CN106999037A - 眼睛检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种眼睛检查装置，包括：‑至少一个照射器(11)，适于投射光束(1)以照射眼睛(100)的视网膜(101)；‑图像传感器(27)，适于接收由视网膜反射的光(2、202)并获取视网膜的图像；‑扫描器件(17)，适于通过沿着扫描方向(DS)移动由照射器投射在视网膜上的光束(1)来进行视网膜的光学扫描；‑光束分离器件(16)，适于分离由照射器投射的光(1)与由视网膜反射并朝着图像传感器(27)引导的光(2)；‑控制单元(40)，用以控制扫描装置的操作。在所述装置的操作期间，为了获取待成帧的视网膜的区域的每个单个图像，图像传感器集成在由扫描器件对于视网膜的所述区域的至少两次完全光学扫描期间由视网膜反射的光(2、202)。

Description

眼睛检查装置

技术领域

本发明涉及眼睛检查装置。

背景技术

共焦型眼睛检查装置的使用是众所周知的。

这些装置能够对相对窄的瞳孔(即，甚至对于小于3mm的瞳孔直径)拍摄具有良好的光对比度和相对大的视场(甚至大于45°)的视网膜的照片和视频。

为了简化构造的原因，共焦线扫描眼睛检查装置具有特别的工业和商业利益。

在专利US4241257、US7331669和EP2392915A1中描述了共焦线扫描装置的示例。

这些装置用照射视网膜的非常窄的区域的光束(通常以线的形式)扫描视网膜。它们收集和去扫描由视网膜反射的光，从而使其通过设有狭缝的固定光阑，该狭缝消除了来自不期望的反射的大部分杂散光。然后，通过光阑的光被投射在使用如此获取的信息的传感器上，以重构视网膜的一个或多个图像。

现有技术的共焦线扫描装置在预定时间(通常为几十毫秒)内完成的所述视网膜的单次光学扫描期间获取视网膜的图像。

专利申请EP2392915A1描述了例如用光线扫描物体的光学图像捕获系统，去扫描由物体反射的光，使其通过共焦开口并对其重新扫描以获得二维图像，该二维图像然后通过使用与扫描频率相同的帧速率的二维传感器被获取。

专利US7331669描述了一种数字摄影系统，其利用由包含具有狭缝形状的开口的光阑的照射器生成的光来扫描视网膜，以减少不期望的反射。在所提出的构造变体之一中，由视网膜反射的光被去扫描，通过消除反射的共焦光阑，然后被重新扫描，以获得投射在二维传感器上的二维图像。根据专利US7331669建议降低视网膜的扫描频率以增加二维传感器的曝光时间的事实，在视网膜的单次扫描期间获取视网膜的图像的事实是明显的。

在上述专利文档中描述的系统的问题之一在于它们不提供用于在获取视网膜的图像期间控制由所述视网膜反射的光量的实际解决方案。

这阻止曝光时间或传感器的增益的优化。因此，图像的亮度是作为视网膜的反射率的函数的变量，并且可以从一个被摄体到另一个被摄体变化。

为了在不控制由视网膜反射的光量的情况下获取图像，可以将曝光时间或传感器的增益减小到诸如在非常反射的视网膜的情况下阻止图像的饱和的值。

所获取的图像的亮度还可以通过在图像的获取之后处理所述图像(图像的后处理)的方式来进一步调整。

该解决方案的缺点在于具有低反射率的视网膜的图像常常太暗并且具有低信号/噪声比的事实。

图像的亮度可以通过这些图像的后处理来改善。但是，这没有显著改善一般保持低的信号/噪声比。

可以被用来获取红外图像的替代的解决方案包括在视频的获取期间测量视网膜的反射率，以便能够在获取所述视网膜的最终图像之前调整红外源的功率或传感器的增益。

但是，在用可见光扫描的情况下，鉴于用强烈可见光照射视网膜将导致眼睛的瞳孔在能够获取视网膜的最终图像之前闭合，因此不能使用该技术。

改善信噪比的已知技术是获取特定数量的分离图像，并且利用计算机在后处理过程中组合这些图像，以产生具有更好的信噪比的单个图像。

该方法的缺陷由高实现成本代表，因为它需要昂贵的高速相机和获取硬件。因此，该方法一般用在更昂贵的点型扫描系统上，而不用在通常折中性能与成本的线扫描系统上。

该解决方案用在例如由Heidelberg Engineering公司在其Spectralis^TMOCT产品中采用的Heidelberg Noise Reduction^TM系统中。

这种技术也被其他眼睛检查装置(尤其是OCT)使用，如专利文档EP1961374中所公开的装置。

文档WO2012/041723A1描述了传统的眼底相机，其具有用于在获取图像期间控制朝着眼睛的视网膜发射的光量的系统。

该系统被设想用于通过闪光的方式同时照射整个视网膜的眼底相机。它通过光传感器测量由视网膜反射的光量，并且当反射的光量达到预定阈值时停用眼底相机的照射器。

该文档不提供使得可以将该解决方案应用到共焦线扫描装置的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种共焦线扫描型的眼睛检查装置，其解决了现有技术的上述问题。

