JP2890309B2 - 形態及び機能画像化装置 - Google Patents
形態及び機能画像化装置Info
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- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば生物試料の形態情報と機能情報とを
計測して可視画像化する装置に関するものであり、特
に、光散乱体内部の形態情報と機能情報を画像化する装
置に関するものである。
計測して可視画像化する装置に関するものであり、特
に、光散乱体内部の形態情報と機能情報を画像化する装
置に関するものである。
（従来の技術） 対象とする物体の形態を観察するために、従来から種
々のエネルギーの電磁波が用いられている。そして、い
ずれの電磁波においても、反射波あるいは透過波が利用
されている。物体の内部状態を観察するには、透過波を
利用し、試料が透明体であれば、顕微鏡で焦点位置をず
らすことにより、ある程度内部状態を観察することが可
能であるが、光散乱体や光不透過体では、超音波やＸ線
が用いられる。しかし、これらの観察報においては、内
部構造の陰影像が得られるのみであるが、各種断層撮影
法の創案によって、初めて特定位置の内部構造の観察が
行えるようになった。しかしながら、これらはいずれも
形態を観察するのみで、内部の機能を観察するためには
全く無力である。唯一内部機能を観察できるものは、放
射性同位元素を核種としてモニターするポジトロンCTで
ある。しかし、ポジトロンCTは、小物体の内部機能観察
には全く不向きである。
々のエネルギーの電磁波が用いられている。そして、い
ずれの電磁波においても、反射波あるいは透過波が利用
されている。物体の内部状態を観察するには、透過波を
利用し、試料が透明体であれば、顕微鏡で焦点位置をず
らすことにより、ある程度内部状態を観察することが可
能であるが、光散乱体や光不透過体では、超音波やＸ線
が用いられる。しかし、これらの観察報においては、内
部構造の陰影像が得られるのみであるが、各種断層撮影
法の創案によって、初めて特定位置の内部構造の観察が
行えるようになった。しかしながら、これらはいずれも
形態を観察するのみで、内部の機能を観察するためには
全く無力である。唯一内部機能を観察できるものは、放
射性同位元素を核種としてモニターするポジトロンCTで
ある。しかし、ポジトロンCTは、小物体の内部機能観察
には全く不向きである。
一方、近年、生体機能の解明において、細胞の集合体
として１つの系を形成している組織の、組織系として働
いている状態での機能を計測し、病態メカニズム、生命
活動の解析を行うことが求められている。
として１つの系を形成している組織の、組織系として働
いている状態での機能を計測し、病態メカニズム、生命
活動の解析を行うことが求められている。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、これら従来のものの欠点をなくし、
試料の形態と機能状態、特に光散乱体の内部形態と内部
機能を可視化して観察することが可能な形態及び機能画
像化装置を提供することである。
試料の形態と機能状態、特に光散乱体の内部形態と内部
機能を可視化して観察することが可能な形態及び機能画
像化装置を提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の従来技術の問題点に着目してなされ
たもので、本発明の形態及び機能画像化装置は、測定試
料を２以上の異なる波長のレーザ光によって収束照射
し、測定試料からの通過光を光ヘテロダイン検波出力に
よって測定し、試料中の計測対象物質に無吸収な波長光
での光ヘテロダイン検波出力と吸収波長光での光ヘテロ
ダイン検波出力との差を取り、この差分データと上記照
射光の収束点の位置データとから画像を構成するように
したものである。
たもので、本発明の形態及び機能画像化装置は、測定試
料を２以上の異なる波長のレーザ光によって収束照射
し、測定試料からの通過光を光ヘテロダイン検波出力に
よって測定し、試料中の計測対象物質に無吸収な波長光
での光ヘテロダイン検波出力と吸収波長光での光ヘテロ
ダイン検波出力との差を取り、この差分データと上記照
射光の収束点の位置データとから画像を構成するように
したものである。
（作用） レーザー装置から射出したレーザー光を二分し、一方
の光の周波数をωからΔωだけ偏移させ、いずれか一方
の光（周波数ω又はω＋Δω）をレンズを通して試料に
収束して照射し、光散乱試料を透過した散乱光をレンズ
によって集光して、収束面に配置した開口（ピンホー
ル）を通過させ、この開口によって視野をレンズの開口
径で決まる回折限界まで制限し、その透過光と他方の光
（周波数ω＋Δω又はω）とを混合して光電検出器によ
り検出する。開口によって空間コヒーレンスが高められ
た試料からの透過散乱信号光は、収束照射点の試料の状
態に応じて振幅変調を受けており、他方の光（局発参照
光）とは周波数Δωだけ異なるため、光電検出器の出力
は、信号光と局発参照光とを加えて自乗したものとな
り、これは直流成分に周波数Δωの交流成分が乗ったも
のとなる（光ヘテロダイン検波）。周波数Δωの成分の
みを電気的フィルターにより選別検出することにより、
信号光を光電検出器の量子限界感度で検出できるので、
信号光の変化を極めて高感度で検出できる。そして、透
過散乱光は、開口（ピンホール）によって回折限界視野
まで制限されるので、収束照射点の周囲からのバックグ
ラウンド散乱光がノイズ光として入っておらず、高精
度、高解像度で試料内部の特定点の情報を検出すること
ができる。
