CN102970919B - 光学相干断层图像摄像设备及其方法 - Google Patents

Abstract

一种摄像设备包括第一扫描单元和第二扫描单元，其中所述第一扫描单元用于沿着被检物的第一方向对来自OCT用光源的光和来自SLO用光源的光进行扫描，所述第二扫描单元用于沿着与所述被检物的所述第一方向不同的第二方向对来自所述OCT用光源的光进行扫描。所述摄像设备在所述第一扫描单元对来自所述OCT用光源的光进行扫描时，获取沿着第一方向的所述被检物的断层图像，并且在第一扫描单元对来自所述SLO用光源的光进行扫描时，获取与所述断层图像相对应的所述被检物的交叉图像。

Description

光学相干断层图像摄像设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种光学相干断层图像摄像设备及其控制方法，尤其涉及具有专门用于眼科诊疗检查等的低相干光干涉光学系统的光学相干断层图像摄像设备及其控制方法。

背景技术

使用各种光学设备作为眼科设备。在这些设备中，利用以下光学设备来检查眼睛：

-前眼部摄像设备

-眼底照相机

-扫描激光检眼镜(SLO)

-利用由于低相干光所引起的光干涉的光学相干断层图像摄像设备(OCT)，并且还可以使用其它设备。

特别地，利用由于低相干光所引起的光干涉的光学相干断层图像摄像设备是为了获取高分辨率眼底断层图像所使用的设备，并且已成为视网膜专科门诊所不可或缺的设备。以下，将这种光学相干断层图像摄像设备简称为OCT设备。

OCT设备是具有干涉计的设备，其中，干涉计用于通过利用低相干光照射以视网膜为代表的样本来以高灵敏度测量来自该样本的反射光。此外，OCT设备可以通过在样本上扫描低相干光来获得断层图像。具体地，视网膜断层图像广泛用于眼科诊断。

在利用OCT设备拍摄断层图像时，可以通过连续获取多个断层图像来获取具有三维结构的图像。然而，由于通过扫描多个断层图像来拍摄图像，因而与获取一个断层图像所用的时间相比，用于获取具有三维结构的图像的时间变长。因此，当在拍摄期间眼球运动时，要获取的具有三维结构的图像一定会发生变形和移位。即使被检者试图观看一个点，他/她的眼球也因无意识的眼球运动(所谓的“固视微动(involuntaryeyemovement)”)而保持运动。为了解决这些问题，日本特开2007-130403(以下称为文献1)所提出的OCT通过将沿着眼底的深度方向对三维断层图像进行积分所产生的图像与利用外部部件所获取的眼底表面的二维图像进行对准，来校正移位图像。

如上所述，文献1示出：如果被检眼在拍摄具有三维结构的视网膜图像时发生运动，则通过将该视网膜图像与眼底表面图像进行对准来校正移位图像。然而，由于高度期望OCT设备具有高分辨率和高可重复性，因而期望OCT设备可以高精度地防止移位图像。对于眼运动，不仅存在视线的两个方向上的直线眼球运动，还存在围绕视轴转动的回转运动。也就是说，眼球具有三个自由度。文献1没有说明每当获取(扫描)各断层图像时的上述三个自由度的眼球运动。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的实施例之一提供一种光学相干断层图像摄像设备，该设备能够通过利用多个断层图像来以较高的精度对由于拍摄中的被检眼的运动所产生的断层图像的变动进行校正，其中，上述多个断层图像是通过使用光干涉的光学相干断层图像摄像所获取的。

根据本发明的一个方面，提供一种摄像设备，包括：第一扫描部件，用于沿着被检物的第一方向，对来自OCT用光源的光和来自SLO用光源的光进行扫描；第二扫描部件，用于沿着与所述被检物的所述第一方向不同的第二方向，对来自所述OCT用光源的光进行扫描；第一获取部件，用于在所述第一扫描部件对来自所述OCT用光源的光进行扫描时，获取沿着所述第一方向的所述被检物的断层图像；以及第二获取部件，用于在所述第一扫描部件对来自所述SLO用光源的光进行扫描时，获取与所述断层图像相对应的所述被检物的交叉图像。

此外，通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的特征将变得明显。

附图说明

图1示出第一实施例的光学相干断层图像摄像设备的光学系统的典型结构。

图2示出第一实施例的光学相干断层图像摄像设备的控制单元的框图。

图3示出第一实施例的光学相干断层图像摄像设备的扫描器的扫描信号波形。

图4示出第一实施例的图像校正的典型概念图。

图5示出表示第一实施例的校正的处理的流程图。

图6示出第二实施例的光学相干断层图像摄像设备的光学系统的典型结构。

图7示出第二实施例的光学相干断层图像摄像设备的控制单元的框图。

图8示出第二实施例的光学相干断层图像摄像设备的扫描器的扫描信号波形。

具体实施方式

第一实施例

本实施例的摄像设备包括：第一获取单元，用于通过沿着第二方向重复移动沿着第一方向的断层图像的拍摄位置(断面位置)，来获取多个断层图像；第二获取单元，用于获取二维眼底图像；以及控制单元，用于控制这些单元。在本实施例中，使用OCT摄像单元作为第一获取单元，并且使用SLO摄像单元作为第二获取单元。下面说明光学相干断层图像摄像设备的各元件。另外，尽管说明了眼科诊疗检查所使用的眼科设备，但本发明还可适用于观察皮肤等用的内窥镜设备等。

