專利名稱：光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法和光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法和光學(xué)斷層圖像 產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
使用光學(xué)相干斷層法(OCT)的成像裝置(以下也被稱為OCT裝置)現(xiàn)在被付諸于 實(shí)用，在所述光學(xué)相干斷層法(OCT)中利用低相干光的干涉。該成像裝置能夠以幾微米的 深度分辨率(d印thresolution)獲取斷層圖像，這導(dǎo)致對(duì)象的斷層圖像的高分辨率成像。日本專利申請(qǐng)公開No. 2008-237238公開了一種光學(xué)圖像測(cè)量設(shè)備，所述光學(xué)圖 像測(cè)量設(shè)備意圖提高要形成的圖像的圖像質(zhì)量。該設(shè)備形成眼底的多個(gè)斷層圖像，并且存 儲(chǔ)所形成的圖像。然后，使用斷層圖像中的一個(gè)圖像和與該圖像相鄰的斷層圖像以進(jìn)行算 術(shù)運(yùn)算，以由此形成新的斷層圖像。作為結(jié)果，可以提高所形成圖像的圖像質(zhì)量。在上述日本專利申請(qǐng)公開No. 2008-237238中，圖像質(zhì)量在一定程度上得到提高， 但是，沒有充分地得到提高。特別是在對(duì)象移動(dòng)的情況下，對(duì)象的位置在斷層圖像之間變 化，這增加信號(hào)波形被修約(round)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量 的進(jìn)一步提高。本發(fā)明的另一個(gè)目的是，通過抑制對(duì)象的移動(dòng)的影響，即使當(dāng)對(duì)象移動(dòng)時(shí)也 實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的提高。根據(jù)本發(fā)明，提供一種產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，該方法包 括以下步驟獲取信號(hào)；執(zhí)行傅立葉(Fourier)變換；以及獲得斷層圖像，其中，光學(xué)斷層圖 像產(chǎn)生方法還包括以下步驟之一對(duì)于在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成；和在對(duì)于 在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換之后對(duì)于所述在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信 號(hào)進(jìn)行合成。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，該光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置用于 將來自光源的光分成測(cè)量光和參考光，通過測(cè)量光路將測(cè)量光引向?qū)ο螅⑼ㄟ^參考光路 將參考光引向參考反射鏡，以由此通過使用作為被對(duì)象反射或散射的測(cè)量光的返回光、在 參考反射鏡上反射的參考光和通過對(duì)返回光和參考光進(jìn)行合成而獲得的合成光來產(chǎn)生對(duì) 象的斷層圖像，該光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置包括用于掃描對(duì)象的單元和用于控制成像定時(shí)的 單元，并且還包括用于對(duì)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的信號(hào)進(jìn)行合成的單元。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法產(chǎn) 生對(duì)象的斷層圖像，包括以下步驟獲取通過掃描對(duì)象而獲得的多個(gè)信號(hào)；對(duì)于多個(gè)獲取 的信號(hào)之中的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成；對(duì)于通過合成步驟獲得的信號(hào)執(zhí)行 傅立葉變換；以及基于通過傅立葉變換獲得的信號(hào)來產(chǎn)生斷層圖像。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn) 生對(duì)象的斷層圖像，包括用于獲取通過掃描對(duì)象而獲得的多個(gè)信號(hào)的單元；用于對(duì)于多 個(gè)獲取的信號(hào)之中的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成的單元；用于對(duì)于通過所述用 于進(jìn)行合成的單元獲得的信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換的單元；以及用于基于通過傅立葉變換獲得 的信號(hào)來產(chǎn)生斷層圖像的單元。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法產(chǎn) 生對(duì)象的斷層圖像，包括以下步驟獲取通過掃描對(duì)象而獲得的多個(gè)信號(hào)；對(duì)于多個(gè)獲取 的信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換；對(duì)于經(jīng)受傅立葉變換的多個(gè)信號(hào)之中的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)被獲取并經(jīng) 受傅立葉變換的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成；以及基于通過合成步驟獲得的信號(hào)來產(chǎn)生斷層圖像。