CN102917634A - 对眼睛成像的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明是安装有狭缝灯、整合有狭缝灯、手持、整合有OCT、或是连接到一分离的下巴安置操纵杆组件的、对眼睛成像的装置，以及通过未扩张或扩张的瞳孔来产生眼睛的后或前段的宽视场和/或放大视图的方法。该装置影像部和焦平面，并且利用一照明系统，该照明系统使用一个或更多的LED、移动光学元件、翻转罩、和/或孔径光阑，让光可被传送至光轴的光学系统或从中心离轴的光学系统从眼睛传回成像路径，以在眼睛影像上的不同位置产生人工假影。利用影像处理来检测人工假影和遮罩并将其从影像中消除。该装置可与一OCT、显微镜结合并且可布置在一手持式壳体中以供手持使用。

Description

对眼睛成像的装置和方法

本申请主张以2010年3月23日申请的美国临时申请第61/316677号为优先权，其全部公开内容在此一并纳入参考。

技术领域与背景技术

对眼睛成像的影像，有关于获得优良品质的影像、获得包括有一宽视角的影像、获得不受中心和其他人工假影限制的影像、获得立体的影像、可获得便于操作者使用的影像、获得可在眼睛的后段或前段的放大和未放大的瞳孔都达成适当的排列、对焦和曝光的影像等等技术是有挑战性的。

本发明通常是关于一种对眼睛成像的系统和方法。本发明提供一种结合创新的光学、机构、和包括利用光学技术结合多种影像处理技术，以获得无人工假影影像的影像处理技术。更具体地说，本发明是一种可被用于不同操作模式和组态包括一手持式、安装在显微镜上、和光学相干断层扫描术(OCT)设备整合、和直接与间接检目镜整合、一安装狭缝灯、包括在多个周边装置的一种整合狭缝灯或连接到一分离的下巴安置操纵杆组合件(眼底照相机)组态的对一眼睛成像的系统和方法。本发明可对病人无光学和其他人工假影地成像并且可达成与当前的眼底照相机及其他眼睛成像设备相比的宽视角。

附图说明

本发明会以实施例的方式来描述，但不以此为局限，所绘的附图中相同的标号表示类似的元件，其中：

图1A是依据本发明的一实施例，显示一与一电脑结合的对一眼睛成像的装置的侧面立体图。

图1B是依据本发明的一实施例，显示一摄影机壳体的侧面立体图。

图1C是依据本发明的一实施例，显示一眼罩的正面上方立体图。

图1D是依据本发明的一实施例，显示一电脑系统的对角侧分解立体图。

图2是依据本发明的一实施例，显示一对一眼睛成像的装置和显微镜结合的侧面立体图。

图3是依据本发明的一实施例，显示一手持式的对一眼睛成像的装置的侧面立体图。

图4A是依据本发明的一实施例，显示一对一眼睛成像的方法的流程图。

图4B是依据本发明的一实施例，显示一眼睛影像提取和人工假影点的正面立体图。

图4C是依据本发明的一实施例，显示位于眼睛影像提取上的一翻转眼罩的正面立体图。

图4D是依据本发明的一实施例，显示一无人工假影合成眼睛影像的正面立体图。

具体实施方式

图示实施例的各个方面将会以本领域的技术人员表达他们工作内容给其他的本领域的技术人员所普遍使用的用语加以描述。然而，对于本领域的技术人员而言，本发明是清楚的，可通过仅有某些方面的描述即可实行。为了解释提出具有特定的数量、材料和配置，以便提供对图示实施例的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言，本发明是清楚的不需特定的细节即可实行。在其他情况下，公知特征会被省略或简化以避免模糊了图示实施例的重点。

各种操作将会以多个不连续的操作来描述，换言之是以最有助于了解本发明的方式来描述。然而，描述的顺序不应该被解释为暗示这些操作必须按照顺序。尤其是，这些操作不需要依呈现的顺序而被执行。

"在一实施例中"的用语会被重复使用。该用语通常不代表同一实施例，然而，它也可能代表同一实施例。"包括"，"具有"和"包含"的用语都是同义字，除非上下文另有含意。

对眼睛产生影像的装置可被用以对眼睛成像和其他医疗应用，包括但不限定于对眼睛前段成像，眼睛前段包括但不限定于角膜、晶状体、前室、泪液膜，以及对眼睛后段成像，眼睛后段包括但不限定于彩色眼底、荧光血管摄影，和ICG血管造影成像，还有无红色，蓝色，红色，近红外线和红外线，自体荧光和功能成像的光谱波长，例如类视色素循环(retinoid cycle)和其它循环中的黄素蛋白的自体荧光、荧光团，姜黄素荧光成像，和其他用于眼睛成像和神经性病变的造影剂。用以对眼睛成像的装置可具有高倍率，或是可提供很宽的视角，并且可以在变焦模式下操作。用以对眼睛成像的装置可以在全光模式(plenoptic mode)下操作，以使各种焦距被组合成一个纵剖面的合成影像，或是被组成一单一影像。

对眼睛产生影像的装置的一实施例，其可在立体视觉模式下使用，立体影像几乎是即时生成。对眼睛产生影像的装置可以包括一眼罩，以建立一病患介面(interface)和黑暗的环境，在无散瞳模式下进行操作。该眼罩可以用来保持人的眼睛睁开。

