專利名稱：圖像形成方法和光學(xué)相干層析成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用光學(xué)相干層析成像法的圖像形成方法和光學(xué) 相干層析成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
近來，使用低相干干涉測量法的成像設(shè)備已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。所述
設(shè)備被稱為OCT (光學(xué)相干層析成像法或光學(xué)相干層析成像方 法)。
在眼科領(lǐng)域，OCT被用于獲得眼底或其附近的層析成像圖像。 除了眼科領(lǐng)域，OCT還被用于觀察皮膚的層析成像圖像，或通過將 OCT并入內(nèi)診鏡或?qū)Ч軄聿东@消化器官、循環(huán)器官等的壁表面層析 成像圖像。
作為OCT的一種類型，美國專利No.5,321，501中公開了一種被 稱為TD-OCT (時(shí)域OCT: TIME DOMAIN方法)的方法。將參 照?qǐng)D32簡要地描述該方法。
此處，圖32是示出了 TD-OCT的示意圖。
由輻射單元3201輻射的光被分割單元3202分割為參考光和信號(hào) 光。參考光被可移動(dòng)參考反射鏡3203反射。如圖所示，可移動(dòng)參考 反射鏡3203沿一維方向機(jī)械地移動(dòng)以沿入射在檢查對(duì)象3205上的信 號(hào)光的光軸方向定義檢查對(duì)象3205內(nèi)部的測量位置。
通過光束掃描光學(xué)系統(tǒng)3204，信號(hào)光照射在檢查對(duì)象3205上并 被其反射。光束掃描光學(xué)系統(tǒng)3204使用入射在檢查對(duì)象3205上的信 號(hào)光沿預(yù)定方向掃描。來自可移動(dòng)參考反射鏡3203的反射光和來自 檢查對(duì)象3205的反射光彼此干涉，并且由檢測單元3207檢測所述干 涉光以確定關(guān)于檢查對(duì)象3205的信息。
8TD - OCT是基于由可移動(dòng)參考反射鏡3203執(zhí)行A掃描(進(jìn)入 檢查對(duì)象的入射光的軸向掃描、或檢查對(duì)象中的深度方向掃描)而連 續(xù)獲得的干涉光的強(qiáng)度數(shù)據(jù)構(gòu)造圖像數(shù)據(jù)的方法。
可通過A掃描來連續(xù)地獲得一維數(shù)據(jù)，所述A掃描是使光束掃 描光學(xué)系統(tǒng)3204在檢查對(duì)象的平面內(nèi)沿一個(gè)方向(例如，x方向) 用入射在該檢查對(duì)象上的信號(hào)光掃描檢查對(duì)象3205。
然后，可使用連續(xù)獲得的圖像來獲得二維層析成像圖像。此外， 可通過4吏用上述信號(hào)光在上述平面內(nèi)沿兩個(gè)方向(例如，x方向和y 方向)掃描來獲得三維圖像。
此處，盡管必須以高速移動(dòng)可移動(dòng)參考反射鏡3203，以便增加 TD-OCT的測量速度，在可移動(dòng)參考反射鏡3203的加速方面存在 機(jī)械限制。
it匕夕卜，作為另一種OCT, "Handbook of Optical Coherence Tomography (光學(xué)相干層析成《象法手冊(cè))，，(2006 )(第145頁和 149頁的圖2和圖3,和第338頁的圖1)中公開了一種被稱為SD-OCT (頻域OCT:頻域方法)的方法。將參照?qǐng)D33簡要地描述該方 法。
此處，圖33是示出了 SD-OCT的示意圖。在圖33中，與圖 32不同的構(gòu)造為可移動(dòng)參考反射鏡是固定的參考反射鏡3308，使 用例如衍射光柵的分光鏡3309，以及檢測單元是例如行傳感器(line sensor)的光鐠檢測單元3310。附圖標(biāo)記3305表示檢查對(duì)象，附圖 標(biāo)記3306表示測量區(qū)域，附圖標(biāo)記3304表示掃描光學(xué)系統(tǒng)，附圖標(biāo) 記3302表示光分割單元，附圖標(biāo)記3308表示反射單元，而附圖標(biāo)記 3301表示光源。
SD - OCT是通過由光i昝檢測單元3310檢測由分光鏡3309色散 的光i脊而瞬時(shí)地一次全部獲取圖像數(shù)據(jù)，并將關(guān)于波長軸的相干光強(qiáng) 度信息傅立葉轉(zhuǎn)換為關(guān)于層析成像位置軸的信息的方法。因?yàn)樵揝D -OCT可一次全部獲得檢查對(duì)象3305內(nèi)部沿深度方向的圖像數(shù)據(jù)， 所以與沿深度方向瞬時(shí)地執(zhí)行順序掃描的TD - OCT相比可以增加測量速度。
此處，SD-OCT (頻域法)是FD-OCT (傅立葉域光學(xué)相干 層析成像法)的一種，并且除此之外，還存在SS-OCT (源掃描 OCT)。

發(fā)明內(nèi)容
通常指出，難以在SD-OCT中提高層析成像圖像的橫向分辨率 (橫向分辨率是在被稱為縱向分辨率的檢查對(duì)象的深度方向上的每個(gè) 深度位置，在平面內(nèi)方向上圖像的分辨率)。
考慮到無論是通過TD - OCT還是SD - OCT來形成層析成像圖 像，都難于以高速機(jī)械移動(dòng)參考反射鏡3203的情況，本發(fā)明人提出 了以下構(gòu)思。
因此，首先，相對(duì)于檢查對(duì)象的深度方向(z方向)，獲得在包 括特定焦點(diǎn)的位置處的一維圖像(x方向或y方向圖像)或二維圖像 (xy平面)。然后，相對(duì)于上述深度方向，通過在改變上述焦點(diǎn)位 置的同時(shí)順序地獲取包括每個(gè)聚焦位置的一維圖像和二維圖像并沿深 度方向堆疊那些圖像，來形成層析成像圖像和三維圖像。
然而，當(dāng)在改變聚焦位置的同時(shí)獲取一維圖像或二維圖像時(shí)，相 對(duì)于檢查對(duì)象內(nèi)的深度方向在特定聚焦位置處沿一維方向(或二維方 向)掃描檢查對(duì)象，然后是下一個(gè)聚焦位置，并重復(fù)掃描。發(fā)現(xiàn)的問 題是由于檢查對(duì)象的移動(dòng)以及對(duì)測量系統(tǒng)的干擾或振動(dòng)，深度方向 上的距離在一個(gè)聚焦位置處獲得的數(shù)據(jù)和在另一個(gè)聚焦位置處獲得的 數(shù)據(jù)之間可能有大的偏移。
例如，在眼底的層析成像中，神經(jīng)或細(xì)胞的層厚度的改變被用作 疾病的診斷指數(shù)等。由于該原因，我們意識(shí)到有必要使檢查對(duì)象的各 個(gè)圖像信息中的多條位置信息相對(duì)于深度方向彼此相關(guān)聯(lián)。此時(shí)，可 以使用通過使用FD-OCT (傅立葉域光學(xué)相干層析成像法)而一起 獲得的深度方向上的層析成像信息。
如上所述，本發(fā)明的目的是提供一種使用新的光學(xué)相干層析成像方法的圖像形成方法和光學(xué)相干層析成像設(shè)備，所述新的光學(xué)相干層 析成像方法可以使檢查對(duì)象的各個(gè)圖像信息之間相對(duì)于深度方向(光 軸方向，即光入射到檢查對(duì)象中的方向)的位置關(guān)系彼此相關(guān)聯(lián)。
使用與本發(fā)明的第一方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像法的圖像形成
方法包括
第一圖像信息獲得步驟，相對(duì)于作為光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方 向的光軸方向，在第一聚焦位置處獲得檢查對(duì)象的第一圖像信息；
通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖?到與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置的步驟；
第二圖像信息獲得步驟，在第二聚焦位置處獲得檢查對(duì)象的第二 圖係 f言息；以及
通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步驟，所 述第三圖像信息是檢查對(duì)象的層析成像圖像信息，并包括在第一聚焦 位置或第二聚焦位置中的至少一個(gè)聚焦位置處的檢查對(duì)象的層析成像 圖像，其特征在于使用第三圖像信息使第一圖像信息和第二圖像信 息之間相對(duì)于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對(duì)象的層析成 像圖像或三維圖像。
使用與本發(fā)明的第二方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像的圖像形成方 法包括
第一圖像信息獲得步驟，通過時(shí)域光學(xué)相千層析成像法相對(duì)于作
為光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向的光軸方向獲得第一圖像信息，所述
第一圖像信息是檢查對(duì)象在第一聚焦位置處的C掃描圖像；
通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖?到與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置的步驟；
第二圖像信息獲得步驟，通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得第二 圖像信息，所述第二圖像信息是檢查對(duì)象在第二聚焦位置處的C掃 描圖《象；以及
通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步驟，所述第 三圖像信息是檢查對(duì)象的層析成像圖像信息，并且包括在第 一焦點(diǎn)或第二焦點(diǎn)中的至少一個(gè)焦點(diǎn)位置的檢查對(duì)象的層析成像圖像，其特征
在于使用第三圖像信息使第一圖像信息和第二圖像信息之間相對(duì)于 光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對(duì)象的層析圖像或三維圖 像。
使用與本發(fā)明的第三方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像的圖像形成方 法包括
第一圖像信息獲得步驟，通過傅立葉域光學(xué)相千層析成像法相對(duì) 于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對(duì)象的第一圖像信息，所述光 軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；
通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖?到與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置的步驟；
第二圖像信息獲得步驟，通過傅立葉域光學(xué)相千層析成像法在第 二聚焦位置處獲得檢查對(duì)象的第二圖像信息；以及
其特征在于使用由第一或第二圖像信息獲得步驟中的至少一個(gè) 步驟獲得的檢查對(duì)象的層析成像信息，使第一圖像信息和第二圖像信 息之間相對(duì)于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對(duì)象的層析成
像圖像或三維圖像。
使用與本發(fā)明的第四方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像法的圖像形成
方法包括
第一圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在第一聚焦位置處獲得 檢查對(duì)象的第一圖像信息，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的 方向；
通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖?到與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置的步驟；
第二圖像信息獲得步驟，在第二聚焦位置處獲得檢查對(duì)象的第二 圖像信息；以及
通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法相對(duì)于檢查對(duì)象的光軸方向獲 得層析成像圖像信息的步驟，其特征在于使用層析成像圖像信息使 第一圖像信息和第二圖像信息之間相對(duì)于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對(duì)象的層析圖像或三維圖像。
此外，使用與本發(fā)明的另 一個(gè)方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像法的
圖像形成方法包括
第一圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置 處獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查 對(duì)象上的方向；
第二圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在包括與第一焦點(diǎn)不同 的第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像；以及
通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步驟，所 述第三圖像信息是檢查對(duì)象的層析成像圖像信息，并且包括檢查對(duì)象 在第一焦點(diǎn)或第二焦點(diǎn)中的至少一個(gè)聚焦位置處的層析成像圖像，其 特征在于使用第三圖像信息校正通過第 一和第二圖像信息獲得步驟 分別獲得的兩個(gè)圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對(duì)象的層析成 像圖像或三維圖像。
此外，使用與本發(fā)明的另一個(gè)方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像法的 圖像形成方法包括
第一圖像信息獲得步驟，通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法相對(duì)于光 軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處荻得檢查對(duì)象的C掃描圖像，所述 光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；
第二圖像信息獲得步驟，通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法相對(duì)于光 軸方向在包括與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的C 掃描圖像；
通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步驟，所述第 三圖像信息是檢查對(duì)象的層析成像圖像信息，并且包括檢查對(duì)象在第 一焦點(diǎn)或第二焦點(diǎn)中的至少一個(gè)焦點(diǎn)位置處的層析成像圖像，其特征 在于使用第三圖像信息來校正通過第 一和第二圖像信息獲得步驟分 別獲得的兩個(gè)圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對(duì)象的層析成像 圖像或三維圖像。
此外，使用與本發(fā)明的另一個(gè)方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像法的
13圖像形成方法包括
第一圖像信息獲得步驟，通過頻域光學(xué)相干層析成像法相對(duì)于光 軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像，所 述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；
第二圖像信息獲得步驟，通過頻域光學(xué)相干層析成像法相對(duì)于光 軸方向在包括與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的一 維或二維圖像；
使用檢測對(duì)象的層析成像信息來校正通過第一和第二圖像信息獲 得步驟分別獲得的兩個(gè)圖像信息之間相對(duì)于光軸方向的位置關(guān)系，并 形成檢查對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像，所述檢查對(duì)象的層析成像 信息是通過第一或第二圖像信息獲得步驟中的至少一個(gè)步驟獲得的。
此外，使用與本發(fā)明的另一個(gè)方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像法的 圖像形成方法包括
第一圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置 處獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查 對(duì)象上的方向；
第二圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在包括與第一焦點(diǎn)不同 的第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像；以及
通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法相對(duì)于檢測對(duì)象的光軸方向獲 得層析成像圖像信息的步驟，其特征在于使用層析成像圖像信息來 校正通過第 一和第二圖像信息獲得步驟分別獲得的兩個(gè)圖像信息之間 的位置關(guān)系，并形成檢查對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像。
此外，使用與本發(fā)明的另一個(gè)方面相關(guān)的光學(xué)相干層析成像法的 圖像形成方法的特征是
在相對(duì)于光軸方向改變聚焦位置的同時(shí)，通過頻域光學(xué)相干層析 成像法相對(duì)于光軸方向獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像，并形成檢查 對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì) 象上的方向。
此外，涉及本發(fā)明的另一個(gè)方面的光學(xué)相干層析成像設(shè)備是用于執(zhí)行上述的本發(fā)明中的圖像形成的設(shè)備，其特征是具有用于使光照 射在檢查對(duì)象上的光源、用于將來自光源的光分割為信號(hào)光和參考光 的光分割單元、以及用于色散和檢測參考光和信號(hào)光的相干光的檢測 單元。
根據(jù)上面描述的本發(fā)明，可以在檢查對(duì)象的各個(gè)圖像信息中，相 對(duì)于深度方向(光軸方向，即光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向)使位置 關(guān)系彼此相關(guān)聯(lián)。
參照附圖，本發(fā)明的其它特征將從對(duì)示范性實(shí)施例的下述描述中 變得顯而易見。


圖l是用于描述與本發(fā)明相關(guān)的光學(xué)相千層析成像法的示意圖。 圖2是用于描述與本發(fā)明相關(guān)的光學(xué)相干層析成像法的示意圖。 圖3是示出了本發(fā)明的第 一例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的示 意圖。
圖4是示出了本發(fā)明的第二例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的示 意圖。
圖5A、 5B、 5C和5D是示出了本發(fā)明的第二例子中的光瞳分割 光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的示意圖。
圖6A和6B是示出了在本發(fā)明的第二例子中入射在底部檢查對(duì) 象部位上的光通量的多個(gè)方面的示意圖。
