CN113784655A - 眼科成像方法、装置以及系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于眼科地形图仪的光导。该光导包括：光导本体、地形图照明源、定向光学系统以及反射光学系统，该光导本体包括参照物；该地形图照明源照明光导本体和参照物，其中，被照明的光导本体引导光以用于照明所述眼睛；该定向光学系统容纳在光导本体的近端中，将来自光导本体的光引导跨过角膜轮廓；该反射光学系统容纳在光导本体的近端中，反射来自定向光学系统的已经穿过光导本体跨过角膜轮廓的光。还公开了一种包括该光导的眼科地形图仪。进一步公开了一种包括该巩膜投影系统的眼科地形图仪。还公开了一种确定地形图的方法。

Description

眼科成像方法、装置以及系统

技术领域

本发明涉及一种眼科成像方法、装置以及系统。更具体地，本发明涉及一种包括多功能光导和巩膜测量系统的眼科成像方法、装置以及系统。

背景技术

角膜地形图仪通过捕获来自已知的照明目标图案的角膜的反射图像来测量前角膜表面的几何形状，在眼睛上成像成一个或更多个像条(mires)，典型地由被称为Placido(普拉西多)系统的黑色不透明环(annuli)分开的一系列同心照明环，并且从角膜顶端的已知位置开始分析这些像条。需要单独的系统来确定从成像系统的已知参考位置到所述角膜顶端的距离。

已知的角膜地形图仪引导光穿过角膜轮廓，并且经由一个或更多个反射镜和透镜系统在成像传感器上形成轮廓部的图像。这种轮廓成像系统允许在获取目标反射的图像的同时测量角膜顶点的位置。

沙伊姆弗勒(Scheimpflug)地形图和其他投影型地形图系统以及最近的OCTs(光缆传输系统)已被应用到角膜和巩膜绘图。利用沙伊姆弗勒方法，用于视网膜的高强度光通常导致巩膜变得模糊。沙伊姆弗勒系统的其他缺点是仪器的成本高和捕获时间长，这导致精确度的损失并且由此需要复杂的配准方法。通过角膜缘参考这两者，已经研究了将低强度光应用到巩膜和将高强度光应用到视网膜。投影系统和OCTs在重要的中心角膜区域处可能缺乏准确性，并且对于该领域中的许多用户而言不经济。

需要可替代的且改进的角膜地形图仪和用于对角膜和巩膜进行绘图并且有效地向地形图仪添加附加诊断特征的装置，以满足市场日益增长的需求。

本说明书中对任何现有技术的引用不是并且不应被视为承认或以任何形式建议现有技术构成公知常识的一部分。

发明内容

本发明涉及一种眼科成像方法、装置以及系统。

在一个广泛形式中，本发明是针对一种包括多功能光导的眼科成像方法、装置以及系统。

在另一个广泛形式中，本发明涉及一种照明眼睛的眼科地形图光导。在又另一个广泛形式中，本发明涉及一种眼科地形图光导或圆锥体，该光导或圆锥体照明眼睛并且透射光以便进行捕获。

在第一方面，尽管它不需要是唯一或实际上最广泛的形式，本发明提供一种用于眼科地形图仪的光导，该光导包括：

光导本体，该光导本体包括参照物；以及

地形图照明源，该地形图照明源照明光导本体和参照物，其中，照明的光导本体引导用于照明眼睛的光。

根据第一方面的被照明的光导本体还可以将参照物引导至眼睛表面上。眼睛表面上的定向参照物可以包括投影的参照物或像条。

第一方面的光导可进一步包括：

定向光学系统，该定向光学系统容纳在光导本体的近端中，将来自光导本体的光引导跨过角膜轮廓；以及

反射光学系统，该反射光学系统容纳在光导本体的近端中，反射来自定向光学系统的通过所述光导本体已经穿过所述角膜轮廓的光。

反射光学系统可将光引导到包括至少一个成像传感器的一个或更多个捕获系统。一个或更多个捕获系统和/或至少一个成像传感器可在光导本体外部。

在第二方面，本发明提供了一种眼科地形图仪，包括：

光导本体，该光导本体包括参照物；

地形图照明源，该地形图照明源照明光导本体和参照物，其中，照明的光导本体引导用于照明眼睛的光；以及

成像系统，该成像系统通过光导本体中的中央通道对投影到眼睛表面上的参照物进行成像。

在第三方面，本发明提供了一种眼科地形图仪，包括：

光导本体，该光导本体包括参照物；

地形图照明源，该地形图照明源照明光导本体和参照物，其中，照明的光导本体引导用于照明眼睛的光；

成像系统，该成像系统通过光导本体中的中央通道对投影到眼睛表面上的参照物进行成像；

定向光学系统，定向光学系统容纳在光导本体的近端中，将来自光导本体的光引导跨过角膜轮廓；以及

反射光学系统，该反射光学系统容纳在光导本体的近端中，反射来自定向光学系统的通过所述光导本体已经穿过所述角膜轮廓的光。

根据以上方面中任一项的成像系统可以包括一个或更多个透镜。成像系统可以将光引导到一个或更多个捕获系统上。

根据以上实施例中的任一项的反射光学系统可反射用于在至少一个成像传感器上进行捕获的光。

在第四方面中，本发明涉及一种用于眼科地形图仪的光导，该光导包括：

包含参照物的光导本体，其中，光导本体朝向参照物引导光。

根据第四方面的光导可进一步包括照明光导本体和参照物的地形图照明源，其中，照明的光导本体引导用于照明眼睛的光。

根据以上方面中任一项的光导本体可进一步包括基本上对称的形状部和/或包括在近端处的波状轮廓部。波状轮廓部可以包括对称的和相对的延伸部和凹部，以获得眼睛与参照物的紧密接近并且因此获得大的眼睛覆盖。延伸部可容纳定向光学系统和反射光学系统。延伸部和/或凹部可布置在光导本体上的近端处的相对点处。延伸部和/或凹部可包括扇形边缘部。

根据以上方面中的任一项，定向光学系统的至少一部分和反射光学系统的至少一部分可布置在光导本体的相对侧上。在一个实施例中，定向光学系统相对于操作者布置在左手侧，反射光学系统相对于操作者布置在右手侧。在其他实施例中，定向光学系统相对于操作者布置在右手侧、顶部或底部，并且反射光学系统相对于操作者布置在左手侧、底部或顶部。

根据以上方面中的任一项，定向光学系统和反射光学系统基本上以直角反射光，并且两个传播方向失量以直角截取中央通道的轴线。

根据以上方面中的任一项，光导本体可包括定向光学系统壳体和反射光学系统壳体。定向光学系统壳体和反射光学系统壳体可布置在相应和相对的延伸部中。

根据以上方面中的任何一个方面的地形图仪还可以包括一个或更多个捕获系统。一个或更多个捕获系统可包括至少一个成像传感器，诸如CCD(电荷耦合器件(charge-coupled device))或CMOS(互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor(CMOS))图像传感器)。一个或更多个捕获系统可以包括地形图捕获系统和轮廓捕获系统。地形图捕获系统可以在利用参照物的地形图中使用。轮廓捕获系统可以在利用由反射光学系统引导的光的眼睛轮廓分析中使用。在另一实施例中，一个或更多个捕获系统包括用于地形图和眼睛轮廓分析的至少一个成像传感器。

