【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1主题部分所述的设备。
技术介绍
1、术语“光学相干断层扫描”(optical coherence tomography，常缩写为oct)是指一种成像法。
2、通过这种方法可以从光散射结构获得二维和三维图像。在此方法中，通常在分光镜中将具有一定带宽的光分成两部分光束。第一部分光束落到待检样本或对象上，第二部分光束通过参考路径。
3、从样本或对象反射的光与参考光束发生干涉。通过干涉信号，借助所谓的a扫描，可以对样本进行深度分辨率分析，即在第一部分光束的光轴深度上。
4、此外，还可用第一部分光束对样本进行平面或横向扫描来获取oct图像。
5、在此背景下，专利文献wo2012/104097a1公开了一种剖面图像记录方法，其中使用了程长切换单元。程长切换单元改变干涉仪的样本光束和/或参考光束的光程长度，从而可生成样本不同深度的深度剖面图像。通过将光路转向不同的几何路径来改变光程长度。
6、为了采用oct全分辨率(即分辨率小于10μm)测量眼球长度(即从角膜到视网膜的长度)，目前需要约40～45μm的较深测量深度。在此情况下，要用全分辨率测量整体深度。另一种方法是降低分辨率，即oct带宽。
7、若用oct全带宽或全分辨率，就会出现极高的数据传输速率，难以或无法进行处置或处理，技术工作和相关成本也相应较高。然而，降低分辨率的缺点是测量结果质量会受到影响，图像质量会明显下降。
技术实现思路
1、
2、为了达成上述目的，本专利技术提供了权利要求1所述的特征。
3、根据本专利技术，通过至少一个程长切换单元将光程长度以时间交替的方式从第一值变切换到第二值，从而基本上仅检测要测量对象(例如人眼)长度所需的两个结构。
4、首先，人们认识到前述方法的缺点是，测量人眼时，获取的大部分数据集会覆盖玻璃体这一相对无关的区域，而玻璃体一般不会提供任何涉及测量眼球长度的信息。
5、在此背景下，人们还认识到，专利文献wo2012/104097a1中的方案需要扩展，以便实际上隐藏玻璃体这一相对无关的区域。根据本专利技术，利用上述文献中描述的光程长度切换单元，在角膜区域和视网膜区域成像之间来回交替切换。oct系统的固有图像深度可能远小于眼球长度。
6、本专利技术首次实现了以约10μm的极高精度测量眼球长度，同时优化了测量速度、信噪比(signal to noise ratio，snr)和图像质量，并且数据速率保持在相对较小图像深度(约10mm)的oct所需的最低水平。
7、程长切换单元可在定义的时间间隔后将光程长度的第一值切换到第二值，然后在经过该时间间隔或另外的时间间隔后将第二值切换回第一值。这样能够自动改变光程长度，从而实现可重复的测量。
8、程长切换单元可在预定的时间段内反复交替变值，优选地以定义的频率周期性反复交替变值。通过将时间段指定为测量周期和/或指定频率，能够可变地调整和优化信噪比。
9、在此背景下，频率范围可为1～1000hz。在此频率范围内，可以顺利处理数据速率。
10、第一值和第二值的光程长度之差可根据受检对象的待测长度来进行可变调整，其中，预期长度可作为外部参数输入评估单元或控制单元。这样就能对所述设备进行校准。
11、通过评估单元可以根据测得并处理的信号来确定对象结构，每次设置第一值和第二值时可探测到这些信号，其中，通过评估单元可确定这些结构之间的空间距离并作为对象长度输出。这样就能例如将角膜和视网膜记录为人眼结构并利用二者之间的距离来确定眼球长度。
12、优选地，两个光路或光程长度之间的程长偏移量选定为覆盖所有相关的眼长。所述设备投入运行时，对偏移量进行精确校准。通过两个位置之间快速交替，随后探测oct信号中的角膜和视网膜位置，若已知偏移量，则可推断出眼球总长。
13、可以设置可调节的望远镜，以使待检测的结构保持对焦。这样就能提高结构区域内的信噪比(snr)。具体而言，可以通过单独的光学器件调整两个成像路径的成像，以便角膜成像的焦点位于角膜区域内。视网膜成像设计为使焦点位于视网膜区域内。这样确保了这两个区域的最佳信噪比(snr)。为了进一步优化信噪比，还可以使用可调焦的望远镜，以补偿眼球可能出现的视力缺陷，从而始终保持视网膜聚焦。
14、评估单元可以将信号共轭复平面与信号实平面进行区分。这样就能降低数据速率。为了降低数据速率，可以将信号共轭复平面(cc)与信号实平面加以区分，特别是但不限于视网膜扫描区域-类似于全频oct。
15、在此背景下，利用评估单元可执行数值相位校正，以便确定待检对象结构的信号平面。通过数值相位校正可确定视网膜信号位于哪一平面(复平面或实平面)，进而确定视网膜信号与参考臂的实际距离。这一点可以通过对每次测量分别应用共轭实相和复相校正并将两个信号相互比较来实现。这就有可能打破fd-oct的厄米特对称性，而厄米特对称性可能导致难以确定两个图像区域之间的确切光学长度。
16、参考臂或样本臂中可以布置有色散元件，优选为光导纤维。如果oct干涉仪或设备中引入足够强的色散，则信号经过傅里叶变换后会出现强烈的幅度差，因为若非来自相位矢量匹配平面的信号会严重失真。如果干涉仪本身几乎不表现出任何色散特性，则可插入具有色散特性的光学元件，从而充分扩大这种效应。例如，这一点可以通过在参考臂或样本臂中采用一段具有色散特性的光纤来实现。
17、一种眼球长度确定方法中，可以使用本文所述类型的设备，其中，至少一个程长切换单元将光程长度以时间交替的方式从第一值变切换到第二值，以便第一值时将光传输或聚焦到角膜(cornea)区域，而第二值时将光传输或聚焦到视网膜(retina)区域。这样就能可靠地确定眼球长度。
18、在此背景下，第一值时检测角膜局部位置，第二值时检测视网膜局部位置，其中，通过这些位置之间的距离确定眼球长度。
19、通过评估数个或一系列角膜和视网膜的位置测量值，可以记录测量期间的眼球运动，并且使用评估结果来校正角膜和视网膜的检测错误。这样就能补偿眼球运动，以便确定眼球长度时提高测量精度。
20、视网膜或其相关信号可以位于oct图像的实平面或图像实部中，或者位于oct图像的共轭复平面或共轭图像复部中，其中，通过分析角膜和视网膜的运动轨迹来确定眼球长度，或者对来自角膜和视网膜的信号进行相位分析。
21、可以显示和/或在监视器上实时显示角膜和视网膜的图像。这就允许人员对图像进行分析和评估。
22、本文所述的设备可以单独或组合执行本文所述的所有方法步骤。
23、本文所述的设备可用于测量眼长、测量眼轴长度、测量生物特征和眼底长度。