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn) 生對(duì)象的斷層圖像，包括用于獲取通過掃描對(duì)象而獲得的多個(gè)信號(hào)的單元；用于對(duì)于多 個(gè)獲取的信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換的單元；用于對(duì)于經(jīng)受傅立葉變換的多個(gè)信號(hào)之中的在預(yù)定 時(shí)間內(nèi)被獲取并經(jīng)受傅立葉變換的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成的單元；以及用于基于通過所述用于 進(jìn)行合成的單元獲得的信號(hào)來產(chǎn)生斷層圖像的單元。根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)于在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成或?qū)τ谠趯?duì)所述多 個(gè)信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換之后獲得的信號(hào)進(jìn)行合成，實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的提高。 參考附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下說明，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的信號(hào)處理步驟的解釋圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的Michelson OCT裝置的解釋圖；圖3A、圖3B、圖3C和圖3D是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的掃描儀的關(guān)于經(jīng)過時(shí) 間的位置和該掃描儀的測(cè)量定時(shí)之間的關(guān)系的解釋圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的Mach-Zehnder OCT裝置的解釋圖；圖5A和圖5B是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的信號(hào)處理步驟的解釋圖；以及圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的信號(hào)處理步驟的解釋圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明，提供一種產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，該方法包 括以下步驟獲取信號(hào)；執(zhí)行傅立葉變換；以及獲得斷層圖像，其中，光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方 法還包括以下步驟之一對(duì)于在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成；和在對(duì)于在預(yù)定時(shí) 間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換之后對(duì)于在所述預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合 成。圖1示出光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法包括對(duì)于在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成的步 驟的情況。實(shí)施例第一實(shí)施例下面描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，利用使用Michelson干涉計(jì)的成 像裝置來產(chǎn)生斷層圖像，但是，可用于本發(fā)明的成像裝置不限于此。此外，本實(shí)施例的信號(hào)處理的特征在于，在獲取多個(gè)信號(hào)之后合成所述多個(gè)信號(hào)。Michelson 干涉計(jì) 參考圖2，描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)相干斷層成像裝置(以下也被稱為OCT裝 置)。圖2是示出根據(jù)本實(shí)施例的使用Michelson光學(xué)系統(tǒng)(Michelson干涉計(jì))的成像裝 置的示意圖。從光源201發(fā)射的光穿過光纖(fiber) 202和透鏡203_1，并且通過光束分離器 204被分成測(cè)量光214和參考光213。測(cè)量光214穿過XY掃描儀208、物鏡(objective lens) 205-1和物鏡205-2，并且入射到作為對(duì)象的眼睛217。然后，入射到眼睛的測(cè)量光穿 過角膜216，并到達(dá)視網(wǎng)膜218。在眼睛217的視網(wǎng)膜218上反射和散射的返回光215通過依次穿過物鏡205_2、物 鏡205-1、XY掃描儀208和光束分離器204而返回。