根据以上方面中任一项的眼科地形图仪可以进一步包括：

用于对眼睛成像的一个或更多个光学系统。

一个或更多个光学系统可以被布置在光路中以便对眼睛成像。

在实施例中，当一个或更多个光学系统包括两个或更多个光学系统时，地形图仪可以进一步包括定位器，该定位器用于将包括在两个或更多个光学系统中的每个光学系统选择性地定位在光路中。两个或更多个光学系统中的每个光学系统可以包括用于使眼睛成像的光路中的可互换光学系统。

定位器可以包括轮子，两个或更多个可互换的光学系统中的每个光学系统可以位于该轮子上。轮子可以包括一个或更多个分度位置，以用于两个或更多个光学系统中的每一个光学系统的精确定位。定位器可以包括无间隙的定位器。定位器可以包括一个或更多个齿。轮子可包括齿轮。定位器可以包括一个或更多个致动器，诸如电动机等。

轮子可以包括用于中央地形图系统的一个或更多个穿孔。

在以上方面的任一项的一个实施例中，地形图仪包括照明阵列，照明阵列包括地形图照明源和轮廓光学器件照明源。地形图仪照明源可包括分布式光源。分布式光源和轮廓光学器件照明源可以是可分辨的或可区分的。分布式光源和轮廓光学器件照明源可以以充分不同的波长发射光，因此在其对应的成像路径中不发生干扰。

分布式光源可以包括多个发光二极管(LED)。分布式光源可发射宽带可见光谱。多个LED中的每一个LED可以包括红绿蓝(RGB)LED。每个RGB LED可以包括单独的窄波段。多个LED中的每一个LED可产生白光。多个LED可以包括在特定实施例中被布置为两个或更多个LED环的阵列。两个或更多个LED环可以被包括在印刷电路板上。

轮廓光学器件照明源可以发射红外光。轮廓光学器件照明源可包括点光源。在一个实施例中，轮廓光学器件照明源是LED。

在以上方面中任一项的又另一个实施例中，分布式光源的光路的一部分和轮廓光学器件照明源的光路的一部分照明眼睛表面。

地形图照明源和/或轮廓光学件照明源可布置在光导本体的远端。

在以上方面的任一项的一个实施例中，参照物包括多个环。参照物可以包括Placido盘，该Placido盘包括多个同心环。多个同心环可包括交替的透明环和不透明环。透明环可以被照明。透明环可与光导本体集成一体。同心环可沿光导本体的内表面的长度布置。参照物可以包括覆盖层，该覆盖层包括不透明环。不透明环可以被布置成由透明部段线性地分开。参照物可被喷涂或以其他方式布置在光导本体上。喷涂或其他应用可以包括仅应用不透明环。

在以上方面的任一项的另一个实施例中，光导本体可包括多个区段，每个区段包括各自的透射系数。可选择的透射系数沿着参照物的长度提供均匀照明。每个区段可以包括任何数量的透明环和不透明环。每个光导区段可包括光学隔离外表面或盖。在一个实施例中，一个区段可以被着色以提供视觉目标。在另一个实施例中，一个区段或光导本体包括提供视觉目标的滤色器。有色区段或滤色器可以是绿色的。滤色器可包括在光路中的聚合物膜。视觉目标或目标区段可以布置在光导本体的远端处。视觉目标或目标区段可以透射彩色光。光导本体可包括两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个区段。在一个实施例中，光导本体包括三个区段。可以选择的区段的数目以提供足够的照明。

在以上方面的任一项的又一实施例中，光导本体可包括具有不同于用于光传播的空气的透射系数的光学介质。

在以上方面中任一项的另一个实施例中，光导本体包括基本上圆锥形或复曲面的形状部。基本上圆锥形的形状部可以包括截头圆锥形的形状部。圆锥形或复曲面形状部可以包括内部通道。该外表面可以包括弯曲的或复曲面的形状部，并且该内部通道可以包括基本上圆锥形的形状部。

在以上方面的任一项的又一实施例中，取决于由照明阵列发射的光，光导本体被照明为选择性的颜色。由照明阵列发射的光可包括白光、红光、绿光、蓝光或红外光。模态的视觉指示可以包括针对所选择的颜色的光脉冲或不同的亮度或强度。光脉冲的频率、调制或持续时间可以改变。亮度或强度可以随着模态而改变。

在以上方面中任一项的又另一个实施例中，定向光学系统和反射系统被定位在光导本体的基本上相对的点形件上。

定向光学系统可以包括布置在光源与所暴露的眼睛之间的一个或更多个棱镜。该棱镜可以包括漫射棱镜。

反射光学系统可包括一个或更多个反射镜。

在另一个实施例中，定向光学系统可包括反射镜，反射光学系统可包括棱镜。

在以上方面的任一项的另一个实施例中，光导本体包括透明介质。透明介质可以包括一种或更多种光学上均匀且透明的介质。该介质可以包括丙烯酸(acrylic)，诸如聚(Poly)(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。

在以上方面的任一项的又一实施例中，反射光学系统作为目标的光入射在布置于光导本体的远端处的轮廓成像系统上。

在以上方面的任一项的另一个实施例中，轮廓成像系统包括聚焦透镜系统和仅透射来自轮廓光学器件照明源的光的滤光器中的一个或更多个。

在以上方面中任一项的又另一个实施例中，轮廓成像系统将目标光聚焦到一个或更多个捕获系统上。聚焦的目标光包括关于受试者眼睛离参考点的距离的信息。

在以上方面中任一项的又另一个实施例中，轮廓成像系统将眼睛的轮廓平面聚焦到一个或更多个捕获系统上。

光导本体的内表面和外表面可被抛光。与光源的传播光的剩余散射相比，抛光可实现期望的反射。

在以上方面的任一项的又一实施例中，轮廓光路的一部分被包含在光导本体内。轮廓光路和内部轮廓光路可以包括定向光学系统和反射光学系统。定向光学系统将跨过眼睛轮廓的光引导至反射光学系统。反射光学系统将光引导至聚焦光学系统和/或一个或更多个捕获系统。

在以上方面的任一项的另一个实施例中，来自地形图照明源的光沿着穿过光导本体的两个或更多个光路传播。两个或更多个光路可包括以下两个或更多个：完全耦合出光导本体的光线；部分地耦合出光导本体并且部分地入射在眼睛上的光线；以及完全入射在眼睛上的光线。在光导本体外表面被喷涂或以其他方式涂覆的实施例中，完全耦合出光导本体的光线可不存在。入射在眼睛上的光线然后可以穿过中央通道并且入射在一个或更多个捕获系统上。

根据以上实施例中的任一项，用于对眼睛轮廓成像的反射光学系统和定向光学系统包括在轮廓系统中。

在任何以上方面的另一个实施例中，光导本体包括参照物；轮廓系统；并且光导本体提供必要的光学输入以对角膜表面的地形图成像。

在以上方面的任一项的又一实施例中，光导本体包括中央地形图系统的至少一部分，中央地形图系统包括：光导本体；地形图照明源；参照物和地形图成像系统。中央地形图系统还可以是一个或更多个捕获系统。

