專利名稱：光學(xué)斷層成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)斷層成像裝置，更特別地，涉及用于眼科診斷和治療等中的光學(xué) 斷層成像裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前使用利用光學(xué)設(shè)備的各種眼科設(shè)備。例如，諸如眼前段(anterior ocular segment)拍攝設(shè)備、眼底(fundus)照相機(jī) 和掃描激光檢眼鏡(SLO)的各種設(shè)備被用作用于觀察眼睛的光學(xué)設(shè)備。在這些光學(xué)設(shè)備中，基于利用多波長光波干涉的光學(xué)相干斷層(以下，稱為OCT) 的光學(xué)斷層成像裝置能夠獲得樣本的高分辨率斷層圖像。作為門診病人視網(wǎng)膜專家，OCT正變?yōu)楸夭豢缮俚难劭圃O(shè)備。根據(jù)上述的光學(xué)斷層成像裝置，當(dāng)用作為低相干光的測量光束照射樣本時，可通 過使用干涉系統(tǒng)以高靈敏度測量來自樣本的背散射光。另外，通過在樣本上掃描測量光束，光學(xué)斷層成像裝置可獲得高分辨率斷層圖像。因此，由于光學(xué)斷層成像裝置也能夠?qū)σ粰z查的眼睛的眼底中的視網(wǎng)膜進(jìn)行高 分辨率斷層成像，因此光學(xué)斷層成像裝置被廣泛用于視網(wǎng)膜的眼科診斷和治療中。近年來，通過眼科光學(xué)斷層成像裝置，常規(guī)的時域光學(xué)相干斷層正過渡為使得能 夠高速成像的傅立葉域光學(xué)相干斷層。雖然在時域光學(xué)相干斷層中對于要被檢查的眼睛的每個特定深度獲取信息，但 是，由于傅立葉域光學(xué)相干斷層一并獲取沿深度方向的信息，因此，可以執(zhí)行高速的成像。高速成像使得能夠防止由于由無意識眼睛移動代表的眼球移動導(dǎo)致的圖像模糊 和圖像損失。另一方面，常規(guī)上，為了同時滿足對于提高分辨率和減少成像時間的需求，在日本 專利申請公開No. 2002-174769中提出光學(xué)裝置。特別地，提出根據(jù)情形要求而使用OCT和OCM(光學(xué)相干顯微鏡)兩者的用于觀察 生物樣品內(nèi)部的光學(xué)裝置。該裝置被配置為當(dāng)確認(rèn)生物樣品中的大的結(jié)構(gòu)時使用0CT，并且，當(dāng)進(jìn)一步以更高 的分辨率觀察生物樣品內(nèi)的關(guān)注區(qū)域時，可切換到0CM。此時，由于OCT和OCM在焦點深度(DOF)上彼此大大不同，因此通過使用光束直徑 轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)配置裝置，使得可以設(shè)定分別與具有小的數(shù)值孔徑的OCT和具有大的數(shù)值孔 徑的OCM對應(yīng)的光束直徑。因此，可以以高S/N比執(zhí)行觀察。另外，日本專利申請公開No. 2007-101250提出被配置為由于傅立葉域光學(xué)相干 斷層通過OCT自身實現(xiàn)高分辨率的光學(xué)斷層成像裝置。配置該裝置，使得，為了補(bǔ)償窄的焦點深度(DOF)，使用光路長度調(diào)整單元以沿深 度方向移動被測量對象的聚焦位置以獲得多個圖像，并且，組合多個圖像以沿水平方向和光軸方向獲取被測量對象的高分辨率斷層圖像。

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述的常規(guī)的例子中的裝置具有以下的問題。在日本專利申請公開No. 2002-174769中，由于以高分辨率執(zhí)行成像，因此，當(dāng)光 束直徑增大時不執(zhí)行OCT成像。因此，沒有考慮當(dāng)在通過使用光束直徑轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行高分辨率成像的同時增 加測量光束的光束直徑時出現(xiàn)的OCT成像中的問題。另外，日本專利申請公開No. 2007-101250沒有公開用于在圖像合成中實現(xiàn)更高 速度的方法，并因此花費時間來獲取多個圖像和組合圖像。另一方面，對于采用光學(xué)斷層成像裝置的眼科診斷等，為了減輕受驗者的負(fù)擔(dān)，強(qiáng) 烈要求減少成像時間。如上所述，常規(guī)的例子中的裝置沒有考慮用于在通過OCT執(zhí)行高分 辨率斷層成像時減少成像時間的方法?？紤]到上述的問題，提出本發(fā)明，并且，其目的是，提供包括用于粗略成像的低分 辨率模式和用于獲得詳細(xì)的圖像的高分辨率模式的光學(xué)斷層成像裝置，特別是使得能夠以 較高的速度執(zhí)行高分辨率模式中的斷層成像的光學(xué)斷層成像裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種光學(xué)斷層成像裝置，該光學(xué)斷層成像裝置將來 自光源的光分割成測量光束和參考光束，將測量光束引向?qū)ο蟛⒖脊馐騾⒖挤瓷?鏡，檢測組合被對象反射或散射的測量光束的返回光束和被參考反射鏡反射的參考光束的 光束，并且執(zhí)行對象的斷層成像。該光學(xué)斷層成像裝置包括調(diào)整被引向?qū)ο蟮臏y量光束的 光束直徑的光束直徑調(diào)整單元；包含分光單元、圖像形成單元和光電轉(zhuǎn)換單元陣列并且檢 測組合的光束的檢測單元；和基于由光束直徑調(diào)整單元調(diào)整的光束直徑讀取來自光電轉(zhuǎn)換 元件陣列的信號并且改變用于成像的像素的數(shù)量與光源的波長帶寬的比的改變單元。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種成像裝置，該成像裝置基于組合來自被測量光 束照射的對象的返回光束和與測量光束對應(yīng)的參考光束的組合光束捕獲光學(xué)干涉斷層圖 像。該成像裝置包括改變測量光束的光束直徑的光束直徑改變單元；和以與光束直徑對 應(yīng)的分辨率檢測組合光束的檢測單元。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種成像裝置，該成像裝置基于組合來自被測量光 束照射的對象的返回光束和與測量光束對應(yīng)的參考光束的組合光束捕獲光學(xué)干涉斷層圖 像。該成像裝置包括改變測量光束的光束直徑的光束直徑改變單元；分離組合光束的分 光單元；基于光束直徑改變照射分離的光束的范圍的范圍改變單元；檢測來自范圍改變單 元的光的檢測單元；和基于來自檢測單元的范圍的輸出信號獲取對象的光學(xué)干涉斷層圖像 的獲取單元。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種成像方法，該成像方法基于組合來自被測量光 束照射的對象的返回光束和與測量光束對應(yīng)的參考光束的組合光束捕獲光學(xué)干涉斷層圖 像。該成像方法包括改變測量光束的光束直徑；和以與光束直徑對應(yīng)的分辨率檢測組合 光束。根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)包括用于粗略成像的低分辨率模式和用于獲得詳細(xì)的圖像 的高分辨率模式的光學(xué)斷層成像裝置，特別是使得能夠以較高的速度執(zhí)行高分辨率模式中的斷層成像的光學(xué)斷層成像裝置。 因此，可以提供使得能夠在眼科診斷等中實現(xiàn)使檢查者的負(fù)擔(dān)減少的視網(wǎng)膜的斷 層成像的光學(xué)斷層成像裝置。 