專利名稱：眼科雙目波前測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于對(duì)眼睛進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)和方法，尤其涉及用于進(jìn)行眼睛的波前測(cè)量的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，用于量化眼睛中所有像差的過(guò)程被稱為波前分析。通常波前分析包括用光束照射眼睛、收集眼睛所反射的光、并分析所收集光的某些波前屬性來(lái)確定眼睛中的像差。盡管波前分析的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其測(cè)量眼睛的更高階像差的能力，但在許多方面波前測(cè)量可受到不利影響，包括例如眼睛的調(diào)視(accommodation)狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行眼睛的精確波前測(cè)量時(shí)，受檢者的眼睛需要是不動(dòng)的并處于自然舒適的狀態(tài)中，從而減少或最小化因調(diào)視或眼睛移動(dòng)引起的差錯(cuò)。一種確保受檢者舒適和放松的方法是向眼睛呈現(xiàn)一幅圖像，以使受檢者能注視一特定對(duì)象。當(dāng)觀看該圖像時(shí)，受檢者的視力最好校正到允許它們注視該對(duì)象的水平上。例如，受檢者最好在將產(chǎn)生處方的期望距離上觀看風(fēng)景畫(huà)面時(shí)測(cè)量。在眼睛檢查時(shí)，這可表示距離受檢者約16英尺或更遠(yuǎn)放置的視力表或景物圖。但是，16英尺的受檢者-到-對(duì)象距離對(duì)某些檢查區(qū)域而言會(huì)因空間限制而產(chǎn)生問(wèn)題。
常規(guī)的波前檢查設(shè)備(示例包括可從Nidek、Tracy、以及Wavefront Sciences購(gòu)買(mǎi)的檢查設(shè)備)是單目?jī)x器。波前測(cè)量的一些方法采用視覺(jué)波前傳感器設(shè)備中通用的標(biāo)準(zhǔn)Shack-Hartmann傳感器。Shack-Hartmann方法使用諸如小透鏡陣列的光學(xué)元件，將來(lái)自像差瞳孔的波前分到較小的、非重疊的子瞳孔中，并在公共像平面中形成來(lái)自所有次孔的聚焦點(diǎn)陣列。該方法在概念上源于幾何光學(xué)，并可遭遇眾所周知的問(wèn)題動(dòng)態(tài)范圍、線性度的限制、次孔對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題、以及因測(cè)量普通低階Zernike模式之外的高階像差所使用的大量次孔而增加的復(fù)雜性。另一個(gè)問(wèn)題是該典型波前測(cè)量系統(tǒng)因波前測(cè)量集合所需的時(shí)間長(zhǎng)度而需要嚴(yán)格約束患者。這種非自然約束增加了患者的不適，并可導(dǎo)致眼睛隨不適的增加而加大移動(dòng)。此外，使用可見(jiàn)光來(lái)作眼睛測(cè)量也增加患者的不適。
確定視力時(shí)的另一個(gè)問(wèn)題是例如兒童或老年人的一些患者會(huì)難以對(duì)視力測(cè)試作出響應(yīng)，這些視力測(cè)試需要患者對(duì)哪個(gè)處方使他們產(chǎn)生最佳視力作出主觀確定。患者的不當(dāng)響應(yīng)可導(dǎo)致不準(zhǔn)確的處方，并引起患者和管理測(cè)試的操作人員的受挫感。此外，通常波前系統(tǒng)需要熟練的操作人員適當(dāng)?shù)囟ㄎ换颊?，并在XYZ定位波前傳感器以得到“良好的”波前測(cè)量。可導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果的因素包括，例如，傳感器的不當(dāng)XYZ定位、眼睛移動(dòng)、淚液膜、眨眼、眼睫毛、閃光、以及偽調(diào)視或未受控調(diào)視。為了有效使用波前系統(tǒng)并便于該技術(shù)的廣泛使用，應(yīng)對(duì)操作人員和患者的主觀動(dòng)作加以更少的壓力，并且更復(fù)雜的技術(shù)可用來(lái)檢測(cè)和控制這些因素。通常，操作人員必須進(jìn)行多次測(cè)量，并確定哪些測(cè)量對(duì)后續(xù)使用有效。用于確定哪些圖像或處理結(jié)果相似以及后來(lái)需要去除哪些界外值的某些方法可增加波前測(cè)量過(guò)程的有效性。
所需要的是克服一個(gè)或多個(gè)上述問(wèn)題、以及本領(lǐng)域的其它缺點(diǎn)，并可在最廣泛可能的患者群中使用的一種波前測(cè)量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種用于對(duì)患者眼睛進(jìn)行波前分析的雙目波前測(cè)量系統(tǒng)，包括光學(xué)系統(tǒng)，用于沿第一光程向第一只眼睛提供圖像、并沿第二光程向第二只眼睛提供圖像；以及傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)可用第一模式配置成用于通過(guò)第一光程的一部分進(jìn)行第一只眼睛的波前測(cè)量，并可用第二模式配置成用于通過(guò)第二光程的一部分進(jìn)行第二只眼睛的波前測(cè)量。該系統(tǒng)還可包括鏡臺(tái)系統(tǒng)，用于放置傳感器系統(tǒng)以用第一模式接收來(lái)自第一只眼睛的光線，并用第二模式接收來(lái)自第二只眼睛的光線。在一些實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)可以是例如Hartman-Shack傳感器或光線跟蹤波前傳感器。
在一些實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)可包括第一內(nèi)部目標(biāo)、第二內(nèi)部目標(biāo)、以及光程轉(zhuǎn)向器，它具有將第一內(nèi)部目標(biāo)置于第一光程、將第二內(nèi)部目標(biāo)置于第二光程的第一模式，以及將第一內(nèi)部目標(biāo)置于第一光程之外、將第二內(nèi)部目標(biāo)置于第二光程之外的第二模式，其中當(dāng)光程轉(zhuǎn)向器置于第一模式時(shí)第一和第二光程延伸到雙目波前系統(tǒng)之外的位置。在一些實(shí)施例中，第一和第二內(nèi)部目標(biāo)是立體影像對(duì)。在其它實(shí)施例中，第一內(nèi)部目標(biāo)和第二內(nèi)部目標(biāo)的位置可調(diào)節(jié)成在通過(guò)雙目視覺(jué)光學(xué)系統(tǒng)觀看第一內(nèi)部目標(biāo)和第二內(nèi)部目標(biāo)時(shí)刺激眼睛調(diào)視。
在另一實(shí)施例中，雙目波前測(cè)量系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)包括用于照亮內(nèi)部目標(biāo)的目標(biāo)照明系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)照明系統(tǒng)的光照強(qiáng)度可受控為提供內(nèi)部目標(biāo)的可變亮度。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)照明系統(tǒng)提供模擬一種或多種不同照明條件的照明，例如日光、鎢光、熒光、月光、和/或夜間駕駛。
在又一實(shí)施例中，雙目波前測(cè)量系統(tǒng)還包括與傳感器系統(tǒng)和目標(biāo)照明系統(tǒng)相連的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)被配置成確定眼睛瞳孔的直徑，并基于瞳孔的直徑控制光源的光照強(qiáng)度。
在再一實(shí)施例中，用于對(duì)或者眼睛進(jìn)行波前分析的雙目波前測(cè)量系統(tǒng)包括置于分束器和患者眼睛之間的棱鏡以模擬會(huì)聚角。例如，雙目波前測(cè)量系統(tǒng)可包括一會(huì)聚設(shè)備，它被放置成從第一光學(xué)和第二光程中的至少一個(gè)向第一和第二只眼睛中的至少一個(gè)提供圖像，以便于引起眼睛的會(huì)聚調(diào)節(jié)狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，會(huì)聚設(shè)備包括至少一個(gè)小角棱鏡。
在雙目波前測(cè)量系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，系統(tǒng)包括補(bǔ)償患者眼睛中所呈現(xiàn)像差的元件。例如，光學(xué)系統(tǒng)可包括可配置成用于控制第一只眼睛中像差的第一組光學(xué)元件、以及可配置成用于控制第二只眼睛中像差的第二組光學(xué)元件。在又一實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有可移動(dòng)鏡面的自適應(yīng)光學(xué)鏡，該至少一個(gè)自適應(yīng)光學(xué)鏡位于第一和第二光程之一中，且該至少一個(gè)自適應(yīng)光學(xué)鏡可被配置成通過(guò)調(diào)節(jié)可移動(dòng)鏡面來(lái)校正像差。在各個(gè)實(shí)施例中，像差可包括球差、散光、和/或慧差。
在另一實(shí)施例中，雙目波前測(cè)量系統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)包括用于沿源光程向眼睛提供光線的光源；具有遮斷部分的遮斷元件，該遮斷元件放置成使遮斷部分置于源光程中以遮斷光束的中央部分并產(chǎn)生用于照亮眼睛視網(wǎng)膜的環(huán)狀光束；置于從眼睛反射的光束的路徑中的調(diào)制圖形元件；以及傳感器，放置成接收通過(guò)調(diào)制圖形元件的光線的至少一部分以便于檢測(cè)眼睛的波前像差。在一些實(shí)施例中，光源提供具有直徑約為2-3毫米的光束直徑的光線。在一些實(shí)施例中，遮斷元件的遮斷部分的直徑約為1.5～2.5毫米。在一些實(shí)施例中，所發(fā)出的光束為準(zhǔn)直光束。
在又一實(shí)施例中，雙目波前測(cè)量系統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)包括沿源光程向眼睛提供光線的光源，該光源相對(duì)眼睛放置成來(lái)自光源的光經(jīng)眼睛視網(wǎng)膜反射在第一方向上行進(jìn)，經(jīng)眼睛角膜反射在第二方向上行進(jìn)，其中第一方向相對(duì)于源光程的角度與第二方向相對(duì)于源光程的角度不同，從而在第二方向上行進(jìn)的光不會(huì)進(jìn)入用于接收傳感器系統(tǒng)中光線的光程；放置成接收在第一方向上反射的光的調(diào)制圖形元件；以及用于檢測(cè)眼睛的波前像差的傳感器，該傳感器放置成接收通過(guò)調(diào)制圖形元件的光線的至少一部分。在一些實(shí)施例中，波前傳感器系統(tǒng)還包括沿源光程放置的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，以便于減小光線在眼睛視網(wǎng)膜上的光點(diǎn)直徑。在各個(gè)實(shí)施例中，光線在視網(wǎng)膜上的光點(diǎn)直徑可小于約1毫米、小于約600微米、和/或小于約400毫米。
本發(fā)明還包括檢測(cè)患者眼睛中像差的方法，該方法包括相對(duì)于患者的眼睛定位雙目光學(xué)系統(tǒng)，以向患者的第一只眼睛提供一圖像、向患者的第二只眼睛提供一圖像；將波前傳感器定位成接收從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；用光源照亮第一只眼睛的視網(wǎng)膜；當(dāng)患者用第一只眼睛觀察圖像時(shí)用檢測(cè)器接收從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；并用檢測(cè)器檢測(cè)第一只眼睛的波前像差。在一些實(shí)施例中，該方法還可包括控制雙目光學(xué)系統(tǒng)以影響第一個(gè)和第二只眼睛的調(diào)視。在一些實(shí)施例中，該方法包括向患者的第一只眼睛和患者的第二只眼睛提供一個(gè)或多個(gè)像差圖像。在各個(gè)實(shí)施例中，提供一個(gè)或多個(gè)像差圖像引發(fā)眼睛的調(diào)視狀態(tài)，這可包括例如，提供一個(gè)或多個(gè)像差圖像包括提供引發(fā)眼睛的距離調(diào)視狀態(tài)，和/或提供一個(gè)或多個(gè)像差圖像包括提供引發(fā)眼睛的閱讀調(diào)視狀態(tài)的圖像。
在檢測(cè)患者眼睛中像差的方法的其它實(shí)施例中，該方法包括將波前傳感器定位成接收從第二只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；用光源照亮第二只眼睛的視網(wǎng)膜；當(dāng)患者用第二只眼睛觀察圖像時(shí)用檢測(cè)器接收從第二只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；并用檢測(cè)器檢測(cè)第二只眼睛的波前像差。
本發(fā)明的又一實(shí)施例包括識(shí)別患者眼睛中像差的方法，所述方法包括將光源定位成沿源光程發(fā)射光束；將置于源光程中的具有遮斷部分的遮斷元件放置成遮斷光束的中央部分并產(chǎn)生照亮眼睛視網(wǎng)膜的環(huán)狀光束；用光源照亮眼睛；用檢測(cè)器接收從視網(wǎng)膜反射的光線；用檢測(cè)器檢測(cè)眼睛的波前像差；并基于所檢測(cè)波前來(lái)識(shí)別眼睛中的像差。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括通過(guò)使用波前傳感器系統(tǒng)來(lái)測(cè)量患者的至少一個(gè)眼睛中的像差的方法，包括相對(duì)于眼睛放置雙目光學(xué)系統(tǒng)，使第一只眼睛位于雙目光學(xué)系統(tǒng)的第一光程中、并使第二只眼睛位于雙目光學(xué)系統(tǒng)的第二光程中；相對(duì)于第一只眼睛放置光源，使得從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的來(lái)自光源的光在第一個(gè)方向上行進(jìn)，并使從第一只眼睛的角膜反射的來(lái)自光源的光在第二個(gè)方向上行進(jìn)，其中第一個(gè)方向相對(duì)于源光程的角度與第二個(gè)方向相對(duì)于源光程的角度不同，從而在第二個(gè)方向上行進(jìn)的光線不會(huì)進(jìn)入用于接收傳感器系統(tǒng)中光線的光程；用光源照亮第一只眼睛的視網(wǎng)膜；接收從視網(wǎng)膜反射的在第一個(gè)方向上穿過(guò)第一光程的一部分的光線，該光線包括表示第一只眼睛中像差的波前；以及基于所接收波前識(shí)別第一只眼睛中的像差。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，揭示了一種定位波前傳感器系統(tǒng)中的波前傳感器的方法，該波前傳感器用來(lái)基于眼睛的瞳孔位置接收來(lái)自患者照亮眼睛的光線，該方法包括用光源照亮眼睛；相對(duì)于眼睛的瞳孔將波前傳感器系統(tǒng)放置在第一位置上，使由眼睛反射的光線沿用于接收光線的波前傳感器的光程傳播；用波前傳感器檢測(cè)由眼睛反射的光線；基于所檢測(cè)光線確定眼睛瞳孔的位置；以及基于所確定的瞳孔位置相對(duì)眼睛的瞳孔將波前傳感器放置在第二位置上，其中該第二位置是用于執(zhí)行眼睛的波前測(cè)量的期望位置。
