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N0.5，321，501中公開了一種被稱為TD — OCT(時域OCT:TIME DOMAIN方法)的方法。將參照圖32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光。參考光被可移動參考反射鏡3203反射。如圖所示,可移動參考反射鏡3203沿一維方向機(jī)械地移動以沿入射在檢查對象3205上的信號光的光軸方向定義檢查對象3205內(nèi)部的測量位置。
通過光束掃描光學(xué)系統(tǒng)3204，信號光照射在檢查對象3205上并被其反射。光束掃描光學(xué)系統(tǒng)3204使用入射在檢查對象3205上的信號光沿預(yù)定方向掃描。來自可移動參考反射鏡3203的反射光和來自檢查對象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)于檢查對象3205的信息。
TD - OCT是基于由可移動參考反射鏡3203執(zhí)行A掃描(進(jìn)入檢查對象的入射光的軸向掃描、或檢查對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在檢查對象的平面內(nèi)沿一個方向(例如，X方向)用入射在該檢查對象上的信號光掃描檢查對象 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，可通過使用上述信號光在上述平面內(nèi)沿兩個方向(例如，X方向和I方向)掃描來獲得三維圖像。
此處，盡管必須以高速移動可移動參考反射鏡3203，以便增加TD — OCT的測量速度，在可移動參考反射鏡3203的加速方面存在機(jī)械限制。
此外，作為另一種OCT,“Handbook of Optical Coherence Tomography(光學(xué)相干層析成像法手冊) ” (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。將參照圖33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)的光譜檢測單元3310。附圖標(biāo)記3305表示檢查對象，附圖標(biāo)記3306表測量區(qū)域，附圖標(biāo)記3304表不掃描光學(xué)系統(tǒng)，附圖標(biāo)記3302表不光分割單元，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是通過由光譜檢測單元3310檢測由分光鏡3309色散的光譜而瞬時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。因為該SD - OCT可一次全部獲得檢查對象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象的深度方向上的每個深度位置，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，相對于檢查對象的深度方向(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，相對于上述深度方向，通過在改變上述焦點(diǎn)位置的同時順序地獲取包括每個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獲取一維圖像或二維圖像時，相對于檢查對象內(nèi)的深度方向在特定聚焦位置處沿一維方向(或二維方向)掃描檢查對象，然后是下一個聚焦位置，并重復(fù)掃描。發(fā)現(xiàn)的問題是:由于檢查對象的移動以及對測量系統(tǒng)的干擾或振動，深度方向上的距離在一個聚焦位置處獲得的數(shù)據(jù)和在另一個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，我們意識到有必要使檢查對象的各個 圖像信息中的多條位置信息相對于深度方向彼此相關(guān)聯(lián)。此時，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象的各個圖像信息之間相對于深度方向(光軸方向，即光入射到檢查對象中的方向)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，相對于作為光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向的光軸方向， 在第一聚焦位置處獲得檢查對象的第一圖像信息；
通過動態(tài)聚焦，相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖兊脚c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)相干層析成像法獲得第三圖像信息的步驟，所述第三圖像信息是檢查對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聚焦位置處的檢查對象的層析成像圖像，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于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對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，通過時域光學(xué)相干層析成像法相對于作為光被引導(dǎo)至檢查對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象在第一聚焦位置處的C掃描圖像；
通過動態(tài)聚焦，相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖兊脚c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象在第二聚焦位置處的C掃描圖像；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)中的至少一個焦點(diǎn)位置的檢查對象的層析成像圖像，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于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對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)相干層析成像法相對于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對象的第一圖像信息，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
通過動態(tài)聚焦，相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖兊脚c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)相干層析成像法在第二聚焦位置處獲得檢查對象的第二圖像信息；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步驟獲得的檢查對象的層析成像信息，使第一圖像信息和第二圖像信息之間相對于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對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，相對于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對象的第一圖像信息，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
通過動態(tài)聚焦，相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖兊脚c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于檢查對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于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對象的層析圖像或三維圖像。
