CN111107782B - 具有可移动的光阑的视网膜相机 - Google Patents

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Abstract

本文介绍了具有光阑的网膜相机，该光阑的尺寸和/或位置可以修改，以增加眼睛在被成像时可以在其中移动的空间的尺寸。在一些实施例中，随着受试者位移其眼睛，光阑机械地移动以恢复视网膜图像质量。在一些实施例中，使用具有可单独控制的多个像素的像素化的液晶显示(LCD)层来数字地创建光阑。在一些实施例中，多个未像素化的LCD层彼此连接以形成可变透射堆叠体，且可变透射堆叠体内的每个LCD层可以与其他LCD层偏移。在这样的实施例中，可以通过改变在给定的时间点激活哪个LCD层来移动光阑。

Description

具有可移动的光阑的视网膜相机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月21日提交的题为“Retinal Cameras Having MovableOptical Stops(具有可移动的光阑的视网膜相机)”的美国临时申请No.62/561,530的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
各种实施例涉及具有光阑的视网膜相机。
背景技术
眼底照相术包括捕获眼底(即，眼睛的与透镜相对的内表面)的图像以记录视网膜，视网膜是眼睛中的神经感觉组织，其将光学图像转换为大脑可以理解的电脉冲。眼底可以包括视网膜、视盘、黄斑、中央凹和后极。
视网膜相机(也称为“眼底相机”)通常包括显微镜和从视网膜所反射的光产生图像的捕获介质。因为瞳孔既是导向视网膜的光的入射点又是出射点，所以可以直接拍摄视网膜。视网膜照片上可以标识的结构特征包括中央和周边视网膜、视盘和黄斑。
医学专业人员(例如，验光师、眼科医生和矫形师)可以使用视网膜图像来监测某些疾病和眼睛状况的进展。例如，视网膜图像可用于记录糖尿病、黄斑变性(AMD)、青光眼，肿瘤等的指标。
附图说明
通过结合附图对具体实施方式的研究，本技术的各种特征和特性对于本领域技术人员将变得更加显而易见。在附图中，通过示例而非限制的方式示出了本技术的实施例，其中相似的附图标记可以指示相似的元件。
图1绘示了视网膜相机的示例。
图2绘示了沿光瞳面垂直移动眼睛如何仅改变光线到某些目镜的检测器的入射角(AOI)。
图3示出了视网膜相机的概要侧视图。
图4A绘示了光阑位移之前的视网膜相机的调制传递函数(MTF)。
图4B绘示了光阑位移之后的视网膜相机的MTF。
图5A绘示了试图对已经向下位移1.5毫米(mm)的眼睛的视网膜成像的视网膜相机。
图5B示出了1.5mm的向下位移如何使得渐晕生成在由检测器形成的图像中。
图6A绘示了在光阑已经向下位移以补偿眼睛的向下位移之后的网膜相机。
图6B示出了光阑中的相应位移如何恢复进入视网膜相机的一些光线，并从而改善视网膜图像质量。
图7绘示了具有可单独控制的多个像素的像素化的液晶显示(LCD)层。
图8绘示了具有可单独控制的多个LCD层的可变透明度堆叠体。
图9绘示了当受试者在成像过程期间位移其眼睛时用于恢复视网膜图像质量的过程的流程图。
图10是示出了其中可以实现本文描述的至少一些操作的处理系统的示例的框图。
附图仅出于说明的目的绘示了各种实施例。本领域技术人员将认识到，在不脱离本技术原理的情况下，可以采用替代实施例。因此，尽管在附图中示出了特定的实施例，但是该技术可以进行各种修改。
具体实施方式
视网膜相机设计为提供眼底的直立放大的视图。通常，视网膜相机以2.5倍的放大倍率观看视网膜区域的30-50度，尽管这些值可以使用变焦透镜、辅助透镜、广角透镜等进行修改。
图1绘示了视网膜相机的示例。通常，受试者会坐在视网膜相机处，将其下巴放在下巴托中，并将其前额压靠杆。然后，眼科摄影师可以目视地对准视网膜相机(例如，使用可伸缩目镜)，然后按下快门释放按钮，以捕获视网膜的图像。
更具体地说，图1说明了如何经由系列透镜将光聚焦通过遮蔽光圈，以形成通过物镜并到达视网膜上的环面。照明光线由一个或多个光源(例如发光二极管)产生，每个光源都与电源电耦接。当视网膜和物镜对准时，视网膜反射的光穿过由视网膜相机的遮蔽光圈形成的环面中未照明的孔。本领域技术人员将认识到，视网膜相机的光学器件与间接检眼镜的光学器件的相似之处在于，进入眼睛的照明光线和离开眼睛的成像光线遵循不同的路径。
