本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01180056915.9，申請(qǐng)日為2011年10月14日，發(fā)明名稱(chēng)為“眼睛內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的掃描控制照明的系統(tǒng)和方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)交叉引用

本申請(qǐng)按照35u.s.c.§1.19(e)(1)要求2010年10月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/455,178的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。

本發(fā)明涉及用于照明、獲得眼睛內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的圖像，以及確定眼睛內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的形狀和位置，具體而言，涉及眼睛的角膜、天然人體晶狀體及相鄰結(jié)構(gòu)。更具體地，本發(fā)明涉及這種結(jié)構(gòu)的激光照明的可變控制掃描、采用精確校準(zhǔn)的數(shù)碼相機(jī)對(duì)被照明結(jié)構(gòu)的圖像的受控和預(yù)先確定的數(shù)字化捕獲，以及被照明結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)的數(shù)字合成圖像的創(chuàng)建。

背景技術(shù)：

老花眼最經(jīng)常表現(xiàn)為近視力缺陷，不能讀取小號(hào)印刷字，尤其在約40-45歲的年紀(jì)之后在昏暗的光線下。老花眼，或隨著年紀(jì)的調(diào)節(jié)幅度的下降，與眼睛不能改變?cè)试S人改變遠(yuǎn)和近之間的焦距的天然晶狀體的形狀有關(guān)，并且基本上發(fā)生在100％的人口中。調(diào)節(jié)幅度已顯示出在人生的第五個(gè)十年中隨著年齡穩(wěn)定地下降。

每年有百萬(wàn)人發(fā)生白內(nèi)障，或天然晶狀體變得不透明和視覺(jué)暗淡的情況，并且采用外科技術(shù)進(jìn)行有效地治療，例如30年前由kelman開(kāi)創(chuàng)的超聲乳化白內(nèi)障吸出術(shù)。雖然多年來(lái)該技術(shù)已經(jīng)得到改善，但眼外傷所涉及的安全性，尤其是受到粉碎硬性白內(nèi)障所需的超聲波能量的角膜內(nèi)皮細(xì)胞的安全性是不理想的；尤其是對(duì)那些具有受損角膜內(nèi)皮細(xì)胞的人，例如那些患有角膜內(nèi)皮營(yíng)養(yǎng)不良癥的人。此外，激光在白內(nèi)障治療中的使用有進(jìn)一步的問(wèn)題。白內(nèi)障散射光(包括激光)，因此可防止激光治療光束具有所需的組織效果。此外，白內(nèi)障的光散射效應(yīng)和其他渾濁化可使得在光學(xué)上難以確定晶狀體的位置和形狀。

為白內(nèi)障制定的治療是去除乳白的人體晶狀體并且采用人工晶狀體(“iol”)進(jìn)行替代。一般而言，iol包括具有被稱(chēng)為觸覺(jué)界面的塑料側(cè)支柱的小塑料晶狀體，以將晶狀體保持在眼睛內(nèi)部的囊袋內(nèi)的位置上。iol的示例性類(lèi)型包括單焦晶狀體、為患者提供在遠(yuǎn)處和閱讀距離的多焦點(diǎn)視域的多焦iol，以及為患者提供視覺(jué)調(diào)節(jié)的可調(diào)節(jié)iol。許多iol的靈活特性使得它們能夠被轉(zhuǎn)動(dòng)和/或折疊以插入晶狀體囊。

目前采用撕囊術(shù)和/囊切開(kāi)手術(shù)來(lái)去除乳白的天然晶狀體并且采用諸如iol之類(lèi)的晶狀體替代材料進(jìn)行替代。撕囊術(shù)一般包括去除晶狀體前囊膜的一部分并在晶狀體囊中創(chuàng)建孔或開(kāi)口，該孔和開(kāi)口至少部分地由撕裂動(dòng)作造成。囊切開(kāi)術(shù)一般包括切割晶狀體囊，而不撕裂或最小化撕裂晶狀體囊。因此，為了去除乳白的天然晶狀體材料，晶狀體囊被打開(kāi)。存在若干已知的用于執(zhí)行撕囊術(shù)和囊切開(kāi)術(shù)的技術(shù)，包括fugo等離子刀的使用。

