共焦线扫描检眼镜.pdf

描述一种线扫描检眼镜，该检眼镜包括：光源，用于向感兴趣对象提供光束；光束分离设备，用于接收该光束，向扫描设备提供该光束，以及将该光束和来自该感兴趣对象的返回的光束充分地分离开；扫描设备，用于将该光束引向该感兴趣对象以扫描该感兴趣对象，接收来从该感兴趣对象返回的光束，并且将至少部分返回的光束引向检测器；以及，另外的扫描设备，用于将该光束转换成该线形光束。在实施例中，LSO进一步包括诸如凹凸透镜阵列的阵列式线产生设备。根据本发明的检眼镜也可以包括另外的线产生元件，用于在使用以比扫描该感兴趣对象的扫频频率相对更高的频率，在与线形光束的线充分平行的方向上移置用于扫描该感兴趣对象的线形光束。

权利要求书一种线扫描检眼镜，包括：
光源，用于向感兴趣对象提供光束；
光束分离设备，用于接收该光束，向扫描设备提供该光束，以及将该光束和从该感兴趣对象返回的光束充分地分离开；
扫描设备，用于将该光束引向该感兴趣对象以在扫描方向上利用线形光束来扫描该感兴趣对象；接收从该感兴趣对象返回的光束；并且将至少部分返回的光束引向检测器；
另外的扫描设备，用于通过在与该扫描方向充分垂直的方向上移置该光束来将该光束转换成该线形光束，以扫描该感兴趣对象，其中，从该感兴趣对象返回的光束不被该另外的扫描设备去扫描。
如权利要求1所述的线扫描检眼镜，其中，该另外的扫描设备进一步包括：柱面透镜、鲍威尔透镜或阵列式线产生设备，阵列式线产生设备例如为凹凸透镜阵列，用于在与该扫描方向充分垂直的方向上扩展该线形光束。
如权利要求1或2所述的线扫描检眼镜，其中，该另外的扫描设备以比在扫描方向上扫描感兴趣对象的扫频频率更高的频率来移置该光束。
一种线扫描检眼镜，包括：
光源，用于向感兴趣对象提供光束；
光束分离设备，用于接收该光束，向扫描设备提供该光束，以及将该光束和从该感兴趣对象返回的光束充分地分离开;
扫描设备，用于将该光束引向该感兴趣对象，以利用线形光束来描述该感兴趣对象；接收从该感兴趣对象返回的光束；以及将至少部分返回的光束引向检测器；
线产生设备，用于将该光束转换成该线形光束以扫描该感兴趣对象，其中，该线产生设备是阵列式线产生设备，以及
另外的扫描设备，用于在与该线形光束充分平行的方向上提供该光束或线形光束的移置。
如权利要求4所述的检眼镜，其中，该光源是激光光源。
如权利要求4所述的检眼镜，其中，该阵列式线产生设备被设置用于将该光束转换成形成该线形光束的多条线形光束的叠加。
如权利要求4所述的检眼镜，其中，该线产生设备被设置于在该光束分离设备和该扫描设备之间的光路上。
如权利要求4所述的检眼镜，其中，该线产生设备被设置于在该光束分离设备之前的该光束的光路上。
如权利要求4至8任一项所述的检眼镜，其中，该阵列式线产生设备包括用于将该光束转换成线形光束的反射或折射脊阵列。
如权利要求9所述的检眼镜，其中，该反射或折射脊阵列进一步提供有光学元件，该光学元件例如为透射板，具有阶梯式变化的厚度，以对从该脊阵列发出的不同的光束产生不同的相位移。
如权利要求4至10任一项所述的检眼镜，其中，该阵列式线产生设备具有正面，该正面具有阶梯式变化的厚度。
如前述权利要求的任一项所述的检眼镜，其中，该检测器是线传感器。
如权利要求4至12任一项所述的检眼镜，其中，该另外的扫描设备被设置来以比扫描感兴趣对象的扫频设备的扫频频率更高的频率提供移置。
如权利要求13所述的检眼镜，其中，移置的幅度至少与该阵列式线产生设备的两条干涉条纹之间的间距一样大。
如权利要求14所述的检眼镜，其中，该检测器是线检测器，且快速扫描频率是该线检测器的曝光频率的整数倍或者整数分之一。
如权利要求4至14任一项所述的检眼镜，其中，该阵列式线产生设备被设置来提供多条线形光束以用于扫描该感兴趣对象。
如权利要求16所述的检眼镜，其中，该多条线形光束被设置来在使用时在不同位置进入该感兴趣对象。
如权利要求4至15任一项所述的检眼镜，其中，该阵列式线产生设备包括多个光学元件，每一光学元件用于接收该光束的仅仅一部分。
如权利要求4至16任一项所述的检眼镜，其中，该阵列式线产生设备包括在与该光束的方向充分垂直的方向上彼此相邻设置的多个光学元件。
一种线扫描检眼镜，包括：
光源，用于向感兴趣对象提供光束；
光束分离设备，用于接收该光束，向扫描设备提供该光束，以及将该光束和从该感兴趣对象返回的光束充分地分离开;
扫描设备，用于将该光束引向该感兴趣对象，以利用线形光束来描述该感兴趣对象；接收从该感兴趣对象返回的光束；以及将至少部分返回的光束引向检测器；
线产生设备，用于将该光束转换成该线形光束，以扫描该感兴趣对象，以及
另外的扫描设备，用于在使用中，以比扫描该感兴趣对象的扫频频率更高的频率，在与该线形光束的线充分平行的方向上移置该光束或线形光束，以扫描该感兴趣对象。
如权利要求20所述的线扫描检眼镜，其中，该线产生设备包括柱面透镜或鲍威尔透镜。

