專(zhuān)利名稱(chēng)：使用光學(xué)相干層析成像法的成像設(shè)備和成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光學(xué)相干層析成像法的成像設(shè)備和成像方法，特別涉及用于使用 光學(xué)相干層析成像法來(lái)觀察眼睛和皮膚的成像設(shè)備和成像方法。
背景技術(shù)：
利用低相干光的相干性的使用光學(xué)相干層析成像法(OCT)的成像設(shè)備(在下文中 稱(chēng)為OCT設(shè)備)已經(jīng)被投入實(shí)際使用。成像設(shè)備可以獲得具有入射在物體上的光的波長(zhǎng)量 級(jí)的分辨率的層析圖像，其使得能夠提供待檢測(cè)物體的高分辨率的層析圖像。來(lái)自光源的光被例如分束器的分割光路分割成測(cè)量光和參考光。首先利用測(cè)量光 通過(guò)測(cè)量光路來(lái)照射諸如眼睛的待檢測(cè)物體。然后將從待檢測(cè)物體返回的光通過(guò)檢測(cè)光路 引導(dǎo)到檢測(cè)位置。術(shù)語(yǔ)“返回光”指的是包括與在用光照射待檢測(cè)物體的方向中的界面有 關(guān)的信息的反射光和散射光。參考光通過(guò)參考光路而被參考反射鏡反射，從而將反射光引 導(dǎo)到檢測(cè)位置。用檢測(cè)器對(duì)返回光和參考光的相干光的檢測(cè)和分析提供了待檢測(cè)物體的層 析圖像。日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. Hl 1-325849公開(kāi)了一種OCT配置，在其中在測(cè)量待檢測(cè)物 體的一個(gè)點(diǎn)中參考反射鏡的位置不連續(xù)地改變?nèi)我员惬@得波長(zhǎng)譜，并且隨后該譜的計(jì)算 提供了層析圖像。此夕卜，在 A. F. Fercher、C. K. Hitzenberger、G. Kamp、S. Y. El-Zaiat 的 Opt. Commun. 117,43-48, (1995)的論文中，公開(kāi)了一種傅里葉域(Fourier-Domain)的 OCT 設(shè)備 (在下文中稱(chēng)為FD-OCT設(shè)備)，在其中用固定的OCT設(shè)備的參考反射鏡獲得波長(zhǎng)譜，并且通 過(guò)傅里葉變換測(cè)量層析照片(tomogram)。FD-OCT設(shè)備包括使用分光器的系統(tǒng)(SD-0CT 譜 域OCT)和掃描光源的波長(zhǎng)的系統(tǒng)(SS-0CT 源掃描OCT)。

發(fā)明內(nèi)容
與能夠在深度方向上共同地獲得層析圖像的FD-OCT設(shè)備相比，在日本專(zhuān)利申請(qǐng) 公開(kāi)No. Hl 1-325849中公開(kāi)的OCT設(shè)備要求更多的時(shí)間來(lái)執(zhí)行測(cè)量，因?yàn)樵揙CT設(shè)備移動(dòng)
參考反射鏡。另一方面，F(xiàn)D-OCT設(shè)備可以在深度方向上共同獲得層析圖像中使用固定的參考反 射鏡。然而，在參考光和返回光的合成光中包括作為噪聲的參考光和返回光的自相關(guān)成分。為了避免這個(gè)，位于光學(xué)上等效的位置中的參考反射鏡可以遠(yuǎn)離待檢測(cè)物體以便 與這些成分分離。同樣為了避免這個(gè)，相干門(mén)(coherence gate)可以遠(yuǎn)離待檢測(cè)物體以便 與那些成分分離。然而，位于光學(xué)上等效的位置中的遠(yuǎn)離物體的參考反射鏡有時(shí)降低測(cè)量靈敏度 (傳感器的靈敏度)，并且需要從合成光中去除參考光和返回光的自相關(guān)成分以便執(zhí)行高 精度測(cè)量。特別地，返回光的自相關(guān)成分隨著待測(cè)量的位置而變化，使得需要順序地獲得返 回光的自相關(guān)成分以便將其從合成光中去除。
鑒于以上問(wèn)題已經(jīng)作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供以下面方式配置的光學(xué) 層析成像設(shè)備和對(duì)光學(xué)層析圖像進(jìn)行成像的方法。