の光の周波数をωからΔωだけ偏移させ、いずれか一方
の光（周波数ω又はω＋Δω）をレンズを通して試料に
収束して照射し、光散乱試料を透過した散乱光をレンズ
によって集光して、収束面に配置した開口（ピンホー
ル）を通過させ、この開口によって視野をレンズの開口
径で決まる回折限界まで制限し、その透過光と他方の光
（周波数ω＋Δω又はω）とを混合して光電検出器によ
り検出する。開口によって空間コヒーレンスが高められ
た試料からの透過散乱信号光は、収束照射点の試料の状
態に応じて振幅変調を受けており、他方の光（局発参照
光）とは周波数Δωだけ異なるため、光電検出器の出力
は、信号光と局発参照光とを加えて自乗したものとな
り、これは直流成分に周波数Δωの交流成分が乗ったも
のとなる（光ヘテロダイン検波）。周波数Δωの成分の
みを電気的フィルターにより選別検出することにより、
信号光を光電検出器の量子限界感度で検出できるので、
信号光の変化を極めて高感度で検出できる。そして、透
過散乱光は、開口（ピンホール）によって回折限界視野
まで制限されるので、収束照射点の周囲からのバックグ
ラウンド散乱光がノイズ光として入っておらず、高精
度、高解像度で試料内部の特定点の情報を検出すること
ができる。
ところで、局発光と干渉し大きさ差周波数成分の信号
が生成されるのは、それと同一波面を持って同一方向に
伝搬する前方散乱透過光がビームスプリッター上で重ね
合わされる場合に限られる。すなわちビームスプリッタ
ーに対し、局発光の光路中の収束点と共役な位置にある
散乱点からの前方散乱透過光のみが検出されるので、種
々雑多な透過散乱光の中から特定位置からの前方散乱透
過光を選択検出することが可能となる。したがって試料
を走査するか又は照射光を走査することによって、この
検出を試料の各点について行い、検出の時の試料の照射
位置と光ヘテロダイン検波出力とにより、CRT等の出力
画面上に試料を画像化することができる。
が生成されるのは、それと同一波面を持って同一方向に
伝搬する前方散乱透過光がビームスプリッター上で重ね
合わされる場合に限られる。すなわちビームスプリッタ
ーに対し、局発光の光路中の収束点と共役な位置にある
散乱点からの前方散乱透過光のみが検出されるので、種
々雑多な透過散乱光の中から特定位置からの前方散乱透
過光を選択検出することが可能となる。したがって試料
を走査するか又は照射光を走査することによって、この
検出を試料の各点について行い、検出の時の試料の照射
位置と光ヘテロダイン検波出力とにより、CRT等の出力
画面上に試料を画像化することができる。
上記のようにして、光散乱試料内の計測対象物質に吸
収されない波長λ１と吸収のある波長λ２について、そ
れぞれの画像データーを同時に又は時間的にずらして
（順次）収集し、λ１についてのデーターによって画像
化を行うことで、光散乱体内部の形態が観察できる。ま
た、試料の各位置のλ１についてのデーターからλ２に
ついてのデーターを減算して画像化することで、位置情
報を保持した計測対象物質の波長λ２の吸収画像、すな
わち、計測対象物質の濃度分布に対応した画像が得られ
る。このような画像化を異なる３以上の波長について行
えば、より精密な計測が可能であるとともに、複数種の
計測対象物質の濃度分布を求めることができる。また、
このような操作をビデオレートの実時間単位（1/30se
c）で行うことによって、計測対象物質の変化状態を連
続的な画像として観察可能となる。さらに、照射位置の
走査を試料の奥行方向にも行えば、計測対象物質の３次
元像観察が可能である。
収されない波長λ１と吸収のある波長λ２について、そ
れぞれの画像データーを同時に又は時間的にずらして
（順次）収集し、λ１についてのデーターによって画像
化を行うことで、光散乱体内部の形態が観察できる。ま
た、試料の各位置のλ１についてのデーターからλ２に
ついてのデーターを減算して画像化することで、位置情
報を保持した計測対象物質の波長λ２の吸収画像、すな
わち、計測対象物質の濃度分布に対応した画像が得られ
る。このような画像化を異なる３以上の波長について行
えば、より精密な計測が可能であるとともに、複数種の
計測対象物質の濃度分布を求めることができる。また、
このような操作をビデオレートの実時間単位（1/30se
c）で行うことによって、計測対象物質の変化状態を連
続的な画像として観察可能となる。さらに、照射位置の
走査を試料の奥行方向にも行えば、計測対象物質の３次
元像観察が可能である。
（実施例） 次に、添付の図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。第１図はこの発明に係る形態及び機能画像化装置の
実施例の光路図である。
る。第１図はこの発明に係る形態及び機能画像化装置の
実施例の光路図である。
この装置は、レーザー装置１、レーザー装置１より射
出された、試料中の計測対象物質により吸収されないレ
ーザー光であるL1を90゜偏向させるミラー２、ミラー２
から反射されたレーザー光を透過光と90゜反射光に二分
するビームスプリッター３、二分された一方のレーザー
光である透過光L1Aを周波数変換する周波数変換器４、
周波数変換器４によって周波数変換されたレーザー光L
1Cを対物レンズ６へ90゜反射するハーフミラー５、周波
数変換されたレーザー光L1Cを試料台16上の試料７に収
束して照射する対物レンズ６、試料７により散乱され透
過した光を再結像させるレンズ８、レンズ８による結像
点、すなわち試料７中のレーザー光L1Cの収束点と共役
な位置に配置されたピンホール９、ビームスプリッター
３の反射光である二分された他方のレーザー光L1Bを90
゜偏向するミラー11、二分された他方のレーザー光L1B
を収束するレンズ12、ピンホール９によってレンズ８の
回折限界視野まで制限された試料７中の収束点からの散
乱光L1Dとレンズ12によって収束され再び発散光になっ
たレーザー光L1Bとを混合するビームスプリッター10、
混合されたレーザー光を電気信号に変換する光電検出器
13、光電検出器13の出力を増幅する増幅器14、増幅器14
の出力に接続された選択レベル測定器15、試料台16を走
査駆動する移動用モーター17、移動用モーター17を駆動
するドライバー18、選択レベル測定器15とドライバー18
の出力が入力するCRT19、選択レベル測定器15とドライ
バー18の画像データーを蓄積するフレームメモリー20、
フレームメモリー20の蓄積画像データーをモニターする
モニター21、実視野観察用のランプ22、ランプ２からの
照明光を集光するコンデンサーレンズ23、コンデンサー
レンズ23からの照明光を試料７に向けて反射するハーフ
ミラー24、試料７からの反射観察光を偏向するプリズム
25、及び、接眼レンズ26からなっている。
出された、試料中の計測対象物質により吸収されないレ
ーザー光であるL1を90゜偏向させるミラー２、ミラー２
から反射されたレーザー光を透過光と90゜反射光に二分
するビームスプリッター３、二分された一方のレーザー
光である透過光L1Aを周波数変換する周波数変換器４、
周波数変換器４によって周波数変換されたレーザー光L
1Cを対物レンズ６へ90゜反射するハーフミラー５、周波
数変換されたレーザー光L1Cを試料台16上の試料７に収
束して照射する対物レンズ６、試料７により散乱され透
過した光を再結像させるレンズ８、レンズ８による結像
点、すなわち試料７中のレーザー光L1Cの収束点と共役
な位置に配置されたピンホール９、ビームスプリッター
３の反射光である二分された他方のレーザー光L1Bを90
゜偏向するミラー11、二分された他方のレーザー光L1B
を収束するレンズ12、ピンホール９によってレンズ８の
回折限界視野まで制限された試料７中の収束点からの散
乱光L1Dとレンズ12によって収束され再び発散光になっ
たレーザー光L1Bとを混合するビームスプリッター10、
混合されたレーザー光を電気信号に変換する光電検出器
13、光電検出器13の出力を増幅する増幅器14、増幅器14
の出力に接続された選択レベル測定器15、試料台16を走
査駆動する移動用モーター17、移動用モーター17を駆動
するドライバー18、選択レベル測定器15とドライバー18
の出力が入力するCRT19、選択レベル測定器15とドライ
バー18の画像データーを蓄積するフレームメモリー20、
フレームメモリー20の蓄積画像データーをモニターする
モニター21、実視野観察用のランプ22、ランプ２からの
照明光を集光するコンデンサーレンズ23、コンデンサー
レンズ23からの照明光を試料７に向けて反射するハーフ
ミラー24、試料７からの反射観察光を偏向するプリズム
25、及び、接眼レンズ26からなっている。
この形態及び機能画像化装置においては、レーザー装
置１より射出されたレーザー光L1（波長λ１、周波数ω
１）は、ミラー２によりビームスプリッター３に導か
れ、このビームスプリッター３で透過光L1Aと反射光L1B
の光に二分される。二分されたレーザー光L1Aは周波数
変換器４により周波数ω１＋Δω１のレーザー光L1Cに
変換され、ハーフミラー５により対物レンズ６に導か
れ、試料７に収束照射される。試料７により散乱され透
過した光L1Dは、レンズ８によって試料７中の収束点と
共役な位置にあるピンホール９の開口に収束され、この
開口（ピンホール）によって、散乱透過光の視野はレン
ズ８の回折限界まで制限される。開口を通過して球面波
となった光L1Dは、ビームスプリッター10により、ビー
ムスプリッター３で二分されミラー11を経てレンズ12に
より収束され、球面波となった局発参照光L1Bと同心の
関係で混合され、光電検出器13により検出される。
置１より射出されたレーザー光L1（波長λ１、周波数ω
１）は、ミラー２によりビームスプリッター３に導か
れ、このビームスプリッター３で透過光L1Aと反射光L1B
の光に二分される。二分されたレーザー光L1Aは周波数
変換器４により周波数ω１＋Δω１のレーザー光L1Cに
変換され、ハーフミラー５により対物レンズ６に導か
れ、試料７に収束照射される。試料７により散乱され透
過した光L1Dは、レンズ８によって試料７中の収束点と
共役な位置にあるピンホール９の開口に収束され、この
開口（ピンホール）によって、散乱透過光の視野はレン
ズ８の回折限界まで制限される。開口を通過して球面波
となった光L1Dは、ビームスプリッター10により、ビー
ムスプリッター３で二分されミラー11を経てレンズ12に
より収束され、球面波となった局発参照光L1Bと同心の
関係で混合され、光電検出器13により検出される。
光電検出器13からの出力は、増幅器14と選択レベル測
定器15とによってレーザー光L1Cとレーザー光L1Bの差周
波数Δω１成分のみが選別出力される。一方、試料台16
は移動用モーター17によりＸ−Ｙ−Ｚの三軸方向に駆動
され、その制御はドライバー18により行われる。ドライ
バー18からの位置信号は、選択レベル測定器15からの出
力とともに演算装置19に導かれる。この選択レベル測定
器15とドライバー18からの画像データーはフレームメモ
リー20上に蓄積される。
定器15とによってレーザー光L1Cとレーザー光L1Bの差周
波数Δω１成分のみが選別出力される。一方、試料台16
は移動用モーター17によりＸ−Ｙ−Ｚの三軸方向に駆動
され、その制御はドライバー18により行われる。ドライ
バー18からの位置信号は、選択レベル測定器15からの出
