CN104640497A

CN104640497A - 扫描激光检眼镜中的改进或有关扫描激光检眼镜的改进

Info

Publication number: CN104640497A
Application number: CN201380047685.9A
Authority: CN
Inventors: 威廉·布朗; 迈克·威廉姆斯; 安东尼·科克伦; 德里克·斯万
Original assignee: Optos PLC
Current assignee: Optos PLC
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2033-10-01
Also published as: GB201217538D0; US9924862B2; KR102165689B1; BR112015005035A2; US20150216408A1; DK2903498T3; AU2013326300A1; WO2014053824A1; JP6294328B2; CA2881936A1; ES2843053T3; JP2015534482A; KR20150063377A; CN104640497B; EP2903498B1; CA2881936C; EP2903498A1; JP6541243B2; JP2018108400A; AU2013326300B2

Abstract

一种用于成像眼睛的视网膜的扫描激光检眼镜(SLO)包括准直光源(12)，扫描装置(14、16、1328、1319)，扫描传送装置(20)和检测器(1310)。该扫描传送装置具有第一焦点(16)和第二焦点(24)，明点源被设置在第一焦点，而眼睛(524、1324)可以被置于第二焦点。该扫描传送装置将来自明点源的二维准直光扫描传送至眼睛中。光学相干断层扫描(OCT)系统(900)与SLO结合，OCT系统提供OCT基准光束和采样光束。OCT采样光束(902)沿与SLO准直光通过扫描传送装置相同的光通路传播。像差补偿器(1204、1316)，该像差补偿器根据扫描角自动补偿由所述扫描元件和扫描传送装置引入的系统的波前像差和/或变化。

Description

扫描激光检眼镜中的改进或有关扫描激光检眼镜的改进

本发明涉及扫描激光检眼镜(SLO)或有关扫描激光检眼镜的改进，并且具体涉及扫描激光检眼镜的宽视场结构视网膜成像性能的引入。

使用光学相干断层扫描(OCT)对受试者的视网膜结构成像是众所周知的。OCT是一种干涉量度技术，其中，照明光源被引向受试者的视网膜并且反射光束或采样臂与受控的基准臂中的光组合，并且组合光束的干涉性能被用于确定和显示被成像视网膜的结构。

使用扫描激光检眼镜(SLO)对受试者的视网膜成像以获得多个波长的视网膜的图像是众所周知的，其中，特定波长表示视网膜的特定层。

最近一段时间，宽视场SLO已变得可用。在这些装置中，来自发光器的光以光栅的方式被扫描并被多个光学元件中的一个光学元件传送以在受试者视网膜上产生一维准直光。

宽视场SLO的一个实施例使用包括两个焦点(例如，椭球面镜)的光学元件以产生在视网膜上扫描的一维准直光，使得被扫描照明在眼睛的光瞳呈现为视在扫描光源。

宽视场SLO的替代实施例可以使用折射光学元件以生成关于受试者光瞳的广角视场或扩大常规SLO的视场。

用集成OCT系统提供标准窄视场SLO是已知的。经由SLO光学装置的共焦眼底图像和经由OCT光学装置的断层图像的同时测量提供更多信息可从单一程序收集的操作和工具的效率。

不过，还没有实现OCT成像系统在宽视场成像系统或宽视场SLO内的成功结合。这是因为在光学系统中的光学像差和相位效应以及受试者眼睛在宽视场系统中招致的生理与光学特性的偏差影响采样光束与基准光束的收集和复合，扰乱干涉数据集并因此扰乱受试者视网膜的结构信息。结果，支持这种形态的诊断应用所需的数据完整性和图像质量受影响。

需要进行改进，从而能以实用的方式将OCT系统集成到宽视场SLO内，以便能获得有关受试者视网膜任何部分的结构信息以补充和支持来自宽视场眼底图像的信息。

根据本公开的第一方面，其提供用于扫描眼睛的视网膜的扫描检眼镜，该扫描检眼镜包括：准直光源和扫描装置，准直光源和扫描装置一起提供来自明点源的二维准直光扫描；以及扫描传送装置，其包括第一焦点和第二焦点，明点源在第一焦点提供，以及眼睛可以被置于第二焦点，使得该扫描传送装置将来自明点源的二维准直光扫描传送到眼睛中；光学相干断层扫描(OCT)系统，其包括辐射源和光学系统，所述辐射源和光学系统一起提供OCT基准光束和采样光束，且采样光束沿由SLO准直光源发出并通过扫描传送装置传播的光的同一光通路的至少一部分传播，以及像差补偿器，其确保OCT基准光束和采样光束的完整性(integrity)。

“确保OCT基准光束和采样光束的完整性”，指的是最佳视网膜采样以及采样光束和基准光束的成功复合所需的条件得以保持。在具体实施例中，像差补偿器(其可以是元件的组合)根据扫描角补偿由扫描元件和扫描传送装置引入的波前像差和变化。

需要指出的是，自适应光学装置在视网膜成像应用中的用途在先前已被提出，例如，由Mujat等人在2010年5月24日的《光学快报》的第18(11)l卷的第11607-11621页的“高分辨率多峰临床眼科成像系统”(“Highresolution multimodal clinical ophthalmic imaging system”,Optics Express2010 May 24l 18(11)l 11607-11621)中提出。不过，在这些已知示例中的自适应光学装置仅被设计为检测和校正眼像差，该眼像差是在受试者眼睛内引起的像差。该系统未以自动、高性价比的方式解决由光学系统的元件引入的波前像差或变化的问题。作为扫描角函数的这些固定和系统的这些像差既妨碍OCT信号的有效采样又妨碍该OCT信号的后续收集。通过提供新颖的像差补偿器，本发明能使自动、高分辨率的OCT与宽视场SLO以之前设计未实现的方式结合。而且，在SLO和OCT中的常规自适应光学装置方法依赖哈特曼夏克波前传感器布置，或类似地，以闭环控制检测和校正像差。这对于实施本发明是昂贵和没有必要的，因为系统像差的校正可被设计为与扫描操作同步并被置入扫描操作中。

可选地，像差补偿器包括波前编码工具，其用于改变由OCT照明源发出的照明波前，以根据扫描角补偿由扫描元件和扫描传送装置引入的波前像差和变化。

可选地，该波前编码工具包括用于改变入射光束的空间特性和/或入射光束波前的形式的装置，使得在通过扫描中继和扫描传送装置传播后在视网膜表面上的输入OCT信号的空间范围最小化。

