CN102985785A - 光学断层图像摄像设备 - Google Patents

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Abstract

光学断层图像摄像设备(100)包括：第一分割单元(136-A)，用于将第一合成光束(142-1)分割成具有不同偏振方向的第一光束(175-A1)和第二光束(175-A2)，其中第一合成光束是通过将来自利用第一测量光束照射的被检查物的返回光束和与第一测量光束相对应的参考光束进行合成来形成的；选择单元(137)，用于选择第三光束(142-2、175-B1)或第二光束，其中第三光束是基于通过将来自利用第二测量光束照射的被检查物的返回光束和与第二测量光束相对应的参考光束进行合成而形成的第二合成光束(142-2)的；第一获取单元(125)，用于在选择单元选择第二光束的情况下，基于第一光束和第二光束获取表示被检查物的偏振信息的断层图像；以及第二获取单元(125)，用于在选择单元选择第三光束的情况下，基于第一光束和第三光束获取表示被检查物的多个强度信息的断层图像。

Description

光学断层图像摄像设备
技术领域
本发明涉及光学断层图像摄像设备以及用于光学断层图像摄像设备的摄像方法。更具体地，本发明涉及用于拍摄用于眼科检查的断层图像的光学断层图像摄像设备以及用于光学断层图像摄像设备的摄像方法。
背景技术
使用多波长光学干涉的光学相干断层成像(OCT)是用于获得样本(特别是眼底)的高分辨率断层图像的方法。以下将用于使用OCT来拍摄断层图像的设备称为OCT设备。
近年来，将能够实现高速摄像的傅里叶域方法引入眼科OCT设备。傅里叶域OCT设备可以防止由于以固视期间的无意识眼动为代表的眼部移动所导致的图像的模糊和丢失。日本特表2008-508068论述了用于通过区域传感器来检测来自利用多个测量光束照射的被检眼的前眼部的返回光束所产生的多个干涉光束的技术。由此，可以通过使用样条曲面或多角形面来以高速绘制眼球的三维结构。
当前研究了能够拍摄眼底组织的偏振特性和移动的功能OCT设备。功能OCT设备与基于边界面反射和散射强度而简单地拍摄眼底组织的形状的普通OCT设备不同。作为一种类型的功能OCT设备的偏振OCT设备通过使用作为眼底组织的光学特性的偏振参数(延迟和方向)来进行摄像。结果，可以使用偏振参数来形成偏振OCT图像并且利用偏振OCT图像来用于眼底组织的区别和分割。偏振OCT设备使用圆偏振光束或偏振调制后的光束作为用于观察样本的测量光束，并且将干涉光束分割成两个正交的线偏振光束。
在“Polarization maintaining fiber based ultra-high resolutionspectral domain polarization sensitive optical coherencetomography”Opt.Express 17,22704(2009)中论述了用于通过具有两个分光器和宽波长光源的偏振OCT设备来获取高分辨率偏振OCT图像的技术。该技术通过使用所获取的偏振参数来绘制视网膜色素上皮层与眼底组织相区别的断层图像。已知在视网膜色素上皮层中发生将偏振光束转换成随机光束的消偏振。偏振OCT设备针对具有不同偏振方向的两个干涉光束(正交线偏振光束)使用两个衍射光栅。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本特表2008-508068
非专利文献
非专利文献1：“Polarization maintaining fiber basedultra-high resolution spectral domain polarization sensitiveoptical coherence tomography”Opt.Express 17,22704(2009)
发明内容
技术问题
在这种情况下，期望OCT设备具有使用多个测量光束的高速摄像和偏振OCT的功能。
如果使用全部的多个测量光束来获取偏振OCT图像，则由于以下原因导致OCT设备需要大型化以检测来自被检眼的返回光束：诸如线传感器等的检测部件的所需数量或者检测部件中的用于各测量光束的检测区域的所需数量是测量光束的数量的两倍。
用于解决问题的方案
本发明涉及具有使用多个测量光束的高速摄像和偏振OCT的功能的紧凑型光学断层图像摄像设备以及用于光学断层图像摄像设备的摄像方法。
