專利名稱：自適應(yīng)光學(xué)裝置、自適應(yīng)光學(xué)方法和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)成像方法和包含自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的光 學(xué)成像裝置。更特別地，本發(fā)明涉及對象的眼睛的像差被測量和校正的用于獲得眼底 (fundus)圖像的方法。
背景技術(shù)：
近來，作為眼科成像裝置，已開發(fā)了用激光束二維地照射眼底并接收被眼底反射 的光的掃描激光檢眼鏡(SLO)和利用低相干光的干涉的成像裝置。利用低相干光的干涉的成像裝置被稱為光學(xué)相干層析(opticalcoherence tomography, OCT)裝置，并且特別是被用于獲得眼底或眼底周圍區(qū)域的層析圖像。諸如時域OCT (TD-OCT)和譜域OCT (SD-OCT)的各種類型的OCT已被開發(fā)。在眼科成像裝置中，近來，激光器的數(shù)值孔徑(NA)已增大，并且分辨率因此已提高。但是，在獲得眼底的圖像的過程中，通過眼睛的諸如角膜和晶狀體的光學(xué)組織用 激光束照射眼底。隨著分辨率提高，角膜和晶狀體的像差對于所獲圖像的質(zhì)量的影響增大。因此，已進(jìn)行了關(guān)于自適應(yīng)光學(xué)SLO (A0-SL0)和自適應(yīng)光學(xué)OCT (A0-0CT)的研究。 在A0-SL0和A0-0CT中，采用作為用于測量和校正眼睛的像差的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的自適應(yīng) 光學(xué)(AO)系統(tǒng)。在 Y. Zhang 等人的 Optics Express, Vol. 14，No. 10，15May 2006 中描述了 A0-0CT 的例子。在 A0-SL0 和 A0-0CT 中，一般通過 Shack-Hartmann 波前(wavefront)傳感 器方法測量眼睛的波前。在Shack-Hartmarm波前傳感器方法中，通過使測量光入射到眼睛上并通過微透 鏡陣列用CXD照相機(jī)接收被眼睛反射的光，測量波前。在A0-SL0和A0-0CT中，可通過驅(qū)動 諸如可變形鏡(deformablemirror)和空間相位調(diào)制器的部件以校正測量的波前并通過所 述部件獲得眼底的圖像，獲得高分辨率圖像。在包含上述的根據(jù)相關(guān)技術(shù)的自適應(yīng)光學(xué)系 統(tǒng)的成像裝置中，通過重復(fù)用于校正像差的眼睛像差測量過程和基于測量的像差的校正過 程，執(zhí)行反饋控制。反饋控制被執(zhí)行，以補償供給到校正器件的命令值和實際的校正量之間的誤差、 以及根據(jù)淚液的狀態(tài)和眼睛的折射調(diào)節(jié)狀態(tài)而導(dǎo)致的像差變動。與一般的反饋控制類似，在像差校正控制中，在開始控制操作之后要花費一定的 時間來建立像差被適當(dāng)?shù)匦Ｕ臓顟B(tài)。特別地，由于用于校正像差的波前傳感器和波前校正器件的響應(yīng)速度低，因此要 花費幾秒到幾十秒來建立像差被適當(dāng)?shù)匦Ｕ臓顟B(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
在獲得眼底圖像的諸如OCT裝置的光學(xué)層析成像裝置中，在開始操作之后要花費相對長的時間來完成獲得眼睛圖像的操作。因此，眼睛將在成像操作期間暫時地水平或垂 直移動的可能性高。在眼睛移動的情況下，由于成像位置從希望的位置位移，因此獲得眼睛圖像是無 用的。因此，在眼睛返回原始位置之后重新開始(resume)成像操作。當(dāng)眼睛移動時，測量光沿其行進(jìn)的光路改變，結(jié)果，測量的像差大大改變。因此，在基于上述的反饋控制的像差校正中，執(zhí)行反饋控制以校正已改變的像差， 并且，校正狀態(tài)從原始校正狀態(tài)改變。因此，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，當(dāng)眼睛返回希望的位置時，建立像差被適當(dāng)?shù)匦Ｕ臓顟B(tài)所 需要的時間增加。由此，難以迅速地獲得眼底的圖像。鑒于上述的情形，本發(fā)明提供使用自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)成像方法和包含自適應(yīng) 光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)成像裝置，當(dāng)作為要獲得其圖像的物體的試驗物體的位置移動時，該自適 應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能夠減少適當(dāng)?shù)匦Ｕ癫钏枰姆答伩刂频臅r間。