说明书共焦线扫描检眼镜
背景技术
共焦线扫描激光检眼镜本身是众所周知的。可以参考韦布等人的描述了这样的装置的US4,768,874。线扫描激光检眼镜（LSLO）用于提供眼睛的被扫描部分的图像，眼睛被实质上线形的光束所扫描。通常，LSLO使用诸如激光或者超发光的发光二极管的光源，用于产生实质上准直的光束。为了执行扫描操作，为LSLO提供多个光学组件或元件用于处理/转换光源，以向眼睛提供合适形状的光源，以用于处理能够被检测器所处理的从眼睛接收到的反射光。通常，因此LSLO包括如下的光学组件：
‑第一光学组件，用于将实质上准直的光束转换成线形光束；
‑光束分离元件，被设置为用于接收线形光束以及将入射线形光束和反射光分离开；
‑扫描元件，被设置为接收线形光束并移置线形光束使得能够扫描感兴趣对象（例如，眼睛视网膜）的区域；
‑光学器件，用于如通过瞳孔将扫描线形光束聚焦进入眼睛、接收从眼睛反射的光并且将接收到的反射光聚焦到诸如线性CCD阵列的检测器上。
诸如透镜和聚焦镜的各种光学组件可被用在这些元件之间，以提高系统性能。
在传统的LSLO应用于检查白内障病人或具有类似介质不透明度（mediaopacity）的病人的视网膜的情况下，可以观察到的是，可能很难产生高质量的图像。同样，激光斑点降低了图像质量；激光一般使用在SLO和LSLO中来产生准直光束。
相比而言，点扫描SLO则不会遭受这样的问题。点扫SLO本身是众所周知的。可以参考韦布等人的描述了这样的装置的US4,768,874。在点扫描SLO中，用到了两个扫描器：快速扫描器和相对较慢速的扫描器。快速扫描器扫描沿着视网膜上的线的被照亮的点，并且去扫描（de‑scan）返回到点检测器的光。传统的线SLO仅包括一个扫描器（相对慢速的扫描器）并且使用线传感器。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的目的是提出一种改进的LSLO，能通过至少部分地消除激光斑点的影响、和/或通过至少部分地消除白内障或当检查具有不透明体的病人时的其他介质不透明体的（缓和）形态的影响，来改善图像质量。根据本发明的第一方面，通过线扫描检眼镜来实现这个目的和其他目的，该线扫描检眼镜包括：
光源，用于向感兴趣对象提供光束；
光束分离设备，用于接收该光束，向扫描设备提供该光束，以及将该光束和从该感兴趣对象返回的光束充分地分离开；
扫描设备，用于将该光束引向该感兴趣对象以在扫描方向上利用线形光束来扫描该感兴趣对象；接收从该感兴趣对象返回的光束；并且将至少部分返回的光束引向检测器；
另外的扫描设备，用于通过在与该扫描方向充分垂直的方向上移置该光束来将该光束转换成该线形光束，以扫描该感兴趣对象，其中，从该感兴趣对象返回的光束不被该另外的扫描设备去扫描。
本发明的新颖的LSLO可以视为是传统点SLO和线SLO的混合体，组合了这两种仪器的优点。共焦扫描激光检眼镜（SLO）本身是众所周知的，而且众所周知的是，由于代替使用空间延伸光源而应用了感兴趣对象的点或点状照明，因此共焦扫描激光检眼镜提供了有关于可获得的对比度的优势。在SLO中，激光斑点通常穿过视网膜而被扫描，并且反射光被去扫描并且成像在例如但不限于雪崩光电二极管之类的敏感单点检测器上。这样的引入了共焦检测器的飞点光学设计，极大地减少了偏离光，并且因此增加了图像的对比度。此外，该方法允许使用近红外光来成像视网膜，这可以更进一步地减少病人的不适感。
在SLO中，视网膜上的每个点仅被非常短暂地照亮。因此，非常明亮的照明光源必须用于获得充分级别的曝光，而不管短的时间曝光。激光源通常被用作能够传递所需高亮度的最好的光源。
为了增加像素数据速率并且减少复杂性和成本，开发了线扫描激光检眼镜，例如通过扫描穿过视网膜的光的细线，去扫描返回的光并且接着将该光成像在探测器上，来使用线形光束对诸如眼镜的感兴趣对象成像。可以观察到的是，通过使用这样方法，点扫描的大多数的共焦性仍能够被保留。结果是，由于他们的共焦性，和例如眼底照相机的基于区域的照度相比，线扫描图像可以有高很多的对比度。此外，由于他们固有的短焦距，这样的共焦系统能够以各种深度来对对象切片成像，由此产生了3D地形图像。
当扫描穿过视网膜的线而不是点时的另一个优点是，只需要一个慢速扫描仪，而不是同时需要慢速扫描仪和（时常嘈杂并且是昂贵的）快速扫描仪，并且照相机系统的光路能够更短。因此，光学器件、电子器件及机械器件可以更简化，所有这些促使了制作成本的下降、扫描仪噪声的下降以及尺寸的减少。
传统的LSLO的重要缺陷是，当在目镜上检查患有白内障或者可能（部分）阻挡或扭曲施加的光束的其他缺陷的病人时，图像质量可能相对较差。来自于“点LSO”的图像受到这样不透明体或缺陷的影响较小。传统线LSO的较差图像能够通过以下事实来解释：应用在传统LSLO的线产生设备在沿着线形光束的光照强度和入射光瞳孔缺陷的位置之间产生1对1的空间相关性。
