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专利名称：光学摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学摄像装置，更详细地说，涉及一种光学摄像装置，其扫描来自光源的光束而照射观察对象物体的规定部位，捕捉来自该对象物体的反射光或荧光，由此取得对象物体的二维的图像信息。
背景技术：
已知利用光束的扫描的光学摄像装置，其基于观察对象物体的反射光或荧光等，能够以高对比度观察高分辨率的图像信息。因此，尤其对于低对比度物体的观察是有用的，作为生物学或工业领域中的扫描型激光显微镜(Scanning Laser Microscope SLM)，或者在医学的应用中，作为眼科等领域中的扫描型激光检眼镜(farming Laser Ophthalmoscope :SL0)等被广泛应用。作为与SLM或SLO相关的技术，例如使用隙缝光的扫描的方式，关于光扫描单元的高速化的负担�。�能够实时地对对象物体进行摄像，因此经济性、实用性高，一直以来已知下述内容。在专利文献1中，公开了一种光学显微镜的结构，其中，利用旋转镜的第一面扫描隙缝状的光束而照射观察对象物体，来自该观察对象物体的反射光经由旋转镜的第二面和第三面的扫描之后，被规定的检测器阵列受光。在专利文献2中，公开了一种扫描型检眼镜的结构，其中，一维地扫描以在焦点面上线状聚光的方式整形后的光束来照射被检眼的眼底，来自眼底的反射光经由该扫描单元之后，被与光束的聚光线对应的光检测器阵列受光。在专利文献3中，公开了一种扫描型激光检眼镜的结构，其中，将线状的光束沿与线的方向正交的方向一维扫描而照射被检眼，来自该被检眼的反射光被与光束的线方向对应的一维的线性CCD阵列检测器受光。在专利文献4中，公开了一种检眼镜的结构，其中，利用旋转镜的第一面扫描隙缝状的光束而照射被检眼的眼底，来自眼底的反射光经由旋转镜的第二面和第三面的扫描之后，被规定的CCD、CMOS传感器等阵列型的光检测器受光。在非专利文献1中，公开了利用振动镜的正面和背面的扫描型的光学系统，和利用隙缝光束的镜面反射光的检测的扫描型共焦点(confocal)显微镜的基本结构。根据该结构，通过实验表明能够实时地以高对比度观察透明的角膜组织的细胞。此外，近年来，作为与SLM、SLO等扫描型光学系统的技术一起，进一步融合有干涉光学系统的技术的装置，利用低干涉性光束(部分相干光)的干涉现象的层析信息的图像化装置(Optical Coherence Tomography :0CT，光学相干层析成像)，在医学、生物学的领域被关注。关于OCT的技术，一直以来有很多研究内容发布，例如已知以下内容。在专利文献5中，公开了一种OCT的结构，其包括使用具有短相干长度的特性的光源和光纤的干涉计；以及配置在朝向样品试件的搜索光的光路的横方向扫描单元等。在该专利文献中，公开了用于使样品试件的层析像图像化的基本技术。
在专利文献6中，公开了将光束分割为参照臂和测定臂，将经由测定臂的测定光与经由参照臂的参照光之间干涉而显现的光的强度，经由分光器进行检测的结构。在该专利文献中公开了，通过对经由分光器得到的检测信号进行傅立叶变换等运算处理，能够对透明、一部分透明和不透明物体等进行光学的层析摄影的结构。在专利文献7中公开了下述结构在由干涉计和分光器(spectrometer)构成的计测装置中，来自光源的光束相对于被计测体线状聚光，来自被计测体的观察光经由分光器由二维的图像传感器进行检测。公开了，通过对来自图像传感器的检测信号实施傅立叶变换等运算处理，能够根据计算速度而快速地得到被计测体的层析信息。在专利文献8中，提出了具有干涉计、光调制单元、光扫描单元、再扫描单元和二维摄像单元等的OCT的结构。并且公开了根据该结构，通过适当地处理从该摄像单元的输出信号检测出的干涉信息，能够快速地取得对象物体内部的反射强度信息。在非专利文献2中，公开了使作为检测器使用一维的CCD阵列传感器的线性扫描型的激光检眼镜(LSLO)和使用光纤干涉计的谱域OCT (SDOCT)耦合的装置结构。并且实验性地表示了，根据该结构，能够以一台装置选择性地对成为观察对象的眼底的二维反射像或深度方向的层析像进行摄影。