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基于家庭的眼科应用的微型移动低成本光学相干断层扫描系统

文献发布时间:2023-06-19 10:32:14


基于家庭的眼科应用的微型移动低成本光学相干断层扫描系统

相关申请

本国际申请要求于2018年6月20日提交的题为“Miniaturized Mobile,Low CostOptical Coherence Tomography System for Home Based Ophthalmic Applications”的美国申请号62/687,686的优先权,该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

背景

眼睛对于视力至关重要,并且人们需要看到东西。眼睛具有角膜和晶状体,它们折射光并在视网膜上形成图像。视网膜响应于在其上形成的图像而生成电信号,并且这些电信号经由视神经被传输至大脑。视网膜的中央凹和黄斑相对于视网膜的其他区域具有增加的视锥细胞密度,并提供清晰、敏锐的视觉。不幸的是,即使眼睛的其他部分(诸如角膜和晶状体)健康,视网膜疾病也会对视力产生不利影响。

视网膜厚度可用于诊断和监控视网膜的健康。被诊断出患有视网膜血管疾病和其他疾病或病症的许多患者具有增加的视网膜厚度,并正在服用药物或接受药物治疗。黄斑水肿是增加的视网膜厚度的示例,其通常与其他疾病(诸如糖尿病)有关。黄斑水肿可以与其他疾病有关,诸如,例如与年龄有关的黄斑变性、葡萄膜炎、视网膜血管的阻塞和青光眼。快速了解药物是否无效或需要重新给药是有帮助的,使得可以相应地修改疗法并保持视力,将是有帮助的。用于测量视网膜厚度的一种方法是光学相干断层扫描(OCT)。

不幸的是,许多先前的OCT系统过于复杂和昂贵,并且不适合于诸如每周或每天定期监测视网膜厚度。眼部护理的先前标准涉及拜访测量视网膜厚度的医疗保健提供者,但是此类拜访需要安排时间和预约,并且可能变得昂贵,尤其是如果每周或每天进行。先前的OCT系统中的许多不适用于家庭监控或移动医疗保健。此类先前系统通常比人可以容易携带的重量更大,并且不适合与患者一起旅行。另外,先前的OCT系统比理想情况更复杂,并且不适用于日常使用并且危险(诸如掉落)。OCT系统的先期成本可能超过通常患者能够承受的能力。此外,使用先前的OCT系统可能需要训练有素的操作员。出于上述原因,尚未采纳对视网膜厚度的家庭监控作为护理的先前标准,并且在许多情况下,视网膜疾病患者的先前护理可能较不理想。

按照以上所述,具有改善的OCT系统和方法以测量视网膜的厚度将是有帮助的。理想地,此类系统将是紧凑的、手持式的、提供家庭监控、允许患者自己测量,并且对于掉落足够坚固,同时仍然可靠地测量视网膜。

概述

本文中公开的紧凑光学相干断层扫描(OCT)系统和方法允许视网膜厚度的家庭和移动监控。尽管具体参考了测量视网膜厚度,但本文中公开的紧凑OCT系统和方法将在许多领域中找到应用,诸如显微镜学、计量学、航空航天、天文学、电信、医学、制药学、皮肤病学、牙科学和心脏病学。

在一些实施例中,紧凑OCT系统包括多个光源,诸如多个VCSEL,以便延伸光谱范围以提高OCT系统的分辨率。多个光源可以被顺序地激活以利用多个光束测量样本结构(诸如眼睛的视网膜层),每个光束包括不同的光谱范围。来自多个光束中的每个的测量信号可以被组合。OCT系统可以包括多个相位补偿模块,其响应于波长变化而生成周期性信号,并且这些周期性信号可以由处理器电路系统和指令使用,以便更准确地组合来自多个光源中的每个的测量。由多个光源中的每个生成的多个光束中的每个沿光程行进,并且光学器件可以被配置为至少部分地与光束的光程重叠。尽管可以以许多方式布置多个光源,但是在一些实施例中,多个光源布置在支架上以将多个光束引向光学器件。尽管多个光束的光程可能不完全重叠,但是该电路系统可以耦合到扫描仪并且被配置为激活光束,因此与没有扫描的照明区域的重叠相比,增加了照明区域的重叠。

紧凑OCT系统包括被布置为提供减小的光程和重量的多个部件。在许多实施例中,紧凑OCT系统被配置为测量小于OCT系统的分辨率值的视网膜厚度的变化,这允许大小、成本和复杂性显著降低。该系统包括足够的可重复性和可再现性以准确检测小于系统轴向分辨率值的视网膜厚度的变化。紧凑OCT系统能够对波长范围扫描并以足够的速度获取OCT数据,以便减小与系统相对于眼睛的移动相关联的误差。在许多实施例中,紧凑OCT系统针对特定患者利用具有比紧凑OCT系统更高的分辨率的临床参考系统来校准,并且紧凑OCT系统基于用临床参考系统测量的视网膜厚度对特定患者校准。在一些情况下,紧凑OCT系统包括校准套件或固定装置,其允许对系统进行测试以确保可重复性和可再现性保持在可接受的公差内。

在一些情况下,紧凑OCT系统被配置为握在用户的手中,以用于使患者自己进行测量。可替代地,紧凑OCT系统可以被配置为安装到桌面台架或用户的头部。在一些实施例中,紧凑OCT系统包括对患者的可见目标,以使他或她自己与紧凑光谱仪对准,同时患者用他的手握住系统的测量部件。紧凑OCT系统包括壳体以容纳测量部件,并且在一些情况下,壳体的大小使得用户可以容易地抓住壳体并在壳体内抬起测量部件并使OCT系统与他的眼睛对准。OCT系统的紧凑性和减小的质量允许该系统容易地握在患者手中并与患者一起运输。在许多实施例中,断层扫描系统包括在约80mm至约160mm范围内的最大尺寸以及在约100克至约500克范围内的质量。在许多实施例中,OCT系统被配置为不具有内部移动零件以便提高系统的可靠性。紧凑OCT系统可选地被配置为从约1英尺的距离掉落,并提供例如不超过约25μm的视网膜厚度的测量可重复性和准确度的变化。

在一些实施例中,紧凑OCT系统包括被配置为发射多个波长的光源、检测器、被布置为在检测器上生成光干涉信号的光学元件,以及耦合到检测器和光源的电路系统。在一些实施例中,光源包括被配置为发射变化波长的光束以便在波长范围内对波长扫频的光源。在一些情况下,波长在约3nm至10nm的范围内被扫频,以便测量视网膜的厚度。尽管可以使用更长的波长扫频,但该范围可以提供降低的系统复杂性和成本,并具有足够的轴向分辨率、可重复性和可再现性,以确定视网膜厚度的25μm或更小的变化。在一些实施例中,例如,利用紧凑OCT系统,OCT系统的扫频范围在3nm至10nm范围内允许检测大于约150μm的视网膜厚度以及视网膜厚度的小至25μm的变化,尽管可以使用更长的波长扫频。在一些实施例中,该电路系统被配置为以具有特性周期和扫频频率的波形(诸如锯齿波形)驱动光源。在一些情况下,该电路系统耦合到检测器以测量来自从眼睛返回的光的干涉信号的频率,以确定眼睛的视网膜厚度,尽管可以测量其他对象的厚度。在一些实施例中,电路系统被配置为针对波形的一部分在最大额定电流阈值之上和针对波形的另一部分在最大额定电流阈值之下驱动光源,其中光源在波形的两个部分期间均发射光。在波形的一部分内对光源的这种过度驱动允许光源的延伸的波长范围和增加的测量范围,同时降低了OCT系统的复杂性、大小和重量。

通过引用并入

本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请都通过引用并入本文,就好像每个单独的出版物、专利或专利申请被明确地并单独地指出通过引用并入一样。

附图简述

本发明的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考下面的详细描述和附图将获得本发明的特征和优点的更好理解,该详细描述阐述了说明性实施例,在说明性实施例中利用了本发明的原理,在附图中:

图1示出了人眼的简化图。

图2示出了根据一些实施例的系统的示意图,该系统允许患者在多个时间点测量视网膜厚度(RT)并传达结果。

图3A示出了根据一些实施例的利用蓝牙通信的手持式光学相干断层扫描(OCT)装置。

图3B示出了根据一些实施例的利用全球移动通信系统(GSM)的手持式OCT装置。

图4示出了根据一些实施例的手持式OCT系统中的信息流的图示。

图5示出了根据一些实施例的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置的示意图。

图6A示出了根据一些实施例的缺少参考镜的SS-OCT装置的示意图。

图6B示出了根据一些实施例的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)在缺少参考镜的SS-OCT装置中操作的波长范围。

图7A示出了根据一些实施例的利用外腔的SS-OCT装置的示意图。

图7B示出了根据一些实施例的VCSEL在没有参考镜的SS-OCT装置中操作的波长范围。

图7C示出了与没有外腔镜的情况下的OCT峰值的频率相比,外腔镜的使用如何可将OCT峰值移位到更高的光频率。

图8A示出了根据一些实施例的利用两个VCSEL并且缺少参考镜的SS-OCT装置在第一特定时间点处的示意图。

图8B示出了根据一些实施例的利用两个VCSEL并且缺少参考镜的SS-OCT装置在第二特定时间点处的示意图。

图8C示出了根据一些实施例的VCSEL在利用两个VCSEL并且缺少参考镜的SS-OCT装置中操作的波长范围。

图9示出了根据一些实施例的超过其最大额定电流的VCSEL的操作。

图10A示出了轴向分辨率的图形表示。

图10B示出了可重复性和可再现性的图形表示。

图10C示出了与未表现出RT的变化的视网膜的RT的测量相关联的可重复性和可再现性的图形表示。

图10D示出了与已表现出RT的变化的视网膜的RT的测量相关联的可重复性和可再现性的图形表示。

图11是用于对患者的RT随时间推移进行重复测量并注释可能与不良结果对应的变化的方法的流程图。

图12示出了用于使用手持式OCT装置从测量确定RT的方法的流程图。

图13示出了示例性数字处理装置,其被编程或以其他方式配置为确定RT或RLT。

图14示出了用于确定利用单个VCSEL并且没有参考臂的SS-OCT系统的检测极限的光学设置。

图15显示了VCSEL驱动超出其额定操作范围时在两个不同时间点的示波器信号。

图16示出了光学设置的两种不同配置的示波器信号。

图17示出了信号处理方法,其用于提取使用利用单个VCSEL并且没有参考臂的SS-OCT系统生成的干涉信号的振荡频率。

图18示出了研究结果,该研究用于确定提取使用利用单个VCSEL并且没有参考臂的SS-OCT系统生成的干涉信号的振荡频率的可再现性。

图19示出了在研究期间获得的频率的平均值和95%置信区间,该研究用于确定提取使用利用单个VCSEL并且没有参考臂的SS-OCT系统生成的干涉信号的振荡频率的可再现性。

图20A示出了具有眼适配器的手持式OCT系统的图示。

图20B示出了适于测量右眼或左眼的手持式OCT系统。

图20C示出了具有指示灯和通信适配器的手持式OCT系统。

图20D示出了放置在眼睛附近以提供OCT测量的手持式OCT。

图21示出了用于手持式OCT装置的校准套件。

图22示出了根据一些实施例的利用扫描机构的SS-OCT装置的示意图;

图23A示出了根据一些实施例的扫描机构的示意图;

图23B示出了根据一些实施例的视网膜层厚度测量部位的阵列;

图24示出了根据一些实施例的利用扫描机构和一个或更多个相机的SS-OCT装置的示意图;

图25示出了根据一些实施例的用于从OCT测量中提取视网膜厚度(RT)或视网膜层厚度(RLT)的测量值(measurement)的方法;

图26示出了根据一些实施例的结合了视觉功能测量设备的SS-OCT装置的示意图;

图27A和图27B示出了根据一些实施例的背景上的视觉提示;

图28A和图28B示出了根据一些实施例的用于手持式单眼OCT系统的配置;

图29A、图29B和图29C示出了根据一些实施例的用于示例性手持式双眼OCT系统的配置;

图30示出了根据一些实施例的用于示例性手持式双眼OCT系统的配置;

图31A示出了根据一些实施例的取向为测量受检者的左眼的手持式双眼OCT系统;

图31B示出了根据一些实施例的取向为测量受检者的右眼的示例性手持式双眼OCT系统的壳体;

图32A示出了根据一些实施例的VCSEL,其耦合到冷却器以增加扫频的波长范围;

图32B示出了根据一些实施例的耦合到热电冷却器的VCSEL的示意图;

图33A示出了根据一些实施例的放置在支架上的紧凑SS-OCT系统;

图33B示出了根据一些实施例的用户使用安装在支架上的紧凑SS-OCT装置;

图34示出了根据一些实施例的结合视觉注视目标设备和眼底成像设备的SS-OCT装置的光学器件的示意图;

图35示出了根据一些实施例的用于控制本文中所述的紧凑SS-OCT系统的光学器件的电子电路板的示意图;

图36示出了结合干涉仪以用于增强相位稳定性的SS-OCT装置的光学器件的示意图;

图37A、图37B和图37C示出了使用本文中所述的系统和方法获得的示例性眼底图像;

图38A和图38B示出了在时域中对SS-OCT信号的线性调频(chirp)校正的重新采样的效果;

图39A、图39B和图39C示出了未校正的和线性调频校正的SS-OCT信号在频域中的频率漂移;

图40A、图40B和图40C示出了与各种噪声源相关联的未校正的SS-OCT信号的示例性相位漂移;

图41A、图41B、图41C和图41D示出与患者移动相关联的相移的模拟;

图42A、图42B、图42C和图42D示出了A扫描时间对由与患者移动相关联的相移引起的误差的影响的模拟;

图43A和图43B示出了典型的患者移动的幅度;

图44A示出了根据一些实施例的结合了用于光学相位测量的法布里-佩罗干涉仪的SS-OCT的光学器件的示意图;

图44B示出了根据一些实施例的包括用于光学相位测量的法布里-佩罗干涉仪的手持式双眼OCT系统;

图44C示出了根据一些实施例的由没有倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性模拟透射光谱;

图44D示出了根据一些实施例的由没有倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性最大透射率(transmittance);

图44E示出了根据一些实施例的由没有倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性最小透射率;

图44F示出了根据一些实施例的由具有20弧秒的倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性模拟透射光谱;

图44G示出了根据一些实施例的由具有20弧秒的倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性最大透射率;

图44H示出了根据一些实施例的由具有20弧秒的倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性最小透射率;

图44I示出了根据一些实施例的由法布里-佩罗干涉仪通过的示例性模拟透射光谱,该干涉仪的倾斜角为20弧秒并且在每个板上具有50%的透光度(transmissivity)的涂层;

图44J示出了根据一些实施例的由法布里-佩罗干涉仪通过的示例性模拟透射光谱,该干涉仪的倾斜角为20弧秒并且在每个板上具有10%的透光度的涂层;

图45A示出了根据一些实施例的经配置以表征由多个OCT光源发射的光的波长的光学器件的示意图;

图45B示出了根据一些实施例的光学试验电路板(breadboard),其包括被配置为表征由多个OCT光源发射的光的波长的光学器件;

图46A示出了根据一些实施例的由第一波长表征模块测量的来自第一光源的时钟信号;

图46B示出了根据一些实施例的由第二波长表征模块测量的来自第一光源的时钟信号;

图46C示出了根据一些实施例的由第一波长表征模块测量的来自第二光源的时钟信号;

图46D示出了根据一些实施例的由第二波长表征模块测量的来自第二光源的时钟信号;

图46E示出了根据一些实施例的将由第一波长表征模块测量的来自第一光源的时钟信号和由第一波长表征模块测量的来自第二光源的时钟信号拼接在一起(stitchingtogether);

图46F示出了根据一些实施例的将由第二波长表征模块测量的来自第一光源的时钟信号和由第二波长表征模块测量的来自第二光源的时钟信号拼接在一起;

图46G示出了根据一些实施例的将来自多个光源的时钟信号拼接在一起的示意图;

图47A示出了根据一些实施例的与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束;

图47B示出了根据一些实施例的对于被配置为校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的光学器件的第一示意图;

图47C示出了根据一些实施例的对于被配置为校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的光学器件的第二示意图;

图47D示出了根据一些实施例的对于被配置为校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的光学器件的第三示意图;

图47E示出了根据一些实施例的用于校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的第一视网膜扫描图案;

图47F示出了根据一些实施例的用于校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的第二视网膜扫描图案;

图47G示出了根据一些实施例的在扫描期间在第一时间处由多个OCT光源生成的光在视网膜上的位置;

图47H示出了根据一些实施例的在扫描期间在第二时间处由多个OCT光源生成的光在视网膜上的位置;

图47I示出了根据一些实施例的在扫描期间在第三时间处由多个OCT光源生成的光在视网膜上的位置;

图47J示出了根据一些实施例的在扫描期间在第四时间处由多个OCT光源生成的光在视网膜上的位置;

图48示出了根据一些实施例的结合了扫描激光检眼镜(SLO)的SS-OCT装置的光学器件的示意图;

图49示出了根据一些实施例的用于测量用户的眼睛的双眼OCT装置的透视图;

图50示出了根据一些实施例的双眼OCT装置的框图,其示出了手持式单元主体内的各种部件;

图51示出了根据一些实施例的可以用OCT双眼装置实现的光学配置的示意图;

图52示出了根据一些实施例的在光学布局板上配置的光学配置的框图;

图53示出了根据一些实施例的模块化双眼OCT的透视图;

图54示出了根据一些实施例的双眼OCT装置的透视图/剖视图;

图55示出了根据一些实施例的双眼OCT装置的另一透视图/剖视图;

图56示出了根据一些实施例的包括眼位传感器(eye position sensor)的双眼OCT装置的俯视图/剖视图;

图57示出了根据一些实施例的用于生成眼睛的浦肯野图像(Purkinje Image)的光源和位置传感器的透视图/剖视图;

图58示出了根据一些实施例的包括位置传感器的自由空间光学器件的俯视图;

图59A、图59B、图59C和图59D示出了根据一些实施例的可以用眼位传感器捕获以确定眼睛相对于光轴的定位的图像;

图60A、图60B和图60C示出了根据一些实施例的在最靠近眼睛的透镜与用户的眼睛之间的各种眼睛出瞳距离(eye relief distance)处,用眼位传感器捕获的多个光源的定位;

图61A、图61B、图61C和图61D示出了根据一些实施例的可以由扫描仪模块实施的各种扫描模式;

图62示出了根据一些实施例的可以由如本文中所述的OCT系统(诸如双眼OCT)执行的处理(诸如预处理)的流程图;

图63示出了根据一些实施例的通过图62的流程图的预处理获得的各种曲线图;

图64示出了根据一些实施例的OCT装置,其中一个或更多个VCSEL包括多个VCSEL;

图65示出了根据一些实施例的包括具有可调节光程差的干涉仪的时钟箱;

图66示出了根据一些实施例的可以用OCT系统(诸如双眼OCT装置)实施的光纤测量干涉仪;

图67示出了根据一些实施例的来自4个VCSEL的激光强度和波长的曲线图,每个VCSEL在一定波长范围内被扫频;

图68示出了根据一些实施例的轴向分辨率6801相对于由VCSEL4952提供的扫频范围的曲线图6800。

图69示出了根据一些实施例的异相并且适合于拼接在一起成为单个信号的两个VCSEL的波形;

图70A、图70B、图70C和图70D示出了根据一些实施例的从图69所示的第一VCSEL和第二VCSEL获得的原始时钟信号的曲线图,以示出非线性时钟信号的相位提取和波长扫频;

图71A、图71B、图71C和图71D示出了根据一些实施例的图70A至图70D的原始时钟信号的相位包裹的曲线图;

图72A和图72B示出了根据一些实施例的曲线图,其中两个时钟信号的包裹相位可以大致匹配(图72A),并然后组合成单个相位包裹信号(图72B);

图73A和图73B示出了根据一些实施例的通过由在没有幅度解调的情况下合并的第一VCSEL和第二VCSEL生成的时钟箱波形信号的曲线图;

图74A和图74B示出了根据一些实施例的由在具有幅度解调的情况下合并的第一VCSEL和第二VCSEL生成的波形的曲线图;

图75示出了根据一些实施例的流程图,其示出了用于将来自多个扫频的VCSEL的信号拼接在一起的过程;

图76示出了根据一些实施例的用于组合干涉信号以从多个VCSEL生成A扫描反射信号的过程的工作流程图,该过程可以与工作流程过程组合;

图77示出了根据一些实施例的视网膜厚度的多个输出标测图;以及

图78示出了根据一些实施例的用于用OCT装置测量眼睛的过程。

详细描述

尽管已在本文中示出和描述了本发明的各种实施例,但是对于本领域技术人员而言明显的是,仅通过示例的方式提供了此类实施例。在不脱离本发明的情况下,本领域技术人员可以想到许多变化、改变和替代。应当理解,可以采用本文中所述的本发明的实施例的各种替代形式。例如,尽管参考了测量样本(诸如视网膜)的厚度,但是本文中公开的方法和设备可以用于测量许多类型的样本,诸如身体的其他组织和非组织材料。尽管参考了生成视网膜厚度的标测图,但是本文中公开的方法和设备可以用于生成视网膜样本的图像,诸如横截面图像或层析图像。

本文中公开的紧凑OCT系统非常适合与许多先前的临床测试(诸如视网膜厚度测量)一起使用。在一些情况下,OCT系统由患者或由医疗保健提供者使用。在许多情况下,患者可以使他自己与系统对准,尽管另一用户可以使患者与系统对准并进行测量。在一些实施例中,OCT系统与先前的软件和系统集成以向医疗保健提供者提供附加信息,并且可响应于视网膜厚度的变化而提供警报。当应采取纠正措施(诸如改变药物、剂量或提醒服药)时,可选地将警报发送到患者、护理人员和医疗保健提供者。

如本文中所用,术语“视网膜厚度(RT)”是指用于估计患者的视网膜的厚度的多个层之间的视网膜的厚度。RT可以对应于例如视网膜的前表面与外部限制膜之间的视网膜的厚度。

如本文中所用,术语“视网膜层厚度(RLT)”是指视网膜的一个或更多个光学可检测层的厚度。视网膜的光学可检测层可以包括例如在外部限制膜和视网膜色素上皮之间延伸的视网膜的厚度。

如本文中所用,术语“高分辨率”是指能够光学分辨在至少一个线性维度上比可以由较低分辨率的测量系统分辨的结构更小的结构的测量系统。

图1示出了人眼的简化图。光通过角膜10进入眼睛。虹膜20通过改变瞳孔25的大小来控制允许通过的光量,瞳孔25允许光前进到晶状体30。前房40包含眼房水45,其确定眼内压(IOP)。晶状体30聚焦光以用于成像。晶状体的聚焦性质由使晶状体重塑的肌肉控制。聚焦光经过充满玻璃体液55的玻璃体腔50。玻璃体液保持眼睛的整体形状和结构。然后,光落在具有感光区域的视网膜60上。特别地,黄斑65是视网膜的负责在视平面的中心中接收光的区域。在黄斑内,中央凹70是视网膜对光最敏感的区域。落在视网膜上的光生成电信号,该电信号传递到视神经80并然后传递到大脑以用于处理。

若干种疾病会导致眼睛的光学性能下降。在一些情况下,眼内压(IOP)太高或太低。例如,这是由前房中眼房水的产生速率太高或太低引起的。在其他情况下,视网膜太薄或太厚。例如,这是由于视网膜中流体的积聚引起的。与异常视网膜厚度(RT)有关的疾病包括例如青光眼和黄斑水肿。在一些情况下,RT的健康范围是从175μm厚至225μm厚。通常,IOP或RT的异常表明存在许多眼科疾病。另外,IOP或RT响应于眼科治疗或其他过程而变化。因此,期望具有用于测量IOP和/或RT以用于诊断眼科疾病并评估针对给定患者的治疗效果的手段。在一些情况下,期望测量一个或更多个视网膜层的厚度,例如多个层的厚度。

本文中公开的系统和方法涉及使用光学相干断层扫描(OCT)在多个时间点测量RT或RLT。例如,患者在多个时间点测量其RT或RLT,以跟踪随时间推移的眼科疾病(诸如青光眼或黄斑水肿)的进展。作为另一示例,患者在多个时间点测量其RT或RLT,以跟踪其对药物或其他治疗的响应。在一些情况下,当RT或RLT的一个或更多个最近测量值与先前测量值显著偏离时,系统产生警报。在一些情况下,系统向患者或患者的医生警告发生变化。在一些情况下,该信息用于安排患者和医生之间的随访预约,例如尝试治疗眼科病、中止规定治疗或进行附加测试。

图2示出了根据一些实施例的系统的示意图,该系统允许患者在多个时间点测量RT或RLT并传达结果。患者注视手持式OCT装置100以获得RT或RLT的测量值。在一些实施例中,手持式OCT装置包括光学器件102、控制光学器件并与其通信的电子器件104、电池106和发射器108。在一些情况下,发射器是有线发射器。在一些情况下,发射器是无线发射器。在一些情况下,手持式OCT装置经由无线通信信道110将结果传达给在患者智能手机或其他便携式电子装置上的移动患者装置120。在一些情况下,无线通信经由蓝牙通信进行。在一些实施例中,无线通信经由Wi-Fi通信进行。在其他实施例中,无线通信经由本领域技术人员已知的任何其他无线通信进行。

在一些情况下,结果是RT的经过完全处理的测量值。在一些情况下,OCT数据的所有处理都在手持式OCT装置上执行。例如,在一些实施例中,手持式OCT装置包括允许将OCT光学波形转换成电子表示的硬件或软件元件。在一些情况下,手持式OCT装置还包括允许对电子表示进行处理以提取例如RT的测量值的硬件或软件元件。

在一些情况下,结果是从OCT测量获得的原始光学波形的电子表示。例如,在一些实施例中,手持式OCT装置包括允许将OCT光学波形转换成电子表示的硬件或软件元件。在一些情况下,这些电子表示然后被传递到移动患者装置以用于进一步处理,以提取例如RT的测量值。

在一些情况下,患者在患者移动应用上接收RT或RLT测量的结果或分析。在一些实施例中,结果包括警报122,其警告患者测量结果落在正常或健康范围之外。在一些情况下,结果还包括测得值(measured value)124的显示。例如,在一些情况下,RT或RLT的测量产生257μm的结果。在一些情况下,该结果落在正常或健康范围之外。这使系统产生警报,并在患者移动应用上显示257μm的测得值。在一些实施例中,结果还包括图表126,其示出了患者的RT或RLT在多个时间点上的历史。

在一些情况下,患者移动装置经由通信装置130将测量结果传达给基于云或基于其他网络的存储和通信系统140。在一些实施例中,通信装置是有线通信装置。在一些实施例中,通信装置是无线通信装置。在一些情况下,无线通信经由Wi-Fi通信进行。在其他情况下,无线通信经由蜂窝网络进行。在其他情况下,无线通信经由本领域技术人员已知的任何其他无线通信进行。在特定实施例中,无线通信装置被配置为允许向基于云或基于其他网络的存储和通信系统进行传输或从其接收。

在特定实施例中,一旦将结果存储在云中,然后将其传输到其他装置。在一些情况下,结果经由第一通信信道132传输到患者的计算机、平板计算机或其他电子装置上的患者装置150。在一些实施例中,结果经由第二通信信道134传输到患者医生的计算机、平板计算机或其他电子装置上的医生装置160。在一些情况下,结果经由第三通信信道136传输到另一用户的计算机、平板计算机或其他电子装置上的分析装置170。在一些实施例中,结果经由第四通信信道138传输到患者管理系统或医院管理系统180。在一些情况下,装置中的每个具有适当的软件指令以执行如本文中所述的相关联功能。

在特定实施例中,第一通信信道是有线通信信道或无线通信信道。在一些情况下,通信经由以太网进行。在其他情况下,通信经由局域网(LAN)或广域网(WAN)进行。在另外其他情况下,通信经由Wi-Fi进行。在又一些其他情况下,通信经由本领域技术人员已知的任何其他有线或无线通信进行。在一些实施例中,第一通信信道被配置为允许向基于云或基于其他网络的存储和通信系统进行传输或从其接收。在一些情况下,第一通信信道被配置为仅允许从基于云或基于其他网络的存储和通信系统接收。

在一些情况下,第二通信信道是有线通信信道或无线通信信道。在一些情况下,通信经由以太网进行。在特定实施例中,通信经由局域网(LAN)或广域网(WAN)进行。在其他实施例中,通信经由Wi-Fi进行。在另外其他实施例中,通信经由本领域技术人员已知的任何其他有线或无线通信进行。在一些情况下,第二通信信道被配置为允许向基于云或基于其他网络的存储和通信系统进行传输或从其接收。在一些实施例中,第二通信信道被配置为仅允许从基于云的或基于其他网络的存储和通信系统接收。

在特定情况下,第三通信信道是有线通信信道或无线通信信道。在一些情况下,通信经由以太网进行。在其他情况下,通信经由局域网(LAN)或广域网(WAN)进行。在另外其他情况下,通信经由Wi-Fi进行。在又一些其他情况下,通信经由本领域技术人员已知的任何其他有线或无线通信进行。在一些实施例中,第三通信信道被配置为允许向基于云或基于其他网络的存储和通信系统进行传输或从其接收。在一些情况下,第三通信信道被配置为仅允许从基于云或基于其他网络的存储和通信系统接收。

在一些实施例中,第四通信信道是有线通信信道或无线通信信道。在一些情况下,通信经由以太网进行。在其他情况下,通信经由局域网(LAN)或广域网(WAN)进行。在其他情况下,通信经由Wi-Fi进行。在其他情况下,通信是本领域技术人员已知的任何其他有线或无线通信。在一些情况下,第四通信信道被配置为允许向基于云或基于其他网络的存储和通信系统进行传输或从其接收。在其他情况下,第四通信信道被配置为仅允许从基于云或基于其他网络的存储和通信系统接收。

RT或RLT的确定可以在许多位置执行。例如,在手持式OCT装置上执行RT或RLT的确定。在一些情况下,诸如通过智能手机或其他便携式电子装置,RT或RLT的确定在靠近手持式OCT装置的位置执行。在一些实施例中,在基于云的存储和通信系统上执行RT或RLT的确定。在一些情况下,手持式OCT装置被配置为压缩测量数据并将压缩后的测量数据传输到基于云的存储和通信系统。

在一些实施例中,患者在患者装置150上接收RT或RLT测量的结果和分析。在一些情况下,结果包括警报152,其警告患者该测量的结果落在正常或健康范围之外。在一些情况下,结果还包括测得值154的显示。例如,在一些情况下,RT或RLT的测量产生257μm的结果。该结果落在正常或健康范围之外。在一些情况下,这引起系统产生警报并在患者应用上显示257μm的测得值。在特定情况下,结果还包括图表156,其示出了患者的RT或RLT在多个时间点上的历史。在一些情况下,患者装置还显示指令158供患者遵循。在一些情况下,指令指导患者拜访他们的医生。在一些实施例中,指令包括患者的姓名、最近的RT或RLT测量的日期以及接下来安排拜访他们的医生。在其他情况下,指令包括更多的信息。在又一些其他情况下,指令包括更少的信息。

在一些实施例中,患者的医生在医生装置160上接收RT或RLT测量的结果和分析。在一些情况下,结果包括警报162,其警告医生该测量的结果落在正常或健康范围之外。在一些情况下,结果还包括警报164,其通知医生患者的测量值落在正常或健康范围之外。在一些实施例中,警报包括建议医生呼叫患者以安排预约或提供医疗帮助。在一些实施例中,结果还包括显示166,其示出医生的患者中的每个的最近测量值和历史测量值。例如,在一些情况下,RT或RLT的测量产生257μm的结果。该结果落在正常或健康范围之外。在一些情况下,这引起系统产生警报并在医生应用上显示257μm的测得值。在特定情况下,医生装置还显示医生的患者中的每个的联系和历史信息168。

在一些实施例中,另一用户在分析装置170上接收RT或RLT测量的结果和分析。在一些情况下,另一用户是研究新形式治疗的功效的研究者。在其他情况下,另一用户是监控特定医生或保健机构的成果的审核员。为了保护患者的隐私,在一些情况下,分析装置仅限于接收给定患者信息的子集。例如,子集被限制以不包括关于给定患者的任何个人识别信息。在一些情况下,结果包括警报172,其警告在特定时间段中已获得大量异常或不健康的测量值。在一些情况下,结果包括整个患者群体的测量值的一个或更多个图形表示174。

在一些情况下,分析装置上的结果和分析包括疾病信息,诸如医生确认的诊断。在一些情况下,结果和分析包括匿名患者数据,诸如年龄、性别、遗传信息、关于患者环境的信息、吸烟史、患者遭受的其他疾病等。在一些情况下,结果和分析包括针对患者的匿名治疗计划,诸如处方药列表、治疗史等。在一些情况下,结果和分析包括测量结果,诸如RT或RLT测量、视力功能测试或一个疗程下的患者依从性的结果。在一些情况下,结果和分析包括来自电子病历的数据。在一些情况下,结果和分析包括来自拜访患者的医疗提供者的诊断信息,诸如由患者的医疗提供者获得的OCT扫描的结果。

在一些实施例中,患者的临床、医院或其他健康提供者在患者管理系统或医院管理系统180上接收RT或RLT测量值的结果和分析。在一些情况下,该系统包含患者的电子病历。在一些情况下,结果和分析为患者的健康提供者提供数据,其允许提供者更新患者的治疗计划。在一些情况下,结果和分析允许提供者决定叫患者来进行早期就诊。在一些情况下,结果和分析允许提供者决定推迟就诊。

在一些实施例中,患者装置、医生装置和分析装置中的一个或更多个包括软件应用,其包括分别执行患者装置、医生装置或分析装置的功能的指令,如本文中所述。

图3A示出了根据一些实施例的利用短程无线通信的手持式OCT装置。在一些实施例中,手持式OCT装置100包括光学器件102、控制光学器件并与其通信的电子器件104、电池106和无线发射器108。在一些情况下,无线发射器是蓝牙发射器。在一些情况下,来自一个或更多个RT或RLT测量的结果存储在手持式OCT装置上,直到授权用户(诸如患者或患者指定的另一人)打开智能手机或其他便携式电子装置上的患者移动装置。一旦打开,患者移动装置与手持式OCT装置建立无线通信。在一些情况下,通信经由蓝牙无线通信信道110进行。在一些情况下,手持式OCT装置经由蓝牙信道将结果传送给患者智能手机或其他便携式电子装置上的移动患者装置120。

在一些情况下,结果包括警报122,其警告患者测量的结果落在正常或健康范围之外。在特定实施例中,结果还包括测得值124的显示。例如,在一些情况下,RT或RLT的测量产生257μm的结果。该结果落在正常或健康范围之外。在一些情况下,这引起系统产生警报并在患者移动应用上显示257μm的测得值。在特定实施例中,结果还包括图表126,其示出了患者的RT或RLT在多个时间点上的历史。