OCT摄像单元的光学结构

参考图1来说明OCT摄像单元(即第一实施例的第一获取单元)的光学结构。图1示出第一实施例的光学相干断层图像摄像设备的光学系统的结构。SLD(超发光二极管)光源、ASE(放大自发辐射)光源或者其它光源用作作为OCT用光源的一个例子的低相干光源115。此外，还可以使用SS(扫频源)光源，并且如果使用SS光源，本领域技术人员众所周知，系统结构一定是不同于图1的结构的SS-OCT结构。最佳适于拍摄眼底的波长850nm和1050nm其中之一使用低相干光源115所生成的低相干光。在本实施例中，假定：对于低相干光源115，使用中心波长为840nm且半波长宽度为45nm的SLD光源。

从低相干光源115发射的低相干光穿过光纤耦合器110，并且被分成测量光和参考光。尽管在该例子中说明了使用光纤的干涉计的结构，但也可以使用利用分束器的空间光光学系统的结构。

平行光形式的测量光经由光纤109从光纤准直器108发射。此外，测量光在穿过OCT扫描器(Y)107、中继透镜106、105以及OCT扫描器(X)104，透过二色分束器103并进一步穿过扫描透镜102和目镜101之后，入射至作为被检物的一个示例的被检眼100上。其中，对于OCT扫描器(X)104和OCT扫描器(Y)107，使用检电扫描器。入射至被检眼100上的测量光在视网膜上反射，并且经由同一光路返回到光纤耦合器110。另外，如图1所示定义本实施例的X方向和Y方向。基于通过测量光和参考光所生成的干涉光来获取沿光轴方向的Z方向的断层信息(A扫描图像)。此外，通过使用OCT扫描器(X)104在X方向上扫描测量光，来获取沿X方向排列断层信息(A扫描图像)的B扫描图像(X-Z平面上的二维断层图像)。此外，通过使用OCT扫描器(Y)107在Y方向上扫描测量光来获取Y方向上所排列的多个B扫描图像，并且通过组合这些图像来最终获取三维断层图像。

将参考光从光纤耦合器110引导至光纤准直器116，并且在变成平行光之后进行发射。从光纤准直器116发射的参考光在穿过色散校正玻璃117之后在光路长度可变台118中所配置的参考镜119上反射。从参考镜119反射的参考光在穿过同一光路之后返回至光纤耦合器110。

返回至光纤耦合器110的测量光和参考光在利用光纤耦合器110进行合成之后被引导至光纤准直器111。这里，将合成光定义为干涉光。分光器包括光纤准直器111、光栅112、透镜113和线传感器114。分光器测量干涉光作为与每一波长相对应的强度信息。也就是说，本实施例的OCT摄像单元使用光谱域方式。

SLO摄像单元的光学结构

接着，参考图1以相同方式来说明SLO摄像单元(即第二获取单元)的光学结构。

半导体激光器或SLD光源可以优选用作作为SLO用光源的一个示例的激光源129。另外，激光源129的波长可以是二色分束器103(波长分离部件)可以分离低相干光源115所发射的光的波长的任何波长。通常，为了使眼底观察图像的质量更佳，优选使用700nm~1000nm的波长区域。在本实施例中，发射波长为760nm的光的半导体激光器用作激光源129。

从激光源129发射的激光在经由光纤128穿过光纤准直器127之后变成平行光，并且入射至柱面透镜126。柱面透镜126将入射的平行光变换成在X方向上直线扩散的光束。尽管本实施例使用了柱面透镜，但也可以使用用于生成线束的任何光学元件(例如，使用鲍威尔(Powell)透镜的线束成形器或衍射光学元件)。

通过柱面透镜126在X方向上扩散的线束(SLO光束)经由中继透镜125、124穿过环形镜123的中心，并且在穿过中继透镜121、122之后被引导至SLO扫描器(Y)120。使用检电扫描器作为SLO扫描器(Y)120。此外，线束在二色分束器103上反射，并且在穿过扫描透镜102和目镜101之后入射至被检眼100上。二色分束器103被配置成使OCT光束透过并且反射SLO光束。在本实施例中，二色分束器103具有用于使波长等于或大于800nm的光透过并且反射波长为770nm以下的光的膜。

利用作为X方向上呈放射状延伸的光束(线束)的入射至被检眼100上的SLO光束来照射被检眼100的眼底。线束在被检眼的眼底上反射或散射，并且在穿过同一光路之后返回至环形镜123。由于环形镜123的位置与被检眼的瞳孔位置共轭，因而照射在眼底上的线束的背向散射光中穿过瞳孔周边部分的光在环形镜123上进行反射，并且在穿过透镜130之后在线传感器131上形成图像。尽管本实施例以将SLO摄像单元配置成使用线束的线扫描SLO进行了说明，但还可以将该SLO摄像单元配置成飞点SLO。在这种情况下，应当在X方向和Y方向上扫描从激光源129所发射的光。通过控制单元200来控制使用OCT摄像单元的光学系统和SLO摄像单元的光学系统的摄像操作。

