步触发。

在采用LED的实施例中，典型地，LED具有高斯成形光谱，该光谱的宽度具有大约5％的峰值波长。在一些用于锥状体视网膜调查的实施例中，发光源105包括LED，LED发出的光的光谱范围在例如但不限于520nm到590nm，其中，在590nm，眼睛的适光反应是最大的。在一些用于杆状体视网膜调查的实施例中，发光源105包括LED，LED发出波长范围较短的蓝光，例如但不限于450nm到510nm。在一些实施例中，考虑到要分离视网膜的B锥状体视网膜，采用蓝光。此外，采用蓝光在一些场合具有优势，因为蓝光与许多视网膜双极细胞匹配。可以用于其它形式的调查的其它实施例，采用包括白光LED的发光源105。此外，在一些实施例中，白光用于使视网膜的一部分变白。在进一步的实施例中，可以利用可见光谱中可提供照射的任一发光源105。

在多种实施例中，当光学系统115使照射光束成形时，在曝光期间，LED具有充足的辐射率能够给眼睛发射充足的能量，这样，眼睛在典型的40°的视察角度内被照射到，并穿过一个小的区域例如直径1mm，定位在眼睛透镜上。在多种实施例中，大约数十微焦耳的能量层级是适当的。一些实施例采用合适的商业可用的LED，LED的辐射面积大约1平方毫米，转换后具有0.2瓦特/安培的反应。这种LED在类似朗伯空间分布中发射，且应当与强有力的聚光透镜同时使用。一些LED与浸入式透镜共同制作以提高效率。

在多种实施例中，系统100克服了现有技术的许多缺陷。

例如，在ERG系统100的一些实施例中，为视网膜的刺激，对发光源102的光谱进行优化。这与一些已有系统发射的光相反，例如，那些利用CRT或LCD显示作为发光源的系统，因此，那些系统的光谱是为显示目的优化，而不是刺激视网膜。

在系统100的多种实施例中，光脉冲能量是准确可知的，且是与瞳孔大小无关的。此外，在一些实施例中，系统100包括眼膜曲率镜，其中，眼睛紧紧地与照射透镜壳贴近，因此，使眼睛不接触到环境光，因此，使本方法对环境光的干扰相对不敏感，因而不需要昏暗的空间。

这与一些已有的系统发射的光相反，例如那些利用CRT或LCD显示作为发光源的系统，那些系统没有考虑到患者个体的瞳孔的各种反应。换句话说，已有系统没有考虑这些因素：在相同的光照条件下，不同的人们具有不同的瞳孔大小。因此，在已有的系统中，到达瞳孔的光能是不可知的，且随不同的患者而变化。

在系统100的一些实施例中，光脉冲能量足以生成高质量的成像。具体地，在多种实施例中，前面描述到，到达瞳孔的光能可以被准确地控制。此外，在多种实施例中，系统100能够以非常高的能量照射视网膜，仅受患者舒适度和安全需求的限制。

相反，在已有的系统中，到达视网膜的光不能被准确地控制，因此，到达视网膜的光能不总是足以能够生成高质量的成像。

在系统100的多种实施例中，照射装置的动态反应是可以快速和良好的控制的。具体地，在多种实施例中，可采用非常高的潜在的帧速率。在一些实施例中，帧之间的变化常在一毫秒左右。

此外，在评估系统的一些实施例中，可以同时控制所有照射像素，可以得到一个全局的快门效果，而不是波动的快门效果。

进一步地，在系统100的多种实施例中，在切换期间，发光源可以完全灭掉，这样可以防止任何光短暂地照射视网膜的其它部分。

相反地，在已知的系统中，采用的发光源，例如CRT和LCD显示器，具有少于ERG应用所需的反应时间，且它们不能如发光源105一样被控制。

总的来说，以上描述的系统100的多个实施例的特点应该与采用阴极射线管(CRTs)或LCD显示屏的已有系统进行比较。这些相对慢，生成低等级的刺激，易受环境光干扰，呈现波动的快门形式成像，总体上不能提供宽光谱范围，在不产生非所需的光的情况下不能进行帧切换。总的来说，现有的方法都降低了ERG/VEP测量质量，带来成像问题。

另一个已知系统的例子在投影模式采用DLP或LCD，直接从商用视频投影仪改装。然而这些装置能产生为观察目的的高质量的成像，它们引入了一系列无形的工件，降低ERF/VEP的使用。采用投影空间光调节器的需求是具有自定义的驱动/控制器，该驱动/控制器具有对每个像素的时间控制。