在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，波前傳感器系統(tǒng)包括使兩維正弦圖形放置在要分析的光程中的調(diào)制元件；以及具有檢測(cè)器的傳感器系統(tǒng)，使檢測(cè)器放置成接收通過(guò)調(diào)制元件的光線的至少一部分，該檢測(cè)器相對(duì)于調(diào)制元件基本上位于衍射自成像平面中，且其中傳感器系統(tǒng)能基于檢測(cè)器所接收的光線輸出一信號(hào)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，波前傳感器系統(tǒng)包括使兩維棋盤(pán)形圖案放置在要分析光程中的調(diào)制元件；以及具有檢測(cè)器的傳感器系統(tǒng)，使檢測(cè)器放置成接收通過(guò)調(diào)制元件的光線的至少一部分，該檢測(cè)器相對(duì)于調(diào)制元件基本上位于衍射自成像平面中，且其中傳感器系統(tǒng)能基于檢測(cè)器所接收的光線輸出一信號(hào)。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種在反射或內(nèi)反射對(duì)象系統(tǒng)中確定像差的方法，包括傳送從對(duì)象系統(tǒng)反射的光線使其通過(guò)具有兩維正弦圖形的調(diào)制元件，以便于在Talbot(塔爾波特)面上產(chǎn)生近場(chǎng)衍射圖；檢測(cè)塔爾波特面上近場(chǎng)衍射圖的信號(hào)；以及使用檢測(cè)到的信號(hào)來(lái)輸出對(duì)象系統(tǒng)中像差的測(cè)量。
在再一實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種在反射或內(nèi)反射對(duì)象系統(tǒng)中確定像差的方法，包括傳送從對(duì)象系統(tǒng)反射的光線使其通過(guò)具有兩維棋盤(pán)形圖案的調(diào)制元件，以便于在塔爾波特面上產(chǎn)生近場(chǎng)衍射圖；檢測(cè)塔爾波特面上近場(chǎng)衍射圖的信號(hào)；以及使用檢測(cè)到的信號(hào)來(lái)輸出對(duì)象系統(tǒng)中像差的測(cè)量。
另一個(gè)實(shí)施例包括模擬光線通過(guò)眼睛的傳播的方法和系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)置于腔室前的透鏡傳送光線；通過(guò)調(diào)節(jié)透鏡和成像表面之間的距離將光線聚焦在腔室中的成像表面；旋轉(zhuǎn)該成像表面；以及將來(lái)自成像表面的光線反射到腔室之外，并通過(guò)透鏡。在另一實(shí)施例中，用于測(cè)試波前傳感器系統(tǒng)的眼睛模擬系統(tǒng)包括具有腔室的外殼，腔室的開(kāi)口允許光線進(jìn)入腔室；位于腔室內(nèi)的液體，該液體具有已知的折射率；透鏡，相對(duì)于外殼放置成進(jìn)入腔室開(kāi)口的光線穿過(guò)透鏡；以及可旋轉(zhuǎn)成像表面，在腔室內(nèi)放置成穿過(guò)透鏡的光線通過(guò)液體傳播并入射到可旋轉(zhuǎn)成像表面上。
在又一實(shí)施例中，瞳距由用雙目波前測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量瞳距的方法來(lái)確定，該方法包括使波前傳感器系統(tǒng)的光程與第一位置上的第一瞳孔對(duì)齊；分析由波前傳感器從第一瞳孔接收的光線以確定第一瞳孔相對(duì)于第一位置的位置信息；使波前傳感器系統(tǒng)的光程與第二位置上的第二瞳孔對(duì)齊；分析由波前傳感器從第二瞳孔接收的光線以確定第二瞳孔相對(duì)于第二位置的位置信息；基于第一和第二位置、并基于第一瞳孔相對(duì)于第一位置的位置信息和第二瞳孔相對(duì)于第二位置的位置信息來(lái)確定瞳距。
在再一實(shí)施例中，本發(fā)明包括識(shí)別患者眼睛的像差的方法，包括用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源照亮第一目標(biāo)；當(dāng)?shù)谝恢谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源所照亮的第一目標(biāo)時(shí)，進(jìn)行患者第一只眼睛的瞳孔的第一波前測(cè)量；用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源照亮第一目標(biāo)；當(dāng)?shù)谝恢谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源所照亮的第一目標(biāo)時(shí)，進(jìn)行患者第一只眼睛的瞳孔的第二波前測(cè)量；以及基于第一只眼睛的瞳孔的第一和第二波前測(cè)量確定第一只眼睛的瞳孔對(duì)第二照明條件的響應(yīng)。在一些實(shí)施例中，該方法包括用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源照亮第二目標(biāo)；當(dāng)?shù)诙谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源所照亮的第二目標(biāo)時(shí)，進(jìn)行患者第二只眼睛的瞳孔的第一波前測(cè)量；用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源照亮第二目標(biāo)；當(dāng)?shù)诙谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源所照亮的第二目標(biāo)時(shí)，進(jìn)行患者第二只眼睛的瞳孔的第二波前測(cè)量；以及基于第二只眼睛的瞳孔的第一和第二波前測(cè)量確定第二只眼睛的瞳孔對(duì)第二照明條件的響應(yīng)。
在另一實(shí)施例中，用于確定患者眼睛的瞳孔對(duì)特定照明條件的響應(yīng)的波前測(cè)量系統(tǒng)包括用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源照亮第一目標(biāo)的裝置；當(dāng)?shù)谝恢谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源所照亮的第一目標(biāo)時(shí)，進(jìn)行患者第一只眼睛的瞳孔的第一波前測(cè)量的裝置；用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源照亮第一目標(biāo)的裝置；當(dāng)?shù)谝恢谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源所照亮的第一目標(biāo)時(shí)，進(jìn)行患者第一只眼睛的瞳孔的第二波前測(cè)量的裝置；以及基于第一只眼睛的瞳孔的第一和第二波前測(cè)量確定第一只眼睛的瞳孔對(duì)第二照明條件的響應(yīng)的裝置。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源照亮第二目標(biāo)的裝置；當(dāng)?shù)诙谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源所照亮的第二目標(biāo)時(shí)，進(jìn)行患者第二只眼睛的瞳孔的第一波前測(cè)量的裝置；用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源照亮第二目標(biāo)的裝置；當(dāng)?shù)诙谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源所照亮的第二目標(biāo)時(shí)，進(jìn)行患者第二只眼睛的瞳孔的第二波前測(cè)量的裝置；以及基于第二只眼睛的瞳孔的第一和第二波前測(cè)量確定第二只眼睛的瞳孔對(duì)第二照明條件的響應(yīng)的裝置。
又一實(shí)施例包括產(chǎn)生用于校正患者眼睛的光學(xué)像差的信息的方法，該方法包括相對(duì)于具有第一光程和第二光程的雙目視覺(jué)光學(xué)系統(tǒng)定位患者的眼睛，使得第一只眼睛的視線與第一光程對(duì)齊、第二只眼睛的視線與第二光程對(duì)齊，從而通過(guò)第一光程向第一只眼睛提供一圖像，并通過(guò)第二光程向第二只眼睛提供一圖像；使波前傳感器能接收從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；用光源照亮第一只眼睛的視網(wǎng)膜；在波前傳感器上接收從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；根據(jù)從第一只眼睛接收的光線測(cè)量第一只眼睛的波前像差；基于測(cè)量到的波前像差識(shí)別第一只眼睛中的至少一個(gè)光學(xué)像差；以及產(chǎn)生與至少一個(gè)光學(xué)像差相關(guān)的信息，以用于校正患者第一只眼睛的至少一個(gè)光學(xué)像差的過(guò)程。在一些實(shí)施例中，該過(guò)程包括產(chǎn)生用于校正所識(shí)別光學(xué)像差的透鏡。在其它實(shí)施例中，該過(guò)程包括通過(guò)外科手術(shù)過(guò)程來(lái)改變第一只或第二只眼睛的光學(xué)特征，以校正所識(shí)別的光學(xué)像差。
在再一實(shí)施例中，本發(fā)明包括估計(jì)患者眼睛的調(diào)視范圍的方法，包括通過(guò)雙目光學(xué)系統(tǒng)向眼睛提供多個(gè)圖像，這些圖像引發(fā)眼睛的多個(gè)調(diào)視狀態(tài)；接收表示在所引發(fā)調(diào)視狀態(tài)中眼睛的至少一個(gè)特征的波前信號(hào)；以及根據(jù)這些波前信號(hào)，基于眼睛在多個(gè)引發(fā)調(diào)視狀態(tài)中至少一個(gè)特征來(lái)確定眼睛的調(diào)視范圍。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明包括向患者的眼睛提供受控光學(xué)像差圖像的方法，該方法包括通過(guò)雙目光學(xué)系統(tǒng)向第一只和第二只眼睛提供圖像；接收表示第一只和第二只眼睛中至少一個(gè)像差的波前信號(hào)；基于波前信號(hào)識(shí)別第一只眼睛的像差和第二只眼睛的像差；確定對(duì)第一只眼睛的識(shí)別像差的校正以及對(duì)第二只眼睛的識(shí)別像差的校正；以及基于所確定校正將雙目光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)成使通過(guò)經(jīng)調(diào)節(jié)雙目光學(xué)系統(tǒng)提供給眼睛的圖像能對(duì)像差作出光學(xué)補(bǔ)償。在一些實(shí)施例中，像差包括球差、散光、和/或慧差。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明包括用于向患者的眼睛提供受控光學(xué)像差圖像的系統(tǒng)，包括用于通過(guò)雙目光學(xué)系統(tǒng)向第一只和第二只眼睛提供圖像的裝置；用于接收表示第一只和第二只眼睛中至少一個(gè)像差的波前信號(hào)的裝置；基于波前信號(hào)識(shí)別第一只眼睛的像差和第二只眼睛的像差的裝置；用于確定對(duì)第一只眼睛的識(shí)別像差的校正以及對(duì)第二只眼睛的識(shí)別像差的校正的裝置；以及基于所確定校正將雙目光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)成使通過(guò)經(jīng)調(diào)節(jié)雙目光學(xué)系統(tǒng)提供給眼睛的圖像能對(duì)像差作出光學(xué)補(bǔ)償?shù)难b置。
在再一實(shí)施例中，本發(fā)明包括識(shí)別患者眼睛中的像差的方法，該方法包括相對(duì)于患者的眼睛將雙目光學(xué)系統(tǒng)定位成第一只眼睛沿雙目光學(xué)系統(tǒng)的第一光程定位，且第二只眼睛沿雙目光學(xué)系統(tǒng)的第二光程定位；通過(guò)第一光程的一部分接收表示第一只眼睛中像差的第一波前；以及基于接收到的第一波前識(shí)別第一只眼睛中的像差。在一些實(shí)施例中，該方法還包括將波前傳感器置于第一位置以通過(guò)第一光程的一部分接收來(lái)自第一只眼睛的第一波前；將波前傳感器置于第二位置以通過(guò)第二光程接收來(lái)自第二只眼睛的第二波前；通過(guò)第二光程的一部分接收表示第二只眼睛中像差的第二波前；以及基于接收到的第二波前標(biāo)識(shí)第二只眼睛中的像差。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明包括一方法，它包括分析第一組波前圖像中的一個(gè)圖像以確定圖像中瞳孔的第一位置，其中圖像使用位于相對(duì)于瞳孔的第一位置的波前傳感器產(chǎn)生；對(duì)瞳孔的第一位置和預(yù)定位置作比較；以及如果瞳孔的第一位置與預(yù)定位置相差預(yù)定量，則將波前傳感器移到相對(duì)于瞳孔的第二位置，在第二位置上向瞳孔示出后續(xù)圖像，其中瞳孔的第二位置比瞳孔的第一位置更接近于預(yù)定位置。在一些實(shí)施例中，該方法還包括存儲(chǔ)在產(chǎn)生第二波前圖像之后產(chǎn)生的多個(gè)波前圖像；組合所存儲(chǔ)的圖像以形成一平均圖像；以及根據(jù)該平均圖像確定波前測(cè)量。在其它實(shí)施例中，該方法還包括形成一組波前測(cè)量，每個(gè)波前測(cè)量都根據(jù)平均圖像確定；比較該組波前測(cè)量以識(shí)別多個(gè)波前測(cè)量中的異常；以及在該組波前測(cè)量中識(shí)別一個(gè)或多個(gè)波前測(cè)量以基于所識(shí)別的異常提供對(duì)象中像差的校正。


通過(guò)參考結(jié)合附圖閱讀的以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的以上和其它方面、特征、以及優(yōu)點(diǎn)將得到更佳的理解，其中圖1A是眼科儀器的示意圖。
圖1B是眼科儀器的俯視示。
圖2是眼科儀器的視覺(jué)光學(xué)器件的立體圖。
圖3是眼科儀器的視覺(jué)光學(xué)器件的另一立體圖。
圖4A是眼科儀器的一部分視覺(jué)光學(xué)器件的前視圖。
圖4B是眼科儀器的一部分視覺(jué)光學(xué)器件的側(cè)視圖。
圖5是示出操縱桿系統(tǒng)的眼科儀器的立體圖。
圖6A是用于波前傳感器的調(diào)制元件上的兩維x-y圖的一個(gè)示例。
圖6B是波前傳感器的調(diào)制元件的側(cè)視圖。
圖6C示出用于波前傳感器的調(diào)制元件上的x-y圖的一個(gè)示例。
圖7是連續(xù)兩維正弦函數(shù)的圖例。
圖8是從閾值處理連續(xù)正弦函數(shù)的二進(jìn)制近似產(chǎn)生的圖案的圖示。
圖9A是用于測(cè)試波前傳感器的眼睛模型的側(cè)視圖。
圖9B是用于測(cè)試波前傳感器的眼睛模型的側(cè)視圖。
圖9C是用于測(cè)試波前傳感器的眼睛模型的仰視圖。
圖9D是用于測(cè)試波前傳感器的眼睛模型的前視圖。
圖10是示出偏離光軸入射到眼睛瞳孔上的光束的示圖。
圖11是具有中央遮斷的光學(xué)元件的立體圖。
圖12是圖11的光學(xué)元件置于入射到眼睛瞳孔上的光束中的示圖。
圖13是通過(guò)使用圖11所示的光學(xué)元件而形成的光束的橫截面的立體示圖。
圖14是示出波前成像過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，在附圖中相似標(biāo)號(hào)表示相似元件。在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)并非旨在用任何受限制或限制性方式作解釋，這只是因?yàn)樗墙Y(jié)合本發(fā)明某些特定實(shí)施例的詳細(xì)描述使用的。此外，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例可包括若干新穎特征，其中單個(gè)特征不會(huì)構(gòu)成其期望屬性，也并非是實(shí)踐所述本發(fā)明所必需的。
圖1A和1B所示的并在此所述的眼科儀器10的一個(gè)實(shí)施例可符合由眼科醫(yī)護(hù)人員使用的眼睛波前測(cè)量系統(tǒng)的要求并且同時(shí)是支付得起的，從而它遍布于全世界成千上萬(wàn)的OD和MD診所中。曾經(jīng)是一些專家手中籍籍無(wú)名的技術(shù)，如今已變成廣泛使用的有益于眼睛醫(yī)護(hù)的技術(shù)。特別地，通過(guò)使儀器盡可能地簡(jiǎn)單并仔細(xì)考慮患者的舒適因素，在此所述的一儀器實(shí)施例被設(shè)計(jì)成對(duì)最廣泛可能患者群使用，包括診斷兒童的視力問(wèn)題和異常。
