Устройство обработки изображений и способ обработки изображений

Устройство обработки изображений и способ обработки изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству обработки изображений, обрабатывающему изображения объекта, а также способу обработки изображений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Оптическая когерентная томография (OCT) с использованием многоволновой оптической интерференции позволяет получать томографические изображения объектов (в частности, дна органа) с высоким разрешением.

[0003] В последние годы в области OCT в офтальмологии наблюдается прогрессе в развитии поляризационно-чувствительной OCT, в которой параметры поляризации (ретардация и ориентация), представляющие тип оптических характеристик ткани дна органа, используются для проведения визуализации в дополнение к обычной OCT, при которой визуализируется форма ткани дна органа.

[0004] Может быть получено изображение поляризационно-чувствительной OCT, при этом ткань дна органа может быть распознана и сегментирована (обработка данных, при которой границы слоев рассчитываются из данных томографического изображения), используя параметры поляризации в поляризационно-чувствительной OCT. Таким образом, можно распознать ткань, которую трудно диагностировать, используя информацию о яркости, что способствует выявлению патологии при диагностике глаукомы и т.п.

[0005] В поляризационно-чувствительной OCT свет, модулированный в свет с круговой поляризацией, используется в качестве измерительного света для наблюдения за объектом, при этом «интерференционный» свет расщепляется на два «ортогональных» линейно-поляризованных света и детектируется, тем самым создавая изображение поляризационно-чувствительной OCT (см. патентная литература (PTL 1)).

Список литературы

Патентная литература

[0006] PTL 1 Международная публикация No. WO 2010/122118A1

Непатентная литература

[0007] NPL 1 E. Gotzinger et al., Opt. Express 13,10217,2005

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Решение задачи

[0008] Устройство обработки изображений согласно настоящему изобретению включает в себя: блок сбора томографических изображений, выполненный с возможностью сбора множества томографических яркостных изображений, полученных путем фотографирования объекта в различные моменты времени, а также множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, соответствующих множеству томографических яркостных изображений; блок позиционирования, выполненный с возможностью позиционирования собранного множества поляризационно-чувствительных томографических изображений на основе собранного множества томографических яркостных изображений; а также блок сравнения, выполненный с возможностью сравнения множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, подвергнутых позиционированию.

[0009] Способ обработки изображений согласно настоящему изобретению включает в себя: этап сбора множества томографических яркостных изображений, полученных путем фотографирования объекта в различные моменты времени, а также множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, соответствующих множеству томографических яркостных изображений; этап позиционирования собранного множества поляризационно-чувствительных томографических изображений на основе собранного множества томографических яркостных изображений; а также этап сравнения множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, подвергнутых позиционированию.

[0010] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания примеров осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] На Фиг. 1 показана схема общей конфигурации устройства обработки изображений согласно первому варианту осуществления.

[0012] На Фиг. 2A - 2E показаны примеры изображений, сгенерированных в блоке обработки сигналов согласно первому варианту осуществления.

[0013] На Фиг. 3 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая обработку информации согласно первому варианту осуществления.

[0014] На Фиг. 4 представлен демонстрационный пример экрана дисплея на блоке отображения информации устройства обработки изображений согласно первому варианту осуществления.

[0015] На Фиг. 5 показана пояснительная схема позиционирования скана OCT согласно первому варианту осуществления.

[0016] На Фиг. 6A и 6B представлены пояснительные схемы позиционирования при наложении томографических яркостных изображений согласно первому варианту осуществления.

[0017] На Фиг. 7 представлена концептуальная схема наложения томографических яркостных изображений согласно первому варианту осуществления.

[0018] На Фиг. 8 представлен демонстрационный пример экрана дисплея на блоке отображения информации устройства обработки изображений согласно первому варианту осуществления.

[0019] На Фиг. 9 представлен демонстрационный пример экрана дисплея на блоке отображения информации устройства обработки изображений согласно первому варианту осуществления.

[0020] На Фиг. 10 представлена концептуальная схема 3D томографического яркостного изображения, построенного из наложенных изображений согласно второму варианту осуществления.

