專利名稱：光學(xué)相干層析攝影方法和光學(xué)相干層析攝影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)相干層析攝影(tomography)方法和光學(xué)相干層析攝影裝置，更 特別地，涉及使用在醫(yī)療領(lǐng)域中使用的相干光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)相干層析攝影方法和光學(xué)相干 層析攝影裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，存在各種各樣的使用光學(xué)設(shè)備的眼科設(shè)備。這樣的眼科設(shè)備的例子包括 前眼成像裝置、視網(wǎng)膜照相機(jī)和掃描激光檢眼鏡(SL0)。在它們之中，光學(xué)相干層析攝影 (OCT)裝置能以高分辨率獲得待測對象的層析攝影圖像，并因此正在變成對于視網(wǎng)膜專用 的門診病人醫(yī)學(xué)治療所必不可少的設(shè)備。例如，在日本專利申請公開No.Hll-325849中公開了一種OCT裝置。在日本專利 申請公開No.Hll-325849中公開的OCT裝置中，使用低相干光。來自光源的光通過諸如分 束器的分割的光路被分成測量光和參考光。測量光通過測量光路被施加到諸如人眼的待測 對象上，并且，來自待測對象的返回光通過檢測光路被引向檢測位置。這里使用的返回光指 的是包含關(guān)于待測對象對于光照射方向的界面的信息的反射光或散射光。參考光通過參考 光路被引向檢測位置。對于檢測位置的輸入是由返回光和參考光之間的干涉所得到的相干 光。然后，通過使用分光計(jì)等來一并(collectively)獲取相干光的波長譜，并且對波長譜 進(jìn)行傅立葉變換，由此獲得待測對象的層析攝影圖像。一般地，一并測量波長譜的OCT裝置 被稱為譜域OCT(SD-OCT)裝置。通過SD-0CT裝置，可通過選擇用于控制待測對象中的測量光的聚焦位置的透鏡 的數(shù)值孔徑(NA)，調(diào)整焦深和橫向分辨率。例如，數(shù)值孔徑越大，則焦深越小，但橫向分辨率 越高。另一方面，如果減小數(shù)值孔徑，那么焦深變大，但橫向分辨率變低。換句話說，焦深和 橫向分辨率之間的關(guān)系是折衷關(guān)系。作為克服這種關(guān)系的方法，在“OPTICS LETTERS Vol. 28，2003，pp. 182-184” 中公 開了動(dòng)態(tài)焦點(diǎn)OCT。在這種模式中，采用在改變光路長度的同時(shí)獲取層析攝影圖像的時(shí)域 OCT(TD-OCT)。于是，在相互同步地改變光路長度和移動(dòng)透鏡的焦點(diǎn)位置的同時(shí)，獲取層析 攝影圖像。結(jié)果，在維持高的橫向分辨率的同時(shí)，可以增大待測對象的測量范圍(獲取的層 析攝影圖像中的沿測量光的照射方向的范圍)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在TD-0CT中，在連續(xù)改變光路長度的同時(shí)執(zhí)行測量。因此，與用SD-0CT相 比，用TD-0CT獲取(測量)層析攝影圖像花費(fèi)更多的時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)待測對象的測量范圍 大并且橫向分辨率高的層析攝影圖像的高速獲取，考慮以譜域模式執(zhí)行動(dòng)態(tài)聚焦的方法。 如上所述，在譜域模式中，隨著橫向分辨率增大，焦深減小。因此，為了增大測量范圍，需要 出于測量的目的而將待測對象分成沿測量光的照射方向彼此相鄰的多個(gè)測量區(qū)域。在SD-0CT中，出現(xiàn)如圖7所示的現(xiàn)象。圖7示出使用反射鏡(mirror)作為待測對象的情況下水平軸的相干門(coherence gate)與反射鏡之間的距離和垂直軸的測量強(qiáng)度 (光的強(qiáng)度；反射強(qiáng)度)的關(guān)系。具體而言，示出當(dāng)反射鏡的位置距相干門有5011111、10011111、 150u m、200 u m、300 u m、400 u m、500 u m、600 u m、800 u m、1000u m、1200u m、1600ii m 禾口 2000 ym遠(yuǎn)時(shí)測量的強(qiáng)度(數(shù)字值)。注意，術(shù)語“相干門”指的是處于測量光路中并且具 有與參考光路相同的光學(xué)距離的位置。點(diǎn)劃線示意性地示出它們的結(jié)果的包絡(luò)線(關(guān)于測 量區(qū)域中沿照射方向的位置的強(qiáng)度變化)，其是所謂的衰減函數(shù)。在圖7中，隨著反射鏡的 位置距相干門越遠(yuǎn)，強(qiáng)度衰減更大。這被稱為“滾降(roll-off)”等，并且由于分光計(jì)的分 辨率等而出現(xiàn)。如上所述，在出現(xiàn)該現(xiàn)象的情況下，隨著位置越接近相干門，強(qiáng)度越強(qiáng)，而隨著位 置距相干門越遠(yuǎn)，強(qiáng)度越弱。因此，在測量區(qū)域的邊界處，強(qiáng)度在一個(gè)區(qū)域中強(qiáng)，而強(qiáng)度在另 一區(qū)域中弱。這導(dǎo)致彼此相鄰的區(qū)域之間的測量強(qiáng)度的跳動(dòng)(jump)。