专利文献1 美国专利第4，241, 257号公报专利文献2 美国专利第4，768，874号公报专利文献3 美国专利第6，758，564号公报专利文献4 美国专利第7，331，669号公报专利文献5 日本特表平6-511312号(专利第3479069号)公报专利文献6 日本特开平11-325849号公报专利文献7 日本特开2006-116028号公报专利文献8 日本特开2008-309613号公报非专利文献1 论文APPLIED OPTICS，第33卷(1994年)第4号，695 701页， “Real-time scanning slit confocal microscopy of the in vivo human cornea，， (B. R. Masters and A. A. Thaer)非专利文献2 :论文 OPTICS EXPRESS，第 14 卷(2006 年)第 26 号，12909 12914 页，“Hybrid retinal imager using line-scanning laser ophthalmoscopy and spectral domain optical coherence tomography，，(N. V. Iftimia, D. X. Hammer, C. E. Bigelow, T. Ustun, J. F. de Boer, and R. D. Ferguson)在专利文献1和4所示的结构中，能够期待利用样品试件的镜面反射特性的高效的受光检测，和高对比度的图像观察。但是存在下述问题为了将多面体镜的三个面作为扫描单元而利用，因此关于部件配置的光学设计上的制约大，而且，将物镜的瞳孔按照投光和受光分割使用，因此光学的析像特性也受到限制。在专利文献2和3所示的结构中，能够期待只需要一个扫描单元的最简单的共焦点光学系统的结构。但是存在下述问题作为检测器而使用一维的线性传感器，因此，检测器的选择项少而且也没有高灵敏度的检测器，因此不适于低照度的摄像。在非专利文献1所示的结构中，通过利用振动镜的正面和背面的扫描型的光学系统实现比例简单的系统结构。但是存在下述问题将振动镜的反射面和物镜的瞳孔面分为两份而使用于投光和受光，因此设计上的制约大，光学的析像特性也受到限制。在专利文献5所示的结构中，公开了利用光纤干涉计的OCT的基本技术内容。但是，在该文献所示的结构中存在下述问题，扫描单元、信号处理系统的速度迟缓，不能够实时地使SLM或SLO这样的高对比度的反射图像或荧光图像影像化。在专利文献6和7所示的结构中，公开了在检测系统中使用分光器的谱域OCT的方式，该方式具有能够不进行深度方向的机械性扫描而取得高速的层析信息的优点。但是， 在这些文献所示的结构中，由于存在参照光路、分光器，存在不能够作为高灵敏度的SLM或 SLO专用性使用的问题。在专利文献8所示的结构中，提出了有效地利用光扫描单元、光调制单元的OCT的新方式。但是，在该文献所示的结构中，由于存在参照光路、光轴方向的移动单元，存在不适于作为高灵敏度的SLM或SLO专用性使用的问题。在非专利文献2所示的结构中，实现了 SLO和OCT耦合的新光学系统。但是，在该文献所示的结构中，作为检测器而使用一维的线性传感器，因此存在检测器的选择项少、难以高灵敏度化等与专利文献2和3所示的结构相同的问题。此外，因为针对SLO和OCT这两系统共用检测器，所以存在关于光路的分支等的部件的结构变得复杂，光学设计上的制约也变大的问题。

发明内容
由此，本发明为了解决上述问题而提出，其目的在于提供一种光学摄像装置，在与现有方式相比较时，其设计上的制约少，光学特性优异，能够用作不使用特殊的检测器、光学部件也能够高灵敏度、高对比度地实时进行摄像的SLM或SLO的专用装置，并且根据需要也能够追加实现OCT的计测功能，实用性极高。本发明(第一方面 第四方向)均是一种光学摄像装置，其扫描来自光源的光束而照射观察对象物体的规定部位，捕捉来自该对象物体的反射光或荧光，由此取得对象物体的二维图像信息，第一方面的发明包括第一光源，其产生光束；光学整形单元，其用于将来自上述第一光源的光束变形为隙缝状；光路分割部件，其用于将经由上述光学整形单元的光束导入到朝向观察对象物体的光路；光扫描单元，其用于以规定的频率一维扫描经由上述光路分割部件导入的光束；物方光学系统，其用于将由上述光扫描单元扫描后的光束向观察对象物体引导， 并且引导来自该观察对象物体的反射光或荧光；受光光学系统，其对经由上述物方光学系统的来自观察对象物体的反射光或荧光，在经由上述光扫描单元和上述光路分割部件之后，经由规定的检测开口进行引导；再扫描单元，其用于以与上述光扫描单元相同的扫描频率和相同的扫描方向扫描经由上述受光光学系统的检测光；二维摄像单元，其用于以与上述光扫描单元和再扫描单元的扫描频率对应的帧率检测经由上述再扫描单元的检测光；以及