在该目的中，本发明的目标是提供能够自动调整来自视网膜并被朝着图像传感器引导的光量的眼睛检查装置。

本发明的另一个目标是提供易于以具有竞争力的成本以工业规模生产的眼睛检查装置。

根据本发明，该目的和这些目标以及将从后续描述和从附图更加明显的其他目标是通过下面提出的根据权利要求1以及根据相关从属权利要求的眼睛检查装置来实现的。

在其一般定义中，根据本发明的装置包括至少一个照射器，所述照射器适于将光束投射在眼睛中以照射其视网膜。

当所述光束与视网膜相交时，所述光束被成形为形成沿着延伸的主轴延伸的光线。

因此，照射器照射具有上述光线的形状的视网膜的一部分。

根据本发明的装置还包括：

-图像传感器，适于接收由视网膜反射的光并获取视网膜的图像；

-扫描器件，适于通过沿着基本上垂直于由照射器投射的光线的延伸主轴的扫描方向在视网膜上循环移动由照射器投射的光束来进行视网膜的光学扫描；

-光束分离器件，适于分离由照射器投射的光与由视网膜反射并朝着所述图像传感器引导的光。

-控制单元，用以控制所述装置的操作。

根据本发明，在所述装置的操作期间，为了获取待成帧的视网膜的区域的每个单个图像，所述图像传感器集成在由所述扫描器件对待成帧的视网膜的区域的至少两次完全光学扫描期间由视网膜反射的光。

优选地，在所述装置的操作期间，为了获取待成帧的视网膜的区域的每个单个图像，图像传感器集成在由所述扫描器件对待成帧的视网膜的区域的整数数量的完全光学扫描期间由视网膜反射的光。

根据本发明，在达到最佳曝光之后，传感器在获取处理结束时输送一个单个图像。

重要的是注意到，在其多次扫描期间从视网膜接收的信息直接在图像传感器的阶段被组合，以产生视网膜的最终图像，而不是如在现有技术中出现的那样在涉及计算机的后处理过程中。

优选地，根据本发明的装置包括：

-光检测设备，包括适于提供指示入射光功率的检测信号的至少一个光敏元件；

-分束器，适于将由视网膜反射并通过所述光束分离器件的光划分成反射光的第一部分和第二部分。分束器朝着光检测设备引导反射光的第一部分，并且朝着图像传感器引导反射光的第二部分。

优选地，根据本发明的装置包括信号调节器件，所述信号调节器件适于从所述至少一个光敏元件接收至少一个检测信号并提供指示由至少一个光敏元件接收的光能的测量信号。

优选地，光检测设备包括适于与视网膜光学共轭的掩膜。掩膜包括适于允许(包含在上述光的第一部分中的)光朝着所述至少一个光敏元件通过的至少一个开口。

优选地，光检测设备包括在所述装置的操作期间根据与由照射器在视网膜上投射的光线的延伸主轴光学共轭的第一方向布置的至少两个光敏元件。

优选地，光检测设备的掩膜包括在所述装置的操作期间根据与由照射器在视网膜上投射的光线的延伸主轴光学共轭的第二方向布置的至少两个开口。

优选地，光检测设备包括与所述至少一个光敏元件可操作地相关联的至少一个发射器。所述至少一个发射器适于在所述至少一个光敏元件上投射光。

优选地，在所述装置的操作期间，当照射器和图像传感器被控制单元激活时，即，当照射器在视网膜上投射光并且图像传感器接收由视网膜反射的光以获取所述视网膜的图像时，(可以被所述控制单元激活的)所述至少一个发射器在所述至少一个光敏元件上投射光。

优选地，光检测设备包括其上安装有所述至少一个光敏元件的支撑件和设有至少一个腔体的中间体。中间体与支撑件并与光检测设备的掩膜可操作地相关联，使得所述至少一个腔体与掩膜的所述至少一个开口连通，以允许光朝着所述至少一个光敏元件通过，并且定义适于横向包围所述至少一个光敏元件的腔体。