对眼睛产生影像的装置的另一实施例可以用来作为治疗目标(treatmenttargeting)及/或治疗计划(treatment planning)系统。

对眼睛产生影像的装置是一种低成本、手持式及/或安装整合于狭缝灯、及/或安装有下巴安置操纵杆组合件、及/或安装有显微镜的眼睛成像设备，其适合于观看宽视角及/或观看通过未放大或放大瞳孔的视网膜的放大影像图。

对眼睛产生影像的装置也能够对眼睛的前段成像，对剖面（sections）以及位于剖面之间的焦点平面(focal planes)成像。对眼睛产生影像的装置包括一照明系统、孔径光阑和反射遮罩，照明系统例如是LED、卤素灯、氙气灯，或是其他合适的照明系统。该照明系统包括一个或更多的光源，最好是白光LED或是特定测试用的个别波长的光，或是可调式光源，其可沿着一光轴或是由光学系统或眼睛的中心稍微偏离光轴而传送至该光学系统并且回传成像路径至该视网膜。

对眼睛产生影像的装置提供光线进入眼内，以获得宽视角的视网膜照度，减少眩光和消除主要人工假影和反射。孔径光阑、翻转眼罩(flipping masks)、影像处理、及/或离轴照明消除形成在网膜影像上不必要的反射或是眩光。对眼睛产生影像的装置适用于通过未扩张的瞳孔来看视网膜影像，例如一非药物扩张的瞳孔或是一扩张大小约为1.5mms的瞳孔。并且提供依照未扩张的瞳孔的直径而调整大小的孔径和遮罩。孔径及/或遮罩的调整可以是固定的或者可以由使用者调整。它也可以自动检测瞳孔大小和自动优化孔径和遮罩的大小，以及光源，和遮罩的位置。对眼睛成像的装置可以利用反射遮罩以暂时阻止不必要的反射，同时还留下其他的影像照明的区域。从序列影像取得的无人工假影区块可被合成以形成一合成的无人工假影影像。用以形成一眼睛的一影像或连续影片的装置可利用一种跟踪眼睛和调整不同视域的机构，从而将人工假影移至眼睛里的不同地理座标区域，并随后结合成影像或是影像的片段，以形成一最后的无人工假影的合成影像。

对眼睛成像的装置的另一实施例，利用一个、两个或更多的横向偏移的照明的光源及/或旋转的光学元件，以使照明及/或视角移位，并结合依顺序快速翻转的遮罩。这些光学设计也照明并提供一个比目前的眼底照相机更宽广的视网膜上的视角的影像。并且，当影像被结合时，会造出一个具有更均匀分布的照明，更清晰的焦点和像差校准的最终影像。

对眼睛成像的装置包括一影像处理算法，自动检测影像中的任何人工假影，并执行一影像重建，使用相对应的影像中的有效影像资讯，其中人工假影覆盖来源影像中的视网膜。对眼睛成像的装置在从一个或更多个系列的影像进行了移除相似的人工假影，及/或改变病患固定之后可能会或可能不会利用频闪照明，但会合并多个影像并将影像融合在一起。

光学设计可包括一个或更多的光源并且可增加一个棱镜，如半五棱镜，施密特棱镜，或重新定向照明和成像路径的客制化棱镜以稍微彼此偏移，创建重叠增加视角的照明和影像，并且也可以用来与按照顺序排列的翻转眼罩结合。这些轮流的照明和成像路径可以与光学中心相较的角度进入瞳孔，或是可稍微偏轴但平行该光学系统中心进入瞳孔。这些不同的重叠光源和成像路径的分离的角度可以根据瞳孔尺寸而改变。其可以根据自动检测瞳孔尺寸而自动调整。

对眼睛成像的装置的另一实施例提供倾斜光学元件，以移除或具体地定位出反射和人工假影。对眼睛成像的装置包括一手动对焦及/或自动对焦机构。对眼睛成像的装置具有一自动曝光算法和影像亮度及对比度优化算法，以优化影像品质。对眼睛成像的装置可包括一影像稳定或眼动追踪算法。对眼睛成像的装置具有校准模式，以可见光、近红外光、或红外光使得使用者沿着一外部瞳孔及/或视网膜的红外光或可见光的影像对齐眼睛影像。对眼睛成像的装置可具有一对准算法和机构或自动化控制，沿着一病患的瞳孔的光轴而对准一眼睛的瞳孔。

对眼睛成像的装置具有一空间光调制器，根据感测到的瞳孔的位置和尺寸而将照明光束定位和塑形，并结合一翻转眼罩以除去人工假影。对眼睛成像的装置可以测量和记录瞳孔尺寸。对眼睛成像的装置可为了视野检查的目的而记录瞳孔对光学元件串引入的刺激的反应。对眼睛成像的装置具有暗适应测试模式，其引入了闪光灯以照射视网膜和后续的各种波长的内部刺激以确定视杆及/或视锥细胞的反应，该模式尤其是适用于跟踪年龄相关性黄斑变性或AMD和其他疾病状态。对眼睛成像的装置具有一结合了光学相干断层扫描与其他成像方式以进行操作的模式。对眼睛成像的装置可以采用红外线或近红外线滤光器，或在校准模式时翻转光源，使其他光谱的波长通过并提取后续的影像。