可选地，波前编码工具包括可变放大级，其优化扫描场中任何点的光束直径。

可选地，波前编码工具包括可变焦点元件。

可选地，波前编码工具包括由液体透镜、自适应透镜、空间光调制器、可变位置透镜或透镜系统、自适应光学系统组成的组中的至少一种。

可选地，像差补偿器包括一种工具，其用于改变OCT基准臂的光通路长度，使得采样通路长度和基准通路长度在整个所述扫描(例如，在视网膜扫描的全部范围内)保持匹配。

可选地，用于改变OCT基准臂的光通路长度的工具包括机动线性平移台，光通路长度可藉此增加或减少，以在整个所述扫描匹配采样臂通路长度。

可选地，用于改变OCT基准臂的光通路长度的装置包括一系列旋转光学元件，其提供可调整的通路长度控制，使得光通路长度被增加或减少，以在整个所述扫描匹配采样臂通路长度。

可选地，用于改变OCT基准臂的光通路长度的工具包括不同通路长度的一系列固定通路，该一系列固定通路可以被选择性启用以匹配输入采样通路长度。

可选地，用于改变OCT基准臂的光通路长度的工具包括反馈机构，以便通路长度在扫描期间可自动改变，以补偿在整个扫描物体上的通路长度变化。

可选地，用于改变OCT基准臂的光通路长度的工具包括在扫描期间在每一采样之间以离散步进自动改变通路长度的工具。

可选地，像差补偿器包括可变相位延迟级，使得信号和基准光束的偏振状态在整个所述扫描保持匹配。

可选地，相位延迟级被设置在OCT基准臂中。

可选地，相位延迟级包括下列项中的一种：波片；一系列波片；索累-巴比涅型补偿器；应力引起的双折射控制器。

还应当理解，如上所述由扫描传送装置提供的两个焦点既可由基于反射光学元件(例如，椭球面镜)的系统实现又可由基于折射光学元件(例如，透镜系统)的系统实现。实际上，扫描传送装置也可以包括具有反射光学元件和折射光学元件的混合的混合系统。

可选地，扫描传送装置包括非球面镜、椭球面镜、一对抛物线反射镜或一对抛物面反射镜。例如，椭球面镜允许超宽视场扫描，但是在极端扫描角引入像差，这将阻止来自视网膜周边区域的OCT图像的采集。

可选地，扫描检眼镜还包括扫描中继装置以及其中，准直光源、扫描装置和扫描中继装置结合以提供来自明点源的二维准直光扫描。

可选地，扫描中继装置包括两个焦点，并且扫描中继装置的一个焦点与扫描传送装置的一个焦点重合。

可选地，扫描中继装置包括椭圆形反射镜、非球面镜、以及椭球面镜，一对抛物线反射镜或一对抛物面反射镜。

可选地，扫描传送装置包括一个或多个折射光学元件，其中，扫描装置的扫描角被折射光学元件改变，并且受试者的眼睛可以被置于折射光学元件的焦点。

可选地，一个或多个折射光学元件包括透镜或透镜系统。

可选地，扫描装置包括第一扫描元件和第二扫描元件。

可选地，第二扫描元件的旋转轴基本平行或垂直于扫描传送装置的两个焦点的连线。

可选地，第一扫描元件的旋转轴基本平行或垂直于扫描传送装置的两个焦点的连线。

可选地，在提供来自明点源的二维准直光扫描时，扫描中继装置产生垂直扫描分量，并且扫描传送装置的两个焦点的连线或基本位于由扫描中继装置产生的垂直扫描分量定义的平面上或基本位于垂直于由扫描中继装置产生的垂直扫描分量定义的平面的平面上。

可选地，扫描检眼镜还包括光检测装置，其用于检测从视网膜反射的光，以产生视网膜的被扫描区域的图像。

可选地，OCT辐射源被设置在第一扫描元件之前的沿着光通路的位置。

可选地，OCT辐射源被设置在第一扫描元件之后且在第二扫描元件之前的沿着光通路的位置。

可选地，OCT辐射源经由独立输入通路设置并以相对于SLO光束的任意角度经由扫描传送装置导向视网膜。

根据本公开的第二方面，提供了扫描眼睛的视网膜的方法，该方法包括下列步骤：提供准直光源和扫描装置，准直光源和扫描装置一起提供来自明点源的二维准直光扫描；提供扫描传送装置，扫描传送装置包括第一焦点和第二焦点，明点源在第一焦点提供，以及眼睛可以置于第二焦点，并且其中，该扫描传送装置将来自明点源的二维准直光扫描传送到眼睛中；提供光学相干断层扫描(OCT)系统，OCT系统包括辐射源和光学系统，辐射源和光学系统一起提供OCT基准光束和采样光束，采样光束沿由SLO准直光源发出并通过扫描传送装置传播的光的同一光通路的至少一部分传播，以及补偿像差以确保OCT基准光束和采样光束的完整性。

可选地，补偿像差的步骤包括改变由OCT照明源发出的照明波前，根据扫描角来补偿由扫描元件和扫描传送装置引入的像差和放大率变化。

可选地，补偿像差的步骤包括改变OCT基准臂的光通路长度，使得采样通路长度和基准通路长度在视网膜扫描的全部范围内保持匹配。

可选地，补偿像差的步骤包括控制OCT照明的相位，使得信号和基准光束的偏振状态在扫描的全部范围内保持匹配。

上面提到的第一方面的各个特征的每个特征也会引起根据本公开的方法的对应方面，包括例如但不限于提供和/或使用提到的各个设备的步骤。

附图说明

参照附图，仅以示例方式来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是示出根据本公开的扫描激光检眼镜(SLO)的光学原理图，其提供用于将二维准直光扫描传送到受试者的眼睛中的扫描传送装置；