优选地，控制单元能够基于由信号调节器件提供的测量信号来控制照射器的操作。

优选地，控制单元能够进行被朝着图像传感器引导的光量的第一调整过程。上述第一调整过程包括以下步骤：

-当扫描器件在行程结束位置附近时，提供激活照射器和图

像传感器的控制信号；

-获取由信号调节器件提供的测量信号；

-将所述测量信号与阈值进行比较；

-如果所述测量信号具有高于所述阈值的值，则等待正在进行的视网膜的光学扫描完成；

-当正在进行的光学扫描完成时，提供停用照射器的控制信号。

优选地，控制单元能够进行被朝着图像传感器引导的光量的第二调整过程。上述第二调整过程包括以下步骤：

-当扫描器件在行程结束位置附近时，提供激活照射器和图像传感器的控制信号；

-在所述扫描器件已经进行所述视网膜的第一整数数量N1次光学扫描之后，获取由信号调节器件提供的测量信号；

-将所述测量信号与阈值进行比较；

-在将所述照射器调整到新的功率值的情况下，计算仍然要被进行的扫描的第二整数N2；

-当扫描器件在行程结束位置附近时，提供将照射器的功率改变成所述新功率值的控制信号；

-等待视网膜的所述数量N2次光学扫描完成；

-当视网膜的所述数量N2次光学扫描完成时，提供停用照射器的控制信号。

附图说明

根据本发明的眼睛检查装置的进一步的特性和优点将参考下文给出的描述和附图而更加明显，描述和附图纯粹用于解释和非限制性目的，其中：

图1示意性地在本发明的第一实施例中示出了根据本发明的眼睛检查装置；

图2示意性地在本发明的另一个实施例中示出了根据本发明的眼睛检查装置；

图3至图4示意性地示出了图2的眼睛检查装置的一些细节；

图5至图6示意性地在其实施例的另一个变体中示出了图2的眼睛检查装置的一些细节；

图7示意性地示出了在图2至图6中所示的实施例中可以用在根据本发明的眼睛检查装置中的光敏元件的操作特性曲线；以及

图8示意性地示出了通过根据本发明的眼睛检查装置投射在眼睛的视网膜上的光线。

具体实施方式

参考图1，本发明涉及眼睛检查装置500。

装置500包括照射器11，照射器11包括至少一个光源。

装置500包括光学照射路径1A，由照射器11投射的光束1沿着该光学照射路径1A到达眼睛100的视网膜101。因此，在装置1的操作期间，光学路径1A从照射器11延伸到视网膜101。

照射器11布置成在视网膜上投射光束1。

当光束1与视网膜相交时，光束被成形为形成沿着延伸主轴AE延伸的光线1B(图8)。

装置500包括适于接收由视网膜101反射的光2并获取所述视网膜的一个或多个图像的图像传感器27。

装置500包括光学获取路径(或光学成像路径)2A，由视网膜101反射的光2沿着该路径到达图像传感器27。因此，在装置1的操作期间，光学路径2A从视网膜101延伸到图像传感器27。

装置500包括适于进行视网膜101的周期性光学扫描的扫描器件17。通过沿着扫描方向DS在视网膜101的表面上移动由照射器11投射的光束1，进行每次光学扫描(图8)。

由于扫描器件17，由照射器11投射的光线1B在光学扫描期间根据扫描方向DS沿着视网膜的表面移动。

优选地，扫描器件17还具有朝着图像传感器27沿着光学获取路径2A引导由视网膜反射的光2的至少一部分的功能。

装置500包括光束分离器件16，该光束分离器件16适于分离投射在视网膜上的光1与由视网膜反射并朝着图像传感器27引导的光2。

照射器11、光束分离器件16和扫描器件17有利地沿着光学路径1A(参考光束1的方向D1)串联布置。

优选地，装置500包括沿着照射器11和光束分离器件16之间的光学路径1A布置的第一光学器件15。

优选地，装置500包括沿着光学路径1A布置在扫描器件17的下游(参考光束1的行进方向D1)的扫描光学器件18和目镜19，以便由照射光1通过。

扫描器件17、光束分离器件16和图像传感器27有利地沿着光学路径2A(参考光束2的行进方向D2)串联布置。

目镜19和扫描光学器件18也沿着光学路径2A布置，并在反射光2到达扫描器件17之前被反射光2通过。

优选地，装置500包括在装置500的操作期间沿光学路径2A布置以便与视网膜101光学共轭的共焦光阑23。

为了更清楚地解释，在本发明的范围内，规定“光学共轭”的定义识别在光学共轭的确切位置或光学共轭的确切位置的(相对于装置500的光学路径的长度)相对小的邻域中定位。

共焦光阑23优选地包括至少一个共焦开口，其允许反射光2的一部分通过并且能够至少部分地停止由装置500或眼睛100的一些表面反射的、不与视网膜光学共轭的光。

优选地，装置500还包括沿着光束分离器件16和图像传感器27之间的光学路径2A布置的第二光学器件21、镜子22、24、第三光学器件25、物镜26。

如下面将更明显的那样，镜子22或24可以被分束器220代替。

为了产生光学路径1A、2A，提供使用具有不同于所引用的图中所示的构造的构造的镜子或光阑的构造变体是有可能的。

优选地，照射器11包括由LED设备组成的至少一个光源。

优选地，图像传感器27例如由数字摄像机的一个或多个二维CCD或C-MOS传感器组成。图像传感器27在接收表面处接收光2，并且有利地允许观察和拍摄视网膜101。

优选地，光束分离器件16包括在装置500的操作期间与瞳孔102光学共轭的分离光阑161。

优选地，光束分离器件16包括适于使由扫描器件17引导的反射光2沿着光学路径2A转向的镜子162。

优选地，扫描器件17循环地在两个端部位置(下文中称为行程结束位置)之间循环地移动照射光束的反射方向。

优选地，扫描器件17包括绕旋转轴振荡的共振镜。

优选地，镜子17包括两个相对的反射表面。

例如，提供使用多面镜、微镜阵列等的其他构造解决方案是可能的。

为了更清楚地解释，应当指出的是，当照射器11被停用(即，不朝着视网膜101投射光)时，扫描器件17也可以操作(即，各自在上述行程结束位置之间进行重复的循环扫描运动)。

当扫描器件17和照射器11被激活时，扫描器件17进行视网膜101的一次或多次光学扫描，从而沿着扫描方向DS移动投射在视网膜101的表面上的光束1(优选地基本上以光线1B的形状)。

现在更详细地描述(在图1的实施例中)装置500的一般操作。

由照射器11投射的光束1通过光学器件15和光束分离器件16，尤其是在分离光阑161的开口处。

通过扫描器件17扫描光1，扫描器件17通过绕其旋转轴移动来将光1朝着视网膜101引导。光1通过扫描光学器件18和目镜19，并且进入眼睛100以照射视网膜101。

在视网膜101上，被照射的部分由通过照射器11投射的光图像组成。以光线1B的形状，该被照射的部分根据由扫描器件17设置的扫描方向DS沿着视网膜移动。扫描方向DS基本上垂直于光线1B的延伸轴AE。