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種光學(xué)層析成像設(shè)備，其將來(lái)自光源的光分割成測(cè)量光和 參考光，將測(cè)量光引導(dǎo)通過(guò)測(cè)量光路到待檢測(cè)物體并且將參考光引導(dǎo)通過(guò)參考光路到參考 反射鏡，并且使用基于由待檢測(cè)物體反射或散射的測(cè)量光的返回光、由參考反射鏡反射的 參考光以及基于返回光和參考光的合成光來(lái)對(duì)待檢測(cè)物體的層析圖像進(jìn)行成像，該光學(xué)層 析成像設(shè)備包括用于控制布置在測(cè)量光路和參考光路中的每一個(gè)中的光的透射率的單 元；控制單元，用于基于設(shè)定的分布(profile)來(lái)控制用于控制光的透射率的單元中的光 的透射率的改變的時(shí)間間隔；用于獲得通過(guò)基于分布的時(shí)間間隔的控制而獲得的并且基于 來(lái)自光源的光的返回光、參考光和合成光中的每一個(gè)的波長(zhǎng)譜數(shù)據(jù)的單元；以及計(jì)算單元， 在其中獲得的返回光、參考光和合成光的波長(zhǎng)譜數(shù)據(jù)被用來(lái)至少計(jì)算光學(xué)成分中的任何一 個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的對(duì)光學(xué)層析圖像進(jìn)行成像的方法包括以下步驟將來(lái)自光源的光分 割成測(cè)量光和參考光，將測(cè)量光引導(dǎo)到待檢測(cè)物體并且將參考光引導(dǎo)到參考反射鏡；以及 使用基于由待檢測(cè)物體反射或散射的測(cè)量光的返回光、由參考反射鏡反射的參考光以及基 于返回光和參考光的合成光來(lái)對(duì)待檢測(cè)物體的層析圖像進(jìn)行成像；以及其中基于分布來(lái)控 制用于控制布置在用于引導(dǎo)測(cè)量光的測(cè)量光路和用于引導(dǎo)參考光的參考光路中的每一個(gè) 中的光的透射率的單元，在該分布中設(shè)定時(shí)間間隔來(lái)獲得基于來(lái)自光源的光的返回光、參 考光和合成光，并且從獲得的返回光、參考光和合成光中的每一個(gè)獲取的波長(zhǎng)譜數(shù)據(jù)被用 來(lái)至少計(jì)算光學(xué)成分中的任何一個(gè)。另一種使用傅里葉域光學(xué)相干層析成像法的成像設(shè)備包括用于發(fā)射光的光源；分割單元，用于將來(lái)自光源的光分割成參考光和測(cè)量光；檢測(cè)單元，用于檢測(cè)合成光，該合成光是將通過(guò)將測(cè)量光輻射到待檢測(cè)物體而獲 得的返回光和參考光合成而成的；第一切換單元和第二切換單元中的一個(gè)，第一切換單元用于在檢測(cè)單元能夠檢測(cè) 合成光的第一狀態(tài)與檢測(cè)單元能夠檢測(cè)參考光的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換，而第二切換單元 用于在第一狀態(tài)與檢測(cè)單元能夠檢測(cè)測(cè)量光的第三狀態(tài)之間進(jìn)行切換；控制單元，用于控制第一切換單元以在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換或者控 制第二切換單元以在第一狀態(tài)與第三狀態(tài)之間進(jìn)行切換；以及干涉信息獲取單元，用于通過(guò)使用在第二狀態(tài)中檢測(cè)的參考光和在第三狀態(tài)中檢 測(cè)的測(cè)量光中的一個(gè)以及在第一狀態(tài)中由檢測(cè)單元檢測(cè)的合成光來(lái)獲取關(guān)于返回光和參 考光的干涉信息。另一種使用傅里葉域光學(xué)相干層析成像法的成像方法包括產(chǎn)生光；將光分割成參考光和測(cè)量光；將測(cè)量光照射到待檢測(cè)物體；檢測(cè)通過(guò)將參考光與通過(guò)該照射獲得的返回光合成而獲得的合成光；在能夠檢測(cè)合成光的第一狀態(tài)與能夠檢測(cè)參考光的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換，或者在第一狀態(tài)與能夠檢測(cè)測(cè)量光的第三狀態(tài)之間進(jìn)行切換；以及通過(guò)使用在第二狀態(tài)中檢測(cè)的參考光和在第三狀態(tài)中檢測(cè)的測(cè)量光中的一個(gè)以 及在第一狀態(tài)中檢測(cè)的合成光來(lái)獲得關(guān)于返回光和參考光的干涉信息。根據(jù)本發(fā)明，參考光的自相關(guān)成分的去除使得能夠提供高精度的層析圖像。從以下參考附圖的示例性實(shí)施例的描述中本發(fā)明更多的特征將變得清晰。