并且，返回光215通過透鏡203-2被引 向分光計(jì)211。分光計(jì)211包含透鏡、光柵和圖像拾取器件。用作圖像拾取器件的是電荷耦 合器件(CXD)型或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)型的線傳感器(linesensor)。通過分光 計(jì)211的線傳感器獲得的信號(hào)被發(fā)送到計(jì)算機(jī)212并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)的信號(hào)然后 經(jīng)受后面描述的處理。另一方面，參考光213穿過色散補(bǔ)償玻璃207，在參考反射鏡209上被反射，再次穿 過色散補(bǔ)償玻璃207，并返回到光束分離器204。色散補(bǔ)償玻璃207被用于補(bǔ)償在眼睛217 和物鏡205-1、205-2中引起的色散。參考反射鏡209可借助于反射鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)210調(diào)整參 考光路的光路長(zhǎng)度。通過光束分離器204合成這些參考光213和返回光215。然后，合成的 光被引向分光計(jì)211。注意，測(cè)量光路上的具有與參考光路的光路長(zhǎng)度匹配的光路長(zhǎng)度的部 分被稱為相干門(coherencegate)。在測(cè)量眼睛217的視網(wǎng)膜218的情況下，參考反射鏡 209的位置被調(diào)整，使得相干門變得接近視網(wǎng)膜218。作為光源201，使用作為典型的低相干光源的超亮二極管(SLD，super luminescent diode)。關(guān)于其波長(zhǎng)，例如，中心波長(zhǎng)為840nm并且?guī)挒?0nm。注意，帶寬 是重要的參數(shù)，原因在于它對(duì)于要獲得的斷層圖像在光軸方向上的分辨率的影響。此外，在 本文中，所選的光源201的類型是SLD，而作為替代方案，可使用放大自發(fā)發(fā)射(ASE)，只要 光源201發(fā)射低相干光。顯然，根據(jù)對(duì)象的內(nèi)容，可使用諸如商素?zé)舻钠渌庠础Ｗ⒁?，波長(zhǎng) 影響要獲得的斷層圖像在橫向方向上的分辨率，因此，當(dāng)橫向方向上的分辨率是重要的時(shí)， 希望短波長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)212執(zhí)行后面描述的算術(shù)處理和控制，并且還控制分光計(jì)211、XY掃描儀 208、反射鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)210和焦點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)206。顯然，計(jì)算機(jī)212還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、圖 像處理、圖像顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。信號(hào)處理步驟參考圖1，描述由圖2所示的OCT裝置執(zhí)行的信號(hào)處理。在Al A7之中，在步驟 A2和A3之間提供合成步驟Ml。在步驟Al中，開始測(cè)量。在該階段，激活OCT裝置，并且針對(duì)測(cè)量，設(shè)定作為對(duì)象 的眼睛。另外，由操作員執(zhí)行測(cè)量所需的調(diào)整，以便開始測(cè)量。在步驟A2中，獲取信號(hào)。下面，描述獲取一個(gè)二維斷層圖像的情況作為例子。沿 圖2的與眼睛217的光軸垂直的X方向移動(dòng)XY掃描儀208。圖3A 3D是示出XY掃描儀208的關(guān)于經(jīng)過時(shí)間的位置和XY掃描儀208的成像定時(shí)之間的關(guān)系的圖。圖3A示出XY掃描儀208沿X方向逐步移動(dòng)的情況。步驟的數(shù)量為例如512。圖3B示出測(cè)量定時(shí)，并且示 出在一個(gè)步驟中以規(guī)則的間隔執(zhí)行三次的成像的控制。測(cè)量間隔310對(duì)于一個(gè)步驟以及在 步驟之間均是相等的。由此，成像被執(zhí)行1，536( = 512X3)次。注意，對(duì)于每次成像所獲 取的數(shù)據(jù)，在具有1，024個(gè)像素的線傳感器的情況下獲得具有1，024個(gè)元素的一維陣列。因此，由于存在1，536個(gè)線，因此，最終獲得具有1，024X1, 536個(gè)元素的二維陣 列。注意，各線的數(shù)據(jù)作為二維陣列的各列的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)。注意，如圖3C所示，XY掃描儀208可以沿X方向連續(xù)地移動(dòng)。與上述的情況相比， 連續(xù)移動(dòng)降低掃描儀上的負(fù)載并且導(dǎo)致平穩(wěn)的移動(dòng)。測(cè)量間隔可以相等，并且，作為替代方 案，可以提供諸如圖3D所示的測(cè)量間隔302和測(cè)量間隔303的這樣的不同間隔。在這種情 況下，為了獲得要合成的信號(hào)，在三個(gè)連續(xù)的成像操作之中設(shè)置規(guī)則的間隔，而在相鄰的兩 組成像操作之間設(shè)置不同的測(cè)量間隔。顯然，位置控制和成像定時(shí)的組合被自由地確定?？?以組合使用圖3C所示的連續(xù)移動(dòng)的位置控制和圖3B所示的規(guī)則成像定時(shí)。注意，在對(duì)于通過在沿X方向連續(xù)移動(dòng)XY掃描儀208時(shí)執(zhí)行的成像而獲取的信號(hào) 進(jìn)行合成的情況下，當(dāng)移動(dòng)距離大時(shí)，信號(hào)分量會(huì)被修約(要被合成的數(shù)據(jù)相互抵消，使得 原始的信號(hào)分量會(huì)被丟失)。因此，希望移動(dòng)距離304小于等于OCT裝置的橫向分辨率的幾 倍長(zhǎng)度(一般地，基于對(duì)象上的測(cè)量光的光束直徑被確定)。特別地，移動(dòng)距離304的范圍 為從幾微米到幾百微米。注意，在掃描儀的移動(dòng)速度已知的情況下，預(yù)定距離可被轉(zhuǎn)換成時(shí) 間，并且，由此獲得的時(shí)間可被設(shè)定為預(yù)定的時(shí)間。只要滿足預(yù)定距離或預(yù)定時(shí)間的條件， 作為X方向或Y方向的直線移動(dòng)的替代，可以像圓形掃描那樣通過轉(zhuǎn)動(dòng)XY掃描儀208來獲 取數(shù)據(jù)。例如，在通過20kHz的線傳感器對(duì)于6mm的范圍執(zhí)行成像的情況下，掃描儀在掃描 對(duì)象時(shí)的移動(dòng)速度為78( = 6/1，536X20k)mm/s。當(dāng)針對(duì)三個(gè)線進(jìn)行平均時(shí)的移動(dòng)距離為 12( = 78X (3/20k)) μ m。當(dāng)OCT裝置的橫向分辨率為20 μ m時(shí)，移動(dòng)距離落入一個(gè)范圍內(nèi)， 在該范圍中，即使在合成之后也不太可能發(fā)生信號(hào)損失。注意，以20kHz獲取512個(gè)線的 圖像所需的時(shí)間為25. 6( = 512/20k)mSec。在獲取三個(gè)圖像的情況下，需要至少76. 8 (= 25.6X3)msec0獲取三個(gè)線的信號(hào)所需的時(shí)間為0. 15 ( = 3/20k)mSec，在該段時(shí)間中，對(duì)象 沒有移動(dòng)這么遠(yuǎn)。在步驟Ml中，信號(hào)被合成。在該步驟中，相鄰三個(gè)光譜的一維陣列被平均化，并 且，新的一維陣列被創(chuàng)建。特別地，在1，024X1,536 二維陣列中，第3j、第(3j+l)和第 (3j+2)列(j是范圍為0 511的整數(shù))的一維陣列被平均化。作為結(jié)果，獲得1,024X512 二維陣列。通過平均化，可以去除噪聲分量。與在步驟A3之后的過程中執(zhí)行平均化的情況相比，可以用較少數(shù)量的數(shù)據(jù)執(zhí)行 計(jì)算，這導(dǎo)致縮短計(jì)算時(shí)間的效果。注意，平均可以是加權(quán)平均，但是當(dāng)權(quán)重不同時(shí)，去噪效 果會(huì)改變。注意，在對(duì)于圖3C和圖3B所示的控制進(jìn)行組合的情況下，要被平均化的線的數(shù) 量不一定是三個(gè)，而可以是滿足上面描述的橫向分辨率的條件的任意整數(shù)。此外，可以去除 被認(rèn)為具有測(cè)量誤差的數(shù)據(jù)。在步驟A3中，執(zhí)行波長(zhǎng)-波數(shù)變換。一般地，來自分光計(jì)211的數(shù)據(jù)包括波長(zhǎng)和在 該波長(zhǎng)處的強(qiáng)度。此外，關(guān)于波長(zhǎng)以規(guī)則的間隔執(zhí)行采樣。首先，創(chuàng)建強(qiáng)度數(shù)據(jù)關(guān)于波長(zhǎng)的函數(shù)。然后，各波長(zhǎng)被轉(zhuǎn)換成波數(shù)，并且，強(qiáng)度數(shù)據(jù)關(guān)于波數(shù)的函數(shù)被創(chuàng)建。波數(shù)是波長(zhǎng)的 倒數(shù)，由此以規(guī)則的間隔分配1024個(gè)波數(shù)。然后，計(jì)算與波數(shù)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。要被利用 的計(jì)算方法為例如內(nèi)插，所述內(nèi)插可以是一般線性內(nèi)插或樣條內(nèi)插。在這種情況下，希望使 用線性算術(shù)運(yùn)算。作為結(jié)果，獲得具有包含關(guān)于波數(shù)按規(guī)則間隔配置的強(qiáng)度的1,024X512 個(gè)元素的二維陣列。 在分光計(jì)211可關(guān)于波數(shù)以規(guī)則的間隔執(zhí)行采樣的情況下，只要因波長(zhǎng)-波數(shù)變 換引起的誤差是可以忽略的，那么顯然可省略該步驟。在步驟A4中，執(zhí)行傅立葉變換。在該步驟中，對(duì)于各列，關(guān)于波數(shù)以規(guī)則的間隔配 置的強(qiáng)度值經(jīng)受離散傅立葉變換。作為結(jié)果，獲得1,024X512的復(fù)數(shù)二維陣列。注意，由 于傅立葉變換的特性，所以各列的第m行和第(1024-m)行具有相同的強(qiáng)度值。因此，提取 第0行到第511行，并且獲得512X512的復(fù)數(shù)二維陣列。在步驟A5中，復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)。對(duì)于將復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)所使用的不是 線性算術(shù)運(yùn)算。因此，步驟A5之前的平均化在根本上與步驟A5之后的平均化不同。在第 二實(shí)施例中描述該區(qū)別。在步驟A6中，獲得斷層圖像。在該步驟中，在512X512 二維陣列中進(jìn)一步調(diào)整范圍。要調(diào)整的范圍為例如縱向長(zhǎng)度與橫向長(zhǎng)度之比。