离开眼睛的成像光线首先可以被引导至可伸缩目镜，眼科摄影师使用该目镜来帮助对准、聚焦照明光线，等等。当眼科摄影师按下快门释放器时，第一反射镜会中断照明光线的路径，第二反射镜会落在可伸缩目镜前方，这会导致成像光线重新定向到捕获介质上。捕获介质的示例可以包括胶片、数字电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)。在一些实施例中，视网膜图像是使用彩色滤光片或专门的染料(例如荧光素或吲哚菁绿)捕获的。
因此，眼睛和视网膜相机的稳定对准对于捕获高分辨率的视网膜图像至关重要。但是由于所需的精度和缺乏直接的眼睛注视控制，维持这样的对准可能是具有挑战性的。
因此，这里介绍的是具有光阑的视网膜相机，该光阑的尺寸和/或位置可以修改，以增加眼睛在被成像时可在其中移动的空间(也称为“眼动范围(eyebox)”)的尺寸。术语“光阑”是指追踪进入视网膜相机的光线的位置。因为视网膜相机对被视网膜反射回视网膜相机的光线进行成像，所以光阑沿着视网膜相机内部的平面布置。
这与其他类型的目镜(例如头戴式装置)形成对比，在其他类型的目镜中，眼睛(并更具体来说是虹膜)代表光阑。对于这些目镜，改变光阑的位置不会导致光线沿检测器移动。图2绘示沿光瞳面垂直移动眼睛如何仅改变光线到检测器的入射角(AOI)。这里，第一光阑位置代表最佳的眼睛位置(即，将捕获最高质量的图像的位置)，第二光阑位置代表眼动范围内的另一位置。由于眼睛本身充当光阑，受试者可以使其眼睛在第一位置和第二位置之间移动，而不会导致光线沿检测器竖直或水平移动。
具有大光阑的光学系统和具有向瞳孔位置移动的较小光阑的光学系统之间存在几个关键区别。例如，大光阑将确保光学系统的f值较小，f值是光学系统的焦距与入射光瞳的直径的比值。但是，这会使光学系统的制造更加困难(也更加昂贵)。较小的光阑将限制成像空间内允许的光量。如果光阑小于瞳孔，则会损失光，这会降低所得图像的亮度。因此，期望使光阑的尺寸与瞳孔大致相同(例如，在考虑放大率之后)。为了解决瞳孔的运动，本文介绍的视网膜相机可以调整光阑的位置，同时仍保持与瞳孔大致相同的直径。
可以参考特定的成像配置、目镜等来描述实施例。然而，本领域技术人员将认识到，本文描述的特征同样适用于其他成像配置、目镜等。此外，可以使用专用硬件(例如，电路)、通过软件和/或固件适当编程的可编程电路、或专用硬件和可编程电路的组合来实现该技术。因此，实施例可以包括具有指令的机器可读介质，该指令可以用于对计算装置进行编程以执行用于跟踪眼睛的位置、修改光阑的位置、处理图像数据以生成视网膜照片的过程，等等。
术语
在本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用是指所描述的特定特征、功能、结构或特性包括在至少一个实施例中。这些短语的出现不一定指同一实施例，也不一定指彼此互斥的替代实施例。
除非上下文另有明确要求，否则词语“包括”和“包含”应以包容性含义而不是排他性或穷尽的含义解释(即，“包括但不限于”的含义)。术语“连接”、“耦接”或其任何变体旨在包括两个或更多个元件之间的任何连接或耦接，无论是直接的还是间接的。耦接/连接可以是物理的、逻辑的或其组合。例如，尽管不共享物理连接，但部件可以彼此电气或通信地耦接。
术语“基于”也应以包容性含义而不是排他性或穷举性含义来解释。因此，除非另有说明，否则术语“基于”旨在表示“至少部分基于”。
当提及多个项目的列表时，单词“或”旨在涵盖以下所有解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目、以及列表中的项目的任意组合。
在这里描述的任何过程中执行的步骤顺序是示例性的。然而，除非与物理的可能性相悖，否则这些步骤可以以各种顺序和组合来执行。例如，可以在此处描述的过程中添加或删除步骤。类似地，步骤可以替换或重新排序。因此，任何过程的描述都旨在是开放式的。
技术概述
对准是视网膜成像最困难的任务之一。例如，常规的视网膜相机通常需要经训练的操作员、正确固定头部位置和非凡的机械控制，以确保眼睛和视网膜相机内的成像部件(例如，透镜、光阑，和检测器)的精确对准。因此，常规视网膜相机的眼动范围尺寸通常非常有限。这使得眼睛和视网膜相机的正确对准变得困难，尤其是如果受试者在成像过程期间开始位移眼睛的情况。
已经提出了几种解决方案来解决由小眼动范围引起的问题。然而，这些提出的解决方案增加了视网膜相机的机械复杂性(并因此增加了成本)。因此，这里介绍了几种在成像过程期间恢复眼动范围的技术，包括：
·机械光阑，其可以随着受试者位移其眼睛而水平和/或竖直移动以恢复视网膜图像质量。
·数字光阑，其可以使用包括可单独控制的多个像素的像素化的液晶显示(LCD)层来创建。