控制单元的结构

参考图2说明第一实施例的光学相干断层图像摄像设备的控制单元200的结构。图2示出本实施例的光学相干断层图像摄像设备的控制单元200的框图。

中央处理单元(以下称为CPU201)连接至显示单元202、作为辅助存储装置的固定盘203、主存储装置204(例如，RAM)、用户接口单元205、调焦马达驱动器206和OCT台控制单元207。此外，CPU201连接至用于生成扫描波形的控制波形生成单元208，并且经由控制波形生成单元208来控制OCT扫描器驱动器(X)209、OCT扫描器驱动器(Y)210和SLO扫描器驱动器211。OCT扫描器驱动器(X)209、OCT扫描器驱动器(Y)210和SLO扫描器驱动器(Y)211分别生成扫描信号以驱动OCT扫描器(X)104、OCT扫描器(Y)107和SLO扫描器(Y)120。另外，CPU201连接至作为OCT摄像单元的线传感器114的OCT线传感器照相机212，并且连接至作为SLO摄像单元的线传感器131的SLO线传感器照相机213。

接着参考图3说明扫描信号波形，其中，将该扫描信号波形提供给各扫描器驱动器，从而使得控制单元200控制各扫描器。如图所示，OCT(X)扫描信号301具有三角波形以控制OCT扫描器(X)104。用于控制OCT扫描器(Y)107的OCT(Y)扫描信号302是用于在OCT(X)扫描信号301的每一周期顺次移位OCT(X)的扫描位置的信号。尽管该信号在Y方向的扫描范围内具有斜率，但并不局限于该信号，并且例如也可以使用在OCT(X)扫描信号301的各三角波形都改变的阶跃信号。使用利用OCT扫描器(X)104和OCT扫描器(Y)107的OCT光束的扫描，来进行三维OCT摄像。基于这些扫描信号，在与第一方向不同的第二方向(Y方向)上重复移位通过在第一方向(X方向)上扫描来自低相干光源115的光(OCT光束)获得的沿着第一方向的二维断层图像的拍摄。这样，进行用于获取多个二维断层图像(B扫描图像)的第一获取处理，以形成三维断层图像。在本实施例中，通过基于从与拍摄断层图像同步地获取的SLO图像所检测到的眼球的变动来校正如上所述获取的断层图像的位置，来获得高精度的三维断层图像(稍后详细说明)。

另外，在本实施例中，将具有特定恒定振幅的阶跃驱动应用于OCT扫描器(Y)107的扫描量，以获取三维数据。然而，通过将OCT扫描器(Y)107的扫描量(即OCT扫描器(Y)扫描信号302)设置成0，可以重复拍摄同一部位。在这种情况下，可以获取与同一位置相对应的多个B扫描图像。该零设置的目的是为了通过对重复拍摄同一部位所获得的多个B扫描图像进行平均化来获取高质量的B扫描图像。在这种情况下，如果从SLO图像所获得的眼球的运动量大于特定阈值，则在将运动量超过阈值的B扫描图像从进行平均化的图像排除时，可以获取到更高质量的B扫描图像。

用于控制SLO扫描器(Y)120的SLO(Y)扫描信号303具有与OCT(X)扫描信号301相同的扫描波形。也就是说，在OCT扫描器(X)104为了获取一个B扫描图像而进行一次扫描期间，SLO扫描器(Y)120也进行一次扫描，然后控制光学系统，从而获取一个SLO图像。尽管B扫描和SLO扫描的各扫描轴不同，但B扫描扫描时间和SLO扫描时间相同。用于获取这些图像的线传感器114(212)和131(213)用的同步信号是触发信号304。在触发信号304的上升沿，OCT用的线传感器114和SLO用的线传感器131两者开始获取数据。这样，SLO摄像单元、即第二获取单元与通过OCT摄像单元拍摄断层图像同步地获取二维眼底图像，以使得每当通过作为第一获取单元的OCT摄像单元获取到一个断层图像时都获取一个二维眼底图像(交叉图像的例子)。

基于与OCT图像和SLO图像各自所需的分辨率、像素数量或者扫描速度的关系，调整各线传感器所需的读出频率。在获取到实际图像时，使被检眼处于聚焦状态，或者调整眼底断层图像的显示位置。在这种情况下，CPU201使用调焦马达驱动器206来调整焦点。然后，通过移动目镜光学系统来调整焦点。在进行焦点调整时，检查者(操作者)通过确认显示单元202上所显示的SLO图像的对比度，来操作用户接口单元205。也就是说，手动调整焦点。此外，对于断层图像的显示位置的调整，检查者通过确认如图2所示的显示单元202上的图像，使用OCT台控制单元(Z)207来操作光路长度可变台118。通过用户接口单元205输入这些操作指示。在完成这些调整之后，通过图2的用户接口单元205输入摄像指示。