圖IA和圖IB是用于描述根據(jù)本實(shí)施例的使用光學(xué)相干層析成像法的成像設(shè)備的 示意圖。圖2A和圖2B是用于描述根據(jù)示例1和2的使用光學(xué)相干層析成像法的成像設(shè)備 的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。 圖3A、圖3B、圖3C、圖3D和圖3E是用于描述在示例1 3中用于參考光和返回光 的控制分布的時(shí)序圖。圖4是用于在示例1中的測(cè)量的流程圖。圖5是用于描述在示例1中的反射率和透射率的關(guān)系以及層析照片的結(jié)構(gòu)的示意 圖。圖6是在示例2中的測(cè)量的流程圖。圖7是用于描述在示例3中的使用光學(xué)相干層析成像法的圖像設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的 示意圖。圖8是在示例3中的測(cè)量的流程圖。
具體實(shí)施例方式[第一實(shí)施例]下面參考圖IA和圖IB描述根據(jù)本實(shí)施例的使用傅里葉域光學(xué)相干層析成像法的 成像設(shè)備。圖IA示出Michelson型干涉儀而圖IB示出Mach-Zehnder型干涉儀。在圖IA 中，分割單元21和合成單元22由共同的部件配置。另一方面，在圖IB中，分割單元21和 合成單元22由不同的部件配置。本發(fā)明不限于由圖IA或圖IB呈現(xiàn)的設(shè)備，在其中例如遮光器(shutter)的切換 單元17 (也被稱(chēng)為第一切換單元)位于測(cè)量光路上。例如遮光器的切換單元(也被稱(chēng)為第 二切換單元)還可以位于參考光路上。設(shè)備可以?xún)H僅包括第一切換單元和第二切換單元之 一，并且設(shè)備可以包括它們兩者。FD-OCT (傅里葉域OCT)包括兩種類(lèi)型，即SD-OCT (譜域OCT)和SS-OCT (源掃 描OCT)。雖然在本實(shí)施例中利用SD-OCT類(lèi)型進(jìn)行以下說(shuō)明，但是本發(fā)明也可以包括使用 SS-OCT的設(shè)備。(成像設(shè)備)光源20產(chǎn)生光(低相干光)。超級(jí)發(fā)光二極管(SLD)可以被應(yīng)用于光源20。放大 自發(fā)發(fā)射(ASE)也可以被應(yīng)用于光源20。另外，超短脈沖激光器(例如鈦藍(lán)寶石激光器) 也可以被應(yīng)用于光源20。任何其它可以產(chǎn)生低相干光的光源可以被應(yīng)用于光源20。由光 源20產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)為400nm到2 μ m，其不受特別限制。深度方向的分辨率隨著波長(zhǎng)的帶寬變寬而增強(qiáng)。一般，在中心波長(zhǎng)為850nm時(shí)，在50nm的波長(zhǎng)內(nèi)分辨率為6 μ m而在IOOnm 的波長(zhǎng)內(nèi)分辨率為3 μ m。分割單元21將來(lái)自光源20的光分割成參考光14和測(cè)量光23。分束器或光纖耦 合器可以被應(yīng)用于分割單元21。任何其它可以分割光的器件可以被應(yīng)用于分割單元21。還 可以針對(duì)待檢測(cè)物體適當(dāng)?shù)剡x擇分割的比例。檢測(cè)單元(分光器)16檢測(cè)通過(guò)將測(cè)量光23輻射到待檢測(cè)物體11 (包括活體部 分，例如眼底)而獲得的返回光12和(由被安置在參考光路上的例如反射鏡的參考單元13 反射的)參考光14的合成光15。測(cè)量光23可以通過(guò)光學(xué)單元(例如位于測(cè)量光路上的透 鏡)而被輻射到待檢測(cè)物體11。檢測(cè)單元16具有用于使合成光15色散的分光器件(例 如，在圖2A中的棱鏡109)。分光器件是衍射光柵或棱鏡，并且可以使用能夠使光色散的任 何其它器件。檢測(cè)單元16具有用于檢測(cè)由分光器件色散的光的傳感器(例如，在圖2A中 的成像器件110)。傳感器是線(xiàn)傳感器或二維的傳感器，并且可以使用能夠檢測(cè)光的任何其 它器件。切換單元17在檢測(cè)單元16能夠檢測(cè)合成光15的第一狀態(tài)(返回光12被引導(dǎo)到 合成單元22的狀態(tài))與檢測(cè)單元能夠檢測(cè)參考光14的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換。切換單元 17也被稱(chēng)為第一切換單元，其中第一切換單元位于測(cè)量光路上。本實(shí)施例的切換單元可以 如上所述位于參考光路上，其被稱(chēng)為第二切換單元。第一切換單元和第二切換單元可以位 于相同的設(shè)備上。第二切換單元可以在第一狀態(tài)與檢測(cè)單元16能夠檢測(cè)測(cè)量光的第三狀 態(tài)之間進(jìn)行切換。期望地將切換單元17配置為使得測(cè)量光23或返回光12的光路可以被阻擋。此 時(shí)，第二狀態(tài)為阻擋狀態(tài)。期望地將切換單元17配置為使得可以控制測(cè)量光23或返回光 12的透射率。在那些情況中，遮光器(稍后描述)可以被應(yīng)用于切換單元17，但是可以應(yīng) 用能夠阻擋光路的任何其它器件。