由视网膜101反射的光2通过瞳孔102从眼睛出射，通过目镜19和扫描光学器件18返回。

反射光2被沿着光学路径2A引导其的扫描器件17去扫描。

反射光2通过光束分离器件16，尤其是在分离光阑161的开口处。该开口选择反射光2的与光束1通过其进入眼睛的瞳孔的区域分离的瞳孔102的预定区域的部分。

这大大降低了来自眼睛的不同于视网膜的表面的照射光1的不期望的反射到达图像传感器27的概率。

由分离器件16选择的光束2通过光学器件21、被镜子22反射、通过共焦光阑23、被镜子24反射并通过光学器件25。

光束2通过共焦光阑23大大地降低了来自位于与视网膜101不同或与所述视网膜光学共轭的平面中的物体的不期望的反射到达图像传感器27的概率。

光束2再次被扫描器件17扫描并朝着图像传感器27被引导，以在图像传感器27的二维接收表面上形成二维图像。

光束2通过物镜26，以到达获取视网膜101的一个或多个图像的图像传感器27。

装置500还包括控制单元40，以控制装置500的操作，例如为了进行信号获取、数据存储、数据计算和控制信号生成功能。

优选地，控制单元40包括数字处理设备，例如微处理器。例如，它可以由计算机组成。

控制单元40与照射器11、扫描器件17和图像传感器27可操作地相关联，并且能够通过生成合适的控制信号来控制它们的操作。

为了生成这些控制信号，控制单元40优选地执行存储在所述控制单元的一个或多个存储位置中的合适的软件指令。

控制单元40可以与用于输入手动命令或用于进行配置或编程操作的人机界面50可操作地相关联。

控制单元40能够控制照射器11、扫描器件17和图像传感器27的操作，使得扫描器件17利用比图像传感器利用其获取所述视网膜的图像的频率更高的频率扫描由照射器11在视网膜101的表面上投射的光束1(即，进行视网膜的光学扫描)。

特别地，根据本发明，控制单元40适于控制照射器11、扫描器件17和图像传感器27的操作，使得为了获取待成帧的视网膜的区域的每个单个图像，图像传感器27集成在通过扫描器件17的待成帧的视网膜的区域的至少两次完全光学扫描期间由视网膜反射的光2。

为了清楚起见，规定句子“图像传感器27集成光”意为图像传感器27的像素作为曝光的效果而积累电荷。由每个像素存储的最终电荷是从集成时间开始到其结束入射到所述像素的总光能的测量。

根据本发明，图像传感器27的每个像素的最终电荷由在视网膜的至少两次完全光学扫描期间由所述像素接收的光能的总量确定。

因此，图像传感器27的集成时间至少与进行待成帧的视网膜的区域的两次完全光学扫描所需的时间一样长。

为了清楚起见，进一步规定，当视网膜的区域在其整个表面上从一端到另一端被扫描时，待成帧的视网膜的所述区域的扫描是“完全扫描”。

根据本发明，图像传感器27利用比通过扫描器件17的视网膜的唯一光学扫描的执行时间更高的曝光时间(优选地为整数倍)获取待成帧的视网膜101的区域的每个图像。

在图像传感器27的曝光时间(即，获取单个图像所需的时间)期间，待成帧的视网膜的区域被扫描器件17扫描至少两次，优选为大于或等于二的整数倍。

因此，通过集成在视网膜的所述区域的至少两次完全光学扫描期间由所述视网膜反射的光，由图像传感器27获取所述视网膜的所述区域的每个图像。

通常，获取待成帧的视网膜区域的每个单个图像所需的光学扫描的数量可以在几次扫描(例如3或4)和几十次扫描(例如30或40)之间变化。

由本发明提出的用来在视网膜的多次扫描期间控制图像传感器27的曝光的解决方案允许在图像获取期间调整来自视网膜并由图像传感器27集成的光量(光能)。

例如，在图像获取期间，可以通过变化有效地有助于获取所述图像的光学扫描的整数数量(大于或等于二)来调整由视网膜反射的光量。

由本发明提出的解决方案的另一个优点在于它允许装置500利用其拍摄视网膜的视频的方法的相当大的灵活性的事实，例如用红外光照射视网膜。

特别地，可以产生上述视频，以便获得所获取的图像的更高频率，或者获得这些图像的更好质量。

通过选择对应于所获取的每个图像的视网膜的扫描数量，这是有可能的。

如果需要带更高频率的图像的视频，则以对应于视网膜的几次光学扫描的集成时间并以更高增益获取图像。如果需要眼睛的运动的自动检测，则通过图像传感器27的这种获取方法会是有用的。

代替地，如果需要带更高质量图像的视频，则以较小的增益并以对应于视网膜的更大数量光学扫描的每个图像的曝光时间进行获取。这种获取方法对于视网膜的体内观察是有用的。

当利用具有固定扫描频率的经济的扫描器件(例如振荡共振镜和具有恒定功率、比具有可调整功率的照射器更简单且更便宜的照射器)时，通过改变有助于每个图像的获取的光学扫描的对应数量来变化图像传感器27的曝光时间的解决方案也可以有利地使用。