在检查者输入摄像指示时，图2中的控制波形生成单元208生成并形成如图3所示的三维扫描波形。此外，获取并存储用于形成三维图像的多个B扫描图像(X方向上的断层图像)以及与各B扫描图像相对应的SLO图像(二维眼底图像)。在图3的触发信号304的上升沿，从OCT线传感器照相机212获取断层图像，并且从SLO线传感器照相机213获取二维眼底图像，然后存储断层图像和二维眼底图像。图3中的附图标记“305”表示断层图像和二维眼底图像的图像存储时间段，并且在以箭头所示的时间段期间存储这些图像数据。在存储数据时，CPU201将通过OCT线传感器照相机212和SLO线传感器照相机213所获取的图像数据存储在固定盘203中。这样，将断层图像(B扫描图像)和与断层图像同步获取的相应二维眼底图像(SLO图像)成对地存储在固定盘203中。随后，图像获取结束。

图像校正时的处理

接着，以下参考图4和5说明用于校正所获取图像的处理。图4是用于说明本实施例的图像校正的图。SLO图像401是SLO摄像单元所拍摄的眼底的二维图像(二维眼底图像)。从SLO图像401提取特征点402~405，以测量眼球的运动。使用这些特征点来进行图像校正。例如，在血管交叉部和血管分支部用作特征点的情况下，将提取包括这些部的区域。在本实施例中，建立四个特征点，以使得以SLO图像的中心为基准的各象限具有一个特征点。将基准SLO图像定义为提取出特征点的SLO图像。基准SLO图像可以是预先获取的SLO图像，或者可以从与构成三维断层图像的B扫描图像相对应的SLO图像中选择(例如，选择最上面的SLO图像)。尽管在该例子中使用四个特征点，但并不局限于四个点，并且可以使用不在同一直线上的两个以上的任意点作为特征点。

图5示出表示第一实施例的图像校正的流程图。此外，通过CPU201实现以下处理的各步骤。

在步骤501，基于上述摄像操作，CPU201存储形成三维断层图像所使用的多个B扫描图像以及与B扫描图像相对应的多个二维眼底图像。在步骤502，CPU201从基准SLO图像中提取与图4的特征点402~405相对应的多个特征点，并且对基准SLO图像上的特征点坐标进行记忆并存储。更具体地，CPU201对作为特征点的坐标(XiRef,YiRef)(其中，i为特征点的编号)的基准位置和特征点的形状进行记忆并存储。

在步骤503，CPU201获得与B扫描图像同步获取的SLO图像中的所有特征点(Xi,Yi)的位置。例如，可以应用使用上述特征点的形状的已知模式匹配处理来检测特征点的位置。在步骤504，CPU201检测所提取的特征点的位置的变动，并且基于所检测到的变动来获得一个B扫描图像的校正量。更具体地，例如，CPU201使用等式(1)，基于各特征点的移位来获得映射坐标，并且计算线性校正量，以使得映射坐标和所获取的特征点的图像坐标之间的差最小化。使用以下线性映射等式中所定义的倍率(Magnification)、转动量(θ)和平行移动量(ShiftX，ShiftY)中的每一个，通过最小二乘法来获得线性校正量(获得使等式(2)最小的线性校正量)。

等式(1)：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{MapXi}\\ \mathrm{MapYi}\end{array}\right)=\mathrm{Magnification}\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{XiRef}\\ \mathrm{YiRef}\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}\mathrm{ShiftX}\\ \mathrm{ShiftY}\end{array}\right)...\left(1\right)$

等式(2)：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}({(\mathrm{MapXi}-\mathrm{Xi})}^2+{(\mathrm{MapYi}-\mathrm{Yi})}^2)...\left(2\right)$

(其中，n是特征点的数量。)

也就是说，CPU201获得可以以最小误差表示n个特征点的移动量的校正量。在步骤505，CPU201使用所获得的线性校正量来获得B扫描图像的考虑到移位的获取位置(等式(3))。

等式(3)：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{CorrectX}\\ \mathrm{CorrectY}\end{array}\right)=\mathrm{Magnification}\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}\mathrm{ShiftX}\\ \mathrm{ShiftY}\end{array}\right)...\left(3\right)$

设在没有眼球运动时构成B扫描图像的A扫描图像的位置为(X,Y)，然后可以通过等式(3)来获得应用了获取到B扫描图像时的校正量的位置。其中，通过针对相应的二维眼底图像应用所计算出的校正量，来获得用于生成B扫描图像的所有A扫描图像的位置。在步骤506，CPU201判断是否处理了所有B扫描图像，并且如果存在未处理的B扫描图像，则控制返回到步骤503，并且开始下一B扫描图像的处理。在对所有B扫描图像重复进行了上述各步骤之后，构成三维断层图像的B扫描图像可以被校正并位于基于获取到B扫描图像时的眼球位置的位置处。如果完成了所有B扫描图像的处理，则在步骤507，通过使用校正后的B扫描图像来生成观察用的三维断层图像。因此，在基于与构成三维断层图像的相应B扫描图像的每一个同步所获取的二维眼底图像来调整多个B扫描图像之间的相对位置之后，生成三维断层图像。利用该结构，可以高精度地校正三维移位。