·多个非像素化的LCD层，其可以相互连接以形成堆叠体。堆叠体中的每个LCD层可以与其他LCD层偏移。因此，可以通过改变在给定的时间点激活哪个LCD层来移动视网膜相机的光阑。
这些技术中的每一个将在下面进一步描述。
图3示出了视网膜相机300的概要侧视图。这里，视网膜相机300包括介于系列透镜304和检测器306(也称为“捕获介质”)之间的光阑302。通常，检测器306直接布置在系列透镜304附近。视网膜相机300的其他实施例可以包括这些部件中的一些或全部，以及这里未示出的其他部件。例如，视网膜相机可以包括一个或多个光源、用于引导光源发射的光的反射镜、电力部件(例如电池或机械电源接口，例如电插头)、用于检查视网膜图像的显示屏，等等。
如上所述，在一些实施例中，当眼睛308移动时，移动光阑302以恢复由眼睛308反射的附加光。这里，例如，眼睛308已经从最佳光轴向下位移了两毫米(mm)，而光阑302已经向下移动了1mm。这种移动允许从眼睛308返回的更多成像光线(例如，图1的成像光线)被引导穿过系列透镜304，并被检测器306捕获。
眼睛位移和光阑位移之间的关系可以是基本上线性的(例如，大约二比一)。这种关系允许容易地确定光阑302的适当位置，只要可以精确地确定眼睛308的位置即可。
在一些实施例中，光阑302是手动移动的。例如，视网膜摄影师可以在成像过程期间目视地观察成像光线(例如，经由可伸缩目镜)，并使用(多个)分度轮、(多个)操纵杆等来改变光阑302的位置。
在其他实施例中，光阑302自动移动而无需来自视网膜摄影师或受试者的输入。例如，视网膜相机300可以指示(多个)伺服电动机响应于由在视网膜相机300上或通信耦接到视网膜相机300的另一计算装置上执行的软件所指定的调整来改变光阑302的位置。可以使用单独的伺服电动机来改变光阑302沿x轴(即，水平)和y轴(即，竖直)的位置。也可以使用其他机构来实现光阑302的线性运动，包括(多个)凸轮、(多个)步进电动机、(多个)气缸/致动器、(多个)压电致动器、(多个)音圈等。
在一些实施例中，运动可沿单个轴线发生。也就是说，光阑可以被限制为一维运动(例如，沿x轴或y轴)。例如，可以将光阑的运动限制为弯曲的维度(例如，圆形/椭圆形路径、矩形路径或螺旋形路径)。
软件可以应用图像处理算法来标识某些特征(例如，渐晕)，这些特征指示视网膜图像质量的增加/减少。例如，软件可以对单个视网膜图像执行图像分割(例如，诸如Otsu法的阈值方法，或诸如k均值聚类的基于颜色的分割)以分离出感兴趣的特征。在软件标识出最高质量的视网膜图像之后，软件可以输出指令以使(多个)伺服电动机修改光阑302的位置。图像质量可以取决于一个或多个因素，例如亮度等级、是否存在渐晕、调制传递函数(MTF)质量，等等。
因此，无需关注眼睛308和光阑302的对准就可以使受试者可以看向视网膜相机300。替代地，视网膜相机300可以自动确定眼睛308的位置并相应地移动光阑302。更具体地，视网膜相机300可以包括机构(例如，伺服电动机)，其可操作为重新定位光阑和控制器，该控制器配置为响应于确定眼睛308已在成像过程期间移动而自适应地重新定位光阑。例如，控制器可以确定由眼睛的空间调整导致的移动量，且使得机构相应地重新定位光阑。如上所述，由眼睛的空间调整导致的移动量可以与重新定位光阑的量有关(例如，成正比)。因此，可以移动光阑302以确保与眼睛308对准，而不是移动整个视网膜相机300或眼睛308本身。在一些实施例中，例如，也会基于图像质量反馈回路或其他一些反馈回路进行优化调整。
可以使用几种不同的机制来检测眼睛308的位置。例如，可以布置(多个)红外光源以将(多个)红外光束投射到视网膜相机300的可见光照明路径中。由于虹膜在被红外光照射时通常不会收缩，因此可以捕获视网膜的实时视图并用于确定眼睛308的位置。作为另一示例，可以使用软件实现的搜索模式来检测虹膜。更具体地说，视网膜相机300可以用位于不同位置的光阑302来捕获系列视网膜图像。可以基于是否在任何视网膜图像内检测到视网膜来确定光阑302的理想位置。用于检测眼睛位置的其他机制包括常规的眼睛跟踪技术、经由机器视觉进行的瞳孔发现、光检测和测距(LIDAR)、在某些频率(例如60GHz)下的射频(RF)物体感应、角膜的简单反射，等等。
光学系统(例如，视网膜相机)的光学传递函数(OTF)指定了光学系统如何处理不同的空间频率。一种变型，即调制传递函数(MTF)，忽略了相位效应，但在许多情况下等效于OTF。
图4A绘示了在光阑302位移之前的视网膜相机300的MTF，而图4B绘示了在光阑302位移之后的视网膜相机300的MTF。这里，x轴表示空间频率，y轴表示调制。
