光學斷層圖像形成裝置的製作方法
2023-09-15 08:25:05
專利名稱：：光學斷層圖像形成裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及光學斷層圖像形成裝置，更特別地，涉及用於眼科診療、皮膚的斷層觀察或通過由光學斷層圖像形成裝置構成的內窺鏡或導管進行的消化道和心血管壁的斷層掃描等的光學斷層圖像形成裝置。
背景技術：
：近年來，採用低相干幹涉計技術或白光幹涉計技術的光學幹涉斷層圖像形成方法和光學幹涉斷層圖像形成裝置進入實用。特別地，可以使用利用多波長光的幹涉現象執行光學相干斷層攝影(OCT)的光學斷層圖像形成裝置(光學幹涉斷層圖像形成裝置)，來以較高的解析度獲得樣品的斷層圖像。因此，在眼科領域中，光學斷層圖像形成裝置正變為用於獲得眼底或視網膜的斷層圖像的必不可少的裝置。除了眼科應用以外，光學斷層圖像形成裝置還被用於皮膚的斷層觀察，或通過由裝置構成的內窺鏡或導管進行的消化道和心血管壁的斷層掃描等。以下，光學斷層圖像形成裝置被稱為OCT裝置。當將活體組織形成圖像時，由活體組織的運動導致的圖像的幹擾(所謂的運動偽像)在各種應用中成為OCT裝置的問題。特別地，在用於眼科圖像診斷的OCT裝置中，眼睛移動的存在大大影響診斷的精度。作為典型的眼睛移動，沿眼底的面內方向(以下稱為水平方向)以及沿其深度方向(以下稱為垂直方向)均以三維的方式出現每秒約lOOym的運動。因此，對於首先在眼科應用中被付諸實用的時域方法的OCT裝置，由於需要很長的圖像形成時間段，因此在技術上不能獲得三維圖像。在該方法中，對於一個B掃描斷面圖像(包含水平方向的一維圖像和垂直方向的一維圖像的二維圖像)，圖像形成時間達約l秒。因此，對於獲得約100張B掃描斷面圖像(對於獲得三維圖像是必需的)，必需相對較長的時間段，並且由於因該時間段中的眼睛移動出現的運動偽像較大，因此這是不實用的。出於這種原因，進一步希望OCT裝置的高速性能。近年來，傅立葉域方法的OCT裝置(以下稱為FD-OCT裝置)由於其為常規時域方法的至少十倍的高速性能而得到廣泛使用。以下描述該FD-OCT裝置的示意性結構。圖10A是典型的眼科用FD-OCT裝置的示意圖。在圖10A中，從光源1001發射的光束被單模光纖1002引導併入射到光纖光耦合器1003上。光纖光耦合器1003是所謂的2X2型，它將來自光纖1002的入射光分光以使其進入兩個輸出光纖。輸出光纖中的一個與作為邁克遜幹涉計(Michelsoninterferometer)的信號光束路徑的人眼底圖像形成光學系統耦合，並且，另一輸出光纖與幹涉計的參照光束路徑耦合。在信號光束路徑中，從光纖端部輸出的光被準直透鏡1004轉換成平行光束，在空間中傳播併入射到XY掃描儀1005上。XY掃描儀1005是執行二維反射角控制的反射型光學掃描裝置，由此，被反射的信號光束被掃描透鏡1006和目鏡1007引導，以入射到人眼1008上。XY掃描儀、掃描透鏡和目鏡構成掃描光學系統，該掃描光學系統與眼睛的光學作用一起將信號光束作為平行光束聚焦到眼底觀察目標區域1009上，並且，聚焦位置以二維的方式掃描與光軸基本上垂直的眼底的表面。目鏡1007進行作業以沿深度方向調整聚焦位置。以包含其它控制的綜合方式，由與XY掃描儀1005和聚焦驅動致動器1010連接的控制和信號處理裝置1101執行用於掃描和聚焦的控制。來自眼底觀察目標區域1009的反射光束和後散射光束中的沿基本上相同的光路向後傳播的信號光束再次穿過準直透鏡1004並返回光纖光耦合器1003。另一方面，參照光束被光纖光耦合器1003分離，被準直透鏡1004轉換成平行光束，並被設置在光學延遲驅動裝置1012上的參照光束反射鏡1011反射以沿光路向後傳播。特別是與在各個體之間不同的眼軸長度的校正一起，通過控制光學延遲驅動裝置1012調整和控制參照光束反射鏡1011的位置，使得參照光束路徑的總光路長度以信號光束路徑作為基準變為預定的長度。包含參照光束反射鏡1011的平移段與控制和信號處理裝置1101連接，並與其它的控制一起以綜合的方式被控制。