CN102599882B - 光学相干断层图像摄像方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学相干断层图像摄像方法和光学相干断层图像摄像设备。在眼科学中使用的OCT设备中，如果被检眼和物镜之间的工作距离变化，则改变所获得的断层图像的形状。这意味着OCT设备不能用于检查眼球形状的变化。提供一种光学相干断层图像摄像方法，包括：获取与被检眼的第一断层图像相对应的、被检眼和物镜之间的第一距离；以及将第一断层图像校正为与被检眼和物镜之间的第二距离相对应的第二断层图像，其中第二距离与第一距离不同。

Description

光学相干断层图像摄像方法和设备

技术领域

本发明涉及光学相干断层图像摄像方法和光学相干断层图像摄像设备，更具体地，涉及一种用于眼科诊疗的光学相干断层图像摄像方法和光学相干断层图像摄像设备。

背景技术

目前，使用利用光学仪器的各种眼科设备。光学仪器的例子包括前眼部拍摄装置、眼底照相机以及共焦扫描激光检眼镜(SLO)。其中，使用利用低相干光的光学相干断层成像(OCT)的光学相干断层图像摄像设备是能够利用高分辨率获取被检眼的断层图像的设备，并由此在视网膜专门门诊治疗中成为作为眼科设备的必不可少的设备。以下，将该设备称为OCT设备。

日本特开2009-279031中说明的眼底观察设备包括眼底照相机单元、OCT单元和计算控制器。眼底照相机获取眼底的二维图像，并且OCT单元获取眼底的断层图像。此外，可以通过指定眼底的特征部分并改变测量光的照射位置来进行测量。然后，可以形成眼底的断层图像和三维图像。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种光学相干断层图像摄像方法，用于基于来自经由物镜利用测量光照射的被检眼的返回光和与所述测量光相对应的参考光的合成光来获取所述被检眼的断层图像，所述光学相干断层图像摄像方法包括以下步骤：获取与所述被检眼的第一断层图像相对应的、所述被检眼和所述物镜之间的第一距离；以及将所述第一断层图像校正为与所述被检眼和所述物镜之间的第二距离相对应的第二断层图像，其中所述第二距离与所述第一距离不同。

如果作为被检眼和物镜之间的间隔的工作距离不同，则断层图像中视网膜的形状也不同。根据本发明的第一方面，可以减小由于工作距离的不同引起的断层图像中视网膜的形状差异。因此，可以提供用于观察眼球形状随时间的变化等的断层图像。

此外，根据本发明的第二方面，提供一种光学相干断层图像摄像方法，用于通过调整被检眼和物镜之间的距离、并基于参考光和来自所述被检眼的返回光的合成光来获取所述被检眼的断层图像，其中，通过利用测量光照射所述被检眼来获得所述返回光，所述光学相干断层图像摄像方法包括以下步骤：测量所述被检眼和所述物镜之间的距离；以及通过使用所述距离来计算所述被检眼的断层图像中的预定区域的曲率。

如果作为被检眼和物镜之间的间隔的工作距离不同，则断层图像中视网膜的形状也不同。根据本发明的第二方面，可以减小由于工作距离的不同引起的断层图像中视网膜的形状差异。因此，可以定量地测量诸如视网膜的曲率等的眼睛的形状。

根据本发明的其它方面，一种光学相干断层图像摄像设备，用于基于来自经由物镜利用测量光照射的被检眼的返回光和与所述测量光相对应的参考光的合成光来获取所述被检眼的断层图像，所述光学相干断层图像摄像设备包括：获取单元，用于获取与所述被检眼的第一断层图像相对应的、所述被检眼和所述物镜之间的第一距离；以及校正单元，用于将所述第一断层图像校正为与所述被检眼和所述物镜之间的第二距离相对应的第二断层图像，其中所述第二距离与所述第一距离不同。

根据本发明的其它方面，一种光学相干断层图像摄像设备，用于基于来自经由物镜利用测量光照射的被检眼的返回光和与所述测量光相对应的参考光的合成光来获取所述被检眼的视网膜的断层图像，所述光学相干断层图像摄像设备包括：获取单元，用于获取与所述断层图像相对应的、所述被检眼和所述物镜之间的距离；以及计算单元，用于基于所述距离来计算所述断层图像中的视网膜的曲率。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出OCT设备的图。