对眼睛成像的装置的一实施例使用一个防抖光、眼动追踪，及/或其他的影像稳定的软件算法来自动对齐该装置，以建立患者的一眼睛的一眼睛影像并且简化了影像对准，平均其他影像处理和观看功能。

对眼睛成像的装置的另一实施例，通过一个振荡透镜或其他内部光学或用以产生一个相邻于振荡透镜产生的人工假影的影像的遮蔽元件，以达成偏移光学人工假影。即时人工假影重新映射可应用到该组影像，以消除人工假影。对眼睛成像的装置的实施例，因为振荡和转移提供建立即时的立体影像组。振荡可以设定为各种频率以达成所需的结果。振荡也可以和眼动追踪以及改变病患固定结合，以建立视网膜的宽视角，其是由后段处理或近即时的多个影像、影片，或部分的影像所产生的。

对眼睛成像的装置的另一实施例是以步进对焦(stepped focus)和引入用以达成焦点转移的额外的光学元件，以建立一个通过眼睛的多平面的全面影像。

对眼睛成像的装置的另一实施例利用所有前面叙述的方式而导入一治疗计划及/或定位系统。

人工假影遮罩的快速连续翻转和后续的影像重建可以搭配除了所述的点光源照明以外的各种照明策略及运用。该遮罩可通过利用一个机构翻转元件、一个光阀阑的光电窗口机构，或一个同步于来自一个或更多光源的影像提取能力的旋转遮罩而被实施。人工假影的下方的区域可被暂时暴露和提取，并随后与先前获得建立的无人工假影的影像的其他区域相结合。该遮罩也可作为一个固定病患及/或让眼睛对准的装置或机构。

对眼睛成像的装置可包括一无线SD卡或其他嵌入式无线设备，以自动发送影像到一个电脑主机或其他存储设备或软件。对眼睛成像的装置可允许使用者拍摄病患名字的影像、应用光学字符识别技术、检测病患的名字、姓氏和图表程序码，记录影像的日期和时间并自动存储信息到数据库，并且以无线的方式发送信息到主机。其可以通过对眼睛成像的装置内的嵌入式处理器而执行。

对眼睛成像的装置也可以利用可被固定于对眼睛成像的装置的活动式眼罩，或是被用作为连接到对眼睛成像的装置的一端的可弃式活动式眼罩，以供每个病患使用。该眼罩可以由例如橡胶、塑胶或任何类型的合适的弹性材料缓冲板所制成，以轻柔地围绕住患者的眼睛以建立一个黑暗的环境，并且可用来保持病人的眼睑张开。该眼罩可包括一个角弹簧内部机构(或海绵状的可压缩的材料)以使病人的眼睑保持张开。缓冲板是弹性的以允许在患者的眼睛周围作可调整和适当的定位。

对眼睛成像的装置的一实施例具有大约位于眼罩的垂直轴线上的眼罩的一坚固橡胶或塑胶区块，以用来在成像期间使病人的上眼睑保持张开。眼罩的其余部分位于病患的眼睛上方以创造一个黑暗的环境。这种操作模式创造了一个让病患的瞳孔自然扩张的黑暗环境。另一实施例的眼罩只有最上层部位是用于在成像期间保持上眼睑张开。

对眼睛成像的装置还可以包括一个红外光或近红外光的LED灯或其他光源照明系统，与一检测器耦合，如电荷耦合器件（CCD）影像传感器，互补金属氧化物半导体或CMOS，或对一特定的波长的光有感应的其他合适类型的检测器。该探测器是被用于对准，但也可以关闭以使病患被可见光、绿色光、蓝色光或用以成像的包括荧光素血管造影、ICG血管造影、眼底自身荧光、超和多光谱成像、姜黄素荧光成像的波长的无红色光或其他和各种造影剂一起使用的其他自体荧光或功能成像的波长给照射。

对眼睛成像的装置可以包括除了创造一个多焦点全光的影像或其他影像或由多个焦平面的影像所创造的影片以外的所有先前描述的实施例。该影像是由一被分成两个或更多个焦平面的CCD或CMOS像素阵列的顶部具有微透镜的照相机系统所形成。该影像将被校准并重建成一多焦点全光影像。另外，通过使用手动或寻找最佳中心焦点并且获取更多的同类的围绕中心焦点的轻微调整焦点的影像的自动对焦机构可创造一个全光多焦点影像。这些影像可以被组合成一个单一的全光影像或是被组合成一个允许使用者滚动多个焦平面的交互式影片的影像。该组合影像的算法会自动对齐影像的校准平移、旋转、曲率，和放大倍率的影像之间的差异。该软件在每个影像平面对应的元件处将检测到高频率的信息。例如，ICG高明调脉络膜细节可以与荧光影像高明调视网膜细节组合。全光算法可以用于任何视网膜影像的组合。全光算法也可以应用于来自于眼睛的眼前段的多个焦平面的影像。这些模式也可以结合包含了多个影像平面和剖面的视网膜影像截面的OCT数据。