图2中示出了装置500的另一个实施例。

根据该实施例，装置500包括光检测设备30，该光检测设备30包括一个或多个光敏元件311和分束器220，该分束器220适于将由视网膜反射并通过光束分离器件16(尤其是通过分离光阑161)的光2划分成由视网膜反射的光的第一部分和第二部分201、202。

分束器220沿着获取路径2A定位，优选地在光学器件21和共焦光阑23之间。

在实践中，分束器220代替在图1中所示的装置500的实施例中存在的镜子22。

分束器220将由视网膜反射的光的第一部分201朝着光检测设备30引导，并将由视网膜反射的光的第二部分202朝着图像传感器27引导。

反射光的部分202通过共焦光阑23，该共焦光阑23消除了来自位于不同于视网膜或与所述视网膜光学共轭的平面中的物体的不期望的反射，继续遇到镜子24和光学器件25，再次被扫描器件17扫描，并使其通过物镜26，以在图像传感器27处生成二维图像，从而可以获取视网膜的图像。

反射光的部分201朝着光检测设备30被引导。

检测设备30包括一个或多个光敏元件311，每个光敏元件可以例如是光电管、光电晶体管、集成光传感器或者适于提供指示接收到的光功率的电检测信号U1的任何其他类型的设备。

根据图2的实施例，照射器11不具有可调整的功率，并且可以由控制单元40激活，以投射仅具有预定的恒定功率的光。

根据实施例的可能变体(未示出)，分束器220可以(按照由视网膜反射的光的方向D2)定位在共焦光阑23的下游。

在这种情况下，分束器220在实践中代替在图1中所示的装置500的实施例中存在的镜子24。

在实施例的该变体中，共焦光阑23在反射光的部分201到达检测设备23之前停止来自不期望的反射的光。这确保光敏元件311仅测量由视网膜101反射的光而不测量来自不期望的反射的光。

提供分束器220的不同定位的实施例的其他变体是可能的。

优选地，检测设备30包括其上安装有光敏元件311的支撑件31，例如印刷电路板。

优选地，检测设备30包括布置在由支撑件31定义的平面上的多个光敏元件311。

优选地，光敏元件311按照第一方向I1布置，在装置500的操作期间，该第一方向I1与由照射器11在视网膜上投射的光线1B的延伸主轴AE光学共轭。

优选地，检测设备30包括在装置500的操作期间与视网膜光学共轭的掩膜33。

掩膜33包括适于允许光朝着光敏元件311通过的一个或多个开口331。

优选地，每个开口331可操作地与对应的光敏元件311相关联。

优选地，掩膜33包括多个开口331。

优选地，开口331按照第二方向I2布置，在装置500的操作期间，该第二方向I2与由照射器11在视网膜上投射的光线1B的延伸主轴AE光学共轭。

优选地，检测设备30包括可操作地定位在掩膜33和支撑件31之间的中间体32。

中间体32包括一个或多个腔体321。

优选地，中间体32与支撑件31和掩膜33可操作地相关联，使得腔体321允许光朝着光敏元件311通过。

优选地，一个或多个腔体321定义适于包围一个或多个光敏元件311的一个或多个腔体。

腔体321的数量可以相对于光敏元件311的数量而不同，例如在多个光敏元件分组在同一腔体321中的情况下。

优选地，如图3至图6中所示，每个腔体321定义用于对应的光敏元件311的腔体。

有利地，腔体321保护光敏元件311免受外部光和灰尘的影响。

支撑件31、中间体32和掩膜33可以利用已知的紧固器件容易地组装在一起。

根据可能的变体，由掩膜33和中间体32组成的组件可以一体产生。

在这种情况下，掩膜33由适于接收由视网膜反射的光的部分201的组件的表面形成。

腔体321和开口331可以容易地布置成彼此连通并允许光朝着光敏元件311通过。

有利地，检测设备30安装在装置500上，使得掩膜33在所述装置的操作期间位于基本上与眼睛的视网膜101共轭的平面中。

如上面所提到的，光敏元件311和开口331按照与由照射器11投射在视网膜上的光线1B的延伸轴AE光学共轭的方向I1、I2来布置。

这确保从视网膜的被照射区域(光线1B)到光敏元件311的高(理论上最大可能)的功率传送。

按照方向I2，开口331的尺寸L可以或多或少地与沿着方向I1的光敏元件311的尺寸相同或略大。这允许来自视网膜并朝着光敏元件311行进的光201的量的最大化。

可以充分限制垂直于方向I2的开口331的尺寸S，以高效地阻止来自不期望的反射的光到达光敏元件311。

在这种情况下，设置有按照方向I2布置的开口331的掩膜33作为与光敏元件311可操作地相关联的共焦光阑操作。以这种方式，光敏元件311基本上接收来自视网膜的光，而不接收来自不与所述视网膜共轭的表面(例如所述装置的各个透镜的表面或者眼睛前段的表面)上的不期望的反射的光。

当光敏元件311被光束201照射时，检测设备30提供由光敏元件311生成的输出检测信号U1。

这允许测量由光束201传送的光能，并且因此成比例地测量光束202的光能，即，到达图像传感器27的由视网膜反射的光量。

当视网膜被照射时，检测设备30的每个光敏元件311接收光束201的一部分并根据其操作特性生成指示光束201的光功率P的检测信号U1(图7)。

优选地，装置500包括信号调节器件60，该信号调节器件60适于从光敏元件311接收检测信号U1并且提供指示由光敏元件接收的光能的测量信号E1。

优选地，信号调节器件60包括至少求和器件601(用以对检测信号U1求和)、放大器602(用以放大从求和器件输出的信号)以及集成器603(用以按时间集成从放大器62输出的信号)。