向後傳播的參照光束再次穿過準直透鏡1004並返回光纖光耦合器1003。返回光纖光耦合器1003的信號光束和參照光束被單獨地分成返回到光源1001的成分和引向幹涉光束接收系統的成分。信號光束和參照光束在同一單模光纖中傳播，即，相互迭加以導致光學幹涉。幹涉光束接收系統在本常規技術例子中是分光鏡，並且，OCT裝置構成所謂的譜域OCT裝置(以下稱為SD-OCT)。幹涉光束被準直透鏡1004轉換成平行光束並且通過反射鏡1013被引向衍射光柵1014，並且，衍射光柵的作用導致幹涉光束的1次衍射光根據其中包含的波長成分被引向不同的角度。以不同的角度入射到圖像形成透鏡1015上的幹涉光束的各單個波長成分根據角度在線傳感器1016上的不同的位置處被聚焦以形成圖像，並且作為與線傳感器的各單個像素對應的光強度被讀出，使得其信號被發送到控制和信號處理裝置1101。下面，參照圖10B描述控制和信號處理裝置1101的結構和作用。控制和信號處理裝置1101控制XY掃描儀1005、光學延遲驅動裝置1012、聚焦驅動致動器IOIO和線傳感器1016，並且包含驅動器和用於獲取在檢測角度、位置和光學信號之後發送的信號的獲取單元。在信號中，線圖像獲取單元1107接收從線傳感器傳送的光強度信號序列，並且，FFT處理單元1108對於信號序列執行逆快速傅立葉變換，由此，處理的5結果被發送到中央處理單元1103。中央處理單元1103接收在時序上在逆傅立葉變換之後發送的數字光學幹涉信號，並且將數字光學幹涉信號與以下的信號相比較。數字光學幹涉信號與來自XY掃描儀驅動器1102的掃描儀位置信號和同步化信號、來自光學延遲驅動器1105的延遲位置信號和同步化信號以及來自聚焦驅動器1106的聚焦位置信號相比較。因此，光學幹涉信號與眼底觀察目標區域上的位置相關。然後，光學幹涉信號被分配給預定像素中的每一個，由此，圖像被形成和顯示在圖像顯示單元1104上。這種FD-0CT裝置使得能夠在約13秒的圖像形成時間內實現眼底的三維測量。另一方面，關於眼科用OCT裝置，對於作為可導致失明的三種主要疾病的糖尿病視網膜病、青光眼和與年齡相關的黃斑變性的早期檢測，需要具有更高的性能的OCT裝置。特別地，為了檢測病變初期的微小變化，需要具有高解析度的OCT裝置。形成圖像和測量對象為例如視神經纖維、視細胞或微脈管的變化。在解析度中，垂直解析度，即沿深度方向的解析度依賴於用於OCT裝置的光源的特性。因此，OCT裝置被設計為擴大來自光源的光的波長寬度。另一方面，水平解析度與光斑尺寸和焦點深度具有折衷關係。因此，單純地構成具有較高的數值孔徑(NA)的聚焦光學系統是不夠的。以下參照等式和數值例具體描述上述的點。可以作為沿斷面方向(垂直方向)和沿與斷面垂直的水平方向的兩個解析度討論OCT裝置的解析度。在這兩個解析度中，沿斷面方向的解析度由來自光源的光的波長寬度確定。當波長寬度變大時，沿斷面方向的解析度變高。換句話說，呈現在垂直方向上窄的範圍。垂直解析度(Rz)與來自光源的光的波長寬度成反比，或者，在嚴格的意義上，與在從光源接收光之後被系統檢測的波長寬度A入成反比。垂直解析度(Rz)由下面的式(1)表達。formulaseeoriginaldocumentpage6式1)這裡，kz代表為約0.4的常數。在眼科用實際OCT裝置中，AA已提高到約3050nm，當前達到約100nm，而相應的垂直解析度為約3iim，該值變得接近上述的細胞水平的形態變化(modification)。另一方面，沿水平方向的解析度(Rxy)由光學圖像形成解析度確定。換句話說，水平方向的解析度(Rxy)由圖像形成系統的數值孔徑(NA)和伴隨的光學像差確定。假定不存在像差，那麼水平解析度由以下的(式2)表達。formulaseeoriginaldocumentpage6式2)這裡，kl是為約0.5的常數。另一方面，圖像形成系統的焦點深度(D0F)由以下的(式3)表達。formulaseeoriginaldocumentpage6這裡，k2是為約0.6的常數。換句話說，高的水平解析度和大的焦點深度基於光學原理具有折衷關係。