近來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)和引進(jìn)了用于治療白內(nèi)障、老花眼、執(zhí)行囊切開(kāi)術(shù)，以及用于分割和去除天然晶狀體材料的激光系統(tǒng)和方法。在共同轉(zhuǎn)讓的公開(kāi)的專(zhuān)利申請(qǐng)us2007/0173794、us2007/0173795、us2007/0185475、us2010/0004641、us2010/0004643、us2010/0022994、us2010/002995、us2010/0042079、wo2007/084627，以及wo2007/084694中給出了此類(lèi)創(chuàng)新的和新穎的系統(tǒng)和方法的示例，每個(gè)申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12/840,818、12/831,859、12/831,845、12/831,783以及12/842,870中給出了此類(lèi)創(chuàng)新的和新穎的系統(tǒng)和方法的進(jìn)一步的示例，每個(gè)申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。

在白內(nèi)障、老花眼的治療中，眼睛的條件和眼睛的痛苦，尤其是在使用激光器用于此類(lèi)治療時(shí)，確定眼睛結(jié)構(gòu)的位置(相對(duì)于眼睛的其它結(jié)構(gòu)和/或相對(duì)于諸如激光器之類(lèi)的任何治療設(shè)備)，和眼睛結(jié)構(gòu)的形狀是必要的，以允許激光能量的精確應(yīng)用來(lái)影響治療。一般而言，在做出此類(lèi)確定時(shí)更準(zhǔn)確和精確是有益的。此外，用于治療醫(yī)生觀察的這些結(jié)構(gòu)的視覺(jué)圖像可以是有益的并且可以改善任何手術(shù)的結(jié)果。因此，如在本說(shuō)明書(shū)中所詳細(xì)提供的，本文提供對(duì)眼睛結(jié)構(gòu)的照明的改進(jìn)，該改進(jìn)產(chǎn)生了改進(jìn)的眼睛內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的位置和形狀的確定以及那些結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)圖像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

需要一種能夠提供眼睛結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)圖像并且能夠提供那些結(jié)構(gòu)的位置和形狀的系統(tǒng)和方法。除了其他方面，本發(fā)明通過(guò)提供對(duì)此類(lèi)結(jié)構(gòu)的控制光束照明來(lái)解決這些需要。因此，此處提供一種用于眼睛結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)照明和用于捕獲具有每個(gè)結(jié)構(gòu)的最佳照明的那些結(jié)構(gòu)的單個(gè)合成圖像的系統(tǒng)和方法。

進(jìn)一步需要圖像捕獲設(shè)備被良好地校準(zhǔn)以能夠產(chǎn)生眼睛結(jié)構(gòu)的尺寸精確的圖像。需要此類(lèi)校準(zhǔn)來(lái)消除圖像失真的源，諸如照明光束的角度和用于形成眼睛結(jié)構(gòu)的合成圖像的圖像捕獲設(shè)備的圖像平面之間的傾斜或圖像捕獲設(shè)備中的像差。此類(lèi)的圖像失真源在需要較大景深的成像應(yīng)用中是常見(jiàn)的，諸如對(duì)眼睛結(jié)構(gòu)成像的本申請(qǐng)。

