光学相干断层摄像装置的制作方法

专利名称：光学相干断层摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学相干断层摄像装置(断层摄影装置，
tomograph)。更具体地说，本发明涉及一种具有干涉光学系统并且 用于例如眼科检查和治疗的光学相干断层摄像装置。
背景技术：
存在多种使用光学仪器的眼科设备。例如，存在各种用于观察眼 睛的光学仪器，例如前眼部摄影装置、视网膜照相机、共焦激光扫描 检眼镜(扫描激光检眼镜SLO)等等。
特别地，光学相干断层摄像装置(光学相干断层成像OCT )(下 文被称为"OCT装置")是一种设计成以高分辨率获取样本的断层图 的装置。当前，这种装置是视网膜专科门诊病人治疗所必不可少的眼 科设备。
OCT装置按以下原理操作。首先，从光源发射的低相干光被分 离成基准光和测量光。基准光被基准反射镜反射。测量光投射到样本 上，并且被该样本反射。使得由基准反射镜反射的光和由样本反射的 光相互干涉。基于这样产生的干涉光，OCT装置以高分辨率获取样本 的断层图。
应指出，通过在样本被扫描的同时将测量光投射到样本上，使用 OCT装置获得样本的断层图。
由于要被检查的眼底处的视网膜的断层图可被此OCT装置以高 分辨率拍摄，所以该OCT装置广泛地用于视网膜眼科诊断。
顺便提及，人类的眼球具有被称为眨眼的不自主的眼睛运动。因 此，当OCT装置用于视网膜眼科诊断时，如果获取视网膜断层图所 要花费的时间长，则将会由于在测量期间的眼球运动而对图像之间的位置偏离造成很大影响。这可能会造成被称为"运动伪像"的视网膜 断层图中的图像的扰动。
常规地，专利文献l公开了一种用于眼底观察的OCT装置，其 使用Mach-Zehnder干涉系统以避免上述运动伪像。此OCT装置设置 成使得在视网膜被扫描的同时测量光入射到该视网膜上，该视网膜是 要被检查的眼球的一部分。另一方面，在作为眼球的一部分的角膜表 面就好像作为光学系统的组件的反射镜一样起作用时，限定基准光。
即，该装置设置成使得通过如上所述在角膜就好像反射镜一样起 作用的同时限定基准光路，减小由于在测量期间的眼球的运动而导致 的视网膜断层图的运动伪像。
[专利文献l
日本/>开专利申请No. JP 2002-515593A,图2
尽管专利文件1试图减小上述运动伪像，但是在如上文所述的 OCT装置中，仍希望进一步改进以一方面减小运动伪像而另一方面实 现分辨率的提高。
鉴于此，本发明提供了 一种光学相干断层摄像装置(OCT装置)， 其尤其在拍摄要被检查的眼睛的眼底处的视网膜的断层图时，可减小 运动伪像。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种光学相干断层摄像装置，其 中来自光源的光被分离成测量光和基准光，其中所述测量光通过测量 光路被投射到要被检查的对象上，其中从所述要被检查的对象返回的 所述测量光的返回光被朝检测位置引导，其中所述基准光被通过基准 光路朝所述检测位置引导，以便所述基准光与被引导到所述检测位置 的所述返回光光学千涉，并且其中使用基于光学干涉的信号获得所述 要被检查的对象的断层图像，其特征在于
所述基准光路至少包括第一基准光路和第二基准光路，所述第二 基准光路的光路长度短于所述第一基准光路的光路长度；所述装置配置成使用所述第一基准光路基于光学干涉获取在第一检查位置处的所 述对象的第一断层信息，并且使用所述第二基准光路基于光学干涉获 取在第二检查位置处的所述对象的第二断层信息，所述第二检查位置
关于所述对象的深度方向比所述第一检查位置浅；并且所述装置配置 成^^用所述第二断层信息，校正基于所述第一断层信息获得的在所述 第一检查位置处的断层图像的位置偏离。
该光学相干断层摄像装置可进一步包括基准光路长度控制部件， 其配置成独立地控制所述第一基准光路和所述第二基准光路的基准光 路长度。
该基准光路长度控制部件可调整所述第一基准光路和第二基准 光路的基准光路长度，以便所述第一断层信息和第二断层信息关于时 间相互分离。
所述基准光路长度控制部件进行的调整可被自动执行。 该光学相千断层摄像装置可进一步包括检测部件和图像形成部 件，该检测部件配置成检测在检测位置处的光强度，并将其转换成电 信号，以便检测基于光学千涉的信号，该图像形成部件配置成对所述 电信号执行算术运算以获得图像。
第一基准光路和笫二基准光路中的至少一个可具有色散补偿部件。