下面在图1a及图1b中详细说明点SLO相对于线SLO的特性差异。
一般而言，LSLO和SLO的另一个重要缺陷是激光斑点。由于相干激光的干涉，较亮及较暗的斑点的图案被叠加在LSO和LSLO的视网膜图像上。
在根据本发明的检眼镜中，光源被应用于向感兴趣对象提供光束。这样的光源例如可以包括能够产生诸如准直光束的LED（发光二极管）或者激光。在现有的参考文献中，有时是关于光束的形状（例如，准直的或者线形的）。准直光束中的光线彼此充分平行。在线形光束中，存在水平面和垂直面之间的外部光线的角度的差异。
无论什么情况下，在本文中，已对光束或者一条光束进行了参考，这样的参考或者涉及被光源输出的光束、或者涉及在转换（例如，在光束产生设备中的朝向线形光束的截面转换）后所获取的光束。
在较佳实施例中，应用的光源是产生准直光束的激光光源。相比于LED光源，应提及的是，目前，LED光源作为点光源LED光源可能具有不充分的亮度，或者在超发光二极管的情况下，具有在可视范围内不可用的缺陷，或者，由于宽频谱，具有使得在透镜上供应合适的AR涂层更困难的缺陷。根据本发明的检眼镜包括光束分离设备，用于接收光束并且向检眼镜的扫描设备提供该光束。该光束分离设备可以包括部分透射部分反射的元件，基于偏振的分束器，具有孔的镜子或者部分光从周围透射的小镜子，该光束分离设备被进一步设置为充分地分离从光源接收的光束和从感兴趣对象接收的反射光束。
根据本发明的检眼镜进一步包括：扫描设备，用于接收来自光束分离设备的光束并且将该光束引向该感兴趣对象，以利用线形光束来扫描该感兴趣对象。扫描设备被进一步设置为接收来自感兴趣对象的反射光束；并且将至少部分反射光束引向检测器。
在根据本发明第一方面的检眼镜，由在与扫描方向充分垂直的方向上以相对高的频率移置光束的另外的扫描设备来将该光束转换成线形光束；在使用中，扫描方向对应于线形光束在使用中扫描感兴趣对象所在的方向。通常，扫描方向充分垂直于线形光束扩展到的方向。
在如此的设置中，使用另外的扫描设备来替代诸如柱面透镜或鲍威尔透镜线的传统线产生设备，来将来自光源的光束转换成线形光束。
在实施例中，以比在扫描方向上用于扫描感兴趣对象的扫频频率更高的频率来使用另外的扫描设备。
和传统的SLO相比，在根据本发明的第一方面的检眼镜中，返回的光束不被该另外的扫描设备去扫描。这样，返回的光束（具有线形）经由一个或多个另外的光学部件有选择地被扫描设备所接收，被扫描设备去扫描并被提供给诸如线检测器的检测器。
在实施例中，该另外的扫描设备可以进一步包括柱面透镜、鲍威尔透镜或诸如用于在充分垂直于该扫描方向的方向上扩展该线形光束的凹凸透镜阵列的阵列式线产生设备。在如此的设置中，线形光束实际上是在两个阶段中产生，第一阶段中通过在垂直于扫描方向的方向上移置光束来扩展光束，并且在第二阶段中在充分垂直于扫描方向的方向上进一步扩展扩展后的光束。
在实施例中，设置另外的扫描设备来以比扫描该感兴趣对象的扫频频率更高的快速扫描频率来扫描该感兴趣对象。典型地，（相对慢速的）扫描设备将以5‑100Hz之间的扫描频率工作，而（相对快速的）扫描设备将在2.000‑40.000Hz的频率范围内工作。
根据本发明的第二方面，提供一种线扫描检眼镜，包括：
光源，用于向感兴趣对象提供光束；
光束分离设备，用于接收该光束，向扫描设备提供该光束，以及将该光束和从该感兴趣对象返回的光束充分地分离开;
扫描设备，用于将该光束引向该感兴趣对象，以利用线形光束来描述该感兴趣对象；接收从该感兴趣对象返回的光束；以及将至少部分返回的光束引向检测器；
线产生设备，用于将该光束转换成该线形光束以扫描该感兴趣对象，其中，该线产生设备是阵列式线产生设备，以及
另外的扫描设备，用于在与该线形光束充分平行的方向上提供该光束或线形光束的移置。
与根据本发明的第一方面的检眼镜相比，根据本发明的第二方面的检眼镜包括与另外的扫描设备组合的线产生设备，尤其是阵列式线产生设备。
为了获取用于扫描感兴趣对象的线形光束，根据本发明的第二方面的检眼镜包括阵列式线产生设备，用于将入射光束转换成例如长的和细的线形光束。作为一个例子，这样的阵列式线产生设备可以包括用于将准直光束转换成线形光束的反射或折射脊。
根据本发明的第二方面，线扫描检眼镜进一步包括另外的扫描设备，用于在与线形光束充分平行的方向上提供用于扫描感兴趣对象的线形光束的移置。
在实施例中，设置该另外的扫描设备来以比扫描该感兴趣对象的扫频频率更高的快速扫描频率来扫描该感兴趣对象。典型地，（相对慢速的）扫描设备将以5‑100Hz之间的扫描频率工作，而（相对快速的）扫描设备将在2.000‑40.000Hz的频率范围内工作。
另外的扫描设备和阵列式线产生设备的这样的结合，如在以下将会详细说明，提供了比诸如柱面透镜或鲍威尔透镜的传统线产生设备重要的优势。
