[0001] 本
发明涉及一种用于观察眼睛的设备，其包括：成像装置，设置有放大单元和观察单元，其中，放大单元具有用于接收来自眼睛的观察光线的物镜；以及光学相干
断层扫描(OCT)系统，其包括：OCT
光源，用于发射OCT光；分束装置，用于将OCT光分为参考光束和样本光束；以及传输装置，用于将样本光束从分束装置经物镜导向眼睛。
[0002]
光学相干断层扫描(OCT)是一种以精确的
分辨率对
皮下组织结构进行成像的非损伤技术。参考光束被如镜子的参考目标反射，而样本光束被导向样本，例如，眼睛的
视网膜。被后向反射的参考光束与样本光束之间的干涉反映了眼睛的不同层的厚度。可沿着眼睛中的线扫描样本光束以得到眼睛的横断面图像。通常通过结合计算机使用OCT专用设备来进行OCT。
[0003] WO 03/086180描述了一种眼科检查和/或
治疗台。该眼科检查和/或治疗台具有永久性的模块化设计，即，其仅占据一台设备的空间却可以实现很多不同设备的功能，而不是在眼科设备上可互换地布置几个子单元。该眼科检查和/或治疗台包括发光装置、观察装置、评价单元和测量系统，还包括直接布置在患者眼睛前面的患者模块。测量系统和发光装置远离患者布置并通过光纤连接至患者模块。光纤与患者模块的连接是可分离的，从而可以根据要进行哪种检查或观察而轻易地将不同的测量系统和发光装置连接起来。
[0004] 测量系统可以是具有参考臂和测量臂的Michelson干涉仪型的光学系统。从
辐射源发出的所谓源光束被分为参考光束和检测光束。该装置可结合至现有的用于眼睛检查的裂隙灯中。然后，作为自由空间光束的检测光束可在
显微镜中通过光束分束器耦合至发光光束路径中，还可通过光束分束器耦合至观察光束路径中，或在显微镜物镜中通过偏转镜耦合至裂隙灯的立体显微镜的两光束路径之间的中间通道。然而，与现有裂隙灯的这种结合需要永久性的结构
修改。这种修改产生相当大的改造成本，因而，以这种测量系统来改进现有的裂隙灯根本不经济。另外，对裂隙灯的修改需要通过其制造者或专
门的技术服务来进行。因此，眼科医师暂时无法使用要修改的裂隙灯，尽管大多数裂隙灯每天都要使用。
[0005] 本发明的一个目的是提供一种改进的用于观察眼睛的设备。
[0006] 该目的是这样实现的：OCT系统包括可分离地连接在放大单元与观察单元之间的OCT模块。根据本发明的OCT模块形成可与现有的用于眼睛检查的设备的光学系统耦合的单元。OCT模块在两侧可分离地连接至该设备的放大单元和观察单元。OCT模块形成附加模块，即，OCT模块可作为关于现有的用于眼睛检查的设备的模块而被添加或被移除。当OCT模块安装到位时，被导向眼睛的样本光束和从视网膜被后向反射的光束在检查过程中都将穿过物镜。放大单元的物镜是OCT系统的样本臂的一部分。样本光束在检查过程中穿过成像装置的物镜传向要观察的眼睛。后向反射的光通过传输装置分叉至OCT系统。可在OCT模块中设置传输装置。因此，现有的用于眼睛检查的设备的功能可以通过OCT得到扩展，而无需重新设计现有的设备，即，不会产生相当大的改造成本。成本主要被限制在作为分离单元的OCT模块的初始购买成本。对现有设备的修改简单且相对不昂贵。眼科医师自己可以修改现有设备。
[0007] 进一步的优点在于，相比具有两个单独的装置，一个用于OCT，另一个用于传统眼睛观察，例如
眼底或
角膜观察，将OCT和所述传统眼睛观察相结合的根据本发明的设备的尺寸大大减小。
[0008] 应该注意，设置有物镜的放大单元可具有小于1、等于1或大于1的放大系数。物镜通常具有大于1的放大系数。因而，放大单元的其余部分可具有小于1、等于1(即，光在无额外放大的情况下通过)或大于1的放大系数。
[0009] 在一个实施方式中，放大单元和观察单元沿着观察路径相对于彼此对准，其中，放大单元具有朝向观察单元的后表面，观察单元具有朝向放大单元的前表面，放大单元的后表面和观察单元的前表面设置有彼此可分离地连接的相配的连接件。当移除OCT模块时，放大单元和观察单元可通过使用可分离连接彼此连接。当分离开放大单元和观察单元时，可将OCT模块放置在它们之间。