可以將切換單元17配置為使得可以改變測(cè)量光23或返回光12的光路。此時(shí)，第 二狀態(tài)為改變后的狀態(tài)。在該情況下，例如用于使測(cè)量光23在待檢測(cè)物體11上掃描的光 學(xué)掃描單元(例如，在圖2A中的XY掃描器104)可以被應(yīng)用于切換單元17，但是可以應(yīng)用 能夠改變光路的任何其它器件?？刂茊卧?8控制切換單元17 (第一切換單元)以便改變第一狀態(tài)和第二狀態(tài)。 控制單元18可以控制切換單元(第二切換單元)以便在第一狀態(tài)與第三狀態(tài)之間進(jìn)行切 換?？刂茊卧?8可以控制第一切換單元和第二切換單元兩者以便對(duì)第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和 第三狀態(tài)進(jìn)行切換?？刂茊卧?8可以包括兩個(gè)控制器件以控制第一切換單元和第二切換 單元兩者，并且可以被配置在控制第一切換單元和第二切換單元的單個(gè)器件上。期望地，控 制單元18基于預(yù)定定時(shí)(例如，圖3A 3E)來(lái)控制切換單元17。此時(shí)，在第一狀態(tài)時(shí)由檢 測(cè)單元16檢測(cè)合成光15。干涉信息獲取單元19使用由檢測(cè)單元16在第二狀態(tài)中檢測(cè)的參考光14以及合 成光15來(lái)獲取關(guān)于返回光12和參考光14的干涉信息(相干成分，稍后描述的公式8)。期 望的是，從由檢測(cè)單元16檢測(cè)的合成光15 (稍后描述的公式7)中減去參考光14的自相關(guān) 成分(稍后描述的公式1)和返回光12的自相關(guān)成分(稍后描述的公式2)。期望地，通過(guò) 參考光14的自相關(guān)成分使相減的結(jié)果(稍后描述的公式8)標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果的傅里葉變換(稍后描述的公式9)提供了待檢測(cè)物體11的層析圖像。
這使得能夠順序地提供返回光12，該返回光12可以隨要測(cè)量的位置而變化。由 此，可以從合成光15中去除返回光12的自相關(guān)成分。
自相關(guān)成分是除了參考光和返回光的相干成分之外還包括的參考光本身或返回 光本身的成分。參考光和返回光的合成光除了它們的相干成分之外還包括自相關(guān)成分。為 了檢測(cè)相干成分，期望地從合成光中減去參考光的自相關(guān)成分，該參考光的自相關(guān)成分為 與相干成分相比具有相對(duì)大量的光量的成分。
OCT設(shè)備期望地包括用于檢測(cè)測(cè)量光的量的光量檢測(cè)單元(例如，在圖7中的檢測(cè) 器80 以及用于將檢測(cè)的光量與預(yù)定值進(jìn)行比較的比較單元(未示出)。在檢測(cè)的光量與 預(yù)定值(預(yù)定的光量)不同或者檢測(cè)的光量在預(yù)定的光量的范圍之外時(shí)，切換單元17期望 地將第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)。結(jié)果，在測(cè)量光的光量與預(yù)定的光量不同(或者在預(yù)定的 光量的范圍之外)時(shí)，測(cè)量光不被輻射到成像設(shè)備之外(稍后在實(shí)施例3中描述)。
(成像方法)
根據(jù)本實(shí)施例的使用傅里葉域光學(xué)相干層析成像法的成像方法至少包括下面描 述的步驟。
a)產(chǎn)生光的步驟。
b)將光分割成參考光和測(cè)量光的步驟。
c)將測(cè)量光照射到待檢測(cè)物體的步驟。
d)檢測(cè)通過(guò)將參考光與通過(guò)該照射獲得的返回光合成而獲得的合成光的步驟。
e)在檢測(cè)單元16能夠檢測(cè)合成光的第一狀態(tài)與檢測(cè)單元能夠檢測(cè)參考光的第二 狀態(tài)之間進(jìn)行切換、或者在第一狀態(tài)與檢測(cè)單元16能夠檢測(cè)測(cè)量光的第三狀態(tài)之間進(jìn)行 切換的步驟。
f)通過(guò)使用在第二狀態(tài)中檢測(cè)的參考光和在第三狀態(tài)中檢測(cè)的測(cè)量光中的一個(gè) 以及在第一狀態(tài)中檢測(cè)的合成光來(lái)獲得關(guān)于返回光和參考光的干涉信息的步驟。
通過(guò)使用此方法，從合成光中去除參考光或返回光的自相關(guān)成分，由此使得能夠 獲得高精度的干涉信息。
在步驟e)中，該改變可以在第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài)之間。
為了獲得更精確的層析信息，該方法期望包括以下步驟
