專利名稱：光學(xué)相干斷層成像方法和光學(xué)相干斷層成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
另一方面，在醫(yī)療領(lǐng)域中所使用的OCT裝置中，存在通 過以下操作來測量截面或斷層層(tomographic layer)的方法在參 考鏡固定的狀態(tài)下將來自分光鏡的波長鐠轉(zhuǎn)換為波數(shù)鐠，并且進一步 將傅立葉變換應(yīng)用于由此而轉(zhuǎn)換的結(jié)果。這種方案被稱為傅立葉域 OCT裝置(FD-OCT),并且包括使用寬帶光源的類型、掃描光源的 波長的類型等等。通常，當(dāng)波長謙在FD-OCT中轉(zhuǎn)換為波數(shù)鐠時，因 為波數(shù)是波長的倒數(shù)，所以波數(shù)譜不具有相等間隔。因此，如果照原 樣對波數(shù)鐠直接執(zhí)行傅立葉變換，則當(dāng)然可能不能獲得精確的斷層信 息(tomographic information )。因此，已經(jīng)需要一種信號處理方法， 該信號處理方法能夠通過將波長鐠轉(zhuǎn)換為忠實于物理現(xiàn)象的相等間隔 的波數(shù)鐠而獲得更精確的斷層信息。

圖1是用于說明本發(fā)明第一實施例中的光學(xué)斷層診斷裝置 (optical tomographic diagnostic apparatus )的光學(xué)系統(tǒng)的視圖。 圖2是示出本發(fā)明第一實施例中的信號處理流程的流程圖。 圖3A至圖3D示出第一實施例中的信號的樣貌，其中，圖3A是 示出強度關(guān)于波長的視圖，圖3B是示出在已經(jīng)進行了內(nèi)插處理之后 的強度關(guān)于波長的視圖，圖3C是示出強度關(guān)于波數(shù)的視圖，圖3D是在已經(jīng)進行再次采樣之后的強度關(guān)于波數(shù)的視圖。
圖4是用于說明本發(fā)明第二實施例中的眼科光學(xué)斷層診斷裝置的 光學(xué)系統(tǒng)的視圖。
圖5是示出本發(fā)明第二實施例中的信號處理流程的流程圖。 圖6A至圖6D示出第二實施例中的信號的樣貌，其中，圖6A是 示出所獲取的波數(shù)鐠的視圖，圖6B是示出通過對圖6A的波數(shù)譜進行 傅立葉變換而獲得的結(jié)果的視圖，圖6C是示出通過將多個零插入圖 6B的中央部分而擴展元素數(shù)量的視圖，圖6D是示出具有通過對圖6C 的波數(shù)鐠進行逆傅立葉變換而獲得的元素數(shù)量擴展的波長鐠的視圖。
具體實施例方式
<光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造>
圖4示出作為整體構(gòu)造Mach-Zehnder干涉系統(tǒng)。從光源401發(fā) 射的光通過單模光纖410-1被引導(dǎo)至透鏡411-1。此外，借助分束器 403-1將光分為參考光405和測量光406。借助作為待檢查對象的眼睛 407的反射或散射而將測量光406返回作為返回光408，此后，借助分 束器403-2將返回光與參考光405進行組合，以進入分光鏡421。在 此，光源401是SLD (超輻射發(fā)光二極管)，它是典型低相干光源。 鑒于測量眼睛的事實，因此近紅外光適合作為待使用的波長。將描述參考光405的光路。使得由分束器403-1劃分的參 考光405連續(xù)進入反射鏡414-1至414-3，由此，光改變其方向，以通 過分束器403-2進入分光鏡421。在此，415-1和415-2分別表示色散 補償玻璃。色散補償玻璃415-1的長度由Ll表示，并且優(yōu)選地等于普 通眼睛的深度沐兩倍。當(dāng)測量光406進入并且離開眼睛407時，色散 補償玻璃415-1關(guān)于參考光405補償測量光406的色散。在此，Ll設(shè) 置為等于46mm ( Ll=46mm )，是日本人平均眼球直徑23mm的兩倍。 此外，417表示能夠在箭頭所示方向上移動的電子設(shè)備級，并且參考 光405的光路長度可以被調(diào)整和控制。色散補償玻璃415-2目的在于 對用于掃描眼睛407的透鏡420-1、 420-2進行色散補償。在步驟S2-3中，通過對該S、(i)進行逆傅立葉變換而對步 驟S2-l中的波長譜進行內(nèi)插，如圖6D所示。此時的譜(s，"i)， s、(i)) 分別由以下數(shù)學(xué)表達(dá)式8和9來表示。也就是說，通過按相等間隔劃 分波數(shù)范圍，s，"i)的元素數(shù)量增加到其初始值的M倍，與第一實施例 相似?？梢酝ㄟ^對S、(i)進行逆傅立葉變換并且將元素數(shù)量進一步增加 到其初始值的M倍而獲得s，!(i)。
[0052(表達(dá)式8)
[0047(表達(dá)式6 )4("-Mx丄￡= 士 X《(咖歸
0053在此，注意，s，r(k)具有由以下數(shù)學(xué)表達(dá)式10所示的關(guān)系。