圖7A、 7B、 7C和7D是示出了由本發(fā)明的第二例子獲得和處理 的層析成像圖像的示意圖。
圖8是示出了本發(fā)明的第二例子中的OCT處理單元的功能塊的 示意圖。
圖9A、 9B和9C是示出了在本發(fā)明的第二例子中的行圖像之間 的對(duì)準(zhǔn)位置的示意圖。
圖10A和10B是示出了在本發(fā)明的第二例子中的TD-OCT像 素和SD 一 OCT像素的示意圖。
15圖11A、 11B、 11C和11D是示出了在本發(fā)明的第二例子中的 SD-OCT圖像的示意圖。
圖12A、 12B和12C是示出了在本發(fā)明的第二例子中的SD-OCT 圖像之間的位置偏移的示意圖。
圖13A、 13B、 13C和13D是示出了在本發(fā)明的第二例子中的二 維圖像之間的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的示意圖。
圖14A、 14B和14C是示出了在本發(fā)明的第二例子中的二維SD -OCT圖像之間的對(duì)準(zhǔn)位置的示意圖。
圖15是示出了本發(fā)明的第三例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的 示意圖。
圖16A、 16B、 16C和16D是示出了本發(fā)明的第三例子中的光瞳 分割光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的示意圖。
圖17是示出了本發(fā)明的第四例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的 示意圖。
圖18A 、 18B、 18C和18D是示出了本發(fā)明的第四例子中的光瞳 分割光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的示意圖。
圖19是示出了本發(fā)明的第五例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的 示意圖。
圖20是示出了本發(fā)明的第六例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的 示意圖。
圖21A、 21B和21C是描述本發(fā)明的第七例子中的光模的輪廓 的示意圖和曲線圖。
圖22A和22B是示出了本發(fā)明的第七例子中的光模轉(zhuǎn)換的例子 的示意圖。
圖23是示出了本發(fā)明的第八例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的 示意圖。
圖24是示出了本發(fā)明的第九例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的 示意圖。
圖25A和25B是示出了本發(fā)明第九例子中的SD-OCT像素構(gòu)造的示意圖。
圖26A、 26B、 26C和26D是示出了本發(fā)明第九例子中的SD-OCT圖像的示意圖。
圖27是示出了本發(fā)明的第十例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。
圖2 8是示出了本發(fā)明的第十例子中的修改例子的示意圖。圖29是示出了本發(fā)明的另一個(gè)例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。
圖30是示出了本發(fā)明的另一個(gè)例子中的OCT處理單元的功能框圖的示意圖。
圖31是示出了本發(fā)明的另一個(gè)例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。
圖32是示出了傳統(tǒng)光干涉測量設(shè)備(TD)的構(gòu)造的示意圖。圖33是示出了傳統(tǒng)光干涉測量設(shè)備(SD)的構(gòu)造的示意圖。圖34A和34B是入射在底部檢查對(duì)象部位上的光通量的多個(gè)方面的示意圖。
圖35A、 35B和35C是示出了兩個(gè)圖像之間的位置偏移的示意圖。
圖36是示出了本發(fā)明的第十一例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。
圖37是示出了本發(fā)明的第十一例子中的另一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的示意圖。
圖38是示出了本發(fā)明的第十一例子中的又一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的示意圖。
圖39是示出了本發(fā)明的第十二例子中的光干涉測量設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。
圖40是示出了包括本發(fā)明的第十二例子中的SLO的結(jié)構(gòu)例子的示意圖。
圖41是本發(fā)明的SD-OCT和TD-OCT的組合例子 示意圖。
圖42A、 42B、 42C、 42D、 42E和42F是本發(fā)明的第五例子中的時(shí)序圖的例子。
圖43是用于描述通過涉及本發(fā)明的光學(xué)相干層析成像法來校正兩個(gè)層析成像圖像之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系的方法的例子的示意圖。
圖44是用于描述通過涉及本發(fā)明的光學(xué)相干層析成像法來校正兩個(gè)層析成像圖像之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系的方法的例子的示意圖。
圖45是用于描述通過涉及本發(fā)明的光學(xué)相干層析成像法來校正兩個(gè)層析成像圖像之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系的方法的例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式
將在下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。(第一實(shí)施例)
使用涉及第一實(shí)施例的光學(xué)相干層析成像法(換句話說，光學(xué)相干層析成像方法)的圖像形成方法至少具有下面的步驟1至4。
1、 第一圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；
2、 第二圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在包括與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的第二圖像信息(一維、二維或三維圖像)；
3 、通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步驟，所述第三圖像信息是檢查對(duì)象的層析成像圖像信息，并且包括在第一焦點(diǎn)或第二焦點(diǎn)的至少一個(gè)聚焦位置處的檢查對(duì)象的層析成像圖像；
4 、使用第三圖像信息校正由第 一和第二圖像信息獲得步驟分別
18獲得的圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像的步驟。
將參照?qǐng)D1描述上述步驟。此外，上述步驟1、 2和3的步驟順序不是特別限制的，而可以是例如順序1、 2和3，順序1、 3和2，或順序3、 2和1。
在圖中，盡管沒有特別限制光源(例如，低相千光源，SLD等)1的波長，但所述波長在400 nm至2微米的范圍內(nèi)。于是，用于實(shí)現(xiàn)OCT的波長間隔可以是例如1 pm或更多，合適地為10 pm或更多，并且更合適地為30 pm或更多。也可使用例如鈦寶石激光器的超短脈沖激光器作為光源。
此處，光分割單元2將來自光源1的輸入光分為信號(hào)光(入射在被檢測對(duì)象上的光)和參考光(去往反射板3的光)。單元4用于沿一維方向或二維方向掃描信號(hào)光。附圖標(biāo)記5表示透鏡，附圖標(biāo)記6表示檢查對(duì)象，而附圖標(biāo)記7表示用透鏡5執(zhí)行聚焦的預(yù)定聚焦位置以及該位置的附近。單元8用于分割信號(hào)光和參考光的相干光，分光鏡10用于將輸入光分割為各個(gè)波長，而傳感器陣列l(wèi)l用于對(duì)每個(gè)波長執(zhí)行檢測。檢測單元9用于檢測相干光。
此處，步驟1中的第一焦點(diǎn)具有有限的寬度。此外，不特別限制焦點(diǎn)的大小。稍后提及的第二焦點(diǎn)和第三焦點(diǎn)同樣如此。
此外， 一維圖像例如是指在某個(gè)聚焦位置處的檢查對(duì)象的平面中的一個(gè)方向(即x方向或y方向，并且是與深度方向正交的方向)上的圖像。此外，二維圖像例如是指在某個(gè)聚焦位置處的檢查對(duì)象的平面中的兩個(gè)方向(即x方向或y方向，并且是與深度方向正交的方向)上的圖像，并且可被稱為C掃描圖像。此外，對(duì)于步驟2也是如此。用于獲得C掃描圖像的OCT被稱為TS-OCT，并且稍后將提及。
此外，盡管希望在包括第一焦點(diǎn)的位置處的檢查對(duì)象的一維或二維圖像與在包括第二焦點(diǎn)的位置處的一維或二維圖像基本平行，但不
一定總是需要使它們平行。例如，圖像之間的關(guān)系為兩個(gè)圖像相交也是可以的。
上述第三圖像信息是通過頻域光學(xué)相干層析成像法(SD-OCT)獲得的，所述頻域光學(xué)相干層析成像法是上述傅立葉域光學(xué)相干層析成像法的一種。此外，相似地，也可以使用作為傅立葉域光學(xué)相干層析成像法的一種的SS-OCT (源掃描OCT)。具體地講，因?yàn)橛筛盗⑷~域光學(xué)相干層析成像法獲得的層析成像方向圖像具有高的縱向分辨率，所以本發(fā)明使用它來關(guān)于檢查對(duì)象校正上述第一圖像信息和第二圖像信息之間的深度方向上的位置關(guān)系。步驟4中的位置關(guān)系的校正例如是指，相對(duì)于檢查對(duì)象的深度方向?qū)τ傻谝缓偷诙D像信息獲得步驟獲得的兩個(gè)圖像的校正，或相對(duì)于上述光軸方向的校正。
下面將描述上述校正。(校正控制的類型)
存在兩種類型的校正控制；根據(jù)控制環(huán)路是封閉的還是開放的，其中一種被稱為閉環(huán)，而另一種被稱為開環(huán)。
閉環(huán)是在獲得圖像信息的同時(shí)校正兩個(gè)圖像信息之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系的方法，并且可以被稱為跟蹤。此外，開環(huán)是在獲得了圖像信息之后校正兩個(gè)圖像信息之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系的方法。
此處，上述兩種控制可應(yīng)用于下面描述的所有三種檢測方法。此外，本發(fā)明不限于這些校正。
下面，將描述校正檢測方法。此外，盡管在第二例子中詳細(xì)描述的對(duì)準(zhǔn)的例子(使用相關(guān)函數(shù)等的例子)適合作為校正檢測方法，本發(fā)明的檢測方法不限于這些。(第一校正檢測方法)
將參照?qǐng)D43描述第一校正檢測方法。
上述第三圖像信息是沿上述光軸方向在上述第一焦點(diǎn)4301的位置處的層析成像圖像信息4305。此處，在本發(fā)明中，也可以說在聚焦位置處的檢查對(duì)象的圖像信息是在包括焦點(diǎn)的位置處的檢查對(duì)象的圖像信息。此外，本發(fā)明中的焦點(diǎn)是通過動(dòng)態(tài)聚焦執(zhí)行聚焦的點(diǎn)，并 且對(duì)于焦點(diǎn)大小沒有具體限制。
上述第三圖像信息包括在上述第二焦點(diǎn)4303的位置處的上述檢 查對(duì)象的層析成像信息。
此外，使用上述第三圖像信息來校正上述第一圖像信息4302和 上述第二圖像信息4304之間相對(duì)于上述光軸方向的位置關(guān)系。
此處，當(dāng)獲得上述第二圖像信息4304時(shí)，可通過使用已經(jīng)獲得 的上述層析成像圖像信息4305來檢測上述第二圖像信息4304的深度 方向位置偏移?？稍谛Ｕ?跟蹤)該位置偏移的同時(shí)形成上述檢查對(duì) 象的層析成像圖像或三維圖像。當(dāng)然，上面提到了在下面的檢測方法 中，也可以在校正位置偏移的同時(shí)形成上述檢查對(duì)象的層析成像圖像 或三維圖像。
(第二校正檢測方法)
將參照?qǐng)D44描述第二校正檢測方法。
上述第三圖像信息是通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得的， 并且包括沿上述光軸方向的在上述檢查對(duì)象的上述第一焦點(diǎn)4401的 位置處的第一層析成像圖像4405。
此外，上述第三圖像信息是通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲 得的，并且包括沿上述光軸方向的在上述檢查對(duì)象的上述第二焦點(diǎn) 4403的位置處的第二層析成像圖像4406。
下面，使用上述第一層析成像圖像4405和上述第二層析成像圖 像4406的重疊區(qū)域4407的信息來執(zhí)行上述校正。也就是說，校正分 別與上述第 一和第二層析成4象圖4象4405和4406相關(guān)的上述第 一圖像 信息4402和上述第二圖像信息4404之間相對(duì)于光軸方向的位置關(guān) 系。
另一種第二校正如下。
即，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法來獲得上述第一焦點(diǎn) 4401和上述第二焦點(diǎn)4403的兩個(gè)位置中的檢查對(duì)象的層析成像圖像 4405和4406分別作為上述第三圖像信息。然后使用關(guān)于各個(gè)層析成
21像圖像重疊的區(qū)域4407的信息來執(zhí)行上述校正。 (第三校正檢測方法) 將參照?qǐng)D45描述第三校正檢測方法。
首先，獲得相對(duì)于光軸方向在第一焦點(diǎn)4501的位置處的檢查對(duì) 象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)4502，所述光軸方向是 光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向。
接著，通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮?置4501改變到與第一焦點(diǎn)4501不同的第二焦點(diǎn)4503的位置。
此外，獲得在第二焦點(diǎn)4503的位置處的檢查對(duì)象的第二圖像信 息(一維、二維或三維圖像)4504。
此外，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得相對(duì)于檢查對(duì)象的 光軸方向的層析成像圖像信息4505。
此處，可相對(duì)于上述光軸方向在與上述第一和第二焦點(diǎn)4501和 4503的位置不同的第三焦點(diǎn)4508的位置處獲得上述層析成像圖像信 息4505。此時(shí)，可獲得上述層析成^f象圖像信息4505，包括在第一和 第二焦點(diǎn)4501和4503的位置處的檢查對(duì)象的圖像信息。
由此，使用層析成像圖像信息4505來使第一圖像信息4502和第 二圖像信息4504之間相對(duì)于光軸方向的位置巷系彼此相關(guān)聯(lián)，以形 成檢查對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像。 (另 一種校正)
此處，另一種校正如下。
因此，上述第三圖像信息是通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得 的，并且是沿上述光軸方向的包括上述檢查對(duì)象的上述第一焦點(diǎn)的位 置的層析成像圖像信息。然后，可使用在上述第二圖像信息獲得步驟 中獲得的層析成像圖像信息和圖像來執(zhí)行上述校正。
此處，另一種校正如下。
因此，上述第三圖像信息是通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得 的，并且包括沿上述光軸方向的包含上述檢查對(duì)象的上迷第一焦點(diǎn)的 位置的第一層析成像圖像的至少一部分。此外，上述第三圖像信息是通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得 的，并且包括包含上述檢查對(duì)象的上述第二焦點(diǎn)的位置的沿上述光軸 方向的第二層析成像圖像的至少一部分。
此處，可使用上述第 一層析成像圖像和上述第二層析成像圖像的 重疊區(qū)域的信息校正兩個(gè)圖像信息之間的位置關(guān)系，所述兩個(gè)圖像信 息分別與第 一和第二層析成像圖像相關(guān)聯(lián)，并且是在上述第 一和第二 圖像信息獲得步驟中獲得的。
此外，另一種校正如下。
即，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法分別獲得在上述第一焦點(diǎn) 和上述第二焦點(diǎn)的兩個(gè)位置中的檢查對(duì)象的層析成像圖像作為上述第 三圖像信息。然后，使用關(guān)于其中各個(gè)層析成像圖像重疊的區(qū)域的信 息來執(zhí)行上述校正。
此外，盡管在每個(gè)實(shí)施例中詳細(xì)地描述了具體校正方法，但根據(jù) 本發(fā)明提供的校正不限于所涉及的方法。
(a)第一和第二圖像信息-TD-OCT
上述第一和第二圖像信息獲得步驟可在通過時(shí)域光學(xué)相干層析成 像法獲得上述檢查對(duì)象的一維或二維圖像的步驟中進(jìn)行。 (b )利用SD - OCT圖像的TS - OCT校正
具體地講，可以在下述步驟中執(zhí)行使用涉及該第一實(shí)施例的光學(xué) 相干層析成像法的圖4象形成方法。
1、 第一圖像信息獲得步驟，通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法，相 對(duì)于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的C掃描圖 像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；
2、 第二圖像信息獲得步驟，通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法，相 對(duì)于光軸方向在包括與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì) 象的C掃描圖像；
3、 通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步驟，所 述第三圖像信息是檢查對(duì)象的層析成像圖像信息，并且包括在第 一焦 點(diǎn)或第二焦點(diǎn)的至少一個(gè)焦點(diǎn)的位置處的檢查對(duì)象的層析成像圖像；
23以及
4、使用第三圖像信息校正由第 一和第二圖像信息獲得步驟分別 獲得的圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對(duì)象的層析成像圖像或 三維圖像的步驟。
(c) 在SD-OCT時(shí)使用無限制的聚焦位置的模式 此外，也可在下述步驟中執(zhí)行涉及該第一實(shí)施例的本發(fā)明。
1、 第一圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的 位置處獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至 檢查對(duì)象上的方向；
2、 第二圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在包括與第一焦點(diǎn)
不同的第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像；
3、 通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法相對(duì)于檢查對(duì)象的光軸方
向獲得層析成像圖像信息的步驟；以及
4、 使用層析成像圖像信息校正由第 一和第二圖像信息獲得步驟
分別獲得的圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對(duì)象的層析成像圖 像或三維圖像的步驟。