一实施例将可用于从整个眼的前部到后部的连续拍摄的影像或影片并可应用于全光算法以形成一个单一的全光影像或影片循环观看功能。

对眼睛成像的装置的另一实施例允许同时或快速连续提取的多种成像模式并重组成合成影像以作为单一画面或平均影像。

对眼睛成像的装置的另一实施例可用来与一自动定位和校准像差的波前传感器组合。该用以对一眼睛成像的装置可以用来和一个可变形的反射镜以及低和高阶像差校准的波前传感器组合。该用以对一眼睛成像的装置和它的所有实施例可包括组件、光源可用于所有视网膜类型的视网膜影像其中包括但不限于彩色眼底成像、无红色的、ICG血管造影、眼底荧光血管造影、红外光或近红外光成像、各种形式的在不同波长的眼底自身荧光、超和多光谱成像、姜黄素荧光成像，和各种功能成像的造影剂的滤光器。

对眼睛成像的装置的另一实施例将利用狭缝灯的摄像部的元件以转动到狭缝灯的狭缝灯接物镜的前面。

对一眼睛成像的装置的另一实施例将运用该利用了现有的视网膜和眼睛前段影像的狭缝灯照明系统的狭缝灯的改造。

对眼睛成像的装置的另一实施例可以是手持式的、和一直接或间接检目镜整合的，或是具有该用以对一眼睛成像的装置的显微镜。

对眼睛成像的装置的另一实施例将该用以对一眼睛成像的装置以及光学相干断层扫描或OCT测试方式结合。

对眼睛成像的装置的另一实施例利用一即时且同时提取和移动影像、即时的影像串流会依照人工假影和最佳焦点而被分析，并且从影像串流中所拍摄的“好”的部分的影像会被用作进行重构影像的模式。

对眼睛成像的装置的另一实施例允许使用者编程一内部固定目标，以供病患遵循并且在影像被提取时将其连接在一起。这也可以被应用于移除人工假影。多个影像可被存储为一个影片文件、多个单一画面或是一个相连在一起的单一画面。内部固定可以是一个包含着一个LED阵列以供使用者编程一特定位置的翻转的“棒子”的多种形式。内部翻转的LED棒会在影像拍摄过程中自动翻转。

对眼睛成像的装置的另一实施例通过LCD光和一个光束切割机或其它合适的微视野测试而引入刺激。

对一眼睛成像的装置的另一实施例利用用于不同视角和眼前段成像的可互换物镜。

对一眼睛成像的装置的另一实施例包括透镜、光阑和一个眼睛晶状体的优化回复照明成像的遮蔽装置。

对一眼睛成像的装置的另一实施例应用一黑暗校准算法藉此一CCD或CMOS的影像会在黑暗的环境内被提取并被处理、存储和从拍摄的影像中删除以降低噪声并提高影像的整体品质。

对一眼睛成像的装置的另一实施例允许利用一切换正常对焦或全光的模式以提取多重焦平面的影像。

对一眼睛成像的装置的另一实施例利用一用以即时立体观看的立体光学系统。这是以包括光移、叠加CCD镜头或叠加微透镜的各种不同的方式来实现并且可以从影像扫描、动作及/或焦点相机、多台摄像机或多晶片相机而衍生出。

对一眼睛成像的装置的另一实施例可具有双立体相机（或在一个单一的相机中有双晶片/光学元件）。其可通过分光器或传统的狭缝灯分光器的接目镜而被安装于一狭缝灯。

对一眼睛成像的装置的另一实施例关系到一个替代LED光的快速交替闪控其将会取代与影像输入同步的快速节奏旋转的光学遮罩。这将会造成无人工假影重建的多重影像。

对一眼睛成像的装置的另一实施例利用一可与前述的功能结合的旋转光源。其可通过该用以对一眼睛成像的装置中的包括快速旋转的同步光学元件如楔形棱镜的许多光学元件所达成。该人工假影将被映射到其他影像以移除该人工假影。该映射可通过影像处理或是校准和实时的存储器映射而达成。映射也可作为一种增加影像的观看视野的方法并且可被放在一起成为一个单一的全景影像。

对一眼睛成像的装置的另一实施例使用任何或所有上述的元件并从影像串流中一起产生一即时全景。即时全景也可以通过一随机或自动化预编程以改变病患固定而获得。即时全景也可以通过一个可编程的摆动及/或倾斜的装置以改变位置和影像观看而达成。

图1A是依据本发明的一实施例，显示对眼睛100产生影像的装置的分解立体图。对眼睛100产生影像的装置包括一影像摄影机110、摄影机光学元件112、一摄影机壳体120安装于一狭缝灯下巴安置和操纵杆组合件(slitlamp chinrest and joystick assembly)130以及照明光源光学元件140。该影像摄影机110是数字摄影机，但也可以是任何适合用于对眼睛100产生影像的摄影机。该狭缝灯下巴安置和操纵杆组合件130包括一头部支架142、一移动式底座144、一操纵杆146，和一壳体支架148。该头部支架142以已知、固定的位置支撑病患的下巴和前额。该头部支架142可以仰角调整(elevationadjustment)，以提供病患的头部一舒适的安置区域。操纵杆146可被用来做大量和微量两种的调整，使摄影机壳体120的位置相对于该头部支架142做调整。对眼睛100产生影像的装置被合并到一电脑系统150来使用，其将会在图1D作更详细的细节解说。该电脑系统150可以是任何适合用来合并对眼睛100产生影像的装置的电脑系统150。

个人用电脑150形成一个中心，是对眼睛100成像的装置、处理数据以及控制其他对眼睛100成像的装置的组件的操作的中心。影像摄影机110连接到个人电脑150。可以是个人电脑屏幕的一观察影像屏幕、狭缝灯下巴安置和操纵杆组合件130、照明光源光学元件140及摄影机光学元件112是与摄影机壳体120相关联。

