连接适配器、光学断层成像设备、程序和存储器的制作方法

专利名称：连接适配器、光学断层成像设备、程序和存储器的制作方法
技术领域：
本发明涉及连接适配器、光学断层成像设备、用于执行成像方法的程序、以及用于
该程序的存储器装置，特别地，涉及用于眼科护理等的光学断层成像设备的连接适配器。
背景技术：
目前，利用多波长光束的干涉现象的光学相干断层摄影术(opticalcoherence tomography,OCT)的光学断层成像设备能够以高分辨率捕获样品的断层图像。以下将其称 为0CT设备。 根据上述的OCT设备，用作为低相干光的测量光束照射样品，并且，可通过使用干 涉系统测量来自样品的后向散射光。 另外，OCT设备能够通过用测量光束扫描样品而以高分辨率捕获断层图像。
因此，OCT设备能够以高分辨率对对象眼睛中的眼底的视网膜的断层图像成像，并 因此被广泛用于视网膜等的眼科诊断。 当前，持续进行OCT设备的各种改进和改良，但是该设备仍然昂贵并且大型。
因此，安装空间、安装成本及其收益性等的问题使得OCT设备的使用仅保持在大 型医院和一些一般从业医生中。 常规上，关于这种OCT设备，已知存在构成组合设备的OCT设备，在该组合设备中，
用于对二维图像成像的照相机与断层图像形成设备组合，所述组合设备能够对眼底的断层
图像成像，并且还能够通过利用切换装置进行切换而对眼底的表面图像成像。 最近，关于如上所述的构成组合设备的OCT设备，如在日本专利申请特开
No. 2007-181631中公开的那样，提出一种眼底观察设备，其中，可同时捕获眼底的断层图像
和表面图像。 此设备包括眼底照相机单元和OCT单元，并且，OCT单元可连接到眼底照相机单元 的光学连接器。 如上所述，希望OCT设备为了由一般从业医生使用而具有小的安装空间和高的收 益性。 在日本专利申请特开No. 2007-181631中公开的上述设备能够同时捕获眼底的断 层图像和表面图像。但是，眼底照相机和OCT设备构成通过光学连接器彼此连接的单独的 单元。因此，该设备并不总是满足对于小安装空间的要求。

发明内容
鉴于上述的问题做出本发明，并且，本发明的一个目的是，提供一种能够构成具有 小的安装空间、容易调整的结构和高的使用效率的光学断层成像设备的连接适配器，并且 提供该光学断层成像设备、用于执行成像方法的程序、以及用于该程序的存储器装置。
根据本发明的连接适配器是用于在用于对作为对象的眼底的断层图像成像的光 学断层成像设备中以能够拆卸的方式连接眼底照相机主体部分和要被连附到所述眼底照相机主体部分以用于对眼底的表面图像成像的照相机部分的连接适配器，所述连接适配器 被设置在所述眼底照相机主体部分与所述照相机部分之间，本发明的连接适配器包括第 一光引导单元，用于将从眼底照相机主体部分引导的用于对断层图像成像的断层图像测量 光束引导到断层成像部分；以及第二光引导单元，用于将从眼底照相机主体部分引导的用 于对眼底的表面图像成像的眼底图像测量光束引导到照相机部分。 进一步地，根据本发明的用于对作为对象的眼底的断层图像成像的光学断层成像 设备包括眼底照相机主体部分；照相机部分，被连附到眼底照相机主体部分，用于对眼底 的表面图像成像；如上述的连接适配器，被设置在眼底照相机主体部分和照相机部分之间 以用于连接所述眼底照相机主体部分和照相机部分；以及断层成像部分，用于通过从连接 适配器中的第一光引导单元引导的断层图像测量光束对断层图像成像。 进一步地，根据本发明的程序用于使上述的光学断层成像设备的计算机执行所述 光学断层成像设备的成像方法。 进一步地，根据本发明的存储器存储程序，并且所述程序被配置为由所述计算机 读出。 根据本发明，可以实现用于光学断层成像设备并能够构成具有小的安装空间和高 的使用效率的光学断层成像设备的连接适配器、该光学断层成像设备、用于执行成像方法 的程序、以及用于该程序的存储器装置。 通过参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。


图1A和图1B是示出根据本发明的实施例1的OCT设备的总体结构的图。
图2A是示出根据本发明的实施例1的OCT设备中的光学系统的结构的图。
图2B是示出根据本发明的实施例2的OCT设备中的光学系统的结构的图。
图3是示出根据本发明的实施例1的光学系统中的OCT成像部分的结构的图。
图4A和图4B是示出根据本发明的实施例1的断层图像的成像方法的图。
图5A是示出根据本发明的实施例3的OCT设备中的光学系统的结构的图。
图5B是示出根据本发明的实施例3的执行光轴调整时显示部分上的显示的图。
图5C是示出根据本发明的实施例3的调整步骤的图。
具体实施例方式
以下，描述本发明的实施方式。 在此实施方式中，使用本发明的上述结构，以便例如如在以下的项目(1) (25) 中描述的那样构成连接适配器(图1A中的400)和光学断层成像设备(图1A中的200)。
(1)如图1A所示，此实施方式的连接适配器(400)包括用于在用于对作为对象的 眼底的断层图像成像的光学断层成像设备中以能够拆卸的方式连接眼底照相机主体部分 (300)和要被连附到所述眼底照相机主体部分以用于对眼底的表面图像成像的照相机部分 (500)的连接适配器，所述连接适配器被设置在所述眼底照相机主体部分(300)与所述照 相机部分(500)之间。 具体地，所述连接适配器包括第一光引导单元，用于将从眼底照相机主体部分引导的用于对断层图像成像的断层图像测量光束引导到断层成像部分；以及第二光引导单 元，用于将从眼底照相机主体部分引导的用于对眼底的表面图像成像的眼底图像测量光束 引导到照相机部分。 在这种情况下，眼底照相机主体部分利用以下的结构引导用于对断层图像成像的
断层图像测量光束和用于对眼底的表面图像成像的眼底图像测量光束。 例如，在图2A和图2B所示的眼底照相机主体部分300中，光路351中的反射镜