力とともに演算装置19に導かれる。この選択レベル測定
器15とドライバー18からの画像データーはフレームメモ
リー20上に蓄積される。
次に、レーザー装置１より射出されるレーザー光を、
レーザー光L1とは別波長の、試料中の計測対象物質によ
り吸収されるレーザー光L2（波長λ２、周波数ω２）に
変更し、このレーザー光L2により、前述と同様にレーザ
ー光L2Cによる散乱透過光L2Dと局発参照光L2Bの光ヘテ
ロダイン検波出力を取得し、この出力とドライバー18か
らの位置信号からなる画像データーはフレームメモリー
20上に蓄積される。
レーザー光L1とは別波長の、試料中の計測対象物質によ
り吸収されるレーザー光L2（波長λ２、周波数ω２）に
変更し、このレーザー光L2により、前述と同様にレーザ
ー光L2Cによる散乱透過光L2Dと局発参照光L2Bの光ヘテ
ロダイン検波出力を取得し、この出力とドライバー18か
らの位置信号からなる画像データーはフレームメモリー
20上に蓄積される。
次に、フレームメモリー20上に蓄積されたレーザー光
L1による光ヘテロダイン検波出力と位置データーとによ
り、試料内部の形態が画像化されてモニター21上に表示
され、さらに、レーザー光L1による光ヘテロダイン検波
出力とレーザー光L2による光ヘテロダイン検波出力との
差分と位置データーとにより、計測対象物質の分布画像
がモニター21上に表示される。
L1による光ヘテロダイン検波出力と位置データーとによ
り、試料内部の形態が画像化されてモニター21上に表示
され、さらに、レーザー光L1による光ヘテロダイン検波
出力とレーザー光L2による光ヘテロダイン検波出力との
差分と位置データーとにより、計測対象物質の分布画像
がモニター21上に表示される。
また、実視野観察は、ランプ22、コンデンサーレンズ
23、ハーフミラー24による照明により、対物レンズ６、
プリズム24、接眼レンズ26から構成された顕微鏡によっ
て行われる。
23、ハーフミラー24による照明により、対物レンズ６、
プリズム24、接眼レンズ26から構成された顕微鏡によっ
て行われる。
第２図はこの発明に係る形態及び機能画像化装置の他
の実施例の光路図である。上述の第１の実施例のものが
レーザー光の波長を順次時系列で（時間的にずらして）
変えているのに対して、この実施例では、複数の波長の
レーザー光を同時に用い、計測対象物質の実時間変化を
計測可能にする装置となっている。
の実施例の光路図である。上述の第１の実施例のものが
レーザー光の波長を順次時系列で（時間的にずらして）
変えているのに対して、この実施例では、複数の波長の
レーザー光を同時に用い、計測対象物質の実時間変化を
計測可能にする装置となっている。
この装置は、第１のレーザー装置31、第１のレーザー
装置31より射出されたレーザー光L1を90゜偏向させるミ
ラー33、ミラー33から反射されたレーザー光を透過光と
90゜反射光に二分するビームスプリッター34、二分され
た透過光である一方のレーザー光L1Aを周波数変換する
第１の周波数変換器35、第１の周波数変換器35によって
周波数変換されたレーザー光L1Cを90゜反射するミラー3
9、ミラー39から反射されたレーザー光L1Cを反射するダ
イクロイックミラー40、ダイクロイックミラー40によっ
て反射されたレーザー光L1Cを対物レンズ42へ90゜反射
するハーフミラー41、周波数変換されたレーザー光L1C
を試料台57上の試料43へ収束して照射する対物レンズ4
2、試料43により散乱され透過した光を再結像させるレ
ンズ44、レンズ44の結像点であって試料43中のレーザー
光L1Cの収束点と共役な位置に配置された開口板45、ビ
ームスプリッター34の反射光である二分された他方のレ
ーザー光L1Bを90゜偏向するミラー46、二分された他方
のレーザー光L1Bをダイクロイックミラー47を経て収束
するレンズ48、開口板45によってレンズ44の回折限界視
野まで制限された試料43中の収束点からの散乱透過光L
1Dとレンズ48よって収束され再び発散光になったレーザ
ー光L1Bとを混合するビームスプリッター49、第２のレ
ーザー装置32、第２のレーザー装置32より射出されたレ
ーザー光L2を90゜偏向させるミラー36、ミラー36から反
射されたレーザー光を透過光と90゜反射光に二分するビ
ームスプリッター37、二分された透過光である一方のレ
ーザー光L2Aを周波数変換する第２の周波数変換器38、
第２の周波数変換器38によって周波数変換されたレーザ
ー光L2Cをレーザー光L1Cと合成する前記ダイクロイック
ミラー40、二分された他方のレーザー光L2Bをレーザー
光L1Bと合成する前記ダイクロイックミラー47、混合さ
れたレーザー光を電気信号に変換する第１の光電検出器
50と第２の光電検出器51、第１の光電検出器50の出力を
増幅する第１の増幅器52、増幅器52の出力に接続された
第１の選択レベル測定器53、第２の光電検出器51の出力
を増幅する第２の増幅器54、増幅器54の出力に接続され
た第２の選択レベル測定器55、第１の選択レベル測定器
53と第２の選択レベル測定器55の出力の差をとる演算器
56、試料台57を走査駆動する移動用モーター58、移動用
モーター58を駆動するドライバー59、演算器56とドライ
バー59の出力が入力するCRT60、実視野観察用のランプ6
1、ランプ61からの照明光を集光するコンデンサーレン
ズ62、コンデンサーレンズ62からの照明光を試料43に向
けて反射するハーフミラー63、試料43からの反射観察光
を偏向するプリズム64、及び、接眼レンズ65からなって
いる。
装置31より射出されたレーザー光L1を90゜偏向させるミ