參照附圖閱讀示例性實施例，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖IA和圖IB是描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例和第二實施例的光學(xué)斷層成像裝置 的光學(xué)系統(tǒng)的配置的示圖，其中，圖IA是描述第一實施例的配置的示圖，圖IB是描述第二 實施例的配置的示圖。圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E、圖2F、圖2G和圖2H是描述本發(fā)明的第一實施例 的示圖。圖2A 2D是描述門(gate)位置和焦點深度(DOF)范圍之間的關(guān)系的示圖，圖 2E 2H是描述光束直徑轉(zhuǎn)換單元的示圖。圖3A、圖3B、圖3C和圖3D是描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例和第二實施例的線傳 感器的操作的示圖。圖3A和圖3B是描述根據(jù)第一實施例的線傳感器的操作的示圖，圖3C 和圖3D是描述根據(jù)第二實施例的線傳感器的操作的示圖。圖4A、圖4B、圖4C、圖4D和圖4E是描述本發(fā)明的第三實施例的示圖。圖4A是描 述光學(xué)斷層成像裝置的光學(xué)系統(tǒng)的配置的示圖，圖4B 4E是描述區(qū)域聚焦中的門位置和 焦點深度(DOF)范圍之間的關(guān)系的示圖。圖5A、圖5B、圖5C和圖5D是描述根據(jù)本發(fā)明的第四實施例和第五實施例的光學(xué) 斷層成像裝置的分光器的示圖。圖5A和圖5B是描述根據(jù)第四實施例的分光器的示圖，圖 5C和圖5D是描述根據(jù)第五實施例的分光器的示圖。圖6A、圖6B、圖6C、圖6D和圖6E是描述根據(jù)本發(fā)明的第四實施例和第五實施例的 線傳感器的操作的示圖。圖6A和圖6B是描述根據(jù)第四實施例的線傳感器的操作的示圖， 圖6C和圖6D是描述根據(jù)第五實施例的線傳感器的操作的示圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。現(xiàn)在描述本發(fā)明的示例性實施例。實施例第一實施例在第一實施例中，將參照圖IA描述應(yīng)用本發(fā)明的光學(xué)斷層成像裝置。圖IA示出光學(xué)斷層成像裝置100、光源101、光束分離器103、參考光束105、測量 光束106、組合光束142和作為對象的要被檢查的眼睛107。還示出返回光束108、單模光纖110、透鏡111、120和135以及反射鏡114。圖IA還示出色散(dispersion)補(bǔ)償玻璃115、電動臺架117,XY掃描儀119和個 人計算機(jī)125。還示出角膜126、視網(wǎng)膜127、作為光束直徑改變單元的可變光束擴(kuò)展器136、作為 檢測單元的分光器150、線照相機(jī)139、幀抓取器(grabber) 140和作為分光單元的透射型光 柵 141。
根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置構(gòu)成傅立葉域光學(xué)相干斷層的OCT裝置(傅立 葉域OCT)。首先，將參照圖IA描述根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置的總體光學(xué)系統(tǒng)的一 般配置。如圖IA所示，作為整體，根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置100構(gòu)成邁克爾遜 (Michelson)干涉系統(tǒng)。在圖中，從光源101射出的光被光束分離器103分成參考光束105和測量光束 106。測量光束106穿過可變光束擴(kuò)展器136，并且，作為被作為觀察對象的要被檢查的眼睛 107反射或散射的返回光束108返回。在參考光束105和返回光束108被光束分離器103組合之后，參考光束105和返 回光束108被引向構(gòu)成用于檢測組合光束的檢測單元的分光器150。分光器150包含構(gòu)成分光單元的透射型光柵141、構(gòu)成圖像形成單元的透鏡135_2 和線照相機(jī)139。組合光束通過分光器150中的透射型光柵141被分成各波長，并且進(jìn)入線照相機(jī) 139。線照相機(jī)139通過使用作為線照相機(jī)139中的光電轉(zhuǎn)換元件的陣列的線傳感器對 于各位置(波長)將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓。通過使用信號形成要被檢查的眼睛107的斷層圖 像。將在后面描述形成斷層圖像的方法。下面描述光源101的周邊。光源101是作為典型的低相干光源的SLD (超亮度二極管)。光源101具有840nm 的波長和50nm的帶寬。帶寬影響獲得的斷層圖像的光軸方向的分辨率，并因此是重要的參數(shù)。另外，當(dāng)考慮是眼睛要被測量的事實時，近紅外光適于用作該波長。并且，由于波 長影響獲得的斷層圖像的水平方向的分辨率，因此希望波長盡可能地短。在這種情況下，波 長被設(shè)為840nm。根據(jù)對象，可以選擇其它的波長。從光源101輸出的光穿過單模光纖110并被引向透鏡111，并且作為準(zhǔn)直光被輸
出ο以下將描述模式和各光束直徑之間的對應(yīng)關(guān)系。可變光束擴(kuò)展器136構(gòu)成光束直徑調(diào)整單元，并且負(fù)責(zé)改變測量光束106的光束直徑?？勺児馐鴶U(kuò)展器136可將光束直徑改變1 4mm。光束直徑調(diào)整單元不限于可變 光束擴(kuò)展器，并且，也可通過選擇具有不同的直徑的光圈并將光圈插入測量光束的光路中 改變光束直徑。可變光束擴(kuò)展器由未示出的正透鏡和負(fù)透鏡的組合制成，由此，通過改變透鏡之 間的間隔，光束直徑增加(圖2G)或減小(圖2E)。在裝置中，低分辨率模式中的光束直徑被設(shè)為1mm，并且，高分辨率模式中的光束 直徑被設(shè)為4mm。低分辨率模式是圖2E所示的視網(wǎng)膜127上的光斑(spot)直徑大的狀態(tài)。該模式的意圖在于，在最寬的可能的范圍上執(zhí)行視網(wǎng)膜的粗略成像。
高分辨率模式是圖2G所示的視網(wǎng)膜127上的光斑直徑小的狀態(tài)。當(dāng)詳細(xì)觀察視 網(wǎng)膜的關(guān)注的部分時，使用該模式。另一方面，當(dāng)考慮圖2A 2H所示的焦點深度(DOF) 137時，通過使用式(2)，低分 辨率模式中的光束直徑被設(shè)為Imm時(圖2E)的焦點深度(DOF)(表示為DOF1)可被計算 為約士 lmm(焦點深度(DOF)范圍為2mm)。另外，光束直徑被設(shè)為4mm時(圖2G)的焦點深度(DOF)(表示為DOFh)可被計算 為約士0. 05mm(焦點深度(DOF)范圍為0. Imm)。并且，通過使用式(1)，分別當(dāng)光束直徑被設(shè)為Imm時(圖2E)，水平分辨率Rxy可 被計算為約20 μ m,并且，當(dāng)光束直徑被設(shè)為4mm時(圖2G)，水平分辨率Rxy可被計算為約 5μπι。因此，可以在高分辨率模式中獲得具有高水平分辨率的高清晰度斷層圖像。Rxy = Ic1 · λ /NA...式(1)這里，Ic1是為約0. 5的常數(shù)。另一方面，成像系統(tǒng)的焦點深度(DOF)可由下式表達(dá)DOF = 士k2 · (λ /NA)2. 式(2)這里，k2是為約0. 6的常數(shù)。在上式中，DOF表示焦點深度(DOF)，Rxy表示水平分辨率，NA是形成準(zhǔn)直測量光 束的圖像的眼睛中的數(shù)值孔徑，λ是測量光束的中心波長。NA由光束直徑和眼睛的焦距確定，并且，如果眼睛的焦距被設(shè)為22. 5mm，那么 NA d/(2 · f)，這里，d表示光束直徑，f表示測量時眼睛的焦距。在以上的計算中，使用了光束直徑被設(shè)為Imm時的NAd = 1_ = 0. 022和光束直徑被 設(shè)為 4mm 時的 NAd = 4_ = 0. 088。下面將描述參考光束105的光路。被光束分離器103分開的參考光束105入射到反射鏡114-2上以改變方向，被透 鏡135-1會聚于參考反射鏡114-1，然后被反射并被重定向到光束分離器103。然后，參考光束105穿過光束分離器103并被引向分光器150。色散補(bǔ)償玻璃115關(guān)于參考光束105補(bǔ)償當(dāng)測量光束106向和從要被檢查的眼睛 107行進(jìn)時出現(xiàn)的色散，或者，換句話說，補(bǔ)償用于在作為測量對象的眼球上形成圖像的光 學(xué)系統(tǒng)的色散。另外，電動臺架117-1構(gòu)成用于控制參考反射鏡的位置的控制單元。因此，可以調(diào) 整和控制從成像的開始到結(jié)束的參考光束105的光路長度。并且，電動臺架117-1可被個人計算機(jī)125控制。下面將描述測量光束106的光路。被光束分離器103分離的測量光束106入射到XY掃描儀119的反射鏡上。雖然為了簡單起見XY掃描儀119被描述為單一的反射鏡，但是，實際上，兩個反射 鏡即X掃描反射鏡和Y掃描反射鏡被相互接近地配置，以沿與光軸垂直的方向在視網(wǎng)膜127 上執(zhí)行光柵掃描。另外，測量光束106的中心被配置為與XY掃描儀119的反射鏡的旋轉(zhuǎn)中
心一致。透鏡120-1和120-2是構(gòu)成會聚單元的光學(xué)系統(tǒng)，所述會聚單元將測量光束會聚 在對象處用于掃描作為對象的視網(wǎng)膜127。
如圖IA所示，XY掃描儀119和光學(xué)系統(tǒng)負(fù)責(zé)在將支點設(shè)于角膜126的附近的同 時用測量光束106掃描視網(wǎng)膜127。在這種情況下，透鏡120-1和120-2的焦距分別被設(shè)為50mm。并且，電動臺架117-2構(gòu)成用于控制會聚單元的位置的控制單元，并且，能夠調(diào)整 和控制輔助透鏡120-2的位置。通過調(diào)整透鏡120-2的位置，測量光束106可在從成像的開始到結(jié)束會聚于作為 對象的要被檢查的眼睛107的視網(wǎng)膜127的希望的層上，并且，可以執(zhí)行觀察。還可適應(yīng)要被檢查的眼睛107包含折射誤差的情況。在進(jìn)入要被檢查的眼睛107之后，測量光束106由于來自視網(wǎng)膜127的反射或散 射而變?yōu)榉祷毓馐?08。返回光束108被光束分離器103反射并被引向線照相機(jī)139。電動臺架117-2也可被個人計算機(jī)125控制。下面，將描述根據(jù)本實施例的OCT裝置的測量系統(tǒng)的配置。作為視網(wǎng)膜127的反射或散射掉的光的返回光束108被光束分離器103反射。參考光束105和返回光束108被調(diào)整以在光束分離器103的后面被組合。組合光束142通過透射型光柵141被分成各波長，被透鏡135_2會聚，并且，對于 各位置(波長)，光強(qiáng)度被線照相機(jī)139轉(zhuǎn)換成電壓。特別地，在線照相機(jī)139上觀察波長軸上的光譜區(qū)域的干涉條紋。OCT裝置被設(shè)計和調(diào)整，使得透鏡135-2在作為光電轉(zhuǎn)換元件的陣列的線傳感器 上形成圖像的50nm分離光束大致與被線照相機(jī)讀出的線傳感器的像素數(shù)量對應(yīng)。線傳感器被配置為在時間上依次讀出通過在單一的行中排列的光電轉(zhuǎn)換元件獲 得的信號。但是，在本實施例中，線傳感器具有兩個寄存器，其中，奇數(shù)的像素與一個寄存器 連接，偶數(shù)的像素與另一寄存器連接。另一方面，50nm分離光束在與線照相機(jī)139內(nèi)的傳感器的1024個像素對應(yīng)的寬度 上形成圖像。圖IB示意性示出線傳感器139-1。范圍為從λ s(815nm)到λ e (865nm)的分離光 束在線傳感器139-1上形成圖像。一組獲得的電壓信號被幀抓取器140轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并且，通過個人計算機(jī)125經(jīng) 受數(shù)據(jù)處理，以形成斷層圖像。在這種情況下，線照相機(jī)139如上面描述的那樣具有1024個像素，并且可對于每 個波長獲得組合光束142的強(qiáng)度?，F(xiàn)在將描述通過使用本裝置獲得斷層圖像的方法。將通過使用圖IA和圖2A 2D描述獲取視網(wǎng)膜127的斷層圖像(與光軸平行的 表面)的方法。在穿過角膜126和進(jìn)入視網(wǎng)膜127之后，測量光束106由于各位置處的反射和散 射而變?yōu)榉祷毓馐?08，并且到達(dá)線照相機(jī)139。由于光源101的帶寬具有寬的帶寬和短的空間相干長度，因此，當(dāng)參考光路的光 路長度和測量光路的光路長度大致相等時，干涉條紋可被線傳感器139-1檢測(參照圖3A 和圖3B)。
如上所述，通過線傳感器139-1獲取的干涉條紋與波長軸上的光譜區(qū)域?qū)?yīng)。然后，在考慮線傳感器139-1和透射型光柵141的特性時，作為波長軸上的信息的 干涉條紋被轉(zhuǎn)換成光學(xué)頻率軸上的干涉條紋。并且，可通過在所轉(zhuǎn)換的光學(xué)頻率軸上的干涉條紋上執(zhí)行逆傅立葉變換，獲得深 度方向的信息。并且，通過在驅(qū)動XY掃描儀119的X軸的同時檢測干涉條紋，可對于各X軸位置 獲得干涉條紋。換句話說，可獲得各X軸位置的深度方向的信息。X方向的某位置的關(guān)于深度方向(XYZ坐標(biāo)中的Z方向)的一維數(shù)據(jù)將被稱為A掃 描。通過在旋轉(zhuǎn)X掃描儀的時間序列中依次配置要經(jīng)受成像的所有X位置的A掃描， 獲得XZ面上的返回光束108的強(qiáng)度的二維分布和圖2A 2D所示的斷層圖像。得到的數(shù) 據(jù)將被稱為B掃描。在上述的低分辨率模式和高分辨率模式之間，被測量的對象處的光斑直徑不同。 特別地，在高分辨率模式中，必須以微細(xì)的間隔獲得各X軸位置，以對于B掃描利用高分辨 率模式的水平分辨率。這樣，在以作為高分辨率模式的分辨率的約5 μ m的間隔獲得A掃描 之后，組合B掃描。另外，在低分辨率模式中，以作為低分辨率模式的分辨率的約20 μ m的間隔獲得A 掃描。如上所述，斷層圖像是獲得的B掃描強(qiáng)度的陣列狀配置，并且通過例如將強(qiáng)度外 推為灰度級被顯示。在顯示中，只有獲得的斷層圖像的邊界被強(qiáng)調(diào)顯示。下面，將描述到門的測量距離、像素的數(shù)量和焦點深度(DOF)之間的關(guān)系?，F(xiàn)在，在圖2A 2D中，與測量光束側(cè)的參考反射鏡114_1相同的光路長度的位置 被表示為門位置G，并且，可通過本裝置執(zhí)行成像的到G的光學(xué)距離將被表示為成像光學(xué)距 離D印。隨著經(jīng)受成像的部分的光學(xué)距離變長，干涉條紋變得更細(xì)。在考慮可檢測更細(xì)的干涉條紋的極限時，成像光學(xué)距離D印由分離波長寬度和與 被線傳感器139-1接收的波長寬度對應(yīng)的像素的數(shù)量確定。D印=N/(4· Δ K) · · ·式(3)，這里，Dep表示成像光學(xué)距離，Δ K表示用于測量的光源的波長寬度的波數(shù)表達(dá)，N 表示由包含于組合光束中的波長的帶寬形成圖像的區(qū)域中的像素的數(shù)量。如果λ s表示具有最短的波長帶寬的波長并且λ e表示具有最長的波長帶寬的波 長，那么可通過使用式⑷計算ΔK。通過代入本實施例的λ s = 815nm、λ e = 865nm，那么 ΔΚ = 7. lXl(T5(l/nm)。ΔΚ = |1/As-I/λ J . . . (4)通過將Δ K的值代入式(3)中，那么，對于1024個讀取像素，Dep1024 = 3. 6_，并 且，對于512個讀取像素，Dep512 = 1. 8讓。同時，通過用于傅立葉域光學(xué)相干斷層的OCT裝置，圖2A 2D中的門位置G和被 測量對象之間的關(guān)系一般包含使門位置G與被測量對象的表面分開。其原因在于，存在這樣的基本問題，即，當(dāng)門位置G在被測量對象內(nèi)移動時，通過傅立葉變換獲得的鏡像與實像重疊。另外，當(dāng)被測量對象的聚焦位置被調(diào)整以盡可能多地使被測量對象位于焦點深度 (DOF)范圍內(nèi)時，可以關(guān)于被測量對象的深度方向有利地執(zhí)行最寬的范圍的成像。下面，將描述各模式的門位置、焦點深度(DOF)范圍和成像光學(xué)距離之間的關(guān)系。首先，將參照圖2A和圖2B描述低分辨率模式。如上所述，光束直徑被設(shè)為Imm并 且焦點深度(DOF)范圍被設(shè)為2mm。如圖IA所示，通過電動臺架117-1，參考反射鏡114_1相對于被測量對象移動。假定透鏡120-2通過電動臺架117-2沿Z方向從如上面描述的那樣調(diào)整的門位置 G移動而進(jìn)入焦點深度(DOF)范圍以調(diào)整聚焦位置。如果存在1024個讀取像素，那么成像光學(xué)距離0印1(124 = 3. 6mm >焦點深度DOF1 =2mm，表明可以按這種模式對焦點深度(DOF)內(nèi)的被測量對象的信息執(zhí)行成像。另外，如 圖2B所示，當(dāng)在被測量對象上存在不規(guī)則性并且門位置G要與被測量對象的表面分開時， 關(guān)注部分被調(diào)整以被包含于焦點深度(DOF)內(nèi)。因此，可以在成像光學(xué)距離0印1(124 = 3. 5mm ^ (焦點深度(DOF) +從門位置到被測 量對象表面的距離)的條件內(nèi)、在不受鏡像影響的情況下執(zhí)行成像。下面，將參照圖2C和2D描述高分辨率模式。光束直徑被設(shè)為4mm并且焦點深度(DOF)被設(shè)為0. 1mm。假定門位置G與被測量 對象表面大致對準(zhǔn)并且聚焦位置被調(diào)整以使從被測量對象表面算起的0. Imm的范圍進(jìn)入 該深度中。當(dāng)僅在焦點深度(DOF)的附近存在要以高分辨率獲得的被測量對象的結(jié)構(gòu)時，或 者，換句話說，當(dāng)不需要獲得Z方向的深處的信息時，不需要讀取線傳感器的所有像素。在這種情況下，通過如圖3B所示的那樣隔一個像素取一個像素(thinning every other pixel)地讀取線傳感器。因此，可以減少讀取時間。換句話說，一個A掃描的獲取時間減少。當(dāng)線傳感器被稀疏化和讀取并且像素的數(shù)量被稀疏化為512個讀取像素時，成像 光學(xué)距離D印512= 1.8mm彡焦點深度(DOF) =0. 1mm，這意味著可以按這種模式對焦點深度 (DOF)中的被測量對象的信息執(zhí)行成像。另外，以與上述的低分辨率模式相同的方式，例如，當(dāng)在被測量對象上存在不規(guī)則 性并且門位置G要與被測量對象的表面分開時，可以在成像光學(xué)距離D印512= 1.8mm彡(焦 點深度(DOF) +從門位置到被測量對象表面的距離)的條件內(nèi)、在不受鏡像影響的情況下執(zhí) 行成像。執(zhí)行稀疏化時的線傳感器139-1的配置包含如上面描述的那樣準(zhǔn)備兩個寄存器 并且交替地連接排成直線的(aligned)像素的配置，由此在稀疏化過程中僅從一個寄存器 (例如，連接奇數(shù)像素的寄存器)執(zhí)行讀取。由于高分辨率模式能夠減少對于A掃描讀取的像素的數(shù)量，因此，與讀出所有的 1024個像素相比，可以減少在A掃描高分辨率模式中獲得與組合大量的A掃描時的被測量 對象的成像時間。為了以較快的速度獲取A掃描，可通過稀疏化兩個連續(xù)或三個連續(xù)的讀取的像素，執(zhí)行讀取。在這樣做時，像素的數(shù)量可以是滿足成像光學(xué)距離D印的數(shù)量，所述成像光學(xué)距 離Dep是從由光束直徑確定的焦點深度(DOF)和關(guān)注點的深度之間的關(guān)系確定的。例如，在上述的例子中，由于對于4mm的光束直徑深度為0. Imm,因此，當(dāng)成像要被 從門位置執(zhí)行到0. Imm的深度時，稀疏化三個連續(xù)的像素導(dǎo)致對于成像光學(xué)距離Dep讀取 256個像素。由于256像素的成像光學(xué)距離D印256可從式(3)被計算為0. 9mm，因此可根據(jù)門位 置以及如何調(diào)整焦點深度(DOF)范圍用僅僅256個像素充分地執(zhí)行測量。如所示出的那樣，由于根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置具有低分辨率模式和高 分辨率模式并且聚焦范圍在高分辨率模式中減小，因此，經(jīng)受成像的深度方向范圍可根據(jù) 對象而變窄并且被讀取的像素的數(shù)量可減少。由于獲取A掃描所需要的時間可減少，因此，與讀出所有的像素相比，可以實現(xiàn)更 高的速度。另外，由于構(gòu)成形成B掃描的基礎(chǔ)的單一的A掃描的像素的數(shù)量減少并且處理速 度可增加，因此，根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置對于構(gòu)建B掃描是有效的。本實施例不意欲限制光束直徑，并且，例如，可以容易地修改低分辨率模式，使得 光束直徑被設(shè)為2mm，并且可以容易地修改高分辨率模式，使得光束直徑被設(shè)為6mm。第二實施例下面，將參照圖IB描述根據(jù)第二實施例的傅立葉域光學(xué)相干斷層的光學(xué)斷層成
像裝置。與第一實施例不同，本實施例包括多個檢測單元，其中，檢測單元中的每一個具有 帶不同配置的分光器。在其它方面，作為裝置的配置與第一實施例類似。因此，重復(fù)的部分的描述將被省 略。首先，描述根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置的總體光學(xué)系統(tǒng)的一般配置。圖IB示出光學(xué)斷層成像裝置200、光源201、光束分離器203和525、參考光束205、 測量光束206、組合光束(干涉光)243、要被檢查的眼睛207、返回光束208和單模光纖210。還示出透鏡211、220、235和236、反射鏡214、色散補(bǔ)償玻璃215、電動臺架217、XY 掃描儀219和個人計算機(jī)225。圖IB還示出角膜226、視網(wǎng)膜227、作為光束直徑改變單元的可變光束擴(kuò)展器236、 分光器250和251、線照相機(jī)238和239、幀抓取器240以及透射型光柵241和242。在干涉光243被組合之前，根據(jù)本實施例的OCT裝置200與第一實施例中相同。干涉光243被光束分離器252分離，由此，分離光的一部分被引向分光器250，并 且，另一部分被引向分光器251。各分光器的總體操作與第一實施例類似。使用與第一實施例類似的光源。SLD具有840nm的波長和50nm的帶寬。另外，可變光束擴(kuò)展器236負(fù)責(zé)改變測量光束206的光束直徑?？勺児馐鴶U(kuò)展器236可將光束直徑改變1 4mm。類似地，在本實施例中，光束直徑在低分辨率模式中被設(shè)為Imm并且在高分辨率 模式中被設(shè)為4mm。
因此，各焦點深度(DOF)和分辨率的值與第一實施例中相同。并且，測量光束和參考光束的光路也與第一實施例中相同。下面，描述根據(jù)本實施例的OCT裝置中的測量系統(tǒng)的配置。組合光束243被光束分離器252分離并分別被引向分光器250和251。在這種情況下，分光器250是用于低分辨率模式的分光器，并且，分光器251是用 于高分辨率模式的分光器。入射到相應(yīng)分光器250和251的光束被透射型光柵241和242分成各波長，被透 鏡235-2和236-2會聚，并且，對于各位置(波長)，光強(qiáng)度被線照相機(jī)238和239轉(zhuǎn)換成電壓。在這樣做時，在低分辨率模式中驅(qū)動線照相機(jī)238，并且，在高分辨率模式中驅(qū)動 線照相機(jī)239。特別地，在線照相機(jī)238和239上觀察波長軸上的光譜區(qū)域的干涉條紋。OCT裝置被設(shè)計和調(diào)整，使得透鏡235-2和236_2在線照相機(jī)238和239內(nèi)的線傳 感器上形成圖像的50nm分離光束大致與被線照相機(jī)讀出的線傳感器的像素數(shù)量對應(yīng)。與第一實施例不同，各線傳感器只有一個寄存器。特別地，在分光器250處，50nm分離光束的帶寬在與線照相機(jī)238內(nèi)的傳感器的 1024個像素對應(yīng)的寬度上形成圖像。圖3C示意性示出線傳感器238-1。范圍在從λ3(815ηπι)到Ae(865nm)的分離光 束在線傳感器238-1上形成圖像。另外，在分光器251處，50nm分離光束的帶寬在與線照相 機(jī)239內(nèi)的傳感器的512個像素對應(yīng)的寬度上形成圖像。圖3D示意性示出線傳感器239-1。范圍在從λ3(815ηπι)到Ae(865nm)的分離光 束在線傳感器239-1上形成圖像。各分光器可通過改變透鏡焦距、透射型光柵節(jié)距和線傳 感器自身的單一像素的寬度中的任一個或改變它們的組合改變帶寬和線傳感器像素的數(shù) 量之間的比。幀抓取器240將在低分辨率模式中從線照相機(jī)238以及在高分辨率模式中從線照 相機(jī)239獲得的一組電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并且在個人計算機(jī)225處執(zhí)行數(shù)據(jù)處理以形 成斷層圖像。在這種情況下，線照相機(jī)239可對于各波長獲得組合光束243的強(qiáng)度。由于獲取斷層圖像的方法與第一實施例相同，因此將省略描述。用于各模式的成 像光學(xué)距離也與第一實施例相同。關(guān)于門距離和焦點深度(DOF)之間的關(guān)系，低分辨率模式中的操作與第一實施例 中相同，并且將省略描述。以下，描述根據(jù)本實施例的高分辨率模式。門位置和焦點深度(DOF)范圍之間的基本位置關(guān)系與第一實施例中相同。光束直徑被設(shè)為4mm并且焦點深度(DOF)被設(shè)為0. 1mm。假定門位置G與被測量 對象表面大致對準(zhǔn)并且聚焦位置被調(diào)整以使從被測量對象表面的0. Imm的范圍進(jìn)入該深 度中。由于在高分辨率模式中選擇的分光器251的線傳感器239-1具有512個像素，因 此成像光學(xué)距離D印512= 1.8mm >焦點深度(DOF) =0. 1mm，這表明可以按這種模式對焦點深度(DOF)中的被測量對象的信息執(zhí)行成像。另外，以與上述的低分辨率模式相同的方式，例如，當(dāng)在被測量對象上存在不規(guī)則 性并且門位置G要與被測量對象的表面分開時，可以在成像光學(xué)距離D印512= 1.8mm≥(焦 點深度(DOF) +從門位置到被測量對象表面的距離)的條件內(nèi)、在不受鏡像影響的情況下執(zhí) 行成像。由于高分辨率模式能夠減少對于A掃描讀取的像素的數(shù)量，因此，與讀出所有的 像素相比，可以減少在A掃描高分辨率模式中獲得并組合大量的A掃描時的被測量對象的 成像時間。如所示出的那樣，根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置具有低分辨率模式和高分辨 率模式，并且，可以在高分辨率模式中選擇被設(shè)置了具有較少數(shù)量的被讀取的像素的線傳 感器的分光器。當(dāng)選擇分光器時，由于能夠因傳感器讀取時間的減少而減少獲取A掃描所需要的 時間，因此，可以實現(xiàn)更高的速度。本實施例不意欲限制光束直徑，并且，以與第一實施例相同的方式，例如，可以修 改低分辨率模式，使得光束直徑被設(shè)為2mm，并且可以修改高分辨率模式，使得光束直徑被 設(shè)為6mmο第三實施例下面，參照圖4A 4E描述根據(jù)第三實施例的傅立葉域光學(xué)相干斷層的光學(xué)斷層 成像裝置。與第一實施例相比，本實施例采用在高分辨率模式分階段改變焦點位置并且將在 各位置處獲得的多個B掃描圖像拼合在一起的區(qū)域聚焦方法。因此，可以實現(xiàn)如下配置，其中可以到更深的位置獲得在高分辨率模式中在窄的 焦點深度(DOF)中獲取的斷層圖像。在其它方面，作為裝置的配置與第一實施例類似。因此，重復(fù)的部分的描述將被省 略。首先，將描述根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置的總體光學(xué)系統(tǒng)的一般配置。圖4A示出光學(xué)斷層成像裝置300、光源301、光束分離器303、參考光束305、測量 光束306、組合光束342、要被檢查的眼睛307、返回光束308和單模光纖310。還示出透鏡311、320和335、反射鏡314、色散補(bǔ)償玻璃315、電動臺架317、XY掃 描儀319和個人計算機(jī)325。圖4A還示出角膜326、視網(wǎng)膜327、作為光束直徑改變單元的可變光束擴(kuò)展器336、 分光器350、線照相機(jī)339、幀抓取器340和透射型光柵341。低分辨率模式中的根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置300的操作與第一實施例 中相同。在高分辨率模式中的成像操作中，通過作為用于控制構(gòu)成會聚單元的透鏡320-2 的位置的控制單元的電動臺架317-2，透鏡320-2以微小的步幅量移動。與透鏡320-2的步幅移動相關(guān)，參考反射鏡314-1也通過作為用于控制參考反射 鏡的位置的控制單元的電動臺架317-1以微小的步幅移動。將在后面描述透鏡320-2和參 考反射鏡314-1的移動量。