因此，提供了一種用于加強(qiáng)多組件結(jié)構(gòu)的組件的照明的方法，該方法包括：選擇第一預(yù)先確定的照明光掃描模式，所述第一預(yù)先確定的照明光掃描模式具有預(yù)先確定的速率和掃描區(qū)域；選擇第二預(yù)先確定的照明光掃描模式，所述第二預(yù)先確定的照明光掃描模式具有預(yù)先確定的速率和掃描區(qū)域；其中，第二掃描速率或區(qū)域中的至少一個(gè)不同于第一掃描速率或掃描區(qū)域；將第一掃描模式中的照明光束指向多組件結(jié)構(gòu)的第一組件，由此創(chuàng)建第一照明圖像；將第二掃描模式中的照明光束指向多組件結(jié)構(gòu)的第二組件，由此創(chuàng)建第二照明圖像；數(shù)字化捕獲圖像捕獲設(shè)備的第一預(yù)先確定的部分上的第一照明圖像；數(shù)字化捕獲圖像捕獲設(shè)備的第二預(yù)先確定的部分上的第二照明圖像，其中第二部分與第一部分不同；因此，通過(guò)圖像捕獲設(shè)備創(chuàng)建被照明組件的單個(gè)合成圖像，而不需要將第一照明圖像配準(zhǔn)到第二照明圖像。

進(jìn)一步提供上述方法，在該方法中對(duì)于待掃描的組件優(yōu)化至少一個(gè)預(yù)先確定的照明光掃描模式中；第一組件為眼睛的角膜；第一組件為任何眼睛的天然晶狀體；和/或所述第二組件為眼睛的天然晶狀體。

進(jìn)一步提供一種用于校準(zhǔn)圖像捕獲設(shè)備的方法，使得包括眼睛中感興趣的組件的空間的三維容積中的每個(gè)點(diǎn)和圖像捕獲設(shè)備的二維圖像平面之間存在已知的關(guān)系或映射。該方法包括在使用圖像捕獲設(shè)備來(lái)產(chǎn)生眼睛中的結(jié)構(gòu)的圖像之前(或之后)向圖像捕獲設(shè)備呈現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)目標(biāo)的手段，此類(lèi)校準(zhǔn)目標(biāo)一并包括多個(gè)具有在空間的容積中的已知位置的唯一可識(shí)別對(duì)象的三維陣列或序列，在該空間的容積中眼睛將被成像。該方法進(jìn)一步包括采用圖像捕獲設(shè)備捕獲一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)目標(biāo)的圖像并識(shí)別捕獲圖像中的某些或所有的唯一可識(shí)別對(duì)象，以及記錄某些或所有的唯一可識(shí)別對(duì)象在捕獲圖像中的位置的手段。此外，該方法包括確定在校準(zhǔn)目標(biāo)中的唯一可識(shí)別對(duì)象的已知位置和在捕獲圖像中的唯一可識(shí)別對(duì)象的記錄位置之間的線性或非線性數(shù)學(xué)關(guān)系或映射的手段。再進(jìn)一步，該方法包括使用前述映射來(lái)減少或消除在圖像捕獲設(shè)備中或在相對(duì)于空間的容積的圖像捕獲設(shè)備的幾何布局中固有的圖像失真的源的手段，在所述空間的容積中對(duì)象將被成像，例如，眼睛內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或校準(zhǔn)目標(biāo)，并因此產(chǎn)生基本上尺寸精確的圖像。通過(guò)尺寸精確來(lái)表示除單個(gè)整體比例因子之外，在通過(guò)圖像捕獲設(shè)備所捕獲的圖像中的實(shí)體(例如眼睛結(jié)構(gòu)或部分的眼睛結(jié)構(gòu))之間的距離基本上與在被成像的實(shí)際對(duì)象中的相同實(shí)體之間的對(duì)應(yīng)距離相同。

仍進(jìn)一步，提供一種用于提供多組件結(jié)構(gòu)的組件的加強(qiáng)照明的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有：用于提供照明光束的照明源；與用于掃描照明光束的照明光源光學(xué)相關(guān)聯(lián)的掃描器；與光源和掃描器相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)；該控制系統(tǒng)包括：第一預(yù)先確定的照明光束掃描模式，該第一預(yù)先確定的照明光束掃描模式具有預(yù)先確定的速率和掃描區(qū)域；第二預(yù)先確定的照明掃描模式，該第二預(yù)先確定的照明掃描模式具有預(yù)先確定的速率和掃描區(qū)域；其中，第二掃描速率或區(qū)域中的至少一個(gè)不同于第一掃描速率或區(qū)域；用于數(shù)字化捕獲通過(guò)第一照明光束掃描模式產(chǎn)生的第一圖像的裝置；用于數(shù)字化捕獲通過(guò)第二照明激光束掃描模式產(chǎn)生的第二圖像的裝置；并且，用于數(shù)字化捕獲第一圖像的裝置和用于捕獲第二圖像的裝置為相同裝置的不同部分。