在该光学相干断层摄像装置中，用于获取要被检查的眼睛的视网 膜断层图像作为第 一 断层信息的第 一基准光学系统可包括所述第 一基 准光路，并且用于获取要被检查的眼睛的角膜断层图像作为第二断层 信息的第二基准光学系统可包括所述第二基准光路，其中当产生所述 视网膜断层图像时，可基于包括有关角膜的位置的信息的第二断层信 息校正视网膜断层图像的位置偏离，从而减小运动伪像。
第一基准光路和第二基准光路可具有不小于30mm且不大于 60mm的光路长度差。
构成第一基准光学系统的第一基准光路可具有色散(dispersion)
补偿部件，其配置成补偿要被检查的眼睛的眼睛色散。该光学相干断层摄像装置可进一步包括配置成朝检查位置引导 来自要被检查的对象的返回光的检查光学系统，配置成通过测量光路 朝要被检查的对象引导测量光的检测光学系统，和配置成朝检测位置 引导基准光的基准光学系统，其中所述检查光学系统、所述检测光学 系统和所述基准光学系统中的至少一个的光路可包括光纤。
根据本发明的另一方面，提供了一种光学相干断层摄像装置，其 中来自光源的光被分离成测量光和基准光，其中所述测量光通过测量 光路被投射到要被检查的对象上，其中从所述要被检查的对象返回的 所述测量光的返回光被朝检测位置引导，其中所述基准光被通过基准 光路朝所述检测位置引导，以便所述基准光与被引导到所述检测位置 的所述返回光光学干涉，并且其中使用基于光学干涉的信号获得所述
要被检查的对象的断层图像，其特征在于
所述基准光路至少包括第一基准光路和第二基准光路，所述第二
基准光路的光路长度短于所述第一基准光路的光路长度；所述装置配 置成使用所述第一基准光路基于光学干涉获取在第一检查位置处的所 述对象的第 一断层信息，并且使用所述第二基准光路基于光学干涉获 取在第二检查位置处的所述对象的第二断层信息，所述第二检查位置 关于所述对象的深度方向比所述第一检查位置浅；并且所述第一断层 信息和第二断层信息关于在深度方向上的位置关系彼此相关。
所述第一断层信息和第二断层信息之间的在深度方向上的位置 关系可对应于第 一检查位置和第二检查位置之间的关于深度方向的位 置关系。
对于在深度方向上的位置关系，包含第一断层信息和第二断层信 息的要被检查的对象的断层图或三维图像中出现的位置偏离可基于第 二断层信息被校正。
在该光学相干断层摄像装置中，可基于有关所述第二检查位置的 信息产生在深度方向上的要被检查的对象的断层图或三维图像，其中 在深度方向上的第二断层信息的位置偏离被补偿。
根据本发明的又一方面，提供了一种光学相干断层摄像装置，其中来自光源的光被分离成测量光和基准光，其中所述测量光通过测量 光路被投射到要被检查的对象上，其中从所迷要被检查的对象返回的 所述测量光的返回光被朝检测位置引导，其中所述基准光被通过基准 光路朝所述检测位置引导，以便所述基准光与被引导到所述检测位置 的所述返回光光学干涉，并且其中使用基于光学干涉的信号获得所述
要被检查的对象的断层图像，其特征在于
所述基准光路至少包括第一基准光路和第二基准光路，所述第二 基准光路的光路长度短于所述第一基准光路；基准光路长度控制部件 配置成独立地控制所述第一基准光路和所述第二基准光路的基准光路 长度；检测部件配置成检测在检测位置处的光强度并将其转换成电信 号，以便检测基于光学干涉的信号；图像形成部件配置成对所述电信 号执行算术运算以获得图像；所述装置配置成使用所述第一基准光路
基于光学干涉获取在第一检查位置处的所述对象的第一断层信息，并 且使用所述第二基准光路基于光学干涉获取在第二检查位置处的所述 对象的第二断层信息，所述第二检查位置关于所述对象的深度方向比 所述第一检查位置浅；所述装置配置成使用第二断层信息校正基于第 一断层信息获得的在第一检查位置处的断层图像的位置偏离；所述基 准光路长度控制部件自动调整所述第一基准光路和所述第二基准光路 的基准光路长度，以便第一断层信息和第二断层信息关于时间相互分 离；并且所述第 一基准光路和第二基准光路具有不小于30mm且不大 于60mm的光路长度差。
简而言之，根据本发明，实现一种光学相干断层摄像装置(OCT 装置)，通过该装置，当获得在要被检查的眼睛的眼底处的视网膜断 层图时，大大减小运动伪像并提高分辨率。
本发明的这些和其它目标、特征和优点在考虑下文结合附图对本 发明的优选实施例的描述时将变得更加清楚。


图1是用于说明根据本发明的第一工作示例的OCT装置的光学系统的示意图。
图2A-2C是用于说明本发明的第一工作示例中的如何获取断层 图的方式的示意图。
图3A和3B是用于说明本发明的第一工作示例中的如何校正运 动伪像的方式的示意图。
图4是用于说明根据本发明的第二工作示例的OCT装置的结构 的示意图。
具体实施例方式
下文将参照附图描述本发明的优选实施例。