图2是示出根据本公开的替代实施例的SLO的光学原理图，其包括第一和第二扫描元件、扫描中继装置和扫描传送装置；

图3示出窄视场结合SLO和光学相干断层扫描OCT的系统；

图4示出结合SLO和OCT的宽视场成像系统的实施例，其中，OCT光源和SLO光源在光通路中的第一扫描元件之前结合；

图5示出结合SLO和OCT的宽视场成像系统的实施例，其中，OCT光源和SLO光源在沿光通路的第一扫描元件之后但是在扫描补偿器和第二扫描元件之前结合；

图6示出结合SLO和OCT的宽视场成像系统的实施例，其中，OCT光源经由与SLO光源分离的输入通路提供；

图7示出照明控制的一个方面，其示出可用于像差补偿的可调透镜；以及

图8示出用于如图4、图5和图6所示的SLO光学系统和OCT光学系统的合适布局的示例。

具体实施方式

图1示出了宽视场扫描激光检眼镜(SLO)1的实施，其包括准直光源12、含有扫描元件16的扫描装置、以及扫描传送装置20。准直光源12经由扫描装置和扫描传送装置导向患者，使得超宽视场扫描角在受试者光瞳平面24得以实现。在本公开中，“宽视场”扫描指的是在一个或两个维度超过50度的扫描角，而“超宽视场”被用于指代基本覆盖整个视网膜的扫描。这种准直光源可以是用于SLO应用的激光，或在OCT的情况下，可以是超发光二极管(SLD)。不过，应当理解，任何合适的准直光源可以被使用，诸如单频激光二极管、垂直腔表面发射激光器、或具有足够强度以及很好准直并产生充足视网膜照明的其他光源。在OCT应用中，SLD可以被使用是由于其具有将视网膜层与所产生的干涉数据进行区分所需的短相干长度。SLD可以是扫描系统的自由空间、或被耦接至标准接口的光纤、或偏振保持光纤。

扫描元件16可以是振荡平面镜，诸如检流计镜。另选地，扫描元件16可以是MEMS反射镜。另选地，扫描元件16可以是旋转反射镜、棱镜或多边形扫描器。另选地，扫描元件16可以是谐振镜。扫描元件16创建激光束13的二维准直光扫描。

参考图2，宽视场扫描激光检眼镜(SLO)10的另一实施包括准直光源12、扫描装置、扫描中继装置18和扫描传送装置20。扫描装置包括第一扫描元件14和第二扫描元件16。

在这里描述的实施例中，准直光源12经由扫描元件、扫描中继和扫描传送装置导向患者，使得超宽视场扫描角在受试者光瞳平面24得以实现。这种准直光源可以是用于SLO应用的激光，或在OCT的情况下，可以是超发光二极管。不过，应当理解，任何合适的准直光源可以被使用，诸如单频激光二极管、垂直腔表面发射激光器、波长扫描激光源、脉冲激光源、或具有足够强度以及很好准直并产生充足视网膜照明的其他光源。在OCT应用中，SLD可以被使用是由于其具有将所产生的干涉数据与视网膜层进行区分所需的短相干长度。SLD可以是扫描系统的自由空间、被耦接至标准接口的光纤或偏振保持光纤。扫描源激光也可以被用在OCT应用中，其中源的波长在给定范围内藉此被调谐。

第一扫描元件14可以是振荡平面镜，诸如是检流计镜。另选地，第一扫描元件可以是MEMS反射镜。另选地，第一扫描反射镜可以是旋转反射镜、棱镜或多边形扫描器。另选地，第一扫描反射镜可以是谐振镜。另选地，第一扫描元件可以是如上所述的单个元件或两个元件的布置，以提供在点14的二维扫描，提供在扫描中继18上的二维扫描图案。在这种布置中，第一扫描元件经由扫描中继向第二扫描元件上的点提供垂直、水平或图案化的二维扫描。

第二扫描元件16可以是振荡平面镜，诸如是检流计镜。另选地，第二扫描元件可以是MEMS反射镜。另选地，第二扫描反射镜可以是旋转反射镜、棱镜或多边形扫描器。另选地，第二扫描反射镜可以是谐振镜。第一扫描反射镜14的轴和第二扫描反射镜16的轴被布置成以激光束13的光栅扫描图案的形式创建二维准直光扫描。第一和第二扫描反射镜的定位可以是正交的、基本正交的或被布置以生成关于扫描中继和扫描传送装置的任意扫描几何形状。

第二扫描器16提供多个第二一维或二维准直光扫描，在本发明的这个实施例中，该扫描包括激光束13的水平一维扫描、垂直一维扫描或任意二维图案。

图2示出在由第一扫描反射镜14的一个振荡产生的一维扫描中的激光束13的通路。通路A是在旋转开始时从检流计反射镜14反射的激光束的示例；通路B是在旋转中间点时从第一扫描反射镜14反射的激光束的示例；以及，通路C是在旋转结束时从第一扫描反射镜14反射的激光束的示例。

因此，第一扫描反射镜14和第二扫描反射镜16一起以根据空间中的单点24的光栅扫描图案的形式创建二维准直光扫描。

第一和第二扫描反射镜14、16具有包括振荡的振幅和振荡的旋转偏移的运行参数。运行参数还包括振荡的速度。这两个运行参数都可以被选择以控制来自明点源的二维准直光扫描的方向和图案。

第一和第二扫描器14、16可以被置于旋转底座(未示出)中，该旋转底座可调节被扫描激光束13在视网膜上的中心(或偏心率)，这提供在整个视网膜上“移动”成像场的能力。

扫描中继装置18具有两个焦点。在这里描述的实施例中，扫描中继装置18是椭球面镜，并被称为狭缝镜。不过，应当理解，扫描中继装置18可以具有替代形式。

第一扫描反射镜14被定位在扫描中继装置18的第一焦点，并且谐振扫描器16被定位在扫描中继装置18的第二焦点。

扫描传送装置20可以是椭球面镜形式的非球面镜，并且可以被称为主反射镜。主反射镜20具有两个焦点。在这里描述和示出的实施例中，主反射镜20经配置在视网膜上的垂直和水平两个方向提供200度的视场(外角)(即，200度×200度的视场)。不过，应当理解，主反射镜扫描传送装置可以经配置在水平和垂直两个方向提供实质上更小或实质上更大视场。

第二扫描器16也被定位在主反射镜20的第一焦点。受试者的眼睛24被定位在主反射镜20的第二焦点。

因此，激光束13经由第一扫描元件14和第二扫描元件16、狭缝镜18、以及主反射镜20被输送至受试者的眼睛24。

扫描检眼镜可以通过眼睛的2mm未散瞳光瞳产生此类眼睛视网膜的扫描。不过，应当理解，SLO也能通过例如8mm散瞳光瞳产生眼睛的视网膜的扫描。

SLO 10的部件被布置使得明点源在眼睛的光瞳是静止的。这确保来自受试者眼睛24的视网膜的反射光的光束通过SLO 10的光通路被送回。反射光被用于以已知的方式产生受试者视网膜的图像，或在OCT的情况下，将采样臂照明提供回到OCT干涉仪。