如上面所提及的，系统100的一些实施例也包括眼睛监视器140、红外源145和光合束器150。在一些实施例中，眼睛监视器140包括眼膜曲率镜。通过采用与眼膜曲率镜通常相关的特性，系统100的一些实施例考虑对已知系统的进一步改进。具体地，在系统100的一些实施例中，通过采用红外源145，视网膜同时被光谱的红外域照射，且采用眼睛监视器140观察它的成像，在一些实施例中是眼膜曲率镜。

在多个实施例中，投影在视网膜上的成像可以直接通过眼膜曲率镜观察到，因此可以调节到合适的焦距。进一步地，在一些实施例中，视网膜也可以几乎被红外光照射，该红外光可用于观察脉管系统和评估灌注对可见刺激的反应。在一些这样的实施例中，红外光可以在时间上与可见光交错。

在多个实施例中，采用合适的光合束器120将红外源145的红外照射路径与发光源105的照射路径合并。在一些实施例中，光合束器120可以是，例如名义上50/50的光束分裂器，或者采用不同的比例例如70/30的光束分裂器，或者具有用于增强例如在可见光区域的一个波长上的传输、然而增强例如红外光区域的不同波长上的反射的二色性特性的光束分裂器。眼膜曲率镜成像示出了视网膜血管配置和DMD投影图像，使得图像可以准确地投影到视网膜上。这解决了已知系统的另一个缺陷，即编码图像的视网膜位置不能准确获知。

此外，多个实施例中的系统100包括眼睛监视器140，该眼睛监视器140用于监视眼睛120的稳定性，这样如果眼睛视觉轴移动了，可以暂停或放弃数据采集，这发生在例如患者125视线偏离了固定目标135。在多个实施例中，眼睛监视器140包括眼膜曲率镜。在其它实施例中，眼睛监视器140是一种眼睛跟踪器，以独立的离轴红外照射运行。在一些这样的实施例中，红外源145通过DMD110而不是通过关合束器150投影红外光。因此，在一些这样的实施例中，红外光不用于独立的光分裂器路径上的填充。

在多个实施例中，这里描述的系统和方法提供在视网膜上成像的非常全面、精确的修饰和控制。

例如，多个实施例的系统100使得可以进行不同光谱源的整合，包括相对窄带的LED或宽带的白色(基于磷)的LED，以及红外LED或激光源。

此外，一些实施例的系统100通过采用对LED或半导体激光源的驱动电流幅度和脉冲占空比中的一个或两个的控制，例如脉冲宽度调制的运用，可以对光强度(光亮度)进行任意个体或集体设置。

此外，一些实施例的系统100可以使任意时间的设置可以运用到集体的或个体的源。因此，连续帧的持续期间可以变化，且不同的时间模式可以运用到不同的源。这些模式通常是脉冲(开/关)形式，切换时间是非常快的，通常是一毫秒。进一步地，照射图像的时间变化不取决于源装置或图像内的空间位置。它们能够完全同时发生以同时运行或以预设的延迟独立运行。

在先前的描述中，为解释的目的，描述了许多细节以提供对实施例的一个完整的理解。然而，明显地，对于本领域技术人员，这些具体的细节是不需要的。在其它情况下，众所周知的电气结构和电路以框图的形式示出，以使理解更清晰。例如，关于这里描述的实施例是以软件程序、硬件电路、固件或它们的结合实现，没有提供具体的细节。

揭示的实施例的一些方面可以作为计算机程序产品存储在机器可读介质(也指计算机可读介质、处理器可读介质，或具有计算机可读程序编码的计算机可用介质)中。该机器可读介质可以是任意合适的有形的、非暂时性的介质，包括磁性、光学或电气存储介质，包括软磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、存储装置(易挥发的或不易挥发的)、或相似的存储机制。机器可读介质可以包含各种指令、编码序列、配置信息、或其它数据，当运行它们时，可使处理器根据揭示的实施例中的方法的步骤执行。那些本领域普通技术人员应该可以理解的是，需要执行描述的实施方式的其它指令和操作也能够存储在机器可读介质上。存储在机器可读介质上的指令可以由处理器或者其他合适的处理装置运行，且能够与电路相互作用以执行所描述的任务。