个人电脑150最好是一使用标准作业系统并具有标准卡插槽以连接外部设备例如存储卡、具有影像板、具有打印机和一监视器的相对小型的电脑、嵌入式电脑，或相对较高的处理能力的平板电脑。个人电脑150将执行稍后详细描述的客制化软件。个人电脑的监视器或屏幕将具有非常高的解析度的彩色图形能力，以适当地用于显示所欲分析的影像。

数字板(digitizing board)接收来自影像摄影机110的数字文件或影片，其功用为”画面提取(frame grabber)”或显示。也就是说，当被来自于个人电脑150的一个信号启动时，数字板会从影像摄影机110收集影像及/或数字数据和影像，并在那一瞬间存储成数字数据。所产生的数字数据会被存储于存储器并可供个人电脑150分析。

图1B是依据本发明的一实施例，显示下巴安置和操纵杆组合件130的摄影机壳体120的一侧立体图。包含有影像摄影机110照明光源及光学元件140的摄影机壳体120是靠近于具有一角膜C和一视网膜R的病患眼球EB的截面。壳体120可以是圆柱形或任何其他合适的形状。壳体120没有向前凸出的部分，以防止在操作壳体120相对于对病患眼睛的移动过程中，让对眼睛100成像的装置的任何部分直接意外地接触到病患的角膜C或是脸部器官。这是其优点，因为不用接触到病患的角膜C即可完成检查和影像提取。外部的壳体120和光学元件已被设计为与角膜C保持一定距离，以在进行任何检测时增加病患的舒适感。一弹性介面(flexible interface)例如橡胶罩(rubbercup)180可被提供在壳体120和病患眼球EB之间的介面。

包含有照明光源光学元件140、摄影机光学元件112和影像摄影机110的摄影机壳体120提供了高度的可存取性(accessibility)。通过将对眼睛100成像的装置的所有元件放置在摄影机壳体120内，提供了经济实惠的设计。另外，相较于观察和影像提取的眼底照相机，对眼睛100成像的装置的相对小型设计提供了较短且更有效的光学路径。光学元件112、140的小型和简洁的设计，降低了生产成本并提供操作者更便利的使用性。相较于眼底照相机，对眼睛100成像的装置可通过更小的瞳孔达成影像的成像。

影像摄影机110是相对小型，并采用了彩色或单色CCD、CMOS或多/高光谱影像的传感器。病人的聚焦也可以通过数字摄影机的内部光学元件的聚焦来实现。位于摄影机100内部的透镜可以通过观看显示在观察影像监视器上的影像而自动或手动地聚焦。或者，可利用一电子自动聚焦控制系统自动地调整照相机100内的透镜的焦点。该影像摄影机110也可包含一个单色或彩色的CCD或CMOS传感器(图未示)。

与影像摄影机110相连的观测光学元件112包括透镜170、观测孔径172和滤光器174。观测孔径172和滤光器174将视网膜R反射的光传送至透镜170和影像摄影机110。滤光器174是一红外线强化滤光器(或用于其他成像过程的滤光器)，其改善影像摄影机110所看到的影像的对比度(contrast)。

对眼睛100成像的装置可利用靛蓝色造影(indo-cyanine greenangiography)、彩色眼底照相、自体荧光或荧光素血管造影、姜黄素荧光成像技术，或其他的滤光器套件。根据所执行的功能安装滤光器，以便选择性地由影像摄影机110的观看轴(view axis)转入或转出这些滤光器。这样的旋转可以是手动完成或是受电脑服务器控制。

本发明的投射光学元件140投射光到视网膜R上，相对于影像摄影机110的透镜170的中央轴线176以一角度偏离轴。投射光学元件140包括一灯(lamp)141、一灯透镜组143、一镜子145和一投射孔径172。一控制件1001是用以调整灯141的强度和位置，其可通过手动控制或由电脑系统150控制。该控制件也被用来依照顺序地控制多个灯141、移动光学元件(shifting opticalelements)、和翻转眼罩147、LED翻转内固定指示器（pointer）1004和影像提取触发器。

从灯141发出的光穿通过孔径149和一连串的灯透镜组143，其通常是具有两个透镜的透镜组。灯透镜组143的透镜聚集灯141所发出的光。较佳者，灯透镜组143可包括多个透镜或一个单一的非球面透镜。接着光线会被镜子145给反射，镜子145被放置在相对于影像摄影机110和投射光学元件112的临界俯仰角上。光线由镜子145来到集中光线的翻转眼罩147。光线接着穿通过数个小型瞳孔遮罩(small pupil masks)1002。光线接着穿过物镜(objective lens)1003。光线接着穿通过角膜C并投射到视网膜R。

所有用到的遮罩和孔径，例如翻转眼罩147和孔径149和1002，都有适当大小的孔洞。虽然灯141是被叙述为一普通的LED灯，但应注意的是，灯141可以是任何放射能的来源。在一较佳实施例中，灯141是一红外光源，且滤光器174的规格是根据灯141的波长而调整以供光波通过。红外线照射可能是特别适合用在影像提取之前，还没有产生瞳孔缺乏扩张的问题，就先进行校准。使用红外线照明可以使影像在一个比较黑暗的房间内被提取，因此眼睛的成像是自然地瞳孔扩张。另外还设有一个机构，用来在各条件下，依照顺序与影像提取同步地开启和关闭光源，该机构是电脑系统150，其将会在图1C里叙述。