狭缝镜18和主反射镜20的偏心率的正确判断匹配提供根据完美扫描线性的表现良好的偏差。作为偏离眼睛光轴的角的函数的对称偏差，使以软件简单补偿视网膜上的距离测量结果、以及足够直观的视网膜显示表示成为可能。

SLO 10的部件可以被布置，使得第一扫描器16的旋转轴基本平行于主反射镜20的两个焦点的连线25，使得激光束13在整个狭缝镜18的第二轴上被扫描。而且，在提供来自明点源的二维准直光扫描时，第一扫描反射镜14产生入射在狭缝镜18上的一维或二维扫描。因此，狭缝镜18也产生一维或二维扫描。SLO 10的部件被布置，使得主反射镜20的两个焦点的连线25基本位于由狭缝镜18产生的一维垂直扫描定义的平面上。这种部件布置提供若干优点。

使用光学相干断层扫描(OCT)采集视网膜图像是已知的。这是一种将来自照明光源的辐射分成基准光束和采样光束的干涉技术。采样光束导向要被成像的样本，并且接着，反射(透射)光接着与基准光束复合。所产生的干涉图案形成底层结构的图像可在其上形成的基础。

OCT通常结合近红外(NIR)辐射使用，这允许在生物组织表面下方成像，例如，与可用诸如共焦显微术的其他非接触技术实现的成像深度相比，这种成像相对较深。

结合窄视场扫描激光检眼镜和光学相干断层扫描仪的原理图在图3中示出。在这里，提供了将OCT光束射入SLO的光通路中的OCT光学系统。

诸如超发光二极管(SLD)的光源500被引导到提供并输出至OCT光纤506和分光计504的光纤/干涉仪网络502。OCT光纤506将光引导至本地OCT扫描器514，OCT扫描器514可以是例如包括扫描X和Y反射镜的检流计。

扫描元件514将照明向热反射镜518引导并通过扫描中继520(诸如透镜盒)向前引导并经由患者调准模块522向前引导至患者的眼睛524。这个模块5222经由光信号的投影提供患者定影目标，该模块可以包括例如可见LED 526和定影LED 528。

本地化SLO可以利用经由分束器508从OCT照明返回的信号取得，分束器508将返回照明引导到本地SLO光纤512中并引导至光检测器510，光检测器510可以被用于结合OCT采集来生成详细SLO图像。

图3的系统还包括分束器540、患者调准镜箱542和光源544，光源544可以是有机LED或合适的替代物。

结合反射眼底成像和视网膜的结构成像，SLO图像与OCT图像的结合提供全面的诊断性能。扫描激光检眼镜可以提供高分辨率图像和在OCT扫描之前、期间和之后的视网膜跟踪；并且可以跟踪视盘周围的圆形OCT成像区域的位置并确保OCT扫描被精确定位。接着，SLO可确保在用于测量患者视网膜变化的跟进检查期间扫描从相同位置获得。

SLO共焦眼底图像和OCT图像两者可以通过相同的光学装置来生成，并且可以是确保精确OCT配准和取向的像素到像素对应。

宽视场SLO系统包括扫描中继和扫描传送装置，扫描传送装置可以是例如椭球面镜。这些装置引入像差，从而妨碍OCT性能的整合，这是由于在基准光束与采样光束之间必须保持各个参数的精确匹配，以便获得图像。具体地，作为扫描角的函数的反射镜光学装置的曲率半径的变化产生入射到视网膜上的光束聚焦特性的变化，影响横向和轴向分辨率，这明显损害分辨视网膜结构细节的能力。此外，这种局部曲率半径的变化也影响将返回OCT光有效再耦合到OCT引擎中，使得它与基准臂耦合以产生所需的干涉条纹的能力。此外，宽角扫描产生输入和返回偏振的变化，这必须被补偿，以便有效再耦合采样臂与基准臂。此外，宽视场扫描也引入采样臂中的光通路长度的明显变化。如果这未被校正，那么，范围以及由此引起的视场将明显受到限制并且宽视场成像将是不可能的。

本发明提供了将OCT成像设备并入到宽视场扫描激光检眼镜系统中。这通过校正机构的并入来实现，校正机构被设计补偿扫描中继装置和扫描传送装置的光学像差和补偿采样臂在完整宽视场扫描上的光通路长度变化，扫描中继装置和扫描传送装置形成宽视场成像系统的部分。

例如在如图2所示的布置中，在源通过扫描中继装置和扫描传送装置的椭圆截面的主轴扫描时，准直源引入像差。这像差主要是一阶聚焦像差和散光。在一般情况下，任何非球形反射元件或宽视场传输系统的使用应当必然向扫描光束引入像差。

OCT扫描引擎可以包括照明光源以及垂直和水平扫描工具，使得扫描引擎可提供二维扫描OCT源。

另选地，可以提供定向的一维扫描OCT源。

该设备可以经配置使得OCT子系统的源的视点与SLO源共同定位于第二扫描元件。

OCT成像系统可以以各种不同配置设置。某些选项的示例在图4、图5和图6中示出，这些图示出了与图2所示类型的SLO系统合并的OCT成像系统。

图4示出第一示例配置，其中，OCT光束和SLO光束在第一扫描元件14之前结合。在这种布置中，SLO照明光源12、第一扫描元件14、第二扫描元件16、扫描中继装置18和扫描传送装置20如之前设置。发光器12可以发出激光束13。此外，提供OCT光学装置900。OCT光学装置900提供经由OCT干涉仪的来自光纤输送OCT源的准直光束，使得所发出的光束902形成OCT采样光束。OCT光学装置还可以包含本地扫描光学装置，使得OCT扫描点可以通过扫描中继和扫描传送装置被中继至患者的视网膜。

在一个示例中，用于OCT光学装置900的照明光源可以包括超发光二极管(SLD)，该SLD例如可以在NIR-IR光谱的任何区域内运行。另选地，用于OCT光学装置900的照明光源可以是扫频激光源或脉冲激光源。