為了調(diào)整該范圍，通過內(nèi)插來增 大和減小像素的數(shù)量。此外，調(diào)整對(duì)比度。對(duì)比度的調(diào)整指的是用于圖像處理的Y值的一 般校正。作為結(jié)果，獲得適合于醫(yī)生的診斷的圖像。然后，在計(jì)算機(jī)212的顯示屏幕上顯示 所獲得的斷層圖像。在步驟A7中，過程結(jié)束。以上已描述了從使用OCT裝置的測(cè)量開始到圖像顯示的 過程，并且，作為替代方案，例如，上述的過程可被應(yīng)用于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)獲取的多幀數(shù)據(jù)，以由此 從單個(gè)斷層圖像獲得具有減少的噪聲的圖像。根據(jù)本實(shí)施例，可通過合成在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的信號(hào)而獲得高質(zhì)量圖像。第二實(shí)施例下面描述本發(fā)明第二實(shí)施例。在本實(shí)施例中，對(duì)于產(chǎn)生斷層圖像使用利用 Mach-Zehnder干涉計(jì)的成像裝置，但是，可用于本發(fā)明的成像裝置不限于此。并且，本實(shí)施 例的信號(hào)處理的特征在于，在傅立葉變換之后執(zhí)行信號(hào)合成。Mach-Zehnder 干涉計(jì)參考圖4描述根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)相干斷層成像裝置。圖4是示出根據(jù)本實(shí)施 例的使用Mach-Zehnder光學(xué)系統(tǒng)的成像裝置的示意圖。以下描述與第一實(shí)施例的區(qū)別。從光源201發(fā)射的光穿過光纖耦合器(fiber coupler) 401-1，并且被分成測(cè)量光 214和參考光213。測(cè)量光214入射到循環(huán)器(circulator) 402-2的端口 1，從其端口 2射出，并且到 達(dá)透鏡403-2。并且，測(cè)量光穿過XY掃描儀208、物鏡205-1、物鏡205-2、眼睛217的角膜 216，并且到達(dá)視網(wǎng)膜218。在視網(wǎng)膜上散射和反射的返回光215通過穿過物鏡205-2、物鏡 205-1、XY掃描儀208和透鏡403-2而返回，入射到循環(huán)器402-2的端口 2，從其端口 3射 出，并到達(dá)光纖耦合器401-2。另一方面，參考光213入射到循環(huán)器402-1的端口 1，從其端口 2射出，穿過透鏡403-1和色散補(bǔ)償玻璃207，并且在參考反射鏡209上被反射。反射的參考光213通過穿過 色散補(bǔ)償玻璃207和透鏡403-1而返回循環(huán)器402-1的端口 2，從循環(huán)器402-1的端口 3射 出，并且到達(dá)光纖耦合器401-2。參考反射鏡209可借助于反射鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)210來調(diào)整光 路長(zhǎng)度。通過光纖耦合器401-2合成參考光213和返回光215，并且，合成的光被引向分光 計(jì)。信號(hào)處理步驟參考圖5A和圖5B描述由圖4所示的OCT裝置執(zhí)行的信號(hào)處理。圖5A示出在步 驟Al A7之中、在步驟A4和A5之間提供合成步驟M2的情況。圖5B示出在步驟A5和A6 之間提供合成步驟M3的情況?，F(xiàn)在描述兩種情況之間的不同。首先，在步驟M2的情況下，合成在步驟A4中獲得 的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，并且，得到的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)被傳給步驟A5。在合成步驟中，對(duì)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)執(zhí)行簡(jiǎn)單平 均或加權(quán)平均。另一方面，在步驟M3的情況下，合成在步驟A5中計(jì)算的實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)，并且，得 到的實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)被傳給步驟A6。在合成步驟中，對(duì)實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)執(zhí)行簡(jiǎn)單平均或加權(quán)平均。基于步驟M2中的復(fù)數(shù)的合成在根本上與基于步驟M3中的實(shí)數(shù)的合成不同。參考 以下的數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述區(qū)別。下面，通過使用虛數(shù)單位i的表達(dá)式1-1和表達(dá)式1-2來 分別表示復(fù)數(shù)的要素1和要素2。a0+b0i = Γ0θ( Φ0)表達(dá)式 1-1B^b1I = rie(i Φ^表達(dá)式 1—2當(dāng)將復(fù)數(shù)加在一起并且然后將得到的復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)時(shí)，獲得用表達(dá)式2表示的 數(shù)據(jù)。^0+^1)2+^1)2 表達(dá)式 2當(dāng)將復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)并且然后將得到的實(shí)數(shù)加在一起時(shí)，獲得用表達(dá)式3表示的 數(shù)據(jù)。