例如，如果水平解析度加倍並且光斑尺寸的直徑減半，那麼，焦點深度由於與平方成反比因而變為四分之一。在OCT最實用的眼底診斷裝置中，例如，大致使用數值A二0.84iim和NA二0.02。如果使用這些數值例和上述的(式2)和(式3)，那麼大致得到Rxy=20iim和DOF=2mm。人眼的視網膜的厚度為約0.5lmm。對於便於測量並避免由於各種運動導致的對於圖像形成範圍的偏離，通常保證沿深度方向的約2mm的圖像形成範圍。該值作為DOF值被求出，因此，水平解析度作為光斑尺寸直徑至多被控制為20iim。該解析度值與3ym的垂直解析度相比，低約一個數量級，但是，難以以簡單的結構獲得更高的水平解析度。與此相對，日本專利申請公開No.2007-101250公開了設定具有小的DOF的高NA光學系統的多個聚焦區域並且重新組合沿深度方向分割的圖像、由此在寬的焦點深度範圍上獲得高的水平解析度的區域聚焦OCT裝置。可通過將聚焦透鏡驅動到多個聚焦位置處、在執行圖像形成過程的同時以依次的方式聚焦並且重新組合沿深度方向分割的圖像，實現這種區域聚焦。另外，日本專利申請公開No.2007-54251公開了基於作為基準的特定的位置計算並設定聚焦透鏡的驅動位置的方法。
發明內容但是，上述的作為常規例子的OCT裝置具有以下的問題。OCT裝置需要在儘可能短的時間段內執行圖像形成處理。特別地，如果對於眼科用OCT裝置使用上述的結構，那麼縮短圖像形成時間以減輕被測試的眼科病人的負荷是非常重要的。但是，日本專利申請公開No.2007-101250沒有關於在短時間段內在OCT裝置中有效執行與區域聚焦相關的串行作業公開任何事項，其中，串行作業包含將聚焦透鏡驅動到多個聚焦位置處和在執行圖像形成處理的同時以依次的方式聚焦。特別地，如果在上述的區域聚焦中為了獲得高的水平解析度增加NA，那麼焦點深度反而減小，從而導致通過在區域聚焦中分割獲得的聚焦區域的數量增加。因此，其有效的聚焦處理是必要的。進一步描述上述的各點。在眼科用OCT中，諸如人眼的視網膜的對象的聚焦光學系統包含生物光學系統，諸如人眼的角膜、晶狀體和玻璃體，並且，眾所周知，生物光學系統由於個體變化根據被測試的對象不同。特別地，如果為了實現具有高的水平解析度的OCT而增加NA，那麼必須增加入射到虹膜上的基本上平行光束的光束直徑。但是，如果增加光束直徑，那麼人眼的生物光學系統的個體變化進一步增加。這是由於像差的影響增加。人眼的像差包含所謂的球面像差、彗形像差和像散等，這些像差隨著光束直徑的增加導致更大的影響。在由於個體變化存在各種像差的情況下，即使要執行聚焦處理使得視網膜上的光斑尺寸減小，也難以在光學上唯一限定最佳的聚焦位置。因此，實際上通過監視圖像自身執行聚焦處理，使得希望的OCT圖像得到改善，但這種使用監視的方法不適於聚焦區域的數量多的情況。換句話說，如果為了獲得高的水平解析度而增加NA，那麼焦點深度反而減小，由此，如上面描述的那樣增加通過在區域聚焦中分割獲得的聚焦區域的數量。在表1中表示這些值的幾個例子。對於具有高的水平解析度的圖像形成，必需1030個區域，使得對於該數量需要執行聚焦處理。因此，不適於在執行聚焦處理的同時採用監視圖像自身以使得提高要通過OCT裝置獲得的圖像的方法。相反，根據使用上述區域聚焦的OCT裝置，可以在執行圖像形成處理的同時在許多聚焦區域中(在許多聚焦位置處)以依次的方式執行聚焦。但是，如上所述，日本專利申請公開No.2007-101250沒有關於在儘可能短的時間段內有效地在OCT裝置中執行串行作業公開任何事項。另外，日本專利申請公開No.2007-54251公開了以特定的位置為基準計算並設定聚焦透鏡的驅動位置的斷層測量裝置。但是，沒有關於應對上述的由於個體變化導致的諸如人眼的生物光學系統的差異以及關於有效地執行上述的區域聚焦公開任何事項。表ltableseeoriginaldocumentpage8鑑於上述的問題，提出本發明，因此，本發明的目的是提供能夠在通過區域聚焦獲得沿深度方向分割的圖像時縮短多個聚焦位置處的聚焦時間段的光學斷層圖像形成裝置。