CN105686793B - 测量方法 - Google Patents

Abstract

一种用于记录体特别是眼睛上的测量点的测量方法，通过测量光束沿着待测体体的表面特别是待测体的曲目上的轨迹记录测量点，用于确定轴向长度轮廓。此处，轨迹的最小曲率半径至少为表面的圆周半径的1/7，优选的是至少为1/5，特别优选的是至少为1/3。

Description

测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于记录身体上多个测量点的方法，其中多个测量点沿着身体表面的轨迹通过测量光束的方式进行记录。

背景技术

眼科学中已知有各种可以用于测量眼睛的方法和设备。例如，光学干涉测量法使其成为一种非侵入式、无接触和精确的过程。另外，有大量其他的过程，例如超声生物测量、(普拉西多)角膜地形图，Scheimpflug相机、分光显微镜等。典型的，这类对眼睛的检查使用干涉仪来实施。例如，OCT(光学相干断层扫描仪)被用作为干涉仪，其沿着横向逐点扫描眼睛，并且在这一过程中，沿着光束方向记录眼睛的杂散光的轮廓(轴向轮廓)。

在文章“Distributed scanning volumetric SCOCT for motion correctedcorneal biometry”(用于运动修正的角膜生物测量的分布式扫描容积式SCOCT)(Biomedical Optics Express杂志，2012年9月1号，第3卷，第9篇)中，Ryan P.McNabb公开了一种扫描方法，其可使用DSOCT(分布式扫描OCT)来记录眼睛的地形图。这里，可通过SDOCT(通过谱域OCT)来建立眼睛的多次移动并且包含在该测量中。沿着轨迹扫描眼睛，该轨迹在投影中覆盖圆形的盘。该轨迹从边沿区域开始并且沿着第一直线延伸通过圆的中心。接着，该测量光束在相对的边沿区域被偏折，使得其沿着第二直线反向延伸通过圆的中心点，第二直线与第一直线依次偏离90°，再一次，沿着相同的方向在边沿区域被偏折。重复该方法直到再次到达起始点。

在2011年9月1日Biomedical Optics Express(生物医学光学特刊)第2卷第9篇的公开文章中，Karol Karnowski等公开了一种扫描方法，其中沿着多条直线放置测量光束，其中多条直线被布置成相互成直角，即沿着网格布置。

EP1975550A1公开了一种用于使用OCT测量眼睛的光学系统。第一，公开了一种螺旋形作为轨迹，以及第二，公开了平行延伸的线作为轨迹。

EP2417903还公开了多个同心环、以及网格和平行线作为轨迹形式，测量光束在其上通过。

这些公知方法具有的缺点在于测量花费相对较长的一段时间。由于该相对较长的测量持续时间，增加了测量结果会受患者的眼睛移动影响的风险，由此仅可以获得不精确的测量结果。

测量的基本要求，特别是当测量眼睛的时候，首要的是较短的总的测量持续时间和高分辨率，即较大的覆盖待测表面。

发明内容

本发明的目的在于开发一种用于记录身体上的测量点的方法，其是开始提到的技术领域的一部分，该方法可以特别快地以高分辨率执行。

根据本发明，轨迹的最小曲率半径为表面圆周半径的至少1/7，优选为至少1/5，特别优选的为至少1/3。

本发明进一步基于用于执行该方法的设备。为此，该设备优选包括以下提到的测量装置中的一个，优选为干涉仪，特别优选的为OCT仪器。测量装置优选包括一个控制器，使得能够根据前面提到的方法来引导测量光束。这些控制器对本领域技术人员足够公知。

原则上来讲，该测量方法基于长度测量，特别是沿Z方向的轴向长度测量(参见如下)，特别优选的是沿着光束方向的轴向散射轮廓(即所谓的A扫描)。然而，测量方法还可用于作为不同的直接或间接测量。飞行时间测量(更具体的使用例如激光)或采用回声焊接的方式进行声学测量可被提供作为间接测量。可以直接通过共焦或干涉式方法直接确定多个长度。例如，OCT可被用作为干涉式测量方法。本领域技术人员同样知晓其他适当的测量技术。

以下，X，Y和Z坐标被用作为三维正交系。轨迹被优选考虑为沿着XY平面，并且测量光束沿至少一个测量方向具有Z向，特别是沿着圆周中心点的方向。从该位置，测量光束可以平行移动，即，保持Z方向，或者沿着X方向旋转大约一个角度，并且沿Y方向旋转第二角度。另外，位置的变化海可以通过这些变形的组合获得。当没有提及任何其他内容时，该优选的第一变体按照如下假设，但这不构成限制于其中的一个变体。为此，可以做出对远心光学单元的设置，其中可以实现平行的光束偏置。长度测量与Z轴或者测量光束的方向有关，其中沿着测量轴的折射率变化会导致折射效应，该效应被记录为轴向散射轮廓。用于几何形状校正和测量长度变换的方法对于本领域技术人员是公知的。