根据本发明的方面，一种光学断层图像摄像设备，包括：第一分割单元，用于将第一合成光束分割成具有不同偏振方向的第一光束和第二光束，其中所述第一合成光束是通过将来自利用第一测量光束照射的被检查物的返回光束和与所述第一测量光束相对应的参考光束进行合成来形成的；选择单元，用于选择第三光束或所述第二光束，其中所述第三光束是基于通过将来自利用第二测量光束照射的所述被检查物的返回光束和与所述第二测量光束相对应的参考光束进行合成而形成的第二合成光束的；第一获取单元，用于在所述选择单元选择所述第二光束的情况下，基于所述第一光束和所述第二光束获取表示所述被检查物的偏振信息的断层图像；以及第二获取单元，用于在所述选择单元选择所述第三光束的情况下，基于所述第一光束和所述第三光束获取表示所述被检查物的多个强度信息的断层图像。
通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出本发明的典型实施例、特征和方面，并与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备的结构。
图2A示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的获取断层图像的方法。
图2B示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的获取断层图像的方法。
图2C示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的获取断层图像的方法。
图3A示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的获取断层图像的方法。
图3B示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的获取断层图像的方法。
图3C示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的获取断层图像的方法。
图3D示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的获取断层图像的方法。
图4A示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的摄像过程。
图4B示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的摄像过程。
图5示出根据本发明第一典型实施例的OCT设备所进行的摄像过程。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。
以下将参考图1说明根据本发明典型实施例的摄像设备。图1示出根据本典型实施例的OCT设备(具有普通OCT和偏振OCT的功能)的结构。
返回光束108-1来自利用基于第一测量光束106-1的光束(在第一测量光束106-1通过相对于测量光路以45度(角)倾斜设置的λ/4板167-2之后所获得的圆偏振光束)照射的被检查物107。返回光束108-1与基于与第一测量光束106-1相对应的参考光束105-1的光束(在参考光束105-1通过相对于参考光路以22.5度(角)倾斜设置的λ/4板167-1之后所获得的线偏振光束)合成以形成第一合成光束142-1。第一合成光束142-1被第一分割单元136-A分割成具有不同偏振方向的第一光束175-A1和第二光束175-A2。
返回光束108-2来自利用基于第二测量光束106-2的光束(在第二测量光束106-2通过相对于测量光路以45度(角)倾斜设置的λ/4板167-2之后所获得的圆偏振光束)照射的被检查物107。返回光束108-2与基于与第二测量光束106-2相对应的参考光束105-2的光束(在参考光束105-2通过相对于参考光路以22.5度(角)倾斜设置的λ/4板167-1之后所获得的线偏振光束)合成以形成第二合成光束142-2。选择单元(例如，光学切换器137)选择基于第二合成光束142-2的第三光束或第二光束175-A2。第三光束是第二合成光束142-2本身，或者，在第三光束被第二分割单元136-B分割成具有不同偏振方向的第三光束175-B1和第四光束175-B2时是第三光束175-B1。
以下将说明选择单元137选择第二光束175-A2的情况。在这种情况下，第一获取单元(例如，计算机125)基于第一光束175-A1和第二光束175-A2来获取表示被检查物107的偏振信息的断层图像(偏振OCT图像)(该模式被称为第一模式)。
以下将说明选择单元137选择第三光束(第二合成光束142-2或第三光束175-B1)的情况。在该情况下，第二获取单元(例如，计算机125)基于第一光束175-A1和上述第三光束来获取表示被检查物107的多个强度信息的断层图像(多个普通OCT图像)(该模式被称为第二模式)。第一获取单元和第二获取单元可以由一个共用计算机或两个不同的计算机形成。
