具有光挡板和用于扩展眼动范围的动态照明器的视网膜相机制造技术

一种视网膜成像系统包括用于获取视网膜图像的图像传感器和用于照亮视网膜以获取视网膜图像的动态照明器。该动态照明器包括中央挡板以及第一照明阵列和第二照明阵列。中央挡板从孔径延伸并围绕该孔径，用于视网膜图像的图像路径在到达图像传感器之前穿过该孔径。第一照明阵列沿着第一线形轴从孔径的第一彼此相反侧向外延伸。第二照明阵列沿着与第一线形轴基本上正交的第二线形轴从孔径的第二彼此相反侧向外延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有光挡板和用于扩展眼动范围的动态照明器的视网膜相机相关申请的交叉引用本申请要求享有2018年7月16日提交的美国申请第62/698,457号的权益，该美国申请的内容通过引用合并于此。
本公开总体上涉及视网膜成像技术，具体地但非排他地，涉及用于视网膜成像的照明技术。
技术介绍
视网膜成像是用于许多视网膜疾病的筛查、现场诊断和进展监测的基本眼科检查的一部分。高保真视网膜图像对于准确筛查、诊断和监测是重要的。通过瞳孔对眼睛(即视网膜)的后内表面的明亮照明提高图像保真度，但是如果视网膜相机和照明源未与眼睛充分对准，则该明亮照明常常产生光学像差或图像伪影，诸如角膜反射、虹膜反射或晶状体光斑。简单地提高照明的亮度并不克服这些问题，反而使光学伪影更加明显，这破坏了提高图像保真度的目标。因此，相机对准非常重要，特别是在常规视网膜相机的情况下，由于需要阻挡上面列出的有害图像伪影，常规视网膜相机通常具有非常有限的眼动范围(eyebox)。视网膜相机的眼动范围是通常相对于视网膜相机的目镜限定的在空间中的三维区域，并且眼睛的瞳孔或角膜的中心应位于眼动范围内以获取视网膜的可接受图像。常规眼动范围的小尺寸使视网膜相机对准困难，并使对准过程期间的患者交互常常是紧张的。已经提出了各种解决方案来减轻对准问题。例如，已经提出了自动调节视网膜-相机对准的移动的/机动化的载物台。然而，这些载物台在机械上趋于复杂，并且实质上提高了视网膜成像平台的成本。用于高效且容易地实现视网膜相机的眼动范围对准的有效且低成本的解决方案将会改善视网膜相机的操作。
技术实现思路
附图说明参照以下附图描述了本专利技术的非限制性和非穷举性的实施方式，其中，贯穿各个视图，相同的附图标记指代相同的部分，除非另有所指。并非元素的所有实例都有必要标记，以在适当的地方不使附图混乱。附图未必按比例绘制，而是将重点放在示出所描述的原理上。图1示出了根据本公开的一实施方式的包括图像伪影的视网膜图像。图2示出了根据本公开的一实施方式的具有动态照明器的视网膜成像系统。图3A-D示出了根据本公开的一实施方式的具有被照明阵列围绕的中央挡板的动态照明器的各种视图。图4是示出根据本公开的一实施方式的视网膜成像系统的操作的流程图。图5A和图5B示出了根据本公开的一实施方式的当视网膜成像系统与眼睛的注视方向中心对准时来自动态照明器的圆形照明式样。图5C示出了根据本公开的一实施方式的在圆形照明式样的情况下在角膜、虹膜和晶状体处在图像路径与照明路径之间的减小的重叠。图6A和图6B示出了根据本公开的一实施方式的当视网膜成像系统在单个方向上从注视方向偏移时来自动态照明器的非圆形照明式样。图6C示出了根据本公开的一实施方式的在非圆形照明式样的情况下在角膜、虹膜和晶状体处在图像路径与照明路径之间的减小的重叠。图7A示出了根据本公开的一实施方式的当视网膜成像系统在单个方向上以更大的幅度从注视方向偏移时来自动态照明器的非圆形照明式样。图7B示出了根据本公开的一实施方式的当视网膜成像系统在两个方向上从注视方向偏移时来自动态照明器的非圆形照明式样。图8A是说明性热图，其示出了根据本公开的一实施方式的在眼睛的角膜平面处的照明路径的示例截面。图8B是说明性热图，其示出了根据本公开的一实施方式的在眼睛的虹膜平面处的照明路径的示例截面。图8C是说明性热图，其示出了根据本公开的一实施方式的在虹膜处叠加的照明路径和图像路径的示例截面。图9A和图9B示出了根据本公开的一实施方式的具有中央挡板的动态照明器的各种视图，该中央挡板具有双圆筒形护罩壁。图10A和图10B示出了根据本公开的一实施方式的具有双圆筒护罩壁的中央挡板如何限制从最内侧的离散照明源发射的照明光的发射发散的两侧。图11A和图11B示出了根据本公开的一实施方式的具有双圆筒护罩壁的中央挡板如何限制从第二内侧的离散照明源发射的照明光的发射发散的内侧。