ラー33、ミラー33から反射されたレーザー光を透過光と
90゜反射光に二分するビームスプリッター34、二分され
た透過光である一方のレーザー光L1Aを周波数変換する
第１の周波数変換器35、第１の周波数変換器35によって
周波数変換されたレーザー光L1Cを90゜反射するミラー3
9、ミラー39から反射されたレーザー光L1Cを反射するダ
イクロイックミラー40、ダイクロイックミラー40によっ
て反射されたレーザー光L1Cを対物レンズ42へ90゜反射
するハーフミラー41、周波数変換されたレーザー光L1C
を試料台57上の試料43へ収束して照射する対物レンズ4
2、試料43により散乱され透過した光を再結像させるレ
ンズ44、レンズ44の結像点であって試料43中のレーザー
光L1Cの収束点と共役な位置に配置された開口板45、ビ
ームスプリッター34の反射光である二分された他方のレ
ーザー光L1Bを90゜偏向するミラー46、二分された他方
のレーザー光L1Bをダイクロイックミラー47を経て収束
するレンズ48、開口板45によってレンズ44の回折限界視
野まで制限された試料43中の収束点からの散乱透過光L
1Dとレンズ48よって収束され再び発散光になったレーザ
ー光L1Bとを混合するビームスプリッター49、第２のレ
ーザー装置32、第２のレーザー装置32より射出されたレ
ーザー光L2を90゜偏向させるミラー36、ミラー36から反
射されたレーザー光を透過光と90゜反射光に二分するビ
ームスプリッター37、二分された透過光である一方のレ
ーザー光L2Aを周波数変換する第２の周波数変換器38、
第２の周波数変換器38によって周波数変換されたレーザ
ー光L2Cをレーザー光L1Cと合成する前記ダイクロイック
ミラー40、二分された他方のレーザー光L2Bをレーザー
光L1Bと合成する前記ダイクロイックミラー47、混合さ
れたレーザー光を電気信号に変換する第１の光電検出器
50と第２の光電検出器51、第１の光電検出器50の出力を
増幅する第１の増幅器52、増幅器52の出力に接続された
第１の選択レベル測定器53、第２の光電検出器51の出力
を増幅する第２の増幅器54、増幅器54の出力に接続され
た第２の選択レベル測定器55、第１の選択レベル測定器
53と第２の選択レベル測定器55の出力の差をとる演算器
56、試料台57を走査駆動する移動用モーター58、移動用
モーター58を駆動するドライバー59、演算器56とドライ
バー59の出力が入力するCRT60、実視野観察用のランプ6
1、ランプ61からの照明光を集光するコンデンサーレン
ズ62、コンデンサーレンズ62からの照明光を試料43に向
けて反射するハーフミラー63、試料43からの反射観察光
を偏向するプリズム64、及び、接眼レンズ65からなって
いる。
この形態及び機能画像化装置においては、レーザー装
置31より射出されたレーザー光L1（波長λ１、周波数ω
１）は、第１図の実施例と同様に、参照光L1Bと周波数
ω１＋Δω１のL1Cの光に二分される。第２のレーザー
装置32より射出されたレーザー光L2（波長λ２、周波数
ω２）は、L1と同様に、L2Bと周波数ω２＋Δω２のL2C
の光に二分される。二分されたL1CとL2Cはダイクロイッ
クミラー40により合成され、ハーフミラー41を経て、対
物レンズ42により試料43に収束照射される。試料43によ
り散乱され透過した光L1D＋L2Dは、レンズ44によって試
料43中の収束点と共役な位置にある開口板45の開口に収
束され、この開口によって散乱透過光はレンズ44の回折
限界視野まで制限される。また、レーザー光L1BとL2Bは
ダイクロイックミラー47により合成され、レンズ48によ
り収束されて球面波となって、局発参照光L1B＋L2Bとな
る。ビームスプリッター49によって、開口板45の開口を
通過して球面波となった光L1D＋L2Dは、上記球面波局発
参照光L1B＋L2Bと同心の関係で混合され、第１及び第２
の光電検出器50、51に導びかれる。光電検出器50、51
は、それぞれ測定周波数Δω１及びΔω２に設定され
る。第１の増幅器52と第１の選択レベル測定器53、及
び、第２の増幅器54と第２の選択レベル測定器55によ
り、周波数Δω１とΔω２の出力を演算器56に出力し、
演算器56からはΔω１の検出出力、およびΔω１の検出
出力とΔω２の検出出力の差の出力がCRT60に出力され
る。一方、試料台57は移動モニター58によりＸ−Ｙ−Ｚ
の三軸方向に駆動され、その制御はドライバー59により
行われる。ドライバー59からの位置信号は、演算器56か
らの出力とともに、CRT60に導かれ、CRT上に画像表示さ
れる。ここで、試料に対して吸収のないL1のデーターで
画像を構成すると、光散乱体試料の内部形態が観察でき
ることになる。また、試料に対して吸収のない波長であ
るL1のデーターから試料中の測定対象物に吸収される波
長L2のデーターの差分をとって画像化すると、CRT上に
は光散乱体試料内部の測定対象物の分布画像が示され
る。さらに、一画面を1/30secで作成すれば、測定対象
物の実時間での変化を画像として観察できることにな
る。
置31より射出されたレーザー光L1（波長λ１、周波数ω
１）は、第１図の実施例と同様に、参照光L1Bと周波数
ω１＋Δω１のL1Cの光に二分される。第２のレーザー
装置32より射出されたレーザー光L2（波長λ２、周波数
ω２）は、L1と同様に、L2Bと周波数ω２＋Δω２のL2C
の光に二分される。二分されたL1CとL2Cはダイクロイッ
クミラー40により合成され、ハーフミラー41を経て、対
物レンズ42により試料43に収束照射される。試料43によ
り散乱され透過した光L1D＋L2Dは、レンズ44によって試