本發(fā)明提供使用具有以下 結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)成像方法和包含該自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)成像裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面的自適應(yīng)光學(xué)裝置包括像差測量單元，該像差測量單元 測量由對象的眼睛導(dǎo)致的像差，該像差基于從對象的眼睛返回的返回光而被測量；像差校 正單元，該像差校正單元根據(jù)由像差測量單元測量的像差來執(zhí)行像差校正；照射單元，該照 射單元用被像差校正單元校正的光來照射對象的眼睛；以及調(diào)整單元，該調(diào)整單元當(dāng)對象 的眼睛移動到預(yù)定區(qū)域之外時維持像差校正單元的校正特性。從參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的包含具有自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的SLO的光學(xué)成像 裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的包含具有自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的OCT裝置的光學(xué) 成像裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3A是示出作為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的波前校正器件的例子的可變形鏡的示 意圖。圖;3B是示出作為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的波前校正器件的另一例子的反射液晶 光調(diào)制器的示意圖。圖3C和圖3D是示出作為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的波前傳感器的例子的 Shack-Hartmann傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3E是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的在CCD傳感器上收集其波前被測量的光線 的狀態(tài)的示意圖。圖3F和圖3G是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例測量具有球面像差的波前的情況的示 意圖。圖4A至圖4C是示出由根據(jù)本發(fā)明第一實施例的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)提供的像差校正 功能的曲線圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的控制步驟的例子的流程圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的控制步驟的另一例子的流程圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的包含自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的作為SLO的光學(xué)成像 裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明不限于以下描述的實施例的結(jié)構(gòu)。第一實施例將參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的通過包含自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的SLO獲得試 驗物體的光學(xué)圖像的光學(xué)成像裝置和光學(xué)成像方法。根據(jù)本實施例，作為測量物體的試驗物體是眼睛，并且，通過包含自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng) 的作為SLO的光學(xué)成像裝置獲得眼睛的眼底的圖像。該裝置的目鏡(ey印iece)部分與光 學(xué)相干層析(OCT)裝置中的目鏡部分類似。