具体实施方式这里描述了具有动态照明器的视网膜相机的系统、装置和操作方法的实施方式，该动态照明器具有扩展的眼动范围。在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对实施方式的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，这里描述的技术可以在没有一个或更多个具体细节的情况下或在使用其它方法、部件、材料等的情况下被实践。在其它实例中，没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免混淆某些方面。贯穿本说明书对“一个实施方式”或“一实施方式”的引用意思是结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施方式中。因此，短语“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”贯穿本说明书在各处的出现未必全都是指同一实施方式。此外，在一个或更多个实施方式中，可以以任何合适的方式来组合特定的特征、结构或特性。高保真视网膜图像对于筛查、诊断和监测许多视网膜疾病是重要的。为此，期望减少或消除遮挡或以其它方式伤害视网膜图像的部分的图像伪影的实例。图1示出了具有许多图像伪影105的示例视网膜图像100。当视网膜成像系统与眼睛之间的未对准允许来自照明源的杂散光和有害反射进入图像路径并最终与视网膜图像光一起被图像传感器捕获时，可能产生这些图像伪影。未对准可导致有害的角膜/虹膜反射、来自晶状体的折射分散和成像孔径的堵塞。常规成像系统具有相对小的眼动范围，其需要精确对准以避免图像伪影进入图像路径。这里描述的实施方式提供了基于视网膜成像系统与眼睛之间的检测到的对准来改变其照明式样的动态照明器。照明式样的这些动态变化扩展了眼动范围而无需使用复杂或昂贵的机械部件。扩展的眼动范围减轻了对准负担，同时减少了图像伪影遮挡或以其它方式伤害所捕获的视网膜图像的实例。动态照明器结合了两种不同的照明架构——一种是当眼睛与眼睛的光轴或注视方向大致对准时(在此称为圆形照明式样)，另一种是当眼睛从眼睛的光轴或注视方向偏移时(在此称为非圆形照明式样或堆叠式照明)。通过在这两种照明架构之间动态地切换，与常规的环形照明器相比，这里描述的视网膜成像系统的眼动范围可以扩展2倍或更多倍。图2示出了根据本公开的一实施方式的具有动态照明器的视网膜成像系统200。视网膜成像系统200的所示实施方式包括动态照明器205、图像传感器210(也称为视网膜相机传感器)、控制器215、用户界面220、显示器225、对准跟踪器230和光学中继系统。光学中继系统的所示实施方式包括透镜235、240、245和分束器250。动态照明器205的所示实施方式包括围绕孔径的中央挡板255和从中央挡板255延伸的照明阵列265。光学中继系统用于沿着穿过眼睛270的瞳孔的照明路径引导从动态照明器205输出的照明光280(例如，使照明光280通过或反射照明光280)以照亮视网膜275，同时还沿着图像路径将视网膜275的图像光285(即视网膜图像)引导到图像传感器210。图像光285由照明光280离开视网膜275的漫反射形成。在所示实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视网膜成像系统，包括：/n图像传感器，适配为获取视网膜图像；以及/n动态照明器，用于照亮视网膜以获取所述视网膜图像，所述动态照明器包括：/n中央挡板，从孔径延伸并围绕所述孔径，用于所述视网膜图像的图像路径在到达所述图像传感器之前穿过所述孔径；/n第一照明阵列，沿着第一线形轴从所述孔径的第一彼此相反侧向外延伸；以及/n第二照明阵列，沿着第二线形轴从所述孔径的第二彼此相反侧向外延伸，所述第二线形轴与所述第一线形轴基本上正交。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180716 US 62/698,4571.一种视网膜成像系统，包括：
图像传感器，适配为获取视网膜图像；以及
动态照明器，用于照亮视网膜以获取所述视网膜图像，所述动态照明器包括：
中央挡板，从孔径延伸并围绕所述孔径，用于所述视网膜图像的图像路径在到达所述图像传感器之前穿过所述孔径；
第一照明阵列，沿着第一线形轴从所述孔径的第一彼此相反侧向外延伸；以及
第二照明阵列，沿着第二线形轴从所述孔径的第二彼此相反侧向外延伸，所述第二线形轴与所述第一线形轴基本上正交。