此外，當(dāng)使用SD-OCT作為傅立葉域光學(xué)相干層析成像法來執(zhí) 行校正時(shí)，最好考慮下述幾點(diǎn)。在使用例如AOM的移頻器的情況 下，當(dāng)通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得層析成像圖像時(shí)，輸入分光 鏡的光強(qiáng)度也根據(jù)來自移頻器的驅(qū)動(dòng)電路的參考信號(hào)相對(duì)偏移。為了 避免該現(xiàn)象，在使用分光鏡時(shí)，最好使用通過對(duì)在由頻域光學(xué)相干層 析成像法獲得層析成像信息的時(shí)間的整數(shù)或半整數(shù)倍內(nèi)獲得的光強(qiáng)度 信息進(jìn)行積分而獲得的值?；蛘?，可以通過使強(qiáng)度與上述移頻器的參 考信號(hào)同步來使用頻域光學(xué)相干層析成像法檢測強(qiáng)度。
通過疊加兩個(gè)聚焦位置處的沿光軸方向的層析成像圖像中的重疊 區(qū)域來執(zhí)行校正。
(d) DF (動(dòng)態(tài)聚焦)的應(yīng)用
當(dāng)通過OCT獲得圖像數(shù)據(jù)時(shí)，在檢查對(duì)象的平面內(nèi)方向(xy方 向)和深度方向(z-軸方向)上要求高分辨率。此處，設(shè)檢查對(duì)象的深度分辨率為縱向分辨率(Rz)，并且設(shè) 與檢查對(duì)象的深度方向正交的平面內(nèi)分辨率為橫向分辨率(Rxy)。 縱向分辨率表示如下
R z =k z X (A " 2/厶X) ... (1)
并且與光源的波長間隔(A"成反比。此處，kz是約為0.4的 常數(shù)。橫向分辨率被表示為如下
Rxy = kl x (入/NA) …(2 >
并且與例如透鏡的聚光系統(tǒng)的數(shù)值孔徑NA (數(shù)值孔徑)成反 比。此處，kl是約為0.5的常數(shù)。此外，聚光系統(tǒng)的焦深DOF (焦 點(diǎn)的深度)被表示如下
DOF = k2X U/NA'2) ... (3)
并且與聚光系統(tǒng)的孔徑的平方成反比。此處，k2是約為0.6的常數(shù)。
如公式(2)和(3)所示，使橫向分辨率高(此時(shí)Rxy的值變 小)和使焦深深具有光學(xué)理論權(quán)衡的關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用OCT的眼底 診斷系統(tǒng)中，例如，使用入=0.84微米和NA-0.02的值，并且當(dāng)這 些數(shù)值代入公式2和公式3時(shí)，Rxy = 20微米和DOF == 2mm成立。
美國專利No.5,321，501中公開了被稱為DF (動(dòng)態(tài)聚焦)的方 法，作為在檢查對(duì)象的深度方向上保持焦深的同時(shí)獲得高橫向分辨率 的方法。此處，將參照?qǐng)D34A和34B描述DF。
圖34A是當(dāng)不處于DF時(shí)的示意圖。此時(shí)，透鏡3401是固定 的，并且產(chǎn)生主光為3406的光通量3403。由此，第一焦點(diǎn)3404和 第二焦點(diǎn)3405變?yōu)榇笾孪嗤拇笮?，并且盡管橫向分辨率較低，也 可^f吏焦深3407較深。
另一方面，圖34B是當(dāng)正在DF時(shí)的示意圖。此時(shí)，可使透鏡 (可替換地，聚焦光學(xué)系統(tǒng))能夠在從3418到3411的范圍3419內(nèi) 移動(dòng)。此外，當(dāng)透鏡使光線3416成為主光時(shí)，當(dāng)其在位置3418時(shí)光 通量變?yōu)?413，并且當(dāng)其在位置3411時(shí)光通量變?yōu)?420。由此，因 為聚焦光學(xué)系統(tǒng)可持續(xù)聚焦，所以第一焦點(diǎn)3414和第二焦點(diǎn)3415的
25橫向分辨率高，并且可使焦深3417較深。
此處，由圖34A和34B中的圓圈表示的區(qū)域3402表示檢查對(duì)象 5的截面圖。
當(dāng)DF被應(yīng)用于TD-OCT時(shí)，通過使聚焦光學(xué)系統(tǒng)與可移動(dòng)參 考反射鏡的操作同步使聚焦光學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行聚焦來繼續(xù)以高橫向分辨率 獲得測量數(shù)據(jù)。
同樣，在涉及該實(shí)施例的發(fā)明中，可使用動(dòng)態(tài)聚焦(DF)來定 義上述第 一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)，并獲得包括每個(gè)焦點(diǎn)的層析成像圖像信 息。此外，無需說明，DF也可應(yīng)用于稍后提到的其它實(shí)施例。
(e ) TS- OCT
美國專利No.5，321，501和日本已公開申請(qǐng)No.2002-515593 (第 9-19頁，圖1和圖2)中公開了被稱為TS-OCT (橫向掃描OCT) 的方法。同樣，在涉及該實(shí)施例的本發(fā)明中，可在第一圖像信息獲得 步驟或第二圖像信息獲得步驟中，通過TS - OCT在每個(gè)聚焦位置處 獲得層析成像圖像。
盡管該方法是通過與上面提到的圖32中的結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 的，但根據(jù)其掃描方法的不同，適當(dāng)?shù)厥褂美鏏OM(聲光調(diào)制 器)的移頻器?？赏ㄟ^由移頻器產(chǎn)生壓縮行波并將其用作移動(dòng)衍射光 柵來線性地改變參考光的相位。通過使用該移頻器來產(chǎn)生作為圖像數(shù) 據(jù)的載波的載波。
與基于上述TD-OCT或SD-OCT的A掃描的掃描方法不 同，TS-OCT的掃描方法基于通過C掃描(在與檢查對(duì)象內(nèi)部的深 度方向正交的平面內(nèi)方向上的掃描)獲得二維圖像。然后沿所看到的 對(duì)象內(nèi)部的深度方向獲得多個(gè)這些二維圖像，并且使用其形成三維圖 像。
在該掃描方法中，由于在獲得二維圖像之后可移動(dòng)參考反射鏡沿 檢查對(duì)象內(nèi)部的深度方向移動(dòng)，與A掃描相比，存在從某個(gè)運(yùn)動(dòng)到 下個(gè)運(yùn)動(dòng)的短暫空白。由于該原因，當(dāng)移動(dòng)可移動(dòng)參考反射鏡時(shí)， TS-OCT容易使聚焦光學(xué)系統(tǒng)與可移動(dòng)參考反射鏡同步，并且可以說這是適合于上述DF的掃描方法。
(第二實(shí)施例用SD-OCT圖像校正SD-OCT圖像) 使用涉及該實(shí)施例的光學(xué)相干層析成像法的圖像形成方法具有下 述步驟。
1、 第一圖像信息獲得步驟，通過頻域光學(xué)相干層析成像法，相 對(duì)于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖 像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；
2、 第二圖像信息獲得步驟，通過頻域光學(xué)相干層析成像法，相 對(duì)于光軸方向在包括與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì) 象的一維或二維圖像；
3、 使用由第一或第二圖像信息獲得步驟中的至少一個(gè)步驟獲得 的檢查對(duì)象的層析成像信息，校正由第一和第二圖像信息獲得步驟分 別獲得的圖像信息之間相對(duì)于光軸方向的位置關(guān)系，并形成檢查對(duì)象 的層析成像圖像或三維圖像的步驟。
圖2中示出了用于執(zhí)行涉及該實(shí)施例的圖像形成方法的結(jié)構(gòu)。附 圖標(biāo)記21表示光源，附圖標(biāo)記22表示光分割裝置(盡管它也用于合 成功能，但也可以采用各個(gè)單獨(dú)的部件)，附圖標(biāo)記23表示反射 板，附圖標(biāo)記24表示光掃描裝置(沿一維或二維方向掃描)，并且 附圖標(biāo)記25表示透鏡。附圖標(biāo)記26表示檢查對(duì)象，而附圖標(biāo)記27 表示透鏡25的聚焦位置及其鄰近。附圖標(biāo)記28表示分光鏡，而附圖 標(biāo)記29表示用于對(duì)每個(gè)波長執(zhí)行檢測的傳感器陣列。可用傳感器陣 列29獲取上述第一和第二圖像信息。
在該實(shí)施例中的圖像形成方法中，除非上述第一實(shí)施例中描述的 情況與本實(shí)施例相悖，否則如第一實(shí)施例一樣適用。
(第三實(shí)施例具有DF的SD-OCT)
此外，使用涉及該實(shí)施例的光學(xué)相干層析成像法的圖像形成方法 的特征在于在相對(duì)于光軸方向改變焦點(diǎn)位置的同時(shí)通過頻域光學(xué)相 千層析成像法在光軸方向上獲得檢查對(duì)象的一維或二維圖像，并形成 檢查對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像，所述光軸方向是光被分別引導(dǎo)
27至檢查對(duì)象上的方向。
可通過應(yīng)用上述動(dòng)態(tài)聚焦機(jī)制來定義聚焦位置。
具體地講，可通過選擇性地留下聚焦位置處的圖像信息并連續(xù)地 消除其它部分的圖像信息來減小數(shù)據(jù)量。
在該實(shí)施例中的圖像形成方法中，除非上述第一實(shí)施例中描述的 情況與本實(shí)施例相悖，否則如第一實(shí)施例一樣適用。
(第四實(shí)施例設(shè)備)
涉及該實(shí)施例的設(shè)備是用于執(zhí)行如上所述的實(shí)施例中描述的圖像 形成方法的光學(xué)相干層析成像設(shè)備。
具體地講，該設(shè)備至少具有用于使光照射在檢查對(duì)象上的光源、 用于將來自上述光源的光分割為信號(hào)光和參考光的光分割單元、以及 用于色散和檢測參考光和信號(hào)光的相干光的檢測單元。在下述實(shí)施例 中，將詳細(xì)描述每個(gè)單元。
此外，也可如下形成該設(shè)備，作為涉及.該實(shí)施例的設(shè)備。 (設(shè)備1)
所述設(shè)備配備有將來自光源的光分割為參考光和信號(hào)光的分割光 學(xué)系統(tǒng)、將信號(hào)光引導(dǎo)至樣本并改變樣本內(nèi)部的檢查位置的測試光學(xué) 系統(tǒng)、和將來自相關(guān)樣本的反射光與參考光合成的合成光學(xué)系統(tǒng)。
然后，所述設(shè)備在光學(xué)系統(tǒng)的大致的光瞳位置處配備有振幅分割 單元，所述光學(xué)系統(tǒng)匯聚從預(yù)定檢查點(diǎn)(屬于上述樣本)及其附近展 開的反射光并使其準(zhǔn)直；或者所述振幅分割單元位于不同于光瞳并且 可對(duì)穿過相關(guān)光瞳的光通量進(jìn)行區(qū)域分割的位置處。或者，也可以說 所述振幅分割單元是具有光瞳分割作用的光通量分割單元。
振幅分割單元是在預(yù)定局部區(qū)域中對(duì)上述反射光執(zhí)行振幅分割的
單元。所述振幅分割單元配備有非光鐠干涉信號(hào)檢測單元以檢測相關(guān) 的各個(gè)分割的光通量中的至少 一個(gè)作為上述參考光的非光鐠干涉信 號(hào)，還配備有光i瞽干涉信號(hào)檢測單元以檢測其它光通量中的至少一個(gè) 作為上述參考光的光鐠干涉信號(hào)。然后，所述振幅分割單元包括數(shù)值 轉(zhuǎn)換單元以對(duì)相干光信號(hào)對(duì)波長的函數(shù)執(zhí)行預(yù)定的數(shù)值轉(zhuǎn)換，其中所述相干光信號(hào)是由相關(guān)的光i瞽干涉信號(hào)檢測單元獲得的上述光鐠干涉 信號(hào)。上述光鐠干涉信號(hào)被相關(guān)的數(shù)值轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為相干光信號(hào)對(duì) 光到達(dá)位置的函數(shù)。
在該設(shè)備中，如下認(rèn)識(shí)到，關(guān)于由上述非光鐠干涉信號(hào)檢測單元 針對(duì)測試光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)檢查位置獲得的相干光信號(hào)對(duì)檢查位置的函 數(shù)，由于測量不同的檢查位置時(shí)的波動(dòng)，樣本的原點(diǎn)移動(dòng)。具體地 講，希望通過使用通過執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換從作為上述其它光譜干涉信號(hào)檢 測單元的輸出的上述光鐠千涉信號(hào)獲得的相干光信號(hào)對(duì)光到達(dá)位置的 上述函數(shù)識(shí)別它，并調(diào)整相干光信號(hào)對(duì)檢查位置的上述函數(shù)的檢查位 置信息。
(設(shè)備2 )
所述設(shè)備配備有將來自光源的光分割為參考光和信號(hào)光的分割光 學(xué)系統(tǒng)、將信號(hào)光引導(dǎo)至樣本并改變樣本內(nèi)部的檢查位置的測試光學(xué) 系統(tǒng)、和將來自相關(guān)樣本的反射光與參考光合成的合成光學(xué)系統(tǒng)。
然后，所述設(shè)備配備有振幅分割單元，所述振幅分割單元在光學(xué) 系統(tǒng)的大致的光瞳位置處，所述光學(xué)系統(tǒng)匯聚并準(zhǔn)直從預(yù)定檢查點(diǎn) (屬于上述樣本)及其附近展開的反射光；或者所述振幅分割單元在 不同于光瞳并且其中可對(duì)穿過相關(guān)光瞳的光通量進(jìn)行區(qū)域分割的位置 處。振幅分割單元是在預(yù)定局部區(qū)域中對(duì)上述反射光執(zhí)行振幅分割的 單元。此外，所述振幅分割單元配備有光i普干涉信號(hào)檢測單元以檢測 相關(guān)的各個(gè)分割的光通量中的至少一個(gè)作為上述參考光的光譜干涉信 號(hào)，還配備有另 一 個(gè)光謙干涉信號(hào)檢測單元以檢測其它光通量中的至 少一個(gè)作為上述參考光的光譜干涉信號(hào)。然后，所述振幅分割單元包 括數(shù)值轉(zhuǎn)換單元以對(duì)多個(gè)相干光信號(hào)對(duì)波長的函數(shù)執(zhí)行預(yù)定的數(shù)值轉(zhuǎn) 換，其中所述相干光信號(hào)是由多個(gè)光譜干涉信號(hào)檢測單元獲得的多個(gè) 上述光鐠干涉信號(hào)。可由相關(guān)數(shù)值轉(zhuǎn)換單元將多個(gè)上述光i普干涉信號(hào) 轉(zhuǎn)換為多個(gè)相干光信號(hào)對(duì)光到達(dá)位置的函數(shù)。
此處，如下認(rèn)識(shí)到，關(guān)于由上述非光鐠干涉信號(hào)檢測單元之一針 對(duì)測試光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)檢查位置獲得的相干光信號(hào)對(duì)檢查位置的函數(shù)，由于測量不同的檢查位置時(shí)的波動(dòng)，樣本的原點(diǎn)移動(dòng)。具體地，
使用通過數(shù)值轉(zhuǎn)換從作為上述其它光i普干涉信號(hào)檢測單元的輸出的上 述光譜干涉信號(hào)獲得的上述相干光信號(hào)對(duì)光到達(dá)位置的函數(shù)識(shí)別它。 然后，可關(guān)于相干光信號(hào)對(duì)檢查位置的上述函數(shù)的檢查位置信息調(diào)整 它。
此外，在上述設(shè)備1或設(shè)備2中，也可通過分割單元的分時(shí)系統(tǒng) 來構(gòu)建對(duì)來自上述樣本的反射光執(zhí)行振幅分割的振幅分割單元。 (設(shè)備3 )
在SS-OCT的情況下，傅立葉域方法需要用于荻得上述第一和 第二圖像信息的TD-OCT的光源、以及用于獲得上述第三圖像信息 的SS-OCT的光源。
此外，上述光源是用于輻射多個(gè)中央波長的第一光源、和用于輻 射單個(gè)中央波長的第二光源。
此外，當(dāng)使用TD-OCT時(shí)，已經(jīng)描述了具有用于給出上述參考 光的頻率和上述信號(hào)光的頻率之間的差值的移頻器是適當(dāng)?shù)摹?br> 此時(shí)，將上述移頻器設(shè)置在上述第二光源輻射的光的路徑上，并 且上述第一光源輻射的光的路徑被設(shè)置為與上述第二光源輻射的光的 路徑不同。通過該結(jié)構(gòu)，上述第一光源輻射的光永遠(yuǎn)不受上述移頻器 的影響。稍后將提到上述移頻器的影響。
(第五實(shí)施例對(duì)每個(gè)實(shí)施例應(yīng)用動(dòng)態(tài)聚焦)
備的圖像形成方法。
此外，通過向第一實(shí)施例應(yīng)用上述動(dòng)態(tài)聚焦來獲得該實(shí)施例。
1、 第一圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在第一聚焦位置處 獲得檢查對(duì)象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)，所述光軸 方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；
2、 通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢?改變到與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置的步驟；
3、 第二圖像信息獲得步驟，在第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象