根據(jù)一實(shí)施例，眼科儀器10包括雙目視覺(jué)光學(xué)器件12和波前傳感器組件14。雙目條件下進(jìn)行的眼睛測(cè)量是較佳的，因?yàn)橥ǔＫ葐文織l件下進(jìn)行的更為準(zhǔn)確。在一些實(shí)施例中，眼科儀器10還可包括與雙目視覺(jué)光學(xué)器件12和/或波前傳感器組件14相連的計(jì)算機(jī)51。
圖1A示出眼科儀器10的側(cè)視圖，以及通過(guò)視覺(jué)光學(xué)器件12從對(duì)象系統(tǒng)(例如眼睛)18到外部目標(biāo)70的右側(cè)可見(jiàn)光程16。當(dāng)在此使用時(shí)，“對(duì)象系統(tǒng)”指可通過(guò)雙目視覺(jué)光學(xué)器件12與左右光程對(duì)齊的對(duì)象。一旦對(duì)齊，就可在波前傳感器組件14也與期望左或右光程和對(duì)象對(duì)齊時(shí)由該波前傳感器組件14進(jìn)行波前測(cè)量。通常在本文中對(duì)象指眼睛，但是，“對(duì)象”或“對(duì)象系統(tǒng)”不應(yīng)僅僅解釋為受限于眼睛，因?yàn)樯杏衅渌愋偷倪m當(dāng)對(duì)象(例如適于波前測(cè)量的眼睛模型或任何其它設(shè)備)。
圖1B示出眼科儀器10的俯視圖，并示出右對(duì)象系統(tǒng)或眼睛18的右側(cè)可視光程16、以及左對(duì)象系統(tǒng)或眼睛18’的左側(cè)可視光程16’。右側(cè)可視光程16和左側(cè)可視光程16’包括相似的光學(xué)元件，并用相似方式操作。盡管在圖1A中僅示出和描述了右側(cè)可視光程16，但是對(duì)左側(cè)可視光程16’的描述是相似的。
如在圖1A中，視覺(jué)光學(xué)器件12可包括置于右眼18之前的紅外(IR)/可視分束器20。在該示例性設(shè)計(jì)中，IR/可視分束器20具有相對(duì)于波前傳感器組件14的如圖所示與右眼18對(duì)齊的光軸22成約45°方向的表面。IR/可視分束器20的反射表面沿右側(cè)可視光程16朝向右眼18放置，并向右眼18反射可見(jiàn)光。但是，IR/可視分束器20的反射表面對(duì)可在眼科儀器10中使用的選定IR波長(zhǎng)基本上是透明的，以照亮眼睛18同時(shí)進(jìn)行波前測(cè)量。一個(gè)或多個(gè)棱鏡49在右側(cè)可視光程中置于眼睛18和IR/可視分束器20之間，用于模擬對(duì)對(duì)象(例如目標(biāo))的會(huì)聚角。
視覺(jué)光學(xué)器件12還包括沿右側(cè)可視光程16放置的固定透鏡24、倒象棱鏡26、以及可移動(dòng)透鏡組件28。固定透鏡24置于IR/可視分束器20和倒象棱鏡26之間，并聚焦來(lái)自倒象棱鏡26的光線，從而眼睛18能用從IR/可視分束器20反射的并傳播到右眼18中的光線感知到(例如外部目標(biāo)70的)圖像。可移動(dòng)透鏡組件28包括可沿可視光程16放置的用于校正眼睛18中(例如球差)誤差的一個(gè)或多個(gè)透鏡的透鏡組。該透鏡組還可放置成控制眼睛的調(diào)視使眼睛18能凝視特定感知距離上的對(duì)象，并將其調(diào)視置于一已知狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)透鏡組28包括校正散光的透鏡組(例如一個(gè)或多個(gè)透鏡)。在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)透鏡組28包括可結(jié)合球差校正透鏡使用的兩個(gè)柱形透鏡。這兩個(gè)柱形透鏡可具有相等的放大率，并可使用手動(dòng)或計(jì)算機(jī)控制的馬達(dá)、計(jì)算機(jī)51和光學(xué)器件控制模塊53來(lái)使其繞視覺(jué)光軸16單獨(dú)地旋轉(zhuǎn)。在這種實(shí)施例中，如果眼睛18不需要散光校正，則兩個(gè)柱形透鏡可彼此成90°角放置，這抵消了每個(gè)透鏡的作用。要校正眼睛中的散光，每個(gè)透鏡都相對(duì)于彼此放置在指定光軸位置上，導(dǎo)致所需光軸上給定放大率的散光校正。在其它實(shí)施例中，可移動(dòng)透鏡組件28可包括球形透鏡，它可從主光軸32離軸放置用于校正彗差。配備有包括一個(gè)或多個(gè)透鏡的用于校正散光的可移動(dòng)透鏡組件28的視覺(jué)光學(xué)器件12可用作綜合屈光檢查儀系統(tǒng)。用透鏡或透鏡組配置可移動(dòng)透鏡組件28用于彗差校正提供不能用綜合屈光檢查儀實(shí)現(xiàn)的眼睛18的校正。倒象棱鏡26包括被排列成倒轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)圖像(例如，在與通過(guò)視覺(jué)光程16的光軸32垂直的平面上繞正交x和y軸旋轉(zhuǎn)圖像)的多個(gè)反射表面。在一些實(shí)施例中，倒象棱鏡26可平移以調(diào)節(jié)右眼和左眼之間的各種瞳距。
視覺(jué)光學(xué)器件12包括位于可移動(dòng)透鏡組件28和視覺(jué)光學(xué)器件12中的開(kāi)口33之間的光程換向器34，通過(guò)它在患者的視野中可看到適當(dāng)放置的外部目標(biāo)70。該光程換向器34可任選地放置成與可視光程16交叉，從而使受檢者的視野轉(zhuǎn)向成內(nèi)部目標(biāo)36包括在可視光程16中。如圖1A所示的光程轉(zhuǎn)向器34包括用于使視野轉(zhuǎn)向的鏡子。在其它實(shí)施例中，光程轉(zhuǎn)向器可包括改變可視光程16的其它光學(xué)元件，例如棱鏡或分束器。視覺(jué)光學(xué)器件12還可包括內(nèi)部目標(biāo)36、以及位于光程轉(zhuǎn)向器34和內(nèi)部目標(biāo)36之間的目標(biāo)透鏡38。目標(biāo)透鏡38可用來(lái)將內(nèi)部目標(biāo)36的圖像放置在眼睛18空間的期望感知圖像距離上。在一些實(shí)施例中，多個(gè)目標(biāo)(未示出)可包括在視覺(jué)光學(xué)器件12中，并放置在不同距離或不同感知距離上，以向眼睛18呈現(xiàn)近目標(biāo)和遠(yuǎn)目標(biāo)圖像。視覺(jué)光學(xué)器件12的配置可將相似目標(biāo)透鏡38包括在定義左側(cè)和右側(cè)可視光程16的光學(xué)元件中?；蛘撸曈X(jué)光學(xué)器件12的配置可將兩個(gè)不同透鏡38或不同焦距的透鏡組包括在定義左側(cè)和右側(cè)可視光程16的光學(xué)元件中，用于產(chǎn)生每只眼睛18的不同感知距離。在一些實(shí)施例中，內(nèi)部目標(biāo)可以是立體目標(biāo)，從而提供三維效果并在視覺(jué)上加強(qiáng)期望感知圖像深度。
視覺(jué)光學(xué)器件12還可包括照亮內(nèi)部目標(biāo)36的目標(biāo)光源40。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，該目標(biāo)光源40使用各種不同類型的光源來(lái)照亮內(nèi)部目標(biāo)36。例如，目標(biāo)光源40可包括發(fā)光二極管(LED)、白熾燈泡、熒光燈泡、和/或可向內(nèi)部目標(biāo)36提供適當(dāng)照明的任何其它類型光源，使眼睛18能感知內(nèi)部目標(biāo)36。在各個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)光源40與控制目標(biāo)光源40亮度的常規(guī)光線控制電器41相連。此外，來(lái)自目標(biāo)光源40的光線可由控制系統(tǒng)改變，以允許表示諸如夜間駕駛、辦公室或日光的真實(shí)情形的特定照明條件。
在另一實(shí)施例中，可使用自適應(yīng)鏡(未示出)來(lái)代替視覺(jué)光學(xué)器件12的倒象棱鏡26的表面之一。除了提供可移動(dòng)的球差和散光校正器件，自適應(yīng)鏡能在可視光程16中使用，以提供(焦點(diǎn)和散光上的)高階校正。自適應(yīng)鏡可基于例如迭代過(guò)程中波前傳感器組件14的測(cè)量通過(guò)軟件來(lái)控制。自適應(yīng)鏡校正眼睛18中的像差，或者它可結(jié)合可移動(dòng)透鏡組中的焦點(diǎn)和散光校正透鏡使用，以校正像差。結(jié)合自適應(yīng)鏡使用球差和散光校正透鏡允許使用較便宜的、較短行程的自適應(yīng)鏡。適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)鏡可從麻省Watertown的Boston Micromachines公司、以及荷蘭Delft的FlexibleOptical B.V.購(gòu)買(mǎi)。
再參看圖1A和1B，眼科儀器10還包括波前傳感器組件14，比如自成像衍射光學(xué)傳感器、Shack-Hartmann或光線跟蹤系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，波前傳感器組件14包括發(fā)光器件66，它沿右側(cè)入射路徑68提供照亮眼睛18的光束。發(fā)光器件66包括眼睛光源58，它可以是包括激光二極管的各種適當(dāng)光源。在一些實(shí)施例中，光源58是紅外線光源，例如根據(jù)一實(shí)施例的紅外線激光二極管或超級(jí)發(fā)光二極管(“SLD”)。發(fā)光器件66還包括沿入射路徑68放置的針孔光學(xué)元件62，沿該元件光線從眼睛光源58傳播到眼睛18。發(fā)光器件66還可包括沿入射路徑66放置在針孔62和眼睛光源58之間的聚焦器件60。針孔光學(xué)元件62和聚焦器件60包括在眼睛光源58為SLD的一些實(shí)施例的發(fā)光器件66中。在其它實(shí)施例中，發(fā)光器件66可包括各種類型的激光作為眼睛光源58。在眼睛光源58是激光的各個(gè)實(shí)施例中，激光能產(chǎn)生狹窄的基本準(zhǔn)直光束。因此，在一些實(shí)施例中，并不需要諸如準(zhǔn)直透鏡的準(zhǔn)直器件。在發(fā)光器件66中還可使用其它類型的眼睛光源58，包括其它類型的發(fā)光二極管。在眼睛光源58是激光二極管或SLD的一些實(shí)施例中，眼睛光源58聚焦在光纖上，并通過(guò)聚焦透鏡(未示出)準(zhǔn)直為較小光束。光纖的輸出與微透鏡耦合，它向眼睛提供較小準(zhǔn)直光束。
波前傳感器組件14還包括置于波前光程56和入射路徑68中、沿光軸22對(duì)齊并相對(duì)于光軸22成45°角放置的分束器64。在一些實(shí)施例中，分束器64為反射入射光線的90％并透射其10％的90％/10％分束器(下文中稱為“90/10分束器64”)。90/10分束器64被放置成來(lái)自眼睛光源58的沿入射路徑68從發(fā)光器件傳播到90/10分束器64的光束經(jīng)90/10分束器64的反射表面反射，沿波前傳感器組件14的光軸22通過(guò)棱鏡44傳播到眼睛18中?？墒褂贸?0/10之外的透射反射比的其它組合，諸如80/20、70/30等。
較佳地，進(jìn)入眼睛18的光束基本上是狹窄的。在各個(gè)實(shí)施例中，傳播到眼睛18的光束的發(fā)散足夠小且光束足夠窄，從而在與其向眼睛18的傳播方向正交的光束的平面中測(cè)量的光束的橫截面尺寸(例如直徑或?qū)挾?小于眼睛18瞳孔的大小。較佳地，進(jìn)入眼睛18的光束具有諸如直徑或?qū)挾然旧闲∮谕椎钠骄睆降臋M截面尺寸。例如，瞳孔通常為圓形，并具有約4～8毫米之間(例如6毫米)的平均寬度。在各個(gè)實(shí)施例中，穿過(guò)瞳孔的光束直徑小于約1毫米，并且可在約200～600微米(μm)之間，例如約400μm。光束最好較小以減少眼睛18的像差對(duì)光束的影響。此外，光束足夠小使眼睛18的角膜中的像差不改變進(jìn)入眼睛18的光束，且不增大光束入射到視網(wǎng)膜上而形成的光點(diǎn)的大小或使其形狀變形。較佳地，視網(wǎng)膜上形成的光點(diǎn)基本上較小(例如相對(duì)于目鏡和角膜而言)并近似于點(diǎn)源。
在各個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自發(fā)光器件66的光束不沿著光軸22傳播，而相反從光軸22移開(kāi)。例如，如圖10所示，傳播到眼睛18的光束270的光束中央平行于波前傳感器組件14的光軸22，但有橫向偏移。光束270的中央入射到角膜272，距離角膜272的頂點(diǎn)274(例如光軸22與角膜272交叉之處)有一偏距273。如圖10所示，橫向偏移入射到眼睛218的光束使從角膜272反射的光線(由反射光線276、276’表示)成相對(duì)于光軸22有偏角的方向。這使光束270從角膜272的表面沿光軸22反向反射并通過(guò)波前光程56到達(dá)波前傳感器44的反射部分減少。因此，由從角膜272的向后反射光所導(dǎo)致的波前測(cè)量的破壞也減少。
在一些實(shí)施例中，來(lái)自眼睛光源58的光束直接置于波前傳感器組件14之下并進(jìn)入眼睛18。具有中央遮斷282的光學(xué)元件280(圖11和12)可插入光束284的路徑中，以產(chǎn)生具有中央暗部288的形狀為環(huán)形或圓環(huán)形橫截面286(圖13)的光束。例如，光學(xué)元件280可置于發(fā)光器件66和90/10分束器64(圖1A)之間的入射路徑64中。由光學(xué)元件280形成的環(huán)狀光束可使角膜290的偏離眼睛18的頂點(diǎn)274的各區(qū)域交叉，并使光線在除沿光軸22反向之外的各個(gè)方向上反射。與圖10所示偏離入射光束相比，本實(shí)施例可增加入射到眼睛218的光線的量，并減少由角膜290沿光軸22反射并直接進(jìn)入波前傳感器組件14的部分光，以減少波前測(cè)量的向后反射光破壞。在一些實(shí)施例中，光束的直徑為2～3毫米，且在直徑上有1.5～2.5毫米的遮斷部分。較佳地光束如所示地準(zhǔn)直到眼睛。在又一實(shí)施例中，光束可做成使用一個(gè)或多個(gè)固定或可移動(dòng)器件發(fā)散或會(huì)聚，以補(bǔ)償受檢者眼睛的球形誤差、最小化視網(wǎng)膜上的點(diǎn)徑。
如圖1A所示，波前傳感器組件14還可包括將從眼睛18發(fā)出的光線傳播到與光軸35垂直放置的調(diào)制設(shè)備42的光中繼透鏡系統(tǒng)48。該光中繼系統(tǒng)48放置為波前光程56的一部分，從而從眼睛18發(fā)出并通過(guò)90/10分束器64的光線進(jìn)入將該光線聚焦到調(diào)制設(shè)備42的光中繼透鏡系統(tǒng)48。根據(jù)一實(shí)施例，中繼透鏡系統(tǒng)48包括兩個(gè)透鏡50、52。置于兩個(gè)透鏡50、52之間的一個(gè)或多個(gè)折疊鏡54使得波前傳感器組件14的整體設(shè)計(jì)更為緊湊。
波前傳感器組件14采用具有在自成像平面或塔爾波特平面上成像的周期性圖形的一個(gè)或多個(gè)調(diào)制設(shè)備42。塔爾波特自成像的原理在講授干涉和波動(dòng)光學(xué)的參考文獻(xiàn)中有所討論，例如McGraw-Hill公司出版的Joseph W.Goodman的“Introduction to Fourier Optics”(傅立葉光學(xué)入門(mén))，通過(guò)引用結(jié)合于此。波前傳感器組件14可采用純塔爾波特效應(yīng)，以便于克服Hartmann-Shack和其它方法相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。塔爾波特效應(yīng)基于這樣的事實(shí)，即當(dāng)某些周期性亮度調(diào)制圖形置于系統(tǒng)的光學(xué)瞳孔處時(shí)，調(diào)制圖形將重現(xiàn)于傳播路徑上的可預(yù)測(cè)縱向位置(塔爾波特平面)上。因而，瞳孔是“自成像”的，且調(diào)制圖形可由放置在塔爾波特平面位置上的檢測(cè)器記錄。如果光學(xué)系統(tǒng)包含波前像差，則調(diào)制圖形將相對(duì)于調(diào)制元件失真。周期性“載波”亮度圖形上的失真可通過(guò)對(duì)圖像亮度值施加的計(jì)算機(jī)算法來(lái)提取。計(jì)算機(jī)算法包括圖像的傅立葉變化，以及像差信息從載波信號(hào)的后續(xù)提取。