2.根据权利要求1所述的视网膜成像系统，其中所述第一照明阵列沿着与所述孔径的中心相交的所述第一线形轴从所述孔径的所述第一彼此相反侧径向地向外延伸，并且所述第二照明阵列沿着也与所述孔径的所述中心相交的所述第二线形轴从所述孔径的所述第二彼此相反侧径向地向外延伸。


3.根据权利要求1所述的视网膜成像系统，其中所述第一照明阵列包括多个第一离散照明源，并且所述第二照明阵列包括多个第二离散照明源。


4.根据权利要求3所述的视网膜成像系统，其中所述第一离散照明源和所述第二离散照明源分别被对应的照明挡板环绕，每个照明挡板限制所述第一离散照明源和所述第二离散照明源中的对应一个的发射发散式样。


5.根据权利要求1所述的视网膜成像系统，其中所述中央挡板是圆锥形的并具有圆形的截面形状。


6.根据权利要求3所述的视网膜成像系统，其中所述中央挡板至少部分地与所述第一离散照明源和所述第二离散照明源中的紧邻所述中央挡板的最内侧的离散照明源重叠，以及其中所述中央挡板位于所述视网膜成像系统中，使得当所述第一离散照明源和所述第二离散照明源中的所述最内侧的离散照明源被照亮时，所述中央挡板投射阴影。


7.根据权利要求6所述的视网膜成像系统，其中所述中央挡板的角度和深度被配置为当获取所述视网膜图像时在虹膜处实现所述图像路径与照明路径之间的特定的分离范围。


8.根据权利要求3所述的视网膜成像系统，其中所述第一离散照明源关于所述第二线形轴对称地定位，并且所述第二离散照明源关于所述第一线形轴对称地定位。


9.根据权利要求3所述的视网膜成像系统，还包括：
对准跟踪器，用于跟踪所述视网膜成像系统与所述视网膜的眼睛之间的对准；以及
控制器，联接到图像传感器、所述对准跟踪器和所述动态照明器，所述控制器包括逻辑，所述逻辑当由所述控制器运行时使所述视网膜成像系统执行包括以下的操作：
确定所述视网膜成像系统与所述眼睛之间的对准；
当确定所述视网膜成像系统与所述眼睛的注视方向大致中心对准时，用所述动态照明器产生圆形照明式样；以及
当确定所述视网膜成像系统从所述眼睛的所述注视方向偏移时，用所述动态照明器产生非圆形照明式样。


10.根据权利要求9所述的视网膜成像系统，其中产生所述圆形照明式样包括：
同时照亮所述第一离散照明源和所述第二离散照明源中的紧邻所述中央挡板的最内侧的离散照明源。


11.根据权利要求9所述的视网膜成像系统，其中产生所述非圆形照明式样包括：
当确定所述视网膜成像系统在单个方向上从所述注视方向偏移时，照亮所述第一离散照明源或所述第二离散照明源中的单个离散照明源，其中所述第一离散照明源或所述第二离散照明源中的所述单个离散照明源位于所述孔径的与所述单个方向上的偏移相反的一侧。


12.根据权利要求9所述的视网膜成像系统，其中产生所述非圆形照明式样包括：
当确定所述视网膜成像系统在两个方向上从所述注视方向偏移时，照亮所述第一离散照明源中的一个和所述第二离散照明源中的一个，其中所述第一离散照明源中的所述一个和所述第二离散照明源中的所述一个分别位于所述孔径的与所述两个方向上的偏移相反的侧面。


13.根据权利要求9所述的视网膜成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：E格利克，S卡武西，
申请(专利权)人：威里利生命科学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US