根据以上实施例中的任一项，眼科地形图仪可以包括角膜地形图仪。根据该实施例，眼睛表面包括角膜表面；眼睛轮廓包括角膜轮廓；眼睛的照明可以包括角膜的照明；并且眼睛覆盖可以包括角膜覆盖。

根据以上方面中的任一项，地形图仪可以进一步包括巩膜测量装置。巩膜测量装置可以包括一个或更多个巩膜投影系统。该一个或更多个巩膜投影系统中的每个巩膜投影系统可以包括巩膜投影光源和巩膜参照物。

每个巩膜参照物可以包括至少一个光阑，该至少一个光阑包括一个或更多个光圈。一个或更多个光圈可布置成光圈图案。该一个或更多个光圈可以包括巩膜光圈图案以及任选地角膜光圈图案。当在眼睛或至少一个成像传感器上成像时，巩膜光圈图案可以被成像为一个或更多个巩膜定位器，并且角膜光圈图案可以被成像为角膜散射图像。

一个或更多个巩膜投影系统中的每一个巩膜投影系统可以进一步包括巩膜投影成像系统。巩膜投影成像系统可以包括一个或更多个透镜。

一个或更多个巩膜投影系统可以对称地安装在地形图仪上。该对称安装的巩膜投影系统可以包括安装在地形图仪的任一侧上的巩膜投影系统。在一个实施例中，巩膜投影系统被布置在光导的任一侧或两侧上，即，对称安装的左巩膜投影系统和对称安装的右巩膜投影系统。这允许光圈图案投影到眼睛表面的不同部分上。

由巩膜投影光源照明的巩膜光圈图案可以被成像到投影成像系统上并且成像到眼睛表面的巩膜部分上。由投影光源照明的角膜光圈图案也可成像到投影成像系统上和角膜上。

巩膜测量装置可以进一步包括一个或更多个巩膜配准参照物投影仪。巩膜配准参照物投影仪可以包括巩膜参考光源和巩膜配准参照物。巩膜参照物可以包括配准参照物光导，该配准参照物光导可选地可以以两个或更多个同心环的形式提供并且可以包括第二Placido盘。

来自巩膜参考光源并且穿过巩膜配准参照物的光可以从眼睛表面反射并且通过成像系统成像到一个或更多个图像捕获系统上。

来自巩膜参考光源的、穿过巩膜配准参照物并且从眼睛表面反射的光可以形成巩膜图像。可以对巩膜图像进行数字化处理以获得角膜高度信息和巩膜位置，并且巩膜图像可包括巩膜高度信息。

经处理的巩膜图像可以用于将来自地形图仪的角膜高度信息与巩膜高度信息组合成新的巩膜地形图。该组合可以包括图像配准。配准可利用巩膜定位器、角膜散射图像和巩膜配准参考图像中的一个或更多个。

至少一个光阑可以包括两个或更多个相邻的配准光圈，来自巩膜参考光源的光可以通过配准光圈并且传播并被布置在角膜上。在一个实施例中，两个或更多个相邻的配准光圈包括一个或两个或更多个相邻的透明圆点的相应组。在另一个实施例中，相邻的配准光圈包括与中央通道的轴线同心的一组或两个或更多个相邻的透明和不透明的交替环，从而形成第二Placido盘。在特定实施例中，两个或更多个相邻光圈包括三个透明圆环。在又一实施例中，三个透明圆环可用作参考光阑，并且可与交替的透明环和不透明环一起使用。

眼睛表面上的投影的巩膜光圈图案和配准光阑可以在同一图像上一起成像到一个或更多个捕获系统上。从该配准光阑的这两个相邻的定位器或点形件，可导出反射的眼睛表面的曲率和高度信息。

一个或更多个巩膜参照物光圈和/或巩膜配准光圈可以通过该成像系统成像在该一个或更多个成像传感器上。

巩膜测量装置可以进一步应用算法以通过将巩膜图像的眼睛参考轴线与角膜图像的眼睛参考轴线进行比较来提高巩膜高度信息的准确度。参考轴线可以包含眼睛相对于中央通道的轴线或在眼睛与中央通道之间的旋转信息。

在一个实施例中，光导本体和地形图照明光源可形成角膜参照物。在优选实施例中，角膜参照物包括由光导本体投影的角膜参照物和用于顶点的地形图照明源以及用于附加角膜参考信息的角膜光圈图案。

在又另一个实施例中，可以在巩膜图像和角膜图像两者中捕获瞳孔，其中，所捕获的瞳孔信息可以提供眼睛参考轴线的信息用于附加的角膜参考信息。

在又另一个实施例中，其他唯一可识别的巩膜特征可以用于组合角膜和巩膜高度信息。

在另一个实施例中，可以测量眼睛相对于中央通道的轴线的瞳孔中心位置，以便提供用于组合角膜和巩膜高度信息的参考数据。

在第五方面中，本发明提供了一种确定眼科地形图的方法，该方法包括：

照明包含参照物的光导本体，以将参照物投影到角膜的前表面上，其中，照明的光导本体投影用于照明角膜的光；

使用容纳在光导本体的近端中的定向光学系统将来自光导本体的光引导穿过角膜轮廓；

利用容纳在光导本体的近端中的反射光学系统，反射来自定向光学系统通过所述光导本体已经穿过所述角膜轮廓的光；

在光导本体外部的至少一个成像传感器上捕获反射光；以及

捕获通过光导本体中的中央通道投影到角膜表面上的参照物，以确定角膜地形图。

第五方面的方法可进一步包括：

对由一个或更多个投影透镜系统投影到眼睛表面上的光圈图案进行成像，其中，光圈图案投影至少一个巩膜参照物和至少一个角膜参照物；以及

将巩膜高度信息组合至所确定的角膜高度信息。

根据以上方面中的任一方面，光导可包括多功能光导。该多功能可以包括成像功能和轮廓光学功能，该成像功能包括将光布置到眼睛上以用于对眼睛成像，该轮廓光学功能包括对眼睛的外形进行轮廓成像。多功能和成像功能还可以包括地形图光学功能，该地形图光学功能包括对眼睛的地形图进行成像。

根据以上方面中的任一项方面，光导可以包括地形图圆锥体。

根据以上方面中的任一项，地形图仪包括壳体和底板中的一个或更多个。该地形图仪还可以包括受试者支架，该受试者支架包括下巴支架和前额支架中的一个或更多个。地形图仪可以进一步包括调节臂以使下巴支架上下移动。受试者支架还可以包括校准装置附件，校准装置可以附接至该校准装置附件以用于校准地形图仪。地形图仪还可以包括手动操作的定位器，诸如操纵杆。手动操作的定位器可以在两个轴线上移动基座单元：可以侧向移动和前后移动。地形图仪还可诸如通过操纵杆的旋转而竖直移动。竖直移动可通过安装柱进行，在安装柱上安装光导和其他部件(诸如地形图照明源、轮廓成像系统和地形图成像系统)。

根据以上方面的任一项，地形图仪可通过地形图仪电缆连接至接线盒。接线盒可通过计算机电缆连接至计算机并且连接至电源。

根据以上方面中的任一项，地形图仪可进一步包括用于控制该地形图仪和/或与计算机通信的印刷线路板。印刷线路板可布置在安装柱上。

根据以上方面中的任一项，地形图仪还可以包括外部照明器。外部照明器可以为可互换光学系统提供光。外部照明器可包括对称安装的光源。对称安装的光源可布置在光导的两侧，即对称安装的左光源和对称安装的右光源。光源可以是任何合适的光源，诸如LED。