以下更详细描述的轨迹被分别理解为沿XY平面的投影面，其与待测体相交或者与待测体有一个很小的距离。实际上，取决于待测体，轨迹可以偏离本描述。例如，如果沿着轨迹按照规律的间隔通过测量光束来记录这些点，并且如果测量体为平行于投影面的平面，那么这些点在测量体上以恒定距离放置。然而，如果该轨迹被投影在例如一个球形顶盖上，那么在时间上靠近中间的测量点比在时间上靠近球形顶盖的边缘区域的测量点更靠近彼此。

基本上，待测体为任意的。取决于待测体的实施例，即取决于待测体的材料和尺寸，或者取决于其是否为活体，可以相应的或者适应性的并且参数化的选择以下所说明的测量方法。然而，该方法优选地用于测量或者确定人体或动物眼睛上的测量点，特别优选的是人的眼睛，人的眼睛可选地具有隐形眼镜或者人工晶状体。这里，眼睛(角膜，晶状体，视网膜)的边界层优选被测量。这些边界层在中心区域通常可以通过球截形来近似描述。测量光束与边界层的多个交点因此近似落在球形顶盖上。这同样适用在测量具有近似球形界面的人造体时，例如隐形眼镜或者人工晶状体。因此，待测体优选具有近似的球截形形状，并且实际上轨迹优选沿着球形顶盖延伸，然而，在每种情况下轨迹都被认为是平面上的XY投影(参见如下)。

当对眼睛应用该方法时，曲面优选为一个表面区域，特别是角膜，或者眼睛中更深层的一个区域。然而，曲面也可由插入的隐形眼镜或者人工晶状体来提供。

轴向长度轮廓或者A-扫描应当被理解为沿着Z轴或者沿着光束方向的体轮廓。B-扫描被理解为指的是沿着通过体的直线切口的轴向轮廓，其由多个独立的测量点和距离构成。轴向长度轮廓可以合并形成三维体模型或者通过体的切口，特别是眼睛。然而，还可以采用不同的方式使用该数据，例如用于模拟光束路径、校正透镜等。

覆盖度为待测表面的一部分，其中从任意期望点到最近测量点的距离没有超过临界值。覆盖度100％通常在测量眼睛的地形图时是必需的，其中待测表面的直径至少为7.5毫米，并且临界距离应当为0.5毫米。然而，根据要求，例如当实现更短测量时间时，使用较小的覆盖度或者较小的测量表面也是可能的。表面和距离与XY-平面有关，在该XY-平面中定义轨迹。

轨迹的曲率半径目前根据XY平面轨迹的投影面来确定。在参数化的曲线f(t)＝(x(t),y(t))的情况下，曲率半径r定义如下：

当没有提及任何其他内容时，轨迹在以下被定义为关于XY平面的二维曲线。然而，本领域技术人员很清楚使用中作为体上投影的轨迹通常构成空间中的一个三维曲线，其相对于轨迹存在变形。然而，由于该空间曲线同时依赖于轨迹形状和体的形状两者，因此能够在很大范围上变化，这不会再详细讨论。另外，轨迹不必遵循严格数学形式的函数定义。优选的，至少对于多个独立测量点来说，该轨迹具有处于上述轨迹或者上述轨迹中的一个上的形状。在这种情况下，函数或者形状最终仅由测量点的插值来定义。然而，实际上，测量点同样也可以稍稍偏离轨迹。例如，根据测量点的数量和物体的尺寸，与轨迹的平均偏离小于待测表面圆周直径的5％，优选小于1％。

通过将轨迹的最小曲率半径选择为覆盖轨迹全程的表面圆周半径的至少1/7，优选至少1/5，特别优选的是至少1/3，测量光束可以特别快的被移位而不会将设备的各部分暴露在较大的加速度中，特别是光束偏转单元或者扫描仪。在轨迹已知的情况下，通常有一个问题，即需要承受方向的快速变化。然而，方向的快速变化不能在任意速度下实现。测量光束移动的减速以及后续的加速引起延时，从而降低整体测量方法的速度。延时的后果由此在于测量结果很大程度上受到病人行动的干扰。该测量花费的时间越长，病人眨眼的可能性同样越大，并且甚至在某些情况下需要中止测量方法并重新开始。

这种新的具有相对于待测表面相对较大的曲率半径的轨迹现在使得可能执行一种测量方法，其可相对于多个测量点快速实施，使得身体或眼睛的移动仅能够在更小的程度上误导测量结果。然而，曲率半径同样要选择的足够小，使得在相对较短轨迹路径长度的情况下待测表面可以被充分的被覆盖，这样轨迹可具有足够大的覆盖率。

