自适应光学设备和包括该自适应光学设备的成像设备

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。这里，将描述作为获取被检者的眼睛的图像的OCT设备的光学成像设备。然而，本发明可以应用于诸如扫描激光检眼镜(SLO设备)的其它光学成像设备。

第一实施例

将描述根据本发明的第一实施例的OCT设备。特别地，在第一实施例中，将描述包括自适应光学系统的OCT设备，该自适应光学系统以高水平分辨率获取被检者的眼睛的层析图像(OCT图像)。第一实施例是这样的傅立叶域OCT设备，该傅立叶域OCT设备通过使用两个反射式空间光调制器来校正被检者的眼睛的像差，并且获取被检者的眼睛的层析图像。不管被检者的眼睛的屈光度或像差如何，这种OCT设备都能够获取良好的层析图像。这两个反射式空间光调制器并联地设置在OCT设备中。这里，空间光调制器是利用液晶的取向的反射式液晶空间相位调制器。只要空间光调制器能够调制光的相位，就可以使用除液晶以外的材料。

参照图1A，将描述根据第一实施例的OCT设备的整体结构。如图1A所示，根据第一实施例的OCT设备100整体上是迈克尔逊干涉仪系统。在图1A中，光源101发射光束，该光束通过光纤130-1和光学耦合器131传播，在光学耦合器131中，该光束以90∶10的比例被分成参考光束105和测量光束106。测量光束106通过光纤130-4、并联地设置的两个空间光调制器159-1和159-2、XY扫描器119以及球面镜160-1至160-9传播，并且到达作为待观察的被检物的被检者的眼睛107。

测量光束106被作为待观察的被检物的被检者的眼睛107反射或散射，并且作为返回光束108返回。通过光学耦合器131，将返回光束108和参考光束105进行组合。偏振控制器153-1至153-4调节测量光束106和参考光束105的偏振状态。参考光束105和返回光束108组合并然后被透射光栅141分裂成各波长分量，并且进入线传感器(line sensor)139。线传感器139将每一个位置(波长)处的光的强度转换为电压信号。个人计算机125通过使用该电压信号来产生被检者的眼睛107的层析图像。电气台架(electric stage)117、XY扫描器119以及空间光调制器159-1和159-2由被个人计算机125控制的驱动器单元181驱动。由波阵面传感器155测量返回光束108的像差。对并联地设置的两个空间光调制器159-1和159-2进行控制，以减少像差并获得良好的层析图像，而不管被检者的眼睛的屈光度或像差如何。第一实施例的光学系统是使用球面镜作为主部件的反射式光学系统。然而，光学系统也可以是使用透镜而不是球面镜的折射式光学系统。在第一实施例中，使用反射式空间光调制器。然而，也可以使用透射式空间光调制器。

接下来，将描述光源101。光源101是具有830nm的波长和50nm的带宽的超辐射发光二极管(SLD)，该超辐射发光二极管是典型的低相干光源。带宽是影响获取的层析图像在光轴方向上的分辨率的重要参数。这里，光源是SLD。然而，只要能够发射低相干光，就可以使用诸如放大自发发射(ASE)装置等的其它光源。对于眼睛的测量，使用近红外光是合适的。因为波长影响获取的层析图像的水平分辨率，因此较短波长是更加合适的。在第一实施例中，波长是830nm。根据待测量的被检物的位置，波长可以不同于此。

接下来，将描述参考光束105的光路。已经被光学耦合器131分出的参考光束105通过单模光纤130-2传播至透镜135-1，该透镜135-1将参考光束105准直为具有4mm的直径的准直光束。接下来，参考光束105被反射镜157-1和157-2反射至作为参考反射镜的反射镜114。使参考光束105的光路长度与测量光束106的光路长度基本上相同，从而参考光束105能够与测量光束106发生干涉。接下来，参考光束105被反射镜114反射，并且再次被引导到光学耦合器131。参考光束105通过色散补偿玻璃115，该色散补偿玻璃115补偿参考光束105的在测量光束106传播至被检者的眼睛107并从其返回时所产生的色散。色散补偿玻璃115具有长度L1。这里，L1＝23mm，其对应于普通日本人的眼球的直径。电气台架117-1可以在由箭头表示的方向上移动，以调节参考光束105的光路长度。电气台架117-1被驱动器单元181的电气台架驱动器驱动，该驱动器单元181被个人计算机125控制。