图2A、2B和2C是示出工作距离和扫描半径的图。

图3是示出工作距离和转动中心与视网膜之间的距离之间的关系的图。

图4是示出由于工作距离的变化引起的断层图像和二维图像的变化的图。

图5A、5B和5C是示出由于工作距离的变化引起的前眼部观察的变化的图。

图6是示出本发明第一实施例中的信号处理的过程的图。

图7A和7B是校正量的概念图。

图8是示出本发明第二实施例中的信号处理的过程的图。

图9A和9B是示出坐标转换的图。

图10A和10B是示出本发明第三实施例中的曲率的计算的图。

具体实施方式

以下参考附图详细说明本发明的实施例。

第一实施例

图1是示出根据本发明第一实施例的光学相干断层图像摄像设备的结构的图。

光学系统

光学相干断层图像摄像设备包括Michelson干涉仪。光源101的出射光102由单模光纤107引导以进入光学耦合器108。光学耦合器108将光分割成参考光103和测量光104。然后，测量光104被要观察的视网膜125的测量部分反射或散射，并成为返回光学耦合器108的返回光105。然后，光学耦合器108将返回光105和经由参考光路传播的参考光103合成，以成为合成光106并到达分光计119。

光源101是作为典型的低相干光源的超发光二极管(SLD)。考虑到测量光用于测量眼睛，近红外光的波长是适合的波长。此外，波长影响所获取的断层图像在横向方向上的分辨率，因此期望波长尽可能短。在该实施例中，中心波长是840nm并且带宽是50nm。当然可以根据要观察的测量区域选择其它波长。注意，在该实施例中使用SLD型的光源，但只要光源发射低相干光，也可以使用放大自发发射(ASE)型等。

接着，说明参考光103的参考光路。利用光学耦合器108分割后的参考光103在基本准直之后从透镜109-1出射。之后，参考光103穿过色散补偿玻璃110，并通过镜111改变其方向。然后，再次经由光学耦合器108将参考光引导至分光计119。注意，色散补偿玻璃110相对于参考光103补偿在被检眼124和扫描光学系统之间往复传播的测量光104的色散。这里，将色散补偿玻璃110的长度设置为作为假定日本人的平均眼球直径的代表值的24mm。可以通过在箭头方向上移动电动台112调节相干门的位置来调节参考光的光路长度。相干门位于测量光的光路上与参考光的光路长度等距离的位置。电动台112由计算机120控制。

接着，说明测量光104的测量光路。利用光学耦合器108分割后的测量光104在基本准直之后从透镜109-2出射并进入构成扫描光学系统的XY扫描器113的镜。XY扫描器113被示出为图1中的单个镜，但实际上包括相互靠近设置的两个镜，一个是X扫描镜，另一个是Y扫描镜。测量光经由透镜114、分色镜115和物镜128到达被检眼124。

这里说明了对前眼部、即角膜122的观察。作为用于观察前眼部的照明光，使用物镜外部的环状光源(未示出)。该照明光通过角膜122反射，并且反射光再次穿过物镜128。然后，光被分色镜115反射并经由分割棱镜116和光学系统117到达观察系统118。注意，将分割棱镜116设置在与角膜122共轭的位置。

另外，将物镜128设置为与被检眼124相对，并且对引导入被检眼124的测量光进行整形。

工作距离

接着说明工作距离。这里，将工作距离126定义为角膜122的表面和物镜128的表面之间的长度(距离)。该长度与本发明中的第一距离相对应。首先，将一般的OCT设备的光学系统设计为被检眼124的瞳孔129成为测量光104的扫描转动中心。因此，期望通过调节物镜128和被检眼124之间的距离来进行OCT测量，以使得工作距离采用设计值。然而，OCT设备的光学系统具有小的NA，因而具有深的焦深。结果，即使工作距离从设计值偏离，也可以没有问题地拍摄图像。注意，如果工作距离从设计值偏离很大，则光可能被虹膜127阻挡或者焦点可能变模糊。

这里，参考图2A～2C所示的眼睛的示意图，说明了工作距离、测量光的扫描的转动中心202和相干门的轨迹205之间的关系。在这些图中，水平轴表示第一扫描的x轴，以及垂直轴表示深度方向上的z轴。然后，将转动中心的原点假定为作为设计值的瞳孔的位置。注意，在这些图中，转动中心202是入射到视网膜201的光线原样延长的交叉点，并且不是由角膜或晶状体123折射的光线的交叉点。

测量光的扫描的转动中心202随着工作距离126变化而移动。此外，在测量光104的扫描时的扫描半径204和扫描角206也随着工作距离126的变化而变化。另外，在许多情况下，XY扫描器113包括两个镜。例如，假定y轴的转动中心处于物镜侧例如1mm处。在该情况下，需要通过三维测量单独地校正y轴上的移动。因此，假定转动中心在x轴和y轴之间相同。