在一些情况下,患者移动装置经由无线通信装置130将测量的结果传送给基于云或基于其他网络的存储和通信系统140。在一些情况下,无线通信经由Wi-Fi进行。在其他情况下,Wi-Fi通信经由安全Wi-Fi信道进行。在其他情况下,无线通信经由蜂窝网络进行。在特定实施例中,蜂窝网络是安全蜂窝网络。在其他实施例中,传输的信息被加密。在一些情况下,通信信道被配置为允许向基于云或基于其他网络的存储和通信系统进行传输或从其接收。在一些情况下,数据存储在智能手机或其他便携式电子装置上,直到智能手机或其他便携式电子装置连接到Wi-Fi或蜂窝网络。

在一些情况下,患者移动装置具有以下特征:自上次打开患者移动装置以来,经过了太多时间时,通知患者或患者指定的另一人。例如,在一些情况下,发生该通知是因为患者最近没有获取由其医生或其他医疗保健提供者设置的测量计划所需的RT或RLT的测量值。在其他情况下,发生通知是因为手持式OCT装置已存储了太多测量的结果,并且需要将数据传输到患者的智能手机。在特定实施例中,患者移动装置与基于云或基于其他网络的存储和通信系统通信以显示患者数据的完整集合。

图3B示出了根据一些实施例的手持式OCT装置,其能够直接与基于云的存储和通信系统进行通信,而无需依赖用户装置(诸如智能手机)。在一些实施例中,手持式OCT装置100包括光学器件102、控制光学器件并与其通信的电子器件104、电池106和无线发射器108。在一些情况下,无线发射器是GSM发射器。在一些情况下,来自一个或更多个RT或RLT测量的结果存储在手持式OCT装置上。在一些情况下,GSM发射器经由无线通信信道114与基于云或基于其他网络的存储和通信系统140建立无线通信。在特定情况下,无线通信经由GSM无线通信信道进行。在其他实施例中,系统利用第三代(3G)或第四代(4G)移动通信标准。在此类情况下,无线通信经由3G或4G通信信道进行。

在特定实施例中,患者移动装置120经由无线通信装置130从基于云或基于其他网络的存储和通信系统140接收测量结果。在一些情况下,无线通信经由Wi-Fi通信进行。在一些情况下,Wi-Fi通信经由安全Wi-Fi信道进行。在其他情况下,无线通信经由蜂窝网络进行。在一些情况下,蜂窝网络是安全蜂窝网络。在特定情况下,传输的信息被加密。在一些实施例中,通信信道被配置为允许向基于云或基于其他网络的存储和通信系统进行传输或从其接收。

在一些情况下,一旦从基于云或基于其他网络的存储和通信系统中获得RT或RLT测量的结果,就可以在患者移动应用中查看RT或RLT测量的结果。在一些情况下,结果包括警报122,其警告患者测量结果落在正常或健康范围之外。在一些情况下,结果还包括测得值124的显示。例如,在一些情况下,RT或RLT的测量产生257μm的结果。该结果落在正常或健康范围之外。在特定实施例中,这引起系统产生警报并在患者移动应用上显示257μm的测得值。在一些实施例中,结果还包括图表126,其示出了患者的RT或RLT在多个时间点上的历史。

在一些情况下,患者移动装置具有以下特征:自上次打开患者移动装置以来,经过了太多时间时,通知患者或患者指定的另一人。例如,在一些情况下,发生该通知是因为患者最近没有获取由其医生或其他医疗保健提供者设置的测量计划所需的RT或RLT的测量值。在其他情况下,发生通知是因为手持式OCT装置已存储了太多测量的结果,并且需要将数据传输到患者的智能手机。在特定实施例中,患者移动装置与基于云或基于其他网络的存储和通信系统通信以显示患者数据的完整集合。

在一些情况下,手持式OCT装置包括短程发射器和GSM、3G或4G发射器两者。在一些情况下,短程发射器是蓝牙发射器。在一些情况下,手持式OCT装置通过蓝牙无线通信信道与智能手机或其他便携式电子装置上的患者移动装置直接通信。在一些实施例中,手持式OCT还通过GSM、3G或4G无线通信信道与基于云或基于其他网络的存储和通信系统通信。在特定情况下,基于云的系统然后通过Wi-Fi、蜂窝或其他无线通信信道与患者移动装置通信。可替代地,将蓝牙发射器内置到扩展坞中。在一些情况下,这允许缺少智能手机的患者使用较旧的装置。在一些情况下,扩展坞还包括用于为手持式OCT装置的电池充电的装置。

在一些情况下,图3A和图3B的手持式OCT装置被配置为保持紧贴眼睛。例如,在特定实施例中,该装置被配置为保持在眼睛前面,其中检测器与眼睛的距离不超过200mm。在其他实施例中,装置被配置为保持在眼睛前面,其中检测器与眼睛的距离不超过150mm、不超过100mm或不超过50mm。在特定情况下,手持式OCT装置还包括壳体以支撑光源、光学元件、检测器和电路。在一些情况下,壳体被配置为保持在用户的手中。在一些情况下,用户将装置保持在眼睛前面以将光束引导至眼睛中。在一些情况下,装置包括传感器以测量正在测量哪只眼睛。例如,在特定实施例中,装置包括加速度计或陀螺仪,以响应于壳体的取向而确定测量哪只眼睛。装置可选地包括遮挡结构,其耦合到壳体和确定要测量哪只眼睛的传感器。遮挡结构遮挡一只眼睛,同时另一只眼睛被测量。在一些情况下,装置包括观察目标以将光束与视网膜的一部分对准。例如,在特定实施例中,装置包括观察目标以将光束与眼睛的中央凹对准。在一些情况下,观察目标是光束。在一些情况下,观察目标是发光二极管。在其他情况下,观察目标是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。在另外的情况下,观察目标是本领域技术人员已知的任何观察目标。

如本领域普通技术人员将理解的,本文中所述的光学部件能够被小型化,以便为手持式OCT装置提供减小的物理大小和质量,如本文中所述。

在许多实施例中,图3A和图3B的手持式OCT装置足够小并且足够轻以使用户用一只手容易地操纵。例如,在许多实施例中,装置的质量在约100克至约500克的范围内。在许多实施例中,装置的质量在约200克至约400克的范围内。在许多实施例中,装置的质量在约250克至约350克的范围内。在特定实施例中,装置的最大距离跨度在约80mm至约160mm的范围内。在特定实施例中,装置的最大距离跨度在约100mm至约140mm的范围内。在特定实施例中,装置的宽度在约110mm至约130mm的范围内。在一些实施例中,最大距离跨度包括长度。在一些实施例中,装置的宽度小于其长度。在特定实施例中,装置的宽度在约40mm至约80mm的范围内。在特定实施例中,装置的宽度在约50mm至约70mm的范围内。在特定实施例中,装置的宽度在约55mm至约65mm的范围内。

图4示出了根据一些实施例的手持式OCT系统中的信息流的图示。在一些情况下,手持式OCT装置400还包括用于测量RT或RLT的子系统402和装置存储系统404。在一些实施例中,装置存储系统包括任何形式的易失性或非易失性存储器,包括但不限于闪存或随机存取存储器(RAM)。在一些情况下,用于测量RT或RLT的子系统通信地耦合到装置存储系统。在一些情况下,手持式OCT装置将测量数据传输到智能手机或任何其他计算装置410。例如,在一些情况下,智能手机或另一手持式装置还包括智能手机存储系统414并运行智能手机应用412。

在一些情况下,计算装置将患者数据和测量数据发送到患者装置420。在一些实施例中,智能手机装置通信地耦合到基于云或基于其他网络的存储和通信系统430。在一些情况下,基于云或基于其他网络的存储系统还包括以下任何一种:移动应用编程接口(API)432、患者装置434、医生装置436、分析装置438、测量和治疗存储系统440、患者数据存储系统442和与患者管理系统或医院管理系统相连接的API 444。

在一些情况下,移动API通信地耦合到智能手机应用。在一些实施例中,移动API被配置为向智能手机应用发送测量信息(例如,RT的测量值)和从智能手机应用接收测量信息(例如,RT的测量值)。在一些情况下,移动API被配置为将患者数据(例如,识别信息或人口统计信息)发送到智能手机装置,但是不从智能手机应用接收该信息。在一些情况下,该配置被设计成减少损害患者数据的可能性。在一些实施例中,移动API被配置为向患者装置发送测量数据和患者数据,并从患者应用接收测量数据和患者数据。在一些情况下,患者装置还被配置为向患者发送测量数据和患者数据,并从患者接收测量数据和患者数据。

在一些情况下,移动API被配置为将测量数据和患者数据发送到医生装置,并从医生应用接收测量数据和患者数据。在其他情况下,移动API被配置为将测量数据发送到医生装置并从医生装置接收测量数据,但是需要患者数据首先通过患者数据存储系统。在此种情况下,患者数据存储系统配置为将患者数据发送到医生装置并从医生应用接收患者数据。在一些实施例中,患者数据存储系统被配置为将患者数据发送到与患者管理系统或医院管理系统相连接的API,并从与患者管理系统或医院管理系统相连接的API接收患者数据。在一些情况下,与患者管理系统或医院管理系统相连接的API被配置为将患者数据发送到患者管理系统或医院管理系统480,并从患者管理系统或医院管理系统接收患者数据。在一些情况下,医生装置还被配置为将测量数据和患者数据发送到医生450,并从医生接收测量数据和患者数据。

在一些情况下,移动API被配置为将测量数据发送到分析应用并从分析应用接收测量数据。在一些实施例中,分析装置被配置为将测量数据发送到手持式OCT系统的制造商或开发商460。在一些情况下,分析装置被配置为将匿名患者数据发送到手持式OCT系统的制造商或开发商。在一些情况下,分析装置被配置为将测量数据的子集发送到其他方470。在一些实施例中,分析装置被配置为将匿名患者数据发送到其他方470。

在一些实施例中,基于云或基于其他网络的存储和通信系统还包括测量和治疗存储系统。在一些情况下,测量和治疗存储系统被配置为将测量数据发送到移动API、患者应用、医生应用和分析应用中的任一个。在一些情况下,测量和治疗存储系统被配置为从移动API、患者应用、医生应用和分析应用中的任一个接收测量数据。

除了患者管理系统或医院信息系统之外,在一些情况下,基于云或基于其他网络的存储和通信系统通信地耦合到本地患者管理系统482。在一些实施例中,本地患者管理系统被配置为将患者数据发送到医生应用。

手持式OCT装置可以利用任何方法进行光学相干断层扫描。在一些情况下,手持式OCT装置利用时域OCT。在一些实施例中,手持式OCT装置利用频域OCT。在一些情况下,手持式OCT装置利用空间编码的频域OCT。在一些情况下,手持式OCT装置利用时间编码的频域OCT,也称为扫频源OCT(SS-OCT)。

图5示出了根据一些实施例的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置的光学器件的示意图。在一些情况下,光学器件102包括光源500、分束器510、前端光学器件520、参考镜530和处理单元540。在一些实施例中,处理单元还包括光电检测器542和信号处理模块544。来自光源的光入射到分束器上。光的一部分沿参考臂被引导至参考镜,并且光的一部分被引导至前端光学器件,并然后引导至样本550。在一些情况下,样本包括眼睛。在一些情况下,样本包括视网膜。在一些实施例中,视网膜包括组织的多个层。在一些情况下,组织的层包括光敏视杆和视锥细胞552、视网膜色素上皮(RPE)554和脉络膜556的层。在其他情况下,组织的层包括视网膜的其他层,诸如神经纤维层、神经节细胞层、内丛状层、内核层、外丛状层、外核层、内界膜、外界膜和/或布鲁赫膜。光在层中的每个层的每个边界处反射回装置。从每个边界反射的光与从参考镜反射的光以及从任何其他边界反射的光干涉。在光电检测器处检测到干涉信号。在一些情况下,光从视杆和视锥细胞层的后表面、视杆和视锥细胞层的前表面、内界膜的后表面、内届膜的前表面、脉络膜的后表面和/或脉络膜的前表面反射。光可以从诸如神经纤维层、神经节细胞层、内丛状层、内核层、外丛状层、外核层、外届膜和/或视网膜色素上皮的任何其他层的任何表面反射。在一些情况下,RLT对应于这些视网膜层中任一个的厚度,或任何两个此类层之间的厚度。

在光源发出的波长范围内重复该过程。干涉信号的幅度随波长变化并且当从边界反射的光与从参考镜反射的光同相时,或者当从边界反射的光与从另一边界反射的光同相时,达到最大值。对于每个边界在一个或更多个特定波长的光下达到该条件,并且该条件由干涉信号中的一个或更多个极大值表征。在其他波长处,干涉信号显示部分相长干涉或相消干涉。在所有波长处的干涉信号被汇总以形成干涉图560。对干涉图进行信号分析过程。在一些情况下,对干涉图进行频率分析过程,诸如快速傅里叶变换(FFT),以形成光谱570。光谱包括对应于与各个视网膜层的厚度相关联的干涉信号的峰值。在一些实施例中,SS-OCT利用具有相对较长的相干长度(通常大于几毫米)的光源。在一些情况下,干涉信号的幅度随着两个视网膜层之间距离的增大而减小。在一些情况下,峰值的定位指示组织的每个层的厚度。

在一些情况下,光源包括激光源。在一些实施例中,激光源产生具有可以被调谐的波长的激光。在一些情况下,在一定波长范围内扫描激光源以便获得OCT信号。在一些情况下,能够快速扫描激光源,以允许快速获得OCT信号。在一些情况下,激光源包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)激光器。在一些实施例中,通过改变提供给VCSEL的电流来调谐VCSEL。在一些情况下,通过连续改变电流,跨一定波长范围连续扫描VCSEL。在一些情况下,通过周期性改变电流,跨一定波长范围周期性扫描VCSEL。在一些实施例中,VCSEL被设置有正弦变化的电流以产生正弦变化的波长。

在一些实施例中,VCSEL是可商购的VCSEL。在一些情况下,VCSEL是基于本文中所述的教导从可商购的VCSEL修改的VCSEL。在一些情况下,VCSEL是从制造商(诸如PhillipsPhotonics、Frankfurt Laser Company、Hamamatsu Corporation、New Focus、PowerTechnology、Avago Technologies、Masimo Semiconductor、Finisar、Oclaro或本领域技术人员已知的任何其他制造商)获得的VCSEL。

在一些情况下,VCSEL具有用于连续使用或用于脉冲使用的最大推荐电流。在一些情况下,最大连续电流额定值限制了可以对VCSEL扫频的波长范围。例如,VCSEL可被限制于不超过1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA或10mA的连续操作电流。在一些实施例中,VCSEL发射的波长随操作电流线性变化,比例常数为0.3nm/mA。在一些情况下,这将VCSEL可以被扫频的波长范围限制于0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm或3.0nm。在一些实施例中,这限制了基于VCSEL的SS-OCT装置的可获得的轴向分辨率。假设来自光源的高斯光谱,根据以下公式确定可获得的轴向分辨率:

在此,δ

因此,在一些情况下,VCSEL的有限操作范围限制了可获得的轴向分辨率。在一些实施例中,对于中心操作波长为850nm的VCSEL,分别对于0.3nm,0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm和3.0nm的操作范围,可获得的轴向分辨率不优于1062μm、531μm、354μm、266μm、213μm、177μm、152μm、133μm、118μm或106μm。在一些情况下,VCSEL发射不超过0.01mW、0.025mW、0.05mW、0.1mW、0.25mW、0.5mW、1mW、2.5mW、5mW、10mW、25mW、50mW、100mW、250mW、500mW、1W、2.5W、5W、10W、25W、50W或100W的光功率。

表1示出了对于850nm的中心操作波长,扫频源的相应波长范围的轴向分辨率。

尽管表1参考了850nm的中心波长,但是根据本文中提供的公开内容,本领域普通技术人员可以构建以类似的扫频范围和类似的分辨率在不同的中心波长下操作的紧凑OCT系统。同样,本领域普通技术人员可以根据通常在约1.3和1.4之间的视网膜的折射率容易地校正上述值。

在一些情况下,如本文中所述,使用附加的VCSEL来扩展扫频波长范围。

在一些情况下,由于有限的光程差(OPD)所赋予的有限的相移,VCSEL的有限操作范围也限制了从OCT信号中提取信息的能力。从第一界面反射的光和从第二界面反射的光之间的相移由下式给出:

此处,ΔΦ是相移,λ

在一些情况下,从由第一界面反射的光和第二界面反射的光的相互作用产生的干涉信号中提取频率信息是有用的。为了提取该信息,获得干涉图的两个信号周期可能是有帮助的。这对应于4π的相移。因此,VCSEL应在以下给出的最小波长范围Δλ

因此,在一些情况下,例如,VCSEL的有限操作范围限制了在一些情况下获得足够的相移以从干涉信号中提取频率信息的能力。在一些实施例中,对于中心操作波长为850nm的VCSEL,在与视网膜类似的折射率为1.3的介质中,在相隔150μm的反射界面之间形成干涉图,最小波长范围为3.7nm。在一些情况下,该波长范围大于在连续使用的最大推荐电流内操作的VCSEL通常发射的波长范围。因此,在一些情况下,扩展由VCSEL发射的波长范围以便产生足够的相移是有帮助的。

光源不必是VCSEL。在一些情况下,光源是利用放大自发辐射(ASE)的掺杂光纤放大器。在一些情况下,光源是超发光二极管(SLD)。另外,在一些实施例中,该源包括多个光源。

在一些情况下,前端光学器件包括光学元件,诸如透镜。在一些实施例中,前端光学器件包括任何反射、折射或衍射元件。在一些情况下,前端光学器件包括多于一个反射、折射或衍射元件。在一些情况下,前端光学器件包括电光、磁光、声光或机械光装置。在一些实施例中,前端光学器件包括本领域技术人员已知的任何光学元件。

在一些实施例中,前端光学器件包括扫描光学元件,以允许光源被移动到视网膜上的不同位置。在一些情况下,这允许进行多个测量以确定视网膜上不同位置处的RT或RLT。在一些情况下,确定视网膜上不同位置处的RT或RLT还允许确定中央凹的位置。在一些实施例中,扫描光学元件选自由以下各项组成的组:镜、多个镜、万向节、透镜、检流计、声光调制器、电光调制器、平移光学元件、横向于光束平移的光学元件、可变形镜和xy平移台。在一些情况下,扫描光学元件包括本领域技术人员已知的任何扫描光学元件。

在一些情况下,装置还包括如本文中所述的扫描光学元件。

图6A示出了根据一些实施例的缺少参考镜的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置的光学器件的示意图。在一些情况下,光学器件102包括VCSEL或其他光源600、分束器610、前端光学器件620和处理单元640。在一些实施例中,处理单元还包括光电检测器642和信号处理模块644。来自宽带光源的光入射到分束器上。光被引导至前端光学器件,并然后被引导至样本650。光在每个层的每个边界处反射回装置。从一层的边界反射的光与从另一层的边界反射的光干涉。在光电检测器处检测到干涉信号。

在光源发射的波长范围内重复该过程。干涉信号的幅度随波长变化并且当从边界反射的光与从另一边界反射的光同相时达到最大值。对于每个边界在一个或更多个特定波长的光下达到该条件,并且该条件由干涉信号中的一个或更多个极大值表征。在其他波长处,干涉信号显示部分相长干涉或相消干涉。在所有波长处的干涉信号被汇总以形成干涉图。对干涉图进行信号分析过程。在一些情况下,对干涉图进行频率分析过程,诸如快速傅里叶变换(FFT),以形成光谱。光谱包括对应于与每个边界的干涉最大值相关联的波长的峰值。在一些实施例中,SS-OCT利用具有相对较长的相干长度(通常大于几毫米)的光源。在一些情况下,干涉信号的幅度随着两个视网膜层之间距离的增大而减小。在一些情况下,峰值的定位指示组织的每个层的厚度。

在一些情况下,光源包括激光源。在一些实施例中,激光源产生具有可以被调谐的波长的激光。在一些情况下,在一定波长范围内扫描激光源以便获得OCT信号。在一些情况下,能够快速扫描激光源,以允许快速获得OCT信号。在一些实施例中,激光源包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)激光器。在一些情况下,通过改变提供给VCSEL的电流来调谐VCSEL。在一些情况下,通过连续改变电流,跨一定波长范围连续扫描VCSEL。在一些实施例中,通过周期性改变电流,跨一定波长范围周期性扫描VCSEL。例如,VCSEL可以被设置有正弦变化的电流以产生正弦变化的波长。

在一些实施例中,前端光学器件包括光学元件,诸如透镜。在一些情况下,前端光学器件包括任何反射、折射或衍射元件。在一些情况下,前端光学器件包括多于一个反射、折射或衍射元件。在一些实施例中,前端光学器件包括电光、磁光、声光或机械光装置。前端光学器件可以包括本领域技术人员已知的任何光学元件。

图6B示出了根据一些实施例的VCSEL在缺少参考镜的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置中操作的波长范围。在一些情况下,VCSEL具有用于连续使用的最大推荐电流。在一些实施例中,最大连续电流额定值限制了VCSEL可以被扫频的波长范围。在一些情况下,VCSEL被限制于不超过1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA或10mA的连续操作电流。在一些情况下,VCSEL发射的波长随操作电流线性变化,比例常数为0.3nm/mA。在一些实施例中,这将VCSEL可以被扫频的波长范围限制于0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm或3.0nm。在一些情况下,这限制了基于VCSEL的SS-OCT装置的可获得的轴向分辨率。

因此,在一些情况下,VCSEL的有限操作范围限制了可获得的轴向分辨率。例如,对于中心操作波长为850nm的VCSEL,分别对于0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm和3.0nm的操作范围,可获得的轴向分辨率不优于1062μm、531μm、354μm、266μm、213μm、177μm、152μm、133μm、118μm或106μm。在一些实施例中,VCSEL发射不超过0.01mW、0.025mW、0.05mW、0.1mW、0.25mW、0.5mW、1mW、2.5mW、5mW、10mW、25mW、50mW、100mW、250mW、500mW、1W、2.5W、5W、10W、25W、50W或100W的光功率。

光源不必是VCSEL。在一些情况下,光源是利用放大自发辐射(ASE)的掺杂光纤放大器。在一些情况下,光源是超发光二极管(SLD)。另外,在一些实施例中,光源包括多个光源。

无论SS-OCT装置是否使用参考镜,VCSEL的有限频率范围都会使SS-OCT装置的可获得的轴向分辨率值小于约100μm。

图7A示出了根据一些实施例的利用参考镜的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置的光学器件的示意图。在一些情况下,光学器件102包括VCSEL或其他光源700、分束器710、前端光学器件720、参考镜730和处理单元740。在一些实施例中,处理单元还包括光电检测器742和信号处理模块744。来自光源的光入射到分束器上。光的一部分沿参考臂被引导至参考镜,并且光的一部分被引导至前端光学器件,并然后引导至样本750。光在每层的每个边界处反射回装置。从每个边界反射的光与从参考镜反射的光以及从任何其他边界反射的光干涉。在光电检测器处检测到干涉信号。

在光源发射的波长范围内重复该过程。干涉信号的幅度随波长变化并且当从边界反射的光与从参考镜反射的光同相时,或者当从边界反射的光与从另一边界反射的光同相时,达到最大值。对于每个边界在一个或更多个特定波长的光下达到该条件,并且该条件由干涉信号中的一个或更多个极大值表征。在其他波长处,干涉信号显示部分相长干涉或相消干涉。在所有波长处的干涉信号被汇总以形成干涉图。对干涉图进行信号分析过程。在一些情况下,对干涉图进行频率分析过程,诸如快速傅里叶变换(FFT),以形成光谱。光谱包括对应于与每个边界的干涉最大值相关联的波长的峰值。在一些情况下,SS-OCT利用具有相对较长的相干长度(通常大于几毫米)的光源。在一些实施例中,干涉信号的幅度随着两个视网膜层之间距离的增大而减小。在一些情况下,峰值的定位指示组织的每个层的厚度。参考镜允许更长的光程长度,以用于光行进到样本。在一些情况下,这具有将获得最大干涉信号的频率移至更高频率的效果。在一些实施例中,这种向更高频率的移位允许以对噪声具有更强鲁棒性的方式检测OCT信号。

在一些情况下,光源包括激光源。在一些实施例中,激光源产生具有可被调谐的波长的激光。在一些情况下,在一定波长范围内扫描激光源以便获得OCT信号。在一些情况下,能够快速扫描激光源,以允许快速获得OCT信号。在一些实施例中,激光源包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)激光器。在一些情况下,通过改变提供给VCSEL的电流来调谐VCSEL。在一些情况下,通过连续改变电流,跨一定波长范围连续扫描VCSEL。在一些实施例中,通过周期性改变电流,跨一定波长范围周期性扫描VCSEL。例如,VCSEL可以被设置有正弦变化的电流以产生正弦变化的波长。

在一些实施例中,前端光学器件包括光学元件,诸如透镜。在一些情况下,前端光学器件包括任何反射、折射或衍射元件。在一些情况下,前端光学器件包括多于一个反射、折射或衍射元件。在一些实施例中,前端光学器件包括电光、磁光、声光或机械光装置。前端光学器件可以包括本领域技术人员已知的任何光学元件。

在一些情况下,前端光学器件包括如本文中所述的扫描光学元件。

图7B示出了根据一些实施例的VCSEL在缺少参考镜的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置中操作的波长范围。光源发射中心波长为λ的光。中心波长在波长范围Δλ内变化。

图7C示出了与缺少参考镜的情况下的OCT峰值的频率相比,参考镜可如何将OCT的峰值移至更高的光学频率。在没有参考镜的情况下,给定样本的OCT峰值在相对较低的频率下获得,由t(编码)指示。该频率对应于样本中的光程差。参考镜的存在具有样本的每个边界都与参考镜发生干涉的效果。对于具有两个边界的样本,该效果在OCT信号中产生了两个相对较高的频率分量,在图7C中表示为d(编码)和d+t(编码)。这两个频率之间的差对应于样本边界之间的距离。因此对于视网膜或视网膜层,差分别对应于RT或RLT。

在一些情况下,VCSEL具有用于连续使用的最大建议电流。在一些实施例中,最大连续电流额定值限制了VCSEL可以被扫频的波长范围。在一些情况下,VCSEL被限制于不超过1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA或10mA的连续操作电流。在一些情况下,VCSEL发射的波长随操作电流线性变化,比例常数为0.3nm/mA。在一些实施例中,该电流限制会限制VCSEL可以被扫频的波长范围。在一些情况下,VCSEL在以下数字中任两个定义的范围内被扫频:0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm或3.0nm。在一些情况下,该扫频范围限制会限制基于VCSEL的SS-OCT装置的可获得的轴向分辨率。在一些实施例中,如本文中所述,通过驱动电流超过最大电流额定值来增加扫频范围。

因此,在一些情况下,VCSEL的有限操作范围限制了可获得的轴向分辨率。在一些实施例中,对于中心操作波长为850nm的VCSEL,分别对于0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm和3.0nm的操作范围,可获得的轴向分辨率不优于1062μm、531μm、354μm、266μm、213μm、177μm、152μm、133μm、118μm或106μm。在一些情况下,VCSEL发射不超过0.01mW、0.025mW、0.05mW、0.1mW、0.25mW、0.5mW、1mW、2.5mW、5mW、10mW、25mW、50mW、100mW、250mW、500mW、1W、2.5W、5W、10W、25W、50W或100W的光功率。

光源不必是VCSEL。在一些情况下,光源是利用放大自发辐射(ASE)的掺杂光纤放大器。在一些情况下,光源是超发光二极管(SLD)。另外,在一些实施例中,光源包括多个光源。

在一些情况下,通过在SS-OCT系统中使用两个或更多个VCSEL或其他光源,改善了有限的可获得的轴向分辨率。在一些实施例中,两个或更多个VCSEL或其他光源中的每个具有与其他VCSEL或其他光源中的每个的发射光谱不同的发射光谱。在一些情况下,两个或更多个VCSEL的发射光谱部分重叠。在一些情况下,两个或更多个VCSEL的发射光谱不重叠。以此方式,在一些实施例中,两个或更多个VCSEL或其他光源组合以产生用于SS-OCT测量的更宽范围的发射波长。在一些情况下,这增强了SS-OCT测量的可获得的轴向分辨率。

图8A示出了根据一些实施例的利用两个VCSEL并且缺少参考镜的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置在第一特定时间点处的光学器件。在一些情况下,光学器件102包括第一VCSEL或其他光源800、第二VCSEL或其他光源805、第一分束器810、第二分束器815、如本文中所述的前端光学器件820和处理单元840。在一些实施例中,处理单元还包括光电检测器842和信号处理模块844。来自第一源的光入射到分束器上。然后光被引导至前端光学器件,并然后被引导至样本850。在一些情况下,在第一特定时间点处,第一VCSEL或其他光源接通(将激光发送到样本),同时第二VCSEL或其他光源断开(不将激光发送到样本)。光在每个层的每个边界处反射回装置。从第一层的边界反射的光与从第二层的后边界反射的光干涉。在光电检测器处检测到干涉信号。

图8B示出了根据一些实施例的利用两个VCSEL并且缺少参考镜的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置在第二特定时间点处的示意图。在一些情况下,在第二特定时间点处,第一VCSEL或其他光源断开(不将激光发送到样本),同时第二VCSEL或其他光源接通(将激光发送到样本)。光在每个层的每个边界处反射回装置。从第一层的边界反射的光与从第二层的边界反射的光干涉。在光电检测器处检测到干涉信号。

在第一光源和第二光源发射的整个波长范围内重复该过程。干涉信号的幅度随波长变化并且当从边界反射的光与从参考镜反射的光同相时,或者当从边界反射的光与从另一边界反射的光同相时,达到最大值。对于每个边界在一个或更多个特定波长的光下达到该条件,并且该条件由干涉信号中的一个或更多个极大值表征。在其他波长处,干涉信号显示部分相长干涉或相消干涉。在所有波长处的干涉信号被汇总以形成干涉图。对干涉图进行信号分析过程。在一些情况下,对干涉图进行频率分析过程,诸如快速傅里叶变换(FFT),以形成光谱。光谱包括对应于与每个边界的干涉最大值相关联的波长的峰值。在一些情况下,SS-OCT利用具有短的相干长度(通常小于几毫米)的光源。在此情况下,干涉信号的幅度随着波长移动离开与干涉最大值相关联的波长而迅速减小。在一些实施例中,这在频谱中产生窄峰值。在一些情况下,峰值之间的距离指示组织的每个层的厚度。

在一些情况下,光源包括激光源。在一些实施例中,激光源产生具有可被调谐的波长的激光。在一些情况下,在一定波长范围内扫描激光源以便获得OCT信号。在一些情况下,能够快速扫描激光源以允许快速获得OCT信号。在一些实施例中,激光源包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)激光器。在一些情况下,通过改变提供给VCSEL的电流来调谐VCSEL。在一些情况下,通过连续改变电流,跨一定波长范围连续扫描VCSEL。在一些实施例中,通过周期性地改变电流,跨一定波长范围周期性地扫描VCSEL。例如,可以向VCSEL提供正弦变化的电流以产生正弦变化的波长。

在一些实施例中,前端光学器件包括光学元件,诸如透镜。在一些情况下,前端光学器件包括任何反射、折射或衍射元件。在一些情况下,前端光学器件包括多于一个反射、折射或衍射元件。在一些实施例中,前端光学器件包括电光、磁光、声光或机械光装置。在一些情况下,前端光学器件包括本领域技术人员已知的任何光学元件。

在一些情况下,前端光学器件包括扫描光学元件,以允许光源移动到视网膜上的不同位置。在一些情况下,这允许进行多个测量以确定视网膜上不同位置处的RT或RLT。在一些实施例中,扫描光学元件包括检流计。在一些情况下,扫描光学元件包括声光调制器。在一些情况下,扫描光学元件包括电光调制器。在一些实施例中,扫描光学元件包括xy台。扫描光学元件可以包括本领域技术人员已知的任何扫描光学元件。

图8C示出了根据一些实施例的VCSEL在利用两个VCSEL并且缺少参考镜的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置中操作的波长范围。

可以以各种方式在两个或更多个VCSEL或其他光源之间协调波长扫频。在一个实施例中,第一VCSEL或其他光源在其整个波长范围被扫频,同时第二VCSEL或其他光源断开。然后,第二VCSEL或其他光源在其整个波长范围被扫频,同时第一VCSEL或其他光源断开。波长扫频在两个VCSEL或其他光源之间交替,直到获取了整个SS-OCT信号为止。在一些情况下,第二VCSEL被配置为当第一VCSEL关闭时发射具有距第一VCSEL约0.1nm以内的波长的光。在一些实施例中,VCSEL以约50Hz和约10kHz之间的速率被扫频。在一些情况下,VCSEL以约1kHz和约5kHz之间的速率被扫频。

在另一实施例中,两个或更多个VCSEL同时且以相同速率经历其波长扫频。在此设置中,去除由第一VCSEL或其他光源产生的OCT信号与由第二VCSEL或其他光源产生的OCT信号之间的时间相关性可能是有帮助的。如本领域技术人员将容易理解的,这可以例如通过修改图8A的光学设置以包括光谱仪代替光电检测器来实现。在一些情况下,两个VCSEL的扫频频率基本上相同。在一些实施例中,两个VCSEL的扫频速率彼此相差5%以内。在一些情况下,两个VCSEL的扫描速率彼此相差1%以内。在一些情况下,VCSEL以约50Hz和约10kHz之间的速率被扫频。在一些实施例中,VCSEL以约1kHz和约5kHz之间的速率被扫频。

在另一实施例中,两个或更多个VCSEL同时但以不同的速率经历其波长扫频。例如,第一VCSEL或其他光源可以以第一速率在其发射波长范围内被扫频,使得其在第一时间量内完成其波长扫频。第二VCSEL或其他光源以不同于第一速率的第二速率在其发射波长范围内被扫频,使得其在不同于第一时间量的第二时间量内完成其波长扫频。以此方式,以不同于由第二VCSEL或其他光源产生的SS-OCT信号的时间编码的方式对由第一VCSEL或其他光源产生的SS-OCT信号在时间上进行编码。然后,通过信号处理装置将由第一VCSEL或其他光源产生的SS-OCT信号与由第二VCSEL或其他光源产生的SS-OCT信号区分开。在一些情况下,VCSEL以约50Hz和约10kHz之间的速率被扫频。在一些实施例中,VCSEL以约1kHz和约5kHz之间的速率被扫频。

在一些实施例中,系统包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个VCSEL或其他光源。在一些情况下,每个VCSEL具有用于连续使用的最大推荐电流。在一些情况下,最大连续操作电流额定值限制每个VCSEL可以被扫频的波长范围。例如,每个VCSEL可以被限制于不超过1mA、2mA、3mA、4mA、5mA、6mA、7mA、8mA、9mA或10mA的连续操作电流。在一些情况下,每个VCSEL发射的波长随操作电流线性变化,比例常数为0.3nm/mA。在一些情况下,这将每个VCSEL可以被扫频的波长范围限制于0.3nm、0.6nm、0.9nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2.1nm、2.4nm、2.7nm或3.0nm。在一些情况下,2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或VCSEL或其他光源的组合产生高达30nm或更大的总波长范围。例如,在一些情况下,使用多个VCSEL允许5nm至10nm的范围内的扫频波长范围。

