用于眼角膜的高分辨率地形图的方法和装置制造方法及图纸

装置由共焦干涉测量装置、空间分辨检测器、用于定位目的的设备和评估单元构成。本发明专利技术的分束器用于在空间分辨检测器上将由角膜反射的光信号中的一些输出耦合和成像，参考光源与延迟线和分束器一起布置在该检测器上游，以便实现由角膜反射的有待在空间分辨检测器上成像的光信号的一部分与参考信号叠加。评估单元被实施为从干涉测量装置和空间分辨检测器的同时记录的信号确定角膜的地形图。所提出的解决方案将共焦FD OCT方法与成像全息镜的元件组合，并从而可以以必要的准确度干涉测量角膜的地形图，特别是在已经建立的系统中，诸如蔡司的

A Method and Device for High Resolution Topographic Mapping of Cornea and Eye

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于眼角膜的高分辨率地形图的方法和装置
本专利技术涉及一种用于基于光学无接触数据捕获来确定眼角膜的地形图的方法和装置。
技术介绍
眼睛上的角膜地形图是具有微米准确度的角膜检查方法，其中，创建了角膜表面的一种地图。眼科医生在数千个单独的点测量角膜的曲率范围。眼睛的角膜地形图有助于角膜曲率的精确成像。眼科医生可以基于这些结果确定可能的病理变化。通过角膜地形图对眼睛的精确测量对于校正屈光不正也是非常重要的。关于较新的应用方面，诸如·白内障手术，·IOL镜头计算，·隐形眼镜适配，以及·屈光激光手术，地形图方法面临在测量的准确度和可再现性方面的特殊挑战；这些使得有必要改善传统的地形图方法或开发新方法。用于测量眼角膜地形图(来自拉丁角膜组织：“角质鞘”)的更常规的仪器包括那些基于除了角膜曲率计和沙姆相机之外的普拉西多环系统的投影的仪器。较新的地形图方法包括共焦的光学相干断层扫描(OCT)，其基于白光干涉测量法，并借助干涉仪比较信号的飞行时间。这里，使用具有已知光路长度(＝参考臂)的干涉仪的臂作为测量臂的参考。来自两个臂(参考臂和测量臂)的信号的干涉产生一种模式，从该模式中可以读取A扫描(单个深度信号)内的相对光路长度。然后，在一维扫描方法中并且以类似于超声技术的方式，在一个或两个方向上横向引导光束，其结果是可以记录二维B扫描或三维断层图像(C扫描)。举例来说，对于由100个单独的A扫描构成的B扫描，需要一秒的测量时间。OCT方法的测量分辨率由所采用的光源的所谓相干长度确定，并且通常处于约15μm。该方法由于其特别适用于检查光学透明介质而在眼科中广泛使用。在眼科中使用的OCT方法中，有两种不同的类型占优势。为了确定测量值，参考臂在第一种类型的长度方面发生变化，并且连续测量干涉强度而不在过程中考虑光谱。该方法称为“时域”方法。相反，在被称为“频域”的另一种方法中，考虑光谱并且为了确定测量值而捕获单独光谱分量的干涉。为此，一方面参考时域中的信号(缩写为：TD)，并且另一方面参考频域中的信号(缩写为FD)。与角膜测量法和普拉西多地形图的传统方法相比，其可以通过相机芯片的曝光来产生数据记录而不会扰乱眼睛运动，OCT方法的相对长的扫描时间是不利的并且需要进一步的校正程序。因此，EP0563454A1描述了一种用于借助于光源和干涉仪检查眼睛的解决方案。在该过程中，眼睛装置在第一光束路径中，并且使得由眼睛的分界面反射的物体光波干涉参考光波。检测和评估干涉现象，其中，根据本专利技术规定，评估通过至少一个光电传感器实现，并且参考光波被引导通过限定的光学元件以干涉物体光波。虽然这里描述的解决方案也使得可以确定眼角膜地形图，但是不可能确定波前偏差的符号或角膜的绝对曲率半径。现有技术中的另一个缺陷是，还不可能用当前可用的成本有效的共焦OCT系统提供角膜的可靠的地形图数据。除了分辨率和再现性之外，与眼睛运动结合的长扫描时间的问题是当前主要仅能够使用高精度眼睛跟踪器来控制。具有普拉西多环形投影和OCT器具的组合器具将需要相对大的设计，特别是普拉西多盘阻挡了操作者对患者眼睛的观察并且导致更耗时的过程。