求和器件、放大器和集成器操作的次序也可以不同于图2中所指示的次序。

优选地，信号调节器件60由在检测设备30和控制单元40之间电连接的一个或多个电子电路组成。

在这种情况下，信号调节器件60优选地集成在检测设备30中并且安装在其上安装有光敏元件311的支撑件31上。

根据实施例的替代变体，信号调节器件60可以由“独立”电子设备组成或安装在控制单元40上。

根据另一个替代实施例，信号调节器件60可以由合适的软件指令组成，所述软件指令可以存储在控制单元40中并由其执行，或由能够与控制单元40通信的其他计算机化单元执行。

优选地，控制单元40基于由信号调节器件60提供的测量信号E1来控制照射器11的操作。

优选地，控制单元40被配置为进行由图像传感器27接收的光202的量(光能)的第一调整过程。

该调整过程优选地包括以下步骤(不一定按照下面设定的次序)：

-当扫描器件17在行程结束位置附近时，提供激活照射器11和图像传感器27的控制信号；

-获取测量信号E1；

-将测量信号E1与阈值ETH进行比较；

-如果测量信号E1具有高于阈值ETH的值，则等待正在进行的视网膜的光学扫描完成；

-当正在进行的光学扫描完成时，提供停用照射器11的控制信号。

在装置500的操作期间，即使照射器11被停用，扫描器件17也可以持续地进行扫描运动(例如绕其旋转轴振荡)。

在例如通过人机界面50的方式接收到获取图像的命令之后，控制单元40等待扫描器件17到达正在进行的扫描运动的行程结束所需的时间。

当扫描器件17到达其行程结束(并且因此必须开始新的扫描运动)时，控制单元生成激活照射器11(以便朝着视网膜投射光并进行其多次光学扫描)并激活图像传感器27(以便开始获取视网膜的图像)的控制信号。

光敏元件311被光束201照射，并且提供指示接收到的光功率的检测信号U1。

信号调节器件60接收检测信号U1，并提供指示由光敏元件311接收到的光能的测量信号E1。

测量信号E1由控制单元40获取。

当由光敏元件311接收的光能超过阈值ETH时，控制单元40等待直到扫描器件17完成正在进行的第N(N＞＝2)次光学扫描到达行程结束位置。

当扫描器件17到达其行程结束位置(并且因此其必须开始新的扫描运动)时，控制单元40生成停用照射器11的控制信号。

上述解决方案具有相当大的操作优点。

它允许图像传感器27的曝光周期的开始和结束与扫描器件17的运动(尤其是与扫描器件17的行程结束时刻)同步。

以这种方式，图像传感器27的接收表面被均匀地暴露于由视网膜反射的光，即，对于对应于相同数量的光学扫描的时间。

如果图像传感器27的曝光周期的开始或结束随机发生，与扫描器件17的运动不同步，则图像传感器27的接收表面的一部分可以被暴露于N次光学扫描，而剩余的接收表面可以被暴露于N+1或N-1次光学扫描。在这种情况下，所得到的视网膜图像可以包括更亮的区域和更暗的区域。

可以看出，在上述调整过程中，(通过信号调节器件60的)检测信号U1的集成时间如何作为视网膜的反射率的函数而自动变化。

例如，如果拍摄具有低反射率的视网膜，则由光敏元件311生成的信号U1具有相对较低的强度，并且因此需要更长的集成时间来达到预定义的阈值ETH并停用照射器件11。

因此，图像传感器27的曝光时间(一般而言对应于视网膜被照射器11照射的时间)以与视网膜的反射率成反比的方式变化。

因此，不管视网膜的有效反射率如何，到达光敏元件311的光201的量基本上保持恒定。

由于该光量与到达图像传感器27的光量(光能)基本上成比例，因此到达图像传感器27的光量也在可调整的值处维持基本上恒定。

这允许获取具有基本上恒定的曝光的图像，而不管被检查的视网膜的反射率如何。

基于上述内容，明显的是，检测设备30、信号调节器件60和控制单元40如何形成调整图像传感器27的曝光的器件。

在上述调整过程中，图像传感器27的曝光通过借助带有恒定光功率的照射器11的方式照射视网膜整数N次光学扫描(N＞＝2)而发生。

因此，用于调整光能的分辨率等于在光学扫描期间由图像传感器27接收的光能的量。

光能的调整精度依赖于获取图像所进行的光学扫描的数量N。

因此，上述调整过程的最大理论误差等于1/N，其中N是获取所述图像所完成的光学扫描的数量。例如，如果获取图像所需的曝光时间大约对应于20次光学扫描，则最大调整误差对应于每20次中的一次扫描，即5％。