[0054(表達(dá)式10 )
1 w-i 說
[0055也就是說，通過將逆傅立葉變換應(yīng)用于S)[(i)而獲得s、(i)的 第M'k元素，并且所述s、(i)的第M'k元素與s(i)的第k元素一致。 當(dāng)然，在它們之間的范圍中執(zhí)行內(nèi)插。
[0056在此，注意，在^f吏用l專立葉變換的情況下，第(M'N-1)元 素可能有時遠(yuǎn)離第(M'N-2)元素。在此情況下，可以j吏用窗函數(shù)，諸 如Hamming窗、三角窗、或Blackman窗等等。通過預(yù)先使用這種窗 函數(shù)，當(dāng)在步驟S5中執(zhí)行傅立葉變換時采用任何窗函數(shù)都成為不必要 的。此外，在這種處理不方^更的情況下，可以用通過適當(dāng)^f吏用第(M' N-:2)元素和初始第(N-l)元素而計算出的元素來替代第(M'N-l)今素。
[0057在步驟S3中，以與第一實施例相同的方式將波長語轉(zhuǎn)換為 波數(shù)謙。
[00581在步驟S4中，執(zhí)行再次采樣，從而元素數(shù)量變?yōu)殛P(guān)于波數(shù) 按相等間隔的N'P個。
[0059在步驟S5中，可以通過對N*P個像素的強度數(shù)據(jù)進行傅 立葉變換而獲得斷層信息。 —
0060在步驟S9中，確定是否已經(jīng)在整個檢查區(qū)域中完成數(shù)據(jù)處 理。以連續(xù)方式將數(shù)據(jù)處理結(jié)果存儲在存儲器或硬盤中。
[0061在步驟S7中，根據(jù)步驟S5中計算出的結(jié)果形成斷層圖像。 在已經(jīng)在步驟Sl中在檢查區(qū)域中的每一位置處取得譜之后，執(zhí)行在步驟S2-1中及其后的信號處理。從而，可以使眼睛的測量時間最小。
[0062在此，將描述其中根據(jù)第二實施例的信號處理方法適合于 OCT裝置的示例。在光從低折射率介質(zhì)入射到高折射率介質(zhì)的情況 下，通過使用折射率n、參考鏡與視網(wǎng)膜之間的空間距離的差d、整 數(shù)m、以及波數(shù)k，參考鏡上反射的光與視網(wǎng)膜上反射的光干涉的條 件被表示為以下數(shù)學(xué)表達(dá)式11的強化條件(constructive condition )。 [0063(表達(dá)式11)
t 一 m /c拊-
[006引此外，上述條件表示為才艮據(jù)以下數(shù)學(xué)表達(dá)式12的弱化條件 (destructive condition)。在此，注意，在光從高折射率介質(zhì)入射到 低折射率介質(zhì)時被反射的情況下，強化條件和弱化條件是相反的。 [0065(表達(dá)式12 )
0066以此方式，強度表示為關(guān)于波數(shù)的周期函數(shù)。原因在于， 在步驟S5中，可以通過執(zhí)行傅立葉變換獲得斷層圖像。當(dāng)然，強度關(guān) 于波長是周期性的，因此可以說，根據(jù)此第二實施例的方法比線性內(nèi) 插方法更適合。
00671雖然已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本 發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被給予最 寬的解釋，從而包括所有這樣的修改和等同結(jié)構(gòu)及功能。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)相干斷層成像裝置中的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，來自光源的光被劃分為測量光和參考光，所述測量光通過樣品臂被照射到待檢查對象，來自所述待檢查對象的返回光通過檢測光路被引導(dǎo)至檢測位置，以及所述參考光通過參考臂被引導(dǎo)至所述檢測位置，由此，獲得由均被引導(dǎo)至所述檢測位置的所述返回光與所述參考光的干涉而產(chǎn)生的干涉光的波長譜，并且由對所述波長譜進行分析的波長譜分析單元攝取所述待檢查對象的斷層圖像，所述光學(xué)相干斷層成像方法包括波長譜獲取步驟，獲取所述波長譜；以及波數(shù)譜獲取步驟，將所述波長譜轉(zhuǎn)換為波數(shù)譜，并且減少元素數(shù)量，以提供相等間隔的波數(shù)譜；斷層信息獲取步驟，從所述相等間隔的波數(shù)譜獲取所述待檢查對象的斷層信息。
2. 如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，在所述波數(shù)鐠獲取步驟中，按波數(shù)間隔彼此相等的方式來決定采樣點，并且獲得每一釆樣點處的強度，作為在從所述波長i普轉(zhuǎn)換得到的波數(shù)鐠中與所述每一 采樣點處的波數(shù)最接近的波數(shù)處的強度。