306、场透镜(field lens)322、反射镜307和中继透镜308能够构成用于引导上述光束的结构。 另外，第一光引导单元例如包括图2A和图2B所示的被二向色镜405分割后的光 路351-1以及中继透镜407等。 另外，第二光引导单元例如包括图2A和图2B所示的被二向色镜405分割后的光 路351-2以及中继透镜406等。 使用具有该结构的连接适配器，可将OCT设备的功能添加到现有的眼底照相机。 因此，能够实现具有高的空间使用效率和高的收益性的OCT设备。 (2)第一光引导单元可具有包括扫描光学系统(图2A和图2B中的XY扫描仪408) 的结构。 因此，容易将来自第一光引导单元的光束引导到断层成像部分。 另外，采用在连接适配器内部设置扫描光学系统的结构，因此可使调整扫描光学
系统的时间和劳动最小化。 (3)此实施方式的连接适配器可具有包括分束器(图2A和图2B中的二向色镜 405)的结构，所述分束器用于使断层图像测量光束和眼底图像测量光束中的至少一个分 岔，以将所述光束引导到第一光引导单元和第二光引导单元。 因此，能够高效地使用于将眼底图像测量光束引导到照相机部分的光路(第二光 引导单元)和用于将断层图像测量光束引导到断层成像部分的光路(第一光引导单元)分 岔。 另外，能够根据偏振状态或波长来使眼底图像测量光束或断层图像测量光束分
岔。因此，例如能够通过可见光捕获眼底图像并通过红外光捕获断层图像。 (4)此实施方式的连接适配器可具有包括电信号中继单元(图2A和图2B中的计
算机125)的结构，所述电信号中继单元用于在眼底照相机主体部分和照相机部分之间中
继电信号。 因此，可以以电气方式传送信息，使得当捕获眼底图像时可以容易地在眼底照相 机主体部分和照相机部分之间实现同步。 (5)此实施方式的连接适配器可具有包括固视灯(图2A中的401)的结构，所述固
视灯用于使作为对象的眼睛注视该固视灯。 因此，可以捕获几乎没有模糊的眼底图像和断层图像。
(6)此实施方式的连接适配器可具有在固视灯与第一光引导单元和第二光引导单
元中的至少一个之间的光路中包括快速返回反射镜(图2A中的404)的结构。 因而，来自对象眼睛的眼底图像测量光束或断层图像测量光束可被高效地引导到
照相机部分或断层成像部分。
(7)此实施方式的连接适配器可具有包含用于作为对象的眼睛的对准的区域传感 器(图2A中的402)的结构，从而由该区域传感器捕获的图像信息可被传送给图像显示单 元。 因此，可以高效执行对准，使得可以容易地捕获所希望的部位的眼底图像和断层 图像。 (8)能够采用在区域传感器与第一光引导单元和第二光引导单元中的至少一个之 间的光路中包括快速返回反射镜(图2A中的404)的结构。 因此，来自对象眼睛的眼底图像测量光束或断层图像测量光束可被高效引导到照 相机部分或断层成像部分。 (9)此实施方式的连接适配器可具有包括用于控制扫描光学系统(图2A和图2B 中的408)、固视灯(图2A中的401)或区域传感器(图2A中的402)的电子电路(图2A和 图2B中的355和356)的结构，并且，可通过从独立的电源(图2A和图2B中的353)供给 的电力驱动该电子电路。 因此，可容易地控制连接适配器中的快速返回反射镜、固视灯和XY扫描仪等。
(10)此实施方式的连接适配器可具有包括位置调整单元的结构，所述位置调整单 元用于分别调整眼底照相机主体部分和连接适配器的位置。 因此，可以执行眼底照相机主体部分和连接适配器的位置调整，并且，连接适配器 可被连附到各种类型的眼底照相机主体部分。
(11)此实施方式的连接适配器可具有包括光轴调整单元的结构，所述光轴调整单
元用于调整眼底照相机主体部分和连接适配器的各个光轴的位置关系。 因此，可以执行调整，使得眼底照相机主体部分的光轴和连接适配器的光轴位于
同一轴上。 另外，连接适配器可被连附到各种类型的眼底照相机主体部分。 (12)此实施方式的连接适配器可包括调整单元(图2A和图2B中的409)，所述调
整单元用于调整断层图像测量光束的焦点位置。因此，可以调整焦点位置，使得断层图像测
量光束会聚到对象的所希望的位置上。另外，可以与眼底照相机的焦点位置相独立地调整
该焦点位置。 (13)此实施方式的连接适配器可具有其中分束器将断层图像测量光束的一些波 长引导到第二光引导单元的结构。因此，断层图像测量光束的一部分被引导到照相机部分 侧，并且因此可在光轴调整过程中从照相机部分侧观察断层图像测量光束。
(14)此实施方式的光学断层成像设备可具有这样一种结构，该结构包含用于对 作为对象的眼底的断层图像成像的光学断层成像设备中的眼底照相机主体部分(图1A中 的300);被连附到眼底照相机主体部分的用于对眼底的表面图像成像的照相机部分(图1A 中的500);具有上述结构中的任一个结构的连接适配器(图1A中的400)，被设置在眼底照 相机主体部分和照相机部分之间，以用于将眼底照相机主体部分和照相机部分彼此连接； 以及断层成像部分(图1A中的100)，用于利用从连接适配器中的第一光引导单元引导的断 层图像测量光束对断层图像成像。 通过此结构，OCT设备的功能可被添加到现有的眼底照相机，因此能够实现具有高 的空间使用效率和高的收益性的OCT设备。