当测量球形顶面的时候可能存在的问题是在常规测量点分布情况下，沿着投影面内轨迹到球形顶面的距离在靠近中心处经历的变化小于边沿区域内的变化。换言之，当投影面内测量点距离为常数的情况下，球形顶面上的距离不再是常数，而是在球形顶面中心的半径方向上增加。然而，在依次记录的多个测量点之间沿着光束方向(z轴)的较大的距离改变导致信号对比度的丢失，特别是干涉测量的情况下(S.Yun，光学期刊2004年第12(13)期2977，)。因此如果当测量球形顶面(例如测量眼睛)时投影面边沿区域的测量点分布比靠近中心的区域沿着轨迹具有更高的测量点密度将特别有利。由此获得的是沿着轨迹的距离变化足够小，从而信号对比度保持足够高。

优选的，轨迹因此在待测表面边沿区域具有较大的曲率半径。因此，这里产生一个优点，即沿着轨迹的较小的距离变化出现在边沿区域，特别是当测量球形顶面的时候，以及由此可以更准确地测量具有最大梯度(即球形顶面的边沿区域)的球形顶面区域。

在变形实施例中，具有最大曲率半径的轨迹区域同样可以位于中心附近、就在中心本身、或者位于边沿区域和中心之间的中间地带。通常，理想的轨迹符合对测量分辨率的要求；由此，球形顶面外部区域的准确形式在某些情况下不那么重要，鉴于此在中心附近宁可选择更大的曲率半径。

优选的，至少整个轨迹的90％，优选的至少95％，更优选的是整个轨迹在圆周内延伸。因此，轨迹基本上完整可用于记录各测量点，由此测量的整个持续时间能够缩短。

在变形实施例中，轨迹的路径长度相对较大的部分也可以位于待测表面的外侧。例如，仅至少80％，70％的路径长度或者更少的路径长度被分配给待测表面。取决于待测表面的尺寸，位于表面外侧的路径长度可类似地变化。某些情况下，如果相对较大部分的路径长度处于表面外侧，例如至少50％或者至少75％时，对于特别小的表面是有利的。

这里，表面符合考虑用于确定多个测量点的最大表面。某些情况下，可以评估表面的不同部分，其中表面可被认为是多个部分的并集。

优选的，轨迹具有小于表面圆周的半径的最大曲率半径，具体来说是大于轨迹的路径长度的50％，优选大于75％，特别优选的是整个轨迹的路径长度。因此，整体而言，有可能形成一个轨迹，整体上具有相对较大的曲率半径，由此可以供测量光束快速通过。

在变形实施例中，轨迹同样可以具有一个具有比表面圆周更大的曲率半径的区域。具体来说，轨迹还可以具有曲率半径无穷大的直线部分。

最大曲率半径超过圆周半径的后果在于，在轨迹处于表面内部的情况下，由此还有必要提供一个相对较小的曲率半径——如果想要获得足够大的覆盖率，由此需要提供小于圆周半径的50％的曲率半径，其进而对测量时间有负面影响。

优选的，最大的曲率半径小于圆周半径的99％，优选小于95％，更优选的小于90％。由于整个轨迹包括比圆周小的曲率半径，因此有可能获得特别一致的轨迹，其可以做到无需曲率的相对较大的变化，由此可以供测量光束特别快速通过。

在变形实施例中，最大曲率变化可以达到或者超过圆周半径，如上面提到的。

优选的，朝向圆周中心的轨迹曲率单调增加，更具体来说是严格单调增加。由于轨迹在待测表面边沿区域内比靠近中心的区域具有更小的曲率这一事实，可以获得较大的测量点密度。这是有利的，特别是球形帽状体的情况下，例如眼睛的情况下，因为球形顶面的测量点密度可以由此保持足够高，即使在边沿区域。

在变形实施例中，曲率半径也能够朝向圆周中心点增大，特别是例如当想要考虑待测体的形状而想要更准确测量中心附近的区域时。

优选的，轨迹具有交叉点，其被至少记录了两次，两次之间具有时滞。由此，可以检测到待测体的移动。待测体的移动可因此从测量结果中滤除，使得能够获得更精确的测量数据。

在变形实施例中，轨迹同样可以具有多个仅经过两次的点。

优选的，轨迹具有至少两个相互间隔的交叉点，具体来说，其中一个交叉点被记录了超过两次，两次之间具有时滞。作为两个相互间隔的交叉点的结果，可以改善对待测体的移动的监测，因为由于如此，有可能不仅仅识别移动的幅值，还能识别移动的迹象。同样地，有可能借助被通过多于两次的交叉点的来优化移动检测，由此可以检测临时的移动变化。通常来讲，还有可能出现多于两个的相互间隔的交叉点，这样的结果是可进一步优化移动检测；具体来说，由此有可能检测沿着不同方向的移动。

