專利名稱：攝像設備和攝像方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于通過使用光學相干斷層成像來拍攝被檢體的攝像設備和攝像方法，尤其涉及測量光束的照射方法。
背景技術：
近年來，在醫(yī)療領域中，特別是在眼科領域中，使用了如下的攝像設備(以下還稱為OCT設備)，該攝像設備用于通過使用利用了低相干光所進行的干涉的光學相干斷層成像(OCT)來拍攝被檢體。由于OCT設備利用了光的性質，因此該OCT設備可以以作為光波長的階次的近似毫米級的高分辨率獲取斷層圖像。當這里測量諸如眼底等的被檢眼時，在測量期間，該被檢體有時移動、眨眼或隨機輕搖(微動)。結果，存在如下問題利用OCT設備獲取到的被檢眼的斷層圖像失真。% JM^kiM fn]H, Thomas Μ. Jorgensen ^A^"Enhancing the signal-to-noise ratio in ophthalmic optical coherence tomography by image registration-method and clinical examples, "Journal of Biomedical Optics, 12 (4), 041208, July/August, 2007中公開了如下內容多次獲取被檢體的同一位置的斷層圖像，將這些斷層圖像彼此對準，然后對這些斷層圖像進行平均以獲取一個斷層圖像。由此，該方法使得能夠獲取具有高 S/N比和高圖像質量的斷層圖像。此時，存在如下可能性在多次獲取斷層圖像期間，最初獲取到的斷層圖像的位置和最后獲取到的斷層圖像的位置之間的偏移變大。應當理解，這使得難以將斷層圖像對準，因此，即使進行了平均，該偏移也使得無法提高斷層圖像的圖像質量。由于該原因，可以說在拍攝被檢眼時，相對于使斷層圖像具有高圖像質量的觀點，優(yōu)選進行高速攝像。此外，PCT申請的
公開日文翻譯(特表)2008-508068公開了向瞳孔照射多個點的光以獲取該瞳孔的三維結構的OCT。

發(fā)明內容
向被檢眼照射多個光的OCT設備可以以比向被檢眼照射單個光的OCT設備的速度高的速度來拍攝該被檢眼。此時，期望對向被檢眼照射多個光的OCT設備進行配置，以使得可以根據(jù)諸如被檢眼等的被檢體的攝像區(qū)域，使攝像速度優(yōu)先或者使攝像質量優(yōu)先。根據(jù)本發(fā)明，一種攝像設備，包括照射單元，用于向被檢體照射多個測量光束；改變單元，用于改變所述照射單元照射在所述被檢體的預定同一層的所述多個測量光束的照射位置之間的位置關系；掃描單元，用于按所述改變單元改變后的位置關系來掃描所述多個測量光束；以及獲取單元，用于基于所述掃描單元進行掃描所使用的所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種攝像設備，包括照射單元，用于向被檢體照射多個測量光束；改變單元，用于改變所述照射單元照射至所述被檢體的所述多個測量光束的照射位置之間的位置關系；掃描單元，用于按所述改變單元改變后的位置關系來掃描所述多個測量光束；獲取單元，用于基于所述掃描單元進行掃描所使用的所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像；分析單元，用于對在比獲取所述光學相干斷層圖像的掃描區(qū)域寬的掃描區(qū)域內所獲取到的所述被檢體的廣域圖像進行分析；以及控制單元，用于通過使用所述分析單元的分析結果來控制所述改變單元。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種攝像設備，包括照射單元，用于向被檢體照射多個測量光束；掃描單元，用于使所述照射單元照射至所述被檢體的預定同一層上的所述多個測量光束的照射位置大致在主掃描方向上對齊，以掃描所述多個測量光束；改變單元，用于改變所述多個測量光束在所述主掃描方向上的掃描速度；以及獲取單元，用于基于所述掃描單元進行掃描所使用的所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像。此外，根據(jù)本發(fā)明，一種攝像方法，包括以下步驟照射步驟，用于向被檢體照射多個測量光束；掃描步驟，用于掃描所述多個測量光束；獲取步驟，用于基于所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像；分析步驟，用于對在比獲取所述光學相干斷層圖像的掃描區(qū)域寬的掃描區(qū)域內所獲取到的所述被檢體的廣域圖像進行分析；以及改變步驟，用于通過使用所述分析步驟的分析結果來改變照射至所述被檢體的所述多個測量光束的照射位置之間的位置關系。根據(jù)本發(fā)明的OCT設備可以改變照射至諸如被檢眼等的被檢體的多個測量光束的照射位置之間的位置關系。由此，該OCT設備可被配置為特別地，根據(jù)被檢體的攝像區(qū)域，使攝像的高速性能的優(yōu)先級高或者使攝像的高圖像質量性能的優(yōu)先級高。


圖1A、1B和IC是用于說明本發(fā)明第一實施例中的攝像設備的結構的圖。圖2A、2B、2C和2D是用于說明本發(fā)明第一實施例中的測量光束的排列的圖。圖3A、3B、3C和3D是用于說明本發(fā)明第一實施例中的斷層圖像的獲取區(qū)域的圖。圖4A和4B是用于說明本發(fā)明第一實施例中的水平排列的斷層圖像的獲取的圖。圖5A和5B是用于說明本發(fā)明第一實施例中的攝像設備的操作的流程圖。圖6A、6B、6C、6D和6E是用于說明本發(fā)明第一實施例中的攝像設備的結構的圖。圖7A、7B、7C和7D是用于說明本發(fā)明第二實施例中的攝像設備的結構的圖。圖8A、8B、8C和8D是用于說明本發(fā)明的各實施例中的攝像設備的結構的圖。圖9A和9B是用于說明本發(fā)明的各實施例中的攝像設備的操作的流程圖。