所述光学断层成像设备可按照这样一种方式被配置将用于对所述光学断层成 像设备的计算机执行成像方法的程序存储在存储器装置中，使得所述计算机能够读出该程 序。 (15)此实施方式的光学断层成像设备可具有这样一种结构，在该结构中，眼底照 相机主体部分、断层成像部分、照相机部分和连接适配器中的至少两个可被供给来自共用 电源(图2A和图2B中的353)的电力。 通过此结构，可以简化用于从外部供给电力的布线。 (16)此实施方式的光学断层成像设备可具有这样一种结构，在该结构中，当眼底 照相机主体部分被连附到连接适配器上时，眼底照相机主体部分的快速返回反射镜(图2A 和图2B中的318和图2A中的404)可被控制。 通过此结构，当成像时，设置在眼底照相机主体部分和连接适配器中的快速返回 反射镜中的一个可被选择供使用。 (17)此实施方式的光学断层成像设备可具有包括图像显示单元(图2A、图2B和 图3中的计算机125)的结构，所述图像显示单元用于相关联地显示由照相机部分捕获的眼 底图像和由断层成像部分捕获的断层图像之间的位置关系。 当以这种方式相关联地显示由照相机部分捕获的眼底图像和由断层成像部分捕 获的断层图像之间的位置关系时，可以容易地掌握对象眼睛的状态。并且，能够捕获三维图 像。 (18)此实施方式的光学断层成像设备可具有其中断层成像部分包括色散补偿单 元(图3中的色散补偿玻璃115-1和115-2)的结构。 通过此结构，能够补偿眼底照相机主体部分和断层成像部分之间的光学色散差
巳 升° 另外，还能够对于任何眼底照相机主体部分补偿色散。 (19)此实施方式的光学断层成像设备可具有包括位置调整单元的结构，所述位置 调整单元用于分别调整眼底照相机主体部分和连接适配器的位置。 因此，可以执行眼底照相机主体部分和连接适配器的位置调整，并且，连接适配器 可被连附到各种类型的眼底照相机主体部分。
(20)此实施方式的光学断层成像设备可具有包括光轴调整单元的结构，所述光轴
调整单元用于调整眼底照相机主体部分和连接适配器的各个光轴的位置关系。 因此，可以执行调整，使得眼底照相机主体部分的光轴和连接适配器的光轴位于
同一轴上。 另外，连接适配器可被连附到各种类型的眼底照相机主体部分。
(21)此实施方式的光学断层成像设备可具有这样一种结构，在该结构中，眼底照
相机主体部分、连接适配器、照相机部分和断层成像部分中的至少一些由共用的控制单元
控制，因此，可容易地维持上述组件之间的同步。例如，可容易地使焦点位置调整与成像定
时同步。 (22)此实施方式的光学断层成像设备可具有其中分束器将断层图像测量光束的 波长中的一些引导到第二光引导单元的结构。因此，可从适配器的照相机部分侧观察断层 图像测量光束的位置，以便将其用于断层图像测量光束的光轴调整的参照。
(23)此实施方式的光学断层成像设备可在眼底照相机主体部分中具有基本上与 眼底位置光学共轭的眼底共轭面(图5A中的601)。因此，即使眼底照相机主体部分具有长 的光路，也可通过参照眼底共轭面容易地执行调整。 (24)此实施方式的光学断层成像设备可包括用于指示眼底照相机主体部分的光 轴以被插入眼底共轭平面中的线图(chart)(图5A中的801)。因此，断层图像测量光束的 光轴调整变得更加精确和简单。 (25)此实施方式的光学断层成像设备可具有其中照相机部分对于断层图像测量 光束的波长中的至少一些波长敏感的结构。因此，可通过利用照相机部分执行光轴调整过 程中的断层图像测量光束的观察，并且由此特殊的工具或观察用夹具不再必要。
实施例 以下描述本发明的实施例。
实施例1 在实施例1中，描述应用本发明的连接适配器和OCT设备。 这里，特别地，描述用于对对象眼睛的断层图像(OCT图像)和眼底图像(平面图 像)成像的设备。 在本实施例中，特别关于断层像的成像来描述时域OCT(TD-OCT)。但是，本发明不 仅可应用于这种TD-0CT，而且还可应用于傅立叶域OCT (FD-0CT)。 首先，参照图1A和图1B描述根据本实施例的包括连接适配器的OCT设备的总体 结构。 图1A和图1B是示出本实施例的总体结构的图。 图1A是示出其中照相机通过连接适配器光学连接到OCT设备的眼底照相机主体 部分的结构的侧视图。 另夕卜，图1B是示出其中照相机不使用连接适配器而被连附到0CT设备的眼底照相 机主体部分的结构的图。 在图1A和图1B中，0CT设备200包括0CT成像部分100、眼底照相机主体部分300、 连接适配器400和现有照相机的照相机部分500。 在本实施例中，如图1A所示，照相机部分500通过连接适配器400被连附到OCT 设备的眼底照相机主体部分上，使得它们彼此光学连接。 另外，眼底照相机主体部分300和连接适配器400以可相对移动的方式被支撑，使 得可以执行位置调整，这是本实施例的一个特征。 另外，连接适配器400和OCT成像部分100被构建为通过光纤148彼此光学连接。
在这种情况下，连接适配器400具有连接器410，并且，OCT成像部分100具有连接 器147，它们使得能够容易地将OCT成像部分100向和从连接适配器400连附和拆卸。另 外，连接器410以可在与光轴垂直或平行的方向上移动的方式被支撑，使得可以执行光轴 调整，这是本实施例的一个特征。 另外，下巴支撑件323固定对象的下巴和前额，使得对象眼睛被固定以用于对图 像进行成像。 计算机125创建并显示断层图像。
另外，如图1B所示，可以不使用连接适配器400而将照相机部分500连附到眼底 照相机主体部分300，并因此可构成一个眼底照相机700。 在具有这种结构的眼底照相机700中，从眼底照相机主体部分300取下照相机部 分500，并且在照相机部分500和眼底照相机主体部分300之间连附连接适配器400。
因此，可以构建具有照相机部分500的OCT设备200。 这里，照相机部分500可以是现有的且被广泛使用的通用数字单镜头反射式照相 机等。 照相机部分500和连接适配器400或眼底照相机主体部分300被构造为通过使用 通用照相机支架被安装。 下面描述根据本实施例的包括连接适配器的OCT设备的光学系统的具体结构。
图2A是示出根据本实施例的光学系统的具体结构的图。 在图2A中，与图l相同的结构由相同的附图标记表示，并且因此省略重复的描述。
在图2A中，对象眼睛由107表示，视网膜由127表示。 本实施例的OCT设备200被构造为使用OCT成像部分100和照相机部分500以用 于捕获对象眼睛107的视网膜127的断层图像(OCT图像)和眼底图像(平面图像)。