在另一较佳实施例中，于成像时解决了瞳孔缺乏扩张的问题，灯141可在影像提取过程中，以全彩、无红色的、NIR或其他优选波长(根据成像过程所需要)频闪(strobed)，而不是保持持续地发亮，藉此节省在影像提取之前缩小瞳孔所需的灯141的能源。因为投射光学元件140的独特设计和影像处理的性能和分析软件的利用，以最小的瞳孔扩张，可收集各影像中有用的影像数据。特别是，被成像的眼睛的瞳孔可能具有低于2mms的直径。投射光学元件140投射光到由影像摄影机110的观察路径偏轴的视网膜R。另一较佳实施例，在接物镜1003旁边放置了一调整遮罩1002，当瞳孔缩小时，调整病患的瞳孔以优化影像。

图1C是依据本发明的一实施例，显示一眼罩180的正面上方立体图。眼罩180从周边182由约为0°位置184和180°度位置186的位置在周边182上，以大约为10%的增幅向外扩张。更多关于眼罩180的细节会在图3及其描述中被叙述。

图1D是依据本发明的一实施例，显示电脑系统150的对角侧分解立体图。此电脑系统150包括像是CPU 151的处理器被总线连接至随机存取存储器或RAM 152、一存储设备153、一键盘154、一显示器155或一滑鼠156。此外，设有一软件157以输入数据执行(embodying)对眼睛100成像的装置。电脑系统150的一例子可以是由微软Windows、或Linux、麦金塔等作业系统所操作的Dell个人电脑。本发明也可用于笔记型电脑、手机、PDA、苹果电脑、平板电脑，或其他电脑设备。电脑系统150可被用来结合一无线数据机158或网卡159。

本发明的各种方法实施例将会由电脑执行程序指令的序列(sequence)而被实施，实现该方法的步骤，其假设所有处理的所需数据都可存取在电脑中。程序指令的序列可嵌入式的写在电脑程序产品，其包含存储程序指令的媒体。对本领域技术人员而言，可以清楚地理解本发明的硬件、软件，或是一硬件和软件的结合。任何类型的电脑/服务器系统或其他适用于执行本文所述的方法的装置都是适合的。一个典型的硬件和软件的结合可以是一般用途具有一电脑程序的电脑系统，当载入和执行时，实施该方法及如同本文所述的方法的变化。

图2是依据本发明的一实施例，显示对眼睛200成像的装置和显微镜260结合的侧面立体图。除了显微镜260和电脑系统150之外，图2的侧面立体图与图1A的对眼睛100成像的装置的所有元件都相同。对眼睛200成像的装置包括影像摄影机210、影像摄影机光学元件212、安装于一病患校准组合件230和照明光源光学元件240的摄影机壳体220。显微镜组合230包括一支架242、一移动式底座244和壳体支架248。相对于头部支架242，摄影机壳体220的位置可以利用操纵杆246而作大量和微量的调整。显微镜260可以是任何适合被用来结合对眼睛200成像的装置的显微镜。

图3是依据本发明的一实施例，显示手持式的对眼睛300成像的装置的侧面立体图。手持式的对眼睛300成像的装置包括所有与图1B的对眼睛100成像的装置相同的元件，并且可被用来与一显微镜260(图2)或一电脑系统150(图1A)结合。该手持式的对眼睛300成像的装置利用一手持式壳体310取代如图1A和图1B所绘的摄影机壳体120，但援用所有相同的光学和电子元件，这些元件位于手持式壳体310内部。

该手持式的对眼睛300成像的装置也可利用一活动式眼罩320，活动式眼罩320可固定于手持式对眼睛300成像的装置，或是被用作为供每个病患使用的可弃式活动式眼罩，其连接到对眼睛成像的装置的一端312。活动式眼罩320可以由例如橡胶、塑胶、或任何类型的合适的材料的弹性材料缓冲板322所制成，轻柔地围绕患者的眼睛，以建立一个黑暗环境并且可用来保持病人的眼睑张开。活动式眼罩320可以具有一个角弹簧内部机构(angularspring internal mechanism)330，以保持病人的眼睑张开。缓冲板322是弹性的，用以在患者的眼睛周围作可调整和适当的定位。

图4A是依据本发明的一实施例，显示对眼睛400产生影像的方法的流程图。整个方法400是依据本发明的不同实施例，显示该架构、功能和可能实现的系统、方法和电脑程序产品的操作。基于此，该方法中的每个步骤可表示一模块、区段或部分程序码，其包括一个或更多用于执行特定逻辑功能的可执行指令。需注意的是，在一些替代的执行步骤中，该步骤中所说明的功能可能是以乱序出现。例如，连续的两个步骤可以是，在实质上被同时执行，或该步骤有时可以以相反的顺序执行，其是根据其所涉及的功能而决定。还需注意的是，整个方法的每个步骤，以及整个方法的某些步骤的结合，可由特殊用途以硬件为基础的系统实行，其执行特定的功能或行为，或特殊用途的硬件和电脑指令的结合。