壳体可以是围绕基座单元、竖直安装柱、光导本体的至少一部分、外部照明装置以及巩膜测量装置的多个部件中的一个或更多个的保护性封罩。

本发明的其他方面和/或特征将从以下详细描述中变得清楚。

附图说明

为了可以容易地理解本发明并付诸实践，现在将参考附图对本发明的实施例进行参考，其中，相同的附图标记指代相同的元件。附图仅以示例的方式提供，在附图中：

图1A和图1B是示出了根据本发明的角膜地形图仪的一个实施例的示意图。图1A是地形图仪的立体图，并且图1B示出了圆锥体和圆锥壳体的特写视图。

图2A和图2B是示出了本发明的地形图仪的一个实施例的剖视图的示意图。

图3A、图3B、图3C和图3D是示出了用于定位透镜系统的定位器的一个实施例的示意图。

图4A和图4B是示出了根据本发明的另一个实施例的定位器的示意图。

图5是示出了用于获取角膜轮廓数据的现有技术装置的剖视图和光路的示意图。

图6是示出了根据本发明的实施例的用于获取巩膜数据的另一个剖视图和光路的示意图。

图7A、图7B、图7C和图7D是示出了以下各项的图：轮廓图像的一个实施例(左)和角膜图像的一个实施例(右)(图7A)；显示参照物图像的眼睛的表示(图7B)；用外部照明器提供的照明拍摄的眼睛的表示(图7C)；佩戴隐形眼镜并使用荧光素可视化的眼睛的表示(图7D；以及示出睑板腺的眼睛的表示(图7E))。

图8A和图8B是示出了根据本发明的一个实施例的说明角膜地形图光路(图8A)和角膜轮廓光路(图8B)的剖视图的示意图。

图9是示出了根据本发明的一个实施例的说明具有附加外部照明的角膜地形图和角膜轮廓光路的剖视图的示意图。

图10是示出了根据本发明的一个实施例的说明角膜和巩膜地形图光路的剖视图的另一示意图。

图11A和图11B是示出了根据本发明的一个实施例的用于图像配准的光路的示意图。

图12A和图12B是示出了根据本发明的一个实施例的用于图像配准的定向参照物的示意图。

图13是示出了根据本发明的一个实施例的地形图仪的前视图的示意图。

图14A和图14B示出了根据本发明的光导和地形图仪的商业实施例。

熟练的技术人员应当理解，附图中的元件为了简单和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的相对尺寸可以被变形以帮助提高对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

本发明的实施例涉及一种改进的眼科地形图光导和一种改进的眼科地形图仪。技术人员将容易理解，如用于地形图的光导也被称为“圆锥体”。这是因为此类光导通常是圆锥形的。本发明的光导具有基本上圆锥形的内表面，然而，该外表面不是圆锥形的。鉴于惯例和本领域中使用的术语，这些术语光导和圆锥体可在本文中互换地使用。

发明人已经出人意料地发现，通过在发光角膜地形图光导内整体地包括参照物，该参照物可以形成光导本体和成像系统的一部分。这具有显著的优点，因为光导本体可更小，并且光导功能可由光导本体提供，光导本体更具成本效益并且允许附加的成像模式和提高角膜地形图的性能。本发明的一个实施例的另一个优点是可以在光导本体中提供轮廓光学器件。

在另一个实施例中，本发明通过提供无间隙的可互换透镜系统来提供多功能地形图。对每个可互换系统光学系统使用单个透镜的能力意味着可对每个透镜设计执行更多的控制，并且可以提高整体质量。

另外，眼科地形图仪首次提供巩膜地形图能力和方法。这与维持高质量的角膜地形图的同时完成，并且可以将其与巩膜地形图的附加数据组合。这可以导致更好的质量和改进的隐形眼镜配件。而且，不需要荧光素来获得角膜或巩膜的地形图信息，当与现有技术相比，这对于用户具有很大的优势并且有益于受试者舒适度。

如在本文所使用的“光学系统(optical system)”意指用于引导、观察、分析、记录和/或捕获光的一个或更多个透镜或其他成像部件、反射镜(mirror)、棱镜(prism)、光谱滤光器和/或光圈(aperture)。应当理解，特定光学系统可以由一个或更多个透镜或其他成像部件、反射镜、棱镜、光谱滤光器和/或光圈的不同布置组成并且执行相同的功能。例如，在特定光学系统在本文中被描述为包括一个或更多个棱镜的情况下，应当理解，包括一个或更多个透镜或其他成像部件、反射镜、棱镜、光谱滤光器和/或光圈的不同构造可替代棱镜。

如在本文所使用的，“成像系统”意指形成物体的真实或虚拟图像的特定类型的光学系统。

如在本文所使用的，“像条(mire)”是参照物的图案，其图像如由角膜的弯曲表面所反射，用于计算角膜的地形图。

从以下描述将变得清楚的是本发明的光导或圆锥体是一种多功能光导或圆锥体。如在本文使用的，“多功能光导或圆锥体”用来指执行多于一种光学功能的光导或圆锥体。在一个实施例中，多功能光导本体将光和像条引导到眼睛上，以用于将在眼睛上成像的像条在成像传感器上成像，并且还包括用于对眼睛的轮廓外形成像的轮廓光学系统。

通常，本发明的一个实施例涉及圆锥形体或光导本体，该圆锥形体或光导本体包括用于地形图仪的参照物。

在另一个实施例中，本发明涉及一种光导或圆锥体，该光导或圆锥体包括参照物、用于使眼睛的轮廓成像的轮廓光学系统以及使角膜表面成像的地形图光学系统，其中，被照明的参照物103在眼睛上和成像传感器上成像为像条。

如以下将说明的，在一个实施例中，本发明还提供了一种可互换的光学系统，以便允许执行多于一种的操作模态和成像功能。

根据本发明的地形图仪100的一个实施例在图1中示出。地形图仪100包括容纳在壳体121中的地形图光导或圆锥体101。底板120提供稳固的支撑。稳定的平台由受试者支架122提供，受试者支架122包括下巴支架117和前额支架118。还提供了用于使下巴支架上下移动的调节臂119。该竖直调节允许不同的头部尺寸被准确地对准，使得眼睛106的高度与地形图仪100的光轴对齐。

地形图仪100通过地形图仪电缆214连接至接线盒160(未示出)。接线盒160进而通过插入到USB(通用串行总线)端口中的计算机电缆162(未示出)连接到常规计算机161(未示出)，并且通过电力电缆164(未示出)连接到电源163(未示出)。

受试者支架122还包括校准装置附件165(未示出)，校准装置166(未示出)可以附接到校准装置附件165以用于校准地形图仪100。

地形图仪100还包括手动操作的定位器167，该手动操作的定位器167包括操纵杆168，操纵杆168可用于在两个轴线上移动基座单元169、侧向移动和前后移动。另外，通过操纵杆168的旋转来实现竖直移动。这允许地形图仪100与受试者眼睛106的准确和方便的对准。竖直移动是通过安装柱169进行的，在该安装柱169上安装了光导101和其他部件(诸如光导照明阵列155、轮廓成像系统112和地形图成像系统123)。