计测单元，其在上述物方光学系统与上述光扫描单元之间的中继光路中进行分支或耦合，并且具有产生波长与上述第一光源不同的光束的第二光源，该计测单元基于来自该第二光源的光束，取得与来自上述二维摄像单元的输出信息不同的方向的规定的图像信肩、ο第二方面的发明在第一方面的发明中，上述计测单元构成为在中继光路中相对于其它的光学系统构成元件能够装卸。第三方面的发明包括第一光源，其产生光束；光学整形单元，其用于将来自上述第一光源的光束变形为隙缝状；光路分割单元，其用于将经由上述光学整形单元的光束导入到朝向观察对象物体的光路；光扫描单元，其用于以规定的频率一维扫描经由上述光路分割部件导入的光束；物方光学系统，其用于将由上述光扫描单元扫描后的光束向观察对象物体引导， 并且引导来自该观察对象物体的反射光或荧光；回归光学系统，其对经由上述物方光学系统的来自观察对象物体的反射光或荧光，在经由上述光扫描单元和上述光路分割部件之后，经由规定的检测开口进行引导，并且向上述光扫描单元引导；二维摄像单元，其用于以与上述光扫描单元的扫描频率对应的帧率检测经由上述回归光学系统的检测光；以及计测单元，其在上述物方光学系统与上述光扫描单元之间的中继光路中进行分支或耦合，并且具有产生波长与上述第一光源不同的光束的第二光源，该计测单元基于来自该第二光源的光束，取得与来自上述二维摄像单元的输出信息不同的方向的规定的图像信肩、ο第四方面的发明包括第一光源，其产生光束；光学整形单元，其用于将来自上述第一光源的光束变形为隙缝状；光路分割单元，其用于将经由上述光学整形单元的光束导入到朝向观察对象物体的光路；第一光扫描单元，其用于以规定的频率一维扫描经由上述光路分割部件导入的光束；物方光学系统，其用于将由上述光扫描单元扫描后的光束向观察对象物体引导， 并且引导来自该观察对象物体的反射光或荧光；受光光学系统，其对经由上述物方光学系统的来自观察对象物体的反射光或荧光，在经由上述光扫描单元和上述光路分割部件之后，经由规定的检测开口进行引导；第二光扫描单元，其用于以与上述第一光扫描单元相同的扫描频率和相同的扫描方向扫描经由上述受光光学系统的检测光；二维摄像单元，其用于以与上述第一光扫描单元和第二光扫描单元的扫描频率对应的帧率检测经由上述第二光扫描单元的检测光；以及计测单元，其在上述物方光学系统与上述光扫描单元之间的中继光路中进行分支或耦合，并且具有产生波长与上述第一光源不同的光束的第二光源，该计测单元基于来自该第二光源的光束，取得与来自上述二维摄像单元的输出信息不同的方向的规定的图像信肩、ο根据本发明的结构，作为检测器采用二维摄像单元，使用与该摄像单元的帧率对应的低速的扫描单元和低速的再扫描单元，因此，能够简单地构成扫描型的共焦点光学系统，电控制也能够容易地进行。作为SLM、SLO的专用装置，光学系统在同轴上使用投光束和受光束，因此分辨率高，能够以高灵敏度根据摄像元件的帧率高速地取得对比度、灰度等级性高的二维反射图像(或荧光图像)。此外，根据需要也能够附加利用OCT的干涉光学系统的计测功能，在该情况下，是能够取得对象物体的二维反射图像(或荧光图像)，并且能够同时取得深度方向的层析图像信息的多面的利用方法。进一步，将来如果能够将二维摄像元件变更为更高精细、高灵敏度、高速的元件， 则作为SLM、SLO的功能，能够简单地实施装置的升级，能够实现极为实用且经济的光学摄
像装置。


图1是表示本发明的光学摄像装置的第一实施例的结构图；图2是表示本发明的光学摄像装置的第二实施例的结构图；图3a是用于说明利用本发明的光学摄像装置取得检测显示的图像信息的方法的说明图；图北是表示利用本发明的光学摄像装置检测出的层析图像的说明图；图3c是表示利用本发明的光学摄像装置检测出的反射图像的说明图；以及图3d是表示利用本发明的光学摄像装置检测出的层析图像和反射图像的说明图。