MTF中显示的每条线代表不同的视场角。与最低视场角相对应的线(即最接近最佳光轴的线)通常具有最高的调制值，而与最高视场角相对应的线(即距最佳光轴最远的线)通常具有最低的调制值。位移光阑302通过恢复由眼睛308反射到视网膜相机300中的光来改善视网膜图像质量。在此，例如，与距最佳光轴最远的高视场角相对应的线恢复得最多。这在图4B中所示的增加的调制值和更高清晰度中都显而易见。
图5A绘示了试图对已经向下位移1.5mm的眼睛508的视网膜成像的视网膜相机500。视网膜相机500可以包括介于系列透镜504和检测器506之间的光阑502。如上所述，由视网膜反射回视网膜相机500的光线将通过系列透镜504朝向光阑502和检测器506引导。然而，如果眼睛508相对于光轴水平或竖直位移并且光阑502保持在其原始位置，则光线将沿着检测器506移位。换句话说，光线将被引导通过系列透镜504，使得光线不再在与将眼睛508在其原始位置成像相同的位置上落在检测器506上。
眼睛508的位置的小位移会在图像质量上产生明显的变化。例如，图5B示出了1.5mm的向下位移如何使得渐晕生成在由检测器506形成的图像中。渐晕通常是指与图像的中心相比，外围的亮度或饱和度降低。例如，在这里，渐晕在沿图像外围的颜色和对比度变化(例如，与图6B的图像相比)中是明显的。
图6A绘示了在光阑502已经向下位移以补偿眼睛508的向下位移之后的网膜相机500。如上所述，光阑502的运动可以与眼睛508的运动成比例。实际上，眼睛位移和光阑位移之间的关系可以是基本上线性的(例如，大约二比一)。因此，光阑502可以向下位移约0.75mm，以补偿眼睛508的向下位移1.5mm。
随着眼睛508的位移，光阑502的这种移动位移使视网膜相机500能够恢复视网膜图像质量。当沿最佳光轴对眼睛508进行成像时，由眼睛508反射回视网膜相机500中的光线将落在检测器508的一个或多个指定位置上。基于眼睛位移来移动光阑502会使得光线比其他情况更可能在更靠近(多个)指定位置而落在检测器506上。图6B示出了光阑中502的相应位移如何恢复进入视网膜相机500的一些光线并从而改善视网膜图像质量。
图7绘示了具有可单独控制的多个像素的像素化的液晶显示(LCD)层。LCD层700可以电耦接到电力部件702，该电力部件702能够分别向每个像素施加电压以改变其透明度。以这种方式供应电压允许电力部件702通过在给定的时间点改变LCD层700中的哪个(哪些)像素处于活动状态来数字地创建光阑。可以通过在LCD层700内或附近布置一个或多个偏光层(也称为“偏光层”)来促进这种动作。
改变像素的透明度将允许光穿过LCD层700的相应段。例如，当用作光阑时，包括一个或多个像素的LCD层700的段可以表现为基本透明。LCD层700的其余部分可以表现为部分或完全不透明。为了移动光阑，电力部件702可以施加(多个)电压以使基本透明的像素变为基本不透明和/或使基本不透明的像素变为基本透明。
在此，LCD层700被示为圆形。然而，本领域技术人员将认识到，LCD层700的外边界可以形成另一种几何形状。例如，基于视网膜相机的配置、眼睛的预期运动、数字创建的光阑的设计等，其他形状(例如，正方形、矩形或椭圆形)可以是优选的。
此外，LCD层700可以包括任意数量的像素。在一些实施例中，LCD层700包括数十或数百个像素。在这样的实施例中，光阑可以由多个像素(例如，四乘四像素段)限定。在其他实施例中，LCD层700包括较少的像素，但那些像素通常尺寸更大。例如，LCD层700可以包括四个、六个或八个单独控制的像素。在这样的实施例中，光阑可以由单个像素限定。
注意，也可以使用其他形式的像素化显示技术，例如等离子显示面板(PDP)。因此，LCD层700可以替代地是能够以几种不同方式改变其外观的“可变透明度层”。
例如，经由聚合物分散液晶(PDLC)技术施加电压时，可变透明度层可以改变其不透明度。电压可以用于改变设置在聚合物基体内的液晶的位置和取向，以允许更多或更少的光穿过可变透明度层。在这样的实施例中，可变透明度层可以在包括随机布置的液晶的聚合物基体的每一侧上包括导电涂层(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))。当电力部件702向导电涂层施加电压时，聚合物基质内的液晶变得对齐，并且可变透明度层变为基本上或完全透明。然而，当电力部件702停止施加电压时，液晶散射并且可变透明度层变得基本上不透明或半透明。