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1.一种通过光学相干断层扫描确定对象(6)长度的设备(1)，包括具有光源(2)、样本臂(4)和参考臂(5)的干涉仪，
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述程长切换单元(13a、13b)在定义的时间间隔后将所述第一值切换到所述第二值，然后在经过所述时间间隔或另外的时间间隔后将所述第二值切换回所述第一值。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述程长切换单元(13a、13b)在可预定的时间段内优选地以定义的频率周期性反复交替改变所述值。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述频率的范围为1～1000Hz。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一值和所述第二值的光程长度之差能根据受检对象的待测长度来进行可变调整，其中，预期长度能作为外部参数输入所述评估单元(8)或控制单元(8a)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，通过所述评估单元(8)能根据测得并处理的信号来确定对象结构，每次设置所述第一值和所述第二值时能探测到所述信号，并且通过所述评估单元(8)能确定这些
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设置有可调节的望远镜以使待检测的结构保持对焦。
8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述评估单元(8)将信号共轭复平面与信号实平面进行区分。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，利用评估单元(8)能执行数值相位校正，以便确定所述对象(6)的待检结构的信号平面。
10.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述参考臂(5)或所述样本臂(4)中布置有色散元件，优选为光导纤维。
11.一种确定眼球长度的方法，其中使用根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，至少一个程长切换单元(13a、13b)将光程长度以时间交替的方式从第一值变切换到第二值，以便所述第一值时将光传输或聚焦到角膜(14)区域，而所述第二值时将光传输或聚焦到视网膜(15)区域。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一值时检测所述角膜(14)的局部位置，所述第二值时检测所述视网膜(15)的局部位置，其中，通过所述位置之间的距离确定所述眼球长度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过评估数个或一系列所述角膜(14)和所述视网膜(15)的位置测量值，记录测量期间的眼球运动，并且使用评估结果来校正所述角膜(14)和所述视网膜(15)的检测错误。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述视网膜(15)或其相关信号位于OCT图像的实平面或图像实部或者位于OCT图像的共轭复平面或共轭图像复部，其中，评估所述角膜(14)和所述视网膜(15)的运动轨迹来确定所述眼球长度，或其中，对来自所述角膜(14)和所述视网膜(15)的信号进行相位分析。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，显示和/或在监视器(16)上实时显示所述角膜(14)和所述视网膜(15)的图像。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种通过光学相干断层扫描确定对象(6)长度的设备(1)，包括具有光源(2)、样本臂(4)和参考臂(5)的干涉仪，
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述程长切换单元(13a、13b)在定义的时间间隔后将所述第一值切换到所述第二值，然后在经过所述时间间隔或另外的时间间隔后将所述第二值切换回所述第一值。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述程长切换单元(13a、13b)在可预定的时间段内优选地以定义的频率周期性反复交替改变所述值。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述频率的范围为1～1000hz。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一值和所述第二值的光程长度之差能根据受检对象的待测长度来进行可变调整，其中，预期长度能作为外部参数输入所述评估单元(8)或控制单元(8a)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，通过所述评估单元(8)能根据测得并处理的信号来确定对象结构，每次设置所述第一值和所述第二值时能探测到所述信号，并且通过所述评估单元(8)能确定这些结构之间的空间距离并作为所述对象(6)的长度输出。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设置有可调节的望远镜以使待检测的结构保持对焦。
8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述评估单元(8)将信号共轭复平面与信号实平面进行区分。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，利用评估单元(8)能执行数值相位校正，...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德里亚斯·弗里茨，热里特·德罗格，拉尔夫·恩格尔哈特，比约恩·马滕森，
申请(专利权)人：海德堡工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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