具体实施例方式以下基于附图所示的实施例详细说明本发明。在以下所示的实施例中，作为观察对象物体例示了人眼的眼底，表示适于进行检眼的光学系统的实施例，但本发明并不限定于此，作为观察对象物体也能够适用于具有强散射特性的皮肤等生物体组织、生物体试件。实施例1在图1中，标记1和2所示的是，用于对观察对象物体的反射图像或荧光图像进行观察的光源(第一术源)。它们利用产生高亮度的光束的发光二极管(Super Luminescent Diode =SLD)或半导体激光(Laser Diode)、固体激光(Solid State Laser)等具有高亮度性的规定的光源。波长例如为490nm 800nm左右的范围内，关于光源1和2，能够根据需要以分开使用不同波长的光束的方式选择性利用。来自光源1、2的光束由透镜3、4进行准直，经由反射镜5和分色镜6在同一光轴上合成。经由反射镜5和分色镜6的光束，经由圆柱透镜(cylindrical lens) 7向扁平的线束(在焦点面线状成像的光束)变形之后，被反射镜8反射，入射至分束镜(BS)9。换言之，圆柱透镜7作为用于将来自光源的光束变形为隙缝状的光学整形单元起作用。分束镜 9构成光路分割部件，它例如可以是反射对透过的特性在玻璃面整体一致的分束镜，或者也可以是具有在中心部进行反射而在周边部透过的特性的部分反射镜。以下将分束镜9作为光路分割部件进行说明。被分束镜9反射的线束，入射至安装于电流计10的反射镜(电流镜)10a。电流镜IOa沿与光轴正交的方向进行光束的一维扫描。电流镜IOa的扫描以与通常的TV摄像机的帧频率相同的例如30Hz (或60Hz等)的扫描频率进行。由电流镜IOa扫描后的光束，经由分色镜11、透镜12、13和物镜(物方光学系统)14之后，入射至观察对象物体的被检眼15 (前眼部1 和眼底15b)。此处，透镜12和 13构成能够根据被检眼的屈光度(近视、远视等)调节的聚焦光学系统(焦点调节单元)， 透镜12和13的位置在光轴方向能够根据规定的机构(未图示)的动作而调整。此外，透镜12、13和物镜14构成远心光学系统，以电流镜IOa和被检眼(前眼部15a)的共轭关系保持为大致一定的方式构成。入射至被检眼15的光束，例如在眼底1 的规定位置上线状聚焦。该聚后的线束， 利用电流镜IOa(光扫描单元)的作用，对被检眼的眼底1 沿与光束的线状方向(Y轴方向，与图1的纸面垂直的方向)正交的方向(X轴方向)一维扫描。由此，能够二维搜索被检眼的眼底15b。来自被检眼的反射光反向进入上述光学系统，即经由物镜14、透镜13、12、分色镜 11、电流镜10a，到达分束镜9 (光路分割部件)。透过分束镜9的光束，作为检测光，经由反射镜16、透镜17通过检测开口(缝隙18)，进而经由反射镜19、20和透镜21以及光学滤波器22，入射至电流镜IOa的背侧的镜面并反射。光学滤波器22是为了检测来自被检眼的眼底1 的荧光而插入的部件，例如在检测眼底的自发荧光的情况下，或利用荧光素钠、ICG(靛蓝花青绿)等荧光造影剂等的情况下，根据需要，像图1中箭头所示的那样适当地插入。经由电流镜IOa的检测光被反射镜23 反射之后，由透镜M投影在二维摄像元件((XD摄像机等二维摄像单元)25的摄像面上。在该光学系统中，隙缝18限制沿电流镜IOa的扫描方向的间隙(隙缝宽度)，排除不需要的漫射光和散射光引起的噪声，提高检测光的SN(信号对杂音特性)，并且减少背景的光量等级，由此达到相对来自摄像元件的影像信号提高信号成分的对比度和灰度等级性的效果。电流镜IOa是利用表面处的反射作用扫描来自光源的光束的扫描单元，同时也是利用背面处的反射作用再次扫描通过隙缝18的线束，能够向摄像元件25的摄像面进行二维成像的再扫描单元。换言之，反射镜16、透镜17、隙缝18、反射镜19、20和透镜21形成将经由电流镜 (光扫描单元)IOa和分束镜9而导出的检测光，再次经由电流镜(再扫描单元)IOa向摄像元件25的二维摄像面引导的回归光学系统。在图1的实施例中，电流镜IOa利用其镜的正面和背面处的反射作用，兼用作投影束的光扫描单元和检测光的再扫描单元。来自二维摄影元件25的输出信号接着送至信号处理电路沈，进行关于影像信号的各种信号处理。信号处理电路26在内部包括规定的放大电路、钳位电路、缓冲电路、A/D 转换器和各种数字信号处理电路等，用于利用模拟和数字的两种技术进行信号处理的多个电子电路，此处处理而生成的输出信号被送至计算机(Personal Computer :PC) 27。
PC27能够控制光学系统(特别是电流计10等)的全部动作，并且将经由二维摄像元件25和信号处理电路沈而得到的影像信号输出并显示于液晶电视监视器等显示装置观，并且根据需要，进行传送并存储于规定的存储装置(未图示)的控制等。在图1的实施例中，在上述光学摄像系统之外，利用了光纤干涉计的0CT(0ptical Coherence Tomography，光学相干层析成像)的计测单元(图1的点划线所划分的部分) 能够装卸地附加于物方光学系统(14)与光扫描单元(IOa)之间的中继光路。图1的标记四所示的是射出部分相干光的高亮度的发光二极管(Super Luminescent Diode :SLD)，是具有观察层析图像所必需的低干涉性的性质的光源(第二光源)。