此外，使用與本發(fā)明的另一個方面相關(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，相對于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對象的一維或二維圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
第二圖像信息獲得步驟，相對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象的層析成像圖像信息，并且包括檢查對象在第一焦點(diǎn)或第二焦點(diǎn)中的至少一個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圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對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，通過時域光學(xué)相干層析成像法相對于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對象的C掃描圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
第二圖像信息獲得步驟，通過時域光學(xué)相干層析成像法相對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象的層析成像圖像信息，并且包括檢查對象在第一焦點(diǎn)或第二焦點(diǎn)中的至少一個焦點(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圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對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，通過頻域光學(xué)相干層析成像法相對于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對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象的一維或二維圖像；
使用檢測對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圖像信息之間相對于光軸方向的位置關(guān)系，并形成檢查對象的層析成像圖像或三維圖像，所述檢查對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步驟獲得的。
此外，使用與本發(fā)明的另一個方面相關(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，相對于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對象的一維或二維圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
第二圖像信息獲得步驟，相對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于檢測對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圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對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:
在相對于光軸方向改變聚焦位置的同時，通過頻域光學(xué)相干層析成像法相對于光軸方向獲得檢查對象的一維或二維圖像，并形成檢查對象的層析成像圖像或三維圖像，所述光軸方向是光被弓I導(dǎo)至檢查對象上的方向。
此外，涉及本發(fā)明的另一個方面的光學(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象上的光源、用于將來自光源的光分割為信號光和參考光的光分割單兀、以及用于色散和檢測參考光和信號光的相干光的檢測單元。
根據(jù)上面描述的本發(fā)明，可以在檢查對象的各個圖像信息中，相對于深度方向(光軸方向，即光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向)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示范性實(shí)施例的下述描述中變得顯而易見。


圖1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和是不出了本發(fā)明的第二例子中的光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造的不意圖。
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象部位上的光通量的多個方面的示意圖。
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準(zhǔn)位置的示意圖。
圖1OA和IOB是示出了在本發(fā)明的第二例子中的TD — OCT像素和SD — OCT像素的示意圖。
圖11A、11B、11C和IlD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不意圖。
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是不出了本發(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22k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28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象部位上的光通量的多個方面的示意圖。
圖35A、35B和35C是示出了兩個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的組合例子的示意圖。
圖42A、42B、42C、42D、42E和42F是本發(fā)明的第五例子中的時序圖的例子。
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層析成像圖像之間相對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層析成像圖像之間相對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層析成像圖像之間相對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I至4。
1、第一圖像信息獲得步驟，相對于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
2、第二圖像信息獲得步驟，相對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)的至少一個聚焦位置處的檢查對象的層析成像圖像；
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獲得的圖像信息之間的位置關(guān)系，并形成檢查對象的層析成像圖像或三維圖像的步驟。
將參照圖1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I。
在圖中，盡管沒有特別限制光源(例如，低相干光源，SLD等)I的波長，但所述波長在400nm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Ipm或更多，合適地為IOpm或更多，并且更合適地為30pm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I的輸入光分為信號光(入射在被檢測對象上的光)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光。附圖標(biāo)記5表示透鏡，附圖標(biāo)記6表示檢查對象，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用于分割信號光和參考光的相干光，分光鏡10用于將輸入光分割為各個波長，而傳感器陣列11用于對每個波長執(zhí)行檢測。檢測單元9用于檢測相干光。
此處，步驟I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聚焦位置處的檢查對象的平面中的一個方向(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聚焦位置處的檢查對象的平面中的兩個方向(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，對于步驟2也是如此。用于獲得C掃描圖像的OCT被稱為TS - 0CT,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 - 0CT)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0CT)。具體地講，因為由傅立葉域光學(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，相對于檢查對象的深度方向?qū)τ傻谝缓偷诙D像信息獲得步驟獲得的兩個圖像的校正，或相對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校正兩個圖像信息之間相對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圖像信息之間相對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)
將參照圖43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象的圖像信息是在包括焦點(diǎn)的位置處的檢查對象的圖像信息。此外，本發(fā)明中的焦點(diǎn)是通過動態(tài)聚焦執(zhí)行聚焦的點(diǎn)，并且對于焦點(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象的層析成像息。
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，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)該位置偏移的同時形成上述檢查對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形成上述檢查對象的層析成像圖像或三維圖像。
(第二校正檢測方法)
將參照圖44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像圖像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之間相對于光軸方向的位置關(guān)系。
另一種第二校正如下。
S卩，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的兩個位置中的檢查對象的層析成像圖像4405和4406分別作為上述第三圖像信息。然后使用關(guān)于各個層析成像圖像重疊的區(qū)域4407的信息來執(zhí)行上述校正。
(第三校正檢測方法)
將參照圖45描述第三校正檢測方法。
首先，獲得相對于光軸方向在第一焦點(diǎn)4501的位置處的檢查對象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)4502，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向。
接著,通過動態(tài)聚焦,相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢?501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于檢查對象的光軸方向的層析成像圖像信息4505。
此處,可相對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，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 之間相對于光軸方向的位置關(guān)系彼此相關(guān)聯(lián)，以形成檢查對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象的上述第一焦點(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)域的信息校正兩個圖像信息之間的位置關(guān)系，所述兩個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。
S卩，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)的兩個位置中的檢查對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域光學(xué)相干層析成像法獲得上述檢查對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像形成方法。
1、第一圖像信息獲得步驟，通過時域光學(xué)相干層析成像法，相對于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對象的C掃描圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
2、第二圖像信息獲得步驟，通過時域光學(xué)相干層析成像法，相對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)的至少一個焦點(diǎn)的位置處的檢查對象的層析成像圖像；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，并形成檢查對象的層析成像圖像或三維圖像的步驟。
(c)在SD — OCT時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，相對于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對象的一維或二維圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
2、第二圖像信息獲得步驟，相對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于檢查對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，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)通過時域光學(xué)相干層析成像`法獲得層析成像圖像時，輸入分光鏡的光強(qiáng)度也根據(jù)來自移頻器的驅(qū)動電路的參考信號相對偏移。 為了避免該現(xiàn)象，在使用分光鏡時，最好使用通過對在由頻域光學(xué)相干層析成像法獲得層析成像信息的時間的整數(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 (動態(tài)聚焦)的應(yīng)用
當(dāng)通過OCT獲得圖像數(shù)據(jù)時，在檢查對象的平面內(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)檢查對象的深度分辨率為縱向分辨率(Rz)，并且設(shè)與檢查對象的深度方向正交的平面內(nèi)分辨率為橫向分辨率(Rxy)?？v向分辨率表不如下:
Rz = kz X ( λ Λ 2/ Δ λ )...(I)
并且與光源的波長間隔(Λ λ )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 ( λ /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 (λ/NA Λ 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λ =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，Rxy = 20微米和DOF = 2mm成立。
美國專利N0.5，321，501中公開了被稱為DF (動態(tài)聚焦)的方法，作為在檢查對象的深度方向上保持焦深的同時獲得高橫向分辨率的方法。此處，將參照圖34A和34B描述 DF。
圖34A是當(dāng)不處于DF時的示意圖。此時，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。⑶冶M管橫向分辨率較低，也可使焦深3407較深。
另一方面，圖34B是當(dāng)正在DF時的示意圖。此時，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。此外，當(dāng)透鏡使光線3416成為主光時， 當(dāng)其在位置3418時光通量變?yōu)?413，并且當(dāng)其在位置3411時光通量變?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表示檢查對象5的截面圖。
當(dāng)DF被應(yīng)用于TD - OCT時，通過使聚焦光學(xué)系統(tǒng)與可移動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N0.5，3 21，501和日本已公開申請N0.2002-515593 (第9-19頁，圖1和圖2)中公開了被稱為TS - OCT (橫向掃描0CT)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。然后沿所看到的對象內(nèi)部的深度方向獲得多個這些二維圖像，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參考反射鏡沿檢查對象內(nèi)部的深度方向移動，與A掃描相比，存在從某個運(yùn)動到下個運(yùn)動的短暫空白。由于該原因，當(dāng)移動可移動參考反射鏡時，TS - OCT容易使聚焦光學(xué)系統(tǒng)與可移動參考反射鏡同步，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，相對于光軸方向在包括第一焦點(diǎn)的位置處獲得檢查對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步驟獲得的檢查對象的層析成像信息，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于光軸方向的位置關(guān)系，并形成檢查對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表示用于對每個波長執(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— 0CT)
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:在相對于光軸方向改變焦點(diǎn)位置的同時通過頻域光學(xué)相干層析成像法在光軸方向上獲得檢查對象的一維或二維圖像，并形成檢查對象的層析成像圖像或三維圖像，所述光軸方向是光被分別弓I導(dǎo)至檢查對象上的方向。
可通過應(yīng)用上述動態(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象上的光源、用于將來自上述光源的光分割為信號光和參考光的光分割單兀、以及用于色散和檢測參考光和信號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I)
所述設(shè)備配備有將來自光源的光分割為參考光和信號光的分割光學(xué)系統(tǒng)、將信號光引導(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穿過相關(guān)光瞳的光通量進(jìn)行區(qū)域分割的位置處?；蛘?， 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譜干涉信號檢測單元以檢測相關(guān)的各個分割的光通量中的至少一個作為上述參考光的非光譜干涉信號，還配備有光譜干涉信號檢測單元以檢測其它光通量中的至少一個作為上述參考光的光譜干涉信號。然后，所述振幅分割單元包括數(shù)值轉(zhuǎn)換單元以對相干光信號對波長的函數(shù)執(zhí)行預(yù)定的數(shù)值轉(zhuǎn)換，其中所述相干光信號是由相關(guān)的光譜干涉信號檢測單元獲得的上述光譜干涉信號。上述光譜干涉信號被相關(guān)的數(shù)值轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為相干光信號對光到達(dá)位置的函數(shù)。
在該設(shè)備中，如下認(rèn)識到，關(guān)于由上述非光譜干涉信號檢測單元針對測試光學(xué)系統(tǒng)的多個檢查位置獲得的相干光信號對檢查位置的函數(shù)，由于測量不同的檢查位置時的波動，樣本的原點(diǎn)移動。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檢測單元的輸出的上述光譜干涉信號獲得的相干光信號對光到達(dá)位置的上述函數(shù)識別它，并調(diào)整相干光信號對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光的分割光學(xué)系統(tǒng)、將信號光引導(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譜干涉信號檢測單元以檢測相關(guān)的各個分割的光通量中的至少一個作為上述參考光的光譜干涉信號，還配備有另一個光譜干涉信號檢測單元以檢測其它光通量中的至少一個作為上述參考光的光譜干涉信號。然后，所述振幅分割單元包括數(shù)值轉(zhuǎn)換單元以對多個相干光信號對波長的函數(shù)執(zhí)行預(yù)定的數(shù)值轉(zhuǎn)換，其中所述相干光信號是由多個光譜干涉信號檢測單元獲得的多個上述光譜干涉信號?？捎上嚓P(guān)數(shù)值轉(zhuǎn)換單元將多個上述光譜干涉信號轉(zhuǎn)換為多個相干光信號對光到達(dá)位置的函數(shù)。
此處，如下認(rèn)識到，關(guān)于由上述非光譜干涉信號檢測單元之一針對測試光學(xué)系統(tǒng)的多個檢查位置獲得的相干光信號對檢查位置的函數(shù)，由于測量不同的檢查位置時的波動，樣本的原點(diǎn)移動。具體地，使用通過數(shù)值轉(zhuǎn)換從作為上述其它光譜干涉信號檢測單元的輸出的上述光譜干涉信號獲得的上述相干光信號對光到達(dá)位置的函數(shù)識別它。然后，可關(guān)于相干光信號對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I或設(shè)備2中，也可通過分割單元的分時系統(tǒng)來構(gòu)建對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獲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中央波長的第一光源、和用于輻射單個中央波長的第二光源。
此外，當(dāng)使用TD - OCT時，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光的頻率之間的差值的移頻器是適當(dāng)?shù)摹?br> 此時，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:對每個實(shí)施例應(yīng)用動態(tài)聚焦)
可以在下述步驟中執(zhí)行使用涉及該實(shí)施例的光學(xué)相干層析成像設(shè)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，相對于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
2、通過動態(tài)聚焦，相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖兊脚c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象的第二圖像信息 (一維、二維或三維圖像)；以及
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)中的至少一個聚焦位置處的檢查對象的層析成像圖像；
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于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對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，可校正兩個圖像信息之間相對于深度方向的位置關(guān)系。 此外，可通過動態(tài)聚焦來獲取高橫向分辨率的圖像信息。
此外，可在通過上述時域光學(xué)相干層析成像法獲得上述檢查對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來獲取上述第三圖像信息。
(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0CT)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，通過時域光學(xué)相干層析成像法，相對于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對象的C掃描圖像，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
2、通過動態(tài)聚焦，相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖兊脚c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，通過時域光學(xué)相干層析成像法，在第二聚焦位置處獲得檢查對象的第二圖像信息，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焦點(diǎn)的位置處的檢查對象的層析成像圖像；
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于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對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，可校正兩個圖像信息之間相對于深度方向的位置關(guān)系。 此外，可通過動態(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J Li ο
(a -1)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，最好考慮下述點(diǎn)。
當(dāng)通過時 域光學(xué)相干層析成像法獲得層析成像圖像時，可使用例如AOM的移頻器。上述移頻器關(guān)于時間線性地偏移相位(頻率)。在該實(shí)施例中，適合對被光分割單元(第一光分割單元)分割的參考光和信號光的相應(yīng)頻率給出差值。由此，當(dāng)上述參考光和上述信號光相干涉時，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。
為了獲得檢查對象的圖像信息，檢測被檢查對象反射的光的變化。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、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)確度來獲取檢查對象的圖像信息。
此外，使用光分割單元來分割相干光，并且對一側(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，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，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，各個色散的頻率也相對偏移，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間間隔通常短于光被輸入到上述分光鏡中的時間。
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)參考信號和同步
首先，存在一種執(zhí)行與來自上述移頻器的驅(qū)動電路的參考信號同步的方法。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變得比由時域光學(xué)相干層析成像法的檢測單元獲得的信號更強(qiáng)。
例如，可如下控制上述移頻器。
S卩，當(dāng)獲得上述第一或第二圖像信息時，進(jìn)行控制以偏移上述參考光或上述信號光的頻率。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，進(jìn)行控制來防止上述參考光或上述信號光的頻率偏移。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。
(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，進(jìn)行控制以使得光可以經(jīng)過用于通過上述時域光學(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，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)。盡管此時光纖可用作光路，但本發(fā)明不限于此。
此時，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，可進(jìn)行控制來偏移上述參考光或上述信號光的頻率。此外，當(dāng)獲得上述第三圖像信息時，可進(jìn)行控制來防止上述參考光或上述信號光的頻率偏移。
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被反射的光強(qiáng)度的比率的方法?？赏ㄟ^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，進(jìn)行控制以使得用于通過時域光學(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，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述時域光學(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)相干層析成像設(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象上的光源、用于將來自上述光源的光分割為信號光和參考光的第一光分割單兀、以及用于檢測參考光和信號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于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
2、通過動態(tài)聚焦，相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖兊脚c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步驟獲得的檢查對象的層析成像信息，使第一圖像信息和第二圖像信息之間相對于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對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，可校正兩個圖像信息之間相對于深度方向的位置關(guān)系。此外，可通過動態(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象上的光源、用于將來自上述光源的光分割為信號光和參考光的光分割單兀、以及用于檢測參考光和信號光的相干光的檢測單兀。
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)用上述動態(tài)聚焦而獲得的。
1、第一圖像信息獲得步驟，相對于光軸方向在第一聚焦位置處獲得檢查對象的第一圖像信息(一維、二維或三維圖像)，所述光軸方向是光被引導(dǎo)至檢查對象上的方向；
2、通過動態(tài)聚焦，相對于光軸方向?qū)⒕劢刮恢脧牡谝痪劢刮恢酶淖兊脚c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于檢查對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于光軸方向的位置關(guān)系相關(guān)聯(lián)，并形成檢查對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，可校正兩個圖像信息之間相對于深度方向的位置關(guān)系。此外， 可通過動態(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的聚焦位置沒有特別限制。
此處,可相對于上述光軸方向，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，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1:用于校正的TD — OCT圖像+ SD — OCT圖像)
將參照圖3來描述例子I。
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光。
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，信號光被引導(dǎo)至用于作為檢查對象的眼睛114和底部檢查對象部位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)動單元113將用于眼睛的透鏡112驅(qū)動到入射光的光軸方向。此時，與光延遲單元的驅(qū)動同步地驅(qū)動聚焦位置驅(qū)動單元113。此外，光束掃描光學(xué)系統(tǒng)110具有使信號光的主光傾斜，從而使其沿兩個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。在從底部檢查對象部位115反射的光或反向散射光中，在照射在底部檢查對象部位115上時經(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被引導(dǎo)至合成光學(xué)系統(tǒng) 116。
接著，參考光和信號光被合成光學(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，所述外差干涉具有由移頻器105產(chǎn)生的頻率差A(yù)f作為載波頻率。此處，外差干涉的波是振幅絕對值以頻率瞬時振動的波。此外，已知該合成振幅的振幅絕對值的瞬時振蕩變?yōu)橄喾吹南辔弧Ｒ栽摲绞?，可通過所謂的TD - OCT方法相對于檢測對象的深度方向獲取各個聚焦位置處的C掃描圖像(當(dāng)使深度方向為z軸方向時，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對每個波長執(zhí)行強(qiáng)度檢測來執(zhí)行光譜干涉信號檢測。也就是說，通過SD - OCT方法相對于被檢測對象的深度方向獲得包括在預(yù)定聚焦位置處的被檢測對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方法相對于多個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)動單元107、光束掃描光學(xué)系統(tǒng)110、聚焦位置驅(qū)動單元113、光電轉(zhuǎn)換檢測器120、和行傳感器127分別通過OCT處理設(shè)備121a、121b、121c、121d和121e的輸入和輸出來執(zhí)行驅(qū)動和檢測。
(例子2:光瞳分割(I) 一不同的透射率)
將 參照圖4來描述例子2。例子2是例子I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對其進(jìn)行聚光，并由行傳感器407關(guān)于每個波長進(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?yōu)橥?。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至中的不意圖來描述光瞳分割光學(xué)系統(tǒng)401。圖5A不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被設(shè)置為四極形狀。具體地講，如圖所示，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，因為在該光瞳分割 方法中透明部分的面積較小。例如，盡管希望設(shè)定為80%，但不限于此。
下面，將參照圖8描述執(zhí)行本例子的光學(xué)干涉檢測系統(tǒng)的信號處理、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的電路對來自光電轉(zhuǎn)換檢測器120和124的電信號進(jìn)行差分放大，并使其經(jīng)過具有其中央頻率為載波頻率Af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。
將按時序發(fā)送的檢測之后的數(shù)字光干涉信號與下述信號相比較。
具體地講，將其與來自XY掃描儀驅(qū)動器806的掃描儀位置信號/同步信號、來自光延遲驅(qū)動器807的延遲位置信號/同步信號、來自聚焦驅(qū)動器808的焦點(diǎn)位置信號相比較。
由此，使光干涉信號和底部檢查對象部位上的位置相關(guān)聯(lián)。然后，為每個預(yù)定像素分配光干涉信號，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的光譜干涉信號，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，參照圖7A至7D，將描述該例子中的TD — OCT圖像和SD — OCT圖像之間的不同。
附圖標(biāo)記700表示相對于檢查對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掃描行的圖像。
將參照圖6A和6B描述橫向分辨率的高度。圖6A和圖6B是分別對應(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。此外，當(dāng)聚光光學(xué)系統(tǒng)位于603時,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照射在底部檢查對象部位602上。此時，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，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照射在底部檢查對象部位 602上。此時，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)，可以以低橫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。此夕卜， 當(dāng)聚光光學(xué)系統(tǒng)位于613時，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照射在底部檢查對象部位612上。此時，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,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照射在底部檢查對象部位612上。此時，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圖像相對應(yīng)，并通過比較底部檢查對象部位的不同點(diǎn)的圖像來重新合成對準(zhǔn)的圖像。
圖7B、7C和7D示意性地示例了該對準(zhǔn)的概念。它們分別是在一定深度橫向掃描時在多個點(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，但存在分別對應(yīng)于它們的SD - OCT圖像706和708，并且它們在圖7B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的時間和圖7C的時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的存儲器存儲的數(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，也可以通過使存儲器為大容量來保存所有SD - OCT圖像數(shù)據(jù)。
(對準(zhǔn)(alignment)的例子)
將參照圖9A至9C描述該例子中SD — OCT圖像之間的具體對準(zhǔn)的方法。當(dāng)然，本發(fā)明的對準(zhǔn)不限于該方法。
首先，將參照圖9A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是檢查對象901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中要對準(zhǔn)的對象的第一行圖像903和第二行圖像904。在這些行圖像中指定對應(yīng)于相同X位置的用于對準(zhǔn)的第一對準(zhǔn)點(diǎn)905和第二對準(zhǔn)點(diǎn)906。設(shè)第一對準(zhǔn)點(diǎn)905的像素坐標(biāo)為(0，L)，設(shè)第二對準(zhǔn)點(diǎn)906的像素坐標(biāo)為 (0，L+ 1)，并且在獲得行圖像時的掃描開始點(diǎn)被選擇為對準(zhǔn)點(diǎn)。此處，設(shè)X方向上的全部掃描像素計數(shù)為Nx,并且設(shè)像素坐標(biāo)為(X像素數(shù)，z像素數(shù))。
此外，如何選擇掃描行的對準(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準(zhǔn)點(diǎn)916作為(Nx/2，L + I)。
當(dāng)在獲得行圖像時，在掃描開始位置和結(jié)束位置執(zhí)行對準(zhǔn)時，存在掃描速度慢，圖像獲取時間變長，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)行對準(zhǔn)時，在圖像的中央執(zhí)行對準(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)。
將參照圖1OA和IOB描述用于對準(zhǔn)的SD — OCT圖像的像素的概況。圖1OA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 被較寬地成像。該方面在圖1OA和IOB中由附圖標(biāo)記1002和1003表示。此外，圖1OB中示意性地示出了用于對準(zhǔn)的TS - OCT像素1005和SD - OCT像素1006。
圖1lA中示出了成為對象的圖像拾取目標(biāo)的例子。圖1lB中的附圖標(biāo)記1102示出了圖1OB中的SD — OCT像素1006重疊在圖像拾取目標(biāo)110 1上。然后，將每個像素中獲得的信號強(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1IC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1lD中的附圖標(biāo)記1105示出了圖1OB中的SD — OCT像素1006重疊在圖像拾取目標(biāo)1104上。然后，將每個像素中獲得的信號強(qiáng)度視覺化的示意圖是SD - OCT圖像1106。
下面，將參照圖12A至12C描述位置偏移的對準(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方向上的像素數(shù)的索引。設(shè)作為TS — OCT 像素的位置的SD - OCT圖像中央為L = Lci,并且獲得向上和向下的各自L1個像素。
在圖12B中，設(shè)在第一行圖像的對準(zhǔn)點(diǎn)處獲得的SD — OCT圖像1202的像素坐標(biāo)為Gl (JjL)0此時，由于在第二行圖像的對準(zhǔn)點(diǎn)處獲得的SD — OCT圖像1203的像素坐標(biāo)對于SD - OCT圖像1202的z坐標(biāo)沿z方向偏移I個像素，所以它們變?yōu)镚2 (J，L-1)。
當(dāng)沒有位置偏移時，Gl (J，L)和G2 (J，L 一 I)具有相同的值，但當(dāng)存在位置偏移時其變?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的像素計數(shù)為M。為了評估該位置偏移的值，在該例子中使用相關(guān)函數(shù)。關(guān)于位置偏移像素計數(shù)M的值，通過使M為Gl (J，L)和G2 (J，L一 I 一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 一 I 一 M)和各個平均值的下述公式給出。
權(quán)利要求
1.一種圖像形成設(shè)備，包括獲取單元，被配置用于獲取對象在第一位置處的第一層析成像圖像信息以及所述對象在第二位置處的第二層析成像圖像信息；執(zhí)行單元，被配置用于基于在其中所述第一層析成像圖像信息與所述第二層析成像圖像信息部分重疊的區(qū)域中的層析成像圖像信息，在所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息之間執(zhí)行對準(zhǔn)，以及重建單元，被配置用于基于經(jīng)對準(zhǔn)的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息重建層析成像圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述執(zhí)行單元基于所述區(qū)域中的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息的信號強(qiáng)度之間的相關(guān)性執(zhí)行所述對準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述執(zhí)行單元基于所述區(qū)域中的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息中的特征區(qū)域執(zhí)行所述對準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述獲取單元通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲取所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息在深度方向上部分重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述第一位置與所述第二位置在深度方向上不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述獲取單元通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲取三維層析成像圖像信息作為被獲取的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息，以及其中，所述重建單元重建三維層析成像圖像作為重建的層析成像圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述獲取單元通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲取二維層析成像圖像信息作為被獲取的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息，以及其中，所述重建單元重建二維層析成像圖像作為重建的層析成像圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述對象是眼睛。
