CN107106010B

CN107106010B - 眼睛检查装置

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Publication number: CN107106010B
Application number: CN201580061474.XA
Authority: CN
Inventors: A·泊莱恩; I·摩根泰勒
Original assignee: Worry Free Center Stock Co
Current assignee: Worry Free Center Stock Co
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2035-09-07
Also published as: US20170251918A1; WO2016037980A1; JP2017526474A; EP3190952A1; US10070785B2; EP3190952B1; CN107106010A

Abstract

一种眼睛检查装置，包括：‑至少一个照射器(11、12)，适于沿第一光轴(O1)在光学照射路径(1A)上投射光束(1)以照射眼睛(100)的视网膜(101)，所述照射器包括至少一个光源(111、121、125)和适于使光束(1)成形的至少一个投射光阑(114、124)，在所述检查装置的操作期间所述投射光阑与视网膜光学共轭；‑获取部件(27)，适于接收由视网膜反射的光(2)并获取视网膜的图像；‑扫描部件(17)，适于沿扫描方向移动投射在视网膜的表面上的光束(1)；‑光束分离部件(16)，适于使由所述照射器投射的光(1)与由视网膜反射的光(2)分离；投射光阑包括具有细长形状和可变宽度的至少一个投射开口(1140、1240)，所述投射开口包括宽度大于所述投射开口在第一光轴(O1)处的宽度的至少一部分。

Description

眼睛检查装置

技术领域

本发明涉及眼睛检查装置。

根据本发明的装置优选地用在眼科中，以获取视网膜的图像。但是，一般而言，它可以被用来获取任何物体的图像。

背景技术

通常用术语“眼底相机”定义的眼睛检查装置的使用是众所周知的。

一般而言，这些装置用白光闪光照射整个视网膜并获取由视网膜反射的光来产生视网膜的彩色照片。

通常，在至少4mm瞳孔直径的条件下，对未扩张(非散瞳)的瞳孔操作的这种类型的装置能够拍摄视网膜的相对有限的部分，对应于45°的最大视场。

一些装置还能够产生红外视频和照片。

通过同时照射整个视网膜可以获得的图像(彩色或红外)通常由于视网膜的部分透明度而具有低对比度的特征。在红外视频或照片的情况下，这个缺点更为明显。

眼睛检查共焦装置是已知的。

这些装置可以产生具有良好对比度和大于45°视场的视网膜的照片和视频(在瞳孔直径小于4mm的条件下也是如此)。

存在两种类型的已知的共焦装置，即，点扫描型和线扫描型。

处于构造简单的原因，共焦线扫描装置具有特别的工业和商业利益。

在专利文献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(descan)由视网膜反射的光，所述光通过固定的狭缝光阑(diaphragm)，该固定的狭缝光阑消除了来自不期望的反射的大部分杂散光。通过光阑的光然后被投影在传感器上，通过该传感器获取视网膜的一个或多个图像。

共焦线扫描装置的重要缺陷在于它们需要具有高辐射的照射源来获得令人满意的照射功率以获取照片。

因此，通常使用的光源包括激光、超辐射发光二极管(SLD)。这些光源一般是单色的或者具有有限的光发射带。

为此，这些装置能够仅利用红外或单色可见光来提供高对比度的视网膜图像。

一些装置还能够通过组合使用红、绿和蓝激光作为光源获得的单色图像，提供视网膜的彩色图像。

但是，这样获得的彩色图像不提供与使用能够发射白光的光源的检查装置可获得的图像相同程度的细节和自然色调。

已经提出了使用白光源的共焦线扫描装置的示例。

但是，由于可用的白光源的辐射不足，迄今提出的解决方案尚未引起大规模生产的商业产品。

专利US7331669中的装置描述了一种数字摄影系统，该系统利用由包含狭缝形状的光阑的照射器(illuminator)生成的光来扫描视网膜，以减少不期望的反射。

在所提出的构造变型之一中，由视网膜反射的光被去扫描、通过消除反射的共焦光阑、并且然后被重新扫描以投射在二维传感器上。

这个专利文献中描述的摄影系统并未提供以令人满意的方式来改善功率从光源到视网膜的输送以便使得能够使用低辐射白光源(诸如LED设备等)的实际解决方案。

因此，二维传感器在获取期间必须具有高增益。这常常造成所获取的图像具有噪声，尤其是在边缘。

如专利US7331669中提出的，使用慢扫描的增加的曝光时间改善了图像的信号/噪声比。

但是，这种解决方案增加了在图像获取期间眼睛运动的风险，这可能造成运动伪像和模糊的存在。

专利申请WO2009004497A2提出了一种白光装置，其设有适当布置的制造为白炽丝或LED条的线性源。

针对光源的形状提出的解决方案并不能解决光源的辐射不足的问题。因此，它不会引起在被照射的视网膜的区域中(以线的形式)被发送的光功率的增加。

现有技术的共焦线扫描装置的另一个缺点在于以下事实：它们通常不允许获得具有足够均匀亮度分布的照片，尤其是在对应于大于大约30°的视场的图像的情况下。

已知常见的LED或激光二极管设备如何以一般不均匀的功率分布(根据发光角度而变化)发射光。这些光源的功率密度通常沿着光轴更大并且朝向光发射锥的周边逐渐减小。

这种行为使得难以构造提供具有均匀功率密度的输出光束的光源的准直光学器件。

还必须考虑到，眼睛的视网膜通常具有根据用于照射的光的类型(例如，白色或红外)和照射角度而变化的反射率。

这使得视网膜图像中的亮度分布甚至更加不均匀。

经由软件对具有不均匀的光分布的所获取图像的任何校正都会恶化以低亮度为特征的区域中的信号/噪声比。由于噪声的增加，这降低了图像的质量，从而使图像对医疗诊断用处很小。

在线扫描类型的现有技术的检查装置中，减少由眼睛的角膜和晶状体引起的反射的最广泛使用的解决方案之一是创建进入眼睛的照射光束相对于由视网膜反射并被装置用来创建视网膜的图像的光束的“并排”(side-by-side)型分离。