因此,在一些情况下,2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个VCSEL的较大的总操作范围增强了可获得的轴向分辨率。在一些实施例中,对于一组2个VCSEL,每个VCSEL具有约850nm的中心操作波长,如果每个VCSEL具有3.0nm的操作范围,则可获得的轴向分辨率为53μm。在3个VCSEL的情况下,如果每个VCSEL具有3.0nm的操作范围,则可获得的轴向分辨率为35μm。在4个VCSEL的情况下,如果每个VCSEL具有3.0nm的操作范围,则可获得的轴向分辨率为27μm。在一些情况下,借助于越来越多的VCSEL,可获得的轴向分辨率进一步增强。在一些实施例中,每个VCSEL发射不超过0.01mW、0.025mW、0.05mW、0.1mW、0.25mW、0.5mW、1mW、2.5mW、5mW、10mW、25mW、50mW、100mW、250mW、500mW、1W、2.5W、5W、10W、25W、50W或100W的光功率。

使用多个OCT光源获得具有增强分辨率的总体OCT信号可能会引入对校正从各个OCT光源中的每个获得的OCT信号的期望,以便考虑到幅度、相位或与各个OCT光源相关联的其他光学参数的变化。可以使用本文中所述的系统和方法来校正这种变化。例如,可以使用例如本文中关于图45A至图45B和图46A至图46G描述的光学系统和方法来校正变化。

图45A示出了根据一些实施例的被配置为表征由多个OCT光源发射的光的波长的光学器件的示意图。如图45A所示,光学器件可以分别包括第一光源700a、第二光源700b、第三光源700c和第四光源700d。第一光源、第二光源、第三光源和第四光源中的每个可以类似于本文中所述的任何光源,诸如本文中所述的光源700。第一光源、第二光源、第三光源和第四光源可以分别发射第一发射光、第二发射光、第三发射光和第四发射光。第一光源、第二光源、第三光源和第四光源中的任何两个、三个或四个可以在不同的时间点发射光。可替代地或组合地,第一光源、第二光源、第三光源和第四光源中的任何两个、三个或四个可以同时发射光。由第一光源、第二光源、第三光源和第四光源发射的光可以被引导至准直透镜2210。

光学器件还可以包括功率测量模块4500。由第一光源、第二光源、第三光源或第四光源发射的光可以被准直并且被引导至功率测量模块。功率测量模块可以包括分束器2250,如本文中所述,其被配置为将由第一光源、第二光源、第三光源或第四光源发射的光的一部分引导至透镜2270和光电检测器2260。功率测量模块可以被配置为测量由第一光源、第二光源、第三光源或第四光源发射的光功率。

光学器件还可以包括样本测量模块4510。分束器4550可以被配置为将由第一光源、第二光源、第三光源或第四光源发射的光的一部分引导至样本测量模块。样本测量模块可以被配置为测量来自样本(诸如眼睛750)的OCT信号。样本测量模块可以包括分束器710a、聚焦透镜3660a、参考镜730a、聚焦透镜2330a、检测器740a和透镜2330a。分束器710a、聚焦透镜3660a、参考镜730a、聚焦透镜2330a、检测器740a和透镜2330a可以分别类似于本文中所述的分束器710、聚焦透镜3660、参考镜730、聚焦透镜2330、检测器740和透镜2330。样本测量模块的元件可以被配置为测量如本文中所述的OCT信号。在一些实施例中,例如,样本测量模块耦合到扫描仪,诸如,例如本文中所述的扫描镜。

光学器件还可以包括第一波长表征模块4520。分束器4560可以被配置为将由第一光源、第二光源、第三光源或第四光源发射的光的一部分引导至第一波长表征模块。第一波长表征模块可以被配置为表征由第一光源、第二光源、第三光源或第四光源发射的光的波长。第一波长表征模块可以包括分束器710b、聚焦透镜3660b、参考镜730b、聚焦透镜2330b、检测器740b和透镜2330b。分束器710b、聚焦透镜3660b、参考镜730b、聚焦透镜2330b、检测器740b和透镜2330b可以分别类似于本文中所述的分束器710、聚焦透镜3660、参考镜730、聚焦透镜2330、检测器740和透镜2330。第一波长表征模块还可以包括镜4505b。该镜可以是扫描镜,其被配置为移动(例如,如图45A所描绘以从左到右的方式)以更改从参考镜730b和扫描镜4505b反射的光之间的光程差。可替代地,镜4505b可以固定在原位。

光学器件还可以包括第二波长表征模块4530。分束器4560可以被配置为将由第一光源、第二光源、第三光源或第四光源发射的光的一部分引导至第二波长表征模块。第二波长表征模块可以被配置为表征由第一光源、第二光源、第三光源或第四光源发射的光的波长。第二波长表征模块可以包括分束器710c、聚焦透镜3660c、参考镜730c、聚焦透镜2330c、检测器740c和透镜2330c。分束器710c、聚焦透镜3660c、参考镜730c、聚焦透镜2330c、检测器740c和透镜2330c可以分别类似于本文中所述的分束器710、聚焦透镜3660、参考镜730、聚焦透镜2330、检测器740和透镜2330。第二波长表征模块还可以包括镜4505c。该镜可以是扫描镜,其被配置为移动(例如,如图45A所描绘以从左到右的方式)以更改从参考镜730c和扫描镜4505c反射的光之间的光程差。可替代地,镜4505c可以固定在原位。

尽管在图45A中描绘为包括4个光源,但是系统可以包括任何数量的光源,诸如至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个,至少10个、至少20个、至少30个、至少40个、至少50个、至少60个、至少70个、至少80个、至少90个或至少100个光源,或在前述值中的任何两个定义的范围内的光源数量。尽管在图45A中描绘为包括2个波长表征模块,但是系统可以包括任何数量的波长表征模块(及其元件),诸如至少1个、至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、至少10个、至少20个、至少30个、至少40个、至少50个、至少60个、至少70个、至少80个、至少90个或至少100个波长表征模块(及其元件),或在前述值中的任何两个定义的范围内的波长表征模块(及其元件)数量。

图45B示出了根据一些实施例的光学试验电路板,其包括被配置为表征由多个OCT光源发射的光的波长的光学器件。如图45B所示,光学器件分别包括第一光源700a、第二光源700b、第三光源700c和第四光源700d、功率测量模块4500、样本测量模块4510,并且分别包括第一波长表征模块4520和第二波长表征模块4530。

由波长表征光学器件(诸如本文中所述的第一波长表征模块和第二波长表征模块)或从样本测量模块获得的信号可以允许将来自多个光源的时钟信号拼接在一起。

图46A示出了根据一些实施例的由本文中所述的第一波长表征模块测量的来自第一光源的时钟信号4610。时钟信号4610可以是相对低频的时钟信号。时钟信号可以包括用波长表征模块的检测器测量的干涉光的测量强度信号。在一些实施例中,响应于干涉仪的镜之间的光程距离来确定时钟信号的频率。镜之间的较短距离通常可以对应于较低频率,并且镜之间的较大距离可以对应于较高频率。来自模块的频率可以相差0.1、0.25、0.5、1、2、5、10、20、50、100以及由前述值中的任何两个定义的范围的倍数。当将来自第一VCSEL的第一测量信号与来自第二VCSEL的第二测量信号拼接时,较低频率信号可以降低模糊度。较高频率分量可以提高拼接的精度和准确度。

图46B示出了根据一些实施例的由本文中所述的第二波长表征模块测量的来自第一光源的时钟信号4620。时钟信号4620可以包括相对高频的时钟信号。

图46C示出了根据一些实施例的由本文中所述的第一波长表征模块测量的来自第二光源的时钟信号4630。时钟信号4630可以包括相对低频的时钟信号。如图46C所示,来自第二光源的时钟信号4630可以与来自第一光源的时钟信号4610异相。

图46D示出了根据一些实施例的由本文中所述的第二波长表征模块测量的来自第二光源的时钟信号4640。时钟信号4640可以是相对高频的时钟信号。如图46D所示,来自第二光源的时钟信号4640可以与来自第一光源的时钟信号4620异相。

图46E示出了根据一些实施例的将由第一波长表征模块测量的来自第一光源的时钟信号和由第一波长表征模块测量的来自第二光源的时钟信号拼接在一起。通过将时钟信号4610的一部分(诸如在时钟信号4610的结束附近出现的部分)和时钟信号4630的一部分(诸如在时钟信号4630的开始附近出现的部分)部分重叠,可以按时间序列将分别来自第一光源和第二光源的低频时钟信号4610和4630拼接在一起。可以通过将时钟信号4610移位来实现部分重叠。以这种方式,时钟信号4610和4630可以被拼接为在时间上的连续信号。

图46F示出了根据一些实施例的将由第二波长表征模块测量的来自第一光源的时钟信号和由第二波长表征模块测量的来自第二光源的时钟信号拼接在一起。通过将时钟信号4620的一部分(诸如在时钟信号4620的结束附近出现的部分)和时钟信号4640的一部分(诸如在时钟信号4640的开始附近出现的部分)部分重叠,可以按时间序列将分别来自第一光源和第二光源的高频时钟信号4620和4640拼接在一起。可以通过将时钟信号4620移位来实现部分重叠。以这种方式,时钟信号4620和4640可以被拼接为在时间上的连续信号。

尽管图46A至图46F描绘了将来自两个光源的时钟信号拼接在一起,但是可以将来自任何数量的光源的信号拼接在一起。例如,可以将来自至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个光源或由前述值中的任何两个定义的范围内的数量的光源的信号拼接在一起。

图46G示出了根据一些实施例的将来自多个光源的时钟信号或干涉仪信号拼接在一起的示意图。如图46G所示,来自第一光源、第二光源、第三光源和第四光源的时钟信号可以经历相位估计和幅度解调过程。可以使用本文中所述的系统和方法来实施相位估计和幅度解调过程。例如,可以使用本文中所述的波长表征模块来实施相位估计过程。可以实施相位估计和幅度解调过程以确定与第一光源相关联的第一相移Δk1、与第二光源相关联的第二相移Δk2、与第三光源相关联的第三相移Δk3和与第四光源相关联的第四相移Δk4。第一相移、第二相移、第三相移和第四相移可以被组合以定义全局相移Δk。与第一光源、第二光源、第三光源和第四光源相关联的时钟信号可以关于全局相移被重新采样。如本文中所述,然后可以将时钟信号拼接在一起。对于从每个波长表征模块获得的时钟信号,可以重复该过程。例如,可以对本文中所述的第一波长表征模块和第二波长表征模块重复该过程。可以对至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个波长表征模块或在前述值中任何两个定义的范围内的数量的波长表征模块重复该过程。

拼接的时钟信号可以用于将由第一光源、第二光源、第三光源和第四光源获得的OCT干涉仪信号拼接在一起。从幅度解调过程获得的信息可以用于对由第一光源、第二光源、第三光源和第四光源获得的OCT信号执行幅度解调。与第一光源、第二光源、第三光源和第四光源相关联的OCT干涉信号可以关于全局相移Δk被重新采样。然后可以使用来自拼接时钟信号的拼接信息将重新采样的OCT干涉信号拼接在一起。

使用多个OCT光源获得具有增强的分辨率的总体OCT信号也可能需要校正从各个OCT光源中的每个获得的OCT信号,以便考虑各个OCT光源的物理位置的变化以及那些物理位置如何影响各个OCT光源发射的光与OCT系统的其他光学元件相互作用的方式。可以使用本文中所述的系统和方法来校正此类变化。例如,可以使用本文中关于图47A至图47J描述的光学系统和方法来校正变化。

图47A示出了根据一些实施例的与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束。第一OCT光源700a和第二OCT光源700b可以分别发射第一光束4700a和第二光束4700b。第一光源和第二光源可以类似于本文中所述的光源700。因为第一光源和第二光源各自占据有限量的物理空间,所以第一光源和第二光源中的一个或两个都可以位于偏离准直透镜2210的中心轴线的位置。例如,如图47A所示,第一光源可以位于准直透镜的光轴上方,而第二光源可以位于准直透镜的光轴下方。在此种情况下,准直透镜可产生第一光或第二光的非理想准直。例如,准直透镜可产生彼此不平行的准直的第一光和第二光,如图47A所示。结果,将OCT光学系统上的元件对准使得第一光源和第二光源在同一检测器上产生干涉图案可能是不理想的。这可以使用本文中关于图47B至图47J描述的系统和方法来校正。

图47B示出了根据一些实施例的被配置为校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的光学器件的第一示意图。如图47A所示,准直透镜2210可以分别产生分别由第一光源700a和第二光源700b发射的第一光4700a和第二光4700b的非理想准直(诸如,图47A中描绘的非平行的第一光和第二光)。光学器件可分别包括第一棱镜4710a和第二棱镜4710b,以分别校正第一光和第二光(诸如,图47A中描绘的非平行的第一光和第二光)的非理想准直。例如,第一棱镜和第二棱镜可以校正第一光和第二光的非平行路径,如图47B中描绘。然后可以由聚焦透镜4720将第一光和第二光聚焦到同一位置(诸如,眼睛、眼睛的视网膜或检测器)。尽管在图47B中描绘为包括2个光源和2个棱镜,但是光学器件可以包括任何数量的光源和任何数量的棱镜。例如,光学器件可以包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个光源,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的光源。光学器件可包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个棱镜,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的棱镜。

图47C示出了根据一些实施例的被配置为校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的光学器件的第二示意图。如图47C所示,可以放弃分别作用在分别由第一光源700a和第二光源700b发射的第一光4700a和第二光4700b两者上的准直透镜。代替准直透镜,光学器件可分别包括第一微透镜4715a和第二微透镜4715b,以分别地各自准直第一光和第二光。然后可以由聚焦透镜4720将第一光和第二光聚焦到同一位置(诸如眼睛、眼睛的视网膜或检测器)。尽管在图47C中描绘为包括2个光源和2个微透镜,但是光学器件可以包括任何数量的光源和任何数量的微透镜。例如,光学器件可以包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个光源,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的光源。光学器件可以包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个棱镜,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的棱镜。

图47D示出了根据一些实施例的被配置为校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的光学器件的第三示意图。如图47D所示,由第一光源700a(其可以类似于本文中所述的光源700)发射的第一光可以通过第一耦合透镜4730a耦合到第一输入光纤4735a中。由第二光源700b(其可以类似于本文中所述的光源700)发射的第二光可以通过第二耦合透镜4730b耦合到第二输入光纤4735b中。第一输入光纤和第二输入光纤可以耦合到第一多路复用器4740。来自第一多路复用器的多路复用光可以输出到第一多路复用光纤4745。由第三光源700c(其可以类似于本文中所述的光源700)发射的第三光可以通过第三耦合透镜4730c耦合到第三输入光纤4735c中。第三输入光纤和第一多路复用光纤可以耦合到第二多路复用器4750。来自第二多路复用器的多路复用光可以输出到第二多路复用光纤4755。由第三光源700d(其可以类似于本文中所述的光源700)发射的第四光可以通过第四耦合透镜4730d耦合到第四输入光纤4735d中。第四输入光纤和第二多路复用光纤可以耦合到第三多路复用器4760。来自第三多路复用器的多路复用光可以输出到第三多路复用光纤4765。第三多路复用光纤可以耦合到输出光纤耦合透镜4770,以产生来自第一光源、第二光源、第三光源和第四光源的准直光。

尽管在图47D中描绘为包括4个光源、4个耦合透镜、4个输入光纤、3个多路复用器和3个多路复用光纤,但是光学器件可以包括任何数量的光源、任何数量的耦合透镜、任何数量的输入光纤、任何数量的多路复用器和任何数量的多路复用光纤。例如,光学器件可以包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个光源,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的光源。光学器件可包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个耦合透镜,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的耦合棱镜。光学器件可以包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个输入光纤,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的输入光纤。光学器件可以包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个多路复用器,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的多路复用器。光学器件可以包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个多路复用光纤,或在前述值中的任何两个定义的范围内的数量的多路复用光纤。

图47E示出了根据一些实施例的用于校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的第一视网膜扫描模式。如图47E所示,可以通过组合分别与第一光源、第二光源、第三光源和第四光源相关联的第一OCT信号、第二OCT信号、第三OCT信号和第四OCT信号来组合OCT信号,方法是以第一OCT信号、第二OCT信号、第三OCT信号和第四OCT信号之间的减小的时间间隔获取第一OCT信号、第二OCT信号、第三OCT信号和第四OCT信号。例如,可以在第一时间获得与第一光源相关联的第一OCT信号4780a。可以在第二时间获得与第二光源相关联的第二OCT信号4780b,其中第二时间紧接在第一时间之后。例如,第二时间可以在第一时间之后至少0.001ms、至少0.002ms、至少0.005ms、至少0.01ms、至少0.02ms、至少0.05ms、至少0.1ms、至少0.2ms、至少0.5ms或至少1ms。第二时间可以在第一时间之后至多1ms、至多0.5ms、至多0.2ms、至多0.1ms、至多0.05ms、至多0.02ms、至多0.01ms、至多0.005ms、至多0.002ms或至多0.001ms。第二时间可以在第一时间之后的一段时间内,该一段时间在前述值中的任何两个定义的范围内。与第三光源相关联的第三OCT信号4780c可以在第三时间获得,其中第三时间紧接在第二时间之后。例如,第三时间可以在第二时间之后至少0.001ms、至少0.002ms、至少0.005ms、至少0.01ms、至少0.02ms、至少0.05ms、至少0.1ms、至少0.2ms、至少0.5ms或至少1ms。第三时间可以在第二时间之后至多1ms、至多0.5ms、至多0.2ms、至多0.1ms、至多0.05ms、至多0.02ms、至多0.01ms、至多0.005ms、至多0.002ms或至多0.001ms。第三时间可以在第二时间之后的一段时间内,该一段时间在前述值中的任何两个定义的范围内。可以在第四时间获得与第四光源相关联的第四OCT信号4780d,其中第四时间紧接在第三时间之后。例如,第四时间可以在第三时间之后至少0.001ms、至少0.002ms、至少0.005ms、至少0.01ms、至少0.02ms、至少0.05ms、至少0.1ms、至少0.2ms、至少0.5ms或至少1ms。第四时间可以在第三时间之后至多1ms、至多0.5ms、至多0.2ms、至多0.1ms、至多0.05ms、至多0.02ms、至多0.01ms、至多0.005ms、至多0.002ms或至多0.001ms。第四时间可以在第三时间之后的一段时间内,该一段时间在前述值中的任何两个定义的范围内。

图47F示出了根据一些实施例的用于校正与多个OCT光源的物理位置的变化相关联的光束的第二视网膜扫描模式。如图47F所示,可以通过组合分别与第一光源、第二光源、第三光源和第四光源相关联的第一OCT信号、第二OCT信号、第三OCT信号和第四OCT信号来组合OCT信号,方法是在分别来自第一光源、第二光源、第三光源和第四光源的第一光、第二光、第三光和第四光被引导至样本(诸如,眼睛或眼睛的视网膜)上大约同一位置的时间点处获取第一OCT信号、第二OCT信号、第三OCT信号和第四OCT信号。例如,可以在第一时间获得与第一光源相关联的第一OCT信号4790a。在第一时间处,来自第一光源的第一光可以被引导至样本上的特定位置(诸如,眼睛或眼睛的视网膜)。可以在第二时间获得与第二光源相关联的第二OCT信号4790b。在第二时间处,来自第二光源的第二光可以被引导至样本上的同一特定位置。可以在第三时间获得与第三光源相关联的第三OCT信号4790c。在第二时间处,来自第三光源的第三光可以被引导至样本上的同一特定位置。可以在第四时间获得与第四光源相关联的第四OCT信号4790d。在第四时间处,来自第四光源的第四光可以被引导至样本上的同一特定位置。

图47G示出了根据一些实施例的在扫描期间的第一时间由多个OCT光源生成的光在视网膜上的照明区域。在扫描的第一点处,与第一光源相关联的第一光在视网膜上的照明区域4795a处。与第二光源相关联的第二光在视网膜上的照明区域4795b处。与第三光源相关联的第三光在视网膜上的照明区域4795c处。与第四光源相关联的第四光在视网膜上的照明区域4795d处。

图47H示出了根据一些实施例的在扫描期间的第二时间由多个OCT光源生成的光在视网膜上的照明区域。在扫描的第二点处,与第一光源相关联的第一光束在视网膜上的照明区域4796a处。与第二光源相关联的第二光束在视网膜上的照明区域4796b处。与第三光源相关联的第三光束在视网膜上的照明区域4796c处。与第四光源相关联的第四光束在视网膜上的照明区域4796d处。

图47I示出了根据一些实施例的在扫描期间的第二时间由多个OCT光源生成的光在视网膜上的照明区域。在扫描的第三点处,与第一光源相关联的第一光束在视网膜上的照明区域4797a处。与第二光源相关联的第二光束在视网膜上的照明区域4797b处。与第三光源相关联的第三光束在视网膜上的照明区域4797c处。与第四光源相关联的第四光束在视网膜上的照明区域4797d处。

图47J示出了根据一些实施例的在扫描期间的第四时间由多个OCT光源生成的光在视网膜上的照明区域。在扫描的第四点处,与第一光源相关联的第一光在视网膜上的照明区域4798a处。与第二光源相关联的第二光在视网膜上的照明区域4798b处。与第三光源相关联的第三光在视网膜上的照明区域4798c处。与第四光源相关联的第四光在视网膜上的照明区域4798d处。

应当注意,参考图47G至图47J,可以布置顺序光源激活和扫描模式的定时,使得来自每个光束的照明区在眼睛上重叠,以便改善测量准确度。例如,可以用本文中所述的指令顺序激活光源并在计算机控制下移动扫描仪,使得分别与第三光源、第二光源、第二光源和第三光源相关联的照明区域4795c、4796b、4797b和4798c基本上或部分重叠。在一些实施例中,扫描仪和定时可以被配置为在视网膜上的多个区域中的每个处使来自光源中的每个的光基本上重叠。

在一些情况下,通过为VCSEL或其他光源提供大于其额定值的最大电流,也改善有限的可获得的轴向分辨率。假设VCSEL将承受高占空比,因此其通常额定具有最大电流值。然而,VCSEL能够在短时间段内容忍大于额定电流的电流。在手持式SS-OCT装置中,VCSEL可以仅以其额定范围之外的操作电流被驱动获得OCT测量值所需的时段。在一些情况下,VCSEL每次以其额定范围之外的操作电流被驱动不到一分钟。在一些情况下,VCSEL很少以其额定范围之外的操作电流被驱动。例如,在一些情况下,VCSEL每隔几个小时以其额定范围之外的操作电流被驱动。在一些情况下,VCSEL每隔几天以其额定范围之外的操作电流被驱动。在一些实施例中,在不以其额定范围之外的操作电流驱动VCSEL的时段内,将VCSEL关闭。在其他实施例中,在此时段内,以在其额定范围内的较低操作电流驱动VCSEL。因此,在一些情况下,在手持式SS-OCT装置预期的操作条件下,VCSEL能够承受以比其额定更高的电流被驱动。

图9示出了超过其最大电流额定值的VCSEL的操作。在一些情况下,根据某个波形900,供应给VCSEL的电流随时间变化。该波形可以是三角形、正弦曲线或本领域技术人员已知的任何其他波形。在一些实施例中,VCSEL具有由上电流阈值910和/或下电流阈值920指定的推荐的连续电流范围。在波形中的不同时间点处,向VCSEL供应超过上电流阈值或低于电流下限阈值的电流。在一些情况下,最大电流超过上电流阈值多于10%、多于20%、多于50%、多于100%、多于200%、多于300%、多于400%或多于500%。在一些实施例中,以约50Hz和约10kHz之间的速率对VCSEL扫频。在一些情况下,以约1kHz和约5kHz之间的速率对VCSEL扫频。

在一些情况下,超过最大电流允许VCSEL被驱动超过与用于连续使用的其最大推荐电流直接相关的指定最大波长范围。在一些情况下,VCSEL被驱动超过其指定波长范围至少约1nm。在一些情况下,VCSEL被驱动超过其指定波长范围在1nm至5nm的范围内的量。在一些实施例中,驱动VCSEL超过其指定波长范围允许在5nm至10nm的范围内的波长范围。在一些情况下,对于多个测量中的每个,VCSEL都被驱动超过其最大波长范围。为避免VCSEL过热,连续测量之间可实施延迟。在一些情况下,延迟的范围从约1ms至约100ms。在一些情况下,延迟的范围从约5ms至约20ms。

在一些情况下,由具有有限操作范围的单个VCSEL提供的有限的可获得的轴向分辨率对于包括测量特定结构的厚度但不尝试测量结构内的子结构的技术而言,并不会呈现问题。例如,可能关注的是获得RT或RLT的测量值,而无需考虑将视网膜内的子结构成像。可能进一步关注的是主要考虑RT或RLT中的测量变化。在一些情况下,可以获得具有比从可获得的轴向分辨率预期的精度更高精度的RT或RLT的测量值。

图10A示出了轴向分辨率的图形表示。用于测量RT或RLT的SS-OCT装置产生与从组织的层的第一边界反射的光相关联的第一干涉信号1000和与从组织的层的第二边界反射的光相关联的第二干涉信号1002。干涉信号1000和1002在频域中表示。第一信号在光程差Δz

对于RT的测量,轴向分辨率应当足以区分与组织的层的第一界面边界相关联的第一干涉信号和与组织的层的第二界面边界相关联的第二干涉信号。由于视网膜通常具有大于150μm的RT,因此能够测量RT的SS-OCT装置可以实现小于约150μm的轴向分辨率值。

图10B示出了可重复性和可再现性的图形表示。可重复性是指在短时间段内(例如在一分钟内、一小时内或一天内)、在类似条件下,单个仪器在同一项目上取得的测量值的变化。可再现性是指在类似条件下、但在更长的时间段内(例如,在多于一天、多于一周、多于一个月、多于三个月或多于6个月之后),单个仪器在同一样本上取得的测量值的变化。可重复性可以定量表示为在相对较短的时间段内、在类似条件下,由单个仪器重复测量期间获得的值的分布的半峰全宽(FWHM)值。可再现性可以定量表示为在第一短时间段内进行的在第一组条件下由单个仪器获得的值的第一分布的中心值与在第二短时间段内进行的在第二组条件下由单个仪器获得的值的第二分布的中心值之间的差。对于RT的测量,可重复性和可再现性的组合可用于设置公差,以用于确定RT或RLT的测得值的变化是由于噪声还是由于视网膜厚度的实际变化导致的。

图10C示出了与未表现出RT或RLT的变化的视网膜的RT或RLT的测量相关联的可重复性和可再现性的图形表示。在第一时间点处,RT的测得值遵循由可重复性确定的分布1020。在稍后的时间点处,从分布1022获得RT或RLT的测得值,如通过可重复性和可再现性所确定的。对于未表现出RT或RLT变化的视网膜,两个分布1020和1022彼此紧靠,使得Δx在组合的可重复性和可再现性之内。然而,如果Δx大于组合的可重复性和可再现性,则视网膜厚度的增加被识别到并被报告给患者和医疗保健提供者,例如用警报,如图10D中更充分地解释。在许多实施例中,紧凑OCT装置具有小于约35μm的组合的可重复性和可再现性。在一些实施例中,SS-OCT装置具有95%置信度的小于25μm的组合的可重复性和可再现性。

图10D示出了与已表现出RT或RLT的变化的视网膜的RT或RLT的测量相关联的可重复性和可再现性的图形表示。在第一时间点处,在由可重复性确定的第一分布1030内获得RT或RLT。在稍后的时间点处,在第二分布1032内获得RT或RLT,其也由可重复性确定。对于已表现出RT或RLT的变化的视网膜,两个分布1030和1032不再彼此紧靠。当两个分布1030和1032之间的距离超过可重复性和可再现性的组合时,可以确定RT或RLT已改变。可以通过确定两个分布的各个平均值之间的差来确定两个分布之间的距离。当测得值相隔大于可重复性和可再现性的组合时,系统可以确定RT或RLT发生改变。例如,对于25μm的可再现性和25μm的可重复性,这大约为35μm。可替代地,在系统误差或长期漂移的情况下,对于25μm的可再现性和25μm的可重复性,组合误差可能大于35μm。因此,对于150μm的第一RT测量值和200μm的第二RT测量值,分布的峰值将相隔50μm。尽管示出了第一测量值和第二测量值具有不重叠的分布,但是本文中所述的方法和设备能够确定测量的部分重叠的分布的RT或RLT。

在一些情况下,将由手持式OCT装置获得的RT或RLT的测得值与参考测量值进行比较。在一些实施例中,参考测量值从由临床OCT装置进行的测量中获得。在一些情况下,参考测量值在访问患者的医疗保健提供者期间获得。在一些情况下,参考测量值存储在手持式OCT装置、患者装置(诸如智能手机或其他便携式电子装置)或基于云的存储和通信系统上。例如,在一些实施例中,参考测量值被用来调节来自紧凑OCT装置的测得值,以考虑测得值中的任何系统误差。

因此,当期望实现RT或RLT的测量变化时,可以获得检测的极限,该极限明显优于由公式1设置的对于OCT成像的可获得的轴向分辨率。在一些情况下,本文中所述的手持式OCT装置实现大约25μm的可重复性。在一些实施例中,本文中所述的手持式OCT装置能够检测到大约25μm的RT或RLT的变化。在一些情况下,本文中所述的手持式OCT装置能够检测10μm至40μm的范围内的RT或RLT的变化,其中置信度优于95%。在一些情况下,本文中所述的手持式OCT装置能够检测20μm至30μm的范围内的RT或RLT的变化,其中置信度优于95%。

在许多实施例中,利用具有小于紧凑OCT系统的分辨率值的高分辨率临床OCT参考系统,针对特定患者对紧凑OCT系统进行校准。例如,患者可以访问眼科医生,并在医生办公室处用高分辨率超声系统测量视网膜厚度。紧凑OCT系统可以基于用临床参考系统测量的视网膜厚度针对特定患者进行校准。基于高分辨率OCT系统的紧凑OCT系统的这种校准可以在高分辨率超声系统测量的一天之内、优选在临床高分辨率超声测量的约两个小时之内、并且在许多情况下当患者在诊所处时执行。

在一些实施例中,本文中所述的装置在掉落后能够继续操作。在一些情况下,本文中所述的装置能够在掉落测试期间以95%的存活率承受掉落。在一些情况下,掉落测试由以下组成:将装置从1英尺(0.305m)、2英尺(0.610m)、3英尺(0.914m)和4英尺(1.219m)掉落。在一些实施例中,本文中所述的装置能够在掉落测试之后以不多于30μm的可重复性变化来继续操作。在一些实施例中,装置能够在掉落测试之后以不多于20μm的可重复性变化来继续操作。在一些实施例中,装置能够在掉落测试之后以不多于15μm的可重复性变化来继续操作。在一些实施例中,装置能够在掉落测试之后以不多于10μm的可重复性变化来继续操作。在一些实施例中,装置能够在掉落测试之后以不多于5μm的可重复性变化来继续操作。

图11是用于随时间推移进行患者的视网膜厚度(RT)的重复测量并注意可能对应于不期望结果的变化的方法的流程图。方法1100由以下步骤组成:输入患者数据、抓握手持式OCT装置、将光束引导至患者的眼睛中、从患者的视网膜接收反射光、确定视网膜厚度、针对隔开至少几小时的多个测量重复测量、确定RT的变化并生成警报。

在步骤1102中,将患者数据输入到本文中所述的手持式OCT装置中。在一些情况下,患者数据包括患者的姓名、年龄、性别、身高、体重、当前眼科问题和当前医疗问题中的任一个。

在步骤1104中,患者抓握本文中所述的手持式OCT装置。患者看着手持式OCT装置。

在步骤1106中,手持式OCT装置将光束引导至患者的眼睛中。光从患者视网膜的各个层的边界反射。

在步骤1108中,手持式OCT接收从患者视网膜的各个层反射的光。反射光形成由光电检测器检测的干涉信号。在一些情况下,干涉信号由反射光与穿过手持式OCT装置的参考臂的光的干涉而生成。在一些情况下,干涉信号由从视网膜的各个层的两个或更多个边界反射的光之间的干涉而生成。手持式OCT装置会改变引导至眼睛的光的波长,并对每个波长记录干涉信号。

在步骤1110中,确定患者的RT或RLT。在一些情况下,RT或RLT由OCT信号的数学分析确定。例如,可以从OCT信号的快速傅里叶变换确定RT或RLT。可以从OCT信号的任何其他频率分析确定RT或RLT。可以通过将OCT信号的频率组成与将RT或RLT映射到频率的校准曲线进行比较来确定RT或RLT。在一些实施例中,校准曲线对所有患者都是通用的。在一些情况下,校准曲线特定于个体患者。

在步骤1112中,针对隔开至少几个小时的多个测量重复该测量。对于每个测量,重复步骤1102、1104、1106、1108和1110。

在步骤1114中,确定RT或RLT的变化。在一些情况下,将最近一次测量中确定的RT或RLT的值与任何先前测量值进行比较。在一些实施例中,在许多测量的过程中记录并跟踪RT或RLT的值的变化。

在步骤1116中,如果RT或RLT已显著改变或者RT或RLT落在正常或健康范围之外,则生成警报。在一些情况下,警报包括在本文中所述的移动患者装置上显示的通知。在一些实施例中,警报可以包括发送到患者的医生或其他医疗提供者的通知,如本文中所述。

在一些情况下,在访问眼科医生后的24小时内,用手持式OCT装置测量第一RT或RLT。在一些实施例中,在第一测量后的一天至二十天的范围内测量第二RT或RLT。在一些情况下,在约5天至约20天的范围内多天内每天测量RT或RLT。在一些情况下,每天测量RT或RLT多于一次。在一些实施例中,在长于20天的时段内测量RT或RLT。响应于基线厚度和多个后来的厚度确定RT或RLT的变化。在一些情况下,以至少90%、至少95%或至少99%的置信区间测量RT或RLT的变化。

图12示出了用于使用手持式OCT装置根据测量确定RT的方法的流程图。方法1200包括以下步骤:将光束引导至视网膜、生成干涉信号、用检测器捕获干涉图案、改变引导至视网膜的光的波长、处理干涉信号以确定峰值、将所得峰值与正弦曲线拟合以及确定RT或RLT。

在步骤1202中,手持式OCT装置将光束引导至患者的眼睛中。光从患者视网膜的各个层的边界反射。

在步骤1204中,手持式OCT接收从患者视网膜的各个层的边界反射的光。反射光形成干涉信号。在一些情况下,干涉信号由反射光与穿过手持式OCT装置的参考臂的光的干涉而生成。在一些情况下,干涉信号由从视网膜的各个层的两个或更多个边界反射的光之间的干涉而生成。