控制器110是系统的中心，非常准确地控制所有关键时序，管理照射，并发送所有所需的触发以记录主体的反应。

DMD具有存储器，每个反射镜的下一个所需状态由并联的存储器加载，该状态由控制器110更新。然后，一个整体的重启同时将所有反射镜的状态切换至一个新的状态。所有反射镜的变化在大约1毫秒内完成。这使得DMD装置成为理想的光刺激器，因为像素或行更新之间没有等到时间，整个刺激场同时改变。在选择DMD的第一实施方式中，整个存储器可以在140毫秒内加载完成。加上整体切换前后的一些调整时间，这意味着可达到最大6800帧每秒的帧速率。

刺激控制器由主计算机通过专用路径编程控制，可加载多种程序。也有额外的独立路径加载来自主计算机的控制流到刺激控制器。然后，刺激控制器可以基于硬件触发或切换或数据接口的命令交付执行大量不同的功能。

新控制器可以处理大量图像形式：

·比特映射图像，即发送一比特以表示每个反射镜的所需状态。大量这种比特映射可以加载到FPGA，然后根据帧指令显示。比特映射图像还可以压缩以达到更高的帧速率。

·内部生成的图形图像，其中，FPGA根据从主计算机加载的程序生成图像流。

·向量图形图像，其中，原始的几何形状例如模型、线条和多边形发送到FPGA，并解析和显示为像素数据。

·“对象映射”的图像。在这种情况下，对象映射预加载到FPGA，然后，发送一系列的帧指令以产生显示。对象映射包括每像素一个字节(或两个字节)，指示图像或图像组所属的像素。然后，对于每个帧，每个可能的对象用单个比特指示每个帧是否显示。该方法考虑进行极端压缩的数据流来驱动刺激控制器，并可以以非常高的帧速率产生图形图像的连续显示，而命令接口以适中的数据速率。

照射

照射与图像生成相分离带来许多优势。DMD可以以至少50％的效率从360nm到1000nm发射(通过防护玻璃罩)和反射(从反射镜)光。这允许以非常大范围的波长用作刺激或者用作观察波长(在眼膜曲率镜中)。假设由刺激控制器对照射进行全面控制，光源例如LED可以由多种电流驱动，以不同的PWM(脉宽调制)周期，或更短的发光脉冲。考虑到马克士威投影系统的效率，可以产生更明亮的刺激，从患者看来相当于成千上万根蜡烛/每平米在一米的距离外显示。

这里揭示的多个实施例解决了现有技术的多种局限性。与一些已知的系统相反，这里描述的多个实施例直接将刺激图像投影到视网膜上，而不是由患者通过中间屏幕观察。在一些实施例中，投影设置可与眼睛监视器结合，该眼睛监视器可以连续监视患者的固定点或被用来移动图像，保持患者固定点的固定目标，或者识别和丢弃患者固定点偏离目标期间捕捉到的刺激图像数据。

两个光学系统的集成是眼膜曲率镜运行的根本，其中，一个光学系统投影光到视网膜上，一个光学系统捕捉视网膜的图像。基于已进行的揭示，本领域技术人员可以理解，这种设计使得其自身可以适用于视网膜上的图像投影，以及视网膜图像的收集，和采用前反射的眼睛跟踪器的引入。

在视网膜上投影通常采用马克士威照射装置，其中，与投影的图像上的点相关的每个射线穿过接近眼睛透镜的中心，且连接眼睛透镜的中心的光轴与视网膜的中央凹的中心具有一个夹角。当光束穿过透镜时，所有的投影光束聚合到一个最小的区域，且当光束穿过邻近的虹膜时，光束变得稍微大一些。整个光束由视网膜捕捉到，与瞳孔大小无关。这使得可以准确获知投影能量，且除受限于患者的安全和舒适度外，可以采用更高的能量。

这里揭示的多个实施例利用了采用微电子机械系统(MEMS)技术的显示器。在一些这样的实施例中，可以控制非常小的反射镜阵列，以使每个反射镜可以使光朝两个方向中的任一个方向偏离，通常是正负24°。(具有第三位置，其中，电压为零，偏离度为零。)该阵列设置在投影仪的成像平面，以使一个方向对应投影图像的输出，而另一个方向则不对应。该阵列装置称为数字微反射镜装置(DMD)，常用于数字光投影仪(DLP)内。DLP用于电影院，DLP的微型装置应用于例如移动电话和平板电脑等装置。

DMD常用作二进制空间光调制器(SLM)，SLM的工作几乎与源光的光谱无关。因此，这里描述的多个实施例可以利用非常宽范围的光源，这可以用于优化ERG。例如，在多个实施例中，DMD可以以几乎任一波长或激光、发光二极管(LED)或白炽灯源在可见光、红外和紫外光光谱区域的波长的结合被利用。