在这种配置中，2D OCT扫描系统经由第一扫描元件14传播到扫描中继装置18和扫描传送装置20。

在OCT扫描系统中的光学系统传播OCT照明，使得明点源共同定位在第一扫描元件14。接着，OCT照明可被引导至视网膜整体，通过扫描元件14、16的结合，视网膜整体是可寻址的，或通过扫描元件14、16的固定角设定，视网膜的子部分是可寻址的。

而且，可寻址视网膜的子部分可随后经由2D OCT扫描系统中的集成扫描工具被成像，从而提供宽视场2D和3D图像的应用或视网膜的目标2D或3D子部分。

图5示出第二示例配置，其中，OCT和SLO光束在第一扫描元件14之后但在第二扫描元件16之前结合。在这种配置中，OCT照明经由扫描中继装置18和附加的光学元件1000(例如，可以是分束器)被引导至第二扫描元件16。

光学布局使得明点源被定位在第二扫描元件16，明点源对应于扫描传送装置20的一个焦点。OCT照明随后可被引导至视网膜整体，通过旋转扫描元件16、旋转在OCT光学装置900内的光学元件或通过旋转OCT光学组件，视网膜整体是可寻址的。此外，通过第二扫描元件16和在OCT光学装置900内的集成OCT扫描系统的固定角设定，OCT照明可被引导至视网膜的子部分。

而且，可寻址视网膜的子部分可随后经由2D OCT扫描系统中的集成扫描装置被成像，从而提供宽视场视网膜2D和3D图像或视网膜的目标2D或3D子部分的应用。

图6示出第三示例配置，其中，OCT和SLO光束在扫描元件上直接结合。在这种配置中，SLO图像和OCT图像不必在视网膜的相同点上。OCT照明被直接耦合至第二扫描元件16，使得明点源被定位在第二扫描元件16，明点源对应于扫描传送装置20的一个焦点。这个通路独立于扫描中继装置18或第一扫描元件14。

OCT照明随后可被引导至视网膜整体，通过旋转扫描元件16、旋转在OCT光学装置900内的光学元件或通过旋转OCT光学组件，视网膜整体是可寻址的。此外，通过第二扫描元件16和在OCT光学装置900内的集成OCT扫描系统的固定角设定，OCT照明可被引导至视网膜的子部分。

而且，可寻址视网膜的子部分可随后经由2D OCT扫描系统中的集成扫描工具被成像，从而提供宽视场视网膜2D和3D图像或视网膜的目标2D或3D子部分的应用。

在上述配置的每种配置中，OCT照明可以对整个扫描中继装置18或整个扫描传送装置20中的任一个或两个进行扫描，或针对它们中的任一个或两个的椭圆截面的一部分进行扫描。换句话说，OCT照明必须从至少一个非球面光学元件反射，并且在某些实施例中，从至少两个非球面光学元件反射。

作为沿椭球面元件的主轴的扫描角的函数，输入OCT照明的聚焦状态和放大率系统地改变。各种变化可被列举，每种变化具有自身的对图像质量的影响。

首先，视网膜上的焦点应当被保持。这应当被考虑，因为随着光斑尺寸增加，信号迅速下降。

其次，视网膜信号(即从受试者视网膜反射回并形成图像数据的基础的照明)应当被正确耦合回OCT系统。就是说，返回信号的准直必须被保持为如入射在OCT光纤准直仪上一样，以便光束被精确聚焦在光纤上并被传输至干涉仪。如果在将返回光再耦合到信号通路中之前，返回光束中的像差未被补偿，那么，信号将迅速下降。

第三，视网膜必须被保持在OCT系统的深度范围内。这适用于光谱域中的OCT成像或扫描源(时间和编码的频域)OCT。

第四，(在被检查的患者的视网膜和仪表设备的)多个反射表面以及快速变化的入射角(其是光束扫描的结果)引起不断变化的相位效应和/或不断改变的偏振效应。这种偏振/相位的变化可破坏在OCT系统的采样光束与基准光束之间的干涉，而采样光束与基准光束之间的干涉正是再现图像所需要的。

第五，整个系统放大率将作为扫描视场的函数而改变，这改变了角膜光斑尺寸并因此改变视网膜光斑尺寸和因此改变OCT系统的分辨率。

此外，在实施照明系统时有折衷，以提供视网膜OCT的最佳横向分辨率。在角膜的较大光斑尺寸在视网膜平面中通常将产生较小的光斑尺寸。不过，在通过所述光学系统宽视场成像的背景下，在角膜平面的较大光束直径也将意味着在扫描传送装置的平面或椭球面主反射镜的较大光束直径。由于反射镜的椭球面几何形状，导致了随着不断增加的光斑尺寸，光束应当引起更大的像差。这种像差的校正应当允许较大光斑尺寸的好处，并因此，增加的空间分辨率得以实现。

对于OCT系统与宽视场SLO系统集成的任何实际应用，解决或至少部分解决这些问题中的一个或多个问题是必要的。

本公开提供像差补偿器，这确保在OCT基准光束和采样光束通过宽视场SLO成像系统传播时，该OCT基准光束和采样光束的完整性。术语像差补偿器旨在包含单个元件或复杂的元件系统。它的功能元件可以被定位在沿光通路的一点或分布在不同的点。

像差补偿器可以包括波前编码工具，其用于随扫描同步改变照明光源的波前。

这个波前编码工具可以被用于保持视网膜上(OCT光束的)的焦点和确保视网膜信号被正确耦合回OCT系统。波前编码工具可以被设置在OCT光学装置900的照明光源与第二扫描反射镜之间。

根据一个示例实施例，波前编码工具可以包括设置或在照明光源的可变焦点元件，以提供源发出的照明的聚焦控制。

这个可变聚焦元件可以是液体透镜，其自身具有受电磁场的选择性应用控制的聚焦状态；自身具有受自适应元件的选择性行程控制的聚焦状态的自适应透镜；或自身具有受透镜元件的相对定位控制的聚焦状态的可变位置透镜或透镜系统。透镜调节机构可以由合适的致动器(诸如压电式致动器或其它等效物)驱动。

在替代实施例中，可变位置透镜系统包括个别透镜元件是可能的，个别透镜元件可以是液体透镜或自适应透镜中的一个或其他透镜。元件的任何可能结合被包括在内，只要输入光束的焦点和放大率可随着SLO/OCT设备的扫描同时改变即可。