首先描述眼底照相机主体部分300 。在图2A中，眼底照相机主体部分300包括物镜302、穿孔反射镜303、聚焦透镜 304、成像透镜305、中继透镜308、滤光片310、环状狭缝312和聚光透镜313和315。
并且，眼底照相机主体部分300包括频闪观测管(stroboscopictube)314、卤素灯 316、快速返回反射镜318、二向色镜319、固视灯320、区域传感器321和场透镜322。
此外，眼底照相机主体部分300包括光路351和352、电源353、电缆354和电子电 路355和356。 在本实施例的眼底照相机主体部分300中，物镜302被设置为与对象眼睛107相
对，并且，光路在光轴上被穿孔反射镜303分成光路351和光路352。光路352形成用于照亮对象眼睛107的眼底的照明光学系统。 在眼底照相机主体部分300的下部，设置用于对象眼睛107的对准的卤素灯316
和用于对对象眼睛107的眼底的图像成像的频闪观测管314。 这里，眼底照相机主体部分300包含反射镜317。来自卤素灯316和频闪观测管 314的照明光通过环状狭缝312变成环状光束，并被穿孔反射镜303反射以照亮对象眼睛 107的眼底。 这里，眼底照相机主体部分300包括透镜309和311。 光路351形成用于对对象眼睛107的眼底的断层图像和眼底图像成像的光学系 统。 聚焦透镜304和成像透镜305被设置在穿孔反射镜303的附图中的右侧部分。 这里，聚焦透镜304以沿图2A的箭头指示的光轴方向可移动的方式被支撑。 然后，光路351通过快速返回反射镜318被引向固视灯320和区域传感器321。 这里，快速返回反射镜318包括在表面上依次形成的银膜及其保护膜。 另外，设计二向色镜319，使得可见光被引导向固视灯320而红外光被引导向区域
传感器321。
另外，光路351通过反射镜306、场透镜322、反射镜307和中继透镜308被引向连接适配器400。 另外，电源353通过电缆354向OCT成像部分100、眼底照相机主体部分300、连接适配器400和照相机部分500供给电力。 由于电源以这种方式被集成为一个单元，因此可以容易地执行装置之间的连接。
另外，为了控制快速返回反射镜318和聚焦透镜304的目的而设置电子电路356。从电源353供给用于所述控制的电力。 另外，通过其结构，当进行眼底成像时，可在眼底照相机主体部分300和照相机部分500之间通过计算机125和电子电路356中继电信号，使得可以为了同步等在它们之间传送电信息。 下面描述连接适配器400 。 在图2A中，连接适配器400包含固视灯401、区域传感器402、二向色镜403、快速返回反射镜404和二向色镜405。 并且，连接适配器400包括中继透镜406和407、 XY扫描仪408、准直透镜409和连接器410。 本实施例的连接适配器400具有通过使用二向色镜405将光路351分成用于对断层图像成像的光路351-1和用于对眼底图像成像的光路351-2的主要功能。
注意，用于对断层图像成像的光路351-1与第一光引导单元对应，而用于对眼底图像成像的光路351-2与第二光引导单元对应。 这里，中继透镜406和407以可移动的方式被保持，使得可通过执行精细的位置调整来调整光路351-1和351-2中的每一个的光轴。另外，这里为了描述的简单，构成扫描光学系统的XY扫描仪408被描述为一个反射镜。 但是，实际上彼此接近地设置用于X扫描和Y扫描的两个反射镜，使得沿垂直于光轴的方向对视网膜127进行光栅扫描。 另外，光路351-1的光轴被调整为与XY扫描仪408的两个反射镜的旋转中心一致。 另外，连接器410是用于连附光纤148的连接器。 此外，与眼底照相机主体部分300类似，连接适配器400包括固视灯401和区域传感器402。 准直透镜409具有将在光纤148中传播的光束转换成平行光束的作用。此外，准
直透镜409以可移动的方式被支撑，并且还可被用于将焦点调整到作为对象的视网膜127
上。另外，计算机125能够通过电子电路355执行准直透镜的位置调整。 由区域传感器402捕获的图像信息利用计算机125被显示，并被用于对象眼睛的对准。 二向色镜403也与眼底照相机主体部分300类似地被设计为使得可见光被引导向固视灯401而红外光被引导向区域传感器402。 这里，快速返回反射镜404被设计为反射红外光的一部分并反射可见光。 由于快速返回反射镜404被设计为反射红外光的一部分，因此可同时使用固视灯
401、区域传感器402和OCT成像部分100。
另夕卜，出于控制固视灯401、区域传感器402和XY扫描仪408的目的，设置电子电路355。 通过通用的照相机支架连附连接适配器400和照相机部分500。 因此，可以容易地连附或拆卸连接适配器400。在区域传感器501的表面上形成眼
底图像。 下面描述OCT成像部分100的结构。
图3是示出OCT成像部分100的结构的图。在图3中，OCT成像部分包括光源101、参考光束105、测量光束106、返回光束108、反射镜114-1和114-2、色散补偿玻璃115-1和115-2以及电动台(electric stage) 117。
并且，OCT成像部分包括平衡检测器122、放大器123、滤波器124、计算机125和AD转换器128。 此外，OCT成像部分包括单模光纤130-1 130-10、光耦合器131-1 131-3和声光调制器元件133-1以及用于该元件的控制器133-2。 在本实施例中，OCT成像部分100被用于捕获对象眼睛107的视网膜127 (图2A)的断层像。 另外，使用用于构造光学系统的一部分的光纤，实现尺寸减小。在本实施例中使用