接下来，将描述作为第一实施例的特征的测量光束106的光路。已经被光学耦合器131分出的测量光束106通过光纤130-4被引导至透镜135-4，该透镜135-4将测量光束106准直为具有4mm的直径的准直光束。偏振控制器153-1或153-4能够调节测量光束106的偏振状态。这里，测量光束106的偏振状态可以是圆偏振的。测量光束106通过分束器158，被球面镜160-1反射，并且进入第一偏振分束器161-1。测量光束106被分成作为p-偏振分量的第一测量光束106-1和作为s-偏振分量的第二测量光束106-2。第一测量光束106-1被球面镜160-2反射，被第一空间光调制器159-1调制，被球面镜160-3反射，并且进入第二偏振分束器161-2，该第二偏振分束器161-2比球面镜160-3更靠近被检物设置。第一空间光调制器159-1被定向为对p-偏振光的相位进行调制。

第二测量光束106-2被球面镜160-4反射，被第二空间光调制器159-2调制，被球面镜160-5反射，并且进入第二偏振分束器161-2。第二空间光调制器159-2被定向为对s-偏振光的相位进行调制。空间光调制器159-1和159-2均通过利用液晶的取向来调制具有特定偏振方向的偏振分量。因此，通过将测量光束106分成s-偏振光和p-偏振光并且使用第一空间光调制器159-1和第二空间光调制器159-2执行调制，第一实施例能够调制测量光束106，而不管测量光束106的偏振状态如何。如上所述，空间光调制器159-1和159-2的液晶的取向可以相互垂直。然而，实践中，这些取向也可以不相互垂直，只要这些取向不相同即可。

接下来，通过第二偏振分束器161-2，将第一测量光束106-1和第二测量光束106-2组合成测量光束106。测量光束106被球面镜160-6反射，并且入射在XY扫描器119的反射镜上。为了简单起见，XY扫描器119被示出为反射镜。然而，实践中，X-扫描反射镜和Y-扫描反射镜彼此相邻地设置，以在与光轴垂直的方向上对视网膜127进行光栅扫描。测量光束106的中心与XY扫描器119的反射镜的旋转中心对准。用作用于扫描视网膜127的光学系统的球面镜160-7至160-9使测量光束106以角膜附近的点为支点对视网膜127进行扫描。这里，测量光束106的光束直径是4mm。为了获取具有较高分辨率的层析图像，光束直径可以更大。电气台架117-2可以在由箭头表示的方向上移动，以调节附着到其的球面镜160-8的位置。通过调节球面镜160-8的位置，可以将测量光束106聚焦在被检者的眼睛107的视网膜127的预定层上，以观察该层。即使当被检者的眼睛107具有屈光异常时，也可以观察该被检者的眼睛。在进入被检者的眼睛107之后，测量光束106被视网膜127反射或散射成返回光束108，再次被引导至光学耦合器131，并且到达线传感器139。返回光束108被偏振分束器161-2分成s-偏振光和p-偏振光。s-偏振光和p-偏振光分别被空间光调制器159-1和159-2调制，并且被偏振分束器161-1组合。

被分束器158从返回光束108分出的返回光束108的一部分进入波阵面传感器(像差测量单元)155，该波阵面传感器155测量在被检者的眼睛107中产生的返回光束108的像差。这里，OCT设备100包括一个波阵面传感器155。然而，也可以使用两个波阵面传感器来测量每一个偏振光的像差。下面在第二实施例中对此进行详细的描述。波阵面传感器155与个人计算机125电连接。

这里，球面镜160-1至160-9被设置为：使得角膜126、XY扫描器119、波阵面传感器155、以及空间光调制器159-1和159-2彼此光学共轭。因此，波阵面传感器155能够测量被检者的眼睛107的像差。而且，空间光调制器159-1和159-2能够校正由于被检者的眼睛107引起的像差。此外，基于由波阵面传感器测量的像差，实时地控制空间光调制器159-1和159-2，使得在被检者的眼睛107中产生的像差得以校正，并且能够获取具有较高水平分辨率的层析图像。

根据被检者的眼睛107的像差(屈光异常)，也可以使用柱面镜来代替这里使用的球面镜160-8。可以将附加透镜设置在测量光束106的光路上。这里，波阵面传感器155通过使用测量光束106来测量像差。然而，也可以通过使用由另一光源发射的像差测量光束来测量像差。为了测量像差，可以制作附加光路。例如，分束器可以设置在球面镜160-9和角膜126之间，以便产生用于测量像差的光束。这里，在测量光束106被球面镜160-1反射之后，测量光束106被偏振分束器161-1分成p-偏振的第一测量光束106-1和s-偏振的第二测量光束106-2。然而，测量光束106可以在另一位置处被划分，以形成测量光路。例如，如图1B所示，在测量光束106被球面镜160-2反射之后，测量光束106能够被偏振分束器161分成p-偏振的第一测量光束106-1和s-偏振的第二测量光束106-2。这里，第一测量光束106-1被第一空间光调制器159-1调制，通过偏振分束器161，并且入射在球面镜160-3上。同样地，第二测量光束106-2被第二空间光调制器159-2调制，被偏振分束器161反射，并且入射在球面镜160-3上。因此，偏振分束器161执行偏振分束器161-1和偏振分束器161-2的功能。