如以下将进一步详细描述的，地形图仪100还包括外部照明器207，该外部照明器207提供用于地形图和用于附加眼科成像功能的附加光。外部照明器207包括对称地安装在光导101的任一侧的光源208。光源208可以是任何合适的光源，诸如LED。

以下又进一步的描述是包括在地形图仪100的一些实施例中的巩膜测量装置400的任选方式。巩膜测量装置400包括图10和图11A中所示的一个或更多个巩膜投影系统401和巩膜参照物402。巩膜测量装置可以进一步包括一个或更多个巩膜配准参照物投影仪404。

同样如以下进一步详细描述的，成像系统123还包括一个或更多个致动器307(未示出)，诸如电动机，该一个或更多个致动器307将轮子302旋转至用于在成像系统光路中对准的限定位置。

同样布置在安装柱169上的是用于控制地形图仪100以及与计算机161通信的印刷线路板170(未示出)。如图1A和图1B所示，所有内部部件被封闭在壳体121中，该壳体121围绕基座单元169和竖直安装柱170形成保护性封罩。另外，光导本体102被部分地封闭在壳体121内。

图1B示出了光导100和轮廓成像系统112的一部分。光导100包括光导本体102，该光导本体102包括参照物103的至少一部分，该参照物103被照明以将地形图环或环形件成像为像条126。

光导本体102包括透明介质104。在图2所示的实施例中，透明介质104包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。基于本文的教导，技术人员能够容易地选择任何其他合适的透明介质。透明介质104可以包括一个或更多个光学上均匀且透明的介质。

光导本体102包括基本上复曲面或圆锥形外表面142的形状部和基本上圆锥形内表面141的形状部。在附图中所示的实施例中，该基本上复曲面或圆锥形的形状部是包括中央通道124的环面或截头圆锥形的形状部。圆锥体101的直径沿着其从远端115到近端109的长度减小。复曲面或圆锥形的形状意味着远端直径大于近端直径，使得沿着光导本体102的长度的同心的透明环128和不透明环在从远端115到近端109的圆周上减小。

光导本体102被方便地定尺寸成适合人的面部形状，其中，中央通道的孔口直径小于35mm，并且光导本体102的总直径小于70mm，并且光导本体10的长度小于100mm。地形图仪100的深度小于300mm并且地形图仪100的高度小于450mm。

在另一个实施例中，光导本体102是基本上对称的并且包括在近端109处的波状轮廓部125(未示出)。波状轮廓部125包括对称的和相对的延伸部145(未示出)和凹部146(未示出)。延伸部145容纳定向光学系统108的至少一部分和反射光学系统111的至少一部分。延伸部145布置在近端109的相对点处。凹部146也布置在近端109的相对点处。延伸部和凹部可包括扇形边缘部。

在以上方面中任一项的另一个实施例中，定向光学系统的至少一部分和反射光学系统的至少一部分被定位成在光导本体的近端上彼此相对。明显地，定向光学系统将光定向成与光轴成直角。

光导101通过安装凸缘147(未示出)被附接至地形图仪100。容纳中央通道124的光导本体102的复曲面或圆锥形的形状部允许眼睛106暴露于布置在内表面141上的参照物130。

图1B示出了地形图仪100的一部分的前立体图，示出了包括光导101的并且使参照物103通过中央通道124可见的区域的特写。

如图1B的立体图和图2A的剖视图中所示，参照物130包括呈交替的透明环128和不透明环129(在图2A的剖视图中表示为虚线)形式的多个环或环形件。在所示实施例中，参照物130包括多个透明环128，每个透明环128在两侧邻接不透明环129，并且沿其轴向长度布置在内表面141上。末端环128、129将仅在非末端侧的配对环129、128邻接。

当光导101被照明时，多个透明环128被照明并且形成同心环的虚拟图像，如由前角膜表面148的曲率产生的像条126。通过对由透明环128产生的通过成像系统123由前角膜表面148产生的成像同心环形像条126进行成像和分析，可以确定角膜107的地形图。在这方面和在本实施例中，参照物103可以被称为Placido盘。

内表面141面向中央通道124。光导本体102的内表面141和外表面142可被抛光，以便用作反射或折射光学表面。

透明环128与光导本体102集成一体。在所示实施例中，参照物103是(或更准确地说是不透明环129)被喷涂或以其他方式应用到光导本体102上。在另一个实施例中，喷涂(或其他应用)可以包括不透明环129和透明环128的应用。在又一实施例中，参照物103可以包括覆盖物149(未示出)，覆盖物149包括透明片材151，不透明环134被包括在透明片材151上。在该实施例中，不透明环129可被印刷在片材151上。然后将覆盖物149定位在中央通道124内部，使得印刷的不透明环129沿着通道124的长度延伸。

在图1A和图1B中所示的实施例中，参照物103包括三十个透明环128。根据本文中的教导，技术人员能够容易地选择其他合适的参照物和其他合适数量的像条产生特征。例如，参照物103可包括5至50、10至40或20至35个透明环或其他像条产生特征。

图2A和图8A还示出，为了提供环形件126的均匀照明，光导本体102可包括多个光导区段130。在图2A和图8A所示的实施例中，光导本体102包括三个区段130i、130ii和130iii。每个区段130包括相应的耦合效率，该相应的耦合效率被匹配以便沿着参照物103的长度提供每个透明环126的均匀照明。每个区段130可以包括任意数量的透明环128和不透明环129。

在其他实施例中，光导本体102可包括一个、两个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个区段或多于十个区段130。可以选择区段130的数量以提供足够的照明。

在所示实施例中，每个区段130包括耦合效率以便在至少一个成像传感器1116上产生均匀照明的环形图像。

重要的是，与包括分布式照明源200和轮廓光学器件照明源201的地形图照明源105辐射到自由空间中的耦合效率相比，光导本体102包括更高的耦合效率。

如图8A所示，每个光导区段130和外表面142的一部分或全部可包括光学隔离盖131，以防止光泄漏到其他光导区段中和/或防止或减少光耦合离开光导本体102。

区段130(i)包括目标区段，该目标区段可以是彩色的或者以其他方式包括可见标记，以便为通过通道124观看的眼睛106的注视提供目标。在所示实施例中，尽管在黑白图中不可见，但目标区段130(i)被着色为绿色。目标区段130(i)示出为布置在光导本体102的远端处。所有其他区段130(i)、(ii)可以具有相同的透明材料但是在尺寸和耦合效率上不同于130(i)，并且优选地是明确的。

图2A示出了根据本发明的一个实施例的用于角膜地形图的部件，而图2B示出了根据本发明的一个实施例的用于轮廓成像的部件。图8A和8B提供了进一步的解释，其分别示出用于中心地形图光学系统150和轮廓系统172的光路。

如图2A和2B两者所示，通过包括地形图照明源105(图2A)和轮廓光学器件照明源201(图2B)的光导照明阵列155提供地形图仪100的照明。光导本体102由地形图照明源105照明。显著地，地形图照明源105和轮廓光学器件照明源201是可分辨的。地形图照明源105和轮廓光学器件照明源201可以发射足够地不同波长的光，使得在至少一个成像传感器116上不发生图像的干扰。