g)從合成光中減去參考光的自相關(guān)成分和返回光的自相關(guān)成分的步驟。
h)通過(guò)參考光的自相關(guān)成分使減去后的值標(biāo)準(zhǔn)化的步驟。
i)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換的步驟。
j)獲得待檢測(cè)物體的層析圖像的步驟。
期望分別由減去單元、標(biāo)準(zhǔn)化單元、變換單元和層析圖像獲取單元來(lái)執(zhí)行上面的 步驟g) j)。上述單元中的每一個(gè)不一定被分成不同的處理器(例如CPU)，而是單個(gè)處 理器可以包括它們中的每一個(gè)。
當(dāng)該方法進(jìn)一步包括下面的步驟時(shí)，在測(cè)量光的光量與預(yù)定的光量不同(或者在 預(yù)定的光量的范圍之外)時(shí)測(cè)量光可以不被輻射到成像設(shè)備之外
k)檢測(cè)測(cè)量光的光量的步驟。
1)在光量與預(yù)定的光量不同時(shí)改變到第二狀態(tài)的步驟。
[第二實(shí)施例]下面參考圖2A描述根據(jù)另一實(shí)施例的光學(xué)層析成像設(shè)備。通過(guò)分割光路的來(lái)自 光源101的光被分割成測(cè)量光112和參考光114。測(cè)量光112通過(guò)測(cè)量光路被引導(dǎo)到待檢 測(cè)物體106，并且由待檢測(cè)物體106反射或散射的測(cè)量光的返回光113通過(guò)檢測(cè)光路被引 導(dǎo)到檢測(cè)位置。另一方面，參考光114通過(guò)參考光路被引導(dǎo)到參考反射鏡115，并且由參考 反射鏡115反射的參考光被引導(dǎo)到檢測(cè)位置。被引導(dǎo)到檢測(cè)位置的返回光113和參考光 114的合成光的使用對(duì)待檢測(cè)物體的層析圖像進(jìn)行成像。此時(shí)，用于控制光的透射率的單元 117-1和117-2被分別布置在參考光路和測(cè)量光路上。用于控制光的透射率的單元被配置 為基于由控制單元111設(shè)定的分布來(lái)控制光的透射率的改變的時(shí)間間隔。用于獲取波長(zhǎng)譜 數(shù)據(jù)108的單元被配置為獲取通過(guò)基于分布控制時(shí)間間隔而獲取的基于來(lái)自光源的光的 返回光113、參考光114和合成光的波長(zhǎng)譜數(shù)據(jù)。計(jì)算單元111被配置為使用所獲取的返回 光、參考光和合成光的波長(zhǎng)譜數(shù)據(jù)來(lái)至少計(jì)算那些光學(xué)成分中的任何一個(gè)。用于控制光的透射率的單元117-1和117-2可以被配置有用于切換光的透射和切 斷的光學(xué)切換器件。另外，光學(xué)切換器件可以被配置有機(jī)械的或電氣的遮光器。機(jī)械的或電 氣的遮光器可以被配置為使得能夠控制光的透射率。控制單元111可以被配置為使得能夠 基于返回光的獲取時(shí)間被設(shè)定為比參考光的獲取時(shí)間長(zhǎng)的分布來(lái)進(jìn)行控制。此外，控制單 元111可以適于包括用于放大返回光的光學(xué)放大器(例如，在圖2B中的光學(xué)放大器517)。可以如下地配置根據(jù)本實(shí)施例的對(duì)光學(xué)層析圖像進(jìn)行成像的方法?；诰哂性O(shè)定 的時(shí)間間隔的分布來(lái)控制用于控制光的透射率的前述單元117-1和117-2，從而獲得基于 來(lái)自光源的光的返回光113、參考光114和合成光。從所獲取的返回光、參考光和合成光獲 得的波長(zhǎng)譜數(shù)據(jù)被用來(lái)至少計(jì)算那些光學(xué)成分中的任何一個(gè)。在計(jì)算光學(xué)成分中，從獲取的返回光、參考光和合成光獲得的波長(zhǎng)譜數(shù)據(jù)被用來(lái) 使得能夠從合成光的成分中減去參考光和返回光的自相關(guān)成分。此外，在計(jì)算光的成分中， 上述相減的結(jié)果可以被配置為除以參考光的自相關(guān)成分。還進(jìn)一步，在計(jì)算光的成分中，上 述相除后的結(jié)果可以被配置為除以在用于放大返回光的光學(xué)放大器中的波長(zhǎng)色散。從獲取 的返回光、參考光和合成光獲得的波長(zhǎng)譜數(shù)據(jù)可以被用來(lái)形成沒(méi)有深度分辨率的圖像。根據(jù)依照本實(shí)施例的光學(xué)層析成像設(shè)備和對(duì)光學(xué)層析圖像進(jìn)行成像的方法，可以 在根據(jù)待檢測(cè)物體的位置順序去除由參考光和返回光的自相關(guān)成分引起的噪聲的同時(shí)執(zhí) 行測(cè)量，提供高分辨率的層析圖像。