以这种方式，可以将检测部件的数量或检测部件中的各测量光束的检测区域的数量减少至小于测量光束的数量的2倍的数量。由此，可以实现具有使用多个测量光束的高速摄像和偏振OCT的功能的紧凑型光学断层图像摄像设备以及用于光学断层图像摄像设备的摄像方法。
上述结构意味着偏振OCT的摄像区域的数量小于利用多个测量光束进行高速摄像的普通OCT的摄像区域的数量。更具体地，偏振OCT的摄像区域的范围小于普通OCT的摄像区域的总范围。由此，期望用户能够根据需要来确定偏振OCT的摄像区域。由此，期望从利用多个测量光束高速拍摄的普通OCT图像(宽范围图像)确定至少一部分摄像区域，然后在所确定的摄像区域中获取偏振OCT图像。
期望提供一种用于对第一光束175-A1和选择单元137所选择的光束进行分光的分光单元(例如，衍射光栅141)。在该情况下，期望提供一种照射单元(例如，透镜135-3)，该照射单元用于利用选择单元137所选择的光束来照射用于第一光束175-A1的分光单元141上的照射位置。由此，光学断层图像摄像设备可以被构造为具有一个衍射光栅，因此可以比包括两个衍射光栅的设备更小型化。
此外，期望提供一种检测单元(例如，线传感器139)，该检测单元用于在不同的检测区域中检测分别与第一光束175-A1和选择单元137所选择的光束相对应的、来自分光单元141的光束。由此，可以通过共用的检测单元139来检测多个光束。由此，可以基于来自检测单元139的分别与第一光束和第二光束相对应的检测区域的输出来获取表示被检查物的多个强度信息的断层图像或表示偏振信息的断层图像。
此外，期望调整分别与具有不同偏振方向的第一光束175-A1和第二光束175-A2相对应的向衍射光栅(例如，透射型光栅141)照射的照射光束的偏振方向。例如，期望调整在第一偏振保持光纤134-5的光出射端和第二偏振保持光纤134-8的光出射端之间形成的相对角度。
在这种情况下，衍射光栅141处的照射光束的分光特性(针对衍射光栅141的入射光束偏振方向)相互一致。当进行上述调整时，期望利用各偏振方向一致的第一光束175-A1和第二光束175-A2来照射衍射光栅141。在这种情况下，期望基于来自衍射光栅141的光束来获取表示被检查物107的偏振信息的断层图像(也称为偏振OCT图像)，该衍射光栅141用于对分别与具有不同偏振方向的第一光束175-A1和第二光束175-A2相对应的上述调整单元的光束进行分光。
由此，衍射光栅的入射光束的偏振方向可以相互一致。因此，由于可以防止衍射光栅的偏振依赖性所引起的衍射效率的降低，所以可以获取精确的偏振参数从而以简单结构获得偏振OCT图像。
期望提供一种显示控制单元，该显示控制单元用于基于选择单元的选择结果来在显示单元(显示器等)上显示被检查物的断层图像。期望提供一种设置单元，该设置单元用于设置第一模式或第二模式。此外，可以基于设置单元的设置结果来控制选择单元。
示例1
在第一典型实施例中，以下将说明应用本发明的OCT设备。
第一典型实施例被形成为包括用于获取偏振断层图像的偏振OCT和包括两个测量光束的多光束OCT的多功能设备。可以在偏振OCT模式和多光束OCT模式之间切换多功能设备。
在偏振OCT模式中，利用来自光源的圆偏振测量光束照射被检查物，照射至被检查物上的测量光束的返回光束与参考光束合成以生成干涉光束，干涉光束被分割成两个线偏振光束并被测量，并且拍摄被检查物的偏振OCT图像。
在多光束OCT模式中，为了高速摄像和低噪声摄像，提供两个测量光束以能够同时获取两个断层图像。
OCT设备的特征在于获取被检查物的详细信息。更具体地，OCT设备首先在多光束OCT模式中使用两个测量光束来针对宽摄像范围进行高速摄像，然后在偏振OCT模式中获取要关注的对象摄像范围(例如，病变区域)的偏振参数。
尽管以谱域类型的OCT设备为重点说明了本典型实施例，但明显的是，本发明还可应用至时间域类型或扫频源类型的OCT设备。
总体概要结构
以下将参考图1详细说明根据本典型实施例的OCT设备的总体结构。如图1所示，根据本典型实施例的OCT设备100总体将系统构造为迈克耳逊干涉仪，并且包括能够保持许多光路的光束偏振状态的偏振保持光纤。
参考图1，利用光学耦合器131-1以90:10的强度比将从光源101-1发射的出射光束104-1分割成参考光束105-1和测量光束106-1，以及利用光学耦合器131-2以相同的强度比将从光源101-2发射的出射光束104-2分割成参考光束105-2和测量光束106-2。经由偏振保持光纤134-4、XY扫描器119以及透镜120-1和120-2将测量光束106-1和106-2引导至被检眼107。