3. 如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，在所述波數(shù)鐠獲取步驟中，按照波數(shù)間隔變?yōu)楸舜讼嗟鹊姆绞絹頉Q定采樣點，并且獲得每一采樣點處的強度，作為在從所述波長譜轉(zhuǎn)換得到的波數(shù)鐠中與所述每一釆樣點處的波數(shù)最接近的兩個波數(shù)處的強度。
4. 如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)相干斷層成像方法，還包括以下步驟在所述波長語獲取步驟之后，增加所獲取的波長譜的元素數(shù)量；其中，在所述波數(shù)謙獲取步驟中，通過使用元素數(shù)量已經(jīng)增加的波長譜來獲取所述波數(shù)鐠。
5. 如權(quán)利要求4中所述的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，在增加波長鐠的元素數(shù)量的所述步驟中，通過內(nèi)插來增加元素數(shù)
6. 如權(quán)利要求4中所述的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，在增加波長語的元素數(shù)量的所述步驟中，將傅立葉變換應(yīng)用于所述波長譜，以獲得元素SKi)，獲得其中在傅立葉變換之后S!(i)中的元素數(shù)量擴展的S、(i),如以下表達(dá)式所示，并且通過對S、(i)進行逆傅立葉變換獲得元素數(shù)量增加的波長譜，柳— 0 ,緒〈/〈H緒其中，N是S,(i)的元素數(shù)量，M是2或更大的整數(shù)。
7. 如權(quán)利要求1中所迷的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，在所述波長鐠獲取步驟和所述波數(shù)譜獲取步驟二者至少一個中獲取的鐠的元素數(shù)量是2的冪。
8. 如權(quán)利要求4中所述的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，在所述波長鐠獲取步驟、所述波數(shù)譜獲取步驟和增加波長譜的元素數(shù)量的所述步驟三者至少一個中獲取或者生成的譜的元素數(shù)量是2的冪。
9. 如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，所述波數(shù)鐠獲取步驟中的譜的元素數(shù)量小于所述波長譜獲取步驟中的譜的元素數(shù)量。
10. 如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)相干斷層成像方法，其中，在所述波長i瞽獲取步驟中，在待檢查對象的檢查區(qū)域中的相應(yīng)位置處獲取所述波長鐠之后，對由此獲取的波長鐠中的每一個執(zhí)行所述波數(shù)譜獲取步驟和所述斷層信息獲取步驟。
11. 一種光學(xué)相干斷層成像裝置，包括光源；光學(xué)系統(tǒng)，其將來自所述光源的光分為測量光和參考光，將所述測量光引導(dǎo)至待檢查對象，將來自所述待檢查對象的返回光引導(dǎo)至檢測位置，并且將所述參考光引導(dǎo)至所述檢測位置；波長i普獲取單元，其被布置在所述檢測位置處，并且從由所述返回光和所述參考光的干涉而產(chǎn)生的干涉光獲取波長譜；以及波長i普分析單元，其根據(jù)由此獲取的波長鐠生成所述待檢查對象的斷層圖像；」其中，所述波長鐠分析單元執(zhí)行 ，波數(shù)謙獲取步驟，將所述波長i普轉(zhuǎn)換為波數(shù)語，并且減少元素數(shù)量，以提供相等間隔的波數(shù)i脊，以及斷層信息獲取步驟，從所述相等間隔的波數(shù)譜獲取所述待檢查對象的斷層信息。
12.如權(quán)利要求11中所述的光學(xué)相干斷層成像裝置，其中，在增加由所述波長i普獲取單元獲取的波長鐠的元素數(shù)量之后，所述波長i脊分析單元從已經(jīng)增加了元素數(shù)量的波長譜獲取波數(shù)譜。
全文摘要
一種光學(xué)相干斷層成像方法和光學(xué)相干斷層成像裝置，所述光學(xué)相干斷層成像方法的特征在于，執(zhí)行第一步驟(S1)，獲取波長譜；第二步驟(S2)，增加所述波長譜的元素數(shù)量；第三步驟(S3和S4)，將所述波長譜轉(zhuǎn)換為波數(shù)譜，并且減少所述元素數(shù)量，以提供相等間隔的波數(shù)譜；以及第四步驟(S5)，從所述波數(shù)譜獲取待檢查對象的斷層信息。結(jié)果，可以獲得忠實于物理現(xiàn)象的相等間隔的波數(shù)譜，并且可以獲得更精確的斷層信息。
文檔編號G01B9/02GK101639339SQ20091016020
公開日2010年2月3日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
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