[存儲(chǔ)介質(zhì)和程序]作為另一實(shí)施例，根據(jù)本實(shí)施例的上述成像方法可以作為要被計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序 而被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、磁光盤(pán)、CD-ROM、CD-R、磁帶、 非易失性存儲(chǔ)卡、R0M、EEPR0M、藍(lán)光盤(pán)等)中。作為又一個(gè)實(shí)施例，可以存在用于使計(jì)算機(jī) 運(yùn)行上述成像方法的程序。[示例]下面描述本發(fā)明的示例。[示例 1 :MicheIson 型干涉儀]參考圖2A描述根據(jù)示例1的使用光學(xué)相干層析成像法的成像設(shè)備(或光學(xué)層析 成像設(shè)備)的示例。本示例的光學(xué)層析成像設(shè)備整個(gè)地形成Michelson型干涉儀并且在控制光的部分中使用機(jī)械的機(jī)構(gòu)。從光源101發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透鏡102并且被分束器103分割成測(cè)量光112和參考光 114。測(cè)量光112通過(guò)XY掃描器104和物鏡105到達(dá)待檢測(cè)物體106。透光膜被布置在待 檢測(cè)的物體106上。由膜的界面和表面散射和反射的返回光113返回依次通過(guò)物鏡105、XY 掃描器104和分束器103，并且通過(guò)成像透鏡107到達(dá)分光器108。另一方面，由參考反射 鏡115反射參考光114。參考反射鏡115可以借助于位置調(diào)整器件116調(diào)整光路長(zhǎng)度。由 分束器103將參考光114與返回光加在一起。參考光114和返回光113可以分別被轉(zhuǎn)動(dòng)的 遮光器117-1和117-2切斷。遮光器117-1和117-2可以通過(guò)利用控制單元(未示出)連 續(xù)地控制光的透射和切斷。當(dāng)然遮光器不需要是轉(zhuǎn)動(dòng)式的?；瑒?dòng)的遮光器可以被可移動(dòng)地 布置在光路上。光源101使用作為典型的低相干光源的超級(jí)發(fā)光二極管(SLD)。其中心波長(zhǎng)是例 如830nm，并且?guī)捠?0nm。帶寬是一個(gè)重要因素，因?yàn)樗绊懸@得的層析圖像的光軸上 的分辨率。雖然SLD已經(jīng)被選擇作為光源，但是可以使用能夠發(fā)射低相干光的任何其它光 源，例如可以使用放大自發(fā)發(fā)射(ASE)光源。當(dāng)然可以根據(jù)待檢測(cè)物體的內(nèi)容使用其它光 源，例如鹵素?zé)舻取Ｈ欢?，波長(zhǎng)影響要獲得的層析圖像的橫向上的分辨率，使得期望的是在 認(rèn)為橫向分辨率重要時(shí)使用短波長(zhǎng)。分光器108包括棱鏡109和成像器件110并且分別使返回光113、參考光114和 合成光色散。色散后的光被分光器108中的成像器件捕獲作為波長(zhǎng)的譜數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)111 分析由成像器件成像的波長(zhǎng)的譜數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)111不僅具有分析數(shù)據(jù)的功能，而且具有發(fā) 出用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、顯示圖像和測(cè)量數(shù)據(jù)的指令的功能。XY掃描器104借助于計(jì)算機(jī)控制在 待檢測(cè)物體106之上在與光軸垂直的方向上光柵掃描測(cè)量光112，以便獲得待檢測(cè)物體106 的截面圖像。下面參考圖3A和圖:3B描述在本示例中的返回光113和參考光114的透射率的時(shí) 間分布。圖3A和圖:3B是分別用于描述參考光114和返回光113的透射率的時(shí)間分布的示 例的時(shí)序圖，其中在示例中透射率為0%或100%。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光器，使用在同一圓周上制作其三個(gè)孔的盤(pán)，并且將阻擋部件布置 在一個(gè)孔中。盤(pán)的以恒定速度的轉(zhuǎn)動(dòng)提供了這種分布。通過(guò)圖3A中示出的間隔301、302 和303分別獲得參考光、返回光和合成光。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)111基于設(shè)定的控制分布來(lái)控制分 光器108和XY掃描器104。