因此，本發(fā)明的目的是，提供能夠連續(xù)地接合(join)從多個(gè)測量區(qū)域中的每一個(gè) 獲取的層析攝影圖像的光學(xué)相干層析攝影方法和光學(xué)相干層析攝影裝置。根據(jù)本發(fā)明，提供一種光學(xué)相干層析攝影方法，該光學(xué)相干層析攝影方法將來自 光源的光分成測量光和參考光，并且基于參考光和返回光的相干光的波長譜來獲取待測對 象的層析攝影圖像，在將測量光施加到待測對象上時(shí)返回光從待測對象返回，該光學(xué)相干 層析攝影方法包括以下步驟將待測對象分成沿測量光的照射方向彼此相鄰的多個(gè)測量區(qū)域，并且基于相干光 的波長譜，對于每個(gè)測量區(qū)域獲取測量圖像；對于每個(gè)測量區(qū)域，校正測量區(qū)域的測量圖像的對比度(contrast)；以及對于每個(gè)測量區(qū)域，從校正的測量圖像獲取層析攝影圖像。根據(jù)本發(fā)明，提供一種光學(xué)相干層析攝影裝置，該光學(xué)相干層析攝影裝置將來自 光源的光分成測量光和參考光，并且基于參考光和返回光的相干光的波長譜來獲取待測對 象的層析攝影圖像，在將測量光照射到待測對象上時(shí)返回光從待測對象返回，該光學(xué)相干 層析攝影裝置包括測量圖像獲取單元，用于將待測對象分成沿測量光的照射方向彼此相鄰的多個(gè)測 量區(qū)域，并且用于基于相干光的波長譜，對于每個(gè)測量區(qū)域獲取測量圖像；校正單元，被配置為對于每個(gè)測量區(qū)域校正測量區(qū)域的測量圖像的對比度；和層析攝影圖像獲取單元，被配置為對于每個(gè)測量區(qū)域從校正的測量圖像獲取層析 攝影圖像。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，可以提供能夠連續(xù)地接合從多個(gè)測量區(qū)域中的每一個(gè)獲 取的層析攝影圖像的光學(xué)相干層析攝影方法和光學(xué)相干層析攝影裝置。從參考附圖對示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得明顯。


圖1是示出根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)相干層析攝影方法的流程圖。圖2示出用于根據(jù)本例子的OCT裝置中的Mach-Zehnder干涉系統(tǒng)的配置。圖3示出測量區(qū)域的寬度。圖4A示出待測對象的理想層析攝影圖像。
圖4B示出測量區(qū)域中反映(reflect)的鏡像。圖4C示出各測量區(qū)域的校正圖像。圖4D示出各測量區(qū)域的計(jì)算的實(shí)像。圖5是示出分析測量圖像數(shù)據(jù)的方法的流程圖。圖6示出實(shí)像的圖像調(diào)整的方法。圖7示出使用反射鏡作為待測對象時(shí)相干門和反射鏡之間的距離與測量強(qiáng)度的 關(guān)系。
具體實(shí)施例方式以下，將描述根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)相干層析攝影裝置。根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)相干層析攝影裝置通過分割的光路將來自光源的光分成測量 光和參考光。測量光通過測量光路被照射到待測對象上。在照射測量光時(shí)從待測對象返回 的返回光通過檢測光路被引向檢測位置。可通過焦點(diǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來控制待測對象中(照射方 向)的測量光的焦點(diǎn)位置。參考光通過參考光路被引向檢測位置。在參考光路中，設(shè)置反 射鏡，并且，可通過反射鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來調(diào)整相干門的位置。由于可以相互同步地控制相干門 和焦點(diǎn)位置，因此能夠?qū)⒋郎y對象分成沿照射方向彼此相鄰的多個(gè)測量區(qū)域，并且對于每 個(gè)區(qū)域依次執(zhí)行測量。被引向檢測位置的光(返回光和參考光的相干光)被分解成其波長 譜并被分析。因此，獲取待測對象的層析攝影圖像。當(dāng)待測對象被分成多個(gè)測量區(qū)域時(shí)，出現(xiàn)需要在待測對象的內(nèi)部布置相干門的情 形。由于相干門指的是具有與參考光路相同的光學(xué)距離的測量光路中的位置，因此，跨過相 干門在相鄰的區(qū)域中形成相互反映的圖像。所述兩個(gè)圖像是等價(jià)的，因此，可采用它們中的 任一個(gè)用于層析攝影圖像。以下，待獲取的圖像(即，被采用作為該區(qū)域中的層析攝影圖像 的圖像)被稱為“實(shí)像”，并且，另一圖像被稱為“鏡像”。在采用SD-0CT模式的情況下，由 相干光代表的圖像(測量圖像)包含實(shí)像和鏡像，因此將實(shí)像與鏡像分離是必不可少的。參考圖1，描述根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)相干層析攝影方法。在該實(shí)施例中，待測對象 被分成M個(gè)測量區(qū)域Z (0)至Z (M-1)，并且，對于每個(gè)區(qū)域依次執(zhí)行測量。在步驟S1中，測量開始。在步驟S2中，調(diào)整相干門和焦點(diǎn)位置，并且，獲取測量區(qū)域Z(i)的測量圖像。