此外，提供一種用于眼睛結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)照明的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有：用于提供照明光束的照明源；與用于掃描照明光束的照明源光學(xué)關(guān)聯(lián)的掃描器；控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與照明源和掃描器相關(guān)聯(lián)；該控制系統(tǒng)包括：第一預(yù)先確定的照明掃描模式，該第一預(yù)先確定的照明掃描模式具有預(yù)先確定的速率和掃描區(qū)域；第二預(yù)先確定的照明掃描模式，該第二預(yù)先確定的照明掃描模式具有預(yù)先確定的速率和掃描區(qū)域；其中，第二掃描速率或區(qū)域中的至少一個(gè)不同于第一掃描速率或區(qū)域；用于數(shù)字化捕獲通過(guò)第一照明光束掃描模式產(chǎn)生的第一圖像的裝置；用于數(shù)字化捕獲通過(guò)第二照明光束掃描模式產(chǎn)生的第二圖像的裝置；并且，用于數(shù)字化捕獲第一圖像的裝置和用于捕獲第二圖像的裝置為相同裝置的不同部分。

仍進(jìn)一步，提供一種用于加強(qiáng)眼睛結(jié)構(gòu)的照明的方法，該方法包括：以預(yù)先確定的速率和掃描區(qū)域在眼睛的角膜區(qū)域上掃描照明光束；以及，以預(yù)先確定的速率和區(qū)域在眼睛的晶狀體區(qū)域上掃描照明光束；其中角膜的照明不同于晶狀體的照明。該方法可進(jìn)一步使得角膜和晶狀體的照明分別是最優(yōu)的。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，基于在這些說(shuō)明書(shū)和附圖中所陳述的教示，存在各種實(shí)施方案和這些教示的實(shí)施以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，在該發(fā)明內(nèi)容中的實(shí)施方案并沒(méi)有意圖以任何方式限制這些教示。

附圖說(shuō)明

圖1a至1d為本發(fā)明的眼睛結(jié)構(gòu)的相同激光掃描照明的四個(gè)不同的透視圖。

圖2為眼睛的瞳孔的示意圖。

圖3至圖5為通過(guò)本發(fā)明獲得的眼睛的單個(gè)合成圖像。

圖6為基于通過(guò)本發(fā)明獲得的加強(qiáng)圖像的可指向眼睛的治療激光照射模式的圖示。

圖7a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于校準(zhǔn)對(duì)象(例如眼睛)的圖像的系統(tǒng)的一部分。

圖7b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的圖7a的系統(tǒng)的第二部分。

具體實(shí)施方式

一般而言，本發(fā)明涉及一種用于提供眼睛的加強(qiáng)激光掃描照明的方法和系統(tǒng)，以提供眼睛結(jié)構(gòu)的改進(jìn)圖像，具體而言，為角膜和天然晶狀體的改進(jìn)圖像。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種利用加強(qiáng)激光掃描照明來(lái)確定角膜和晶狀體的形狀和位置并且提供那些結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)圖像的系統(tǒng)和方法。