测量光束106-1和106-2被作为观察对象的被检眼107反射或散射以分别成为返回光束108-1和108-2。然后，分别利用光学耦合器131-1和131-2将返回光束108-1和108-2与通过了参考光路的参考光束105-1和105-2合成。
在将返回光束108-1和108-2分别与参考光束105-1和105-2合成之后，透射型光栅141针对各波长对所生成的合成光束进行分光，然后将其输入至包括作为检测元件的一个线传感器的线照相机139。线照相机139针对各位置(波长)将光强度转换成电压，并且个人计算机125使用所生成的信号以形成被检眼107的断层图像。个人计算机125经由驱动器单元181控制和驱动马达驱动台117-1～117-3、XY扫描器119、光学切换器137、以及光源101-1和101-2。
光源
以下将说明光源101-1和101-2的周围。
光源101-1和101-2是作为具有830nm的波长和50nm的带宽的典型的低相干光源的超发光二极管(SLD)。带宽是重要的参数，因为其影响了所获得的断层图像的光轴方向上的分辨率。
尽管SLD被选择为光源，但光源不限于此，并且可以使用任意类型的光源，只要该光源可以发出低相干光束即可，例如放大自发辐射(ASE)光源。此外，考虑眼部测量，近红外线的波长是合适的。此外，由于波长影响所获得的断层图像的水平方向上的分辨率，所以期望使用尽可能短的波长。在本典型实施例中，使用830nm的波长。根据要观察的测量部位，可以选择其它波长。
从光源101-1和101-2发射的各出射光束104-1和104-2通过单模光纤130、偏振控制器153、连接器154和偏振保持光纤134-1。然后，分别利用光学耦合器131-1和131-2以90:10的强度比将出射光束104-1和104-2分割成参考光束105-1和105-2以及测量光束106-1和106-2。
OCT设备被构造为使得个人计算机125可以经由驱动器单元181中的光源控制驱动器187控制光源101-1和101-2。
尽管提供了来自两个光源的两个出射光束，但可以将来自一个光源的光束分割成要作为两个出射光束使用的两个光束。
偏振控制器153具有调整出射光束的偏振状态的功能。在本典型实施例中，将偏振状态调整为Y轴方向(与图的纸面垂直的方向)上的线偏振光束。
参考光路
以下将说明参考光束105-1和105-2的光路。
由光学耦合器131-1和131-2分割后的参考光束105-1和105-2经由偏振保持光纤134-2被引导至透镜135-1，然后被调整为具有1mm光束直径的平行光束。参考光束105-1和105-2在Y轴方向上线偏振。
然后，参考光束105-1和105-2分别通过λ/4板167-1(也被称为第一改变单元)和色散补偿玻璃115以被引导至参考镜114-1和114-2。由于参考光束105-1和105-2的光路长度被调整为分别与测量光束106-1和106-2的光路长度几乎相同的长度，因而参考光束105-1和105-2可以分别与测量光束106-1和106-2干涉。然后，参考光束105-1和105-2分别被镜114-1和114-2反射，然后被再次引导至光学耦合器131-1和131-2。
λ/4板167-1被设置为使得其快轴相对于Y轴方向倾斜22.5度(角)。参考光束105-1和105-2通过各自的λ/4板167-1两次以成为相对于Y轴方向倾斜45度(角)的线偏振光束。倾斜45度(角)的线偏振光束包含X轴方向上的线偏振光束和Y轴方向上的线偏振光束。
参考光束105-1和105-2通过的色散补偿玻璃115针对测量光束106-1和106-2在被检眼107与透镜120-1和120-2之间往复时发生的色散来补偿参考光束105-1和105-2。将眼球的直径L设置为作为日本人的平均值的24mm。
马达驱动台117-1和117-2在箭头所示的方向上可移动，并且能够调整参考光束105-1和105-2的光路长度。个人计算机125可以经由驱动器单元181中的马达驱动台驱动器183控制马达驱动台117-1和117-2。
测量光路
以下将说明测量光束106-1和106-2的光路。
由光学耦合器131-1和131-2分割后的参考光束106-1和106-2经由偏振保持光纤134-4被引导至透镜135-2，然后被调整为具有1mm光束直径的平行光束。测量光束106-1和106-2通过λ/4板167-2(也被称为第二改变单元)，被XY扫描器119反射，通过透镜120-1和120-2，并且入射至被检眼107。