注意，i的初始值取為0。在步驟S3中，校正測量區(qū)域Z(i)的測量圖像的對比度，以便獲取測量區(qū)域Z(i) 的校正的測量圖像(校正圖像)。在步驟S4中，分析校正圖像，并且，執(zhí)行信號處理，以獲取測量區(qū)域Z(i)的實(shí)像。在步驟S5中，將來自測量區(qū)域Z(0)至Z(i)的實(shí)像接合在一起。在步驟S6中，確定是否已對于所有的測量區(qū)域執(zhí)行了測量(是否已對于所有的測 量區(qū)域完成了測量)。如果存在還沒有執(zhí)行測量的測量區(qū)域(如果i <M-1)(在步驟S6中 為否)，那么將i加1，并且，過程返回步驟S2。如果已對于所有的測量區(qū)域執(zhí)行了測量(如 果i = M-1)(在步驟S6中為是)，那么過程前進(jìn)到步驟S7。因此，在步驟S7中，可以獲取 希望的層析攝影圖像(通過將所有測量區(qū)域的實(shí)像接合在一起而獲得的圖像；具有大的待 測對象的測量范圍和高的橫向分辨率的層析攝影圖像)。
〈例子〉下面，描述根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)相干層析攝影裝置的具體例子。具體而言，以下描 述應(yīng)用本發(fā)明的眼科OCT裝置。〈光學(xué)裝置的配置〉圖2示出用于根據(jù)本例子的OCT裝置中的Mach-Zehnder干涉系統(tǒng)的配置。從光 源201發(fā)射的光(發(fā)射光)通過單模光纖202-1，并被引向透鏡211-1。發(fā)射光通過分束器 203-1被分成參考光205和測量光206。在用測量光206照射眼睛207或待測對象之后，測 量光206作為由反射或散射導(dǎo)致的返回光208而返回。參考光和返回光通過分束器203-2、 透鏡211-2和單模光纖202-3，并入射到分光計(jì)218上。在分光計(jì)中獲取的諸如光(返回光 和參考光的相干光)的波長譜的數(shù)據(jù)被輸入到計(jì)算機(jī)219。注意，光源201是作為代表性的 低相干光源的超發(fā)光二極管(SLD，super luminescent diode)?？紤]待測對象是眼睛的事 實(shí)，優(yōu)選發(fā)射光是紅外光(例如，具有840nm的中心波長和50nm的帶寬的光)。對于參考光205的參考光路給出描述。由分束器203-1的分割得到的參考光205 依次入射到反射鏡214-1至214-3上。參考光205被引向分束器203-2，并入射到分光計(jì)上。 注意，參考光205通過反射鏡214-1和214-2之間的色散(dispersion)補(bǔ)償玻璃215-1的 內(nèi)部。色散補(bǔ)償玻璃215-1的長度為L1，其優(yōu)選等于典型的眼睛的深度的兩倍。優(yōu)選該長 度，以對于當(dāng)測量光206在眼睛207中反射和散射時(shí)導(dǎo)致的色散補(bǔ)償參考光205。在本例 子中，長度L1被給為46mm。該長度為被視為日本人的眼球的平均直徑的23mm的兩倍。并 且，通過反射鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)213，反射鏡214-1和214-2可沿圖2中的箭頭所示的方向移動(dòng)。 通過移動(dòng)反射鏡214-1和214-2的位置，參考光205的光路長度可被調(diào)整和控制。參考光 205通過反射鏡214-2和214-3之間的色散補(bǔ)償玻璃215-2的內(nèi)部。色散補(bǔ)償玻璃215-2 被用于掃描眼睛用的物鏡216和掃描透鏡217的色散補(bǔ)償。對于測量光206的測量光路給出描述。由分束器203-1的分割得到的測量光206 從分束器203-3被反射，并入射到XY掃描儀204的反射鏡上。XY掃描儀204沿與光軸(照 射方向)垂直的方向執(zhí)行視網(wǎng)膜210的光柵掃描。測量光206的中心被調(diào)整，以與XY掃描 儀204的反射鏡的旋轉(zhuǎn)中心對準(zhǔn)。物鏡216和掃描透鏡217構(gòu)成用于掃描視網(wǎng)膜210 (將 測量光引向視網(wǎng)膜的各種位置)的光學(xué)系統(tǒng)，并且被用于以角膜209附近的點(diǎn)用作支點(diǎn)而 掃描視網(wǎng)膜210。在本例子中，物鏡216和掃描透鏡217的焦距分別為50mm和50mm?？赏?過焦點(diǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)212來調(diào)整物鏡216的(沿照射方向的)焦點(diǎn)位置。當(dāng)測量光206入射到 眼睛207上時(shí)，測量光206被視網(wǎng)膜210反射和散射，并且作為返回光208而返回。返回光 208直到分束器203-3通過與測量光206相同的光路，并且通過分束器203-3。然后，返回 光208被分束器203-2引導(dǎo)以入射到分光計(jì)上。注意，焦點(diǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、反射鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、XY掃描儀和分光計(jì)被計(jì)算機(jī)219控制，以 執(zhí)行希望的操作。計(jì)算機(jī)執(zhí)行分光計(jì)的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)保存和圖像處理?！