首先将参照图l说明根据本发明的一个优选实施例的光学相干断 层摄像装置(OCT装置)。图1是用于说明根据本发明的此实施例的 OCT装置的示意图。这里应指出，本发明的OCT装置并不局限于此 实施例中公开的OCT装置。
在根据本实施例的OCT装置中，来自光源101的光被分离成测 量光106和基准光105。测量光106通过测量光路(测量光106沿其 前进的光路)投射到要被检查的对象107上。另外，从要被检查的对 象107返回的测量光106的返回光被朝检测位置引导。这里，例如， 返回光是包含有关在光投射到要被检查的对象107上的方向上的界面 的信息的反射光和/或散射光。
这里，类似于普通OCT装置，基准光105通过基准光路(基准 光105沿其前进的光路)被朝检测位置引导，从而其与被引导到该检 测位置的返回光光学干涉。因此，使用基于该光学干涉的信号拍摄要 被检查的对象107的断层图像。
本发明的一个重要特征是基准光路至少包括第一基准光路(基准 光105-2沿其前进的光路)和第二基准光路(基准光105-1沿其前进 的光路)，第二基准光路的光路长度比第一基准光路的光路长度短。
使用第一基准光路，获取在要被检查的对象的第一检查位置(例 如视网膜127)处的第一断层信息(例如，图3A中的边界128-1),该信息将基于光学干涉被获取。
此外，使用第二基准光路，基于光学干涉获取在第二检查位置(例
如，角膜126)处的第二断层信息(例如，图3A中的边界129-1)。 第二检查位置关于要被检查的对象107的深度方向比第一检查位置 浅。
通过在改变测量光106在要被检查的对象107上的入射位置的同 时获取多个第一断层信息，.获取就好像要被检查的对象被沿预定平面 切片一样的断层图像。
在已经获取多个第一断层信息之后，将从该多个断层信息提供的 断层图或三维图像结合在一起，从而获得断层图像。
这里，如果在测量期间要被检查的对象移位，则将产生受这种移 动影响的断层图像(例如，图3A中的330处)。
在本实施例的OCT装置中，考虑到这种情况，基于第二断层信 息校正基于第一断层信息获得的在笫一检查位置处的断层图像的位置 偏离。
此外，本实施例的OCT装置可具有这样的结构第一断层信息 和第二断层信息关于在要被检查的对象107的深度方向上的位置关系 彼此相关。
这里，位置偏离是指与在要,皮检查的对象107在测量期间保持静 止的情况下获取的在第一检查位置处的断层图像的位置偏离。
上文提及的校正基于以下情况即使要被检查的对象107位移， 第一检查位置(例如，视网膜127)和第二检查位置(例如，角膜126) 之间的相对位置关系仍基本不变。
根据本实施例的OCT装置可具有用于分别获取在第一检查位置 和笫二检查位置处的断层信息的延迟光路(基准光路)。在此情况下， 在这两个位置处的断层信息可被依次获取。由于要被检查的对象的移 动，实际检查位置将偏离。
在根据本实施例的OCT装置中，例如，在使用第二断层信息作 为基准校正由第一断层信息形成的断层图像的同时，重构第一和第二断层信息。由此，获得其中消除了要被检查的对象的位移的断层图像
(例如，图3B中的331处)。
这里，第一基准光路和第二基准光路可优选地具有基准光路长度 控制部件，其对这两条基准光路的基准光路长度进行相互独立的控制。 在此情况下，如果在第一检查位置和第二检查位置处的干涉信号关于 时基重叠，则可通过改变基准光路长度分离这些干涉信号。
应指出，只要第一和第二基准光路可被独立地控制，则并不必须 总是使得这两条基准光路可变。可仅使一条基准光路可变。
此外，通过使用基准光路长度控制部件，可对第一基准光路和第 二基准光路的基准光路长度进行期望的调整，以便第一断层信息和第 二断层信息关于时间相互分离。通过如上所述地关于时间分离第一断 层信息和第二断层信息，将使得运动伪像的减小更容易。
此外，这种调整可优选地被自动执行。这样使得能够确保第一断 层信息与第二断层信息分离。
在OCT装置中或者在与其连接的外部单元中，可提供检测部件 以及图像形成部件，该检测部件用于检测在检测位置处的光强度并将 其转换成电信号，以便检测基于测量光与基准光之间的光学干涉的信 号，该图像形成部件用于对该电信号执行算术运算以获得图像。
此外，第一基准光路和第二基准光路中的至少一个可优选地具有 色散补偿部件。
用于获取要被检查的眼睛的视网膜断层图像作为第一断层信息 的第一基准光学系统可包含第一基准光路。另一方面，用于获取要被
检查的眼睛的角膜断层图像作为第二断层信息的第二基准光学系统可 包含第二基准光路。通过此排列，当形成视网膜断层图像时，可基于
包含有关角膜的位置的信息的第二断层信息校正视网膜断层图像的位 置偏离，从而减小运动伪像。