光纤作为光路，但是并不总是需要使用光纤。 下面描述OCT成像部分100中的光学系统的结构。 如图3所示，OCT成像部分100总体构成Mach-Zehnder干涉系统。 在图3中，从光源101发射的光被光耦合器131-1分成参考光束105和测量光束
106。 测量光束106通过光耦合器131-3被引向连接器147。 然后，通过连接适配器400和眼底照相机主体部分300，测量光束106被要被观察的对象眼睛107反射或散射，以变成返回光束108-1，返回光束108-1通过光耦合器131-2与参考光束105组合。 参考光束105和返回光束108-1被组合然后被分割，以进入平衡检测器122。使用由平衡检测器122捕获的光强度，构成对象眼睛107的断层像。
下面描述光源101的周边。 光源101是作为典型的低相干光源的超级发光二极管(superluminescentdiode， SLD)，它具有830nm的波长和50nm的带宽。 这里，由于带宽影响捕获的断层像在光轴方向上的分辨率，因此它是重要的参数。
另外，这里选择SLD作为光源的类型，但是也可使用可发射低相干光的放大式自发发身寸(amplified spontaneous emission, ASE)类型等。 另外，关于波长，考虑到是测量眼睛，近红外光是合适的。此外，由于波长影响捕获的断层像的横向的分辨率，因此波长优选尽可能地短，并且这里选择830nm。取决于对象的待测部位，可以选择其它的波长。 从光源101发射的光通过单模光纤130-1被引向光耦合器131-1，并且以10 : 90的强度比被分割，以分别成为测量光束106和参考光束105。
下面描述参考光束105的光路。
被光耦合器131-1分割后的参考光束105通过单模光纤130-2被引向透镜135_1，并且被调整为具有4mm的直径的平行光束。 然后，参考光束105连续进入参考反射镜114-1和114-2，并且通过透镜135_2被引向单模光纤130-6。 这里，参考光束105所穿过的色散补偿玻璃115-1和115-2是色散补偿玻璃。
色散补偿玻璃115-1具有优选为典型眼睛深度的两倍的长度Ll。
色散补偿玻璃115-1关于参考光束105补偿向对象眼睛107传播以及从对象眼睛107向回传播的测量光束106的色散。这里，假定Ll为46mm，其为作为日本人平均眼球直径的23mm的两倍。 另外，色散补偿玻璃115-2关于参考光束105补偿沿光路351在眼底照相机主体
部分300和连接适配器400之间传播的测量光束106和返回光束108的色散。 另外，电动台117能够沿图中箭头指示的方向移动，使得参考光束105的光路长度
可被调整和控制。 此外，参考光束105穿过声光调制器元件133-1和单模光纤130-7，以进入光耦合器131-2。 这里，声光调制器元件133-1用于光纤，并且能够通过使用控制器133-2执行lMHz的频率偏移。 下面描述测量光束106的光路。 被光耦合器131-1分割后的测量光束106在单模光纤130-3中传播，并进入光耦合器131-3。 然后，测量光束106通过单模光纤130-4被引向连接器147。 然后，测量光束106通过光纤148、光连接器410、连接适配器400和眼底照相机主体部分300被引向对象眼睛107的视网膜。 当测量光束106进入对象眼睛107时，它被视网膜127反射或散射以成为返回光束108。 进一步地，返回光束108被光耦合器131-3分成返回光束(第一返回光束)108-1和返回光束(第二返回光束)108-2。它们中的一个即返回光束108-2穿过光耦合器131-1并被引向检测器138。 这里，检测器138是例如作为具有高速度和高灵敏度的光学传感器的雪崩光电二极管(APD)。 另外，另一返回光束108-1穿过单模光纤130-5和光耦合器131-2，并被引向平衡检测器122。 下面描述根据本实施例的OCT成像部分100的测量系统的结构。 OCT成像部分100能够捕获由通过Mach-Zehnder干涉系统得到的干涉信号强度构
成的断层图像(OCT图像)。 描述其测量系统。作为被视网膜127反射和散射的分割后的返回光束108中的一个的返回光束108-1通过光耦合器131-2与参考光束105组合并进一步以50 : 50被分割。
然后，分割后的光中的每一个通过单模光纤130-8或130-9被引向平衡检测器122，从而参考光束105和返回光束108-1的组合光束的强度被转换成电压。
获得的电压信号被放大器123放大，并且，滤波器124提取必要的频率分量。AD转换器128将电压信号转换成数字值，并且，计算机125执行解调和数据处理以形成断层像。
另外，上述的分割后的返回光束108中的另一返回光束108-2穿过光耦合器131-1和光纤130-10并被引向检测器138。 进一步地，检测器138电连接到计算机125，使得返回光束108-2的强度可被记录和显示。 另外，在检测器138中获得的信号是被视网膜127反射或散射的返回光束108-2的强度信号，并且，与上述的干涉信号不同，没有深度分辨率。
下面描述通过使用OCT设备200捕获断层像的方法。 OCT设备200能够控制电动台117 (图3)和XY扫描仪408以捕获视网膜127的所希望的部位的断层像(参见图2A)。 当成像时，眼底照相机主体部分300中的快速返回反射镜318上翻(虚线)，使得固视灯320或区域传感器321不被使用。 相反，连接适配器400中的快速返回镜404不被上翻(实线)。 另外，还能够出于提高成像灵敏度的目的而在快速返回反射镜404上翻的状态下
对图像成像。在卤素灯316照亮视网膜127并且通过使用计算机125显示由区域传感器
402捕获的图像信息的状态下，执行对图像成像之前的对象眼睛107的位置调整。 为了调整对象眼睛107的位置等以使得可观察视网膜127的所希望的部位，适当