30及4、 通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步 驟，所述第三圖像信息是檢查對(duì)象的層析成像圖像信息，并且包括在 第一焦點(diǎn)或第二焦點(diǎn)中的至少一個(gè)聚焦位置處的檢查對(duì)象的層析成像圖像；5、 使用第三圖像信息使第一圖像信息和第二圖像信息之間相對(duì)于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對(duì)象的層析成像圖像或三 維圖像。此處，可校正相關(guān)聯(lián)的上述第 一圖像信息和上述第二圖像信息之 間的相對(duì)于上述光軸方向的上述位置關(guān)系。此外，關(guān)于上述校正，可 適當(dāng)?shù)厥褂玫谝粚?shí)施例中描述的校正方法以使其不與本實(shí)施例相悖。 因此，可校正兩個(gè)圖像信息之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系。此外， 可通過動(dòng)態(tài)聚焦來獲取高橫向分辨率的圖像信息。此外，可在通過上述時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得上述檢查對(duì)象 的一維或二維圖像的步驟中完成上述第一和第二圖像信息獲得步驟。 此外，可通過上述頻域光學(xué)相干層析成像法來獲取上述第三圖像信息。當(dāng)然，也可通過使用上述SS-OCT來獲取上迷第三圖像信息。 (a )用SD - OCT圖像來校正TS - OCT圖像 下面，將描述使用涉及另 一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)相干層析成像法的圖 像形成方法。此處，應(yīng)用上述TS-OCT (橫向掃描OCT)和SD-OCT (頻 域OCT:頻域光學(xué)相干層析成像法)?？梢韵率霾襟E執(zhí)行這些方 法。1、 第一圖像信息獲得步驟，通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法，相 對(duì)于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對(duì)象的C掃描圖像，所述 光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；2、 通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢?改變到與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置的步驟；3、 第二圖像信息獲得步驟，通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法，在第二聚焦位置處獲得檢查對(duì)象的第二圖像信息，即C掃描圖像；4、通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步驟，所 述第三圖像信息是檢查對(duì)象的層析成像圖像信息，并且包括在第 一焦 點(diǎn)或第二聚焦位置的至少一個(gè)焦點(diǎn)的位置處的檢查對(duì)象的層析成像圖像；5 、使用第三圖像信息使第 一 圖像信息和第二圖像信息之間相對(duì) 于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對(duì)象的層析成像圖像或三 維圖像。此處，可校正相關(guān)聯(lián)的上述第一圖像信息和上述第二圖像信息之 間的相對(duì)于上述光軸方向的上述位置關(guān)系。此外，關(guān)于上述校正，可 適當(dāng)?shù)厥褂玫谝粚?shí)施例中描述的校正方法以使其不與本實(shí)施例相悖。 因此，可校正兩個(gè)圖像信息之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系。此外， 可通過動(dòng)態(tài)聚焦來獲取高橫向分辨率的圖像信息。盡管如此，根據(jù)本發(fā)明的校正不限于這些。此外，使用涉及該實(shí)施例的光學(xué)相干層析成像法的圖像形成方法 可使用下述單元。(a-l)移頻器的影響此處，如第一實(shí)施例中描述的，當(dāng)使用頻域光學(xué)相干層析成像法 執(zhí)行校正時(shí)，最好考慮下述點(diǎn)。當(dāng)通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得層析成像圖像時(shí)，可使用例 如AOM的移頻器。上述移頻器關(guān)于時(shí)間線性地偏移相位(頻率)。 在該實(shí)施例中，適合對(duì)被光分割單元(第一光分割單元)分割的參考 光和信號(hào)光的相應(yīng)頻率給出差值。由此，當(dāng)上述參考光和上述信號(hào)光 相干涉時(shí)，可產(chǎn)生拍頻(頻率差)。此處，檢測通過使不同的頻率相干涉而獲得的光被稱為外差檢測。為了獲得檢查對(duì)象的圖像信息，檢測被檢查對(duì)象反射的光的變 化。然而，除了上述反射的變化以外，在光通過的路徑上光的折射率 也發(fā)生變化。折射率改變的原因是例如設(shè)備的擺動(dòng)、光路中空氣的溫度變化等。折射率的變化在上述拍頻中表現(xiàn)為光的波長的變化，并且 由上述檢查對(duì)象反射的光的變化表現(xiàn)為振幅的變化。由此，通過觀察 拍頻的振幅的變化，能夠以良好的準(zhǔn)確度來獲取檢查對(duì)象的圖像信 息。此外，使用光分割單元來分割相干光，并且對(duì)一側(cè)的光進(jìn)行相位 反轉(zhuǎn)。當(dāng)在關(guān)于該相位反轉(zhuǎn)的光的檢測和檢測另 一側(cè)的光的光檢測的信息之間取差值時(shí)，可獲取從由光源產(chǎn)生的光獲得的DC分量被消除 的信息。由此，可增加S/N比率。順便提及，當(dāng)通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得層析成像信息 時(shí)，分光鏡被用作該檢測單元。關(guān)于輸入到上述分光鏡中的上述拍 頻，盡管被分光鏡色散，各個(gè)色散的頻率也相對(duì)偏移，并且上述層析 成像信息變?yōu)榘ㄔ肼暤臋z測。此處，通過上述移頻器的光的頻移的 時(shí)間間隔通常短于光被輸入到上述分光鏡中的時(shí)間。為了避免在通過頻域光學(xué)相干層析成像法進(jìn)行上述檢測時(shí)產(chǎn)生問 題的上述移頻器的影響，可使用下述方法。 (a-2)參考信號(hào)和同步首先，存在一種執(zhí)行與來自上述移頻器的驅(qū)動(dòng)電路的參考信號(hào)同 步的方法。由此，在利用頻域光學(xué)相干層析成像法的檢測中，可將上 述移頻器控制為使得由頻域光學(xué)相干層析成像法的檢測單元獲得的信 號(hào)變得比由時(shí)域光學(xué)相干層析成像法的檢測單元獲得的信號(hào)更強(qiáng)。例如，可如下控制上述移頻器。即，當(dāng)獲得上述第一或第二圖像信息時(shí)，進(jìn)行控制以偏移上述參 考光或上述信號(hào)光的頻率。具體地講，打開上述移頻器的電源，并且 使其運(yùn)行。然后，當(dāng)獲得上述層析成像信息時(shí)，進(jìn)行控制來防止上述參考光 或上述信號(hào)光的頻率偏移。具體地講，關(guān)閉上述移頻器的電源，并停 止操作。當(dāng)然，本發(fā)明不限于使用上述移頻器。此外，即使使用上述移頻 器，本發(fā)明也不限于執(zhí)行上述控制。33(a-3)透射和反射光的強(qiáng)度比率的調(diào)整。 此外，還存在一種使用光路轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換光路的方法。 例如，可如下控制上述光路轉(zhuǎn)換單元。首先，當(dāng)獲得上述第一或第二圖像信息時(shí)，進(jìn)行控制以使得光可 以經(jīng)過用于通過上述時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的路徑。此 外，當(dāng)獲得上述第三圖像信息時(shí)，進(jìn)行控制以使得光可以經(jīng)過用于通 過上述頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的路徑。此處，可將光學(xué)開關(guān)用于上述光學(xué)路徑轉(zhuǎn)換單元。光學(xué)開關(guān)可以 以高速度和低損耗來切換光路，并且用于光通信等。在光學(xué)開關(guān)的類 型中，存在機(jī)械地切換光路的光學(xué)開關(guān)，和使用熱光效應(yīng)(通過溫度 改變折射率)切換光的有利效應(yīng)的光學(xué)開關(guān)。盡管此時(shí)光纖可用作光 路，但本發(fā)明不限于此。此時(shí)，可使用上述移頻器如下進(jìn)行控制。也就是說，當(dāng)獲得上述 第一或第二圖像信息時(shí)，可進(jìn)行控制來偏移上述參考光或上述信號(hào)光 的頻率。此外，當(dāng)獲得上述第三圖像信息時(shí)，可進(jìn)行控制來防止上述 參考光或上述信號(hào)光的頻率偏移。當(dāng)然，本發(fā)明不限于使用上述移頻器。此外，即使使用了上述移 頻器，本發(fā)明也不限于執(zhí)行上述控制。 (a-4)空間偏振調(diào)制器此外，還存在調(diào)整透射穿過光分割單元和在光分割單元上纟皮反射 的光強(qiáng)度的比率的方法。可通過使用用于轉(zhuǎn)換偏振的空間偏振調(diào)制器 來執(zhí)行上述調(diào)整。通過控制上述空間偏振調(diào)制器并且以高速轉(zhuǎn)換偏 振，可調(diào)整光分割單元(第二光分割單元)的反射率(透射率)。此 處，上述第二光分割單元是用于將上述參考光和上述信號(hào)光的相干光 分成兩部分的單元。也就是說，所述第二光分割單元將上述相干光分 割為用于通過上述時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光和用于通過 上述頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光。然后，如下控制上述第 二光分割單元。例如，如下控制上述空間偏振調(diào)制器。即，當(dāng)獲得上述第一或第二圖像信息時(shí)，進(jìn)行控制以使得用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲 得圖像的光可以比用于通過上述頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的 光變得更強(qiáng)。此外，當(dāng)獲得上述第三圖像信息時(shí)，進(jìn)行控制以使得用 于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光可以比用于通過上迷時(shí) 域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光變得更強(qiáng)。當(dāng)然，盡管其也可以 與上述移頻器的控制相結(jié)合，但本發(fā)明不限于此。
此處，上述空間偏振調(diào)制器可由PEM(光彈性調(diào)制器)、EOM (電光調(diào)制器)等構(gòu)成。
(a - 5 )光學(xué)相千層析成l象設(shè)備 將描述用于執(zhí)行涉及該實(shí)施例的圖像形成方法的光學(xué)相干層析成 像設(shè)備。
首先，所述設(shè)備具有用于使光照射在檢查對(duì)象上的光源、用于將 來自上述光源的光分割為信號(hào)光和參考光的第 一光分割單元、以及用 于檢測參考光和信號(hào)光的相干光的檢測單元。
可產(chǎn)生其中央波長為840nm (短于受水的吸收影響較大的波段 并且長于可見光的波段)的光的光源適合用于上述光源。此外，在下 面的實(shí)施例中將詳細(xì)地描述上述第一光分割單元和上述檢測單元。
此外，可提供用于控制該實(shí)施例的控制單元。
此外，如上所述，可使用上述移頻器、上述第二光分割單元和空 間偏振調(diào)制器。
在第五實(shí)施例中詳細(xì)地描述上述結(jié)構(gòu)。 (b )用SD - OCT圖像校正SD - OCT圖像
此外，將描述使用涉及另一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)相干層析成像法的圖 像形成方法。此外，該實(shí)施例是通過向第二實(shí)施例應(yīng)用上述動(dòng)態(tài)聚焦 而獲得的。
1、第一圖像信息獲得步驟，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法 相對(duì)于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對(duì)象的第一圖像信息(一 維、二維或三維圖像)，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方
向；2、 通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢?改變到與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置的步驟；
3、 第二圖像信息獲得步驟，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像 法，在第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象的第二圖像信息(一維、二維 或三維圖像)；
4、 使用由第一或第二圖像信息獲得步驟中的至少一個(gè)步驟獲得 的檢查對(duì)象的層析成像信息，使第 一 圖像信息和第二圖像信息之間相 對(duì)于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對(duì)象的層析成像圖像或 三維圖像的步驟。
此處，可校正相關(guān)聯(lián)的上述第一圖像信息和上述第二圖像信息之 間的相對(duì)于上述光軸方向的上述位置關(guān)系。此外，關(guān)于上述校正，可 使用第一實(shí)施例中描述的校正以使其不與本實(shí)施例相悖。因此，可校 正兩個(gè)圖像信息之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系。此外，可通過動(dòng)態(tài) 聚焦來獲取高橫向分辨率的圖像信息。
此外，可通過上述頻域光學(xué)相干層析成像法來獲取上述第一和第 二圖像信息。當(dāng)然，也可通過使用上述SS-OCT來獲取上述第一和 第二圖像信息。
用于執(zhí)行涉及該實(shí)施例的圖像形成方法的光學(xué)相干層析成像設(shè)備 具有下述結(jié)構(gòu)。即，所述設(shè)備包括用于使光照射在檢查對(duì)象上的光 源、用于將來自上述光源的光分割為信號(hào)光和參考光的光分割單元、 以及用于檢測參考光和信號(hào)光的相干光的檢測單元。
此外，在本實(shí)施例中的圖像形成方法中，除非上述第一和第二實(shí) 施例中描述的情況與本實(shí)施例相悖，否則其是適用的。 (c)在FD-OCT時(shí)使用無限制的聚焦位置的模式
此外，將描述使用涉及另一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)相干層析成像法的圖 像形成方法。此外，該實(shí)施例是通過向第一實(shí)施例的(c)應(yīng)用上述 動(dòng)態(tài)聚焦而獲得的。
1、第一圖像信息獲得步驟，相對(duì)于光軸方向在第一聚焦位置處 獲得檢查對(duì)象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)，所述光軸方向是光^f皮引導(dǎo)至檢查對(duì)象上的方向；
2、 通過動(dòng)態(tài)聚焦，相對(duì)于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢?改變到與第一焦點(diǎn)不同的第二焦點(diǎn)的位置的步驟；
3、 第二圖像信息獲得步驟，在第二焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對(duì)象 的第二圖像信息(一維、二維或三維圖像)；
4、 通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得相對(duì)于檢查對(duì)象的光 軸方向的層析成像圖像信息的步驟；
5、 使用層析成像圖像信息使第 一 圖像信息和第二圖像信息之間 相對(duì)于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對(duì)象的層析成像圖像 或三維圖像的步驟。
此處，可校正相關(guān)聯(lián)的上述第一圖像信息和上述第二圖像信息之 間的相對(duì)于上述光軸方向的上述位置關(guān)系。此外，關(guān)于上述校正，可 使用第一實(shí)施例中描述的校正方法以使其不與本實(shí)施例相悖。因此， 可校正兩個(gè)圖像信息之間相對(duì)于深度方向的位置關(guān)系。此外，可通過 動(dòng)態(tài)聚焦來獲取高橫向分辨率的圖像信息。
盡管如此，根據(jù)本發(fā)明的校正不限于這些。
此外，在上述實(shí)施例中，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得 層析成像圖像信息時(shí)的聚焦位置沒有特別限制。
此處，可相對(duì)于上述光軸方向，在與上述第一和第二焦點(diǎn)4501 和4503的位置不同的第三焦點(diǎn)4508的位置處獲得上述層析成像圖像 信息4505。此時(shí)，可獲得上述層析成像圖像信息4505，包括在第一 和第二焦點(diǎn)4501和4503的位置處的檢查對(duì)象的圖像信息。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的例子。
例子
(例子l:用于校正的TD-OCT圖像+ SD-OCT圖像) 將參照?qǐng)D3來描述例子1。
首先，通過單模光纖102來光學(xué)引導(dǎo)從光源101發(fā)射的光，并且 從光纖邊緣發(fā)射的光被準(zhǔn)直透鏡103轉(zhuǎn)換為平行光以便由分割光學(xué)系 統(tǒng)104分割為參考光和信號(hào)光。
37參考光在其光學(xué)頻率被移頻器105偏移了 Af之后被光延遲單元 106反射，并且通過反射鏡108被引導(dǎo)至合成光學(xué)系統(tǒng)116。此處， 光延遲單元106的位置由位置驅(qū)動(dòng)單元107控制，從而光路可變?yōu)轭A(yù) 定長度。
在照射在光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109上之后，信號(hào)光被引導(dǎo)至用于 作為檢查對(duì)象的眼睛114和底部檢查對(duì)象部位115的測試光學(xué)系統(tǒng)。 此處，測試光學(xué)系統(tǒng)是由光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109、光束掃描光學(xué)系 統(tǒng)110、掃描透鏡111和用于眼睛的透鏡112形成的。此外，通過聚 焦位置驅(qū)動(dòng)單元113將用于眼睛的透鏡112驅(qū)動(dòng)到入射光的光軸方 向。此時(shí)，與光延遲單元的驅(qū)動(dòng)同步地驅(qū)動(dòng)聚焦位置驅(qū)動(dòng)單元113。 此外，光束掃描光學(xué)系統(tǒng)IIO具有使信號(hào)光的主光傾斜，從而使其沿 兩個(gè)正交的方向形成與光軸的傾角的作用。由此，使經(jīng)過掃描透鏡 111和用于眼睛的透鏡112的光通量在眼睛的瞳孔(虹膜)上進(jìn)行角 度掃描。因此，由于眼睛的光學(xué)作用，其被構(gòu)造為使得在底部檢查對(duì) 象部位115中的眼底上在與光軸方向(深度方向)垂直的平面(x-y 平面)的平面內(nèi)進(jìn)行掃描。在從底部檢查對(duì)象部位115反射的光或反 向散射光中，在照射在底部檢查對(duì)象部位115上時(shí)經(jīng)過大致相同的光 路，并且前進(jìn)至與入射光相反的方向的一部分光通過光引導(dǎo)分割光學(xué) 系統(tǒng)109^皮引導(dǎo)至合成光學(xué)系統(tǒng)116。
接著，參考光和信號(hào)光被合成光學(xué)系統(tǒng)116合成，并且具有相加 為復(fù)合振幅的合成振幅的相干光的一部分照射在聚光光學(xué)系統(tǒng)118 上。然后，所述光被光學(xué)耦合至單模光纖119，選擇與光纖的模一致 的分量在光纖內(nèi)傳播，并照射在光電轉(zhuǎn)換檢測器120上。此外，所述 光被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并被發(fā)射至OCT處理設(shè)備121d。此處，與光纖的 模一致的分量是與來自底部檢查對(duì)象部位115上的點(diǎn)的發(fā)散光共軛的 共焦分量。
相加為參考光和信號(hào)光的相干光的復(fù)合振幅的合成振幅具有外差 干涉的振幅，所述外差千涉具有由移頻器105產(chǎn)生的頻率差M作為 載波頻率。此處，外差千涉的波是振幅絕對(duì)值以頻率Af瞬時(shí)振動(dòng)的瞬時(shí)振蕩變?yōu)橄喾吹南?br> 位。以該方式，可通過所謂的TD-OCT方法相對(duì)于檢測對(duì)象的深度 方向獲取各個(gè)聚焦位置處的C掃描圖像(當(dāng)使深度方向?yàn)閦軸方向 時(shí)，與其相交的xy平面內(nèi)方向上的圖像)。
另一方面，由合成光學(xué)系統(tǒng)116產(chǎn)生的一部分相干光照射在分光 鏡衍射光柵125上。然后，所述光被波長分割成像透鏡126聚光，并 通過由行傳感器127對(duì)每個(gè)波長執(zhí)行強(qiáng)度檢測來執(zhí)行光譜干涉信號(hào)檢 測。也就是說，通過SD-OCT方法相對(duì)于被檢測對(duì)象的深度方向獲 得包括在預(yù)定聚焦位置處的被檢測對(duì)象的層析成像圖像的圖像信息， 所述SD-OCT方法是傅立葉域光學(xué)相干層析成像法的一種。然后， 通過TD-OCT方法相對(duì)于多個(gè)C掃描圖像的深度方向使用SD-OCT 圖像來執(zhí)行校正。稍后將描述校正方法。
此外，位置驅(qū)動(dòng)單元107、光束掃描光學(xué)系統(tǒng)110、聚焦位置驅(qū) 動(dòng)單元113、光電轉(zhuǎn)換檢測器120、和行傳感器127分別通過OCT 處理i殳備121a、 121b、 121c、 121d和121e的輸入和輸出來執(zhí)行驅(qū)動(dòng) 和檢觀'〗.