使用與第一實施例類似的光源。SLD具有840nm的波長和50nm的帶寬。另外，可變光束擴(kuò)展器336負(fù)責(zé)改變測量光束306的光束直徑。可變光束擴(kuò)展器 336可將光束直徑改變1 4mm。在本實施例中，光束直徑在低分辨率模式中被設(shè)為Imm并且在高分辨率模式中被 設(shè)為2mmο因此，低分辨率模式中的焦點深度(DOF)和分辨率的值與第一實施例中相同。高 分辨率模式中的焦點深度(DOF)NAd = 2_可從NA = d/(2· f)被計算為0. 044，并且通過使 用式⑵被計算為約士0.3mm(焦點深度(DOF)范圍為0.6mm)。另外，分辨率Rxyd = 2_可 被計算為約10 μ m。并且，測量光束和參考光束的光路也與第一實施例中相同。測量系統(tǒng)的配置與第一實施例中相同。類似地執(zhí)行高分辨率模式中的線照相機(jī) 339的線傳感器339-1處的像素的稀疏化和讀取。因此，線傳感器中的寄存器的配置也與第一實施例相同。現(xiàn)在將參照圖4B 4D描述高分辨率模式中的區(qū)域聚焦操作和成像光學(xué)距離 D印512之間的關(guān)系。在高分辨率模式中，在四個階段中操作區(qū)域聚焦以加載B掃描圖像，隨后進(jìn)行包 含將圖像拼合在一起的圖像組合。圖4B 4D示出區(qū)域聚焦的各階段的門位置G和焦點深度(DOF)范圍DOFh。圖4B示出區(qū)域聚焦的第一狀態(tài)的狀態(tài)，其中透鏡320-2要被調(diào)整使得DOFh位于 作為被測量對象的視網(wǎng)膜的表面附近。同時，移動和調(diào)整反射鏡314-1，使得門位置G位于DOFh之上。在該位置處獲取普通的B掃描圖像，并將其存儲在個人計算機(jī)325中的未示出的 存儲器中。在下一區(qū)域聚焦?fàn)顟B(tài)中，如圖4C所示，焦點深度(DOF)范圍DOFh和門位置G同時移動。在這樣做時，通過由電動臺架317-2導(dǎo)致的透鏡320_2的移動，焦點深度(DOF)范 圍DOFh沿Z方向移動比DOFh的長度0. 6mm短0. Imm的0. 5_。通過由電動臺架317-1將參考反射鏡314-1移動0. 5mm,門位置相應(yīng)地移動。在這 種狀態(tài)下獲取B掃描。為了提高當(dāng)通過使用焦點深度(DOF)中的高分辨率圖像作為重疊部分中的圖像 而將獲取的圖像拼合在一起時的精度，行進(jìn)距離被設(shè)為比焦點深度(DOF)范圍短。在下一區(qū)域聚焦?fàn)顟B(tài)中，類似地，焦點深度(DOF)范圍DOFh和門位置G分別移動 0. 5mm以獲取B掃描。從四個B掃描圖像，由于四階段移動導(dǎo)致的總焦點深度(DOF)范圍為2mm。在個人計算機(jī)325上根據(jù)區(qū)域聚焦的行進(jìn)距離將四個B掃描圖像拼合在一起而以 高的水平分辨率獲得具有寬的Z方向范圍的圖像。由于通過區(qū)域聚焦獲得的圖像的2mm的Z方向長度比用于讀取512個像素的成像 光學(xué)距離D^512 = 1.8mm大，因此與焦點深度(DOF)范圍的調(diào)整相關(guān)地移動門位置G是重 要的。
另外，在特性上，在傅立葉域OCT中，離門位置越遠(yuǎn)，則獲得的信號強(qiáng)度越低。當(dāng)在各區(qū)域聚焦階段中獲取B掃描時從門位置G到焦點深度(DOF)范圍的距離相 同時，在信號強(qiáng)度方面而不是在用于固定門位置的條件方面獲得優(yōu)點。在這種情況下，通過在高分辨率模式中將像素的數(shù)量減少到512，除了以與第一實 施例相同的方式獲得比讀取1024個像素高的讀取速度以外，還可實現(xiàn)更高的處理速度。換句話說，由于當(dāng)將通過區(qū)域聚焦獲得的B掃描拼合在一起時與一個區(qū)域聚焦階 段對應(yīng)的B掃描圖像較小，因此實現(xiàn)更高的處理速度。如上所述，根據(jù)本實施例的光學(xué)斷層成像裝置具有低分辨率模式和高分辨率模 式，并且在高分辨率模式中使用區(qū)域聚焦方法。因此，可以減少在區(qū)域聚焦中讀取的像素，從而使得能夠減少獲取A掃描所需要 的時間，這又使得能夠減少獲取B掃描所需要的時間。并且，由于當(dāng)將通過區(qū)域聚焦獲得的B掃描拼合在一起時與一個區(qū)域聚焦階段 對應(yīng)的B掃描圖像較小，因此實現(xiàn)了更高的處理速度。并且，本實施例不意欲限制光束直 徑，并且，以與第一實施例相同的方式，例如，可以修改低分辨率模式，使得光束直徑被設(shè)為 2mm,并且可以修改高分辨率模式，使得光束直徑被設(shè)為4mm。第四實施例下面，將參照圖5A和圖5B描述根據(jù)第四實施例的傅立葉域光學(xué)相干斷層的光學(xué) 斷層成像裝置。本實施例與第三實施例的不同在于如何配置分光器，并且被布置為使得通過變焦 透鏡改變光電轉(zhuǎn)換元件陣列的每個像素的波長寬度以在光電轉(zhuǎn)換元件陣列上形成圖像。斷層圖像被配置為從形成的圖像的范圍中的像素的數(shù)據(jù)形成。在其它方面，作為裝置的配置與第三實施例類似。因此，將省略重復(fù)部分的描述。圖5A 5D示出分光器450、透射型光柵441以及透鏡435_2和435_3。兩個透鏡 被組合以形成變焦透鏡。圖5A OT還示出線照相機(jī)439。除了分光器部分以外，低分辨率模式和高分辨率模式中的光學(xué)斷層成像裝置的操 作相同。換句話說，高分辨率模式中焦點深度(DOF)范圍的調(diào)整、門位置的調(diào)整和用于通 過分階段改變焦點深度(DOF)范圍的位置獲取B掃描的區(qū)域聚焦的過程等也是相同的。使用與第一實施例類似的光源。SLD具有840nm的波長和50nm的帶寬。通過使用可變擴(kuò)展器，光束直徑在低分辨率模式中被設(shè)為Imm并且在高分辨率模 式中被設(shè)為2mm。因此，各模式的焦點深度(DOF)和分辨率的值與第三實施例中相同。并且，測量光 束和參考光束的光路也與第一實施例中相同。現(xiàn)在將參照圖5A、圖5B、圖6A和圖6B描述分光器周圍的操作。首先，將描述低分辨率模式中的分光器的狀態(tài)。以與第一到第三實施例相同的方式，組合光束被引向分光器450。在低分辨率模式中，如圖5A所示，透鏡435-2和435_3作為變焦透鏡被調(diào)整到長 焦?fàn)顟B(tài)。
通過透鏡435-2和435_3會聚被透射型光柵441分成各波長的組合光束。各透鏡435-2和435_3被調(diào)整為變焦透鏡，使得在線照相機(jī)439中的線傳感器 439-1上形成圖像，并且，50nm帶寬分離光束與線傳感器中的像素的數(shù)量對應(yīng)。特別地，如圖6A所示，50nm分離光束在與線照相機(jī)439內(nèi)的傳感器的1024個像素 對應(yīng)的寬度上形成圖像。圖6A示意性示出線傳感器439-1。從λ s(815nm)到λ e(865nm)的分離光束在線 傳感器439-1上形成圖像。該分光器狀態(tài)與第三實施例類似。下面將描述高分辨率模式中的分光器的狀態(tài)。在高分辨率模式中，如圖5B所示，透鏡435-2和435_3作為變焦透鏡被調(diào)整到短 焦?fàn)顟B(tài)。因此，通過透射型光柵441分成各波長的光，或者，換句話說，50nm帶寬光如圖6B 所示的那樣跨與512個像素對應(yīng)的寬度形成圖像。雖然在讀取中讀取與1024個像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)，但是，當(dāng)執(zhí)行諸如用于構(gòu)建各焦點 深度(DOF)位置處的B掃描圖像的FFT的處理時以及當(dāng)將各B掃描拼合在一起時，使用與 512個像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)。