圖10A、10B、10C、10DU0E和IOF是用于說明本發(fā)明第六實施例中的測量光束的排列的圖。
具體實施例方式以下將參考附圖來詳細說明根據(jù)這些實施例的攝像設備。另外，根據(jù)本發(fā)明的攝像設備(或者還被稱為用于通過向被檢體照射多個測量光束來拍攝該被檢體的光學相干斷層圖像的攝像設備)具有如下特征改變照射至諸如被檢眼等的被檢體(特別是諸如被檢眼的眼底表面等的預定的同一層)的多個測量光束的照射位置之間的位置關系。由此可以對該攝像設備進行配置，從而能夠根據(jù)被檢眼的攝像區(qū)域， 使攝像的高速性能的優(yōu)先級高或者使攝像的高圖像質量的優(yōu)先級高。根據(jù)本發(fā)明的攝像設備(OCT設備100)包括改變單元(改變單元4)，用于改變位置關系；掃描單元(掃描單元7)，用于按改變后的位置關系，利用多個測量光束進行掃描； 以及獲取單元(獲取單元1)，用于基于多個測量光束來獲取被檢體的光學相干斷層圖像。此時，優(yōu)選地，改變單元(改變單元4)是用于改變多個照射位置之間的間隔的部件。這表示可以簡單地改變多個照射位置的密度。由此，可以增加或減少掃描單元(掃描單元7)向掃描區(qū)域進行照射的每單位時間的次數(shù)(照射次數(shù))。例如，通過改變位置關系從而針對診斷所使用的觀察區(qū)域(諸如黃斑或視神經(jīng)盤等)增加上述次數(shù)(例如，通過使照射位置排列在掃描單元(掃描單元7)的大致主掃描方向上)，可以拍攝該觀察區(qū)域內的具有高圖像質量的斷層圖像。另外，作為利用分析單元對獲取的斷層圖像進行分析的結果， 可以針對S/N比差的攝像區(qū)域增加上述次數(shù)。此外，優(yōu)選地，改變單元(改變單元4)改變掃描單元(掃描單元7)在多個照射位置中沿著副掃描方向的寬度。這可以通過例如利用改變單元(改變單元4)將多個照射位置的排列從掃描單元(掃描單元7)的主掃描方向向著掃描單元的副掃描方向改變或者從副掃描方向向著主掃描方向改變來實現(xiàn)。此外，由于向被檢眼照射多個測量光束，因此對在同一部位拍攝得到的各個斷層圖像進行平均將使得能夠獲取具有高圖像質量的斷層圖像。在照射單個測量光束的OCT設備的情況下，為了獲取具有高圖像質量的斷層圖像，需要進行多次的攝像或者需要通過放大每束光的光量來進行攝像，由此該情況對被檢體造成負擔。第一實施例本實施例的攝像設備被配置為對被檢體、特別是眼底(視網(wǎng)膜)進行測量。特別地，為了獲取對青光眼的診斷有效的斷層圖像，基于第一個斷層圖像的獲取結果來確定觀察區(qū)域。然后，為了針對該觀察區(qū)域獲取具有較高圖像質量的斷層圖像，可以改變通過向眼底照射多個測量光束所獲取到的多個照射位置的位置關系(多個照射位置的排列)。首先，參考圖IA的框圖和圖IB的用于說明根據(jù)本實施例的OCT設備的結構的示意圖來說明該OCT設備。通過利用多個測量光束掃描眼球EB的視網(wǎng)膜部分RT來獲取斷層圖像。本實施例的獲取單元1通過對將干涉光分成其自身的光譜成分所檢測到的信號進行傅立葉變換來生成斷層圖像。這是作為FD-OCT(傅立葉域系統(tǒng)的OCT)其中之一的 SD-OCT(還稱為譜域系統(tǒng)的OCT)。然而，根據(jù)本發(fā)明的OCT設備不限于該系統(tǒng)，還可以應用 SS-OCT和TD-OCT。這里，假定將與圖IB的紙面垂直的方向設置為X軸，將與X軸成直角交叉的眼球EB的深度方向設置為Z軸，并將在與Z軸的平面相同的平面內與X軸成直角交叉的方向設置為Y軸。然后，將利用掃描光束在X軸方向上進行的掃描稱為主掃描，并將利用測量光束在Y軸方向上進行的掃描稱為副掃描。本實施例的攝像設備被配置成如下的利用 OCT的攝像設備，其中，該攝像設備通過使用使參考光束與照射至被檢體的多個測量光束的多個返回光各自進行干涉所產(chǎn)生的組合光來拍攝被檢體的斷層圖像。具體地，如圖IB所示，從作為低相干光源的SLD 101發(fā)出的光在分束器102內被分成三個光束，并且入射到光纖耦合器103。光纖耦合器103將所入射的這些光束分離成測量光束ail和參考光束Br，并且將測量光束ail經(jīng)由光纖輸出至掃描光學系統(tǒng)104并將參考光束Br輸出至參考光束準直器108。掃描光學系統(tǒng)104(還被稱為掃描單元7)使所輸入的測量光束Bm聚光于檢流計鏡106，并利用這些測量光束進行掃描。圖2A 2D示出掃描光學系統(tǒng)104中的測量光束的照射位置的排列，并且圖2A示出使構成測量光束Bm的三個測量光束pl、p2和p3相對于主掃描方向大致垂直(沿著副掃描方向)入射的情況。另一方面，圖2C示出使三個測量光束pi、p2和p3大致水平入射的情況。此外，圖2B和2D示出視網(wǎng)膜RT上的各個測量光束相對于主掃描方向的排列。在圖 2B中，測量光束ρ 1、p2和p3相對于主掃描方向垂直排列，并且在圖2D中，測量光束ρ 1、p2 和P3水平排列。此時，改變單元4將掃描單元7的多個照射位置的排列從主掃描方向向著副掃描方向改變或者從副掃描方向向著主掃描方向改變?？