地使用固视灯401以促使对象眼睛被固定。 下面参照图4A和图4B描述捕获视网膜127的(与光轴平行的表面的)断层像的方法。 图4A是对象眼睛107的示意图，并且示出由OCT设备200观察的状态。 如图4A所示，测量光束106通过角膜126进入视网膜127，以便成为在各个位置处
被反射或散射的返回光束108，并以与各位置对应的时间延迟到达平衡检测器122。 在这种情况下，光源101具有宽的带宽和短的相干长度。因此，只有参考光路的光
路长度等于测量光路的光路长度，干涉信号才可被平衡检测器122检测。 如上所述，参考光束105的频率从测量光束106偏移lMHz，因此干涉信号变成
lMHz的拍频信号(beat signal)。 进一步地，如果在驱动XY扫描仪408的X轴的同时检测干涉信号，那么该干涉信号成为具有X轴的位置信息的信号。 该信号的幅度被求平方并被解调，使得可以捕获返回光束108在任意XY平面上的X轴方向上的强度分布。 进一步地，在通过使用电动台117移动参考光路的光路长度的同时重复相同的操作。然后，获得返回光束108在XZ平面上的强度的二维分布，该二维分布是断层像132 (图4B)。 如上所述，断层像132固有地是干涉信号的强度如阵列状排列的分布。例如，在该分布中，干涉信号的强度被应用于灰度级并被显示。这里，仅强调和显示捕获的断层像的边界。 下面描述通过使用OCT设备200捕获眼底图像的方法。
OCT设备200能够通过使用照相机部分500捕获视网膜127 (见图2A)的眼底图像。 在成像之前的调整中，与上述的断层像类似，快速返回反射镜318上翻(虚线)，使 得固视灯320或区域传感器321不被使用。 在卤素灯316照亮视网膜127并且通过区域传感器402观察视网膜127的状态下， 执行对图像成像之前的对象眼睛107的位置调整。 为了调整对象眼睛107的位置等以使得可观察视网膜127的所希望的部位，适当 地使用固视灯401以促使对象眼睛被固定。 当完成调整时，频闪观测管314被激活以发光。同时，快速返回反射镜404上翻， 使得通过使用照相机部分500捕获眼底图像并且对其进行显示。 适当地，将眼底图像和断层像132的位置彼此关联，并且通过使用计算机125显示 它们。 实施例2 在实施例2中，描述应用本发明的连接适配器和OCT设备。 实施例2具有其中连接适配器没有固视灯并且没有区域传感器的结构。 除了一些项目以外，眼底照相机和连接适配器的光学系统与实施例l相同。因此，
下面仅描述眼底照相机主体部分的光学系统和连接适配器的光学系统的结构。 描述根据本实施例的包含连接适配器的OCT设备的光学系统的结构。 图2B是示出根据本实施例的光学系统的结构的图。 在图2B中，与图1A、图1B、图2A相同的结构由相同的附图标记表示。 本实施例的OCT设备200被构造为使用OCT成像部分100和照相机部分500，以用
于捕获对象眼睛107的视网膜127的断层图像(OCT图像)和眼底图像(平面图像)。 首先描述眼底照相机主体部分300。 物镜302被设置为与对象眼睛107相对，并且，光路在其光轴上被穿孔反射镜303 分成光路351和光路352。 光路352形成用于照亮对象眼睛107的眼底的照明光学系统。在眼底照相机主体 部分300的下部，设置用于对象眼睛107的对准的卤素灯316和用于对对象眼睛107的眼 底的图像成像的频闪观测管314。 眼底照相机主体部分300包括聚光透镜313和315以及反射镜317。 来自卤素灯316和频闪观测管314的照明光通过环状狭缝312变成环状光束，并
被穿孔反射镜303反射以照亮对象眼睛107的眼底。 另外，眼底照相机主体部分300包括透镜309和311以及滤光片310。 光路351形成用于对对象眼睛107的眼底的断层图像和眼底图像成像的光学系统。 聚焦透镜304和成像透镜305被设置在穿孔反射镜303的右边。 这里，聚焦透镜304以可沿由图2B中的箭头指示的光轴方向移动的方式被支撑。 然后，光路351通过快速返回反射镜318被引向固视灯320和区域传感器321。 这里，快速返回反射镜318被设计为反射红外光的一部分并反射可见光。 由于快速返回反射镜318被设计为反射红外光的一部分，因此可以同时使用固视灯320、区域传感器321和OCT成像部分100。 另外，由319表示的二向色镜被设计为使得可见光被引导向固视灯320而红外光 被引导向区域传感器321。 由区域传感器321捕获的图像信息通过使用计算机125被显示，并且用于对象眼 睛的对准。 然后，光路351通过反射镜306、场透镜322、反射镜307和中继透镜308被引向连 接适配器400。 下面参照图2B描述本实施例的连接适配器400的配置。 连接适配器400具有通过使用二向色镜405将光路351分成用于对断层图像成像 的光路351-1和用于对眼底图像成像的光路351-2的主要功能。 这里，连接适配器400包括中继透镜406和407、 XY扫描仪408和准直透镜409。
这里，中继透镜406和407以可移动的方式被保持，使得可通过执行精细的位置调 整来调整光路351-1和351-2的光轴。这里，为了描述简单，XY扫描仪408被描述为一个 反射镜。但是，实际上XY扫描仪408包括彼此接近地设置的用于X扫描和Y扫描的两个反 射镜，使得沿垂直于光轴的方向对视网膜127进行光栅扫描。另外，光路351-1的光轴被调 整为与XY扫描仪408的两个反射镜的旋转中心一致。另外，由410表示的连接器用于连附 光纤148。 下面描述通过使用本实施例的OCT设备200捕获断层像的方法。 OCT设备200能够控制电动台117 (图3)和XY扫描仪408，以便捕获视网膜127 (见