第一基准光路和第二基准光路可优选地具有不小于30mm且不 大于60mm的光路长度差。
构成第 一基准光学系统的第 一基准光路可优选地具有色散补偿部件，该色散补偿部件配置成补偿要被检查的眼睛的眼睛色散。
根据此实施例的光学相干断层摄像装置可包括配置成朝检测位 置引导来自要被检查的对象的返回光的检查光学系统，配置成通过测 量光路朝要被检查的对象引导测量光的检测光学系统，和配置成朝检 测位置引导基准光的基准光学系统。检查光学系统、检测光学系统和 基准光学系统中的至少一个的光路可由光纤组成。这样使得能够实现
小尺寸且便宜的OCT装置。
接下来，将说明本发明的一些工作示例。 [第一工作示例J
下文将参照图l说明根据第一工作示例的OCT装置。 图1是用于说明此工作示例的OCT装置中的光学系统的示意图。 在图1中，100指示OCT装置，并且103和113指示光束分离 器。105指示基准光，106指示测量光。107指示要被检查的眼睛，110 指示单模光纤。111和120指示透镜，114指示反射镜。
115指示色散补偿镜，而119指示XY扫描仪。122指示平衡检 测器，123指示放大器。124指示滤波器，125指示个人计算机(PC)。 126指示要被检查的眼睛的角膜，而127指示要被检查的眼睛的视网 膜。 在此工作示例中，OCT装置100被用作用于获取要被检查的眼 睛107的视网膜127的断层图的设备。
下文将说明此工作示例的OCT装置中的光学系统的结构。 首先将概述OCT装置100的结构。
图1示出OCT装置100的概念图，并且这里整体上构成 Mach-Zehnder干涉系统。
在此图中，从光源101发射的光被光束分离器103-1分离成基准 光105和测量光106。测量光被要被观察的眼睛107反射或散射，并 且作为返回光从眼睛返回。此后，其通过光束分离器103-2与基准光 105耦合。
在耦合之后，基准光105和测量光106被光束分离器103-2分离，并且入射到平衡检测器122上。平衡检测器122将光强度转换成电压。 通过使用此信号产生眼睛107的断层图。 接下来，将说明光源101的组件。
光源101包括SLD (超辐射发光二极管)，其是代表性的低相干 光源。其提供830nm的波长和50nm的带宽。这里，由于带宽影响要 获得的在光轴方向上的断层图的分辨能力，所以带宽是一个重要参数。
对于光源类型，尽管这里选择SLD用于光源，但是任何可提供 低相干光的光源都可被使用。例如，可使用ASE (放大的自发辐射) 设备。
此外，对于波长，由于将要测量眼睛，所以使用近红外线可能是 合适的。此外，由于波长影响要获得的断层图的交叉分辩能力，所以 理想地使用最短的波长。这里使用830nm的波长。当然，可根据观察 对象的测量部分选择任何其它的波长。
从光源101发射的光被通过单模光纤110-1朝透镜1H-1引导， 并且其被调整成具有4mm的光束直径的平行光。
接下来，将说明作为本发明的重要特征的基准光105的光路。
由光束分离器103-1分离出的基准光105入射到光束分离器 113-1上，并且被分离成基准光105-1和基准光105-2。此后，它们通 过光束分离器113-2相互耦合。
这里，114-1至114-5指示反射镜，而115-1和115-2指示色散补 偿镜。色散补偿镜115-1的长度为Ll，其期望地被形成为等于普通眼 睛长度的两倍。色散补偿镜115-1用于补偿当测量光106在眼睛107 中往复运动时关于基准光105的色散(dispersion)。
在此示例中，Ll-46mm，其是对应于日本人的平均眼球直径的 23mm的两倍。此外，光束分离器113-1和反射镜114-1之间的距离 L2必须被形成为稍大于或小于眼睛107的深度。在此示例中，L2 = 24mm。但是，其在测量时可被重新调整。
作为此示例的一个重要特征，作为结果存在两条基准光路，其中 基准光105-1和105-2的光路长度差为2L2 = 48mm，其稍大于普通眼球深度的两倍。
117-1和117-2指示电动镜台，其被形成为可在所示的方向上移 动以独立地控制基准光105-1和105-2的光路长度。
接下来，将说明如何调制基准光105的方式。
这里，116-1和116-2指示声光调制设备，并且116-3指示用于该 声光调制设备的控制器。这里，这两个声光调制设备116-1和116-2 用作光的频率的移频器。
声光调制设备116-1和116-2的移频分别是+41MHz和-40MHz。 结果，基准光105的频率可被移动lMHz。此外，色散补偿镜115-2 用于为用于眼睛107的扫描的透镜120-1和120-2提供色散补偿。