在如上所述的本实施例中，尽管假定所有B扫描图像都是可接受的，但在B扫描图像的校正量(Magnification,θ,ShiftX,ShiftY)超过特定阈值的情况下，可以判断为不使用该B扫描图像进行校正。例如，在校正量超过特定阈值的情况下，认为一定存在较大的眼球运动。另外，基于相对于基准图像的变动来判断校正量是否超过特定阈值，并且还可以基于B扫描图像和先前B扫描图像(紧挨在该B扫描图像之前所获取的图像或者在特定次数的扫描之前所获取的图像)之间的差来判断校正量是否超过特定阈值。通过添加该处理，即使在一个B扫描图像中存在诸如微颤动(micro-saccade)等的较大眼球运动，也可以适当地删除数据。此外，可以通过代替校正量而是参考变动量来判断是否可以使用某一B扫描图像。

此外，尽管通过获取与一个B扫描图像相对应的一个二维眼底图像来确定校正量，但也可以通过获取与一个以上的B扫描图像相对应的一个二维眼底图像来确定校正量。也就是说，可以基于通过获取与n个B扫描图像相对应的一个二维眼底图像所获得的校正量来校正这n个B扫描图像。此时，可以考虑使用各种方法来确定要应用于n个B扫描图像的校正量。例如，可以向所有n个B扫描图像应用共同的校正量，其中，该共同的校正量是基于与n个B扫描图像中的任一个同步地利用SLO摄像单元所获取的二维眼底图像、通过使用上述方法所计算出的。例如，作为n个B扫描图像中的任一个，可以选择n个B扫描图像中开头的B扫描图像。此外，通过将获取n个B扫描图像的时间段设置成等于SLO光束的一个扫描时间段，对于n个B扫描图像可以获得一个二维眼底图像，并且可以在获取到与n个B扫描图像相对应的一个二维眼底图像之后，基于该二维眼底图像来获得校正量。

第二实施例

接着，以下说明第二实施例的光学相干断层图像摄像设备。

OCT摄像单元的光学结构

参考图6说明第二实施例的OCT摄像单元。例如，使用中心波长为840nm且半波长宽度为45nm的超发光二极管作为低相干光源618。从低相干光源618发射的低相干光经由光纤入射至光纤耦合器613，并且被分成测量光和参考光。平行光束形式的测量光经由光纤612从光纤准直器611发射，并且穿过扫描器(Y)610(第二扫描单元的例子)、二色分束器609、中继透镜608、607、环形镜606和中继透镜605、604。此外，测量光穿过扫描器(X)603(第一扫描单元的例子)，并且在穿过扫描透镜602和目镜601之后入射至被检眼600上。入射至被检眼600上的光在视网膜上反射，并且在穿过同一光路之后返回到光纤耦合器613。通过操作扫描器(Y)610，在被检者正立时，在垂直方向(Y方向)上扫描测量光。通过操作扫描器(X)603，在被检者正立时，在水平方向(X方向)上扫描测量光。

参考光从光纤耦合器613引导至光纤准直器619，并且在变成平行光之后发射。所发射的参考光在穿过色散校正玻璃620之后在光路长度可变台621中所设置的参考镜622上反射。从参考镜622所反射的参考光在穿过同一光路之后返回到光纤耦合器613。

返回到光纤耦合器613的测量光和参考光在利用光纤耦合器613进行合成之后被引导至光纤准直器614。这里，将合成光定义为干涉光。分光器包括光纤准直器614、透射光栅615、透镜616和线传感器617。分光器测量干涉光作为与每一波长相对应的强度信息。

SLO摄像单元的光学结构

参考图6说明SLO摄像单元的光学结构。使用波长为760nm的半导体激光器作为激光源628。从激光源628发射的激光在经由光纤627穿过光纤准直器626之后变成平行光，并且入射至柱面透镜625上。激光通过柱面透镜625在Y方向上直线扩散，并且在二色分束器609(光路分离单元的例子)上反射。二色分束器609具有使波长等于或大于800nm的光透过并且反射波长为770nm以下的光的膜。二色分束器609上反射的光束穿过中继透镜607、608、环形镜606的中心、中继透镜605、604、以及与OCT摄像单元共用的扫描器(X)603(第一扫描单元的一个例子)。此外，该光束在穿过扫描透镜602和目镜601之后入射至被检眼600上。这样，OCT摄像单元和SLO摄像单元使用扫描器(X)作为共用扫描机构，并且进行X方向上的扫描。

将垂直方向(Y)上延伸的线束投影至被检眼600的眼底上。被检眼600的眼底上所反射或散射的线束在穿过同一光路之后返回至环形镜606。由于环形镜606的位置与被检眼的瞳孔位置共轭，因而照射在眼底上的线束的背向散射光中穿过瞳孔周边部分的光在环形镜606进行反射，并且在穿过透镜623之后在线传感器624上形成图像。如上所述，本实施例的SLO摄像单元配置成使用线束的线扫描SLO。在这种情况下，在本实施例中，SLO摄像单元和OCT摄像单元共用扫描器(X)603。利用该结构，被检者正立时垂直方向(Y方向)上扩散的SLO摄像单元的线束以及测量光的光束稳定且同步地在X方向上进行扫描。另外，可以不必使SLO摄像单元的线束和OCT摄像单元的测量光的线束位于同一X坐标的位置。也就是说，这两种线束可以在X方向上移位。换句话说，仅需要使SLO摄像单元和OCT摄像单元的线束的扫描时间段同步。通过控制单元700来控制使用OCT摄像单元的光学系统和SLO摄像单元的光学系统的摄像操作。