本發明提供具有以下結構的光學斷層圖像形成裝置。根據本發明的一個方面，提供一種光學斷層圖像形成裝置，該光學斷層圖像形成裝置用於通過將來自光源的光束分成測量光束和參照光束、通過掃描光學系統的掃描將測量光束引向對象、將參照光束引向參照光束反射鏡、並使用與作為被對象反射和散射的光束中的一種的測量光束對應的返回光束和被參照光束反射鏡反射的參照光束，拍攝對象的斷層圖像，由此通過重新組合通過沿深度方向分割斷層圖像獲得的圖像的區域聚焦形成光學斷層圖像，該光學斷層圖像形成裝置包括用於將預定的圖像形成深度範圍內的區域分成多個聚焦區域以設定多個聚焦位置的聚焦位置設定裝置；用於在預定的圖像形成深度範圍內沿圖像形成深度方向設定至少兩個基準位置的基準位置設定裝置；和用於執行控制以基於由聚焦位置設定裝置產生的聚焦位置信息和由基準位置設定裝置事先設定的所述至少兩個基準位置處的對焦的聚焦條件依次在多個聚焦位置處執行聚焦的聚焦控制裝置。並且，根據本發明的另一方面，提供一種拍攝對象的斷層圖像的圖像形成方法，該圖像形成方法通過將來自光源的光束分成測量光束和參照光束、利用掃描光學系統的掃描將測量光束引向對象、並使用參照光束和與作為被對象反射和散射的光束中的一種的測量光束對應的返回光束拍攝對象的斷層圖像，該圖像形成方法包括將預定的圖像形成深度範圍內的區域分成多個聚焦區域以設定多個聚焦位置的第一設定步驟；在預定的圖像形成深度範圍內沿圖像形成深度方向設定至少兩個基準位置的第二步驟設定；和執行控制以基於在第一設定步驟中設定的聚焦位置信息和在第二設定步驟中事先設定的所述至少兩個基準位置處的對焦的聚焦條件依次在多個聚焦位置處執行聚焦的控制步驟。根據本發明，提供能夠在通過區域聚焦獲得沿深度方向分割的圖像時縮短多個聚焦位置處的聚焦時間段的光學斷層圖像形成裝置。通過參照附圖閱讀示例性實施例的以下說明，本發明的其它特徵將變得十分明顯。圖1是示出根據本發明的實施例的光學斷層圖像形成裝置的結構例子的總體功能的示意性框圖。圖2是示出通過根據本發明的實施例的光學斷層圖像形成裝置中的聚焦檢測裝置進行的聚焦檢測的流程圖。圖3是示出根據本發明的實施例的光學斷層圖像形成裝置的結構例子的示圖。圖4是示出根據本發明的實施例的光學斷層圖像形成裝置中的控制和信號處理裝置的例子的示意圖。圖5A和圖5B是示出本發明的實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的圖像形成範圍設定和區域聚焦位置設定(圖5A)和預掃描圖像(圖5B)的示意圖。圖6A、圖6B和圖6C是示出通過本發明的實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的區域聚焦位置設定得到的兩種不同模式的例子的示意圖。圖7A和圖7B是示出本發明的實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的圖像形成範圍設定和基準位置設定(圖7A)和預掃描圖像(圖7B)的示意圖。圖8A和圖8B是示出本發明的實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的如何獲得多個聚焦條件和轉換式的示意圖。圖9A和圖9B是示出本發明的實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的如何從轉換式獲得聚焦裝置的多個位置的示意圖。圖10A和圖10B是示出常規的例子中的FD-0CT的示意圖。具體實施例方式下面，描述根據本發明的實施例的光學斷層圖像形成裝置。圖1是示出根據該實施例的光學斷層圖像形成裝置的結構例子的總體功能的示意性框圖。在本實施例的光學斷層圖像形成裝置中，預掃描設定和圖像形成裝置101執行預掃描，使得獲得預掃描圖像數據102。在預掃描中，粗略地設定參照光束延遲位置和聚焦位置。換句話說，只要可獲得整個對象的輪廓圖像，就不必進行用於獲得優化的圖像的設定。例如，在操作員手動搜索用於獲得粗略圖像的參照光束延遲位置和聚焦位置之後，執行預掃描。