在变形实施例中，也可能省掉这些多个交叉点或被通过多于两次的交叉点。

优选的，上述的至少两个交叉点具有在投影面内大于90°的交叉角度。

在变形实施例中，交叉角度也可是仅90°。

优选的，测量光束沿着具有大于两个交叉点的轨迹，其中，在k*n个交叉点的情况下，相应的n个交叉点分别位于k个同心圆环中的其中一个上。特别优选的是，轨迹具有不止四个交叉点，因为在有两个交叉点的情况下，具有两个同心圆环或或者一个具有两个交叉点的圆环的普通的方案也是可能的。

在没有提出其他内容的情况下，各种情况下术语交叉点设定为简单的交叉点，其被测量光束刚好通过两次。轨迹在圆周中心具有一个交叉点，使得总共会出现k*n+1个交叉点。然而，在当前的示例中，圆周的中心点不被认为是同心圆环中的一个，特别是也出于这样的理由，即通常后者不会作为一个简单的交叉点存在。

在第一示例中，除了中心交叉点以外，轨迹具有位于一个圆环上的刚好四个交叉点或者具有位于两个同心圆环上的各两个交叉点(正如上面提到的，在圆周中心可能存在的交叉点不算在内)。

在另一示例中，轨迹具有位于5个同心圆环上的40个交叉点，使得每个圆环上有8个交叉点。

对本领域技术人员来说很清楚的是根据素因子分解可以将任意数量的交叉点分成两个因子组并且首先分配给每个环的n个交叉点，然后分配给k个环。因此40个交叉点可以分在2个环之间，每个环20个交叉点，或者4个环，每个环10个交叉点，又或者8个环，每个环5个交叉点，以及细节上作必要的修改，交叉点和环的数量可以互换。

在变形实施例中，轨迹交叉点同样可以做不同的布置。例如，相应的n和m个点可放置在交替的环上。这里，例如，n可以是m的倍数，其中，交叉点n被通过大于两次。

优选的，半径逐渐增大的两个相邻同心圆环之间的距离在三个具有最大半径的同心圆环之间减少。因此，各个环在边沿区域方向闭合，由此各交叉点同样相互靠得更近。因此，边沿区域的测量点密度可被提高以便改善测量精度，特别是在球形物体(例如眼睛)的示例中。同时，眼睛的移动检测会更精准，因为在XY平面内横向距离改变的情况下，Z方向的距离同样在眼睛边沿区域改变地更显著，由此可以用于检测眼睛的位置。

在变形实施例中，圆环也可以具有一个恒定不变的间隔，或者间隔可沿着圆周中心的方向减小。

优选的，轨迹和交替的同心圆环之间的交叉点分别位于径向朝向的直线上。因此，交叉点可以按照理想的方式分布在待测平面上，特别是如果圆环相互之间的距离比一个单独圆环上的两个相互交叉点更小的情况下。当每个圆环上有相应固定不变的n个交叉点的情况下，相应的相邻圆环相对于交叉点偏置的角度在这种情况下为360/2n度。

在变形实施例中，圆环还可被偏置角度360/k*n度，其中k>2。另外，k<2，特别是对于k＝1是可能的，使得后一种情况下记录交叉点的径向朝向的直线记录每个圆环上的交叉点。最后，交叉点还可以按照位于圆环上的不同位置上或者被混乱地放置。

优选的，测量光束沿着轨迹的投影以固定的角速度移位。因此，可以得到很容易参数化和分析的轨迹。另外，后者很容易被校准。

在变形实施例中，也可以采用不具有恒定的角速度，而是例如具有恒定的路径速度或既不具有恒定的路径速度又不具有恒定的角速度的测量光束来通过该轨迹。

优选的，通过优选地具有时间恒定频率的频域OCT(SD-OCT)或者扫频光源OCT(SS-OCT)来记录测量点。在眼科学中已经很好的建立了使用OCT的多种方法，因为这些方法可以用于散射物体(诸如眼睛)，尤其是这些方法具有相对较高的穿透深度同时具有较高的轴向分辨率。

SD-OCT中，采用不同的光学频率做出该应用。光被散射并且采用CCD或者CMOS传感器的方式进行分析。因此，采用一个单独的测量值就可以获得整个测量深度。通过比较，在SS-OCT中，光学频率是周期性调制的，并且采用时间分辨的方式测量干涉信号。这些技术为本领域技术人员所公知。