进一步地，波前编码工具还可以包括一种元件，其用于改变输入波前，以补偿聚焦控制和更高阶像差。这可以是空间光调制器(SLM)或多元件自适应光学装置表面，输入光束可藉此被调节以在扫描时同时补偿来自扫描中继的像差。

来自扫描中继的像差是中继形式的函数，这是已知的。因此，波前编码工具的控制可以由查询表生成，查询表包括帧扫描中给定位置所需的控制参数。

另选地，波前编码工具可以经由闭环系统控制，波前可藉闭环系统被优化，以使条纹可见度或干涉测量数据信号最大。

控制参数的查询表可以由计算机程序或嵌入式解决方案(诸如数字信号处理器)应用，并被用于生成用于像差补偿器的角度相关控制信号。例如，这可以是驱动动态透镜的电压信号、驱动透镜位移的步进电机信号、或驱动自适应校正解决方案的多致动器信号。

图7示出本公开的实施例的操作，其中，光束经由光纤输送设备1200被引入系统中，并在透镜1201准直化。元件1202是控制被引入扫描系统中的光束的聚焦状态的液体透镜部件。元件1203是放大级，其可以提供进入扫描系统之前的输入光束的固定或可变放大率。输入光束随后经由反射镜1204被引导至扫描系统，反射镜1204可以是固定反射镜或可以是像差补偿器(诸如多元件可变形反射镜、多段致动的膜反射镜、或空间光调制器)。该光束随后被传送到2D扫描系统1205上，并经由元件1206被引入宽视场中继1207，元件1206可以是反射镜或二向色元件。

此外，像差补偿机构可以包括一种工具，其用于以与扫描同步的方式改变OCT基准臂的光通路长度。这确保整个视网膜的超宽视场的信号完整性，因为不断改变的光通路长度意味着视网膜可被保持在OCT系统的深度范围内。

所使用的偏移通路长度可以独立于超宽视场图像中的选定扫描区域，即，可以是系统相关的通路长度变化。

还可以提供用于在扫描期间自动改变通路长度的工具，以补偿整个扫描目标(视网膜)的通路长度变化。在自由空间通路的通路长度通过使用连续或离散运动平台来调节的情况下，这可以通过将自由空间光通路引入基准臂中来实现。例如，光纤基准臂可以被装配准直仪，以将自由空间光束传播至回复反射器，回复反射器经由准直仪将光束返回至基准光纤。准直仪或回复反射器在光轴中的运动都将引入基准臂的整个通路长度的变化。

在基准臂中的光束通路长度可以通过旋转在自由空间光束通路中的折射棱镜组，或另选地，通过形成开放光束通路内的可变腔的一系列可调反射镜来改变。作为另一种选择，基准光束可以被路由到离散通路长度中的每个的一系列光束通路内的给定光束通路，从而提供被链接到在给定扫描位置的采样臂通路长度的可选基准臂长度。

在基准臂中的通路长度必须匹配于在视网膜中的通路长度，由于视网膜对象的曲率，视网膜中的通路长度随着扫描时间改变。基准臂运动可以受查询表控制，查询表根据扫描角实施通路长度值并因此实施采样臂通路长度。查询表可以被固定为从理论眼模型推导的值，或可以是根据特定患者处方是可变的。

此外，像差补偿机构可以包括可变相位延迟级。

为了使条纹对比度最大化并因此使信号最大化，重要的是使基准臂和对象臂中的光的偏振(或相位)在OCT系统的干涉仪匹配。光学扫描系统的相位效应，并且同时包括眼睛的相位效应，都将具有改变作为扫描角的函数的对象臂偏振状态的效果。

为简化起见，在基准臂上实施相位延迟级以避免这种机构在对象臂的输入光通路中的干扰是优选的。不过，这可以在对象臂或基准臂的任一个上实施。

可变相位延迟级可以包括波片或一系列波片。例如，通过旋转级或机动级的这些波片的个别调节将向通过波片传播的光束引入已知的相位变化。这可以在自由空间光束中实施，而自由空间光束作为光通路长度控制系统的部分。

可变相位延迟级的另一实施例是索累-巴比涅型补偿器，其包括被装设在补偿器板上的双折射光楔或固定光楔，通过相对彼此调节光楔元件允许相位延迟的连续变化，使得通过双折射材料的通路长度得以改变。

可变相位延迟级的另一实施例是应力引起的双折射控制器，在光纤上的可变机械应力可藉此引入可变的双折射程度并因此引入可变的相位延迟。

图8示出用于如图4、5和6所示的SLO光学系统12和OCT光学系统900的合适布局的示例。诸如超发光二极管(SLD)的光源1300被引导至光纤/干涉仪网络1302，光纤/干涉仪网络1302向基准臂1303(包括可变通路长度控制和相位延迟级)、对象臂OCT光纤1306提供输出，以及向分光计1304提供结合信号。OCT光纤1306经由光束像差控制机构1316将光引导至本地OCT扫描器1314，本地OCT扫描器1314可以是例如MEMS扫描器或检流计扫描器(“Galvo”)，光束像差控制机构1316可以是例如液体透镜、空间光调制器或自适应波前控制器。扫描元件1314将照明向热反射镜1318(IR阻挡反射镜)引导，并经由第二扫描元件1319通过扫描中继1320向前并向眼睛1324引导。

同时示出了患者调准模块或PAM 1322，患者调准模块或PAM 1322经由光信号的投影提供患者固定目标，例如，其可以是可见LED 1326。此外，本地化SLO可以经由分束器1308使用来自OCT照明的返回信号取得，分束器1308将返回照明引导到本地SLO光纤1312中并引导至光检测器1310，光检测器1310可以被用于结合OCT采集来生成详细SLO图像。最后，图8的系统包括由超宽视场SLO通路1330使用的第一扫描元件1328，超宽视场SLO通路1330带有可以是例如透镜的光学元件1332。

应当理解，利用如上所述的系统，OCT图像本身可以是宽视场图像，OCT图像可扩展到宽视场SLO图像的全部范围。在宽视场视网膜背景内采集目标OCT图像也是可能的。在两种情况下，像差补偿器都允许OCT系统在宽视场背景下进行集成。

可以在没有偏离本发明的实质和范围的情况下对上述内容进行更改和完善。例如，椭圆中继的放大率可以被调节以调节角放大率，以补偿任一扫描器的减小的机械扫描角。

而且，虽然椭球面耦合反射镜18、20已在上面描述和示出，但是应当理解，在给定成像系统的离散波长的情况下，其他耦合元件诸如衍射元件、自由形式镜面或常规透镜中继可以被使用。反射镜更好，因为来自折射涂层的色彩效应减少。