图2中所示的本发明的实施例的变体提供了使用具有可调整光功率的照射器11。

通过发送合适的控制信号，可以由控制单元40来调整照射器11的光功率。

原则上，在这种情况下，控制单元40也可以进行上述第一调整过程来调整由图像传感器27接收的光量。

但是，优选地，控制单元40被配置为对由图像传感器27接收的光202的量进行第二调整。

该调整过程优选地包括以下步骤(不一定按照下面设定的次序)：

-当扫描器件27在行程结束位置附近时，提供以给定的功率值(例如最大功率值)激活照射器11以及激活图像传感器27的控制信号；

-在扫描器件17已经进行了视网膜的第一N1次光学扫描之后，获取测量信号E1，其中N1是正整数；

-将测量信号E1与阈值ETH进行比较；

-在照射器11被调整到新功率值的情况下，计算仍然要进行的光学扫描的第二数量N2，其中N2是正整数；

-当扫描器件17在行程结束位置附近时，提供将照射器11的功率改变为新功率值的控制信号；

-等待由扫描器件17完成对视网膜的N2次光学扫描；

-当视网膜的第N2次光学扫描完成时，提供停用照射器11的控制信号。

上述调整过程连同使用具有可调整光功率的照射器一起，允许到达图像传感器27的光202的量的调整精度显著改善。

事实上，在这种情况下，调整分辨率不依赖于所进行的光学扫描的数量。

利用上述调整过程，即使扫描器件17在获取视网膜的图像期间仅进行两次光学扫描(即，在NI＝I、N2＝1的情况下)，也可以获得到达图像传感器27的光202的量的良好调整。

如果仅进行两次光学扫描(可能的最小数量)，则控制单元40可以在扫描器件17已经进行视网膜的第一次光学扫描之后获取测量信号E1，并将测量信号E1与阈值ETH进行比较。

然后，控制单元40可以计算在第二次光学扫描期间照射器11必须操作以达到能量阈值ETH的功率。

为了进行上述调整过程，控制单元40可以有利地通过其数字处理单元的方式进行存储在合适存储位置中的软件指令。

根据图2中所示的本发明的实施例的变体(图5至图6)，检测设备30包括与光敏元件311可操作地相关联的一个或多个发射器312。

发射器312适于将光投射在光敏元件311上。

发射器312的数量可以相对于光敏元件311的数量而不同，例如在相同的发射器312在几个光敏元件331上投射光的情况下。

优选地，如图5至图6中所示，每个发射器312可操作地与对应的光敏元件311相关联。

优选地，发射器312由LED设备组成。

根据实施例的该变体，掩膜33和中间体32具有与已经描述的特性基本相同的特性。

优选地，发射器312和光敏元件311安装在支撑件31上并被包围在由中间体32的腔体321定义的对应的腔体中。

根据实施例的该变体，信号调节器件60和控制单元40的操作与已经描述的基本相同。

优选地，控制单元40能够通过合适的控制信号的方式来控制发射器312的操作。

优选地，当照射器11和图像传感器27被相同的控制单元激活时，控制单元40激活发射器312。

以这种方式，当照射器11和图像传感器27被激活时，换句话说，在光敏元件311接收由视网膜反射的光201并生成检测信号U1的整个时间内，发射器312在光敏元件311上投射光。

上述解决方案具有以下优点：使得可以使用(通常在市场上可获得的)经济的光传感器，即使在入射光功率非常低的情况下以低精度为特征。

经济的光传感器的操作特性曲线的典型示例在图7中示出。

传感器的操作特性曲线U1＝f(P)对于大于阈值PTH的光功率范围是线性的，其中U1是通过用光功率P照射的传感器生成的电信号(检测信号)。

如果该阈值大于光束201的光功率P1，则传感器的操作点位于操作特性的非线性区域中。

因此，视网膜的反射率的变化不会对由传感器提供的检测信号U1的成比例变化产生影响。

这意味着图像传感器27为获取视网膜的图像而暴露于的光量可能不能可调整到期望的恒定值。

还发现，当在对应于非常低的光功率的非线性区域中操作时，传感器的特征还在于对温度变化的高灵敏度。

这会造成由光束201提供的光能的测量中的实质性误差。

利用发射器312，可以将附加量的恒定光P2投射在光敏元件311上。

可以有利地选择由光敏元件311接收的总功率(P1+P2)，以便确保光敏元件311总是在其操作特性的线性区域中操作，在该线性区域中它们对温度变化较不敏感。

以这种方式，可以精确地测量由光束201提供的光功率P1，并因此精确地调整由图像传感器接收的光量。

根据本发明的装置1相对于现有技术具有相当大的优点。

图像传感器27对于相同视网膜的至少两次光学扫描集成由所述视网膜反射的光以产生图像的事实有利地允许：

-对用来获取每个图像的光量的调整，适当地调整有助于获取上述图像的光学扫描的数量；

-在视频获取期间对曝光时间的调整，即使扫描器件17能够以固定扫描频率进行操作(并且因此是经济的)。

装置500能够例如通过上述调整过程的方式自动调整由图像传感器27接收的光202的量。这使得可以：

-获得具有均匀亮度的图像，而不管被检查的视网膜的反射率的变化；

-在具有低反射率的视网膜的情况下，改善所获取的图像的信号/噪声比；

-在具有高反射率的视网膜的情况下，避免所获取的图像的饱和。

使用检测设备30使得可以获得由图像传感器27接收的光量的调整的良好精度，从而利用开口331的共焦度高效地减少由可能干扰光束201的能量测量的反射引起的光学扰动。

在视网膜的图像的获取期间使用适于将光投射在发光元件311上的发射器312使得可以：

-使用低成本的经济的光敏元件维持由图像传感器27接收的光量的良好水平的调整精度；

-通过分束器220的方式减少要朝着检测设备30引导的光201的量，并且增加要朝着图像传感器27引导并被用来获取图像的光202的量，从而改善所述图像的质量；

-在测量期间减少由于光敏元件311的温度变化引起的测量误差。

装置500具有非常紧凑的结构，并且易于在工业规模生产，在限制生产成本方面具有相当大的优点。

Claims (13)