图2B)的所希望的部位的断层像。 当进行成像时，快速返回反射镜318被设为不上翻(实线)。在卤素灯316照亮视 网膜127并且通过区域传感器321观察视网膜127的状态下，执行对图像成像之前的对象 眼睛107的位置调整。 为了调整对象眼睛107的位置等以使得可观察视网膜127的所希望的部位，适当 地使用固视灯320以促使对象眼睛被固定。 捕获视网膜127的断层像的方法与实施例1的相同，因此省略其描述。 下面描述通过使用本实施例的OCT设备200捕获眼底图像的方法。 OCT设备200能够通过使用照相机部分500捕获眼底图像(见图2B)。 在成像之前的调整中，与上述的断层像类似，快速返回反射镜318不被设为上翻
(实线)。在卤素灯316照亮视网膜127并且通过区域传感器321观察视网膜127的状态
下，执行对图像成像之前的对象眼睛107的位置调整。 为了调整对象眼睛107的位置等以使得可观察视网膜127的所希望的部位，适当 地使用固视灯320以促使对象眼睛被固定。 当完成调整时，频闪观测管314被激活以发光。同时，快速返回反射镜318上翻， 使得通过使用照相机部分500捕获眼底图像并且对其进行显示。 适当地，将眼底图像和断层像132的位置彼此关联，并且通过使用计算机125显示 它们。 实施例3 除了实施例2以外，实施例3的特征在于二向色镜405的波长特性和调整连接适配器中的光学系统的方法。 其它结构与实施例2中的相同，并因此省略其描述。 描述根据本实施例的包括连接适配器的OCT设备的光学系统的结构。 图5A是示出根据本实施例的光学系统的结构的图。 在图5A中，与图1A、图1B、图2A、图2B、图3、图4A和图4B相同的结构由相同的附 图标记表示。 本实施例的OCT设备200被构造为使用OCT成像部分100和照相机部分500以用 于捕获对象眼睛107的视网膜127的断层图像(OCT图像)和眼底图像(平面图像)。
眼底照相机主体部分300的结构与实施例2中的相同，并因此省略其描述。
上述的光学系统被以这样的方式配置眼底照相机主体部分300在场透镜322和 反射镜307之间具有与眼底共轭的表面601，使得通过该结构，可以在该位置中插入线图 801。但是，与眼底共轭基于眼底是作为具有O屈光度的正常眼睛的对象眼睛的前提。
在后面描述该线图801。 下面参照图5A描述本实施例中的连接适配器400的结构。 连接适配器400通过作为分束器的二向色镜405将光路351分成用于对断层图像 成像的光路351-1和用于对眼底图像成像的光路351-2。注意，二向色镜405具有反射用于 对断层图像成像的光束B1中的大部分并且透射该光的其它小部分的特性。另外，二向色镜 405具有几乎不将用于对眼底图像成像的光束B2引向用于对断层图像成像的光路351-1的 特性。具体地，二向色镜405反射具有作为用于对断层图像成像的光源101的波长的805 855nm的波长的光束中的大部分，并且透射其小部分。二向色镜405基本上透射用于对眼底 图像成像的可见波长范围中的全部光束并且几乎不反射它。 这里，连接适配器400包括中继透镜406和407、 XY扫描仪408和准直透镜409。 准直透镜409能够沿光轴方向移动。 这里，与实施例2类似，中继透镜406以可移动的方式被保持，使得可通过精细的 位置调整来调整光路351-2的光轴。 XY扫描仪408、中继透镜407、准直透镜409和连接器410构成一个单元451。该 单元451被设为能够相对于二向色镜405移动，使得光路351-1的光轴可被调整。
另外，在照相机部分500中，区域传感器501被设置为对于用于对断层图像成像的 光源101的波长中的至少一些波长具有敏感性。另外，照相机部分500具有能够显示被投 影到区域传感器501上的图像的显示部分502。
这里描述光路的调整。 首先，照相机部分500侧的光路351-2被调整。中继透镜406关于光轴方向的位 置和在与光轴垂直的平面中的位置被调整，使得可正确地通过区域传感器501对眼底图像 成像。 然后，断层成像侧的光路351-1被调整。图5C示出调整过程。 在第一步骤中，线图801被插入眼底共轭平面601中。线图801具有其上通过对
铬的汽相沉积形成线的玻璃板。线的交点指示光轴。另外，当插入线图801时，其上通过汽
相沉积形成线的表面与眼底共轭平面对应。 然后，XY扫描仪408将各反射表面的各位置保持在作为摆动角的中心的原点位置处。 在下一步骤中，光源101被激活。来自光源101的光束通过连接器410被引向连接适配器400并且通过光路351-1到达线图801。来自光源101的光束的被线图801反射的一部分通过二向色镜405的上述波长特性被引向照相机部分500中的区域传感器501。另一方面，线图801的可见光图像也被引向区域传感器501。如果需要，从眼底照相机主体部分300侧通过包括可见光的光束照亮线图801。图5B示出如上面说明的那样调整设置在照相机部分500中的显示部分502时的画面，其显示出在区域传感器501上形成的图像。分别地，附图标记801-1和801-2表示线图801的可见光图像，附图标记701和702表示来自调整前后的光源101的光束的图像。由中继透镜308和406构成的光学系统被设计为不仅对于用于对眼底图像成像的可见光范围中的波长而且对于用于对断层图像成像的光束的波长具有被正确地抑制的像差。因此，在区域传感器501上不产生从可见光的偏移或不清楚。 附图标记701和702实际上表示与连接器410连接的光纤148的端部的光束发射
点的图像，并且优选它们在设置在眼底共轭平面601上的线图801上为最小状态。 在下一步骤中，在调整之前的图像701正在被观看的同时，准直透镜409沿光轴方
向移动，使得光斑变得最小化。显示部分502包括必要时使用的放大图像的功能。 在下面的步骤中，在小的光斑正在被观看的同时，单元451在与光轴垂直的平面