礈y量范圍〉下面，參考圖3，描述測量區(qū)域的(沿照射方向的)寬度。在圖3中，垂直軸表示強(qiáng) 度(光的強(qiáng)度；反射強(qiáng)度)，水平軸表示待測對象的內(nèi)部中的(沿光施加方向的)位置。圖 3示意性地示出相干門301被放在測量區(qū)域Z(3)和與其相鄰的測量區(qū)域Z(2)之間、并且執(zhí) 行測量區(qū)域Z (3)的測量的情況。附圖標(biāo)記302表示各測量區(qū)域的寬度，附圖標(biāo)記303表示測量深度，附圖標(biāo)記304表示焦深。以下將描述測量深度和焦深。焦深(D0F)表示獲得的圖像的可見范圍。焦深通過使用用于將測量光聚焦到待測 對象中的透鏡的數(shù)值孔徑(NA)和光源的中心波長\的表達(dá)式1(光學(xué)距離)來表達(dá)。在 圖3中，由表達(dá)式1獲得的范圍的正側(cè)由實(shí)線表示，并且，負(fù)側(cè)由虛線表示。<formula>formula see original document page 7</formula>
在待測對象是眼睛、并且待測對象被分成6個(gè)測量區(qū)域的情況下，如果各測量區(qū) 域的寬度為500iim，那么優(yōu)選焦深比lOOOiim(士500iim)的總長度長。注意，在典型的 SD-0CT裝置中，焦深的總長度約為3mm。當(dāng)然，如果分割數(shù)增大，那么可使得測量區(qū)域較小， 因此也可減小焦深。注意，在一定程度上超過焦深的區(qū)域不是沒有測量的可能性。焦點(diǎn)不 需要被設(shè)定于相干門的位置處。但是，為了獲得均勻的圖像，優(yōu)選焦深比各測量區(qū)域的寬度 大。在OCT裝置的情況下，可通過改變光束的直徑來改變NA。一般地，如果入射到眼睛上的 光束的直徑增大，那么NA增大。測量深度代表不出現(xiàn)混疊(aliasing)的范圍(混疊的出現(xiàn)使得測量困難)。測量 深度通過使用分光計(jì)的線傳感器的像素?cái)?shù)N (偶數(shù)，典型地為2的冪，諸如1024和2048)和 由分光計(jì)檢測的波數(shù)的譜帶寬AK的表達(dá)式2 (光學(xué)距離)來表達(dá)。在圖3中，通過表達(dá)式 2獲得的范圍的正側(cè)和負(fù)側(cè)分別由實(shí)線和虛線表示。<formula>formula see original document page 7</formula>
假定測量光的中心波長為840nm、帶寬為50nm，并且分光計(jì)的線傳感器的像素?cái)?shù) 為1024，那么可被測量的范圍延伸直至約士3. 4mm的光學(xué)距離。注意，由表達(dá)式2代表的測 量深度是理論值，并且，事實(shí)上，由于分光計(jì)的光學(xué)分辨率，因此實(shí)際的采樣次數(shù)比N小。因 此，可被精確地復(fù)原(測量)的范圍比理論測量深度小。因此，測量區(qū)域的寬度需要被設(shè)為 比理論測量深度小。一般地，滿足測量區(qū)域的寬度<理論測量深度的關(guān)系。并且，為了獲得 均勻的圖像，優(yōu)選焦深(總長度)和測量區(qū)域的寬度滿足表達(dá)式3的關(guān)系。S卩，優(yōu)選測量區(qū) 域的寬度比獲取所關(guān)注的測量區(qū)域的測量圖像時(shí)的焦深的一半小。2X測量區(qū)域的寬度<焦深(總長度)(3)在離散傅立葉變換中，構(gòu)成測量圖像的各元素(element)具有由表達(dá)式4(光學(xué)距 離)給出的離散值。這里，t是0彡t彡N/2的整數(shù)。<formula>formula see original document page 7</formula>
數(shù)值深度分辨率5 (L)由表達(dá)式5表達(dá)。數(shù)值深度分辨率5 (L)還是每個(gè)像素的 間隔。在本例子中，數(shù)值深度分辨率8 (L)是約6.8 ym的光學(xué)距離。<formula>formula see original document page 7</formula>
〈去除鏡像的方法〉下面，參考圖4A至4D，描述從校正的測量圖像(校正圖像)獲取實(shí)像的方法(去 除鏡像的方法)。在圖4A至4D中，垂直軸表示強(qiáng)度，水平軸表示待測對象的內(nèi)部中的(沿 照射方向的)位置。注意，根據(jù)下面要描述的方法，可通過至少一次測量來去除一個(gè)測量區(qū) 域中的鏡像。圖4A示出待測對象的理想層析攝影圖像。在本例子中，待測對象以規(guī)則的間隔被 分成測量區(qū)域z(0)至Z(5)，并且，基于區(qū)域來執(zhí)行測量。附圖標(biāo)記R(0)至R(5)分別代表 測量區(qū)域Z(0)至Z(5)的實(shí)像。在本例子中，測量區(qū)域Z(0)作為第一測量區(qū)域被設(shè)置在待測對象的端部處。多個(gè)測量區(qū)域被設(shè)定為使得沿測量光的照射方向依次布置第一至第X測 量區(qū)域(X是大于1的整數(shù)；在圖4A至4D的例子中為測量區(qū)域Z (0)至Z (5))。注意，通過 OCT裝置，具有大的折射率差的部分被測量為大的信號。因此，待測對象的端部處的區(qū)域是 與可忽略折射率差的范圍相鄰的區(qū)域。