料43中の収束点と共役な位置にある開口板45の開口に収
束され、この開口によって散乱透過光はレンズ44の回折
限界視野まで制限される。また、レーザー光L1BとL2Bは
ダイクロイックミラー47により合成され、レンズ48によ
り収束されて球面波となって、局発参照光L1B＋L2Bとな
る。ビームスプリッター49によって、開口板45の開口を
通過して球面波となった光L1D＋L2Dは、上記球面波局発
参照光L1B＋L2Bと同心の関係で混合され、第１及び第２
の光電検出器50、51に導びかれる。光電検出器50、51
は、それぞれ測定周波数Δω１及びΔω２に設定され
る。第１の増幅器52と第１の選択レベル測定器53、及
び、第２の増幅器54と第２の選択レベル測定器55によ
り、周波数Δω１とΔω２の出力を演算器56に出力し、
演算器56からはΔω１の検出出力、およびΔω１の検出
出力とΔω２の検出出力の差の出力がCRT60に出力され
る。一方、試料台57は移動モニター58によりＸ−Ｙ−Ｚ
の三軸方向に駆動され、その制御はドライバー59により
行われる。ドライバー59からの位置信号は、演算器56か
らの出力とともに、CRT60に導かれ、CRT上に画像表示さ
れる。ここで、試料に対して吸収のないL1のデーターで
画像を構成すると、光散乱体試料の内部形態が観察でき
ることになる。また、試料に対して吸収のない波長であ
るL1のデーターから試料中の測定対象物に吸収される波
長L2のデーターの差分をとって画像化すると、CRT上に
は光散乱体試料内部の測定対象物の分布画像が示され
る。さらに、一画面を1/30secで作成すれば、測定対象
物の実時間での変化を画像として観察できることにな
る。
次に、第３図に第１図の機能画像化装置の変形例を示
す。第１図のものと異なる点は、第１図のものが試料７
の照射点から発する球面波をレンズ８を用いて開口板９
のピンホールに集光し、このピンホールからの球面波と
レンズ12からの球面波とを光電検出器13の位置で干渉さ
せて光ヘテロダイン検波するのに対して、この実施例に
おいては、開口板９のピンホールから発する球面波を平
面波に変換するようにレンズ８−１を配置し、他方、レ
ンズ12からの球面波を平面波に変換するようにレンズ12
−２を配置して、平面波同士を干渉させるようにしてい
る。
す。第１図のものと異なる点は、第１図のものが試料７
の照射点から発する球面波をレンズ８を用いて開口板９
のピンホールに集光し、このピンホールからの球面波と
レンズ12からの球面波とを光電検出器13の位置で干渉さ
せて光ヘテロダイン検波するのに対して、この実施例に
おいては、開口板９のピンホールから発する球面波を平
面波に変換するようにレンズ８−１を配置し、他方、レ
ンズ12からの球面波を平面波に変換するようにレンズ12
−２を配置して、平面波同士を干渉させるようにしてい
る。
第２図の同様な変形例を第４図に示す。この場合に
は、開口板45のピンホールから発する球面波を平面波に
変換するようにレンズ44−１を配置し、他方、レンズ48
からの球面波を平面波に変換するようにレンズ48−２を
配置して、平面波同士を干渉させるようにしている。
は、開口板45のピンホールから発する球面波を平面波に
変換するようにレンズ44−１を配置し、他方、レンズ48
からの球面波を平面波に変換するようにレンズ48−２を
配置して、平面波同士を干渉させるようにしている。
（発明の効果） この発明によると、上述したような構成により、光散
乱体試料の内部形態と試料内部の特定物質の有無や変化
を２次元あるいは３次元像として可視化でき、従来全く
観測できなかった光散乱の多い生物組織や各種材料等の
内部形態及び機能を画像化して観測できる。したがっ
て、各種材料評価や生物組織の機能評価を非侵襲に行う
ことが出来、各分野に新しい計測、分析手法を提供しう
るものである。
乱体試料の内部形態と試料内部の特定物質の有無や変化
を２次元あるいは３次元像として可視化でき、従来全く
観測できなかった光散乱の多い生物組織や各種材料等の
内部形態及び機能を画像化して観測できる。したがっ
て、各種材料評価や生物組織の機能評価を非侵襲に行う
ことが出来、各分野に新しい計測、分析手法を提供しう
るものである。
第１図はこの発明に係る形態及び機能画像化装置の１実
施例の光路図、第２図はこの発明に係る形態及び機能画
像化装置の他の実施例の光路図、第３図は第１図の形態
及び機能画像化装置の変形例の光路図、第４図は第２図
の形態及び機能画像化装置の変形例の光路図である。 1:レーザー装置、2:ミラー、3:ビームスプリッター、4:
周波数変換器、5:ハーフミラー、6:対物レンズ、7:試
料、８、８−1:レンズ、9:開口板、10:ビームスプリッ
ター、11:ミラー、12、12−2:レンズ、13:光電検出器、
14:増幅器、15:選択レベル測定器、16:試料台、17:移動
用モーター、18:ドライバー、19:演算器、20:フレーム
メモリー、21:モニター、22:ランプ、23:コンデンサー
レンズ、24:ハーフミラー、25:プリズム、26:接眼レン
ズ、31:第１のレーザー装置、32:第２のレーザー装置、
33:ミラー、34:ビームスプリッター、35:第１の周波数
変換器、36:ミラー、37:ビームスプリッター、38:第２
の周波数変換器、39:ミラー、40:ダイクロイックミラ
ー、41:ハーフミラー、42:対物レンズ、43:試料、44、4
4−1:レンズ、45:開口板、46:ミラー、47:ダイクロイッ
クミラー、48、48−2:レンズ、49:ビームスプリッタ
ー、50:第１の光電検出器、51:第２の光出ん検出器、5
2:第１の増幅器、53:第１の選択レベル測定器、54:第２
の増幅器、55:第２の選択レベル測定器、56:演算器、5