中移动，使得光斑与由702表示的线图的中心一致。 在下一步骤中，取下线图801并完成调整。 在本实施例的调整中，可以不使用诸如另一光学系统或另一成像系统之类的特殊工具而执行眼底照相机主体部分300和连接适配器400的光轴调整。另外，眼底共轭平面被设置在眼底照相机主体部分300中，使得可在光斑上调整光轴。进一步地，也可容易地调整到眼底具有长的光路长度的用于对断层图像成像的光学系统。 捕获断层图像的方法和捕获眼底图像的方法与实施例2的相同，因此省略其描述。 在以上的描述中，线图801被设置在眼底照相机主体部分300中，但是线图801可以是可拆卸的，以便仅当执行调整时被连附。 另外，可以用半反射镜(half mirror)代替被设置为分束镜的二向色镜405。该半反射镜反射宽波长范围中的一定比率的光束，并且透射其它的光束。因此，它以基本上相同的比率反射用于对断层图像成像的光束和用于对眼底图像成像的可见光，并且透射其它的部分。可见光还进入用于对断层图像成像的光纤148，但是在半反射镜和断层成像部分100中的平衡检测器122之间设置基本上不透射可见光的部件就足够了。 另外，当显示于显示部分502上的图像正在被观看时执行调整，但能够通过计算机125从图像计算光斑的不清楚程度以及从线图上的交点的偏移量，并且在显示部分502上显示它们，使得当该数据正在被观看时执行各部分的调整。 另外，显示部分502被设置在照相机部分500中，但是作为替代可以使用计算机125的显示部分。
其他实施例 也可通过读出并执行在存储器装置上记录的程序以执行上述一个或多个实施例的功能的系统或设备的计算机(或者诸如CPU或MPU之类的装置)，并且通过由系统或设备的计算机例如通过读出和执行存储器装置中记录的程序以执行上述一个或多个实施例的功能而执行各个步骤的方法来实现本发明的各方面。出于此目的，该程序例如经由网络或者从各种类型的充当存储器装置的记录介质(例如计算机可读介质)而被提供给计算机。在这种情况下，所述系统或设备以及存储有程序的记录介质被包括在本发明的范围内。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这些变型以及等同的结构和功能。
权利要求
一种连接适配器，所述连接适配器用于在用于对作为对象的眼底的断层图像成像的光学断层成像设备中以能够拆卸的方式连接眼底照相机主体部分和要被连附到所述眼底照相机主体部分以用于对眼底的表面图像成像的照相机部分，所述连接适配器被设置在所述眼底照相机主体部分与所述照相机部分之间，所述连接适配器包括第一光引导单元，用于将从所述眼底照相机主体部分引导的用于对断层图像成像的断层图像测量光束引导到断层成像部分；以及第二光引导单元，用于将从所述眼底照相机主体部分引导的用于对眼底的表面图像成像的眼底图像测量光束引导到所述照相机部分。
2. 根据权利要求1所述的连接适配器，还包括分束器，所述分束器用于使所述断层图 像测量光束和所述眼底图像测量光束中的一个分岔，以将所述光束引导到所述第一光引导 单元和第二光引导单元。
3. 根据权利要求2所述的连接适配器，其中，所述分束器将具有断层图像测量光束的 波长中的一些波长的光束引导到所述第二光引导单元。
4. 根据权利要求1所述的连接适配器，还包括 用于使作为对象的眼睛注视的固视灯；以及被设置在所述固视灯与第一光引导单元和第二光引导单元中的一个之间的光路中的 快速返回反射镜。
5. 根据权利要求1所述的连接适配器，还包括 被用于作为对象的眼睛的对准的区域传感器；以及区域传感器与第一光引导单元和第二光引导单元中的一个之间的光路中的快速返回 反射镜，其中，由所述区域传感器捕获的图像信息能够被传送给图像显示单元。
6. 根据权利要求1所述的连接适配器，还包括以下中的至少一个 位置调整单元，用于分别调整眼底照相机主体部分和连接适配器的位置；以及 光轴调整单元，用于调整眼底照相机主体部分的光轴和连接适配器的光轴之间的位置关系。
7. —种用于对作为对象的眼底的断层图像成像的光学断层成像设备，包括 眼底照相机主体部分；照相机部分，被连附到眼底照相机主体部分，用于对眼底的表面图像成像； 如权利要求1所述的连接适配器，被设置在眼底照相机主体部分和照相机部分之间，用于连接所述眼底照相机主体部分和照相机部分；以及断层成像部分，用于通过从连接适配器中的第一光引导单元引导的断层图像测量光束对断层图像成像。
8. —种程序，该程序使如权利要求7所述的光学断层成像设备的计算机执行所述光学 断层成像设备的成像方法。
9. 一种存储介质，所述存储介质存储根据权利要求8所述的程序，其中所述程序被配 置为被计算机读出。
10. 如权利要求7所述的光学断层成像设备，其中，所述眼底照相机主体部分具有眼底 共轭平面，所述眼底共轭平面与所述眼底的位置在光学上基本共轭。
11. 如权利要求io所述的光学断层成像设备，其中，能够将用于指示眼底照相机主体部分的光轴的线图插入到所述眼底共轭平面中。
12. 如权利要求7所述的光学断层成像设备，其中，所述照相机部分包括区域传感器， 所述区域传感器对所述断层图像测量光束的波长中的至少一些波长敏感。
全文摘要
提供一种能够构成具有小的安装空间和高的使用效率的光学断层成像设备的连接适配器和该光学断层成像设备。连接适配器被设置在眼底照相机主体部分和要被连附到眼底照相机主体部分以用于对作为光学断层成像设备中的对象的眼底的表面图像成像的照相机部分之间，并且以可拆卸的方式连接它们。所述连接适配器包括用于将从用于对断层图像成像的眼底照相机主体部分引导的断层图像测量光束引导到断层成像部分的第一光引导单元；以及用于将从用于对眼底的表面图像成像的眼底照相机主体部分引导的眼底图像测量光束引导到照相机部分的第二光引导单元。
文档编号A61B3/14GK101721197SQ200910207030
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月23日 优先权日2008年10月24日
发明者吉田拓史, 小林秀一, 广瀬太, 武藤健二, 沼尻泰幸 申请人:佳能株式会社