λ/4板167-2被设置为使得其快轴相对于Y轴方向倾斜45度(角)。测量光束106-1和106-2通过λ/4板167-2以在入射至被检眼107之前成为圆偏振光束。圆偏振光束包含具有90度(角)相位差的、X轴方向上的线偏振光束和Y轴方向上的线偏振光束。
为了简化说明，XY扫描器119被描述为一个镜，然而XY扫描器119实际上由相互靠近设置的两个镜(X扫描镜和Y扫描镜)形成以在与光轴垂直的方向上对视网膜127进行光栅扫描。测量光束106-1和106-2之间的中心被调整为与XY扫描器119的两个镜的转动中心一致。个人计算机125经由驱动器单元181中的光学扫描器驱动器182控制XY扫描器119。
透镜120-1和120-2形成具有以下功能的光学系统：使用角膜126的附近作为支点、利用测量光束106-1和106-2扫描视网膜127。各透镜120-1和120-2具有50mm的焦距。尽管透镜120-2是球面透镜，但是可以是柱面透镜，并且可以根据被检眼107的光学像差(屈光不正)将新的透镜添加至测量光束106-1和106-2的光路。在被检眼107具有散光的情况下，柱面透镜的使用是有效的。
马达驱动台117-3在箭头所示的方向上可移动以调整和控制伴随马达驱动台117-3的透镜120-2的位置。个人计算机125经由驱动器单元181中的马达驱动台驱动器183控制马达驱动台117-3。通过调整透镜120-2的位置使测量光束106-1和106-2会聚至被检眼107的视网膜127的预定层，以使得可以进行视网膜127的观察。如果被检眼107具有屈光不正，则可以通过调整透镜120-2的位置来进行视网膜127的观察。
当测量光束106-1和106-2入射至被检眼107时，通过来自视网膜127的反射和散射来产生返回光束108-1和108-2。分别利用光学耦合器131-1和131-2将参考光束105-1和105-2与返回光束108-1和108-2进行合成，然后，以90:10的强度比分割所生成的第一合成光束142-1。
测量系统
以下将说明根据本典型实施例的OCT设备中的测量系统的结构。
由光学耦合器131-1和131-2形成的合成光束142-1和142-2经由偏振保持光纤134-3分别被引导至偏振耦合器136-A和136-B。将合成光束142-1分割成作为相互正交的线偏振光束的两个分割光束175-A1和175-A2。同样，将合成光束142-2分割成两个分割光束175-B1和175-B2。
分割光束175-A1和175-B1是X轴方向(与图的纸面平行的方向)上的线偏振光束。分割光束175-A2和175-B2是Y轴方向(与图的纸面垂直的方向)上的线偏振光束。此外，分别经由偏振保持光纤134-6和134-7将分割光束175-A2和175-B1输入至光学切换器137。
经由偏振保持光纤134-5将分割光束175-A1输入至透镜135-3。光学切换器137选择分割光束175-A2(光路A)或分割光束175-B1(光路B)并且经由偏振保持光纤134-8将所选择的分割光束传送至透镜135-3。
个人计算机125经由驱动器单元181中的光学切换器驱动器186控制光学切换器137。
OCT设备100在选择光路A的情况下被构造为偏振OCT，或者在选择光路B的情况下被构造为多光束OCT。
光学切换器137可以是用于通过机械地移动光纤来改变光路的机械光束切换器或者用于通过移动使用微机电系统(MEMS)技术所制造的微镜来改变光路的MEMS光束切换器。
将由偏振保持光纤134-5和134-8引导的分割光束175-A1、分割光束175-A2和分割光束175-B1(也被称为分割光束175-C)中的一者输入至透镜135-3。分割光束175-A1和175-C以不同入射角到达透射型光栅141的同一位置，并且由透射型光栅141针对各波长对其进行分光。所生成的光束被透镜135-4会聚，然后被输入至线照相机139的不同位置。
在线照相机139上，针对各位置(波长)检测各分割光束175-A1和175-C的光强度。更具体地，可以在线照相机139上观察波长轴上的光谱区域干涉条纹。个人计算机125使用帧捕获器140来捕获所检测到的光强度。个人计算机125进行数据处理以形成断层图像并且在(未示出的)显示画面上显示该断层图像。
线照相机139设置有2048个像素，并且由此可以获得针对分割光束175-A1和175-C的各波长(1024个分割)的光强度。
断层图像获取方法(偏振OCT)
以下将参考图2A～2C说明用于利用OCT设备(偏振OCT模式)获取断层图像的方法。
OCT设备100控制XY扫描器119利用线照相机139获取干涉条纹，由此可以获取视网膜127的断层图像。特别地，以下将说明用于获取偏振OCT图像(与光轴平行的平面，即XZ平面)的方法，该偏振OCT图像使用作为眼底组织的光学特性之一的偏振参数形成断层图像。