10.一種圖像形成設(shè)備，包括獲取單元，被配置用于獲取對象在第一深度位置處的第一層析成像圖像信息以及所述對象在第二深度位置處的第二層析成像圖像信息，所述第一深度位置不同于所述第二深度位置；以及重建單元，被配置用于基于所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息以及在其中所述第一層析成像圖像信息與所述第二層析成像圖像信息在深度方向上部分重疊的區(qū)域中的層析成像圖像信息來重建層析成像圖像。
11.一種圖像形成設(shè)備，包括獲取單元，被配置用于獲取對象在第一位置處的第一圖像信息以及所述對象在第二位置處的第二圖像信息；執(zhí)行單元，被配置用于基于在其中所述第一圖像信息與所述第二圖像信息部分重疊的區(qū)域中的圖像信息，在所述第一圖像信息和所述第二圖像信息之間執(zhí)行對準(zhǔn)，以及重建單元，被配置用于基于經(jīng)對準(zhǔn)的所述第一圖像信息和所述第二圖像信息重建圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述執(zhí)行單元基于所述區(qū)域中的所述第一圖像信息和所述第二圖像信息的信號強(qiáng)度之間的相關(guān)性執(zhí)行所述對準(zhǔn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述執(zhí)行單元基于所述區(qū)域中的所述第一圖像信息和所述第二圖像信息中的特征區(qū)域執(zhí)行所述對準(zhǔn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述獲取單元獲取二維圖像信息作為被獲取的所述第一圖像信息和所述第二圖像信息，以及其中，所述重建單元重建二維圖像作為重建的圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像形成設(shè)備，其中，所述對象是眼睛。
16.一種圖像形成方法，包括以下步驟獲取對象在第一位置處的第一層析成像圖像信息以及所述對象在第二位置處的第二層析成像圖像信息；基于在其中所述第一層析成像圖像信息與所述第二層析成像圖像信息部分重疊的區(qū)域中的層析成像圖像信息，在所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息之間執(zhí)行對準(zhǔn)，以及基于經(jīng)對準(zhǔn)的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息重建層析成像圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成方法，其中，在該執(zhí)行步驟中，基于所述區(qū)域中的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息的信號強(qiáng)度之間的相關(guān)性執(zhí)行所述對準(zhǔn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成方法，其中，在該執(zhí)行步驟中，基于所述區(qū)域中的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息中的特征區(qū)域執(zhí)行所述對準(zhǔn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成方法，其中，在該獲取步驟中，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲取所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成方法，其中，所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息在深度方向上部分重疊。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成方法，其中，所述第一位置與所述第二位置在深度方向上不同。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成方法，其中，在該獲取步驟中，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲取三維層析成像圖像信息作為被獲取的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息，以及其中，在該重建步驟中，重建三維層析成像圖像作為重建的層析成像圖像。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成方法，其中，在該獲取步驟中，通過傅立葉域光學(xué)相干層析成像法獲取二維層析成像圖像信息作為被獲取的所述第一層析成像圖像信息和所述第二層析成像圖像信息，以及其中，在該重建步驟中，重建二維層析成像圖像作為重建的層析成像圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成方法，其中，所述對象是眼睛。
25.一種圖像形成方法，包括以下步驟獲取對象在第一位置處的第一圖像信息以及所述對象在第二位置處的第二圖像信基于在其中所述第一圖像信息與所述第二圖像信息部分重疊的區(qū)域中的圖像信息，在所述第一圖像信息和所述第二圖像信息之間執(zhí)行對準(zhǔn)，以及基于經(jīng)對準(zhǔn)的所述第一圖像信息和所述第二圖像信息重建圖像。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的圖像形成方法，其中，在該執(zhí)行步驟中，基于所述區(qū)域中的所述第一圖像信息和所述第二圖像信息的信號強(qiáng)度之間的相關(guān)性執(zhí)行所述對準(zhǔn)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的圖像形成方法，其中，在該執(zhí)行步驟中，基于所述區(qū)域中的所述第一圖像信息和所述第二圖像信息中的特征區(qū)域執(zhí)行所述對準(zhǔn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的圖像形成方法，其中，在該獲取步驟中，獲取二維圖像信息作為被獲取的所述第一圖像信息和所述第二圖像信息，以及其中，在該重建步驟中，重建二維圖像作為重建的圖像。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的圖像形成方法，其中，所述對象是眼睛。全文摘要
本發(fā)明公開了圖像形成方法和光學(xué)相干層析成像設(shè)備。一種圖像形成方法，對光軸方向上的對象的多條圖像信息使用光學(xué)相干層析成像法。相對于對象的光軸方向在第一焦點(diǎn)位置處獲得對象的第一圖像信息。通過動態(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)系形成對象的層析成像圖像或三維圖像。
文檔編號A61B3/15GK103251383SQ201310015220
公開日2013年8月21日 申請日期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 申請人:佳能株式會社