图2A示出以下情况：因为工作距离126小于设计值，所以转动中心202相对于瞳孔129处于离视网膜201更近侧。当然，转动中心202和视网膜201之间的距离变得小于设计值。注意，在OCT测量时，将相干门设置在玻璃体侧，以使得可以观察到视网膜201。可以通过参考镜111改变相干门的轨迹205的位置。图2B示出工作距离126与设计值基本相同的情况。转动中心202和视网膜201之间的距离是设计值。图2C示出以下情况：工作距离126比设计值长，并且转动中心202相对于瞳孔129位于离物镜128更近的位置。

如图2A～2C所示，随着扫描半径204变长，轨迹变得更平坦。换句话说，在OCT设备中，将视网膜201和相干门的轨迹205之间的差显示为图像。因此，随着扫描半径204变得更长，可见的弯曲变得更大。然而，存在以下特性：即使工作距离126变化，针对光轴以相同角度入射的光线也在眼球的相同位置处形成图像。因此，扫描范围207改变不大。

此外，说明了工作距离126的距离变化和转动中心202的位置之间的关系。注意，工作距离126与设计值的差210由变量g表示为空间距离。因为原点是瞳孔129，所以变量g具有z轴上的值。另外，例如，基准工作距离与本发明的第二距离相对应，并且是设计值(g＝0)。这里，转动中心202和视网膜201之间的空间距离由利用变量g的f(g)表示。另外，相干门以标准眼的视网膜位置作为基准，并且具体地，位于离瞳孔24mm的位置处。在z轴上离该基准的差203由变量s表示为空间距离。通过使用这些变量，扫描半径204L(g)由表达式1表示。

表达式1

L(g)＝f(g)-s

相干门的移动被转换成参考镜111的移动量ΔM，并通过使用被检眼的折射率n_h的表达式2表示。

表达式2

ΔM＝n_hs

这里，转动中心202和视网膜201之间的空间距离f(g)的变化不与工作距离126的变化成比例。原因是角膜122和晶状体123引起折射。图3示出转动中心202和视网膜201之间的空间距离f(g)的仿真结果。水平轴表示工作距离126从设计值的变化量g。垂直轴表示转动中心202和视网膜201之间的空间距离。应当理解，如果工作距离126在负侧，则转动中心的移动小于工作距离126的变化。应当理解，如果相反，工作距离126在正侧，则转动中心的移动大于工作距离126的变化。在该仿真中，使用具有24mm的轴长的模型。如果轴长改变，f(g)也当然改变。在该情况下，需要针对各轴长模型进行仿真。另外，如果转动中心在x轴和y轴之间不同，则需要其它仿真。

这里，参考图4的(a)～(f)说明利用OCT设备拍摄模型眼的例子。该模型眼具有在与视网膜相对应的部分处设置的径向和圆形图案。与视网膜相对应的部分在玻璃的表面。通过改变工作距离126并进行调整以使得在断层图像中模型眼的视网膜位置的顶点离相干门具有相同的距离，拍摄这些图像。图4的(a)示出在工作距离126比设计值短4mm的情况下的断层图像，并且图4的(b)示出其二维投影图像。图4的(c)示出在工作距离126是设计值的情况下的断层图像，并且图4的(d)示出其二维投影图像。图4的(e)示出在工作距离126比设计值长4mm的情况下的断层图像，并且图4的(f)示出其二维投影图像。注意，在断层图像中，将模型眼的视网膜拍摄为不同曲率的圆弧。另外，投影图像的同心圆和径向线是所拍摄的模型眼的在视网膜位置的同心圆和径向线的投影。关注圆和直线之间的交点404，在相应的断层图像中绘制辅助线405。容易理解，视网膜的图像在图4的(a)中移动至辅助线的下侧，并且在图4的(e)中移动至辅助线的上侧。然而，如图4的(b)、(d)和(f)所示，测量范围基本上不改变。

接着，参考图5A～5C说明工作距离的测量。图5A～5C示出通过前眼部的观察系统118拍摄的角膜的图像，其中，在观察系统118中观察到瞳孔501和虹膜502。进行如下设计以在观察系统118中成像：瞳孔501的图像被分束器棱镜分割成在x轴的两侧的y方向上的正区域和负区域。图5A示出工作距离126比设计值短的情况，图5B示出工作距离126与设计值基本上相同的情况，并且图5C示出工作距离126比设计值长的情况。如果工作距离126与设计值基本上相同，则瞳孔501成为不分割的图像。另一方面，如果工作距离126比设计值短，则瞳孔的上侧图像移动至右侧。如果工作距离126比设计值长，则瞳孔的上侧图像移动至左侧。通过测量瞳孔501的上侧图像和下侧图像之间的差503，可以知道工作距离126的长度。