如果在地形图期间应该获得到巩膜区域中的高达约16mm的直径，则普拉西多投影仪将需要对应更大的尺寸并且将继续使处理更加困难，或者光学设计仅可以在非常有限的范围实施。蔡司的700[1]已经收集了B扫描图以用于测量眼睛中的生物轴向距离，并因此也收集了角膜表面地形图的数据网格。该系统(其中所获得的生物特征数据受基于OCT图像的视觉检查影响)通过具有高重复性和临床数据库连接的更好的屈光度测定结果来区分。此外，在再现性的标准偏差相对低的情况下可以获得OCT数据。然而，关于相对慢的扫描速率指定的当前缺点适用于该系统。在DE102011018603B3中描述了此种用于散射样品的光学3D成像的方法，特别是用于确定空间散射强度分布的方法。这里，样品被不同波长照射，由样品反射的光和参考光在2D光检测器阵列上成像，并且对于波长中的每个分别记录一个全息图。通过各种中间步骤从所有计算的波场重建样本的至少一层中的散射强度的分布。传统全息镜的这种解决方案(其对应于扫频光源OCT的广泛应用)中的缺点应该被认为是必须实现和评估非常多的图像以便从该图像栈中提取深度信息。文献：[1]蔡司的700，DE_32_010_0009II德国印刷CZ-I/2015；卡尔·蔡司医疗公司，2014。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种基于OCT的生物测定解决方案，该解决方案还有助于确定眼角膜的地形图。在这样做时，该解决方案应满足对于测量数据的准确度和可再现性方面的不断增长的需求。该目的通过所提出的用于眼角膜的高分辨率地形图的方法来实现，其中眼睛由共焦的干涉测量装置的照射源照射，由共焦的干涉测量装置和空间分辨检测器两者检测由角膜反射的光信号，并且光信号通过以下方式被转送到评估单元，a)将光照辐射聚焦在角膜的曲率中心上；b)由角膜反射的光信号的从分束器输出耦合并在空间分辨检测器上成像的部分与参考信号叠加，该参考信号由参考光源与延迟线一起产生，c)参考信号具有与由角膜反射的光信号类似和已知的波前形状，并且通过延迟线设置参考信号，使得其能够干涉由角膜反射的光信号，d)在空间分辨检测器上产生干涉图案的同时，由干涉测量装置确定角膜表面与参考面的距离，以及e)由评估单元从空间分辨检测器和干涉测量装置的在至少一个时间点所记录的测量信号中确定角膜的地形图。根据本专利技术的用于眼角膜的高分辨率地形图的装置由以下构成：公焦干涉测量装置、空间分辨检测器、用于定位目的的设备和评估单元，该装置通过以下方式实现该目的：干涉测量装置基于频域OCT方法，并且其辐射聚焦在角膜的曲率中心上，设有分束器以用于输出耦合并且在空间分辨检测器上将由角膜反射的光信号中的一部分成像，设有与延迟线和分束器一起的参考光源以用于将由待成像的角膜反射的光信号的一部分与参考信号叠加到空间分辨检测器上，并且参考光源布置在空间分辨检测器的上游，参考光源被实施用于产生具有与由角膜反射的光信号类似且已知的波前形状的参考信号，并且评估单元被实施为从干涉测量装置和空间分辨检测器同时记录的信号中确定角膜的地形图。虽然根据本专利技术，该目的是通过独立权利要求的特征实现的，但是优选的发展和实施例是从属权利要求的主题。所提出的解决方案用于确定眼角膜的地形图并且基于相干光学地形图系统。根据本专利技术，该解决方案将共焦FDOCT方法与成像全息镜的元件相结合，并从而可以以必要的准确度干涉测量角膜的地形图，特别是在已经建立的系统诸如蔡司的700中。附图说明下面基于示例性实施例更详细地描述本专利技术。在这方面图1：示出了根据本专利技术的用于眼角膜的高分辨率地形图的装置。具体实施方式在用于眼角膜的高分辨率地形图的方法中，通过共焦的干涉测量装置的照射源照射眼睛，由角膜反射的光信号通过共焦的干涉测量装置和空间分辨检测器两者来检测，并且光信号被转送到评估单元。