透射率不需要為100%，并且可以在僅僅測(cè)量參考光的情況和測(cè)量合成光的情況 下改變。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光器，例如，在盤(pán)的孔中的ND濾波器的使用使得能夠改變透射率。如 果ND濾波器的使用改變光路長(zhǎng)度，則將光路長(zhǎng)度相同的玻璃部件布置在其它的盤(pán)的孔中。 時(shí)間間隔301、302和303不需要彼此相等。由于參考光的量較大，時(shí)間間隔能夠短。滑動(dòng)的 遮光器的使用使得能夠可選地改變遮光器的時(shí)間間隔。如果光源的波長(zhǎng)譜是時(shí)間穩(wěn)定的， 則可以接受用于連續(xù)地獲得返回光和合成光的分布。在該情況下，需要預(yù)先獲得光源的波 長(zhǎng)譜。下面參考圖4描述在本示例中的處理行為。圖4是用于描述在本示例中的處理行 為的流程圖。在步驟Sl中，開(kāi)始測(cè)量。
在步驟S2中，在測(cè)量光112被遮光器117-2切斷并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中時(shí)由成像器 件110獲得參考光114。在波數(shù)為k以及參考光的電場(chǎng)為EJk)的情況下，由公式1表示作為參考光114的 自相關(guān)成分的強(qiáng)度IJk)。
權(quán)利要求
1.一種使用傅里葉域光學(xué)相干層析成像法的成像設(shè)備，包括 用于發(fā)射光的光源；分割單元，用于將來(lái)自所述光源的光分割成參考光和測(cè)量光； 檢測(cè)單元，用于檢測(cè)合成光，所述合成光是將通過(guò)將所述測(cè)量光輻射到待檢測(cè)物體而 獲得的返回光和所述參考光合成而成的；第一切換單元和第二切換單元中的一個(gè)，第一切換單元用于在所述檢測(cè)單元能夠檢測(cè) 所述合成光的第一狀態(tài)與所述檢測(cè)單元能夠檢測(cè)所述參考光的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換，而 第二切換單元用于在第一狀態(tài)與所述檢測(cè)單元能夠檢測(cè)所述測(cè)量光的第三狀態(tài)之間進(jìn)行 切換；控制單元，用于控制第一切換單元以在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換或者控制第 二切換單元以在第一狀態(tài)與第三狀態(tài)之間進(jìn)行切換；以及干涉信息獲取單元，用于通過(guò)使用在第一狀態(tài)中由所述檢測(cè)單元檢測(cè)的所述合成光以 及在第二狀態(tài)中檢測(cè)的所述參考光和在第三狀態(tài)中檢測(cè)的所述測(cè)量光中的一個(gè)來(lái)獲取關(guān) 于所述返回光和所述參考光的干涉信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，還包括 第一切換單元和第二切換單元；其中所述控制單元控制第一切換單元和第二切換單元兩者，以便在第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和 第三狀態(tài)之中進(jìn)行切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中第一切換單元被配置為使得能夠阻擋所述測(cè)量光的光路或者第二切換單元被配置為 使得能夠阻擋所述返回光的光路；以及 第二狀態(tài)和第三狀態(tài)為阻擋狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中第一切換單元被配置為使得能夠控制所述測(cè)量光的透射率，或者第二切換單元被配置 為使得能夠控制所述返回光的透射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，還包括 光量檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述測(cè)量光的量；以及比較單元，用于將檢測(cè)的光量與預(yù)定值進(jìn)行比較；以及其中 在所述檢測(cè)的光量與所述預(yù)定值不同時(shí)，第一切換單元切換到第二狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像設(shè)備，其中第一切換單元被配置為使得能夠改變所述測(cè)量光的光路，或者第二切換單元被配置為 使得能夠改變所述返回光的光路；以及 第二狀態(tài)或第三狀態(tài)為改變后的狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述控制單元基于預(yù)定的定時(shí)來(lái)控制第一切換單元和第二切換單元中的一個(gè)，并且由 