換句話說，只使用與在光電轉(zhuǎn)換元件陣列上通過組合光束形成的圖 像對應(yīng)的像素的數(shù)據(jù)。因此，用于構(gòu)建高分辨率模式中的圖像所需要的時間可減少。同時，由于與第三實 施例中的線傳感器的稀疏化和讀取相比出現(xiàn)組合光束的光量的更少的損失，因此獲得的圖 像的對比度增加。并且，光電轉(zhuǎn)換元件陣列可經(jīng)受區(qū)域分割，并且被配置為使得可以獨立于其它的 分割區(qū)域讀取至少一個分割區(qū)域中的像素的數(shù)據(jù)。特別地，例如，通過事先為線傳感器439-1設(shè)置寄存器使得可以獨立地執(zhí)行來自 中心部分中的512個像素的讀取，只有線傳感器439-1的中心部分的512個像素可被配置 為在高分辨率模式中被讀取。在這樣做時，除了加速圖像形成以外，不需要讀出與1024個像素對應(yīng)的數(shù)據(jù)。因 此，可以減少線傳感器的讀取時間并且可實現(xiàn)成像時間的進(jìn)一步的減少。如上所述，在本實施例中，由于在使用區(qū)域聚焦的高分辨率模式中的成像中不存 在光量損失，因此導(dǎo)致更高的圖像對比度和更短的成像時間。本實施例不意欲將通過變焦透鏡的圖像形成范圍限于1024或512像素，并且，例 如，可以自由地選擇256個像素等。另外，雖然可以設(shè)想由于透鏡關(guān)于線傳感器的變焦操作導(dǎo)致圖像形成位置變得偏 移，但是，在這種情況下，可以設(shè)置用于根據(jù)模式自動或手動調(diào)整線傳感器和透鏡之間的位 置關(guān)系的機(jī)構(gòu)。第五實施例下面參照圖5C和圖5D描述根據(jù)第五實施例的用于傅立葉域光學(xué)相干斷層的光學(xué) 斷層成像裝置。本實施例與第四實施例的不同在于分光器的配置。在其它方面，作為裝置的配置與第四實施例類似。因此，將省略重復(fù)部分的描述。圖5C和圖5D示出分光器550、透射型光柵541以及透鏡535_2和535_3。兩個透
17鏡被組合以形成變焦透鏡。圖5C和圖5D還示出線照相機(jī)439和彼此相對地移動線照相機(jī)539以及透鏡535_2 和535-3的位置的照相機(jī)移動線性致動器555。除了分光器部分以外，低分辨率模式和高分辨率模式中的根據(jù)本實施例的光學(xué)斷 層成像裝置的操作與第三和第四實施例相同。換句話說，高分辨率模式中的焦點深度(DOF)范圍的調(diào)整、門位置的調(diào)整和用于 通過分階段改變焦點深度(DOF)范圍的位置獲取B掃描的過程也是相同的。使用與第一實施例類似的光源。SLD具有840nm的波長和50nm的帶寬。通過使用可變擴(kuò)展器，光束直徑在低分辨率模式中被設(shè)為Imm并且在高分辨率模 式中被設(shè)為2mm。因此，各模式的焦點深度(DOF)值和光斑直徑值與第三和第四實施例中相 同。并且，測量光束和參考光束的光路也與第一實施例相同?，F(xiàn)在將參照圖5C、圖5D、圖6C、圖6D和圖6E描述分光器周圍的操作。首先，將描述低分辨率模式中的分光器的狀態(tài)。以與第一到第三實施例相同的方式，組合光束被引向分光器550。在低分辨率模式中，如圖5C所示，透鏡535-2和535_3作為變焦透鏡被調(diào)整到長 焦?fàn)顟B(tài)。另外，通過照相機(jī)移動線性致動器555調(diào)整位置，使得線照相機(jī)539內(nèi)的線傳感器 的中心與由透鏡535-2和535-3制成的變焦透鏡的光軸大致相互一致。通過透鏡535-2和535_3會聚被透射型光柵541分成各波長的光。各透鏡535-2和535_3被調(diào)整為變焦透鏡，使得在線照相機(jī)539中的線傳感器 539-1上形成圖像的50nm帶寬光與線傳感器中的像素的數(shù)量對應(yīng)。特別地，如圖6C所示，形成與線照相機(jī)539內(nèi)的線傳感器的1024個像素的寬度對 應(yīng)的圖像。圖6C示意性示出線傳感器539-1。范圍在從λ s(815nm)到λ e(865nm)的分離光 束在線傳感器539-1上形成圖像。該分光器狀態(tài)與第四實施例類似。接著將描述高分辨率模式中的分光器的狀態(tài)。在高分辨率模式中，如圖5D所示，透鏡535-2和535_3作為變焦透鏡被調(diào)整到短 焦?fàn)顟B(tài)。另外，通過照相機(jī)移動線性致動器555調(diào)整位置，使得由透鏡535-2和535_3制成 的變焦透鏡的光軸如圖5D所示的那樣與線照相機(jī)539內(nèi)的線傳感器的下側(cè)大致一致。特別地，如圖6D所示，變焦透鏡的光軸與圖中所示的線傳感器539-1的下側(cè)的683 個像素的中心大致一致。因此，被透射型光柵541分成各波長的光，或者，換句話說，50nm范圍中的光如圖 6D所示的那樣跨與683像素對應(yīng)的寬度形成圖像。在這種情況下，線傳感器539-1事先被 設(shè)置有寄存器以使得能夠獨立地在683個像素上并且在這種狀態(tài)下在圖像形成范圍外面 的341個像素上執(zhí)行讀取。因此，在高分辨率模式中的圖6D所示的狀態(tài)中，只讀取線傳感器539-1的必要的 683個像素。
因此，由于可減少線傳感器的讀取時間，因此可以在更短的時間段內(nèi)執(zhí)行成像。并且，在高分辨率模式中，透鏡535-2和535-3以及線照相機(jī)的位置可被調(diào)整到圖 6E所示的圖像形成狀態(tài)。在這樣做時，雖然成像光學(xué)距離與341個像素對應(yīng)(根據(jù)式(3)為1. 2mm)，但是 當(dāng)執(zhí)行更精細(xì)的區(qū)域聚焦時可以設(shè)定這種成像光學(xué)距離，以進(jìn)一步減少線傳感器的讀取時 間。如上所述，在本實施例中，由于在使用區(qū)域聚焦的高分辨率模式中的成像中不存 在光量損失，因此導(dǎo)致更高的圖像對比度和更短的成像時間。同時，通過使線傳感器經(jīng)受非 對稱的區(qū)域分割并且移動變焦透鏡的圖像形成位置，可以多樣化地改變成像光學(xué)距離，并 且，可以增加高分辨率模式中的成像速度選擇的自由度。其它實施例也可通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲器設(shè)備上的程序以執(zhí)行上述的實施例的功能的 系統(tǒng)或裝置的計算機(jī)(或諸如CPU或MPU的設(shè)備)、以及通過由系統(tǒng)或裝置的計算機(jī)通過例 如讀出并執(zhí)行記錄在存儲器設(shè)備上的程序以執(zhí)行上述的實施例的功能而執(zhí)行其步驟的方 法，實現(xiàn)本發(fā)明的各方面。出于這種目的，例如通過網(wǎng)絡(luò)或從用作存儲器設(shè)備的各種類型的 記錄介質(zhì)(例如，計算機(jī)可讀介質(zhì))向計算機(jī)提供程序。雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性 實施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和 功能。
權(quán)利要求