工作距离126与上述本发明中的第一距离相对应。用于得知上述工作距离126的长度的结构与本发明的调整和测量第一距离的单元以及调整物镜128(未示出)的位置的结构相对应。可选地，用于得知工作距离126的长度的结构与用于获取与本发明的第一断层图像相对应的、被检眼和物镜之间的第一距离的获取单元相对应。

注意，可以通过测量工作距离126和镜111的移动量来得知转动中心和视网膜之间的距离。换句话说，如果将相干门设置在设计值的位置并与视网膜一致，则发现轴长是如所设计那样的24mm。如果位置与视网膜不一致，则移动相干门以搜索与视网膜一致的位置。根据该移动量，可以得知真正的轴长。注意，视网膜具有厚度，并且例如将玻璃体和神经纤维层之间的边界认为是设计值。

信号处理

现在参考图6说明OCT测量的信号处理。

在步骤A 1中，开始测量。在该状态下，操作OCT设备，并且将被检眼设置在测量位置。

在步骤A2中，进行工作距离(WD)126的调整和测量。这里，将瞳孔的位置认为是坐标系的原点。在利用前眼部观察系统118观察角膜122的同时进行对准。调整工作距离126以使其处于作为目标的设计值的±5mm的范围内。特别是如果曲率大，具体地，如果曲率的值比预定值大，则在测量光不由虹膜等阻挡的范围内，物镜可以更靠近被检眼。这是设置用于测量曲率的单元以根据测量值使得物镜更靠近被检眼的操作。通过添加该操作，甚至可以针对具有大的视网膜曲率的被检眼获得合适的断层图像，以进行步骤A3以及后续步骤。注意，负方向是指物镜靠近角膜的方向。当然，与工作距离的调整一起调整相干门和焦点的位置。

在步骤A3，进行OCT测量。扫描范围207是例如用于对黄斑成像的6mm的范围或者用于对黄斑和乳头成像的10mm的范围。这里，为了在6mm的范围内拍摄图像，获取了包括x方向上的512线和y方向上的512线的数据。从分光计119针对各线获取一维阵列线数据(1024个像素)，并将一维阵列线数据顺次发送至计算机120。然后，以二维阵列数据为单位存储在x方向上连续的512线的数据。数据大小是1024×512×12比特。结果，在y方向上生成512个数据。

可以在进行了固定噪声减少、波长波数转换和傅立叶变换等之后从测量得到的二维阵列数据中获得断层图像(B扫描图像)。检查该断层图像。如果判断为实现了期望测量，则使被检眼从测量位置移开。用于进行OCT测量的上述结构与本发明的用于获取以下信息的单元相对应：该信息用于生成由多个线数据构成的被检眼的断层图像。

接着，在步骤A4中计算校正量。首先，参考相干门的位置相对地显示一般的断层图像。然而，如图7A所示，相干门的轨迹205形成扇形的弧。当点B处于第j行扫描时，点C是点B在z轴上的投影。表示相干门怎样相对于z轴上的点A变化的变化量d(g)由表达式3表示。这里，通过使用在工作距离与设计值相差g的情况下的扫描角(θ(g))206，扫描器每次以θ(g)/(N-1)转动。另外，j表示0～N-1的整数，并且N表示x方向上的线数，即512。

表达式3

$d_j\left(g\right)=L\left(g\right)(1-\cos \left(\frac{\mathrm{\θ}\left(g\right)}{N-1}(\frac{N-1}{2}-j)\right))$

注意，从视网膜201观看的转动中心202与视网膜201之间的距离f(g)和扫描角206由于工作距离126的变化而变化，但是扫描范围207(W)基本上没有改变。因此，从视网膜201观看的扫描角θ(g)具有表达式4中表示的关系。当然，可以通过仿真来确定θ(g)。

表达式4

$f\left(g\right)\sin \left(\frac{\mathrm{\θ}\left(g\right)}{2}\right)=\frac{W}{2}$

如图3所示，可以预先仿真f(g)，并且因而可以确定d_j(g)。通过使用用于确定变化量d_j(g)的表达式，可以校正上述线数据中的各线数据。通过计算机120进行步骤A4。计算机120与本发明中的用于计算多个线数据中的各线数据的校正量的单元相对应。如上所述，在步骤A4中，基于被检眼和物镜之间的第一距离(g)、从利用测量光所扫描的视网膜观看的扫描的转动中心和视网膜之间的距离(f(g))、从视网膜观看的利用测量光扫描时的扫描角(θ(g))、以及由参考光的光路长度所确定的相干门位置(s)来确定各线数据的校正量。