傳感器44置于調(diào)制設(shè)備42的自成像平面或塔爾波特平面上。當(dāng)波前傳感器組件14的光軸22與眼睛18對(duì)齊，且眼睛18由發(fā)光器件66照亮?xí)r，從眼睛18發(fā)出的光沿光軸22穿過(guò)IR/可視分束器20和90/10分束器64、沿波前光程56穿過(guò)中繼透鏡系統(tǒng)48和調(diào)制設(shè)備42傳播給傳感器44，該傳感器44在光線由調(diào)制設(shè)備42調(diào)制時(shí)檢測(cè)該光線。各個(gè)適當(dāng)檢測(cè)器可用于波前傳感器44，且選定傳感器44的類型可取決于所使用光源58的類型。在一些實(shí)施例中，傳感器44是適當(dāng)分辨率和靈敏度的數(shù)碼相機(jī)?？墒褂酶鞣N分辨率的傳感器，且調(diào)制圖形的至少部分過(guò)采樣是較佳的。在一些實(shí)施例中，傳感器的分辨率為每個(gè)周期元素間距約4個(gè)像素。在一些實(shí)施例中，每個(gè)周期元素間距約8個(gè)像素的分辨率是較佳的，以確保圖形信號(hào)被過(guò)采樣以確保對(duì)雜波的抗擾度。根據(jù)各實(shí)施例，調(diào)制設(shè)備42可包括兩維圖形，例如棋盤(pán)形或正弦形，如以下參照?qǐng)D7和8進(jìn)行更全面的討論。
一眼科儀器10實(shí)施例的立體示圖如圖2和3所示，其中圖2示出眼科儀器10正面的立體圖，而圖3示出眼科儀器10反面的立體圖。如圖2和3所示，也稱為穿透性可視模塊的視覺(jué)光學(xué)器件12放置在眼科儀器10的上端。如圖2所示，倒象棱鏡26置于旋轉(zhuǎn)軸承27之上，以調(diào)節(jié)眼睛18的不同瞳距。波前傳感器組件14置于可在軌道47a、47b、47c上移動(dòng)的平臺(tái)46上，以與右眼和左眼及其相應(yīng)光學(xué)器件對(duì)齊。圖3進(jìn)一步示出如圖1A和1B所示和所述的眼科儀器10實(shí)施例。圖3示出例如內(nèi)部目標(biāo)36、下翻光程轉(zhuǎn)向器34、以及包括可移動(dòng)透鏡支架72的可移動(dòng)透鏡組件28。
圖4A和4B示意性地示出視覺(jué)光學(xué)器件12中各器件的前視圖和俯視圖。如這些示圖所示，視覺(jué)光學(xué)器件12包括右眼和左眼的目鏡或眼睛光學(xué)器件70、70’。右側(cè)和左側(cè)圖像倒象棱鏡26、26’可通過(guò)倒象棱鏡鏈接齒輪78相連，以控制其相對(duì)于彼此的移動(dòng)。波前傳感器平臺(tái)46(圖2)從左到右地平移，以使波前傳感器組件14(圖2)與波前光程56(圖1)通過(guò)期望目鏡70、70’適當(dāng)對(duì)齊，并且在對(duì)齊時(shí)，可視光程16(圖1)和波前光程56(圖1)可穿過(guò)這些目鏡70、70’。倒象棱鏡26(圖4B)最好繞可移動(dòng)透鏡組件28的光軸32旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)不同患者的不同瞳距(例如眼睛18的瞳孔之間的距離)。在一些實(shí)施例中，馬達(dá)可驅(qū)動(dòng)倒象棱鏡26的旋轉(zhuǎn)。但是，倒象棱鏡26可有選擇地沿可移動(dòng)透鏡平移(例如平行于x軸)，以調(diào)節(jié)受檢者的瞳距?？梢苿?dòng)透鏡組件28最好保持可沿光軸32軸向平移的可移動(dòng)量。
參看圖4B，根據(jù)一些實(shí)施例，目鏡70之間的距離還可改變以調(diào)節(jié)不同患者的不同瞳距。瞳距馬達(dá)74可用來(lái)水平地移動(dòng)目鏡70、70’，以補(bǔ)償患者的特定瞳距。可移動(dòng)透鏡組件28包括可安裝透鏡或透鏡組的可移動(dòng)透鏡支架72?？梢苿?dòng)透鏡支架72可沿光軸32(圖1A)軸向平移。在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)透鏡支架72的位置可由計(jì)算機(jī)51中的光學(xué)器件控制模塊53(圖1A)控制。在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)透鏡組件28之一或兩者可從左到右地平移以調(diào)節(jié)不同瞳距。該平移可手動(dòng)地或通過(guò)可由計(jì)算機(jī)51中的光學(xué)器件控制模塊53(圖1A)控制馬達(dá)來(lái)控制。在一些實(shí)施例中，馬達(dá)能移動(dòng)可移動(dòng)透鏡支架72。例如，透鏡馬達(dá)76可用來(lái)沿著透鏡軌道73移動(dòng)可移動(dòng)透鏡支架72。一個(gè)馬達(dá)或許多馬達(dá)可用來(lái)移動(dòng)目鏡70和可移動(dòng)透鏡支架72。例如，在一些實(shí)施例中，每個(gè)目鏡70都由單獨(dú)的馬達(dá)(未示出)來(lái)移動(dòng)，其中方向最好是沿與光軸22(圖1A)垂直的平面從左到右。在一些實(shí)施例中，單個(gè)馬達(dá)可使得目鏡70和可移動(dòng)透鏡支架72之間有可變間距。
根據(jù)一些實(shí)施例，右眼和左眼的光程16之間的角度可在一個(gè)或兩個(gè)透鏡組件28移動(dòng)時(shí)改變。小角棱鏡49(圖1A)可放置在IR/可視分束器20、20’和患者眼睛18、18’之間的每條可視光程16、16’上。調(diào)節(jié)小角棱鏡49的位置更改可視光程16、16’的凝視角度或會(huì)聚，以形成匹配諸如16英寸閱讀距離的特定期望距離的會(huì)聚角。
再參看圖1A，在一些實(shí)施例中，波前傳感器組件14可安裝在可移動(dòng)的XYZ平臺(tái)46上，用于波前傳感器組件14與患者左眼或右眼的三維定位。在一些實(shí)施例中，波前傳感器組件14的三維定位受計(jì)算機(jī)51中的平臺(tái)控制模塊55的控制。在這些實(shí)施例中，平臺(tái)控制模塊55接收來(lái)自用戶或來(lái)自例如瞳孔跟蹤模塊或圖像處理模塊的其它軟件的定位數(shù)據(jù)，并控制XYZ平臺(tái)46定位波前傳感器組件，以在患者通過(guò)視覺(jué)光學(xué)器件12觀察目標(biāo)時(shí)測(cè)量左眼或右眼。例如，圖像處理模塊55可包括在計(jì)算機(jī)51中用于確定眼睛瞳孔的邊緣、中心和大小?；谠搶?shí)際瞳孔位置信息，平臺(tái)控制模塊55可將波前傳感器組件14定位成使瞳孔位于期望XY位置(例如在圖像幀的中央)。在一些實(shí)施例中，平臺(tái)能在Z方向上定位以聚焦瞳孔的圖像，如以下對(duì)圖14所述。在其它實(shí)施例中，XYZ平臺(tái)46可手動(dòng)地調(diào)節(jié)以三維地(XYZ)定位波前傳感器組件14。不同照明條件對(duì)瞳孔放大的作用也可使用圖像處理模塊57確定。例如，當(dāng)瞳孔受來(lái)自目標(biāo)光源40的不同亮度影響時(shí)，可測(cè)量并分析瞳孔的大小(例如直徑)，且可對(duì)每個(gè)不同亮度確定瞳孔的大小。
仍然參看圖1A，要確定眼睛18的波前測(cè)量，波前傳感器組件14的發(fā)光器件66沿入射路徑68提供光束，該光束從90/10分束器反射并進(jìn)入眼睛18。部分進(jìn)入眼睛18的光線從視網(wǎng)膜反射或散射，并從眼睛18發(fā)出。所發(fā)射光線的一部分沿光軸22的方向傳播到波前傳感器組件14、穿過(guò)IR/可視分束器20以及90/10分束器64傳播、沿波前光程56傳播、穿過(guò)調(diào)制圖形元件42并入射到傳感器44上。傳感器44檢測(cè)入射光線并可向相連計(jì)算機(jī)51提供與入射光線相關(guān)的數(shù)據(jù)，相連計(jì)算機(jī)51使用計(jì)算機(jī)51中的波前分析模塊59來(lái)基于波前測(cè)量確定像差。
在進(jìn)行眼睛18的波前測(cè)量時(shí)，可在視覺(jué)光學(xué)器件12中進(jìn)行各種調(diào)節(jié)以將眼睛的調(diào)視狀態(tài)改變成可在選定的眼睛調(diào)視狀態(tài)和瞳孔狀態(tài)上進(jìn)行特定波前測(cè)量。例如，照亮由患者眼睛感知的目標(biāo)可影響患者瞳孔的大小。目標(biāo)光源40的照明度可被控制為以預(yù)定亮度照明內(nèi)部目標(biāo)36。在一些實(shí)施例中，光源40可被控制為用通過(guò)改變光線的色度和/或亮度來(lái)模擬特定環(huán)境，例如模擬室內(nèi)照明、室外自然照明、辦公室照明、夜間照明、和/或夜間駕駛照明條件的光線照亮內(nèi)部目標(biāo)36。為了確定瞳孔對(duì)各種照明條件的反應(yīng)，波前傳感器組件14可在期望亮度上測(cè)量瞳孔，且圖像處理軟件57可確定所得到的瞳孔尺寸。瞳孔尺寸可與測(cè)量瞳孔時(shí)查看目標(biāo)36所用的亮度相關(guān)，以確定瞳孔對(duì)各種照明條件的反應(yīng)。
可在眼睛18感知外部目標(biāo)70或內(nèi)部目標(biāo)36時(shí)進(jìn)行眼睛18的波前測(cè)量。眼科儀器10的一種模式，例如“外部目標(biāo)”模式，使受檢者的視力穿過(guò)可移動(dòng)透鏡組件28到達(dá)離眼科儀器10一定距離處(例如約16尺遠(yuǎn))的外部目標(biāo)70?？梢苿?dòng)透鏡組件28可配備適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件來(lái)校正受驗(yàn)者的視力，從而受驗(yàn)者能比較好地查看外部目標(biāo)70。例如，可移動(dòng)透鏡組件28可包括用于校正球形像差、散光和慧形像差的光學(xué)器件。對(duì)于該外部目標(biāo)模式，光程換向器34旋轉(zhuǎn)或移到可視光程16的視野之外，使眼睛18能通過(guò)視覺(jué)光學(xué)器件12觀察外部目標(biāo)70。眼科儀器10還可提供另一種模式，例如“內(nèi)部目標(biāo)”模式，使受驗(yàn)者查看內(nèi)部目標(biāo)36。在內(nèi)部目標(biāo)模式中，光程換向器34被旋轉(zhuǎn)或移到患者的視野內(nèi)使得它與可視光程16交叉，從而使可視光程16指向內(nèi)部目標(biāo)36。內(nèi)部目標(biāo)模式在較小空間中有用，例如沒(méi)有達(dá)外部目標(biāo)的16尺距離的足夠空間。因此，視覺(jué)光學(xué)器件12的各個(gè)實(shí)施例可被設(shè)計(jì)成包括使用外部目標(biāo)70和/或內(nèi)部目標(biāo)36。
圖1A示出視覺(jué)光學(xué)器件12及其相應(yīng)光學(xué)元件的右側(cè)可視光程16。圖1A還示出光程換向器34可置于可移動(dòng)透鏡組件28和視覺(jué)光學(xué)器件12中開(kāi)口33之間的可視光學(xué)元件12中。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或拉動(dòng)光程換向器34，光程換向器34可被移入并移出可視光程16。在一些實(shí)施例中，當(dāng)移入可視光程16中時(shí)，光程換向器34將患者的視力重新導(dǎo)向內(nèi)部固定目標(biāo)36對(duì)。兩組內(nèi)部目標(biāo)最好嵌入視覺(jué)光學(xué)器件12，一個(gè)表示模擬閱讀距離上的圖像而另一個(gè)在相對(duì)較遠(yuǎn)的距離處。在一些實(shí)施例中，光程換向器34和目標(biāo)36由三位置杠桿73(圖3)驅(qū)動(dòng)。在第一位置中，光程換向器34抬起，使受驗(yàn)者能看到在眼科儀器10后部外面的外部目標(biāo)70。在第二位置中，光程換向器34下降，且目標(biāo)或目標(biāo)組36在距離目標(biāo)位置透鏡38指定距離處顯示用于在12英寸處讀取。在第三位置中，光程換向器34仍然下降，且第二目標(biāo)或目標(biāo)組在預(yù)定感知距離處顯示，例如在約16尺處。當(dāng)光程換向器34旋轉(zhuǎn)到可視光程16之外時(shí)，患者可通過(guò)視覺(jué)光學(xué)器件12看到位于相對(duì)較遠(yuǎn)距離上的真正目標(biāo)70。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)控制的驅(qū)動(dòng)器可定位光程換向器34以向患者顯示期望目標(biāo)或目標(biāo)組。該驅(qū)動(dòng)器可通過(guò)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)51上的例如目標(biāo)控制模塊65的軟件受到控制。在一些實(shí)施例中，內(nèi)部目標(biāo)之間的距離是可手動(dòng)或通過(guò)控制機(jī)制調(diào)節(jié)的，以模擬在通過(guò)雙目視覺(jué)光學(xué)器件系統(tǒng)觀察第一內(nèi)部目標(biāo)和第二內(nèi)部目標(biāo)時(shí)的眼睛調(diào)視。例如，目標(biāo)控制模塊65可被配置成控制第一內(nèi)部目標(biāo)和第二內(nèi)部目標(biāo)之間的距離，以引起期望的眼睛調(diào)視。
在另一實(shí)施例中，光程換向器34可用來(lái)在兩只眼睛之間共享的視野中提供單個(gè)目標(biāo)。當(dāng)使用單個(gè)目標(biāo)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)棱鏡49可放置在眼睛18和分束器20之間的可視光程16中的視覺(jué)光學(xué)器件12內(nèi)以在一距離處匯聚來(lái)自每只眼睛的圖像，從而模擬近目標(biāo)和/或遠(yuǎn)目標(biāo)的會(huì)聚角。視覺(jué)光程16的彎曲性使患者能在預(yù)先校正之后看到目標(biāo)以測(cè)得焦點(diǎn)。眼科儀器10可包括OD或MD協(xié)議中的彎曲性，近對(duì)遠(yuǎn)、模糊對(duì)內(nèi)部聚焦、預(yù)先校正或未經(jīng)校正、以及在測(cè)量眼睛18期間使用所需的其它組合。
患者右眼和左眼的測(cè)量可在患者使用視覺(jué)光學(xué)器件12觀察內(nèi)部目標(biāo)或外部目標(biāo)時(shí)用眼科儀器10進(jìn)行。XYZ傳感器平臺(tái)46將波前傳感器組件14定位成它可獲取期望眼睛的波前測(cè)量。例如，在一位置中，XYZ傳感器平臺(tái)46將波前傳感器組件14定位成它與右眼對(duì)齊，并可獲取右眼的波前測(cè)量。XYZ傳感器平臺(tái)46可將波前傳感器組件14移到另一個(gè)位置，使波前傳感器組件14與左眼對(duì)齊并可獲取左眼的波前測(cè)量。波前傳感器平臺(tái)46可三維移動(dòng)波前傳感器組件14，以使左眼或右眼在光軸22上與波前光軸56對(duì)齊。此外，傳感器平臺(tái)46將波前光程56從一只眼睛移到另一只眼睛。如果計(jì)算機(jī)51用來(lái)控制波前傳感器平臺(tái)46的位置，則眼睛位置模塊61可用來(lái)分析眼睛18相對(duì)于波前傳感器組件14的位置，并提供用于移動(dòng)波前傳感器平臺(tái)46的信息，以便于使波前傳感器平臺(tái)14與每只眼睛18的光學(xué)中心對(duì)齊。
參看圖1A，當(dāng)患者通過(guò)可視光學(xué)器件12觀察目標(biāo)時(shí)，可移動(dòng)透鏡組件28中的光學(xué)元件(例如透鏡或透鏡組)可沿可視光程16移到一位置，以提供眼睛的球差校正。倒象棱鏡26左右和上下地翻轉(zhuǎn)目標(biāo)的圖像，使患者能在其適當(dāng)方向上看到目標(biāo)。可移動(dòng)透鏡組件28還可包括多個(gè)透鏡和其它光學(xué)元件。例如，可移動(dòng)透鏡組件28可包括兩個(gè)可移動(dòng)旋轉(zhuǎn)柱形透鏡，以提供球差和散光校正?？梢苿?dòng)透鏡組件28可包括多個(gè)折射光學(xué)元件或包括校正其它高階像差的其它光學(xué)器件，諸如用于校正慧差的偏離主光軸32放置的球形透鏡(未示出)。
眼科儀器10的一個(gè)實(shí)施例包括用于定位光學(xué)器件和平臺(tái)46(圖2)的6個(gè)馬達(dá)。在6馬達(dá)實(shí)施例的該示例中，一對(duì)馬達(dá)(未示出)可使可移動(dòng)透鏡組件28、28’的透鏡支架72、72’(圖4B)移動(dòng)，瞳距馬達(dá)74(圖4B)旋轉(zhuǎn)倒象棱鏡26、26’以控制瞳距，而三個(gè)馬達(dá)(未示出)控制XYZ平臺(tái)46的三維移動(dòng)。在另一實(shí)施例中，四個(gè)附加馬達(dá)可用來(lái)移動(dòng)光學(xué)元件以校正散光?？稍谘劭苾x器10中采用多個(gè)傳感器，以提供定位可移動(dòng)透鏡組件28、XYZ平臺(tái)46、和/或目標(biāo)36的光學(xué)元件的反饋。