作为该光源四，能够利用具有中心波长与光源1、2的中心波长不同的，例如为850nm， 谱宽为50nm左右的物理特性的SLD光源。来自SLD光源四的光束在由透镜30进行准直之后，经由耦合器31a与光纤干涉计32耦合。光纤干涉计32的光路被向光源侧的光路32a、 参照光路32b、搜索光路32c、检测光路32d的四个方向分割。各光路32a 32d分别由光纤构成。进入参照光路32b的光束在从耦合器3Id射出之后，由ND滤波器33调整光强度等之后，由反射镜34反射，回到参照光路32b。反射镜34安装于压电元件(压电振子)35，该振子以规定的频率使反射镜34沿光轴方向细微振动，进行光束的周期性移相。另外，参照光路32b的光程长需要调整为与包含向被检眼的光路的搜索光路32c的光程长距离相等。 因此，反射镜34经由压电元件35固定在移动台36上，根据需要进行适当调整。另一方面，进入搜索光路32c的光束，从耦合器31c射出之后，入射至包含规定的电流计的扫描单元37，进行光束的扫描。扫描单元37例如包含未图示的两个电流镜，能够沿与光轴正交的方向(XY面内方向)进行光束的任意的扫描(线状的扫描或圆形的扫描
寸乂 O在扫描单元37中被扫描的用于OCT的光束，在被分色镜11反射之后，经由透镜 12、13、物镜14之后，入射至观察对象物体的被检眼15 (前眼部15a、眼底15b)。此处，透镜 12、13和物镜14像已说明的那样，通过构成远心光学系统，能够以使扫描单元37和被检眼的前眼部15a的共轭关系大致保持一定的方式构成。关于用于OCT的光束，来自被检眼的反射光反向进入上述光学系统(物镜14、透镜13、12、分色镜11)，进一步经由扫描单元37种耦合器31c之后被导入光纤。经由光纤的搜索光路32c的搜索光在与经由参照光路32b的参照光之间被合成，在检测光路32d侧产生干涉光(检测光)。经由耦合器31d，从检测光路32d的光纤射出的检测光在被分光器 (spectrometer) 38分光之后，被一维的CXD线性传感器(用于OCT的检测元件)39检测，并作为电信号输出。来自CXD线性传感器39的输出信号，在经由信号处理装置40进行了滤波处理等规定的信号处理之后，送至个人计算机(PC)27。在PC的内部，利用规定的软件，在进行高速傅立叶变换(FFT)等谱域OCT的方法中必需的规定的运算处理之后，计算出观察对象物体(被检眼)的层析图像信息，最终结果在液晶显示监视器等显示装置观的监视画面上显

图3a 图3d是用于说明在上述图1的结构中、经由二维摄像元件25而得到的图像信息和经由用于OCT的检测元件39而得到的图像信息的示意图。
在图3a中，横轴(X轴)与二维摄像元件25的摄像面的水平方向对应，纵轴(Y轴) 与该摄像面的垂直方向对应。在摄像元件25的摄像面上，由于上述光学系统的作用，规定的瞬间的隙缝像43写入暗背景44中。该隙缝像43根据光扫描单元(电流镜IOa)和再扫描单元(电流镜IOa)的扫描，随着时间经过一同沿图3a的X轴方向(箭头43a的方向) 周期性移动。从而，经由摄像元件25而得到的图像信息在信号处理电路26中进行各种信号处理，像图北所示的那样，取得观察对象物体(例如被检眼的眼底15b)的二维反射图像 45(光学滤波器22从光路脱离的情况下)或荧光图像(光学滤波器22插入光路的情况下)。如前所述，该反射(或荧光)图像45，利用光学系统中的检测开口(隙缝18)的作用， 除去检测光中的漫射光、不需要的散射光，成为对比度高的影像信息。在图北中，示意性地表示了眼底的血管图案4 被摄像的状态，进一步，在该图像上，将利用OCT的计测单元而取得层析信息的部位，示意性地表示为箭头46。取得层析信息的部位46，在观察显示于显示装置观的反射图像45的同时，例如使用由与PC27连接的输入笔或鼠标等输入单元(未图示)指示出来。然后，被指示出的部位的坐标位置(例如XY坐标的起点和终点等)存储在PC27内的存储器。通过点击显示于显示装置观的画面的测定开始按钮(未图示)，OCT的计测单元开始计测。来自检测元件 39的输出信号经由信号处理装置40而进行了滤波处理等规定的信号处理之后，送至PC27。 PC27使用高速傅立叶变换(FFT)等谱域OCT的运算方法，求取与由输入单元所指示的计测范围对应的各坐标位置⑴的深度⑵信息，取得深度方向的层析图像(XZ图像)。图3c示意性地表示使用OCT的计测单元而得到的上述深度方向的层析图像47 (XZ 图像)，其表示的是经由光纤干涉计32和检测元件39而得到的图像信息。