DMD在少于1毫秒内切换的能力允许ERG反应受限于生理现象，而不决定于或受光源的影响。

从前面的描述中可以理解的是，根据本发明多个实施例的光刺激器应该考虑以下一个或多个特征：

·可变化的显示时间，即没有固定的帧速率，这仅是来自计算机显示和视频领域的工件。

·具有同时的像素更新，即所有像素同时切换到下一个帧

〃直接可控的，即时序上完全确定的

·选择刺激的光谱上允许大的弹性。这会理想地考虑到来自UV(峰值灵敏度为360nm)所有路径到NIR的刺激(考虑人类和动物上没有干扰的测量)

·对显示的刺激能够非常快的变化。这考虑大量待显示的刺激，每个刺激具有其自身特点的闪动频率

·考虑真正的脉冲刺激的采用，刺激短至毫秒

·考虑发光度的宽范围(理想地，达到千百万烛光/每平米)

·考虑视网膜上的可重复的和确定的照射刺激。

·能够集成到眼膜曲率镜以考虑观察视网膜上的图像刺激的准确的定位。

·考虑在麻醉的动物上高效的刺激定位

·考虑以现代相机速度即大于500帧每秒、在视网膜上的固定位置动态的刺激定位有充足的反应。

·允许采用极化或没有极化的光。

本发明的范围不限于前面描述的具体实施例，但可以包括以下列出的特征的各种结合：

在一些实施例中，传感器是视网膜电流图(ERG)传感器。

在一些实施例中，传感器是视觉诱发电位(VEP)传感器。

在一些实施例中，光学系统投影成像图像到眼睛上，以使投影到眼睛的视网膜上的编码成像图像的视网膜成像能量与患者的瞳孔大小无关。

在一些实施例中，系统进一步包括提供患者凝视的目标的固定目标。

在一些实施例中，第一发光源包括发光二极管(LED)。在多个实施例中，LED发出光谱范围大约为520nm至590nm的光。

在一些实施例中，处理器连接发光源，其中，处理器进一步用于控制该发光源。

在一些实施例中，系统进一步包括存储介质。在多个实施例中，处理器用于存储处理的电信号到存储介质上。

在一些实施例中，处理器进一步用于基于处理的电信号确定视网膜反应场。

在一些实施例中，处理器进一步用于基于处理的电信号视网膜反应值矩阵。

在一些实施例中，系统进一步包括显示器，且至少一个处理器用于显示矩阵到显示器上。

在一些实施例中，系统进一步包括监视眼睛稳定性的眼睛监视器。

在一些实施例中，至少一个处理器进一步用于丢弃基于眼睛的稳定性由传感器生成的信号。

在一些实施例中，眼睛监视器包括眼膜曲率镜。

在一些实施例中，眼睛监视器包括眼睛跟踪器。

在一些实施例中，系统进一步包括红外源。在一些实施例中，红外源的照射路径与发光源的照射路径结合。

在一些实施例中，系统进一步包括光合束器。在一些实施例中，光合束器包括光束分裂器。

在进一步的实施例中，提供一种策略患者的视网膜对光的反应的方法，该方法包括：投影图像到视网膜上；测量视网膜的反应。

在一些实施例中，投影到眼睛的视网膜上图像的视网膜图像成像能量是与患者的瞳孔大小无关的。

在一些实施例中，测量视网膜的反应包括测量光神经的反应和基于光神经的反应确定视网膜的反应。

在一些实施例中，测量视网膜的反应包括感应视觉诱发电位(VEP)，VEP是通过光神经传输的电反应。在一些实施例中，采用VEP传感器获得感应。

在一些实施例中，图像采用光谱范围为520nm至590nm的光投影。

在一些实施例中，采用发光二极管投影图像。

在一些实施例中，该方法进一步包括生成投影到视网膜上的编码成像图像。

在一些实施例中，该方法进一步包括为依序投影图像到视网膜上生成多个编码成像图像。

在一些实施例中，该方法进一步包括测量视网膜对顺序图像的反应。

在一些实施例中，该方法进一步包括记录视网膜对每个顺序图像的反应。

在一些实施例中，该方法进一步包括基于视网膜对顺序图像的反应，重构视网膜反应场。

在一些实施例中，该方法进一步包括生成视网膜反应值矩阵。

在一些实施例中，该方法进一步包括显示该视网膜反应值矩阵。

在一些实施例中，该方法进一步包括监视眼睛的稳定性。