參照圖1，在本實施例中，光源101是具有840nm的波長的超發(fā)光二極管(SLD)。光源101的波長不被特別限制。但是，在用于獲得眼底圖像的裝置中，可以在 SOOnm至1500nm的范圍中設(shè)定波長，以減少對于對象的眩光并維持分辨率。雖然在本實施例中使用SLD，但是，例如，可替代性地使用激光器。在使用激光器的情況下，可附加地使用諸如長的光纖的用于減小相干性的結(jié)構(gòu)以 減少斑點噪聲。在本實施例中，共用的光源被用于獲得眼底圖像和測量波前。但是，可以使用分離 的光源，并且，來自各自光源的光線可以在中間位置處被合成在一起。從光源101發(fā)射的光行進(jìn)通過單模光纖102，被準(zhǔn)直器103準(zhǔn)直化，并且作為準(zhǔn)直 光被發(fā)射。從準(zhǔn)直器103發(fā)射的測量光105通過作為分光單元的分束器104，并被引向自適應(yīng) 光學(xué)系統(tǒng)。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)包含作為分光單元的分束器106、波前傳感器(像差測量單 元)115、波前校正器件(像差校正單元)108和反射鏡107-1至107-4。反射鏡107-1至107-4被布置為使得至少眼睛的瞳孔在光學(xué)上與波前傳感器115 和波前校正器件108共軛。在本實施例中，使用可變形鏡作為波前校正器件108?？勺冃午R能夠局部改變其光反射方向。各種類型的可變形鏡處于實際使用中。例如，圖3A所示的器件可被用作波前校正器件108。圖3A所示的器件包含對入射光進(jìn)行反射的膜狀可變形鏡表面127、基部126、以及 設(shè)置在鏡表面127和基部1 之間的致動器128。關(guān)于致動器128的操作原理，可使用靜電力、磁力、壓電效應(yīng)等操作致動器128，并 且，致動器128的結(jié)構(gòu)依賴于其操作原理而不同。致動器1 被二維地布置在基部1 上，并且被選擇性驅(qū)動以使得鏡表面127的 形狀可改變。圖;3B所示的包含液晶元件的空間相位調(diào)制器(反射液晶光調(diào)制器)是波前校正 器件108的另一例子。該空間相位調(diào)制器被構(gòu)建為使得液晶分子132-1和132-2被封入由基部1 和蓋子130包圍的空間中。多個像素電極131被設(shè)置在基部1 上，并且，透明的對向電極(counter electrode)(未示出)被設(shè)置在蓋子I3O上。當(dāng)不在電極之間施加電壓時，液晶分子類似于由132-1表示的液晶分子而取向。 當(dāng)施加電壓時，液晶分子類似于由132-2表示的液晶分子而取向。因此，入射光的折射率根 據(jù)液晶分子的取向而改變。可通過控制施加給像素電極131中的每一個的電壓而改變像素中的每一個處的 折射率，從而在空間上調(diào)制相位。例如，在光133入射到元件上的情況下，通過液晶分子132-2的光分量的相位相對 于通過液晶分子132-1的光分量的相位被延遲。結(jié)果，形成圖:3B所示的波前134。由于液晶元件具有偏振性能，因此液晶元件一般具有用于調(diào)整入射光的偏振的偏 振板等。已通過自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的光被掃描光學(xué)系統(tǒng)109 —維或二維地掃描。在本實施例中，掃描光學(xué)系統(tǒng)109包含用于沿主掃描方向(眼底的水平方向)和 副掃描方向(眼底的垂直方向)掃描光的兩個電流掃描儀(galvano scanner)。為了實現(xiàn) 高速成像操作，可以在掃描光學(xué)系統(tǒng)109中替代性地使用共振掃描儀，用于沿主掃描方向 掃描光。依賴于掃描光學(xué)系統(tǒng)109的結(jié)構(gòu)，可以在掃描儀之間設(shè)置包含反射鏡和透鏡的光 學(xué)系統(tǒng)，以將掃描光學(xué)系統(tǒng)109中的掃描儀設(shè)為光學(xué)共軛狀態(tài)。被掃描光學(xué)系統(tǒng)109掃描的測量光通過目鏡透鏡(ocular lens) 110-1和110_2 入射到眼睛111上。入射到眼睛111上的測量光被眼底反射和漫射(diffuse)?？赏ㄟ^調(diào)整目鏡透鏡110-1和110-2的位置，根據(jù)眼睛111的可見性適當(dāng)?shù)赜脺y 量光照射眼睛111。雖然在本實施例中在目鏡部分中包含透鏡，但是，可替代性地使用球面鏡等。被眼睛111的視網(wǎng)膜反射和漫射的光沿與光已行進(jìn)到眼睛111的路徑相同的路徑 沿相反方向行進(jìn)，并且被分束器106分離，使得光的一部分朝著波前傳感器115被反射并且 被用于測量光的波前。在本實施例中，作為波前傳感器115，使用圖3C和圖3D所示的Siack-Hartmarm傳感器。