^02 +b20 + ^af+片表達(dá)式 3當(dāng)對(duì)表達(dá)式2和表達(dá)式3求平方并且然后減去共同部分時(shí)，建立表達(dá)式4的關(guān)系 (通過對(duì)兩邊進(jìn)一步求平方而容易地獲得證明)。aQax + B0B1 < ^02 + b20 ^Jaf + b2x 表達(dá)式 4換句話說，表達(dá)式2的值小于等于表達(dá)式3的值。這個(gè)事實(shí)在去噪方法中是 重要的。特別地，在隨機(jī)噪聲的情況下，存在正分量(pluscomponent)和負(fù)分量(minus component)。當(dāng)在復(fù)數(shù)的狀態(tài)下將兩種分量加在一起時(shí)，這些分量被抵消。因此，在理論 上，當(dāng)對(duì)圖5A和圖5B的步驟進(jìn)行相互比較時(shí)，通過圖5A的步驟進(jìn)一步減少噪聲。相反，當(dāng) 獲得實(shí)數(shù)并然后將它們加在一起時(shí)，抵消效果被限制。注意，在第一實(shí)施例中，執(zhí)行線性算 術(shù)運(yùn)算直到傅立葉變換，并由此可獲得與在復(fù)數(shù)的狀態(tài)下將分量加在一起的情況相同的效 果。注意，由于噪聲是等價(jià)(equivalent)的，因此與加權(quán)平均相比，更希望簡(jiǎn)單平均。 表1示出包含圖1的步驟的處理和包含圖5B的步驟的處理之間的信噪比(SNR)方 面的比較。單位是分貝。作為掃描儀的位置控制，應(yīng)用圖3C的情況，在圖3C中，掃描儀的 位置被連續(xù)地偏移。作為成像定時(shí)，應(yīng)用圖3B的情況，在圖3B中，以規(guī)則的間隔執(zhí)行采樣。 成像對(duì)象的中心在正常眼睛的黃斑(macula)上，并且，在約6mm的范圍中測(cè)量視網(wǎng)膜。線的數(shù)量為2，048。使用相同的原始數(shù)據(jù)，并且，在以下的情況下通過各處理獲得SNR的值(1) 從2，048根線提取每四個(gè)線，以由此創(chuàng)建不經(jīng)受合成的512個(gè)線的斷層圖像；(2)從2，048 個(gè)線提取每?jī)蓚€(gè)線以獲得1，024個(gè)線，并且，進(jìn)一步合成兩個(gè)相鄰的線，以由此創(chuàng)建512個(gè) 線的斷層圖像；以及(3)合成2，048個(gè)線的四個(gè)線，以由此創(chuàng)建512個(gè)線的斷層圖像。在將 復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)之前對(duì)線進(jìn)行合成的情況下，隨著合成的線的數(shù)量變大，SNR得到提高。另 一方面，在將復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)之后對(duì)線進(jìn)行合成的情況下，SNR幾乎是恒定的。當(dāng)將不執(zhí)行 平均處理的情況與在獲得實(shí)數(shù)之后執(zhí)行平均處理的情況相比時(shí)，在后一種情況下獲得更平 滑的圖像。注意，在該比較中使用的SNR指的是每個(gè)像素的最大值與它的行的噪聲的均方 根(RMS)的最小值之比。 表ISNR的比較
圖1的步驟圖5B的步驟 512 (沒有平均) 40. 2240. 22
~1，024 ( 二線平均)42. 8440. 27
2，048 (四線平均)45. 7440. 35根據(jù)本實(shí)施例，可通過合成在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的信號(hào)來獲得高質(zhì)量圖像。第三實(shí)施例下面描述本發(fā)明第三實(shí)施例。在本實(shí)施例的信號(hào)處理中，在傅立葉變換之后執(zhí)行 相位調(diào)整，然后合成信號(hào)。信號(hào)處理步驟參考圖6描述本實(shí)施例的信號(hào)處理。在步驟A4和A5之間提供相位調(diào)整步驟和合 成步驟。下面描述與第二實(shí)施例的區(qū)別。在步驟Pl中，復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)受相位調(diào)整。在該步驟中，調(diào)整三個(gè)相鄰線的陣列的相 位。首先，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多組極坐標(biāo)?？梢詮臉O坐標(biāo)獲得振幅分量和相位分量。通過被設(shè) 為第3j列(j是范圍為0 511的整數(shù))的三個(gè)線中的第一個(gè)線，參考第3j列的相位來調(diào) 整第(3j+l)列的一維陣列的相位(或者，參考第3 j列和第(3j+l)列的合成結(jié)果來調(diào)整第 (3j+2)列的相位)。首先，通過改變第(3j+l)列的陣列的相位分量來創(chuàng)建新的陣列。當(dāng)例 如從0度到350度以10度改變相位分量時(shí)，可獲得36個(gè)不同的一維陣列。在步驟M3中，執(zhí)行合成。第3j列的一維陣列分別與36個(gè)不同的一維陣列進(jìn)行合 成。在該步驟中，執(zhí)行簡(jiǎn)單平均，以由此新獲得36個(gè)不同的陣列。在步驟A5中，獲得實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)。存在從通過合成而獲得的36個(gè)不同的陣列獲得的 36個(gè)不同實(shí)數(shù)陣列。在步驟P2中，執(zhí)行選擇。從通過合成而獲得的所述36個(gè)不同的陣列中，選擇信號(hào) 最大的陣列。雖然主要在第一和第二實(shí)施例中獲得去噪效果，但是，在本實(shí)施例中可使信號(hào) 最大化。并且，在隨機(jī)噪聲的情況下，即使使用相位調(diào)整，噪聲也是隨機(jī)的，因此仍獲得去噪 效果。