[0010] 为了在OCT模块和放大单元和观察单元之间设置可分离连接，OCT模块可以沿观察路径对准，其中，OCT模块具有朝向放大单元的前表面和朝向观察单元的后表面，OCT模块的前表面设置有与放大单元的后表面的连接件相配的连接件，OCT模块的后表面设置有与观察单元的前表面的连接件相配的连接件，OCT模块的连接件可分别可分离地连接至放大单元和观察单元的相配的连接件。
[0011] 根据本发明，放大单元和OCT模块可分离地彼此连接，而且，OCT模块和观察单元也可分离地彼此连接。可以各种方式构造成像装置的放大单元与观察单元之间或相配的连接件之间的OCT模块的可分离连接。
[0012] 例如，放大单元和OCT模块包括贴合面，贴合面具有凹口和容纳在凹口中的凸起，其中，凹口设置有用于与容纳在凹口中的凸起可分离地接合的接合件。OCT模块和观察单元也可以包括贴合面，该贴合面具有凹口和容纳在凹口中的凸起，其中，凹口设置有用于与容纳在凹口中的凸起可分离地接合的接合件。这种类型的可分离连接对应于通常位于放大单元与观察单元之间的“标准”安装装置。该“标准”安装装置允许OCT模块形成用于很多现有成像装置的附加模块。例如，可以通过根据本发明的OCT模块对大多数已经在使用的裂隙灯进行扩展。
[0013] 在一个实施方式中，OCT系统包括参考臂和样本臂，在参考臂中，参考光束被导向参考对象，反射的参考光束从参考对象被后向反射，在样本臂中，样本光束被导向眼睛，反射的样本光束从眼睛被后向反射，其中，OCT光源和分束装置光学连接以将来自OCT光源的OCT光导向分束装置，分束装置光学连接至参考臂、样本臂和
光探测器。样本臂至少部分地安装在成像装置中以将样本光束经物镜导向眼睛。
[0014] 可以各种方式构造OCT光源。例如，将OCT光源安排为发射包括
波长为700-2000nm、优选为700-1500nm的OCT光。宽带源可包括：连续发射稳定
光谱的源，如超级发光
二极管(SLD)；
钛：蓝
宝石源等；以及可快速调节其光谱
频率的源，如飞秒
激光器或其它类型的可调节激光器。
[0015] OCT光源光学连接至分束装置，即，可将OCT光导向分束装置。光学连接可包括光纤和/或控制如功率的各种参数、偏振等的其它元件。可以使用光学隔离器以保护OCT光源以免受到不期望的后向反射的光的影响。光学连接还可以包括循环器，循环器提高OCT系统的光效率并保护OCT光源以免受到不期望的后向反射的光的影响。
[0016] 分束装置将来自OCT光源的光分为两个光束：参考光束和样本光束。限定分布在两个光束中的
能量的分离比例通常为50/50、30/70或10/90。但是，也可以是其它值。来自参考对象和样本对象的后向反射的光重新合并到导向光探测器的光
信号。该
光信号易于受到干涉。例如，分束装置基于光纤或被配置为露天式。在露天式配置中，使用
准直装置以限定在露天传播的光束。这些准直装置被放置在分束装置的前面。
[0017] 参考臂可包括传输装置以将参考光束导向参考对象。例如，这些传输装置适于控制如光功率的各种参数、散射和偏振。如参考镜的参考对象将参考光束反射回分束装置。在大多数的配置中，参考光束的第一部分基于光纤。在该情况下，准直装置用作基于光纤的设置与露天式设置之间的连接。分束装置与参考对象之间的部分通常被称为OCT系统的“参考臂”。
[0018] 样本臂可包括传输装置以将样本光束导向眼睛的组织。根据本发明，成像装置的物镜是样本臂的传输装置的一部分。眼睛组织的结构包括不同的层。这些层之间的界面意味着折射率的变化，其导致可变化的反射。从组织被后向反射的光经物镜被向后导向分束装置。与参考臂类似，样本臂通常具有将样本光束从分束装置导向准直装置的光纤。这些准直装置是位于样本臂的基于光纤的部分与露天的部分之间的连接并位于物镜的后面。样本臂的露天的部分包括物镜。从眼睛被后向反射的光经物镜被导向准直装置并接着经样本光纤传播回分束装置。分束装置与样本对象之间的部分通常被称为OCT系统的“样本臂”。