此外，在步骤A5中生成断层图像。因为表达式3表示空间距离，因此乘以折射率n_h、然后除以像素分辨率以计算要偏移的像素数。图7B示出通过所确定的校正量校正各线701的概念图。该示例示出工作距离比设计值短的情况，并示出以中心部分的线为基准将由虚线表示的整个摄像范围提取作为图像。噪声水平数据添加到没有数据的部分702。如果在深度方向上计算过多的数据，则使用该数据来填充。当然，要作为基准的工作距离可以不是设计值而是其它值。

在步骤A6中，处理结束。在确认获得了期望数据之后，处理结束。注意，通过计算机120进行用于生成断层图像的上述步骤，计算机120将第一断层图像校正为与第二距离相对应的第二断层图像，第二距离不同于上述第一距离，并且第二距离是被检眼和物镜之间的基准工作距离。该结构与本发明中的校正单元相对应。

结果，即使工作距离与设计值不同，也可以生成基准工作距离的图像。换句话说，即使人眼具有大的曲率，也可以通过考虑该曲率的测量来获得具有相对相同的工作距离的图像。

注意，如上所述，测量光利用具有不同转动轴、即转动中心的x扫描器和y扫描器来扫描视网膜。因此，需要考虑扫描器的转动中心之间的位置差异来进行断层图像的校正。在本发明中，在A4步骤中，可以生成在工作距离上反映转动中心的差异的断层图像。由此，可以在实际的OCT设备中获得更合适的断层图像。

如上所述，根据该实施例，进行被检眼和物镜之间的工作距离的调整和测量以校正图像。由此，可以减少由于工作距离的不同引起的形状的不同。另外，即使被检眼具有大的曲率，所获得的断层图像也可以用于分析形状。另外，因为不需要在摄像时将工作距离调整为设计值，所以可以缩短测量时间。

第二实施例

现在，参考图8说明根据本发明的第二实施例的OCT测量的信号处理。

在步骤A1中，开始测量。在该状态下，操作OCT设备，并且将被检眼配置在测量位置处。

在步骤A2中，进行工作距离(WD)126的调整和测量。首先，在利用前眼部观察系统118观察角膜122的同时进行OCT设备和被检眼之间的对准。调整工作距离126以使其处于作为目标的设计值的±5mm的范围内。注意，如果曲率很大，则在测量光不被虹膜等阻挡的范围内，物镜可以更靠近被检眼。当然，与调整工作距离一起来调整相干门和焦点的位置。注意，可以通过其它设备测量轴长，但在必要的情况下在该阶段使用OCT设备进行测量。换句话说，在测量工作距离126的状态下移动相干门，并且搜索玻璃体和神经纤维层之间的边界。此外，存储该时间点的相干门的位置。可以通过编码器(未示出)来测量相干门的位置。注意，如上所述，OCT设备与本发明中的用于获取被检眼的断层图像的图像获取单元相对应。

在步骤A3中进行OCT测量从而获取被检眼的断层图像。扫描范围207是例如用于对黄斑成像的6mm的范围或者用于对黄斑和乳头成像的10mm的范围。这里，为了拍摄6mm的范围内的图像，获取了包括x方向上的512线和y方向上的512线的数据。从分光计119针对各线获取一维阵列数据(1024个像素)，并将一维阵列数据顺次发送至计算机120。然后，以二维阵列数据为单位存储在x方向上连续的512线的数据。数据大小是1024×512×12比特。结果，在y方向上生成512个数据。

可以在进行了固定噪声减少、波长波数转换和傅立叶变换等之后根据测量得到的二维阵列数据获得断层图像(B扫描图像)。检查该断层图像。如果判断为实现了期望的测量，则使被检眼从测量位置移开。

在步骤A4中，进行从断层图像到空间坐标的坐标转换以计算曲率。在该情况下，预先设置要确定曲率的区域或部分。参考图9A和9B说明该设置。图9A示出被检眼的断层图像，并且其大小为500(深度)×512(横向)×12比特。显示一般的断层图像以使得相干门701成直线对准。然而，相干门的位置位于如图2A～2C所示的扇形的弧上。换句话说，当将断层图像转换为空间坐标时，需要将图像设置在如图9B所示的扇面702上。因此，为了计算曲率，需要该坐标转换。首先，考虑对断层图像中的第i行和第j列的点的坐标转换。这里，i和j是0～511范围内的整数。