(例子2:光瞳分割(1)-不同的透射率)
將參照?qǐng)D4來描述例子2。例子2是例子1的修改的例子，并且 結(jié)構(gòu)中新添加了光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)401。此外，也向該結(jié)構(gòu)添加了聚 光光學(xué)系統(tǒng)402、單模光纖403和光電轉(zhuǎn)換檢測器404。
通過合成光學(xué)系統(tǒng)116合成參考光和信號(hào)光而獲得的相干光的一 部分照射在聚光光學(xué)系統(tǒng)118上，并且另一部分照射在聚光光學(xué)系統(tǒng) 402上。此處，從合成光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入聚光光學(xué)系統(tǒng)118的光被光瞳分 割光學(xué)系統(tǒng)401分割，并照射在分光鏡衍射光柵405上。然后通過波 長分割成像透鏡406對(duì)其進(jìn)行聚光，并由行傳感器407關(guān)于每個(gè)波長 進(jìn)行強(qiáng)度檢測。通過光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)401的分割可獲得與光束掃描 光學(xué)系統(tǒng)110中的分割同樣有利的效果。
此處，光束掃描光學(xué)系統(tǒng)110等同于主光相交的光瞳位置。通過 使用光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)401以低NA檢測光譜干涉可以深的焦深成批地獲得深度方向的圖像。
另一方面，入射在聚光光學(xué)系統(tǒng)402上的光被光學(xué)耦合至單模光 纖403，并且與光纖的模一致的分量被選擇，在光纖內(nèi)傳播，照射在 光電轉(zhuǎn)換檢測器404上，被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并被發(fā)射至OCT處理設(shè)備 121f。此處，由設(shè)定的光學(xué)系統(tǒng)402、單模光纖403、光源等產(chǎn)生的 光學(xué)強(qiáng)度噪聲在光電轉(zhuǎn)換檢測器120和光電轉(zhuǎn)換檢測器404兩者中變 為同相。由于該原因，可通過執(zhí)行差分檢測來實(shí)現(xiàn)噪聲減小。
下面，將使用圖5A至5D中的示意圖來描述光瞳分割光學(xué)系統(tǒng) 401。圖5A示出了該例子的光瞳分割方法，并且由透明部分501和 半透明半反射部分502構(gòu)成。關(guān)于該例子中使用的光瞳分割光學(xué)系統(tǒng) 401，如圖5B所示，在玻璃基片上以預(yù)定有效直徑規(guī)定透明部分 504，并且其外周為保持單元503。中央部分是由半透明半反射膜505 構(gòu)成的，所述半透明半反射膜505是由在玻璃基片上氣相沉積鉻而形 成的。半透明半反射膜505的透射率和反射率是大致相同的比率，并 且在約10%的吸收減少之后由約45%的透射和45°/。的反射形成。當(dāng) 然，透射率和反射率不限于這些值。
此外，可如圖5C所示形成光瞳分割方法。其是由透明部分507 和半透明半反射部分506構(gòu)成的，并且透明部分507械z(mì)沒置為四極形 狀。具體地講，如圖5D所示，光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)401是由設(shè)置成四 極形狀的透明部分510、和半透明半反射膜509構(gòu)成的，并且半透明 半反射膜509的周邊成為保持單元508。希望將半透明半反射膜的透 射率設(shè)定得高于其反射率，因?yàn)樵谠摴馔指罘椒ㄖ型该鞑糠值拿娣e 較小。例如，盡管希望設(shè)定為80%，但不限于此。
下面，將參照?qǐng)D8描述執(zhí)行本例子的光學(xué)干涉檢測系統(tǒng)的信號(hào)處 理、控制和成像的OCT處理單元121。圖8示意性地示例了 OCT處 理單元121的功能框圖。
首先，由包括放大器801的電路對(duì)來自光電轉(zhuǎn)換檢測器120和 124的電信號(hào)進(jìn)行差分放大，并使其經(jīng)過具有其中央頻率為載波頻率 M的帶通濾波器和檢測電路的濾波器/檢測器802。之后，在由數(shù)字采樣部件803執(zhí)行了模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換之后，將其發(fā)送至中央處理單元 804。在中央處理單元804中執(zhí)行下述比較處理。
將按時(shí)序發(fā)送的檢測之后的數(shù)字光干涉信號(hào)與下述信號(hào)相比較。
具體地講，將其與來自XY掃描儀驅(qū)動(dòng)器806的掃描儀位置信號(hào) /同步信號(hào)、來自光延遲驅(qū)動(dòng)器807的延遲位置信號(hào)/同步信號(hào)、來自 聚焦驅(qū)動(dòng)器808的焦點(diǎn)位置信號(hào)相比較。
由此，使光干涉信號(hào)和底部檢查對(duì)象部位上的位置相關(guān)聯(lián)。然 后，為每個(gè)預(yù)定像素分配光干涉信號(hào)，并執(zhí)行成像。該圖像是所謂的 TS-OCT圖像。另一方面，通過行圖像獲取單元809并入來自行傳 感器407的光鐠干涉信號(hào)，通過FFT (快速傅立葉轉(zhuǎn)換)處理單元 將波長軸轉(zhuǎn)換為層析成像方向位置的軸，并形成等同于一行所謂A 掃描的層析成像圖像數(shù)據(jù)。該圖像是所謂的SD-OCT圖像。
此處，參照?qǐng)D7A至7D，將描述該例子中的TD-OCT圖像和 SD-OCT圖4象之間的不同。
附圖標(biāo)記700表示相對(duì)于檢查對(duì)象的深度方向的層析成像圖像。 在圖7A中，盡管TD-OCT圖像701和703具有高橫向分辨率，并 獲得深度方向上的一個(gè)像素的大小，但SD-OCT圖像702和704具 有低橫向分辨率，并且沿深度方向一次獲得一個(gè)掃描行的圖像。
將參照?qǐng)D6A和6B描述橫向分辨率的高度。圖6A和圖6B是分 別對(duì)應(yīng)于SD — OCT和TD - OCT的光學(xué)示意圖。
首先，描述圖6A。聚光光學(xué)系統(tǒng)可在從601至603的范圍609 內(nèi)移動(dòng)。此外，當(dāng)聚光光學(xué)系統(tǒng)位于603時(shí)，透射經(jīng)過聚光光學(xué)系統(tǒng) 603的其主光為604的光通量605照射在底部檢查對(duì)象部位602上。 此時(shí)，附圖標(biāo)記607是第一焦點(diǎn)。此外，當(dāng)聚光光學(xué)系統(tǒng)位于601 時(shí)，透射經(jīng)過聚光光學(xué)系統(tǒng)601的其主光為604的光通量606照射在 底部檢查對(duì)象部位602上。此時(shí)，附圖標(biāo)記608是第二焦點(diǎn)。通過實(shí) 施如上所述的結(jié)構(gòu)，可以以低;鏡向分辨率和象第一和第二焦點(diǎn)607和 608那樣的深的焦深610形成具有低NA的光通量605和606。
下面，將描述圖6B。聚光光學(xué)系統(tǒng)可在從611到613的范圍619內(nèi)移動(dòng)。此外，當(dāng)聚光光學(xué)系統(tǒng)位于613時(shí)，透射經(jīng)過聚光光學(xué) 系統(tǒng)613的其主光為614的光通量615照射在底部檢查對(duì)象部位612 上。此時(shí)，附圖標(biāo)記617是第一焦點(diǎn)。此外，當(dāng)聚光光學(xué)系統(tǒng)位于 611時(shí)，透射經(jīng)過聚光光學(xué)系統(tǒng)611的其主光為614的光通量616照 射在底部檢查對(duì)象部位612上。此時(shí)，附圖標(biāo)記618是第二焦點(diǎn)。此 處，具有高NA的光通量615和616中的每一個(gè)以高橫向分辨率和象 第一和第二焦點(diǎn)617和618那樣的淺焦深照射在該部位上。然而，因 為聚光光學(xué)系統(tǒng)是根據(jù)觀察部位的深度被驅(qū)動(dòng)的，所以可實(shí)現(xiàn)深的焦 深620。
以該方式，在該例子中，可同時(shí)地獲得兩種不同的OCT圖像。 圖8中的中央處理單元804的作用進(jìn)一步使得TS-OCT圖像和SD -OCT圖像相對(duì)應(yīng)，并通過比較底部檢查對(duì)象部位的不同點(diǎn)的圖像 來重新合成對(duì)準(zhǔn)的圖像。
圖7B、 7C和7D示意性地示例了該對(duì)準(zhǔn)的概念。它們分別是在 一定深度橫向掃描時(shí)在多個(gè)點(diǎn)處的層析成像圖像700的排列好的圖 像。TD-OCT圖像705、 707和709分別對(duì)應(yīng)于SD - OCT圖像 706、 708和710。盡管TS-OCT圖像705和707本身不具有關(guān)于深 度方向的信息，但存在分別對(duì)應(yīng)于它們的SD-OCT圖像706和 708，并且它們?cè)趫D7B和圖7C中具有關(guān)于深度方向的信息。由于該 原因，通過比較SD-OCT圖像并執(zhí)行相關(guān)性分析，可校正圖7B的 時(shí)間和圖7C的時(shí)間之間的一定深度方向上的位置偏移。相似地，圖 7C和圖7D的校正也是可以的。此處，盡管層間間隔在圖7B和圖 7C之間分散，而層間間隔在圖7C和圖7D之間較窄，但通過SD-OCT 圖像(例如， 708和710)的比較，其被校正為原始的規(guī)則的間 隔。
然后，以高橫向分辨率，在關(guān)于TS-OCT圖像的層析成像方向 上也沒有位置偏移的情況下執(zhí)行三維圖像的重建或?qū)游龀上駡D像的重 建。在圖像顯示單元805上顯示重建圖像。
由此，提供了建立具有高橫向分辨率的TS-OCT圖像而不包括
42由層析成像方向位置偏移引起的圖像劣化，并顯示該TS-OCT圖像 的OCT光干涉測量設(shè)備。
此外，盡管在該例子中，中央處理單元804自動(dòng)地執(zhí)行SD-OCT 圖像之間的比較，也可以在圖像顯示單元805上顯示所述比較 并且手動(dòng)地執(zhí)行比較。此外，在該例子中，為了減小中央處理單元 804的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，采取下述方法。即，由于在進(jìn)行了圖 7B和圖7C之間的層間間隔校正之后消除了圖7B的SD-OCT圖像 數(shù)據(jù)，使用順序地執(zhí)行通過SD-OCT圖像的位置校正，并消除變得 不必要的SD-OCT數(shù)據(jù)的方法。當(dāng)然，也可以通過使存儲(chǔ)器為大容 量來保存所有SD — OCT圖像數(shù)據(jù)。 (對(duì)準(zhǔn)(alignment)的例子)
將參照?qǐng)D9A至9C描述該例子中SD-OCT圖像之間的具體對(duì) 準(zhǔn)的方法。當(dāng)然，本發(fā)明的對(duì)準(zhǔn)不限于該方法。
首先，將參照?qǐng)D9A至9C描述在按照x掃描和z掃描的順序執(zhí) 行掃描并獲得二維x-z層析成像圖像的情況下校正具有不同z位置 的行圖像之間的位置偏移的方法。
圖9A表示三維圖像空間，并且附圖標(biāo)記902是檢查對(duì)象卯1的 二維層析成像圖像。此外，圖9B示出了作為二維層析成像圖像902 中要對(duì)準(zhǔn)的對(duì)象的第一行圖像903和第二行圖像904。在這些行圖像 中指定對(duì)應(yīng)于相同x位置的用于對(duì)準(zhǔn)的第一對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)905和第二對(duì)準(zhǔn)點(diǎn) 906。設(shè)第一對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)卯5的像素坐標(biāo)為(0, L)，設(shè)第二對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)906 的像素坐標(biāo)為(0, L+l)，并且在獲得行圖像時(shí)的掃描開始點(diǎn)被選 擇為對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)。此處，設(shè)x方向上的全部掃描像素計(jì)數(shù)為Nx,并且設(shè) 像素坐標(biāo)為(x像素?cái)?shù)，z像素?cái)?shù))。
此外，如何選擇掃描行的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的位置也可以采取其它方式。例 如，如圖9C所示，也可選擇幾乎在第三行圖像的中心的第三對(duì)準(zhǔn)點(diǎn) 915作為(Nx/2， L)，并且也可選擇幾乎在第四行圖像的中心的第 四對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)916作為(Nx/2， L+l)。
當(dāng)在獲得行圖像時(shí)，在掃描開始位置和結(jié)束位置執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，存在掃描速度慢，圖像獲取時(shí)間變長，并且圖像的SN比率變高的優(yōu) 點(diǎn)。另一方面，當(dāng)在行圖像的中央執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，在圖像的中央執(zhí)行對(duì) 準(zhǔn)，因而，存在通過在經(jīng)常被關(guān)注的圖像中央部分聚焦，使位置的準(zhǔn) 確度變高的優(yōu)點(diǎn)。
將參照?qǐng)D10A和10B描述用于對(duì)準(zhǔn)的SD-OCT圖像的像素的 概況。圖IOA表示透射經(jīng)過聚光光學(xué)系統(tǒng)1001的光通量照射在底部 檢查對(duì)象部位1004上，并且通過相同的光路而被匯聚的方面。由于 具有低NA的光通量，該例子中的SD-OCT是松散的，并且DOF 凈皮較寬地成l象。該方面在圖10A和10B中由附圖標(biāo)記1002和1003 表示。此外，圖10B中示意性地示出了用于對(duì)準(zhǔn)的TS-OCT像素 1005和SD - OCT像素1006。
圖11A中示出了成為對(duì)象的圖像拾取目標(biāo)的例子。圖11B中的 附圖標(biāo)記1102示出了圖10B中的SD-OCTl象素1006重疊在圖像拾 取目標(biāo)1101上。然后，將每個(gè)像素中獲得的信號(hào)強(qiáng)度視覺化的示意 圖是SD-OCT圖像1103。此處，盡管使得圖像拾取目標(biāo)在橫向方 向(x方向)上大致均勻，但其可以不是在橫向方向(x方向)上大 致均勻的圖像拾取目標(biāo)。例如，如圖11C所示，設(shè)其是具有在橫向 方向(x方向)上傾斜的元素的圖像拾取目標(biāo)1104。此處，圖11D 中的附圖標(biāo)記1105示出了圖10B中的SD - OCTM象素1006重疊在圖 像拾取目標(biāo)1104上。然后，將每個(gè)像素中獲得的信號(hào)強(qiáng)度視覺化的 示意圖是SD-OCT圖寸象1106。
下面，將參照?qǐng)D12A至12C描述位置偏移的對(duì)準(zhǔn)和檢測方法。 圖12A中的附圖標(biāo)記1201是包括第一行圖像的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的SD-OCT 圖像。此處，G(J， L)表示圖像數(shù)據(jù)，J是示出了x方向上的像素 數(shù)的索引，而L是示出了 z方向上的像素?cái)?shù)的索引。設(shè)作為TS-OCT像素的位置的SD-OCT圖像中央為L = Ln，并且獲得向上和 向下的各自L個(gè)像素。
在圖12B中，設(shè)在第一行圖像的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)處獲得的SD-OCT圖像 1202的像素坐標(biāo)為Gl (J， L)。此時(shí)，由于在第二行圖像的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)處獲得的SD - OCT圖像1203的像素坐標(biāo)對(duì)于SD - OCT圖像1202 的z坐標(biāo)沿z方向偏移l個(gè)像素，所以它們變?yōu)镚2(J, L-l)。
當(dāng)沒有位置偏移時(shí)，Gl (J， L)和G2 (J， L-1)具有相同的 值，但當(dāng)存在位置偏移時(shí)其變?yōu)椴煌闹?。圖12C示出了其中存在 位置偏移的情況。設(shè)位置偏移1206的像素計(jì)數(shù)為M。為了評(píng)估該位 置偏移的值，在該例子中使用相關(guān)函數(shù)。關(guān)于位置偏移像素計(jì)數(shù)M 的值，通過使M為Gl (J， L)和G2 (J， L-1-M)的相關(guān)函數(shù) 中的參數(shù)并使其最大化來求取最佳位置偏移值。相關(guān)函數(shù)由使用Gl (J， L)和G2(J， L-1-M)和各個(gè)平均值的下述^>式給出。
^ C7'C72 (工)
此處，ol和o2分別為Gl和G2的標(biāo)準(zhǔn)偏差。此外，可從各種 最優(yōu)化方法中恰當(dāng)?shù)剡x擇最大化的方法，可使用例如百分之百檢查和 線性最優(yōu)化等。
此外，除相關(guān)函數(shù)以外還可使用評(píng)價(jià)函數(shù)。評(píng)價(jià)函數(shù)由下述公式 給出。
拓{ G仏厶)-Z 一卜M)}2
^ (I工)
此外，當(dāng)有必要提高對(duì)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度時(shí)，也可通過使具有半像素或 四分之一像素的偏移量為參數(shù)來計(jì)算相關(guān)函數(shù)、評(píng)價(jià)函數(shù)等。
下面，將參照?qǐng)D13A至13D來描述C掃描圖像的對(duì)準(zhǔn)的例子。 此處，將描述當(dāng)在通過x掃描和y掃描獲得二維x-y圖像，也就是 所謂的C掃描圖像之后沿z方向執(zhí)行節(jié)距進(jìn)給時(shí)，校正其z位置不 同的C掃描圖像的位置偏移，并且獲得三維xy-z圖像1301的方 法。圖13A示出了三維圖像空間，并且附圖標(biāo)記1302和1303分別 表示檢查對(duì)象1301中的C掃描圖像。
圖13B示出了第一 C掃描圖像1302或第二 C掃描圖像1303。 此外，附圖標(biāo)記1304示出了用于對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)。設(shè)第一C掃描圖像 1302中的第一對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)為(Nx/2， Ny/2， L)，設(shè)第二 C掃描圖像1303中的第二對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)為(Nx/2， Ny/2， L+l)，并將C掃描中央點(diǎn) 選擇為對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)。此處，設(shè)x方向上的全部掃描像素計(jì)數(shù)為Nx，設(shè)y 方向上的全掃描像素計(jì)數(shù)為Ny，并且設(shè)C掃描圖像中的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的像 素坐標(biāo)為(x像素?cái)?shù)，y像素?cái)?shù)，z像素?cái)?shù))。
執(zhí)行使用SD-OCT圖像的與掃描行(在上述二維層析成像圖像 方面不同)的對(duì)準(zhǔn)的例子相同的檢測方法和操作，在SD-OCT圖像 中，各個(gè)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的深度方向圖像信息也是在以該方式指定的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)處 獲得的。由此，也執(zhí)4亍包括z方向上的節(jié)距移動(dòng)的兩個(gè)C掃描圖《象 的z方向?qū)?zhǔn)。
此外，如何在C掃描圖像中選擇對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)也可以采取其它方式。 例如，如圖13C所示，在對(duì)^f吏用包括x-y掃描開始位置和x-y掃 描結(jié)束位置的三個(gè)點(diǎn)獲得的位置偏移取平均值之后，校正整個(gè)C掃 描的方法也是可以的。此外，如圖13D所示，進(jìn)一步增加至五個(gè)點(diǎn) 也是可以的。此外，不通過對(duì)多個(gè)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的位置偏移量取平均值，而 是通過使用用于相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的附近的校正的各個(gè)位置偏移，不僅可 執(zhí)行如C掃描圖像的平移，還可執(zhí)行對(duì)其表面的偏斜的校正。