地形图照明源105照明参照物103或至少透明环128。即，地形图照明源105照明光导本体102以提供用于照明角膜107以及用于将参照物103投影到前角膜表面148上的光。

地形图照明源105包括分布式照明源200并且由此包括地形图照明LED153形式的多个单独的照明源，这些照明源发射多色光或白光。多个LED153被包括在两个或更多个的LED153同心环中，该两个或更多个的LED153同心环被包括在印刷板(PCB)203上。虽然没有提供相应的图形，但是在所示的实施例中，地形图照明源105包括外部环形件105(a)和内部环形件105(b)。

图8A示出了由包括LED153的地形图照明源105发射的光的三个光路。一些光具有诸如地形图光路206a的光路，并且从外表面142完全耦合出光导本体102。其他光部分地采取地形图光路206b和部分地采取地形图光路206c，在地形图光路206b中，光线从外表面142部分地耦合出光导本体102；在地形图光路206c中，光线在穿过中央通道124以入射在至少一个成像传感器116上之前在眼睛106上从外表面142朝向内表面141反射。即，光导本体102内的光可在外表面142处分开，并且部分折射并布置到周围环境。光路206d示出了光线在穿过中央通道124和中心成像系统123以入射在至少一个成像传感器116上而形成角膜图像204之前，不穿过外表面142并且朝向内表面141穿过而入射在眼睛106上。即，像条126在成像传感器116上成像。

转向图2B，示出了轮廓光学器件照明源201包括发射红外光的单一LED形式的轮廓点光源202。来自点光源202的光穿过光导本体202，并且通过将光学系统引导跨过角膜轮廓110而被引导，以便由反射光学系统111接收，并且被引导到轮廓成像系统112，以便引导到形成和捕获轮廓图像205的捕获系统113和至少一个成像传感器116。

定向光学系统108被示出为包括反射镜133，并且反射光学系统111被示出为包括棱镜143。在其他实施例中，该布置与包括棱镜的定向光学系统108和包括反射镜的反射光学系统111相反。

轮廓成像系统112被示出为包括反射镜133和将光传播方向矢量134引导至捕获系统113的其他部件。

从图2A和图2B可以看到，利用被示为包括至少一个成像传感器116的捕获系统113来执行成像。在其他实施例中，捕获系统113包括两个或更多个成像传感器，该两个或更多个成像传感器可以以地形图成像传感器173(未示出)和轮廓成像传感器152(未示出)的形式来提供。

图2A还示出了可以(诸如利用定位器167)移动光导本体201和眼睛106的相对位置。这是有利的，因为它允许针对包括在可互换光学系统300中的每个相应的光学系统300a、300b、300c、300d方便地定位眼睛106。在图3A、图3B、图3C和图3D中所示的实施例中，可互换光学系统300布置在呈轮子302形式的定位器301上，该定位器301可以在每个方向上旋转以将每个相应的光学系统300a、300b、300c、300d在中央通道中并与一个或更多个捕获系统113准确地对准。

如图3A所示，轮子302包括用于中央地形图系统150的中央通道144的轴线的穿孔308。

轮子302可以在顺时针或逆时针方向的任一方向上旋转，如图3A上的箭头所示。

轮子302包括与一个或更多个齿接合的分度位置303。在图3A、图3B、图3C和图3D中示出的实施例中包括独齿的一个或更多个齿309可以布置在充当弹簧304的枢转杆305上。

轮子302包括一个或更多个分度位置303，以用于两个光学系统中的每一个的精确定位。在图3A、图3B、图3C和图3D所示的实施例中，可互换光学系统300包括四个光学系统300a、300b、300c和300d以及四个相应的分度位置303a、303b、303c和303d。通过选择适当的分度位置303a、303b、303c、303d用于与一个或更多个齿309接合，相应的光学系统300a、300b、300c、300d可以相对于用于对眼睛106成像的中央通道124准确地定位。

图3A示出了不与轮子302接合的一个或更多个齿309，该轮子302在两个分度位置303之间过渡。图3B示出了轮子302进一步转动，使得当轮子302和枢转杆305弹回以与轮子302接合时，一个或更多个齿309现在接合。

图3D示出了定位器301的另一个实施例，该定位器301使用滑动元件306而不是使用枢转杆305。

尽管未示出，定位器301进一步包括一个或更多个致动器307，该致动器307呈用于实现旋转的电动机421的形式。

图4示出了定位器301的另一个实施例，该定位器301包括电动机421，该电动机421驱动传动带422以实现轮子302的旋转。在另一实施例中，轮子302包括齿轮。

在图3D所示的实施例中，可互换光学系统300包括六个光学系统。在其他实施例中，可以包括两个、三个、五个、七个、八个、九个、十个或多于十个光学系统。

定位器301是有利地提供了精确的位置并且防止或至少减少了不期望移动的无间隙定位器。

有利地，取决于由照明阵列155发射的光，光导本体102被照明成不同的颜色。由照明阵列155发射的光可以包括不同的可区分颜色，该不同的可区分颜色指示使用中的形态，诸如中央地形图系统150、轮廓系统172或相应的可互换光学系统300之一。

通过以上内容，技术人员将理解，用于眼睛106的照明的光传播的可见光部分可在其外表面上分离并耦合出光导本体102到达周围区域且对用户或患者可见。除了用于眼睛106成像或用于对受试者眼睛106成像的周围区域的其他照明手段之外，耦合出的光还可以用于照明眼睛106。

耦合出的并且对用户或所测试的受试者可见的光可以包含关于地形图仪100的操作状态的信息或附加信息。光的信息可以作为优选实施例以颜色的形式呈现，但是也可以包含像光脉冲或改变亮度的其他光调制。

光导本体102还提供光路传播的一部分，以用于照明角膜轮廓110并且将角膜图像204成像到至少一个成像传感器116上。

图7A示出了轮廓图像205(左手侧)和角膜图像204(右手侧)。图7A还有利地示出，轮廓数据包括轮廓外形137和顶点位置138。可以应用参考位置139来确定眼睛106相对于参照物130或中央成像系统123的位置。这些图像204、205能够利用从一个或更多个捕获系统113捕获的数据来重构。

图7B、图7C、图7D和图7E示出了可以用可互换光学系统300获得的示例信息和图像。图7B示出眼睛的前方图像。图7C示出角膜图像。图7D示出隐形眼镜佩戴图像，图7E示出睑板腺图像。例如，图7B、图7C、图7D和图7E可以分别用光学系统300a、300b、300c和300d来获得。

可互换光学系统300的另一个显著优点是每个光学系统300a、300b、300c、300d等是完整的并且不需要任何其他成像元件，在每个部件可互换光学系统300a、300b、300c、300d等之间隔离或共享，或通常来自地形图仪100。这允许执行多于一个成像功能。

图5示出了用于对角膜轮廓成像的现有技术装置的示意图。该剖视图示出现有技术的轮廓光学器件和在光导本体的外部(或大部分外部)的相应的光路。

这与穿过光导本体102的图8B中所示的轮廓系统172和轮廓光路206形成对比。

图8B示出了由轮廓光学器件照明源201发射的光的轮廓光路206。光穿过透明介质104到达安装在光导本体102的近端109上的相对点处的定向光学系统108和反射光学系统111。定向光学系统108包括反射镜143，该反射镜143将透射光沿着包括在反射光学系统111中的反射镜143和棱镜143之间的轮廓光路206的部分引导跨过角膜轮廓110。

