CN109998473A - 光学相干层析成像装置和用于该装置的光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学相干层析成像装置和用于该光学相干层析成像装置的光源装置。光学相干层析成像装置拍摄受检眼的光学层析图像。光学相干层析成像装置具有波长扫描型的光源装置和测定光学系统，该测定光学系统向受检眼照射从光源装置输出的光。当设从光源装置向受检眼照射的光的直径为D，设光源装置的波长扫描频率为S，设从光源装置向受检眼照射的光的中心波长为λ时，不等式D/S×λ＞1.61成立。据此，能够提高从受检眼的视网膜反射的光的信号强度。

Description

光学相干层析成像装置和用于该装置的光源装置

技术领域

本说明书所公开的技术涉及一种光学相干层析成像装置(optical coherencetomographic device)和用于该光学相干层析成像装置的光源装置(light source：光源)。

背景技术

开发出一种测定受检眼的眼轴长度、受检眼内的各部位的位置等的光学相干层析成像装置。例如，专利文献1的光学相干层析成像装置具有：测定光学系统，其向受检眼的内部照射来自光源的光且引导其反射光；和参照光学系统，其向参照面照射来自光源的光且引导其反射光。在测定时，根据对由测定光学系统引导的反射光和由参照光学系统引导的反射光进行合成得到的干涉光来确定受检眼内部的对象部位的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2017-176842号

发明内容

【发明要解决的技术问题】

在如专利文献1所记载的光学相干层析成像装置中，通常向受检眼照射具有1～2mm左右的比较小的直径的光。然而，例如当由于白内障等而在受检眼的晶状体中有混浊部位时，有时从光源装置照射到受检眼的光在混浊部位衰减，到达视网膜的光量减少。其结果，存在难以检测到来自视网膜的反射光，由此难以测定视网膜的位置、眼轴长度等的问题。本说明书公开了能够提高从受检眼的视网膜反射的光的信号强度的技术。

【用于解决技术问题的技术方案】

本说明书所公开的第1技术方案的光学相干层析成像装置拍摄受检眼的光学层析图像。光学相干层析成像装置具有波长扫描型(wavelength sweeping type)的光源装置和测定光学系统，其中，所述测定光学系统向受检眼照射从光源装置输出的光。在设从光源装置向受检眼照射的光的直径为D，设光源装置的波长扫描频率(wavelength sweptfrequency)为S，设从光源装置向受检眼照射的光的中心波长为λ时，不等式D/S×λ＞1.61成立。

在上述光学相干层析成像装置中，通过向受检眼照射满足上述条件的光，能够提高信号的接收灵敏度。因此，能够以高灵敏度来获取来自视网膜的反射光的信号。

另外，本说明书所公开的光源装置是波长扫描型的光源装置，其被装配于拍摄受检眼的光学层析图像的光学相干层析成像装置，输出被向受检眼照射的光。光源装置构成为，当设被向受检眼照射的光的直径为D，设波长扫描频率为S，设中心波长为λ时，能够以使D/S×λ＞1.61成立的方式来调整波长扫描频率S和中心波长λ中的至少一方。

在上述光源装置中，能够调整波长扫描频率S和中心波长λ中的至少一方，以向受检眼照射满足上述条件的光。因此，能够发挥与上述的光学相干层析成像装置同样的作用效果。

另外，本说明书所公开的第2技术方案的光学相干层析成像装置拍摄受检眼的光学层析图像。光学相干层析成像装置具有波长扫描型的光源装置和测定光学系统，其中，所述测定光学系统向受检眼照射从光源装置输出的光。从光源装置向受检眼照射的光的直径D成为3mm以上。

在上述光学相干层析成像装置中，向受检眼照射的光的直径D成为3mm以上，因此，能够增多到达视网膜的光。因此，即使在受检眼的晶状体上有混浊部位，也能够获得来自视网膜的反射光的信号。