控制单元的结构

接着，参考图7说明控制单元700的结构。图7示出本实施例的光学相干断层图像摄像设备的控制单元的框图。

中央处理单元(以下称为CPU701)连接至显示单元702、作为辅助存储装置的固定盘703、主存储装置704(例如，RAM)和用户接口单元705。此外，CPU701连接至调焦马达驱动器706和OCT台控制单元707。此外，CPU701连接至用于生成扫描波形的控制波形生成单元708，并且经由控制波形生成单元708来控制扫描器驱动器(X)709和扫描器驱动器(Y)710。另外，CPU701连接至作为OCT摄像单元的线传感器617的OCT线传感器照相机711，并且连接至作为SLO摄像单元的线传感器624的SLO线传感器照相机712。

接着，使用图7和8说明第二实施例的摄像控制方法。在拍摄三维图像时，通过使用图8所示的控制波形来控制各扫描器。

OCT(X)扫描信号801具有图8所示的三角波形，其控制扫描器(X)603以在X方向上扫描OCT摄像单元的测量光束和SLO摄像单元的光束。扫描器(Y)扫描信号802是用于在扫描器(X)扫描信号801的每一周期移位扫描位置的信号，其中，扫描器(Y)扫描信号802控制扫描器(Y)610，以在Y方向上移位OCT摄像单元的测量光束。尽管该信号在Y方向的扫描区域内具有斜率，但并不局限于该信号，并且例如也可以使用在OCT(X)扫描信号801的各三角波形都改变的阶跃信号。可以使用利用OCT扫描器(X)603和OCT扫描器(Y)610的OCT光束的扫描来进行三维OCT摄像。此外，通过扫描器(X)603的扫描，与B扫描图像同步获取SLO图像。触发信号803是用于使获取这些图像的各线传感器同步的信号，并且在触发信号803的上升沿，OCT用的线传感器617和SLO用的线传感器624这两者开始获取数据。这样，SLO摄像单元、即第二获取单元与通过OCT摄像单元拍摄断层图像同步地获取二维眼底图像，以使得每当通过作为第一获取单元的OCT摄像单元获取到一个断层图像时都获取一个二维眼底图像(交叉图像的例子)。

基于与OCT图像和SLO图像各自所需的分辨率、像素数量或者扫描速度的关系，调整OCT线传感器617和SLO线传感器624所需的读出频率。在获取到实际图像时，使被检眼600处于聚焦状态，或者调整眼底断层图像的显示位置。在这种情况下，调焦马达驱动器706通过移动目镜光学系统来调整焦点。在进行焦点调整时，检查者通过确认显示单元702上所显示的SLO图像的对比度，来操作用户接口单元705。此外，对于断层图像的显示位置的调整，检查者通过确认如图7所示的显示单元702上的图像，使用图7中的OCT台控制单元(Z)707来操作图6中的光路长度可变台621。通过用户接口单元705输入这些操作指示。在完成这些调整之后，检查者使用用户接口单元705输入摄像指示。

当输入摄像指示时，CPU701控制图7的控制波形生成单元708以生成图8的三维扫描波形，并且获取和存储用于生成三维图像的多个B扫描图像以及与各B扫描图像相对应的SLO图像。在触发信号803的上升沿，在OCT线传感器照相机711(617)和SLO线传感器照相机712(624)分别拍摄到图像之后，获取并存储数据。图8的附图标记“804”表示OCT摄像单元的B扫描图像和SLO摄像单元的SLO图像的图像存储时间段，并且在以箭头表示的这些时间段期间存储数据。在进行数据存储时，CPU701将OCT线传感器照相机711和SLO线传感器照相机712所获取的图像数据存储在固定盘703中。随后结束图像获取。另外，将断层图像(B扫描图像)以及与断层图像同步所获取的相应二维眼底图像(SLO图像)成对地存储在固定盘703中。

图像校正时的处理

接着，说明第二实施例的图像校正。参考第一实施例的图4和5说明第二实施例的用于校正所获取图像的处理。在第二实施例中，将转动量和倍率的成分分成包括第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)的两个轴，并且通过使用线性映射等式来计算转动量和倍率。此外，通过CPU701来实现以下处理的各步骤。

在步骤501，基于如图6、7和8所述的操作，将多个B扫描图像和多个二维眼底图像(SLO图像)存储在固定盘703中。在步骤502，CPU701从基准SLO图像中提取与图4的特征点402~405相对应的多个特征点，并且存储基准SLO图像上的特征点坐标。更具体地，CPU701对作为特征点的坐标(XiRef,YiRef)(其中，i为特征点的编号)的基准位置和特征点的形状(图案)进行记忆并存储。