在变形实施例中，同样可能的是使用其他用于基于点的长度测量技术或者用于轮廓测量的技术(记录A-扫描)(参见干涉仪)，例如通过激光器之类的飞行时间测量。

优选的，通过回路的方式给出轨迹，其中相邻回路交叉并且其中特别是两条相邻的回路分别具有一个位于圆上的交叉点，圆优选与待测表面的圆周同心的。该同心圆优选具有小于圆周半径的半径。各回路优选都具有一个共同的交叉点，优选地位于圆周中心处。这些共同的交叉点也可以都位于一个任意的小的同心圆上，其中该圆上测量点的间距小于例如0.5mm，优选的是小于0.1mm，特别优选的是小于0.01mm。特别优选的，该同心圆环的直径小于0.5mm，优选的是小于0.1mm，特别优选的是小于0.01mm。因此，有可能采用简单的方式获得待测体的中心区域的高分辨率。这可能是有利的，特别是当在眼科学中确定眼睛的层的表面形状的时候。

回路优选地以这样一种方式实施，即回路上的三个连续的测量点不放置在一条直线上。取决于测量点密度，原则上这个标准也可以扩展到四个或者更多个连续的测量点不放置在一条直线上。

在变形实施例中，轨迹同样也可以不由或者不唯一由回路提供，并且由此三个连续的测量点可以放置在一条直线上。如果标准延伸到四个、五个或者更多个点，相应的在各个不同变形实施例中有可能具有四个、五个或更多个连续测量点的轨迹部分位于一条直线上。相邻的回路不必交叉，或者交叉点不必位于一个圆环上。

优选的，通过两个频率和半径确定轨迹，更具体的，刚好通过两个频率。因此，校准该测量方法变得更简单。有可能设置更少的对于扫描仪频率响应方面的要求。

在变形实施例中，同样可能的是使用大于两个的频率或者大于一个的半径来确定轨迹。轨迹同样可以具有多边形或者任意其他的定义。

优选的，测量光束遵循的曲线具有如下坐标：

x(t)＝r₀*sin(ω_Bt)*cos(ω_Tt)

y(t)＝r₀*sin(ω_Bt)*sin(ω_Tt)

其中：

r₀：扫描图案的圆周半径

ω_B,ω_T：角速度

其中r₀是待测表面的圆周半径。该函数构成了轨迹，其特别容易校准并且通过刚好两个频率(ω_B和ω_T)和一个半径(r₀)来确定。该轨迹的另一个优点在于一个事实：半径方向的递增随着向外侧而减少，而信号对比度因此增加。这在测量眼睛时尤其有利，因为眼睛表面的梯度在径向上随远离眼睛中心而增加。

特别优选的实施例中，ω_B＝4*2π/t_pattern并且ω_T＝7*2π/t_pattern，其中t_pattern表示测量周期的持续时间。然而，当不改变测量点密度的情况下，还可以根据待测面积的尺寸，或者在面积尺寸固定不变的情况下，根据期望的测量点密度选择不同的多个频率，例如对于相对较小的面积或相对较小的测量点密度，ω_B＝4*2π/t_pattern以及ω_T＝5*2π/t_pattern，或者对于相对较大的面积或相对较大的测量点密度，ω_B＝4*2π/t_pattern以及ω_T＝11*2π/t_pattern。本领域技术人员很清楚该轨迹可以按照期望来参数化；具体来说，对于角频率选择2π/t_pattern的非整数倍也是可能的。同样本领域技术人员很清楚测量光束无需以严格的数学形式遵循该函数，仅仅只是测量点需要留在轨迹上。另外，各测量点无需精确的停在轨迹上，而是优选的仅仅是足够靠近轨迹，例如，距离小于待测表面直径的5％，优选的是小于1％，特别优选的是小于0.1％。

在变形实施例中，提供一种不同的用于确定轨迹的函数也是可能的。例如，通过如下内转轨迹的坐标等式提供轨迹：

这里，待测表面的圆周半径以a-b+c给出。

在这一示例中，内旋轮线是通过内侧的圆上任意长的、径向对齐的“指针”的推进形成的，其中内侧的圆在一个更大的圆内卷起。因此，a指的是外侧的圆的半径，b指的是具有长度为c的指针的内侧的圆的半径。因此，待测表面的圆周半径由a-b+c给出。

在内旋轮线形状中，适当参数化的情况下中心在区域中被保留为开放状态。这种是当b+c<a的情况。内部开放圆环(如果存在的话)的半径因此为a-(b+c)。因此，有可能在圆周的中心区域获得许多不同的交叉点，因此，中心区域的测量精度被再一次提高。内侧的圆的半径优选采用使得可以符合覆盖标准的方式来保持，即半径可为例如0.25mm或者更小。