梢匝刂鴥蓚€軸驅動檢流計鏡106，并且掃描器控制單元105進行該鏡的驅動控制，從而利用測量光束沿著主掃描方向和副掃描方向掃描視網(wǎng)膜RT。掃描所使用的測量光束ail經(jīng)由物鏡光學系統(tǒng)107到達作為要測量的被檢體的視網(wǎng)膜RT，并被反射從而經(jīng)由物鏡光學系統(tǒng)107和掃描光學系統(tǒng)104再次到達光纖耦合器103。另一方面，從光纖耦合器103輸出的參考光束Br經(jīng)由光纖和參考光束準直器108 被參考鏡109反射，并且再次到達光纖耦合器103。參考光束Br與測量光束&ιι干涉以產(chǎn)生干涉光，并將所產(chǎn)生的干涉光輸入至信號檢測單元110。也就是說，三個測量光束與參考光束Br干涉，然后三個干涉光被引導輸入至信號檢測單元110。信號檢測單元110檢測各干涉光以將檢測到的這些干涉光作為三個電干涉信號輸出至信號處理單元111。信號處理單元111利用諸如傅立葉變換等的信號處理根據(jù)各個干涉信號產(chǎn)生與視網(wǎng)膜RT沿著Z軸方向的反射率相對應的三個信號(以下稱為A掃描)，并輸出所產(chǎn)生的這三個信號。圖4A和4B將圖2C和2D所示的水平排列的三個A掃描AS1、AS2和AS3連同視網(wǎng)膜RT —起示出。如上所述，根據(jù)本實施例的攝像設備包括改變單元4，其中，改變單元4用于改變視網(wǎng)膜RT上的多個照射位置的位置關系(排列)。由此，該攝像設備被配置為通過在需要高分辨率的攝像的區(qū)域中改變測量光束的入射排列來進行具有高圖像質量的攝像。即，如以下詳細所述，對該攝像設備進行配置，以使得通過在需要高分辨率的攝像的區(qū)域中將測量光束pi、p2和p3的排列改變?yōu)閳D2D所示的水平排列來拍攝斷層圖像，并且在其它區(qū)域中利用圖2B所示的垂直排列的測量光束pl、p2和p3進行掃描。接著，參考圖5A所示的流程圖來說明通過改變測量光束針對視網(wǎng)膜RT的入射排列來進行攝像的根據(jù)本實施例的攝像設備的整體操作。
首先，在作為獲取第一斷層圖像的第一獲取步驟的步驟SlOO中，攝像設備利用圖 2A所示的垂直排列的測量光束進行掃描，從而利用獲取單元1獲取斷層圖像。圖3A和3C 中的Wl和Dl是與眼底中的測量區(qū)域Rl相對應的斷層圖像在X軸方向和Y軸方向上的樣本數(shù)量。由根據(jù)本實施例的攝像設備的操作員來設置這些樣本數(shù)量。此外，將測量區(qū)域Rl 設置成包括眼底的視神經(jīng)盤OP和黃斑MF的寬范圍(還被稱為廣域區(qū)域)。另外，測量區(qū)域 Rl的圖像也被稱為廣域圖像。在步驟SlOO中，如圖3C所示，使用測量光束以垂直排列進行掃描，并利用各個測量光束的A掃描沿著X軸方向排列Wl個掃描，以作為與TL平面相對應的斷層圖像。如果假定將該斷層圖像稱為B掃描，則僅通過一次主掃描導致獲取到三個B掃描，并且與使用一個測量光束的情況相比較，可以以約三倍的速度獲取測量區(qū)域Rl (廣域區(qū)域)的斷層圖像。 在以下說明中，將在步驟SlOO獲取到的斷層圖像稱為廣域斷層圖像。獲取單元1將如上所獲取到的廣域斷層圖像輸出至分析單元3和顯示單元5，并且顯示單元5將該廣域斷層圖像存儲在未示出的存儲器中。在步驟S200中，按照如下對廣域斷層圖像進行分析以確定測量區(qū)域。分析單元3 對如上所獲取到的廣域斷層圖像進行分析以進一步指定對于診斷而言重要的區(qū)域，并將該位置輸出至控制單元2。S卩，分析單元3對上述的在之前獲取到的廣域斷層圖像進行分析， 以確定隨后要獲取的對于診斷而言重要的斷層圖像的攝像范圍。在本實施例中，如上所述， 如圖3A所示，將圍繞視神經(jīng)盤OP和黃斑MF之間的部位的區(qū)域R2確定為青光眼的診斷所需的區(qū)域。這是因為在青光眼的診斷時，需要詳細觀察該部位處的視網(wǎng)膜層的狀態(tài)。如圖6A所示，分析單元3對廣域斷層圖像的測量區(qū)域Rl進行分析，以檢測分別與視神經(jīng)盤部OP和黃斑MF的中心相對應的COP和CMF，并且確定具有包括COP和CMF且在這兩者周圍插入有預定寬度的邊界的測量區(qū)域R2。后面將說明CMF和COP的檢測方法。分析單元3將測量區(qū)域R2的左上角的坐標(x0，y0)以及X軸方向和Y軸方向上的像素數(shù)W2 和D2分別輸出至控制單元2。在步驟S300中，按照如下使通過向被檢體照射多個測量光束所獲取到的多個照射位置之間的位置關系(多個照射位置的排列)改變。首先，將與測量區(qū)域R2的位置和像素數(shù)有關的信號從分析單元3輸入至控制單元2。接著，將用以使三個照射位置從圖2A所示的垂直排列改變?yōu)閳D2C所示的水平排列的命令(信號)從控制單元2輸出至改變單元 4。然后，改變單元4使引導測量光束to的三個光纖轉動90度從而處于水平排列。在本實施例中，作為改變單元4，例如，可以使用諸如馬達和螺線管等的致動器，并且可以通過操作未示出的驅動機構來進行光纖的轉動。按照如上詳細說明，從多個光纖的端部向被檢體照射多個測量光束，并且改變單元4被配置為使多個光纖的端部轉動。該轉動是以多個測量光束的照射方向作為轉動軸所進行的轉動。接著，在作為獲取第二斷層圖像的第二獲取步驟的步驟S400中，按照如下獲取斷層圖像?？刂茊卧?將預先從分析單元3輸入的測量區(qū)域R2的位置和像素數(shù)輸出至獲取單元1，并且獲取單元1對該區(qū)域進行測量。圖4A和4B說明在將測量光束改變?yōu)樗脚帕袝r的A掃描的獲取。如圖4A所示， 如果分別由AS1、AS2和AS3來表示利用測量光束pl、p2和p3所獲得的A掃描，則信號檢測單元110在圖4B所示的時刻進行干涉光的檢測。即，在本實施例中，如果假定各個測量光束之間的間隔Δχ為等間隔并且這些測量光束勻速沿著主掃描方向移動，則這些測量光束之間的關系為圖4Β所示的關系。當信號檢測單元110以時間間隔At對干涉信號進行采樣時，在由同一圖中的黑點所示的時刻獲取到各個測量光束的干涉信號。此外，信號處理單元111對檢測到的干涉信號進行處理，并將所產(chǎn)生的三個A掃描ASl、AS2和AS3 —次存儲在未示出的存儲器中。如果進行了相同的采樣，則通過一次主掃描獲取到以下(公式1)所示的三個A掃描組。ASl = {AS1 (0)，ASl (1), ASl (2), . . . }AS2 = {AS2 (0)，AS2 (1), AS2 (2), . . . }AS3 = {AS3 (0)，AS3 (1), AS3 (2), . . . }(公式 1)信號處理單元111對與X軸上的同一位置相對應的三個A掃描進行平均以計算出一個A掃描。S卩，通過以下(公式2)來計算X軸方向上的位置χ處的A掃描AS(X)。AS(x) = (AS3(x-2)+AS2 (χ-1)+ASl (χ))/3 (公式 2)這樣，新產(chǎn)生A掃描AS(X)以構成斷層圖像，并且將該斷層圖像輸出至顯示單元5。 然而，由于A掃描AS (χ)在χ = 0、1和χ = W2-2.W2-1處的A掃描的掃描數(shù)不足，因此大致基于一個或兩個A掃描來計算A掃描AS (χ)。另外，在以下說明中將步驟S400中產(chǎn)生的斷層圖像稱為觀察斷層圖像。由于如上對三個A掃描進行平均，因此抑制了隨機噪聲，并且與步驟SlOO中獲取到的廣域斷層圖像相比較，提高了觀察斷層圖像的S/N比或分辨率，并且該觀察斷層圖像變?yōu)檫m合于更加詳細的觀察的斷層圖像。此外，如果與步驟SlOO相比，在本步驟中將干涉信號的采樣間隔設置得較短，則還可以獲取具有較高分辨率的斷層圖像。接著，在作為顯示步驟的步驟S500中，按照如下顯示斷層圖像。顯示單元5對從獲取單元ι輸入的兩個斷層圖像進行排列以顯示這兩個斷層圖像。圖6Ε示出該顯示的形式。在同一圖中，顯示單元5是液晶監(jiān)視器Μ,并且顯示單元5并排顯示廣域斷層圖像Tl和觀察斷層圖像Τ2。由此，可以在觀察寬范圍的視網(wǎng)膜的狀態(tài)的同時觀察對于診斷而言更加重要的區(qū)域的詳細斷層圖像。接著，將進一步參考圖5Β的流程圖來說明步驟S200中的分析單元3的詳細操作。首先，在步驟S201中，按照如下選擇B掃描。分析單元3從所輸入的廣域斷層圖像中選擇一個B掃描作為分析對象。對此，例如，僅需要按Y坐標的升序來選擇圖:3Β所示的斷層圖像。接著，在步驟S202中，分析單元3從所選擇的B掃描中檢測內界膜。內界膜是視網(wǎng)膜層中與玻璃體相接觸的層，并且是由圖6Β的ILM所表示的部位。首先，分析單元3對 B掃描應用低通濾波器，接著針對構成該處理之后的B掃描的各A掃描，獲取相鄰像素之間的差等于或大于閾值Tl并且Z坐標在Z軸方向上最小的像素的位置。即，如果圖6Β中的A 掃描AS的像素值的分布是圖6C所示的分布，則分析單元3檢測相鄰像素值之間的差超過 Tl的Z坐標中作為最小ζ坐標的ζΟ。預先從多個斷層圖像中選擇用于檢測內界膜的適當值作為閾值Tl并存儲在分析單元3內的未示出的存儲器中。對構成B掃描的所有A掃描進行該處理。由于廣域斷層圖像在X軸方向上的像素數(shù)為W1，因此結果針對各B掃描，獲取到通過以下(公式3)所表示的Wl個Z軸方向坐標值PILM。PILM = {z0，zl，ζ2，· · ·，zwl-1} (公式 3)
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接著，在步驟S203中，分析單元3根據(jù)Z軸方向坐標值PILM，檢測黃斑MF和視神經(jīng)盤OP是否存在于當前作為對象的B掃描內。具體地，如圖6D所示，分析單元3檢測到分別與黃斑MF和視神經(jīng)盤OP相對應的Z軸方向坐標值PILM的兩個峰值(xf，zf)和(xp， zp)。如果沒有檢測到這兩個峰值，則分析單元3的處理進入步驟S205。如果檢測到這兩個峰值，則分析單元3的處理進入步驟S204。接著，在步驟S204中，按照如下存儲內界膜位置。分析單元3將在步驟S203檢測到的兩個峰值坐標(Xf，Zf)和(xp, zp)連同已檢測到峰值坐標(Xf，Zf)和(xp, zp)的B 掃描的Y軸方向坐標值一起存儲在分析單元3內的未示出的存儲器中。接著，在步驟S205中，按照如下進行最后的B掃描。分析單元3判斷當前設置為對象的B掃描是否是廣域斷層圖像的最后的B掃描。如果判斷為“是”，則該處理進入步驟 S206。如果判斷為“否”，則該處理進入步驟S201。在步驟S206中，按照如下確定黃斑MF和視神經(jīng)盤OP的中心坐標。分析單元3根據(jù)步驟S204中所存儲的峰值來檢測黃斑MF和視神經(jīng)盤OP的中心位置。具體地，例如，如果假定對應于與所存儲的黃斑MF相對應的峰值的數(shù)據(jù)是(xfjiiax，zf_max)，則將黃斑MF 的X軸方向坐標值設置為xfjiiax，并將Y軸方向坐標值設置為已檢測到該峰值的B掃描的 Y軸方向坐標值。即，如果將B掃描的Y軸方向坐標值設置為yf，則黃斑MF的中心CMF的坐標為(xf_maX，yf)。