而且，SLO 10已在上面被描述和示出为包括扫描中继装置(狭缝镜18)，应当理解，这个元件不是必需的，并且在没有这个部件的情况下，SLO 10提供如上所述的相同优点是可能的。去除这个部件需要激光束在SLO内“倾斜”，这导致获得的图像上的某些剪切效应。不过，诸如SLO仍然能够提供来自明点源的二维扫描，而不管其相对于较大区域62(即，视网膜)的位置和选定的运行参数。

而且，虽然第一和第二扫描元件14和16已在上面被分别描述和示出为检流计反射镜和谐振扫描器，但是应当理解，其他合适的扫描元件诸如用激光线光源产生的线扫描或等效物可以被使用。线扫描可以被用作点扫描的有效替代。在这里，线光源在视网膜上产生线照明，视网膜由慢扫描器正交扫描。线照明由线性像素阵列检测，并且2D图像通过旋转慢扫描器来建立。

而且，虽然狭缝镜18已在上面被描述为具有两个焦点的椭球面反射镜，但是应当理解，扫描中继装置可采用其他形式。例如，扫描中继装置可包括椭圆反射镜、一对抛物线反射镜、一对抛物面反射镜或这些部件的任意的组合。由这些部件布置中的任一个提供的共同技术特征是扫描中继装置包括两个焦点并产生一维准直光扫描。

在椭圆部件被用在扫描中继装置的情况下，提供光束补偿元件诸如柱面透镜也是必要的。

进一步地，虽然SLO 10的上述布置具有被定位在狭缝镜18的第一焦点的检流计反射镜14和位于狭缝镜18的第二焦点的谐振扫描器16，但是应当理解，检流计反射镜14和谐振扫描器16的位置可以在没有影响SLO10运行的情况下进行切换。

而且，虽然检流计反射镜14已在上面被描述为提供激光束13的垂直扫描而谐振扫描器16提供水平扫描，但是应当理解，这两个元件的旋转轴和振荡轴可以被切换，使得检流计反射镜14提供激光束13的水平扫描而谐振扫描器16提供垂直扫描。因此，第二扫描元件的旋转轴可以基本平行于扫描传送装置的两个焦点的连线，并且扫描传送装置的两个焦点的连线可以基本位于由扫描中继装置产生的一维准直光扫描所定义的平面上；或第二扫描元件的旋转轴可以基本垂直于扫描传送装置的两个焦点的连线，并且扫描传送装置的两个焦点的连线可以基本垂直于由扫描中继装置产生的一维准直光扫描所定义的平面。

此外，虽然本发明的上述实施例已被描述为提供120度光学扫描，但是应当理解，检眼镜10可以经配置提供更小或更大角度的光学扫描。如上所述，这可以例如通过改变激光束13所扫描的狭缝镜18的部分的选择来实现。

而且，扫描传送装置可以包括椭圆反射镜。扫描传送装置可以包括一对抛物线反射镜。扫描传送装置可以包括一对抛物面反射镜。

而且，第二扫描元件的旋转轴可以在扫描传送装置的两个焦点的连线的约5度内。第二扫描元件的旋转轴可以在扫描传送装置的两个焦点的连线的约2度内。第二扫描元件的旋转轴和扫描传送装置的两个焦点的连线可以具有平行度，该平行度取决于扫描检眼镜的一个或多个部件的选定偏心率。第二扫描元件的旋转轴和扫描传送装置的两个焦点的连线可以具有平行度，该平行度由扫描检眼镜的用户根据由该检眼镜产生的视网膜的图像中的剪切的可接受水平确定。

而且，第一扫描元件的旋转轴可以在扫描传送装置的两个焦点的连线的约5度内。第一扫描元件的旋转轴可以在扫描传送装置的两个焦点的连线的约2度内。第一扫描元件的旋转轴和扫描传送装置的两个焦点的连线可以具有平行度，该平行度取决于扫描检眼镜的一个或多个部件的选定偏心率。第一扫描元件的旋转轴和扫描传送装置的两个焦点的连线可以具有平行度，该平行度由扫描检眼镜的用户根据由该检眼镜产生的视网膜的图像中的剪切的可接受水平确定。

而且，扫描传送装置的两个焦点的连线可以在由扫描中继装置产生的一维准直光扫描所定义的平面的约5度内。扫描传送装置的两个焦点的连线可以在由扫描中继装置产生的一维准直光扫描所定义的平面的约2度内。扫描传送装置的两个焦点的连线和由扫描中继装置产生的一维准直光扫描所定义的平面可以具有一致度，该一致度取决于扫描检眼镜的一个或多个部件的选定偏心率。扫描传送装置的两个焦点的连线和由扫描中继装置产生的一维准直光扫描所定义的平面可以具有一致度，该一致度由扫描检眼镜的用户根据由该检眼镜产生的视网膜的图像中的剪切的可接受水平确定。

而且，虽然未在上面示出，但是，在图5的可选步骤中，视网膜可以轴向的方式扫描以产生三维图像。

而且，虽然第一和第二扫描元件已在上面被描述和示出为振荡反射镜，但是应当理解，第一和第二扫描元件可以包括线扫描元件。线扫描元件可以包括激光线扫描器。激光线可以通过衍射光学元件、柱面透镜或形成激光线的其他已知工具生成。

而且，虽然扫描元件已在上面被描述为具有允许来自明点源的二维准直光扫描的方向可被控制的运行参数，但是应当理解，如果扫描元件是线扫描元件(例如，激光线扫描器)，那么，运行参数可操作以调节来自明点源的二维准直光扫描的维度(即，水平/垂直)。这允许扫描区域的尺寸和位置被调节，并因此围绕视网膜有效“移动”以获得其中的图像的剪辑画面。正如中本领域所熟知，在使用线扫描元件的情况下，要注意的是，检测和AO布局架构也被更改是非常重要的。

Claims

1.一种用于扫描眼睛的视网膜的扫描检眼镜，其包括：

准直光源和扫描装置，所述准直光源和所述扫描装置一起提供来自明点源的二维准直光扫描；以及

扫描传送装置，所述扫描传送装置包括第一焦点和第二焦点，所述明点源设置在所述第一焦点，眼睛可以被置于所述第二焦点，并且其中，所述扫描传送装置将来自所述明点源的二维准直光扫描传送至眼睛中；