即，在利用OCT 的图像信息中，能够检测观察对象物体(眼底15b)的深度方向的层析图像47 (XZ图像)。图3d示意性地表示将经由二维摄像元件25而得到的反射图像45 (或荧光图像) 和经由用于OCT的检测元件39而得到的层析图像47 (XZ图像)同时显示在显示装置28的监视器画面上的状况。这样，同时检测而得出眼底的反射图像(或荧光图像)以及层析图像的信息，作为 OCT的临床医学中的一个重要的应用例，能够在各种视网膜变性症、视网膜脱落等重症的眼科疾患的精密诊断、手术计画时有效地利用。实施例2图2作为本发明的实施例表示与图1不同的系统的结构。在图2中，也假设作为观察对象物体的人眼的眼球(前眼部或眼底)。在图2中，对与图1的构成要素相同的要素标注共用的符号，在图2中标注有同样符号的构成要素具有与图1同样的结构、功能。以下主要说明与图1的不同点。来自反射图像或荧光图像的观察用的光源(SLD或LD等)1、2的光束，在经由分色镜6等之后，经由圆柱透镜7，被整形为在焦点位置成为线状的线束(隙缝状光束)。该被整形为隙缝状的光束，被分束镜9 (BS，光路分割部件)反射之后，利用电流镜IOa沿一维方向扫描。该扫描后的光束经由反射镜41、分色镜11、透镜12、13、物镜14，入射至被检眼 15 (前眼部1 或眼底15b)。此处，透镜12、13和物镜14构成远心光学系统，电流镜IOa和被检眼的前眼部15a的共轭关系保持为一定。来自被检眼的规定部位例如眼底15b的反射光，沿上述光路逆行，透过BS9之后， 经由透镜17通过检测开口(隙缝)18。检测开口 18具有除去关于检测光的不需要的光噪声，提高检测信号的SN，并且提高信号的对比度和灰度等级性的效果。通过了该检测开口的光束经由透镜21、光学滤波器22，被引导至安装于电流计42的电流镜42a。光学滤波器 22为检测出基于自发荧光的荧光图像、利用了荧光造影剂时的荧光图像的目的，插入光路。 在不是取得荧光图像而取得反射图像的情况下，光学滤波器22脱离光路。电流镜42a(第二光扫描单元)是用于沿与电流镜IOa(第一光扫描单元)相同的扫描方向进行检测光的扫描的再扫描单元，对于两个电流镜42a、10a扫描频率分别设定为相同。由电流镜4 再扫描后的检测光，经由反射镜23、透镜M在CXD等二维摄像元件25 上成像。在图2的结构中，作为一个例子，如果二维摄像元件25的帧率为每秒60�。�则电流镜IOa和42a的扫描频率也分别为60Hz。在该图的结构中具有下述优点最终使用两个电流镜，但不需要图1的结构中必需的返回用反射镜(16、19、20)，能够提高检测光学系统的效率，并且光路的结构简单，因此光学调整变得容易。从摄像元件25输出的影像信号经由信号处理电路沈进行规定的信号处理，抽出影像信号(反射图像或荧光图像等)。得到的图像信号能够经由PC27显示于液晶监视器等显示单元观，根据需要，能够存储在存储装置(未图示)中。PC27在进行图像信号的控制的同时，也用于控制光学系统(特别是电流计10和42等)的全部动作。在图2的实施例中，在上述光学摄像系统之外，利用了光纤干涉计的OCT计测单元 (与图1同样的结构，以点划线表示)能够装卸地附加于物方光学系统(14)与光扫描单元 (IOa)之间的中继光路。图2的符号四所示的是，射出部分相干光的高亮度的发光二极管(Super Luminescent Diode :SLD)，是用于观察层析图像所必需的光源。来自SLD光源四的光束经由透镜30被向光纤干涉计32引导。如图1所说明的那样，光纤干涉计32将光路分割为光源侧的光路32a、参照光路32b、搜索光路32c、检测光路32d这四个方向。进入参照光路32b的光束从耦合器31b射出之后，被反射镜34反射，回到参照光路32b。参照光路的光程长构成为使用移动台36能够根据需要适当调整。另一方面，进入搜索光路32c的光束在从耦合器31c射出之后，入射至扫描单元 37，进行光束的扫描。在扫描单元37中扫描后的用于OCT的光束被分色镜11反射之后，经由透镜12、13、物镜14之后，入射至观察对象物体的被检眼15。关于用于OCT的光束，来自被检眼的反射光反向进入上述光学系统(物镜14、透镜13、12、分色镜11)，进而经由扫描单元37之后被引导至光纤32c。经由光纤的搜索光路 32c的搜索光在与经由参照光路32b的参照光之间进行合成，在检测光路32d侧产生干涉光 (检测光)。从光纤射出的检测光被分光器(spectrometer) 38分光之后，被一维的CCD线性传感器(用于OCT的检测元件)39检测，并作为电信号输出。来自CXD线性传感器39的输出信号，在经由信号处理装置40之后，送至个人计算机(PC) 27。在PC的内部，利用软件在进行高速傅立叶变换(FFT)等谱域OCT的方法中必需的规定的运算处理之后，计算出被检眼15的层析图像信息，最终结果被显示在显示装置观的监视画面上。