參照圖3C，測量光線135的波前。使光線135通過微透鏡陣列136，并在C⑶傳感 器137的焦面138上收集光線135。圖3D是沿線IIID-IIID獲取的圖3C的截面圖，該截面 圖示出包含于微透鏡陣列136中的微透鏡139的結(jié)構(gòu)。通過微透鏡139在CXD傳感器137上收集光線135。因此，在數(shù)量與微透鏡139的 數(shù)量相同的點處收集光線135。圖3E示出在CXD傳感器137上收集其波前被測量的光線135的狀態(tài)。光線135 通過微透鏡139并在點140處被收集。從點140的位置計算入射光線135的波前。例如，圖3F和圖3G示出測量具有球 面像差的波前的情況。
7
這里，假定光線135具有由141表示的波前。光線135在與波前的局部區(qū)域的法 線方向?qū)?yīng)的位置處被微透鏡陣列136收集。在圖3G中示出在這種情況下在CXD傳感器137上收集光線135的狀態(tài)。由于光線135具有球面像差，因此，點140朝中心位移?？赏ㄟ^計算點140的位置 來確定光線135的波前。已通過分束器106的反射和漫射的光被分束器104分離，使得其一部分通過準(zhǔn)直 器112和光纖113被引向光電檢測器114。光被光電檢測器114轉(zhuǎn)換成電信號，并被圖像處 理單元125重新構(gòu)建成眼底圖像。在第一實施例中，作為通過檢測所獲圖像中的隨時間的變動來檢測試驗物體的位 置變動的位置變動檢測單元，設(shè)置檢測眼睛的移動的眼球移動檢測器148。眼球移動檢測器148的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，眼球移動檢測器148可直接檢測眼 睛的位置變動。眼球移動檢測器148與自適應(yīng)光學(xué)控制器116連接，該自適應(yīng)光學(xué)控制器116是 執(zhí)行用于校正在眼睛中導(dǎo)致的像差的波前校正器件108的反饋控制的控制單元。自適應(yīng)光學(xué)控制器116基于作為由眼球移動檢測器148執(zhí)行的檢測(測量)的結(jié) 果所獲得的眼球移動的信息，確定要暫時停止波前校正器件108的反饋控制。作為用于檢測眼睛移動的結(jié)構(gòu)的其它例子，可以提供使用以下方法的眼球移動 檢測器通過用光照射角膜來檢測視線的方法(即，檢測從角膜返回的光的量的變動的方 法)、通過使用干涉計測量眼睛上的特定位置來檢測移動的方法等。當(dāng)使用這些結(jié)構(gòu)時，目鏡部分的光學(xué)系統(tǒng)是復(fù)雜的。但是，不必執(zhí)行用于檢測位置 的圖像處理，因此可以提高處理速度。另外，還可以提高位置檢測精度。波前傳感器115與自適應(yīng)光學(xué)控制器116連接。波前傳感器115將接收到的光線 的波前傳送到自適應(yīng)光學(xué)控制器116。波前校正器件(可變形鏡)108也與自適應(yīng)光學(xué)控制器116連接?？勺冃午R108 變形成由自適應(yīng)光學(xué)控制器116規(guī)定的形狀。自適應(yīng)光學(xué)控制器116基于從波前傳感器115傳送的波形來計算可將波形校正成 沒有像差的波形的形狀，并且命令可變形鏡108變形成計算的形狀。執(zhí)行反饋控制，使得可通過重復(fù)用波前傳感器115測量波前、將測量的波前傳送 到自適應(yīng)光學(xué)控制器116、并使自適應(yīng)光學(xué)控制器116命令可變形鏡108校正像差的過程， 連續(xù)形成最佳的波前。在本實施例中，如果眼睛在成像操作期間暫時移動，那么反饋控制暫時停止。然 后，當(dāng)眼睛返回原始位置時，重新開始反饋控制。因此，可以獲得眼底圖像而沒有時間損失。更具體而言，當(dāng)眼球在成像操作期間暫時移動時，眼球移動檢測器148檢測眼球 的位置變動，并且通知自適應(yīng)光學(xué)控制器116已出現(xiàn)位置變動。當(dāng)自適應(yīng)光學(xué)控制器116被通知已出現(xiàn)位置變動時(當(dāng)對象的眼睛移動到預(yù)定區(qū) 域之外時)，自適應(yīng)光學(xué)控制器116在維持眼睛已開始移動時的像差校正狀態(tài)的同時暫時 停止反饋控制。然后，當(dāng)眼睛返回原始位置時(當(dāng)眼睛移動到預(yù)定區(qū)域中時)，自適應(yīng)光學(xué) 控制器116從維持的像差校正狀態(tài)重新開始反饋控制。反饋控制的重新開始意味著基于在 對象的眼睛移動到預(yù)定區(qū)域之外前確定的像差量進(jìn)行校正?？梢蕴峁┻@樣的確定單元如果像差量大于或等于預(yù)定值，則該確定單元確定對象的眼睛已移動到預(yù)定區(qū)域之外。