光学相干断层扫描OCT系统，所述OCT系统包括辐射源和光学系统，所述辐射源和所述光学系统一起提供OCT基准光束和采样光束，其中所述采样光束沿由SLO准直光源发出并通过所述扫描传送装置传播的光的同一光通路的至少一部分传播；以及

像差补偿器，所述像差补偿器根据扫描角自动补偿由扫描元件和所述扫描传送装置引入的系统波前像差和/或变化。

2.如权利要求1所述的扫描检眼镜，其中所述像差补偿器包括波前编码工具，所述波前编码工具用于改变由OCT照明源发出的照明波前，以根据扫描角补偿由所述扫描元件和所述扫描传送装置引入的波前像差和变化。

3.如权利要求2所述的扫描检眼镜，其中所述波前编码工具包括用于改变入射光束的空间特性和/或所述入射光束的波前的形式的装置，使得在通过扫描中继和扫描传送工具传播后在视网膜表面上的输入OCT信号的空间范围最小化。

4.如权利要求2或权利要求3所述的扫描检眼镜，其中所述波前编码工具包括可变放大级，以优化在扫描视场中的任何点的光束直径。

5.如权利要求2至4中的任一项所述的扫描检眼镜，其中所述波前编码工具包括可变焦点元件。

6.如权利要求5所述的扫描检眼镜，其中所述波前编码工具包括来自包含以下项的组中的一个：液体透镜、自适应透镜、空间光调制器、可变位置透镜或透镜系统、自适应光学系统。

7.如前述权利要求中任一项所述的扫描检眼镜，其中所述像差补偿器包括用于改变OCT基准臂的光通路长度的工具，使得采样通路的长度和基准通路的长度在整个所述扫描中保持匹配。

8.如权利要求7所述的扫描检眼镜，其中用于改变所述OCT基准臂的光通路长度的所述工具包括机动线性平移台，所述光通路长度可藉此增加或减少，以在整个所述扫描中匹配采样臂通路长度。

9.如权利要求8所述的扫描检眼镜，其中用于改变所述OCT基准臂的光通路长度的工具包括一系列旋转光学元件，以提供可调整的通路长度控制，从而使得所述光通路长度可以被增加或减少，以在整个所述扫描中匹配所述采样臂通路长度。

10.如权利要求7所述的扫描检眼镜，其中用于改变所述OCT基准臂的光通路长度的工具包括不同通路长度的一系列固定通路，所述一系列固定通路可以被选择性启用以匹配输入采样通路长度。

11.如权利要求7至10中任一项所述的扫描检眼镜，其中用于改变所述OCT基准臂的光通路长度的工具包括反馈机构，使得所述通路长度在扫描期间能够被自动改变，以补偿扫描期间的通路长度变化。

12.如权利要求7至11中任一项所述的扫描检眼镜，其中用于改变所述OCT基准臂的光通路长度的工具包括在扫描期间在每一采样之间以离散步进自动改变通路长度的工具。

13.如前述权利要求中任一项所述的扫描检眼镜，其中所述像差补偿器包括可变相位延迟级，使得信号和基准光束的偏振状态在整个所述扫描中保持匹配。

14.如权利要求13所述的扫描检眼镜，其中所述相位延迟级被设置在所述OCT基准臂中。

15.如权利要求13或权利要求14所述的扫描检眼镜，其中所述相位延迟级包括下列项之一：波片；一系列波片；索累-巴比涅型补偿器；应力引起的双折射控制器。

16.如前述权利要求中任一项所述的扫描检眼镜，其中所述扫描传送装置包括椭球面反射镜。

17.如前述权利要求中任一项所述的扫描检眼镜，其中所述扫描检眼镜还包括光检测装置，所述光检测装置用于检测从所述视网膜反射的光，以产生所述视网膜的被扫描区域的图像。

18.如前述权利要求中任一项所述的扫描检眼镜，其中所述扫描装置包括第一扫描元件和第二扫描元件。

19.如权利要求18所述的扫描检眼镜，其中所述第二扫描元件的旋转轴基本平行或垂直于连接所述扫描传送装置的两个焦点的线。

20.如权利要求18或权利要求19所述的扫描检眼镜，其中所述第一扫描元件的旋转轴基本平行或垂直于连接所述扫描传送装置的两个焦点的线。

21.如权利要求18至20中任一项所述的扫描检眼镜，其中OCT辐射源被沿所述光通路设置在所述第一扫描元件之前的位置。

22.如权利要求18至20中任一项所述的扫描检眼镜，其中所述OCT辐射源被沿所述光通路设置在所述第一扫描元件之后以及所述第二扫描元件之前的位置。

23.如前述权利要求中任一项所述的扫描检眼镜，其中所述OCT辐射源被经由独立输入通路提供并以相对于SLO光束的任意角度经由所述扫描传送工具导向视网膜。

24.一种扫描眼睛的视网膜的方法，其包括下列步骤：

提供准直光源和扫描装置，所述准直光源和所述扫描装置一起提供来自明点源的二维准直光扫描；

提供包括第一焦点和第二焦点的扫描传送装置，所述明点源设置在所述第一焦点，眼睛可以被置于所述第二焦点，并且其中，所述扫描传送装置将来自所述明点源的二维准直光扫描传送至所述眼睛中；

提供光学相干断层扫描OCT系统，所述OCT系统包括辐射源和光学系统，所述辐射源和所述光学系统一起提供OCT基准光束和采样光束，其中，所述采样光束沿由SLO准直光源发出并通过所述扫描传送装置传播的光的同一光通路的至少一部分传播；以及

根据扫描角补偿由扫描元件和所述扫描传送装置引入的系统波前像差和/或变化。

25.如权利要求24所述的方法，其中补偿像差的步骤包括根据扫描角改变由OCT照明源发出的照明波前，以补偿由所述扫描元件和所述扫描传送装置引入的像差和放大率变化。

26.如权利要求24或权利要求25所述的方法，其中补偿像差的步骤包括改变OCT基准臂的光通路长度，使得采样通路长度和基准通路长度在视网膜扫描的全部范围内保持匹配。

27.如权利要求24至26中任一项所述的方法，其中补偿像差的步骤包括控制OCT照明的相位，使得信号和所述基准光束的偏振状态在扫描的全部范围内保持匹配。