在图2的实施例中，也进行与图1的实施例同样的动作。如图3a所示，隙缝像43 根据电流镜(扫描单元)10a和电流镜(再扫描单元)4 的扫描，随着时间经过一同沿箭头 43a的方向周期性移动，通过该扫描，如图北所示，观察对象物体(例如被检眼的眼底15b) 的二维反射图像45 (或荧光图像)经由摄像元件25而被获得。如在图1的实施例中说明的那样，在该图像上，如果使用输入单元指示取得层析信息的部位46，则能够经由OCT的计测单元、信号处理装置40、PC27取得观察对象物体(眼底15b)的深度方向的层析图像47 (XZ图像)。如图3d所示，计测结果是，为了对比反射图像45 (或荧光图像)和层析图像47 0CZ图像)，能够使其在显示装置观的监视器画面上同时显示。这样，同时检测眼底的反射图像(或荧光图像)和层析图像而得到的信息，作为 OCT的临床医学中的一个重要的应用例，能够在各种视网膜变性症、视网膜脱落等重症的眼科疾患的精密诊断、手术计画时有效地利用，这与图1所示的实施例是同样的。附图标记说明1反射图像(或荧光图像)的摄像用光源；7圆柱透镜；9分束镜；10a、4h光扫描单元或再扫描单元(电流镜)；11分色镜；15观察对象物体(被检眼)；18检测开口(隙缝)；25 二维摄像元件；27PC (个人计算机)；观显示单元；290CT用光源；32光纤干涉计； 34参照镜；37扫描单元；38分光器(spectrometer) ；390CT用检测元件。
权利要求
1.一种光学摄像装置，其扫描来自光源的光束而照射观察对象物体的规定部位，捕捉来自该对象物体的反射光或荧光，由此取得对象物体的二维图像信息，该光学摄像装置的特征在于，包括第一光源，其产生光束；光学整形单元，其用于将来自所述第一光源的光束变形为隙缝状； 光路分割部件，其用于将经由所述光学整形单元的光束导入到朝向观察对象物体的光路；光扫描单元，其用于以规定的频率一维扫描经由所述光路分割部件导入的光束； 物方光学系统，其用于将由所述光扫描单元扫描后的光束向观察对象物体引导，并且引导来自该观察对象物体的反射光或荧光；受光光学系统，其对经由所述物方光学系统的来自观察对象物体的反射光或荧光，在经由所述光扫描单元和所述光路分割部件之后，经由规定的检测开口进行引导；再扫描单元，其用于以与所述光扫描单元相同的扫描频率和相同的扫描方向扫描经由所述受光光学系统的检测光；二维摄像单元，其用于以与所述光扫描单元和再扫描单元的扫描频率对应的帧率检测经由所述再扫描单元的检测光；以及计测单元，其在所述物方光学系统与所述光扫描单元之间的中继光路中进行分支或耦合，并且具有产生波长与所述第一光源不同的光束的第二光源，该计测单元基于来自该第二光源的光束，取得与来自所述二维摄像单元的输出信息不同的方向的规定的图像信息。
2.一种光学摄像装置，其扫描来自光源的光束而照射观察对象物体的规定部位，捕捉来自该对象物体的反射光或荧光，由此取得对象物体的二维图像信息，该光学摄像装置的特征在于，包括第一光源，其产生光束；光学整形单元，其用于将来自所述第一光源的光束变形为隙缝状； 光路分割部件，其用于将经由所述光学整形单元的光束导入到朝向观察对象物体的光路；光扫描单元，其用于以规定的频率一维扫描经由所述光路分割部件导入的光束； 物方光学系统，其用于将由所述光扫描单元扫描后的光束向观察对象物体引导，并且引导来自该观察对象物体的反射光或荧光；受光光学系统，其对经由所述物方光学系统的来自观察对象物体的反射光或荧光，在经由所述光扫描单元和所述光路分割部件之后，经由规定的检测开口进行引导；再扫描单元，其用于以与所述光扫描单元相同的扫描频率和相同的扫描方向扫描经由所述受光光学系统的检测光；二维摄像单元，其用于以与所述光扫描单元和再扫描单元的扫描频率对应的帧率检测经由所述再扫描单元的检测光；以及计测单元，其在所述物方光学系统与所述光扫描单元之间的中继光路中进行分支或耦合，并且具有产生波长与所述第一光源不同的光束的第二光源，该计测单元基于来自该第二光源的光束，取得与来自所述二维摄像单元的输出信息不同的方向的规定的图像信息， 所述计测单元构成为在所述中继光路中能够装卸于其它的光学系统构成元件。