接下来，将说明测量光106的光路。
由光束分离器103-1分离出的测量光106被光束分离器103-3反 射，并且入射到X-Y扫描仪119的反射镜上。
这里，为了简单起见，X-Y扫描仪119被示出为是单反射镜。但 是，实际上，包括用于X扫描的反射镜和用于Y扫描的反射镜的两块 反射镜被并列设置，以在垂直于光轴的方向上对视网膜127提供光栅 扫描。此外，测量光106的中心被调整为与X-Y扫描仪119的反射镜 的旋转中心对齐。透镜120-1和120-2是用于扫描4见网膜l27的光学 系统，并且它们具有将测量光106变换成具有适合于眼睛107的测量
的光束直径的功能。
这里，光束直径被形成为等于6mm。另外，透镜120-1和120-2
的焦距分别等于30mm和45mm。
当测量光106入射在眼睛107上时，由于在角膜126的表面和视 网膜127处的反射，测量光106被光束分离器103-2分离出，并被引 导到平衡检测器122。
接下来，将说明此工作示例的OCT装置中的测量系统的结构。
OCT装置100可获取包括由Mach-Zehnder干涉系统提供的干 涉信号的强度的断层图(OCT图像)。
下文将详细说明此测量系统。由视网膜127反射的测量光106然后被X-Y扫描仪119反射，并且被光束分离器103-2分离。另一方面， 基准光105也被光束分离器103-2分离。这里，基准光105和测量光 106被调整以使得它们在光束分离器103-2之后耦合在一起。
然后，通过光纤110-2和110-3,耦合的光被引导到平衡检测器 122，从而耦合的基准光105和测量光106的光强度被转换成电压。这 样获得的电压信号被放大器123放大，并且必要的频率分量被滤波器 124取出。然后，通过PC 125执行解码和数据处理，从而获得断层图。
这里，基准光105已如前文所述地被频移lMHz。因此，如上文 所迷获得的电压信号提供了 lMHz的拍频信号。尽管测量光106通常 非常弱，但是由于基准光105大，所以可增大检测灵敏度。
对于滤波器124，这里使用lMHz的带通滤波器。通过截去不必 要的频率分量，实现对拍频信号的高灵敏度检测。
接下来，将说明如何使用此工作示例的OCT装置获得断层图的方式。
在OCT装置100中，通过控制两个电动镜台117-1和117-2以 及X-Y扫描仪119,可获取视网膜127的期望部分的断层图。这里， 将说明获取视网膜127的(沿平行于光轴的平面的)断层图的方式。
当测量光106入射到眼睛107上时，由于在各个位置的反射，测 量光106带有与这些位置对应的延时到达平衡检测器122。
这里，由于光源101的带宽宽并且相干长度短，所以只有当基准 光105和测量光106的光路长度彼此相等时，在平衡检测器122处才 可检测到干涉信号。
由于基准光105的频率已如上所述地被频移lMHz，所以干涉信 号将提供lMHz的拍频信号。
此外，由于基准光105包括被分离成基准光105-1和基准光105-2 的部分，所以存在这样的特征，即基于测量光106的从这两个位置的 反射获得干涉信号。
这里，包括基准光105-1的基准光路的整体用DL1指示，而包括 基准光105-2的基准光路的整体用于DL2指示。如上所述,基准光105-1和基准光105-2之间的光路长度差为2L2 =48mm，并且其稍大于普通眼球深度的两倍。即，DL1和DL2之间 的光路长度差2L2已被调整为对应于眼睛107的深度的往返长度。因 此，如果DL1被调整以检测来自视网膜127的反射，而DL2被调整 以检测来自角膜126的反射，则角膜126的千涉信号和视网膜127的 干涉信号这两者可被同时获取。应指出，这里提到的词语"同时"并 不意味着关于时基时间严格相同，而是指在测量期间，来自角膜的反 射信号和来自视网膜的反射信号被在与被检查的眼睛的运动相比足够 短的时间内获取。
接下来，将更详细地解释调整基准光路DL1和DL2的方式。图 2A-2C是用于说明在此工作示例中如何调整基准光路的方式的图。图 2A示出测量光106入射在眼睛107上并且被角膜表面126和视网膜 127的每一层反射(反射光121)，该测量光106是平行光。
首先，通过使用电动镜台117-1和117-2，调整基准光路DL1和 DL2的光路长度，以使得沿DL1前进的基准光105-1和来自角膜126 的反射光121相互干涉，并且沿DL2前进的基准光105-2和来自视网 膜127的反射光121也相互干涉。通过在包括电动镜台117-1和117-2 的调整后的位置的同时移动电动镜台117-1和117-2，在平衡检测器 122处检测到如图2B所示的信号。纵轴代表光强度，而横轴描绘了时 间。如果电动镜台117-1和117-2以恒定速度移动，则横轴代表电动 镜台117-1和117-2的位置，并且其可被看作基准光路或测量光路的 光路长度。在此示例中，图2B示出这样的情况，其中来自角膜126 和视网膜127的反射光没有关于时间相互重叠。但是，来自角膜l26 和视网膜127的反射光可关于时间相互重叠。鉴于此，电动镜台117-1 和117-2中任一个的移动范围必须被改变，以使得来自角膜U6和视 网膜127的反射光被关于时间相互独立地检测。
如果使用电动镜台117-1和117-2调整光路长度，则该调整可被 进行，以使得如图2B所示来自角膜126的反射光在时基上出现在左 手侧，而来自视网膜127的反射光出现在右手侧。此关系可被颠倒，从而来自角膜126的反射光出现在右手侧，而来自视网膜127的反射 光出现在左手侧。
接下来，将更详细地说明获取断层图的方式。 图2A-2C是示出此工作示例中如何获取断层图的方式的图。 首先，X-Y扫描仪119被保持固定，并且使用上述调整方法调整 电动镜台117-1和117-2，以便DL1检测来自视网膜127附近的反射， 而DL2检测来自角膜126的表面附近的反射，这两个反射作为干涉信 号被相互独立地检测。更具体地说，如前文所述，提供关系L2 = 24mm。 如图2A所示，测量光106入射在眼睛107上并且,皮角膜表面126 和视网膜127的每一层反射(反射光121)，该测量光106是平行光。 此外，如果电动镜台117-1和117-2被同时移动，则在平衡检测 器122处检测到如图2B所示信号之类的信号。因此，通过轻微地移 动电动镜台117-1和117-2,可获得与角膜126和视网膜127有关的信 息。
此信号是前文提及的拍频信号。通过求其幅值的平方并进行解 码，提供在光轴方向上的反射率分布。
此外，如图2C所示，如果通过4吏用X-Y扫描4义119关于视网膜 127上的任意点重复类似的操作，则提供反射率的二维分布，从而通 过单次测量获得角膜126和视网膜127的断层图。
例如，可在光轴方向(Z方向)上扫描DL1，并且可通过使用 X-Y扫描仪119关于在X轴方向上的任意点执行此操作。在此情况下， 可提供如图3A所示的断层图。
断层图130本质上是排列成阵列的样本反射率的组合。反射率被 显示，同时在灰度等级方面被转换。这里，仅示出它们的边界。
接下来，将说明使用此工作示例的OCT装置校正运动伪像的方法。
图3A和3B是用于说明此工作示例中的校正运动伪像的方法的图。
在图3A所示的断层图330中，存在边界128-1和边界1M-1，该边界128-1是角膜126的表面，而边界129-1是视网膜127的内部结 构。最初，如果在测量期间眼球107不运动，则测量光106应入射在 角膜126的相似位置上。即，边界128-1指示眼球107在光轴方向上 的运动。
这里，如果进行与眼球在光轴方向上的位移相对应的量的校正， 以使得边界129-2关于断层图330被变成直线，则提供如图3B所示的 断层图331，从而获得其中运动伪像被减小的视网膜127的断层图。
因此，在此示例中，获得被校正成直线的边界128-2和示出视网 膜的内部结构的边界129-2。
[第二工作示例
下文将参照一个结构示例描述第二工作示例，其中前文所述的检 查光学系统、检测光学系统和基准光学系统中的至少一个的光路由光 纤组成。
图4是用于说明本发明的第二工作示例中的OCT装置的结构的 示意图。
在图4中，与图1中所示的第一工作示例的那些组件相似或相对 应的组件,皮分配相同的标号。因此，将省去对重复结构的描述。
在图4中，200指示OCT装置，并且130指示单模光纤。指 示光耦合器，而134指示光循环器。
在此工作示例中，OCT装置200用作用于获取要被检查的眼睛 107的视网膜127的断层图的设备。此外，在此工作示例中，通过使 用光纤构成光学系统的一部分，实现了装置尺寸的减小。除了使用光 纤这一点之外，此工作示例的基本结构与第一工作示例的相同。
接下来，将说明此工作示例的OCT装置中的光学系统的结构。
首先，将概述OCT装置200的结构。
图4示出OCT装置200的概念图，并且这里整体上构成 Mach-Zehnder干涉系统。
在图4中，从光源101发射的光通过单模光纤130-1利用光耦合 器131-1被分离成测量光106 (90)和基准光105 (10)。测量光106被作为观察对象的眼睛107反射，并且此后，其通过 光耦合器131-2与基准光105耦合。此后，该光被分离并且入射到平 衡检测器122上。
通过使用由平衡检测器122获得的光强度，产生眼睛107的断层
