CN108601522A

CN108601522A - 广角立体眼底镜检查

Info

Publication number: CN108601522A
Application number: CN201780010269.XA
Authority: CN
Inventors: 爱德华多·斯威特莉莎; 伊格尔·达汉; 奥代德·安纳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2017-02-12
Publication date: 2018-09-28
Also published as: WO2017137999A1; US20180344154A1

Abstract

一种实时对眼底进行广角观察和3D成像的成像系统，包括:(1)物镜系统，其收集从眼底反射或发射的照明光束或荧光光束；(2)分束系统，其接受来自物镜系统的光束并将光束分离成多个光束，多个光束中的每个光束的特征在于眼底的不同视角；(3)多个成像透镜系统，多个成像透镜系统中的每个成像透镜系统接受多个光束中的一个光束；(4)多个带通滤波器，多个带通滤波器中的每个带通滤波器使得能够观察从成像透镜系统接收的多个光束中的一个光束；(5)多个图像捕获单元，多个图像捕获单元中的每个图像捕获单元捕获经由多个光束中的每一个光束传输的图像；(6)计算机，该计算机用于接收所述图像并将所述图像组合成单个3D图像。

Description

广角立体眼底镜检查

发明领域

本发明涉及用作检眼镜、视网膜照相机或手术显微镜的成像系统。更具体地，本发明涉及一种具有立体观察能力的广角非接触眼底成像系统。

发明背景

传统的眼底照相机在本领域中是已知的，并且大多数眼底照相机使用与光束并入光路中的照明构思相同的照明构思。实际上，瞳孔充当照明孔和观察孔。在这个众所周知的设计构思中，结果是令人满意的，但是视野被限制在50-60度的最大覆盖范围内。

基于激光的设备，例如扫描激光检眼镜，可以扩大视野。

然而，这样的设备相对不便携、大且相当昂贵。

典型的传统眼底照相机在以下参考文献中被公开:

US5608472公开了一种眼睛成像系统，其具有通过电缆连接到壳体的手持便携式图像捕获单元。手持单元包括用于将光传输到眼睛的光纤、成像和聚焦光学器件以及电荷耦合成像设备。

US3944341描述了一种广角间接检眼镜，其包含安装在角膜上并被两个光纤环围绕以照明眼底的接触透镜。

US4265519公开了一种广角间接检眼镜，其使得操作者能够将视网膜从后极到中纬线(equator)作为单个图像进行观察。检眼镜具有可包括整个视网膜的可观察区域。

US8836778公开了一种用于对眼睛的眼底成像的便携式手持照相机，该照相机包括壳体，该壳体包括终止于前壳体端的内腔、前透镜和光源，该光源被配置成将来自分布在前透镜周边周围的位置的光向前引导出壳体端。

为了扩大视野并到达视网膜中的远周边，已知的系统从成像光学模块移除照明系统，并且环形光源与主透镜周围的角膜紧密接触。在该构思中，与角膜接触是不可避免的，否则透镜周围的光线不会穿透瞳孔，且角膜的反射会侵入图像路径。

在本发明的发明人Eduardo Svetliza的US5966196中，通过巩膜对眼睛内部进行照明来解决照明和成像光学器件之间的折衷。然而，通过光学模块获取的图像限于单个平面二维图像。

因此，本发明的目的是提供一种成本有效、精确、高分辨率的广角非接触眼底成像系统，其具有立体观看能力，而不需要将照明光学器件与成像光学器件结合。

本发明的另一个目的是提供一种便携式、手持式、紧凑、轻量且易于操作的成像系统，以促进检查的容易性，同时提供通常用更大和更复杂的系统实现的大量数据。

本发明的又一个目的是提供一种系统，其能够实时拍摄眼底的立体图像，而不需要扩张瞳孔。

本发明的又一个目的是提供一种成像系统，该成像系统消除了与角膜直接接触的需要，从而简化了检查过程，并使患者免于相当大的不适。

发明概述

本发明的成像系统使得医生能够实时获得眼底的立体图像，而不需要扩张瞳孔。此外，根据本发明的成像系统不需要与角膜物理接触，从而简化了检查过程并使患者免于相当大的不适。由于以下特征，本发明的成像系统优于现有技术的系统:

1.成像系统是独立的系统，与照明系统分离，且因此，其可以从各个角度获得图像，而不必担心色差。

2.成像系统能够实现大约80-120度的宽成像角度，而没有角膜接触或瞳孔扩张，因为眼睛内部的照明是穿过巩膜进行的。

3.成像系统能够实现对直径尺寸在15-20微米之间的视网膜特征进行高分辨率成像。

4.成像系统实时提供高分辨率3D成像能力。成像系统通过在光路中插入单个滤光器(在准直光区域中，以仅允许荧光到达照相机)，使得能够容易地切换到血管造影3D观察(3D视频)。

5.成像系统便于在初级检查中识别视网膜发现。

6.成像系统能够在3D视图中放大/缩小。

根据本发明，提供了一种用于实时进行眼底的广角观察和3D成像的成像系统。该成像系统包括：

-物镜系统，所述物镜系统收集从眼底反射或发射的照明光束或荧光光束，

-分束系统，所述分束系统接受来自所述物镜系统的光束并将光束分成多个光束，多个光束中的每个光束的特征在于眼底的不同视角，

-多个成像透镜系统，所述多个成像透镜系统中的每一个接受所述多个光束中的一个光束，

-多个带通滤波器，所述多个带通滤波器中的每一个使得能够观察从所述成像透镜系统接收的所述多个光束中的一个光束，

-多个图像捕获单元，所述多个图像捕获单元中的每一个捕获经由所述多个光束中的每一个光束传输的图像，并且

-用于接收所述图像并将所述图像组合成单个3D图像的计算机。

根据本发明，提供了用于实时对眼底进行广角观察并3D成像的另一成像系统。该成像系统包括：

-物镜系统，所述物镜系统收集从眼睛反射或发射的照明光束或荧光光束，

移动光学元件，所述移动光学元件改变所述物镜系统的视角，并且从而能够传送多个光束，

-带通滤波器，所述带通滤波器使得能够观察所述多个光束中的每一个光束，

-图像捕获单元，所述图像捕获单元捕获经由所述多个光束中的每一个光束传输的图像，以及

-计算机，所述计算机接收所述图像并将所述图像组合成单个3D图像，其中所述图像捕获单元连续地获取图像并将所述图像传送到所述计算机。

此外，根据本发明，立体观察眼镜(anaglyph viewing glass)用于观察在所述计算机的屏幕上的3D图像。

此外，根据本发明，所述计算机使用透镜屏幕(lenticular screen)来观看3D图像。

此外，根据本发明，物镜系统以大约80-120度的宽视角收集从眼底反射或发射的照明或荧光。

此外，根据本发明，物镜系统能够对直径尺寸在15-20微米之间的视网膜特征进行高分辨率成像。

此外，根据本发明，物镜系统包括至少一个球面或非球面透镜。

此外，根据本发明，至少一个球面或非球面透镜由塑料或玻璃或其任意组合制成。

此外，根据本发明，分束系统包括棱镜、反射镜和透镜或它们的组合。

此外，根据本发明，分束器由玻璃、塑料或其组合制成。

此外，根据本发明，所述两个成像透镜系统中的每一个包括至少一个透镜。

此外，根据本发明，至少一个透镜由玻璃、塑料或其组合制成。

此外，根据本发明，图像捕获单元选自板式照相机(board camera)、具有两个传感器的板式照相机等。

附图简述

为了更好地理解本发明的实施例，参考附图，其中相同的附图标记表示相应的元件或部分，且其中:

图1示出了根据本发明的立体广角成像系统；和

图2示出了根据本发明的用于检查眼睛的装置。

附图的详细描述

现在参照图1，示出了根据本发明的立体广角成像系统100。成像系统100包括物镜系统102、分束系统104、两个相同的成像透镜系统106A和B、带通滤波器108A和B以及图像捕获单元110A和B。图中还示出了眼睛112的截面图。