整个方法可被内嵌(embody)为一个系统、方法或电脑程序产品。从而，整体方法可采用一硬件实施例、一软件实施例，或一结合软件和硬件实施例的形式。另外，该整体方法可以是电脑程序产品的形式，被内嵌在任何有形媒介，其具有电脑可用的程序码内嵌在媒介的表现(expression)。

任何一个或更多的电脑可用媒介或电脑可读媒介的结合是可被利用的。电脑可读媒介的具体例子包括一硬盘、一随机存取存储器(RAM)、一只读存储器(ROM)、一可擦除可编程只读存储器(EPROM)、或快闪存储器或一携带式只读存储光盘(CD-ROM)。在本文件的上下文中，电脑可用媒介或电脑可读媒介可以是任何可被利用或是连接于该指令执行系统或装置的介面。用以实行操作整个方法的电脑程序码可用任何一个或更多的程序语言组合而编写。该程序码可以完整地执行于使用者的电脑上，部分地执行于使用者的电脑上，作为一独立的软件，部分地执行于使用者的电脑上且部分地执行于一远端电脑或完整地执行于远端电脑或服务器。

依据本发明的一实施例，参照一电脑程序，整体方法被描述如上。应可了解的是，每一步骤和每个所示步骤的结合，都可以被电脑程序指令执行。这些电脑程序指令可以被提供给一个一般用途电脑、特殊用途的电脑，或是其他可编程数据处理装置产生机器的处理器，使得该指令通过该电脑的处理器或其他可编程的数据处理装置而执行、创造出用以执行该方法中特定功能的模块。

这些电脑程序指令也可被存储在一电脑可读取媒介，其可以特定方式使一电脑或其他可程序化的数据处理装置执行功能，使得被存储在电脑可读取媒介的指令产生制作物(article of manufacture)，包括指令机构(instructionsmeans)执行在特定步骤中的功能。

这些电脑程序指令也可以被载入一电脑或其他可程序化的数据处理装置，以产生一系列的操作步骤，这些步骤是要被执行在该电脑或其他可程序化的数据处理装置上，以产生一电脑执行程序，使得指令提供执行特定功能的程序，这些指令是在该电脑或其他可程序化的数据处理装置上执行。

在第一个步骤410，病患的数据项目(demographics)被输入。病患把他的或她的头放在狭缝灯下巴安置操纵杆组合件，病患的头实质保持不动。操作员用下巴安置操纵杆组合件上的调整器调整壳体的位置，并且尤其使用该操纵杆，以使该投射光学元件和该影像摄影机被瞄准，通过一个或其他病患眼睛的角膜。影像提取开始420，操作员触发或由电脑基于算法自动触发，该眼算法是较佳影像校正由操作员按下操纵杆、蓝牙键盘、平板电脑上的一按钮或是触动一脚踏板以传讯给装置以记录影像摄影机的影像。然后执行自动对焦程序和自动曝光程序430、440，以获得病患的视网膜的清晰影像。接着启动照明450，然后启动光学移位460，或是驱动(视组态而定)翻转眼罩147(从图1B)。

图4B是依据本发明的一实施例，显示眼睛影像提取472和人工假影点(artifact dots)480的正面立体图。接下来，结束影像提取470且人工假影已被识别480。

图4C是依据本发明的一实施例，显示翻转眼罩485位于眼睛影像提取490上的正面立体图。在识别人工假影后，翻转眼罩147另外被暴露的各个影像的重点部分也被识别出490，且影像区(sections)被结合成无人工假影合成影像495。图4D是依据本发明的一实施例，显示无人工假影合成眼睛影像495的正面立体图。无人工假影合成影像495已叙述于前面的图4C。

为了回应操作员的确认（或通过控制器）影像应被记录，个人电脑会让摄影机的影像存储成数字数据代表被提取的影像。整个方法400也可被用以结合一显微镜。该方法可以通过摆动或倾斜机构或病患固定(fixation)，该方法可与扫描装置一起加以利用。

本发明已被讨论于上述相关实施例，本领域的技术人员将可理解本发明并不局限于实施例的描述。在所附的权利要求的精神和范围之内本发明将可以被实施修改和变更。因此，本发明的描述应被视为说明性的而不是限制性。

Claims (23)

1.一种产生眼睛的后或前段的影像的装置，其包括：

一光源；

一光学系统，具有含光学元件的一中心，光学元件能够被转移，从一光轴上的该光源或稍微从该光学系统的该中心偏离该光轴处传送光线，并从该后段和前段回传一成像路径；

一开关机构，用以依序开启和关闭该光源，并和各条件下的影像提取同步；

一插入机构，用以插入一翻转眼罩，在一影像的小范围内暂时阻止不必要的反射同时让该影像的大部分区域被照亮着；

一检测机构，用以检测一影像(没有翻转眼罩)中的该人工假影，并在第二影像检测该翻转人工假影眼罩，并结合影像以创造一无人工假影的合成影像；

一倾斜或摆动机构，用以倾斜或摆动光学头，改变病患固定，在不同位置于各个影像、平均影像或影片串流，产生具有人工假影的视图，以及

多个移动光学元件、遮罩和光源，其中有两个或更多影像被建立，其具有镜面反射和其他反射人工假影是位于两个或更多各个依序获取眼睛段的影像的解剖不同区域，位于该影像的该人工假影被影像处理检测到，该影像和一个或更多影像结合以建立一合成影像、一立体影像、一全景影像来自多个影像或影片串流、或产生一影片串流平移无人工假影的该视网膜，其中从一个或更多的其他影像或影片串流结合相对清楚的聚焦影像区段，以建立该合成影像或影片。