作為替代方案，可以在搜索具有信號的參照光束延遲位置之前自動獲得一次A掃描。另一方面，可以粗略監視圖像的亮度(信號強度)，以自動地粗略調焦，使得輪廓被表示。然後，圖像形成範圍設定裝置103基於預掃描圖像數據102設定沿用於圖像形成的深度方向的範圍，並由此獲得圖像形成範圍數據104。以下，在本實施例的描述中，對於深度方向使用術語"範圍"和"位置"。沿深度方向的範圍被簡稱為範圍，並且，沿深度方向的位置被簡稱為位置。另一方面，關於水平方向，其範圍和位置被稱為"水平方向範圍"和"水平方向位置"，不採用縮寫形式。可對於大於或等於一定的閾值的圖像亮度(OCT信號強度)的範圍自動地執行或者可由操作員手動執行範圍設定。在區域聚焦位置設定裝置(聚焦位置設定裝置)105中，可以將預定的圖像形成深度範圍分為多個聚焦區域，使得設定多個聚焦位置。換句話說，基於圖像形成範圍數據104由區域聚焦位置設定裝置105設定作為區域聚焦位置的多個位置，並由此產生並存儲區域聚焦位置設定列表106。另一方面，基準位置設定裝置107在預定的圖像形成深度範圍內沿圖像形成深度方向設定至少兩個基準位置。基準位置設定裝置107基於圖像形成範圍數據104和預掃描圖像數據102獲得基準位置列表108。特定地，從預掃描圖像選擇具有高的圖像亮度(信號強度)的約二到四個部分，使得位置落在圖像形成範圍內並且儘可能相互遠離。這些部分可被自動檢測或由操作員手動選擇。特別地，人眼的視網膜在位於一般圖像形成目標範圍的大致端部上的兩個區域處具有高反射層，這些高反射層包括(1)表面上(或內部)的視神經纖維層；禾口(2)視細胞內外之間的邊界或色素上皮細胞層。因此，可通過將反射層分段自動選擇基準位置。另外，如果具有個體變化或疾病的患者要被測試，那麼上述的兩個區域不總是被形成圖像並呈現為高反射層。因此，在與標準圖像結構不同的圖像結構的情況下，可通過由操作員執行的半自動設定選擇基準位置。例如，基準位置列表108是具有兩個基準位置(深度位置)的要素的一維配置，並且，通過聚焦檢測裝置108對於各要素獲得聚焦條件。下面，描述通過本實施例的聚焦檢測裝置執行的聚焦檢測。圖2是通過本實施例的聚焦檢測裝置執行的聚焦檢測的流程圖。首先，基於上述的基準位置列表108執行基準位置的輸入(S10)，然後，測量OCT圖像，以存儲圖像數據(Sll)。然後，在存儲的圖像數據中，提取圖像中的基準位置處的亮度，並且存儲其值(S12)。然後，移動聚焦透鏡並將其設為下一透鏡位置(S13)。在這種情況下，基於上述的圖像形成範圍數據104決定聚焦透鏡是否已在整個範圍上移動(S14)。如果聚焦透鏡沒有在整個範圍上移動，那麼重複OCT圖像測量和存儲步驟(S11)和隨後的步驟。如果聚焦透鏡已在整個範圍上移動，那麼通過比較確定存儲在各聚焦位置中的畫面內的基準位置處的圖像亮度最大的透鏡位置(S15)。通過上述的結構，首先確定對於圖像中的基準位置的一個聚焦條件。注意，聚焦條件意味著圖像中的位置與聚焦透鏡的位置之間的對應關係。聚焦機構位置檢測和存儲裝置110檢測並保持聚焦機構位置數據lll，而圖像內聚焦位置存儲裝置112保持相應的圖像內聚焦位置數據113。類似地，對於基準位置列表108中的基準位置中的每一個確定聚焦條件。然後，基於多個聚焦條件，轉換式/轉換表產生裝置(聚焦控制數據轉換裝置)114產生並存儲以圖像內聚焦位置為輸入並以聚焦機構位置數據為輸出的轉換式/轉換表數據115。然後，基於由聚焦位置設定裝置設定的聚焦位置信息和由基準位置設定裝置事先設定的用於在兩個或更多個基準位置處聚焦的聚焦條件，執行聚焦控制，使得在多個聚焦位置處依次執行聚焦。特別地，區域聚焦機構驅動數據計算裝置(聚焦驅動信息計算裝置)116計算聚焦控制裝置的驅動信息。通過使用由轉換式/轉換表產生裝置114產生的轉換式或轉換表和由聚焦位置設定裝置設定的聚焦位置信息，執行計算。換句話說，將區域聚焦位置設定列表(聚焦位置信息)106和轉換式/轉換表數據115給予區域聚焦機構驅動數據計算裝置116，使得獲得聚焦機構驅動數據117。