根据本发明，物镜系统102包括由塑料或玻璃或其任意组合制成的至少一个球面或非球面透镜。

物镜系统102以大约80-120度的宽视角收集分别从视网膜反射或发射的照明或荧光，并且能够对直径尺寸在15-20微米之间的视网膜特征进行高分辨率成像。

物镜系统102可以包含单个聚焦元件，允许医师对范围在从新生儿到成人的各种类型的眼睛和在各种眼睛条件下获得聚焦图像。聚焦元件可以被自动或手动控制。

根据本发明，分束系统104可包括棱镜、反射镜和透镜或其组合，并且可由玻璃、塑料或其组合制成。

分束系统104接收来自物镜系统102的光，并将其分离成两个分离的光束，每个光束处于眼底的不同视角。

根据本发明，成像透镜系统106A和106B中的每一个可以包括至少一个透镜，该至少一个透镜可以是球形的或非球形的或者它们的组合并且可以由玻璃或塑料元件或者它们的任何组合制成。成像透镜系统106A和106B中的每一个接受来自分束系统104的单个光束，其中这些光束中的每一个光束将图像传送到图像捕获单元110A和110B中的每一个。

成像透镜系统106A和106B可以根据需要包含中继透镜系统和像差校正透镜系统，以获得高质量的无失真图像。

根据本发明，带通滤波器108A和108B包括具有一个或更多个安装的滤波器的滤波器轮的形式，并且分别位于图像捕获单元110A和110B中的每一个的前面。

当眼底被照亮以用于观察或用于血管造影的激发时，选择带通滤波器108A和108B中的一个以使得能够观察具有所需波长的光束。可选地，整个波长被传递通过滤波器108A和108B中的非滤波窗口，以便能够观察到整个光谱。

图像捕获单元110A和110B中的每一个被放置在成像透镜系统106A和106B中的每一个的像平面处。图像捕获单元110A和110B可以是全封装照相机、板式照相机、具有两个传感器的板式照相机等，并且其可以是CCD或CMOS型照相机(单色或彩色配置)。图像捕获单元110A和110B的尺寸和像素尺寸可以被选择成符合所需的系统放大和分辨率，从而可以在没有剪裁的情况下观察到完整图像，并且可以在没有像素化的情况下观察到精细特征。

由于视角非常宽，当人远离图像中心(零度视角)移动时，图像可能会遭受增加的失真和减少的照明。然而，由于失真和照明可以被精确地建模，所以使用图像处理方法校正图像非常简单。由于使用了漫射式经巩膜照明(diffuse trans-scleral illumination)，视网膜被均匀地照明，允许容易地校正相关照明问题。

通过以特定颜色照明而无需成像路径中的附加滤光器，立体地获得眼底的单色视图。2D全色图像可以通过以红、绿和蓝(R、G和B)波长照明来获得，并且在每种颜色下获得的两个分离的图像被组合成单个全色图像。

本发明的成像系统100提供眼底的广角成像。由眼底反射或发射的光束被分成两个光束，每个光束将单独的图像传输到图像捕获单元110A和110B。每一个图像包括根据需要略微不同的角度的眼底视图，以实现全立体视图，并且组合的图像在屏幕上形成单个3D图像(使用诸如主动快门技术的标准观看眼镜)。

应该注意，以不同角度产生的3D单色和全色宽图像提供了比市场上的任何检眼镜/眼底照相机更多的信息。

所获得的图像由计算机处理。每一个数字图像都是用诸如红青色、红蓝色等的立体颜色方案的一种独特的颜色来呈现的。然后将这两个数字图像组合成单个数字图像并显示在计算机屏幕上。操作者/医疗从业人员佩戴具有匹配滤色器的一副立体观察眼镜，以观察在屏幕上的相应的图像。在没有立体眼镜的情况下看到的二维视图在用眼镜观看时被观察者的大脑转换成全色三维图像。

然而，对透镜屏幕的使用，实现了三维感知，而不需要立体眼镜或任何其他辅助设备。因此，本发明不限于立体观看，并且可以与提供所获取的数据的立体观看的不同类型的技术结合使用，特别是偏振切换。