接下来，将描述根据第一实施例的OCT设备的测量系统的结构。OCT设备100能够获取由通过迈克尔逊干涉仪系统测量的干涉信号的强度形成的层析图像(OCT图像)。在测量系统中，已经被视网膜127反射或散射的返回光束108通过透镜135-4和光纤130-4被引导至光学耦合器131，该光学耦合器131将返回光束108和参考光束105组合，以产生组合光束142。组合光束142通过光纤130-3和透镜135-2传播，并且进入透射光栅141。组合光束142被透射光栅141分成多个波长分量，被透镜135-3聚焦，并且，线传感器139将每一个位置(波长)处的组合光束的强度转换为电压。具体地说，在线传感器139上观察在波长轴上的光谱区域的干涉图案。

已经获取的电压信号被帧抓取器140转换为数字数据。个人计算机125执行数据处理，并且产生层析图像。这里，线传感器139具有1024个像素，并且能够获取组合光束142的每一种波长(1024个波长段)的强度。被分束器158分出的返回光束108的一部分进入波阵面传感器155，并且，测量返回光束108的像差。波阵面传感器155是夏克-哈特曼波阵面传感器。将由波阵面传感器155获取的图像信号输入到个人计算机125，并且计算像差。通过使用泽尔尼克多项式来表示像差，该泽尔尼克多项式表示被检者的眼睛107的像差。泽尔尼克多项式包含倾斜项、离焦项、像散项、彗差项、三叶项(trefoil term)等。

接下来，将描述通过使用OCT设备获取层析图像的方法。OCT设备100能够通过控制XY扫描器119和用线传感器139获取干涉图案来获取视网膜127的层析图像(图1A至1C)。XY扫描器119被驱动器单元181(图1C)的XY扫描器驱动器182驱动，该驱动器单元181被个人计算机125控制。参照图2A至2C，将描述获取视网膜127的层析图像(在与光轴平行的平面中)的方法。图2A是由OCT设备100观察的被检者的眼睛107的示意图。如图2A所示，测量光束106通过角膜126并且进入视网膜127。在视网膜127中，测量光束106在各个位置处反射和散射，并且成为返回光束108。在各个位置处已经延迟的返回光束108到达线传感器139。这里，光源101具有宽的带宽和短的相关长度。因此，在参考光路的光路长度与测量光路的光路长度基本上相等的情况下，线传感器139能够检测干涉图案。如上所述，线传感器139获取在波长轴上的光谱区域的干涉图案。接下来，在考虑线传感器139和透射光栅141的特性的情况下，将作为沿波长轴的信息的干涉图案转换为光学频率轴上的干涉图案。对光学频率轴上的干涉图案进行逆傅立叶变换，以获取深度方向上的信息。

如图2B所示，通过在驱动XY扫描器119的X-轴的同时检测干涉图案，获取关于X-轴上的每一个位置的干涉图案，即，能够获取关于X-轴上的每一个位置的在深度方向上的信息。结果，获取作为层析图像132(图2C)的XZ-平面中的返回光束108的强度的二维分布。实践中，层析图像132是返回光束108的阵列状强度，并且例如通过以灰度级表示这些强度来得以显示。这里，仅仅示出获取的层析图像的边界。示出视网膜的色素层146和光学神经纤维层147。

参照图1A至3，将描述通过使用OCT设备来获取层析图像的步骤。图3是示出通过使用OCT设备100获取层析图像的步骤的流程图。这里，如图1A至1C所示，通过使用两个空间光调制器159-1和159-2来校正在具有近视和像散的被检者的眼睛107中产生的像差，以获取视网膜127的高水平分辨率层析图像。勿庸置疑，在被检者的眼睛107仅仅具有近视或远视的情况下，可以使用相同的方法。通过执行下述步骤(1)至(9)来获取层析图像。可以顺序地或按不同的顺序执行这些步骤。通过使用计算机等，可以自动地执行这些步骤。图3是获取层析图像的处理的流程图。

(1)在步骤1(图3中的S1)中，在被检者的眼睛107注视固定灯(未示出)的同时，使测量光束106进入被检者的眼睛107。这里，通过电气台架117-2调节球面镜160-8的位置，使得测量光束106作为准直光束进入被检者的眼睛107。

(2)在步骤2(图3中的S2)中，通过在驱动XY扫描器119的同时用线传感器139检测干涉图案，来获取层析图像(未示出)。

(3)在步骤3(图3中的S3)中，在执行步骤2的同时，通过使用电气台架117-2来调节球面镜160-8的位置，从而提高层析图像的对比度。

(4)在步骤4(图3中的S4)中，通过使用波阵面传感器155来测量返回光束108，并且获取返回光束108的像差。

(5)在步骤5(图3中的S5)中，通过使用个人计算机125来将获取的像差转换为泽尔尼克多项式，并且将数据存储在存储器中。

(6)在步骤6(图3中的S6)中，计算使获取的像差最小化的调制量，并且调制空间光调制器159-1和159-2。这里，因为第一空间光调制器159-1和第二空间光调制器159-2相互光学共轭，所以将相同的调制量输入给空间光调制器159-1和159-2。