當(dāng)像 差量從對象的眼睛移動之后的值返回到對象的眼睛移動之前的值時，確定單元可確定對象 的眼睛已移動到預(yù)定區(qū)域中。接著，將參照圖4A至圖4C描述根據(jù)本實施例的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行的像差校正處理。圖4A示出通過通常的像差校正功能獲得的像差校正效果。垂直軸表示測量的像 差量，水平軸表示通過反饋控制來校正像差所需要的時間。如142所示，當(dāng)開始像差校正處理時，像差量約為3 μ m?；跍y量的像差來執(zhí)行校正器件的反饋控制，使得像差逐漸被校正。因此，如143 所示，像差基本上被消除(即，像差量減小到小于或等于預(yù)定量的量)。如果此時(當(dāng)像差基本上被消除時)執(zhí)行獲得眼底圖像(例如，OCT圖像)的操 作，那么可以獲得高分辨率圖像。由于通過如上所述的反饋控制來校正像差，因此將像差量 減小到可獲得高分辨率圖像的量要花費幾秒。當(dāng)正在執(zhí)行反饋控制以校正像差時，像差量仍然是大的并且難以獲得高分辨率圖像。接著，將參照圖4B描述當(dāng)作為試驗物體的眼睛移動時在相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)中導(dǎo)致 的像差變動。當(dāng)眼睛移動時，測量的像差大大變動，因此，像差校正系統(tǒng)試圖校正已變動的像差。與上述的情況類似，像差初始是大的，如142所示，并且通過像差校正處理被減 小，如143所示。然后，如果眼睛移動，那么到眼睛的光路變化，因此像差大大增大，如144 所示。在像差校正處理中，執(zhí)行反饋控制以減小該增大的像差，因此，像差逐漸減小。但是，由于成像位置從意圖的位置移動開，因此此時獲得眼底圖像是無用的。因 此，不執(zhí)行成像操作。然后，如果眼睛返回原始位置，那么到眼睛的光路也返回原始光路，因此像差再次 增大，如145所示。執(zhí)行反饋控制以減小該增大的像差，并且，要花費長時間來基本上消除像差，如 146所示。由于眼睛在與由145表示的點對應(yīng)的時間處于希望的位置處，因此希望重新開始 成像操作。但是，由于像差還沒有被消除，因此對于一定的時間間隔，不能獲得高分辨率圖像。將參照圖5描述根據(jù)本實施例的像差校正處理的例子。首先，在步驟SlOl中開始像差校正處理。然后，在步驟S102中設(shè)定眼睛上的基準(zhǔn) 位置?；鶞?zhǔn)位置例如被設(shè)為諸如眼底圖像中的血管的分支點或視神經(jīng)乳頭(optic disc) 的特征部分的位置。在步驟S103中，通過波前傳感器115測量像差。在步驟S104中，眼球移動檢測器 148獲得眼球位置信息。在步驟S105中，眼球移動檢測器148確定眼睛的基準(zhǔn)位置是否已移動或者基準(zhǔn)位置的移動量是否是小的，并且將確定的結(jié)果輸出到自適應(yīng)光學(xué)控制器116。如果確定眼睛沒 有移動或者眼睛的移動量小，那么自適應(yīng)光學(xué)控制器116在步驟S106中基于像差信息來驅(qū) 動校正器件。如果眼睛已移動并且不處于希望的位置處，那么處理前進(jìn)到步驟S107，而不執(zhí)行 步驟S106。因此，維持校正器件的先前狀態(tài)。在步驟S107中，確定用于終止像差校正處理的請求是否被發(fā)出。如果終止請求沒 有被發(fā)出，那么處理返回步驟S103。如果終止請求被發(fā)出，那么處理在步驟S108中終止。將參照圖6描述像差校正處理的另一例子。與上述的例子類似，在步驟SlOl中開始像差校正處理。然后，在步驟S102中設(shè)定眼睛上的基準(zhǔn)位置。在步驟S103中，通過波前傳感器 115測量像差。在步驟S104中，眼球移動檢測器148獲得眼球位置信息。在步驟S105中，確定眼睛是否已從基準(zhǔn)位置移動開。如果眼睛沒有移動，那么在 步驟S106中基于像差信息來驅(qū)動校正器件。如果眼睛已移動，那么處理前進(jìn)到步驟S109并且確定從眼睛開始移動時經(jīng)過的 時間。如果經(jīng)過的時間長于或等于一定的時間(如果眼睛對于長于或等于預(yù)定時間的 時間發(fā)生了位移)，那么確定有必要在當(dāng)前的位置處執(zhí)行成像操作。因此，當(dāng)前的位置在步 驟SllO中被設(shè)為眼睛的基準(zhǔn)位置。由于基準(zhǔn)位置被設(shè)為新的位置，因此，自下一循環(huán)基于測量的像差來執(zhí)行像差校 正處理。然后，處理前進(jìn)到步驟S107，在步驟S107處，確定用于終止處理的請求是否被發(fā) 出。如果終止請求沒有被發(fā)出，那么處理返回到步驟S103。如果終止請求被發(fā)出，那么處理 在步驟S108中終止。