作为另一个示例，当经由电致变色施加电压时，可变透明度层的外观可以变暗。电致变色通过使用电压突发在电致变色材料中引起电化学氧化还原反应，使某些材料可逆地改变不透明度。在这样的实施例中，可变透明度层可以包括第一导电氧化物层、电致变色层(例如，氧化钨(WO3))、离子导体层、离子存储层(例如，氧化钴锂(LiCoO2))和第二导电氧化物层。导电氧化物层可以是光学透明的导电材料的薄膜，例如铟锡氧化物(ITO)。导电氧化物层还可以由其他透明导电氧化物(TCO)、导电聚合物、金属网格、碳纳米管、石墨烯、超薄金属膜或它们的某些组合构成。离子导体层可以包括液体电解质或固体(例如，无机或有机)电解质。在这样的实施例中，电力部件702(其耦接到导电氧化物层)能够选择性地向任一导电氧化物层施加电压，这将离子从离子存储层驱动到电致变色层中，反之亦然。离子浸泡的电致变色层能够反射光，从而使可变透明度的层至少显示为部分不透明。
为了说明的目的，选择了电致变色和PDLC技术。其他能够改变光传输特性的技术也可以用于实现相同(或相似)的效果，例如光致变色、热致变色、悬浮颗粒和微盲技术。
图8绘示了具有可单独控制的多个LCD层800的可变透明度堆叠体804。如图7所示，单个透明LCD层可具有使它像素化的周期性图案。例如，衬底(例如，ITO)可以被可单独控制的像素的栅格图案化。与图7的像素化的LCD层700不同，包含在可变透明度堆叠体804中的多个LCD层800中的每个LCD层通常是非像素化的。这里，例如，以几何形状(例如，圆形)图案化衬底(例如，ITO)以形成每个LCD层。但是，不是将LCD层800像素化，而是将每个LCD层分别连接到电力部件802(例如，使用单独的引线)。这确保了每个LED层都可以独立于其他(多个)LED层进行控制。
多个LCD层800可以彼此连接以形成可变透明度堆叠体804。如图8所示，可变透明度堆叠体804内的每个LCD层可以与其他LCD层偏移。在一些实施例中，LCD层800中的每一个与至少一个其他LCD层部分地重叠。可以通过改变在给定时间点激活的LCD层来移动视网膜相机的光阑。因此，取决于被成像的眼睛的位置，可变透明度堆叠体804内的LCD层800可以被点亮或不点亮。
可变透明度堆叠体804可以包括任何数量的LED层800。例如，实施例可以包括四个、六个、八个或十个LED层。此外，可变透明度堆叠体804内的LED层800可以具有相同的尺寸和/或形状，或不同的尺寸和/或形状。
可变透明度堆叠体804的外边界限制了光阑的可能位置。LCD层800的布置(且因此可变透明度堆叠体804的外边界)可以基于影响整个视网膜相机的光学设计的因素，包括透镜(例如，图3的透镜304)的数量、类型或布置、预期的眼睛位置，等等。
可变透明度堆叠体804可以包括多个LCD层800和其他层(例如，光学透明的粘合剂层)。例如，光学透明的结合层可以用于将LCD层800彼此结合。每个结合层可包括粘合剂(例如，丙烯酸基粘合剂或硅基粘合剂)。此外，每个结合层优选地是基本透明的或完全透明的(例如，大于99％的透光率)。粘结层还可以对多种衬底表现出良好的粘附性，包括玻璃、ITO、聚乙烯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
包括图3的光阑302、图8的可变透明度堆叠体804或图7的LCD层700的光阑单元可以适于在眼科成像设备内使用。例如，在一些实施例中，光阑单元包括设计为装配在眼科成像设备内的单元外壳。其他部件(例如，图7的电力部件702或图8的电力部件802)也可以位于单元外壳内。此外，光阑单元可以包括通信接口，该通信接口配置为从眼科成像设备的控制器接收命令，然后基于该命令选择要施加的电压。电压可以导致(多个)伺服电动机移动图3的光阑302，使图7的LCD层700内的某些像素变为透明，或使图8的可变透明度堆叠体804内的某些层变为透明。
图9绘示了当受试者在成像过程期间位移其眼睛时用于恢复视网膜图像质量的过程900的流程图。初始时，受试者将眼睛置于视网膜相机的物镜附近(步骤901)。通常，受试者会坐在视网膜相机附近，将其下巴放在下巴托中，并将其前额压靠杆。
视网膜相机然后可以确定由视网膜相机成像的眼睛的位置(步骤902)。如上所述，可以使用几种不同的机构来确定眼睛(尤其是虹膜)的位置。例如，可以配置(多个)红外光源以将(多个)红外光束投射到视网膜相机的可见光照明路径中。由于虹膜在被红外光照射时通常不会收缩，因此可以捕获视网膜的实时视图并用于确定眼睛的位置。作为另一个示例，视网膜相机可以用位于不同位置的视网膜光阑捕获视网膜图像。可以将(多种)图像处理算法应用于视网膜图像，以确定是否已经在任何视网膜图像中捕获视网膜。