(7)在步骤7(图3中的S7)中，通过使用波阵面传感器155、空间光调制器159-1和159-2、个人计算机125和空间光调制器驱动器184来执行反馈控制，以使像差最小化，从而实时地控制空间光调制器159-1和159-2。

(8)在步骤8(图3中的S8)中，确定像差是否等于或小于设置值，并且，重复步骤4至7，直到像差收敛为止。设置值可以是大约0.1μm(均方根(RMS))。

(9)在步骤9(图3中的S9)中，在驱动XY扫描器119的X-轴的同时，通过使用线传感器139来检测干涉图案，并且再次获得层析图像。

如上所述，使用包含空间光调制器的根据第一实施例的结构，能够调制测量光束和返回光束中的至少一种，并且能够校正像差，而不管偏振状态如何。能够以高效率将具有小量像差的返回光束耦合到光纤，从而能够提高层析图像的信噪比。空间光调制器和波阵面传感器被设置为相互光学共轭，从而能够有效地校正像差。空间光调制器包含第一空间光调制器和第二空间光调制器，使得空间光调制器能够调制多个不同的偏振分量，并且有效地提高信噪比。第一空间光调制器和第二空间光调制器是利用液晶的取向的空间光调制器，并且，第一空间光调制器和第二空间光调制器在光学上并联地设置在从光源到被检物的光路上，从而能够提高信噪比。也就是说，能够使测量光束或返回光束通过空间光调制器的次数最小化，使得能够减少由于空间光调制器所引起的光量的损失，从而能够提高层析图像的信噪比。第一偏振分束器和第二偏振分束器被设置为将测量光束分成相互不同的偏振分量并将已经分为相互不同的偏振分量的测量光束组合，从而能够提高信噪比。也就是说，能够将测量光束和返回光束有效地引导至空间光调制器，并且能够减少空间光调制器中的光量的损失，从而能够提高层析图像的信噪比。一个偏振分束器划分和组合测量光束，使得能够实现包含小光学系统的光学层析成像设备。第一空间光调制器和第二空间光调制器的液晶的取向相互垂直，从而能够有效地调制测量光束或返回光束，而不管偏振状态如何。第一空间光调制器和第二空间光调制器的调制量相同，从而能够实现具有简单结构的光学层析成像设备。

而且，在第一实施例中，从光源发射的光被分成测量光束和参考光束，并且，通过使用由测量光束的返回光束和参考光束之间的干涉产生的干涉信号，能够构造获取被检物的层析图像的光学成像方法，其中，用测量光束照射被检物，而参考光束已经传播通过参考光路。因此，能够调制测量光束或返回光束，并且，能够校正像差，而不管偏振状态如何。结果，能够提高层析图像的信噪比。

第二实施例

将描述根据本发明的第二实施例的OCT设备。特别地，将描述包含获取被检者的眼睛的高水平分辨率层析图像(OCT图像)的自适应光学系统的OCT设备。第二实施例是这样的傅立叶域OCT设备，该傅立叶域OCT设备通过使用两个反射式空间光调制器校正被检者的眼睛的像差，来获取被检者的眼睛的层析图像。不管被检者的眼睛的屈光度或像差如何，使用该OCT设备都能够获取良好的层析图像。这里，串联地设置这两个反射式空间光调制器。使用两个波阵面传感器来测量每一个偏振光束的像差。首先，参照图4，将描述根据第二实施例的OCT设备的光学系统的整体结构。在第二实施例中，与图1A至1C的元件相同的元件由相同的附图标记表示，并且将省略赘述。

在图4中，测量光束106通过光纤130-4、串联地设置的两个空间光调制器159-1和159-2、XY扫描器119和球面镜160-1至160-9被引导至作为待观察的被检物的被检者的眼睛107。通过波阵面传感器155-1和155-2测量返回光束108的像差。控制串联地设置的两个空间光调制器159-1和159-2以减少像差，从而能够获得良好的层析图像，而不管被检者的眼睛的屈光度或像差如何。第二实施例的光学系统是使用球面镜作为主部件的反射式光学系统。然而，该光学系统也可以是使用透镜而不是球面镜的折射式光学系统。在第二实施例中，使用反射式空间光调制器。然而，也可以使用透射式空间光调制器。省略对光源101的描述，其与第一实施例的光源相同。参考光束105通过反射镜157-1至157-4被引导至反射镜114，该反射镜114是参考反射镜。