一種光學(xué)斷層成像裝置，該光學(xué)斷層成像裝置將來自光源的光分割成測量光束和參考光束，將測量光束引向?qū)ο蟛⒖脊馐騾⒖挤瓷溏R，檢測對被所述對象反射或散射的測量光束的返回光束和被所述參考反射鏡反射的參考光束進(jìn)行組合的光束，并且執(zhí)行所述對象的斷層成像，該光學(xué)斷層成像裝置包括光束直徑調(diào)整單元，所述光束直徑調(diào)整單元被配置為調(diào)整要被引向所述對象的測量光束的光束直徑；檢測單元，所述檢測單元包含分光單元、圖像形成單元和光電轉(zhuǎn)換單元陣列，并被配置為檢測所述組合光束；和改變單元，所述改變單元被配置為基于由光束直徑調(diào)整單元調(diào)整的光束直徑讀取來自光電轉(zhuǎn)換元件陣列的信號、并且改變用于成像的像素的數(shù)量與光源的波長帶寬的比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層成像裝置，還包括第一控制單元，所述第一控制單元被配置為控制參考反射鏡的位置；和第二控制單元，所述第二控制單元被配置為控制會聚單元的位置，所述會聚單元被配 置為使測量光束被會聚在對象上；其中，光學(xué)斷層成像裝置使用第一控制單元和第二控制單元來從成像的開始到結(jié)束控 制參考反射鏡和會聚單元的各位置，以執(zhí)行對象的斷層成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層成像裝置，還包括被配置為稀疏化要從光電轉(zhuǎn)換元件陣 列讀取的像素的單元，其中，所述光學(xué)斷層成像裝置可在減少要讀取的像素的數(shù)量的同時通過使用由所述光 束直徑調(diào)整單元調(diào)整的大的光束直徑以高分辨率執(zhí)行成像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層成像裝置，所述光學(xué)斷層成像裝置包含多個檢測單元，其中，所述多個檢測單元關(guān)于光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素數(shù)量與光源的波長帶寬的比被配置為相互不同，并且，光學(xué)斷層成像裝置可基于由所述光束直徑調(diào)整單元調(diào)整的光束直徑選擇所述多個檢 測單元中的任一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層成像裝置，其中，所述圖像形成單元由變焦透鏡制成，并且，所述光學(xué)斷層成像裝置使用所述變焦透鏡以基于由所述光束直徑調(diào)整單元調(diào)整的光 束直徑改變光電轉(zhuǎn)換元件陣列的每個像素的波長寬度并使圖像被形成在光電轉(zhuǎn)換元件陣 列上，并且基于圖像形成范圍中的像素的數(shù)據(jù)形成斷層圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層成像裝置，其中，所述圖像形成單元由變焦透鏡構(gòu)成，并且，光電轉(zhuǎn)換元件陣列被分割成各區(qū)域， 并且，其中，所述光學(xué)斷層成像裝置使用變焦透鏡以基于由光束直徑調(diào)整單元調(diào)整的光束直 徑改變光電轉(zhuǎn)換元件陣列的每個像素的波長寬度，并且使圖像形成在所述分割區(qū)域中的至 少一個上，并且，其中，可以與其它的分割區(qū)域獨立地讀取圖像形成范圍中的像素的數(shù)據(jù)。
7.一種成像裝置，所述成像裝置基于對來自被測量光束照射的對象的返回光束和與測 量光束對應(yīng)的參考光束進(jìn)行組合的組合光束捕獲光學(xué)干涉斷層圖像，該成像裝置包括光束直徑改變單元，所述光束直徑改變單元被配置為改變所述測量光束的光束直徑；禾口檢測單元，所述檢測單元被配置為以與光束直徑對應(yīng)的分辨率檢測所述組合光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的成像裝置，還包括位置改變單元，所述位置改變單元被配置為基 于所述測量光束和所述參考光束之間的光路長度差改變相干門的位置，其中，所述檢測單元被配置為以與光束直徑以及所述位置對應(yīng)的分辨率檢測所述組合 光束。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的成像裝置，其中，所述檢測單元包含分光單元，所述分光單元被配置為分離所述組合光束；范圍改變單元，所述范圍改變單元被配置為基于光束直徑改變將要照射分離的光束的 范圍；傳感器，所述傳感器被配置為檢測來自所述范圍改變單元的光；和獲取單元，所述獲取單元被配置為基于來自所述傳感器的范圍的輸出信號獲取所述對 象的光學(xué)干涉斷層圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的成像裝置，其中，所述范圍改變單元被配置為根據(jù)光束直徑改變 要通過分離的光束在其上形成圖像的檢測單元上的像素的數(shù)量和分離的光束的波長寬度 中的一個。
11.一種成像裝置，該成像裝置基于對來自被測量光束照射的對象的返回光束和與測 量光束對應(yīng)的參考光束進(jìn)行組合的組合光束來捕獲光學(xué)干涉斷層圖像，該成像裝置包括光束直徑改變單元，所述光束直徑改變單元被配置為改變測量光束的光束直徑；分光單元，所述分光單元被配置為分離所述組合光束；范圍改變單元，所述范圍改變單元被配置為基于光束直徑改變將要照射分離的光束的 范圍；檢測單元，所述檢測單元被配置為檢測來自所述范圍改變單元的光；和獲取單元，所述獲取單元被配置為基于來自所述檢測單元的范圍的輸出信號獲取所述 對象的光學(xué)干涉斷層圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的成像裝置，還包括位置改變單元，所述位置改變單元被配置為 基于測量光束和參考光束之間的光路長度差改變相干門的位置，其中，所述范圍改變單元被配置為基于光束直徑和所述位置改變將要照射分離的光束 的范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的成像裝置，其中，所述范圍改變單元被配置為根據(jù)光束直徑改 變要通過分離的光束在其上形成圖像的檢測單元上的像素的數(shù)量和分離的光束的波長寬 度中的一個。
14.一種成像方法，該成像方法基于對來自被測量光束照射的對象的返回光束和與測 量光束對應(yīng)的參考光束進(jìn)行組合的組合光束來捕獲光學(xué)干涉斷層圖像，該成像方法包括改變測量光束的光束直徑；和以與光束直徑對應(yīng)的分辨率檢測所述組合光束。
15.一種存儲在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上的用于使計算機(jī)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14的成像 方法的程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成像裝置及成像方法。提供一種包括用于粗略成像的低分辨率模式和用于獲得詳細(xì)圖像的高分辨率模式的光學(xué)斷層成像裝置。特別地，提供使得能夠以較高的速度執(zhí)行高分辨率模式中的斷層成像的光學(xué)斷層成像裝置。根據(jù)本發(fā)明的成像裝置基于組合來自被測量光束照射的對象的返回光束和與測量光束對應(yīng)的參考光束的組合光束捕獲光學(xué)干涉斷層圖像。根據(jù)本發(fā)明的成像裝置還包括用于改變測量光束的光束直徑的光束直徑改變單元。并且，根據(jù)本發(fā)明的成像裝置包括被配置為以與光束直徑對應(yīng)的分辨率檢測組合光束的檢測單元。
文檔編號G02B27/09GK101986185SQ20101023738
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者北村健史, 武藤健二 申請人:佳能株式會社