在步驟P3中，確定是否完成合成。特別地，合成第3j列到第(3j+2)列中的三個(gè) 線，以由此創(chuàng)建新的第3j列。確定對(duì)于所有j是否完成這樣的合成。當(dāng)完成合成時(shí)，處理 進(jìn)入到步驟A 6。當(dāng)未完成合成時(shí)，處理返回到步驟P1。根據(jù)本實(shí)施例，可通過使用相鄰線的數(shù)據(jù)來獲得高質(zhì)量圖像。可通過使用計(jì)算機(jī)、用用于執(zhí)行由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的相應(yīng)步驟的過程執(zhí)行上述的 根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法。其它實(shí)施例也可通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)器設(shè)備上的程序以執(zhí)行上述實(shí)施例的功能的系 統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)(或者諸如CPU或MPU的設(shè)備)、以及通過由系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)通過 例如讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)器設(shè)備上的程序來執(zhí)行各個(gè)步驟以執(zhí)行上述實(shí)施例的功能的 方法，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各方面。為此，例如經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或從用作存儲(chǔ)器設(shè)備的各種類型的記錄介 質(zhì)(例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))向計(jì)算機(jī)提供程序。在這種情況下，系統(tǒng)或裝置、以及存儲(chǔ)程 序的記錄介質(zhì)被包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。雖然已參考示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例 性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式及等同的 結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1. 一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像，包 括以下步驟獲取信號(hào)；執(zhí)行傅立葉變換；以及獲得斷層圖像，其中，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法還包括以下步驟之一合成在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)；和在對(duì)于在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換之后合成該多個(gè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，其中，基于掃描對(duì)象的速度和用于獲取 信號(hào)的測(cè)量光的橫向分辨率來計(jì)算所述預(yù)定時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，其中，合成步驟是對(duì)所述多個(gè)信號(hào)進(jìn)行 平均的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，其中，在對(duì)多個(gè)信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換之 后合成該多個(gè)信號(hào)的步驟包括在復(fù)數(shù)的狀態(tài)下合成該多個(gè)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，其中，在對(duì)多個(gè)信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換之 后合成該多個(gè)信號(hào)的步驟包括在實(shí)數(shù)的狀態(tài)下合成該多個(gè)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，包括在對(duì)于多個(gè)信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換之 后合成該多個(gè)信號(hào)的步驟，其中，執(zhí)行相位調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，其中，執(zhí)行所述相位調(diào)整以使得信號(hào)被 最大化。