因为第i行的位置离相干门具有相同的距离，所以可以通过圆的公式来表示该位置。因此，如下使用像素分辨率h和折射率n_h来表示曲线。注意，第0行704是相干门的位置。

表达式5

$x^2+z^2={\{L\left(g\right)+\frac{i\·h}{n_h}\}}^2$

假定扫描器关于z轴对称，并且以扫描角的均匀间隔关于z轴对称地进行采样。然后，通过使用N的表达式6来表示第j列的直线的等式。这里，N是512。

表达式6

$x-z\tan \left\{\mathrm{\θ}\left(g\right)\left(\frac{N-2j-1}{2N-2}\right)\right\}=0$

注意，从视网膜201观看的扫描半径204和扫描角206由于工作距离126的变化而变化，但是扫描范围207(W)基本上不改变。因此，从视网膜201观看的扫描角θ(g)具有表达式7所表示的关系。

表达式7

$f\left(g\right)\sin \left(\frac{\mathrm{\θ}\left(g\right)}{2}\right)=\frac{W}{2}$

例如，扫描范围W是6mm的范围。因为通过仿真等预先确定f(g)，所以可以确定θ(g)。当然，可以通过仿真来确定θ(g)。

通过使用这些，可以通过表达式8和9来表示空间坐标中的位置。

表达式8

$x=-(L\left(g\right)+i\·\frac{h}{n_h})\sin \left\{\mathrm{\θ}\left(g\right)\frac{N-2j-1}{2N-2}\right\}$

表达式9

$z=-(L\left(g\right)+i\·\frac{h}{n_h})\cos \left\{\mathrm{\θ}\left(g\right)\frac{N-2j-1}{2N-2}\right\}$

接着，提取要计算曲率的区域或部分并通过坐标转换来进行转换。这里，从视网膜色素上皮的三个点确定曲率半径。各点由A₁(x₁，z₁)、A₂(x₂，z₂)和A₃(x₃，z₃)来表示。可以自动选择要提取的点，或者可以在所显示的断层图像上通过操作者的指定来选择要提取的点。当然，该区域可以是视网膜中的预定区域，或者是诸如脉络膜、视网膜色素上皮层(RPE)、IS/OS(内节和外节的接合面)、外界膜(ELM)、外核层(ONL)、外丛状层(OPL)、内核层(INL)、内丛状层(IPL)、神经节细胞层(GCL)、神经纤维层(NFL)等的层，或者这些层之间的边界。与用于控制本发明的各种结构的计算机120相对应的用于设置用于计算的区域的设置单元进行计算曲率的区域或部分的设置。

在步骤A5中，计算曲率。这通过确定穿过点A₁、A₂和A₃的圆的半径来推断。在该情况下，边A₁A₂的垂直二等分线和边A₂A₃的垂直二等分线的交点成为中心。边A₁A₂的垂直二等分线由表达式10表示。

表达式10

$(z-\frac{z_1+z_2}{2})=-\frac{x_2-x_1}{z_2-z_1}(x-\frac{x_1+x_2}{2})$

另外，边A₂A₃的垂直二等分线由表达式11表示。

表达式11

$(z-\frac{z_2+z_3}{2})=-\frac{x_3-x_2}{z_3-z_2}(x-\frac{x_2+x_3}{2})$

因此，通过对表达式求解获得圆的中心(x_c，z_c)，并由表达式12和13表示。

表达式12

$x_c=\frac{1}{2}\frac{(z_2-z_1)(z_3-z_2)(z_1-z_3)+(x_2^2-x_1^2)z_3+(x_1^2-x_3^2)z_2+(x_3^2-x_2^2)z_1}{(x_2-x_1)z_3+(x_1-x_3)z_2+(x_3-x_2)z_1}$

表达式13

$z_c=\frac{1}{2}\frac{(x_2-x_1)(x_3-x_2)(x_1-x_3)+(z_2^2-z_1^2)x_3+(z_1^2-z_3^2)x_2+(z_3^2-z_2^2)x_1}{(z_2-z_1)x_3+(z_1-z_3)x_2+(z_3-z_2)x_1}$

结果，曲率半径208(r)是圆的中心和点A₁、A₂和A₃之一之间的距离，并且因此由表达式14来确定。

表达式14

$r=\sqrt{{(x_1-x_c)}^2+{(z_1-z_c)}^2}$

将通过使用这些表达式计算出的曲线重叠并显示在断层图像上。另外，进行计算的计算机120与本发明中的计算通过使用所测量得到的工作距离设置的区域的曲率的计算单元相对应。注意，通过计算机和显示设备(未示出)进行在具有基于计算出的曲率的曲线的断层图像上重叠的显示，并且这些结构与本发明中的显示单元相对应。