在上述內(nèi)容中，確定了預(yù)定對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)，并且使用深度方向的SD-OCT 圖像，即，沿z方向的一維圖像執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)。然而，例如，如圖 14A至14B所示，也可以將由在所有點(diǎn)處獲得的SD-OCT圖像形成 的圖14B中的二維圖^f象1404與圖14C中的二維圖4象1414的二維圖 像相比較而不確定特定對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)。由此，可檢測位置偏移。例如，考慮 到在相同深度位置的兩個(gè)圖像中的特征位置(1405和1415)，校正 兩個(gè)圖像之間的深度關(guān)系。此處，圖14A表示三維圖像空間，而附 圖標(biāo)記1402表示檢查對(duì)象1401中的深度方向的二維圖像。在這樣的 情況下，例如，可使二維圖像的相關(guān)函數(shù)為評(píng)價(jià)函數(shù)，并且可使其最 大化，并且在該情況下，除了全平移偏移，還可包括例如擴(kuò)展和收縮 的各種參數(shù)作為參數(shù)。此外，可使用非線性優(yōu)化技術(shù)和其它優(yōu)化技術(shù) 來優(yōu)化多個(gè)參數(shù)。
此外，在二維圖像中提取特征點(diǎn)和特征結(jié)構(gòu)1405和1415，并且在此基礎(chǔ)上執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)的方法也是廣泛已知的，并且自然地可以使用這
些方法。可適當(dāng)?shù)厥褂肐CP (迭代最近點(diǎn))算法等。
相似地，關(guān)于c掃描圖像的位置偏移校正，因?yàn)闉槊總€(gè)c掃描
圖像獲得一個(gè)三維SD-OCT圖像，所以利用三維SD-OCT圖像的 比較，位置偏移也是可檢測的。
此外，根據(jù)上述二維圖像或三維圖像的比較，因?yàn)椴粌H可獲得關(guān) 于深度方向(z方向)上的位置偏移或延長和收縮的信息，還可獲得 關(guān)于橫向方向(x方向)的信息，所以即使校正橫向圖像偏移也沒有 關(guān)系。
在由用于深度方向的硬件跟蹤系統(tǒng)執(zhí)行了粗略位置校正反饋之 后，其它對(duì)準(zhǔn)方法可以按本發(fā)明的像素級(jí)別的準(zhǔn)確度來執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)。關(guān) 于位置校正反饋，希望對(duì)其進(jìn)行控制，以使其當(dāng)獲得關(guān)于深度方向的 信息時(shí)停止。在該情況下，當(dāng)計(jì)算相關(guān)函數(shù)時(shí)，在結(jié)束時(shí)執(zhí)行幀輸出 (frame-out)，并且成為計(jì)算對(duì)象以外的像素的計(jì)數(shù)減小，從而可 執(zhí)行更有效和高度準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)。
(例子3:光瞳分割(2)-不同的透射率)
將參照?qǐng)D15至16D來描述例子3。此處，該例子是例子2的修 改的例子。在圖15中，示出了圖4中的光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)401被改 變?yōu)楣馔指罟鈱W(xué)系統(tǒng)1501的結(jié)構(gòu)。該例子中的其它結(jié)構(gòu)與例子2 中的結(jié)構(gòu)相同。
此處，利用圖16至16D中的示意圖來描述光瞳分割光學(xué)系統(tǒng) 1501。圖16A示出了該例子的光瞳分割方法，并且由透明部分1601 和反射部分1602構(gòu)成。具體地講，如圖16B所示，在玻璃基片上形 成空腔，并且形成透明部分1604。為了在中央部分支持反射膜 1605，從周邊形成三個(gè)梁1606。中央部分的表面由反射膜形成，所 述反射膜是通過在玻璃基片上氣相沉積鉻而形成的，并且在減去10 %的吸收之后，反射膜1605的反射率被形成為約90%。通過上述光 瞳分割方法和結(jié)構(gòu)，該例子避免了在對(duì)應(yīng)于TS-OCT單元的光瞳部 分中的不希望的反射或吸收的影響，并且具有高透射率的結(jié)構(gòu)。另一
47方面，通過在對(duì)應(yīng)于SD-OCT單元的光瞳部分中實(shí)施高反射率的結(jié) 構(gòu)，分別增強(qiáng)了信噪比。此處，梁的數(shù)量不限于三個(gè)。
此外，如圖16C所示，也可使光瞳分割的方法為四極形式等。 在該情況下，其成為透明部分1608和反射部分1607。具體地講，如 圖16D所示，其具有空腔1611和反射膜部分1610的結(jié)構(gòu)，從而可 執(zhí)行不使用梁的結(jié)構(gòu)。此外，附圖標(biāo)記1619表示保持單元。
此外，作為其它光瞳分割方法，還存在將光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)變?yōu)?簡單分束器的方法。在不有意區(qū)分透射率與反射率的比率的情況下形 成分束器的整個(gè)表面。因此，入射到SD-OCT檢測系統(tǒng)，也就是 說，分光鏡衍射光柵405、波長分割成像透鏡406和行傳感器407上 的光通量具有與入射到TS-OCT檢測系統(tǒng)上的光通量相似的高 NA。
因此，關(guān)于用于位置校正的SD-OCT圖像，僅深度方向中央部 分具有高橫向分辨率，而深度方向周邊部分具有低橫向分辨率。因 此，該SD-OCT圖像具有許多橫向構(gòu)成部分，并且可以對(duì)以具有小 傾斜的結(jié)構(gòu)形成的圖像拾取目標(biāo)進(jìn)行有效的位置校正。因此，可在保 持TS-OCT的光瞳中的分布均勻的同時(shí)應(yīng)用位置校正。此外，也可 將分割光學(xué)系統(tǒng)制造為簡單的分束器。 (例子4:光瞳分割(3)—偏振)
將參照?qǐng)D17至18D描述例子4。此處，該例子是例子2的修改 例子，并且使用光的偏振特性來執(zhí)行光瞳分割。
首先，將描述圖17。由單模光纖102光學(xué)引導(dǎo)從光源101發(fā)射 的光，并且從光纖邊緣發(fā)射的光被準(zhǔn)直透鏡103轉(zhuǎn)換為平行光并在空 間中傳播。通過偏振指定光學(xué)系統(tǒng)1701變?yōu)榫€性偏振光的光通量通 過半波片1702而成為45度偏振(也就是說，p偏振光和s偏振光進(jìn) 行半波的相位相加的偏振狀態(tài))，并照射在分割光學(xué)系統(tǒng)104上。此 處，該例子中的分割光學(xué)系統(tǒng)是由偏振分束器構(gòu)成的。由于該原因， p偏振光的參考光透射，s偏振光的信號(hào)光被反射并被分割。
盡管參考光的光學(xué)頻率被移頻器偏移了 Af，并且接著被光延遲單元106反射，但光延遲單元的位置被位置驅(qū)動(dòng)單元107控制為使得 光路可以變?yōu)轭A(yù)定長度。接著，參考光通過反射鏡108被引導(dǎo)至合成 光學(xué)系統(tǒng)116。
另一方面，在照射在光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109上之后，信號(hào)光通 過分割光學(xué)系統(tǒng)104被引導(dǎo)至用于作為檢查對(duì)象的眼睛114和底部檢 查對(duì)象部位115的測試光學(xué)系統(tǒng)。此處，測試光學(xué)系統(tǒng)是由光引導(dǎo)分 割光學(xué)系統(tǒng)109、光束掃描光學(xué)系統(tǒng)110、掃描透鏡111和用于眼睛 的透鏡112形成的。此外，光束掃描光學(xué)系統(tǒng)IIO具有使信號(hào)光通量 的主光傾斜，從而使其在兩個(gè)正交方向上形成與光軸的傾斜角的作 用。由此，經(jīng)過掃描透鏡111和用于眼睛的透鏡112的光通量在眼睛 的瞳孔(虹膜)上進(jìn)行角度掃描。因此，由于眼睛的光學(xué)作用，其被 構(gòu)造為使得底部檢查對(duì)象部位115可以在眼底上在與光軸方向垂直的 平面(x-y平面)的平面內(nèi)進(jìn)行掃描。此處，該例子中的光引導(dǎo)分 割光學(xué)系統(tǒng)109是由偏振分束器構(gòu)成的。由于該原因，作為s偏振光 的信號(hào)光被反射至檢查對(duì)象。此外，在該例子中，在光引導(dǎo)分割光學(xué) 系統(tǒng)109和光束掃描光學(xué)系統(tǒng)110之間放置四分之一波片1703，并 且相位前進(jìn)軸和相位滯后軸相對(duì)于光軸的方位被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整為使得入 射的s偏振光可在檢查對(duì)象側(cè)變?yōu)閳A偏振光。在來自底部檢查對(duì)象部 位115的反射光或反向散射光中，在照射在底部檢查對(duì)象部位115上 時(shí)經(jīng)過大致相同的光路并向與入射光相反的方向前進(jìn)的光此時(shí)^C四分 之一波片1703再次從圓偏振光轉(zhuǎn)換為p偏振光。然后，所述光透射 經(jīng)過光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109的偏振分束器，并被引導(dǎo)至合成光學(xué)系 統(tǒng)116。
接著，由合成光學(xué)系統(tǒng)116合成參考光和信號(hào)光，并且具有相加 為復(fù)合振幅的合成振幅的相干光的一部分照射在聚光光學(xué)系統(tǒng)118 上。然后，其偏振被局部區(qū)域偏振調(diào)整片1705局部調(diào)整并透射經(jīng)過 作為光通量分割光學(xué)系統(tǒng)的偏振分束器1706的光通量被引導(dǎo)至包括 在非光i昝干涉信號(hào)檢測系統(tǒng)中的聚光光學(xué)系統(tǒng)118、單模光纖119和 光電轉(zhuǎn)換檢測器120。此外，反射光通量照射在包括在光譜干涉信號(hào)檢測系統(tǒng)中的分光鏡衍射光柵405上，被波長分割成像透鏡406聚 光，并且通過行傳感器407對(duì)每個(gè)波長進(jìn)行強(qiáng)度檢測。
另一方面，通過合成光學(xué)系統(tǒng)116的一部分相干光照射在聚光光 學(xué)系統(tǒng)402上，并通過單模光纖403和光電轉(zhuǎn)換檢測器404對(duì)非光鐠 干涉信號(hào)進(jìn)行差分檢測，并去除共模噪聲分量，然后進(jìn)行TS-OCT 成像。此外，執(zhí)行對(duì)光譜干涉信號(hào)的SD-OCT成像，并且獲得恰當(dāng) 地進(jìn)行了位置校正和重建的具有高橫向分辨率的OCT圖像。
此處，將參照?qǐng)D18A至18D來描述局部區(qū)域偏振調(diào)整片1705的 結(jié)構(gòu)。圖18A是局部區(qū)域偏振調(diào)整片1705的示意圖，其中偏振不可 調(diào)整部分1801和半波片作用部分1802 Jf皮形成為同心圓。如圖18B 所示，該例子中的局部區(qū)域偏振調(diào)整片1705是通過對(duì)以有效直徑設(shè) 定在玻璃基片上的透射區(qū)域1804和在其中央由圓形晶體片形成的半 波片1805與玻璃基片執(zhí)行表面結(jié)合而制成的。相位前進(jìn)軸的方位被 設(shè)定為45度，并且其具有將線性偏振光的偏振平面旋轉(zhuǎn)90度的作 用。
此外，如圖18C所示，偏振不可調(diào)整部分1807也可被形成為四 極形狀。此時(shí)，附圖標(biāo)記1806表示半波片作用部分。具體地講，如 圖18D所示，其可由保持單元1808、半波片作用部分1809和偏振不 可調(diào)整部分1807形成。
此外，盡管在該例子中使用半波片使偏振的旋轉(zhuǎn)角為90度，但 可以使用非半波片，并且旋轉(zhuǎn)角度可以是除90度以外的角度；并且 在該情況下，可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整作為光通量分割光學(xué)系統(tǒng)的偏振分束器 1706中的透射率與反射率的比率。 (例子5:分時(shí))
將參照?qǐng)D19描述本發(fā)明的第五例子。此處，該例子是第四例子 的修改例子，并且是以高速分時(shí)執(zhí)行光瞳分割的例子。在圖19中， 示出了圖17中的局部區(qū)域偏振調(diào)整片1705被改變?yōu)榭臻g偏振調(diào)制器 l卯l的結(jié)構(gòu)。此外，空間偏振調(diào)制器1901被連接至調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器 1902，并且被進(jìn)一步連接至OCT處理i殳備121g。該例子中的其它結(jié)構(gòu)與第四例子中的結(jié)構(gòu)相同。
此處，在預(yù)定的局部區(qū)域中，空間偏振調(diào)制器1901的作用是產(chǎn) 生偏振轉(zhuǎn)換(即半波片的作用)，并根據(jù)時(shí)間以高速切換該偏振變 化，從而對(duì)經(jīng)過光瞳的光通量執(zhí)行區(qū)域分割。空間偏振調(diào)制器1901 是由例如PEM (光彈性調(diào)制器)和EOM (電光調(diào)制器)的元件構(gòu)成 的，并且進(jìn)一步，例如四分之一波片的光學(xué)元件可以被放置在一起并 使用。PEM和EOM是通過向晶體施加電壓或外力來調(diào)制光的相位 等以使其透射的器件，并且可以以非常高的速度執(zhí)行光學(xué)調(diào)制。當(dāng)操 作空間偏振調(diào)制器1901時(shí)， 一部分透射光的偏振狀態(tài)改變，并且偏 振分束器1706的反射率改變。例如，可通過操作空間偏振調(diào)制器 l卯l對(duì)s偏振光進(jìn)行局部區(qū)域的偏振，并使其從偏振分束器1706反 射至分光鏡衍射光柵405來獲得SD-OCT圖像。當(dāng)停止空間偏振調(diào) 制器1901的操作時(shí)，大部分的光通量可透射經(jīng)過偏振分束器1706， 并且可獲得高度靈敏的TS - OCT圖像。
此處，OCT處理設(shè)備121g根據(jù)有意控制的處理模式來控制調(diào)制 器驅(qū)動(dòng)器1902，并切換空間偏振調(diào)制器1901。在該例子中，所述設(shè) 備大約每微秒交替地切換偏振轉(zhuǎn)換的出現(xiàn)。圖42A至42F示出了此 時(shí)的時(shí)序圖
圖42A: OCT處理設(shè)備121內(nèi)部地控制TS - OCT獲得模式和 SD - OCT獲得模式；圖42B: OCT處理設(shè)備121在SD - OCT獲得 模式下，通過調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器1902來使空間偏振調(diào)制器1901作用；圖 42D:此處，在TS-OCT模式時(shí)，通過光電轉(zhuǎn)換檢測器120來獲得 TS-OCT的信號(hào)；圖42E:在SD - OCT模式時(shí)由行傳感器407來 獲得SD-OCT的信號(hào)。
由此，在圖42F中，通過產(chǎn)生TS-OCT信息的非光i瞽干涉信號(hào) 檢測和產(chǎn)生SD-OCT的光i脊干涉信號(hào)檢測，交替地獲得作為像素?cái)?shù) 據(jù)的TS - OCT和SD - OCT的數(shù)據(jù)。在該例子中，完成測量一個(gè)像 素的TS-OCT和SD-OCT數(shù)據(jù)的時(shí)間為2微秒。
由此，可分時(shí)執(zhí)行光瞳的光通量分割，并且在TS-OCT中也可
51在不損失來自所有光瞳的局部區(qū)域中的光通量的情況下獲得OCT圖 像。此外，通過可被視為要大致同時(shí)獲得的SD-OCT圖像，可執(zhí)行 4立置校正。
此外，盡管在該例子中使用空間偏振調(diào)制器1901和偏振分束器 1706來執(zhí)行光分割，也可通過使用采用MEMS (微:機(jī)電系統(tǒng))技術(shù) 等的光學(xué)切換元件執(zhí)行高速光控制而不使用空間偏振調(diào)制器1901或 偏振分束器1706。
此外，如到現(xiàn)在為止所描述的，在圖19所示的TD-OCT的許 多情況下使用移頻器。這是為了執(zhí)行通過使用移頻器在參考光和信號(hào) 光之間給出頻率差A(yù)f而使頻率差A(yù)f成為載波頻率的外差檢測。在 TD-OCT測量時(shí)的干涉信號(hào)被測量為頻率Af的振幅絕對(duì)值的時(shí)序 變化，并且可排除具有其它頻率的噪聲信號(hào)的影響。另一方面，在 SD-OCT中，通過由分光鏡衍射光柵405色散由偏振分束器1706 合成的光來檢測光強(qiáng)度，并對(duì)該光鐠干涉條紋執(zhí)行傅立葉轉(zhuǎn)換，獲得 有關(guān)深度方向的信息。由于該原因，有必要在SD-OCT中檢測所有 波長的光，并且不執(zhí)行限制波長或頻率的檢測。因此，在SD-OCT 中不一定必須由移頻器105在參考光和信號(hào)光之間給出頻率差M， 并且進(jìn)一步，通過停止移頻器105，可排除不必要的信號(hào)的混合，并 且可采取更準(zhǔn)確的SD-OCT信號(hào)。因此，更加需要通過執(zhí)行與偏振 轉(zhuǎn)換大致的同步化來開始和停止移頻器105的結(jié)構(gòu)。在該情況下，如 圖42C所示，根據(jù)OCT處理設(shè)備121內(nèi)部的操作模式來控制移頻器 105，在TS-OCT獲得模式時(shí)變?yōu)榇蜷_，并在SD-OCT獲得模式 下變?yōu)殛P(guān)閉。
(例子6:光通量限制單元)
將參照?qǐng)D20來描述本發(fā)明的例子6。此處，該例子是例子4的 修改例子，并且將光通量限制單元新添加至該結(jié)構(gòu)。
在圖20中，將光通量限制單元2001作為光闌設(shè)置在到達(dá)用于光 譜干涉信號(hào)檢測的分光鏡衍射光柵125、波長分割成像透鏡126和行 傳感器127的光路中。光通量限制單元2001的作用是僅選擇性地透
52射光通量的中央部分，并阻擋剩余部分，從而可獲得深的焦深。由
此，由OCT處理單元121e通過光鐠干涉信號(hào)檢測檢測的SD- OCT 圖像變?yōu)榫哂猩畹慕股畹膱D像。由于該原因，可增加深度方向上的位 置校正的準(zhǔn)確度。 (例子7)
將參照?qǐng)D21A至21C和22A、 22B來描述該例子。此處，該例 子是可應(yīng)用于本發(fā)明的其它例子的例子。
圖21A至21C是示意性地示出了來自聚光透鏡2101的光纖 2102的光學(xué)空間模的圖。在本發(fā)明的其它例子中，入射在聚光透鏡 上的光通量針對(duì)中央部分被分割，并且其光量減小。也就是說，環(huán)境 光通量的光量增加。在通過透鏡對(duì)這樣的光通量聚光時(shí)在光纖入射端 處的光強(qiáng)度分布為具有多個(gè)大的副峰值的分布2105，盡管主峰值的 寬度與原始基模2104相比較窄。然后，使光纖的模場直徑2103適合 于分布2105的主峰值。由此，光纖傳播模分布2106和分布2107的 主峰值重疊，并且具有高空間分辨率的分量的光通量被更有效地《j導(dǎo) 至檢測器。
圖22A和22B是示出了模轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)2205的例子的示意圖， 所述模轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)2205用于更有效地將具有這種高空間分辨率的 分量引導(dǎo)至檢測器。具有分布2202的光通量被角錐棱鏡2203轉(zhuǎn)換為 更近似于高斯分布的基模的光通量，并被轉(zhuǎn)換為其中近似的高斯分布 2207被聚光透鏡2204聚光的光;f莫，并且之后照射在光纖2102上。 代替角錐棱鏡2203和聚光透鏡2204，形成規(guī)則間隔的同心圓形衍射 光柵2209和不規(guī)則間隔的同心圓形衍射光柵2210，所述光柵2209 和2210通過 光刻被蝕刻在石英基片2208的兩面上，并且可使其具有 相同的光模轉(zhuǎn)換操作。如上所述，有效率地檢測具有高分辨率的分 量，并形成TS-OCT圖像。
此外，當(dāng)希望通過對(duì)其執(zhí)行了光瞳分割調(diào)整的光通量構(gòu)造高分辨 率光模時(shí)，可將光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)恰當(dāng)?shù)胤胖迷诤铣晒鈱W(xué)系統(tǒng)和聚光 透鏡之間，并且可調(diào)整光模。 53(例子8:光纖)
參照?qǐng)D23描述本發(fā)明的例子8。此處，該例子是例子1的修改 例子，并且使用光纖。
由單模光纖2302光學(xué)引導(dǎo)從光源2301發(fā)射的光，并由用于光纖 的分割光學(xué)系統(tǒng)2351將其分割為參考光和信號(hào)光。