接下来，将说明光源IOI周围的组件。光源101本身类似于第一 工作示例的光源。从光源101发射的光被通过单模光纤130-1引导到 光耦合器131-1，在该处光被以卯:IO的强度比率分离。这样分离的光 分别提供了测量光106和基准光105。
接下来，将说明作为此工作示例的一个特征的基准光105的光路。 在基准光105被光耦合器131-1分离后，其被通过单模光纤130-2 朝透镜135-1引导，通过该透镜将光调整为具有4mm的光束直径的平 行光。电动镜台117-1和117-2、附加到其上的反射镜114-1和114-2、 光束分离器113-1和113-2、色散补偿镜115-1均类似于第一工作示例 中的那些组件，因此将省略对这些组件的描述。这样耦合的基准光105 通过色散补偿镜115-2，并且此后通过透镜135-2被引导到单模光纤 130-6。
此后，光通过声光调制设备133-1和单;f莫光纤130-7,并且入射 到光耦合器131-2上。
声光调制设备133-1是用于光纤的，并且其用于在使用控制器 133-2的同时提供lMHz的频移。因此，这里提供的基准光105与第 一工作示例中的基准光相似。
接下来，将说明测量光106的光路。由光耦合器131-1分离出的 测量光106通过单模光纤130-3，并且入射到光循环器134上。
此后，测量光通过单模光纤130-4，然后被引导到透镜135-3，通 过该透镜将该测量光调整为具有4mm的光束直径的平行光。此外， 在通过色散补偿镜115-3之后，光入射到X-Y扫描仪119的反射镜上。
由于在从X-Y扫描仪119到眼睛107之间的光学系统类似于第一 工作示例的光学系统，所以将省略对其的描述。这里，色散补偿镜115-3用于补偿声光调制设备133-1的色散。 在此示例中，由于测量光106往复通过色散补偿镜115-2，所以
使得色散补偿镜115-2的厚度等于声光调制设备133-1的玻璃厚度的一半。
当测量光106入射到眼睛107上时，由于在角膜126的表面和4见 网膜127处的反射以及内部反射，测量光106通过光循环器134， 并 且被引导到光耦合器131-2。
接下来，将说明此工作示例的OCT装置中的测量系统的结构。
OCT装置200可获取包含Mach-Zehnder干涉系统提供的干涉 信号的强度的断层图(OCT图像)。将详细说明此测量系统。视网膜 127反射的测量光106然后被X-Y扫描仪119反射。然后，其通过光 耦合器131-2与基准光105耦合，随后其按50:50的比率被分离。此 后，光通过单模光纤130-8和130-9，并被引导到平衡检测器122。
耦合的基准光105和测量光106的光强度被转换成电压。这样获 得的电压信号被放大器123放大，并且必要的频率分量被滤波器124 取出。然后，通过PC 125执行解码和数据处理，从而获得断层图。
接下来，将说明如何使用此工作示例的OCT装置获得断层图的 方式。在OCT装置200中，通过控制两个电动镜台117-1和117-2以 及X-Y扫描仪119，可获取视网膜127的期望部分的断层图。由于获 取断层图的方式的细节与第一工作示例相似，所以这里省略了对其的 描述。
接下来，将说明如何使用此工作示例的OCT装置校正运动伪像 的方式。作为一个特征，OCT装置200具有用于校正运动伪像的功能。 由于校正运动伪像的细节也与第一工作示例相似，所以这里省略了对 其的描述。
尽管已经参照文中公开的结构描述了本发明，但是本发明并不局 限于文中所述的细节，并且此申请意图覆盖为了改进的目的而做出的 这种修改或改变或者以下权利要求的范围。
权利要求
1. 一种光学相干断层摄像装置，其中来自光源的光被分离成测量光和基准光，其中所述测量光通过测量光路被投射到要被检查的对象上，其中从所述要被检查的对象返回的所述测量光的返回光被朝检测位置引导，其中所述基准光被通过基准光路朝所述检测位置引导，以便所述基准光与被引导到所述检测位置的所述返回光光学干涉，并且其中使用基于光学干涉的信号获得所述要被检查的对象的断层图像，其特征在于所述基准光路至少包括第一基准光路和第二基准光路，所述第二基准光路的光路长度短于所述第一基准光路的光路长度；所述装置配置成使用所述第一基准光路基于光学干涉获取在第一检查位置处的所述对象的第一断层信息，并且使用所述第二基准光路基于光学干涉获取在第二检查位置处的所述对象的第二断层信息，所述第二检查位置关于所述对象的深度方向比所述第一检查位置浅；并且所述装置配置成使用所述第二断层信息，校正基于所述第一断层信息获得的在所述第一检查位置处的断层图像的位置偏离。