3.一种光学摄像装置，其扫描来自光源的光束而照射观察对象物体的规定部位，捕捉来自该对象物体的反射光或荧光，由此取得对象物体的二维图像信息，该光学摄像装置的特征在于，包括第一光源，其产生光束；光学整形单元，其用于将来自所述第一光源的光束变形为隙缝状； 光路分割部件，其用于将经由所述光学整形单元的光束导入到朝向观察对象物体的光路；光扫描单元，其用于以规定的频率一维扫描经由所述光路分割部件导入的光束； 物方光学系统，其用于将由所述光扫描单元扫描后的光束向观察对象物体引导，并且引导来自该观察对象物体的反射光或荧光；回归光学系统，其对经由所述物方光学系统的来自观察对象物体的反射光或荧光，在经由所述光扫描单元和所述光路分割部件之后，经由规定的检测开口进行引导，并且向所述光扫描单元引导；二维摄像单元，其用于以与所述光扫描单元的扫描频率对应的帧率检测经由所述回归光学系统的检测光；以及计测单元，其在所述物方光学系统与所述光扫描单元之间的中继光路中进行分支或耦合，并且具有产生波长与所述第一光源不同的光束的第二光源，该计测单元基于来自该第二光源的光束，取得与来自所述二维摄像单元的输出信息不同的方向的规定的图像信息。
4.一种光学摄像装置，其扫描来自光源的光束而照射观察对象物体的规定部位，捕捉来自该对象物体的反射光或荧光，由此取得对象物体的二维图像信息，该光学摄像装置的特征在于，包括第一光源，其产生光束；光学整形单元，其用于将来自所述第一光源的光束变形为隙缝状； 光路分割单元，其用于将经由所述光学整形单元的光束导入到朝向观察对象物体的光路；第一光扫描单元，其用于以规定的频率一维扫描经由所述光路分割部件导入的光束； 物方光学系统，其用于将由所述光扫描单元扫描后的光束向观察对象物体引导，并且引导来自该观察对象物体的反射光或荧光；受光光学系统，其对经由所述物方光学系统的来自观察对象物体的反射光或荧光，在经由所述光扫描单元和所述光路分割部件之后，经由规定的检测开口进行引导；第二光扫描单元，其用于以与所述第一光扫描单元相同的扫描频率和相同的扫描方向扫描经由所述受光光学系统的检测光；二维摄像单元，其用于以与所述第一光扫描单元和第二光扫描单元的扫描频率对应的帧率检测经由所述第二光扫描单元的检测光；以及计测单元，其在所述物方光学系统与所述光扫描单元之间的中继光路中进行分支或耦合，并且具有产生波长与所述第一光源不同的光束的第二光源，该计测单元基于来自该第二光源的光束，取得与来自所述二维摄像单元的输出信息不同的方向的规定的图像信息。
5.如权利要求1 4中任一项所述的光学摄像装置，其特征在于，在所述物方光学系统与光扫描单元之间的光路中，附加有焦点调节单元，其用于根据观察对象物体的光学特性使光束的焦点位置变化。
6.如权利要求1 5中任一项所述的光学摄像装置，其特征在于，所述光束经由所述光学整形单元作为隙缝状的光束对观察对象物体进行照明，所述检测开口是隙缝状的开口。
7 如权利要求1 6中任一项所述的光学摄像装置，其特征在于，所述光扫描单元由安装于电流计的反射镜构成，该光扫描单元的扫描方向与所述二维摄像单元的水平摄像方向对应。
8.如权利要求7所述的光学摄像装置，其特征在于，所述再扫描单元与所述光扫描单元共用电流计，利用该光扫描单元的反射镜的相反侧的反射面，进行检测光向二维摄像单元的扫描。
9.如权利要求7所述的光学摄像装置，其特征在于，所述再扫描单元利用与所述光扫描单元的电流计不同的第二电流计，通过安装于该第二电流计的反射镜进行检测光向二维摄像单元的扫描。
10.如权利要求1 9中任一项所述的光学摄像装置，其特征在于，在所述计测单元中，设置有包含与所述光扫描单元不同的规定的电流计的计测专用的光扫描单元，来自所述第二光源的光束能够沿与所述中继光路的光轴方向正交的方向扫
全文摘要
本发明提供一种光学摄像装置，其将来自光源(1、2)的光束利用电流镜(10a)进行扫描，经由物镜(14)照射至观察对象物体(15)的规定部位(15b)。来自对象物体的反射光利用电流镜(10a)进行再扫描，经由摄像元件(25)得到二维图像。在物镜(14)与电流镜(10a)间的光路中，由OCT的干涉光学系统(32)构成的计测单元进行分支或耦合，取得对象物体的层析图像。在这样的结构中，能够将对象物体的二维图像和层析图像同时显示在显示装置(28)。
文档编号G01N21/17GK102282456SQ201080004512
公开日2011年12月14日 申请日期2010年1月20日 优先权日2009年1月30日
发明者小林幸治 申请人:兴和株式会社