7:試料台、58:移動用モーター、59:ドライバー、60:CR
T、61:ランプ、62:コンデンサーレンズ、63:ハーフミラ
ー、64:プリズム、65:接眼レンズ
施例の光路図、第２図はこの発明に係る形態及び機能画
像化装置の他の実施例の光路図、第３図は第１図の形態
及び機能画像化装置の変形例の光路図、第４図は第２図
の形態及び機能画像化装置の変形例の光路図である。 1:レーザー装置、2:ミラー、3:ビームスプリッター、4:
周波数変換器、5:ハーフミラー、6:対物レンズ、7:試
料、８、８−1:レンズ、9:開口板、10:ビームスプリッ
ター、11:ミラー、12、12−2:レンズ、13:光電検出器、
14:増幅器、15:選択レベル測定器、16:試料台、17:移動
用モーター、18:ドライバー、19:演算器、20:フレーム
メモリー、21:モニター、22:ランプ、23:コンデンサー
レンズ、24:ハーフミラー、25:プリズム、26:接眼レン
ズ、31:第１のレーザー装置、32:第２のレーザー装置、
33:ミラー、34:ビームスプリッター、35:第１の周波数
変換器、36:ミラー、37:ビームスプリッター、38:第２
の周波数変換器、39:ミラー、40:ダイクロイックミラ
ー、41:ハーフミラー、42:対物レンズ、43:試料、44、4
4−1:レンズ、45:開口板、46:ミラー、47:ダイクロイッ
クミラー、48、48−2:レンズ、49:ビームスプリッタ
ー、50:第１の光電検出器、51:第２の光出ん検出器、5
2:第１の増幅器、53:第１の選択レベル測定器、54:第２
の増幅器、55:第２の選択レベル測定器、56:演算器、5
7:試料台、58:移動用モーター、59:ドライバー、60:CR
T、61:ランプ、62:コンデンサーレンズ、63:ハーフミラ
ー、64:プリズム、65:接眼レンズ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−171328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−84577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−98072（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−110345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−127034（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−83396（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 A61B 10/00 G01B 11/24
Claims (4)
- 【請求項１】光散乱体からの散乱透過光のみを選択的に
取り出し、光ヘテロダイン検波出力によって該散乱透過
光出力を測定する光学系により、前記光ヘテロダイン検
波出力と測定点の位置データとから試料内部の形態を画
像化する装置において、 光ヘテロダイン検波の局発光はその光路中に収束点を有
し、 該局発光と散乱透過光とを干渉させることによって散乱
体からの透過散乱光強度を検出し、該ヘテロダイン検波
出力と測定点の位置データとから試料内部の形態を画像
化することを特徴とする試料形態の画像化装置 - 【請求項２】光散乱体からの散乱透過光のみを選択的に
取り出し、光ヘテロダイン検波出力によって該散乱透過
光出力を測定する光学系により、前記光ヘテロダイン検
波出力と測定点の位置データとから試料内部の形態を画
像化する装置において、 光ヘテロダイン検波の局発光はその光路中に収束点を有
し、 該局発光と散乱透過光とを干渉させることによって散乱
体からの透過散乱光強度を検出し、 計測対象物質に吸収されないまたは吸収の少ない波長の
光での光ヘテロダイン検波出力と計測対象物質に吸収さ
れる波長の光での光ヘテロダイン検波出力との差を取
り、この差分データと測定点の位置データとから試料内
部の計測対象物質分布を画像化するように構成すること
を特徴とする試料の機能画像化装置 - 【請求項３】光散乱体からの散乱透過光のみを選択的に
取り出し、光ヘテロダイン検波出力によって該散乱透過
光出力を測定する光学系により、前記光ヘテロダイン検
波出力と測定点の位置データとから試料内部の形態を画
像化する装置において、 光ヘテロダイン検波の局発光はその光路中に収束点を有
し、 該局発光と散乱透過光とを干渉させることによって散乱
体からの透過散乱光強度を検出し、 計測対象物質に吸収されないまたは吸収の少ない波長の
光での光ヘテロダイン検波出力と測定点の位置データと
から試料内部の形態を画像化し、 かつ、計測対象物質に吸収されないまたは吸収の少ない
波長の光での光ヘテロダイン検波出力と計測対象物質に
吸収される波長の光での光ヘテロダイン検波出力との差
を取り、この差分データと測定点の位置データとから試
料内部の計測対象物質分布を画像化するように構成する
ことを特徴とする試料の形態および機能画像化装置 - 【請求項４】請求項１ないし請求項３の何れかの試料の
形態および機能画像化装置において、 光散乱体試料からの散乱透過光のみを選択的に取り出
し、光ヘテロダイン検波出力によって該散乱透過光出力
を測定する光学系は、試料による散乱透過光を再結像す
るレンズおよびその結像点に配置されたピンホールを含