2.如权利要求1所述的装置，其中该光源是暂时横向移动，以产生不同位置的人工假影。

3.如权利要求2所述的装置，其中该光源是和影像提取同步横向移动和旋转，以产生不同位置的人工假影。

4.如权利要求3所述的装置，其中该光源包括至少二个或更多依次触发的光源，以产生不同位置的人工假影。

5.如权利要求1所述的装置，其中该备用照明和成像路径以一角度进入该瞳孔，在不同的位置创造人工假影，该角度是通过光学元件移动以相较于该光学中心轴偏移的角度。

6.如权利要求5所述的装置，其中该光源的位置和该成像路径是根据瞳孔的尺寸而可变换尺寸、位置和形状，并且可以手动地或自动地动态地调整以根据该瞳孔的尺寸和所需的视野而结合孔径和遮罩。

7.如权利要求6所述的装置，其中一空间光调制器是根据所感测到该瞳孔的位置和尺寸，用以定位和塑形该光源。

8.如权利要求6所述的装置，其中提供一红外线滤光器或一近红外线滤光器或光源，以进行无散瞳操作，以校准和翻转使其他光谱的波长通过，并在可见光或特定定义波长下进行后续的影像提取。

9.如权利要求6所述的装置，其中一活动式眼罩是由弹性材料制成的，其具有可压缩的突起部在6点钟到12点钟的位置，其位于围绕该眼睛以建立一个黑暗的环境，用来在该眼睛成像过程中保持一人的眼睑张开。

10.如权利要求6所述的装置，其中该聚焦是可变的和步进的，在该眼睛的多重聚焦平面提取影像，并重新组合成一个单一影像、一全光影像，一立体影像或一影片。

11.如权利要求6所述的装置，其中该聚焦通过一系列不同焦距的微透镜而改变并位于一影像传感器，而且该影像随后会在多个焦距被提取。

12.如权利要求11所述的装置，其中该装置连接或结合一现有的狭缝灯、一显微镜、一OCT设备、一直接检目镜、一间接检目镜、一可调式光学影像设备或一眼底照相机，并利用该成像元件的一部分以提取和处理该影像。

13.如权利要求12所述的装置，其中配置了该光源和该滤光器的该装置利用彩色眼底成像、荧光血管造影、无红色、红色、蓝色、ICG血管造影、自体荧光的所有波长、黄素蛋白荧光、双光子成像、姜黄素荧光成像、多光谱成像、高光谱成像、功能成像、镜头成像、角膜及其他眼睛前段成像、泪膜成像、光学相干断层扫描、暗适应视杆和视锥敏感性测试、微视野检查、名字的光学字符识别以及超广角视野成像，而且也可作为一指导和规划系统，以医治各种情况。

14.如权利要求13所述的装置，其中该装置是用以检测该视网膜中的淀粉状蛋白质。

15.如权利要求14所述的装置，其中该装置包括具有LEDS的一翻转内固定指示器，一机动化的倾斜和摆动机构以平移视网膜，以及一组动态调整小瞳孔并建立静止影像、平均影像或影片的遮罩。

16.如权利要求1所述的装置，其中用以依序开启该光源的该开关机构和一个或更多摄影机是一电脑系统或一平板电脑，其在各条件下和该翻转眼罩及影像提取同步开启和关闭。

17.如权利要求1所述的装置，其中该装置是用以和一OCT设备、一显微镜、一狭缝灯、一直接或一间接检目镜、一微视野设备，或一现有的眼底照相机结合或整合。

18.如权利要求1所述的装置，其中该装置包括一手持式壳体并且被用做为一独立的设备或合并于现有的直接或间接检目镜的手持式设备。

19.一种用于结合成像装置产生眼睛的后或前段的影像的电脑化方法，包括的步骤为:

输入病患个人数据项目；

开始提取影像或影片；

最佳化遮罩和照明对于瞳孔的大小进行定位，

执行自动对焦，或为了全光影像而故意移动焦点；

执行自动曝光；

启动依照顺序照明；

启动光学移动；

启动遮罩翻转，

终止提取影像或影片；

识别人工假影、遮罩和影像的清晰部分；

识别该影像的相对较佳的焦点和较好的照明部分；以及

结合该影像的剖面部分以建立一无人工假影的合成、全光、平均或立体影像/影片。

20.如权利要求19所述的方法，其中该装置是作为一独立的设备或合并于现有的直接或间接检目镜的手持式装置。

21.如权利要求19所述的方法，其中该装置是用以结合一显微镜、一狭缝镜、一OCT、一显微镜、一直接或间接检目镜、一微视野设备，或一现有的眼底照相机。

22.如权利要求19所述的方法，其中该装置是用以检测该视网膜中的淀粉状蛋白质。

23.如权利要求22所述的方法，其中该装置是利用光源、滤光器、光谱仪和传感器检测该视网膜中的淀粉状蛋白质，使姜黄素荧光成像、自动荧光成像、超光谱成像、多光谱成像或OCT和后续的影像分割以识别与眼或脑的状态关联的淀粉状蛋白质。

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