根據驅動數據，區域聚焦機構控制裝置118進行控制，以依次驅動聚焦機構元件，使得可以執行到達希望的畫面內聚焦位置的聚焦。因此，如果對於每次聚焦執行OCT圖像形成，那麼可以有效地獲得具有高水平解析度的區域聚焦型FD-0CT圖像。基於與關於具有個體變化的對象的人眼的實際OCT圖像數據對應的多個聚焦位置通過內插或外插計算轉換式。因此，可以實現具有高精度的聚焦並可有效地確定大量的聚焦位置。由於可以高速獲得區域聚焦圖像，因此可以減少作為對象的病人的負荷。下面，描述根據本實施例的光學斷層圖像形成裝置的結構例子。圖3是示出根據本實施例的光學斷層圖像形成裝置的結構例子的示圖。圖4是示出本實施例的光學斷層圖像形成裝置的控制和信號處理裝置401的例子的示意圖。在圖3中，光源由301表示，光纖由302表示，光纖耦合器由303表示，準直透鏡由304表示，XY掃描儀由305表示，掃描透鏡由306表示，目鏡由307表示，人眼由308表示，光學幹涉圖像形成位置由309表示。並且，聚焦驅動致動器由310表示，參照光束反射鏡由311表示，光學延遲驅動裝置由312表示，反射鏡由313表示，衍射光柵由314表示，圖像形成透鏡由315表示，線傳感器由316表示。除了控制和信號處理裝置401以外，本實施例的光學斷層圖像形成裝置具有基本上與圖10A所示的FD-OCT裝置的結構對應的結構。另外，與圖10B所示的結構類似，控制和信號處理裝置401控制XY掃描儀305、光學延遲驅動裝置312、聚焦驅動致動器310和線傳感器316。控制和信號處理裝置401還包含用於獲取在檢測角度、位置和光學信號之後發送的信號的驅動器和獲取單元。在這些信號中，從線傳感器傳送的光強度信號序列被線圖像獲取單元407接收，並且，通過FFT處理單元408執行信號序列的逆快速傅立葉變換。結果被發送到中央處理單元403。中央處理單元403接收在時間序列上在逆傅立葉變換之後發送的數字光學幹涉信號，並將該信號與以下的信號中的每一個相比較。數字光學幹涉信號與來自XY掃描儀驅動器402的掃描儀位置信號和同步化信號、來自光學延遲驅動器405的延遲位置信號和同步化信號、以及來自聚焦驅動器406的聚焦位置信號相比較。這裡，來自光源301的光束被分成測量光束和參照光束。測量光束通過利用掃描光學系統(XY掃描儀305和掃描透鏡306)的掃描被引向對象。參照光束被引向參照光束反射鏡311並被其反射。測量光束被對象(人眼308)反射或散射並變成返回光束。返回光束和被參照光束反射鏡反射的參照光束被用於拍攝對象的斷層圖像。在這種情況下，在本實施例的光學斷層圖像形成裝置中，構成通過作為沿深度方向分割的圖像獲得斷層圖像並將其重新組合的區域聚焦形成光學斷層圖像的OCT裝置。除了以下的幾點以外，上述的結構與圖IOA和圖IOB所示的結構相同。在本實施例的光學斷層圖像形成裝置中，圖3所示的聚焦驅動致動器310驅動聚焦透鏡，並且圖4所示的相應的聚焦驅動器406和中央處理單元403執行上述的控制。中央處理單元403控制上述的圖1所示的流程。必要時，中央處理單元403向各驅動器發出指令，從傳感器接收信號，適當地執行圖像形成處理，並在圖像顯示單元404上顯示圖像。下面，進一步描述圖1所示的本實施例中的流程的各單個步驟。圖5A和圖5B是示出本實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的圖像形成範圍設定和區域聚焦位置設定以及預掃描圖像的示意圖。圖5B示出如何基於預掃描圖像501設定圖像形成範圍502。圖5A示出如何通過以預定間隔均勻地分割範圍來設定區域聚焦位置503。注意，圖5A以及後面提到的圖7A、8A和圖9A的圖像中的位置(Z軸)與幹涉計的參照光束路徑中的延遲調整反射鏡位置對應。圖6A、圖6B和圖6C是示出通過本實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的區域聚焦位置設定得到的兩種不同模式的例子的示意圖。圖6A的左側部分和圖6B示出通過將關於會聚光束601光束直徑為光束腰部的1.4倍的焦點深度602的範圍(所謂的共焦參數b位於光束腰部的兩側的範圍)設為一個區域的範圍，獲得OCT像素604的情況。