在确定眼睛的位置之后，视网膜相机可以设置光阑的位置(步骤903)。光阑的位置可以手动或自动设置。例如，视网膜摄影师可以目视地观察视网膜相机产生的成像光线(例如，经由可伸缩目镜)，并使用(多个)分度轮、(多个)操纵杆等改变光阑的位置。作为另一示例，视网膜相机可以指示(多个)伺服电动机响应于由在视网膜相机上或通信耦接到视网膜相机的另一计算装置上执行的软件所指定的调整来改变光阑的位置。
然后，视网膜相机可以从由眼睛反射到视网膜相机中的光线生成视网膜图像(步骤904)。视网膜摄影师按下快门释放可以引起这样的动作，导致捕获视网膜图像。
在一些实施例中，视网膜相机连续或周期性地监测眼睛的位置(步骤905)。视网膜相机可以使用与用于最初确定眼睛位置相同的跟踪机构，也可以使用不同的跟踪机构。例如，视网膜相机可以使用更高分辨率的跟踪机构来连续监测眼睛的位置，以便可以一致地检测到微小的变化(例如，小于1毫米的变化)。
响应于确定眼睛的位置已经改变，视网膜相机可以修改光阑的位置(步骤906)。光阑可以自动移动而无需来自视网膜摄影师或受试者的输入。例如，视网膜相机可以响应于由在视网膜相机上或通信耦接到视网膜相机的另一计算装置上执行的软件所指定的调整，而再次指示(多个)伺服电动机改变光阑的位置。因此，受试者可以看向视网膜相机，而无需关注眼睛和光阑的对齐。替代地，视网膜相机可以自动确定眼睛的位置并相应地移动光阑。
然而，除非与物理的可能性相悖，否则这些步骤可以以各种顺序和组合来执行。例如，每次修改光阑的位置时，视网膜相机可以从眼睛反射到视网膜相机中的光线自动地生成视网膜图像。在一些实施例中也可以包括其他步骤。
处理系统
图10是示出了其中可以实现本文描述的至少一些操作的处理系统1000的示例的框图。例如，处理系统1000的一些部件可以托管在视网膜相机(例如，图3的视网膜相机300)上，而处理系统1000的其他部件可以托管在通信地耦接到视网膜相机的计算装置上。该计算设备可以经由有线信道或无线信道连接到视网膜相机。
处理系统1000可以包括一个或多个中央处理单元(“处理器”)1002、主存储器1006、非易失性存储器1010、网络适配器1012(例如，网络接口)、视频显示器1018、输入/输出装置1020、控制装置1022(例如，键盘和指点装置)、包括存储介质1026的驱动单元1024、以及通信地连接到总线1016的信号生成装置1030。总线1016被图示为表示通过适当的桥接、适配器或控制器连接的一个或多个物理总线和/或点对点连接的抽象。因此，总线1016可以包括系统总线、外围组件互连(PCI)总线或PCI-Express总线、HyperTransport或行业标准架构(ISA)总线、小型计算机系统接口(SCSI)总线、通用串行总线(USB)、IIC(I2C)总线、或电气和电子工程师协会(IEEE)标准1394总线(也称为“火线”)。
处理系统1000可以与以下装置共享类似的计算机处理器架构：台式计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话、游戏机(例如，Sony 或Microsoft)、音乐播放器(例如，Apple iPod/>)、可穿戴电子装置(例如，手表或健身手环)、网络连接的(“智能”)装置(例如，电视或家庭助理装置)、虚拟/增强现实系统(例如，头戴式显示器，比如Oculus/>或Microsoft/>)，或其他能够执行一组指令(顺序或其他方式)的电子装置，这些指令指定处理系统1000所要采取的(多个)动作。
虽然主存储器1006、非易失性存储器1010和存储介质1026(也称为“机器可读介质”)被示为单个介质，但是术语“机器可读介质”和“存储介质”应为包括存储一个或多个指令集1028的单个介质或多个介质(例如，集中式/分布式数据库和/或关联的缓存和服务器)。术语“机器可读介质”和“存储介质”也应被认为包括能够存储、编码或携载由处理系统1000执行的指令集的任何介质。
通常，被执行以实现本公开的实施例的例程可以被实现为操作系统或特定应用程序、部件、程序、对象、模块或指令序列(统称为“计算机程序”)的一部分。计算机程序通常包括在不同时间在计算装置中的各种存储器和存储装置中设置的一个或多个指令(例如，指令1004、1008、1028)。当由一个或多个处理器1002读取并执行时，(多个)指令使处理系统1000执行操作以执行涉及本公开的各个方面的元素。
此外，尽管已经在功能全面的计算装置的上下文中描述了实施例，但是本领域技术人员将理解，各种实施例能够以各种形式作为程序产品分布。无论用于实际影响分布的机器或计算机可读介质的特定类型如何，本公开均适用。