一般而言，本發(fā)明使用光束和掃描器來(lái)照明眼睛結(jié)構(gòu)。光束可通過(guò)非相干光源或激光源來(lái)產(chǎn)生。在us2007/0173794、us2007/0173795、us2007/0185475、us2010/0004641、us2010/0004643、us2010/0022994、us2010/002995、us2010/0042079、wo2007/084627以及wo2007/084694中公開(kāi)了可用于照明的激光束和掃描器系統(tǒng)的示例。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12/840,818、12/831,859、12/831,845、12/831,783以及12/842,870中給出了此類(lèi)激光束和掃描器系統(tǒng)的進(jìn)一步示例。在使用激光源的情況下，照明激光應(yīng)當(dāng)是人眼安全激光。因此，照明激光可以是不同于治療激光的激光，或者照明激光可以是治療激光，但是功率水平低于激光可影響被照明結(jié)構(gòu)的閾值。在使用非相干光源的情況下，在之前提及的us2007/0173794、us2007/0173795、us2007/0185475、us2010/0004641、us2010/0004643、us2010/0022994、us2010/002995、us2010/0042079、wo2007/084627、wo2007/084694、美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12/840,818、12/831,859、12/831,845、12/831,783以及12/842,870中所公開(kāi)的激光束和掃描器系統(tǒng)可適合于包括這樣的用于代替激光源進(jìn)行照明的非相干光源。

在傳統(tǒng)的照明技術(shù)中，一次性照明所有的結(jié)構(gòu)并且捕獲這些被照明結(jié)構(gòu)的圖像(例如采用數(shù)碼相機(jī))；眼睛的圖像在不同的區(qū)域中和不同結(jié)構(gòu)上過(guò)度曝光或曝光不足。因此，采用這些傳統(tǒng)技術(shù)，人們相信，在單個(gè)圖像中通常眼睛的多個(gè)結(jié)構(gòu)的均勻照明地清晰且銳利的圖像如果不是無(wú)法獲得，就是難以獲得的。替代地，此類(lèi)傳統(tǒng)圖像具有過(guò)度曝光或曝光不足的區(qū)域，其導(dǎo)致了有害地影響整體圖像的清晰度和銳度的亮點(diǎn)和暗點(diǎn)。這些有害的影響部分取決于眼睛的不同結(jié)構(gòu)對(duì)照明光的不同反應(yīng)。因此，最適合捕獲例如晶狀體的前表面的圖像的照明光可能不是最適合捕獲角膜的外圍邊緣的。然而，在這種“一個(gè)照明源適合”所有類(lèi)型的技術(shù)中，在單個(gè)圖像中使照明適合眼睛的所有結(jié)構(gòu)是毫無(wú)辦法的，或至少這是極其困難的。