對視神經(jīng)盤OP進行相同的處理，并且獲取中心COP的位置。接著，分析單元3將測量區(qū)域R2確定為向CMF和COP添加特定偏移的所得到的范圍。作為在拍攝正常物體(被檢體)時所需的值，可以將該偏移值作為攝像設備的裝置參數(shù)存儲在該攝像設備中。可選地，該設備的操作員可以在攝像之前利用未示出的用戶界面輸入該偏移值。如上所述，根據(jù)本實施例的攝像設備可以通過利用多個測量光束以垂直排列進行掃描來高速獲取寬范圍的斷層圖像。然后，通過在將測量光束改變?yōu)榭色@取到高S/N比或高分辨率的水平排列的情況下、對作為對象的利用斷層圖像分析所獲取到的觀察區(qū)域進行測量，可以獲取高圖像質量的斷層圖像，同時抑制測量時間的增加。因而，在攝像范圍的一部分區(qū)域內拍攝具有高圖像質量的斷層圖像的情況下，可以在為了提高圖像質量所設置的條件下隨著時間的經(jīng)過僅對該部分相對密集地進行拍攝。由此，可以在不延長整體測量時間的情況下有效地拍攝觀察區(qū)域。另外，在本實施例中，盡管已在三個測量光束的前提下給出了說明，但本發(fā)明不限于此，還可以使用兩個以上的任意數(shù)量的測量光。此外，在本實施例中，盡管分別對廣域斷層圖像和觀察斷層圖像各自進行了一次攝像，但本發(fā)明不限于此。例如，可以多次拍攝觀察斷層圖像，并且可以在逐漸縮小測量范圍的情況下更加細微地獲取A掃描。此外，盡管本實施例設置了眼底視網(wǎng)膜作為對象并獲取特別是針對青光眼的診斷而言有效的斷層圖像，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可以實現(xiàn)如下的攝像設備，其中，不僅對于在診斷作為對象的眼底視網(wǎng)膜的其它疾病時所使用的利用OCT的測量，而且無需說明， 對于在其它醫(yī)療科室和除醫(yī)療服務以外的領域所使用的利用OCT的測量，該攝像設備都能夠整體提高測量速度并針對重要部位獲取具有較高圖像質量的斷層圖像。作為另一實施例，可以將根據(jù)本實施例的攝像方法作為用于使計算機能夠執(zhí)行該攝像方法的程序存儲在計算機可讀存儲介質(諸如軟盤、硬盤、光盤、磁光盤、CD-ROM、⑶-R、磁帶、非易失性存儲卡、R0M、EEPR0M和藍光盤)中。此外，作為又一實施例，本發(fā)明可以是用于使計算機能夠執(zhí)行該攝像方法的程序。第二實施例盡管第一實施例被配置為如圖6E所示并排顯示廣域斷層圖像和觀察斷層圖像， 但本發(fā)明不限于這種結構。以下將說明用于將廣域斷層圖像和觀察斷層圖像合成到一起以顯示這兩者的模式。圖7A示出本實施例的攝像設備的結構。除添加有圖像合成單元6以外，圖7A的結構與圖IA所示的第一實施例的結構相同，因此將省略對重復部分的說明。將主要參考圖 7B所示的流程圖針對步驟S500中的顯示單元5和圖像合成單元6的操作來說明本實施例。首先，在步驟S501中，按照如下獲取斷層圖像。圖像合成單元6從獲取單元1接收廣域斷層圖像和觀察斷層圖像這兩者的輸入。此外，圖像合成單元6從獲取單元1接收觀察斷層圖像在采用廣域斷層圖像作為標準的情況下的偏移坐標值(x0，y0)的輸入。圖7C 示出由偏移坐標值所表示的廣域斷層圖像的測量區(qū)域Rl和觀察斷層圖像的測量區(qū)域R2之間的關系。當在圖5A所示的流程圖的S200中分析單元3確定了測量區(qū)域R2時，可以通過獲取單元1計算出該偏移坐標值(xO，y0)，并將這些偏移坐標值(xO，y0)存儲在獲取單元 1中。接著，在步驟S502中，圖像合成單元6將所輸入的廣域斷層圖像和觀察斷層圖像合成為一個斷層圖像。另外，在以下說明中，將合成得到的斷層圖像稱為合成斷層圖像。如圖7C所示，通過在廣域斷層圖像中利用觀察斷層圖像的像素代替由偏移坐標值(x0，y0)所表示的位置的像素來進行斷層圖像的合成，并且將所產(chǎn)生的合成斷層圖像輸出至顯示單元 5。接著，在步驟S503中，按照如下顯示合成斷層圖像。顯示單元5將所輸入的合成斷層圖像顯示在監(jiān)視器M上。圖7D是此時的顯示模式的示例，并且顯示該合成斷層圖像中的一個B掃描。在圖7D中，Tl’是合成斷層圖像，并且如由虛線所示，利用觀察斷層圖像T2 的數(shù)據(jù)來替換相應的區(qū)域。這樣，通過利用在測量光束以水平排列進行掃描的情況下所產(chǎn)生的斷層圖像來代替在最初利用測量光束以垂直排列高速進行掃描所獲取到的斷層圖像的一部分，覆蓋了寬的測量區(qū)域，并且還可以針對所需的部位顯示具有較高圖像質量的斷層圖像。另外，盡管在前述顯示模式中將合成斷層圖像Tl’的B掃描圖像顯示為二維圖像， 但本發(fā)明不限于此，還可以通過體繪制(volume rendering)來三維顯示該合成斷層圖像 Tl，。此外，在圖7D所示的顯示模式中，通過將邊界線疊加在斷層圖像上來顯示這些邊界線，從而能夠對觀察斷層圖像的邊界進行觀測。例如，通過如圖7D所示利用虛線來顯示邊界部分，觀察者可以容易地識別由于觀察斷層圖像而產(chǎn)生的部分。第三實施例前述實施例各自被配置為在獲取兩個斷層圖像時將測量光束的掃描方向從測量光束的垂直排列改變?yōu)闇y量光束的水平排列，但本發(fā)明不限于這種結構。以下將說明僅將測量光束的排列設置為水平排列并且大致改變這些測量光束之間的距離的第三實施例。在本實施例中，由于攝像設備的結構和基本操作流程與圖IA和5A所示的結構和基本操作流程相同，因此省略了對重復部分的說明。以下將詳細說明作為本實施例的特征部分的步驟S300和S400的內容。首先，在步驟S300中，按照如下改變測量光束之間的間隔。與第一實施例相同，當控制單元2從分析單元3接收到測量區(qū)域R2的位置和像素數(shù)的輸入時，控制單元2將用于改變三個測量光束之間的間隔的命令輸出至改變單元4。改變單元4響應于該命令來改變排列，以使得與步驟SlOO中獲取廣域斷層圖像時相比較，作為要測量的被檢體的眼底視網(wǎng)膜上的三個測量光束之間的間隔變得相對更窄。具體地，改變單元4改變該排列，以使得如圖8A所示，在視網(wǎng)膜上測量光束間隔d的長度變得相對更小。這可以通過機械改變三個光纖之間的距離來實現(xiàn)，但本實施例不是通過物理改變實際測量光束之間的間隔而是通過控制測量光束的主掃描速度來實現(xiàn)。接著，在步驟S400中，按照如下獲取觀察斷層圖像。首先，改變單元4將用于改變主掃描速度的信號輸出至獲取單元1中的掃描器控制單元105。接著，掃描器控制單元105 對掃描單元7進行控制從而改變主掃描速度。然后，獲取單元1獲取具有高圖像質量的觀察斷層圖像。圖8B是示出本實施例中的測量光束在掃描時的軌跡。在圖8B中，虛線表示在步驟SlOO中獲取廣域斷層圖像時的各個測量光束的軌跡，另一方面，實線表示在步驟S400 中獲取的觀察斷層圖像的軌跡。如圖8B所示，在獲取廣域斷層圖像時各測量光束在一個采樣周期內移動了 2ΔΧ，另一方面，在獲取觀察斷層圖像時各測量光束移動了 ΔΧ。結果，在視網(wǎng)膜上各個測量光束之間的間隔大致翻倍，并且廣域斷層圖像在X軸方向上的采樣數(shù)量減半，但可在一半時間內獲取到該斷層圖像。另外，在本實施例中，由于廣域斷層圖像在X軸方向上的像素數(shù)量減半，因此如第二實施例所示，在斷層圖像的合成之前在X軸方向上對廣域斷層圖像進行上采樣，并進行插值。進行該插值所需的方法僅是使用諸如最鄰近插值或樣條插值等的公知技術。如上所述，根據(jù)本實施例，可以在無需機械改變測量光束的排列的情況下利用簡單的結構來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的攝像設備。此外，由于即使在獲取廣域斷層圖像時也使用水平排列，因此可以通過對三個A掃描進行平均來提高攝像設備的S/N比或分辨率。第四實施例在前述各個實施例中，分析單元3被配置為通過對廣域斷層圖像進行分析來確定觀察斷層圖像的測量區(qū)域，但本發(fā)明不限于這種結構。以下將說明用于基于與過去的同一物體(被檢體)有關的攝像信息來確定觀察斷層圖像的測量區(qū)域的方法。根據(jù)本實施例的攝像設備的結構與圖IA的結構類似，但該結構與圖IA的結構的不同之處在于分析單元3具有用于輸入與同一物體(被檢體)有關的過去的攝像信息的功能。具體地，該攝像信息與過去攝像時被認為要觀察的區(qū)域的部位相對應。即，如上所述， 在攝像設備是眼科攝像設備的情況下，分析單元3讀取同一患者的過去的診斷信息作為該攝像信息。該診斷信息是與在過去檢查時已診斷出的病變區(qū)有關的信息。具體地，例如，保存圖6Α 6Ε中獲取到的觀察斷層圖像的測量區(qū)域R2作為過去的診斷信息，并且分析單元 3可以經(jīng)由圖IC中的診斷信息獲取單元303讀取該測量區(qū)域R2。圖9Α是示出本實施例中的攝像設備的操作的流程圖。在圖9Α中，利用與前述實施例中的附圖標記相同的附圖標記來表示與前述各個實施例的流程圖的處理部分相同的處理部分，并且該流程圖與前述實施例的流程圖的不同之處在于添加有步驟S600和S700。
12因此，省略了對相同部分的說明，并且以下將說明所添加的部分。在步驟S600中，按照如下檢查是否存在任何過去的診斷信息。此時，在步驟SlOO 中完成廣域斷層圖像的獲取之后，分析單元3檢查是否存在與同一物體(被檢體)有關的診斷信息。僅需進行該操作以檢索ID編號與作為物體(被檢體)的各患者所特有的ID編號相同的斷層圖像。假定將該診斷信息保存在圖IA所示的攝像設備的未示出的存儲設備中，并且假定在攝像之前利用未示出的用戶接口將作為當前測量對象的患者的ID編號讀取至分析單元3。如果過去的診斷信息存在，則該處理進入步驟S700。如果過去的診斷信息不存在，則該處理進入步驟S200。在步驟S700中，按照如下根據(jù)過去的診斷信息來確定測量區(qū)域。分析單元3將如上所述作為過去的診斷信息所存儲的測量區(qū)域R2確定為新的測量區(qū)域。另外，盡管在以上說明中假定將觀察斷層圖像的測量區(qū)域R2保存為過去的診斷信息，但該過去的診斷信息不限于此，該過去的診斷信息還可以是過去診斷時保存為病變區(qū)的區(qū)域。通過這樣構成攝像設備，可以針對診斷時要特別觀察的區(qū)域來改變測量光束的排列，以獲取具有較高圖像質量的斷層圖像。第五實施例盡管前述各個實施例的攝像設備被配置為根據(jù)廣域斷層圖像或過去的診斷信息來確定觀察斷層圖像的測量區(qū)域、改變測量光束的排列并獲取觀察斷層圖像，但本發(fā)明不限于這種結構。在下文，本實施例的分析單元分析被檢體的異常結構是否包括在斷層圖像中。此外，根據(jù)本實施例的控制單元被配置為能夠根據(jù)有無異常結構來判斷是否再次獲取斷層圖像。圖9B是示出本實施例中的攝像設備的操作的流程圖。在圖9B中，省略對進行與前述流程圖的操作相同的操作的部分的說明，并且以下將說明本實施例所特有的部分。在步驟S800中，按照如下對廣域斷層圖像進行分析。此時，分析單元3對廣域斷層圖像進行分析以檢測是否包括與正常結構不同的結構。例如，如圖8C所示，如果角膜白斑L 存在于眼底上，則角膜白斑L的區(qū)域中的像素值大于其它區(qū)域中的像素值。這是因為角膜白斑L的反射率高于眼底中的其它區(qū)域的反射率。由此，分析單元3對構成B掃描的各個 A掃描進行分析，以檢查是否存在像素值大幅超過正常結構的區(qū)域中的像素值的部分，由此可以判斷出是否存在角膜白斑L。另外，角膜白斑是視網(wǎng)膜上的神經(jīng)纖維的一部分的腫脹 (軟性角膜白斑)或者視網(wǎng)膜上的血管的血液成分的凝塊(硬性角膜白斑)。具體地，首先，檢查是否存在超過預定閾值TL的像素。接著，檢查超過預定閾值TL 的像素的連續(xù)性。然后，對連續(xù)像素的數(shù)量進行計數(shù)。此外，如果計數(shù)得到的像素數(shù)等于或大于預定數(shù)量，則判斷為存在諸如角膜白斑L等的異常結構。如果在步驟S900中判斷為存在異常結構，則該處理進入步驟S300。如果判斷為不存在異常結構，則該處理進入步驟 SlOOOo在步驟S1000中，按照如下顯示和保存斷層圖像。盡管步驟S1000與步驟S500基本相同，但步驟S1000與步驟S500的不同之處在于如果在步驟S900中判斷為不存在異常結構，則僅顯示廣域斷層圖像。此外，將所顯示的斷層圖像作為文件保存在未示出的諸如硬盤和MO等存儲介質等的存儲設備中。圖8D示出所保存的文件的格式。該文件包括能夠指定患者的ID編號、諸如攝像日期和時間等的信息、步驟S800中的分析結果以及斷層圖像數(shù)據(jù)。如果根據(jù)分析結果判斷為不存在異常結構，則在斷層圖像數(shù)據(jù)的部分中僅包括廣域斷層圖像。如果判斷為存在一個或多個異常結構，則包括廣域斷層圖像和觀察斷層圖像的數(shù)據(jù)。如上所述，根據(jù)本實施例，僅在通過對廣域斷層圖像的分析判斷為存在一個或多個異常結構的情況下，才改變測量光束的排列以使得能夠獲取觀察斷層圖像。結果，即使如健康普查的情況那樣幾乎所有的攝像對象都正常、并且不需要在所有情況下都獲取觀察斷層圖像，也可以進行有效的攝像。第六實施例在前述第一實施例中，盡管改變單元4通過使光纖轉動而將測量光束的排列從垂直排列改變?yōu)樗脚帕?，但本發(fā)明不限于這種結構。以下將說明用于在無需機械轉動光纖的情況下獲取廣域斷層圖像和觀察斷層圖像的模式。另外，由于本實施例與圖5A的實施例在步驟S300中的改變測量光束的排列的方法這一方面不同，因此將主要說明該部分，并且將省略對其它部分的詳細說明。圖IOA IOF示出本實施例中的掃描光學系統(tǒng)104的測量光束的排列，并且總共設置了五個光纖。能夠選擇這五個光纖中的三個光纖來照射測量光束。因此，在本實施例中，假定圖IB所示的分束器102將SLD 101的輸出分成五個光束。此外，在分束器102和光纖耦合器103之間設置了未示出的擋板機構，從而能夠改變入射到被檢眼的測量光束的排列?；谶@種結構，根據(jù)本發(fā)明的攝像設備在用于獲取廣域斷層圖像的步驟SlOO中， 通過如圖IOA所示利用擋板遮擋p4和p5來形成垂直排列的測量光束。在步驟S200中，對廣域斷層圖像進行分析以確定觀察斷層圖像的測量區(qū)域。之后，通過在步驟S300改變測量光束的排列時、如圖IOD所示遮擋pi和p3并且開放p4和p5，可以如圖IOC所示形成水平排列的測量光束。由于后續(xù)處理與第一實施例的處理相同，因此省略了對該處理的說明。此外，如第三實施例所述，當改變排列在水平方向上的測量光束之間的間隔時，例如，僅需對擋板進行控制，從而如圖IOE或IOF —樣改變排列在水平方向上的測量光束的間隔。即，可以通過在獲取廣域斷層圖像時以如圖IOE所示的方式或者在獲取觀察斷層圖像時以如圖IOF所示的方式來選擇并形成測量光束。如上所述，在本發(fā)明中，可以通過在無需使光纖轉動的情況下改變多個測量光束的照射模式來獲取到相同的效果。另外，在本發(fā)明中，無需說明，要照射的測量光束的數(shù)量不限于圖IOA IOF中的測量光束的數(shù)量。其它實施例本發(fā)明不限于前述模式，還可以以各種模式來實現(xiàn)。圖IA所示的攝像設備可以由硬件或者硬件和軟件的組合來實現(xiàn)。在這種情況下， 圖IA中除獲取單元1以外的各部件與硬件的情況下用于實現(xiàn)特定功能的電路或ASIC相對應或者與軟件的情況下的模塊相對應。此外，如果所有的組件都由軟件來實現(xiàn)，則可以使軟件成為運行在通用PC上的模塊。此外，在第五實施例中，盡管說明了斷層圖像的存儲設備位于攝像設備內，但該存儲設備可被配置為經(jīng)由網(wǎng)絡連接至該攝像設備的圖像服務器。此外，還可以對攝像設備進行配置，以使得獲取單元1經(jīng)由網(wǎng)絡連接至其它組件，并將其它組件實現(xiàn)為運行在通用PC上的軟件。還可以通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲器裝置上的程序以進行上述實施例的功能的系統(tǒng)或設備的計算機(或者CPU或MPU等裝置)以及通過以下方法來實現(xiàn)本發(fā)明的各方面， 其中，系統(tǒng)或設備的計算機通過例如讀出并執(zhí)行記錄在存儲器裝置上的程序以進行上述實施例的功能，來進行該方法的各步驟。由于該目的，例如經(jīng)由網(wǎng)絡或者通過用作存儲器裝置的各種類型的記錄介質(例如，計算機可讀介質)向計算機提供該程序。盡管已經(jīng)參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應該理解，本發(fā)明不限于所公開的典型實施例。所附權利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功能。本申請要求2009年5月22日提交的日本專利申請2009-123908和2010年3月 24日提交的日本專利申請2010-06擬81的優(yōu)先權，在此通過引用包含這些專利申請的全部內容。