將參照圖4C描述根據(jù)本實施例的像差校正狀態(tài)在上述處理期間改變的方式。與上述的情況類似，像差初始是大的，如142所示，并且通過像差校正處理被減 小，如143所示。然后，如果眼睛移動，那么到眼睛的光路變化，因此像差大大增大，如144 所示。此時，眼球移動檢測器148檢測眼球的位置變動，并且自適應(yīng)光學(xué)控制器116維持 校正器件的狀態(tài)。由于校正器件的狀態(tài)不變化，因此，像差量維持在由144表示的點處的 量。但是，由于不在該狀態(tài)中執(zhí)行成像操作，因此這不導(dǎo)致問題。眼睛在由145表示的點處返回原始位置。更具體而言，眼球移動檢測器148檢測 到眼睛已返回原始位置(即，眼睛處于預(yù)定的成像位置處)，并且自適應(yīng)光學(xué)控制器116重 新開始校正器件的控制。此時，校正器件的狀態(tài)基本上與可校正初始像差的狀態(tài)相同。因 此，可在非常短的時間內(nèi)基本上消除像差，如147所示。結(jié)果，可以獲得眼底的高分辨率圖 像而沒有時間損失。第二實施例 將參照圖2描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的通過包含自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的OCT裝置來
獲得光學(xué)圖像的光學(xué)成像裝置和光學(xué)成像方法。 參照圖2，在本實施例中，光源101是具有840nm的波長的SLD。
10
只要光源101具有低相干性，光源101就不被特別限制，并且，可以使用具有30nm 或更大的波長范圍的SLD。作為替代方案，作為光源101，可以使用諸如鈦-藍(lán)寶石激光器的超短脈沖激光
器ο從光源101發(fā)射的光行進(jìn)通過單模光纖102，并被引向纖維耦合器(fiber coupler) 117。纖維耦合器117將光路分成信號光路118和基準(zhǔn)光路119。纖維耦合器117的分支比為10 90，并且使到達(dá)纖維耦合器117的光的10%進(jìn) 入信號光路118。行進(jìn)通過信號光路118的光被準(zhǔn)直器103準(zhǔn)直化，并且作為準(zhǔn)直光被發(fā)射。準(zhǔn)直器 103的下游的部分與第一實施例中的類似。更具體而言，光通過自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)和掃描光學(xué) 系統(tǒng)，并入射到眼睛111上。然后，被眼睛111反射和漫射的光沿與光已行進(jìn)到眼睛111的 路徑相同的路徑行進(jìn)，并通過信號光路(光纖)118被引向纖維耦合器117。行進(jìn)通過基準(zhǔn)光路119的基準(zhǔn)光從準(zhǔn)直器120被發(fā)射，被包含臺架(stage)和安 裝在其上的反射鏡的光路長度改變單元121反射，并返回纖維耦合器117。到達(dá)纖維耦合器117的信號光和基準(zhǔn)光被合成在一起。合成光通過光纖123被引 向分光器(spectroscope) 124?；谟煞止馄? 獲得的干涉光信息，通過OCT圖像處理器 125a形成眼底的層析圖像。OCT圖像處理器12 控制光路長度改變單元121，使得可以獲得希望的深度處的 圖像。OCT圖像處理器12 與眼球移動檢測器148連接。眼球移動檢測器148能夠通過 檢測所獲圖像中的隨時間的變動來檢測眼睛的移動。眼球移動檢測器148與自適應(yīng)光學(xué)控制器116連接。自適應(yīng)光學(xué)控制器116使用 檢測的眼球移動的信息來控制像差校正處理。根據(jù)本實施例，光學(xué)成像裝置包含OCT裝置，并且，通過OCT圖像處理器12 獲得 的圖像是三維數(shù)據(jù)。因此，可以檢測眼球的三維移動。自適應(yīng)光學(xué)控制器116執(zhí)行與第一實施例中類似的控制操作，使得即使當(dāng)眼睛移 動時，也可以獲得眼底的高分辨率層析圖像而沒有時間損失。第三實施例將參照圖7描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的通過包含自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的SLO獲得光 學(xué)圖像的光學(xué)成像裝置和光學(xué)成像方法。本實施例的基本結(jié)構(gòu)與第一實施例的類似。本實施例與第一實施例的不同在于， 眼球移動檢測器148與自適應(yīng)光學(xué)控制器116連接，但不與圖像處理單元125連接。參照圖7，與第一實施例類似，從光源101發(fā)射的光被準(zhǔn)直器103準(zhǔn)直化，并且通過 自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)和目鏡光學(xué)系統(tǒng)被引向眼睛111。被眼睛111反射和漫射的光沿與光已行進(jìn)到眼睛111的路徑相同的路徑沿相反方 向行進(jìn)，并且被分束器106分離，使得光的一部分朝著波前傳感器115被反射并被用于測量 光的波前。已通過分束器106的反射和漫射的光被分束器104分離，使得其一部分被反射。反射光被反射，并且通過準(zhǔn)直器112和光纖113被引向光電檢測器114。光被光電檢測器114轉(zhuǎn)換成電信號，并被圖像處理單元125重新構(gòu)建成眼底圖像。