机器可读存储介质、机器可读介质或计算机可读介质的其他示例包括可记录类型的介质，例如易失性和非易失性存储设备1010、软盘和其他可移动磁盘、硬盘驱动器、光盘(例如，光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能磁盘(DVD))，以及传输类型的介质，例如数字和模拟通信链路。
网络适配器1012使处理系统1000能够通过处理系统1000和外部实体支持的任何通信协议，在网络1014中与处理系统1000外部的实体之间协调数据。网络适配器1012可以包括以下中的一个或多个：网络适配器卡、无线网络接口卡、路由器、接入点、无线路由器、交换机、多层交换机、协议转换器、网关、网桥、网桥路由器、集线器、数字媒体接收器和/或中继器。
网络适配器1012可以包括防火墙，该防火墙控制和/或管理对计算机网络中的数据进行访问/代理的权限，并跟踪不同机器和/或应用程序之间的不同级别的信任。防火墙可以是具有硬件和/或软件组件的任意组合的任意数量的模块，其能够在一组特定的机器和应用程序、机器和机器，和/或应用程序和应用程序之间强制执行一组预定的访问权限(例如，调节这些实体之间的业务流和资源共享)。防火墙附加地管理和/或有权访问访问控制列表，该列表详细列出了权限，包括个人、机器、和/或应用程序对对象的访问和操作权限，以及许可权限所处的环境。
这里介绍的技术可以通过可编程电路(例如，一个或多个微处理器)、软件和/或固件、专用硬接线(即，非可编程)电路、或这些形式的组合来实现。专用电路可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等形式。
备注
为了说明和描述的目的，已经提供了所要求保护的权利要求的各个实施例的前述描述。其并非旨在穷举或将所要求保护的权利限制为所公开的精确形式。许多修改和变化对本领域技术人员将是显而易见的。选择和描述实施例是为了最好地描述本发明的原理及其实际应用，从而使相关领域的技术人员能够理解所要求保护的主题、各种实施例以及适合于预期的特定用途的各种修改。
尽管具体实施方式描述了某些实施例和预期的最佳模式，但是无论具体实施方式表现多么详细，都可以以许多方式来实践本技术。实施例在其实现细节上可以有很大不同，同时仍被说明书所涵盖。当描述各种实施例的某些特征或方面时使用的特定术语不应被认为暗示该术语在本文中被重新定义为限于与该术语相关联的技术的任何特定的特性、特征或方面。通常，除非在本文中明确定义了这些术语，否则不应将以下权利要求书中使用的术语解释为将本技术限制为说明书中公开的特定实施例。因此，本技术的实际范围不仅包括所公开的实施例，而且还包括实践或实施这些实施例的所有等效方式。
说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性目的而选择的。可以没有选择它来划定或限制主题。因此，意图是，本技术的范围不受该具体释放时的限制，而是受基于此的申请所发布的任何权利要求的限制。因此，各种实施例的公开意在说明而非限制由所附权利要求书所阐述的技术的范围。

Claims (25)

1.一种成像设备，包括：
光源，配置为在成像过程期间从其发射光沿着第一路径进入眼睛以照明视网膜；
物镜，其收集照明光以用于成像所述视网膜的目的；
内部透镜，配置为沿着第二路径朝向捕获介质引导反射光；
光阑，在所述内部透镜和所述捕获介质之间可控地定位在所述第二路径中；
机构，可操作为重新定位所述光阑；以及
控制器，耦接到所述机构，所述控制器配置为响应于确定所述眼睛已在所述成像过程期间移动而自适应地重新定位所述光阑，以便在不移动所述成像设备的情况下使所述光阑与眼睛对准，以及
确定在所述成像过程期间由所述眼睛的空间调整导致的移动量，其中，由所述眼睛的空间调整导致的移动量与重新定位所述光阑的量是基本上线性的。
2.如权利要求1所述的成像设备，其中所述机构包括伺服电动机、凸轮机构、步进电动机、气动致动器、压电致动器、音圈或其任何组合。
3.如权利要求1所述的成像设备，还包括眼睛追踪器，其中所述控制器还配置为：
基于所述眼睛追踪器的输出，确定所述眼睛的空间调整是否已导致所述第二路径在所述成像过程期间移动。
4.如权利要求1所述的成像设备，
其中所述机构将所述光阑重新定位到的指定位置对应于所确定的量。
5.如权利要求1所述的成像设备，还包括：
红外光源，配置为沿着所述第一路径将红外光引导到所述眼睛中。
6.如权利要求5所述的成像设备，其中所述控制器还配置为：