另外值得注意的是，如针对本发明第一方面所说明的，该另外的扫描设备同样可以被应用于将光束转换成线形光束以用于扫描感兴趣对象，这样也可以不与阵列式线产生设备一起使用。
值得注意的是，该另外的扫描设备或者特定线产生设备（即，阵列式线产生设备）能够应用在光源与（相对慢速的）扫描设备之间光路上的合适位置（即，在光束分离装置的前后）。
在本发明的检眼镜的实施例中，通过将线产生设备与光束分离设备集成，这样的转换发生在光束分离设备与扫描设备之间或在光束分离设备上。在根据本发明的检眼镜的这样的实施例中，如在已知的LSLO中所发现的那样，代替线形光束，被光束分离设备接收的光束可以是例如准直光束。这样，可获得检眼镜的更紧密的设计。此外，本领域技术人员所明白的是，就再不需要如在已知的LSLO中所需要的线形元件（例如，将入射准直光束转换成输出线形光束的光学元件）关于另外的下游元件的精确的对准或校准。这可以减少制造装置或准备操作装置的时间。
作为在光束分离设备中集成线形功能的替换方案，根据本发明的检眼镜的实施例包括设置在光束分离设备和扫描设备之间的光路上的线产生设备。如将在以下要更详细说明的，在光束分离设备和慢速扫描设备之间、而不是在光束分离设备之前设置线形功能能够获得检眼镜的改善的光学性能。
正如上面所提到的，应用在根据本发明的第二方面的检眼镜中的线产生设备是阵列式线产生设备，例如包括用于将准直光束转换成线形光束的反射或折射脊的阵列。这些脊通常是亚毫米级的。需要特定的脊线形状以致使产生线形光束。一般的脊形状包括正弦曲线脊、柱状脊和其他的凹面或凸面曲率的曲线轮廓。几种类型的这些阵列式线产生设备已知为在立体视觉应用中通常使用的凹凸透镜阵列。
将阵列式线产生设备与另外的扫描设备结合应用可以提供优于传统线产生设备的特殊优势。诸如柱面透镜或者鲍威尔透镜的传统线产生设备，产生一条线，对于该条线，在光束在线产生设备上的入射点与沿着所产生的线形光束的点之间具有1对1的对应关系。
在本发明的含义之内，阵列式线产生设备是线产生设备，由此在光束的入射点和沿着所产生的线形光束的点之间的1对1对应关系不再存在。在实施例中，阵列式线产生设备包括在充分垂直于入射光束的方向的方向上、彼此相邻设置的多个光学元件，其中，每一光学元件被设置用于接收仅仅部分入射光束，并将所接收的部分入射光束转换成线形光束，多个光学元件的线形光束的叠加由此形成该线形光束。以下将提供关于这样的阵列式线产生设备的各种实施例的更多细节。值得注意的是，这样的阵列式线产生设备的应用可以提供优于已知的检眼镜的改善，因为它们能够使得图像歪曲的问题得以消除或者至少减轻。
可以注意到，也可通过另外的扫描设备来得到相似的效果，即，去除了在光束的入射点和沿着所产生的线形光束的点之间的1对1的对应关系。这样，如本发明的第一方面的以上更多细节所解释的，能够使用另外的扫描设备替代阵列式线产生设备来将光束转换成用于扫描感兴趣对象的线形光束。
在本发明中应用阵列式线产生设备和/或另外的扫描设备导致了产生线形光束，该线形光束在经由视网膜的入射光瞳提供时提供了视网膜的更均匀的照度。换句话说，由于阵列式线产生设备和/或另外的扫描设备的应用，所以在对入射光瞳提供的光束的点和视网膜上的点之间不再有1对1的对应关系。这在以下将更加详细说明。
在使用诸如激光的相干光源的情况下，使用不具有另外的（相对较快速的）扫描设备的凹凸透镜阵列，而不是单个柱面透镜，可能相反地导致照明的干涉效果。如在以下将详细说明的，使用另外的（相对较快速的）扫描设备，可以消除这些副作用。
还值得注意的是，根据本发明的检眼镜可以被设置成提供例如可以从单个准直光源得到的多个线形光束，用于扫描感兴趣对象。
如以上所提到的且在下面将详细说明的，例如被传统的LSLO所获取的视网膜图像的图像质量，可能受到出现在病人眼睛的透镜上的缺陷的不利影响，主要是由于：光束在线产生器（例如柱面透镜或鲍威尔透镜）上的进入位置和沿着所产生的线形光束的位置之间的1对1对应关系。通过在根据本发明的第二方面的LSLO中使用阵列式线产生设备，减轻了这些缺陷对图像质量的不利影响。诸如中度形态的白内障的这样的缺陷，可能导致在视网膜图像上出现暗线并且可以对所获取的图像的处理和分析造成不利影响。
根据本发明的第三方面，LSLO可以提供有另外的扫描设备，相对较快的扫描设备，用于在与LSLO的扫描方向充分垂直的方向上、以相对高的频率移置进入到病人瞳孔的光束。这样，根据本发明的第三方面，提供一种线扫描检眼镜，包括：
光源，用于向感兴趣对象提供光束；
光束分离设备，用于接收该光束，向扫描设备提供该光束，以及将该光束和从该感兴趣对象返回的光束充分地分离开;
扫描设备，用于将该光束引向该感兴趣对象，以利用线形光束来描述该感兴趣对象；接收从该感兴趣对象返回的光束；以及将至少部分返回的光束引向检测器；
线产生设备，用于将该光束转换成该线形光束，以扫描该感兴趣对象，以及