这种解决方案在结构简单方面具有显著的优点，并且对于直到大约30°的视场允许获得良好质量的图像。

如果需要具有更大视场(例如大约60°)的图像，让光束通过装置的一些透镜的不同区域的事实造成上述光束中的不同失真，从而阻止投射在视网膜上的光线对于其整个长度与共焦光阑光学共轭。这造成朝着图像的外边缘的亮度损失或黑暗区域出现。

在专利文献US5847805和US2005/068497中公开了眼睛检查装置的另外的示例。

发明内容

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

在这个目标中，本发明的目的是提供一种眼睛检查装置，该眼睛检查装置允许由照射器发送的光功率最大化，尤其是在被检查的视网膜的周边区域，该周边区域通常缺乏光。

本发明的另一个目的是提供一种眼睛检查装置，该眼睛检查装置能够以相对宽的视场来获取视网膜的图像。

本发明的另一个目的是提供一种眼睛检查装置，该眼睛检查装置允许减少由照射光在眼睛检查装置的构成部分(例如透镜或机械部分)上的反射引起的光干扰。

本发明的另一个目的是提供一种眼睛检查装置，该眼睛检查装置能够产生视网膜的高对比度、红外、彩色、去红(red-free)、荧光或自发荧光视频和照片。

本发明的另一个目的是提供一种眼睛检查装置，该眼睛检查装置易于以具有竞争力的成本按工业规模生产。

根据本发明，这个目标和这些目的以及根据后续描述和根据附图将更加清楚的其它目的是通过下面提出的根据权利要求1以及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，适于沿着第一光轴将光束投射在光学照射路径上，以照射眼睛的视网膜，所述照射器包括至少一个光源；

-获取部件，适于接收由视网膜沿着具有第二光轴的光学成像路径反射的光并获取视网膜的图像；

-扫描部件，适于沿着扫描方向移动由照射器投射在视网膜的表面上的光束；

-光束分离部件，适于分离使由所述照射器投射的光与由视网膜反射并朝着所述获取部件引导的光分离。

所述照射器包括适于使由所述光源朝着光学照射路径投射的光束成形的至少一个投射光阑。

在所述检查装置的操作期间，所述投射光阑与视网膜光学共轭。

上述投射光阑包括具有细长形状和可变宽度的至少一个投射开口。

该投射开口被成形为使得具有宽度大于所述投射开口在照射路径的光轴处的宽度的至少一部分。

优选地，所述投射开口被成形为使得其宽度在第一光轴处的最小值与在所述投射开口的端部处或所述投射开口的靠近这些端部的部分处的最大值之间随着离第一光轴的距离而逐渐增加。

优选地，所述照射器包括适于阻挡由所述光源发射的光的一部分的至少一个投射掩模。

所述投射掩模与所述装置的被包括在扫描部件和光束分离部件的分离光阑之间的区域光学共轭。

所述投射掩模包括至少一个直线边缘。

投射掩模的直线边缘在被包括在所述光束分离部件和所述扫描部件之间的前述区域处定义由照射器沿着所述光学照射路径投射的光束的边缘。

优选地，由照射器投射的光束不与光束分离部件的分离光阑在分离光阑的开口附近的任何部分交叉，由视网膜反射的光通过分离光阑的所述开口。

优选地，所述投射掩模定位在所述光源附近。

优选地，根据本发明的装置沿着所述光学成像路径包括共焦光阑，所述共焦光阑允许由视网膜反射的光的一部分通过。

在所述检查装置的操作期间，所述共焦光阑与视网膜光学共轭。

所述共焦光阑包括具有细长形状和可变宽度的至少一个共焦开口。这个共焦开口被成形为使得具有宽度大于所述共焦开口在获取路径的光轴处的宽度的至少一部分。

优选地，所述共焦开口被成形为使得其宽度在第二光轴处的最小值与在所述共焦开口的端部处或在所述共焦开口的靠近这些端部的部分处的最大值之间随着离第二光轴的距离而逐渐增加。

在可能的实施例中，根据本发明的装置包括至少两个分离的照射器。

每个照射器包括至少一个对应的光源和对应的投射光阑，可选地在所述装置的操作期间与眼睛的视网膜光学共轭。

每个投射光阑包括具有细长形状和可变宽度的至少一个投射开口。每个投射开口被成形为使得具有宽度大于所述投射开口在照射路径的光轴处的宽度的至少一部分。

优选地，每个投射开口被成形为使得其宽度在第一光轴处的最小值与在所述投射开口的端部处或在所述投射开口的靠近这些端部的部分处的最大值之间随着离第一光轴的距离而逐渐增加。

优选地，每个照射器包括至少一个对应的投射掩模，其与所述装置的被包括在扫描部件和光束分离部件的分离光阑之间的区域光学共轭，并设有至少一个直线边缘。

每个投射掩模的直线边缘在被包括在扫描部件和光束分离部件的分离光阑之间的上述区域处，光学地定义沿着所述光学照射路径由对应的照射器投射的光束的边缘。

优选地，由每个照射器投射的光束不与所述分离光阑在所述分离光阑的开口附近的部分交叉，由视网膜反射的光通过所述开口。

优选地，每个投射掩模定位在对应的光源附近。

优选地，检查装置的共焦光阑包括具有细长形状和可变宽度的第一和第二共焦开口。

每个共焦开口被成形为使得当插入到光学成像路径中时具有宽度大于所述共焦开口在获取路径的光轴处的宽度的至少一部分。

优选地，当插入到光学成像路径中时，共焦开口中的每一个被成形为使得其宽度在第二光轴处的最小值与在所述共焦开口的端部处或所述共焦开口的靠近这些端部的部分处的最大值之间随着离第二光轴的距离而逐渐增加。