關(guān)于參考光，其光學(xué)頻率被移頻器2305偏移Af。接著，在通過 光學(xué)循環(huán)器2352之后，所述光通過準(zhǔn)直器2353變?yōu)榇笾缕叫械墓猓?并且被光延遲單元2306反射。此處，由位置驅(qū)動(dòng)單元2307控制光延 遲單元的位置，使得光路可變?yōu)轭A(yù)定長度。接著，參考光通過準(zhǔn)直器 2353返回光纖，并通過光學(xué)循環(huán)器2352和用于光纖的分割光學(xué)系統(tǒng) 2354被分別發(fā)送至用于光纖的合成光學(xué)系統(tǒng)2355和2356。信號(hào)光通 過分割光學(xué)系統(tǒng)2351經(jīng)過光學(xué)循環(huán)器2357,照射在準(zhǔn)直器2358 上，并且變?yōu)槠叫泄?。在此之后，所述光通過半波片2359被轉(zhuǎn)換為 p偏振光，透射經(jīng)過偏振分束器2360，并經(jīng)過局部區(qū)域四分之一波片 2361。在經(jīng)過相關(guān)路徑之后，所述光通過光束掃描光學(xué)系統(tǒng)2310、 掃描透鏡2311和用于眼睛的透鏡2312去往和來自為作為檢查對(duì)象的 眼睛2314和底部檢查對(duì)象部位2315形成的測試光學(xué)系統(tǒng)。此處，光 束掃描光學(xué)系統(tǒng)2310具有使信號(hào)光通量的主光傾斜，以使其在兩個(gè) 正交的方向上形成與光軸的傾斜角的作用。由此，經(jīng)過掃描透鏡 2311和用于眼睛的2312的光通量在眼睛的瞳孔(虹膜)上進(jìn)行角度 掃描。因此，由于眼睛的光學(xué)作用，其被形成為使得底部檢查對(duì)象部 位2315可以在眼底上在與光軸垂直的平面(x-y平面)的平面內(nèi)進(jìn) 行掃描。
在從底部檢查對(duì)象部位2315反射的光或反向散射光中，在入射 在底部檢查對(duì)象部位2315上時(shí)經(jīng)過大致相同的光路，并且前進(jìn)至與 入射光相反的方向的光^皮局部區(qū)域四分之一波片2361偏振。具體地 講，通過波片的向前和向后的光學(xué)作用，僅作為預(yù)定部分的中央部分 被轉(zhuǎn)換為從入射時(shí)的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)了 90度的偏振光。由此，在偏振分束 器中，光通量的中央部分被反射，并且光通量的周邊部分透射并返回原始光路。
光通量的透射的周邊部分被準(zhǔn)直器2358聚光，返回光纖，并通 過光學(xué)循環(huán)器2357 ^皮發(fā)送至合成光學(xué)系統(tǒng)2355。另一方面，被反射 的光通量的中央部分被聚光透鏡2362聚光，照射在光纖上，并被發(fā) 送至合成光學(xué)系統(tǒng)2356。各個(gè)光通量通過合成光學(xué)系統(tǒng)2355和2356 與參考光多路復(fù)用，并且由光電轉(zhuǎn)換檢測器2320檢測非光鐠干涉信 號(hào)。另一方面，由分光鏡衍射光柵2325、波長分割成像透鏡2326和 行傳感器2327來檢測光譜干涉信號(hào)。它們被發(fā)送至OCT處理單元 2321，被分別視覺化為TS-OCT圖像和SD-OCT圖像，并被恰當(dāng) 地處理。
位置驅(qū)動(dòng)單元2307、光束掃描光學(xué)系統(tǒng)2310、聚焦位置驅(qū)動(dòng)單 元2313、光電轉(zhuǎn)換檢測器2320和行傳感器2327通過下述設(shè)備的輸 入和輸出執(zhí)行驅(qū)動(dòng)。也就是說，通過OCT處理設(shè)備2321a、 2321b、 2321c、 2321d和2321e的輸入和輸出來執(zhí)4亍驅(qū)動(dòng)和檢測。 (例子9:通過SD的SD校正(1) 一一個(gè)設(shè)備)
將參照?qǐng)D24來描述本發(fā)明的例子9。此處，該例子指定實(shí)施例 2，并使用具有高NA的成像系統(tǒng)來執(zhí)行SD-OCT的圖像拾取和 DF。以高NA獲得的SD-OCT圖像被分割為具有高橫向分辨率的 中央像素、和用于沿深度方向以低橫向分辨率對(duì)準(zhǔn)的周邊像素，并執(zhí) 行用于對(duì)準(zhǔn)的校正。
首先，由單模光纖102光學(xué)引導(dǎo)從光源101發(fā)射的光，并且從光 纖邊緣發(fā)射的光被準(zhǔn)直透鏡103轉(zhuǎn)換為平行光，以便被分割光學(xué)系統(tǒng) 104分割為參考光和信號(hào)光。
參考光被光延遲單元106反射，并接著被反射鏡108引導(dǎo)至合成 光學(xué)系統(tǒng)116。
在照射在光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109上之后，信號(hào)光被引導(dǎo)至用于 作為檢查對(duì)象的眼睛114和底部檢查對(duì)象部位115的測試光學(xué)系統(tǒng)。 此處，測試光學(xué)系統(tǒng)是由光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109、光束掃描光學(xué)系 統(tǒng)110、掃描透鏡111和用于眼睛的透鏡112形成的。由聚焦位置驅(qū)
55動(dòng)單元113向入射光的光軸方向驅(qū)動(dòng)用于眼睛的透鏡112。此外，光 束掃描光學(xué)系統(tǒng)110具有使信號(hào)光通量的主光傾斜，從而使其沿兩個(gè) 正交的方向形成與光軸傾斜角的作用。由此，使通過掃描透鏡lll和 用于眼睛的透鏡112的光通量在眼睛的瞳孔(虹膜)上進(jìn)行角度掃 描。因此，由于眼睛的光學(xué)作用，其被構(gòu)成為使得在底部檢查對(duì)象部 位115中的眼底上在與光軸方向(深度方向)垂直的平面(x-y平 面)的平面內(nèi)掃描。在從底部檢查對(duì)象部位115反射的光或反向散射 光中，在入射在底部檢查對(duì)象部位115上時(shí)經(jīng)過大致相同的光路，并 且前進(jìn)至與入射光相反的方向的一部分光通過光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng) 109^f皮引導(dǎo)至合成光學(xué)系統(tǒng)116。
接著，參考光和信號(hào)光被合成光學(xué)系統(tǒng)116合成，并且具有相加 為復(fù)合振幅的合成振幅的相干光入射在分光鏡衍射光柵2401上。然 后，所述光被波長分割成像透鏡2402聚光，由行傳感器2403對(duì)每個(gè) 波長進(jìn)行強(qiáng)度檢測，并將其發(fā)送至OCT處理單元121h以獲得SD-OCT圖像。
僅使用可通過由用于眼睛的透鏡112和聚焦位置驅(qū)動(dòng)單元113構(gòu) 成的聚焦機(jī)制獲得的具有高橫向分辨率的像素作為最終的圖像分量。 此外，除了這些像素以外，同時(shí)獲得的像素被用于對(duì)準(zhǔn)。
下面，將描述該例子的對(duì)準(zhǔn)。關(guān)于與該對(duì)準(zhǔn)中使用的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)和對(duì) 準(zhǔn)圖像的關(guān)系，可使用第二例子的對(duì)準(zhǔn)的例子中描述的圖9至13D。
圖25A和25B中示出了在對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)中獲得的用于對(duì)準(zhǔn)的SD-OCT 像素的概況。圖25A示出了透射經(jīng)過聚光光學(xué)系統(tǒng)2501的光通量照 射在底部檢查對(duì)象部位2502之上，并且通過相同的光路而被聚光的 方面。由于具有高NA的光通量，該例子中的SD-OCT是尖銳的， 并且DOF較窄地成像。此外，圖25B中示意性地示出了作為對(duì)準(zhǔn)點(diǎn) 的SD - OCT像素2503和用于對(duì)準(zhǔn)的其上和其下的SD - OCT像素 2504和2506。
圖26A中示出了成為對(duì)象的圖像拾取目標(biāo)的例子。圖26B中的 附圖標(biāo)記2602示出了圖25B中的SD-OCT像素2503、 2504和2505重疊在圖像拾取目標(biāo)2601上。于是，將每個(gè)像素中獲得的信號(hào) 強(qiáng)度視覺化的示意圖是SD-OCT圖像2603。此處，使得圖像拾取 目標(biāo)在橫向方向(x方向)上大致均勻。在這樣的圖像拾取目標(biāo)中， 如SD-OCT圖像2603中示意性示出的，其沿深度方向(z方向) 很好地分解。可與第二例子中示出的相似地執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)的具體例子。
下面將描述所述圖像拾取目標(biāo)不是沿橫向方向(x)方向大致均 勻的情況。例如，如圖26C所示，設(shè)所述圖像拾取目標(biāo)為具有沿橫 向方向(x方向)傾斜的元件的圖像拾取目標(biāo)。此處，圖26D中的附 圖標(biāo)記2605示出了圖25B中的SD - OCT像素2503 、 2504和2505 重疊在圖像拾取目標(biāo)2604上。當(dāng)與SD-OCT像素的橫向分辨率相 比傾斜明顯時(shí)，如SD-OCT圖像2606所示，由于其不再沿深度方 向(z方向)分解，變得難以將其用于深度方向上的對(duì)準(zhǔn)。因此，該 例子適合于具有許多橫向(x方向)構(gòu)成部分并且被形成為具有小的 傾斜的結(jié)構(gòu)的圖像拾取目標(biāo)。
由此，通過將SD-OCT圖像分割為在其圖像拾取深度的中央部 分的具有高分辨率的像素、和在圖像拾取深度的周邊部分的用于對(duì)準(zhǔn) 的像素，并且使用這些像素，可通過僅一個(gè)SD-OCT測量系統(tǒng)獲得 其位置被校正過并且具有高橫向分辨率的圖像。盡管如此，因?yàn)榧词?一維的圖像信息是SD-OCT它也不被用作圖像，所以需要與TS-OCT相同的掃描。
(例子10:通過SD的SD校正(2 ) —兩個(gè)設(shè)備)
將參照?qǐng)D27來描述例子10。此處，該例子是例子9的修改例 子，并且結(jié)構(gòu)中新添加了分光鏡衍射光柵2701、波長分割成像透鏡 2702、行傳感器2703和OCT處理單元121i。由此，除了具有高分 辨率的SD-OCT圖像處理單元，還可獲取用于對(duì)準(zhǔn)的圖像。
此處，在該例子中，在具有高分辨率的SD-OCT圖像處理中可 以總是成批地獲取等同于A掃描(深度方向上的掃描)的一個(gè)掃描 行的圖像。然而，因?yàn)樵诘韧谝粋€(gè)掃描行的圖像中僅使用一個(gè)聚焦 像素部分，所以除了該像素部分，希望去除深度方向上的圖像。此外，作為該例子的進(jìn)一步修改的例子，也存在如圖28所示， 在結(jié)構(gòu)中新添加光通量限制單元的方法。
將光通量限制單元2801作為光闌設(shè)置在到達(dá)分光鏡衍射光柵 2701、波長分割成像透鏡2702和行傳感器2703的光路中。光通量限 制單元2801的作用是僅選擇性地使光通量的中央部分透射，并阻擋 剩余部分，從而可獲得深的焦深。由此，通過光譜干涉信號(hào)檢測由 OCT處理單元121i檢測的SD-OCT圖像變?yōu)榫哂猩畹慕股畹膱D 像。由于該原因，可增加深度方向上的位置校正的準(zhǔn)確度。
此外，可與焦點(diǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備同步地驅(qū)動(dòng)光延遲單元。通過該結(jié)構(gòu)， 可指定深度方向上的圖像拾取中央部分。 (例子ll:通過SS對(duì)TD的校正)
將參照?qǐng)D36來描述例子11。此處，該例子是第一例子的修改例 子，并且具有使用SS - OCT來代替SD - OCT并執(zhí)行位置校正的結(jié) 構(gòu)。因?yàn)門D-OCT和SS-OCT 4吏用不同的光源，新添加了用于 SS - OCT的波長掃描光源3601和準(zhǔn)直器3602。另一方面，在SS-OCT中，因?yàn)榕cSD-OCT不同，不需要干涉信號(hào)的分光鏡檢查， 所以通過由波長掃描光源3601分析照射波長和檢測信號(hào)可獲得層析 成像信息。使用與TD-OCT相同的光電轉(zhuǎn)換檢測器120可獲得干涉 信號(hào)。
此處，在該例子中，將示出以高速度分時(shí)執(zhí)行TD-OCT和SS -OCT測量的例子。
與例子1相似地光學(xué)引導(dǎo)從用于TD-OCT的光源101輻射的 光，并且最終由光電轉(zhuǎn)換檢測器120來檢測干涉信號(hào)。
另一方面，通過準(zhǔn)直器3602使從用于SS-OCT的波長掃描光 源3601輻射的光成為平行光，并通過分割光學(xué)系統(tǒng)104將其分割為 參考光和信號(hào)光。參考光經(jīng)過移頻器105，并且被光延遲單元106反 射以便通過反射鏡108被引導(dǎo)至合成光學(xué)系統(tǒng)116。此處，因?yàn)樵?SS-OCT中與SD-OCT的情況相似，信號(hào)強(qiáng)度按頻移波動(dòng)，所以 也足以與光輻射大致同步地停止頻移，或?qū)φ麛?shù)或半整數(shù)倍的時(shí)間內(nèi)
58的信號(hào)積分。此外，為了不停止頻移，圖37所示的結(jié)構(gòu)也是可以的。圖37基于邁克爾遜干涉儀。在非對(duì)稱分割光學(xué)系統(tǒng)3701中，從波長掃描光源3601輻射的光幾乎不能分支到移頻器105側(cè)，而是前進(jìn)至分割光學(xué)系統(tǒng)116。另一方面，許多光經(jīng)過移頻器105，并且從TD-OCT的光源101輻射的光的參考光遵循與例子1中相同的光路。
與TD - OCT的路徑相似，在從分割光學(xué)系統(tǒng)104或非對(duì)稱分割光學(xué)系統(tǒng)3701分支的信號(hào)光被引導(dǎo)至眼睛114之后，所述信號(hào)光被引導(dǎo)至合成光學(xué)系統(tǒng)116。然后5合成參考光和信號(hào)光，并且具有相加為復(fù)合振幅的合成振幅的相干光的一部分照射在聚光光學(xué)系統(tǒng)118上。然后，所述光被光耦合至單模光纖119，與光纖的模一致的分量被選擇在光纖內(nèi)傳播，并照射在光電轉(zhuǎn)換檢測器120上。此外，所述光被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并被發(fā)射至OCT處理設(shè)備121d。此處，使用獲得的干涉信號(hào)和同步獲得的光源掃描信號(hào)來獲得層析成像信息。使用以該方式獲得的SS-OCT信息來校正TD-OCT的多個(gè)圖像。此外，通過象上一個(gè)例子中一樣執(zhí)行光瞳分割，也可在SS-OCT測量時(shí)獲得深的焦深。
此外，將參照?qǐng)D38描述通過SS-OCT的校正的另一個(gè)例子。在圖38中，SS-OCT的光從波長掃描光源3601和準(zhǔn)直器3602被引導(dǎo)至分割光學(xué)系統(tǒng)3801。此處，光分支為參考光和信號(hào)光，參考光被光學(xué)引導(dǎo)至分割光學(xué)系統(tǒng)104，并且參考光被光學(xué)引導(dǎo)至反射鏡3802。在分割光學(xué)系統(tǒng)104中，信號(hào)光被進(jìn)一步分割為光學(xué)引導(dǎo)至分割光學(xué)系統(tǒng)109的信號(hào)光、和去往移頻器105的第二參考光。不接受頻移的參考光和進(jìn)行了頻移的第二參考光通過合成光學(xué)系統(tǒng)3803而被合成，并沿與TD-OCT相同的參考光路前進(jìn)。以該方式，盡管在參考光中存在接受頻移的分量和不接受偏移的分量，沒有經(jīng)過移頻器105的光在信號(hào)強(qiáng)度上更強(qiáng)。此外，當(dāng)使分割光學(xué)系統(tǒng)104的透射對(duì)反射比率不對(duì)稱，例如為卯10時(shí)，可進(jìn)一步減小頻移的影響。隨后的路徑與TD-OCT的路徑相同，并經(jīng)過眼睛114，并且信號(hào)光和參考光被合成光學(xué)系統(tǒng)116合成，并照射在光電轉(zhuǎn)換檢測器120和124上。另一方面，與例子1中的相似，從用于TD-OCT的光源101輻射的光通過分割光學(xué)系統(tǒng)104被光學(xué)引導(dǎo)，信號(hào)光被光學(xué)引導(dǎo)至分割光學(xué)系統(tǒng)109，并且參考光被光學(xué)引導(dǎo)至移頻器105。與例子1中相似，被分割的信號(hào)光和參考光通過眼睛114或反射鏡106照射在合成光學(xué)系統(tǒng)116上，被合成，并且被光電轉(zhuǎn)換檢測器120和124檢測。
TD-OCT的干涉信號(hào)和SS-OCT的干涉信號(hào)相似地照射在光電轉(zhuǎn)換檢測器120和124上。此處，可通過使由光電轉(zhuǎn)換檢測器120和124檢測的信號(hào)經(jīng)過移頻器3804，使得TD-OCT的信號(hào)頻率和SS-OCT的信號(hào)頻率為不同頻率來對(duì)其進(jìn)行分割。TD-OCT的信號(hào)頻率是參考光的頻移量，而SS-OCT的信號(hào)頻率是由掃頻周期和波長掃描光源3601的波長的純度確定的?？蓮谋环指畹母鱾€(gè)TD-OCT 和SS - OCT的千涉信號(hào)獲得校正的層析成像圖像。(例子12: —在TD信號(hào)路徑上不出現(xiàn)SD檢測系統(tǒng))
將參照?qǐng)D39來描述例子12。為了增強(qiáng)TD-OCT的圖像質(zhì)量，使光直接照射在光電轉(zhuǎn)換檢測器上而不在從眼睛到檢測器的光路上插入任何光學(xué)元件是有利的。
例子12是例子2的修改的例子，在另一個(gè)位置裝配用于位置校正的SD-OCT檢測系統(tǒng)。其包括分支光學(xué)系統(tǒng)3901和3卯2。
首先，通過單模光纖102來光學(xué)引導(dǎo)從光源101發(fā)射的光，并且通過準(zhǔn)直透鏡103將從光纖邊緣發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為平行光，以便被分割光學(xué)系統(tǒng)104分割為參考光和信號(hào)光。
信號(hào)光經(jīng)過分支光學(xué)系統(tǒng)3901，并與TD-OCT相似地被光學(xué)引導(dǎo)至眼睛。從眼睛返回的信號(hào)光被引導(dǎo)至光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109，并且分支為去往合成光學(xué)系統(tǒng)116的TD-OCT的信號(hào)光和去往分支光學(xué)系統(tǒng)3901的SD - OCT的信號(hào)光。
在參考光的光學(xué)頻率被移頻器105偏移了 M之后，參考光被光延遲單元106反射，并通過反射鏡108 ^皮引導(dǎo)至合成光學(xué)系統(tǒng)116。此處，由位置驅(qū)動(dòng)單元107來控制光延遲單元106的位置，使得光路可變?yōu)轭A(yù)定長度。
來自光延遲單元106的參考光被分支光學(xué)系統(tǒng)3卯2分支為TD-OCT的參考光的路徑和去往分支光學(xué)系統(tǒng)3卯1的SD-OCT的參考光。TD-OCT的參考光通過合成光學(xué)系統(tǒng)116與信號(hào)光合成，與例子2相似地執(zhí)行外差檢測，并獲得圖像信息。
另一方面，通過分支光學(xué)系統(tǒng)3901來合成SD-OCT的信號(hào)光和參考光。此處，合成的干涉信號(hào)照射在分光鏡衍射光柵125上，由波長分割成像透鏡126聚光，并通過行傳感器127對(duì)每個(gè)波長進(jìn)行強(qiáng)度檢測。從檢測的光i脊干涉信號(hào)獲得層析成像信息，并通過在先的周期校正方法來校正關(guān)于TD — OCT的信息。(其它例子)
將參照?qǐng)D29來描述另一個(gè)例子。被光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109反射的來自檢查對(duì)象的反射光透射經(jīng)過分割光學(xué)系統(tǒng)104，并照射在聚光透鏡2901上。所述光通過聚光透鏡2卯1照射在單模光纖2902上，由光電轉(zhuǎn)換檢測器2903檢測光強(qiáng)度信號(hào)，并將其發(fā)送至OCT處理單元121j。
此處，將參照?qǐng)D30來描述對(duì)該例子的光學(xué)干涉檢測系統(tǒng)執(zhí)行信號(hào)處理、控制和成像的OCT處理單元121。圖30示意性地示出了OCT處理單元121的功能框圖。通過放大器3001 ;故大從光電轉(zhuǎn)換檢測器2903獲得的電信號(hào)，并在數(shù)字采樣單元3002中執(zhí)行數(shù)字化。然后，可通過在中央處理單元804中根據(jù)該電信號(hào)執(zhí)行與XY掃描儀驅(qū)動(dòng)器805的對(duì)應(yīng)來確定檢查對(duì)象中的位置，并可獲得SLO (掃描激光檢眼鏡)圖像。