附图说明

图1是表示实施例所涉及的光学相干层析成像装置的光学系统的概略结构的图。

图2是表示实施例所涉及的光学相干层析成像装置的控制系统的框图。

图3是用于说明零点调整机构(0-point adjustment mechanism)的功能的图。

图4是用于说明通过焦点调整机构(focal point adjustmentmechanism)改变射入受检眼的光的直径的功能的图。

图5是示意性地表示在受检眼的晶状体产生混浊部位的情况下射入受检眼的光的图，(a)表示光的直径小的情况，(b)表示光的直径大的情况。

图6是用于说明对干涉信号波形进行处理的步骤的图。

具体实施方式

先列举以下所说明的实施例的主要特征。另外，以下所记载的技术要素是分别独立的技术要素，单独地或者通过各种组合来发挥技术实用性，并不限定于申请时权利要求所记载的组合。

(特征1)在本说明书所公开的光学相干层析成像装置中，直径D也可以在3mm以上。

(特征2)在本说明书所公开的光学相干层析成像装置中，波长扫描频率S也可以在10Hz以上且在5000Hz以下。根据这样的结构，能够进一步提高信号的接收灵敏度，并且能够减少伪影(artifact)的发生。

(特征3)在本说明书所公开的光学相干层析成像装置中，中心波长λ也可以在700nm以上且在1400nm以下。根据这样的结构，能够减少光在眼内传播期间光的强度衰减，由此能够进一步提高信号的接收灵敏度。

(特征4)本说明书所公开的光学相干层析成像装置还可以具有控制装置，该控制装置对光源装置进行控制。光源装置也可以构成为，能够对波长扫描频率S和中心波长λ中的至少一方进行调整。控制装置也可以对从光源装置输出的光的波长扫描频率S和中心波长λ中的至少一方进行调整。根据这样的结构，通过按照向受检眼照射的光的直径D调整从光源装置输出的光的波长扫描频率S和中心波长λ中的至少一方，易于满足上述的条件式。

(特征5)在本说明书所公开的光学相干层析成像装置中，测定光学系统也可以构成为，能够调整被向受检眼照射的光的直径D。测定光学系统也可以将直径D调整成为受检眼的瞳孔直径以下。根据这样的结构，能够对应于受检眼的瞳孔直径来调整向受检眼照射的光的直径D。因此，能够高效地向受检眼照射光。

(特征6)在本说明书所公开的光学相干层析成像装置中，测定光学系统也可以具有焦点调整机构，该焦点调整机构能够调整向受检眼照射的光的焦点位置。根据该结构，通过使用焦点调整机构能够易于调整直径D。

(特征7)本说明书所公开的光学相干层析成像装置还可以具有：受光元件，其接收来自受检眼的反射光且输出与该光的强度对应的信号；采样电路，其对从受光元件输出的信号进行采样；和采样时钟生成装置，其根据从光源装置输出的光的频率生成时钟信号，该时钟信号规定对信号进行采样的时间。根据这样的结构，能够抑制被采样的信号发生失真，由此能够获得精度更高的层析图像。

【实施例】

下面对实施例所涉及的光学相干层析成像装置进行说明。如图1所示，光学相干层析成像装置具有光源装置12、用于检查受检眼100的测定部10和K-clock发生装置60。从光源装置12射出的光被向分束器(beam splitter)18照射，由分束器18分支为被导向测定部10的光和被导向K-clock发生装置60的光。

测定部10具有：干涉光学系统14，其使从受检眼100反射的反射光和参照光相干涉；观察光学系统50，其对受检眼100的前眼部进行观察；和校准光学系统(alignmentoptical system)(省略图示)，其用于将测定部10相对于受检眼100校准为规定的位置关系。校准光学系统能够使用公知的光学相干层析成像装置所使用的校准光学系统，因此省略对其的详细说明。

干涉光学系统14由测定光学系统、参照光学系统和受光元件26构成，其中，所述测定光学系统将来自光源装置12的光向受检眼100的内部照射，并且引导其反射光；所述参照光学系统将来自光源装置12的光向参照面照射，并且引导其反射光；所述受光元件26接收对由测定光学系统引导的反射光和由参照光学系统引导的参照光进行合成得到的干涉光。

光源装置12是波长扫描型的光源装置，被射出的光的波长以规定的周期发生变化。当从光源装置12射出的光的波长发生变化时，与射出的光的波长对应，从受检眼100的深度方向上的各部位反射的光中、与参照光发生干涉的反射光的反射位置在受检眼100的深度方向上发生变化。因此，通过一边改变射出的光的波长一边测定干涉光，能够确定受检眼100内部的各部位(即，晶状体104、视网膜106)的位置。

在此，优选为，光源装置12输出波长(详细而言，中心波长)在700nm以上且在1400nm以下的光。波长在700nm以下的光是可见光。因此，通过输出波长在700nm以上的光，能够避免被检者感觉耀眼，并且能够抑制受检眼100的瞳孔缩瞳。另外，波长在1400nm以上的光易于被水吸收。因此，通过输出波长在1400nm以下的光，能够抑制光在眼内传播期间光的强度衰减，由此能够抑制由受光元件26接收到的光的检测灵敏度降低。在本实施例中，光源装置12输出波长为700nm的光。并且，优选为，光源装置12的波长扫描频率在10Hz以上且在5000Hz以下。当降低波长扫描频率时，由受光元件26接收到的光的检测灵敏度提高。因此，通过使波长扫描频率在5000Hz以下，能够由受光元件26良好地检测干涉光。另外，当在拍摄光学层析图像期间受检眼100发生移动时，获取到的光学层析图像产生伪影。正在拍摄的受检眼100移动的一个原因为，由于被检者的脉动(1～2Hz)而造成的振动。因此，通过使波长扫描频率在10Hz以上，由于波长扫描频率比被检者的脉动快，因此能够抑制在拍摄过程中由于被检者的脉动的振动而造成受检眼100移动，由此能够抑制所获取的光学层析图像产生伪影。在本实施例中，使光源装置12的波长扫描频率为1300Hz。另外，能够由控制装置64来调整从光源装置12输出的光的波长扫描频率，在后面对其结构进行叙述。

测定光学系统由分束器24、反射镜(mirror)28、零点调整机构30、反射镜34、焦点调整机构40、反射镜46和热镜(hot mirror)48构成。从光源装置12射出的光经由分束器18被导向测定部10。被导向测定部10的光经由分束器24、反射镜28、零点调整机构30、反射镜34、焦点调整机构40、反射镜46和热镜48向受检眼100照射。来自受检眼100的反射光经由热镜48、反射镜46、焦点调整机构40、反射镜34、零点调整机构30、反射镜28和分束器24被导向受光元件26。在后面对零点调整机构30和焦点调整机构40详细地进行叙述。

参照光学系统由分束器24和参照反射镜22构成。由分束器18导向测定部10的光的一部分被分束器24反射，向参照反射镜22照射，且被参照反射镜(reference mirror)22反射。由参照反射镜22反射的光经由分束器24被导向受光元件26。参照反射镜22、分束器24和受光元件26被配置在干涉仪20内，且其位置被固定。因此，在本实施例的光学相干层析成像装置中，参照光学系统的参照光程保持一定而不发生变化。

受光元件26检测对由参照光学系统引导的光和由测定光学系统引导的光进行合成得到的干涉光。例如能够使用光电二极管来作为受光元件26。

观察光学系统50经由热镜48向受检眼100照射观察光，并且拍摄从受检眼100反射的反射光(即，照射的观察光的反射光)。在此，热镜48反射来自干涉光学系统14的光源装置12的光，另一方面，使来自观察光学系统50的光源装置的光透射。因此，在本实施例的光学相干层析成像装置中，能够同时进行由干涉光学系统14进行的测定和由观察光学系统50进行的前眼部的观察。另外，观察光学系统50能够使用公知的光学相干层析成像装置所使用的观察光学系统，因此，省略对其详细的结构的说明。

在此，对设置于测定光学系统的零点调整机构30和焦点调整机构40进行说明。零点调整机构30具有角隅棱镜(corner cube)32和第2驱动装置56(在图2中图示)，该第2驱动装置56使角隅棱镜32相对于反射镜28、34进退移动。第2驱动装置56沿图1的箭头A的方向驱动角隅棱镜32，据此，从光源装置12到受检眼100的光程(即，测定光学系统的物体光程)发生变化。如图3所示，在从光源装置12到受检眼100的检测面(在图3中角膜表面)的物体光程(详细而言，光源装置12～检测面+检测面～受光元件26)和从光源装置12到参照反射镜22的参照光程(详细而言，光源12～参照反射镜22+参照反射镜22～受光元件26)之间存在光路差ΔZ的情况下，光路差ΔZ越大，则对从检测面反射的反射光和参照光进行合成得到的干涉光的强度越弱。与此相反，光路差ΔZ越小，则干涉光的强度越强。因此，在本实施例中，通过由零点调整机构30改变物体光程，能够使参照光程与物体光程一致的位置(所谓的零点)从角膜102的表面到视网膜106的表面发生改变。

焦点调整机构40具有：凸透镜(convex lens)42，其被配置在光源装置12侧；凸透镜44，其被配置在受检眼100侧；第3驱动装置58(在图2中图示)，其使凸透镜44相对于凸透镜42沿光轴方向进退移动。凸透镜42和凸透镜44被配置在光轴上，改变射入的平行光的焦点的位置。即，第3驱动装置58沿图1的箭头B的方向驱动凸透镜44，据此，向受检眼100照射的光的焦点的位置在受检眼100的深度方向上发生变化。

在焦点调整机构40中，通过调整凸透镜42与凸透镜44的间隔，能够改变光射入受检眼100的位置(即，角膜102的前表面的位置)的光的直径D(以下还简称为“光的直径D”)。具体而言，当以从凸透镜44照射的光成为平行光的方式来调整凸透镜42与凸透镜44的间隔时，如图4(a)所示，平行光射入受检眼100。另一方面，当从图4(a)的状态开始使凸透镜44向远离凸透镜42的方向移动时，从凸透镜44照射的光成为会聚光，如图4(b)所示，会聚光射入受检眼100。此时，射入受检眼100的光的直径D比平行光射入受检眼100时(即，图4(a)时)的光的直径D小。另外，当从图4(a)的状态开始使凸透镜44向靠近凸透镜42的方向移动时，从凸透镜44照射的光成为发散光，如图4(c)所示，发散光射入受检眼100。此时，射入受检眼100的光的直径D比平行光射入受检眼100时(即，图4(a)时)的光的直径D大。这样，通过改变光的直径D，能够改变向受检眼100照射的光的直径。

例如，有时由于白内障等而在受检眼100的晶状体104上产生混浊部位105。图5示意性地表示在受检眼100的晶状体104上产生混浊部位105的情况下射入受检眼100的光。另外，在图5中，为了易于进行说明，与光的直径D的大小无关，由平行光来表示射入受检眼100的光。如图5(a)所示，在光的直径D小的情况下，从光源装置12输出的光在混浊部位105衰减，到达视网膜106的光量减少。另一方面，如图5(b)所示，在光的直径D大的情况下，虽然射入的光的一部分在混浊部位105衰减，但射入的光的其他部分不通过混浊部位105而到达视网膜106。因此，通过增大射入受检眼100的光的直径D，即使针对在晶状体104上有混浊部位105的受检眼100也能够提高从视网膜106反射的光的信号强度。优选为，光的直径D在3mm以上且在受检眼100的瞳孔直径以下。通过使光的直径D在3mm以上，光易于到达视网膜106。另外，通过使光的直径D在受检眼100的瞳孔直径以下，能够高效地向眼内照射光。另外，也可以在测定时使用散瞳剂等来增大受检眼100的瞳孔直径。能够通过增大受检眼100的瞳孔直径来增大光的直径D。

K-clock发生装置60为了以等间隔频率(相对于光的频率，为均等的频率间隔)进行干涉信号的采样，使用从分束器18分支出的光来光学地生成采样时钟(K-clock)信号。然后，向控制装置64输出生成的K-clock信号。据此，抑制干涉信号的失真，防止分辨率恶化。

另外，在本实施例的光学相干层析成像装置中，具有：位置调整机构16，其用于相对于受检眼100来调整测定部10(详细而言，测定部10中除了干涉仪20之外的部分的光学系统)的位置(在图2中图示)；和第1驱动装置54，其对该位置调整机构16进行驱动(在图2中图示)。另外，在后面对由位置调整机构16进行的调整位置的处理进行叙述。