在步骤1206中,由光电检测器检测干涉信号。

在步骤1208中,手持式OCT装置改变引导至视网膜的光的波长。对于每个波长,重复步骤1202、1204和1206。对每个波长记录干涉信号。

在步骤1210中,处理干涉信号以确定峰值。在一些情况下,峰值对应于从视网膜的各个层反射的光与穿过手持式OCT装置的参考臂的光之间的干涉极大值。在一些情况下,峰值对应于从视网膜的各个层的边界反射的光与穿过手持式OCT装置的参考臂的光之间的干涉极大值。在一些情况下,峰值对应于从视网膜的各个层的两个或更多个边界反射的光之间的干涉极大值。

在步骤1212中,将所得峰值与正弦曲线拟合。在一些情况下,拟合经由非线性最小二乘拟合进行。在一些实施例中,拟合经由本领域技术人员已知的任何其他拟合方法进行。

在步骤1214中,确定RT或RLT。在一些情况下,RT或RLT通过提取拟合的正弦曲线的频率来确定。在一些实施例中,通过将OCT信号的频率组成与将RT映射到频率的校准曲线进行比较来确定RT或RLT。在一些情况下,校准曲线对所有患者都是通用的。在一些情况下,校准曲线特定于个体患者。

基于本文中提供的公开内容,本领域普通技术人员将认识到许多变体、变更和适应。例如,可以适当地改变方法1100和/或1200的步骤的顺序、移除步骤中的一些、重复步骤中的一些以及添加其他步骤。可以将1100和1200的方法组合。步骤中的一些可以包括子步骤。步骤中的一些可以是自动的,并且步骤中的一些可以是手动的。本文中所述的处理器可以包括一个或更多个指令,以执行方法1100和/或1200的一个或更多个步骤中的至少一部分。

数字处理装置

在一些实施例中,本文中所述的平台、系统、介质和方法包括数字处理装置或其使用。在进一步的实施例中,数字处理装置包括执行该装置的功能的一个或更多个硬件中央处理单元(CPU)或通用图形处理单元(GPGPU)。在更进一步的实施例中,数字处理装置还包括被配置为执行可执行指令的操作系统。在一些实施例中,数字处理装置可选地连接到计算机网络。在进一步的实施例中,数字处理装置可选地连接到互联网,使得其访问万维网。在更进一步的实施例中,数字处理装置可选地连接到云计算基础设施。在其他实施例中,数字处理装置可选地连接到内部网。在其他实施例中,数字处理装置可选地连接到数据存储装置。

根据本文中的描述,作为非限制性示例,合适的数字处理装置包括服务器计算机、台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、亚笔记本计算机、上网本计算机、上网板计算机、机顶盒计算机、媒体流装置、手持式计算机、互联网电器、移动智能手机、平板计算机、个人数字助理、视频游戏机和车辆。本领域技术人员将认识到,许多智能手机适用于本文中所述的系统。本领域技术人员还将认识到,具有可选的计算机网络连接性的选定的电视、视频播放器和数字音乐播放器适用于本文中所述的系统。合适的平板计算机包括本领域技术人员已知的具有菜单(booklet)、平板和可转换配置的那些。

在一些实施例中,数字处理装置包括被配置为执行可执行指令的操作系统。操作系统是例如包括程序和数据的软件,该软件管理装置的硬件并提供用于执行应用的服务。本领域技术人员将认识到,作为非限制性示例,合适的服务器操作系统包括FreeBSD、OpenBSD、

在一些实施例中,装置包括存储和/或存储器装置。存储和/或存储器装置是用于临时或永久地存储数据或程序的一个或更多个物理设备。在一些实施例中,该装置是易失性存储器,并且需要电力来维持所存储的信息。在一些实施例中,该装置是非易失性存储器,并且在数字处理装置不通电时保留所存储的信息。在进一步的实施例中,非易失性存储器包括闪存。在一些实施例中,非易失性存储器包括动态随机存取存储器(DRAM)。在一些实施例中,非易失性存储器包括铁电随机存取存储器(FRAM)。在一些实施例中,非易失性存储器包括相变随机存取存储器(PRAM)。在其他实施例中,该装置是存储装置,作为非限制性示例,其包括CD-ROM、DVD、闪存装置、磁盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器和基于云计算的存储。在进一步的实施例中,存储和/或存储器装置是诸如本文中公开的那些装置的组合。

在一些实施例中,数字处理装置包括显示器,以向用户发送视觉信息。在一些实施例中,显示器是阴极射线管(CRT)。在一些实施例中,显示器是液晶显示器(LCD)。在进一步的实施例中,显示器是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。在一些实施例中,显示器是有机发光二极管(OLED)显示器。在各种进一步的实施例中,在OLED显示器上是无源矩阵OLED(PMOLED)或有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。在一些实施例中,显示器是等离子体显示器。在其他实施例中,显示器是视频投影仪。在更进一步的实施例中,显示器是诸如本文中公开的那些装置的组合。

在一些实施例中,数字处理装置包括输入装置以从用户接收信息。在一些实施例中,输入装置是键盘。在一些实施例中,输入装置是定点装置,作为非限制性示例,其包括鼠标、轨迹球、轨迹板、操纵杆、游戏控制器或手写笔。在一些实施例中,输入装置是触摸屏或多点触摸屏。在其他实施例中,输入装置是麦克风以捕获语音或其他声音输入。在其他实施例中,输入装置是摄像机或其他传感器以捕获运动或视觉输入。在进一步的实施例中,输入装置是Kinect,Leap Motion等。在更进一步的实施例中,输入装置是诸如本文中公开的那些装置的组合。

参考图13,在特定实施例中,示例性数字处理装置1301被编程或以其他方式配置为确定RT或RLT。装置1301可以调整诸如执行处理步骤的本公开的RT或RLT确定的各个方面。在该实施例中,数字处理装置1301包括中央处理单元(CPU,在本文中也称为“处理器”和“计算机处理器”)1305,其可以是单核或多核处理器,或者是用于并行处理的多个处理器。数字处理装置1301还包括存储器或存储器位置1310(例如,随机存取存储器、只读存储器、闪存)、电子存储单元1315(例如,硬盘)、用于与一个或更多个其他系统通信的通信接口1320(例如,网络适配器)以及外围装置1325(诸如,高速缓存、其他存储器、数据存储和/或电子显示适配器)。存储器1310、存储单元1315、接口1320和外围装置1325通过诸如母板的通信总线(实线)与CPU 1305通信。存储单元1315可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据储存库)。数字处理装置1301可以借助于通信接口1320可操作地耦合到计算机网络(“网络”)1330。网络1330可以是互联网、互联网和/或外部网,或与互联网通信的内部网和/或外部网。在一些情况下,网络1330是电信和/或数据网络。网络1330可以包括一个或更多个计算机服务器,其可以启用分布式计算,诸如云计算。在一些情况下,网络1330可以借助于装置1301实现对等网络,其可以使耦合到装置1301的装置能够充当客户端或服务器。

继续参考图13,CPU 1305可以执行一系列机器可读指令,其可以体现在程序或软件中。指令可以存储在存储器位置(诸如存储器1310)中。指令可以被引导至CPU 1305,其可以随后对CPU 1305进行编程或以其他方式配置CPU 1305以实现本公开的方法。由CPU 1305执行的操作的示例可以包括获取、解码、执行和回写。CPU 1305可以是电路(诸如集成电路)的部分。装置1301的一个或更多个其他部件可以包括在电路中。在一些情况下,电路是专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。

继续参考图13,存储单元1315可以存储文件,例如驱动器,库和保存的程序。存储单元1315可以存储用户数据,例如,用户偏好和用户程序。在一些情况下,数字处理装置1301可以包括一个或更多个外部的其他数据存储单元,例如位于通过内部网或互联网通信的远程服务器上。

继续参考图13,数字处理装置1301可以通过网络1330与一个或更多个远程计算机系统通信。例如,装置1301可以与用户的远程计算机系统通信。远程计算机系统的示例包括个人计算机(例如,便携式PC)、板或平板PC(例如,

可以通过存储在数字处理装置1301的电子存储位置上(诸如,例如存储在存储器1310或电子存储单元1315上)的机器(例如,计算机处理器)可执行代码的方式来实现本文中所述的方法。机器可执行或机器可读代码可以以软件的形式提供。在使用期间,代码可以由处理器1305执行。在一些情况下,可以从存储单元1315检索代码并将其存储在存储器1310上,以用于准备好由处理器105存取。在一些情况下,电子存储单元1315可以被排除,并且机器可执行指令存储在存储器1310上。

非暂时性计算机可读存储介质

在一些实施例中,本文中公开的平台、系统、介质和方法包括用程序编码的一种或更多种非暂时性计算机可读存储介质,该程序包括由可选地联网的数字处理装置的操作系统可执行的指令。在进一步的实施例中,计算机可读存储介质是数字处理装置的有形部件。在更进一步的实施例中,计算机可读存储介质可选地从数字处理装置可移除。在一些实施例中,作为非限制性示例,计算机可读存储介质包括CD-ROM、DVD、闪存装置、固态存储器、磁盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、云计算系统和服务等。在一些情况下,程序和指令被永久、基本上永久、半永久或非临时编码在介质上。

计算机程序

在一些实施例中,本文中公开的平台、系统、介质和方法包括至少一个计算机程序或其使用。计算机程序包括一系列指令,其在数字处理装置的CPU中可执行,被编写为执行指定任务。计算机可读指令可以被实施为执行特定任务或实现特定抽象数据类型的程序模块,诸如功能、对象、应用编程接口(API)、数据结构等。按照本文中提供的公开内容,本领域技术人员将认识到,可以以各种语言的各种版本编写计算机程序。

计算机可读指令的功能可以在各种环境中按期望组合或分布。在一些实施例中,计算机程序包括一个指令序列。在一些实施例中,计算机程序包括多个指令序列。在一些实施例中,从一个位置提供计算机程序。在其他实施例中,从多个位置提供计算机程序。在各种实施例中,计算机程序包括一个或更多个软件模块。在各种实施例中,计算机程序部分或全部包括一个或更多个web应用、一个或更多个移动应用、一个或更多个独立应用、一个或更多个web浏览器插件、扩展、加载项或附件或其组合。

web应用

在一些实施例中,计算机程序包括web应用。按照本文中提供的公开内容,本领域技术人员将认识到,在各种实施例中,web应用利用一个或更多个软件框架和一个或更多个数据库系统。在一些实施例中,基于软件框架(诸如,

在一些实施例中,计算机程序包括提供给移动数字处理装置的移动应用。在一些实施例中,移动应用在制造时被提供给移动数字处理装置。在其他实施例中,经由本文中所述的计算机网络将移动应用提供给移动数字处理装置。

按照本文中提供的公开内容,通过本领域技术人员已知的技术,使用本领域已知的硬件、语言和开发环境来创建移动应用。本领域技术人员将认识到,移动应用以若干种语言编写。作为非限制性示例,合适的编程语言包括C、C++、C#、Objective-C、Java

合适的移动应用开发环境从若干个源可获得。作为非限制性示例,可商购的开发环境包括AirplaySDK、alcheMo、

本领域技术人员将认识到,若干个商业论坛可用于分发移动应用,作为非限制性示例,其包括

独立应用

在一些实施例中,计算机程序包括独立应用,该独立应用是作为独立计算机过程而不是对现有过程的附件(例如,不是插件)运行的程序。本领域技术人员将认识到,经常编译独立应用。编译器是(多个)计算机程序,其将以编程语言编写的源代码转换为二进制目标代码,诸如汇编语言或机器代码。作为非限制性示例,合适的编译编程语言包括C、C++、Objective-C、COBOL、Delphi、Eiffel、Java

web浏览器插件

在一些实施例中,计算机程序包括web浏览器插件(例如,扩展等)。在计算中,插件是一个或更多个软件部件,其将特定功能添加到较大的软件应用。软件应用的制作商支持插件,以使第三方开发者能够创建扩展应用的能力,以容易地支持添加新特征并减小应用大小。当支持时,插件使得能够自定义软件应用的功能。例如,插件通常用于web浏览器中以播放视频、生成交互、扫描病毒以及显示特定文件类型。本领域技术人员将熟悉若干种web浏览器插件,其包括

按照本文中提供的公开内容,本领域技术人员将认识到,有若干种可用的插件框架,它们使得能够以各种编程语言来开发插件,作为非限制性示例,该编程语言包括C++、Delphi、Java

web浏览器(也称为互联网浏览器)是软件应用,其被设计用于与网络连接的数字处理装置一起使用,用于检索、呈现和遍历万维网上的信息资源。作为非限制性示例,合适的web浏览器包括

软件模块

在一些实施例中,本文中公开的平台、系统、介质和方法包括软件、服务器和/或数据库模块或它们的使用。按照本文中提供的公开内容,软件模块通过本领域技术人员已知的技术使用本领域已知的机器、软件和语言来创建。本文中公开的软件模块以多种方式实施。在各种实施例中,软件模块包括文件、代码段、编程对象、编程结构或其组合。在进一步的各种实施例中,软件模块包括多个文件、多个代码段、多个编程对象、多个编程结构或其组合。在各种实施例中,作为非限制性示例,一个或更多个软件模块包括web应用、移动应用和独立应用。在一些实施例中,软件模块在一个计算机程序或应用中。在其他实施例中,软件模块在多于一个计算机程序或应用中。在一些实施例中,软件模块托管在一台机器上。在其他实施例中,软件模块托管在多于一台机器上。在其他实施例中,软件模块托管在云计算平台上。在一些实施例中,软件模块在一个位置上托管在一台或更多台机器上。在其他实施例中,软件模块在多于一个位置上托管在一台或更多台机器上。

数据库

在一些实施例中,本文中公开的平台、系统、介质和方法包括一个或更多个数据库或它们的使用。按照本文中提供的公开内容,本领域技术人员将认识到许多数据库适合于信息的存储和检索。在各种实施例中,作为非限制性示例,合适的数据库包括关系数据库、非关系数据库、面向对象的数据库、对象数据库、实体关系模型数据库、关联数据库和XML数据库。进一步的非限制性示例包括SQL、PostgreSQL、MySQL、Oracle、DB2和Sybase。在一些实施例中,数据库基于互联网。在进一步的实施例中,数据库基于web。在更进一步的实施例中,数据库基于云计算。在其他实施例中,数据库基于一个或更多个本地计算机存储装置。

图20A示出了具有眼适配器的手持式OCT系统的图示。在一些情况下,系统包括主体2000。在一些实施例中,主体的特征为适于提供系统的人体工程学抓握的表面。在一些情况下,适于提供人体工程学抓握的表面包括一个或更多个手指托2005。在一些情况下,系统还包括带有被配置为与用户眼眶接合的适配器2010的测量端。在一些实施例中,系统还包括检测器,其检测系统的取向并确定正在测量用户的左眼还是右眼。在一些情况下,系统包括罩2020。在一些情况下,该罩用于覆盖未被测量的眼睛。例如,当测量左眼时,该罩覆盖右眼。当测量右眼时,该罩覆盖左眼。在一些实施例中,当两只眼睛都没有被测量时,将该罩放置在系统的测量端上方以便保护系统部件不受损坏。

在一些情况下,系统在主体内包括光学器件104。在一些实施例中,系统包括激光源500。在一些情况下,激光源将激光引导至准直透镜505。在一些情况下,准直透镜将激光源成形为准直光束。在一些实施例中,激光被引导至分束器2030。在一些情况下,分束器2030将激光的一部分引导至光功率计2035。在一些情况下,光功率计对发射的激光功率进行连续测量,允许基于测得的功率校正OCT信号或实施光反馈技术。在一些实施例中,穿过分束器2030而没有被引导至光功率计的光的部分撞击在一个或更多个分束器510上。在一些情况下,一个或更多个分束器510将光的一部分引导至用户的眼睛,并且将光的另一部分引导至参考镜530。在一些情况下,参考镜包括内置于系统主体中的参考表面。在一些实施例中,系统还包括用于检测OCT信号的检测器542。

在一些实施例中,系统包括电池106。在一些情况下,电池是可充电电池。在一些情况下,电池是锂离子电池。在一些实施例中,电池是镍金属氢化物电池。在一些情况下,电池是镍镉电池。在一些情况下,电池可操作地耦合到充电装置2040。在一些情况下,充电装置是连接式充电装置。充电装置可以是本领域技术人员已知的任何连接式充电装置。在一些情况下,充电装置是电感耦合的充电装置。充电装置可以是本领域技术人员已知的任何电感耦合充电装置。

在一些情况下,本文中所述的无线通信电路系统和处理器耦合到电池,以为紧凑OCT系统供电并获取OCT数据并无线传输数据。

在一些情况下,系统包括附加部件以允许用户正确操作系统。在一些实施例中,该系统包括取向或运动传感器2050。在一些情况下,取向或运动传感器包括用于测量装置的取向以确定被测量的眼睛的陀螺仪。在一些情况下,取向或运动传感器包括用于测量装置移动的加速度计。在一些实施例中,取向或运动传感器包括本领域技术人员已知的任何取向或运动传感器。在一些情况下,系统包括视觉注视目标2060,当紧凑OCT系统测量视网膜时,会看到该目标2060。在一些情况下,系统包括用于提供电气安全的机械特征2070。在一些实施例中,系统包括一个或更多个状态指示器2080。

图20B示出了适于测量右眼或左眼的手持式OCT系统。当操作提供右眼测量时,手持式OCT系统100在配置2020a中操作,该配置2020a将眼罩2020定位到手持式OCT系统的测量端的左侧。当操作提供左眼测量时,手持式OCT系统在配置2020b中操作,该配置2020b将眼罩定位到手持式OCT系统的测量端的右侧。当两只眼睛都没有被测量时,手持式OCT系统在配置2020c中操作,该配置2020c将眼罩定位成覆盖手持式OCT系统的测量端。在这种配置中,当不使用手持式OCT系统时,眼罩为该系统的内部部件提供保护。通过眼罩的180度旋转,眼罩从配置2020a转换到配置2020b。在一些情况下,手持式OCT系统包括检测要使用OCT系统检查哪只眼睛的开关。

图20C示出了具有指示灯和电源适配器的手持式OCT系统。在一些情况下,手持式OCT装置的与测量端相对的端部包括一个或更多个视觉指示器2080。在一些实施例中,视觉指示器包括光源。在一些情况下,光源是发光二极管(LED)。在一些情况下,视觉指示器包括第一视觉指示器2082以指示手持式OCT装置是否在操作中。在一些实施例中,视觉指示器包括第二视觉指示器2084以指示手持式OCT装置是否正在利用电池电力。在一些情况下,视觉指示器包括第三视觉指示器2086以指示手持式OCT装置是否正在利用外部电源。在一些情况下,视觉指示器包括第四视觉指示器2088以指示手持式OCT装置是否不适合使用。在一些实施例中,手持式OCT装置的与测量端相对的端部包括适配器2040以接收电力。

图20D示出了放置在眼睛附近以提供OCT测量的手持式OCT。在一些情况下,手持式OCT系统的测量端成形为适形于眼窝。在一些实施例中,眼罩被定位成覆盖未被测量的眼睛。在一些情况下,手持式OCT系统将光引导至眼睛中以便获得OCT测量值。

在一些情况下,手持式OCT装置被配置为在不比与眼睛相对于装置的运动相关联的时间段更大的时间段中获得足以确定RT或RLT的单个测量值的信息。在一些实施例中,眼睛相对于装置的运动由于握住装置时用户的手的运动而引起。在一些情况下,眼睛相对于装置的运动由于眼睛的运动而引起。在一些情况下,手持式OCT装置被配置为在不多于100ms、不多于50ms或不多于10ms的时间段中获得RT或RLT的测量值。在一些情况下,手持式OCT装置被配置为在处于由前述值中的任何两个定义的范围内的时间段中获得RT或RLT的测量值。

图21示出了用于手持式OCT装置的校准套件。在一些情况下,手持式OCT装置100包括校准装置2100。在一些实施例中,校准装置位于图20的罩2020的内表面上。

图22示出了根据一些实施例的利用扫描机构的扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置的光学器件的示意图。光学器件102包括如本文中所述的光源700、第一分束器710和参考镜730。第一处理单元740耦合到检测器742以检测扫频源干涉信号。第一处理单元可以包括如本文中所述的第一光电检测器742和如本文中所述的第一信号处理单元742。

光学器件还可以包括准直光学元件2210。例如,准直光学元件可以包括准直透镜。准直光学元件可以在从光源发射的光与其他光学元件相互作用之前准直从光源发射的光。光学器件还可以包括将干涉信号聚焦到光电检测器742上的透镜2220。光学器件还可以包括针孔2230,由第一透镜聚焦的光在被第一处理单元检测之前穿过针孔2230。光学器件还可以包括降低入射在参考镜上的光的强度的中性密度滤波器2240。

光学器件还可以包括分束器2250。分束器可以包括如本文中所述的任何分束器。第二分束器可以将由光源发射的光的一部分引导至第二光电检测器2260,其可以类似于第一处理单元740,或者被配置为控制由VCSEL发射的能量的量的其他电路系统。第二处理单元可以包括第二光电检测器(未示出)和第二信号处理单元(未示出),其可以类似于第一光电检测器和第一信号处理单元。第二处理单元可以检测由光源发射的光的强度的波动。由光源发射的光的强度的所检测到的波动可以用于校正由第一处理单元检测到的SS-OCT信号中与由光源发射的光的强度的波动相关联的误差。光学器件还可以包括透镜2270,其将由光源发射的光的部分聚焦到第二光电检测器2260上。

光源700可以以许多方式配置。例如,光源700可以包括如本文中所述被驱动的扫频源VCSEL。可替代地或组合地,可以冷却VCSEL以便增大扫频范围。例如,可以用深冷器(诸如热电深冷器)冷却VCSEL,以便允许在更宽的扫频范围内驱动VCSEL。VCSEL可以包括耦接到镜的MEMS致动器,以便将扫频波长的范围增大至约20nm或更大。VCSEL可以耦合到外部镜和致动器,以改变镜的定位,以便例如增大扫频波长的范围。耦合到可移动镜的VCSEL可以在约10nm至30nm或更大的范围内的波长范围内被扫频。

表2示出了针对如本文中所述的紧凑SS-OCT系统的VCSEL扫频10nm至30nm可获得的扫频范围和分辨率。

可以以表1和表2中的任何两个值定义的范围(例如在9nm至20nm的范围)内的量对光源700扫频,以便提供对应的分辨率,例如在35.4μm至15.9μm的范围内的对应的分辨率。

在一些实施例中,紧凑SS-OCT系统还包括扫描机构2300。扫描机构2300可以包括致动器2305和镜2310,镜2310被致动器偏转以便在眼睛上扫描光束。致动器2305可以包括本领域普通技术人员已知的任何致动器,诸如,微机电系统(MEMS)致动器、检流计或压电晶体。扫描机构2300可以如本文中所述耦合到控制单元。

图23A示出了根据一些实施例的用紧凑SS-OCT系统光学耦合到眼睛的扫描机构2300。扫描机构2300可以包括第一扫描光学元件(诸如镜2310)以及包括第一望远镜透镜2320和第二望远镜透镜2330的望远镜系统。例如,望远镜系统可以包括4-f望远镜系统。望远镜系统还可以包括镜2325,以将扫描的光束朝向眼睛偏转。第二望远镜透镜2330可以包括非球面透镜。

在一些实施例中,镜2325将患者可视化系统的光程与扫描光束的光程耦合。在一些情况下,镜2325包括短程镜(short pass mirror)。患者可视化系统可以包括透镜2440、孔径2460和透镜2450,在图24中进一步描述。

扫描光学元件可以包括本领域普通技术人员已知的任何类型的扫描光学元件,诸如镜、棱镜、多面镜或透镜。扫描元件可以是检流计。扫描元件可以通过跨视网膜上的多个位置扫描测量光束来允许在视网膜上的多于一个位置处的RT或RLT的测量。

图23B示出了根据一些实施例的视网膜厚度(RT)或视网膜层厚度(RLT)测量部位的阵列。本文中所述的扫描机构可以将测量光引导至视网膜2340上的多个测量位置2350a、2350b、2350c、2350d、2350e、2350f、2350g、2350h、2350i、2350j、2350k、2350l、2350m、2350n、2350o、2350p、2350q、2350r、2350s、2350t、2350u、2350v、2350w、2350x和2350y。尽管描绘了25个测量位置,但是扫描机构可以将测量光引导至2个或更多个测量位置、5个或更多个测量位置、10个或更多个测量位置、20个或更多个测量位置、50个或更多个测量位置、100个或更多个测量位置、200个或更多个测量位置、500个或更多个测量位置,或1000个或更多个测量位置。可以在测量位置中的每个处获得RT或RLT的测量值,以获得多个RT或RLT测量值。多个RT或RLT测量值可以允许构造RT或RLT测量值的空间标测图。多个RT或RLT测量值可在视网膜上在第一方向跨越第一距离,并且在视网膜上在横向于第一方向的第二方向上跨越第二距离。第一距离可以包括小于0.5mm、小于1.0mm、小于1.5mm、小于2.0mm、小于2.5mm、小于3.0mm、小于3.5mm、小于4.0mm、小于4.5mm或小于5.0mm的长度。第二距离可以包括小于0.5mm、小于1.0mm、小于1.5mm、小于2.0mm、小于2.5mm、小于3.0mm、小于3.5mm、小于4.0mm、小于4.5mm或小于5.0mm的长度。

图24示出了紧凑扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)装置的光学器件的示意图,该装置包括患者可视化系统2400。患者可视化系统2400可以包括观察眼底的相机和测量患者视敏度的显示器。测量患者视敏度的显示器可以被配置用于例如通过显示对患者可见的小对象而使患者凝视观察目标。光学器件102可包括光源700、准直光学元件2210、第一分束器710、参考镜730和耦合到光电检测器742的第一透镜2200,如本文中所述。

光学器件还可以包括如本文中所述的扫描机构。扫描机构可以包括扫描光学元件2310,以及包括第一望远镜透镜2320和第二望远镜透镜2330的望远镜系统。光学器件还可以包括镜2435,诸如热镜。热镜可以被配置为反射红外光。热镜可以被配置为透射可见光。热镜可以被配置为将OCT测量光反射到眼睛并且将可见光透射到患者,以便将显示器上示出的图像显示给受检者并且用检测器使眼底成像。

紧凑SS-OCT系统的视觉功能测量设备可包括Badal透镜和成像系统,以补偿患者的屈光。透镜2450可以耦合到致动器,以沿光轴移动透镜以校正受检者的屈光不正,以便将眼底的图像聚焦在检测器阵列上,并且使受检者看到的显示器上的图像聚焦。Badal透镜可以被配置为提供由患者以恒定的视角看到的虚像,并且透镜可以提供与微显示器位移(例如,±5屈光度)成线性关系的屈光不正补偿。

视觉功能测量设备向患者呈现一个或更多个视觉提示。

紧凑SS-OCT系统还可以包括一个或更多个相机设备,诸如眼底相机。紧凑SS-OCT系统可包括例如被配置为测量眼睛的前部的视觉相机设备。耦合到眼底相机和视觉显示器的光学器件还可以包括望远镜,其包括第一望远镜透镜2440和第二望远镜透镜2450。光学器件还可以包括孔径2460,其包括光阑。光阑例如可以包括环形光阑。光学器件还可以包括第二分束器2470。第二分束器可以将来自眼睛的入射光中的一部分朝向检测器阵列2480引导,并且将来自微显示器2490的入射光的一部分朝向眼睛引导以用于患者可视化。检测器阵列可以是电荷耦合器件(CCD)。检测器阵列可以是例如互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器阵列。

视觉相机设备可以获得眼睛的图像,而OCT系统获得眼睛的RT或RLT测量值。如本文中所述,视觉相机设备可以在OCT系统获得眼睛的RT或RLT测量值之前、期间或之后获得眼睛的图像。眼底相机设备可以获得眼睛的眼底图像,而OCT系统获得眼睛的RT或RLT测量值。眼底相机设备可以在OCT系统获得眼睛的RT或RLT测量值之前、期间或之后获得眼睛的图像。可以对由眼底相机设备获得的眼底图像进行图像处理,以确定OCT测量位置在两次连续测量之间是否移动以及移动了多少(诸如,由于眼睛的自主或非自主运动,或由于手持式OCT系统的自主或非自主运动导致)。可以响应于眼睛移动来调节OCT光束的扫描以便补偿眼睛移动。

图25示出了根据一些实施例的用于从OCT测量中提取视网膜厚度(RT)或视网膜层厚度(RLT)的测量值的方法2500。方法2500包括读取数据、对读取的数据执行降噪、对读取的数据执行线性调频校正、对读取的数据执行频率分析以获得估计的频率、将估计的频率转换为视网膜厚度、处理来自多个估计器的信息以及处理多个测量点。

在步骤2502中,读取由OCT测量系统获得的OCT数据以形成读取的数据。在一些情况下,读取的数据包括OCT干涉强度。

在步骤2504中,对读取的数据执行降噪。

在步骤2506中,对读取的数据执行线性调频校正。线性调频校正可以包括在时域中对OCT信号进行重新采样。对OCT信号进行重新采样可以将线性时间信号变换成线性波矢量信号。重新采样可以补偿由于VCSEL或其他光源发射的光的波长与VCSEL或其他光源的驱动电流、温度变化、光学部件的老化、振动或其他环境条件之间的非线性关系而引起的相位不稳定性。重新采样可以基于光源的相位测量,诸如本文中所述的相位测量方法。可以在本文中所述的SS-OCT信号的后处理期间执行重新采样。

重新采样可以包括第一校正操作和第二校正操作。在第一校正操作中,重新采样可以基于一定时间段内由光源发射的光的平均性能来校正由VCSEL或其他光源发射的光的相位中的平均非线性。在第二校正操作中,重新采样可以校正与光源的平均性能的偏差。第二校正操作可以基于同时获取相位信号和SS-OCT信号,并且因此可以校正与温度、湿度的变化、光学或电子部件的老化以及SS-OCT信号的漂移的其他源相关联的变化。

在步骤2508中,对读取的数据执行频率分析以获得估计的频率。可以使用一个或更多个估计器来执行频率分析。可以使用一个、两个、三个、四个、五个或多于五个的估计器来执行频率。估计器可以利用特征空间技术。估计器可以利用特征分解技术。估计器可以利用Pisarenko分解技术。估计器可以利用多信号分类(MUSIC)技术。一个或更多个估计器中的每个估计器可以利用具有唯一滤波器的MUSIC技术。每个估计器可以从读取的OCT数据获得估计的频率。

在步骤2510中,使用一个或更多个估计的频率来确定估计的RT或RLT。可以从对干涉信号的项的分析中获得RT或RLT。用于确定RT或RLT的项可以包括干涉信号的自项(autoterm)或交叉项(cross term)及其组合。可以通过来自样本(例如视网膜或视网膜层)的背反射信号来生成自项,而与SS-OCT系统的参考臂无关。自项可以对应于在相对较低频率下的单个频率。与自项相关联的频率可以直接与RT或RLT相关。可以从对干涉信号的交叉项的分析中获得RT或RLT。交叉项可以由来自样本和参考镜的背反射信号生成。交叉项可以对应于在相对较高频率下的一对频率。该对频率中的两个频率之间的差可以直接与RT或RLT相关。可以组合这些项以确定视网膜的厚度、多个层的厚度以及视网膜的多个层中的每个层的相对位置。

可替代地或组合地,可以通过在时域中对OCT信号的包络进行分析来获得RT或RLT。可以通过对OCT信号执行数学变换(诸如希尔伯特变换)来计算OCT信号的包络。可以对包络进行滤波操作以获得滤波后的包络。RT或RLT可以与滤波后的包络的拍频相关。使用OCT信号的包络来估计RT或RLT可能较不易受到噪声(诸如与(SS-OCT装置或SS-OCT装置的用户的)运动相关联的噪声)的影响。

在步骤2512中,处理来自多个估计器的信息。多个估计器的处理可以利用统计分析过程。多个估计器的处理例如可以利用人工智能或机器学习过程。

在步骤2514中,处理多个测量点。可以从在视网膜上的单个位置处进行的多个测量来处理多个测量点。可以从在视网膜上的多个位置处进行的测量来处理多个测量点。

尽管图25示出了根据一些实施例的用于从OCT测量值中提取视网膜厚度(RT)或视网膜层厚度(RLT)的测量值的方法2500,但是本领域普通技术人员将认识到许多变化和适配。例如,可以删除步骤中的一些,可以重复步骤中的一些,并且步骤中的一些可以包括子步骤。例如,步骤可以以不同的顺序执行。

图26示出了根据一些实施例的结合了视觉功能测量设备的SS-OCT的示意图。例如,该系统的大小被设计成适合患者抬起系统,并且可以包括足以允许患者抬起系统用于测量的重量。系统可以包括患者可视化系统2400,并且光学部件可以被布置成提供紧凑系统,该紧凑系统可以在例如测量期间由患者握持。系统可以包括显示器2490,并且可以包括如本文中所述的眼底相机。来自光源700的光可以被引导朝向镜710,其将光分成被引导朝向眼睛750的测量分支和被引导朝向参考镜730的参考分支。参考镜730可以耦合到可以检测由参考镜透射的光的一部分的光学检测器2660。光学检测器2660可以测量从光源输出的光的波动。参考镜730可以耦合到致动器(未示出)以调节参考镜的距离,以便调节参考镜的距离,以补偿从患者接触结构到受检者的视网膜的变化距离。参考分支可以包括使光束偏转的镜。参考镜可包括多个镜,诸如镜对2650。镜对2650的位置可被调节,以便调节参考分支的光程长度。例如,致动器可以耦合到镜对2650,从而以长号配置(tromboneconfiguration)调节镜,以便调节参考分支的光程长度。

如本文中所述,扫描机构2300可以以共焦配置来扫描测量光束并从视网膜接收光并且将光引导至视网膜。

图34示出了根据一些实施例的结合了视觉注视目标设备和眼底成像设备的SS-OCT装置的光学器件的示意图3400。

光学器件可包括RT或RLT路径,其包括干涉仪,如本文中所述。干涉仪可包括如本文中所述的光源700。光源可以将光引导至可选的准直透镜2210和分束器710,如本文中所述。分束器可以将入射在分束器上的光的第一部分沿参考臂引导至参考镜730,并且将入射在分束器上的光的第二部分引导至干涉仪的测量臂,如本文中所述。光的第二部分可以被引导至可选的滤波器(诸如带通滤波器)3470和扫描镜2310或其他扫描机构,如本文中所述。扫描镜可以将光的第二部分引导至包括第一望远镜透镜2320和第二望远镜透镜2330的望远镜系统,如本文中所述。望远镜系统还可以包括镜2325,以将由扫描镜偏转的扫描光朝向眼睛750偏转,如本文中所述。扫描光可如本文所述从眼睛、视网膜或视网膜的一个或更多个层反射,并沿包括元件2330、2325、2320、2310、3470和710的路径被引导回去。分束器710然后可将扫描光传递到可选的聚焦透镜2220和检测器740,如本文中所述。检测器可以检测已通过干涉仪的测量臂的扫描光与已沿干涉仪的参考臂通过的参考光之间的干涉,如本文中所述。