当a–b＝c的时候，中心开放区域的半径精确为零，因此多个交叉点处于中心处。如果眼睛移动检测或者修正的权重高于眼睛中心区域内更高的分辨率，这种形状是优选的。

本领域技术人员知晓其他任意的轨迹变形，这些轨迹同样仅具有较大的曲率半径并且以高分辨率覆盖中心和边缘区域两者。

优选的，对于轨迹上的每个测量点，在同一条轨迹上距离小于圆周半径25％、优选小于16％的距离处具有第二测量点。特别优选的，在待测表面的每个圆周上至少有一个测量点，其半径小于周长的25％，优选具有半径小于16％，特别优选的是半径小于周长的5％。因此，获得具有足够的待测体分辨率的理想测量点密度。

在变形实施例中，到下一个测量点的距离同样可以做不同的限制。

优选的，对于每个表面圆周内的点，在距离轨迹至多0.5mm处上具有一个测量点，优选的是至多0.25mm，特别优选的是至多0.1mm。由此，有可能采用待测表面的多个测量点来获得理想的覆盖，特别是在眼睛上测量的时候。

在变形实施例中，采用待测表面多个测量点的覆盖同样可以以不同的方式确定。例如，在另一个优选的测量点在待测表面上分布的变形中做出的假设采用这样一种方式进行保留，即圆环盘的半径为0.5mm，优选的是为0.25mm，特别优选的是0.1mm，最终停留在待测表面内，总是覆盖至少一个测量点，与其位置无关。

本发明还涉及一种用于近似待测体截面的方法。该近似方法所需的测量点优选使用上述用于测量待测体的方法来实施。

然而，同样可以设想的是使用不同的方法建立多个测量点，特别是采用多种传统的测量方法，这对本领域技术人员是公知的。

为此，为了近似待测体(优选的是眼睛)的截面，在眼睛的截面区域内，一个记录的多个测量点的子集(其包含至少一个与截面有一定距离的测量点)在其上执行多个操作从而近似该截面。因此，计算待测体的任意截面积是可能的，而相应的适当测量点不需要刚好在截面内可用。

优选的，记录两段测量点的子集在待测表面圆周内，两段的中心点角度以镜面对称的方式小于90°布置。

在采用固定角速度的方法情况下，有可能在整个截面上获得每个截面长度部分大致恒定数量的测量点。

在变形实施例中，该段同样可以不被直线限定，但也不从圆周中心处沿着径向线形扩展。由此可以使用的考量是远离截面放置的多个测量点引起近似中更大程度的不清晰；鉴于此，在这些区域包含更多的测量点。本领域技术人员很清楚，基本上任意不同形式构成的表面都可以用于近似截面。特别是，截面也可以不按照线形的方式延伸，而是例如可以具体实现为V型方式，作为物体的“一小部分”，这样相应的影响范围包括两个圆形段，可选的具有一个中等角度，或者相互之间接触或重叠。截面同样也可以具有一个不同的轮廓，例如，波形轮廓，多边形轮廓，例如，正多边形，之字形轮廓等。

本发明另外一些有利的实施例和特征的组合可以从如下详细说明以及权利要求整体中得出。

附图说明

如下附图用于解释具体实施例：

附图1示出根据现有技术的光栅型扫描图案；

附图2示出根据现有技术的回路式扫描图案；

附图3示出根据现有技术的螺旋状扫描图案；

附图4示出根据本发明第一实施例的扫描图案；

附图5示出根据本发明第二实施例的扫描图案；

附图6示出根据本发明第三实施例的扫描图案；

附图7示出根据本发明第四实施例的扫描图案。

基本上，相同的部件在附图中采用相同的附图标记提供。

具体实施方式

附图1示出根据现有技术的光栅型扫描图案。扫描图案是公知的，尤其是来自电子管电视，其中电子光束逐线地通过屏幕。附图1示出两个相同的图案，相互之间偏置90°，并且互相重叠。两个图案单独扫过。尽管轨迹多个部分的平直段可以相对很快的通过，在相应的边沿区域还是有非常严重的延迟，这是由于方向的突变。因此，从时间来看，以测量光束的方式并不能充分有效地通过该测量图案。另外，扫描图案在边沿区域与在中心区域具有相同的测量点密度，特别是圆形或球形顶面体(例如眼睛)的情况下。因此，该扫描图案或者该轨迹没有理想的用于记录眼睛表面的实施。