注意，即使在待測對象的內(nèi)部中，如果可以在等于或 大于測量區(qū)域的寬度的范圍中忽略折射率差，那么所關(guān)注的測量區(qū)域和設(shè)置在其外部中的 區(qū)域也可被視為不同的對象。因此，這種測量區(qū)域可被視為待測對象的端部處的區(qū)域。圖4B示意性地示出當(dāng)相干門被放置在測量區(qū)域Z(i-l)和測量區(qū)域Z(i) (i > 1) 的邊界處時(shí)在測量區(qū)域Z(i)中反映的鏡像(要在測量區(qū)域Z(i)的實(shí)像上疊加的鏡像)。 由于在測量區(qū)域z(i)中反映的鏡像是測量區(qū)域z(i-l)的實(shí)像的鏡像，因此該鏡像由附圖 標(biāo)記R' (i-1)表示。注意，i = 0的測量區(qū)域(測量區(qū)域Z(0))是待測對象的端部處的區(qū) 域，因此不出現(xiàn)鏡像。圖4C示出當(dāng)相干門被放置在測量區(qū)域Z(i-l)和測量區(qū)域Z(i)之間的邊界處時(shí) 的測量區(qū)域的校正圖像H(0)至H(5)。通過將測量圖像S(i)除以校正數(shù)據(jù)D(i)，獲得校正 圖像。校正數(shù)據(jù)是如圖7所示的衰減函數(shù)。測量區(qū)域Z(l)至Z(5)的校正圖像是這樣的 圖像，在所述圖像中的每一個(gè)中，在實(shí)像上疊加鏡像。但是，如上所述，在測量區(qū)域Z(0)中 不出現(xiàn)鏡像，因此測量區(qū)域Z(0)的校正圖像H(0)是實(shí)像。校正圖像H(i)由表達(dá)式6-1和 6-2表達(dá)。H(i) = R(i)i = 0(6-1)H(i) = R(i)+R' (i-1) i = l至5(6-2)表達(dá)式6-1表示測量區(qū)域Z (0)的校正圖像H (0)是實(shí)像R (0)。表達(dá)式6_2表示可 通過從測量區(qū)域Z(i)的校正圖像H(i)減去實(shí)像R(i-l)的鏡像R' (i-1)來獲得測量區(qū)域 Z(i)的實(shí)像R(i)。假定通過從校正圖像去除鏡像獲得的實(shí)像由附圖標(biāo)記C(i)表示，那么實(shí)像C(i) 由表達(dá)式7-1和7-2表達(dá)(附圖標(biāo)記C' (i-1)表示實(shí)像C(i-l)的鏡像)。C(i)=H(i)i = 0(7-1)C(i)=H(i)-C' (i-1) i = l至5 (7-2)可從實(shí)像C(i-l)計(jì)算鏡像C' (i-1)。如上所述，在第一測量區(qū)域(測量區(qū)域 Z(0))中不出現(xiàn)鏡像。因此，在本例子中，對于第一測量區(qū)域，采用校正圖像H(0)作為層析 攝影圖像(實(shí)像)C(0)。依次地對于第二至第X測量區(qū)域，通過從第Y測量區(qū)域的校正圖像 去除第(Y-1)測量區(qū)域的實(shí)像的鏡像，獲得第Y(2彡Y<X)實(shí)像。即，在圖4D的例子中， 對于i = 1至5依次計(jì)算實(shí)像C(i)。這使得能夠?qū)τ诿總€(gè)測量區(qū)域獲取實(shí)像。通過將獲取 的實(shí)像接合在一起，可以獲得希望的層析攝影圖像(圖4D)。注意，在本例子中，從i = 1依次計(jì)算實(shí)像C(i)；但是，計(jì)算方法不限于本例子中 的方法。例如，在測量區(qū)域Z(5)被設(shè)置在待測對象的端部處、并且相干門被放置在測量區(qū) 域Z(I+1)和測量區(qū)域Z(I)之間的邊界處的情況(I不大于y且不小于0，并且在圖4A至 4D的例子中y = 4)下，測量區(qū)域Z(5)可以是第一測量區(qū)域。更具體而言，在這種情況下， 校正圖像H(5)變?yōu)閷?shí)像C(5)，在測量區(qū)域Z(I)中反映測量區(qū)域Z(I+1)的實(shí)像C(I+1)的 鏡像。因此，可通過從校正圖像H(I)減去鏡像C' (1+1)來獲得實(shí)像C(I)?？赏ㄟ^對于I =4至0依次計(jì)算實(shí)像C(I)來獲得各測量區(qū)域的實(shí)像。
可以構(gòu)想，端部位于待測對象的內(nèi)部中。例如，可以構(gòu)想，測量區(qū)域Z(2)和測量區(qū) 域Z(4)是待測對象的端部處的區(qū)域，并且，在測量區(qū)域Z(3)中不存在結(jié)構(gòu)。在這種情況下， 如果相干門被放置在測量區(qū)域Z(i-l)和測量區(qū)域Z(i)之間的邊界處，那么校正圖像H(3) 變?yōu)閷?shí)像C(2)的鏡像，并且，校正圖像H(4)變?yōu)閷?shí)像C(4)。因此，在這種情況下，可以用與 上述方式相同的方式計(jì)算測量區(qū)域Z(0)、Z(1)和Z(5)的實(shí)像。注意，從測量圖像獲取實(shí)像的方法(去除鏡像的方法)不限于上述的方法。例如， 如日本專利申請公開No. 11-325849中公開的那樣，可通過在多次改變相干門的位置的同 時(shí)執(zhí)行一個(gè)測量區(qū)域的測量，獲取測量區(qū)域的實(shí)像。如果可通過它獲取各測量區(qū)域的實(shí)像， 那么可以使用任何方法。<信號處理>參考圖5，描述分析測量圖像的數(shù)據(jù)(測量圖像數(shù)據(jù))的方法。在本例子中，描述 相干門被放置在測量區(qū)域z(i-l)和測量區(qū)域Z(i)之間的邊界處、并且執(zhí)行測量區(qū)域Z(i) 的測量的情況。