波前傳感器115與自適應(yīng)光學(xué)控制器116連接。波前傳感器115將接收的光線的 波前傳送到自適應(yīng)光學(xué)控制器116?？勺冃午R108也與自適應(yīng)光學(xué)控制器116連接?？勺冃午R108變形成由自適應(yīng)光 學(xué)控制器116規(guī)定的形狀。自適應(yīng)光學(xué)控制器116基于從波前傳感器115傳送的波形來計算可將波形校正成 沒有像差的波形的形狀，并且命令可變形鏡108變形成計算的形狀。執(zhí)行反饋控制，使得可通過重復(fù)測量波前并命令可變形鏡變形的過程，連續(xù)形成 最佳的波前。在本實施例中，眼球移動檢測器148基于由作為像差測量單元的波前傳感器115 獲得的信息，檢測眼球的移動。如上所述，當(dāng)眼睛移動大的量時，由波前傳感器115測量的波前大大改變。因此， 可通過監(jiān)視波前的變動來檢測眼球的移動。與第一實施例類似，當(dāng)檢測到眼球的移動時，校正器件不被驅(qū)動并且其形狀被維持。當(dāng)眼睛返回原始位置時，由于由波前傳感器115測量的波前也返回先前測量的波 前，因此可以確定眼球已返回原始位置。當(dāng)眼球返回原始位置時，自適應(yīng)光學(xué)控制器116重 新開始校正器件的控制。此時，校正器件的狀態(tài)與可校正初始像差的狀態(tài)基本上相同。因 此，可在非常短的時間內(nèi)基本上消除像差。結(jié)果，可以獲得眼底的高分辨率圖像而沒有時間 損失。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，包含SLO或OCT裝置的光學(xué)成像裝置可被構(gòu)建為 用于獲得眼底圖像的成像裝置，并且，即使當(dāng)眼睛具有像差時也可獲得高分辨率圖像。其它實施例也可通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲設(shè)備上的程序以執(zhí)行上述實施例的功能的系統(tǒng) 或裝置的計算機(jī)(或者諸如CPU或MPU的設(shè)備)、以及通過由系統(tǒng)或裝置的計算機(jī)通過例如 讀出并執(zhí)行記錄在存儲設(shè)備上的程序以執(zhí)行上述實施例的功能來執(zhí)行其步驟的方法，實現(xiàn) 本發(fā)明的各方面。出于這種目的，例如經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或從用作存儲設(shè)備的各種類型的記錄介質(zhì) (例如，計算機(jī)可讀介質(zhì))向計算機(jī)提供程序。雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性 實施例。所附的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的 結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)光學(xué)裝置，包括像差測量單元，所述像差測量單元測量由對象的眼睛導(dǎo)致的像差，所述像差基于從所 述對象的眼睛返回的返回光而被測量；像差校正單元，所述像差校正單元根據(jù)由所述像差測量單元測量的像差來執(zhí)行像差校正；照射單元，所述照射單元用被所述像差校正單元校正的光照射所述對象的眼睛；以及調(diào)整單元，所述調(diào)整單元當(dāng)所述對象的眼睛移動到預(yù)定區(qū)域之外時維持所述像差校正 單元的校正特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的自適應(yīng)光學(xué)裝置，其中，當(dāng)所述對象的眼睛移動到所述預(yù)定區(qū)域 中時，所述調(diào)整單元基于所述對象的眼睛移動到所述預(yù)定區(qū)域之外前的像差量來校正來自 光源的光中的由所述對象的眼睛導(dǎo)致的所述像差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的自適應(yīng)光學(xué)裝置，還包括確定單元，所述確定單元當(dāng)像差量大于或等于預(yù)定值時確定所述對象的眼睛已移動到 所述預(yù)定區(qū)域之外。