有利地，共焦光阑相对于光学成像路径能移动，使得上述共焦开口能够一次一个地被插入光学成像路径/从光学成像路径中移除。

在可能的实施例中，根据本发明的装置包括至少一个照射器，所述至少一个照射器设有发射不同光谱带中的光的至少两个光源。

附图说明

根据本发明的眼睛检查装置的另外的特性和优点将参考下文给出的描述和附图而更加清楚，其中描述和附图仅用于解释和非限制性目的，其中：

图1示意性地示出了根据本发明、在其第一实施例中的眼睛检查装置；

图2-4示意性地示出了图1的眼睛检查装置的一些细节；

图5示意性地示出了根据本发明、在其另一个实施例中的眼睛检查装置；

图6示意性地示出了图5的眼睛检查装置的一些细节；及

图7示意性地示出了根据本发明、在其另一个实施例中的眼睛检查装置。

具体实施方式

参考图1-4，本发明涉及眼睛检查装置500，尤其是共焦线扫描类型。

装置500包括第一照射器11和具有第一光轴O1的光学照射路径1A。

沿着光学路径1A，光束1在方向D1上被照射器11朝着眼睛100的视网膜101投射。

装置500包括适于接收由视网膜101反射的光2并获取该相同视网膜的一个或多个图像的获取部件27。

装置500包括具有第二光轴O2的光学成像路径2A。

沿着光学路径2A，由视网膜101反射的光2在方向D2上行进，直到到达获取部件27。

装置500包括适于沿着扫描方向使投射在视网膜101的表面上的光束1移动的扫描部件17。

优选地，扫描部件17还具有朝着获取部件27沿着光学成像路径2A引导由视网膜反射的光2的至少一部分的功能。

装置500包括适于使投射在视网膜上的光1与由视网膜反射的光2分离的光束分离部件16。

照射器11、光束分离部件16和扫描部件17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和光束分离部件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包括布置在扫描部件17的下游(参考光束1的行进方向D1)以便被照射光1通过的扫描光学器件18和目镜19。

扫描部件17、光束分离部件16和获取部件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。

在反射光2到达扫描部件17之前，目镜19和扫描光学器件18被反射光2通过。

优选地，装置500包括沿光学路径2A布置的共焦光阑23。

如以下将更加清楚的，共焦光阑23优选地包括恰当成形的至少一个共焦开口231。共焦开口231允许由视网膜反射的光2的一部分通过，并且至少部分地阻挡由装置500或眼睛100的不与视网膜光学共轭的一些表面反射的光。

优选地，装置500还包括在光束分离部件16和获取部件27之间沿光学路径2A布置的第二光学器件21、镜22、24、第三光学器件25、物镜26。

照射器11包括至少一个第一光源111，优选地由LED(发光二极管)设备构成。

照射器11包括适于使由光源111朝着光学路径11A投射的光束1成形的第一投射光阑114。

在装置500的操作期间，投射光阑114被布置使得与视网膜101光学共轭。

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

如下面将更加清楚的，投射光阑114包括适当地成形为使由光源111朝着光学路径1A投射的光束成形的第一投射开口1140。

优选地，照射器11包括第一投射掩模112，第一投射掩模112被布置使得与装置500的被包括在扫描部件17和光束分离部件16之间的区域光学共轭。

在装置500的操作期间，投射掩模112与眼睛的瞳孔102光学共轭。

如下面将更加清楚的，投射掩模112被适当地成形以阻挡(stop)由光源111发射的光的一部分。

优选地，投射掩模112定位在光源111附近。

优选地，照射器11包括定位在投射掩模112和投射光阑114之间的第一准直光学器件113。

优选地，获取部件27包括例如数字摄像机的CCD或C-MOS传感器。它们在接收表面处接收光2，并允许观察和拍摄视网膜101。

优选地，光束分离部件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，分离光阑161包括分别用于使照射光束1和反射光束2通过而成形的开口161A、161B。

对于分离光阑161，其它构造是可能的，只要它们提供至少一个开口116B的存在以使得反射光2的一部分通过即可。

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

其它构造变型是可能的，所述其它构造变型提供使用具有与上述图中所示配置不同的配置的分束器、镜或光阑。

优选地，扫描部件17包括具有两个相对的反射表面的共振振荡镜(resonantoscillating mirror)。

用于扫描部件17的其它构造方案是可能的，例如，所述其它构造方案提供使用多面镜、微镜阵列等。

优选地，在装置500的操作期间，共焦光阑23被布置使得与视网膜101光学共轭。

现在更详细地描述装置500的一般操作。

由光源111发射的光被掩模112部分阻挡、被准直光学器件113使其准直并通过光阑114。

由照射器11投射的光1通过光学器件15和光束分离部件16，尤其是在分离光阑161的开口161A处。优选地，光束1不接触分离光阑161在开口161B(由视网膜反射的光通过所述开口161B)附近的任何部分。特别地，光束1不接触开口161A的边缘。

扫描部件17对光1进行扫描，扫描部件17绕其旋转轴移动将光1朝着视网膜101引导。光1通过扫描光学器件18和目镜19并进入眼睛100以照射视网膜101。

在视网膜101上，被照射的区域由投射光阑114的开口1140的光图像构成。这个被照射的区域根据由扫描部件17建立的扫描方向沿着视网膜移动，该扫描方向基本上垂直于被照射的区域的最大延伸。

如下面将更加清楚的，视网膜的被照射的区域由恰当成形的明亮线性区域构成。

视网膜101至少部分地反射照射光1。

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引导反射光的扫描部件17去扫描。

反射光2通过光束分离部件16，尤其是在分离光阑161的开口161B处。

光束分离部件16(尤其是分离光阑161)通过开口161B选择反射光2的通过瞳孔102的预定区域的部分，所述预定区域与光束1通过其进入眼睛的瞳孔区域分离。

这大大降低了来自眼睛的其它表面的照射光1的非期望的反射到达获取部件27的可能性。

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

光束通过共焦光阑23大大降低了来自定位在与视网膜101不同或与该相同视网膜光学共轭的平面不同的平面上的物体的非期望的反射到达获取部件27的可能性。

光束2再次被扫描部件17扫描并朝着获取部件27被引导。

光束2通过物镜26以在获取部件27的接收表面上生成视网膜101的二维图像，该获取部件27获取所述视网膜的一个或多个图像。

根据本发明，投射光阑114包括至少一个第一投射开口1140。

投射开口1140具有细长形状和可变宽度。

优选地，投射开口1140沿主延伸轴1144延伸。

优选地，投射光阑114被布置成使得开口1140的延伸轴1144与光学路径1A的光轴O1交叉。

投射开口1140包括相对于光轴O1处于远侧位置的端部1142，以及相对于光轴O1处于近侧位置的中心部分1145。

优选地，投射开口1140在光轴O1上居中。

优选地，端部1142相对于中心部分1145对称地布置。

根据本发明，投射开口1140被成形为具有宽度大于其在光轴O1处的宽度的至少一部分。

换句话说，投射开口1140被成形为使得其中心部分1145处的宽度小于其至少在该相同开口的不同部分处的宽度。

优选地，投射开口1140被成形为使得其宽度在光轴O1处的最小值和在端部1142或靠近端部1142的部分处的最大值之间逐渐增加(即，沿着轴1144远离光轴O1改变)。