接下来，将描述作为第二实施例的特征的测量光束106的光路。测量光束106通过分束器158，被球面镜160-1和160-2反射，并且进入第一空间光调制器159-1。这里，第一空间光调制器159-1被定向为调制p-偏振光的相位。接下来，测量光束106被第一空间光调制器159-1调制，被球面镜160-3和160-4反射，并且进入第二空间光调制器159-2。这里，第二空间光调制器159-2被定向为调制s-偏振光的相位。空间光调制器159-1和159-2均通过利用液晶的取向来调制具有特定偏振方向的偏振分量。因此，如上所述，通过对测量光束106的p-偏振分量和s-偏振分量连续地执行调制，第二实施例能够调制测量光束106的所有的偏振分量。如上所述，空间光调制器159-1和159-2的液晶的取向能够相互垂直。然而，实践中，这些取向可以不相互垂直，只要这些取向不相同即可。

接下来，测量光束106被第二空间光调制器159-2调制，被球面镜160-5和160-6反射，并且进入XY扫描器119的反射镜。返回光束108的s-偏振分量和p-偏振分量分别再次被第二空间光调制器159-2和第一空间光调制器159-1调制。由分束器158从返回光束108分出的返回光束108的一部分进入波阵面传感器(像差测量单元)155-1和155-2，这些波阵面传感器测量返回光束108的像差。这里，返回光束108被偏振分束器161分成p-偏振分量和s-偏振分量。结果，波阵面传感器155-1和155-2检测返回光束108的p-偏振分量和s-偏振分量。这里，使用两个波阵面传感器155-1和155-2。然而，与第一实施例中一样，也可以使用一个波阵面传感器155。波阵面传感器155-1和155-2与个人计算机125电连接。

这里，球面镜160-1至160-9被设置为：使得角膜126、XY扫描器119、波阵面传感器155以及空间光调制器159-1和159-2相互光学共轭。因此，波阵面传感器155-1和155-2能够测量被检者的眼睛107的像差。而且，空间光调制器159-1和159-2能够校正被检者的眼睛107的像差。此外，基于由波阵面传感器测量的像差，实时地控制空间光调制器159-1和159-2，从而校正在被检者的眼睛107中产生的像差，并且能够获取具有较高水平分辨率的层析图像。

此外，基于由波阵面传感器155-1获取的返回光束108的p-偏振分量的像差，控制空间光调制器159-1，并且只能校正在被检者的眼睛107中产生的像差的p-偏振分量。同样地，基于由波阵面传感器155-2获取的返回光束108的s-偏振分量的像差，控制空间光调制器159-2，并且只能校正在被检者的眼睛107中产生的像差的s-偏振分量。结果，测量每一个偏振分量的像差，并且控制空间光调制器159-1和159-2，使得能够校正在被检者的眼睛107中产生的像差，并且能够获取具有较高水平分辨率的层析图像。特别地，当在被检者的眼睛107中产生的像差与偏振有关时，能够有效地校正像差。省略对测量系统的结构和获取层析图像的方法的描述，其与第一实施例的相同。省略对获取层析图像的步骤的描述，其与第一实施例的描述相同。

如上所述，第一空间光调制器和第二空间光调制器在光学上串联地设置在从光源到被检物的光路上，使得能够实现具有简单构造的光路的光学层析成像设备。第一波阵面传感器和第二波阵面传感器测量相互不同的偏振分量，从而能够测量每一个偏振分量的像差，并且能够校正每一个偏振分量的在被检者的眼睛中产生的像差。结果，当在被检者的眼睛107中产生的像差与偏振有关时，能够有效地校正该像差。第一波阵面传感器测量具有与被第一空间光调制器调制的偏振分量相同的偏振的偏振分量，并且，第二波阵面传感器测量具有与被第二空间光调制器调制的偏振分量相同的偏振的偏振分量，从而能够校正每一个偏振分量的在被检者的眼睛中产生的像差。也就是说，能够对每一个偏振分量执行测量和调制，从而能够校正每一个偏振分量的在被检者的眼睛中产生的像差。结果，当在被检者的眼睛中产生的像差与偏振有关时，能够有效地校正该像差。基于由第一波阵面传感器获取的像差，调制第一空间光调制器，并且，基于由第二波阵面传感器获取的像差，调制第二空间光调制器，从而能够有效地校正像差。也就是说，能够对每一个偏振分量执行测量和调制，从而能够校正每一个偏振分量的在被检者的眼睛中产生的像差。结果，当在被检者的眼睛中产生的像差与偏振有关时，能够有效地校正该像差。