附图2示出根据现有技术的回路状扫描图案。该扫描图案具有从中心处开始形成的多个回路。换言之，该扫描团是通过各个平直部分来提供的，该平直部分以固定角距离通过待测表面的圆周中心。相应的在该平直部分的一端，具有通过回路形状的方式到邻近部分的连接，例如相应的按照顺时针方向。所形成的回路两端具有相对较小的曲率半径。各个部分的角距离越大，在各个部分一端的曲率半径变得更大，但是另一方面，各部分的总数量同步减少，正因如此，待测表面的测量点密度也降低。因此，曲率半径和测量点密度的两个因素或两个相邻点之间的最大距离相互之间矛盾。另一个缺陷在于一个事实：中心测量点的密度有很大增加，其没有很有意义的服务体表面轮廓的评价。可选的，扫描图案可以选择很大，这样大部分扫描图案位于待测表面外侧。其优点在于曲率半径更大，而且更快的通过，但是另一方面，这会很大程度上增加整个路径长度，从而整体上测量的持续时间将会增加。

附图3示出根据现有技术的螺旋状扫描图案。尽管边沿区域的螺旋图案具有足够大的曲率半径，可以被测量光束快速通过，向中心的曲率半径变得更小。然而，因为中心区域非常重要，特别是眼科中，该扫描图案同样是不利的，因为仅会很慢的通过中心区域或者仅采用很低的分辨率测量。

如下附图4到6中，根据本发明的四个不同扫描图案采用如下通式描述：

x(t)＝r₀*sin(ω_Bt)*cos(ω_Tt)

y(t)＝r₀*sin(ω_Bt)*sin(ω_Tt)

这里：

r₀：扫描图案的圆周半径

ω_B：

ω_T：

在以下示例中，测量的持续时间t_pattern为200ms(毫秒)。本领域技术人员很清楚基本上将来可以找到最短的可能测量持续时间。然而，后者首先依赖于所使用的测量仪器，其次依赖于测量点的数量。

在本示例中，测量点的数量为3200，并且测量频率(即，测量点记录的速度)为f＝16kHz。这里，此后寻找平衡，其中测量时间足够短，并且同时，测量点的数量以及因此在测量等量待测表面的情况下的分辨率足够大。然而，另外，测量频率仅如此之大从而对每个测量点仍可出现足够的信号强度，因为所述信号强度随着测量频率的增加而降低。根据测量系统，测量频率可以从几千赫兹到几兆赫兹。范围从10到200kHz的测量频率被发现是有价值的。

取决于所使用的测量仪器，测量持续时间和测量点的数量也可以更小或者更大。取决于测量的布置方式，如果缩短了测量时间并且可以接受更小的分辨率，这是有利的。另一方面，还可能增加测量点的数量从而不利于测量时间。

目前的情况下，待测表面的半径为4mm。然而，这是根据特定的需求而且原则上可以自由选择，例如，10mm、3.5mm、1.5mm以及所有位于其中和落在其外的范围。

测量仪器的轴向系统分辨率在当前情况下接近4.6μm，但是也可以更高或者更低。

本领域技术人员很清楚直径、测量点数量和测量时间可以落在不同的范围中。

最后，本领域技术人员还清楚轨迹并不是严格精确的与常用的特定方程(上面和下面的多个方程)形成的图严格符合。轨迹或者扫描图案也可以偏离数学的精确形式。因此，例如由测量光束建立的一组点仅仅以差值的形式近似对应该方程。

附图4示出根据本发明的一个扫描图案第一实施例，采用特定优选的形式，其中B＝8并且T＝7。从方程的图中，可以很清楚的识别出曲率半径从边沿区域到中心相应的增加。另外，相应的八个交叉点总是位于圆上，该圆与圆周中心同心，并且通过中心点多次。另外，从图中看到，有可能边沿区域和靠近中心的区域都可以采用高分辨率测量。扫描图案具有48个简单交叉点以及中心处一个八重叠加交叉点。眼睛的移动可以被检测到并消除掉，特别是通过远离中心交叉点的方式。大量交叉点使得可以采用相应高频率(测量时间/交叉点数量＝平均更新时间)检测眼睛的移动。

附图5示出根据本发明扫描图案的第二实施例，其中B＝8并且T＝11。与根据附图4的扫描图案相比较，该扫描图案的路径长度更长，并且同一表面上的交叉点更多。这就使得分辨率更高，即相邻测量点之间更短的平均距离。简单交叉点的数量在本示例中为80，每种情况下每个同心圆环有8个交叉点。

附图6示出根据本发明扫描图案的第三实施例，其中B＝13并且T＝14。在每个同心圆环26个交叉点以及13个同心圆环的情况下，该扫描图案实施例共有338个交叉点。该实施例或者其它具有更多交叉点的那些实施例可以用于适当地快速扫描仪或者相对较大面积的物体的示例中。然而，沿着该轨迹的测量持续时间使用当前OCT扫描仪的情况下可能很高。