已知在上述部分处，开口1140的形状可以通过该相同开口的边缘的连接来改变或者已知开口1140的长度可以被增加以补偿组装误差，已经考虑了靠近端部1142(并且不一定仅仅是端部1142)的区域。

优选地，投射开口1140的宽度l₁根据变化规律l1＝f1(x1)随着相对于光轴O1的距离x₁变化，诸如为了使利用获取部件27获取的视网膜101的图像的亮度更均匀。

图3中示出了投射光阑114的开口1140的实施例的示例(视图3A)。

给出投射开口1140的特定形状，由开口1140形成的光图像表示的视网膜101上的照射区域具有基本上光线(line of light)的形状。

这条光线具有在其中心部分处的最小值和在至少不同于中心部分的区域处的最大值之间可变的宽度。由于扫描部件17的作用，这条光线根据垂直于该相同线的扫描方向沿着视网膜101的表面移动。

根据本发明的实施例，共焦光阑23优选地包括具有细长形状和可变宽度的至少一个共焦开口231。

优选地，共焦开口231沿着主延伸轴234延伸。

优选地，共焦光阑23被布置成使得开口231的延伸轴234与光学路径2A的光轴O2交叉。

共焦开口231包括相对于光轴O2处于远侧位置的端部232，以及相对于光轴O2处于近侧位置的中心部分235。

优选地，共焦开口231在光轴O2上居中。

优选地，端部232相对于中心部分235对称地布置。

优选地，共焦开口231被成形为具有宽度大于所述共焦开口在光轴O2处的宽度的至少一部分。

换句话说，共焦开口231被成形为使得其在中心部分235处的宽度小于其至少在该相同开口的不同部分处的宽度。

优选地，共焦开口231被成形为使得其宽度在光轴O2处的最小值和在端部232或靠近端部232的位置处的最大值之间随着离光轴O2的距离而逐渐增加(即，沿着轴234远离光轴O2改变)。

优选地，共焦开口231的宽度l₂根据变化规律l₂＝f2(x₂)随着相对于光轴O2的距离x₂变化，诸如为了使利用获取部件27获取的视网膜101的图像的亮度更均匀。

图3中示出了共焦光阑23的开口231的实施例的示例(视图3B)。

投射光阑114的开口1140和共焦光阑23的开口231的特定成形具有相当大且令人惊奇的优点。

由于开口1140和231的轮廓的同时贡献，使得视网膜101的图像的亮度或多或少均匀。

开口1140、231在相应中心区域1145和235处的较小宽度使得可以补偿表征市场上目前可用的光源(例如LED、激光二极管、超辐射发光二极管设备等)的轴向方向上的较大功率密度。

相反，开口1140、231在不同于中心区域的区域处的较大宽度使得可以补偿光源111在不同于该相同源的轴的发射方向上的较低功率密度以及视网膜101的取决于光束1与眼睛的光轴之间的角度的反射率的特性变化(已知所述反射率的特性变化对中心光束更有利而对周边光束更不利)。

图4(视图4A-4C)更详细地示出了装置500的部分501，在该相同装置的操作期间，该部分可操作地(operatively)定位在扫描部件17和眼睛100之间。

照射光1和反射光2二者都穿过装置的部分501。在这个部分，可能生成能够进入光学路径2A并造成对由获取部件27获取的图像的干扰的非期望的反射。

为了使这些非期望的反射能够到达获取部件27的接收表面，必须同时发生两个条件：

-生成非期望的反射的表面必须与光束1和光束2的重叠区域交叉；

-生成非期望的反射的表面必须或多或少垂直于光束1和2的共同方向。

可以最好地满足这两个条件并且因此具有生成非期望的反射的更大概率的光学表面是靠近与视网膜101共轭的表面30的目镜19的透镜的表面191。

鉴于表面191是唯一一个或多或少垂直于光束1和2的共同方向的平面，具有生成非期望的反射的最大概率的表面191的部分是在相关光轴O的附近的部分。

当拍摄非常近视的眼睛100时，由于表面30必需朝着目镜19的透镜的表面191移动，因此非期望的反射的风险进一步增加。

光束1和光束2的重叠区域对于视网膜101和与其光学共轭的表面居中。这些重叠区域从视网膜101的一部分和另一部分延伸，或者这些重叠区域从在取决于该相同光束在视网膜处或与其光学共轭的表面处的宽度的距离上的相关光学共轭面的一部分和另一部分延伸。

视图4A示出了光束1和2之间重叠区域S的边界表面C1、C2。

图4还示出了装置的部分501沿着通过光轴O的平面的截面A-A(视图4B)。

光束1和光束2之间的重叠区域S或多或少地从表面30的一部分和另一部分对称地延伸，并且具有取决于与表面30交叉的光束1和光束2的中心厚度(即，在光轴O处)的振幅s1。

光束1、2的中心厚度与光阑114、23的开口1140、231在相关中心区域1145、235处的宽度成比例。

当光阑114、23的开口1140、231在相关中心区域1145、235处的宽度达到特定值时，光束1和2之间的重叠区域S接触光轴O附近的表面191。

在这种情况下，由表面191反射的光可以进入光学路径2A，从而对视网膜101的图像造成非期望的反射。

为了避免出现非期望的反射，如视图4B中所示，重叠区域S必须至少被(靠近光轴O)维持在离表面191的最小安全距离处。

因此，光阑114、23的开口1140、231中的每一个在相关中心区域1145、235处的宽度必须保持在对应的最大值以下，以阻止来自目镜的表面191的非期望的反射191的形成。