這是設定水平解析度強調模式的情況。圖6A的右側和圖6C示出通過將關於相同會聚光束601光束直徑為光束腰部的10倍的平方根並且每單位面積的光束照射強度變為約十分之一的範圍603設為一個區域的範圍，獲得0CT像素605的情況。這是用圖像亮度的10db下降的準則設定亮度強調模式的情況。在後一種模式中，重視解決由於OCT利用共焦光學結構，因此如果焦點深度小那麼不僅水平解析度在圖像形成範圍的兩側劣化而且圖像亮度降低使得圖像自身會消失的問題。如上所述，本實施例的光學斷層圖像形成裝置可包括用於從包含水平解析度模式和亮度模式的多種模式選擇至少一個模式的模式選擇裝置。因此，可以適當地設定圖像形成範圍。然後，聚焦位置設定裝置基於選擇的模式設定聚焦位置。圖7A和圖7B是示出本實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的圖像形成範圍設定和基準位置設定和預掃描圖像的示意圖。基於圖7B所示的預掃描圖像501和圖像形成範圍502，第一基準位置701(Z1)和第二基準位置702(Z2)被設為在圖像中具有高亮度並且在圖7A所示的圖像形成範圍中相互間離得儘可能遠的兩個位置。圖8A和圖8B是示出本實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的如何獲得多個聚焦條件和轉換式的示意圖。圖8A和圖8B示出以下的方式。對於圖8B所示的第一基準位置701和第二基準位置702，執行聚焦檢測，以檢測和存儲圖8A所示的相應的聚焦透鏡位置(第一聚焦位置801(L1)和第二聚焦位置802(L2))結果，作為二維配置獲得兩個聚焦條件803和804。然後，獲得線性函數805作為轉換式。圖9A和圖9B是示出本實施例中的作為圖1所示的流程的步驟的如何從轉換式獲得聚焦裝置的多個位置的示意圖。圖9A和圖9B示出作為區域聚焦位置503的要素的Zfl、Zf2.....Zfn如何被線性函數805作為轉換式轉換使得獲得聚焦位置901的要素Lfl、Lf2、...、Lfn。通過上述的本實施例的結構，可以以高精度、高效率和高水平解析度執行具有個體變化的人眼的OCT圖像形成。因此，可以實現可減少作為對象的病人的負荷的高性能光學斷層圖像形成裝置(光學幹涉斷層圖像形成裝置)。但是，本發明不限於上述的實施例的結構。例如，上述的實施例中的聚焦機構移動聚焦透鏡，但是，可以採用利用反射鏡系統進行的聚焦。在這種情況下，可以利用反射鏡的變形。另外，例如，在上述的實施例中，在聚焦檢測中，通過檢測圖像中的基準位置處的最大亮度決定對焦狀態，但是，當然，例如，基於圖像的清晰度決定對焦狀態。在這種情況下，例如，與調製傳遞函數(MTF)類似，可計算關於空間頻率的襯度，使得決定對焦狀態。並且，可設定圖像中的特徵物，使得基於特徵物的輪廓等的清晰度決定對焦狀態。另外，例如，上述的實施例例示了兩個基準位置，當然，轉換式在這種情況下可以是指示穿過兩個點的直線的線性函數。如果基準位置的數量是三個或更多，那麼可以適當地選擇諸如以下方法中的一種通過最小二乘法執行直線(線性函數)擬合的方法、使用二次或更高次函數的方法和執行樣條內插的方法的方法。並且，作為連續函數的替代，轉換式可以是離散的表。因此，本發明不限於基準位置的數量或轉換式或轉換表的類型。但是，如果基準位置的數量太多，那麼，由於本發明的本質是以少量的實際聚焦檢測有效地在許多位置處執行聚焦，因此會出現矛盾。因此，設定例如十個或更多個基準位置是不實用的。本發明的高解析度OCT光學幹涉計裝置特別適於將人眼的視網膜形成圖像。但是，該高解析度OCT光學幹涉計裝置也可被用作用於諸如皮膚或使用內窺鏡的器官的活體組織觀察或工業質量控制的各種診斷裝置或檢查裝置。其它實施例也可通過讀出並執行記錄在存儲設備上的程序以執行上述實施例的功能的系統或裝置的計算機(或諸如CPU或MPU的設備)，和由系統或裝置的計算機通過例如讀出並執行記錄在存儲設備上的程序以執行上述的實施例的功能執行其各個步驟的方法，實現本發明的各方面。