接着，对本实施例的光学相干层析成像装置的控制系统的结构进行说明。如图2所示，光学相干层析成像装置由控制装置64进行控制。控制装置64通过由CPU、ROM、RAM等构成的微型计算机(微处理器)构成。在控制装置64上连接有光源装置12、第1～第3驱动装置54～58、监视器62和观察光学系统50。控制装置64控制光源装置12的接通/断开，并且控制从光源装置12输出的光的波长扫描频率。因此，控制装置64能够改变从光源装置12输出的光的波长扫描频率。另外，控制装置64通过控制第1～第3驱动装置54～58来驱动各机构16、30、40，另外，将通过对观察光学系统50进行控制而由观察光学系统50拍摄到的前眼部像显示于监视器62。

如上所述，控制装置64能够调整从光源装置12输出的光的波长扫描频率，并且能够通过控制第3驱动装置58驱动焦点调整机构40来调整射入受检眼100的光的直径D。因此，控制装置64能够调整从光源装置12输出的光的波长扫描频率S和射入受检眼100的光的直径D，以调整为使D/S×λ＞1.61成立。另外，S表示波长扫描频率，λ表示光的波长。当为了满足D/S×λ＞1.61而增大光的直径D时，能够增多到达视网膜106的光量。另外，当为了满足D/S×λ＞1.61而减小光的波长扫描频率S时，由受光元件26接收到的光的检测灵敏度提高。在现有技术中，为了提高处理能力，提高波长扫描频率S来测定受检眼100。然而，本发明人从即使在晶状体104有混浊部位105的受检眼100中也能够获得良好的层析图像的观点出发进行各种研究的结果，得知光的直径D、波长扫描频率S、波长λ的关系对测定产生影响。然后，本发明人进一步研究直径D、波长扫描频率S、波长λ的关系的结果，得知当照射成为D/S×λ＞1.61的光时，即使在晶状体104上有混浊部位105的受检眼100中也能够获得良好的测定结果。

另外，在本实施例中，控制装置64能够改变(调整)从光源装置12输出的光的波长扫描频率S，但并不限定于这样的结构。控制装置64可以能调整从光源装置12输出的光的波长λ，也可以能调整波长扫描频率S和波长λ的双方。

另外，在控制装置64上连接有受光元件26和K-clock发生装置60。向控制装置64输入与由受光元件26检测到的干涉光的强度对应的干涉信号。另外，向控制装置64输入由K-clock发生装置60生成的K-clock信号。控制装置64根据K-clock信号对来自受光元件26的干涉信号进行采样。即，在本实施例中，控制装置64作为“采样电路”一例来发挥作用。并且，控制装置64通过对采样得到的干涉信号进行傅里叶变换来确定受检眼100的各部位(角膜102的前后表面、晶状体104的前后表面、视网膜106的表面)的位置，计算受检眼100的眼轴长度。

接着，对使用实施例所涉及的光学相干层析成像装置来拍摄在晶状体104上有混浊部位105的受检眼100的光学层析图像的步骤进行说明。首先，检查者操作未图示的操纵杆等操作部件，进行测定部10相对于受检眼100的位置对准。即，控制装置64按照检查者对操作部件的操作，由第1驱动装置54来驱动位置调整机构16。据此，调整测定部10相对于受检眼100的xy方向(纵横方向)上的位置和z方向(进退移动的方向)上的位置。另外，控制装置64驱动第2驱动装置56来调整零点调整机构30。据此，物体光程与参照光程一致的零点的位置成为受检眼100的规定位置(例如，角膜102的前表面)。

接着，控制装置64驱动第3驱动装置58来调整焦点调整机构40。据此，调整射入受检眼100的光的直径D。另外，控制装置64调整从光源装置12输出的光的波长扫描频率S。详细而言，控制装置64以使D/S×λ＞1.61成立的方式来调整光的直径D和波长扫描频率S。另外，控制装置64也可以以使D/S×λ＞1.61成立的方式来调整光的直径D和波长扫描频率S中的任一方。