[0019] 可以各种方式构造光探测器。在一个实施方式中，光探测器适于将由光探测器探测到的光信号转换为
电信号，其中，电信号被传输至
数据处理单元。例如，光探测器包括光谱仪或“单个”探测器。光谱仪可结合如SLD的连续宽带源使用，而单个探测器可结合扫频源使用。光谱仪一般具有传输装置、衍射装置和线扫描
照相机以将光信号转换为电信号，但是其它配置也是可能的。电信号被传输至数据处理单元。例如，数据处理单元为
计算机系统，如个人电脑(PC)、膝上型电脑、
个人数字助理(PDA)等。数据处理单元可将电信号显现为被观察的眼睛的横断面图像。
[0020] 在一个实施方式中，OCT光源、分束装置和包括参考对象的参考臂安装在控制箱中，其中，样本光束通过光纤从控制箱中的分束装置被导向OCT模块。控制箱可以远离用于观察眼睛的设备放置，该控制箱包括OCT模块。眼科医师可在需要时轻易地添加和移除OCT模块。
[0021] 在一个实施方式中，OCT模块包括扫描装置。扫描装置容纳在OCT模块中，即，扫描装置位于相对靠近传输装置的
位置以将样本光束经物镜导向眼睛。这使扫描区域加宽。应该注意，OCT模块可包括安装在一起的多个部件。例如，扫描装置容纳在附接到OCT模块的壳体中。
[0022] 用于将样本光束从分束装置经物镜导向眼睛的传输装置可包括用于将样本光束反射到观察路径的方向上的光束分束器。光束分束器安装在OCT模块中。
[0023] 观察单元可以包括目镜。样本光束被引入目镜与物镜之间的成像装置。例如，目镜包括(
生物)显微镜。眼科医师可通过目镜观察来检查眼睛。
[0024] 在一个实施方式中，观察单元包括数码照相机，其中，样本光束被引入数码照相机与物镜之间的成像装置。因而，可通过目镜看到的图像可以被存储在存储装置上或被显示在屏幕上。例如，该图像涉及眼睛的前段或后段。
[0025] 在一个实施方式中，设备包括用于向眼睛发射照明光的照明系统。当将照明系统配置为将裂隙光投射在眼睛上时，该设备构成裂隙灯。裂隙光可具有可变的宽度。裂隙灯通常用于眼睛前段的检查。通常，所有眼科医师都使用裂隙灯。根据该实施方式，可通过使样本光束穿过裂隙灯的成像装置的物镜而将现有的裂隙灯轻易地修改为包括OCT功能。OCT系统可作为模块被添加至刚制造出的裂隙灯，也可以被添加至已经在使用的裂隙灯。
[0026] 可以各种方式构造裂隙灯的照明系统。例如，照明系统安装在相对于观察路径横向延伸的柱状壳体中。照明系统可包括用于将由光源发射的照明光传输至眼睛的传输装置。
[0027] 设备可以包括用于将照明光和/或样本光束聚焦在眼底上的聚焦装置。例如，聚焦装置包括接目镜。在合适的位置，聚焦装置将来自照明系统的、射到聚焦装置的近侧的所有光线导入眼睛，并将照明柱体中的裂隙对象聚焦在视网膜上。同时，被引导穿过观察系统的样本光束射到聚焦装置的近侧并且被投射入眼底且当被正确对准时被聚焦到视网膜上。正确对准意味着照明柱体中的裂隙对象的像面和样本臂的光纤末端在同一平面相会。聚焦装置允许对眼底、具体为视网膜进行OCT成像。另外，可以使用如裂隙灯或
手术显微镜的设备以观察眼睛的后段。
[0028] 应该注意，聚焦装置完全是可选的，因为存在一些不需要聚焦在眼底上的应用。例如，眼科医师也可能期望观察眼睛的前段例如角膜和/或获得眼睛的前段例如角膜的OCT图像。
[0029] 本发明不限于任何类型的OCT--根据本发明的OCT系统例如可应用谱域(Spectrum Domain)OCT(也称为Fourier域OCT和频率域OCT)或时间域OCT。
[0030] 本发明还涉及用于观察眼睛的设备中的OCT模块，如裂隙灯或手术显微镜，其中，该OCT模块包括用于将样本光束从第一方向传输至第二方向的传输装置，该OCT模块包括前表面和后表面，前表面设置有第一连接件，后表面设置有与第一连接件相配的第二连接件，第一连接件和第二连接件可分别可分离地连接至对应于与第二连接件和第一连接件的连接件。例如，所述表面中的一个设置有凹口，而另一个设置有相应的凸起。该OCT模块可连接至裂隙灯的一般为“标准”的安装装置。