在步骤503，CPU701获得与B扫描图像同步所获取的SLO图像中的所有特征点(Xi,Yi)的位置。在步骤504，CPU701检测所提取的特征点的位置的变动，并且基于所检测到的变动来获得一个B扫描图像的校正量。更具体地，例如，CPU701使用等式(4)，基于各特征点的移位来获得映射坐标，并且计算线性校正量，以使得映射坐标和所获取的特征点的图像坐标之间的差最小化。CPU701使用以下线性映射等式中所定义的转动量(θx,θy)、倍率(MagnificationX,MagnificationY)和平行移动量(ShiftX,ShiftY)中的每一个，通过最小二乘法来获得线性校正量(获得使等式(5)最小的线性校正量)。

等式(4)：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{MapXi}\\ \mathrm{MapYi}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\mathrm{MagnificationX}& 0\\ 0& \mathrm{MagnificationY}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θx}& -\sin \mathrm{\θx}\\ \sin \mathrm{\θy}& \cos \mathrm{\θy}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{XiRef}\\ \mathrm{YiRef}\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}\mathrm{ShiftX}\\ \mathrm{ShiftY}\end{array}\right)...\left(4\right)$

等式(5)：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}({(\mathrm{MapXi}-\mathrm{Xi})}^2+{(\mathrm{MapYi}-\mathrm{Yi})}^2)...\left(5\right)$

(其中，n是特征点的数量。)

也就是说，CPU701获得可以以最小误差表示n个特征点的移动量的校正量。校正处理与第一实施例的不同在于：在将转动量和倍率的成分分成第一方向(X)和第二方向(Y)之后，计算校正量。另外，可以将第一实施例的校正量的计算方法应用于第二实施例，并且反之，可以将第二实施例的校正量的计算方法应用于第一实施例。

在步骤505，CPU701使用所获得的线性校正量来获得B扫描图像的考虑到移位的获取位置(等式(6))。

等式(6)：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{CorrectX}\\ \mathrm{CorrectY}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\mathrm{MagnificationX}& 0\\ 0& \mathrm{MagnificationY}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θx}& -\sin \mathrm{\θx}\\ \sin \mathrm{\θy}& \cos \mathrm{\θy}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}\mathrm{ShiftX}\\ \mathrm{ShiftY}\end{array}\right)...\left(6\right)$

设在不存在眼球运动时构成B扫描图像的A扫描图像的位置是(X,Y)，然后可以通过等式(6)来获得应用了获取到B扫描图像时的校正量的位置。在本实施例中，通过应用所计算出的校正量来获得构成B扫描图像的所有A扫描图像的位置。在步骤506，CPU701判断是否处理了所有的B扫描图像，并且如果存在未处理的B扫描图像，则控制返回到步骤503，并且开始下一B扫描图像的处理。

在完成了所有B扫描图像的处理之后，在步骤507，CPU701通过使用校正后的B扫描图像来生成三维断层图像。在该步骤之后，处理结束。在对所有B扫描图像重复进行了上述各步骤之后，构成三维断层图像的B扫描图像可以被校正并位于基于获取到B扫描图像时的眼球位置的位置处。因此，在步骤507，通过调整了相对位置的多个B扫描图像(断层图像)来生成三维断层图像。

在如上所述的本实施例中，尽管假定了所有B扫描图像是可接受的，但在B扫描图像的各校正量中的θx和θy之间或者MagnificationX和MagnificationY之间的差由于存在较大的眼球运动而超过特定阈值的情况下，可以判断为该B扫描图像应作为无效数据而被删除。通过添加该处理，即使在一个B扫描图像中存在诸如微颤动等的较大眼球运动的情况下，也可以适当地排除不想要的数据。

如第一实施例所述，针对n个断层图像(B扫描图像)，可以获取一个二维眼底图像(SLO图像)。

另外，可以通过诸如个人计算机等的信息处理装置来进行上述实施例的步骤503~507的处理。在这种情况下，将存储在固定盘203、703中的断层图像和二维眼底图像提供给该信息处理装置，并且该信息处理装置使用这些图像来生成三维断层图像。

如上所述，根据上述实施例，使用光干涉的光学相干断层图像摄像设备能够利用该光学相干断层图像摄像设备所获取的多个断层图像，以更高的精度对由于摄像期间被检眼的运动所生成的断层图像的变动进行校正。具体地，使用光干涉的光学相干断层图像摄像设备可以在通过使用该光学相干断层图像摄像设备所获取的断层图像来生成三维图像时，以更高的精度对由于摄像期间被检眼的运动所引起的断层图像的变动进行校正。

还可以利用读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者诸如CPU或MPU等装置)和通过下面的方法来实现本发明的各方面，其中，系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的各步骤。为此，例如通过网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读存储介质)将该程序提供给计算机。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局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。

本申请要求2010年6月30日提交的日本专利申请2010-150261的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (13)

1.一种摄像设备，其特征在于，包括：

第一扫描部件，用于沿着眼睛的第一方向，对来自OCT用光源的光和来自SLO用光源的线束进行扫描，其中所述第一方向对应于如下两个方向：来自所述OCT用光源的光的X方向和与来自所述SLO用光源的线束的线方向相交的X方向；