8.一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置用于將來自光源的光分成 測(cè)量光和參考光，通過測(cè)量光路將所述測(cè)量光引向?qū)ο螅⑼ㄟ^參考光路將所述參考光引 向參考反射鏡，以由此通過使用作為被對(duì)象反射或散射的測(cè)量光的返回光、在所述參考反 射鏡上反射的參考光、以及通過合成返回光和參考光而獲得的合成光來產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖 像，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置包括用于掃描對(duì)象的單元；以及用于控制成像定時(shí)的單元，并且還包括用于合成在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的信號(hào)的單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，其中，基于掃描對(duì)象的速度和測(cè)量光的 橫向分辨率來計(jì)算所述預(yù)定時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，其中，逐步地執(zhí)行掃描。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，其中，所述成像定時(shí)是多個(gè)間隔的組合。
12.一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像，包 括以下步驟獲取通過掃描對(duì)象而獲得的多個(gè)信號(hào)；對(duì)于多個(gè)獲取的信號(hào)之中的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成；對(duì)于通過合成步驟獲得的信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換；以及基于通過傅立葉變換獲得的信號(hào)來產(chǎn)生斷層圖像。
13.一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像，包括用于獲取通過掃描對(duì)象而獲得的多個(gè)信號(hào)的單元；用于對(duì)于多個(gè)獲取的信號(hào)之中的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成的單元； 用于對(duì)于通過所述用于進(jìn)行合成的單元獲得的信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換的單元；以及 用于基于通過傅立葉變換獲得的信號(hào)來產(chǎn)生斷層圖像的單元。
14.一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像，包 括以下步驟獲取通過掃描對(duì)象而獲得的多個(gè)信號(hào)； 對(duì)于多個(gè)獲取的信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換；對(duì)于經(jīng)受傅立葉變換的多個(gè)信號(hào)之中的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)被獲取并經(jīng)受傅立葉變換的多 個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成；以及基于通過合成步驟獲得的信號(hào)來產(chǎn)生斷層圖像。
15.一種光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置，所述光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像，包括用于獲取通過掃描對(duì)象而獲得的多個(gè)信號(hào)的單元； 用于對(duì)于多個(gè)獲取的信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換的單元；用于對(duì)于經(jīng)受傅立葉變換的多個(gè)信號(hào)之中的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)被獲取并經(jīng)受傅立葉變換 的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成的單元；以及用于基于通過所述用于進(jìn)行合成的單元獲得的信號(hào)來產(chǎn)生斷層圖像的單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法和光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生裝置。針對(duì)光學(xué)斷層成像裝置提供容易地提高圖像質(zhì)量的方法。產(chǎn)生對(duì)象的斷層圖像的光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法包括獲取信號(hào)；執(zhí)行傅立葉變換；以及獲得斷層圖像。光學(xué)斷層圖像產(chǎn)生方法還包括以下步驟之一合成在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)；和在對(duì)于在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換之后合成該多個(gè)信號(hào)。
文檔編號(hào)A61B3/12GK102038485SQ20101051559
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者末平信人, 杉田充朗 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社