反射光学系统111反射来自已经穿过角膜轮廓110的定向光学系统108的定向光，并且将定向光瞄准回通过光导本体102到轮廓成像系统112并瞄准到一个或更多个捕获系统113。

通过定向光学系统108捕获的光的至少一部分入射在邻近圆锥体100的远端110布置的反射光学系统111上。轮廓图像206包括关于受试者眼睛190离参考点的距离的信息。距离信息与包括在角膜图像中的信息一起使用，以获得角膜曲率信息。通过测量轮廓图像205的轮廓外形137并且将其顶点位置138相对于轮廓图像205上的参考位置进行比较来导出距离信息。

如图2B所示，轮廓成像系统112还包括一个或更多个聚焦透镜135以将眼睛106的轮廓平面聚焦到至少一个成像传感器116上。轮廓成像系统112可被设计成校正通过光导本体102的光学路径长度。

图2B还示出了轮廓成像系统112还包括仅或基本上仅透射来自轮廓光学器件照明源201的红外光的滤光器254。

用于眼睛轮廓成像的光传播的光导本体102上的表面基本上垂直于光传播方向矢量134。即导向光学系统和反射光学系统基本上以直角反射光，并且两个传播方向矢量都以直角截取中央通道的轴线。

可能需要向中央地形图系统105提供附加的光。图6示出了地形图仪100的剖面示意图，其示出了外部照明器207相对于光导本体的相对位置。

外部照明器207在光导本体102的平面之外，从而在位置上与居中或内部定位的与光导本体在同一平面内102的照明阵列155与地形图照明源和轮廓成像照明源201不同。

外部照明器207包括光源208，其提供附加的照明，如图6和图9所示。在所示的实施例中，光源208包括LED。

转向图10、图11A和图11B，地形图仪100还可包括巩膜测量装置400。巩膜测量装置400包括一个或更多个巩膜投影系统401，每个巩膜投影系统401包括巩膜投影光源406和巩膜参照物402。

巩膜参照物402包括至少一个光阑415，该至少一个光阑415包括一个或更多个光圈415a。一个或更多个光圈415a布置在巩膜光圈图案405和可选的角膜光圈图案414中。当在眼睛106或至少一个成像传感器116上成像时，巩膜光圈图案405可以成像为一个或更多个巩膜定位器418并且角膜光圈图案414可以被成像为角膜散射图像419。在图11A中，角膜散射图像419穿过角膜，因此测量是通过眼睛在体积散射中进行的。

一个或更多个巩膜投影系统401还包括被示为包括一个或更多个透镜的巩膜投影成像系统403。

在图10所示的实施例中，一个或更多个巩膜投影系统401包括两个对称布置的巩膜投影系统401，一个巩膜投影系统401安装在地形图仪100的每一侧。对称安装的巩膜投影系统401可以包括安装在地形图仪100的任一侧上的巩膜投影系统401。在一个实施例中，巩膜投影系统401布置在光导本体102的任一侧或两侧，即对称安装的左巩膜投影系统401和对称安装的右巩膜投影系统401。这允许光圈图案405、414投影到眼睛表面的不同部分上。

由巩膜投影光源406照明的巩膜光圈图案405可以成像到巩膜投影成像系统403上和眼睛表面的巩膜部分上。由投影光源406照明的角膜光圈图案414也可以成像到投影成像系统403上和角膜107上。

巩膜测量装置400还包括一个或更多个巩膜配准参照物投影仪404，该一个或更多个巩膜配准参照物投影仪404包括巩膜参考光源408和巩膜配准参照物407。巩膜配准参照物407可以包括配准参照物光导409，该其配准参照物光导409可选地可以以两个或更多个同心环的形式提供并且可以包括第二Placido圆盘。来自巩膜参考光源408并穿过巩膜配准参照物407的光可以从眼睛表面反射并且通过成像系统123成像到一个或更多个图像捕获系统113上。

来自巩膜参考光源408的光穿过巩膜配准参照物407并从眼睛表面反射形成巩膜图像410，该巩膜图像410被数字化处理以获得角膜高度信息和巩膜位置并且包括巩膜高度信息。熟悉角膜地形图的读者理解，眼睛106的高度信息和曲率信息是共轭的并且包含相同的信息。巩膜高度信息和巩膜曲率信息可以通过应用公知的数学手段从一种转换为另一种。

处理后的巩膜图像410可用于将来自地形图仪100的角膜高度信息与巩膜高度信息组合成新的巩膜地形图。该组合可以包括图像配准。配准可以利用巩膜定位器418中的一个或更多个巩膜定位器418、角膜散射图像419以及巩膜配准参考图像420。

配准光阑423包括两个或更多个相邻的配准光圈423a，来自巩膜参考光源408的光可以通过该两个或更多个相邻配准光圈423a传播并布置在角膜107上。在所示实施例中，两个或更多个相邻的配准光圈423a包括一个或两个或更多个相邻的透明圆点的相应的组。在其他实施例中，相邻的配准光圈423a包括一组或两个或更多个相邻的透明和不透明交替环(与中央通道124的轴线同心)，来形成第二Placido圆盘416。如图13所示，两个或更多个相邻配准光圈423a包括三个透明圆环。在又一个实施例中，圆环可以用作参考光阑并且可以与交替的圆环418一起使用。

眼睛表面上投影的巩膜光圈图案405和配准光阑423可以在同一图像上一起成像到一个或更多个捕获系统113上。从该配准光阑423的这两个相邻的环形件或点形件，可以导出反射眼睛表面的曲率信息和高度信息。

巩膜测量装置400还可应用算法以通过将巩膜图像410的眼睛参考轴线与角膜图像204的眼睛参考轴线进行比较来提高巩膜高度信息的准确性。参考轴线可包含眼睛106到中央通道124的轴线或眼睛106和中央通道122之间的旋转信息。

在一个实施例中，光导本体和地形图照明源可以形成角膜参照物。在优选实施例中，角膜参照物包括由光导本体和地形图照明源投影的、用于顶点的角膜参照物和用于附加角膜参考信息的角膜光圈图案。

有利地，瞳孔413可以在巩膜图像410和角膜图像204两者中被捕获，其中，被捕获的瞳孔信息可以提供眼睛参考轴线的信息。此外或可替代性地，可以使用其他唯一可识别的巩膜特征来组合角膜和巩膜高度信息。

此外，可以测量眼睛106相对于中央通道124的轴线的瞳孔中心位置，以提供用于组合角膜和巩膜高度信息的参考数据。

巩膜测量装置400作为地形图仪100的一部分的使用允许将巩膜数据与角膜地形图数据组合。有利地，这不依赖于散射图像而是使用角膜的反射图像。另外，可以测量两个眼睛的相对瞳孔位置以提供用于图像配准的参考数据。

本发明的一个优点是，由于照明不再位于光导本体102的外部，因此可以减小近端113处的直径。这允许角膜表面148更靠近光导本体102并且因此允许分析更大的角膜部分。