第三实施例

将描述根据第三实施例的OCT设备，其中，使用利用液晶的取向的一个反射式空间光调制器来校正像差。如上所述，在第一和第二实施例中，两个空间光调制器分别调制p-偏振光和s-偏振光，以校正像差。与此不同的是，如图5所示，在第三实施例中，使用一个空间光调制器，并且对所述偏振光束中的一个偏振光束进行旋转，使得偏振对准，从而能够执行调制，而不管测量光束或返回光束的偏振状态如何。因此，第三实施例的特征在于测量光束的光路。因为光源、参考光路和测量系统的结构与第一实施例的相同，所以省略对它们的描述，并且将主要描述测量光束的光路的结构。在图5中，示出光纤130-4、透镜135-4、分束器158、球面镜160-1至160-11、第一沃拉斯顿棱镜166-1和第二沃拉斯顿棱镜166-2。绘出了第一半波片168-1、第二半波片168-2、第一光路补偿片169-1、第二光路补偿片169-2、以及利用液晶的取向的反射式空间光调制器159。

在第三实施例中，测量光束106被第一沃拉斯顿棱镜166-1分成由s-偏振光(垂直于图5的纸面)构成的第一测量光束106-1和由p-偏振光(平行于图5的纸面)构成的第二测量光束106-2。通过第一半波片168-1，由s-偏振光构成的第一测量光束106-1的偏振方向旋转90°。由此，第一测量光束106-1的偏振方向与由p-偏振光构成的第二测量光束106-2的偏振方向一致，并且，第一测量光束106-1和第二测量光束106-2入射到空间光调制器159上的同一位置处，从而能够执行调制，而不管测量光束的偏振状态如何。第一光路补偿片169-1和第二光路补偿片169-2分别补偿第一半波片168-1和第二半波片168-2的光路长度或偏差。在进入被检者的眼睛107之后，测量光束106被视网膜127反射或散射成返回光束108，再次被引导至光学耦合器131，并且，到达线传感器139。返回光束108被第二沃拉斯顿棱镜166-2分成s-偏振光和p-偏振光。通过第二半波片168-2，已经被分出的偏振光束中的一个偏振光束的偏振方向旋转90°，从而不管偏振状态如何，偏振光束都被空间光调制器159调制，然后被第一沃拉斯顿棱镜166-1组合。

被分束器158分出的返回光束108的一部分进入波阵面传感器155，并且测量返回光束108的像差。波阵面传感器155与个人计算机125电连接。这里，球面镜160-1至160-9被设置为：使得角膜126、XY扫描器119、波阵面传感器155、空间光调制器159、以及沃拉斯顿棱镜166-1和166-2的分束表面相互光学共轭。相互共轭的位置由“P”表示。因此，波阵面传感器155能够测量被检者的眼睛107的像差。基于由波阵面传感器155测量的像差，能够校正被检者的眼睛107的像差。也就是说，基于测量的像差实时地控制空间光调制器159，从而校正在被检者的眼睛107中产生的像差，并且能够获取具有较高水平分辨率的层析图像。省略对获取层析图像的方法和步骤的描述，其与第一实施例的相同。

如上所述，根据第三实施例，不管偏振状态如何，通过使用一个空间光调制器，能够调制测量光束或返回光束，以便校正像差。结果，能够提高层析图像的信噪比。

第四实施例

将描述根据本发明的第四实施例的OCT设备。特别地，将描述包含以高水平分辨率获取被检者的眼睛的层析图像(OCT图像)的自适应光学系统的OCT设备。第四实施例类似于第二实施例，是这样的傅立叶域OCT设备，该傅立叶域OCT设备通过使用两个反射式空间光调制器校正被检者的眼睛的像差，来获取被检者的眼睛的层析图像。不管被检者的眼睛的屈光度或像差如何，使用该OCT设备都能够获取良好的层析图像。不管被检者的眼睛的屈光度或像差如何，这种OCT设备都能够获取良好的层析图像。这里，除了与第二实施例相同的结构以外，在校正两个空间光调制器的变形之后对测量光束或返回光束执行调制。这里，术语“变形”是指反射式空间光调制器的反射表面的变形。这两个空间光调制器被设置为使空间光调制器的衍射效率最佳化。第四实施例的特征在于测量光路和驱动空间光调制器的方法。光源、参考光路、测量系统以及获取层析图像的方法的构成与第二实施例的基本上相同。因此，省略对它们的描述，并且，将主要描述测量光路和驱动空间光调制器的方法。

首先，参照图6A和6B，将描述根据第四实施例的OCT设备的光学系统的整体结构。在图6A和6B中，与图4的元件相同的元件由相同的附图标记表示，并且将省略赘述。图6A是与XZ-平面平行的OCT设备的平面图，图6B是与XY-平面平行的局部平面图。通过波阵面传感器155测量返回光束108的像差。这里，控制在光学上串联地设置的两个空间光调制器159-1和159-2以减少像差，从而能够获得良好的层析图像，而不管被检者的眼睛的屈光度或像差如何。