最后，作为第四实施例，附图7示出内转轨迹扫描图案，作为根据本发明扫描图案的一个可能实施例。内转轨迹扫描图案具有通式：

然而，本领域技术人员很清楚这种情况下的轨迹同样不会限制为严格保持在上述等式形成的图中。轨迹或者扫描图案还可以不遵循数学的严格形式。因此例如，测量光束建立的一组点仅仅以差值的形式近似对应该方程。

为了建立眼科学的测量数值，可以采用这样的方式选择数值，从而再次获得大约4mm的半径。作为例子，附图7中选择a＝2、b＝0.1并且c＝2.1。使用该参数化，有可能确定在圆周中心的半径近似为0.2mm的一个自由圆。该自由表面由此符合开始提出的0.5mm的标准。

总结来讲，需要注意的是根据本发明的用于记录测量点的方法可以特别快的执行，并且由此相对于待测体(特别是眼睛)移动具有可靠性，同时还可以获得高分辨率，特别是在球形顶面状体的边沿区域。

Claims (38)

1.一种用于记录眼睛上的测量点的方法，其中通过测量光束沿着用于记录轴向长度轮廓的眼睛的表面上的轨迹记录多个测量点，其特征在于，所述轨迹的最小曲率半径为所述表面的圆周半径的至少1/7，所述轨迹在超过所述轨迹的50％的路径长度上具有小于所述表面的圆周半径的最大曲率半径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹的至少90％在所述圆周内延伸。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轨迹在超过所述轨迹的75％的路径长度上具有小于所述表面的圆周半径的最大曲率半径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最大曲率半径小于所述圆周半径的99％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹的曲率朝向圆周中心单调增加。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹具有至少被记录两次的交叉点，所述两次之间具有时滞。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述轨迹具有至少两个相互间隔的交叉点。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少两个相互间隔的交叉点具有在平面投影面内大于90°的交叉角度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述测量光束跟随具有大于两个的交叉点的轨迹，其中在存在k*n个交叉点的情况下，相应的n个交叉点位于k个同心圆环中的相应的一个上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在具有最大半径的三个同心圆环之间，半径逐渐增大的两个相邻同心圆环之间的距离减小。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述轨迹和交替的同心圆环之间的交叉点位于径向朝向的直线上。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量光束沿着所述轨迹在XY平面中的投影面以固定的角速度移位。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过频域OCT或者扫频光源OCT来记录多个测量点。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹通过回路来给定，其中相邻的回路相互交叉。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹通过两个频率和一个半径来确定。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，测量光束遵循具有如下坐标的曲线：

(x(t)；y(t))＝(r₀*sin(ω_Bt)*cos(ω_Tt)；r₀*sin(ω_Bt)*sin(ω_Tt))

其中，r₀是待测表面圆周的半径，ω_B和ω_T是角频率。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述轨迹上的每一个测量点，在同一个轨迹上存在第二测量点，两个点之间的距离小于半径的25％。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于每一个位于所述表面的圆周内的点，在所述轨迹上有一个测量点，两个点之间的距离至多为0.5mm。

19.一种使用根据权利要求1到18中的一个的方法记录的测量点来近似眼睛的截面的方法，其特征在于，在截面区域中，在所记录测量点的一个子集上执行操作以便近似所述截面，所述子集包括至少一个与所述截面具有一定距离的测量点。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，按照镜面对称的方式中心点角度小于90°布置的两个部分的所记录的测量点的子集处于待测表面的圆周内。

21.一种用于执行根据权利要求1到18中的一个的方法的设备。

22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹的最小曲率半径为所述表面的圆周半径的至少1/5。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述轨迹的最小曲率半径为所述表面的圆周半径的至少1/3。

24.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轨迹的至少95％在所述圆周内延伸。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述轨迹全部在所述圆周内延伸。

26.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轨迹在超过所述轨迹的整个路径长度上具有小于所述表面的圆周半径的最大曲率半径。

27.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，最大曲率半径小于所述圆周半径的95％。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，最大曲率半径小于所述圆周半径的90％。

29.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述轨迹的曲率朝向圆周中心严格单调增加。

30.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述轨迹具有至少被记录两次的交叉点，所述两次之间具有时滞，因此待测体的移动被检测到。

31.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，一个交叉点至少被记录超过两次，所述两次之间具有时滞。

32.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多个测量点是用时间恒定频率记录的。

33.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，两个相邻回路分别具有位于圆上的交叉点。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述圆与待测表面的圆周同心。

35.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹仅通过两个频率来确定。

36.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述两个点之间的距离小于半径的16％。

37.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，两个点之间的距离至多为0.25mm。

38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，两个点之间的距离至多为0.1mm。