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的自適應(yīng)光學(xué)裝置，其中，當(dāng)像差量從所述對象的眼睛移動之后的 值返回到所述對象的眼睛移動之前的值時，所述確定單元確定所述對象的眼睛已移動到所 述預(yù)定區(qū)域中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的自適應(yīng)光學(xué)裝置，還包括控制單元，所述控制單元基于由所述像差測量單元獲得的測量結(jié)果來執(zhí)行所述像差校 正單元的反饋控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的自適應(yīng)光學(xué)裝置，其中，所述反饋控制包括使用來自光源的第一光測量第一像差，通過基于所述第一像差控制所述像差校正單元來校正來自所述光源的第二光的像差，校正當(dāng)用所述第二光照射所述對象的眼睛時從所述對象的眼睛返回的光的像差，所述 像差通過基于所述第一像差控制所述像差校正單元而被校正，使用校正的光測量第二像差，以及通過基于所述第二像差控制所述像差校正單元來校正來自所述光源的第三光的像差。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的自適應(yīng)光學(xué)裝置，其中，用于由所述像差測量單元執(zhí)行的像差測 量中的光和用于捕獲所述對象的眼睛的圖像的光從不同的光源被發(fā)射。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的自適應(yīng)光學(xué)裝置，其中，所述像差校正單元校正當(dāng)用來自所述照射單元的光照射所述對象的眼睛時從所 述對象的眼睛返回的光的像差，以及其中，所述像差測量單元測量被所述像差校正單元校正的光的像差。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的自適應(yīng)光學(xué)裝置，其中，所述像差由所述對象的眼睛的前段導(dǎo)致，以及其中，所述像差校正單元被設(shè)置在所述像差校正單元與所述對象的眼睛的前段在光學(xué) 上共軛的位置處。
10.一種成像裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1的自適應(yīng)光學(xué)裝置，所述自適應(yīng)光學(xué)裝置被用于形成所述對象的眼睛 的圖像；以及圖像捕獲單元，所述圖像捕獲單元基于當(dāng)用來自所述照射單元的光照射所述對象的眼 睛時從所述對象的眼睛返回的光，捕獲所述對象的眼睛的圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的成像裝置，還包括分離單元，所述分離單元將來自光源的光分離成要入射在所述像差校正單元上的光和 基準(zhǔn)光，其中，所述圖像捕獲單元基于由當(dāng)用來自所述照射單元的光照射所述對象的眼睛時從 所述對象的眼睛返回的光與所述基準(zhǔn)光之間的干涉產(chǎn)生的干涉光，捕獲所述對象的眼睛的 層析圖像。
12.一種自適應(yīng)光學(xué)方法，包括測量由對象的眼睛導(dǎo)致的像差的像差測量步驟，所述像差基于從所述對象的眼睛返回 的返回光而被測量；根據(jù)在所述像差測量步驟中測量的像差用像差校正單元執(zhí)行像差校正的像差校正步驟；用在所述像差校正步驟中校正的光照射所述對象的眼睛的照射步驟；以及 當(dāng)所述對象的眼睛移動時維持所述像差校正單元的校正特性的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及自適應(yīng)光學(xué)裝置、自適應(yīng)光學(xué)方法和成像裝置。自適應(yīng)光學(xué)裝置包括測量由對象的眼睛導(dǎo)致的像差的像差測量單元，所述像差基于從對象的眼睛返回的返回光而被測量；根據(jù)由像差測量單元測量的像差執(zhí)行像差校正的像差校正單元；用被像差校正單元校正的光照射對象的眼睛的照射單元；以及當(dāng)對象的眼睛移動到預(yù)定區(qū)域之外時維持像差校正單元的校正特性的調(diào)整單元。
文檔編號A61B3/12GK102058389SQ20101054746
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者野里宏治 申請人:佳能株式會社