图4还示出了装置的部分501沿着与光轴O不同并且距离光轴O相对远的平面的部分B-B(视图4C)。

光束1和2之间的重叠区域S在远离光轴O的表面的长度处与表面191交叉。

远离光轴O(例如通过光阑114的开口1140的端部1142的附近)的(光束1的)光射线在球形表面191的外围区域中与球形表面191相遇，在这个区域，表面191相对于该相同光射线大大倾斜。

入射到这些外围区域上的照射射线在横向方向上被反射，并且不会有进入光学路径2A从而造成非期望的反射的风险。

因此，在远离光轴O的区域中，光束1和2可以具有相对大的厚度，并且因此生成也可与表面191交叉而没有非期望的反射的危险的重叠区域S。

因此，光阑114、23的开口1140、231中的每一个在不同于中心部分1145、235的部分处的宽度可以大于在所述相关中心区域1145、235处的宽度，而不造成非期望的反射。

基于上述，为了避免图像上的非期望的反射，必须存在在光轴O处的重叠区域S和透镜的表面191之间沿着该轴的最小距离。

这个必要的最小距离随着远离光轴O移动而逐渐减小。

重叠区域S也有可能在表面191的外围区域处穿过目镜19的透镜，而不引起非期望的反射。

因此，光阑114、23的开口1140、231中的每一个的宽度可以随着远离相应的光轴O1、O2移动而有利地增加，而不造成非期望的反射的发生。

上述光阑114、23的开口1140、231的特定成形提供了令人惊奇的优点，即，增加在扫描视网膜的光线的外围区域中投射的光功率而不造成非期望的反射。

以这种方式，可以补偿已经在现有技术中描述的在视网膜101的图像的外围区域中缺乏亮度的特性(这在使用具有矩形开口的光阑时会出现)。

在装置500被布置成提供具有宽视野的图像(例如大约60°)的情况下，上述光阑114、23的开口1140、231的特定成形带来进一步的优点。

在原理上，通过装置500的各种透镜的不同区域的光束1和2受到的不同失真使得对于上述光线的整个长度难以将共焦光阑23与投射在视网膜101上的光线光学共轭。

如已经提到的那样，在现有技术的装置中，对于直到大约30°的视场，通常可以获得令人满意的光学共轭，而对于更宽的视野，视网膜的图像的亮度大幅恶化，尤其是在外围区域，在所述外围区域中失真的影响更大，并且因此光线与光阑23之间的共轭变得更不准确。

上述光阑114、23的开口1140、231的特定成形允许大大降低这个危险(criticality)。

通过适当地计算分别表征光阑114和23的开口1140、231的宽度变化规律l₁＝f1(x₁)和l₂＝f2(x₂)，可以容易地补偿照片的外围亮度的变化。

因此，本发明提出的解决方案在非常宽的视场内也允许获得良好质量的视网膜101的图像。

这表示出相当于现有技术装置提供的性能的显著改进，在现有技术装置中投射恒定宽度的光线并且使用具有矩形狭缝形状的开口的共焦光阑。

如上面所提到，照射器11优选地包括第一投射掩模112。

投射掩模112与装置500的包括在扫描部件与光束分离部件(尤其是光阑161)之间的区域光学共轭。

在装置500的操作期间，投射掩模112与眼睛100的瞳孔102光学共轭。

投射掩模112具有在被包括在光阑161与扫描部件17之间的区域处并且因此还在瞳孔102处定义照射光束1的区段的形状的功能。

投射掩模112包括至少一个直线边缘1121。

优选地，直线边缘1121在被包括在分离部件16与扫描部件17之间的区域处定义光束1的区段的清楚边界1B。

在图2的视图2A中示出了针对投射掩模112的实施例。

投射掩模112阻挡由光源111发射的光1的一部分，并且包括直线边缘1121。

直线边缘1121在被包括在分离部件16的分离光阑161与扫描部件17之间的区域处与光束1的区段的边界1B光学共轭。

光束1的区段的边界1B在分离光阑161处定义光束1内部的高功率密度区域与将光束1和光束2分离的暗区域之间的清楚通道。

这确保光束1与2之间的良好分离，这是为阻止由装置500或眼睛100的各种光学表面上的反射造成的光进入光学路径2A并到达获取部件27从而造成对视网膜101的最终图像的干扰所必需的。

投射掩模112允许获得上述结果，而不存在在投射光阑16的开口161B附近光束1被分离光阑16的部分拦截的情况。

防止在光束分离部件16处发生散射现象，在这个位置，光学路径1A、2A彼此靠近。

鉴于在光束分离部件16处存在任何散射现象会容易地造成视网膜101的图像上非期望的反射，这构成了显著的优点。

如上面所提到的，投射掩模112优选地定位在光源11的附近，在分离光阑114的上游(参考光束1的行进方向D1)。

以这种方式，投射光阑114在投射掩模112处阻止由散射现象生成的大部分光，并因此消除了非期望的反射的危险。

在图2的视图2B中示出了投射掩模112的另一个实施例。

在这个示例中，光源111相对延伸，例如LED设备。

掩模112包括贯通开口112A(例如矩形形状)，该贯通开口112A包括至少一个直线边缘1121以及直线或不同形状的其它边缘，其阻挡由光源111发射的光1的一部分。

还在这种情况下，直线边缘1121在被包括在分离光阑161与扫描部件17之间的区域处定义光束1的区段的边界1B，这允许获得光束1和2之间的清楚的分离区域，而光束1不接触光阑161的任何部分。

在所示的示例中，开口112A是矩形的并且定位在光源111附近。

开口112A具有比发射器111的发射表面的等效尺寸更小的宽度和更大的长度。

以这种方式，在分离光阑161处和在瞳孔102处光学共轭的区域，光束1的区段在一个方向上由投射掩模112的开口112A的边缘的图像定义，并且在另一个方向上由光源111的发射表面的边缘的图像定义。