注意，表达式14表示穿过三个点的圆，并且在显示该结果以重叠在断层图像上时该结果可能从RPE偏离。如果存在问题，则通过缩窄范围再次设置三个点用于计算。

当然，可以将区域分割成一些区域来确定局部的曲率。此外，可以确定三维断层图像的各区域中的曲率以生成二维映射并显示该映射(映射显示)。通过计算机120和显示设备(未示出)进行映射显示，并且这些结构与本发明中的映射显示单元相对应，映射显示单元显示曲率作为映射。另外，可以将所确定的曲率与标准曲率进行比较。

在步骤A6中，处理结束。在确认获得了期望数据之后，处理结束。

如上所述，根据该实施例，可以通过测量工作距离和参考镜的移动量来精确地测量眼睛的形状、尤其是视网膜的曲率。

第三实施例

以下参考附图说明本发明的第三实施例。这里，说明以简化方式确定曲率的方法。

图10A示意性地示出被检眼和测量系统之间的空间距离。这里，要计算曲率半径的区域是视网膜色素上皮802。图10B示出通过该配置获得的被检眼的断层图像，并示意性示出神经纤维层的表面801和视网膜色素上皮802。点A和点B具有相同的视网膜色素上皮802的深度。点C是边AB的垂直二等分线和线AB的交点，并且点D是边AB的垂直二等分线和视网膜色素上皮802的交点。点F是相干门和边AB的垂直二等分线的交点。点G是相干门和连接点B与转动中心的直线的交点。换句话说，通过使用包括至少由断层图像中的具有相同深度的两个点及其垂直二等分线上的一个点构成的三角形的底边和高、以及由参考光的光路长度所确定的相干门位置的信息，进行曲率的计算。在图10B中，将相应的点表示为A’。这里，假定保持BC＝u、CD＝v和BE＝r，满足表达式15的关系。

表达式15

(r-v)²+u²＝r²

针对曲率半径r求解该表达式，并获得表达式16。

表达式16

$r=\frac{u^2+v^2}{2v}$

为了确定曲率半径r，需要知道u和v的值。这里，u与应当被测量的边B’C’相对应。通过预先使用模型眼等进行校正，可以通过对像素数进行计数来容易地知道u。接着，对于v，因为如图9A所示，在断层图像中将相干门的位置对准为直线，所以需要z方向上的校正。换句话说，当将G投影到z轴时生成与F的差。当校正量由d表示时，假定边F’C’是光学距离p并且B’在第q列上，获得表达式17的关系。

表达式17

$d=(L\left(g\right)+\frac{p}{n_h})(1-\cos \left(\mathrm{\θ}\left(g\right)\frac{N-2q-1}{2N-2}\right))$

当边C’D’的光学距离由T表示时，获得表达式18的关系。注意，T是断层图像的像素分辨率和像素数的乘积。

表达式18

T＝n_h(v-d)

通过使用这些关系，可以确定曲率半径r的近似值。

注意，如上所述，测量光利用具有不同转动轴、即转动中心的x扫描器和y扫描器来扫描视网膜。因此，需要考虑这些扫描器的转动中心之间的位置的差异来校正断层图像。在本发明中，在第四步骤中，还可以生成在工作距离上反映转动中心的差异的断层图像。由此，在实际的OCT设备中，可以获得更合适的断层图像。

如上所述，根据该实施例，可以以简化的方式确定被检眼的曲率。

其它实施例

此外，本发明还通过执行以下处理来实现。具体地，在该处理中，经由网络或各种存储介质将用于实现上述实施例的功能的软件(程序)供给至系统或设备，并且系统或设备的计算机(或CPU、MPU等)读取并执行程序。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (20)

1.一种光学相干断层图像摄像方法，用于基于来自经由物镜利用测量光照射的被检眼的返回光和与所述测量光相对应的参考光的合成光来获取所述被检眼的断层图像，所述光学相干断层图像摄像方法包括以下步骤：

获取与所述被检眼的第一断层图像相对应的、所述被检眼和所述物镜之间的第一距离；以及

将所述第一断层图像的曲率校正为与所述被检眼和所述物镜之间的第二距离相对应的第二断层图像的曲率，其中所述第二距离与所述第一距离不同。

2.根据权利要求1所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，还包括基于所述第一距离来计算针对所述第一断层图像的多个线数据中的各个线数据的校正量，

其中，通过使用所述第一距离、在所述测量光扫描所述被检眼的视网膜时从所述视网膜观看的扫描转动中心和所述视网膜之间的距离、在所述测量光扫描时从所述视网膜观看的扫描角以及由所述参考光的光路长度所确定的相干门位置，计算所述校正量。