光学器件还可以包括视觉目标路径。视觉目标路径可以包括视觉目标光源3450。视觉目标光源可以包括发光二极管(LED)。LED可以发射具有在电磁光谱的可见部分内的波长的光。例如,LED可以发射具有在400nm至700nm的范围内的波长的光。LED可以发射大约绿色的光。例如,LED可以发射具有约525nm的波长的光。LED可以发射在电磁光谱的可见部分内的多个波长的光。视觉目标光源可以将光引导朝向包括光阑的孔径3455。光阑例如可以包括环形光阑。然后,光可传递到扩散器3460。然后,光可通过准直透镜2450和光阑2460,如本文中所述。可以将光引导至热镜3435。热镜可以被配置为将光从视觉目标路径转到透镜2440,如本文中所述。光可以然后传递到分束器2470,如本文中所述。分束器可以将视觉目标光传递到眼睛750。光可以被眼睛检测到,并为用户提供目标以聚焦。聚焦在目标上可以允许用户在眼底、RT或RLT测量期间减少用户眼睛的运动。在一些情况下,分束器可以通过镜2325和第二望远镜透镜2330将视觉目标光传递到眼睛。分束器2470可以被配置为将视觉目标光的一部分引导至检测器2480。引导至检测器的视觉目标光的部分可以允许随时间推移监测输送到眼睛的光功率。

光学器件还可以包括眼底照明路径。眼底照明路径可以包括眼底照明光源。眼底照明光源可以包括LED。LED可以发射具有在电磁光谱的近红外部分内的波长的光。例如,LED可以发射具有在700nm至2500nm的范围内的波长的光。例如,LED可以发射具有约780nm的波长的光。LED可以发射在电磁光谱的近红外部分内的多个波长的光。眼底照明光源可以将光引导朝向包括光阑的孔径3415。光阑例如可以包括环形光阑。光可以然后传递到扩散器3420。光可以然后传递到准直透镜3425。光可以然后传递到第一偏振器3430。第一偏振器可以是线性偏振器。第一偏振器可以将线性偏振赋予光。第一偏振器可以是s偏振器。第一偏振器可以将s偏振赋予光。第一偏振器可以是p偏振器。第一偏振器可以将p偏振赋予光。光可以然后传递到分束器2470,如本文中所述。分束器可以将眼底照明光传递到眼睛750。在一些情况下,分束器可通过镜2325和第二望远镜透镜2330将眼底照明光传递到眼睛,如本文中所述。分束器2470可以被配置为将眼底照明光的一部分引导至检测器2480。引导至检测器的眼底照明光的部分可以允许随时间推移监测输送到眼睛的光功率。

光学器件还可以包括眼底成像目标路径。眼底成像目标路径可以接收从眼睛反射的眼底照明光。光可以被引导通过元件2330、2325、2470、2440和3435。热镜3435可以被配置为将光引导至第二偏振器3440。第二偏振器可以被配置为使具有与由第一偏振器赋予的偏振类似的偏振的光通过。如本文中所述,光可以被引导至成像透镜3445和相机2490。

成像透镜和相机可以记录用户眼睛的眼底的一个或更多个图像。成像透镜和相机可以被配置为记录用户眼睛的眼底的一系列图像。相机可以耦合到图像处理器。图像处理器可以被配置为识别眼底。例如,图像处理器可以被配置为检测眼底的静脉。图像处理器可以被配置为通过将眼底的图像与模板进行比较来检测眼底的静脉。模板可以包括包含静脉的眼睛的图像的小区域。图像处理器可以被配置为检测静脉直径的管状结构。例如,图像处理器可以被配置为实施滤波器,诸如Hessian多尺度滤波器,以检测静脉。滤波器可以增强包含静脉的眼底图像的区域的清晰度和包含静脉的模板的区域的清晰度。图像处理器可以使眼底图像的增强区域与模板的增强区域互相关。以这种方式,可以确定静脉的位置。可以为一系列眼底图像中的每个眼底图像确定静脉的位置。以这种方式,可以随时间推移测量眼睛的相对运动。

图48示出了根据一些实施例的结合了扫描激光检眼镜(SLO)的SS-OCT装置的示意图。光学器件可包括如本文中所述的任何OCT部件,诸如光源700、光阑2460、准直透镜2210、分束器710、聚焦透镜2240、参考镜730、扫描镜2310、第一望远镜透镜2320和第二望远镜透镜2330以及被配置为检测来自眼睛750的OCT信号的检测器740,如本文中所述。光学器件还可以包括分束器2250,其被配置为引导由光源发射的光的一部分通过包括第一法布里-佩罗镜4420和第二法布里-佩罗镜4425的法布里-佩罗干涉仪,并到达被配置为表征由光源发射的光的光学相位的检测器4430,如本文中所述。

光学器件还可以包括SLO光源4800。SLO光源可以包括本领域普通技术人员已知的任何SLO光源,并且可以包括本文中所述的任何光源,诸如光源700。SLO光源可以将光引导至准直透镜4820和分束器4810。分束器4810可以类似于本文中所述的分束器710。分束器4810可以被配置为将由SLO光源发射的光沿分别包括二向色镜2325、扫描镜2310以及第一望远镜透镜2320和第二望远镜透镜2330的第一光程朝向眼睛750引导。可以沿分别包括二向色镜2325、扫描镜2310以及第一望远镜透镜2320和第二望远镜透镜2330的光束路径在相反方向上从眼睛反射光。从眼睛反射的光可以通过共聚焦针孔4850被引导至聚焦透镜4830,并且被引导至SLO检测器4840,在SLO检测器中,从眼睛、视网膜或视网膜层反射的光可以形成SLO信号。SLO检测器可以包括例如光电倍增管或雪崩光电二极管。SLO信号可以被组合以生成眼睛的眼底图像,其可以与OCT测量结果组合以提供眼睛的组合的SLO和OCT标测图。

光学器件还可以包括二向色镜4890,其被配置为将来自视觉目标光学系统的光引导朝向眼睛,如本文中所述。

图35示出了用于控制本文中所述的紧凑SS-OCT系统的光学器件的电子电路系统的示意图3500。本文中所述的光学器件可以耦合到被配置为控制光学器件的各种元件的操作的电子电路系统。例如,本文中所述的光电检测器740可以电子耦合到第一滤波器3510,诸如低通滤波器。第一滤波器可以被配置为从光电检测器接收本文中所述的干涉信号、对干涉信号进行滤波并且将滤波后的干涉信号传递到数据获取模块3580。数据获取模块可以包括数据获取卡,诸如由National Instruments提供的数据获取卡。数据获取模块可以包括一个或更多个模数转换器(ADC)或一个或更多个数模转换器(DAC)。数据获取模块可以被配置为以每秒至少1千样本(kS/s)、至少2kS/s、至少5kS/s、至少10kS/s、至少20kS/s、至少50kS/s、至少100kS/s、至少200kS/s、至少500kS/s、至少1,000kS/s、至少2,000kS/s、至少5,000kS/S或至少10,000kS/s的采样率对ADC进行采样。数据获取模块可以被配置为以在由先前值中的任何两个定义的范围内的采样率对ADC进行采样。数据获取模块可以被配置为以每秒至少1千样本(kS/s)、至少2kS/s、至少5kS/s、至少10kS/s、至少20kS/s、至少50kS/s、至少100kS/s、至少200kS/s、至少500kS/s、至少1,000kS/s、至少2,000kS/s、至少5,000kS/S或至少10,000kS/s的采样率对DAC进行采样。数据获取模块可以被配置为以在由先前值中的任何两个定义的范围内的采样率对DAC进行采样。

可以将本文中(例如,关于图36)所述的用于增强相位稳定性的干涉仪设备3640电子耦合到第二滤波器3520,诸如低通滤波器。如本文中所述,第二滤波器可以被配置为从干涉仪设备3640接收相位测量值、对相位测量值进行滤波并且将滤波后的相位测量值传递到数据获取模块。

电子电路系统可以包括安全电路系统。电子电路系统可以包括电耦合到数据获取模块的第一安全电路3530。第一安全电路可以被配置为从数据获取模块接收第一状态信号。第一安全电路可以被配置为监控来自干涉仪设备3640的信号。如果来自干涉仪设备3640的信号超过安全水平,则第一安全电路可以发送信号以激活第一安全装置3570,诸如快门。第一安全装置的激活可以将由干涉仪设备3640或受检者的眼睛接收的光功率的量降低到安全水平。在第一安全装置被激活的情况下,第一安全电路可以将状态信号发送到数据获取模块。该状态信号可以被传递到SS-OCT装置的操作者以确保向操作者通知安全状态。

电子电路系统可以包括电子耦合到数据获取模块的第二安全电路3540。第二安全电路可以被配置为从数据获取模块接收第二状态信号。第二安全电路可以被配置为监控来自光源驱动器3550(诸如VCSEL驱动器)的信号。如果来自光源驱动器的输出功率超过安全水平,则第二安全电路可以发送信号以关闭光源驱动器或以其他方式减小由光源驱动器供应的功率。关闭或减小来自光源驱动器的功率可以将由光源供应的光功率的量降低到安全水平。数据获取模块3580可以被配置为向光源驱动器发送调制信号以调制光源的操作电流,如本文中所述。

数据获取模块3580可以电子耦合到本文中所述的眼底相机2490。数据获取模块可以被配置为触发来自眼底相机的测量。来自眼底相机的信号可以被引导至计算模块3585。计算模块可以包括外部计算机。计算模块可以包括个人计算机或工作站。计算模块可以包括移动装置,诸如平板计算机或智能手机。计算模块可以被配置为操作可视化程序,诸如图形用户装置(GUI)。计算模块可以被配置为从眼底相机接收一个或更多个眼底图像。计算模块可以被配置为在显示器3595上显示一个或更多个眼底图像。显示器可以在计算模块的外部,诸如电子耦合到计算模块的外部监测器。显示器可以集成到计算模块中,就像被配置为移动装置的计算模块的情况一样。

计算模块可以电子耦合到控制总线模块3590。控制总线模块可以包括通用串行总线(USB)集线器。计算模块可以将信号引导至控制总线模块3590,以控制紧凑SS-OCT系统的一个或更多个光学部件的操作。例如,控制总线模块可以将信号引导至控制本文中所述的扫描元件2310的操作的扫描仪接口模块3560。扫描仪接口模块可以包括高压驱动器,其以高电压(诸如高达200V的电压)为扫描元件供电。控制总线模块可以将信号引导至第一OCT聚焦元件,诸如本文中所述的透镜2320、3650或3655中的任一个,以调节本文中所述的SS-OCT系统的焦点。控制总线模块可以将信号引导至第二OCT聚焦元件,诸如本文中所述的透镜2330、3650或3655中的任一个,以调节本文中所述的SS-OCT系统的焦点。第一聚焦元件或第二聚焦元件可以包括可调谐透镜。可替代地或组合地,第一聚焦元件或第二聚焦元件可以包括可移动透镜。控制总线模块可以将信号引导至实时取景相机。实时取景相机可以提供眼睛的一个或更多个图像。实时取景相机可以提供眼睛侧视图的一个或更多个图像。实时取景相机获取的图像可以帮助本文中所述的SS-OCT装置的操作者将装置正确对准受检者的眼睛。例如,由实时取景相机获取的图像可以允许操作者选择眼睛和SS-OCT装置之间的适当距离。

尽管在图35中未示出,但是电子电路系统可以被配置为控制本文中所述的紧凑SS-OCT系统的其他元件。例如,电子电路系统可以被配置为控制关于图5、图6A、图7A、图8A、图8B、图22、图23A、图24、图26、图34或图36中的任一个的本文中所述的任何或所有光学元件。计算模块3585可以被配置为实施本文中所述的任何方法(诸如方法1100、1200或2500)的任何步骤。

图36示出了SS-OCT装置的光学器件的示意图3600,该SS-OCT装置结合了用于增强相位稳定性的干涉仪。光学器件可包括光源700、准直透镜2210、分束器710、参考镜730、扫描镜2310、望远镜透镜2320和2330、镜2325、聚焦透镜2220和检测器740,如本文中所述。元件700、2210、710、730、2310、2320、2330、2325、2220和检测器740可以被布置成从眼睛750产生OCT信号,如本文中所述。

光学器件还可以包括孔径2460,其包括光阑。光阑例如可以包括环形光阑。光阑可以位于准直透镜2210和第一耦合透镜3620之间。第一耦合透镜可以是光纤耦合透镜。第一耦合透镜可以具有足以将由光源发射的准直光引导至光纤中的数值孔径。第一耦合透镜可以被配置为将光引导至干涉仪设备3640。

干涉仪设备可以是基于光纤的干涉仪设备。可替代地,干涉仪设备可以是体干涉仪设备(bulk interferometer apparatus)。干涉仪设备可以被配置为将光的第一部分(诸如光的95%)引导至第二耦合透镜3630,并且将光的第二部分(诸如光的5%)引导至干涉仪设备内的光分析单元。光分析单元可以将光的第三部分(诸如光的第二部分的50%)引导至干涉仪设备内的功率监测设备,并将光的第四部分(诸如光的第二部分的50%)引导至干涉仪设备内的马赫-泽德尔干涉仪。功率监测设备可以测量入射在干涉仪设备上的光的光功率,并且将测量值输出到功率测量输出端3642。此种测量可以允许监测以确保光功率不超过安全水平。马赫-泽德尔干涉仪可以测量耦合到干涉仪设备中的光的相位,并将测量值输出到相位测量输出端3644。可以监测该相位并可以校正相位漂移(诸如与环境温度波动、光学部件的老化、光学或电子部件的瞬态响应或其他因素相关联的相位漂移)。相位漂移的校正可能会使频域中的峰值变窄。这可以提高RT或RLT估计的准确度。

如本文中所述,可以由马赫-泽德尔干涉仪获得相位测量值。可替代地或组合地,可以使用如本文中所述的另一种光学相位测量设备(诸如法布里-佩罗干涉仪)获得相位测量值。可以与OCT信号同时获取光源的相位。

第二耦合透镜可以是光纤耦合透镜。第二耦合透镜可以具有足以接受由干涉仪设备发射的光并且将光引导至第一可调谐透镜3650和第二可调谐透镜3655以及聚焦透镜3660的数值孔径。第一可调谐透镜和第二可调谐透镜可以被配置为改变由SS-OCT系统发射的光在视网膜上的光斑大小。

光学器件还可以包括扩束器,其包括第一扩束器透镜3665和第二扩束器透镜3670。

图44A示出了根据一些实施例的结合了用于光学相位测量的法布里-佩罗干涉仪的SS-OCT的光学器件的示意图。光学器件可包括光源700、分束器710、前端光学器件720、参考镜730和检测器740,如本文中所述。元件700、710、720、730和740可以被布置为从眼睛750产生OCT信号,如本文中所述。光学器件还可以包括本文中所述的任何其他光学元件,诸如准直透镜2210(图44A中未示出)、望远镜透镜2320和2330(图44A中未示出)、镜2325(图44A中未示出)或聚焦透镜2220(图44A中未示出)中的任一个或更多个。

光学器件还可以包括分束器4410。分束器可以被配置为引导由光源发射的光的一部分(例如,由光源发射的光的至少1%、至少2%、至少5%或至少10%,或在由前述值中的任何两个定义的范围内的由光源发射的光的量)分别引导至第一法布里-佩罗镜4420和第二法布里-佩罗镜4425。第一法布里-佩罗镜和第二法布里-佩罗镜可以被配置为形成法布里-佩罗干涉仪。第一法布里-佩罗镜和第二法布里-佩罗镜中的一个或两个可以倾斜。第一法布里-佩罗镜和第二法布里-佩罗镜可在基板(诸如玻璃)的相对表面上包括反射涂层。第一法布里-佩罗镜和第二法布里-佩罗镜中的一个或两个可以与被引导朝向它们的光成一定角度取向,使得光以与正交于第一法布里-佩罗镜或第二法布里-佩罗镜稍有不同的角度击中第一法布里-佩罗镜和第二法布里-佩罗镜中的一个或两个。角度与法线稍有不同的量可以称为倾斜角。倾斜角可以对应于光学基板的相对的反射表面之间的角度。第一法布里-佩罗镜和第二法布里-佩罗镜中的一个或两个可以具有至少1弧秒、至少2弧秒、至少5弧秒、至少10弧秒、至少20弧秒、至少50弧秒或至少100弧秒的倾斜角,或者在前述值中的任何两个定义的范围内的倾斜角。倾斜角可通过更改法布里-佩罗干涉仪的精细度来更改由法布里-佩罗干涉仪透射一定波长范围的光(诸如,由本文中所述的可调谐光源扫频的波长范围)的效率。倾斜角可以产生具有有利于相位估计的波形形状(诸如近似正弦形状)的法布里-佩罗透射光谱。由于在可以与近似正弦形状相关联的频域中仅出现一个或几个峰值,因此该近似正弦形状可能有利于相位估计。由法布里-佩罗干涉仪通过的光可以由检测器4430检测。检测器可以包括如本文中所述的任何检测器。

图44B示出了根据一些实施例的包括用于光学相位测量的法布里-佩罗干涉仪的手持式双眼OCT系统。如图44B所示,手持式OCT系统可以具有如本文中所述的双眼系统4400的形状因子。双眼系统可以包括OCT光学器件,其被配置为从用户的第一只眼睛750a产生OCT信号。OCT光学器件可以包括光源700、分束器710、前端光学器件720、参考镜730和检测器740,如本文中所述。元件700、710、720、730和740可以被布置成从用户的第一只眼睛750a产生OCT信号,如本文中所述。OCT光学器件还可以包括分束器4410、第一法布里-佩罗镜4420和第二法布里-佩罗镜4425以及检测器4430,以测量由光源发射的光的相位,如本文中所述。OCT光学器件还可以包括准直透镜2210、扫描镜2310、望远镜透镜2320和2330a(其可类似于本文中所述的透镜2330)、镜2325、聚焦透镜2220和聚焦透镜3660,如本文中所述。OCT光学器件还可以包括棱镜4440。棱镜可以被配置为补偿色散或折叠并压缩OCT光程。

双眼系统还可以包括被配置为将视觉目标引导至第一只眼睛的第一视觉目标光学器件。第一视觉目标光学器件可以包括第一视觉目标光源3450a。第一视觉目标光源可以类似于本文中所述的视觉目标光源3450。如本文中所述,第一视觉目标光学器件还可以包括第一透镜2450和第二透镜2440。第一视觉目标光学器件可以类似于本文中所述的任何视觉目标光学器件被配置。

双眼系统还可以包括被配置为将视觉目标引导至用户的第二只眼睛750b的第二视觉目标光学器件。第二视觉目标光学器件可以包括第二视觉目标光源3450b。第二视觉目标光源可以类似于本文中所述的视觉目标光源3450。如本文中所述,第二视觉目标光学器件还可以包括透镜2330b(其可以类似于本文中所述的透镜2330)。

图44C示出了根据一些实施例的由没有倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性模拟透射光谱。如图44C所示,来自未倾斜的法布里-佩罗干涉仪的透射光谱包括一系列具有高透射率的极大值和具有低透射率的极小值。使用涂覆2mm厚的BK7-N玻璃模拟透射光谱,以在每个表面上实现50%的透射率。如图44C所示,未倾斜的法布里-佩罗干涉仪产生的透射光谱可能不利于相位测量。

图44D示出了根据一些实施例的由没有倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性最大透射率。

图44E示出了根据一些实施例的由没有倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性最小透射率。

图44F示出了根据一些实施例的由具有20弧秒的倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性模拟透射光谱。如图44F所示,来自倾斜的法布里-佩罗干涉仪的透射光谱包括一系列具有降低的透射率的极大值(与未倾斜的情况相比)和具有高透射率的极小值(与未倾斜的情况相比)。使用涂覆2mm厚的BK7-N玻璃模拟透射光谱,以在每个表面上实现50%的透射率。如图44F所示,倾斜的法布里-佩罗干涉仪产生近似正弦的透射光谱,这可能更有利于相位测量。

图44G示出了根据一些实施例的由具有20弧秒的倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性最大透射率。

图44H示出了根据一些实施例的由具有20弧秒的倾斜角的法布里-佩罗干涉仪通过的示例性最小透射率。

图44I示出了根据一些实施例的由法布里-佩罗干涉仪通过的示例性模拟透射光谱,该干涉仪的倾斜角为20弧秒并且在每个板上具有50%的透射系数的涂层。如图44I所示,光以低效率通过法布里-佩罗干涉仪。

图44J示出了根据一些实施例的由法布里-佩罗干涉仪通过的示例性模拟透射光谱,该干涉仪的倾斜角为20弧秒并且在每个板上具有10%的透射系数的涂层。如图44J所示,相对于图44I所描绘的情况,光以更高的效率通过法布里-佩罗干涉仪。

图27A示出了在浅色背景上的深色视觉提示。视觉提示可以单独呈现,或组合呈现。视觉提示可以包括处于一定取向的字母,诸如,例如翻滚的E。受检者可以输入字母的取向的取向以便确定受检者的视敏度。视觉提示可在浅色背景2700上包括多个深色字母2710a、2710b、2710c和2710d,诸如字母“E”。尽管示出了四个字母,但视觉提示可包括1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或多于10个的字母。字母可以沿背景移动,诸如沿背景向下移动。可以呈现其他视觉刺激,诸如箭头,其中患者指示字母的取向。

图27B示出了在深色背景上的深色视觉提示。视觉提示可在深色背景2720上包含多个深色字母2710a、2710b、2710c和2710d,诸如字母“E”。尽管示出了四个字母,但视觉提示可包括1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或多于10个的字母。字母可以沿背景移动,诸如沿背景向下移动。字母可以在不同的取向上呈现,诸如面向左、右、上或下。

在许多实施例中,如本文中所述,在显示器上示出了视觉提示,并且透镜可以补偿受检者的屈光不正,以便测试受检者的视力。紧凑SS-OCT系统可以包括用于患者输入所呈现的字母的取向的输入端,使得可以确定患者的视力。输入端可以包括被配置为接收字母的取向的输入端,诸如,例如,一个按钮或多个按钮。

图28A示出了根据一些实施例的用于示例性手持式单眼OCT系统的壳体的示意图。图的左侧示出了壳体的侧视图2800。壳体可包括主体2810。壳体的主体可包括手柄2850,以用于使患者抓握系统。主体2810可以耦合到结构以接触患者,诸如目镜2805或泡沫或其他结构。壳体可以具有内部容积,其包含本文中所述的手持式OCT系统和装置的部件中的任一个。干涉仪的参考分支例如可以至少部分地延伸到手柄2850中。

目镜可以被配置为将壳体对接到受检者的眼睛周围的区域,诸如受检者的眼睛周围的皮肤。主体可以被配置为握持在受检者的手内。

图的右侧示出了壳体的前视图2820。目镜可包括被配置为与受检者的眼睛周围的区域对接的区域2825和被配置为允许OCT测量光从OCT系统行进到眼睛并返回的开口2830。如本文中所述,开口还可被配置为向受检者呈现视觉提示(诸如字母“E”中的一个或更多个)。壳体可以包括机构2835,其允许受检者指示呈现给他们的每个字母的取向(诸如面向左、右、上或下)。

图28B示出了根据一些实施例的用于示例性手持式单眼OCT系统的壳体。

图29A和图29B示出了根据一些实施例的用于手持式双眼OCT系统的配置。可替代地,系统可以包括单眼系统,其中未测量的眼睛被测量系统遮挡。图的左侧示出了壳体的侧视图2900。壳体可包括目镜2905a和2905b以及主体2910。壳体可具有内部容积,其包含本文中所述的手持式OCT系统和装置的部件中的任一个。目镜可被配置为将壳体对接到受检者的眼睛周围的区域,诸如受检者的眼睛周围的皮肤。主体可以被配置为握持在受检者的两只手内。

图的右侧示出了壳体的前视图2920。目镜可以包括被配置为与受检者的眼睛周围的区域对接的区域2925a和2925b,以及被配置为允许OCT测量光从OCT系统行进到眼睛中的一只或两只并返回的开口2930。如本文中所述,开口还可被配置为向受检者呈现视觉提示(诸如字母“E”中的一个或更多个)。壳体可以包括机构2935,其允许受检者指示呈现给他们的每个字母的取向(诸如面向左、右、上或下)。

图29C示出了根据一些实施例的用于示例性手持式双眼OCT系统的壳体。

图30示出了根据一些实施例的用于示例性手持式双眼OCT系统的配置。壳体3000可包括目镜3005a和3005b以及主体3020。壳体可具有内部容积,其包含本文中所述的手持式OCT系统和装置的部件中的任一个。目镜可被配置为将壳体对接到受检者的眼睛周围的区域,诸如受检者的眼睛周围的皮肤。主体可以被配置为握持在受检者的两只手内。目镜中的一个可以包括开口3010,其被配置为允许OCT测量光从OCT系统行进到眼睛中的一只并返回。如本文中所述,开口还可被配置为向受检者呈现视觉提示(诸如字母“E”中的一个或更多个)。壳体可以包括机构3015,其允许受检者指示呈现给他们的每个字母的取向(诸如面向左、右、上或下)。壳体的主体可以包括切口区域。切口区域的取向可以指示要使用OCT系统测量哪只眼睛。切口区域可以位于壳体的与待测量的眼睛相对的侧面上。

如本文中所述,取向传感器(诸如加速度计)可以机械耦合到光学器件并且电子耦合到控制单元,以便响应于取向传感器的取向判断测量哪只眼睛。

图31A示出了被取向以测量受检者的左眼的手持式双眼OCT系统。

图31B示出了用于被取向以测量受检者的右眼的示例性手持式双眼OCT系统的壳体。

图32A示出了根据一些实施例的VCSEL,其耦合到冷却器以增大用VCSEL扫频的波长范围。本文中所述的SS-OCT系统的VCSEL可以经历冷却过程,以将VCSEL的操作温度降低到低于大约37℃的环境温度的温度,以便增大由VCSEL扫频的波长范围。如本文中所述,冷却可以与VCSEL的过度驱动组合,以便进一步增大由VCSEL扫频的波长范围。SS-OCT系统的VCSEL可以在低于环境温度10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、70℃、80℃、90℃或更多的冷却。SS-OCT系统的VCSEL可以被冷却由前述值中的任何两个定义的范围内的量,例如冷却20℃至70℃的范围内的量。扫频的波长范围可以增大1nm、2nm、3nm、4nm、5nm或增大由前述值中的任何两个定义的范围内的量。例如,具有指定波长扫频范围5nm的VCSEL可以被过驱动以将扫频范围增大约3nm,并冷冻以将扫频范围增大约2nm以提供约10nm的总扫频范围。冷却器可以以多种方式配置,并且可以包括珀尔帖冷却器、基于气体的冷却器、包括气体(诸如氮气,其膨胀以冷冻VCSEL)的腔室或者冷冻的循环流体以及它们的组合。冷却器可包括例如耦合到VCSEL的散热器。

图32B示出了耦合到热电冷却器的VCSEL的示意图3200。VCSEL 700可以被安装到VCSEL驱动器3210。VCSEL驱动器可以包括印刷电路板(PCB)。VCSEL可以通过一个或更多个电连接器(诸如电连接器3260a和3260b)安装到VCSEL驱动器。VCSEL或VCSEL驱动器可以耦合到散热器3220,其被配置为从VCSEL或VCSEL驱动器吸热。VCSEL还可以耦合到热电冷却器(TEC)3230。TEC可以包括珀尔帖冷却器。TEC可以被配置为将VCSEL冷却10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、70℃、80℃、90℃或更多。TEC可以被配置为将VCSEL冷却由前述值中的任何两个定义的范围内的量。VCSEL还可以耦合到温度传感器3240。温度传感器可以包括热敏电阻器。温度传感器可以被配置为测量VCSEL的操作温度。温度传感器和TEC可以耦合到TEC控制器3250。TEC控制器可以基于由温度传感器测量的VCSEL的测得温度来控制TEC的冷却功率。以这种方式,TEC、热敏电阻器和TEC控制器可以形成负反馈系统,其被设计成将VCSEL维持在稳定的操作温度,诸如本文中所述的操作温度。

图33A示出了如本文中所述的紧凑SS-OCT系统,其被放置在支架(诸如台式安装支架)上。紧凑SS-OCT系统100可以是本文中所述的任何紧凑SS-OCT系统。紧凑SS-OCT系统可包括本文中所述的任何能力。例如,如本文中所述,紧凑SS-OCT系统可以包括OCT成像系统、眼跟踪系统、视觉注视目标或Badal透镜。紧凑SS-OCT系统可以包括一个或两个目镜。

紧凑SS-OCT系统可以放置在支撑系统3300上,例如可释放地安装或附接到支架。紧凑SS-OCT系统可以固定地附接到支撑系统。紧凑SS-OCT系统可以可移除地附接到支撑系统。支撑系统可以安装到桌面或其他表面。支撑系统3300可以包括基座3310。该基座可以附接到或放置在桌面或其他表面上。基座可以可固定地附接到桌面或其他表面。基座可以可移除地附接到桌面或其他表面。

支撑系统还可以包括安装表面3320以接收紧凑SS-OCT系统。安装表面可以是安装板。安装表面可以提供紧凑SS-OCT可以安装到的位置。安装表面可以由第一耦合器3330耦合到基座。第一耦合器可以被配置为允许用户改变安装表面与基座之间的距离,如图33A中标记为“1”的箭头所指示。安装表面和基座之间的距离可以调节1cm、2cm、5cm、10cm、20cm或50cm。安装表面与基座之间的距离可以调节前述值中的任何两个定义的范围内的值。在使用紧凑SS-OCT系统时,可以调节安装表面与基座之间的距离,以提高用户的舒适度。

支撑系统可以包括第二耦合器,其被配置为允许用户改变安装表面和基座之间的角度,如图33A中的标记为“2”的箭头所指示。安装表面和基座之间的角度可以调节1度、2度、5度、10度、20度、50度或100度。安装表面与基座之间的角度可以调节前述值中的任何两个定义的范围内的值。在使用紧凑SS-OCT系统时,可以调节安装表面与基座之间的角度,以提高用户的舒适度。

支撑系统还可以包括腮托3340。腮托可以为用户提供在操作紧凑SS-OCT系统时搁置他或她的下巴的位置。腮托可以通过延伸部3350耦合到安装板。支撑系统可以包括第三耦合器,其被配置为允许用户改变腮托和目镜之间的距离,如图33A中标记为“3”的箭头所指示。腮托和目镜之间的距离可以调节1cm、2cm、5cm或10cm的距离。腮托和目镜之间的距离可以调节前述值中的任何两个定义的范围内的值。在使用紧凑SS-OCT系统时,可以调节腮托与安装表面之间的距离,以提高用户的舒适度。可以调节腮托与安装表面之间的距离,以使用户的眼睛与紧凑SS-OCT系统的目镜对准。例如,可以调节腮托与目镜以及安装表面之间的距离,以使用户的眼睛与紧凑SS-OCT系统的光轴对准。

放置在支架上的紧凑SS-OCT系统可以具有长度、宽度和高度。该长度可以包括整个系统上的最长尺寸,宽度可以包括整个系统上的下一个最长尺寸,并且宽度可以包括整个系统上的最短尺寸。长度、宽度和高度可以彼此横向(例如彼此垂直地)延伸。紧凑SS-OCT系统的长度可以为10cm、20cm或50cm。紧凑SS-OCT系统的长度可以在前述值中的任何两个定义的范围内。紧凑SS-OCT系统的宽度可以为5cm、10cm或25cm。紧凑SS-OCT系统的宽度可以在前述值中的任何两个定义的范围内。紧凑SS-OCT系统的高度可以为2.5cm、5cm或10cm。紧凑SS-OCT系统的高度可以在前述值中的任何两个定义的范围内。

放置在支架上的紧凑SS-OCT可以包括0.1kg、0.2kg、0.5kg、1kg或2kg的质量。支撑系统可以包括在由前述值中的任何两个定义的范围内的质量。

图33B示出了使用桌面安装的SS-OCT装置的用户。

台架或其他支撑结构有助于例如在用户与OCT测量系统自对准时促进OCT装置与用户之间的对准。在一些实施例中,OCT系统可以包括双眼装置,其中用户可以类似于双目镜握住系统,或者将OCT系统放置在台架(诸如三脚架)上以促进对准。在一些实施例中,OCT系统测量第一只眼睛(例如右眼),并且用户使OCT系统颠倒(通过翻转系统)以测量第二只眼睛(例如左眼)。

尽管本文中所述的双眼OCT系统可以包括扫频源OCT系统,但部件、结构、方法和电路系统可以与其他类型的OCT系统一起使用,诸如,例如谱域OCT成像,时域OCT成像或多参考OCT成像。这些可替代OCT测量系统非常适合于结合到如本文中所述的双眼OCT系统中。

图49示出了根据一些实施例的用于测量用户的眼睛的双眼OCT装置4900的透视图。双眼OCT装置4900包括光学耦合到OCT测量系统的第一可调节透镜4916-1和被配置在手持式单元主体4903(例如,壳体)内的第一注视目标,这两者在该图中都被隐藏。类似地,第二可调节透镜4916-2可以光学耦合到OCT测量系统和第二注视目标(隐藏)。第一可调节透镜4916-1可以是第一自由空间光学器件的一部分,其被配置为提供注视目标并测量用户眼睛的视网膜厚度,而第二可调节透镜4916-2可以是第二自由空间光学器件的一部分,其被配置为仅提供注视目标,以便减少双眼OCT装置4900中的部件数量。例如,尽管两个自由空间光学器件都为用户提供了注视目标,但仅使用了自由空间光学器件中的一个来测量视网膜厚度,因为在用户测量第一只眼睛之后,双眼OCT装置4900可以上下倒置,即颠倒,使得用户可以测量另一只眼睛。

在该实施例中,双眼OCT装置4900包括瞳孔间距(IPD)调节机构4905,其在手持式单元主体4903的外部上可接近。在该实施例中,IPD调节机构4905包括两个部件,第一部件4905-1,其在眼罩4901-1和4901-2搁置在用户脸部上时,在用户将双眼OCT装置4900放置在用户的眼睛前面时,调节透镜4916-1和4916-2之间的距离以匹配用户的瞳孔的IPD。

该IPD可由医疗保健专业人员设置,并锁定在适当位置,以用于用户在家中测量视网膜厚度。可替代地,IPD可以是用户可调节的。开关4904可用于调节透镜4916-1和4916-2以匹配用户的屈光度,即眼镜处方。可替代地,可以使用移动装置(诸如平板计算机)来对患者的每只眼睛的屈光度进行编程。例如,用户可以用一只眼睛注视第一注视目标,并且用另一只眼睛注视第二注视目标,并且将可移动透镜调节到用户的屈光度。开关4904可以选择性地调节手持式单元主体4903内的透镜4916-1和4916-2的组件,以改变透镜4916-1和4916-2的定位。这些定位可以由医疗保健专业人员输入到装置中,并与来自取向传感器的取向一起存储在处理器中,如本文中所述。该装置可以颠倒并且重复该过程。可替代地或另外,可以将每只眼睛的处方存储在处理器中,并且响应于取向传感器的取向针对每只眼睛将透镜调节为适当屈光度。