示例2B中提出的解决方案允许在瞳孔102处的光束1的整个区段如所期望的那样被定义。

这对于适当地减小用作光源111的LED设备的发射区段并使所述发射区段成形会是有用的。

投射掩模112可以根据进一步的配置来产生，其总是以存在能够阻挡由光源111发射的光的一部分的至少一个直线边缘1121为特征。

图5-6示出了装置500的另一个实施例。

装置500的这个实施例的许多构造方面与图1-4中所示的实施例基本相同。

重要的差异方面在于，在这个实施例中，装置500包括两个分离的照射器，具体而言是第一照射器11和第二照射器12。

装置500包括用于将照射器11、12耦合在相同光学路径1A上的分色镜14。

照射器11具有与已经关于图1-4描述的照射器11基本相同的构造和相同的操作。

在这种情况下，它有利地包括红外光源111，例如红外LED设备。

照射器12的构造和操作非常类似于已经关于图1-4描述的照射器11。

它包括至少一个第二白光光源121，例如白LED设备或其它宽带光源。

而且，它包括按照与已经关于第一照射器11描述的第一投射光阑114相同的方式来制造的第二投射光阑124。

投射光阑124包括至少一个第二投射开口1240，该第二投射开口1240与第一投射光阑114(图6)的第一投射开口1140相似地成形(虽然不必相同)。

投射开口1240具有细长形状和可变宽度，并且优选地沿对应的主延伸轴延伸。

优选地，投射光阑124被布置成使得这个延伸轴与光轴O1交叉。

投射开口1240包括相对于光轴O1在远侧位置的对应的端部1242和相对于所述光轴在近侧位置的对应的中心部分1245。

优选地，投射开口1240在光轴O1上居中。

优选地，投射开口1240的端部1242相对于中心部分1245对称地布置。

投射开口1240被成形为具有宽度大于其在光轴O1处的宽度的至少一部分。

换句话说，投射开口1240被成形为使得其在中心部分1245处的宽度小于其在与中心部分不同的至少一部分处的宽度。

优选地，投射开口1240被成形为使得其宽度随着离开第二光轴O1的距离，有利地根据变化规律(诸如为了使由获取部件27获取的视网膜101的图像的亮度更均匀)而逐渐增加。

基于不同的计算标准，光阑114和124的开口1140、1240的宽度的变化规律可以彼此不同。

已知红外光比白光更深地穿过视网膜101，白光在视网膜的更浅层中被反射或扩散。

在使用红外光的情况下，这需要更加显著的共焦(即，用狭窄且良好聚焦的光线对视网膜进行扫描)，以获得具有足够对比度的视网膜的图像。

这使得选择较窄的开口1140是有用的。

相反，在用白光照射的情况下，图像的对比度的优化不是开口1240的宽度的主要选择标准。在这种情况下，鉴于视网膜对可见光的反射率非常低，更有利的是优化通过开口1240投射在视网膜上的功率。

这使得相对于用于红外光的开口1140选择更宽的开口1240是有用的。

用来扫描视网膜101的光线的宽度的增加允许投射在视网膜上的光功率的增加。

已经看到，可以获得这种光线的宽度的增加至一定的极限值，超过该极限值可能生成来自不同于视网膜及其共轭面的表面的非期望的反射。

因此，在没有反射的条件下可以优化可投射在视网膜101上的光量。

因此，可以优化红外照射器11的光阑114的开口1140的宽度的变化规律，以获得图像的对比度与亮度之间的良好折中。

另一方面，光阑124的开口1240的宽度的变化规律可以按不同的方式被优化，以获得与不存在反射相关联的图像的良好亮度。

即使由于投射在视网膜上的光线的更大宽度而使装置更宽松(relax)，相对于常规方案，装置500在白光中的共焦也具有显著增加图像的对比度的显著优点。

优选地，照射器12包括阻挡由光源121发射的光的一部分的第二投射掩模122。

掩模122被布置成使得在装置500的操作期间与装置的被包括在分离光阑161与扫描部件17之间的区域光学共轭，因此也与眼睛100的瞳孔102光学共轭。

有利地，第二投射掩模122具有与上述照射器11的第一投射掩模112相似(虽然不必相同)的构造。

优选地，在光源121被延伸(例如LED类型)的情况下，投射掩模122定位在光源121附近。

投射掩模122包括至少一个直线边缘。

这个直线边缘与包括在分离光阑161与扫描部件17之间的区域处的光束1的区段的边界1B光学共轭。

优选地，照射器12还包括定位在投射掩模122与投射光阑124之间的第二准直光学器件123。

在图5的实施例中，装置500可以包括与已经针对图1-4中所示的实施例描述的共焦光阑基本相同的共焦光阑23。

根据实施例的优选变型(图6)，共焦光阑23包括第一和第二共焦开口231、251，其形状类似于关于图1-4中所示的实施例描述的形状。

根据这个实施例，共焦光阑23相对于光学路径2A可移动，使得共焦光阑23的共焦开口231、251能够一次一个地被插入在光学路径2A中。

第一致动部件28可以被用来移动共焦光阑23。

参考图6，现在参考它们在光学路径2A中对应的插入位置来描述共焦开口231、251的主要特性。

共焦开口231具有与图1-4中所示的实施例中关于共焦光阑23已经描述的共焦开口基本相同的特性。

共焦开口251优选地具有细长形状和可变宽度。优选地，它沿着对应的主延伸轴延伸。

优选地，共焦光阑23被布置成使得开口251的这个延伸轴与光学路径2A的光轴O2交叉。

共焦开口251包括相对于光轴O2在远侧位置的端部252，以及相对于光轴O2在近侧位置的中心部分255。

优选地，共焦开口251在光轴O2上居中。

优选地，端部252相对于中心部分235对称地布置。

共焦开口251被成形为使得具有其宽度大于所述共焦开口在光轴O2处的宽度的至少一部分。

换句话说，共焦开口251被成形为使得其在中心部分255处的宽度小于其至少在与中心部分不同的部分处的宽度。

优选地，共焦开口251被成形为使得其宽度随着离开所述第二光轴O2的距离，有利地根据变化规律(诸如为了使由获取部件27获取的视网膜101的图像的亮度更均匀)而逐渐增加。