在一些实施例中，该方法进一步包括基于眼睛的稳定性忽略视网膜的反应。

工业应用

根据本发明的多个实施例的光刺激器可以用于标准多焦ERG、焦距ERG、PERG和VEP设备，但是也可用于新的刺激模式，该新的刺激模式具有现在可用的非常高的帧速率、快速而全局的帧切换、光谱可选和高发光度。可用的灵活的驱动考虑自定义图像的简易设计，该自定义图像可以通过匹配图像到电位视觉迟钝区为每个患者映射出来。我们已设计并编写运行在主计算机上的软件，但允许用户以交互式形式设计自定义刺激。主体的视网膜的数字图像可以被显示，且用户可以生成、移动、调整大小、构建组以及作为一个组移动视网膜图像的刺激。表示这些图像的目标映射可以通过数据接口上载至刺激控制器，然后运行诊断测试。非常高的帧速率的一个具体的能力是多个目标中的每一个可以具有自身的闪光速度。也就是，每个目标进行开关切换具有自身特点的速率，但是所有刺激同时激活，ERG设备收集所有反应的总和。因为DMD可以每150毫秒改变帧，每个目标可以具有自身的闪光速率，仅+/-75毫秒的变动。这种设备在CRT或LCD上是不可能的，然而，构建自定义的LED阵列以利用这种闪光测量[Linderberg]。可以采用简单的傅里叶转换或循环求和的方法提取该数据。可以采用在9、10、11和12Hz闪光的四个刺激实施实施例的测试，得到满意的结果。

光刺激器的新的能力允许对常用的诊断方法例如微视野检查作出延伸。第一方面是可得到比LCD屏幕生成的刺激(LCD常用于该应用)更明亮的刺激。当以弱视线检查患者时，这一点更加重要。第二方面是采用新的光刺激器的动态跟踪微视野检查和具有快速数码相机的成像眼膜曲率镜。快速相机能够产生视网膜或脉络膜图像流，该图像流可以用于生成登记信息。该登记信息可用于重新定位微视野检查目标到期望的位置，以使微视野检查测量可以以弱能力或者不固定能力在主体上实施。后一种情况是非常重要的，在那种采用试验药物用于测试视网膜条件的早期临床试验中，常以非常少的保留视线在患者上实施。光刺激器在重新定位快速相机上如此快速(～150毫秒)，处理成像以生成登记信息是在速率限制步骤。然而，具有超过100帧/秒的快速、敏感的相机正变得很普遍，仅适用部分成像(感兴趣的区域)就能提高速率至1000帧/秒，并仍输出登记信息。

快速更新的新的光学刺激目标可以以穿过患者的视觉区域的多个速度非常顺畅地被移动。这开启了开发中心凹周围和中心凹的快速瞬变现象的检测的新的可能性。

新的光学刺激器的进一步使用包括通过安装在具有快速相机的成像眼膜曲率镜中的光刺激器，将当前的文本加入到主体中。这实际上允许用户查看主体阅读文本的视网膜上的较优位置。这种能力可以允许开发为每个患者开发的订制的文本大小和布局。考虑破坏视网膜的一些区域的AMD(老年性黄斑变性)的逐渐普遍具有非常大的意义。

虽然详细描述和阐示了本发明的实施例，很清楚地理解仅仅是阐示和举例的方式，而不是限制的方式，本发明的范围仅受附上的权利要求的限制。

引用

非专利文献

Packer:O.Packer et al.:Vision Research41(2001)427-439

Kuchenbecker:Journal of Vision,2009年12月31日,vol.9no.14第43篇

Lindenberg:Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol.2003年6月；241(6):505-10.

Claims (20)

1.一种用于评估主体眼睛视网膜对光反应的系统，所述系统包括:

至少一具有微反射镜的数字微反射镜装置(108)；

控制器(110)，用于控制所述数字微反射镜装置(108)调节微反射

镜以形成刺激图案；光输入方式(100)，用于引导光给数字微反射

镜装置(108)；

第一光学系统(104)，放置并设置以用于接收形成图案的微反射镜反射的光，并将所述反射光投射到所述主体(125)的眼睛(120)上，以将刺激图案反映在视网膜上形成刺激图像；