以下，測量區(qū)域z(i)的測量圖像數(shù)據(jù)由附圖標(biāo)記S(i，k)表示，這里，i是 從0至M-1的區(qū)域號，k是從0至N-1的元素號(i和k均為整數(shù))。M是區(qū)域的數(shù)量，N是 線傳感器的像素的數(shù)量。注意，在本例子中，測量區(qū)域中的元素號的范圍為0至n，并且，在 比測量區(qū)域大的范圍中獲得測量圖像。由于n滿足n < N/2的關(guān)系，因此，如果測量區(qū)域的 寬度約為500 iim，那么n = 500/6. 8 =約74個(gè)像素(由于在本例子中S (L) = 6. 8 y m)。 可通過增大分割數(shù)來減小測量區(qū)域的寬度，因此，n相對于線傳感器的像素的數(shù)量而減小。 類似地，各測量區(qū)域的實(shí)像的數(shù)據(jù)(實(shí)像數(shù)據(jù))由附圖標(biāo)記C(i，k)表示。在步驟S1-1中，測量開始。注意，i的初始值取為0。在步驟S1-2中，為了執(zhí)行測量區(qū)域Z(i)的測量，調(diào)整相干門和焦點(diǎn)位置。由于待 測對象是眼睛，因此相干門被放置在相對于視網(wǎng)膜的角膜側(cè)的位置處。在相干門被放置在 角膜側(cè)之后，隨著相干門向視網(wǎng)膜移動(dòng)，測量圖像開始改變。更具體而言，與相干門的移動(dòng) 同步地，測量圖像更加接近相干門。在作為移動(dòng)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)希望的狀態(tài)(不產(chǎn)生鏡像的狀 態(tài))的位置處，相干門和焦點(diǎn)停止。該位置被確定為測量區(qū)域Z(0)的位置。注意，測量區(qū) 域Z(i)的位置是通過將測量區(qū)域的寬度Xi加到測量區(qū)域Z(0)的位置而獲得的位置。理 想地，執(zhí)行控制，使得測量圖像數(shù)據(jù)S(i_l，n)的位置與測量圖像數(shù)據(jù)S(i，0)的位置是同樣 的。在步驟S1-3中，獲取測量區(qū)域Z(i)的測量圖像數(shù)據(jù)S(i，k)(測量圖像獲取單 元)°在步驟S1-4中，確定是否已對于希望的測量區(qū)域(在圖4A至4D的例子中，直至i =5)完成了測量。如果還沒有完成測量(在步驟S1-4中為否)，那么將i加1，并且過程 返回步驟S1-2。如果已完成了測量(在步驟S1-4中為是)，那么i返回初始值，并且，過程 前進(jìn)到步驟S1-5。在步驟S1-5中，校正測量區(qū)域Z(i)的測量圖像數(shù)據(jù)的對比度(校正單元)。例 如，根據(jù)校正函數(shù)來執(zhí)行校正，所述校正函數(shù)取決于代表相對于測量區(qū)域中沿(測量光的) 照射方向的位置的強(qiáng)度變化的衰減函數(shù)而確定。更具體而言，光學(xué)相干層析攝影裝置事先 存儲或獲取上述的校正函數(shù)，并且，使用與位置對應(yīng)的校正函數(shù)的值(通過將位置代入校 正函數(shù)而獲得的值；校正數(shù)據(jù))對于每個(gè)測量位置(元素位置)執(zhí)行校正。假定用于校正的數(shù)據(jù)是校正數(shù)據(jù)D(i，k)，那么校正的測量圖像數(shù)據(jù)(校正圖像數(shù)據(jù))H(i，k)由表達(dá)式8表達(dá)。H(i，k) = S(i, k)/D(i, k)(8)注意，校正函數(shù)可以是從理論或?qū)嶒?yàn)獲得的校正函數(shù)本身，也可以是衰減函數(shù)的 近似函數(shù)(直線或二次曲線)，并且，也可以是衰減函數(shù)和給定系數(shù)的和或積。如果可以消 除SD-0CT特有的現(xiàn)象(出現(xiàn)對比度變化的現(xiàn)象)，那么可以使用任何函數(shù)。注意，可以使用單個(gè)校正函數(shù)；但是，如果測量區(qū)域的特性(上述的特性；衰減函 數(shù))彼此不同，那么優(yōu)選對于每個(gè)測量區(qū)域準(zhǔn)備校正函數(shù)(優(yōu)選使用對于每個(gè)測量區(qū)域不 同的校正函數(shù)來校正測量圖像的對比度)。例如，在焦深取決于焦點(diǎn)位置而變化的情況下， 特性對于每個(gè)測量區(qū)域而改變，因此這種準(zhǔn)備是有效的。在步驟S1-6中，計(jì)算測量區(qū)域Z(i)的實(shí)像(層析攝影圖像獲取單元)。在測量區(qū)域Z(0)中，不產(chǎn)生鏡像。因此，校正值數(shù)據(jù)H(i，k)和計(jì)算的實(shí)像數(shù)據(jù) C(i，k)之間的關(guān)系由表達(dá)式9表達(dá)。C(i, k) = H(i, k)(9)注意，校正圖像數(shù)據(jù)H(0，0)不是層析攝影數(shù)據(jù)(在該元素的位置處不存在結(jié)構(gòu))， 并因此可以使用校正值數(shù)據(jù)H(0，1)替代校正值數(shù)據(jù)H(0，0)。如果i比1大，那么在測量區(qū)域Z(i)中產(chǎn)生鏡像。因此，從在步驟S1-5中獲取的 校正圖像數(shù)據(jù)H(i，k)去除鏡像數(shù)據(jù)，以獲取實(shí)像數(shù)據(jù)C(i，k)。通過相對于相干門的位置 (在本例子中，為測量區(qū)域及其相鄰區(qū)域之間的邊界)反轉(zhuǎn)(reverse)，獲得去除的鏡像數(shù) 據(jù)。