光阑23的开口231、251的宽度的变化规律也可以彼此不同，并且基于不同的计算标准。在任何情况下，它们都是相对于光阑114和124的开口1140、1240的形状和尺寸来计算的。

在图5的实施例中，用于装置500的优选操作方法的示例有利地包括以下步骤(不一定以与下面相同的顺序)：

-将共焦开口231插入光学路径2A中；

-仅启用照射器11；

-获得视网膜101的红外图像的初步系列；

-执行装置500的任何调节；

-获取视网膜101的一个或多个红外图像；

-停用照射器11；和/或

-将共焦开口251插入光学路径2A中；

-仅启用照射器12；

-获取视网膜101的一个或多个彩色图像。

图7示出了装置500的另一个实施例。

装置500的这个实施例的许多构造方面与图5中所示的实施例基本相同。

重要的区别方面在于以下事实：在这个实施例中，照射器12包括能够发射不同光谱带中的光的多个光源121、125。

照射器12优选地包括多个投射掩模122、122A，投射掩模122、122A中的每一个可操作地与对应的光源121、125相关联。

投射掩模122、122A优选地以与关于图1和2的实施例描述的投射掩模112基本相同的方式获得。

因此，它们中的每一个包括能够阻挡由对应的光源121、125发射的光的一部分的直线边缘。

照射器12优选地包括多个准直光学器件123、123A，准直光学器件123、123A中的每一个可操作地与对应的光源121、125相关联。

照射器12优选地包括一个或多个分色镜128，以沿着光学路径1A引导由光源121、125产生的光(并且可选地叠加由光源121、125产生的光)。

在光源121、125同时被启用的情况下，照射器12优选地投射白光。

在光源121、125被分开启用的情况下，照射器12优选地投射具有相对小带宽的有色光。

优选地，光源121适于发射波长包括在至少520和610nm之间的光，而光源125适于发射峰值波长包括在440和490nm之间并且带宽窄于40nm的蓝光。

优选地，光源121包括发射波长低于500nm的光的初级发射器以及适于将由所述初级发射器发射的光的至少一部分转换为具有更高波长的光的荧光体的混合物。

优选地，上述初级发射器包括发射蓝光的第一LED设备，所述第一LED设备具有由上述荧光体的混合物覆盖的发射表面。

荧光体的混合物可以作为层直接沉积在第一LED设备的半导体晶体的表面上。

可替代地，初级发射器可以是激光器。

优选地，光源125包括发射蓝光的第二LED设备。

优选地，照射器12包括与光源125可操作地相关联并定位在固定位置的第一过滤器127。

优选地，过滤器127定位在准直光学器件123A和分色镜128之间。

优选地，装置500包括可逆地可移动以便插入在光学路径2A中/从光学路径2A中移除的第二过滤器31。

第二致动部件32可以被用来移动过滤器31。

当第二过滤器31插入到光学路径2A中并且发射蓝光的光源125被启用时，装置500允许获得荧光或自发荧光图像。

具有可以通过分色镜128叠加的若干光源的照射器12的产生具有显著的优点。

相对于包括单个白光源(图5)的解决方案，事实上可以在同时启用源121、125的情况下增加由照射器12投射的光功率。

另一方面，在源121、125的部分被启用的情况下，可以选择更窄的波长范围来照射视网膜。

在图7的实施例中，用于装置500的优选操作方法的示例有利地包括以下步骤(不一定以与下面相同的顺序)：

-将共焦开口231插入光学路径2A中；

-仅启用照射器11；

-获得视网膜101的红外图像的初步系列；

-执行装置500的任何调节；

-获取视网膜101的一个或多个红外图像；

-停用照射器11；

-将共焦开口251插入光学路径2A中；和/或

-同时启用光源121、125以发射白光闪光；

-获取视网膜101的一个或多个彩色图像；

-停用光源121、125；和/或

-将过滤器32插入光学路径2A中；

-启用发射蓝光的光源125；

-获取视网膜101的一个或多个荧光或自发荧光图像；

-停用光源121、125；

-从光学路径2A中提取过滤器32；

-获取视网膜101的一个或多个去红图像。

在照射器12包括更多数量光源(即，大于2)的情况下，可以连续地(in series)启用这些光源以在具有窄波长带的照射条件下获得视网膜的图像。

根据本发明的装置1相对于现有技术具有显著的优点。

使用具有在中心部分处具有较小宽度并且在与中心部分不同的部分处具有较大宽度的细长形状的开口的投射光阑使得可以：

-补偿图像的外围区域中的任何亮度缺乏；

-增加图像的外围区域中的信号/噪声比；

-降低照射器的光阑和共焦光阑的对准关键性；

-获得具有宽视场，甚至大约60°的图像。

使用具有至少一个直线边缘的投射掩模使得可以：

-在眼睛瞳孔处定义照射光束1的区段的形状和尺寸，而不对图像添加非期望的反射；

-减少由光源生成的光束的区段，从而从其发射就消除对照射视网膜没有作用并且可能造成非期望的反射的光。

使用多个照射器，尤其是发射白光的照射器和发射红外光的照射器，以及具有若干共焦开口的可移动共焦光阑使得可以：

-用红外和可见光分别优化装置的操作；

-关于图像的对比度和亮度以及对抗反射的健壮性而改进性能；

-使用不造成眼睛瞳孔关闭的红外光，分别执行机器的光学调节和视网膜的体内观察(in vivo observation)。

使用具有可以通过分色镜叠加的若干光源的白光照射器使得可以：

-增加由白光照射器发射的功率密度；

-产生利用不同波长范围中的光照射的视网膜的图像。

使用设有过滤光源之一的光的第一过滤器和在光学成像路径上过滤由视网膜接收的光的第二过滤器的白光照射器使得可以获得荧光和自发荧光图像。

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

Claims

1.一种眼睛检查装置(500)，包括：

-至少一个照射器(11、12)，适于沿着具有第一光轴(O1)的光学照射路径(1A)投射光束(1)以照射眼睛(100)的视网膜(101)，所述照射器包括至少一个光源(111、121、125)和至少一个投射光阑(114、124)，所述投射光阑(114、124)适于使由所述照射器投射的光束(1)成形，在所述眼睛检查装置的操作期间，所述投射光阑与视网膜光学共轭；