2. 根据权利要求1所述的光学相干断层摄像装置，进一步包括 基准光路长度控制部件，其配置成独立地控制所述第一基准光路和所 述第二基准光路的基准光路长度。
3. 根据权利要求2所述的光学相干断层摄像装置，其中所述基 准光路长度控制部件调整所述第一基准光路和第二基准光路的基准光 路长度，以便所述第一断层信息和第二断层信息关于时间相互分离。
4. 根据权利要求3所述的光学相干断层摄像装置，其中所述基 准光路长度控制部件进行的调整被自动执行。
5. 根据权利要求1所述的光学相干断层摄像装置，进一步包括 检测部件和图像形成部件，所述检测部件配置成检测在检测位置处的 光强度，并将其转换成电信号，以便检测基于光学干涉的信号，所述图像形成部件配置成对所述电信号执行算术运算以获得图像。
6. 根据权利要求1所述的光学相干断层摄像装置，其中所述第 一基准光路和第二基准光路中的至少 一个具有色散补偿部件。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的光学相干断层摄像装置，其 中用于获取要被检查的眼睛的视网膜断层图像作为第一断层信息的第 一基准光学系统包含所述第一基准光路，其中用于获取要被检查的眼 睛的角膜断层图像作为第二断层信息的第二基准光学系统包含所述第 二基准光路，并且其中当产生所述视网膜断层图像时，基于包括有关 角膜的位置的信息的第二断层信息校正视网膜断层图像的位置偏离， 从而减小运动伪4象。
8. 根据权利要求7所述的光学相干断层摄像装置，其中所述第 一基准光路和所述第二基准光路具有不小于30mm且不大于60mm的 光路长度差。
9. 根据权利要求7所述的光学相干断层摄像装置，其中构成所 述第 一基准光学系统的第一基准光路具有色散补偿部件，所述色散补 偿部件配置成补偿要被检查的眼睛的眼睛色散。
10. 根据权利要求l所述的光学相干断层摄像装置，进一步包括 配置成朝检查位置引导来自要被检查的对象的返回光的检查光学系 统，配置成通过测量光路朝要被检查的对象引导测量光的检测光学系 统，和配置成朝检测位置引导基准光的基准光学系统，其中所述检查 光学系统、所述检测光学系统和所述基准光学系统中的至少一个的光 路由光纤组成。
11. 一种光学相干断层摄像装置，其中来自光源的光被分离成测 量光和基准光，其中所述测量光通过测量光路被投射到要被检查的对 象上，其中从所述要被检查的对象返回的所述测量光的返回光被朝检 测位置引导，其中所述基准光被通过基准光路朝所述检测位置引导， 以便所述基准光与被引导到所迷检测位置的所述返回光光学干涉，并 且其中使用基于光学千涉的信号获得所述要被检查的对象的断层图 像，其特征在于所述基准光路至少包括第一基准光路和第二基准光路，所述第二基准光路的光路长度短于所述第一基准光路的光路长度；所述装置配置成使用所述第一基准光路基于光学干涉获取在第 一检查位置处的所述对象的第一断层信息，并且使用所述第二基准光 路基于光学干涉获取在第二检查位置处的所述对象的第二断层信息， 所述第二检查位置关于所述对象的深度方向比所述第一检查位置浅；并且所述第一断层信息和第二断层信息关于在深度方向上的位置关 系彼此相关。
12. 根据权利要求11所述的光学相千断层摄像装置，其中所述 第一断层信息和第二断层信息之间的在深度方向上的位置关系对应于 所述第一检查位置和第二检查位置之间的关于深度方向的位置关系。
13. 根据权利要求11所述的光学相干断层摄像装置，其中对于 在深度方向上的位置关系，在包含笫一断层信息和第二断层信息的要 被检查的对象的断层图或三维图像中出现的位置偏离被基于第二断层 信息校正。
14. 根据权利要求11所述的光学相干断层摄像装置，其中，基于有关所述第二检查位置的信息产生在深度方向上的要被检查的对象 的断层图或三维图像，其中在深度方向上的所述第二断层信息的位置 偏离被补偿。
全文摘要
本发明涉及一种光学相干断层摄像装置，其中基准光路至少包括第一基准光路和第二基准光路，所述第二基准光路的光路长度短于所述第一基准光路的光路长度，其中使用所述第一基准光路基于光学干涉获取在第一检查位置处的所述对象的第一断层信息，并且使用所述第二基准光路基于光学干涉获取在第二检查位置处的所述对象的第二断层信息，所述第二检查位置关于所述对象的深度方向比所述第一检查位置浅；并且使用所述第二断层信息，校正基于所述第一断层信息获得的在所述第一检查位置处的断层图像的位置偏离。
文档编号A61B3/14GK101411608SQ20081016808
公开日2009年4月22日 申请日期2008年9月27日 优先权日2007年10月4日
发明者广濑太 申请人:佳能株式会社