參看圖1A，眼科儀器10的實(shí)施例可包括配備有用于控制眼科儀器10的功能并分析波前測(cè)量數(shù)據(jù)的軟件的計(jì)算機(jī)51。計(jì)算機(jī)51與波前組件14和視覺(jué)光學(xué)器件12進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，用于收發(fā)與例如波前圖像、光學(xué)器件、平臺(tái)位置、圖像處理內(nèi)部目標(biāo)和外部目標(biāo)、眼睛位置、波前測(cè)量、照明、圖像監(jiān)測(cè)有關(guān)的數(shù)據(jù)、信號(hào)和信息，以及與控制獲取波前測(cè)量的過(guò)程相關(guān)的其它數(shù)據(jù)。
計(jì)算機(jī)51可以是任何適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理器控制設(shè)備，例如基于奔騰的個(gè)人計(jì)算機(jī)，并且可包括實(shí)現(xiàn)透鏡和平臺(tái)定位馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)控制、目標(biāo)光源40和眼睛光源58的開(kāi)關(guān)和亮度控制、以及遍布眼科儀器10內(nèi)的傳感器的一個(gè)或多個(gè)電器控制電路板和軟件模塊。在一實(shí)施例中，眼科儀器10包括計(jì)算機(jī)51，它包括光學(xué)器件定位模塊53、平臺(tái)定位模塊55、圖像處理模塊57、波前測(cè)量模塊59、眼睛定位模塊61、照明控制模塊63、目標(biāo)模塊65、以及圖像檢測(cè)模塊67。在其它實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)51可具有較少模塊或附加模塊。計(jì)算機(jī)51還可包括一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備，諸如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸板、操縱桿、書(shū)寫(xiě)板、照相機(jī)、攝影機(jī)等。計(jì)算機(jī)51還可包括輸出設(shè)備，諸如視覺(jué)顯示和音頻輸出。在一些實(shí)施例中，視覺(jué)顯示可以是計(jì)算機(jī)顯示器或控制系統(tǒng)500上的顯示器81(圖5)。
此外，計(jì)算機(jī)51可包括可尋址的存儲(chǔ)介質(zhì)或計(jì)算機(jī)可存取介質(zhì)，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、電可擦除只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、硬盤(pán)、軟盤(pán)、激光盤(pán)播放器、數(shù)字視頻設(shè)備、光盤(pán)、錄像帶、錄音磁帶、記錄磁軌、電子網(wǎng)絡(luò)、以及傳送或存儲(chǔ)諸如作為示例的程序和數(shù)據(jù)等的電子內(nèi)容的其它設(shè)備。在一實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)51配備有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，諸如網(wǎng)絡(luò)接口卡、調(diào)制解調(diào)器、或適合連接通信網(wǎng)絡(luò)并向另一設(shè)備提供來(lái)自眼科儀器10的電子信息的其它設(shè)備。此外，計(jì)算機(jī)51可運(yùn)行適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)，諸如Linux、Unix、Microsoft Windows、Apple MacOS、IBM OS/2或其它操作系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)可包括處理所有經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)出消息通信量的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)施例中，盡管操作系統(tǒng)可取決于計(jì)算機(jī)的類型而不同，但操作系統(tǒng)將繼續(xù)提供適當(dāng)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議以建立與網(wǎng)絡(luò)的通信鏈接。
包括在計(jì)算機(jī)51內(nèi)的多個(gè)模塊可包括一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)或模塊。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，每個(gè)模塊都可用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)，并包括執(zhí)行某些任務(wù)的各個(gè)例程、過(guò)程、定義語(yǔ)句和宏。因此，出于方便每個(gè)模塊的描述用來(lái)描述眼科儀器10中計(jì)算機(jī)51的功能。在一軟件實(shí)現(xiàn)中，所有模塊通常都單獨(dú)編譯并鏈接到單獨(dú)的可執(zhí)行程序中。每個(gè)模塊進(jìn)行的進(jìn)程可任意地重新分配給其它模塊之一，組合到單獨(dú)模塊中，或變成在可共享動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中可用。這些模塊可被配置成駐留在可尋址存儲(chǔ)介質(zhì)上，并被配置成在一個(gè)或多個(gè)處理器上執(zhí)行。因而，作為示例，模塊可包括其它子系統(tǒng)、諸如軟件組件、面向?qū)ο蟮能浖M件、類組件和任務(wù)組件的組件、進(jìn)程、函數(shù)、屬性、過(guò)程、子例程、程序代碼段、驅(qū)動(dòng)器、固件、微碼、電路、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表格、陣列和變量。
計(jì)算機(jī)51的各個(gè)組件可通過(guò)諸如，作為示例，進(jìn)程間通信、遠(yuǎn)程進(jìn)程調(diào)用、分布式對(duì)象接口、以及其它各種程序接口的各種機(jī)制彼此通信并與其它組件通信。此外，在組件、模塊、子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)中提供的功能可被組合到更少的組件、模塊、子系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)中，或者被進(jìn)一步分到其它組件、模塊、子系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)中。另外，組件、模塊、子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)可被實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)51上執(zhí)行。
圖5示出眼科儀器10的控制系統(tǒng)500的外殼的一個(gè)實(shí)施例。控制系統(tǒng)500用來(lái)與計(jì)算機(jī)51(圖1A)通信以定位波前傳感器組件14，其中使用控制系統(tǒng)500的定位是通過(guò)類似于視頻游戲的線傳操控操縱桿80。操縱桿80能控制三個(gè)馬達(dá)，從而給出在左眼和右眼之間移動(dòng)波前傳感器14所需的三個(gè)自由度，并使該波前傳感器14與每個(gè)眼睛18對(duì)齊。如圖5所示，眼科儀器10可用患者和操作人員意識(shí)中的人機(jī)工程設(shè)計(jì)，這還可有助于使患者放松。眼科儀器10還可包括可用來(lái)例如顯示瞳孔和/或波前測(cè)量的結(jié)果。在其它實(shí)施例中，波前傳感器14(例如圖2)可使用計(jì)算機(jī)化的微處理器或例如控制器51的電控制系統(tǒng)來(lái)定位。
如圖1A所示，波前傳感器組件14可包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)制設(shè)備42，它還可稱作調(diào)制元件。調(diào)制設(shè)備42可具有根據(jù)穿過(guò)調(diào)制元件42的光線在自成像平面或塔爾波特平面上產(chǎn)生自成像的周期性特征。眼睛18中特別是角膜和透鏡上的像差，在調(diào)制設(shè)備42的自成像中編碼，并由傳感器44(圖1A)記錄。傳感器44可以是與數(shù)碼相機(jī)中所使用的相同的CMOS傳感器。然后所記錄圖像中的像差信息可通過(guò)由計(jì)算機(jī)51執(zhí)行的基于傅立葉變換算法提取。在各個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制設(shè)備42可包括一個(gè)或多個(gè)光柵，或者調(diào)制設(shè)備42可在光線適合穿過(guò)的元件上配置。在一些實(shí)施例中，調(diào)制設(shè)備42可包括細(xì)距兩維重復(fù)x-y圖形。
圖形42的一個(gè)示例在圖6A-6C中示出。圖6A示出根據(jù)一實(shí)施例能放置成與波前光程56垂直并在該光程中的調(diào)制設(shè)備42的示圖。圖6B示出調(diào)制設(shè)備42的側(cè)視圖。調(diào)制設(shè)備42包括調(diào)制從眼睛18發(fā)出并通過(guò)波前光程56傳播到調(diào)制設(shè)備42的光線所產(chǎn)生的波前的周期性特征。圖6C示出圖6A的Detail A的詳細(xì)示圖。在一實(shí)施例中，調(diào)制設(shè)備的尺寸(圖6A的A和B)約為1厘米x1厘米，并表示照相機(jī)圖像區(qū)域、加上每側(cè)約2毫米的緩沖區(qū)區(qū)域的大小。調(diào)制后波前沿波前光程56傳播幾毫米，其中具有周期性特征的元件的圖像是自成像的并由傳感器44檢測(cè)(圖1A)。檢測(cè)自成像或塔爾波特平面上圖像的傳感器44的多個(gè)實(shí)施例在以下申請(qǐng)中揭示2001年12月10日提交的題為“用于波前測(cè)量的系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/014,037、2002年12月9日提交的題為“用于波前測(cè)量的系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/314,906，其內(nèi)容通過(guò)引用全部結(jié)合于此。
波前傳感器組件14可提供極高分辨率的波前信息，例如，在4毫米瞳孔上超過(guò)300×300測(cè)量點(diǎn)。可獲得遠(yuǎn)超普通Zernike模式描述并適合相對(duì)平穩(wěn)的相位誤差的信息。該波前傳感器組件14最好提供足夠分辨率來(lái)測(cè)量瞳孔內(nèi)相對(duì)尖銳的相位誤差，并可處理因先前外科手術(shù)過(guò)程產(chǎn)生的高頻波前誤差。在捕捉并分析波前數(shù)據(jù)之后，波前分析結(jié)果可在接近設(shè)備的屏幕上顯示，例如操縱桿控制系統(tǒng)500的屏幕81(圖5)或計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備上。結(jié)果還可編碼成條形碼格式，或諸如通過(guò)因特網(wǎng)經(jīng)電子裝置傳送到另一個(gè)位置。波前或Zernike數(shù)據(jù)可用條形碼以及比如患者ID、左/右眼的其它信息來(lái)編碼，并可發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室中并用于可包括波前校正元件的透鏡的制造中。
在使用眼科儀器10的測(cè)驗(yàn)中，最好在僅涉及患者初始對(duì)齊的設(shè)置上進(jìn)行一系列短暫曝光。所捕捉的圖像最好預(yù)先篩選作為可能因?yàn)楸热缪劬Φ牟豢深A(yù)期反射所導(dǎo)致的高頻雜波的結(jié)果的偽像，并作處理。在該過(guò)程中，患者僅坐在椅子上幾分鐘，結(jié)果不到一分鐘就可向操作人員顯示。因?yàn)闇y(cè)量快速，所以不需要在眼睛測(cè)驗(yàn)器件對(duì)患者有嚴(yán)格限制?；颊叩氖娣潭韧ㄟ^(guò)將不可見(jiàn)的近紅外激光用作眼睛光源58來(lái)提高。在一實(shí)施例中，近紅外激光可具有約850納米的波長(zhǎng)。由于波前傳感器組件14的光學(xué)測(cè)量的效率，實(shí)際上較低功率的光束就可用來(lái)照亮視網(wǎng)膜。與其它常規(guī)波前儀器相比，功率可低約4-7倍。結(jié)合較低照明功率級(jí)使用紅外線增加了患者的舒適度和安全性。
在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，可采用具有正弦亮度調(diào)制圖形的光學(xué)調(diào)制元件，以便于引入極為準(zhǔn)確地測(cè)量高階像差的能力。正弦亮度調(diào)制產(chǎn)生正弦塔爾波特圖像，例如載波信號(hào)為正弦。該方法導(dǎo)致期望像差信息確實(shí)可通過(guò)傅立葉變換來(lái)提取的屬性，其中基本上沒(méi)有因光學(xué)元件衍射圖和高階像差之間的高階干涉而丟失信息。在通用光學(xué)術(shù)語(yǔ)中，該方法消除任意非正弦亮度圖形中銳邊所導(dǎo)致的“阻尼振蕩”；因而，高階信息不會(huì)“分解”成高階波瓣。原則上，正弦光學(xué)元件允許測(cè)量極度高階的像差信息，這是通過(guò)校正設(shè)備恢復(fù)20/20視力所必需的。
為了實(shí)現(xiàn)該方法，可采用對(duì)純正弦傳輸元件的較好近似。適當(dāng)構(gòu)建的相位調(diào)制元件可用來(lái)產(chǎn)生期望亮度調(diào)制。對(duì)于亮度調(diào)制，較佳的傳輸函數(shù)包括如圖7所示的連續(xù)(灰度)二維正弦函數(shù)。該二維圖形的傳輸τ1(x，y)如以下等式所示τ1(x,y)=12(1+12cos(2πxP)+12cos(2πyP))]]>其中x和y是定義圖形上位置的坐標(biāo)，而P對(duì)應(yīng)于正弦調(diào)制的周期。
用于制造傳輸光柵的現(xiàn)有技術(shù)可具有用于重建灰度傳輸函數(shù)的能力有限，且可實(shí)現(xiàn)的傳輸函數(shù)可受限為在給定離散區(qū)域內(nèi)定的傳輸為0或1的二進(jìn)制圖形。因?yàn)樵撛?，可采用最好最?yōu)地近似理想的連續(xù)正弦函數(shù)的二進(jìn)制傳輸函數(shù)。
根據(jù)一實(shí)施例，較佳的二進(jìn)制近似可通過(guò)取連續(xù)正弦函數(shù)的閾值(上舍入/下舍入為二進(jìn)制0和1)來(lái)獲得，以形成像棋盤(pán)形狀的圖形，諸如圖8所示的旋轉(zhuǎn)棋盤(pán)形狀(即鉆石形狀的格子)。該二維圖形的傳輸τB(x，y)如以下等式所示τB(x,y)=round(12(1+12cos(2πxP)+12cos(2πyP)))]]>進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模，其中連續(xù)和二進(jìn)制的周期性圖形由無(wú)像差的波前調(diào)制，數(shù)字式地傳播到傳感器平面并分析殘余相位誤差。二進(jìn)制周期性圖形的殘余相位誤差基本上與連續(xù)正弦周期性元素相似，且兩個(gè)周期性元素的傅立葉變換的檢查都示出周期性圖形的基頻附近的降低或最小誤差。周期性元素是有利的，因?yàn)榭臻g頻譜在理想周期性圖形的空間基頻附近得到了保留?；l附近的頻譜并不受二進(jìn)制周期性元素的諧波成分破壞。旋轉(zhuǎn)棋盤(pán)圖形是對(duì)連續(xù)正弦元素的可實(shí)現(xiàn)的和準(zhǔn)確的近似，并可使用不昂貴的制造技術(shù)制造。
根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，也可使用其它類型的標(biāo)線、圖形或周期性元素。也可采用可近似或不近似連續(xù)二維正弦圖形的其它制造正弦或非正弦圖形的方法。