成像系统100可用于使用适当激发波长进行立体血管造影术，并使用图像捕获单元110A和110B前面的互补滤光器来选择性地观察荧光。所合成的图像中的每一个图像都以不同的颜色给出，并且两个图像都用立体眼镜或者通过如上所述的透镜屏幕观看。

根据本发明，成像系统100被定位在外壳中，该外壳能够实现正确的光学元件定位，防止任何散射光到达用户，并提供相对于患者眼睛保持和定位成像系统100的方便的方式。

根据本发明的另一实施例，在成像系统100中采用单个成像路径。由于成像透镜系统102不必被分成两个子系统，因此该实施例提供了更紧凑、重量更轻的系统。在这种情况下，需要连续获取两个图像以实现立体观看。该方法可以以多种替代方式实现，例如通过相对于患者的眼睛倾斜成像系统100，或者通过在成像系统100中结合移动光学元件，该移动光学元件在从一侧移动到另一侧时改变整个系统的视角。上述解决方案中的每一个解决方案都需要能够使成像系统100从一个角度到另一个角度的精确和可重复移动的机构。

现在参照图2，示出了用于检查眼睛的装置200。装置200包括图1的立体广角成像系统100和分离的照明系统202。照明经过巩膜进行，而成像是通过未扩张的瞳孔进行的。

照明系统202包括与巩膜204接触或紧邻巩膜204的基于光纤的环206。环206均匀地照亮视网膜。

Claims

1.一种实时对眼底进行广角观察和3D成像的成像系统，包括:

-物镜系统，所述物镜系统收集从所述眼底反射或发射的照明光束或荧光光束，

-分束系统，所述分束系统接受来自所述物镜系统的光束并将所述光束分成多个光束，所述多个光束中的每个光束的特征在于所述眼底的不同视角，

-多个带通滤波器，所述多个带通滤波器中的每一个带通滤波器使能对从所述成像透镜系统接收的所述多个光束中的一个光束的观察，

-多个图像捕获单元，所述多个图像捕获单元中的每一个图像捕获单元捕获经由所述多个光束中的每一个光束传输的图像，以及

-计算机，所述计算机用于接收所述图像并将所述图像组合成单个3D图像。

2.一种实时对眼底进行广角观察和3D成像的成像系统，包括:

-移动光学元件，所述移动光学元件改变所述物镜系统的视角，并且因此使能多个光束的传送，

-带通滤波器，所述带通滤波器使能对所述多个光束中的每一个光束的观察，

-计算机，所述计算机接收所述图像并将所述图像组合成单个3D图像，其中，所述图像捕获单元连续地获取图像并将所述图像传送到所述计算机。

3.根据权利要求1和2中每一项所述的成像系统，其中，立体观察眼镜被用于观察在所述计算机的屏幕上的所述3D图像。

4.根据权利要求1和2中每一项所述的成像系统，其中，透镜屏幕与所述计算机一起用于观察所述3D图像。

5.根据权利要求1和2中每一项所述的成像系统，其中，所述物镜系统收集以大约80-120度的宽视角从所述眼底反射或发射的照明或荧光。

6.根据权利要求1和2中每一项所述的成像系统，其中，所述物镜系统使能对直径尺寸在15-20微米之间的视网膜特征进行高分辨率成像。

7.根据权利要求4所述的成像系统，其中，所述物镜系统包括至少一个球面或非球面透镜。

8.根据权利要求5所述的成像系统，其中，所述至少一个球面或非球面透镜由塑料或玻璃或其任意组合制成。

9.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述分束系统包括棱镜、反射镜和透镜或其组合。

10.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述分束由玻璃、塑料或其组合制成。

11.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述两个成像透镜系统中的每一个包括至少一个透镜。

12.根据权利要求9所述的成像系统，其中，所述至少一个透镜由玻璃、塑料或其组合制成。

13.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述图像捕获单元选自板式照相机、具有两个传感器的板式照相机等。