[0031] 本发明进一步涉及一种用于观察眼睛的方法，该方法包括：在成像装置的物镜处接收来自眼睛的观察光线；从光学相干断层扫描(OCT)系统的OCT光源发射OCT光；将该OCT光分为参考光束和样本光束；以及将样本光束经物镜导向眼睛。
[0032] 现在，参照
附图中所示的示例性实施方式对本发明进行更详细的解释。
[0033] 图1示出了用于观察眼睛的设备的立体图。
[0034] 图2示出了图1中所示的设备的示意性俯视图。
[0035] 图3a、3b示出了根据本发明的OCT模块的立体图。
[0036] 图4示出了图1中所示的设备的OCT系统的示意图。
[0037] 图5示出了可替换OCT系统的示意图。
[0038] 用于观察眼睛的设备的示例性实施方式整体表示为1。根据该示例性实施方式的设备1构成裂隙灯。裂隙灯1便于对包括巩膜、结膜、虹膜、天然晶状体和角膜的人眼前段的检查。裂隙灯广泛用于
检眼镜检查的应用中。裂隙灯1包括照明系统2，照明系统2设置有用于发射照明光的光源3。例如，光源3可被聚焦以发射裂隙光(slit ofillumination)。裂隙灯1包括用于
支撑患者头部(未示出)的支撑
框架7。患者的眼睛在检查过程中朝向照明系统2，以将裂隙光投射到眼睛上。
[0039] 在该示例性实施方式中，照明系统2安装在基本上竖直伸展的柱状壳体中。这样，照明系统2具有将由光源3发射的照明光向患者眼睛传输的传输装置5。当然，照明系统的类型、结构和/或定向可以不同。
[0040] 设备1包括成像装置9，成像装置9设置有用于接收来自眼睛的观察光线的物镜12(参见图2)。物镜12位于成像装置9的远端--来自眼睛的观察光线经物镜12进入成像装置9。物镜12暴露在成像装置9的、朝向支撑框架7的外侧。在该示例性实施方式中，成像装置9具有目镜单元10和放大单元11。放大单元11设置有物镜12。
[0041] 显然，成像装置9的目镜单元10可由任何其它观察单元代替，如数码照相机(未示出)。目镜单元10也可以与数码照相机(未示出)结合。
[0042] 附图中所示的设备1包括用于将照明光和样本光束聚焦在眼底上的聚焦装置6。聚焦装置可包括接目镜6，接目镜6具有在检查过程中被聚焦在眼底上的像面。接目镜6将从其近侧射进的任何光线聚焦在眼底上。接目镜6的光轴沿成像装置9的、在眼睛与物镜
12之间延伸的观察路径伸展。接目镜6的光轴基本上平行于该观察路径或与该观察路径重合。因而，可以检查眼底、具体为眼睛的视网膜的图像。
[0043] 根据本发明的设备1包括光学相干断层扫描(OCT)系统15。OCT系统15便于进行光学相干断层扫描--一种具有毫米级穿透和(亚)微米级分辨率的干涉测量的、非损伤式成像技术。例如，取决于组织的性质和OCT系统的设计，穿透进人眼的深度大约为2-3mm。OCT系统15提供眼睛的表面组织的活体横断面成像。例如，可获得视网膜的横断面图像，从而例如允许不同视网膜层的显像、视网膜厚度和视网膜神经
纤维层的测量。由于结合了OCT系统15，裂隙灯1的检查能
力(screening possibilities)得到了扩展。毕竟，根据该实施方式的设备1构成了包含OCT功能的裂隙灯。
[0044] 在该示例性实施方式中，OCT系统15包括用于发射OCT光的OCT光源16。OCT光源16安装在控制箱18中(参见图4)。设置了具有三个端口的循环器70。OCT光源16通过使用OCT光光纤20连接至循环器70的第一端口。循环器70将OCT光从第一端口导向第二端口并进入光纤26，光纤26将OCT光输送至分束装置17。分束装置17适于将OCT光分为参考光束和样本光束。例如，分束装置17包括光束分束器。
[0045] 在该示例性实施方式中，参考光束光纤22将参考光束传输至参考光束
准直器25。参考光束准直器25将露天(open air)的参考光束导向参考镜31。参考光束的露天部分允许如光功率的各种参数的控制、散射和偏振。从参考镜31被后向反射的光由参考光束准直器25接收，并接着经参考光束光纤22被导回分束装置17。