1.一种眼睛检查装置(500)，包括：

-至少一个照射器(11)，适于将光束(1)投射在眼睛(100)中，以照射视网膜(101)的一部分，所述光束被成形为形成光线(1B)，当所述光束与视网膜相交时，所述光线沿着延伸主轴(AE)延伸；

-图像传感器(27)，适于接收由视网膜反射的光(2、202)并获取视网膜的图像；

-扫描器件(17)，适于通过沿着基本上垂直于所述光线(1B)的延伸主轴(AE)的扫描方向(DS)循环移动由所述照射器投射在视网膜上的光束(1)来进行视网膜的光学扫描；

-光束分离器件(16)，适于分离由所述照射器投射的光(1)与由视网膜反射并朝着所述图像传感器(27)引导的光(2)；

-控制单元(40)，用以控制所述扫描装置的操作；

其特征在于，在操作中，为了获取待成帧的视网膜的区域的每个单个图像，所述图像传感器集成在由所述扫描器件对视网膜的所述区域的至少两次完全光学扫描期间由视网膜反射的光(2、202)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在操作中，为了获取待成帧的视网膜的区域的每个单个图像，所述图像传感器集成在由所述扫描器件对视网膜的所述区域的整数数量的完全光学扫描期间由视网膜反射的光(2、202)。

3.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述装置包括：

-光检测设备(30)，包括至少一个光敏元件(311)，所述光敏元件(311)适于提供指示接收到的光功率的至少一个检测信号(U1)；

-分束器(22)，适于将由视网膜反射并通过所述光束分离器件(16)的光(2)划分成反射光的第一和第二部分(201、202)，所述分束器朝着所述光检测设备(30)引导反射光的所述第一部分(201)并且朝着所述图像传感器(27)引导反射光的所述第二部分(202)。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光检测设备(30)包括在所述装置的操作期间与视网膜光学共轭的掩膜(33)，所述掩膜包括至少一个开口(331)，所述开口(331)适于允许光朝着所述至少一个光敏元件(311)通过。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光检测设备(30)包括根据第一方向(I1)布置的至少两个光敏元件(311)，所述掩膜(33)包括根据第二方向(I2)布置的至少两个开口(331)，所述第一和第二方向(I1、12)在所述装置的操作期间与由所述照射器在视网膜上投射的光线(1B)的延伸主轴(AE)光学共轭。

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述光检测设备(30)包括：

-支撑件(31)，在所述支撑件上安装所述至少一个光敏元件(311)；

-中间体(32)，设有至少一个腔体(321)，所述中间体与所述支撑件(31)并与所述掩膜(33)可操作地相关联，使得所述至少一个腔体(321)与所述掩膜的至少一个开口连通以允许光朝着所述至少一个光敏元件通过，并定义用于所述至少一个光敏元件的腔体。

7.如权利要求3至6中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述光检测设备(30)包括与所述至少一个光敏元件(311)可操作地相关联的至少一个发射器(312)，所述至少一个发射器适于在所述至少一个光敏元件上投射光。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在操作中，当所述照射器(11)将光束(1)投射在视网膜上并且所述图像传感器接收由视网膜反射的光(2、202)时，所述至少一个发射器将光投射在所述至少一个光敏元件(311)上。

9.如权利要求3至8中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述装置包括信号调节器件(60)，所述信号调节器件(60)适于从所述至少一个光敏元件(311)接收至少一个检测信号(U1)并提供指示由所述至少一个光敏元件接收的光能的至少一个测量信号(E1)。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制单元(40)适于基于所述至少一个测量信号(E1)来控制所述照射器的操作。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制单元(40)在所述装置的操作期间进行由所述图像传感器(27)集成的光(202)的量的第一调整过程，所述第一调整过程包括以下步骤：

-当所述扫描器件(17)在行程结束位置附近时，提供激活所述照射器(11)和所述图像传感器(27)的控制信号；

-获取所述测量信号(E1)；

-将所述测量信号(E1)与阈值(ETH)进行比较；

-如果所述测量信号(E1)具有高于所述阈值(ETH)的值，则等待正在进行的视网膜的光学扫描完成；

-当正在进行的光学扫描完成时，生成停用所述照射器的控制信号。

12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述至少一个照射器在功率上是可调整的，所述控制单元(40)在所述装置的操作期间进行由所述图像传感器(27)集成的光(202)的量的第二调整过程，所述第二调整过程包括以下步骤：

-当所述扫描器件在行程结束位置附近时，生成用光功率值激活所述照射器并且激活所述图像传感器的控制信号；

-在所述扫描器件已经进行视网膜的第一数量N1次光学扫描之后，获取所述测量信号(E1)；

-将所述测量信号(E1)与阈值(ETH)进行比较；

-在所述照射器件被设置为新光功率值的情况下，计算仍然要被进行的光学扫描的第二数量N2；

-当所述扫描器件在行程结束位置附近时，生成将所述照射器的光功率改变成所述新光功率值的控制信号；

-等待视网膜的所述第二数量N2次光学扫描完成；

-当视网膜的所述第二数量N2次光学扫描完成时，生成停用所述照射器的控制信号。

13.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述扫描器件(17)包括振荡共振镜。