第二扫描部件，用于沿着所述眼睛的与所述第一方向不同的第二方向，对来自所述OCT用光源的光进行扫描，其中所述第二方向对应于来自所述OCT用光源的光的Y方向；

第一获取部件，用于在所述第一扫描部件对来自所述OCT用光源的光进行扫描时，获取沿着所述第一方向的所述眼睛的断层图像；以及

第二获取部件，用于在所述第一扫描部件对来自所述SLO用光源的线束进行扫描时，获取与所述断层图像相对应的所述眼睛的多个眼底图像，

其中，所述第一扫描部件包括用于来自所述SLO用光源的线束和来自所述OCT用光源的光的共用扫描机构，以及

其中，所述第二扫描部件设置于包括所述OCT用光源和所述第一扫描部件的OCT光学系统中，并且设置于所述OCT光学系统与包括所述SLO用光源以及所述第一扫描部件的SLO光学系统的共用光路之外。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括：

光路分离部件，其配置在用于将来自所述第二扫描部件的光引导至所述第一扫描部件的光路上；以及

光学元件，用于根据来自所述SLO用光源的光来形成所述线束，

其中，所述光路分离部件将所述线束引导至所述第一扫描部件。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括：

检测部件，用于从所述第二获取部件所获取的所述多个眼底图像的每一个中提取特征点，并且检测所述多个眼底图像中的特征点的变动；以及

生成部件，用于使用多个断层图像和所述检测部件所检测到的特征点的变动，来生成观察用图像。

4.根据权利要求3所述的摄像设备，其中，

所述第一获取部件通过利用所述第一扫描部件沿着所述第一方向扫描来自所述OCT用光源的光、并且在利用所述第二扫描部件沿着所述第二方向移动扫描位置的情况下重复扫描，来获取能够用于生成三维断层图像的多个断层图像，以及

所述生成部件还包括用于通过基于所述变动对所述断层图像在作为所述观察用图像的三维断层图像中的位置进行校正来生成所述三维断层图像的部件。

5.根据权利要求4所述的摄像设备，其中，

来自所述SLO用光源的线束向着所述第二方向延伸，并且通过沿着所述第一方向扫描所述线束来获取所述眼底图像，以及

同时进行如下两种扫描：所述第一获取部件中沿着所述第一方向对来自所述OCT用光源的光的扫描；以及沿着所述第一方向对所述线束的扫描。

6.根据权利要求4所述的摄像设备，其中，所述生成部件用于：

针对所述第二获取部件所获取的各眼底图像，计算用以校正特征点的位置的变动的校正量；以及

通过使用针对各眼底图像所计算出的校正量对与各眼底图像相对应的时间段期间所获取的断层图像进行校正，来生成所述三维断层图像。

7.根据权利要求6所述的摄像设备，其中，所述生成部件使用线性映射等式来计算与倍率、转动和平移有关的校正量。

8.根据权利要求7所述的摄像设备，其中，所述线性映射等式被配置成使用转动和倍率的被分离成所述第一方向和所述第二方向的成分，来计算与转动和倍率有关的校正量。

9.根据权利要求6所述的摄像设备，其中，所述生成部件不使用具有超过特定阈值的所述变动的量或所述校正量的、并且在与眼底图像相对应的时间段期间所获取的断层图像来进行所述三维断层图像的生成。

10.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述第二获取部件以每N个断层图像获取一个眼底图像的方式，与所述第一获取部件所进行的断层图像的获取相同步地获取眼底图像。

11.根据权利要求3所述的摄像设备，其中，

所述第一获取部件通过在同一位置处沿着所述第一方向重复扫描来自所述OCT用光源的光，来获得多个断层图像，以及

所述生成部件通过对所述多个断层图像进行平均化来生成所述观察用图像，并且从进行平均化的对象中排除具有较大变动的、并且在与特征点相对应的时间段期间所获取的断层图像。

12.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，还包括线传感器，所述线传感器用于对从照射了所述线束的所述眼睛所返回的光进行检测。

13.一种摄像设备的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一扫描步骤，用于使用第一扫描部件，沿着眼睛的第一方向，对来自OCT用光源的光和来自SLO用光源的线束进行扫描，其中所述第一方向对应于如下两个方向：来自所述OCT用光源的光的X方向和与来自所述SLO用光源的线束的线方向相交的X方向；

第二扫描步骤，用于使用第二扫描部件，沿着所述眼睛的与所述第一方向不同的第二方向，对来自所述OCT用光源的光进行扫描，其中所述第二方向对应于来自所述OCT用光源的光的Y方向；

第一获取步骤，用于在所述第一扫描步骤中对来自所述OCT用光源的光进行扫描时，获取沿着所述第一方向的所述眼睛的断层图像；以及

第二获取步骤，用于在所述第一扫描步骤中对来自所述SLO用光源的线束进行扫描时，获取与所述断层图像相对应的所述眼睛的多个眼底图像，

其中，在所述第一扫描步骤中，使用共用扫描机构对来自所述SLO用光源的线束和来自所述OCT用光源的光进行扫描，以及

其中，所述第二扫描部件设置于包括所述OCT用光源和所述第一扫描部件的OCT光学系统中，并且设置于所述OCT光学系统与包括所述SLO用光源以及所述第一扫描部件的SLO光学系统的共用光路之外。