圖9A-9D示出可用來(lái)測(cè)試眼科儀器10的“眼睛模型”100。該眼睛模型100包括組件110，它具有可包含比如礦物油的液體或溶液。較佳地，腔室中的該液體或溶液或其它容納物具有明確定義的已知折射率。腔室112具有孔114，例如接觸透鏡的透鏡116可置于孔114之前，封閉該腔室的一端。具有成像面的旋轉(zhuǎn)成像盤(pán)118置于腔室112內(nèi)。成像盤(pán)118可由例如鋁的各種適當(dāng)材料制成。成像盤(pán)可以是扁平形或球形。眼睛模型100的光程從透鏡116延伸到成像盤(pán)118的可旋轉(zhuǎn)表面上，并且光線沿該光程提供給眼睛模型100。可旋轉(zhuǎn)成像盤(pán)118置于可由軸承塊124中的軸承122固定的可旋轉(zhuǎn)軸120上。眼睛模型100還可結(jié)合密封件117，以封閉腔室112圍繞可旋轉(zhuǎn)軸120的那個(gè)部分，并防止液體從腔室112中滲出。可旋轉(zhuǎn)軸120可連接到驅(qū)動(dòng)軸120繞該軸的縱向軸旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)126。軸承塊124中的軸120可安裝到測(cè)微計(jì)平臺(tái)128上，以移動(dòng)軸120并移動(dòng)軸的成像盤(pán)118上的旋轉(zhuǎn)平面，以便于相對(duì)透鏡116定位成像盤(pán)118。
在眼睛模型中，透鏡116對(duì)應(yīng)于角膜。成像盤(pán)118上的可旋轉(zhuǎn)表面對(duì)應(yīng)于視網(wǎng)膜。眼睛模型100將置于與眼科儀器10用來(lái)進(jìn)行對(duì)人眼的測(cè)量時(shí)人眼18所處位置相似的位置。特別地，來(lái)自眼科儀器10的光線通過(guò)透鏡116和孔114被導(dǎo)入眼睛模型100，并從眼睛模型100內(nèi)反射回來(lái)，到眼科診斷儀器10中。更具體地，通過(guò)眼睛模型100的透鏡116傳播的光線最好入射到成像盤(pán)118的可旋轉(zhuǎn)表面上。該光線最好通過(guò)透鏡116反射到腔室112，并到達(dá)光學(xué)波前組件14中的傳感器44(圖1A)。成像盤(pán)118上成像面的旋轉(zhuǎn)去除諸如成像盤(pán)118表面上的劃痕、以及激光斑的特征顯現(xiàn)，否則它們會(huì)在傳感器44(圖1A)上成像并破壞用來(lái)表征波前的計(jì)算。旋轉(zhuǎn)引入模糊并去除這種干擾特征的細(xì)節(jié)。腔室112內(nèi)的液體最好具有已知折射率以幫助計(jì)算眼睛模型100的光學(xué)特征。該液體還可減少反射。測(cè)微計(jì)128可被調(diào)整成將透鏡116和成像盤(pán)118上的成像面分開(kāi)預(yù)期距離地放置。較佳地，測(cè)微計(jì)128將透鏡116和旋轉(zhuǎn)反射表面之間的距離建立成通過(guò)透鏡116傳播的光束基本上聚焦到在成像盤(pán)118上的旋轉(zhuǎn)反射表面形成的點(diǎn)。
眼睛模型100有利地具有可移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的模擬視網(wǎng)膜的后焦距。馬達(dá)126旋轉(zhuǎn)用作散射光束的平均表面的成像盤(pán)118。取決于馬達(dá)速度和照相機(jī)傳感器44的積分時(shí)間，該表面可顯現(xiàn)為基本朗伯(lambertian)源。
在各個(gè)實(shí)施例中，液體腔室112可充滿接近匹配眼睛18的液體。此外，透鏡116可移除并用其它透鏡替換，作附加測(cè)試。眼睛模型的其它實(shí)施例和模擬穿過(guò)眼睛18的光線傳播的方法也是可能的。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一過(guò)程對(duì)用波前測(cè)量系統(tǒng)創(chuàng)建的圖像使用實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)的分析，以識(shí)別圖像中的問(wèn)題、提供XYZ平臺(tái)的位置信息的閉環(huán)反饋以將瞳孔置于圖像幀的中央、設(shè)置Z焦點(diǎn)、并分析所捕捉圖像或圖像集以在取平均值之前確定異常值。圖14的流程圖示出用于監(jiān)視用諸如眼科儀器10的波前測(cè)量系統(tǒng)創(chuàng)建的圖像的方法。這些方法可實(shí)現(xiàn)為并用作用于監(jiān)視圖像的單一方法，或用作一個(gè)或多個(gè)單一方法。在一實(shí)施例中，用于確定哪些圖像應(yīng)該用來(lái)計(jì)算波前的方法在計(jì)算機(jī)51中的圖像監(jiān)視模塊67(圖1A)實(shí)現(xiàn)。
參看圖14，在狀態(tài)1405，進(jìn)程接收?qǐng)D像作為進(jìn)行處理的輸入。例如，圖像可從波前傳感器組件14(圖1A)或另一源中提供給計(jì)算機(jī)51(圖1A)，例如存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如磁帶、CD、DVD、其它光盤(pán)、磁盤(pán)或RAM)上的圖像。在狀態(tài)1410，進(jìn)程執(zhí)行圖像的實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)監(jiān)視，以確定瞳孔在圖像中的位置、瞳孔直徑、以及圖像的質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)監(jiān)視進(jìn)程結(jié)合各種圖像處理技術(shù)來(lái)檢測(cè)因傳感器的不準(zhǔn)確XYZ定位、眼睛移動(dòng)、淚液膜、眨眼、眼睫毛、閃光、以及偽調(diào)視或未受控調(diào)視引起的錯(cuò)誤結(jié)果。
在一實(shí)施例中，在統(tǒng)計(jì)監(jiān)視期間，進(jìn)程使用基于直方圖方法來(lái)分割波前圖像，以從圖像的背景中標(biāo)識(shí)瞳孔。該進(jìn)程存儲(chǔ)識(shí)別圖像屬性的各個(gè)值，例如瞳孔直徑、瞳孔在圖像幀內(nèi)的位置、以及圖像是否包含飽和點(diǎn)、亮點(diǎn)或閃爍(對(duì)波前分析不利的非期望圖像特征)。在狀態(tài)1415，進(jìn)程估計(jì)狀態(tài)1410的結(jié)果，以確定圖像是有效圖像還是無(wú)效圖像。例如，如果圖像包含飽和點(diǎn)、亮回波或閃爍，或者如果圖像以其它方式質(zhì)量較差，則圖像是無(wú)效圖像。如果圖像無(wú)效，則進(jìn)程移到狀態(tài)1420，并從分析中丟棄該圖像。從狀態(tài)1420，進(jìn)程移到狀態(tài)1410并如上所述地繼續(xù)。
進(jìn)程在狀態(tài)1415估計(jì)圖像是否有效之后，進(jìn)程移到狀態(tài)1430并檢查瞳孔的位置和圖像的焦點(diǎn)。在一實(shí)施例中，進(jìn)程通過(guò)對(duì)圖像中的預(yù)定預(yù)期瞳孔位置(通常接近于或位于圖像中央)和所估計(jì)圖像的實(shí)際瞳孔位置(例如在狀態(tài)1410中確定的瞳孔的XY坐標(biāo))作比較來(lái)確定瞳孔位置。如果表示圖像中瞳孔實(shí)際位置和圖像中瞳孔預(yù)期位置的值偏離預(yù)定量，則進(jìn)程移到狀態(tài)1425并命令平臺(tái)46(圖1A)移到新的X和/或Y位置，從而在后續(xù)圖像中，瞳孔會(huì)更接近于或位于圖像“幀”中央。該進(jìn)程在平臺(tái)的新位置上創(chuàng)建新圖像，并如在此所述地處理圖像。如果瞳孔在圖像中的位置較大地偏離圖像中央使瞳孔不能用來(lái)確定波前測(cè)量(例如瞳孔未完全在圖像中)，則在狀態(tài)1425重新定位平臺(tái)，去除圖像，且進(jìn)程移到狀態(tài)1410繼續(xù)監(jiān)視輸入圖像。如果瞳孔在圖像中的位置并未偏離一定量而使圖像不可用，則進(jìn)程可在狀態(tài)1425按需重新定位平臺(tái)，不去除圖像，且進(jìn)程移到狀態(tài)1435。
在一實(shí)施例中，進(jìn)程通過(guò)在圖像監(jiān)視模塊63(圖1A)中實(shí)現(xiàn)的算法來(lái)控制圖像的聚焦。通過(guò)使用各種圖像處理技術(shù)，例如分析圖像中的高頻空間成分，進(jìn)程可通過(guò)檢查第一圖像是否在焦點(diǎn)上來(lái)控制聚焦。如果第一圖像在焦點(diǎn)之外，則進(jìn)程在一個(gè)方向上少量地移動(dòng)波前傳感器平臺(tái)46(圖2)的Z軸，使其移到新的Z位置。第二個(gè)圖像在新的Z位置上產(chǎn)生，且進(jìn)程分析該圖像以確定第二圖像是更清晰還是更不清晰。如果第二圖像更清晰，則平臺(tái)46在與先前相同的方向上移動(dòng)，對(duì)后續(xù)圖像分析清晰度直到圖像的清晰度達(dá)到預(yù)定的清晰度閾值。如果在平臺(tái)移動(dòng)之后第二圖像變得不太清晰或未聚焦，則進(jìn)程改變平臺(tái)的方向，且當(dāng)后續(xù)圖像產(chǎn)生時(shí)平臺(tái)在該新方向上移動(dòng)。平臺(tái)繼續(xù)移動(dòng)直到后續(xù)圖像在焦點(diǎn)上，例如達(dá)到清晰度閾值。或者，可在波前傳感器平臺(tái)46的兩個(gè)Z軸位置上產(chǎn)生兩個(gè)圖像，然后這些圖像可作比較以確定哪個(gè)更清晰。在該比較之后，進(jìn)程在將平臺(tái)46在更清晰圖像的方向上移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生其它圖像，直到進(jìn)程確定圖像已達(dá)焦點(diǎn)或清晰度閾值。如果在初始平臺(tái)移動(dòng)之后圖像變得更遠(yuǎn)離焦點(diǎn)，則平臺(tái)改變方向并繼續(xù)移動(dòng)直到后續(xù)圖像在焦點(diǎn)上。如果圖像離焦點(diǎn)預(yù)定距離使圖像不能用于計(jì)算準(zhǔn)確的波前測(cè)量，則圖像被去除，且進(jìn)程移到狀態(tài)1410并如上所述繼續(xù)。
如果在狀態(tài)1430有效圖像的焦點(diǎn)是可接受的，則進(jìn)程移到狀態(tài)1435，其中瞳孔的一個(gè)或多個(gè)圖像(例如一系列圖像)被存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)緩沖器中，如“圖像堆棧”中。圖像堆棧可以是連續(xù)圖像序列，或者是因?yàn)槔鐢鄶嗬m(xù)續(xù)的無(wú)效圖像而不連續(xù)的眼睛的圖像序列。在狀態(tài)1440，進(jìn)程通過(guò)去除在患者眨眼之后的某時(shí)段期間產(chǎn)生的圖像來(lái)補(bǔ)償患者的眨眼。該補(bǔ)償可改進(jìn)用于波前測(cè)量的圖像的質(zhì)量。檢測(cè)何時(shí)患者眨眼以及確定適當(dāng)?shù)膱D像獲取定時(shí)來(lái)補(bǔ)償眨眼可基于以上進(jìn)程的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)。在狀態(tài)1440，進(jìn)程執(zhí)行眨眼檢測(cè)定時(shí)以在眨眼之后的相同時(shí)間點(diǎn)捕捉圖像。當(dāng)患者眨眼時(shí)，圖像因?yàn)橥撞糠只蛉康乇谎燮ふ谧《|(zhì)量較差，且圖像被例如上述進(jìn)程視為無(wú)效。在眨眼之后太早或太遲攝取的波前圖像還會(huì)是有差錯(cuò)的。錯(cuò)誤波前測(cè)量的原因是眼睛的淚液膜，它通常在眨眼之后會(huì)裂解并干透。如果圖像在眨眼之后的適當(dāng)延遲時(shí)段后攝取，則眼睛有機(jī)會(huì)穩(wěn)定。延遲時(shí)段不應(yīng)太長(zhǎng)，使淚液膜可視干透或裂開(kāi)。在眨眼補(bǔ)償期間，進(jìn)程監(jiān)視眨眼之間的消逝時(shí)間并選擇眼睛已穩(wěn)定但尚未干透之前所產(chǎn)生的圖像。
在一實(shí)施例中，分析一系列波前圖像以識(shí)別示出在眨眼期間至少部分地被眼睫毛遮住的瞳孔的圖像。該分析可以是用來(lái)確定有效圖像所進(jìn)行分析的一部分，或者它可由另一適當(dāng)圖像分析進(jìn)程進(jìn)行。然后進(jìn)一步分析該序列波前圖像以識(shí)別眼睛已經(jīng)完成眨眼之后所產(chǎn)生的另一圖像，從而該后來(lái)產(chǎn)生的圖像示出一未遮蔽瞳孔。在一些實(shí)施例中，所識(shí)別圖像是該系列圖像中在示出至少部分遮蔽瞳孔的圖像之后的示出未遮蔽瞳孔的第一圖像。該示出未遮蔽瞳孔的圖像(例如一有效圖像)和/或在該第一圖像之后產(chǎn)生的有效圖像可被存儲(chǔ)，并用于進(jìn)行后續(xù)處理(例如確定圖像之間的過(guò)多移動(dòng)、圖像的分析后鑒定、平均各圖像并確定波前測(cè)量)。
在一些實(shí)施例中，進(jìn)程基于眨眼之后的預(yù)定時(shí)段確定要存儲(chǔ)哪些圖像用于作進(jìn)一步的處理。例如，過(guò)程在眨眼期間攝取的一系列波前圖像中識(shí)別示出未遮蔽瞳孔的有效圖像之后，計(jì)時(shí)器可啟動(dòng)，并且在眨眼之后的特定時(shí)段上在所標(biāo)識(shí)圖像之后產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)圖像被存儲(chǔ)在緩沖器中。例如，時(shí)段可例如小于0.10秒，或等于或在0.10-0.20，0.20-0.30，0.30-0.40，0.40-0.50，0.50-0.60，0.60-0.70，0.70-0.80，0.80-0.90，0.90-1.00，1.00-1.10，1.10-1.20，1.20-1.30，1.30-1.40，1.40-1.50，1.50-1.60，1.60-1.70，1.70-1.80，1.80-1.90，1.90-2.00，2.00-2.10，2.10-2.20，30，2.30-2.40，2.40-2.50，2.50-2.60，2.60-2.70，2.70-2.80，2.80-2.90，2.90-3.00，3.00-3.10，3.10-3.20，3.20-3.30，3.30-3.40，3.04-3.50，3.50-3.60，3.60-3.70，3.70-3.80，3.80-3.90，3.90-4.00(秒)之間，或大于4.00秒。在一較佳實(shí)施例中，時(shí)間間隔約為1.00秒、當(dāng)該進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，患者可向波前測(cè)量?jī)x內(nèi)看并正常眨眼，消除了在眨眼期間或之后立即捕捉圖像的可能性(會(huì)損壞數(shù)據(jù))。被識(shí)別用來(lái)分析的圖像因此總是來(lái)自眨眼后的相同時(shí)間點(diǎn)。不符合定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的圖像可從分析中去除。在另一實(shí)施例中，進(jìn)程基于在確定示出未遮蔽瞳孔圖像之后產(chǎn)生的圖像數(shù)量確定哪些圖像要存儲(chǔ)作進(jìn)一步處理。
移到狀態(tài)1445，進(jìn)程分析圖像以確定后續(xù)圖像中瞳孔的移動(dòng)是否超過(guò)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。瞳孔可因?yàn)轱w快掃視或另一眼睛移動(dòng)而移動(dòng)。過(guò)大的瞳孔移動(dòng)會(huì)損害波前測(cè)量。在一實(shí)施例中，進(jìn)程通過(guò)分析相關(guān)圖像存儲(chǔ)堆棧的每個(gè)圖像中瞳孔的存儲(chǔ)XY位置來(lái)確定瞳孔的移動(dòng)量，并確定該移動(dòng)是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。如果在狀態(tài)1445中進(jìn)程確定有瞳孔的過(guò)多移動(dòng)，進(jìn)程移到狀態(tài)1450，其中從分析中去除該圖像，并分析相關(guān)圖像堆棧中的下一圖像。在狀態(tài)1445，如果進(jìn)程確定瞳孔的移動(dòng)并未過(guò)多，則圖像可用于進(jìn)一步處理，包括確定眼睛像差的波前測(cè)量，并且進(jìn)程移到狀態(tài)1455。