[0021] На Фиг. 11 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая обработку информации согласно второму варианту осуществления.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0022] Формально говоря, отсутствуют инновации в отношении замысла или способов использовать полученные поляризационно-чувствительные томографические изображения, чтобы контролировать заболевания. Желательно оказать содействие пользователям по выявлению патологии для эффективного осуществления контроля заболеваний, используя информацию о поляризации, полученную из поляризационно-чувствительных томографических изображений. Согласно одному варианту осуществления объект фотографируется в различные моменты времени, при этом полученное множество томографических яркостных изображений используется для выполнения позиционирования множества поляризационно-чувствительных томографических изображений в отношении множества томографических яркостных изображений. Осуществляется сравнение множества поляризационно-чувствительных томографических изображениий, подвергнутых позиционированию. Это позволяет оказать содействие пользователям по выявлению патологии для эффективного осуществления контроля заболеваний, используя информацию о поляризации, полученную из поляризационно-чувствительных томографических изображений.

[0023] Фотосъемочное устройство согласно настоящему изобретению может применяться к таким объектам, как глаза, кожа, внутренние органы и т.п. В число примеров фотосъемочных устройств согласно настоящему изобретению входят офтальмологические устройства, эндоскопы и т.п. Офтальмологическое устройство согласно одному варианту осуществления будет описано подробно со ссылкой на чертежи в качестве примера настоящего изобретения.

Первый вариант осуществления

Общая конфигурация устройства

[0024] На Фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая общую конфигурацию офтальмологического устройства, представляющего собой пример фотосъемочного устройства согласно настоящему варианту осуществления. По меньшей мере, часть описанного ниже блока 190 обработки сигналов может считаться "устройством обработки изображений", при этом "офтальмологическое устройство" в целом может считаться "офтальмологической системой", а "фотосъемочное устройство" в целом может считаться "фотосъемочной системой".

[0025] Настоящее устройство включает в себя устройство 100 поляризационно-чувствительной OCT (PS-OCT), поляризационно-чувствительный сканирующий лазерный офтальмоскоп (PS-SLO) 140, фотосъемочный блок 160 для переднего сегмента глаза, лампу 170 внутренней фиксации, а также блок 200 управления.

[0026] В состоянии, при котором лампа 170 внутренней фиксации включена и глаз направлен на лампу 170 внутренней фиксации, выполняется выставление устройства, используя изображение переднего сегмента глаза, наблюдаемое фотосъемочным блоком 160 для переднего сегмента глаза. После того как выставление завершено, осуществляется фотографирование дна PS-OCT устройством 100 и PS-SLO 140.

Конфигурация PS-OCT устройства 100

[0027] Далее будет описана конфигурация PS-OCT устройства 100. Световой источник 101 представляет собой источник света на суперлюминесцентных диодах (SLD), который является видом низкокогерентного светового источника. Световой источник 101 излучает свет, например, со средней длиной волны 850 нм при ширине диапазона 50 нм. Хотя в качестве светового источника 101 представлен SLD, может использоваться любой световой источник, способный испускать низкокогерентный свет, например, такой как световой источник с усилением спонтанного излучения (ASE).

[0028] Свет, излученный световым источником 101, направляется на волоконный соединитель 104, выполняющий функции сохранения поляризации проходящего излучения, через одномодовое (SM) волокно 134, контроллер 103 поляризации, соединитель 135, а также PM волокно 102 и разветвляется на измерительный свет (который в настоящем описании также будем называть "измерительным светом томографического изображения" или "измерительным светом OCT") и опорный свет, соответствующий измерительному свету.

[0029] Контроллер 103 поляризации регулирует состояние поляризации света, излученного световым источником 101, чтобы он соответствовал линейно-поляризованному свету. Коэффициент разветвления на волоконном соединителе 104 составляет 90 частей опорного света к 10 частям измерительного света.