更具體而言，從校正圖像數(shù)據(jù)H(i，k)去除作為鏡像數(shù)據(jù)的實(shí)像數(shù)據(jù)C(i-1，n-k)。注 意，實(shí)像數(shù)據(jù)C(i，0)是放置相干門的位置處的數(shù)據(jù)，并由此由實(shí)像數(shù)據(jù)C(i-l，n)替代(表 達(dá)式10-1)。計(jì)算的實(shí)像數(shù)據(jù)C(i，k)由表達(dá)式10-2表達(dá)。C(i,0) = C(i-1, n)k = 0(10-1)C (i，k) = H (i，k) -C (i-1，n-k) 0 < k ≤ n (10-2)在步驟Sl-7中，確定是否已獲取希望的測量區(qū)域的實(shí)像(在圖4A至4D的例子中， 直至i = 5的測量區(qū)域)。如果還沒有完成獲取(在步驟S1-7中為否)，那么將i加1，并 且過程返回步驟S1-5。如果已完成了獲取(在步驟S1-7中為是)，那么i返回1，并且，過 程前進(jìn)到步驟S1-8。在步驟S1-8中，執(zhí)行Z(i)的實(shí)像的圖像調(diào)整。圖像調(diào)整是實(shí)像的像素值(強(qiáng)度) 和測量區(qū)域的位置(沿測量光的照射方向的位置)的調(diào)整。如上所述，希望實(shí)像數(shù)據(jù)C(i， 0)的位置和實(shí)像數(shù)據(jù)c(i-l，n)的位置彼此是同樣的。但是，由于相干門的位置誤差、光源 的強(qiáng)度誤差等，因此它們的位置彼此移位。在該步驟中，調(diào)整這種移位。參考圖6，描述圖像調(diào)整。在圖6中，垂直軸表示反射強(qiáng)度，水平軸表示待測對象中 的(沿照射方向的)位置。在圖6中，彼此相鄰的測量區(qū)域Z(3)和Z(4)的實(shí)像分別由實(shí) 線和虛線表示。測量區(qū)域Z(i)的實(shí)像在k>n的范圍中與測量區(qū)域Z(i+1)的實(shí)像重疊。 將重疊部分的數(shù)據(jù)的部分或全部用于圖像調(diào)整。在k > n的范圍中獲得的實(shí)像數(shù)據(jù)之間執(zhí) 行內(nèi)插，并且，可以使用通過內(nèi)插獲得的數(shù)據(jù)。理想地，調(diào)整實(shí)像數(shù)據(jù)，使得重疊部分彼此匹 配。注意，以下描述假定測量區(qū)域Z(3)的實(shí)像已被調(diào)整，調(diào)整測量區(qū)域Z(4)的實(shí)像以與 測量區(qū)域Z (3)的實(shí)像匹配。
執(zhí)行測量區(qū)域的位置的調(diào)整(即，沿圖6的水平軸方向的調(diào)整)，使得測量區(qū)域及 其相鄰區(qū)域的層析攝影圖像(實(shí)線和虛線)的重疊部分的強(qiáng)度差被固定。即，為了使得實(shí) 線和虛線的重疊部分的強(qiáng)度差被固定(例如，使重疊部分的強(qiáng)度差的分散最小化)，將虛線 沿水平軸方向偏移。如果在重疊部分中，在實(shí)像中的每一個(gè)中存在特定的峰，那么可以執(zhí)行 調(diào)整，使得它們的峰位置彼此匹配。執(zhí)行強(qiáng)度調(diào)整(即，沿圖6的垂直軸方向的調(diào)整)，使得 測量區(qū)域及其相鄰區(qū)域的層析攝影圖像(實(shí)線和虛線)的重疊部分的強(qiáng)度差最小。即，為 了使得實(shí)線和虛線的重疊部分的強(qiáng)度差最小(例如，使得重疊部分的強(qiáng)度差的絕對值的總 值最小)，將虛線沿垂直軸方向偏移。注意，在圖像調(diào)整中，可以只調(diào)整測量區(qū)域的位置和強(qiáng) 度中的一個(gè)。如果測量區(qū)域的位置和強(qiáng)度均被調(diào)整，那么優(yōu)選在調(diào)整位置之后調(diào)整強(qiáng)度。
在步驟S1-9中，確定是否已完成希望的測量區(qū)域(在圖4A至4D的例子中，為直 至i = 5的測量區(qū)域)的實(shí)像的圖像調(diào)整。如果還沒有完成圖像調(diào)整(在步驟S1-9中為 否)，那么將i加1，并且過程返回步驟S1-8。如果已完成了圖像調(diào)整(在步驟S1-9中為 是)，那么過程前進(jìn)到步驟S1-10。在步驟S1-10中，將對于所有的測量區(qū)域獲取的實(shí)像接合在一起。因此，在步驟 Sl-Il中，可以獲取希望的層析攝影圖像。注意，當(dāng)將實(shí)像接合在一起時(shí)，對于重疊部分，可 以使用它們的平均值，并且，可以忽略序號比η大的元素。應(yīng)當(dāng)注意，在本例子中，將相干門放置在測量區(qū)域的邊界處而進(jìn)行計(jì)算；但是，由 于光源的譜導(dǎo)致的誤差有時(shí)與S(i，k)的i為低次的分量混合。在這種情況下，當(dāng)獲取測量 圖像時(shí)，相干門的位置可相對于測量區(qū)域和相鄰區(qū)域之間的邊界被設(shè)置在相鄰區(qū)域側(cè)。例 如，當(dāng)執(zhí)行測量區(qū)域z(i)的測量時(shí)，相干門應(yīng)從測量區(qū)域z(i-l)和測量區(qū)域Z(i)之間的 邊界向測量區(qū)域z(i-l)偏移幾個(gè)到幾十個(gè)元素?？扇Q于光源的相干函數(shù)等來確定偏移 元素的數(shù)量。結(jié)果，可以平滑地連接每個(gè)測量區(qū)域的數(shù)據(jù)。這使得能夠獲得更加精確的層析攝 影圖像。如上所述，通過根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)相干層析攝影裝置，校正測量圖像的對比度， 并且，從校正的測量圖像獲取層析攝影圖像(實(shí)像)。因此，可以將從多個(gè)測量區(qū)域中的每 一個(gè)獲取的層析攝影圖像連續(xù)地接合在一起。雖然已參考示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性 實(shí)施例。隨附的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的 結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