部件4905-1和4905-5两者都可以被实现为医疗保健专业人员手动旋转的一个或更多个轮。可替代地,IPD调节机构4905可以是电动的。就这一点而言,部件4905-1和4905-5可以被配置为方向开关,其基于用户引导开关的方向来致动手持式单元主体4903内的电机以旋转手持式单元主体4903内的齿轮。

开关4904可用于调节双眼OCT装置4900的聚焦。例如,因为通过调节透镜4916-1和4916-2而实现的焦点变化可以通过调节透镜4916-1和4916-2以屈光力的美制单位(customary unit)(例如,屈光度)来测量。屈光度开关4906还可以包括方向性开关,其基于医疗保健专业人员引导开关调节双眼OCT装置4900的屈光力的方向,来致动手持式单元主体4903内的电动机以旋转手持式单元主体4903内的齿轮。由于双眼OCT装置4900可以包括电子装置,因此双眼OCT装置4900可以包括电源开关4906以控制双眼OCT装置4900的供电。

眼罩4901-1和4901-2中的每个都可以螺纹安装并耦合到壳体,以允许在测量期间调节眼睛的定位。与本公开有关的工作表明,眼罩可以由医疗保健专业人员调节并锁定在适当位置以允许眼睛的足够可再现的定位,以用于如本文中所述的视网膜厚度测量。可替代地或组合地,眼位传感器(诸如浦肯野图像传感器)可以用于确定从眼睛到OCT测量系统的距离。

双眼OCT装置4900可以包括适当的尺寸和重量,以用于家庭测量以及供用户在旅途中使用双眼OCT系统。例如,双眼OCT系统可以包括合适的长度、合适的宽度和合适的高度。长度可以沿与用户观看方向对应的轴线延伸。长度可以在约90mm至约150mm的范围内,例如约130mm。宽度可以横向于长度延伸,并且可以在约90mm至约150mm的范围内,例如约130mm。高度例如可以在约20mm至约50mm的范围内。双眼OCT系统的重量可以在约1磅至2磅,例如0.5kg至约1kg的范围内。

双眼OCT装置4900可以被配置为掉落。例如,双眼OCT装置可以被配置为从约30cm的高度掉落并且仍然起作用,以便准确地执行视网膜厚度测量,例如,测得的视网膜厚度的变化不超过测量的可重复性。双眼OCT系统可被配置为从约1米的高度掉落而不会造成安全危害,例如玻璃破裂。

图50示出了根据一些实施例的双眼OCT装置4900的框图,该框图示出了手持式单元主体4903内的各种部件。例如,双眼OCT装置4900包括自由空间光学器件4910-1和4910-2。自由空间光学器件4910-1和4910-2中的每个都包括用于其相应眼睛的注视目标4912,该注视目标4912允许用户在测量用户的视网膜厚度时注视/凝视目标,并允许用另一只眼睛进行注视,以便提供双眼注视。注视目标可包括用光源(诸如LED)向后照射的孔径(例如,圆形孔径,以形成盘状照明目标,尽管可使用十字或其他合适的注视刺激)。自由空间光学器件4910-1和4910-2还可以分别包括屈光不正(RE)校正模块4911-1和4911-2,其分别包括透镜4916-1和4916-2。这些透镜可以被移动到对应于相应眼睛的屈光不正的预编程定位。自由空间光学器件模块4910-1和4910-2中的外围板4915-1和4915-2分别提供对电动台4914-1和4914-2的电子控制,以校正观察双眼OCT装置4900的注视目标的相应眼睛的屈光不正。

如本文中所讨论的,双眼OCT装置4900可以包括眼罩4901-1和4901-2,其可以用于将双眼OCT装置4900舒适地搁置在用户的脸部上。它们还可以被配置为当用户凝视双眼OCT装置4900时阻挡外部光。眼罩4901还可以包括眼罩调节机构4980-1和4980-2,其允许医疗保健专业人员以及可选地用户相对于手持式单元主体4903来回移动眼罩4901-1和4901-2,以将眼罩舒适地定位在用户的脸部上,并适当定位每只眼睛以用于测量。

在一些实施例中,双眼OCT装置4900包括光纤干涉仪模块4950,其包括单个VCSEL或多个VCSEL 4952。一个或更多个VCSEL 4952光学耦合到光纤分配模块4953,其光学耦合到光纤马赫-泽德尔干涉仪4951。在包括多个VCSEL 4952的实施例的情况下,VCSEL可以各自包括与多个VCSEL 4952中的其他VCSEL 4952不同的波长范围,以便扩展光的光谱范围。例如,每个VCSEL 4952都可以脉冲发射激光,该激光在某个持续时间内在一定波长范围内被扫频。每个VCSEL 4952的扫频范围可以与如本文中所述的多个VCSEL 4952中的另一VCSEL 4952的相邻扫频范围部分重叠。因此,可以将多个VCSEL 4952的波长的总扫频范围扩展到更大的波长扫频范围。另外,来自多个VCSEL 4952的激光的发射可以是顺序的。例如,多个VCSEL 4952中的第一VCSEL可以在第一波长上在某个持续时间内将激光脉冲扫频。然后,多个VCSEL 4952中的第二VCSEL可以在第二波长上在某个类似持续时间内将激光脉冲扫频,然后第三波长,依此类推。

来自VCSEL 4952的激光被光学传递到光纤分配模块4953,其中激光的一部分被光学传递到光纤连接器4960以用于在主电子板4970中进行分析。光纤连接器4960可以将多个光纤从光纤分配模块4953连接到光纤连接器模块4960。激光的另一部分被光学传递到光程距离校正(OPD)模块4940,并且最后传递到自由空间视网膜厚度光学器件4910-1,以用于输送到用户的眼睛,以及用马赫-泽德尔干涉仪的测量臂的一部分测量用户的眼睛。例如,OPD校正模块4940可以包括外围板4943,其由主电子板4970控制以致动电动台4942以改变用户的眼睛、马赫-泽德尔干涉仪的耦合器与一个或更多个VCSEL 4952之间的光程距离。OPD校正模块4940还可以包括光纤准直器4941,其在来自VCSEL 4952的激光输送到用户的眼睛之前对其进行准直,并且光纤准直器可以与OPD校正模块4940一起平移。

控制器接口4930可用于接收用户输入以控制双眼OCT测量系统。控制器接口可以包括第一控制器接口4930-1和第二控制器接口4930-2。控制器接口4930可以包括触发按钮机构,其允许用户发起一系列步骤以对准眼睛并测量视网膜,如本文中所述。

另外,双眼OCT装置4900可以包括扫描仪模块4990,其以一定图案(例如,走停轨迹、星形轨迹、连续轨迹和/或李萨如轨迹,以下将对其每个进行详细解释)扫描来自一个或更多个VCSEL 4952的激光。例如,扫描仪模块4990的外围板4991可以通信地耦合到主电子板4970以接收控制信号,该控制信号引导扫描仪模块4992以一定图案扫描来自VCSEL4952的脉冲激光,以在用户的眼睛上执行光学相干断层扫描(OCT)。扫描模块4990可以包括密封窗口4992,其从光纤准直器4941接收激光并且将激光光学传递到自由空间二维扫描仪4993,该自由空间二维扫描仪4993提供激光的扫描图案。二维扫描仪可包括如本文中所述的扫描仪,诸如,例如,两轴检流计或两轴静电扫描仪。当存在时,密封窗口4992可用于保持双眼OCT装置4900的内部部件没有灰尘和/或湿气。然后将激光光学传递到中继光学器件4994,使得可以经由自由空间RT光学器件4910-1将扫描的激光输入到用户的眼睛。就这一点而言,可以将扫描的激光传递到热镜4913,使得红外光可以朝向热镜、扫描镜往回反射并聚焦到耦合到准直透镜的光纤尖端中。热镜4913通常透射可见光并反射红外光,并且例如可以包括二向色短程镜。

扫描仪和相关联的光学器件可以被配置为扫描视网膜的任何适当大小的区域。例如,扫描仪可以被配置为在包括最大距离的区域上扫描视网膜,该最大距离例如跨约1.5mm至3mm的范围内。视网膜的扫描区域可包括大于视网膜厚度的标测图的区域,以便考虑对准中的轻微误差,例如,相对于OCT系统,在眼睛的侧向定位中最高至0.5mm,例如,以便例如通过基于眼睛的测量定位对准标测图补偿对准误差。视网膜上的OCT测量光束的大小可以在约25微米至约75微米的范围内。在一些实施例中,以连续轨迹扫描镜,其中在视网膜上的扫描速率在每秒约50mm至每秒约200mm的范围内。例如,在A扫描期间光束的位移可以在约2微米至10微米的范围内。多个A扫描中的每个的光束可以重叠。在其中一个或更多个VCSEL包括多个VCSEL的实施例中,可以为每个A扫描顺序地扫描多个VCSEL,使得来自多个VCSEL中的每个的测量光束在视网膜上与先前的扫描重叠。例如,来自第一A扫描的多个VCSEL中的每个的依次生成的光束中的每个可以与来自第二A扫描的多个VCSEL中的每个的依次生成的光束中的每个沿轨迹重叠。

如本文中所述,双眼OCT装置4900可以包括经由部件4905-1和/或4905-2的IPD调节。这些部件可以通信地耦合到执行自由空间光学器件模块4910-1和4910-2的致动的手动平移台IP调节模块4982,以便改变自由空间光学器件模块之间的间隔距离并调节IPD。

主电子板4970可以包括各种部件。例如,光电检测器4972可用于接收从VCSEL4952引导通过光纤连接器4960的激光,以及从用户的眼睛反射的干涉光。光纤连接器4960可以包括模块4961,其将多个光纤(例如,四个光纤)耦合到多个检测器(例如,五个检测器)。光纤连接器4960还可以包括干涉仪时钟箱4962(例如,标准具(etalon)),其可用于相位包裹从用户的眼睛反射回的光,如本文中所示和所述。一旦由光电检测器4972接收,光电检测器4972可以将光转换成电子信号以在主电子板4970和/或另一处理装置上进行处理。多个光电检测器可以包括例如耦合到光纤马赫-泽德尔干涉仪的平衡检测器对中的两个检测器、时钟箱检测器和一对功率测量检测器。

主电子板4970可以包括通信功率模块4973(例如,通用串行总线或“USB”),其可以将双眼OCT装置4900通信地耦合到另一处理系统,向双眼OCT装置4900提供电力和/或为双眼OCT装置4900的电池充电。当然,双眼OCT装置4900可以包括其他模块,这些模块可用于将信息从双眼OCT装置4900传送到另一装置,包括例如Wi-Fi、蓝牙、以太网、FireWire等。

主电子板4970还可以包括VCSEL驱动电子器件4971,其指示VCSEL4952如何以及何时朝向用户的眼睛发射。主电子板4970上的其他部件包括模拟块4974和数字块4975,其可分别用于处理和/或生成模拟和数字信号,该模拟和数字信号被传输到双眼OCT装置4900(例如,从外部处理系统),从双眼OCT装置4900内的各个部件接收,和/或从双眼OCT装置4900内的各个部件接收。例如,外围反馈按钮4932可以生成由模拟块4974和/或数字时钟4975处理的模拟信号,模拟块4974和/或数字时钟4975可以继而生成用于经由外围板4943激励电动台模块4942的控制信号。可替代地或另外,模拟块4974可以处理来自光电检测器4972的模拟信号,使得可以由数字块4975将其转换为数字信号,以用于随后的数字信号处理(例如FFT、相位包裹分析等)。

图51示出了根据一些实施例的可以用OCT双目镜4900实施的光学配置5100的示意图。光学配置5100包括经由光耦合器5126光纤耦合的一个或更多个VCSEL 4952。如上所述,当被激发时,一个或更多个VCSEL4952可以在一定波长范围内被扫频。对于具有多个VCSEL4952的实施例,波长可以与多个VCSEL 4952中的另一VCSEL 4952的波长扫频范围部分重叠,以便增大VCSEL 4952的整体扫频范围。在一些情况下,该整体扫频范围的中心大约为850nm。来自一个或更多个VCSEL 4952的激光通过光纤耦合器5126传播到光纤线路5127,其中另一光耦合器5118沿两个不同的路径将来自一个或更多个VCSEL 4952的光能的一部分分开。

在第一路径中,大约95%的光能被光学传递到另一光耦合器5119,其中大约5%的光能被光学传递到光耦合器5120。在第二路径中,光能再次经由光耦合器5120被分开。在这点上,来自光耦合器5120的大约75%的光能通过干涉仪(诸如包括标准具的法布里-佩罗干涉仪)传递到相位校正检测器5101-1。标准具和检测器可以包括光学钟5125的部件。例如,光学钟5125可以包括单个标准具。标准具可以包括基本上平行的平坦表面,并且相对于激光束的传播方向倾斜。表面可以包括涂覆的或未涂覆的表面。材料可以包括具有合适厚度的任何合适的透光材料。例如,标准具可以包括在约0.25mm至约5mm的范围内、例如在约0.5mm至约4mm的范围内的厚度。标准具表面的反射率可以在约3%至约10%的范围内。可以将标准具相对于激光束传播方向倾斜,例如以约5度至约12度的范围内的角度倾斜。标准具的精细度可以在约0.5至约2.0的范围内,例如在约0.5至1.0的范围内。标准具可以包括任何合适的材料,诸如光学玻璃。标准具的厚度、折射率、反射率和倾斜角可以被配置为在时钟箱检测器处提供基本上正弦的光学信号。在约0.5至2.0的范围内的精细度可以提供基本上正弦的检测器信号,其非常适合于如本文中所述的相位补偿,尽管可以有效地利用具有较高精细度值的实施例。

在一些实施例中,时钟箱可以包括多个标准具。该方法在其中一个或更多个VCSEL包括多个VCSEL,并且多个标准具提供附加的相位和时钟信号信息的实施例中可能是有帮助的。例如,时钟箱可以包括第一标准具和第二标准具,其被布置成使得光顺序地透射通过第一标准具并然后通过第二标准具,例如串联配置,其可以提供时钟箱信号的混频,并减少用于测量扫频源的相位的检测器和相关联电路系统的数量。可替代地,可以将多个标准具以并联配置进行布置,其中多个标准具耦合到多个检测器。

相位校正检测器5101-1可以使用来自光学钟5125的光信号通过经由来自一个或更多个VCSEL 4952的光的相位包裹来匹配一个或更多个VCSEL 4952的相位,对从用户的眼睛5109-1反射的光的相位进行校正,如本文中所述。为了光学安全,来自光耦合器5120的剩余的25%的光能可以被光学传递到检测器5101-2。例如,根据装置的取向,检测器5101-2可用于确定将多少光能传递到用户的眼睛5109-1或5109-2。如果双眼OCT装置4900确定检测器5101-2正在接收可能会伤害用户的眼睛的太多光能,则双眼OCT装置4900可以操作为关闭VCSEL 4952的“自毁开关(kill switch)”。可替代地或另外,双眼OCT装置4900可以监测检测器5101-2以增加或减少来自VCSEL 4952的光能,这被认为是激光安全和/或信号处理所必需的。OCT装置可以包括第二安全检测器5101-3以提供用于改善眼睛安全的冗余测量。

为了双眼OCT装置4900的激光安全,传递到光耦合器5119的光能(例如,来自一个或更多个VCSEL 4952的光能的大约95%)也沿两条路径分开,其中大约99%的剩余光能沿光纤被光学传递到光学耦合元件5122,并且大约1%的剩余光能也被光学传递到检测器5101-3。传递到光耦合器5122的光能的部分可以由光耦合器5122在马赫-泽德尔干涉仪的两个光程回路5110和5111之间分开,例如每个大约50%。光程回路5110可以包括干涉仪的参考臂,为用户的眼睛5109-1的视网膜厚度测量提供参考光信号(例如,通过光程回路5111从用户视网膜反射的测量信号)。

通过光回路5111传递的光能的部分沿马赫-泽德尔干涉仪的测量臂传递到用户的左眼5109-1。例如,被传递到用户的眼睛5109-1的光能可以通过OPD校正模块4940以执行双眼OCT装置4900的适当的干涉仪的任何光程距离校正。然后,该光可以经由扫描仪模块4990的扫描镜5113在用户的眼睛5109-1上扫描,以测量用户的眼睛5109-1的视网膜厚度,同时用户的眼睛5109-1注视在注视目标4912-1上(例如,沿注视路径5106-1)。

注视目标4912-1可以用LED 5102-1背照明,并且光可以通过光学元件5103-1和5105-1以及包括热镜的二向色镜5115沿光程5106-1传播。在一些情况下,注视目标还可以包括照明光阑5104,以便在注视在目标上时向用户的眼睛5109-1提供缓解。

冲击用户的眼睛5109-1的视网膜的光可以沿由OPD校正模块4940、扫描镜5113、聚焦元件5114、二向色镜5115和光学元件4916-1建立的路径反射回来,通过光回路5111,并返回到光耦合器5122。在这种情况下,光耦合器5122可以将反射的光能光学传递到光耦合器5121,光耦合器5121可以将反射的光能与分开到光回路5110中的光能耦合。然后,光耦合器5121可以将该光能光学传递到平衡检测器5101-4和5101-5,使得可以执行视网膜厚度测量。这样做时,光耦合器5121可以将该光能分给检测器5101-1和5101-4中的每个大约50%,使得干涉信号异相到达平衡检测器。

光可以通过多个光学元件5112和5114聚焦,经由二向色镜5115引导至用户的眼睛5109-1,并经由光学元件4916-1聚焦在用户的视网膜上。来自扫描镜5113的光和从用户的眼睛5109反射的光均被示为从二向色镜5115反射,该二向色镜5115可以包括被配置为通常反射红外光并透射可见光的热镜4913。

如在该示例中可见,用户的右眼5109-2没有以所示的取向从一个或更多个VCSEL4952接收任何光能。而是,用户的右眼5109-2用于与目标4912-2进行双眼注视,目标4912-2可以用另一LED 5102-2进行背照明。目标4912-2可以具有与目标4912-1类似的大小和形状,并且可以用类似的光学器件呈现给眼睛,以便提供双目注视。就这一点而言,用户的右眼5109-2还可沿穿过光学元件4916-2、5105-2、5103-2和照明光阑5104-2的光程5106-2注视在目标4912-2上,光学元件4916-2、5105-2、5103-2和照明光阑5104-2包括与沿光程5106-1的光学器件类似的光功率、间隔距离和尺寸。

双眼OCT系统4900可以被配置为将光学部件移动到针对被测量用户的定制配置。透镜4916-1可以根据屈光度(例如被测量眼睛的眼镜处方)沿光程5106-1调节。透镜4916-1可以在计算机、用户或其他控制下移动,以调节透镜4916-1使注视目标4912-1聚焦,并将OCT干涉仪的测量光束聚焦在用户的视网膜上。例如,可以如箭头5144所示平移透镜。可以在计算机、用户或其他控制下移动透镜4916-2,以调节透镜4916-1使注视目标4912-2聚焦在用户的视网膜上。例如,可以如箭头5148所示平移透镜。OPD校正模块4950可以如箭头5146所示朝向和远离镜5113轴向平移。可以在计算机控制下移动OPD校正模块5146以针对被测的用户眼睛适当地定位测量臂和参考臂之间的光程差。瞳孔间距可以通过朝向和远离光程5106-1平移光程5106-2来调节。

自由空间光学器件模块4910-2可以包括沿光程5106-2的一个或更多个部件,诸如LED 5101-2、注视目标4912-2、透镜5103-2、孔径5104-2、透镜5105-2或透镜4916-2。自由空间光学器件模块4910-2可以朝向和远离沿光程5106-1定位的光学部件横向平移,以调节瞳孔间距,如箭头5142所示。视网膜空间视网膜厚度光学器件模块4910-1可以包括沿光程5106-1定位的一个或更多个部件,诸如LED 5102-1、注视目标5103-1、孔径5104-1、镜5116、透镜5105-1、镜5115或透镜4916-1。OPD校正模块5146可以包括干涉仪的测量臂的光纤以及透镜5112,以使来自光纤的光基本上准直并且将来自视网膜的光聚焦到光纤中。

图52示出了根据一些实施例的被配置在光学布局板5150上的光学配置5100的框图。例如,双眼OCT装置4900可以被配置为具有大致沿平面延伸的多个层,层中的每个可以被配置为执行特定功能。在这种情况下,光学布局板5150为光学配置5100提供支撑,其可用于减小光学部件的振动。光学板5150可以包括封闭在如本文中所述的光纤光学器件模块的壳体内的多个部件。封闭在壳体5153内并支撑在板上的多个部件可包括耦合器5118、耦合器5119、耦合器5120、耦合器5121、耦合器5122、包括光纤5110的参考臂中的一个或更多个及其任何组合。一个或更多个VCSEL4952可以被封闭在壳体内。从耦合器5120延伸的多个光纤可以延伸穿过壳体到达适当的检测器,例如以耦合到时钟箱检测器5101-1和安全检测器5101-2。从耦合器5119延伸的光纤可以耦合到第二安全检测器5101-3,并且延伸穿过壳体5153。从耦合器5119延伸的第二光纤可以耦合到干涉仪,以用光耦合器5122测量样本。例如,样本测量臂的光纤部分从耦合器5122延伸并延伸穿过壳体5153到达光程差校正模块4940。

印刷电路板可以提供沿电子平面延伸的支撑层,其中一些处理装置(例如,包括图50的驱动电子器件4971的主电子板4970)可以通过电缆5151耦合到光学布局板5150,电缆5151连接到被配置有光学布局板5150的连接器5152,以便驱动一个或更多个VCSEL 4952。

图53示出了根据一些实施例的双眼OCT 4900的模块化实施例的透视图。例如,双眼OCT 4900的主电子板4970可以被实施为印刷电路板(PCB)5160,其被安装到封闭光学布局板5150上的光学部件的壳体4953。PCB5160可以提供电力和电子器件以控制光学布局板5150的光学配置5100。PCB 5160还可以包括或可通信地耦合到外围板4932-1、4932-2、4943、4914-1和4914-2。双眼OCT装置4900还可以包括自由空间光学器件模块,其安装在光学布局板5150上并且通信地耦合到主电子板4970。安装在光学板上的自由空间光学器件模块可包括模块4910-1、模块4910-2或OPD校正模块4940中的一个或更多个,如本文中所述。自由空间模块4910-2可以被配置为相对于光学布局板5150移动以调节瞳孔间距。OPD校正模块可以被配置为相对于光学布局板5150移动。

干涉仪模块4950可包括如本文中所述的光纤的耦合器和一个或更多个VCSEL4952。主电子板4970或外围板中的一个可包括驱动VCSEL 4952的电子器件。与光学布局板5150上的光纤光学耦合的一个或更多个VCSEL 4952将激光传播到光学布局板5150上的光纤。从用户的眼睛4910-1反射的激光可以传播到PCB 5160,在此处光电检测器4972检测反射的激光并将该光转换为电子模拟信号以用于由模拟块4974进行处理。

在一些实施例中,光学布局板5150为双眼OCT 4900提供阻尼。例如,如果双眼OCT4900将掉落,则配置有光学布局板5150的阻尼机构可以补偿任何振荡效应对双眼OCT 4900的影响并保护其部件(例如,光学布局板5150、PCB 5160、干涉仪模块4950及其每个部件)。安装板5150可以包括类似的阻尼机构。

图54示出了根据一些实施例的双眼OCT 4900的透视图/剖视图。在该视图中,光学布局板5150、PCB 5160和干涉仪模块4950以紧凑形式机械地耦合在一起,该紧凑形式被配置在双眼OCT 4900的壳体4903内。如该视图中可见,当用户将双眼OCT 4900放置在用户的眼睛附近时,用户分别通过透镜4916-1和4916-2可以看到注视目标4912-1和4912-2(例如LED灯)。来自VCSEL 4952的激光沿与注视目标4912-1相同的光程的一部分传播。因此,当用户凝视注视目标4912-1和4912-2时,来自一个或更多个VCSEL 4952的激光可操作以传播通过用户的眼睛并反射回到光学布局板5150,以用于后续处理以确定用户的视网膜厚度。

图55示出了根据一些实施例的双眼OCT 4900的另一透视图/剖视图。在该视图中,仅示出了光学布局板5150,以示出VCSEL 4952、光纤耦合器5126、检测器5105-1至5105-5、法布里-佩罗光学钟5125和光耦合器5118-5122的配置。光学布局板5150还可以包括接合器(splicer)5170。

图56和图57示出了根据一些实施例的包括眼位传感器的双眼OCT系统4900。图56示出了根据一些实施例的包括眼位传感器5610的双眼OCT 4900的俯视图/剖视图。图57示出了用于生成眼睛和位置传感器的浦肯野图像的多个光源5615的透视图/剖视图。眼位传感器5610可以包括阵列传感器、线性阵列传感器、一维阵列传感器、二维阵列传感器、互补金属氧化物(CMOS)二维阵列传感器阵列传感器、象限检测器或位置敏感检测器中的一个或更多个。眼位传感器5610可以与透镜组合以在传感器上形成眼睛的图像,诸如来自眼睛角膜的光的反射的浦肯野图像。眼位传感器可以被结合到本文中公开的实施例中的任一个中,诸如参考图49至图55描述的双眼OCT系统。

在所示的视图中,光学配置5100在光纤耦合(例如,图51的光纤回路5110和5111)和光耦合器5118-5122以及其他光纤部件上方安装在光学布局板5150上,如本文中所述。因此,如本文中所述的一个或更多个自由空间光学部件可光学耦合到其下方的光纤部件。

如所示,自由空间光学器件模块4910-1和4910-2通常分别与用户的眼睛5109-1和5109-2对准。可以根据用户的IPD调节自由空间光学器件模块4910-1和4910-2之间的距离。在一些实施例中,在用户拥有双眼OCT4900时,为用户保持此调节。例如,用户可以是在一定时间段内将双眼OCT 4900在家中使用的患者。为了确保在用户拥有时测量正确的视网膜厚度,双眼OCT 4900可以阻止用户调节IPD。类似地,双眼OCT 4900也可以阻止用户经由OPD校正模块4940调节OPD。

如在该视图中可见,注视目标4912-1和4912-2(例如,LED灯目标)穿过它们各自的自由空间光学器件模块4910-1和4910-2的各种光学元件。如本文中所述,OPD校正模块4940从一个或更多个VCSEL 4952接收激光,并且将光引导朝向扫描镜4990。来自扫描镜4990的光穿过透镜,并由二向色镜5115通过透镜4916-1反射到用户的眼睛5109-1。

如图57所示,包括第一光源和第二光源的多个光源5615用于生成浦肯野图像。可以使用附加的光源来生成浦肯野图像,例如,可以沿近似正交的轴线设置四个光源。多个光源可以以许多方式配置,并且可以包括LED、波导、孔径或光纤中的一个或更多个,并且可以以诸如三角形、矩形、普拉西多氏盘(Placido disk)等的图案布置,以便当该图案从眼睛的角膜反射时形成图案的虚拟图像。来自多个光源的光被引导朝向眼睛,并从角膜前表面上的泪膜朝向透镜4916-1反射。从角膜反射的光射线透射通过分束器5115和透镜5105-1,以在眼位传感器5610上形成眼睛的图像。可以沿光程5106-1放置镜5116,以反射来自多个光源的光朝向眼位传感器5610,并且镜5116可以被配置为透射来自注视目标的可见光,诸如绿光。

耦合到位置传感器5610的光学元件可包括测量干涉仪和注视目标的光程的一个或更多个部件。如本文中所述,来自一个或更多个VCSEL的光可以从扫描镜5113反射,透射通过透镜5114,从二向色镜5115朝向透镜4916-1反射并被引导朝向眼睛。来自视觉注视目标4912-1的光可以被引导通过透镜5105-1,朝向眼睛透射通过镜5115和透镜4916-1以在患者的视网膜上提供图像以用于视觉注视。分束器5116(诸如二向色分束器)可以位于透镜5105-1与注视目标4912-1之间,以便将来自多个光源5615的光朝向眼位传感器5610反射并且透射来自注视目标的可见光。

尽管可以以许多方式配置光源的波长,但是在一些实施例中,用于生成浦肯野图像的多个光源包括在约700至800nm范围内的波长,注视目标包括在约500至700nm的范围内的波长,并且OCT测量光束包括在约800至900nm的范围内的多个波长。镜5115可以包括热镜或二向色分束器,其被配置为反射800nm以上的光并透射800nm以下的光。分束器5116可以包括二向色镜,其被配置为反射700nm以上的光并透射700nm以下的光。在一些实施例中,来自一个或更多个VCSEL的光包括在800nm至900nm的范围内的波长,用于生成浦肯野图像的多个光源5615包括在约700nm至800nm的范围内的波长,并且视觉注视目标包括在约400nm至约700nm的范围内(例如在约500nm至700nm的范围内)的波长。

图58示出了根据一些实施例的自由空间光学器件4910-1的俯视图。当激光进入自由空间光学器件4910-1时,它通过光学元件4916-1从二向色镜5115朝向用户的眼睛5109-1(未示出)反射。光撞击用户的眼睛5109-1,并从其视网膜朝向光学元件4916-1往回反射。反射的激光从二向色镜5115朝向OPD校正模块反射。来自多个光源的光从二向色镜5116朝向眼位传感器4610反射。眼位传感器5610如本文中所述可操作地耦合到处理器,到眼睛的定位,如本文中所述。在可替代实施例中,眼位传感器5610可以位于定位5201处,并且透射通过透镜5202的光在眼位传感器上形成眼睛的图像,诸如本文中所述的浦肯野图像。

如对本领域普通技术人员将明显的,参考图49至图58描述的双眼OCT装置4900的部件可以被组合以提供紧凑OCT装置。

双眼OCT装置4900可以包括图2、图3A和图3B的手持式OCT装置100,并且可以包括通信电路系统,并且被配置为可操作地耦合到一个或更多个外部装置,诸如本文中所述的移动患者装置120。该连接可以是有线的(例如用USB连接器)或是无线的(例如用蓝牙),如本文中所述。例如,移动患者装置120可以被配置为处理来自检测器5101-1至5101-5的信号的一个或更多个,以生成如本文中所述的A扫描和视网膜标测图。

尽管图49至图58参考了双眼OCT装置4900,但是双眼OCT装置4900的一个或更多个部件可以用于构造如本文中所述的单眼OCT装置。例如,自由空间光学器件模块4910-2和相关联的平移台可以被移除以调节瞳孔间距(“IPD”),可以不被包括,并且眼罩被配置为覆盖眼睛并阻挡环境光。在此类实施例中,用户可以如本文中所述那样颠倒装置以测量第二只眼睛。可替代地或组合地,可以提供遮光器以用不透明材料覆盖未测量的眼睛,以避免干扰未测量的眼睛。可以将开关耦合到遮光器,以向处理器提供信号,以确定被测量的是哪只眼睛,以及如本文中所述参考哪只眼睛被测量而记录的数据。

图59A至图59D示出了根据一些实施例的图像,该图像可以用眼位传感器5610捕获以确定眼睛相对于光轴5106-1的定位。在图像中的每个中,示出了从角膜反射的多个光源的图像。尽管示出了从角膜反射的光的图像,但是眼位传感器可以包括其他配置,诸如,例如瞳孔位置成像配置。示出了四个光源中的每个的定位。例如,图59A示出了其中瞳孔失配为0mm并且在轴线上的图像,使得当用户注视在注视目标上时眼睛与自由空间光学器件4910-1对准。可以响应于成像到眼位检测器5610上的多个光源的位置来确定眼睛的定位。通常,位置的偏移对应于眼睛相对于OCT系统的光轴的平移。图59B、图59C和图59D示出了其中双眼OCT装置4900的测量侧的光轴未与眼睛完美对准的情况。更具体地说,图59B示出了沿X轴的约0.5毫米的眼睛角膜的对准误差。图59C示出沿X轴的约1.0mm的对准误差,并且图59D示出沿X轴的1.5的对准误差。可以沿Y轴计算类似的位移误差。这些位移误差可以用眼位传感器5610沿X轴和Y轴确定,例如,眼睛的定位具有X、Y坐标参考,其中这些轴线沿横向于OCT测量系统(诸如双眼OCT测量系统)的光轴的平面延伸。

图60A至图60C示出了根据一些实施例的在最接近眼睛的透镜与用户的眼睛5109-1之间的各种眼睛出瞳距离处,用眼位传感器5610捕获的多个光源的定位。通常,多个光源的图像的间距随着出瞳距离的增大而减小。更具体地,图60A示出了在用户的眼睛5109与OCT测量系统之间的大约16mm的距离处从多个源反射的光的浦肯野图像。图60B示出了在大约21mm的距离处来自位置传感器5610的图像。图60C示出了在用户的眼睛5109与OCT测量系统之间的大约26mm的距离处来自位置传感器的多个光源的图像。多个光源之间的间距随着出瞳距离的增大而减小。

如本文中所述的处理器可以耦合到眼位传感器5610,以确定在X、Y和Z轴上的眼睛出瞳距离。处理器可以耦合到取向传感器以确定哪只眼睛被测量,并将位置传感器数据适当地映射到眼睛的坐标参考系。例如,当OCT系统包括颠倒的配置,并且测得的眼睛定位适当地变换到用户的参考系时,可以颠倒来自传感器5610的眼睛的X和Y定位。用传感器捕获的图像可以包括相对于预期定位的X、Y和Z偏移的组合,例如沿X、Y和Z轴的0对准误差。

测得的眼位中的一个或更多个可以用于向用户提供指令。例如,用户可以从可操作地耦合到OCT测量系统的移动装置接收听觉指令,以使眼睛向左、向右、向上或向下移动,直到眼睛位于如本文中所述的用于OCT视网膜厚度测量的合适窗口之内。例如,一旦眼睛已移动到OCT测量系统的光轴的约0.5以内,系统可以被配置为获取OCT测量值。注视目标中的一个或更多个可以被配置为向用户提供视觉提示。例如,注视目标中的一个或更多个可以被配置为当测量的眼睛被充分对准时改变颜色。例如,注视目标可以将颜色从未充分对准的时黄色改变为充分对准时的绿色。在一些实施例中,当OCT系统与眼睛充分对准时,两个注视目标都可以改变颜色。如本文中所述,照明注视目标的LED中的每个可以包括两个或更多个发射波长,例如黄色和绿色波长。