[0030] Измерительный свет излучается в виде параллельных световых лучей из коллиматора 106 через PM волокно 105. Излученный измерительный свет проходит через X-сканер 107, в состав которого входит гальванозеркало, осуществляющий сканирование измерительного света в горизонтальном направлении на дне Er, линзы 108 и 109, а также Y-сканер 110, в состав которого входит гальванозеркало, осуществляющий сканирование измерительного света в вертикальном направлении на дне Er, и достигает дихроического зеркала 111. X-сканер 107 и Y-сканер 110 контролируются блоком 180 управления движением и могут осуществлять сканирование измерительного света в заданном диапазоне дна Er. Следует отметить, что диапазон на дне Er, где осуществляется сканирование измерительного света, может считаться диапазоном получения томографического изображения, местом получения томографического изображения, а также местом падения для измерительного света. X-сканер 107 и Y-сканер 110 представляют собой примеры сканирующих блоков для PS-OCT, и могут быть выполнены в виде обычного X-Y сканера. Дихроическое зеркало 111 обладает свойством отражать свет с длиной волны 800 нм - 900 нм и пропускать остальной свет.

[0031] Измерительный свет, отраженный дихроическим зеркалом 111, проходит через линзу 112 и через λ/4 поляризационную пластину 113, наклоненную под углом 45 градусов от p-поляризованного света к s-поляризованному свету, оптическая ось которой служит поворотной осью. Таким образом, фаза сдвигается на 90 градусов, так что поляризация света регулируется так, чтобы получить свет с круговой поляризацией. Следует отметить, что термин "p-поляризованный свет" в контексте настоящего описания представляет собой свет, для которого плоскость колебания световой волны расположена горизонтально относительно плоскости падения, когда плоскость поляризационного расщепления поляризационного делителя пучка совпадает с плоскостью отражения. S-поляризованный свет представляет собой свет, для которого плоскость колебания световой волны перпендикулярна плоскости падения. Следует отметить, что λ/4 поляризационная пластина 113 представляет собой пример элемента настройки поляризации для измерительного света, предназначенного для регулировки состояния поляризации измерительного света. В случае применения описанной ниже PS-SLO оптической системы λ/4 поляризационная пластина 113 может располагаться на общем оптическом пути, приходящемся на часть PS-OCT оптической системы и часть PS-SLO оптической системы. Таким образом, можно подавить связанные с несовпадением состояний поляризации помехи в изображениях, полученных с помощью PS-SLO оптической системы, и изображениях, полученных с помощью PS-OCT оптической системы. Сканирующий блок для PS-SLO и сканирующий блок для PS-OCT находятся в сопряженных положениях, при этом могут находиться в положениях, сопряженных со зрачком глаза. Следует отметить, что наклонное положение λ/4 поляризационной пластины 113 - один пример состояния λ/4 поляризационной пластины 113, и представляет собой угол, отсчитываемый от заданного положения, при этом оптическая ось плоскости поляризационного расщепления волоконного соединителя 123, включающего в себя поляризационный делитель пучка, служит в качестве поворотной оси.

[0032] λ/4 поляризационная пластина 113 также может быть приспособлена для введения с возможностью извлечения на оптический путь. Например, можно предложить механическую конфигурацию, при которой λ/4 поляризационная пластина 113 совершает поворот на оптической оси или оси, параллельной оптической оси. Это позволяет создать небольшое устройство, в котором SLO оптическая система и PS-SLO оптическая система могут легко переключаться с одной на другую. Кроме того, это позволяет создать небольшое устройство, в котором OCT оптическая система и PS-OCT оптическая система могут легко переключаться с одной на другую.

[0033] Теперь свет, поступающий в глаз, имеет поляризацию, регулируемую λ/4 поляризационной пластиной 113, установленной под углом 45 градусов, так, чтобы представлять собой свет с круговой поляризацией. Однако бывают случаи, когда свет не является светом с круговой поляризацией на дне Er, что обусловлено свойствами глаза. Таким образом, λ/4 поляризационная пластина 113 выполнена так, что ее наклон может тонко регулироваться под контролем блока 180 управления движением.