另外的扫描设备，用于在使用中，以比扫描该感兴趣对象的扫频频率更高的频率，在与该线形光束的线充分平行的方向上移置该光束或线形光束，以扫描该感兴趣对象。
通过以相对较高的频率（与LSLO的线扫频频率相比）移置进入到瞳孔的光束，在所获得的图像上消除了病人透镜上的缺陷的不利影响，因此得到更均匀的强度，这有利于图像的处理和分析。
这样，和阵列式线产生设备与另外的扫描设备的组合使用相比，另外的扫描设备（其例如能够以比扫描设备所应用的扫描频率相对高的频率操作）与传统线产生设备（诸如柱面透镜或鲍威尔透镜）的组合的应用，可以提供类似的图像质量的改善。
作为本实施例的另外的优势，值得一提的是，同等地抹除了光束（例如，激光光束的斑点图案）的任何不均匀性，致使获得的图像具有更均匀的强度。值得注意的是，这对根据本发明的第一和第二方面的检眼镜也同样有效。
还值得一提的是，在根据本发明的LSLO的实施例中，应用了阵列式线产生设备和另外的扫描仪或扫描设备。在这样的实施例中，由于将如凹凸透镜阵列（而不是单个柱面透镜）与准直光源结合使用，可以减轻照明中的不利的干涉效果。在这样的实施例中，另外的扫描仪因此可以主要用于减轻阵列式线产生设备的干涉效果。然而，使用另外的扫描设备也可以对感兴趣对象的更均匀的光强度做出贡献，这有利于图像的处理和分析。
通过参考以下的具体描述并结合附图考虑，本发明的这些和其他方面将会更容易地领会、同样也更易于理解，在附图中，同样的参考符号表示同样的部件。
附图说明
图1A‑图1C示意性地描述了点SLO相比线SLO和根据本发明的LSLO的不同的特性。
图1D‑图1E示意性地描述了根据本发明的线扫描激光检眼镜的第一实施例。
图2示意性地描述了根据本发明的线扫描检眼镜的第二实施例。
图3示意性地描述了根据本发明的线扫描检眼镜的第三实施例。
图4示意性地描述了根据本发明的线扫描检眼镜的第四实施例。
图5A及图5B示意性地描述了根据本发明的线扫描检眼镜的第五实施例。
图6示意性地描述了能够用作根据本发明的检眼镜中的阵列式线产生设备的柱面透镜和凹凸透镜阵列。
图7a‑图7c示意性地描述了能够用在根据本发明的检眼镜中的阵列式线产生设备的各种实施例。
具体实施方式
图1A示出了用点SLO对视网膜500成像，其中，一束光（具有矩形横截面6）在每一瞬间只照明视网膜点。该SLO中的在一个方向上扫描的快速扫描仪以及在垂直方向上扫描的慢速扫描仪与瞳孔面光学共轭，因此，当光束穿过视网膜被扫描时，光束看起来像是围绕瞳孔的中心“枢转”。该光束中的所有光线通过虹膜（1）的开口进入眼睛。通常光线仅仅通过瞳孔的小部分进入到眼睛，这被已知为“入射光瞳”（4）。正如上述解释的，在扫描期间入射光瞳是静止的。被视网膜反射的光可以在眼睛瞳孔面中的任何点离开眼睛，然而，只有穿过瞳孔面的所选择的部分离开眼睛的光线会到达检测器。瞳孔的这部分已知为“出射光瞳”（2）。在图1a中可以看出，在对视网膜上的一个点成像时，在目镜中的不透明体（3）将阻挡部分照明光。然而，也正对视网膜上的所有其他点发生相同量的“光阻挡”。在图1a的右上部分的图中已示出，在整个图像中，与不以不透明体对对象成像相比，得到的视网膜的图像将会具有更低的照度级别II。
然而，在传统的线LSO和LSLO的情况中，情形完全不同。在每个瞬间，视网膜的整条线都被照明。在LSLO中，通过截面7示意性地表示的线形光束，用于扫描视网膜。如图1B所示，在入射光瞳（4）中的每一竖直位置对应于沿着线的特定位置。不同的说法是，在特定垂直位置进入到入射光瞳的光仅在视网膜上的特定垂直位置结束，即，在入射光瞳上的垂直位置和照亮视网膜的线上的特定位置之间存在1对1的对应关系。这样，从视网膜来看，视网膜上的具有给定位置的每个点，将仅接收在入射光瞳上的对应竖直位置进入入射光瞳的光束中的光。在入射光瞳（4）中的不透明体（3）将引起照度级别II的迅速的减少，如图1B的右上角的图所示，然而只沿着该线的一小部分。其结果就是将在视网膜图像上产生黑斑和黑条纹，并且将致使图像的处理和分析变得繁琐。
图1C示出了用截面8来示意性表示的线形光束，应用于根据本发明的LSLO上以扫描视网膜。如图1C所示，根据本发明，与图1B中的仅仅一条细线相比，入射光瞳的大片区域被用于照亮该线上的每个点。因此，在入射光瞳中的点或者不透明体与沿着照亮的线上的位置之间，不再有1对1的对应关系。如以下会更详细说明的，这可以根据本发明，通过应用阵列式线产生设备或者另外的扫描设备或其组合而实现。
图1D是根据本发明的第一实施例的共焦线扫描检眼镜的示意性平面图。该共焦线扫描检眼镜包括光源100，用于向相对快速的扫描设备350（也称作另外的扫描设备）提供充分准直的光束200，该相对快速的扫描设备350被安排来将准直光束200转换成线形光束250。如所示的具体实施例中，设置扫描设备350来如光束355示意性表示地，在与慢速扫描设备330的扫描方向大致垂直的方向上移置线形光束。扫描仪或者扫描设备及另外的扫描仪或扫描设备的典型的扫描频率处于用于慢速扫描仪的5‑100Hz与用于快速扫描设备（即，另外的扫描仪350）的2.000‑40.000Hz之间。