此外，圖40中示出了對(duì)例子12的結(jié)構(gòu)添加了 SLO功能的結(jié)構(gòu)。盡管其與例子12相同，都包括分支光學(xué)系統(tǒng)3901和3902，但希望不在SLO圖像獲取系統(tǒng)中輸入經(jīng)過移頻器105的參考光。然后，在SD-OCT的參考光的路徑上設(shè)置了開關(guān)4001。關(guān)閉開關(guān)4001防止參考光通過分支光學(xué)系統(tǒng)3卯1照射在用于SLO的光電轉(zhuǎn)換器2903上。切換SD - OCT的信號(hào)檢測和SLO圖像獲取，并且必需的僅是使開關(guān)4001與其定時(shí)同步地打開和關(guān)閉。
此外，圖41中示出了另一個(gè)結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)將TD-OCT的參考光的路徑從SD-OCT的參考光的路徑中分支。通過使參考光分支，不出現(xiàn)對(duì)SD-OCT的參考光進(jìn)行頻移的情況，從而例如信號(hào)的積分和移頻器的停止的特殊處理變得不必要了。
從分支光學(xué)系統(tǒng)104入射在光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109上的信號(hào)光被分支為前進(jìn)至開關(guān)4101的SD-OCT的參考光和去往光束掃描光學(xué)系統(tǒng)110的原始信號(hào)光。去往光束掃描光學(xué)系統(tǒng)110的信號(hào)光照射在眼睛上，并且被再次光學(xué)引導(dǎo)至光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109。另一方面，去往開關(guān)4101的SD - OCT的參考光被由位置驅(qū)動(dòng)設(shè)備4103驅(qū)動(dòng)的反射鏡4102反射，并被光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109光學(xué)引導(dǎo)。在光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109中，參考光和信號(hào)光被合成并被光學(xué)引導(dǎo)至分支光學(xué)系統(tǒng)104。直接去往分支光學(xué)系統(tǒng)104的光通過分支光學(xué)系統(tǒng)4103凈皮分支到SLO的光電轉(zhuǎn)換檢測器2903和SD - OCT的分光鏡125。當(dāng)測量SD-OCT時(shí)開關(guān)4101打開，并且當(dāng)測量SLO時(shí)開關(guān)關(guān)閉。
另一方面，TD-OCT的信號(hào)光直接經(jīng)過光引導(dǎo)分割光學(xué)系統(tǒng)109，并在合成光學(xué)系統(tǒng)116中與參考光合成，變?yōu)楦缮嫘盘?hào)，并且通過光電轉(zhuǎn)換檢測器120和124執(zhí)行信號(hào)檢測，并獲得圖像信息。
通過恰當(dāng)?shù)孬@得關(guān)于TD-OCT、 SD-OCT和SLO的信息，可執(zhí)行對(duì)TD-OCT的圖像信息的縱向和橫向位置校正，并且可獲得更高質(zhì)量的圖像。
此外，將參照?qǐng)D29描述另一個(gè)例子。采用使用兩個(gè)光聲調(diào)制器作為移頻器的結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^使正一階衍射光照射在以40MHz的頻率驅(qū)動(dòng)的光聲調(diào)制器2卯5上并使用該負(fù)一階衍射光來獲得1MHz的頻移，其中所述正一階衍射光通過以41MHz驅(qū)動(dòng)的光聲調(diào)制器2卯4進(jìn)行+41MHz的頻移。由此，可將光聲調(diào)制器的高頻移調(diào)整為較低的頻移。此外，消除了衍射光的衍射角度與波長的依賴關(guān)系，具有各個(gè)波長分量的光線的行進(jìn)方向變得彼此平行，并且即使它們前進(jìn)，也
62可抑制彼此之間的展開。
此外，將參照?qǐng)D31來描述另一個(gè)例子。也可進(jìn)行使用用于共焦 光學(xué)系統(tǒng)的變化的高階區(qū)域傳感器和作為用于獲得TS-OCT圖像的 光檢測光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)傳感器的全視場OCT。在該例子中，使用線聚 光型SD-OCT，所述線聚光型SD-OCT使用對(duì)于SD - OCT的結(jié) 構(gòu)為較大尺寸傳感器的區(qū)域傳感器3103和3106。此處，附圖標(biāo)記 3103和3104表示圓柱透鏡，并且附圖標(biāo)記3105表示線縫。
此外，在本發(fā)明的例子中，在不偏離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)可對(duì) 順序流程等進(jìn)行各種修改。
在獲得TS-OCT圖像的情況下，上述例子中使用的移頻器也可 并入結(jié)構(gòu)中。
在該情況下，因?yàn)樵谝祁l器頻移(栽波頻率)的期間內(nèi)，SD-OCT的行傳感器的輸出(光強(qiáng)度對(duì)波長)可能瞬時(shí)地波動(dòng)(以相同 形式)，所以希望通過在比該波動(dòng)的期間長的時(shí)間中執(zhí)行積分來獲取 該輸出。因此，也可對(duì)獲得SD-OCT圖像的情況下的器件結(jié)構(gòu)使用 移頻器。
此外，希望移頻器的偏移頻率，也就是說，載波頻率為1至10 MHz。此外，在載波頻率為1至10 MHz的情況下，TS-OCT的像 素的采樣速度為幾百kHz到幾MHz是令人滿意的。
此外，當(dāng)可以比SD - OCT圖像更快地執(zhí)行TS - OCT圖像的圖 像采樣時(shí)，即使不總是對(duì)TS-OCT的所有像素執(zhí)行SD-OCT,可 僅對(duì)對(duì)準(zhǔn)所必需的4象素執(zhí)行SD - OCT。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的高分辨率OCT光干涉測量設(shè)備可用于各種診斷系統(tǒng)和 檢查設(shè)備，包括體檢，例如眼底檢查、皮膚和內(nèi)診鏡、工業(yè)質(zhì)量控制 等。
盡管已經(jīng)參照示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該 明白，本發(fā)明不限于所公開的示范性實(shí)施例。下述權(quán)利要求的范圍應(yīng) 依照最廣泛的解釋，以包括所有這樣的修改和等同結(jié)構(gòu)和功能。本申請(qǐng)要求于2007年5月2日提交的日本專利申請(qǐng)NoJOO7-121745和于2008年3月14日提交的日本專利申請(qǐng)No.2008-066055
的權(quán)益，所述日本專利申請(qǐng)通過引用而全部并入本文。
權(quán)利要求
1.一種使用光學(xué)相干層析成像法的圖像形成方法，包括第一圖像信息獲得步驟，用于沿光軸在第一焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的第一圖像信息，所述光軸位于光入射在對(duì)象上的方向；通過動(dòng)態(tài)聚焦，沿光軸將焦點(diǎn)位置從第一圖像信息移動(dòng)到與第一圖像信息不同的第二焦點(diǎn)位置的步驟；第二圖像信息獲得步驟，用于沿光軸在第二焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的第二圖像信息，所述光軸位于光入射在對(duì)象上的方向；以及第三圖像信息獲得步驟，用于通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得對(duì)象的層析成像圖像信息的第三圖像信息，所述第三圖像信息包括在第一和第二焦點(diǎn)位置中的至少一個(gè)焦點(diǎn)位置處的對(duì)象的層析成像圖像，其中基于第三圖像信息，使第一和第二圖像信息在光軸方向上的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，形成對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像形成方法，其中所述第三圖像信息是沿光軸在第一焦點(diǎn)位置處的層析成像圖像信息，并且包括在第二焦點(diǎn)位置處的對(duì)象的層析成像圖像信息，并且基于第三圖像信息校正第一和第二圖像信息之間在光軸方向上的位置關(guān)系。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像形成方法，其中所述第三圖像信息包括通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得的沿光軸在第一焦點(diǎn)位置處的對(duì)象的第一層析成像圖像，和通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得的沿光軸在第二焦點(diǎn)位置處的對(duì)象的第二層析成像圖像，并且基于其中第一和第二層析成像圖像重疊的區(qū)域中的信息，校正分別與第 一和第二層析成像圖像相關(guān)的第 一和第二圖像信息之間在光軸方向上的位置關(guān)系。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像形成方法，其中作為第三圖像信息，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得在第一和第二焦點(diǎn)位置處的對(duì)象的層析成像圖像，并使用層析成像圖像重疊的位置的信息，基于第三圖像信息校正第一和第二圖像信息之間在光軸方向上的位置關(guān)系。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像形成方法，其中第一和第二圖像信息獲得步驟是用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得對(duì)象的一維或二維圖像的步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像形成方法，其中第三圖像信息是通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得的。
7. —種使用光學(xué)相干層析成像法的圖像形成方法，包括第 一 圖像信息獲得步驟，用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法沿光軸在第一焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的C掃描圖像的第一圖像信息，所述光軸位于光入射在對(duì)象上的方向；通過動(dòng)態(tài)聚焦，沿光軸將焦點(diǎn)位置從第一圖像信息移動(dòng)到與第一圖像信息不同的第二焦點(diǎn)位置的步驟；第二圖像信息獲得步驟，用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法沿光軸在第二焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的C掃描圖像的第二圖像信息，所述光軸位于光入射在對(duì)象上的方向；以及第三圖像信息獲得步驟，用于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得對(duì)象的層析成像圖像信息的第三圖像信息，所述第三圖像信息包括在第一和第二焦點(diǎn)位置中的至少一個(gè)焦點(diǎn)位置處的對(duì)象的層析成像圖像，其中基于第三圖像信息，使第一和第二圖像信息在光軸方向上的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，形成對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像。
8. —種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1的圖像形成方法的光學(xué)相干層析成像設(shè)備，包括光源，發(fā)出入射在對(duì)象上的光；用于將來自光源的光分割為信號(hào)光和參考光的第一光分割單元；以及用于檢測參考光和信號(hào)光之間的相干光的檢測單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)相干層析成像設(shè)備，還包括移頻器，用于在信號(hào)光和參考光的頻率之間形成差；以及控制單元，其中控制單元控制移頻器，以偏移信號(hào)光和參考光的頻率以便獲得第一或第二圖像信息，以及不偏移信號(hào)光和參考光的頻率以便獲得第三圖像信息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)相干層析成像設(shè)備，還包括光路轉(zhuǎn)換單元，用于轉(zhuǎn)換相干光經(jīng)過的光路；以及控制單元，其中控制單元控制光路調(diào)制單元，使得在獲得第 一 或第二圖像信息時(shí)，相干光經(jīng)過用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光路，并且在獲得第三圖像信息時(shí)，相干光經(jīng)過用于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的另一個(gè)光路。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)相干層析成像設(shè)備，還包括第二光分割單元，用于將相干光分割為用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光、和用于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光；空間偏振轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換經(jīng)過第二光分割單元的光的偏振；以及控制單元，其中控制單元控制空間偏振轉(zhuǎn)換器，使得在獲得第一或第二圖像信息時(shí)，用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光比用于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光更強(qiáng)，并且使得在獲得第三圖像信息時(shí)，用于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光比用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光更強(qiáng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)相干層析成像設(shè)備，還包括移頻器，用于在參考光的頻率和信號(hào)光的頻率之間形成差；第二光分割單元，用于將相干光分割為用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光、和用于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光；空間偏振轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換經(jīng)過第二光分割單元的光的偏振；以及控制單元，其中控制單元控制移頻器，使得在獲得第一或第二圖像信息時(shí)，偏移參考光或信號(hào)光的頻率，而在獲得第三圖像信息時(shí)不偏移參考光或信號(hào)光的頻率，并且控制單元控制空間偏振轉(zhuǎn)換器，使得在獲得第一或第二圖像信息時(shí)，用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光比用于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光更強(qiáng)，并且使得在獲得第三圖像信息時(shí)，用于通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光比用于通過時(shí)域光學(xué)相干層析成像法獲得圖像的光更強(qiáng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所迷的光學(xué)相干層析成像設(shè)備，還包括用于光瞳分割的光束分割單元。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)相干層析成像設(shè)備，還包括移頻器，用于在參考光和信號(hào)光的頻率之間形成差，其中光源包括具有多個(gè)中央波長的光的第一光源和具有單個(gè)中央波長的光的第二光源，移頻器設(shè)置在第二光源的光路上，以及第一光源的光路與第二光源的光路不同。
15. —種使用光學(xué)相干層析成像法的圖像形成方法，包括第一圖像信息獲得步驟，用于通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法沿光軸在第一焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的第一圖像信息，所迷光軸位于光入射在對(duì)象上的方向；通過動(dòng)態(tài)聚焦，沿光軸將焦點(diǎn)位置從第 一 圖像信息移動(dòng)到與第一圖像信息不同的第二焦點(diǎn)位置的步驟；第二圖像信息獲得步驟，用于通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法沿光軸在第二焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的第二圖像信息，所述光軸位于光入射在對(duì)象上的方向；以及基于通過第一和第二圖像信息獲得步驟中的至少一個(gè)步驟獲得的對(duì)象的層析成像信息，使第一和第二圖像信息在光軸方向上的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，形成對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像形成方法，其中第一和第二圖像信息是通過頻域光學(xué)相干層析成像法獲得的。
17. —種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求15的圖像形成方法的光學(xué)相干層析成像設(shè)備，包括光源，發(fā)出入射在對(duì)象上的光；用于將來自光源的光分割為信號(hào)光和參考光的第一光分割單元；以及用于檢測參考光和信號(hào)光之間的相千光的檢測單元。
18. —種使用光學(xué)相干層析成像法的圖像形成方法，包括第一圖像信息獲得步驟，用于沿光軸在第一焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的第一圖像信息，所述光軸位于光入射在對(duì)象上的方向；通過動(dòng)態(tài)聚焦，沿光軸將焦點(diǎn)位置從第一圖像信息移動(dòng)到與第一圖像信息不同的第二焦點(diǎn)位置的步驟；第二圖像信息獲得步驟，用于沿光軸在第二焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的第二圖像信息，所述光軸位于光入射在對(duì)象上的方向；以及用于通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法在光軸方向上獲得對(duì)象的層析成像圖像信息，其中基于層析成像圖像信息，使第 一和第二圖像信息在光軸方向上的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，形成對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像形成方法，其中圖像信息是在光軸方向上與第一和第二焦點(diǎn)位置不同的第三焦點(diǎn)位置處獲得的，并且被獲得為包括第一和第二焦點(diǎn)位置處的對(duì)象的圖^f象j §息。
全文摘要
一種圖像形成方法，對(duì)光軸方向上的對(duì)象的多條圖像信息使用光學(xué)相干層析成像法。相對(duì)于對(duì)象的光軸方向在第一焦點(diǎn)位置處獲得對(duì)象的第一圖像信息。通過動(dòng)態(tài)聚焦從第一焦點(diǎn)到第二焦點(diǎn)來改變聚焦位置。在第二焦點(diǎn)處獲得對(duì)象的第二圖像信息。通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲得第三圖像信息，該信息為對(duì)象的層析成像圖像信息并且包括第一焦點(diǎn)或第二焦點(diǎn)的層析成像圖像。使用第三圖像信息，以第一圖像信息和第二圖像信息之間沿光軸方向的位置關(guān)系形成對(duì)象的層析成像圖像或三維圖像。
文檔編號(hào)A61B3/12GK101674770SQ20088001438
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月2日
發(fā)明者杉田充朗, 野里宏治 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社