[0034] Измерительный свет, поляризация которого регулируется так, чтобы он представлял собой свет с круговой поляризацией, фокусируется на слое сетчатки дна Er с помощью фокусирующей линзы 114 на этапе 116 через передний сегмент Ea глаза, представляющий собой объект. Измерительный свет, падающий на дно Er, отражается/рассеивается на каждом слое сетчатки и возвращается на оптический путь к волоконному соединителю 104.

[0035] Опорный свет, ответвленный на волоконном соединителе 104, проходит через PM волокно 117 и излучается из коллиматора 118 в виде параллельных световых лучей. Излученный опорный свет подвергается поляризации под управлением λ/4 поляризационной пластины 119, наклоненной под углом 22,5 градусов от p-поляризованного света к s-поляризованному свету, оптическая ось которой служит поворотной осью, точно так же, как в случае измерительного света. Следует отметить, что λ/4 поляризационная пластина 119 представляет собой пример звена настройки поляризации для опорного света, предназначенного для регулировки состояния поляризации опорного света. Опорный свет проходит через стекло 120 компенсации дисперсии, отражается от зеркала 122 на этапе 121 «прохождения ворот когерентности» и возвращается к волоконному соединителю 104. Опорный свет проходит через λ/4 поляризационную пластину 119 дважды, благодаря чему линейно-поляризованный свет возвращается к волоконному соединителю 104.

[0036] Этап 121 «прохождения ворот когерентности» контролируется блоком 180 управления движением, чтобы справиться с различием в аксиальной длине глаза объекта и т.п. Следует отметить, что ворота когерентности представляют собой положение, соответствующее длине оптического пути опорного света на оптическом пути измерительного света. В то время как длина оптического пути опорного света изменяется в настоящем варианте осуществления, достаточно, чтобы разность длин оптического пути между оптическим путем измерительного света и оптическим путем опорного света поддавалась изменениям.

[0037] Обратный свет, вернувшийся на волоконный соединитель 104, и опорный свет подвергаются мультиплексированию для образования «интерференционного» света (который в настоящем описании также будем называть "мультиплексированным светом"), который поступает на вход волоконного соединителя 123, включающего в себя поляризационный делитель пучка, и расщепляется на p-поляризованный свет и s-поляризованный свет, имеющие разные направления поляризации, при коэффициенте разветвления 50 к 50.

[0038] P-поляризованный свет проходит через PM волокно 124 и коллиматор 130, рассеивается на решетке 131, после чего улавливается линзой 132 и линейной камерой 133. Точно так же s-поляризованный свет проходит через PM волокно 125 и коллиматор 126, рассеивается на решетке 127, после чего улавливается линзой 128 и линейной камера 129. Следует отметить, что решетки 127 и 131, а также линейные камеры 129 и 133 расположены согласно своим направлениям поляризации.

[0039] Свет, уловленный на каждой из линейных камер 129 и 133, поступает на выход в виде электрических сигналов в соответствии с интенсивностью света и принимается на блоке 190 обработки сигналов.

[0040] Наклон λ/4 поляризационных пластин 113 и 119 может автоматически регулироваться согласно наклону плоскости поляризационного расщепления поляризационного делителя пучка, входящего в состав волоконного соединителя 123. В этом случае предпочтительно предусмотрен детектор наклона (не показан), определяющий наклон λ/4 поляризационных пластин 113 и 119. Данный детектор наклона может определять, соответствует ли текущий наклон заданному наклону. Разумеется, степень наклона λ/4 поляризационных пластин 113 и 119 может детектироваться на основе интенсивности уловленного света и регулироваться так, чтобы интенсивность соответствовала заданной интенсивности. Кроме того, как показано ниже, пользователь может отобразить объекты, указывающие наклон, на графическом интерфейсе пользователя (GUI) и выполнять настройки, используя манипулятор типа «мышь». Кроме того, те же эффекты могут быть получены путем регулировки поляризационного делителя пучка и λ/4 поляризационных пластин 113 и 119, используя вертикальное направление в качестве опорного.