むことを特徴とする試料の形態および機能画像化装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262781A JP2890309B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 形態及び機能画像化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262781A JP2890309B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 形態及び機能画像化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02110346A JPH02110346A (ja) | 1990-04-23 |
| JP2890309B2 true JP2890309B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=17380512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63262781A Expired - Fee Related JP2890309B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 形態及び機能画像化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890309B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577886B1 (en) | 2001-08-15 | 2003-06-10 | Olympus Optical Co., Ltd. | Living body function measurement method |
| US8514402B2 (en) | 2009-12-02 | 2013-08-20 | Olympus Corporation | Photodetector device and photodetection method as well as a microscope and an endoscope |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3264469B2 (ja) * | 1993-12-07 | 2002-03-11 | 富士写真フイルム株式会社 | 光散乱媒体の屈折率分布情報の計測装置 |
| US8471193B2 (en) | 2009-03-05 | 2013-06-25 | Olympus Corporation | Photodetection device for detecting low temporal coherence light, photodetection method, microscope and endoscope |
| CN102460124A (zh) * | 2009-06-25 | 2012-05-16 | 相位全息成像Phi有限公司 | 使用数字全息成像对卵子或胚胎进行分析 |
| JP5882674B2 (ja) * | 2011-10-24 | 2016-03-09 | キヤノン株式会社 | 多波長干渉計、計測装置および計測方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5183396U (ja) * | 1974-12-25 | 1976-07-03 | ||
| JPS5198072A (en) * | 1975-02-25 | 1976-08-28 | Heterodainhoshiki reeza reedasochi | |
| JPS6072542A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-24 | 株式会社島津製作所 | 光線ｃｔ装置 |
| JPH06120B2 (ja) * | 1985-11-26 | 1994-01-05 | 住友電気工業株式会社 | 生体計測装置 |
| US4817101A (en) * | 1986-09-26 | 1989-03-28 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Heterodyne laser spectroscopy system |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP63262781A patent/JP2890309B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577886B1 (en) | 2001-08-15 | 2003-06-10 | Olympus Optical Co., Ltd. | Living body function measurement method |
| US8514402B2 (en) | 2009-12-02 | 2013-08-20 | Olympus Corporation | Photodetector device and photodetection method as well as a microscope and an endoscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02110346A (ja) | 1990-04-23 |
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Legal Events
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