在狀態(tài)1455，進(jìn)程將進(jìn)一步處理要使用的圖像存儲(chǔ)在緩沖器中作為圖像集或堆棧，且圖像作進(jìn)一步估算以確定它們是否應(yīng)組合以形成“平均”圖像。該進(jìn)程將隨后確定來(lái)自平均圖像的波前測(cè)量。圖像被取平均值以幫助去除圖像雜波，例如攝像機(jī)雜波。在狀態(tài)1455，進(jìn)程進(jìn)行圖像的進(jìn)一步分析，以在狀態(tài)1470中對(duì)它們?nèi)∑骄抵按_定圖像集中的圖像是否為“相像”圖像。例如，過(guò)程可執(zhí)行斑點(diǎn)分析以確定瞳孔是否是圓的，或者在成像瞳孔中是否有大的夾雜物，諸如睫毛或下垂的眼瞼。圖像中諸如白內(nèi)障、漂浮物等的不透明異常可使用圖像處理技術(shù)識(shí)別，并且這些異?？呻S后掩除，從而它們并不影響形成平均圖像。此外，所識(shí)別的異常還可提供給操作人員，以向操作人員和患者警告患者眼睛中出現(xiàn)的某些情形。例如，眼科儀器10可用于白內(nèi)障的早期檢測(cè)，其中白內(nèi)障在顯示給操作人員的圖像中顯現(xiàn)為黑點(diǎn)，和/或白內(nèi)障由圖像處理軟件識(shí)別為需要進(jìn)一步調(diào)查的異常。
在圖像鑒定之后，進(jìn)程移到狀態(tài)1460，其中進(jìn)程確定是否可接受組中的存儲(chǔ)圖像用于取平均值。如果它們是可接受的，則進(jìn)程移到狀態(tài)1470，其中對(duì)圖像取平均值，并且進(jìn)程向波前測(cè)量模塊59(圖1)提供結(jié)果圖像。在一實(shí)施例中，通過(guò)將圖像組中每個(gè)圖像的相似像素(例如對(duì)應(yīng)于同一眼睛位置的像素)的值累加在一起，并除以圖像的數(shù)量，可對(duì)圖像取平均值。如果進(jìn)程在狀態(tài)1460確定不可接受該組圖像取平均值，則進(jìn)程移到狀態(tài)1465，其中圖像堆棧從進(jìn)一步處理中去除，然后該進(jìn)程返回到狀態(tài)1440以處理另一系列的圖像。
在狀態(tài)1475，進(jìn)程將平均處理產(chǎn)生的圖像發(fā)送給波前測(cè)量模塊59。在狀態(tài)1480，波前測(cè)量模塊59使用本領(lǐng)域眾所周知的用于處理塔爾波特圖像處理來(lái)確定波前測(cè)量，例如授權(quán)給Horwitz的題為“System and Method for WavefrontMeasurement”(用于波前測(cè)量的系統(tǒng)和方法)的美國(guó)專利No.6,781,681。
在狀態(tài)1485，進(jìn)程進(jìn)行波前處理圖像序列關(guān)聯(lián)。在此，進(jìn)程對(duì)來(lái)自兩個(gè)或多個(gè)平均圖像(例如來(lái)自兩個(gè)或多個(gè)圖像組)的波前作比較，以確定波前彼此有多相似，并識(shí)別未在先前進(jìn)程中識(shí)別的異常。例如，與偽調(diào)視、淚液膜和凝視角相關(guān)的問(wèn)題可由圖像序列關(guān)聯(lián)確定。在一實(shí)施例中，波前處理圖像序列關(guān)聯(lián)可通過(guò)完全經(jīng)波前處理分析每個(gè)圖像堆棧、并分析波前或Zernike多項(xiàng)式表示來(lái)執(zhí)行。在另一實(shí)施例中，波前處理圖像序列關(guān)聯(lián)可在任何中間階段對(duì)部分處理的圖像系列進(jìn)行，諸如處理圖像的傅立葉空間階段。例如，波前數(shù)據(jù)可快速處理以確定FFT，且FFT可作比較以確定波前的相似性。在關(guān)聯(lián)兩個(gè)或多個(gè)波前之后，在狀態(tài)1490進(jìn)程提供波前數(shù)據(jù)，用來(lái)例如創(chuàng)建透鏡或用于校正波前數(shù)據(jù)所識(shí)別像差的眼睛手術(shù)。
前面的描述詳述了本發(fā)明的某些實(shí)施例。然而，可以理解，不管前面的內(nèi)容在文字上顯現(xiàn)得如何詳細(xì)，本發(fā)明仍然可用許多方法來(lái)實(shí)踐。也如上所述，應(yīng)注意在描述本發(fā)明的特定特征或方面時(shí)使用特定術(shù)語(yǔ)不應(yīng)表示術(shù)語(yǔ)在此重新定義為受限于包括本發(fā)明特性或方面的與該術(shù)語(yǔ)相關(guān)聯(lián)的任何特定特征。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)根據(jù)所附權(quán)利要求及其任何等效方案來(lái)解釋。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)患者眼睛進(jìn)行波前分析的雙目波前測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括光學(xué)系統(tǒng)，用于沿第一光程向第一只眼睛提供圖像、并沿第二光程向第二只眼睛提供圖像；以及傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)可用第一模式配置成用于通過(guò)第一光程的一部分進(jìn)行第一只眼睛的波前測(cè)量，并可用第二模式配置成用于通過(guò)第二光程的一部分進(jìn)行第二只眼睛的波前測(cè)量。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括鏡臺(tái)系統(tǒng)，用于放置所述傳感器系統(tǒng)以用第一模式接收來(lái)自第一只眼睛的光線，并用第二模式接收來(lái)自第二只眼睛的光線。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)是Hartman-Shack波前傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)是光線跟蹤波前傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像包括呈現(xiàn)給第一只眼睛的第一圖像和呈現(xiàn)給第二只眼睛的第二圖像。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括第一內(nèi)部目標(biāo)；第二內(nèi)部目標(biāo)；以及光程轉(zhuǎn)向器，它具有將第一內(nèi)部目標(biāo)置于第一光程、將第二內(nèi)部目標(biāo)置于第二光程的第一模式，以及將第一內(nèi)部目標(biāo)置于第一光程之外、將第二內(nèi)部目標(biāo)置于第二光程之外的第二模式，其中當(dāng)光程轉(zhuǎn)向器置于第一模式時(shí)第一和第二光程延伸到雙目波前系統(tǒng)之外的位置。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二內(nèi)部目標(biāo)是立體影像對(duì)。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一內(nèi)部目標(biāo)和所述第二內(nèi)部目標(biāo)的位置可調(diào)節(jié)成在通過(guò)雙目視覺(jué)光學(xué)系統(tǒng)觀看所述第一內(nèi)部目標(biāo)和所述第二內(nèi)部目標(biāo)時(shí)刺激眼睛調(diào)視。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括一會(huì)聚設(shè)備，它被放置成從第一光學(xué)和第二光程的至少之一向第一和第二只眼睛的至少之一提供圖像，以便于引起眼睛的會(huì)聚調(diào)試狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述會(huì)聚設(shè)備包括至少一個(gè)小角棱鏡。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括可配置成用于控制第一只眼睛中像差的第一組光學(xué)元件；以及可配置成用于控制第二只眼睛中像差的第二組光學(xué)元件。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述像差包括球差。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述像差包括散光。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述像差包括慧差。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有可移動(dòng)鏡面的自適應(yīng)光學(xué)鏡，所述至少一個(gè)自適應(yīng)光學(xué)鏡位于第一和第二光程之一中，且所述至少一個(gè)自適應(yīng)光學(xué)鏡可被配置成通過(guò)調(diào)節(jié)可移動(dòng)鏡面來(lái)校正像差。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)還包括用于照亮內(nèi)部目標(biāo)的目標(biāo)照明系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)照明系統(tǒng)的光照強(qiáng)度可控制為可變的。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)照明系統(tǒng)提供模擬不同照明條件的照明。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述不同照明條件從由日光、鎢光、熒光、月光、和夜間駕駛組成的組中選擇。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與傳感器系統(tǒng)和目標(biāo)照明系統(tǒng)相連的計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)被配置成確定眼睛瞳孔的直徑，并基于瞳孔的直徑控制光源的光照強(qiáng)度。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)包括用于沿源光程向眼睛提供光線的光源；具有遮斷部分的遮斷元件，所述遮斷元件放置成使遮斷部分置于源光程中以遮斷光束的中央部分并產(chǎn)生用于照亮眼睛視網(wǎng)膜的環(huán)狀光束；置于從眼睛反射光束的路徑中的調(diào)制圖形元件；以及傳感器，放置成接收通過(guò)調(diào)制圖形元件的光線的至少一部分以便于檢測(cè)眼睛的波前像差。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源提供具有直徑約為2-3毫米的光束直徑的光線。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，遮斷元件的遮斷部分的直徑約為1.5到2.5毫米。
24.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所發(fā)出的光束為準(zhǔn)直光束。
25.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)包括沿源光程向眼睛提供光線的光源，所述光源相對(duì)眼睛放置成來(lái)自光源的光經(jīng)眼睛視網(wǎng)膜反射在第一方向上行進(jìn)，經(jīng)眼睛角膜反射在第二方向上行進(jìn)，其中第一方向相對(duì)于源光程的角度與第二方向相對(duì)于源光程的角度不同，從而在第二方向上行進(jìn)的光不會(huì)進(jìn)入用于接收傳感器系統(tǒng)中光線的光程；放置成接收在第一方向上反射的光的調(diào)制圖形元件；以及用于檢測(cè)眼睛的波前像差的傳感器，所述傳感器放置成接收通過(guò)調(diào)制圖形元件的光線的至少一部分。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述波前傳感器系統(tǒng)還包括沿源光程放置的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，以便于減小光線在眼睛視網(wǎng)膜上的光點(diǎn)直徑。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，光線在視網(wǎng)膜上的光點(diǎn)直徑小于約1毫米。
28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，光線在視網(wǎng)膜上的光點(diǎn)直徑小于約600微米。
29.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，光線在視網(wǎng)膜上的光點(diǎn)直徑小于約400微米。
30.一種檢測(cè)患者眼睛中像差的方法，包括相對(duì)于患者的眼睛定位雙目光學(xué)系統(tǒng)，以向患者的第一只眼睛提供一圖像、向患者的第二只眼睛提供一圖像；將波前傳感器定位成接收從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；用光源照亮第一只眼睛的視網(wǎng)膜；當(dāng)患者用第一只眼睛觀察圖像時(shí)用檢測(cè)器接收從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；以及用檢測(cè)器檢測(cè)第一只眼睛的波前像差。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括控制雙目光學(xué)系統(tǒng)以影響第一只和第二只眼睛的調(diào)視。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括向患者的第一只眼睛和患者的第二只眼睛提供一個(gè)或多個(gè)像差圖像。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，提供一個(gè)或多個(gè)像差圖像引發(fā)眼睛的調(diào)視狀態(tài)。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，提供一個(gè)或多個(gè)像差圖像包括提供引發(fā)眼睛的距離調(diào)視狀態(tài)的圖像。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，提供一個(gè)或多個(gè)像差圖像包括提供引發(fā)眼睛的閱讀調(diào)視狀態(tài)的圖像。
36.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括將波前傳感器定位成接收從第二只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；用光源照亮第二只眼睛的視網(wǎng)膜；當(dāng)患者用第二只眼睛觀察圖像時(shí)用檢測(cè)器接收從第二只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；以及用檢測(cè)器檢測(cè)第二只眼睛的波前像差。
37.一種識(shí)別患者眼睛中像差的方法，包括將光源定位成沿源光程發(fā)射光束；將置于源光程中的具有遮斷部分的遮斷元件放置成遮斷光束的中央部分并產(chǎn)生照亮眼睛視網(wǎng)膜的環(huán)狀光束；用光源照亮眼睛；用檢測(cè)器接收從視網(wǎng)膜反射的光線；用檢測(cè)器檢測(cè)眼睛的波前像差；以及基于所檢測(cè)波前來(lái)識(shí)別眼睛中的像差。
38.一種通過(guò)使用波前傳感器系統(tǒng)來(lái)測(cè)量患者的至少一只眼睛中的像差的方法，所述方法包括相對(duì)于眼睛放置雙目光學(xué)系統(tǒng)，使第一只眼睛位于雙目光學(xué)系統(tǒng)的第一光程中、并使第二只眼睛位于雙目光學(xué)系統(tǒng)的第二光程中；相對(duì)于第一只眼睛放置光源，使得從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的來(lái)自光源的光在第一方向上行進(jìn)，并使從第一只眼睛的角膜反射的來(lái)自光源的光在第二方向上行進(jìn)，其中第一方向相對(duì)于源光程的角度與第二方向相對(duì)于源光程的角度不同，從而在第二方向上行進(jìn)的光線不會(huì)進(jìn)入用于接收傳感器系統(tǒng)中光線的光程；用光源照亮第一只眼睛的視網(wǎng)膜；接收從視網(wǎng)膜反射的在第一方向上穿過(guò)第一光程的一部分的光線，所述光線包括表示第一只眼睛中像差的波前；以及基于所接收的波前識(shí)別第一只眼睛中的像差。