Конфигурация PS-SLO 140

[0041] Далее будет описана конфигурация PS-SLO 140. В настоящем варианте осуществления световой источник 141 представляет собой полупроводниковый слой, излучающий свет со средней длиной волны, например, 780 нм. Измерительный свет, излученный световым источником 141 (который в настоящем описании также будем называть "измерительный свет для изображения дна органа" или "SLO-измерительный свет"), проходит через PM волокно 142, его поляризация регулируется контроллером 145 поляризации так, чтобы преобразовать в линейно-поляризованный свет, и поступает на выход из коллиматора 143 в виде параллельных световых лучей. Излученный измерительный свет проходит через отверстие перфорированного зеркала 144, проходит через линзу 155, проходит через X-сканер 146, в состав которого входит гальванозеркало, осуществляющий сканирование измерительного света в горизонтальном направлении на дне Er, линзы 147 и 148, а также Y-сканер 149, в состав которого входит гальванозеркало, осуществляющий сканирование измерительного света в вертикальном направлении на дне Er, и достигает дихроического зеркала 154. X-сканер 146 и Y-сканер 149 контролируются блоком 180 управления движением и могут осуществлять сканирование измерительного света в заданном диапазоне дна Er. X-сканер 146 и Y-сканер 149 представляют собой примеры сканирующих блоков для PS-SLO и могут быть выполнены в виде обычного X-Y сканера. Дихроическое зеркало 154 обладает свойством отражать свет с длиной волны 760 нм - 800 нм и пропускать остальной свет.

[0042] Линейно-поляризованный измерительный свет, отраженный дихроическим зеркалом 154, проходит по тому же оптическому пути, что и в случае PS-OCT устройства 100, и достигает дна органа Er.

[0043] Измерительный свет, падающий на дно Er, отражается/рассеивается на дне Er и возвращается по вышеописанному оптическому пути, чтобы достичь перфорированного зеркала 144. Свет, отраженный перфорированным зеркалом 144, проходит через линзу 150 и поступает на вход поляризационного делителя 151 пучка, где расщепляется на свет, имеющий разные направления поляризации (p-поляризованный свет и s-поляризованный свет в настоящем варианте осуществления), улавливается лавинными фотодиодами (APD) 152 и 153 и преобразуется в электрические сигналы, которые принимаются блоком 190 обработки сигналов.

[0044] Положение перфорированного зеркала 144 сопряжено с положением зрачка глаза. Из того измерительного света, который упал на дно Er и претерпел отражение/рассеивание, свет, прошедший вблизи зрачка, отражается перфорированным зеркалом 144.

[0045] В то время как в настоящем варианте осуществления использовались PM волокна как для PS-OCT устройства, так и для PS-SLO, та же конфигурация и те же эффекты могут быть получены путем управления поляризацией с применением контроллера поляризации, даже в случае использования одномодового волокна (SMF).

Фотосъемочный блок 160 для переднего сегмента глаза

[0046] Далее будет описан фотосъемочный блок 160 для переднего сегмента глаза. Фотосъемочный блок 160 для переднего сегмента глаза освещает передний сегмент Ea глаза, используя осветительный световой источник 115, в состав которого входят СИДы 115-a и 115-b, испускающие осветительное световое излучение с длиной волны 1000 нм. Свет, отраженный передним сегментом Ea глаза, проходит через линзу 114, поляризационную пластину 113, линзу 112, дихроические зеркала 111 и 154, после чего достигает дихроического зеркала 161. Дихроическое зеркало 161 обладает свойством отражать свет с длиной волны от 980 нм до 1100 нм и пропускать остальной свет. Свет, отраженный дихроическим зеркалом 161, проходит через линзы 162, 163 и 164 и улавливается камерой 165 для переднего сегмента глаза. Свет, уловленный камерой 165 для переднего сегмента глаза, преобразуется в электрические сигналы и принимается блоком 190 обработки сигналов.