所述檢測(cè)單元在第一狀態(tài)的定時(shí)檢測(cè)所述合成光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述控制單元被配置為使得第一切換單元和第二切換單元能夠被控制為使得獲取返 回光要花費(fèi)的時(shí)間不少于獲取參考光要花費(fèi)的時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中減去單元，用于從由所述檢測(cè)單元檢測(cè)的所述合成光中減去所述參考光的自相關(guān)成分 和所述返回光的自相關(guān)成分，標(biāo)準(zhǔn)化單元，用于通過(guò)所述參考光的自相關(guān)成分使相減的結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化，以及 變換單元，用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換，以及 層析圖像獲取單元，用于獲得所述待檢測(cè)物體的層析圖像。
10.一種使用傅里葉域光學(xué)相干層析成像法的成像方法，包括 產(chǎn)生光；將所述光分割成參考光和測(cè)量光； 將所述測(cè)量光照射到待檢測(cè)物體；檢測(cè)通過(guò)將所述參考光與通過(guò)所述照射獲得的返回光合成而獲得的合成光； 在能夠檢測(cè)所述合成光的第一狀態(tài)與能夠檢測(cè)所述參考光的第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換， 或者在第一狀態(tài)與能夠檢測(cè)所述測(cè)量光的第三狀態(tài)之間進(jìn)行切換；以及通過(guò)使用在第一狀態(tài)中檢測(cè)的所述合成光以及在第二狀態(tài)中檢測(cè)的所述參考光和在 第三狀態(tài)中檢測(cè)的所述測(cè)量光中的一個(gè)來(lái)獲得關(guān)于所述返回光和所述參考光的干涉信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像方法，其中 在第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài)之中進(jìn)行切換。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像方法，還包括從所述合成光中減去所述參考光的自相關(guān)成分和所述返回光的自相關(guān)成分； 通過(guò)所述參考光的自相關(guān)成分使減去后的值標(biāo)準(zhǔn)化； 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換；以及 獲得所述待檢測(cè)物體的層析圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像方法，還包括 檢測(cè)所述測(cè)量光的光量；以及在所述光量與預(yù)定的光量不同時(shí)改變到第二狀態(tài)。
14.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于存儲(chǔ)用于使計(jì)算機(jī)運(yùn)行根據(jù)權(quán)利要求10所 述的成像方法的程序。
15.一種程序，其特征在于使計(jì)算機(jī)運(yùn)行根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像方法。
全文摘要
提供了使用傅里葉域光學(xué)相干層析成像法的成像設(shè)備，該成像設(shè)備去除由返回光的自相關(guān)成分所引起的噪聲，以便獲得高分辨率的層析圖像。第一切換單元17對(duì)返回光12與參考光合成的第一狀態(tài)(將返回光12引導(dǎo)到合成單元22的狀態(tài))和與第一狀態(tài)不同的第二狀態(tài)(阻擋或改變返回光12的光路的狀態(tài))進(jìn)行切換。控制單元18控制切換單元17以便改變第一狀態(tài)和第二狀態(tài)。干涉信息獲取單元19使用由檢測(cè)單元16在第二狀態(tài)中檢測(cè)的參考光14或返回光12以及合成光15來(lái)獲取關(guān)于返回光12和參考光14的干涉信息。
文檔編號(hào)A61B5/00GK102084240SQ20098012604
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
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