接下来，将描述作为第四实施例的特征的测量光束106的光路。测量光束106通过分束器158，被球面镜160-1和160-2反射，并且进入第一空间光调制器159-1。这里，第一空间光调制器159-1被定向为调制p-偏振光(平行于XZ-平面方向)的相位。接下来，测量光束106被第一空间光调制器159-1调制，被球面镜160-3反射，在+Y方向上被球面镜160-4反射，并且进入第二空间光调制器159-2。这里，第二空间光调制器159-2被定向为调制p-偏振光(平行于XY-平面方向)的相位。这里，这两个空间光调制器159-1和159-2都调制具有相互垂直的偏振方向的p-偏振光束。空间光调制器的液晶的取向与测量光束106或返回光束108的入射方向对准，以调制p-偏振光，从而使衍射效率最佳化。也就是说，球面镜160-4被设置为：使得由入射到第一空间光调制器159-1的入射光路(确切地说，光轴)和从第一空间光调制器159-1出射的出射光路限定的平面与由入射到第二空间光调制器159-2的入射光路和从第二空间光调制器159-2出射的出射光路限定的平面相互垂直。由此，实现上述的调制。

空间光调制器159-1和159-2均通过利用液晶的取向来调制具有特定偏振方向的偏振分量。因此，如上所述，通过对平行于XZ-平面的偏振分量和平行于XY平面的偏振分量连续地执行调制，第四实施例能够调制测量光束106的所有的偏振分量。接下来，测量光束106被第二空间光调制器159-2引导至+Y方向，被球面镜160-5和160-6反射，并且进入XY扫描器119的反射镜。返回光束108的XY-平面方向上的偏振分量和XZ-平面方向上的偏振分量再次分别被第二空间光调制器159-2和第一空间光调制器159-1调制。被分束器158从返回光束108分出的返回光束108的一部分进入波阵面传感器(像差测量单元)155，该波阵面传感器测量返回光束108的像差。

接下来，将描述驱动空间光调制器的方法。通常，反射式空间光调制器的反射表面具有例如大约1μm的变形。因此，进入被检者的眼睛107的测量光束106具有由于空间光调制器159-1和159-2的变形而产生的像差。空间光调制器159-1和159-2能够校正由于变形而产生的像差，只要在能够被空间光调制器159-1和159-2调制的偏振分量中包含变形即可。具体地说，将预先已经测量的用于校正反射表面的变形的调制量输入到空间光调制器，从而相对于相应的偏振分量而言，该反射表面能够被视为光学平坦的。将用于校正空间光调制器159-1和159-2的反射表面的变形的调制量的数据作为数据库165存储在个人计算机125的存储器中。能够通过使用调制量的数据来计算输出至空间光调制器159-1和159-2的调制量。而且，如上所述，空间光调制器159-1被定向为调制XZ-平面方向上的偏振分量，并且，空间光调制器159-2被定向为调制XY-平面方向上的偏振分量。因此，在被空间光调制器159-1和159-2的变形产生的像差的各偏振分量中，在XZ-平面方向上的偏振分量能够被空间光调制器159-1校正，而在XY-平面方向上的偏振分量能够被空间光调制器159-2校正。

具体地说，能够通过将调制量(S1+S2)输入到空间光调制器159-1和159-2中的每一个来执行校正，其中，S1表示用于校正空间光调制器159-1的变形的调制量，而S2表示用于校正空间光调制器159-2的变形的调制量。在考虑空间光调制器的液晶层的厚度和非均匀性的情况下，可以将通过校正产生的值(S1+S2)作为调制量输入。这是因为，关于在XZ-平面方向上的偏振光束，能够通过空间光调制器159-1校正由于空间光调制器159-1和159-2的变形而产生的像差。同样地，关于在XY-平面方向上的偏振光束，能够通过空间光调制器159-2校正由于空间光调制器159-1和159-2的变形而产生的像差。因此，能够校正由于空间光调制器159-1和159-2的变形而产生的像差，从而能够使测量光束106进入被检者的眼睛107，在该测量光束106中由于空间光调制器159-1和159-2的变形而产生的像差减少。同样地，能够校正由于空间光调制器159-1和159-2的变形而产生的返回光束108的像差。

接下来，参照图6A至7，将描述通过使用OCT设备来获取层析图像的步骤。图7是示出通过使用根据本发明的第四实施例的OCT设备100来获取层析图像的步骤的流程图。这里，如图6A和6B所示，通过使用两个空间光调制器159-1和159-2来校正由具有近视和像散的被检者的眼睛107产生的像差，以获取视网膜127的高水平分辨率层析图像。OCT设备100被配置为：使得能够减少由于这两个空间光调制器159-1和159-2的变形而产生的像差的影响。