Лампа 170 внутренней фиксации

[0047] Далее будет описана лампа 170 внутренней фиксации. Лампа 170 внутренней фиксации включает в себя дисплейный блок 171 лампы внутренней фиксации и линзу 172. Дисплейный блок 171 лампы внутренней фиксации включает в себя множество светоизлучающих диодов (СИДов), упорядоченно расположенных в виде матрицы. Осветительное положение СИДов изменяется в соответствии с областью, которую требуется сфотографировать, под контролем блока 180 управления движением. Свет от дисплейного блока 171 лампы внутренней фиксации направляется в глаз через линзу 172. Свет, испущенный дисплейным блоком 171 лампы внутренней фиксации, имеет длину волны, составляющую 520 нм, при этом требуемый паттерн отображается блоком 180 управления движением.

Блок 200 управления

[0048] Далее будет описан блок 200 управления, контролирующий работу всего устройства. Блок 200 управления включает в себя блок 180 управления движением, блок 190 обработки сигналов, блок 191 управления отображением, а также дисплейный блок 192. Блок 180 управления движением контролирует каждую вышеописанную часть.

[0049] Блок 190 обработки сигналов включает в себя блок 193 генерирования изображений, блок 194 анализа изображений, блок 195 наложения изображений, а также блок 196 сравнения. Блок 190 обработки сигналов генерирует изображения, анализирует сгенерированные изображения, а также генерирует информацию по визуализации результатов анализа на основе выходных сигналов с каждой из линейных камер 129 и 133, APD 152 и 153, а также камеры 165 для переднего сегмента глаза. Подробности генерирования и анализа изображений будут описаны позже.

[0050] Блок 191 управления отображением отображает изображения дна органа, томографические изображения дна органа, и т.п., сгенерированные в блоке 190 обработки сигналов, на экране дисплея дисплейного блока 192. Дисплейный блок 192 в данном случае представляет собой жидкокристаллический дисплей или схожее устройство. Данные изображений, сгенерированные в блоке 190 обработки сигналов, могут передаваться в блок 191 управления отображением по кабелю или беспроводным путем. В этом случае блок 191 управления отображением может считаться устройством обработки изображений, при этом достаточно, чтобы устройство обработки изображений и фотосъемочное устройство (офтальмологическое устройство) были соединены с возможностью обмена информацией. Для фотосъемочной системы может быть создана схема, при которой блок сбора изображений дна органа включает в себя SLO оптическую систему, а блок сбора томографических изображений включает в себя OCT оптическую систему. В настоящем описании, если объект не является глазом, термин "изображение дна органа (люминесцирующее изображение дна органа)" может быть перефразирован как "планарное изображение (планарное люминесцирующее изображение)", а термин "блок сбора изображений дна органа" может быть перефразирован как "блок сбора планарных изображений".

[0051] Дисплейный блок 192 отображает различные виды информации в различных форматах отображения под контролем блока 191 управления отображением, как показано ниже. Данные изображений из блока 191 управления отображением могут передаваться на дисплейный блок 192 по кабелю или беспроводным путем. В то время как дисплейный блок 192 и другие блоки представлены как входящие в состав блока 200 управления, настоящее изобретение этим не ограничено и может обеспечиваться отдельно от блока 200 управления. Кроме того, блок 191 управления отображением и дисплейный блок 192 могут быть выполнены заодно в виде планшета, представляющего собой пример устройства, которое пользователь может носить. В этом случае блок отображения предпочтительно выполняет функцию сенсорной панели, так что отображаемое место можно перемещать, увеличивать или уменьшать, а также отображаемое изображение может быть изменено и т.п. путем выполнения операций на сенсорной панели.

Обработка изображений

[0052] Далее будет описано генерирование изображений в блоке 193 генерирования изображений, входящем в состав блока 190 обработки сигналов. Блок 193 генерирования изображений выполняет реконструктивную обработку, широко используемую в OCT в спектральной области (SD), в отношении интерференционных сигналов, поступающих с выхода линейных камер 129 и 133, тем самым генерируя два томографических изображения на основе каждой компоненты поляризации. Эти два томографических изображения представляют собой томографическое яркостное изображение, соответствующее первому поляризованному свету, и томографическое яркостное изображение, соответствующее второму поляризованному свету.