為了解決傳統(tǒng)照明和圖像捕獲系統(tǒng)的這些缺點(diǎn)，本發(fā)明掃描待被照明的眼睛結(jié)構(gòu)上的照明光束?；诖徽彰鞯难劬Y(jié)構(gòu)、待被照明的那個(gè)結(jié)構(gòu)的截面，以及瞳孔的相對(duì)位置和大小，預(yù)先確定掃描速率和掃描區(qū)域。由于照明光束沿著待被照明的眼睛的特定結(jié)構(gòu)的截面掃描，因此通過(guò)預(yù)先確定的像素或圖像捕獲設(shè)備(例如數(shù)碼相機(jī))上的線來(lái)捕獲來(lái)自那個(gè)掃描的照明圖像。當(dāng)眼睛中的額外結(jié)構(gòu)被掃描時(shí)，其他的預(yù)先確定的像素，或數(shù)碼相機(jī)上的線捕獲它們的照明圖像。以這種方式，基于每個(gè)單獨(dú)結(jié)構(gòu)的每個(gè)單獨(dú)掃描，建立被照明的眼睛結(jié)構(gòu)的合成圖像，并且每個(gè)結(jié)構(gòu)具有最佳的照明。因此，本系統(tǒng)提供了具有預(yù)先確定和預(yù)先選擇的多個(gè)且不同的組成部分、子結(jié)構(gòu)，或多組件結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(例如人眼)的照明，以及產(chǎn)生在多組件結(jié)構(gòu)中所有那些組件的單個(gè)、清晰和銳利的圖像的能力。圖像可在單個(gè)程序(多個(gè)照明掃描的串行集合)中實(shí)時(shí)產(chǎn)生，而不需要后續(xù)或以后對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字修改或數(shù)字加強(qiáng)(例如通過(guò)使用以商標(biāo)photoshop出售的軟件)。因此，例如在本系統(tǒng)和方法中確定瞳孔的大小。在角膜的特定區(qū)域上執(zhí)行光的掃描。該掃描優(yōu)選以大約12-13mm的長(zhǎng)度并且以基于相機(jī)的設(shè)置適合且優(yōu)選最佳地照明角膜的速率進(jìn)行。例如，將通過(guò)在例如相機(jī)的行x至x+250處的像素捕獲來(lái)自該第一掃描的照明圖像。然后，將執(zhí)行眼睛的晶狀體的前表面的特定區(qū)域的掃描(優(yōu)選該區(qū)域直接在角膜區(qū)域的前面，并因此獲得結(jié)構(gòu)的截面)。為了避免來(lái)自瞳孔的干擾，該掃描以約7至7.5mm并且以基于相機(jī)的設(shè)置適合且優(yōu)選最佳地照明晶狀體的前囊的速率進(jìn)行。例如，將通過(guò)在例如行x+252至x+300處的像素捕獲該第二掃描的照明圖像。以這種方式，可在單個(gè)圖像中捕獲角膜和晶狀體的前囊的掃描圖像兩者，并且每個(gè)都具有不同的且最佳的照明。將在相機(jī)的更多行上繼續(xù)掃描和捕獲圖像的步驟直到眼睛的所有所需結(jié)構(gòu)已被捕獲在單個(gè)圖像中。此外，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于不同的應(yīng)用可改變?cè)谙鄼C(jī)的行上的掃描的順序和捕獲的位置。另外，可通過(guò)激光器或通過(guò)超輻射發(fā)光二極管(sld)產(chǎn)生用于掃描的光束。使用sld的有益之處在于，sld是非相干源，避免了降低圖像質(zhì)量的激光散斑。

翻到圖1a至1d，存在從照明光的掃描圖像的不同角度的四個(gè)視圖以創(chuàng)建眼睛120結(jié)構(gòu)的區(qū)域的單個(gè)合成圖像100。因此，在這些附圖中示出了角膜121和天然晶狀體122，天然晶狀體122具有前囊123和后囊124。圖中還示出了圖像窗口125，圖像窗口125可以是照明系統(tǒng)(例如患者界面的一部分)。在這些附圖中示出了代表用于照明眼睛結(jié)構(gòu)的掃描照明光束的射線130。如從圖像位置100可看出的，這些圖顯示了相同掃描、圖像和眼睛結(jié)構(gòu)但從不同視角(例如，如果一個(gè)使用時(shí)鐘的面作為參考，則為12、3、6和9點(diǎn))的不同透視圖。

圖2示出了眼睛的截面200，具有與瞳孔的邊緣同心定位的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的線201。該線201可用于確定放大的瞳孔的直徑，之后，該放大的瞳孔的直徑可用于確定并優(yōu)化定位在瞳孔后方的結(jié)構(gòu)的特定照明掃描的長(zhǎng)度。

圖3提供了利用掃描光照明獲得的眼睛結(jié)構(gòu)的單個(gè)圖像310，每個(gè)掃描具有不同的掃描速率和掃描區(qū)域，該速率和區(qū)域是預(yù)先確定的用以優(yōu)化所獲得的圖像。因此，這里示出了角膜300、晶狀體301，以及晶狀體前囊302和后囊303。翻到圖4，示出了與圖3相同的圖像310，位置和形狀測(cè)定線已經(jīng)經(jīng)由計(jì)算機(jī)添加至其中。因此，線401沿著角膜的前表面并且具有多個(gè)點(diǎn)，為了說(shuō)明和簡(jiǎn)化附圖的目的，將多個(gè)點(diǎn)中的點(diǎn)401a、401b和401c編號(hào)。線402沿著角膜的后表面并且具有多個(gè)點(diǎn)，為了說(shuō)明和簡(jiǎn)化附圖的目的，將多個(gè)點(diǎn)中的點(diǎn)402a、402b和402c編號(hào)。線403沿著晶狀體前囊并且具有多個(gè)點(diǎn)，為了說(shuō)明和簡(jiǎn)化附圖的目的，將多個(gè)點(diǎn)中的點(diǎn)403a、403b和403c編號(hào)。線404沿著晶狀體后囊并且具有多個(gè)點(diǎn)，為了說(shuō)明和簡(jiǎn)化附圖的目的，將多個(gè)點(diǎn)中的點(diǎn)404a、404b和404c編號(hào)。這些基于從光掃描照明獲得的加強(qiáng)圖像產(chǎn)生的各個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的點(diǎn)和線被用于確定晶狀體和角膜的位置和形狀。之后，該位置和形狀信息可用于確定激光治療的照射模式，例如圖6所示的照射模式。