图61A至图61D示出了根据一些实施例的可由扫描仪模块4990实施的各种扫描模式。更具体地说,图61A示出了“走停”扫描轨迹,其中扫描仪模块4990在移动到下一个光斑上之前,将来自VCSEL 4952的激光停留在用户的眼睛5109上的特定光斑上。例如,扫描仪模块4990可以在响应于触发信号而移动到光斑6102上之前将激光停留在光斑6101上。可替代地,扫描仪模块可以在一个或更多个VCSEL光源被扫频时连续扫描OCT测量光束,使得在如本文中所述的A扫描期间,测量光束沿眼睛连续地移动。图61B示出了“星形”扫描轨迹,其中扫描仪模块4990在用户的眼睛5109上线性扫描来自VCSEL 4952的激光。例如,扫描仪模块4990可以在沿线6104移动之前沿线6103以线性方式扫描激光测量光束。图61C示出了“连续”扫描轨迹,其中扫描仪模块4990在移动到下一个光斑上之前,在用户眼睛5109上线性扫描来自VCSEL 4952的激光。例如,扫描仪模块4990可以在沿线6106移动之前沿线6105以线性方式扫描激光。图61D示出了李萨如扫描轨迹,其中扫描仪模块4990以李萨如图案6107在用户的眼睛上5109连续地扫描来自VCSEL 4952的激光。

图62示出了根据一些实施例的可以由如本文中所述的OCT系统(诸如双眼OCT4900)执行的处理(诸如预处理)的流程图6200。如本文中所述,在扫频源的A扫描扫频期间,从相位补偿模块的检测器接收原始时钟信号6201。原始时钟信号可包括在扫频源光束的采样部分通过干涉仪(诸如,标准具)后,来自检测器的模拟值,如本文中所述。从OCT测量系统的平衡检测器接收原始A扫描样本6202,如本文中所述。在一些实施例中,如本文中所述,时钟信号与A扫描信号被同步捕获,以便准确地对A扫描进行重新采样并校正扫频源的波长扫频速率的变化。可以用希尔伯特变换来变换原始时钟信号,并且所得的相位信息可以被线性化并用于生成重新采样矢量6204。生成重新采样矢量的重新采样可以包括线性调频校正或相位校正中的一个或更多个。

短时傅里叶变换(STFT)可以应用于原始时钟信号,并在时频图中可视化。图像6205示出原始时钟信号上的线性调频的非线性相位。图像6206示出了在用重新采样矢量对原始时钟信号进行重新采样之后的类似信息。关于图像6205和图像6206提供的该操作是说明性的,以示出线性调频校正的有效性。图像6207示出了将FFT应用于原始时钟信号以说明峰值展宽的结果。峰值展宽可能是由于来自光学钟的线性调频信号的非线性相位导致的。图像6208类似于图像6206,示出了在对时钟信号重新采样之后类似于减小时钟信号的相位变化的FFT结果,并且峰值展宽被明显减小。在一些实施例中,将重新采样应用于原始A扫描6202,并且不执行参考图像6502、6206、6207和6208描述的附加步骤,并且提供这些图像以说明重新采样的效用。

将重新采样矢量应用于A扫描数据以生成重新采样的A扫描6203。对重新采样的A扫描进行变换(诸如快速傅里叶变换)以生成单独的A扫描6209的强度值。可以重复上述过程以生成多个A扫描。可以对多个A扫描进行重新采样以生成包括多个A扫描的重新采样的A扫描输出6210。如本文中所述,重新采样的输出可以用于确定视网膜厚度。

图63示出了根据一些实施例的通过预处理图62的流程图6200获得的各种曲线图。单个A扫描6301包括与视网膜6302的层相对应的反射,如由A扫描信号6301指示。视网膜6302包括若干个层和结构,其包括内界膜(“ILM”)、神经纤维层、神经节细胞层、内丛状层、外丛状层、外界膜、亨利纤维、外节、椭球区域、交叉接合区域、视网膜色素上皮(“RPE”)、布鲁赫复合体、后皮质玻璃体、内核层、外核层和肌样区。如参考单个A扫描6301可见,来自视网膜的反射信号包括对应于ILM的第一峰值和对应于RPE的第二峰值。视网膜厚度可以基于ILM和RPE之间的间隔距离来确定。若干个A扫描6303可以被重新采样和/或组合,以生成包括在深度处的视网膜的反射率的组合和/或过采样的波形数据6304。例如,100至1000个A扫描可被获得并被重新采样和/或过采样,例如700个样本,以在A扫描期间在与测量光束的位置对应的视网膜区域处生成视网膜厚度。重新采样和/或组合的数据6304可以用于基于对应峰值来确定RPE和ILM的位置,以及两个反射峰值之间的距离用于确定视网膜的厚度。

图64示出了根据一些实施例的OCT系统6400,其中一个或更多个VCSEL 4952包括多个VCSEL。如本文中所述,OCT系统6400的部件非常适合与双眼OCT系统4900组合,并且可以用于扩展扫频源的范围。多个VCSEL可以包括第一VCSEL 4952-1、第二VCSEL 4952-2、第三VCSEL4952-3和第四VCSEL 4952-4。尽管示出了四个VCSEL,但是多个VCSEL可以包括任何合适数量的VCSEL以提供合适的扫频范围,诸如两个至六个VCSEL、例如三个至五个VCSEL。例如,多个VCSEL可以包括多于六个的VCSEL。多个VCSEL耦合到光开关5126,其具有从多个VCSEL延伸到光开关的多个光纤。光开关5216可用于将来自VCSEL的多个光纤耦合到单模光纤。光开关5216可以包括固态开关,其具有非常快的响应时间和快速的切换重复率。光开关5206可包括例如没有移动机械部件的电光开关。光开关5216可包括在约30纳秒(“ns”)至约300ns的范围内的响应时间。在一些实施例中,光开关的速度与驱动器的电子器件有关并且可以较慢,例如在从约250kHz至约750kHz的范围内,例如约500kHz。光开关可以包括N乘1(“Nx1”)开关,例如4x1开关。在一些实施例中,N的值在约2至6的范围内。Nx1开关可以包括多个级联开关。在一些实施例中,4x1开关包括三个级联的2x1开关,其中开关1在VCSEL 1和VCSEL 2之间选择,开关2在VCSEL 3和VCSEL 4之间选择,并且开关3在开关1和开关2之间选择。尽管示出了固态光开关,光开关可以包括一系列级联的2x1光纤分路器、光栅或一系列二向色分束器,以便将来自多个VCSEL的光组合到一个光纤中。例如,4x1光分路器可以包括一系列级联的2x1光纤分路器。

光开关可以选择性地耦合到来自多个VCSEL的多个光纤中的一个,以选择性地控制哪个VCSEL从开关传输到开关的输出光纤。光开关可操作地耦合到处理器5160。处理器5160可以包括多路复用器以控制多个VCSEL的照明。可以用处理器控制光开关的切换和VCSEL的照明,以允许顺序扫描多个VCSEL。光开关5126耦合到第一耦合器5118。第一耦合器5118可以包括被引导至功率检测器的第一输出光纤,该功率检测器可以包括一个或更多个安全检测器,如本文中所述。来自耦合器5118的第二输出光纤耦合到第二耦合器5119。第二耦合器5119可以用光纤耦合到第一时钟箱6403。第一时钟箱6403可包括第一干涉仪,以生成如本文中所述的时钟信号。第二耦合器5119可以耦合到第三耦合器5120。第三耦合器5120可以耦合到第二时钟箱6404。第二时钟箱可以包括第二干涉仪,以生成如本文中所述的时钟信号。第三耦合器5120的输出可以耦合到OCT测量系统6401的附加部件,诸如双眼OCT测量系统4900的部件。OCT系统6400可以包括OCT系统4900的一个或更多个部件,诸如VCSEL驱动器4971和函数生成器6406。OCT系统可耦合到如本文中所述的移动装置,诸如包括膝上型计算机的移动装置6410。OCT系统可以包括同步数据获取和控制系统6405,以用于同步控制VCSEL扫频序列、光开关5126的切换以及耦合到检测器的模数转换器的数据获取,如本文中所述,以同步记录检测器信号。

图65示出了包括具有可调节光程差的干涉仪6500的时钟箱,并且图66示出了根据一些实施例的光纤测量干涉仪6600,其可以用如本文中所述的OCT系统(诸如双眼OCT4900)实施。时钟箱干涉仪6500包括输入光纤,其耦合到如本文中所述的扫频光源。输入光纤耦合到耦合器6501,其耦合到与参考镜耦合的光纤以及与可移动镜6506耦合的另一光纤。可以使用一对透镜将光聚焦到可移动镜6506上。该对透镜可包括:第一透镜6503,其耦合到光纤以准直来自该光纤的光;以及第二透镜6506,其将光聚焦到光纤中。第二透镜6506和镜6506可以一起移动以调节光程差。检测器6502用光纤耦合到耦合器6501,并从耦合器6501接收干涉信号。可以通过用可移动镜6506调节光程长度差来调节时钟信号的频率。时钟箱干涉仪6500可以包括例如马赫-泽德尔干涉仪或法布里-佩罗干涉仪,如本文中所述。OCT系统可以包括多个时钟箱,每个时钟箱包括可调节光程长度,以便确定时钟箱的光程长度的适当差以准确地确定来自多个VCSEL中的每一个的光的相位,如本文中所述。

光纤测量干涉仪6600可以如本文中所述用光纤耦合到多个VCSEL光源,并且多个时钟箱干涉仪如本文中所述用于测量来自VCSEL的光的相位。耦合器6601耦合到光纤以接收来自光源的光,并且耦合到干涉仪的测量臂和干涉仪的参考臂。参考臂可以包括盘绕光纤6605以调节光程差,并且测量臂可以包括透镜6606以将光引导至样本6608。在实验配置中,样本6608可以包括镜6608或其他测试对象。第二透镜6607可以用于将光聚焦到样本6608。在双眼OCT测量系统中,样本包括眼睛的视网膜,并且测量臂可以包括如本文中所述的可移动OPD模块。来自测量臂的光信号可以用光纤耦合到耦合器6601。耦合器6602可用于将来自测量臂的信号与来自参考臂的信号进行组合,并利用一对光纤将输出引导至平衡检测器,如本文中所述。平衡检测器可以包括一对检测器,诸如第一检测器6603和第二检测器6604。平衡检测器可以如本文中所述耦合到电路系统,并且处理器用于如本文中所述将第一VCSEL的相位与第二VCSEL的相位对准。

图67示出了根据一些实施例的来自4个VCSEL的激光强度和波长的曲线图6700,VCSEL中的每个在一定波长范围内被扫频。例如,当双眼OCT 4900操作并且图50的VCSEL驱动电子器件4971开始激发多个VCSEL 4952时,VCSEL驱动电子器件4971可以启动VCSEL4952的顺序激发。VCSEL 4952中的每个可以在大约10nm的波长内被扫频,其中大约7nm的波长是“有效扫频范围”。有效扫频范围可以在例如约5nm至约10nm的范围内。例如,总扫频范围为约22nm至23nm,并且可以以大约855nm为中心。多个VCSEL可以用于提供例如约15nm至约30nm的总扫频范围。一个或更多个VCSEL可以包括从许多制造商可购得的可商购的VCSEL,如本文中所述,并且多个VCSEL通常可以发射约800nm至895nm的波长的光。如本文中所述,VCSEL的VCSEL输出波长可响应于加热而改变。加热可以在增益介质中引起腔长度变化或折射率变化中的一个或更多个,以便随着加热而改变波长。例如由扫频源的电流变化引起的温度变化可以提供折射率的变化以及腔的物理长度变化,例如热膨胀。这两种效应可以提供激光模式的波长变化,其在每度开尔文约0.04nm(“nm/K”)至约0.1nm/K的范围内,例如GaAs中约0.07nm/K。在一些实施例中,增益谱的波长随温度变化移位在约0.1nm至约0.5nm的范围内的量,例如在GaAs中约0.3nm/K,这可能限制了对于一个VCSEL的可实现波长调谐的量。

可以以对于A扫描的约1微秒至约100微秒的扫频时间来驱动一个或更多个VCSEL,例如,扫频时间可以在约4微秒至约60微秒的范围内。在一些实施例中,对于每个VCSEL,扫频时间在约5微秒至约50微秒的范围内。在其中一个或更多个VCSEL包括多个VCSEL的实施例中,A扫描的总扫频时间可以包括这样的扫频时间,其包括扫描多个VCSEL中的每个的总时间,并且用于A扫描的扫频时间将相应地更大。多个VCSEL中的每个可以包括用于扫频的适当波长范围。

以这种方式,VCSEL驱动电子器件4971可以激发和扫频第一VCSEL,以便在从大约856nm至866nm扫频的波长范围内产生激光6704。然后,VCSEL驱动电子器件4971可以激发和扫频下一个VCSEL,以产生在从大约852nm至862nm扫频的波长范围内的激光6703。然后,VCSEL驱动电子器件4971可以激发和扫频下一个VCSEL,以产生在从大约848nm至858nm扫频的波长范围内的激光6702。然后,VCSEL驱动电子器件4971可以激发和扫频下一个VCSEL,以产生在从大约845nm至855nm扫频的波长范围内的激光6701。

通常,一个VCSEL 4952的扫频范围可以与其他VCSEL的一个或更多个扫频范围的一部分重叠。例如,如在曲线图6700中可见,一个VCSEL4952的扫频范围6701与由多个VCSEL4952中的另外两个VCSEL 4952产生的扫频范围6702和6703的部分重叠。尽管波长被示出为重叠,但是在一些实施例中,VCSEL扫频在时间上不重叠,并且可以如本文中所述用光开关选择性地耦合到干涉仪。

图68示出了根据一些实施例的轴向分辨率6801相对于由VCSEL4952提供的扫频范围的曲线图6800。如从曲线图6800中可见,轴向分辨率的值相对于VCSEL的扫频范围减小。当在大约7nm的波长扫频时,单个VCSEL 4952可以提供约50μm的分辨率。然而,通过使用多个VCSEL,诸如多个VCSEL 4952(例如,其每个在大约5nm至10nm的波长扫频),双眼OCT 4900可以将分辨率值降低到约10μm(微-米或微米),并且在一些情况下7μm。对于约10μm至约30μm的样本,轴向分辨率可以在约7μm至约30μm的范围内。

然而,由于VCSEL 4952中的每个在多个不同的重叠波长范围内被扫频,因此它们的波形通常是不同的并且包括不同的相位。为了将VCSEL4952中的每个的信息组合成单个可用信号,VCSEL 4952的波形可进行相位匹配并被拼接在一起。图69示出了根据一些实施例的两个VCSEL 4952的波形,它们异相并且适合于被拼接在一起成为单个信号。例如,第一VCSEL 4952的波形6901可以在其中它们的扫频范围重叠的区域中与来自另一VCSEL 4952的相邻扫频波形的波形6902拼接在一起。为了说明,当VCSEL驱动电子器件4971激发和扫频多个VCSEL 4952中的第一VCSEL4952的激光时,可以经由光电检测器4972获得测量数据。然后,VCSEL驱动电子器件4971可以在至少部分地与第一VCSEL 4952的扫频范围重叠的范围内激发和扫频多个VCSEL 4952中的第二VCSEL 4952的激光,如本文中所述。

一旦经由光电检测器4972获得了时钟箱相位和OCT测量臂数据,就可以使用对第一VCSEL 4952和第二VCSEL 4952中的每个扫频范围的处理来识别相位在哪里匹配。在该示例中,第一VCSEL 4952的激光具有比第二VCSEL 4952的激光的扫频波形6902更慢的扫频波形6901,并且这两个波形也异相。扫频波形例如可以对应于图67的扫频范围6704和6703。VCSEL可以以如本文中所述的任何顺序与任何合适的扫频速率和范围被扫频。

图70A至图70D示出了根据一些实施例的从图69所示的第一和第二VCSEL 4952获得的原始时钟信号的曲线图,以示出非线性时钟信号的相位提取和波长扫频。对于第一VCSEL(VCSEL 1),从具有第一光程差的第一干涉仪(z1)获得第一时钟箱信号7001,并且从具有第二光程差的第二干涉仪(z2)获得第二时钟箱信号7002,分别如图70A和图70B所示。对于第二VCSEL(VCSEL 2),从具有第一光程差的第一干涉仪(z1)获得第一时钟箱信号7003,并且从具有第二光程差的第二干涉仪(z2)获得第二时钟箱信号7004,分别如图70C和图70D所示。在一些实施例中,如本文中所述,时钟箱信号与测量臂干涉信号被同步记录。

图71A至图71D示出了根据一些实施例的图70A至图70D的原始时钟信号的相位包裹的曲线图。图71A示出了来自第一时钟箱的第一VCSEL的扫频的相位7101,并且图71B示出了来自第二时钟箱的第一VCSEL的扫频的相位7102。图71C示出了来自第一时钟箱的第二VCSEL的扫频的相位7103,并且图71D示出了来自第二时钟箱的第二VCSEL的扫频的相位7104。

图72A和图72B示出了根据一些实施例的曲线图,其中两个时钟信号的包裹相位可以大致匹配(图72A)并且然后组合成单个相位包裹信号(图72B)。来自第一时钟箱和第一VCSEL的相位包裹信号7201可以与来自第一时钟箱和第二VCSEL的相位包裹信号7202对准。来自第二时钟箱和第一VCSEL的相位包裹信号7203可以与来自第二时钟箱和第二VCSEL的相位包裹信号7204对准。第一时钟信号可用于提供粗略对准,并且第二时钟箱信号可用于提供更精确的对准。例如,第一时钟箱信号可用于确保第二时钟箱信号的适当部分用于对准。通常,两个时钟箱的干涉仪的光程差足够不同,以允许对准来自扫频源的相位。例如,第一时钟箱可以包括比第二时钟箱所提供的相位和频率的第二相位范围更低的相位和频率的第一范围,以便于对准。第一频率范围可以与第二频率范围相差约2倍至20倍的范围内的倍数,例如相差约5倍至约10倍的范围内。光程差可以相差类似的量。例如,第一时钟箱的干涉仪可以包括第一光程差,并且第二干涉仪的光程差可以包括第二光程差,该第二光程差与第一光程差按比率相差在约2倍至20倍的范围内,例如按比率相差在约5倍至约10倍的范围内。

图73A和图73B示出了根据一些实施例的由在没有幅度解调的情况下合并的第一VCSEL 4952和第二VCSEL 2952生成的时钟箱波形信号的曲线图。响应于如图72A和图72B所示的对准相位,示出了来自第一VCSEL的第一时钟箱信号7301与来自第二VCSEL的第一时钟箱信号7302对准。响应于如图72A和图72B所示的对准相位,示出了来自第一VCSEL的第二时钟箱信号7303与来自第二VCSEL的第二时钟箱信号7304对准。来自OCT干涉仪的测量臂和参考臂的干涉仪信号可以类似地对准。

图74A和图74B示出了根据一些实施例的由在具有幅度解调的情况下合并的第一VCSEL 4952和第二VCSEL 4952生成的波形的曲线图。示出了来自第一VCSEL的第一幅度解调时钟箱信号7401与来自第二VCSEL的第一时钟箱幅度解调信号7402对准。示出了来自第一VCSEL的第二幅度解调时钟箱信号7403与来自第二VCSEL的第二幅度解调时钟箱信号7404对准。来自OCT干涉仪的测量臂和参考臂的干涉仪信号可以基于时钟箱信号的解调而类似地被解调。

图75示出了流程图7500,其示出了根据一些实施例的用于将来自多个扫频VCSEL的信号拼接在一起的过程。

在步骤7502处,如本文中所述用VCSEL 1生成时钟信号。如本文中所述,时钟信号可以包括来自单个干涉仪或多个干涉仪的时钟信号。在步骤7503处,如本文中所述估计VCSEL 1的时钟信号的相位。在步骤7504处,如本文中所述对来自VCSEL 1的时钟信号进行幅度解调。

对于附加的VCSEL,可以重复这些步骤。例如,在步骤7506处,如本文中所述用VCSEL 2生成时钟信号。在步骤7507处,如本文中所述估计VCSEL 2的时钟信号的相位。在步骤7508处,对来自VCSEL 2的时钟信号进行幅度解调。在步骤7509处,如本文中所述用VCSEL3生成时钟信号。在步骤7510处,如本文中所述估计VCSEL 3的时钟信号的相位。在步骤7511处,对来自VCSEL 3的时钟信号进行幅度解调。在步骤7512处,如本文中所述用VCSEL 4生成时钟信号。在步骤7513处,如本文中所述估计VCSEL 4的时钟信号的相位。在步骤7514处,对来自VCSEL 4的时钟信号进行幅度解调。

在步骤7515处,基于VCSEL 1的增量k1、VCSEL 2的增量k2、VCSEL3的增量k3和VCSEL 4的增量k4,定义全局增量(Δ)k。在步骤7516处,基于全局增量k值对VCSEL 1的时钟信号进行重新采样。在步骤7517处,基于全局增量k值对VCSEL 2的时钟信号进行重新采样。在步骤7518处,基于全局增量k值对VCSEL 3的时钟信号进行重新采样。在步骤7519处,基于全局增量k值对VCSEL 4的时钟信号进行重新采样。

在步骤7501处,对来自附加时钟箱的附加光程差重复步骤7502至7519,如本文中所述。

在步骤7520处,对每个光程差将时钟信号拼接在一起。例如,信号可以沿全局k轴移动以提供合适的匹配,例如通过最小均方拟合量化的最佳匹配。

在步骤7521处,可以使用时钟箱中的每个的幅度解调数据和光程长度来为VCSEL中的每个解调视网膜样本干涉图中的每个。在步骤7524处,用VCSEL 1生成包括来自OCT测量臂和参考臂的干涉信号的干涉图。在步骤7525处,基于来自步骤7504处的时钟箱信号幅度解调的幅度解调,对VCSEL 1的干涉图信号进行幅度解调。

可以对附加VCSEL执行类似的步骤。例如,在步骤7527处,用VCSEL2生成包括来自OCT测量臂和参考臂的干涉信号的干涉图。在步骤7528处,基于来自步骤7508处的时钟箱信号幅度解调的幅度解调,对VCSEL 2的干涉图信号进行幅度解调。在步骤7530处,用VCSEL 3生成包括来自OCT测量臂和参考臂的干涉信号的干涉图。在步骤7531处,基于来自步骤7511处的时钟箱信号幅度解调的幅度解调,对VCSEL 3的干涉图信号进行幅度解调。在步骤7533处,用VCSEL 4生成包括来自OCT测量臂和参考臂的干涉信号的干涉图。在步骤7534处,基于来自步骤7514处的时钟箱信号幅度解调的幅度解调,对VCSEL 4的干涉图信号进行幅度解调。

可以基于用步骤7515确定的全局增量k值对VCSEL中的每个的视网膜样本干涉图进行重新采样。在步骤7526处,根据全局增量k值对VCSEL1的视网膜样本干涉图进行重新采样。在步骤7529处,根据全局增量k值对VCSEL 2的视网膜样本干涉图进行重新采样。在步骤7532处,根据全局增量k值对VCSEL 3的视网膜样本干涉图进行重新采样。在步骤7535处,根据全局增量k值对VCSEL 4的视网膜样本干涉图进行重新采样。在步骤7523处,可以将与对于所有OPD的拼接时钟值的对准对应的拼接信息用于将VCSEL 1至VCSEL 4的视网膜样本干涉图拼接在一起。然后可以对拼接的视网膜样本干涉图进行变换,例如傅里叶变换,以沿测量光束生成强度反射的分布,如本文中所述。

尽管流程图7500示出了根据一些实施例的从多个光源生成扫频源OCT A扫描的方法,但是可以进行若干修改。例如,步骤中的一些可以移除。提供了附加的步骤,并且该步骤可以根据本文中提供的教导以任何顺序执行。

如本文中所述的处理器可以耦合到干涉仪,并且被配置有指令以执行用流程图7500示出的过程的一个或更多个步骤。

图76示出了用于组合干涉信号以从多个VCSEL生成A扫描反射信号的过程的工作流程图7600,该过程可以与工作流程过程7500组合。从多个检测器接收样本数据7602。样本数据包括来自患者安全检测器的激光强度信号的一个或更多个幅度、来自第一光学钟的第一原始时钟信号、来自第二光学钟的第二原始时钟信号以及来自视网膜的干涉仪测量信号,如本文中所述。这些检测器信号中的一个或更多个可以包括偏移,在该偏移中,即使没有任何光照射在对应的检测器上,信号也不为零。在偏移分位数步骤处,可以从检测器信号中的一个或更多个减去零偏移,以便在一个或更多个信号7604的边缘处提供零偏移。然后,可以将减去了偏移的信号进行幅度解调以提供幅度解调信号7606。例如,解调的时钟箱信号和OCT眼睛测量信号然后可以除以幅度信号,以便相对于对应VCSEL的输出功率归一化这些值,从而得到归一化的幅度解调信号7606。然后,可以减去归一化信号的偏移,使得信号围绕零值振荡,以便提供归零数据7608。在下一个步骤处,可以将与不向检测器发射光对应的信号部分设置为零,因为这些部分中信号的非零值对应于噪声。在下一步骤处,从时钟箱信号确定信号的相位以提供相位数据信号7612,如本文中所述。相位数据信号7612可用于对来自检测器的数据进行重新采样以提供重新采样的数据7614。重新采样的数据7614的相位可以进行相位调节以提供以提供相位对准的重新采样的信号7616。相位对准的重新采样的信号可以相对于增量k值被统一,以提供统一的增量k值7618。统一的增量k值可用于将来自多个VSCSEL中的每个的OCT测量干涉仪信号拼接在一起。可以对该数据进行傅里叶变换以确定A扫描信号的强度反射率值,如本文中所述。可以为附加A扫描测量重复上述步骤。

尽管工作流程图7600示出了根据一些实施例的过程,但是可以修改该过程。例如,可以重复步骤中的一些、删除步骤中的一些并且可以以任何合适的顺序执行步骤。该过程可以与本文中公开的其他过程和方法的步骤组合。

如本文中所述的处理器可以耦合到干涉仪,并且被配置有指令以执行用流程图7600示出的过程的一个或更多个步骤。

图77示出了根据一些实施例的视网膜厚度的多个输出标测图7700。如本文中所述,可以在显示器上示出多个图像。多个输出标测图可以包括来自第一天的第一OCT测量值的第一输出标测图7710、来自第二天的第二OCT测量值的第二输出标测图7712、来自第三天的第三OCT测量值的第三输出标测图7714、来自第四天的第四OCT测量值的第四输出标测图7716以及来自第五天的第五OCT测量值7718。

差异标测图7750示出了较早的测量值与所选的测量值之间的差异。用户界面可以包括接收用户输入以用于用户选择标测图的指令。响应于用户从特定日期开始选择标测图,例如用光标,处理器被配置有指令以生成基线标测图和所选标测图之间的差异标测图。

多个输出标测图和差异标测图中的每个包括多个扇区。多个扇区可以包括以多个环形扇区为界的中心扇区。多个环形扇区可以包括内部环形扇区和外部环形扇区。环形扇区中的每个可以包括四个象限,诸如左象限、右象限、上象限和下象限。视网膜的厚度可以在多个扇区中的每个中以每个扇区中示出的数值显示,并为每个扇区根据视网膜厚度着色。颜色编码在每个扇区内可以是连续的,或响应于实际的视网膜厚度测量值进行分级。

差异标测图7750可以以许多方式配置,并且可以包括标测图7752,其示出了变化的厚度,该变化的厚度对于多个段中的每个用数值示出。可以根据厚度的变化并且针对差异标测图的每个扇区对厚度的变化进行颜色编码。差异标测图可以包括针对特定扇区示出视网膜的体积变化的差异标测图,该差异标测图可以基于扇区的横截面面积和厚度的变化来计算。

可以为差异标测图中的每个提供附加数据,诸如患者标识符。而且,如本文中所述,在视网膜的OCT扫描期间眼睛相对于OCT测量系统对准。例如,如本文中所述的平均对准和X、Y和Z坐标参考中的一个或更多个与标测图一起示出,其中适当地变换成显示器上示出的标测图的坐标。可替代地或组合地,例如,如本文中所述,可以响应于眼睛的测量定位来调节标测图,以便将标测图围绕与零对准误差对应的位置定中心。

图78示出了根据一些实施例的用于用如本文中所述的OCT系统(诸如双眼OCT测量系统)测量眼睛的过程7800。

在步骤7810处,用户输入激活测量序列。用户输入可以包括指示用户准备进行测量的按钮、开关、显示或语音命令。

在步骤7811处,OCT测量系统响应于取向传感器来检查OCT测量的取向,如本文中所述。

在步骤7812处,指示用户用OCT系统测量哪只眼睛。指令可以包括语音命令、在显示器上的指令或在注视目标附近的指令,诸如注视目标的闪烁光或颜色。

在步骤7813处,基于OCT测量的眼睛的屈光不正调节用于OCT测量的眼睛的透镜。每只眼睛的屈光不正可以存储在处理器存储器中,并且响应于OCT系统的取向调节透镜。该调节可以使注视目标聚焦,并将OCT测量光束聚焦在视网膜上。

在步骤7814处,基于另一只眼睛的屈光不正调节用于另一只眼睛的透镜。该调节可以使用于另一只眼睛的注视目标聚焦。

在步骤7815处,激活第一注视目标。例如,可以打开LED以背照明注视目标。

在步骤7816处,激活第二注视目标。例如,可以打开第二LED以背照明注视目标。

在步骤7817处,眼睛被照明以测量眼睛的定位。可以如本文中所述照明眼睛,例如以从角膜生成浦肯野图像。

在步骤7818处,激活眼位传感器以捕获眼位数据。眼位传感器可包括如本文中公开的任何眼位传感器。例如,眼位传感器可以包括CMOS图像传感器以生成浦肯野图像。

在步骤7819处,在OCT系统坐标参考中从图像传感器确定所测量的眼睛的眼位。眼位可以包括眼睛的X、Y定位,并且可选地包括Z定位,如本文中所述。

在步骤7820处,响应于取向传感器,将眼位数据变换成患者坐标参考。如本文中所述,可以响应于位置传感器的取向来变换眼位的X和Y值,使得输出位置值对应于来自患者坐标参考的眼睛的定位。

在步骤7821处,将眼睛的定位与可接受的对准公差进行比较。

在步骤7822处,用户接收关于如何相对于OCT测量装置移动的反馈。例如,如果眼睛的定位在公差窗口之外,则指示用户相对于OCT系统移动眼睛或相对于眼睛移动OCT系统。

在步骤7823处,启动OCT扫描序列。例如,当眼位在可接受的公差窗口内时,可以启动OCT扫描序列。

在步骤7824处,激活一个或更多个OCT测量光源。光源可以包括如本文中所公开的扫频源或其他光源。

在步骤7825处,扫描镜在视网膜上扫描测量光束以生成多个A扫描。扫描镜可以如本文中所述以预编程序列被扫描。

在步骤7826处,响应于眼睛的定位来调节扫描镜的定位。在一些实施例中,响应于眼睛的所测量的X和Y定位来调节扫描光束和/或扫描图案的定位,并且可以响应于取向传感器来调节镜的这些定位。这可以帮助更好地将视网膜厚度测量数据与重复的扫描(例如在不同的日期)对准。

在步骤7827处,基于来自眼睛的干涉仪信号,组合来自多个波长的扫描。根据使用的OCT系统的类型,可以组合来自多个光源(诸如多个VCSEL)的扫描以生成A扫描,如本文中所述。

在步骤7828处,组合A扫描以生成视网膜厚度的标测图。当OCT系统镜扫描视网膜时,可以生成多个A扫描。可以重复上述步骤。

在步骤7829处,将视网膜厚度的标测图存储在数据库中。当获得OCT扫描时,存储的数据可以包括附加数据,诸如患者标识符和眼睛的定位。

在步骤7830处,指示用户颠倒OCT系统。可以指示用户颠倒OCT系统,以用OCT测量系统测量另一只眼睛。

在步骤7831处,针对另一只眼睛重复步骤7811至7829。

在步骤7831处,医疗保健专业人员检查标测图。如本文中所述,可用用户界面查看标测图以确定视网膜厚度的变化。响应于视网膜厚度的变化,可以采取适当的步骤,诸如所述的通知。

尽管根据实施例描述了测量视网膜厚度的过程7800,但是该过程可以以许多方式进行修改。例如,可以重复步骤中的一些、省略步骤中的一些并且可以以任何适当的顺序执行步骤。如本文中所述的处理器可以被配置为执行过程7800的一个或更多个步骤。

示例

示例1:对于RT或RLT测量的检测极限

图14示出了光学设置,其用于确定使用利用单个VCSEL并且没有参考臂的SS-OCT系统测量RT或RLT的变化的检测极限。该设置包括VCSEL(V)、光电检测器(P)、准直透镜(L1)、分束器(BS)、用于将光聚焦到光电检测器上的透镜(L2)和用于将光聚焦到样本上的透镜(L3)、由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成的22mm长的圆柱体、折射率为1.5120的折射率匹配油、两个150μm厚的玻璃盖玻片(它们之间具有可调节的气隙)、折射率为1.5120的第二层折射率匹配油以及金属板,该金属板连接到平移台以产生第一玻璃盖玻片和第二玻璃盖玻片之间的距离变化。两个盖玻片之间的距离通过以每转25μm的转数转动测微螺钉而变化。通过从第一玻璃-空气界面和第二玻璃-空气界面反射的光之间的干涉来生成SS-OCT信号。

示例2:驱动超出其额定操作范围的VCSEL的性能

图15示出了VCSEL驱动超出其额定操作范围时在两个不同时间点的示波器信号。VCSEL具有大约850nm的中心波长和大约1.8nm的发射波长的额定范围。VCSEL电流以最大15mA的电流呈三角形图案被连续扫频。以125Hz的频率对电流扫频。实验由四个间隔组成,每个间隔连续扫频大约7.25小时。在每个间隔之间,VCSEL关闭若干小时。至少每两个小时记录VCSEL电流(绿色)、VCSEL功率(红色)和干涉信号(紫色)。在操作的0小时处的第一次测量与VCSE在进行了29个小时操作之后的随后测量之间,所有这三个参数的测得值几乎没有变化。因此,可以得出结论:在使用至少29小时后,驱动超出其额定操作范围的VCSEL可以继续产生有用的SS-OCT测量值。这与对于手持式SS-OCT装置中实施的VCSEL的使用要求相比是有利的。假设该装置在每次测量中使用20秒,每天两次,使用五年,则VCSEL将累积大约20个小时的有效使用。因此,基于驱动超出其额定操作范围的VCSEL的手持式SS-OCT装置可以在其整个预期工作寿命内继续产生有用的结果。

示例3:变化的厚度的OCT信号

图16示出了用于图14的光学设置的两种不同配置的示波器信号。VCSEL具有大约850nm的中心波长和大约1.8nm的发射波长的额定范围。VCSEL电流以15mA的最大电流呈三角形图案被连续扫频。以125Hz的频率对电流扫频。使用示波器记录VCSEL驱动电流(绿色)和干涉信号(紫色)。将两个厚度为150μm的玻璃盖玻片放置成隔开任意距离(称为零位置)。选择零位置,使得从第一玻璃盖玻片反射的光和从第二玻璃盖玻片反射的光产生的干涉信号中记录了2-3个周期。两个玻璃盖玻片之间距离的变化产生了干涉信号振荡频率的变化。例如,在零位置处,干涉信号以大约950Hz的频率变化。在将从零位置到两个盖玻片之间的距离加上25.0μm的位移后,干涉信号以大约1050Hz的频率变化。