出於這種目的，例如通過網絡或從用作存儲設備的各種類型的記錄介質(例如，計算機可讀介質)向計算機提供程序。在這種情況下，系統或裝置和存儲程序的記錄介質被包含在本發明的範圍內。雖然已參照示例性實施例說明了本發明，但應理解，本發明不限於公開的示例性實施例。以下的權利要求的範圍應被賦予最寬的解釋以包含所有這些變更方式以及等同的結構和功能。1權利要求一種光學斷層圖像形成裝置，用於通過將來自光源的光束分成測量光束和參照光束、利用掃描光學系統的掃描將測量光束引向對象、並使用參照光束以及與作為被對象反射和散射的光束中的一種的測量光束對應的返回光束，拍攝對象的斷層圖像，該光學斷層圖像形成裝置包括用於將預定的圖像形成深度範圍內的區域分成多個聚焦區域以設定多個聚焦位置的聚焦位置設定裝置；用於在預定的圖像形成深度範圍內沿圖像形成深度方向設定至少兩個基準位置的基準位置設定裝置；和用於執行控制以基於由聚焦位置設定裝置產生的聚焦位置信息和由基準位置設定裝置事先設定的所述至少兩個基準位置處的對焦的聚焦條件依次在所述多個聚焦位置處執行聚焦的聚焦控制裝置。2.根據權利要求1的光學斷層圖像形成裝置，還包括用於檢測對焦的聚焦條件的聚焦檢測裝置；用於基於對焦的聚焦條件產生以斷層圖像內的圖像形成深度方向的聚焦位置為輸入並以聚焦機構的位置信息為輸出的轉換式和轉換表中的一個，並且存儲轉換式和轉換表中的所述一個以將所述輸入轉換成所述輸出的聚焦控制數據轉換裝置；禾口用於基於由聚焦控制數據轉換裝置產生的轉換式和轉換表中的所述一個並基於來自聚焦位置設定裝置的聚焦位置信息，計算聚焦機構的驅動信息的聚焦驅動信息計算裝置，其中，聚焦機構根據驅動信息被聚焦控制裝置驅動和控制。3.根據權利要求1的光學斷層圖像形成裝置，其中，所述至少兩個基準位置處的對焦狀態基於預定圖像形成深度範圍的斷層圖像的亮度被確定。4.根據權利要求l的光學斷層圖像形成裝置，其中，所述至少兩個基準位置處的對焦狀態基於預定圖像形成深度範圍的斷層圖像的清晰度被確定。5.根據權利要求l的光學斷層圖像形成裝置，還包括用於從包含水平解析度模式和亮度模式的多種模式中選擇至少一種模式的模式選擇裝置，其中，聚焦位置設定裝置基於被選擇的至少一種模式設定多個聚焦位置。6.—種拍攝對象的斷層圖像的圖像形成方法，該圖像形成方法通過將來自光源的光束分成測量光束和參照光束、利用掃描光學系統的掃描將測量光束引向對象、並使用參照光束以及與作為被對象反射和散射的光束中的一種的測量光束對應的返回光束，拍攝對象的斷層圖像，該圖像形成方法包括將預定的圖像形成深度範圍內的區域分成多個聚焦區域以設定多個聚焦位置的第一設定步驟；在預定的圖像形成深度範圍內沿圖像形成深度方向設定至少兩個基準位置的第二設定步驟；和執行控制以基於在第一設定步驟中設定的聚焦位置信息和在第二設定步驟中事先設定的所述至少兩個基準位置處的對焦的聚焦條件依次在所述多個聚焦位置處執行聚焦的控制步驟。7.—種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質存儲用於使計算機執行根據權利要求6的圖像形成方法的程序。8.—種程序，該程序用於使計算機執行根據權利要求6的圖像形成方法.全文摘要本發明提供一種光學斷層圖像形成裝置，該光學斷層圖像形成裝置能夠在通過區域聚焦獲得沿深度方向分割的圖像時縮短多個聚焦位置處的聚焦時間段。該光學斷層圖像形成裝置包括用於將預定的圖像形成深度範圍內的區域分成多個聚焦區域以設定多個聚焦位置的聚焦位置設定裝置；用於在預定的圖像形成深度範圍內沿圖像形成深度方向設定至少兩個基準位置的基準位置設定裝置；和用於執行控制以基於由聚焦位置設定裝置產生的聚焦位置信息和由基準位置設定裝置事先設定的所述至少兩個基準位置處的對焦的聚焦條件依次在所述多個聚焦位置處執行聚焦的聚焦控制裝置。文檔編號A61B5/00GK101791213SQ20101000542公開日2010年8月4日申請日期2010年1月19日優先權日2009年1月22日發明者杉田充朗申請人:佳能株式會社