-获取部件(27)，适于接收由视网膜沿着具有第二光轴(O2)的光学成像路径(2A)反射的光(2)，并获取视网膜的图像；

-扫描部件(17)，适于沿着扫描方向移动由所述照射器投射在视网膜上的光束(1)；

-光束分离部件(16)，适于使由所述照射器投射的光(1)与由视网膜反射并朝着所述获取部件引导的光(2)分离；

其特征在于，所述投射光阑包括具有细长形状和可变宽度的至少一个投射开口(1140、1240)，所述投射开口包括宽度大于所述投射开口在所述第一光轴(O1)处的宽度的至少一部分(1142、1242)。

2.如权利要求1所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述投射开口(1140、1240)被成形为使得其宽度在所述第一光轴处的最小值与在所述投射开口的端部(1142、1242)处或靠近所述投射开口的端部的部分处的最大值之间随着离所述第一光轴(O1)的距离的增加而逐渐增加。

3.如前述权利要求中的任一项所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述照射器(11、12)包括适于阻挡由所述光源(111、121、125)发射的光的一部分的至少一个投射掩模(112、122、122A)，所述投射掩模与所述眼睛检查装置的被包括在所述扫描部件(17)与所述光束分离部件(16)的分离光阑(161)之间的区域光学共轭，所述投射掩模包括至少一个直线边缘(1121)。

4.如权利要求3所述的眼睛检查装置，其特征在于，由所述照射器投射的光束(1)不与所述分离光阑(161)在所述分离光阑的开口(161B)附近的部分交叉，由视网膜反射的光(2)通过所述分离光阑的所述开口(161B)。

5.如权利要求3所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述投射掩模(112、122、122A)定位在所述光源(111、121、125)附近。

6.如权利要求1或权利要求2所述的眼睛检查装置，其特征在于，沿着所述光学成像路径(2A)，所述眼睛检查装置包括在所述眼睛检查装置的操作期间与视网膜光学共轭的至少一个共焦光阑(23)，所述共焦光阑包括具有细长形状和可变宽度的至少一个共焦开口(231、251)，所述共焦开口包括宽度大于所述共焦开口在所述第二光轴(O2)处的宽度的至少一部分(232、252)。

7.如权利要求6所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述共焦开口(231、251)被成形为使得其宽度在所述第二光轴处的最小值与在所述共焦开口的端部(232、252)处或靠近所述共焦开口的端部的部分处的最大值之间随着离所述第二光轴(O2)的距离的增加而逐渐增加。

8.如权利要求6所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述眼睛检查装置包括至少两个分离的照射器(11、12)，每个照射器包括至少一个对应的光源(111、121、125)和对应的投射光阑(114、124)，所述投射光阑(114、124)设有具有细长形状和可变宽度的至少一个对应的投射开口(1140、1240)，每个投射开口包括宽度大于所述投射开口在所述第一光轴(O1)处的宽度的至少一部分(1142、1242)。

9.如权利要求8所述的眼睛检查装置，其特征在于，每个投射开口(1140、1240)被成形为使得其宽度在所述第一光轴处的最小值与在所述投射开口的端部(1142、1242)处或靠近所述投射开口的端部的部分处的最大值之间随着离所述第一光轴(O1)的距离的增加而逐渐增加。

10.如权利要求8所述的眼睛检查装置，其特征在于，每个照射器(11、12)包括适于阻挡由所述光源(111、121、125)发射的光的一部分的至少一个对应的投射掩模(112、122、122A)，每个投射掩模与所述眼睛检查装置的被包括在所述扫描部件与所述光束分离部件的分离光阑(161)之间的区域光学共轭，每个投射掩模包括至少一个直线边缘(1121)。

11.如权利要求10所述的眼睛检查装置，其特征在于，由每个照射器投射的光束(1)不与所述分离光阑(161)在所述分离光阑的开口(161B)附近的部分交叉，由视网膜反射的光(2)通过所述分离光阑的所述开口(161B)。

12.如权利要求8所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述共焦光阑(23)包括具有细长形状和可变宽度的第一共焦开口和第二共焦开口(231、251)，所述共焦开口中的每一个在插入到所述光学成像路径(2A)中时包括宽度大于所述共焦开口在所述第二光轴(O2)处的宽度的至少一部分，所述共焦光阑相对于所述光学成像路径能移动，使得所述共焦开口能够一次一个地被插入所述光学成像路径/从所述光学成像路径中移除。

13.如权利要求12所述的眼睛检查装置，其特征在于，当插入到所述光学成像路径中时，所述共焦开口(231、251)中的每一个被成形为使得其宽度在所述第二光轴处的最小值与在所述共焦开口的端部(232、252)处或在所述共焦开口的端部附近的部分处的最大值之间随着离所述第二光轴(O2)的距离的增加而逐渐增加。

14.如权利要求1或权利要求2所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述眼睛检查装置包括至少一个照射器(12)，所述照射器包括发射不同光谱带中的光的至少两个光源(121、125)。

15.如权利要求14所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述照射器(12)包括适于发射波长至少包括在520nm和610nm之间的光的至少一个第一光源(121)和适于发射峰值波长包括在440nm和490nm之间并且带宽窄于40nm的蓝光的第二光源(125)。

16.如权利要求15所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述第一光源(121)包括发射波长低于500nm的光的初级发射器以及适于将由所述初级发射器发射的光的至少一部分转换为具有更高波长的光的荧光体的混合物。

17.如权利要求16所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述初级发射器包括发射蓝光的第一LED设备，所述第一LED设备具有被所述荧光体的混合物覆盖的发射表面。

18.如权利要求15所述的眼睛检查装置，其特征在于，所述第二光源(125)包括发射蓝光的第二LED设备。