随后经由第一光学元件16向光束分离元件310提供线形光束，光束分离元件310随后向相对慢速的扫描设备330提供该光束。在光束分离元件310与扫描设备330之间的光路中，可提供第二光学元件（图未示）用于把光束分离元件310投射到扫描设备330上。这样的光学元件，例如透镜，可以促使光束分离设备310与角膜面共轭以及扫描设备330与光瞳面共轭。扫描设备330经由第三光学元件20向眼睛21上的感兴趣区域提供扫描。在充分垂直于线形光束的线的方向上执行该扫描。撞击到眼睛21的部分光将被视网膜500反射形成反射光束，该反射光束能够被扫描设备330接收并且引导至光束分离元件310。由于使用了相对快速的扫描设备，即使在入射光瞳上存在不透明体，也能够获得相对均匀的视网膜照度。
接着，从感兴趣对象（例如眼睛21）反射的反射光束被扫描设备330去扫描，提供给光束分离元件310并且随后经由第四光学元件30提供给检测器32。在入射光和反射或返回光的光路上设置光束分离元件310。光束分离元件从而将入射光（即，线形光束250）与反射的返回光束44（在所示示例中朝向检测器32偏转）分离开。值得注意的是，如所示设置中，返回光束不被相对快速的扫描设备350去扫描。
图1E示出了图1D的线扫描检眼镜的侧视图，从侧面视角示出了扫描设备330，第一光学元件16，第二光学元件20，光束分离元件310，第三光学元件30和检测器32。值得注意的是，诸如16、20、30的一些光学元件可由例如透镜或聚焦镜的多个光学元件构成，以形成光学子系统。
在图2中，示意性地描述了根据本发明的检眼镜的第二实施例。所示出的检眼镜包括光源100，该光源100设置用于（经由与上述设备类似的相对快速的扫描设备350）向光束分离设备310提供实质上线形的光束，该光束分离设备310用于接收光束200（其被扫描设备350转换成线形光束）并且充分地将光束250与从感兴趣对象例如眼睛的视网膜500反射或者返回的光束（未示出）分离。作为光束分离设备310，存在多种选择。例如，光束分离设备310可包括旋转镜或者旋转棱镜或者带状镜。例如，光束分离设备可包括镜子，在该镜子中心具有能使入射光束（例如，线形光束250）通过分离设备（例如，朝向扫描设备330）的相对小的孔，同时，具有实质上较大截面的反射光束被光束分离设备例如朝向检测器反射。
如图2所示意性地示出，源于光源100的准直光束被相对快速的扫描设备350接收，并且随后由检眼镜的线产生设备320（例如，诸如凹凸式透镜阵列之类的阵列式线产生设备）接收，该光学部件320用于将如光束分离设备310接收的线形光束250转换成扩展开的线形光束260以用于扫描感兴趣对象。线形光束260进一步被扫描设备330所接收，该扫描设备330将线形光束260导向感兴趣对象（例如，眼睛500）以在实质上垂直于线的方向上扫描部分感兴趣对象。值得注意的是，如关于图1D所说明的，在图2中所示的检眼镜可在光束分离元件310和扫描设备330之间提供光学元件33，以用于将光束分离元件310投射到扫描设备330上。示意性地示出的线产生设备320例如可包括一个或多个透镜，例如，柱面透镜，用于将准直光束转换成线形光束。可替换的是，设备320可包括窄的反射或折射脊的阵列，用于将准直光束转换成线形光束。作为第三示例，线产生设备可包括单个鲍威尔透镜或由缝隙分开的一对鲍威尔透镜，用于获得线形光束。为了将准直光束转换成线形光束，线产生设备还可包括全息光学元件。
线产生设备320例如可正好置于扫描设备330之前，并且提供了用于传送部分被视网膜反射的光的中心孔，这样就保持了不受线产生设备工作的影响。该孔可以是任何几何形状（圆形、椭圆形等）或者可是例如狭槽之类的细长形的形状。此外，线产生设备可包括在与光束传播方向充分垂直的平面上空间分离的两个或多个部件。在这方面，值得注意的是，在具体实施例中，线产生设备被设置来提供用于扫描感兴趣对象的一对线形光束。在这样的设置中，这对（或总体上，多个）光束可在不同位置进入感兴趣对象。这样，由于应用了多于一条进入到感兴趣对象的光束，使得病人目镜上的缺陷（出现在目镜的特定位置处）的负面影响在获得的图像上可最终得到平衡。结果是，从LSLO所获取到的图像上的病人眼睛的缺陷的影响被减轻，这使图像处理和分析变得容易。
关于在光束分离设备310与扫描设备330之间的光路中应用线产生设备320，值得注意的是，这样的设置相对于传统的设置提供了使线形产生更接近于扫描元件的优势。结果是，能够在目镜上而不是在目镜前面产生线形光束的共轭焦点。