一種光學(xué)相干層析攝影方法，所述光學(xué)相干層析攝影方法將來自光源的光分成測量光和參考光，并且基于所述參考光和返回光的相干光的波長譜來獲取待測對象的層析攝影圖像，在將所述測量光施加到所述待測對象上時(shí)所述返回光從所述待測對象返回，所述光學(xué)相干層析攝影方法包括以下步驟將所述待測對象分成沿所述測量光的照射方向彼此相鄰的多個(gè)測量區(qū)域，并且基于所述相干光的波長譜，對于每個(gè)測量區(qū)域獲取測量圖像；對于每個(gè)測量區(qū)域，校正測量區(qū)域的測量圖像的對比度；以及對于每個(gè)測量區(qū)域，從校正的測量圖像獲取層析攝影圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)相干層析攝影方法，其中，在校正測量圖像的對比度的步驟 中，用對于每個(gè)測量區(qū)域不同的校正函數(shù)來校正測量圖像的對比度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)相干層析攝影方法，其中，在校正測量圖像的對比度的步 驟中，根據(jù)基于代表相對于測量區(qū)域中沿照射方向的位置的強(qiáng)度變化的衰減函數(shù)而確定的 校正函數(shù)，對于每個(gè)測量區(qū)域校正測量圖像的對比度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)相干層析攝影方法，還包括對于每個(gè)測量區(qū)域調(diào)整層析 攝影圖像的強(qiáng)度和/或測量區(qū)域的沿照射方向的位置的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光學(xué)相干層析攝影方法，其中在比測量區(qū)域大的范圍中獲取測量圖像；以及當(dāng)對于每個(gè)測量區(qū)域調(diào)整測量區(qū)域的沿照射方向的位置時(shí)，調(diào)整位置以使得測量區(qū)域 及其相鄰區(qū)域的層析攝影圖像的重疊部分的強(qiáng)度差被固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的光學(xué)相干層析攝影方法，其中在比測量區(qū)域大的范圍中獲取測量圖像；以及當(dāng)對于每個(gè)測量區(qū)域調(diào)整層析攝影圖像的強(qiáng)度時(shí)，調(diào)整強(qiáng)度以使得測量區(qū)域及其相鄰 區(qū)域的層析攝影圖像的重疊部分的強(qiáng)度差最小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)相干層析攝影方法，其中，當(dāng)獲取測量圖像時(shí)，相干門的 位置相對于測量區(qū)域和測量區(qū)域的相鄰區(qū)域之間的邊界被設(shè)置在相鄰區(qū)域側(cè)。
8.一種光學(xué)相干層析攝影裝置，所述光學(xué)相干層析攝影裝置將來自光源的光分成測量 光和參考光，并且基于所述參考光和返回光的相干光的波長譜來獲取待測對象的層析攝影 圖像，在將所述測量光照射到所述待測對象上時(shí)所述返回光從所述待測對象返回，所述光 學(xué)相干層析攝影裝置包括測量圖像獲取單元，用于將所述待測對象分成沿所述測量光的照射方向彼此相鄰的多 個(gè)測量區(qū)域，并且用于基于所述相干光的波長譜，對于每個(gè)測量區(qū)域獲取測量圖像；校正單元，被配置為對于每個(gè)測量區(qū)域校正測量區(qū)域的測量圖像的對比度；和層析攝影圖像獲取單元，被配置為對于每個(gè)測量區(qū)域從校正的測量圖像獲取層析攝影 圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光學(xué)相干層析攝影方法和光學(xué)相干層析攝影裝置。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)相干層析攝影方法包括以下步驟將待測對象分成沿測量光的照射方向彼此相鄰的多個(gè)測量區(qū)域，并且基于相干光的波長譜對于每個(gè)測量區(qū)域獲取測量圖像；對于每個(gè)測量區(qū)域，校正測量區(qū)域的測量圖像的對比度；以及對于每個(gè)測量區(qū)域，從校正的測量圖像獲取層析攝影圖像。
文檔編號A61B5/00GK101822530SQ201010123799
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者末平信人 申請人:佳能株式會社