[0053] Сначала блок 193 генерирования изображений устраняет шум с постоянным спектром из интерференционных сигналов. Устранение шума с постоянным спектром выполняется посредством выделения шума с постоянным спектром путем усреднения множества распознанных сигналов A-сканирования и вычитания шума с постоянным спектром из входных интерференционных сигналов.

[0054] Затем блок 193 генерирования изображений преобразует интерференционные сигналы, выраженные длиной волны, в волновое число и выполняет преобразование Фурье, тем самым генерируя томографические сигналы, представляющие состояние поляризации.

[0055] Выполнение вышеописанной обработки в отношении интерференционных сигналов двух компонент поляризации приводит к генерированию двух томографических яркостных изображений.

[0056] Блок 193 генерирования изображений осуществляет упорядочение выходных сигналов с APDs 152 и 153 синхронно с управлением X-сканером 146 и Y-сканером 149, тем самым генерируя два изображения дна органа на основе соответствующих компонент поляризации. Эти два изображения дна органа представляют собой изображение дна органа, соответствующее первому поляризованному свету, и изображение дна органа, соответствующее второму поляризованному свету.

Генерирование томографического яркостного изображения или яркостного изображения дна органа

[0057] Блок 193 генерирования изображений генерирует томографическое яркостное изображение из двух вышеупомянутых томографических сигналов. Томографическое яркостное изображение по существу аналогично томографическим изображениям в традиционной OCT. В них пиксельное значение r рассчитывается из томографических сигналов A_H и A_V, полученных от линейных датчиков 129 и 133, согласно выражению (1).

Выражение (1)

[0058] Яркостное изображение дна органа также генерируется из этих двух изображений дна органа аналогичным образом.

[0059] На Фиг. 2A показан пример яркостного изображения диска зрительного нерва. Блок 191 управления отображением может отображать томографическое яркостное изображение, полученное с помощью традиционных OCT технологий, на блоке 192 отображения в случае, когда λ/4 поляризационная пластина 113 выведена из оптического пути, или может отображать яркостное изображение дна органа, полученное с помощью традиционных SLO технологий, на блоке 192 отображения.

Генерирование ретардационного изображения

[0060] Блок 193 генерирования изображений генерирует ретардационные изображения из томографических изображений взаимно ортогональных компонент поляризации. Значение δ каждого пиксела ретардационного изображения является значением, представляющим степень влияния на вертикальную компоненту поляризации и горизонтальную компоненту поляризации со стороны глаза, в местонахождении каждого пиксела на томографическом изображении. Значение δ рассчитывается из томографических сигналов A_H и A_V согласно следующему выражению (2).

Выражение (2)

[0061] На Фиг. 2B показан пример ретардационного изображения оптического диска (диска зрительного нерва), сгенерированного подобным образом, которое может быть получено с помощью расчета согласно выражению (2) на каждом изображении, полученном B-сканированием. Как говорилось ранее, ретардационное изображение представляет собой томографическое изображение, указывающее различие во влиянии на две компоненты поляризации, оказываемом глазом. На Фиг. 2B в цвете отображены значения, представляющие вышеуказанное соотношение на томографическом изображении. Темные участки соответствуют малому значению для этого соотношения, а светлые участки соответствуют высокому значению для этого соотношения. Таким образом, путем генерирования ретардационного изображения можно охватить слои с двойным лучепреломлением. Подробности описаны в NPL 1.

[0062] Аналогичным образом блок 193 генерирования изображений может генерировать ретардационное изображение в плоскостном направлении дна органа на основе выходных сигналов с APD 152 и 153.

Генерирование карты ретардации

[0063] Блок 193 генерирования изображений генерирует карту ретардации из ретардационного изображения, полученного в отношении множества изображений, собранных B-сканированием. Блок 193 генерирования изображений детектирует пигментный эпителий сетчатки (RPE) в каждом изображении, полученном B-сканированием. RPE присуще подавление поляризованного света, так что распределение ретардации исследуется в каждом изображении, полученном A-сканированием, в направлении толщины, начиная от внутренней ограничивающей мембраны (ILM) и далее по всему диапазону за исключением RPE. Его максимальное значение представляет собой репрезентативное значение ретардации в A-сканировании.