通过执行下述步骤(1)至(10)来获取层析图像。可以顺序地或按不同的顺序来执行这些步骤。可以通过使用计算机来自动地执行这些步骤。图7是获取层析图像的处理的流程图。

(1)在步骤1(图7中的S1)中，通过使用用于校正空间光调制器159-1和159-2的变形的调制量S1和S2，计算调制量(S1+S2)，并且调制空间光调制器159-1和159-2，其中，调制量S1和S2被预先存储在个人计算机125的数据库165中。

(2)在步骤2(图7中的S2)中，在被检者的眼睛注视固定灯(未示出)时，使测量光束106进入被检者的眼睛107。这里，通过电气台架117-2调节球面镜160-8的位置，使得测量光束106作为准直光束进入被检者的眼睛107。

(3)在步骤3(图7中的S3)中，通过在驱动XY扫描器119的X-轴时用线传感器139检测干涉图案，来获取层析图像(未示出)。

(4)在步骤4(图7中的S4)中，在执行步骤2的情况下，通过使用电气台架117-2来调节球面镜160-8的位置，从而提高层析图像的对比度。

(5)在步骤5(图7中的S5)中，通过使用波阵面传感器155测量返回光束108，并且获取返回光束108的像差。特别地，在该步骤中获取的像差包括空间光调制器159-1和159-2的变形。

(6)在步骤6(图7中的S6)中，通过使用个人计算机125来将获取的像差转换为泽尔尼克多项式，并且将该数据存储在存储器中。

(7)在步骤7(图7中的S7)中，计算使获取的像差最小化的调制量，并且调制空间光调制器159-1和159-2。这里，因为第一空间光调制器159-1和第二空间光调制器159-2相互光学共轭，所以输入相同的调制量。可替换地，在考虑空间光调制器的液晶层的厚度和不均匀性的情况下，可以输入通过校正调制量而产生的值。在步骤5中获取的像差包括空间光调制器159-1和159-2的变形，并且，这里，校正由于这些变形而产生的像差。

(8)在步骤8(图7中的S8)中，通过使用波阵面传感器155、空间光调制器159-1和159-2、个人计算机125和空间光调制器驱动器184来执行反馈控制，以使像差最小化，从而实时地控制空间光调制器159-1和159-2。这里，以与步骤7相同的方式执行到空间光调制器159-2的输入。

(9)在步骤9(图7中的S9)中，确定像差是否等于或小于设置值，并且，重复步骤5至8，直到像差收敛为止。该设置值可以是大约0.1μm(RMS)。

(10)在步骤10(图7中的S10)中，在驱动XY扫描器119的X-轴时，通过线传感器139检测干涉图案，并且再次获取层析图像。

如上所述，根据第四实施例，减少由于这两个空间光调制器的变形而产生的测量光束或返回光束的像差，从而能够以较高的精度校正该像差。结果，能够提高层析图像的信噪比。对于每一个偏振分量，校正由于第一空间光调制器和第二空间光调制器的变形而产生的测量光束或返回光束的像差，从而能够校正第一空间光调制器和第二空间光调制器的变形。结果，能够提高层析图像的信噪比。基于用于光学校正空间光调制器的变形的调制量的数据，计算被输入至空间光调制器的调制量，从而能够光学校正空间光调制器的变形。结果，能够获取高分辨率层析图像。提供包含用于光学校正空间光调制器的变形的调制量的数据的数据库，从而能够容易地光学校正空间光调制器的变形。结果，能够容易地获取高分辨率层析图像。使用第一调制量和第二调制量之和，从而对于每一个偏振分量，能够校正空间光调制器的变形。结果，能够获取高分辨率层析图像。在测量光束或返回光束的光路上，能够使包含入射到第一空间光调制器的入射光路和从第一空间光调制器出射的出射光路的平面与包含入射到第二空间光调制器的入射光路和从第二空间光调制器出射的出射光路的平面相互垂直。因此，能够使测量光束或返回光束的p-偏振分量被这两个空间光调制器调制。结果，使空间光调制器的衍射效率最佳化，并且能够提高层析图像的信噪比。

其它实施例

本发明的各方面还可以通过一种系统或设备(或者诸如CPU或MPU的装置)的计算机以及通过一种方法来实现，其中，该系统或设备读出在存储器装置上记录的程序并执行该程序，以执行上述实施例的功能，该方法的各步骤由一种系统或设备的计算机通过下述方式来执行：例如，读出在存储器装置上记录的程序并执行该程序，以执行上述实施例的功能。为了这个目的，例如，通过网络将程序提供给计算机，或者，从用作存储器装置(例如，计算机可读介质)的各种类型的记录介质将程序提供给计算机。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明并不限于所披露的示例性实施例。对下述权利要求的范围应该给予最广义的解释，以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。