在图3中，示意性地描述了根据本发明的检眼镜的第三实施例，其提供了能比得上第一、第二实施例的优势。与图2所示的设置相比，所示出的检眼镜并不包括设置在光束分离设备310与扫描设备330之间的光路中的分立的线产生设备。取而代之的是，阵列式线产生设备320被安装于光束分离设备310上，以致于所需的线形功能被集成在光束分离设备310上。在所示的设置中，光束分离设备包括阵列式光产生设备320，阵列式光产生设备320被设置为用于接收光源100和扫描仪或扫描设备350所提供的入射线形光束250。在光束分离设备上所提供的阵列式线产生设备320可以包括例如凹凸式透镜阵列。阵列式线形元件的更一步实施例可包括例如多个空的、窄的脊（或者是反射的或者是折射的）。值得注意的是，如图2所示的，图3所示的检眼镜也可同样地在光束分离元件310与扫描设备330之间的光路上提供有光学元件33，用于把光束分离元件310投射到扫描设备330上。
通过在光束分离设备中引入线形功能，不再需要与光束分离元件310有关的分立的线形部件的对准，这样有利于制造处理。另外或者可选择的是，引入线形功能可导致检眼镜的更紧密、更小体积的设计。
在图4中，示意性地描述了根据本发明的LSLO的另一实施例，由此光束分离设备与扫描设备集成。在图4的平面图中，光束分离设备310被安装于扫描设备330上，使得光束分离设备310在扫描过程中与扫描设备330一起旋转。在所示的实施例中，光束分离设备310的第一部分（内部）提供有反射面380，该反射面380用于从光产生元件320接收线形光束。反射光束随后经由光学元件20被感兴趣对象500所接收。来自于感兴趣对象的反射光束接着被光束分离设备310的第二部分（外部）接收并向检测器32反射。能够理解的是，也可以考虑第一和第二部分的其他设置（分别接收经由相对快速的扫描仪350的光源100的光束和感兴趣对象的光束）。
如上面已描述的，在实施例中，应用在根据本发明第一方面的检眼镜中的阵列式线产生设备可包括：反射或折射脊的阵列，用于将光束转换成线形光束。阵列式线产生设备的脊一般是亚毫米大小。引起作为输出光束的线的产生需要特定的脊形状。一般的脊形状包括正弦脊、柱状脊和在立体视觉应用中通常使用的也被认为是凸凹式透镜阵列的其他凹面或凸面曲率的曲线轮廓。
在根据本发明的检眼镜的实施例中，提供另外的快速扫描设备来在大致垂直于LSLO的扫描方向的方向上、即在大致平行于线形光束的线的方向上，以相对高的频率移置进入到感兴趣对象的光束。这样的快速扫描设备可以使用在根据本发明的第二方面的LSLO中。这样的LSLO例如可具有传统的线产生设备，例如柱面透镜或者鲍威尔透镜，以作为上述在图1D‑图4中所记载的配置的阵列式线产生设备的可选的使用。然而，该另外的快速扫描设备也可用于进一步补充如上所述的阵列式线产生设备。在图5a中，示意性地描述了组合快速扫描设备和阵列式线产生设备的较佳实施例。与图1D所示的实施例相比，图5a示意性示出的LSLO进一步包括线产生元件320。在所示的实施例中，设置扫描设备350来在与慢速扫描设备330的扫描方向大致垂直的方向移置线形光束355。扫描仪或者扫描设备及另外的扫描仪或扫描设备的典型的扫描频率处于用于慢速扫描仪的5‑100Hz与用于快速扫描仪的2.000‑40.000Hz之间。
通过由另外的扫描设备350移置线形光束，如图5b的侧视图中的点划线370所示，能够以相对较高的频率（与在线形光束355的线的垂直方向上的LSLO的帧扫描频率相比，所述的扫描由扫描设备330提供）改变光束355的感兴趣对象的入口点505。通过（在扫描过程中以相对较高的频率）移置感兴趣对象的入口点，入口点505的任何缺陷的负面影响被平均或者被抹除了。由于能够减少由于入口点的缺陷导致的图像的假象的出现，因此可以得到具有改善的质量的图像。进一步地，值得注意的是，上述的另外的扫描设备350同样地可应用于阵列式线产生设备320的下游或者扫描设备330的下游。
如图1D和图1E所示，图5a所示的另外的扫描设备350可用于替代所示的线产生设备320来产生线形光束。这样，图5a所示的线产生设备320可被认为是可选的，因为另外的扫描设备350可用于产生线形光束。值得注意的是，在这样的设置中，设置扫描和另外的扫描设备使得，从感兴趣对象返回的光束不被另外的扫描设备去扫描，而被引导至检测器（例如，经由扫描设备和可选的光束分离设备310）。