在获取偏振OCT图像时，仅使用测量光束106-1，由此使用个人计算机125和光源控制驱动器187来开启光源101-1并关闭光源101-2。利用个人计算机125和光学切换器驱动器186来将光学切换器137的光路设置为光路A。
图2A是示出利用OCT设备100观察的被检眼107的示意图。如图2A所示，当经由角膜126将测量光束106-1输入至视网膜127时，通过在各种位置处反射和散射所产生的返回光108-1伴随各位置的时间延迟而到达线照相机139。
在参考光束光路长度与测量光束光路长度接近至一定程度的情况下，在线照相机139上与光源101的波长宽度相对应地检测可以针对像素间隔采样的干涉条纹。如上所述，线照相机139针对各偏振并行地获取波长轴上的光谱区域干涉条纹。
然后，考虑线照相机139和透射型光栅141的特性，将干涉条纹、即波长轴上的信息转换成光学频率轴的干涉条纹。此外，可以通过对转换后的光学频率轴的干涉条纹应用逆傅里叶变换来获取与深度方向有关的信息。
如图2B所示，可以通过在驱动XY扫描器119时检测干涉条纹来在各X轴位置处获取干涉条纹。换句话说，可以获得各X轴位置处的与深度方向有关的信息。
在分割光束175-A1和175-C的干涉信号分别具有振幅AH和AV的情况下，作为普通OCT图像的强度OCT图像的反射率R可以由公式(1)表示。在该情况下引用非专利文献1。
R与A2 H+A2 V成比例.....(1)
作为用于形成偏振OCT图像的偏振参数的延迟δ和方向θ可以分别由公式(2)和(3)表示。
δ=arctan[AV/AH].....(2)
θ=(180-ΔΦ)/2.....(3)
其中，Φ是分割光束175-A1和175-C的相位，以及ΔΦ是振幅AV和AH之间的相位差，并且满足ΔΦ=ΦH-ΦV。
结果，公式(1)给出XZ平面中的返回光束108-1的强度的二维分布，即断层图像132(图2C)。如上所述，由返回光束108-1的强度以二元分布形式形成断层图像132。例如，可以根据灰度级来显示强度。图2C仅强调所获得的断层图像中的边界。断层图像132包括色素上皮层146和内界膜147。
公式(2)和(3)给出XZ平面上的返回光束108-1的偏振状态的二维分布，即偏振OCT图像。特别地，公式(2)给出绘制偏振光束之间的相对相位延迟的延迟图像。此外，公式(3)给出表示偏振方向上的变化的方向图像。以这种方式形成偏振OCT图像使得可以绘制导致消偏振、即偏振的随机化的诸如色素上皮细胞等的眼底组织中的微小变化、以及具有大的双折射的纤维结构的变化。
响应于光学切换器137处的光量损失而在线照相机139处测量干涉信号175-C的振幅AV。因此，优选根据光学切换器137的规格来校正所测量得到的振幅AV。
断层图像获取方法(多光束OCT)
参考图3A～3D说明用于利用OCT设备(多光束OCT模式)获取断层图像的方法。
为了进行高速摄像，OCT设备100被构造为使用两个测量光束106-1和106-2来同时获取两个断层图像。
在同时获取两个断层图像的情况下，使用测量光束106-1和106-2，由此使用个人计算机125和光源控制驱动器187来开启光源101-1和101-2两者。利用个人计算机125和光学切换器驱动器186将光学切换器137的光路设置为光路B。
图3A是示出由OCT设备100观察到的被检眼107的示意图。如图3A所示，当经由角膜126将测量光束106-1和106-2输入至视网膜127时，通过在不同位置处反射和散射所产生的返回光束108-1和108-2伴随各位置处的时间延迟而到达线照相机139。
在参考光束光路长度与测量光束光路长度接近到一定程度的情况下，在线照相机139上与光源101的波长宽度相对应地检测可以针对像素间隔采样的干涉条纹。如上所述，在线照相机139上针对各偏振并行地获取波长轴上的光谱区域干涉条纹。
然后，考虑线照相机139和透射型光栅141的特性而将干涉条纹、即波长轴上的信息转换成光学频率轴的干涉条纹。此外，可以通过对转换后的光学频率轴的干涉条纹应用逆傅里叶变换来获取与深度方向有关的信息。
如图3B所示，可以通过在驱动XY扫描器119时检测干涉条纹来在各X轴位置处获得干涉条纹。换句话说，可以获得各X轴位置处的与深度方向有关的信息。为了简化说明，仅在图3B中示出测量光束106-1。结果，可以获得XZ平面中的返回光束108-1和108-2的强度的二维分布，即多个断层图像(未示出)。
如图3C所示，OCT设备100控制XY扫描器119使用测量光束106-1(实线)和106-2(虚线)来对视网膜127进行光栅扫描，由此可以同时获得两个断层图像。图3C示出以下情况，其中XY扫描器119在Y轴方向上具有主扫描方向并且在X轴方向上具有副扫描方向，结果可以获得YZ平面中的多个断层图像。在该示例中，尽管测量光束106-1和106-2在不相互重叠的情况下扫描视网膜127，但例如为了校正断层图像之间的配准，测量光束106-1和106-2可以以重叠的方式扫描视网膜127。
由于从分割光束175-A1和175-C获得的邻接区域的断层图像用于配准校正，所以期望相关光路具有相似的光学特性(透射率和偏振状态)。设置偏振耦合器136-B以针对偏振耦合器136-A校正光量损失并实现相同的偏振状态。
此外，如图3D所示，OCT设备100控制XY扫描器119来在Y轴方向上排列测量光束106-1(实线)和106-2(虚线)以对视网膜127进行光栅扫描，由此可以同时获得两个断层图像。在这种情况下，测量光束106-1和106-2在具有时间差的情况下扫描几乎相同的位置。因此，可以对从测量光束106-1和106-2获得的干涉信号进行平均以降低所获得的断层图像中的噪声。此外，可以构造以下多普勒OCT设备，其可以根据从测量光束106-1和106-2获得的干涉信号之间的相位差来计算血流速度。
断层图像摄像过程
以下将参考图4A、4B和5说明利用OCT设备拍摄断层图像的过程。OCT设备首先在多光束OCT模式中使用两个测量光束针对宽的摄像范围进行高速摄像以识别病变区域，然后在偏振OCT模式中对所识别到的病变区域进行更详细的观察。
在拍摄断层图像的过程中，例如可以连续进行以下步骤(1)～（7)。过程可以根据需要返回至前一步骤。此外，可以利用计算机自动进行以下步骤。图5是示出用于拍摄断层图像的方法的各步骤中的处理的流程图。
(1)在步骤S1中，OCT设备100将摄像模式设置为多光束OCT模式。更具体地，OCT设备使用个人计算机125和光源控制驱动器187来开启光源101-1和101-2。然后，OCT设备使用个人计算机125和光学切换器驱动器186将光学切换器137的光路设置为光路B。
(2)在步骤S2中，OCT设备将被检眼107引导至预定位置，并且，在使得被检眼107凝视固视灯(未示出)时，对被检眼107应用测量光束106-1和106-2。在该处理中，利用马达驱动台117-2调整球面镜120-2的位置以使得以平行光束的形式将测量光束106-1和106-2输入至被检眼107。
(3)在步骤S3中，在驱动XY扫描器119的Y轴时，OCT设备利用线照相机139检测两个干涉条纹并且获得两个断层图像(未示出)。
(4)在步骤S4中，在进行处理(3)时，OCT设备利用马达驱动台117-2调整透镜120-2的位置以增大断层图像的对比度。
(5)在步骤S5中，如图4A所示，使用测量光束106-1和106-2来扫描视网膜127上的区域A以获得断层图像。在该处理中，为了获得宽范围的断层图像，测量光束106-1和106-2基本上扫描不同的邻接区域。在该情况下，假定根据所获得的断层图像在区域B中存在病变区域候选。因为存在各种方法，例如用于分析形成区域A的多个断层图像中的各断层图像并且之后将结果投影至眼底表面的方法，所以这里省略病变区域候选的提取的详细说明。利用该图像分析方法，可以通过使用各疾病专用的分析程序来更精确地识别关注区域。
(6)在步骤S6中，OCT设备100将摄像模式设置为偏振OCT模式。更具体地，OCT设备使用个人计算机125和光源控制驱动器187来关闭光源101-2。然后，OCT设备使用个人计算机125和光学切换器驱动器186来将光学切换器137设置为光路A。
(7)在步骤S7中，OCT设备利用测量光束106-1来扫描图4B所示的视网膜127上的区域B以获得断层图像。在该处理中，为了获得关注区域的详细断层图像，使用测量光束106-1来获得偏振OCT图像。
尽管在多光束OCT模式中关注于两个测量光束来具体说明本典型实施例，但在偏振OCT模式中，可以使用三个以上测量光束来实现上述结构。
尽管在多光束OCT模式中拍摄图像，然后在偏振OCT模式中拍摄图像，但可以设置用于选择多光束OCT或偏振OCT模式的模式选择开关来以所选择的模式进行摄像。
如上所述，从多个干涉光束选择任意干涉光束并进行检测，这使得一个OCT设备能够使用偏振OCT模式和多光束OCT模式两者，由此可以实现提供高空间效率的OCT设备。
此外，偏振OCT设备可以被构造为包括用于针对各偏振光束分割干涉光束的部件，由此可以获得被检查物的更详细的断层图像。
此外，使用光学切换器作为用于选择干涉光束的部件，这使得可以使用个人计算机等从外部控制设备，由此可以实现自动摄像。
此外，可以通过分割来自多个干涉光束的任意干涉光束并进行检测来构造偏振OCT设备，由此可以获得被检查物的更详细的断层图像。
此外，提供用于控制多个光束中各光束的发射和熄灭的部件，这使得可以使用个人计算机等从外部控制设备，由此可以实现自动摄像。
此外，可以通过利用具有衍射光栅的分光器检测干涉光束来构造谱域类型的OCT设备，由此可以实现高速摄像。
此外，将两个干涉光束输入至衍射光栅的同一位置，由此可以有效利用衍射光栅的空间。
此外，可以通过将两个干涉光束输入至一个线照相机并测量它们的强度来利用简单的结构实现偏振OCT和多光束OCT。
还可以通过进行以下处理来实现本发明。更具体地，经由网络或各种存储介质将用于实现上述典型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(或中央处理单元(CPU)、微处理单元(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。
本申请要求于2010年7月9日提交的日本专利申请2010-156920的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (9)

1.一种光学断层图像摄像设备，包括：
第一分割单元，用于将第一合成光束分割成具有不同偏振方向的第一光束和第二光束，其中所述第一合成光束是通过将来自利用第一测量光束照射的被检查物的返回光束和与所述第一测量光束相对应的参考光束进行合成来形成的；
选择单元，用于选择第三光束或所述第二光束，其中所述第三光束是基于通过将来自利用第二测量光束照射的所述被检查物的返回光束和与所述第二测量光束相对应的参考光束进行合成而形成的第二合成光束的；
第一获取单元，用于在所述选择单元选择所述第二光束的情况下，基于所述第一光束和所述第二光束获取表示所述被检查物的偏振信息的断层图像；以及
第二获取单元，用于在所述选择单元选择所述第三光束的情况下，基于所述第一光束和所述第三光束获取表示所述被检查物的多个强度信息的断层图像。
2.根据权利要求1所述的光学断层图像摄像设备，其中，还包括：
分光单元，用于对所述第一光束和所述选择单元所选择的光束进行分光；以及
照射单元，用于利用所述选择单元所选择的光束来照射所述分光单元上的所述第一光束的照射位置。
3.根据权利要求2所述的光学断层图像摄像设备，其中，还包括检测单元，所述检测单元用于在不同区域中检测分别与所述第一光束和所述选择单元所选择的光束相对应的来自所述分光单元的光束。
4.根据权利要求1～３中任一项所述的光学断层图像摄像设备，其中，还包括：
第一改变单元，其设置在与所述第一测量光束和所述第二测量光束相对应的参考光束的光路中，并且用于改变该参考光束的偏振方向；以及
第二改变单元，其设置在所述第一测量光束和所述第二测量光束的光路中，并且用于改变所述第一测量光束和所述第二测量光束的偏振方向。
5.根据权利要求4所述的光学断层图像摄像设备，其中，
所述第一改变单元将参考光束改变为线偏振光束；以及
所述第二改变单元将测量光束改变为圆偏振光束。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学断层图像摄像设备，其中，还包括第二分割单元，所述第二分割单元用于将所述第二合成光束分割成具有不同偏振方向的所述第三光束和第四光束。
7.根据权利要求1所述的光学断层图像摄像设备，其中，还包括：
调整单元，用于在所述选择单元选择所述第二光束的情况下，对分别与所述第一光束和所述第二光束相对应的向衍射光栅照射的照射光束的偏振方向进行调整，以使得所述衍射光栅处的照射光束的分光特性相互一致；
所述衍射光栅，用于对分别与所述第一光束和所述第二光束相对应的来自所述调整单元的光束进行分光；以及
检测单元，用于检测分别与所述第一光束和所述第二光束相对应的来自所述衍射光栅的光束，
其中，所述第一获取单元基于分别与所述第一光束和所述第二光束相对应的来自所述检测单元的输出，获取表示所述被检查物的偏振信息的断层图像。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学断层图像摄像设备，其中，还包括显示控制单元，所述显示控制单元用于基于所述选择单元的选择结果来在显示单元上显示所述被检查物的断层图像。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的光学断层图像摄像设备，其中，还包括设置单元，所述设置单元用于设置用于利用所述选择单元选择所述第二光束的第一模式或者用于利用所述选择单元选择所述第三光束的第二模式，
其中，基于所述设置单元的设置结果来控制所述选择单元。
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