掃描照明技術(shù)具有獲得角膜的外圍邊緣(即仍清晰但毗鄰鞏膜的角膜的外截面)的清晰且銳利的圖像的能力。例如在白內(nèi)障手術(shù)期間，獲得角膜的該部分的清晰圖像，以及獲得角膜的該部分的精確位置和形狀是有利的。這是制造切口以提供到晶狀體的入口的眼睛的該截面。因?yàn)榻悄さ脑搮^(qū)域是清晰的，獲得精確確定該區(qū)域的位置和形狀所必需的圖像的清晰度和銳度對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)(例如oct)來(lái)說(shuō)是困難的。此外，掃描照明技術(shù)加強(qiáng)了前囊和后囊的細(xì)節(jié)并且能夠通過(guò)深度白內(nèi)障對(duì)后囊成像。

為了校正之前參照?qǐng)D1a-1d和2-6描述的系統(tǒng)和方法所產(chǎn)生的圖像，可采用校準(zhǔn)程序。如圖7a-7b所示，校準(zhǔn)系統(tǒng)100包括圖像捕獲設(shè)備102(例如照相機(jī))，圖像捕獲設(shè)備102包括成像透鏡104和具有相對(duì)于透鏡104的光軸a成角度的平面的平面檢測(cè)器106。圖像接收孔徑108以對(duì)象容積110為目標(biāo)，其包含圖像捕獲設(shè)備102形成圖像的對(duì)象。這樣的具有在透鏡104的光軸a和檢測(cè)器106的平面之間的適當(dāng)選擇的角度的布置允許圖像捕獲設(shè)備102形成具有在z方向的較大深度的焦點(diǎn)的圖像，該z方向與圖7b所示的眼睛120的晶狀體的光軸對(duì)齊。

參照?qǐng)D7a，為了校準(zhǔn)系統(tǒng)，將包含唯一可識(shí)別對(duì)象(例如方塊1、2、…)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)呈現(xiàn)給(通常按順序地)圖像捕獲設(shè)備102。目標(biāo)為仔細(xì)制造并且被精確地放置在已知位置上。這種唯一可識(shí)別對(duì)象的一個(gè)示例為“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)標(biāo)簽(augmentedrealitytags)”中所描述的ar標(biāo)簽，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)：實(shí)用指南，stephencawood和markfiala。

針對(duì)每個(gè)目標(biāo)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)圖像。將在平面檢測(cè)器106處形成的圖像發(fā)送至處理器112，其中處理器112分析每個(gè)圖像并識(shí)別圖像中的一些或所有的唯一可識(shí)別對(duì)象，并將唯一可識(shí)別對(duì)象的位置記錄在存儲(chǔ)器114中。之后，將所記錄的位置發(fā)送至處理器116，處理器116生成在目標(biāo)的圖像中的唯一可識(shí)別對(duì)象的位置和對(duì)象容積內(nèi)的唯一可識(shí)別對(duì)象的精確已知位置之間的線性或非線性數(shù)學(xué)關(guān)系或映射。這樣的映射的示例為tsai算法。r.y.tsai的用于3d機(jī)器視覺(jué)的有效且精確的相機(jī)校準(zhǔn)技術(shù)(“anefficientandaccuratecameracalibrationtechniquefor3dmachinevision”)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別的ieee會(huì)議論文集，邁阿密海灘，佛羅里達(dá)，第364-374頁(yè)，1986。