传感单元(106)，用于提供表示由所述刺激图像引起的视网膜的反应输出信号；以及

至少一处理器(155)，用于处理与所述刺激图案相关的输出信号，以使能评估所述视网膜的功能。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括存储多组数据的存储器，每组数据构成多个所述刺激图案的一个，每组数据与各自的图案标识相关联，以及接口，用于有选择地接收标识，该标识可用于选择应用到所述数字微反射镜装置的刺激图像。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述存储器存储预定数量的图案数据组，以及所述控制器用于控制所述存储器丢弃已经应用到所述数字微反射镜装置的图案数据组，以提供接收新的图案数据组的容量。

4.如权利要求2-3任意一项所述的系统，其中，所述控制器可运行以在所述存储器中累积设定数量的刺激图案的数据组，并当累积到所述设定数量时，基本同时应用所述累积的存储的数据组到所述数字微反射镜装置。

5.如权利要求4所述的系统，其中，基本在应用所述设定数量的存储图案到所述数字微反射镜装置的同时，所述控制器运行输出触发信号，所述触发信号用于一个或多个外部装置的同步。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器用于输出控制信号以控制光输入方式。

7.如权利要求2所述的系统，进一步包括计算装置，所述计算装置与所述控制器通信，传输用于存储的所述数据和用于后续选择图案数据的所述标识。

8.如权利要求1所述的系统，进一步包括第二光学系统，用于捕捉经过视网膜浮现在瞳孔的光，并结合所述捕捉到的经过视网膜浮现在瞳孔的光和所述刺激图案成像，以显示重叠的所述视网膜的眼底图像和刺激图像。

9.如权利要求8所述的系统，进一步包括从后面照射所述视网膜的照明装置，所述眼底图像包括从所述视网膜反射的光和由所述视网膜传送的光。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述传感单元为视网膜电流图(ERG)传感器或视觉诱发电位(VEP)传感器。

11.如权利要求1所述的系统，其中，所述光输入方式是发光二极管，所述发光二极管发出光谱范围基本在与人类视觉反应相对应的光谱范围。

12.如权利要求1所述的系统，其中，光输入方式包括用于合并红外光源的照明路径和第二个光源的照明路径的光合束器。

13.一种用于评估主体眼睛视网膜的光功能性的方法，包括:

利用控制器调节数字微反射镜装置(108)的微反射镜以形成刺激图

案；

引导光给数字微反射镜装置(108)；

利用光学系统(104)接收形成图案的微反射镜反射的光，并将所述反射光引导到所述主体(125)的眼睛(120)上，以将刺激图案反映在视网膜上形成刺激图像；以及

利用传感单元(106)提供输出信号以表示由所述刺激图像引起的所述主体的视网膜的反应。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括在所述控制器的存储单元中存储数据组，每组数据生成多个所述刺激图案的一个，每组数据与各自的图像标识相关联，以及有选择地提供标识给所述控制器，以选择应用到所述数字微反射镜装置的刺激图案。

15.如权利要求13或14所述的方法，进一步包括:捕捉经过视网膜浮现在瞳孔的光，并结合所述捕捉到的经过视网膜浮现在瞳孔的光和所述刺激图案，以显示重叠的所述视网膜的眼底图像和刺激图像。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括:应用光到所述视网膜的后面，由从所述视网膜反射的光和由所述视网膜传送的光形成眼底图像。

17.如权利要求16所述的方法，其中，测量视网膜的反应包括测量光神经的反应并根据光神经的反应决定视网膜的反应。

18.如权利要求17所述的方法，其中，测量视网膜的反应包括使用视网膜电流图(ERG)感知视觉诱发电位(VEP)或电神经脉冲。

19.如权利要求13所述的方法，进一步包括使用光合束器合并红外光源的照明路径和第二个光源的照明路径。

20.一种用于提供光对主体眼睛视网膜进行刺激的光刺激器，包括:

数字微反射镜装置(108)，包括一组微反射镜；

控制器(110)，用于控制数字微反射镜装置(108)调节微反射镜组以形成刺激图案，所述控制器包括存储多组数据的存储器，每组数据用于产生多个所述刺激图案的一个，每组数据与各自的图案标识相关联，以及有选择地接收图案标识用于选择图案应用到所述数字微反射镜装置的接口；以及光输入方式(100)，用于引导光给数字微反射镜装置(108)；以及

光刺激器安排为以使从形成图案的微反射镜反射的光可以由并列的投影光学系统(104)引导给眼睛，以在主体(125)的眼睛(120)的视网膜上形成与刺激图案对应的图像。