[0064] Блок 193 генерирования изображений выполняет вышеуказанную обработку на всех ретардационных изображениях, тем самым генерируя карту ретардации.

[0065] На Фиг. 2C показан пример карты ретардации диска зрительного нерва. Темные участки соответствуют малому значению для вышеупомянутого соотношения, а светлые участки соответствуют высокому значению для вышеупомянутого соотношения. Слой нервных волокон сетчатки (RNFL) представляет собой слой, обладающий двойным лучепреломлением на диске зрительного нерва. Карта ретардации представляет собой изображение, иллюстрирующее различие во влиянии на два поляризованных света, вызванном двойным лучепреломлением RNFL и толщиной RNFL. Таким образом, в случае, когда плотность нервных волокон сетчатки равномерна, значение, отражающее вышеупомянутое соотношение, велико, если RNFL является толстым, при этом значение, отражающее вышеупомянутое соотношение, мало, если RNFL является тонким.

Генерирование карты двойного лучепреломления

[0066] Блок 193 генерирования изображений линейно аппроксимирует значение ретардации δ в диапазоне от ILM до RNFL на каждом изображении, полученном A-сканированием, относящемся к ретардационным изображениям, сгенерированным ранее, и определяет его наклон, выражающий двойное лучепреломление в местоположении изображения, полученного A-сканированием, на сетчатке. Иначе говоря, ретардация является произведением расстояния на значение двойного лучепреломления в RNFL, так что отложив значения глубины и ретардации на каждом изображении, полученном A-сканированием, получаем линейную зависимость. Таким образом, этот график подвергают линейной аппроксимации методом наименьших квадратов и определяют наклон, представляющий собой значение для двойного лучепреломления RNFL на данном изображении, полученном A-сканированием. Такая обработка выполняется на всех собранных ретардационных изображениях, тем самым генерируя карту, представляющую двойное лучепреломление.

[0067] На Фиг. 2D показан пример карты двойного лучепреломления диска зрительного нерва. Карта двойного лучепреломления непосредственно отображает значения двойного лучепреломления, так что даже если толщина RNFL не изменяется, изменение в его волоконной структуре можно визуализировать в виде изменения в двойном лучепреломлении.

Генерирование DOPU изображения

[0068] Блок 193 генерирования изображений вычисляет вектор Стокса S для каждого пиксела из полученных томографических сигналов A_H и A_V и разности фаз ΔΦ между ними согласно следующему выражению (3)

Выражение (3),

где ΔΦ рассчитывается по формуле ΔΦ=Φ_V - Φ_H, где фазы Φ_H и Φ_V каждого сигнала получены в момент времени расчета этих двух томографических изображений.

[0069] Блок 193 генерирования изображений устанавливает окно для каждого изображения, полученного B-сканированием, размером около 70 мкм в направлении основного сканирования измерительного света и 18 мкм в направлении толщины, усредняет каждый элемент вектора Стокса, вычисленного для каждого пиксела в пределах каждого окна, а также вычисляет степень однородности поляризации (DOPU) в каждом окне согласно выражению (4)

Выражение (4),

где Q_m, U_m и V_m - значения усредненных элементов вектора Стокса Q, U и V в каждом окне.

[0070] Данная обработка выполняется на всех окнах в изображении, полученном B-сканированием, тем самым генерируя DOPU изображение диска зрительного нерва, проиллюстрированное на Фиг. 2E. Как описано выше, DOPU изображение представляет собой томографическое изображение, указывающее на однородность двух поляризованных световых излучений.

[0071] DOPU - численное значение, представляющее однородность поляризованного света. В местах, где поляризация поддерживается, это значение близко к 1, при этом это значение меньше 1 в местах, где поляризация подавляется и не поддерживается. RPE присуще подавление состояния поляризации, так что участки в DOPU изображении,