在图6中，在用于产生线形光束的柱面透镜（顶部）的应用和包含用于产生线形光束的阵列脊的线产生设备的应用之间进行了对比。传统的线产生设备，诸如柱面透镜600或鲍威尔透镜，产生在沿着线610的位置上的光与进入线产生设备的光的位置620之间有1对1的对应关系的线：在例如柱面透镜600的边缘630进入的光，会对产生的线640的边缘做出贡献，如从图6的顶部所看到的。这同样适用于该线上的每个其他点。结果是，假如入射光束的任何部分或者线产生设备被阻挡，则会导致该线上的低亮度（或者黑暗）区域，这会在当使用线形光束扫描对象时产生的最终图像中作为暗的直线或曲线结束。如从图6的底部可以看到的，当应用了接近的线产生脊的阵列时，所提到的1对1的对应关系不再存在。图6底部所示的线产生设备700包括平行对准的接近的大量线产生元件（脊）710。可以看出的是，甚至是输入光束730的小部分（等于或大于该阵列周期）会导致对产生的线750的整个长度上的照明。输入光束730的所有的这样的部分的组合对整个线长度的整体亮度做出贡献。这样，阻挡输入光束的小部分，将不会导致产生的线上的黑暗区域，而仅会导致强度的相对较小的整体的下降。
线产生设备的焦点一般与眼睛的光瞳面近似共轭。在光瞳面内或附近的诸如在目镜或者角膜内的任何不规则行为，可部分阻挡来自线产生设备的光线。因此，通过使用包含折射或反射脊的阵列的线产生设备，也被称作为阵列式线产生设备（如图6所示），在线扫描激光检眼镜中的图像扭曲问题可被消除或者至少减轻。结果是，通过应用阵列式线产生部件，LSLO能够被构建成对病人具有的任何介质不透明体，如白内障（皮质性白内障、核性白内障等）、二次白内障(nastaar)、角膜不完整性（LSAIK，单纯疱疹）、泪膜不规则以及在水状体或玻璃状体中的任何浮体（有机物质沉积）有极强的鲁棒性。在使用“传统的”线产生元件时，这些介质的不规则性会导致图像的扭曲，在视网膜图像中作为暗的条纹、曲线或者区域出现。当使用阵列式线产生设备时，这些不规则性仅会导致没有任何空间特征的亮度的整体下降。
然而，当相干光源例如激光与这样的阵列式线产生设备结合使用时，这可导致在产生的线中的干涉条纹的图案。这些条纹的间隔取决于在阵列中的透镜或线产生元件之间的间隔以及配置的数值孔径。在图7a中，将这样的周期性结构化的透镜阵列（包括从1到7共7个透镜）和入射光束600一起示意性地示出。当干涉条纹出现时，且如果干涉条纹的间距比在相同（光学共轭的）像平面内的检测器像素大，则该干涉图案可导致图像中的条纹，该条纹或者是从投射到视网膜上的条纹的直接成像得到的或者是当像素大小不是干涉频率的整数倍时通过混淆条纹得到的。能通过展开干涉图案或者平均干涉图案将若干方法用于减少这些干涉效果。这些方法包括1）相位修正方法和2）扫描方法：
1）相位修正方法利用各个透镜的相位差来实现干涉图案的减少。更改穿过多个透镜元件中的一个透镜的相位能沿着线少量地有效移动干涉图案。这样，当能提供充分数量的不同相位移动时，得到的照亮的线将包括这些移动的总和，并且因此干涉图案能够彼此最终平衡。如图7b所示，这种方法的实现包括例如，在每个透镜的前面（或者后面）安置具有不同厚度的小的透明板630，或者按厚度的梯度将所有这样的小板集成到一个板上。优选地，这种阶梯式的透射板可安置在透镜阵列的前面或者甚至是集成在该阵列中，在图7c中示出了后者，由此，透镜阵列的正面650具有阶梯线变化厚度。由于所需厚度变化取决于光源的波长而相对较小（100至1000nm），因此可以应用沉积或者蚀刻技术来制造这样的阶梯线透射板或者正面650。在另一实施例中，旋转这样的“相位板”来提供干涉图案的甚至更多的展开。
2）扫描方法包括使用如图2、3、4、5a和5b所示的，在沿着被照亮的线的方向上扫描的快速扫描设备。当结合线产生阵列使用快速扫描设备时，干涉条纹将会在沿着线的方向上移动。如果扫描的幅度至少与两条干涉条纹的间距一样大，并且如果扫描的频率至少是线检测器的频率的一半时，在每条成像的线的曝光时间内，干涉图案可达到最终平衡。如果快速扫描频率是线检测器的曝光频率的整数倍或者整数分之一时，将会获得最好的结果。
作为本实施例的更进一步的优势，应提及的是，光束的任何不均匀性（特别是激光的斑点图案）都能同样被抹除，获得更均匀的强度和更好分辨率的图像。
根据需要，已在此揭露了本发明的具体实施例；然而，应该明白的是，所揭露的实施例仅仅是本发明的示例，其可以各种形式体现。因此，在此所揭露的具体的结构化和功能性细节并不可理解为限制，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为教导本领域技术人员在几乎任何合适的细节结构中去广泛使用本发明的代表性基础。进一步地，在此所使用的术语和短语并不意欲用于限定，而是用于提供对本发明说明书的理解。
在此使用的术语“一”或“一个”，被定义为一个或者多于一个。在此使用的术语多个，被定义为两个或多于两个。在此使用的术语另一个，被定义为至少又一个或更多。在此使用的术语包括和/或具有，被解释为包含（例如，开放式用语，并不排除其他元件或者步骤）。在权利要求中的任何参考符号并不解释为是对权利要求或本发明的限制。
在相互不同的从属权利要求中记载了特定措施的事实，并不表示这些措施的组合不能被使用来产生良好效果。
在此使用的术语耦合，被定义为连接，尽管不必直接连接或者不必机械连接。