3.根据权利要求2所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，还包括校正用于扫描所述测量光的两个扫描器的转动中心之间的位置差异，所述两个扫描器的转动中心是不同的转动中心。

4.根据权利要求1所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，测量所述被检眼的视网膜的曲率，并且当所述曲率大于预定值时，缩短所述第一距离以获得所述第一断层图像。

5.一种光学相干断层图像摄像方法，用于通过调整被检眼和物镜之间的距离、并基于参考光和来自所述被检眼的返回光的合成光来获取所述被检眼的断层图像，其中，通过利用测量光照射所述被检眼来获得所述返回光，所述光学相干断层图像摄像方法包括以下步骤：

测量所述被检眼和所述物镜之间的距离；以及

通过使用所述距离来计算所述被检眼的断层图像中的预定区域的曲率。

6.根据权利要求5所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，所述预定区域包括脉络膜、色素上皮层、内节和外节的接合面、外界膜、外核层、外丛状层、内核层、内丛状层、神经节细胞层、神经纤维层以及这些层之间的边界。

7.根据权利要求5所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，计算所述曲率的步骤包括：通过使用所述测量光的扫描转动中心和视网膜之间的距离、扫描角、由所述参考光的光路长度所确定的相干门位置、所述断层图像上的坐标以及所述断层图像的深度方向上的分辨率来计算所述曲率。

8.根据权利要求7所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，还包括设置用于扫描所述测量光的具有不同转动中心的两个扫描器，

其中，计算所述曲率的步骤包括在计算所述曲率之前校正所述两个扫描器的转动中心之间的位置差异。

9.根据权利要求5所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，通过使用包括至少由所述断层图像中的具有相同深度的两个点及其垂直二等分线上的一个点构成的三角形的底边和高、以及由所述参考光的光路长度所确定的相干门位置的信息，计算所述曲率。

10.根据权利要求5所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，还包括控制显示单元以在所述断层图像上显示基于所述曲率确定的曲线。

11.根据权利要求5所述的光学相干断层图像摄像方法，其特征在于，还包括控制显示单元以将针对所述断层图像的多个区域计算出的曲率显示为映射。

12.一种光学相干断层图像摄像设备，用于基于来自经由物镜利用测量光照射的被检眼的返回光和与所述测量光相对应的参考光的合成光来获取所述被检眼的断层图像，所述光学相干断层图像摄像设备包括：

获取单元，用于获取与所述被检眼的第一断层图像相对应的、所述被检眼和所述物镜之间的第一距离；以及

校正单元，用于将所述第一断层图像的曲率校正为与所述被检眼和所述物镜之间的第二距离相对应的第二断层图像的曲率，其中所述第二距离与所述第一距离不同。

13.根据权利要求12所述的光学相干断层图像摄像设备，其特征在于，还包括分光计，所述分光计用于获取用于生成所述断层图像的多个线数据并将所述多个线数据发送至所述校正单元。

14.根据权利要求12所述的光学相干断层图像摄像设备，其特征在于，还包括用于移动所述物镜以调整所述第一距离的单元。

15.根据权利要求12所述的光学相干断层图像摄像设备，其特征在于，还包括用于扫描所述测量光的具有不同转动中心的两个扫描器，

其中，所述校正单元校正所述两个扫描器的转动中心之间的位置差异。

16.根据权利要求12所述的光学相干断层图像摄像设备，其特征在于，当所述被检眼的视网膜的曲率被测量为大于预定值时，所述校正单元缩短所述第一距离以获取所述第一断层图像。

17.一种光学相干断层图像摄像设备，用于基于来自经由物镜利用测量光照射的被检眼的返回光和与所述测量光相对应的参考光的合成光来获取所述被检眼的视网膜的断层图像，所述光学相干断层图像摄像设备包括：

获取单元，用于获取与所述断层图像相对应的、所述被检眼和所述物镜之间的距离；以及

计算单元，用于基于所述距离来计算所述断层图像中的视网膜的曲率。

18.根据权利要求17所述的光学相干断层图像摄像设备，其特征在于，还包括确定单元，所述确定单元用于根据所述断层图像确定包括所述视网膜的预定层的区域，

其中，所述计算单元基于所述距离来计算所述区域的所述预定层的曲率。

19.根据权利要求17所述的光学相干断层图像摄像设备，其特征在于，还包括显示控制单元，所述显示控制单元用于控制显示单元以将基于所述曲率所确定的曲线重叠并显示在所述断层图像上。

20.根据权利要求17所述的光学相干断层图像摄像设备，其特征在于，还包括显示控制单元，所述显示控制单元用于控制显示单元以将针对所述断层图像的多个区域计算出的曲率显示为映射。