映射存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器118中并且用于校正由圖像捕獲設(shè)備產(chǎn)生的原始圖像，以在對(duì)象容積內(nèi)產(chǎn)生對(duì)象的尺寸精確的圖像。唯一可識(shí)別對(duì)象的使用大大地簡(jiǎn)化了產(chǎn)生創(chuàng)建尺寸精確的圖像所需的數(shù)學(xué)映射的過(guò)程。

以上確定的映射用于處理眼睛內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的原始圖像，例如圖7b的角膜和晶狀體的表面和其他特征。如圖7b所示的，圖像捕獲設(shè)備102形成眼睛120內(nèi)的結(jié)構(gòu)的原始圖像，該原始圖像位于對(duì)象容積122中并且通過(guò)照明眼睛120的縱向截面的光b的平面來(lái)照明。在圖7b中，縱向截面垂直于頁(yè)面的平面。被照明的縱向截面的原始圖像受制于各種失真源，包括：圖像捕獲設(shè)備透鏡的光軸和z軸之間的視角、檢測(cè)器平面到透鏡的光軸的角度，以及圖像捕獲設(shè)備透鏡中的光學(xué)像差。因此，對(duì)象容積122的原始圖像被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器124中并被發(fā)送至處理器126。利用來(lái)自存儲(chǔ)器118的校正的數(shù)學(xué)映射，處理器126處理從存儲(chǔ)器124接收的原始圖像，以形成存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器128中的眼睛的基本上尺寸精確的圖像。

換句話說(shuō)，除總體比例因子之外，在處理的圖像上測(cè)量的結(jié)構(gòu)或部分的結(jié)構(gòu)之間的距離對(duì)應(yīng)于在被照明的眼睛的縱向截面中的對(duì)應(yīng)距離。

尺寸精確的圖像允許將用于白內(nèi)障治療的激光能量的應(yīng)用精確地使用于眼睛內(nèi)部的特定區(qū)域，例如執(zhí)行囊切開(kāi)術(shù)或使晶狀體碎成在白內(nèi)障手術(shù)中更容易移除的碎片。

通過(guò)以上提及的對(duì)改進(jìn)的照明和校準(zhǔn)的討論，可以預(yù)期，這種技術(shù)可應(yīng)用于各種成像和光束布置系統(tǒng)。同時(shí)描述了這種系統(tǒng)的一個(gè)示例。例如，預(yù)期將改進(jìn)的照明和校準(zhǔn)應(yīng)用于使用共焦系統(tǒng)的系統(tǒng)，在共焦系統(tǒng)中成像和光束傳輸系統(tǒng)是共軸的并且共享共同的焦點(diǎn)和光路。這種系統(tǒng)在眼睛的成像和激光照射傳輸之間將沒(méi)有系統(tǒng)錯(cuò)誤，例如飛秒脈沖。成像系統(tǒng)可基于scheimpflug原理，以便捕獲導(dǎo)致景深加強(qiáng)的從前角膜到后囊的單個(gè)圖像。掃描激光是這樣的：其提高了在重要界面處的對(duì)比度，并且因此允許前囊碎片和后囊碎片因本發(fā)明的更精確的光束布置而更接近后方。掃描光束相機(jī)和光學(xué)器件將用于提供較高的對(duì)比度噪聲比。這種成像系統(tǒng)將使用根據(jù)射線追蹤的三維重建，并因此避免了多個(gè)掃描的二維拼接。

根據(jù)以上描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地確定本發(fā)明的本質(zhì)特征，并且不背離本發(fā)明的精神和范圍，可做出對(duì)本發(fā)明的各種改變和/或修改以適應(yīng)于各種用途和條件。