權利要求
1.一種攝像設備，包括照射單元，用于向被檢體照射多個測量光束；改變單元，用于改變所述照射單元照射在所述被檢體的預定同一層的所述多個測量光束的照射位置之間的位置關系；掃描單元，用于按所述改變單元改變后的位置關系來掃描所述多個測量光束；以及獲取單元，用于基于所述掃描單元進行掃描所使用的所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的攝像設備，其特征在于， 所述被檢體是被檢眼，以及所述改變單元是用于改變所述多個測量光束在所述被檢眼的眼底表面上的照射位置之間的間隔的部件。
3.根據(jù)權利要求1所述的攝像設備，其特征在于，所述改變單元是用于改變所述掃描單元在所述多個測量光束的照射位置處沿著副掃描方向的寬度的部件。
4.根據(jù)權利要求1所述的攝像設備，其特征在于，所述改變單元是用于將所述多個測量光束的照射位置的排列從所述掃描單元的主掃描方向向著副掃描方向改變的部件、或者用于將所述多個測量光束的照射位置的排列從所述副掃描方向向著所述主掃描方向改變的部件。
5.根據(jù)權利要求1所述的攝像設備，其特征在于，還包括多個光纖端，所述多個光纖端用于向所述被檢體射出所述多個測量光束，其中，所述改變單元是用于使所述多個光纖端以所述多個測量光束的射出方向作為軸進行轉動的部件或者用于選擇所述多個光纖端中的一部分光纖端的部件。
6.根據(jù)權利要求1所述的攝像設備，其特征在于，還包括分析單元，用于對在比獲取所述光學相干斷層圖像的掃描區(qū)域寬的掃描區(qū)域內所獲取到的所述被檢體的廣域圖像進行分析；以及控制單元，用于通過使用所述分析單元的分析結果來控制所述改變單元。
7.一種攝像設備，包括照射單元，用于向被檢體照射多個測量光束；改變單元，用于改變所述照射單元照射至所述被檢體的所述多個測量光束的照射位置之間的位置關系；掃描單元，用于按所述改變單元改變后的位置關系來掃描所述多個測量光束； 獲取單元，用于基于所述掃描單元進行掃描所使用的所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像；分析單元，用于對在比獲取所述光學相干斷層圖像的掃描區(qū)域寬的掃描區(qū)域內所獲取到的所述被檢體的廣域圖像進行分析；以及控制單元，用于通過使用所述分析單元的分析結果來控制所述改變單元。
8.根據(jù)權利要求7所述的攝像設備，其特征在于，所述分析單元根據(jù)所述廣域圖像來確定所述被檢體的觀察區(qū)域； 所述改變單元改變所述位置關系，以使得所述多個測量光束的照射位置之間的間隔與獲取所述廣域圖像時相比變窄；以及所述獲取單元按所述改變單元改變后的位置關系獲取所述觀察區(qū)域內的光學相干斷層圖像。
9.一種攝像方法，包括以下步驟照射步驟，用于向被檢體照射多個測量光束； 掃描步驟，用于掃描所述多個測量光束；獲取步驟，用于基于所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像； 分析步驟，用于對在比獲取所述光學相干斷層圖像的掃描區(qū)域寬的掃描區(qū)域內所獲取到的所述被檢體的廣域圖像進行分析；以及改變步驟，用于通過使用所述分析步驟的分析結果來改變照射至所述被檢體的所述多個測量光束的照射位置之間的位置關系。
10.根據(jù)權利要求9所述的攝像方法，其特征在于， 所述被檢體是被檢眼；所述改變步驟是改變所述多個測量光束在所述被檢眼的眼底表面上的照射位置之間的間隔的步驟。
11.根據(jù)權利要求9所述的攝像方法，其特征在于，還包括確定步驟，所述確定步驟用于根據(jù)所述廣域圖像來確定所述被檢體的觀察區(qū)域，其中所述改變步驟將所述多個測量光束的照射位置之間的間隔改變得比獲取所述廣域圖像時的間隔窄；以及所述獲取步驟按改變后的位置關系來獲取所述觀察區(qū)域內的斷層圖像。
12.—種程序，用于使計算機能夠執(zhí)行根據(jù)權利要求9所述的攝像方法。
13.一種攝像設備，包括照射單元，用于向被檢體照射多個測量光束；掃描單元，用于使所述照射單元照射在所述被檢體的預定同一層的所述多個測量光束的照射位置大致在主掃描方向上對齊，以掃描所述多個測量光束；改變單元，用于改變所述多個測量光束在所述主掃描方向上的掃描速度；以及獲取單元，用于基于所述掃描單元進行掃描所使用的所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像。
全文摘要
一種攝像設備，包括改變單元，所述改變單元用于改變要照射在被檢體上的多個測量光束的照射位置的位置關系。所述攝像設備還包括掃描單元，用于按所述改變單元已改變的位置關系掃描所述多個測量光束；以及獲取單元，用于基于所述多個測量光束來獲取所述被檢體的光學相干斷層圖像。
文檔編號G01N21/47GK102438502SQ20108002251
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權日2009年5月22日
發(fā)明者佐藤真, 杉田充朗 申請人:佳能株式會社