[0046] 样本光束通过样本光束光纤21被输送至样本准直器24。如图2所示，OCT系统还包括用于将源自样本光束准直器24的样本光束经物镜12传输至眼睛的OCT传输装置33。在该示例性实施方式中，OCT传输装置33包括两个Galvano镜34和一个光束分束器35，以将样本光束至少部分地导入成像装置9的观察路径中。Galvano镜34形成扫描装置。
[0047] OCT光的样本光束射到聚焦装置6上，聚焦装置6将样本光束聚焦在眼底上。因而，样本光束被眼底反射。不同视网膜层之间的界面导致各自的后向反射的光，后向反射的光通过眼睛、聚焦装置6、和成像装置9的物镜12向后传播直到被样本光束准直器24接收。反射的样本光束经OCT传输装置33和样本光束光纤21传至分束装置17。
[0048] 反射的参考光束和反射的样本光束在分束装置17中重新合并，即，它们彼此相长或相消地干涉。反射的参考光束和反射的样本光束的干涉产生光探测信号，光探测信号被光纤26导向循环器70的第二端口，循环器70将该光探测信号导向第三端口。循环器70的第三端口通过探测光纤23光学连接至光探测器。
[0049] 例如，光探测器为光谱仪。光探测器可适于将由其探测到的光探测信号转换为电信号。该电信号然后可被输送至数据处理单元。例如，数据处理单元为计算机系统，如个人电脑(PC)、膝上型电脑、个人数字助理(PDA)等。数据处理单元可将来自光谱仪的电信号显现。
[0050] 在该示例性实施方式中，OCT光源16、循环器70、分束装置17、参考臂22、25、31以及包含光谱仪的探测臂26、23容纳在控制箱18中。样本光束光纤21从控制箱18延伸至OCT模块19。样本光束准直器24安装在OCT模块19中。
[0051] OCT模块19可分离地连接在成像装置9的物镜12与目镜单元10之间(参见图1)。在图3a和3b中更详细地示出了OCT模块19。OCT模块19包括前表面71和后表面
72。前表面71设置有具有圆锥形外表面75的环状凸起74。前表面71贴合放大单元11的后表面。放大单元11的后表面的形状与如图3b中所示的OCT模块19的后表面72一致。
[0052] OCT模块19的后表面72--以及放大单元11的后表面--包括凹口77。凹口77设置有接合件，接合件用于当OCT模块19的凸起74被容纳在凹口77中时可分离地与凸起74接合。接合件包括两个钩件78和螺钉79。首先，将凸起74的下侧放置在钩件78的后侧。然后，操纵OCT模块19以使其前表面71基本上平贴在放大单元11的后表面上。拧紧螺钉79以固定可分离的连接。
[0053] OCT模块19的后表面72与目镜单元10的前表面抵接放置。OCT模块19与目镜单元10之间的可分离连接等同于OCT模块19与放大单元11之间的可分离连接。
[0054] 当OCT模块19安装好后，可以使用裂隙灯1来测量位于视网膜中特
定位置的不同视网膜层各自的厚度。可沿视网膜上的线扫描样本光束，即，在视网膜上以相对小的步幅移动样本光束。可将产生的光探测信号结合在一起以形成视网膜的横断面图像。
[0055] 可使用附加的光源以将可见光发射到OCT系统中(未示出)。因而，可以通过同时使用成像装置9的目镜10和/或数字成像单元(未示出)以观察视网膜上的扫描线。设备1提供通过OCT扫描获得的视网膜的横断面图像和指示出所使用扫描线的视网膜的
正面图像。因而，眼科医师不仅获得了视网膜的横断面图像，而且还得到了获取横断面的精确位置的信息。
[0056] 图5示出了OCT系统的可替换实施方式。在该实施方式中，OCT光源16、循环器70、以及包含光谱仪的探测臂26、23安装在控制箱18中。分束装置17、参考臂和样本臂位于OCT模块19中。
[0057] 当关闭OCT光源时，根据该实施方式的设备1可用作传统的裂隙灯。眼科医师可通过使用接目镜6来检查眼睛的前段以及眼睛的眼底或后段。
[0058] 当然，本发明不限于附图中所示的示例性实施方式。对于本领域技术人员显而易见的是，可在不偏离本发明的范围的情况下对该示例性实施方式进行很多修改。例如，OCT模块作为附加模块不仅可用于裂隙灯，而且还可以用于任何眼科设备。