分析所述视网膜的实时视图以标识所述眼睛的空间位置，
其中所述视网膜的实时视图是由所述眼睛反射到眼科成像设备中的红外光创建的，
响应于标识所述眼睛的所述空间位置，生成指令，以及
将所述指令发送到所述机构，其促使所述机构将所述光阑定位在指定位置，所述指定位置使得所述眼科成像设备能够产生具有比在所述光阑被自适应地重新定位之前更高的分辨率的视网膜图像。
7.如权利要求1所述的成像设备，其中所述控制器还配置为：
取回由所述眼科成像设备产生的多个视网膜图像，
其中所述多个视网膜图像中的每个视网膜图像对应于不同的光阑位置，
分析所述多个视网膜图像以标识具有最佳图像质量的特定视网膜图像，
其中图像质量是基于亮度级别、是否存在渐晕、调制传递函数(MTF)质量、或其任何组合，
响应于标识所述特定的视网膜图像，生成指令，以及
将所述指令发送到所述机构，其促使所述机构将所述光阑定位在对应于所述特定的视网膜图像的指定位置。
8.如权利要求1所述的成像设备，其中所述机构使得所述光阑能够沿着平面二维运动。
9.如权利要求1所述的成像设备，其中所述捕获介质是胶片、数字电荷耦合器件(CCD)、或互补金属氧化物半导体(CMOS)。
10.如权利要求1所述的成像设备，其中所述成像设备还包含光阑单元，所述光阑单元包括：
液晶显示(LCD)层，其具有可单独控制的多个像素；以及
电力部件，能够分别将电压施加到所述多个像素中的每个像素，
其中所述电压的施加使得一个或多个相邻像素变为基本透明，所述一个或多个相邻像素限定光阑，光通过所述光阑聚焦以用于成像目的。
11.如权利要求10所述的成像设备，其中所述电压的施加使得所述一个或多个相邻像素对于可见光谱变为基本透明。
12.如权利要求10所述的成像设备，还包括：
单元外壳，其适于装配在所述眼科成像设备内。
13.如权利要求10所述的成像设备，还包括：
通信接口，配置为：
从所述眼科成像设备的控制器接收命令，以及
基于所述命令选择要施加的电压。
14.如权利要求10所述的成像设备，其中所述LCD层包括基本透明的衬底，所述衬底被限定所述多个像素的栅格图案化。
15.如权利要求14所述的成像设备，其中所述基本透明的衬底由铟锡氧化物(ITO)构成。
16.如权利要求10所述的成像设备，其中所述LCD层包括
偏光层，
第一导体层，
第二导体层，以及
聚合物层，具有分散在其中的液晶液滴，
其中所述聚合物层介于所述第一导体层和第二导体层之间，并且
其中所述第一导体层和第二导体层电耦接到所述电力部件。
17.如权利要求16所述的成像设备，其中，对所述第一导体层和第二导体层连续施加电力，使得所述聚合物层中的液晶液滴变为对齐，这使得所述LCD层的相应段变得基本透明。
18.如权利要求1所述的成像设备，其中所述成像设备还包括光阑单元，所述光阑单元包括：
可变透明度堆叠体，具有可单独控制的多个液晶显示(LCD)层；以及
电力部件，能够分别将电压施加到所述多个LCD层中的每个LCD层，
其中所述电压的施加使得所述至少一个LCD层被激活，所述至少一个LCD层限定光阑，光通过所述光阑聚焦以用于成像目的。
19.如权利要求18所述的成像设备，其中所述多个LCD层中的每个LCD层与至少一个其他LCD层部分地重叠。
20.如权利要求18所述的成像设备，其中所述多个LCD层中的每个LCD层为相同的几何形状。
21.如权利要求18所述的成像设备，其中所述多个LCD层中的每个LCD层为相同的尺寸。
22.如权利要求18所述的成像设备，其中所述多个LCD层中的每个LCD层包括未图案化的基本透明的衬底。
23.一种在成像过程期间响应于眼睛运动来恢复视网膜图像质量的方法，所述方法包括：
通过眼科成像设备确定由所述眼科成像设备成像的眼睛的位置；
通过所述眼科成像设备定位光阑，所述光阑收集光以用于在对应于所确定的位置的指定位置成像所述眼睛的目的；
通过所述眼科成像设备监测在所述眼科成像设备进行成像时所述眼睛的位置；并且
响应于确定所述眼睛的位置已经变化，
通过所述眼科成像设备将所述光阑自动地移动到对应于所述眼睛的位置的新位置，以便在不移动所述成像设备的情况下使所述光阑与眼睛对准，其中，眼睛位置变化的位移和光阑位置变化的位移之间的关系是基本上线性的。
24.如权利要求23所述的方法，还包括：
通过所述眼科成像设备从被朝向捕获介质引导穿过所述光阑的光产生视网膜图像，
其中所述光被所述眼睛反射到所述眼科成像设备中。
25.如权利要求23所述的方法，其中在整个成像过程中连续或周期性地进行所述监测。
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