本发明的另一个优点是，照明不再引起影响光分布的阴影。本发明还大大减少了照明所需的部件数量和制造的复杂性。

在本说明书中，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或类似的术语旨在表示非排他性的包含，使得包括元件列表的设备不仅包括那些元件，还可能包括未列出的其他元件。

在整个说明书中，目的是描述本发明而不将本发明限制在任何一个实施例或特定的特征集合。相关领域的技术人员可以从具体实施例中实现变体，但仍然落入本发明的范围内。

Claims (31)

1.一种用于眼科地形图仪的光导，所述光导包括：

光导本体，所述光导本体包括参照物；

地形图照明源，所述地形图照明源照明所述光导本体和所述参照物，其中，照明的所述光导本体引导光以用于照明眼睛；

定向光学系统，所述定向光学系统容纳在所述光导本体的近端中，将来自所述光导本体的光引导跨过角膜轮廓；以及

反射光学系统，所述反射光学系统容纳在所述光导本体的近端中，并反射来自所述定向光学系统的通过所述光导本体已经穿过所述角膜轮廓的光。

2.根据权利要求1所述的光导，其中，被照明的所述光导本体还将所述参照物引导到所述眼睛表面上。

3.一种眼科地形图仪，包括：

光导本体，所述光导本体包括参照物；

地形图照明源，所述地形图照明源照明所述光导本体和参照物，其中，照明的所述光导本体引导光以用于所述眼睛的照明；以及

成像系统，所述成像系统通过所述光导本体中的中央通道对投影到所述眼睛表面上的所述参照物进行成像。

4.一种眼科地形图仪，包括：

光导本体，所述光导本体包括参照物；

地形图照明源，所述地形图照明源照明所述光导本体和参照物，其中，照明的所述光导本体引导光以用于所述眼睛的照明；

成像系统，所述成像系统通过所述光导本体中的中央通道对投影到所述眼睛表面上的所述参照物进行成像；

定向光学系统，所述定向光学系统容纳在所述光导本体的近端中，将来自所述光导本体的光引导跨过角膜轮廓；以及

反射光学系统，所述反射光学系统容纳在所述光导本体的近端中，反射来自所述定向光学系统的通过所述光导本体已经穿过所述角膜轮廓的光。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光导或眼科地形图仪，其中，所述反射光学系统反射用于在至少一个成像传感器上进行捕获的光。

6.一种用于眼科地形图仪的光导，所述光导包括：

光导本体，所述光导本体包括参照物，其中，所述光导本体朝向所述参照物引导光。

7.根据权利要求6所述的光导，进一步包括照明所述光导本体和所述参照物的地形图照明源，其中，照明的所述光导本体引导用于照明眼睛的光。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光导或眼科地形图仪，其中，所述光导本体进一步包括基本上对称的形状部和/或包括在近端处的波状轮廓部。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光导或眼科地形图仪，其中，所述定向光学系统的至少一部分和所述反射光学系统的至少一部分被布置在所述光导本体的相对侧上。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的眼科地形图仪，进一步包括一个或更多个捕获系统。

11.根据前述权利要求中任一项所述的眼科地形图仪，进一步包括：

用于对所述眼睛成像的一个或更多个光学系统。

12.根据权利要求11所述的眼科地形图仪，其中，当所述一个或更多个光学系统包括两个或更多个光学系统时，所述地形图仪可以进一步包括定位器，所述定位器用于将包括在所述两个或更多个光学系统中的每个光学系统选择性地定位在所述光路中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的眼科地形图仪，其中，所述地形图仪包括照明阵列，所述照明阵列包括地形图照明源和轮廓光学器件照明源。

14.根据前述权利要求中任一项所述的光导或眼科地形图仪，其中，所述光导本体包括具有不同于空气的透射系数以用于光传播的光学介质。

15.根据前述权利要求中任一项所述的光导或眼科地形图仪，其中，取决于由所述照明阵列发射的光，所述光导本体被照明成选择性的颜色。

16.根据前述权利要求中任一项所述的光导或眼科地形图仪，其中，轮廓光路的一部分被包括在所述光导本体内。

17.根据前述权利要求中任一项所述的光导或眼科地形图仪，其中，来自所述地形图照明源的光沿着通过所述光导本体的两个或更多个光路传播。

18.根据前述权利要求中任一项所述的眼科地形图仪，其中，所述地形图仪进一步包括巩膜测量装置。

19.根据权利要求18所述的眼科地形图仪，进一步包括一个或更多个巩膜投影系统。

20.根据权利要求19所述的眼科地形图仪，其中，所述一个或更多个巩膜投影系统中的每个巩膜投影系统包括巩膜投影光源和巩膜参照物。

21.根据权利要求20所述的眼科地形图仪，其中，每个巩膜参照物包括至少一个光阑，所述至少一个光阑包括一个或更多个光圈。

22.根据权利要求21所述的眼科地形图仪，其中，当在所述眼睛或所述至少一个成像传感器上成像时，巩膜光圈图案可以被成像为一个或更多个巩膜定位器并且角膜光圈图案可以被成像为角膜散射图像。

23.根据权利要求18至22中任一项所述的眼科地形图仪，其中，所述一个或更多个巩膜投影系统对称地安装在所述地形图仪上。

24.根据权利要求23所述的眼科地形图仪，其中，对称安装的所述巩膜投影系统包括安装在所述地形图仪的任一侧上的巩膜投影系统。

25.根据权利要求18至24中任一项所述的眼科地形图仪，其中，所述巩膜测量装置进一步包括一个或更多个巩膜配准参照物投影仪。

26.根据权利要求18至25中任一项所述的眼科地形图仪，其中，来自巩膜参考光源的光穿过所述巩膜配准参照物并且从所述眼睛表面反射形成巩膜图像。

27.根据权利要求26所述的眼科地形图仪，其中，所述巩膜图像被数字化处理以获得角膜高度信息和巩膜位置，并且包括巩膜高度信息。

28.根据权利要求27所述的眼科地形图仪，其中，经处理的所述巩膜图像用于将来自所述地形图仪的所述角膜高度信息与所述巩膜高度信息组合成新的巩膜地形图。

29.根据权利要求28所述的眼科地形图仪，其中，所述组合包括图像配准。

30.一种确定眼科地形图的方法，所述方法包括：

照明包含参照物的光导本体，以将参照物投影到角膜的前表面上，其中，照明的所述光导本体投影用于照明所述角膜的光；

使用容纳在所述光导本体的近端中的定向光学系统将来自所述光导本体的光引导跨过所述角膜的轮廓；

利用容纳在所述光导本体的近端中的反射光学系统，反射来自所述定向光学系统的通过所述光导本体已经穿过所述角膜轮廓的光；

在所述光导本体外部的所述至少一个成像传感器上捕获反射的光；以及

捕获通过所述光导本体中的中央通道投影到所述角膜表面上的所述参照物，以确定角膜地形图。

31.根据权利要求30所述的方法，进一步包括：

对由一个或更多个投影透镜系统投影到所述眼睛表面上的光圈图案进行成像，其中，所述光圈图案投影至少一个巩膜参照物和至少一个角膜参照物；以及

将所述巩膜高度信息组合至所述确定的角膜高度信息。

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