接着，控制装置64一边改变从光源装置12照射的光的频率一边获取由受光元件26检测到的信号。如已经说明的那样，当改变从光源装置12照射的光的频率时，测定光和参照光相干涉而产生干涉波的位置在受检眼100的深度方向上发生变化。因此，如图6所示，从受光元件26输出的干涉信号成为信号强度随时间变化的信号，该信号成为基于干涉波的信号，该干涉波通过对从受检眼100的各部(角膜102的前表面和后表面、晶状体104的前表面和后表面、视网膜106的表面)反射的各反射光和参照光进行合成而得到。因此，控制装置64通过对从受光元件26输入的信号进行傅里叶变换，来将基于反射光的干涉信号分量从该信号中分离出来，其中，所述反射光是从受检眼100的各部(角膜102的前表面和后表面、晶状体104的前表面和后表面、视网膜106的表面)反射的光。据此，控制装置64能够确定受检眼100的各部的位置。

以上详细地说明了本说明书所公开的技术的具体例，但其只不过是示例，并没有限定本发明的技术方案。本发明的技术方案所记载的技术中包括对以上所示例的具体例进行各种变形、变更后得到的变形例。另外，本说明书或者附图所说明的技术要素可以单独或者通过各种组合来发挥技术实用性，并不限定于申请时本发明的技术方案中记载的组合。

Claims (10)

1.一种光学相干层析成像装置，其拍摄受检眼的光学层析图像，其特征在于，

具有波长扫描型的光源装置和测定光学系统，其中该测定光学系统向所述受检眼照射从所述光源装置输出的光，

在设从所述光源装置向所述受检眼照射的光的直径为D，设所述光源装置的波长扫描频率为S，且设从所述光源装置向所述受检眼照射的光的中心波长为λ时，D/S×λ＞1.61成立。

2.根据权利要求1所述的光学相干层析成像装置，其特征在于，

所述直径D在3mm以上。

3.根据权利要求1或2所述的光学相干层析成像装置，其特征在于，

所述波长扫描频率S在10Hz以上且在5000Hz以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学相干层析成像装置，其特征在于，

所述中心波长λ在700nm以上且在1400nm以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的光学相干层析成像装置，其特征在于，

还具有控制装置，该控制装置对所述光源装置进行控制，

所述光源装置被构成为能够调整所述波长扫描频率S和所述中心波长λ中的至少一方，

所述控制装置调整从所述光源装置输出的光的所述波长扫描频率S和所述中心波长λ中的至少一方。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学相干层析成像装置，其特征在于，

所述测定光学系统被构成为能够调整向所述受检眼照射的光的直径D，

所述测定光学系统调整所述直径D以使其成为所述受检眼的瞳孔直径以下。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的光学相干层析成像装置，其特征在于，

所述测定光学系统具有焦点调整机构，该焦点调整机构能够调整向所述受检眼照射的光的焦点位置。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学相干层析成像装置，其特征在于，

还具有受光元件、采样电路和采样时钟生成装置，其中，

所述受光元件接收来自所述受检眼的反射光且输出与该光的强度对应的信号；

所述采样电路对从所述受光元件输出的信号进行采样；

所述采样时钟生成装置根据从所述光源装置输出的光的频率生成时钟信号，该时钟信号规定对所述信号进行采样的时间。

9.一种波长扫描型的光源装置，其被装配于光学相干层析成像装置，且输出向所述受检眼照射的光，其中光学相干层析成像装置拍摄受检眼的光学层析图像，

其特征在于，

所述光源装置被构成为：当设向所述受检眼照射的光的直径为D，设波长扫描频率为S，设中心波长为λ时，能够以使D/S×λ＞1.61成立的方式来调整所述波长扫描频率S和所述中心波长λ中的至少一方。

10.一种光学相干层析成像装置，其拍摄受检眼的光学层析图像，其特征在于，

具有波长扫描型的光源装置和测定光学系统，其中该测定光学系统向所述受检眼照射从所述光源装置输出的光，

从所述光源装置向所述受检眼照射的光的直径D为3mm以上。