示例4:从干涉信号中提取频率

图17示出了信号处理方法,其用于提取使用利用单个VCSEL并且没有参考臂的SS-OCT系统生成的干涉信号的振荡频率。通过将干涉信号除以VCSEL光功率,校正记录在示波器上的干涉信号。这产生了缓慢衰减的正弦曲线。然后使用非线性最小二乘拟合过程将经校正的数据拟合到正弦曲线。经校正的干涉信号的振荡频率从非线性最小二乘拟合中提取。

示例5:可重复性测量

图18示出了确定提取干涉信号的振荡频率的可重复性的研究结果,该干涉信号使用利用单个VCSEL并且没有参考臂的SS-OCT系统生成。两个玻璃盖玻片之间的距离以12.5μm的增量变化。在两个玻璃盖玻片之间的距离的每个值处从干涉信号获得正弦拟合的频率。对于两个玻璃盖玻片之间的距离的每个值,将实验重复5或10次。

图19示出了在研究期间获得的频率的平均值和95%置信区间,以确定提取使用利用单个VCSEL并且没有参考臂的SS-OCT系统生成的干涉信号的振荡频率的可再现性。除25μm和37.5μm数据点外,测试距离中的每个与其他测试距离均分开大于两个的距离标准偏差,小于其自身12.5μm和大于其自身12.5μm。对于所有数据点,测试距离中的每个与其他测试距离均分开大于两个的距离标准偏差,小于其自身25.0μm和大于其自身25.0μm。因此,可以推测用于确定层厚度(此处为两个玻璃盖玻片之间的气隙)变化的该方法对层厚度变化的检测极限在12.5μm至25.0μm之间。这与用于测量RT变化的手持式SS-OCT系统的操作要求相比具有优势。

示例6:眼底成像

图37A至图37C示出了使用本文中所述的系统和方法获得的示例性眼底图像。图37A示出了具有相对高的对比度和相对高量的可观察结构的眼底图像。图37B示出了具有相对低的对比度和相对低量的可观察结构的眼底图像。图37C示出了经历本文中所述的眼底识别方法的增强眼底图像。通过将本文中所述的眼底识别方法应用于图37B的图像(具有相对低的对比度和相对低量的可观察结构的眼底图像)来获得图37C中的眼底图像。如图37C所示,使用本文中所述的眼底识别方法清楚地辨别出眼底的静脉。因此,即使当眼底图像具有相对低的质量时,眼底识别方法也能够检测眼底图像中眼底的子结构的位置。眼底的子结构可用于图像配准。

示例7:用于线性调频校正的重新采样

图38A至图38B示出了在时域中对SS-OCT信号的线性调频校正的重新采样的效果。图38A示出了对具有相对低的频率的SS-OCT信号的线性调频校正的重新采样的效果。图38B示出了对具有相对高的频率的SS-OCT系统的线性调频校正的重新采样的效果。重新采样过程的结果在图39A至图39C中在频域中示出。

示例8:未校正和经线性调频校正的SS-OCT信号的频率漂移

图39A至图39C示出了未校正的和经线性调频校正的SS-OCT信号在频域中的频率漂移。图39A示出了尚未通过本文中所述的用于线性调频校正的重新采样方法校正的SS-OCT信号的频率漂移。未校正的SS-OCT信号在约2秒的时段内经历多于50kHz的漂移。图39B示出了已经历用于线性调频校正的预采样的SS-OCT信号的频率漂移。信号示出明显较小的频率漂移,在约2秒的时段内变化了几Hz。图39C示出了已经历用于线性调频校正的最终重新采样的SS-OCT信号的频率漂移。信号仍示出较小的频率漂移,在约1.6秒的时段内以无法察觉的量变化。因此,如本文中所述,可以使用线性调频校正或重新采样方法来校正频率漂移。使用本文中所述的重新采样方法减小频率漂移导致较窄的测量频率分布,从而产生具有更高信噪比的更精确的RT或RLT测量值。

示例9:由于各种噪声源引起的相位漂移

图40A至图40C示出了与各种噪声源相关联的未校正的SS-OCT信号的示例性相位漂移。图40A示出了与振动引起的噪声相关联的SS-OCT信号的相位漂移。SS-OCT信号的带宽的大尖峰由有意触碰地面引起。图40B示出了与由光源的变化空间滤波引起的噪声相关联的SS-OCT信号的相位漂移。SS-OCT信号的带宽随时间推移变化高达2kHz。图40C示出了与由最佳条件引起的噪声电平相关联的SS-OCT信号的相位漂移。在瞬态行为后,当操作条件保持尽可能恒定时,SS-OCT信号固定到相对恒定的带宽。即使在这种理想情况下,SS-OCT信号的带宽仍会随时间变化高达500Hz。因此,可见即使在理想条件下操作时,未校正的SS-OCT信号也可能经历带宽的显著变化。使用如本文中所述的重新采样方法,可以校正SS-OCT信号以显著减小带宽随时间推移的变化。

示例10:与患者移动相关联的相移的校正

图41A至图41D示出了与患者移动相关联的相移的模拟。图41A示出了在信号长度的一半的持续时间内经历π弧度的相移的模拟信号。图41A示出了在信号长度的一半的持续时间内经历π弧度的相移的模拟信号的频谱。对于具有850nm的波长的光,π弧度的相移对应于大约225nm的患者移动。相移在频谱中施加显著误差。图41C示出了在信号的单个周期的持续时间内经历π弧度的相移的模拟信号。图41D示出了在信号的单个周期的持续时间内经历π弧度的相移的模拟信号的频谱。尽管仅存在了短暂量的时间,但相移仍在频谱中施加显著误差。如本文中所述,可以通过利用快速A扫描或线性调频校正方法来校正这些相移。

图42A至图42D示出了A扫描时间对由与患者移动相关联的相移引起的误差的影响的模拟。图42A示出了在具有2ms的A扫描持续时间的信号的单个周期的持续时间内经历π弧度的相移的模拟信号。图42B示出了在具有2ms的A扫描持续时间的信号的单个周期的持续时间内经历π弧度的相移的模拟信号的频谱。对于该相对较长的A扫描持续时间,相移在频谱中产生显著误差。图42C示出了在具有0.4ms的A扫描持续时间的信号的单个周期的持续时间内经历π弧度的相移的模拟信号。图42D示出了在具有0.4ms的A扫描持续时间的信号的单个周期的持续时间内经历π弧度的相移的模拟信号的频谱。对于该相对较短的A扫描持续时间,相移在频谱中施加显著小的误差。因此,如本文中所述,可以通过利用快速A扫描来减小与患者移动相关联的噪声。

示例11:典型患者移动的测量

图43A至图43B示出了典型患者移动的幅度。图43A示出了对于保持他自己尽可能稳定的患者的沿光轴的移动。由于患者眨眼,位置之间会出现大的跳跃。忽略眨眼,对于210nm/ms的典型移动速率,典型患者移动具有约0.25mm的幅度和约1.2s的持续时间。可以通过使用本文中所述的快速A扫描方法来校正这种移动速率。对于1560nm/ms的最大移动速率,最大患者移动具有约0.25mm的幅度和约0.16s的持续时间。图43B示出了针对有意移动的患者的沿光轴的移动。忽略眨眼,对于2,900nm/ms的典型有意移动速率,典型的有意患者移动具有约2.19mm的幅度和约0.76s的持续时间。

条款1.一种测量眼睛的视网膜的厚度的紧凑光学相干断层扫描(OCT)系统,该紧凑OCT系统包括:

检测器;

光源,其包括被配置为生成多个光束的多个光源,该多个光束中的每个包括与该多个光束中的其他光束不同的波长范围,以便扩展该光源的光谱范围;

多个光学元件,其耦合到光源以将多个光束引导至视网膜中并在检测器处生成多个干涉信号;以及

电路系统,其耦合到检测器和多个光源以响应于多个干涉信号来确定厚度。

条款2.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,多个光束中的每个的波长范围与多个光束中的其他光束中的至少一个部分重叠。

条款3.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,多个光源包括多个VCSEL,并且其中电路系统被配置为顺序地激活多个VCSEL中的每个,以便扩展光谱范围。

条款4.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,光源包括第一VCSEL和第二VCSEL,并且光束包括来自第一VCSEL和第二VCSEL的光。

条款5.根据条款4所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统被配置为用类似的扫频频率顺序地驱动第一VCSEL和第二VCSEL,以便用类似速率对来自第一VCSEL的光的第一波长和来自第二VCSEL的光的第二波长进行扫频,并且可选地,其中第一VCSEL和第二VCSEL的类似扫频频率和类似速率彼此相差5%以内,并且可选地彼此相差1%以内。

条款6.根据条款4所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统被配置为当第二VCSEL断开时使第一VCSEL接通,并且当第一VCSEL断开时使第二VCSEL接通,并禁止来自第一VCSEL和第二VCSEL的光的时间重叠,并且其中当第一VCSEL关闭时,第二VCSEL被配置为开启并且发射具有与来自第一VCSEL的光相差约0.1nm以内的波长的光。

条款7.根据条款4所述的紧凑OCT系统,还包括分束器或光纤中的一个或更多个以耦合来自第一VCSEL的光。

条款8.根据条款1所述的紧凑OCT系统,还包括多个相位补偿模块,其光学耦合到光源并且电耦合到电路系统以表征多个光束的相位,其中电路系统被配置为组合多个干涉信号,以响应于多个光束的相位来确定视网膜的厚度。

条款9.根据条款8所述的紧凑OCT系统,其中,多个相位补偿模块中的每个包括干涉仪,其被配置为向检测器传输具有响应于波长的强度变化的多个光束,并且可选地,其中干涉仪包括法布里-佩罗干涉仪或迈克尔逊干涉仪,并且可选地,其中干涉仪包括与多个相位补偿模块的其他干涉仪不同的参考光程长度。

条款10.根据条款9所述的紧凑OCT系统,其中,干涉仪包括法布里-佩罗标准具,并且参考光程对应于法布里-佩罗标准具的相对反射表面之间的距离与设置在其间的材料的折射率。

条款11.根据条款9所述的紧凑OCT系统,其中,干涉仪包括迈克尔逊干涉仪,并且参考光程包括沿迈克尔逊干涉仪的分支的光程。

条款12.根据条款8所述的紧凑OCT系统,其中,多个相位补偿模块包括第一模块和第二模块,第一模块被配置为响应于光源的波长的变化来生成包括第一频率的第一补偿信号,第二模块被配置为响应于光源的波长的变化来生成包括第二频率的第二补偿信号,第一频率小于第二频率,并且可选地,其中第一补偿信号和第二补偿信号同时生成。

条款13.根据条款12所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统配置有指令,以响应于第一补偿信号和第二补偿信号来组合来自视网膜的多个信号中的第一信号和多个信号中的第二信号,以确定视网膜的厚度。

条款14.根据条款13所述的紧凑OCT系统,其中,第一补偿信号和第二补偿信号包括响应于来自视网膜的多个信号中的第一信号生成的信号,并且其中当从视网膜生成多个信号中的第二信号时,分别从第一补偿模块和第二补偿模块生成第三补偿信号和第四补偿信号,并且其中响应于第一补偿信号、第二补偿信号、第三补偿信号和第四补偿信号,组合来自视网膜的多个信号中的第一信号和第二信号。

条款15.根据条款8所述的紧凑OCT系统,其中,多个相位补偿信号和来自视网膜的多个信号中的每个用公共时钟信号生成,并且响应于所述时钟信号被索引,以便响应于多个补偿信号组合来自样本结构的多个信号。

条款16.根据条款1所述的紧凑OCT系统,还包括:

取向传感器,其用于确定正在测量受检者的哪只眼睛,

其中,OCT测量系统被配置为以第一取向测量受检者的第一只眼睛,并且被颠倒以第二取向测量所述受检者的第二只眼睛。

条款17.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,紧凑OCT系统以小于紧凑OCT系统的轴向分辨率的精度(或可重复性)测量视网膜厚度的变化,视网膜厚度的变化包括在第一时间的第一厚度和在第二时间的第二厚度。

条款18.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,用紧凑OCT系统测量的视网膜厚度的变化小于紧凑OCT系统的轴向分辨率。

条款19.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,光束包括可变波长,并且其中电路系统被配置为用来自电路系统的驱动电流改变波长。

条款20.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,比紧凑OCT系统相对于眼睛的移动的特性频率更快地测量厚度,并且其中移动选自由以下组成的组:与将OCT系统握在他手中的患者相关的移动、眼睛移动和颤动。

条款21.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,光源、多个光学元件、检测器和电路系统被配置为保持在眼睛前方,并且检测器距眼睛不多于约200mm。

条款22.根据条款1所述的紧凑OCT系统,还包括用于患者使光束与眼睛的中央凹对准的观察目标,并且其中观察目标包括光束或来自发光二极管的光中的一个或更多个。

条款23.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,光源包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL),其被配置为在约5nm至10nm的范围内改变光束的发射波长。

条款24.根据条款23所述的紧凑OCT系统,其中,VCSEL具有波长变化的指定最大额定范围。

条款25.根据条款24所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统被配置为将VCSEL驱动超出波长变化的指定最大范围至少约1nm,并且可选地超出波长变化的指定最大范围约1nm至5nm的范围内。

条款26.根据条款24所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统被配置为针对多个测量中的每个将VCSEL驱动为高于额定波长范围的最大值,并且将第一测量从第二测量延迟在约1毫秒(“ms”)至约100毫秒的范围内的量,以便抑制VCSEL的过热,并且该量可选地在约5ms至约20ms的范围内。

条款27.根据条款26所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统被配置为用具有波形的驱动电流将VCSEL驱动为高于所述额定波长范围的最大值,该波形具有高于VCSEL的最大额定电流的第一部分和低于VCSEL的最大额定电流的第二部分,并且其中第一部分包括波形的持续时间的不多于约50%,以便抑制VCSEL的过热。

条款28.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统被配置为使发射的波长以扫频频率在一定波长范围内扫频,并且电路系统被配置为响应于干涉信号的频率来确定厚度。

条款29.根据条款28所述的紧凑OCT系统,其中,扫频频率在约50Hz至约10kHz的范围内,并且可选地在约100Hz至约5kHz的范围内,或约1kHz至约5kHz的范围内。

条款30.根据条款28所述的紧凑OCT系统,其中,扫频频率比用户的眼颤或用户的手颤更快,并且可选地,其中扫频频率比用户的眼颤的频率或用户的手颤的频率更快。

条款31.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统被配置为加热光源以改变波长。

条款32.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,多个光学元件被布置成提供参考光程和测量光程,并且干涉信号由于沿参考光程和测量光程的光的干涉而产生。

条款33.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,多个光学元件被布置成提供参考光程和测量光程,并且干涉信号由于来自参考光程的光和来自测量光程的光的干涉而产生。

条款34.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,多个光学元件被布置成提供测量光程,并且干涉信号由于来自视网膜的层的光沿测量光程的干涉而产生,并且可选地没有参考光程。

条款35.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统包括处理器,其被配置为将干涉信号变换成沿被引导至眼睛中的光束的光程反射的光的强度分布,并且响应于强度分布来确定视网膜的厚度。

条款36.根据条款35所述的紧凑OCT系统,其中,强度分布包括多个反射峰值,并且处理器被配置有指令以响应于多个反射峰值来确定厚度。

条款37.根据条款35所述的紧凑OCT系统,其中,处理器被配置有指令,以响应于干涉信号的频率来确定强度分布,并且可选地,其中强度分布借助于用所述检测器测量的干涉信号的快速傅里叶变换来确定。

条款38.根据条款35所述的紧凑OCT系统,其中,干涉信号的频率对应于视网膜的层的间隔距离和光源的波长的变化率。

条款39.根据条款35所述的紧凑OCT系统,其中,干涉信号的频率对应于视网膜的层的间隔距离和从光源发射的光束的波长的变化率。

条款40.根据条款1所述的紧凑OCT系统,还包括观察目标以使断层扫描系统与眼睛的中央凹对准,并且其中观察目标包括光束、用发光二极管限定的目标或VCSEL中的一个或更多个。

条款41.根据条款1所述的紧凑OCT系统,还包括壳体以支撑光源、光学元件、检测器和电路系统,并且其中壳体被配置为在眼睛的前方握持在用户的手中,以便将光束引导至眼睛中。

条款42.根据条款41所述的紧凑OCT系统,其中,壳体具有圆柱形形状,其在弯曲表面上具有多个凹口以便于抓握。

条款43.根据条款41所述的紧凑OCT系统,还包括传感器以响应于壳体的取向来测量哪只眼睛被测量。

条款44.根据条款41所述的紧凑OCT系统,还包括遮挡结构以在测量一只眼睛的同时遮挡另一只眼睛,该遮挡结构耦合到壳体和传感器以确定哪只眼睛被测量。

条款45.根据条款41所述的紧凑OCT系统,其中,壳体包括主体和可旋转地附接到主体的盖,其中当处于打开位置时,盖被配置为围绕主体旋转。

条款46.根据条款41所述的紧凑OCT系统,还包括电池,其中电池比光源离检测器更远。

条款47.根据条款46所述的紧凑OCT系统,还包括扩展坞以接收壳体并对壳体内包含的电池充电,以向光源和电路系统供电,该扩展坞包括无线通信电路系统以将厚度传输至远程服务器,并且可选地,其中无线通信电路系统包括全球移动通信系统(GSM)、第三代(3G)或第四代(4G)模块。

条款48.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统被配置为通过通信网络接收或传输数据。

条款49.根据条款1所述的紧凑OCT系统,其中,通信网络包括互联网、蜂窝网络或短距离通信网络。

条款50.根据前述条款中任一项所述的紧凑OCT系统,其中,紧凑OCT系统具有的质量在约50克至约500克的范围内,并且可选地在约100克至约400克的范围内。

条款51.根据前述条款中任一项所述的紧凑OCT系统,其中,紧凑OCT系统具有的最大距离跨约10mm至约100mm的范围内,并且可选地约25mm至约70mm的范围内。

条款52.根据前述条款中任一项所述的紧凑OCT系统,还包括:

壳体,其中光源、检测器、电路系统和光学元件包含在壳体内;

光纤,其耦合到光源和检测器,光纤从紧凑OCT系统延伸;以及

对准结构,其耦合到光纤的远端以使光束与眼睛对准并将光束引导至眼睛。

条款53.一种用于测量用户的左眼和右眼的双眼OCT系统,该系统包括:

第一可调节透镜,其光学耦合到OCT测量系统和第一注视目标,第一可调节透镜被配置为补偿左眼或右眼的屈光不正;以及

第二透镜,其光学耦合到第二注视目标,第二透镜被配置为补偿左眼或右眼的屈光不正;

其中,OCT测量系统被配置为颠倒以测量左眼或右眼。

条款54.根据条款53所述的双眼OCT系统,还包括:

取向传感器,其确定在用OCT测量系统测量用户的左眼还是右眼;以及

处理器,其可操作地耦合到第一透镜、第二透镜和取向传感器,处理器被配置有指令,以当OCT系统包括测量右眼的取向时针对右眼的屈光不正调节第一透镜并针对左眼的屈光不正调节第二透镜,并且当OCT系统包括测量左眼的取向时针对左眼的屈光不正调节第一透镜并针对右眼的屈光不正调节第二透镜。

条款55.根据条款53所述的双眼OCT系统,其中,OCT测量系统包括测量用户的第一只眼睛的第一取向和测量用户的第二只眼睛的第二取向,第二取向相对于第一取向颠倒。

条款56.根据条款53所述的双眼OCT系统,其中,第一透镜相对于注视目标和OCT测量系统可移动以补偿左眼或右眼的屈光不正,并且其中第二透镜可移动以补偿左眼或右眼的屈光不正。

条款57.根据条款53所述的双眼OCT系统,其中,处理器包括非暂时性计算机可读介质,其被配置有指令,以存储右眼的屈光不正和左眼的屈光不正,并响应于所存储的右眼的屈光不正和左眼的屈光不正与取向传感器来调节第一透镜和第二透镜。

条款58.根据条款53所述的双眼OCT系统,其中,第一透镜、OCT系统和第一注视目标共享第一光程,并且第二透镜和第二注视目标共享第二光程,并且其中第一光程和第二光程之间的间隔距离可调节到用户的右眼和左眼之间的瞳孔间距,并且可选地可手动调节。

条款59.根据条款58所述的双眼OCT系统,其中,第一透镜和第二透镜被配置为分别在第一光程和第二光程上平移,并且其中处理器被配置有指令,以将第一透镜平移到右眼位以校正右眼的屈光不正,并平移到左眼位以校正第二只眼睛的屈光不正,并将第二透镜平移到右眼位以校正右眼的屈光不正,并平移到左眼位以校正左眼的屈光不正。

条款60.根据条款53所述的双眼OCT系统,其中,OCT系统包括参考臂和测量臂,测量臂包括光纤,光纤包括沿光程朝向透镜取向的端部,其中该端部和透镜被配置为沿光程平移以减小参考臂之间的光程差。

条款61.根据条款60所述的双眼OCT系统,其中,端部和透镜可操作地耦合到处理器,以响应于光程差来移动端部和透镜,并且可选地,其中光程差在第一只眼睛和第二只眼睛的测量之间保持基本上固定。

条款62.根据条款60所述的双眼OCT系统,其中,端部和透镜被配置为沿光程差补偿轴线平移,第一透镜被配置为沿第一轴线平移,并且第二透镜被配置为沿第二轴线平移,并且其中光程差补偿轴线、第一轴线和第二轴线基本上彼此平行,相差约五度以内。

条款63.根据条款62所述的双眼OCT系统,其中,光程差补偿轴线位于第一轴线和第二轴线之间。

条款64.根据条款53所述的双眼OCT系统,还包括相机以对眼睛的前部成像,并确定眼睛相对于在第一可调节透镜和第一注视目标之间延伸的轴线的定位,并且其中处理器可操作地耦合到相机,以响应于来自取向传感器的信号和图像来确定眼睛的定位,并且可选地其中图像包括眼睛的瞳孔的图像或从眼睛的角膜反射的光的浦肯野图像中的一个或更多个。

条款65.根据条款64所述的双眼OCT系统,其中,处理器被配置有指令,以响应于来自取向传感器的信号来调节眼睛的视网膜上的测量区域。

条款66.根据条款64所述的双眼OCT系统,其中,处理器被配置为响应于取向传感器来调节视网膜厚度的输出标测图。

条款67.根据条款64所述的双眼OCT系统,其中,取向传感器包括加速度计或陀螺仪。

条款68.根据条款53所述的双眼OCT系统,其中,OCT测量系统包括时域OCT测量系统、扫频源OCT测量系统、谱域OCT测量系统或多反射率OCT测量系统中的一个或更多个。

条款69.一种双眼OCT系统,包括:

印刷电路板,其包括处理器和耦合到处理器的多个电气部件;

支架,其包括安装在支架上的多个光学器件模块,多个光学器件模块包括扫描仪、第一注视目标、第二注视目标和耦合到扫描仪、第一注视目标和第二注视目标的多个透镜;

干涉仪模块,其包括多个光纤、多个光纤耦合器、光纤参考臂和测量臂的光纤部分;以及

外部壳体,其包围印刷电路板、支架和干涉仪模块,并且其中印刷电路板、支架和干涉仪模块以堆叠配置布置在外部壳体内。

条款70.根据条款69所述的双眼OCT系统,其中,堆叠配置包括当测量第一只眼睛时的第一取向和当测量第二只眼睛时的第二取向,第二取向相对于第一取向颠倒。

条款71.根据条款69所述的双眼OCT系统,其中,支架位于印刷电路板与干涉仪模块之间。

条款72.根据条款69所述的双眼OCT系统,其中,支架包括其上安装有多个光学器件模块的板。

条款73.根据条款69所述的双眼OCT系统,其中,干涉仪模块包括壳体,壳体包围多个光纤和多个光纤耦合器、参考臂和测量臂的所述部分。

条款74.根据条款73所述的双眼OCT系统,其中,多个光纤包括耦合到扫频源激光器的源光纤,并且可选地,其中扫频源激光器位于壳体内部。

条款75.根据条款73所述的双眼OCT系统,其中,多个光纤包括一对光纤,该一对光纤从位于壳体内的第一臂耦合器和第二臂耦合器延伸到位于壳体外部的一对平衡检测器,并且其中第一臂耦合器和第二臂耦合器将参考臂耦合到测量臂的光纤部分,并且可选地其中一对平衡检测器可操作地耦合到印刷电路板上的处理器。

条款76.根据条款73所述的双眼OCT系统,其中,测量臂的光纤部分从耦合到壳体内的光纤参考臂的光耦合器延伸到壳体外的端部,该端部耦合到透镜以朝向用户的眼睛引导测量光束。

条款77.根据条款73所述的双眼OCT系统,其中,多个光纤包括耦合到扫频源激光器的相位监测器光纤,相位监测器光纤从位于壳体内的耦合器延伸到位于壳体外的端部,该端部光学耦合到标准具和相位检测器以测量从扫频源激光器发射的光的相位,并且可选地其中相位检测器可操作地耦合到印刷电路板上的处理器。

条款78.根据条款73所述的双眼OCT系统,其中,多个光纤包括一对光功率监测器光纤,该一对光学监测器光纤从位于壳体内的耦合器延伸到一对光学监测器检测器,该一对光学监测器检测器被配置为独立地测量扫频源激光器的功率,并且可选地其中该一对光学监测器检测器可操作地耦合到印刷电路板上的处理器。

条款79.一种测量用户的眼睛的OCT系统,该OCT系统包括:

对眼睛可见的注视目标;

OCT干涉仪,其被配置为测量眼睛的视网膜的厚度;

多个光源,其被布置成从眼睛的角膜反射并生成浦肯野图像,浦肯野图像包括多个光源从角膜的反射;

传感器,其测量从角膜反射的浦肯野图像的定位;以及

处理器,其可操作地耦合到传感器以响应于浦肯野图像确定眼睛的定位。

条款80.根据条款79所述的OCT系统,其中,处理器被配置有指令以向用户提供听觉或视觉提示,以将眼睛移动成与OCT干涉仪对准。

条款81.根据条款80所述的OCT系统,还包括耦合到OCT系统的壳体的取向传感器,并且其中响应于取向传感器,指示用户在第一方向或与第一方向相反的第二方向上移动眼睛。

条款82.根据条款80所述的OCT系统,其中,听觉提示包括使用户向左、向右、向上或向下中的一个或更多个移动眼睛的指令。

条款83.根据条款80所述的OCT系统,其中,视觉提示包括闪光注视目标、闪光注视目标的频率变化或者注视目标的颜色变化中的一个或更多个。

条款84.根据条款79所述的OCT系统,其中,传感器包括相机,其包括传感器阵列以捕获浦肯野图像,并且处理器被配置有指令以响应于多个光源的反射来确定眼睛的定位,并且可选地,其中相机包括CMOS传感器阵列。

条款85.根据条款79所述的OCT系统,其中,传感器包括象限检测器或位置敏感检测器中的一个或更多个,以响应于多个光源的反射来确定眼睛的定位。

条款86.根据条款79所述的OCT系统,还包括扫描仪,其耦合到处理器,以在眼睛的视网膜的区域上扫描OCT干涉仪的测量光束,以响应于浦肯野图像生成视网膜厚度的标测图并记录眼睛的定位。

条款87.根据条款86所述的OCT系统,其中,处理器被配置为输出视网膜厚度的标测图和眼睛的定位。

条款88.根据条款86所述的OCT系统,其中,处理器被配置为响应于眼睛的定位来调节视网膜厚度的标测图的定位。

条款89.根据条款88所述的OCT系统,还包括取向传感器,并且其中处理器被配置为响应于取向传感器来调节视网膜厚度的标测图的定位。

条款90.根据条款89所述的OCT系统,其中,处理器被配置为响应于取向传感器在第一取向上而在第一方向上沿视网膜调节标测图的定位,并且响应于取向传感器在与第一方向相反的第二取向上而在与第一方向相反的第二方向上调节标测图。

条款91.根据条款86所述的OCT系统,其中,处理器被配置为响应于眼睛的定位来调节视网膜上的扫描图案的定位。

条款92.根据条款91所述的OCT系统,还包括取向传感器,并且其中处理器被配置为响应于取向传感器来调节扫描图案在视网膜上的定位。

条款93.根据条款92所述的OCT系统,其中,处理器被配置为响应于取向传感器在第一取向上而在第一方向上调节扫描图案在视网膜上的定位,并且响应于取向传感器在与第一方向相反的第二取向上而在与第一方向相反的第二方向上调节扫描图案。

条款94.根据条款79所述的OCT系统,还包括用户输入端,其可操作地耦合到处理器以触发多个处理器指令,该多个指令包括指令以照明注视目标、使多个光源发光、响应于传感器获取眼睛的定位、向用户提供指令以将眼睛与OCT干涉仪对准、用OCT测量光束扫描视网膜以及实施来自OCT干涉仪的激光的安全暂停。

条款95.根据条款94所述的OCT系统,其中,处理器被配置有指令,以响应于浦肯野图像中的反射的位置来确定相对于OCT测量光束的眼睛的XY定位,眼睛的XY定位对应于横向于OCT测量光束的位置,并且可选地,其中XY定位中的每个对应于浦肯野图像的多个光源的反射之间的中心位置,并且可选地其中中心位置对应于浦肯野图像的第一对反射之间的中点与第二对反射之间的中点。

条款96.根据条款95所述的OCT系统,其中,处理器被配置有指令,以响应于浦肯野图像中的反射之间的距离来确定与沿OCT测量光束的距离对应的眼睛的Z定位。

条款97.根据条款94所述的OCT系统,其中,处理器被配置有指令,以响应于眼睛的定位以一定的误差量自动扫描视网膜,误差量在0.2mm至约0.75mm的范围内。

条款98.根据条款94所述的OCT系统,其中,注视目标的照明重叠,并且多个光源的发光与用OCT测量光束对视网膜的扫描重叠。

条款99.根据条款94所述的OCT系统,其中,视网膜的扫描区域包括跨约1mm至约3mm的范围内的尺寸,并且其中A扫描的数量包括在约0.5秒至约3秒的范围内的时间约5000个A扫描至约40,000个A扫描,并且其中安全暂停在约2秒至10秒的范围内。

条款100.根据条款94所述的OCT系统,其中,用户输入端包括按钮、接近度传感器、开关、电容传感器、触摸屏或语音命令中的一个或更多个。

条款101.根据条款86所述的OCT系统,其中,光程在注视目标和眼睛之间延伸,并且OCT干涉仪测量光束与光程重叠,并且多个光源围绕光程分布。

条款102.根据条款94所述的OCT系统,还包括第一分束器和第二分束器,第一分束器被配置为反射来自扫描镜的测量光束,并透射来自浦肯野图像和注视目标的光,第二分束器被配置为将来自浦肯野图像的光反射到传感器并透射来自注视目标的光。

条款103.根据条款102所述的OCT系统,其中,生成浦肯野图像的多个光源包括在约700nm至800nm的范围内的波长,注视目标包括在约500nm至700nm的范围内的波长,并且OCT测量光束包括在约800nm至900nm的范围内的多个波长。

条款104.根据条款102所述的OCT系统,其中,生成浦肯野图像的多个光源包括3个至8个光源,并且可选地其中多个光源包括3个至8个发光二极管。

条款105.一种测量眼睛的视网膜的厚度的紧凑光学相干断层扫描(OCT)系统,该紧凑OCT系统包括:

检测器;

光源,其包括一个或多更个VCSEL以在一定波长范围内对一个或更多个光束扫频;

多个光学元件,其耦合到光源以将光束引导至视网膜中并在检测器处生成多个干涉信号;以及

电路系统,其耦合到检测器和多个光源以响应于多个干涉信号来确定厚度。

条款106.根据条款105所述的紧凑OCT系统,还包括多个相位补偿模块,其光学耦合到一个或更多个VCSEL并且电耦合到电路系统以表征一个或更多个光束的相位,其中电路系统被配置为组合多个干涉信号,以响应于光束中的一个或更多个的相位来确定视网膜的厚度。

条款107.根据条款106所述的紧凑OCT系统,其中,多个相位补偿模块中的每个包括干涉仪,其被配置向检测器传输具有响应于波长的强度变化的光束中的一个或更多个,并且可选地其中干涉仪包括法布里-佩罗干涉仪或迈克尔逊干涉仪,并且可选地其中干涉仪包括与多个相位补偿模块的其他干涉仪不同的参考光程长度。

条款108.根据条款107所述的紧凑OCT系统,其中,干涉仪包括法布里-佩罗标准具,并且参考光程对应于法布里-佩罗标准具的相对反射表面之间的距离与设置在其间的材料的折射率。

条款109.根据条款107所述的紧凑OCT系统,其中,干涉仪包括迈克尔逊干涉仪,并且参考光程包括沿迈克尔逊干涉仪的分支的光程。

条款110.根据条款106所述的紧凑OCT系统,其中,多个相位补偿模块包括第一模块和第二模块,第一模块被配置为响应于一个或更多个光源的波长的变化来生成包括第一频率的第一补偿信号,第二模块被配置为响应于一个或更多个光源的波长的变化来生成包括第二频率的第二补偿信号,第一频率小于第二频率,并且可选地其中第一补偿信号和第二补偿信号同时生成。

条款111.根据条款110所述的紧凑OCT系统,其中,电路系统配置有指令,以响应于第一补偿信号和第二补偿信号来组合来自视网膜的一个或更多个信号中的第一信号和一个或更多个信号中的第二信号,以确定视网膜的厚度。

条款112.根据条款105至111中任一项所述的紧凑OCT系统,其中,一个或更多个VCSEL包括单个VCSEL。

条款113.根据前述条款中任一项所述的OCT系统,其中,扫描仪被配置为沿视网膜以轨迹扫描测量光束,并且可选地其中轨迹包括走停轨迹、连续轨迹、星形轨迹或李萨如轨迹中的一个或更多个。

尽管已在本文中示出和描述了本发明的优选实施例,但是对于本领域技术人员而言明显的是,此类实施例仅作为示例提供。并非意图通过说明书内提供的特定示例来限制本发明。尽管已参考前述说明书描述了本发明,但是本文中的实施例的描述和图示并不意味着以限制性的意义来解释。在不脱离本发明的情况下,本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换。此外,应当理解,本发明的所有方面不限于本文中阐述的特定描绘、配置或相对比例,其取决于各种条件和变量。应当理解,本文中所述的本发明的实施例的各种替代方案可以用于实践本发明。因此,设想了本发明还将覆盖任何此类替代方案、修改、变化或等同形式。意图所附权利要求限定本发明的范围,并且由此覆盖这些权利要求及其等同形式的范围内的方法和结构。

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