39.一種定位波前系統(tǒng)中的波前傳感器的方法，所述波前傳感器用來(lái)基于眼睛的瞳孔位置接收來(lái)自患者被照亮的眼睛的光線，所述方法包括用光源照亮眼睛；將波前傳感器系統(tǒng)放置在相對(duì)于眼睛瞳孔的第一位置上，使由眼睛反射的光線沿用于接收光線的波前傳感器的光程傳播；用波前傳感器檢測(cè)由眼睛反射的光線；基于所檢測(cè)光線確定眼睛瞳孔的位置；以及基于所確定的瞳孔位置將波前傳感器系統(tǒng)放置在相對(duì)眼睛瞳孔的第二位置上，其中所述第二位置是用于執(zhí)行眼睛的波前測(cè)量的期望位置。
40.一種波前傳感器系統(tǒng)，包括使兩維正弦圖形放置在要分析光程中的調(diào)制元件；以及傳感器系統(tǒng)，使檢測(cè)器放置成接收通過(guò)調(diào)制元件的光線的至少一部分，所述檢測(cè)器基本上位于相對(duì)于調(diào)制元件的衍射自成像平面中，且其中傳感器系統(tǒng)能基于檢測(cè)器所接收的光線輸出一信號(hào)。
41.一種波前傳感器系統(tǒng)，包括使兩維棋盤(pán)形圖案放置在要分析光程中的調(diào)制元件；以及傳感器系統(tǒng)，使檢測(cè)器放置成接收通過(guò)調(diào)制元件的光線的至少一部分，該檢測(cè)器基本上位于相對(duì)于調(diào)制元件的衍射自成像平面中，且其中傳感器系統(tǒng)能基于檢測(cè)器所接收的光線輸出一信號(hào)。
42.一種在反射或內(nèi)反射對(duì)象系統(tǒng)中確定像差的方法，包括使從對(duì)象系統(tǒng)反射的光線通過(guò)具有兩維正弦圖形的調(diào)制元件，以便在塔爾波特面上產(chǎn)生近場(chǎng)衍射圖；檢測(cè)塔爾波特面上近場(chǎng)衍射圖的信號(hào)；以及使用所述檢測(cè)到的信號(hào)來(lái)輸出對(duì)象系統(tǒng)中像差的測(cè)量。
43.一種在反射或內(nèi)反射對(duì)象系統(tǒng)中確定像差的方法，包括使從對(duì)象系統(tǒng)反射的光線通過(guò)具有兩維棋盤(pán)形圖案的調(diào)制元件，以便在塔爾波特面上產(chǎn)生近場(chǎng)衍射圖；檢測(cè)塔爾波特面上近場(chǎng)衍射圖的信號(hào)；以及使用所述檢測(cè)到的信號(hào)來(lái)輸出對(duì)象系統(tǒng)中像差的測(cè)量。
44.一種模擬光線通過(guò)眼睛的傳播的方法，所述方法包括使光線通過(guò)置于腔室前的透鏡；通過(guò)調(diào)節(jié)透鏡和成像表面之間的距離將光線聚焦在腔室中的成像表面上；旋轉(zhuǎn)所述成像表面；以及將來(lái)自成像表面的光線反射到腔室之外，并通過(guò)透鏡。
45.一種用于測(cè)試波前傳感器系統(tǒng)的眼睛模擬系統(tǒng)，包括具有腔室的外殼，腔室的開(kāi)口允許光線進(jìn)入所述腔室；位于腔室內(nèi)的液體，所述液體具有已知的折射率；透鏡，相對(duì)于所述外殼放置，使進(jìn)入腔室開(kāi)口的光線穿過(guò)所述透鏡；以及可旋轉(zhuǎn)成像表面，在所述腔室內(nèi)放置，使穿過(guò)所述透鏡的光線通過(guò)所述液體傳播并入射到所述可旋轉(zhuǎn)成像表面上。
46.一種用雙目波前測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量瞳距的方法，包括使波前傳感器系統(tǒng)的光程與第一位置上的第一瞳孔對(duì)齊；分析由波前傳感器從第一瞳孔接收的光線以確定第一瞳孔相對(duì)于第一位置的位置信息；使波前傳感器系統(tǒng)的光程與第二位置上的第二瞳孔對(duì)齊；分析由波前傳感器從第二瞳孔接收的光線以確定第二瞳孔相對(duì)于第二位置的位置信息；基于第一和第二位置、并基于第一瞳孔相對(duì)于第一位置的位置信息和第二瞳孔相對(duì)于第二位置的位置信息來(lái)確定瞳距。
47.一種識(shí)別患者眼睛的像差的方法，包括用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源照亮第一目標(biāo)；當(dāng)?shù)谝恢谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源所照亮的第一目標(biāo)時(shí)，對(duì)患者第一只眼睛的瞳孔進(jìn)行第一波前測(cè)量；用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源照亮第一目標(biāo)；當(dāng)?shù)谝恢谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源所照亮的第一目標(biāo)時(shí)，對(duì)患者第一只眼睛的瞳孔進(jìn)行第二波前測(cè)量；以及基于第二只眼睛的瞳孔的第一和第二波前測(cè)量來(lái)確定第一只眼睛的瞳孔對(duì)第二照明條件的響應(yīng)。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，還包括用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源照亮第二目標(biāo)；當(dāng)?shù)诙谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源所照亮的第二目標(biāo)時(shí)，對(duì)患者第二只眼睛的瞳孔進(jìn)行第一波前測(cè)量；用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源照亮第二目標(biāo)；當(dāng)?shù)诙谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源所照亮的第二目標(biāo)時(shí)，對(duì)患者第二只眼睛的瞳孔進(jìn)行第二波前測(cè)量；以及基于第二只眼睛的瞳孔的第一和第二波前測(cè)量來(lái)確定第二只眼睛的瞳孔對(duì)第二照明條件的響應(yīng)。
49.一種用于確定患者眼睛的瞳孔對(duì)特定照明條件的響應(yīng)的波前測(cè)量系統(tǒng)，包括用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源照亮第一目標(biāo)的裝置；當(dāng)?shù)谝恢谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源所照亮的第一目標(biāo)時(shí)，對(duì)患者第一只眼睛的瞳孔進(jìn)行第一波前測(cè)量的裝置；用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源照亮第一目標(biāo)的裝置；當(dāng)?shù)谝恢谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源所照亮的第一目標(biāo)時(shí)，對(duì)患者第一只眼睛的瞳孔進(jìn)行第二波前測(cè)量的裝置；以及基于瞳孔的第一和第二波前測(cè)量來(lái)確定第一只眼睛的瞳孔對(duì)第二照明條件的響應(yīng)的裝置。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，還包括用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源照亮第二目標(biāo)的裝置；當(dāng)?shù)诙谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第一照明條件的光源所照亮的第二目標(biāo)時(shí)，對(duì)患者第二只眼睛的瞳孔進(jìn)行第一波前測(cè)量的裝置；用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源照亮第二目標(biāo)的裝置；當(dāng)?shù)诙谎劬τ^察用被配置成產(chǎn)生第二照明條件的光源所照亮的第二目標(biāo)時(shí)，對(duì)患者第二只眼睛的瞳孔進(jìn)行第二波前測(cè)量的裝置；以及基于瞳孔的第一和第二波前測(cè)量來(lái)確定第二只眼睛的瞳孔對(duì)第二照明條件的響應(yīng)的裝置。
51.一種產(chǎn)生用于校正患者眼睛的光學(xué)像差的信息的方法，包括相對(duì)于具有第一光程和第二光程的雙目視覺(jué)光學(xué)系統(tǒng)定位患者的眼睛，使得第一只眼睛的視線與第一光程對(duì)齊、第二只眼睛的視線與第二光程對(duì)齊；通過(guò)第一光程向第一只眼睛提供一圖像，并通過(guò)第二光程向第二只眼睛提供一圖像；使波前傳感器能接收從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；用光源照亮第一只眼睛的視網(wǎng)膜；在波前傳感器上接收從第一只眼睛的視網(wǎng)膜反射的光線；根據(jù)從第一只眼睛接收的光線測(cè)量第一只眼睛的波前像差；基于測(cè)量到的波前像差識(shí)別第一只眼睛中的至少一個(gè)光學(xué)像差；以及產(chǎn)生與至少一個(gè)光學(xué)像差相關(guān)的信息，以用在校正患者第一只眼睛的至少一個(gè)光學(xué)像差的過(guò)程中。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，該過(guò)程包括產(chǎn)生用于校正所識(shí)別光學(xué)像差的透鏡。
53.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，該過(guò)程包括通過(guò)外科手術(shù)過(guò)程來(lái)改變第一只或第二只眼睛的光學(xué)特征，以校正所識(shí)別的光學(xué)像差。
54.一種估計(jì)患者眼睛的調(diào)視范圍的方法，包括通過(guò)雙目光學(xué)系統(tǒng)向眼睛提供多個(gè)圖像，這些圖像引發(fā)眼睛的多個(gè)調(diào)視狀態(tài)；接收表示在所引發(fā)的調(diào)視狀態(tài)中眼睛的至少一個(gè)特征的波前信號(hào)；以及根據(jù)這些波前信號(hào)，基于眼睛在多個(gè)引發(fā)的調(diào)視狀態(tài)中的至少一個(gè)特征來(lái)確定眼睛的調(diào)視范圍。
55.一種向患者的眼睛提供受控光學(xué)像差圖像的方法，包括通過(guò)雙目光學(xué)系統(tǒng)向第一只和第二只眼睛提供圖像；接收表示第一只和第二只眼睛中至少一個(gè)像差的波前信號(hào)；基于波前信號(hào)識(shí)別第一只眼睛的像差和第二只眼睛的像差；確定對(duì)第一只眼睛的識(shí)別的像差的校正以及對(duì)第二只眼睛的識(shí)別的像差的校正；以及基于所確定校正調(diào)節(jié)雙目光學(xué)系統(tǒng)，使通過(guò)經(jīng)調(diào)節(jié)的雙目光學(xué)系統(tǒng)被提供給眼睛的圖像能對(duì)像差作出光學(xué)補(bǔ)償。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，所述像差包括球差。
57.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，所述像差包括散光。
58.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，所述像差包括慧差。
59.一種用于向患者的眼睛提供受控光學(xué)像差圖像的系統(tǒng)，包括用于通過(guò)雙目光學(xué)系統(tǒng)向第一只和第二只眼睛提供圖像的裝置；用于接收表示第一只和第二只眼睛中的至少一個(gè)像差的波前信號(hào)的裝置；基于波前信號(hào)識(shí)別第一只眼睛的像差和第二只眼睛的像差的裝置；用于確定對(duì)第一只眼睛的識(shí)別的像差的校正以及對(duì)第二只眼睛的識(shí)別的像差的校正的裝置；以及基于所確定校正調(diào)節(jié)雙目光學(xué)系統(tǒng)，使通過(guò)經(jīng)調(diào)節(jié)的雙目光學(xué)系統(tǒng)被提供給眼睛的圖像能對(duì)像差作出光學(xué)補(bǔ)償?shù)难b置。
60.一種識(shí)別患者眼睛中的像差的方法，包括相對(duì)于患者的眼睛定位雙目光學(xué)系統(tǒng)，使第一只眼睛沿雙目光學(xué)系統(tǒng)的第一光程定位，且第二只眼睛沿雙目光學(xué)系統(tǒng)的第二光程定位；通過(guò)第一光程的一部分接收表示第一只眼睛中像差的第一波前；以及基于接收到的第一波前識(shí)別第一只眼睛中的像差。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，還包括將波前傳感器置于第一位置以通過(guò)第一光程的一部分接收來(lái)自第一只眼睛的第一波前；將波前傳感器置于第二位置以通過(guò)第二光程接收來(lái)自第二只眼睛的第二波前；通過(guò)第二光程的一部分接收表示第二只眼睛中像差的第二波前；以及基于接收到的第二波前識(shí)別第二只眼睛中的像差。
62.一種分析一系列波前圖像的方法，包括提供對(duì)象的第一組波前圖像，其中第一組波前圖像中的至少一個(gè)波前圖像示出在第一次眨眼時(shí)至少部分遮蔽的瞳孔；分析所述第一組波前圖像，以識(shí)別示出在第一次眨眼時(shí)至少部分遮蔽的瞳孔的第一波前；分析在所述第一組波前圖像之后產(chǎn)生的第二組波前圖像，以識(shí)別示出未遮蔽瞳孔的第二波前圖像；以及從所述第二組波前圖像中確定在所述第二波前圖像之后產(chǎn)生的至少一個(gè)波前圖像被產(chǎn)生為示出未遮蔽瞳孔，且其中確定至少一個(gè)波前圖像的動(dòng)作是基于選擇相對(duì)眨眼發(fā)生時(shí)的預(yù)定時(shí)段上產(chǎn)生的圖像。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，還包括分析第一組波前圖像中的一個(gè)圖像以確定圖像中瞳孔的第一位置，其中圖像是使用位于相對(duì)于瞳孔的第一位置的波前傳感器產(chǎn)生的；將瞳孔的第一位置和預(yù)定位置作比較；以及如果瞳孔的第一位置與預(yù)定位置相差預(yù)定量，則將波前傳感器移到相對(duì)于瞳孔的第二位置使后續(xù)圖像示出第二位置上的瞳孔，其中瞳孔的第二位置比瞳孔的第一位置更接近于預(yù)定位置。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，還包括存儲(chǔ)在產(chǎn)生第二波前圖像之后產(chǎn)生的多個(gè)波前圖像；組合所存儲(chǔ)的圖像以形成一平均圖像；以及根據(jù)該平均圖像確定波前測(cè)量。
65.如權(quán)利要求64所述的方法，還包括形成一組波前測(cè)量，每個(gè)波前測(cè)量都根據(jù)平均圖像確定；比較該組波前測(cè)量以識(shí)別多個(gè)波前測(cè)量中的異常；以及在該組波前測(cè)量中識(shí)別一個(gè)或多個(gè)波前測(cè)量以基于所識(shí)別的異常校正對(duì)象中的像差。
全文摘要
揭示了用于對(duì)眼睛執(zhí)行測(cè)量的診斷儀器、系統(tǒng)和方法。在儀器的一個(gè)實(shí)施例中，左目鏡放置在左眼的一部分左側(cè)視程中，該左目鏡放置成允許左眼觀察目標(biāo)，右目鏡放置在右眼的一部分右側(cè)視程中，該右目鏡放置成允許右眼觀察目標(biāo)。該儀器還可包括置于平移平臺(tái)上的波前傳感器，該波前傳感器具有到成像傳感器的光程，平移平臺(tái)可移動(dòng)以將波前傳感器的光程定位成在第一狀態(tài)中與左側(cè)視程的一部分對(duì)齊，并在第二狀態(tài)中與右側(cè)視程的一部分對(duì)齊。一個(gè)或多個(gè)光源可任選地提供，用于沿左側(cè)視程和右側(cè)視程的至少一部分傳播光線，照亮左眼和右眼。
文檔編號(hào)G01J9/00GK1889884SQ200480036926
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
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