根据本专利技术，该方法包含以下各个方法步骤：a)将光照辐射聚焦在角膜的曲率中心上，b)由角膜反射的光信号从分束器输出耦合并在空间分辨检测器上成像的部分由参考信号叠加，该参考信号由参考光源与延迟线一起产生，c)参考信号具有与由角膜反射的光信号类似且已知的波前形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于眼角膜的高分辨率地形图的方法，其中，眼睛由共焦的干涉测量装置的照射源照射，由共焦的所述干涉测量装置和空间分辨检测器两者检测由角膜反射的光信号，并且所述光信号被转送到评估单元，其特征在于，a)将光照辐射聚焦在角膜的曲率中心上；b)由角膜反射的所述光信号的从分束器输出耦合并在所述空间分辨检测器上成像的部分与参考信号叠加，所述参考信号由参考光源与延迟线一起产生；c)所述参考信号具有与所述由角膜反射的光信号类似的且已知的波前形状，并且通过延迟线来设置所述参考信号，使得所述参考信号能够干涉由角膜反射的所述光信号；d)在所述空间分辨检测器上产生干涉图案的同时，由干涉测量装置确定角膜表面与参考面的距离；以及e)由所述评估单元从所述空间分辨检测器和所述干涉测量装置的在至少一个时间点所记录的测量值来确定角膜的地形图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.24 DE 102017203010.01.一种用于眼角膜的高分辨率地形图的方法，其中，眼睛由共焦的干涉测量装置的照射源照射，由共焦的所述干涉测量装置和空间分辨检测器两者检测由角膜反射的光信号，并且所述光信号被转送到评估单元，其特征在于，a)将光照辐射聚焦在角膜的曲率中心上；b)由角膜反射的所述光信号的从分束器输出耦合并在所述空间分辨检测器上成像的部分与参考信号叠加，所述参考信号由参考光源与延迟线一起产生；c)所述参考信号具有与所述由角膜反射的光信号类似的且已知的波前形状，并且通过延迟线来设置所述参考信号，使得所述参考信号能够干涉由角膜反射的所述光信号；d)在所述空间分辨检测器上产生干涉图案的同时，由干涉测量装置确定角膜表面与参考面的距离；以及e)由所述评估单元从所述空间分辨检测器和所述干涉测量装置的在至少一个时间点所记录的测量值来确定角膜的地形图。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干涉测量装置使用频域OCT方法，特别是扫频OCT方法。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照射源利用孔径角为20°至100°的照射光束照射眼睛，所述照射光束的孔径角优选为60°。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于在空间分辨检测器上成像的分束器将所述由角膜反射的光信号的部分输出耦合，该部分对应于2％至50％，优选大约10％。5.根据权利要求1和4所述的方法，其特征在于，所述空间分辨检测器以曝光时间来记录所述干涉信号，所述曝光时间与所述干涉测量装置的所述照射源的调谐时间和波长范围匹配，使得实现了10μm和1mm之间的范围内的有效相干长度。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用球面波作为参考信号，所述球面波的中心与角膜的曲率中心共轭。7.根据权利要求1和6所述的方法，其特征在于，在照射光聚焦到角膜顶点上的情况下发生成像的点附近，由所述空间分辨检测器和所述干涉测量装置同时记录具有距焦点不同距离的至少两个测量信号对，以用于使两个系统相对彼此校准。8.根据权利要求1、6和7所述的方法，其特征在于，所述干涉测量装置连续地提供用于设置所述延迟线的距离测量信号。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在照射光聚焦到角膜的曲率中心上的情况下发生成像的点附近，由所述空间分辨检测器记录至少一个测...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·布勃利茨，
申请(专利权)人：卡尔蔡司医疗技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE