CN103211572A - 摄像设备和摄像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摄像设备和摄像方法，摄像设备包括：断层图像获取单元，用于基于通过对由来自利用测量光束照射的被检体的返回光束和与所述测量光束相对应的参考光束所合成出的光束进行分割而获得的不同偏振的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及控制单元，用于根据表示所述被检体的偏振状态的所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述返回光束和所述参考光束之间的光路长度差。

Description

摄像设备和摄像方法
技术领域
本发明涉及使用光的干涉来获取断层图像，本发明尤其涉及一种用于调整相干门的位置的技术。
背景技术
使用多波长光的干涉的光学相干断层成像(OCT)技术使得能够获取诸如人眼等的样本的高分辨率断层图像。
OCT设备获取被检眼的图像，使用内窥镜获取内脏的图像，并且获取皮肤的图像。此外，近年来，除表示眼底组织形态的通常的OCT图像以外，还尝试使用OCT设备获取表示眼底组织的光学特性和移动的OCT图像。
国际公开WO2010/122118A1说明了一种作为OCT的例子的偏振敏感OCT。偏振敏感OCT使用被调制成圆偏振光束的光束作为用于测量样本的测量光束。然后通过将干涉光束分割成相互垂直的两个线偏振光束来进行检测，从而生成偏振敏感OCT图像。
此外，已经知道偏振敏感OCT能够获取与传统OCT不同类型的信息，并且由此进行临床研究。
当使用OCT拍摄被检体时，通过调整相干门的位置来调整光路长度差变得至关重要。
然而，存在仅通过使用传统OCT图像信息不能提取到构成被检体的要素的情况。在这种情况下，用于拍摄这类要素的相干门的定位会变得麻烦。
发明内容
本发明旨在一种用于适当调整相干门的位置的方法。
根据本发明的一个方面，一种摄像设备，包括：断层图像获取单元，用于基于通过对由来自利用测量光束照射的被检体的返回光束和与所述测量光束相对应的参考光束所合成出的光束进行分割而获得的不同偏振的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及控制单元，用于根据表示所述被检体的偏振状态的所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述返回光束和所述参考光束之间的光路长度差。
根据本发明的另一方面，一种摄像方法，包括以下步骤：基于通过对由来自利用测量光束照射的被检体的返回光束和与所述测量光束相对应的参考光束所合成出的光束进行分割而获得的不同偏振的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及根据表示所述被检体的偏振状态的所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述返回光束和所述参考光束之间的光路长度差。
根据本发明的又一方面，一种摄像设备，包括：光源；第一单元，用于将从所述光源发出的光分割成测量光束和参考光束；合成单元，用于将来自利用所述测量光束照射的被检体的返回光束和来自利用所述参考光束照射的镜的返回光束合成为合成光束；第二单元，用于将所述合成光束分割成不同偏振方向的光束；断层图像获取单元，用于基于通过所述第二单元进行分割所获得的不同偏振方向的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及控制单元，用于根据所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述镜的位置。
根据本发明的又一方面，一种摄像设备，用于获取被检体的断层图像，所述摄像设备包括：光源；第一光纤耦合器，用于将从所述光源发出的光分割成测量光束和参考光束；镜，用于反射所述参考光束；第二光纤耦合器，用于将来自利用所述测量光束照射的被检体的返回光束和所述镜所反射的参考光束合成为合成光束；第三光纤耦合器，用于将所述合成光束分割成不同偏振方向的第一光束和第二光束；第一线传感器，用于将所述第一光束转换成电信号；第二线传感器，用于将所述第二光束转换成电信号；信号处理单元，用于基于所述第一线传感器和所述第二线传感器所转换出的电信号，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及控制单元，用于根据所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述镜的位置。
根据本发明的另一方面，一种摄像方法，包括以下步骤：基于通过对由来自利用测量光束照射的被检体的返回光束和与所述测量光束相对应的参考光束所合成出的光束进行分割而获得的不同偏振的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；显示表示所述被检体的偏振状态的所述断层图像；以及根据来自操作者的输入，控制所述返回光束和所述参考光束之间的光路长度差。
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显而易见。
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，并与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明典型实施例的摄像设备的示意图。
图2A、2B、2C、2D和2E示出由信号处理单元所生成的图像的例子。
图3是示出根据本典型实施例的处理的流程图。
图4是示出用于调整光路长度的处理的流程图。
图5示出根据本典型实施例的摄像设备的显示单元的显示画面的显示例子。
图6示出根据本典型实施例的摄像设备的显示单元的显示画面的显示例子。
图7示出根据本典型实施例的摄像设备的显示单元的显示画面的显示例子。
图8示出根据本典型实施例的摄像设备的显示单元的显示画面的显示例子。
图9示出根据本典型实施例的摄像设备的显示单元的显示画面的显示例子。
图10示出根据本典型实施例的摄像设备的显示单元的显示画面的显示例子。
图11示出根据本典型实施例的摄像设备的显示单元上所显示的二维层厚度图的例子。
具体实施方式
下面参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。
图1是示出根据本发明典型实施例的摄像设备的示意图。
参考图1，摄像设备包括偏振敏感OCT(PS-OCT)100、偏振敏感扫描激光检眼镜(PS-SLO)140、前眼部摄像单元160、内部固视灯170和控制单元200。
通过点亮内部固视灯170、使被检眼注视内部固视灯170、并且使用利用前眼部摄像单元160所拍摄的被检体的前眼部的图像，对准摄像设备。在完成该对准之后，PS-OCT100和PS-SLO140进行眼底摄像。
下面说明PS-OCT100的结构。
作为超发光二极管(SLD)的光源101，即，低相干光源发射中心波长为850nm、且带宽为50nm的光。根据本典型实施例，使用SLD光源作为光源101。然而，可以使用诸如放大自发辐射(ASE)光源等的可以发射低相干光的任何光源作为光源101。
通过偏振保持(PM)光纤102和偏振控制器103将从光源101发射的光引导至具有偏振保持功能的光纤耦合器104。然后将光束分割成测量光束(即，OCT测量光束)和参考光束(即，与OCT测量光束相对应的参考光束)。
偏振控制器103调整从光源101发射的光束的偏振状态，并且将光束调整成线偏振光束。光纤耦合器104的分支比是90(参考光束)：10(测量光束)。
经由PM光纤105从准直器106输出测量光束作为平行光束。输出的测量光束经由X扫描器107、透镜108和109、以及Y扫描器110到达分色镜111。X扫描器107包括在眼底Er的水平方向上扫描测量光束的电流镜(galvano mirror)，并且Y扫描器110包括在眼底Er的垂直方向上扫描测量光束的电流镜。X扫描器107和Y扫描器110被驱动控制单元180控制，并且能够在眼底Er的期望范围(即，断层图像的获取范围、断层图像的获取位置和测量光束的照射位置)内扫描测量光束。分色镜111反射具有波长800nm～900nm的光，并且使其它波长的光透过。
被分色镜111反射的测量光束经由透镜112穿过以45°角度倾斜配置的λ/4偏振片113(即，偏振调整构件的例子)。因而光束的相位偏移90°，并且将该光束偏振成圆偏振光束。希望λ/4偏振片113的倾斜是与相对于包括偏振分束器的光纤耦合器123的偏振分束面的光轴的倾斜相对应的角度(即，配置状态的例子)。
此外，希望能够将λ/4偏振片113插入光路和从光路移除。例如，可以将λ/4偏振片113机械地配置成围绕光轴或者与光轴平行的轴作为转动轴而转动。结果，可以实现能够在SLO光学系统和PS-SLO光学系统之间容易地切换的紧凑型设备。此外，可以实现能够在OCT光学系统和PS-OCT光学系统之间容易地切换的紧凑型设备。
因此，作为以45°角度倾斜配置的λ/4偏振片113的结果，将入射至被检眼的光束偏振成圆偏振光束。然而，由于被检眼的特性，光束在眼底Er上可能没有变成圆偏振光束。为了解决这一问题，驱动控制单元180可以进行控制以精细调整λ/4偏振片113的倾斜。
被安装在台116上的调焦透镜114使得被偏振成圆偏振光束的测量光束经由被检眼的前眼部Ea而聚焦于眼底Er的视网膜层。通过各视网膜层对照射眼底Er的测量光束进行反射和散射，并且经由上述光路使其返回至光纤耦合器104。
另一方面，经由PM光纤117，从准直器118输出被光纤耦合器104分割的参考光束作为平行光束。与测量光束相似，通过被配置成相对于P偏振倾斜角度22.5°的λ/4偏振片119使输出的参考光束偏振。通过被安装在相干门(coherence gate)台121上的镜122，经由色散补偿玻璃120反射参考光束，并且使其返回至光纤耦合器104。参考光束穿过λ/4偏振片119两次，从而使线偏振光束返回至光纤耦合器104。
通过驱动控制单元180控制相干门台121以处理被检眼的轴长的差。
将返回至光纤耦合器104的返回光束和参考光束合成为干涉光束(还称为合成光束)。干涉光束入射至包括偏振分束器的光纤耦合器123，并且以分支比50：50将其分割成不同偏振方向上的光束(即，根据本典型实施例为P偏振光束和S偏振光束)。
经由PM光纤124和准直器130，通过光栅131对P偏振光束进行分光，并且通过透镜132和第二线传感器133接收该P偏振光束。类似地，经由PM光纤125和准直器126，通过光栅127对S偏振光束进行分光，并且通过透镜128和第一线传感器129接收该S偏振光束。光栅127和131、以及线传感器129和133被配置成与各偏振方向一致。
输出通过各个线传感器129和133所接收到的光束作为根据光强度的电信号。信号处理单元190(即，断层图像生成单元的例子)然后接收输出的电信号。
基于偏振分束器的倾斜，调整λ/4偏振片113的倾斜。还可以相对于连接眼底的视盘和黄斑的中心的直线，调整λ/4偏振片113的倾斜。此外，通过基于作为偏振基准的垂直方向而调整偏振分束器、以及λ/4偏振片113和119，可以获取相同结果。
下面说明PS-SLO140的结构。
根据本典型实施例，光源141，即，半导体激光器发射中心波长为780nm的光束。经由PM光纤142，通过偏振控制器145将从光源141发射的测量光束(还称为SLO测量光束)偏振成线偏振光束，并且将其从准直器143输出作为平行光束。输出的测量光束然后穿过穿孔镜144的穿孔部，并且经由透镜155、经由X扫描器146、透镜147和148、以及Y扫描器149，到达分色镜154。X扫描器146包括在眼底Er的水平方向上扫描测量光束的电流镜，并且Y扫描器149包括在眼底Er的垂直方向上扫描测量光束的电流镜。X扫描器146和Y扫描器149被驱动控制单元180控制，并且能够在眼底Er的期望范围内扫描测量光束。分色镜154反射波长为760nm～800nm的光，并且使其它波长的光透过。
被分色镜154反射的线偏振测量光束经由与PS-OCT100相同的光路，到达眼底Er。
眼底Er对照射眼底Er的测量光束进行反射和散射，并且该测量光束经由上述光路到达穿孔镜144。然后经由透镜150，通过偏振分束器151将由穿孔镜144所反射的光束分割成不同偏振方向上的光束(即，根据本典型实施例为P偏振光束和S偏振光束)。通过雪崩光电二极管(APD)152和153接收分割出的光束，将其转换成电信号，并且信号处理单元190(即，眼底图像生成单元的例子)接收该电信号。
使穿孔镜144的位置与被检眼的瞳孔的位置共轭。穿孔镜144对由利用测量光束照射的眼底Er所反射和散射的光中、穿过瞳孔的周边区域的光进行反射。
根据本典型实施例，PS-OCT和PS-SLO两者都使用PM光纤。然而，在偏振控制器控制偏振的情况下，通过使用单模光纤(SMF)可以获取相同的结构和效果。
下面说明前眼部摄像单元160。
前眼部摄像单元160使用包括发出波长为1000nm的照射光的发光二极管(LED)115-a和115-b的照射光源115照射前眼部Ea。由前眼部Ea反射的光经由透镜114、偏振片113、透镜112、以及分色镜111和154，到达分色镜161。分色镜161反射波长980nm～1100nm的光，并且使其它波长的光透过。然后经由透镜162、163和164，通过前眼部照相机165接收由分色镜161所反射的光。将通过前眼部照相机165所接收到的光转换成电信号，并且通过信号处理单元190接收该电信号。
下面说明内部固视灯170。
内部固视灯170包括内部固视灯显示单元171和透镜172。使用以矩阵形状所配置的多个LED作为内部固视灯显示单元171。驱动控制单元180根据要摄像的区域进行控制，以改变LED的发光位置。经由透镜172将从内部固视灯显示单元171所发射的光引导至被检眼。内部固视灯显示单元171发射波长为520nm的光，并且通过驱动控制单元180控制，显示期望图案。
下面说明用于控制根据本典型实施例的整个设备的控制单元200。
控制单元200包括驱动控制单元180、信号处理单元190、显示控制单元191和显示单元192。
驱动控制单元180控制如上所述的各单元。
信号处理单元190基于从线传感器129和133、APD152和153、以及前眼部照相机165所输出的信号而生成图像，分析所生成的图像，并且生成分析结果的视觉信息。下面详细说明图像生成处理。
显示控制单元191将通过断层图像生成单元和眼底图像生成单元所生成的图像显示在显示单元192(例如，液晶显示器)的显示画面上。通过眼底图像获取单元(未示出)和断层图像获取单元(未示出)获取该图像。可以经由有线或者无线通信，将由信号处理单元190所生成的图像数据发送给显示控制单元191。此外，根据本典型实施例，摄像设备如上所述。然而，根据本发明的其它典型实施例，摄像设备可以是眼底图像获取单元包括SLO光学系统、并且断层图像获取单元包括OCT光学系统的眼科设备或者眼科系统。
显示单元192基于由显示控制单元191所进行的控制，显示表示下述的各种类型的信息的显示形态。可以经由有线或者无线通信，将来自显示控制单元191的图像数据发送给显示单元192。此外，将显示单元192包括在控制单元200中。然而，不局限于此，并且显示单元192可以与控制单元200分开。此外，可以使用作为便携式装置的例子的、通过集成显示控制单元191和显示单元192所构成的平板。在这种情况下，希望在显示单元中包括触摸面板功能，从而使得用户可以操作触摸面板以移动图像的显示位置、放大和缩小图像、以及改变要显示的图像。
下面说明信号处理单元190所进行的图像生成和图像分析处理。
信号处理单元190对从各线传感器129和133所输出的干涉信号进行一般谱域(SD-)OCT中所使用的重构处理。信号处理单元190从而基于各个偏振成分生成两个断层图像(即，与第一偏振光束相对应的断层图像和与第二偏振光束相对应的断层图像)。
更具体地，信号处理单元190从干涉信号消除固定模式噪声。信号处理单元190通过对所检测到的多个A扫描信号进行平均化、从而提取固定模式噪声、并且从输入的干涉信号减去所提取的固定模式噪声，来消除固定模式噪声。
信号处理单元190然后将干涉信号的波长变换成波数，并且进行傅立叶变换，并且生成断层信号(即，表示偏振状态的断层信号)。
信号处理单元190对这两个偏振成分的干涉信号进行上述处理，从而生成两个断层图像。
此外，信号处理单元190与X扫描器146和Y扫描器149的驱动同步地对从APD152和153输出的信号进行配准。信号处理单元190从而基于各个偏振成分生成两个眼底图像(即，与第一偏振光束相对应的眼底图像和与第二偏振光束相对应的眼底图像)。
此外，信号处理单元190根据上述两个断层信号，生成强度图像。
更具体地，强度图像与传统OCT中的断层图像大体相同。使用公式(1)，根据从各线传感器(还称为线阵照相机)129和133所获取的断层信号AH和AV，计算强度图像的像素值r。
r = A H 2 + A V 2 - - - ( 1 )
此外，类似地，信号处理单元190根据这两个眼底图像，生成眼底强度图像。
图2A示出视盘的强度图像的例子。
可以使用被配置在光纤耦合器104和光纤耦合器123的光路之间的光纤耦合器(未示出)来分割光束，从而使得可以经由准直器、光栅、透镜和线传感器，直接生成强度图像。
此外，信号处理单元190根据相互垂直的偏振成分的断层图像，生成延迟图像。
更具体地，延迟图像中各像素的值δ是构成断层图像的各像素的位置处、垂直和水平偏振成分之间的相位差延迟的数值化的值。使用公式(2)，根据各断层信号AH和AV计算值δ。
δ = arctan [ A V A H ] - - - ( 2 )
图2B示出如上所述生成的视盘的延迟图像的例子。对于各B扫描图像，可以通过计算公式(2)获取延迟图像。如上所述，延迟图像是表示被检眼处的两个偏振光束所受到的影响的差的断层图像。参考图2B，将表示上述比的值显示为彩色断层图像。较暗的阴影部分表示该比的值小，并且较亮的阴影部分表示该比的值大。结果，生成延迟图像，这使得能够识别存在双折射的层。更详细的说明，参考“E.Gotzinger et al.，Opt.Express13，10217，2005”。
信号处理单元190根据针对多个B扫描图像所获取的延迟图像，生成延迟图。
更具体地，信号处理单元190检测各B扫描图像中的视网膜色素上皮(RPE)。由于RPE消除了光的偏振状态，所以信号处理单元190搜索各A扫描的沿深度方向在从内界膜(ILM)起的不包括RPE的范围内的延迟分布。信号处理单元190然后将延迟的最大值设置为A扫描的延迟的代表值。
信号处理单元190对所有延迟图像进行上述处理，从而生成延迟图。
图2C示出视盘的延迟图的例子。参考图2C，较暗的阴影部分表示相位差小，并且较亮的阴影部分表示相位差大。视盘的具有双折射的层是视网膜神经纤维层(RNFL)，并且延迟图示出由RNFL的双折射和RNFL的厚度所引起的相位差。结果，在RNFL厚的地方，相位差变大，并且在RNFL薄的地方，相位差变小。因而使用延迟图，使得可以识别整个眼底的RNFL的厚度，从而延迟图可用于青光眼的诊断。
信号处理单元190在先前生成的延迟图像的各A扫描图像中，对ILM～RNFL的范围的延迟δ的值进行线性近似。信号处理单元190然后将所获取的斜率确定为A扫描图像中视网膜的位置处的双折射。信号处理单元190对所有获取的延迟图像进行上述处理，并且生成表示双折射的图。
换句话说，由于延迟是RNFL中的距离和双折射的积，所以通过绘制各A扫描图像中的深度和延迟的值来获取线性关系。结果，通过使用最小二乘法对该绘制图进行线性近似所获取的斜率，变成A扫描图像中的RNFL的双折射的值。
图2D示出视盘的双折射图的例子。双折射图直接绘制出双折射的值，使得即使在RNFL的厚度没有变化时，RNFL的纤维结构变化，也可以将该变化显示为双折射的变化。
信号处理单元190然后使用公式(3)，根据所获取的断层信号AH和AV、以及断层信号AH和AV之间的相位差ΔΦ，计算各像素的Stokes矢量S。
S = I Q U V = A H 2 + A V 2 A H 2 - A V 2 2 A H A V cos Δφ 2 A H A V sin Δφ - - - ( 3 )
根据在计算这两个断层图像时所获取的各信号的相位ΦH和ΦV，计算ΔΦ作为ΔΦ=ΦV–ΦH。
信号处理单元190然后在各B扫描图像中，设置在测量光束的主扫描方向上约为70μm、并且在深度方向上约为18μm的大小的窗口。信号处理单元190利用各窗口内的数量C，对针对各像素所计算出的Stokes矢量的各要素进行平均化，并且使用公式(4)计算窗口内的偏振均匀度(DOPU)。
DOPU = Q m 2 + U m 2 + V m 2 - - - ( 4 )
在公式(4)中，Qm、Um和Vm是通过对各窗口内的Stokes矢量中的要素Q、U和V进行平均化所获取的值。信号处理单元190对B扫描图像中的所有窗口进行上述处理，并且生成如图2E所示的视盘的DOPU图像(即，表示偏振均匀度的断层图像)。
DOPU是表示偏振的均匀性的值，并且在保持偏振状态时变成接近“1”，而且在消除或者没有保持偏振状态时，变成小于“1”。由于视网膜的结构中的RPE消除了光的偏振状态，所以DOPU图像中与RPE相对应的部分的DOPU的值变得小于其它部分中的值。参考图2E，较亮的阴影部分表示RPE。DOPU图像显示诸如消除了光的偏振状态的RPE等的层，因而即使在RPE由于疾病而变形时，与使用强度的变化相比，也可以更清晰地拍摄RPE的图像。
根据本典型实施例，将上述与第一和第二偏振光束相对应的断层图像、延迟图像和DOPU图像称为表示偏振状态的断层图像。此外，根据本典型实施例，将上述延迟图和双折射图还称为表示偏振状态的眼底图像。
信号处理单元190使用上述强度图像进行断层图像的分割。
更具体地，信号处理单元190对要处理的断层图像分别应用中值滤波器和Sobel滤波器，并且生成各自的图像(以下称为中值图像和Sobel图像)。信号处理单元190然后根据所生成的中值图像和Sobel图像，生成各A扫描的轮廓。信号处理单元190根据中值图像生成强度值的轮廓，并且根据Sobel图像生成梯度的轮廓。信号处理单元190检测根据Sobel图像所生成的轮廓的峰。此外，信号处理单元190参考与检测到的峰前后的区域以及所检测到的峰之间的区域相对应的中值图像的轮廓，并且提取视网膜层的各区域的边界。
此外，信号处理单元190测量A扫描线方向上的各层厚度，并且生成各层的层厚度图。
下面说明根据本典型实施例的摄像设备所进行的操作。
图3是示出根据本典型实施例的摄像设备所进行的操作的流程图。图4是示出图3所示的调整处理的流程图。
在图3所示的步骤S101，使摄像设备和位于摄像设备上的被检眼对准。下面说明本典型实施例所特有的、用于进行对准的处理。由于X、Y和Z方向上的工作距离的对准、调焦和相干门的调整是普通处理，因而省略对其的说明。
图5示出在进行调整时显示单元192上所显示的窗口400。参考图5，显示区域410(即，第一显示区域的例子)显示通过PS-SLO140所拍摄的、并且由信号处理单元190所生成的眼底图像411(即，强度眼底图像或者二维眼底图像)。将表示PS-OCT100的摄像范围(即，获取范围或者获取位置)的框412叠加在眼底图像411上。
操作者通过点击和拖动诸如鼠标等的指示装置(未示出)、并且利用窗口上所显示的光标进行指定，来在驱动控制单元180的控制下设置摄像范围。换句话说，操作者使用光标指定框412，并且通过拖动操作移动框412。结果，驱动控制单元180控制扫描器的驱动角度，并且设置摄像范围。根据本典型实施例，鼠标包括用于在用户在两个方向上手动移动鼠标时检测移动信号的传感器、用于检测用户按下了按钮的左右鼠标按钮、以及可以在前后和左右方向上移动的两个鼠标按钮之间的轮机构。此外，显示单元可以包括触摸面板功能，并且操作者可以在触摸面板上指定获取位置。
控制单元200根据表示偏振状态的断层信号驱动相干门台121，以调整相干门。
换句话说，控制单元200通过调整要测量的被检体的光路长度差来调整相干门。
在图4所示的步骤S201，还用作选择单元的控制单元200，获取与摄像区域有关的信息。在步骤S202，控制单元200基于所获取的信息，选择在调整相干门时要使用的延迟图像或者DOPU图像，即，表示偏振状态的断层图像。例如，如果摄像区域包括RPE作为解剖区域，则控制单元200选择DOPU图像。
在步骤S203，控制单元200通过进行上述方法，检测DOPU图像中与RPE，即，消除光的偏振状态的层相对应的信号强度和与视网膜层相对应的信号强度。
由于与DOPU图像中的其它层相比，RPE的值显著小，所以可以通过设置阈值来区分RPE和其它层。可以通过实验来获得阈值。在人眼的视网膜的情况下，如果将DOPU图像的值范围标准化为从“0”到“1”，则希望将阈值大约设置在0.5和0.7之间。此外，希望排除强度图像中诸如玻璃体等的强度水平非常低的区域。控制单元200将DOPU图像的值在上述范围内、并且强度图像的值是预定水平的区域，识别为RPE。结果，可以将表示偏振状态的断层图像分割成被表示为“A”的RPE和被表示为“B”的除RPE以外的内膜层，如图2E所示。
在步骤S204，控制单元200获取所检测到的RPE的位置信息。在步骤S205，控制单元200基于RPE的位置信息，驱动相干门台121，从而使得预定视网膜层处于所生成的断层图像的期望位置处。
更具体地，控制单元200进行控制，从而使得所检测到的RPE在摄像范围内尽可能地接近相干门，并且内膜层不会展开至视野外部。另一方面，如果被检体患有诸如年龄相关性黄斑变性等疾病，并且RPE受损，则控制单元200可以调整相干门台121，从而使得图2E所示的表示为“B”的内膜层的信号处于预定位置，而不是RPE。在这种情况下，如果在DOPU图像中所检测到的RPE的长度或者面积小于预定值，则控制单元200使用内膜层，而不是RPE。此外，可以将被检眼的疾病信息存储在安装至控制单元200的存储装置(未示出)中。当再次检查被检眼时，控制单元200然后可以从存储装置读取疾病信息，并且选择在调整相干门台121时要使用的视网膜层。
此外，如果神经纤维层或者巩膜是关注的区域，则控制单元200使用延迟图像而不是DOPU图像来调整相干门。在这种情况下，由于强调诸如神经纤维层和巩膜等的具有双折射的层，所以控制单元200基于这类层来调整相干门。
巩膜是位于最外层的膜，并且不同于内膜层，可能较少发生微小的形态变化，因而巩膜是在调整相干门时更加稳健的关注区域。因此，通过使用内膜层的DOPU图像和从巩膜的延迟图像所检测到的巩膜信号，可以针对诊断时所使用的整个视网膜层区域来调整相干门。此外，由于可以通过聚焦于多个不同层来调整相干门，所以即使在视网膜层由于疾病而变形时，也可以基于受损较小的层来调整相干门。
相干门的自动调整如上所述。还可以如下手动调整相干门台121。图5所示的调整画面在显示区域430或者440上显示DOPU图像或者延迟图像，即，表示偏振状态的断层图像。操作者然后在观看图像时，使用鼠标来操作光标。在这种情况下，操作者可以类似地确认在传统强度信息的断层图像中不可见的区域，因而使得可以精确调整相干门。
下面说明λ/4偏振片113的调整。
参考图5，显示用于调整λ/4偏振片113的角度的指示器413和414。用户使用指示装置指示在驱动控制单元180的控制下调整λ/4偏振片113的角度。指示器413用于指示逆时针方向上的调整，并且指示器414用于指示顺时针方向上的调整。指示器413和414旁边显示的数值表示λ/4偏振片113的当前角度。
操作者通过操作鼠标来使用鼠标给出指示，从而使得在显示区域430(即，第三显示区域)和显示区域440(即，第四显示区域)上分别显示的各偏振光束的断层图像的强度变得相同。可以随同各个偏振光束的断层图像431和441(即，分别与第一偏振光束和第二偏振光束相对应的断层图像)一起显示峰强度值，或者可以直接显示各个干涉信号的波形。因此，操作者在查看峰强度值或者波形时进行调整。希望在各个偏振光束的断层图像431和441(或者下述断层图像531和541)上叠加显示表示各图像的类型的显示形态(例如，表示P偏振光束的字母“P”和表示S偏振光束的字母“S”)。结果，可以防止用户错误识别图像。代替被叠加在图像上，可以将这些字母显示在图像上方或者旁边，只要将该显示配置成与图像相关联即可。
此外，这时，对于显示区域420(即，第二显示区域)不必显示任何信息。如果要自动进行调整，则可以在显示区域420上显示表示当前调整状态的显示形态(例如，表示“调整λ/4偏振片”的消息)。此外，窗口400可以显示诸如左眼或右眼等的表示患者信息、或者诸如摄像模式等的摄像信息的显示形态。
希望按照下面的顺序进行调整：使用前眼部图像(或者角膜亮点)的配准调整、使用表示偏振状态的眼底图像的焦点调整、使用表示偏振状态的断层图像的相干门调整、以及λ/4偏振片的调整。此外，希望在使用表示偏振状态的断层图像调整相干门之前，确定表示偏振状态的断层图像的获取位置。然而，可以在初始设置中确定以获取表示偏振状态的眼底图像的中心区域。然后，可以容易地进行调整以精确获取表示偏振状态的断层图像，其中，与表示偏振状态的眼底图像相比，该断层图像更精细并且范围更窄。在这种情况下，可以响应于相干门的调整的完成、或者响应于用于获取表示偏振状态的图像的信号的输入，自动调整λ/4偏振片。此外，在启动眼科设备时，可以在初始设置画面上预先调整λ/4偏振片，从而使得无需针对每一摄像调整λ/4偏振片。
此外，如果可以相对于光路插入和移除λ/4偏振片，则希望按照下面的顺序进行调整：使用前眼部图像(或者角膜亮点)的配准调整、使用SLO眼底图像的焦点调整、使用OCT断层图像的相干门调整、以及在将λ/4偏振片插入光路之后的λ/4偏振片的调整。因此，可以使用用户直观上习惯的通常的SLO眼底图像和OCT断层图像，进行在获取表示偏振状态的图像之前的调整。还可以通过在进行焦点调整之后插入λ/4偏振片，使用表示PS-OCT的偏振状态的断层图像来调整相干门。在这种情况下，可以响应于相干门的调整的完成、或者响应于用于获取表示偏振状态的图像的信号的输入，将λ/4偏振片自动插入光路中。
此外，可以在使用SLO眼底图像粗略调整焦点之后，使用OCT断层图像精细调整焦点。
此外，可以按照上述顺序自动进行上述调整，或者可以通过用户将光标调整至与显示单元上所显示的各类型的调整相对应的滑动条、并且进行拖动来进行上述调整。此外，如果要插入或者移除λ/4偏振片，则可以在显示单元上显示用于指示相对于光路插入或者移除λ/4偏振片的图标。
在图3所示的步骤S102、步骤S103和步骤S104，光源101和141发射各自的测量光束。线传感器129和133、以及APD152和153然后接收返回光束，并且信号处理单元190如上所述生成和分析各图像。
下面说明在步骤S105进行的用于输出所生成的图像和分析结果的处理。
在信号处理单元190完成各图像的生成和分析之后，显示控制单元191基于该结果生成输出信息。显示控制单元191然后将输出信息输出给显示单元192并且在显示单元192上进行显示。
图6示出根据本典型实施例的显示单元192的显示例子。
参考图6，显示在显示单元192上的窗口500包括显示区域510、520、530和540。
显示区域510(即，第一显示区域)显示眼底图像511，并且在眼底图像511上叠加表示断层图像的位置的矩形框512。显示眼底强度图像作为眼底图像511。然而，可以基于偏振信号生成眼底图像。
显示区域520(即，第二显示区域)显示断层图像(即，强度断层图像)521。此外，显示区域520显示用于选择要显示的断层图像的类型的按钮522、523、524和525(即，选择单元的例子)。代替使用按钮522、523、524和525，用户可以通过菜单选择断层图像的类型。在图6所示的例子中，用户选择了按钮522。
显示区域530(即，第三显示区域)和显示区域540(即，第四显示区域)基于在生成断层图像521时所使用的各偏振信号，分别显示断层图像531和541。显示区域530和540还可以根据操作者经由菜单的指示，显示基于各偏振信号的各眼底图像，其中，根据该各偏振信号生成了显示区域510上所显示的眼底图像(即，强度眼底图像)。
希望通过叠加表示图像的类型的显示形态(例如，字符形式的“强度”、“延迟”和“DOPU”)，显示强度断层图像521、以及下述的延迟图像621和DOPU图像721。结果，可以防止用户错误地识别图像。代替被叠加在图像上，可以将图像的类型显示在图像的上方或者旁边，只要将这些字符配置成与图像相关联即可。
如果操作者按下了按钮523，则可以将显示区域520上显示的断层图像改变成如图7所示的延迟图像621。
参考图7，与图5相同，显示区域530和540分别显示断层图像531和541。
如果操作者然后按下了按钮524，则可以将显示区域520上显示的断层图像改变成如图8所示的DOPU图像721。
参考图8，显示区域530显示强度图像521，并且显示区域540显示延迟图像621。希望设置用于选择针对各显示区域的图像的按钮。用户因而能够容易地选择要比较的图像(例如，表示不同偏振状态的多个断层图像)。
如果操作者按下了按钮525，则可以将显示区域520上显示的断层图像改变成如图9所示的表示分割结果的图像821。参考图9，在断层图像上叠加表示层边界的彩色线段，并且将其显示在图像821上，而且突出显示RPE。突出显示操作者使用光标所选择的层。
显示区域540显示在进行分割时使用的断层图像(即，强度图像)841、以及按钮842和843。如果操作者按下了按钮843，则可以将强度图像841切换成如图10所示的、表示突出显示的层的层厚度的图形941。
此外，参考图10，可以将所选择的层的厚度信息(例如，如图11所示的二维层厚度图)显示在显示区域530上。参考图11，通过不同颜色表现所选择的层的厚度。代替图11所示的所选择的层的厚度，可以显示累积图像(即，基于特定层或者整个PS-OCT所生成的累积图像)。此外，根据本典型实施例，基于来自操作者的指示来改变要显示的图像。然而，操作者可以通过菜单选择与要诊断的疾病有关的信息(例如，疾病名称)，从而使得在各显示区域上显示针对疾病预先设置了优先级顺序的图像。
如上所述，根据本典型实施例，可以将所生成的各图像有效率呈现给操作者。
此外，操作者可以通过简便操作来选择所需图像。特别地，通过预先将疾病名称与要显示的图像相关联，操作变得更加简便。
此外，可以容易地进行测量光束的偏振调整。
根据本典型实施例，显示上述图像的显示区域的位置不局限于此。例如，可以将眼底图像显示在显示画面的左显示区域。此外，要显示的图像的数量不局限于此。例如，在进行调整时，可以在显示画面上并排显示眼底图像和断层图像(即，两个图像)。然后可以在进行摄像之后改变显示方法，并且随同眼底图像一起，可以在显示画面上并排显示表示不同偏振状态的多个断层图像。此外，配置按钮522、523、524和525的顺序和位置不局限于此。
本典型实施例涉及眼科学。然而，本发明可被本领域的技术人员容易地应用于内窥镜和皮肤。
此外，可以通过网络或者各种存储介质将用于实现上述典型实施例的功能的软件(程序代码)提供给系统或者设备来实现本发明，并且该系统或者设备的计算机(或者中央处理单元(CPU)或微处理单元(MPU)可以读取并执行该程序代码。
尽管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，以包含所有修改、等同结构和功能。

Claims (13)

1.一种摄像设备，包括：
断层图像获取单元，用于基于通过对由来自利用测量光束照射的被检体的返回光束和与所述测量光束相对应的参考光束所合成出的光束进行分割而获得的不同偏振的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及
控制单元，用于根据表示所述被检体的偏振状态的所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述返回光束和所述参考光束之间的光路长度差。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述断层图像是第一断层图像和第二断层图像中的一个，其中，所述第一断层图像表示与所述不同偏振的光束之间的相位差有关的信息，所述第二断层图像表示所述不同偏振的光束之间的偏振均匀度。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述断层图像获取单元还获取作为基于所述控制单元所控制的光路长度差所获取的强度信息的断层图像，以及
所述摄像设备还包括显示控制单元，所述显示控制单元用于显示作为所述强度信息的断层图像。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括分析单元，所述分析单元用于对表示所述偏振状态的所述断层图像中所包括的视网膜层进行分割，
其中，所述控制单元基于通过所述分析单元所进行的分割而获取到的层的位置信息，控制所述光路长度差。
5.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，所述第一断层图像是延迟图像，以及所述第二断层图像是偏振均匀度图像。
6.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，还包括选择单元，所述选择单元用于选择所述第一断层图像和所述第二断层图像中的一个，
其中，所述控制单元基于所选择的断层图像，控制所述光路长度差。
7.根据权利要求6所述的摄像设备，其中，在所述被检体包括双折射区域的情况下，所述选择单元选择所述第一断层图像。
8.根据权利要求6所述的摄像设备，其中，在所述被检体包括神经纤维层、巩膜或者角膜的情况下，所述选择单元选择所述第一断层图像。
9.根据权利要求6所述的摄像设备，其中，在所述被检体包括视网膜色素上皮的情况下，所述选择单元选择所述第二断层图像。
10.一种摄像方法，包括以下步骤：
基于通过对由来自利用测量光束照射的被检体的返回光束和与所述测量光束相对应的参考光束所合成出的光束进行分割而获得的不同偏振的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及
根据表示所述被检体的偏振状态的所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述返回光束和所述参考光束之间的光路长度差。
11.一种摄像设备，包括：
光源；
第一单元，用于将从所述光源发出的光分割成测量光束和参考光束；
合成单元，用于将来自利用所述测量光束照射的被检体的返回光束和来自利用所述参考光束照射的镜的返回光束合成为合成光束；
第二单元，用于将所述合成光束分割成不同偏振方向的光束；
断层图像获取单元，用于基于通过所述第二单元进行分割所获得的不同偏振方向的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及
控制单元，用于根据所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述镜的位置。
12.一种摄像设备，用于获取被检体的断层图像，所述摄像设备包括：
光源；
第一光纤耦合器，用于将从所述光源发出的光分割成测量光束和参考光束；
镜，用于反射所述参考光束；
第二光纤耦合器，用于将来自利用所述测量光束照射的被检体的返回光束和所述镜所反射的参考光束合成为合成光束；
第三光纤耦合器，用于将所述合成光束分割成不同偏振方向的第一光束和第二光束；
第一线传感器，用于将所述第一光束转换成电信号；
第二线传感器，用于将所述第二光束转换成电信号；
信号处理单元，用于基于所述第一线传感器和所述第二线传感器所转换出的电信号，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；以及
控制单元，用于根据所述断层图像中的预定区域的位置信息，控制所述镜的位置。
13.一种摄像方法，包括以下步骤：
基于通过对由来自利用测量光束照射的被检体的返回光束和与所述测量光束相对应的参考光束所合成出的光束进行分割而获得的不同偏振的光束，获取表示所述被检体的偏振状态的断层图像；
显示表示所述被检体的偏振状态的所述断层图像；以及
根据来自操作者的输入，控制所述返回光束和所述参考光束之间的光路长度差。
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