JP4594208B2 - Functional confocal image display device - Google Patents

Functional confocal image display device Download PDF

Info

Publication number
JP4594208B2
JP4594208B2 JP2005309625A JP2005309625A JP4594208B2 JP 4594208 B2 JP4594208 B2 JP 4594208B2 JP 2005309625 A JP2005309625 A JP 2005309625A JP 2005309625 A JP2005309625 A JP 2005309625A JP 4594208 B2 JP4594208 B2 JP 4594208B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
modulated
infrared light
drive signal
subject
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005309625A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007117164A (en
Inventor
三男 大橋
Original Assignee
株式会社スペクトラテック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社スペクトラテック filed Critical 株式会社スペクトラテック
Priority to JP2005309625A priority Critical patent/JP4594208B2/en
Publication of JP2007117164A publication Critical patent/JP2007117164A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4594208B2 publication Critical patent/JP4594208B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Description

本発明は、生体内部における被検体の形状を計測して表示するとともに、同計測した被検体の形状に対応する部位の生体情報を計測して表示することができる機能型共焦点画像表示装置に関する。   The present invention relates to a functional confocal image display device capable of measuring and displaying the shape of a subject inside a living body and measuring and displaying biological information of a part corresponding to the measured shape of the subject. .

近年、医療現場においては、生体内部を簡便に無侵襲で計測できる装置および方法として、光コヒーレンストモグラフィ(Optical Coherence Tomography)技術を利用することが注目されている。この光コヒーレンストモグラフィ技術によれば、近赤外線光、より詳しくは、近赤外線低干渉光を利用することにより、近接領域におけるミクロンオーダの画像化が可能となる。そして、この光コヒーレンストモグラフィ技術は、特に、血管内カテーテルや内視鏡の分野で実用化されつつあり、例えば、下記特許文献1には、光コヒーレンストモグラフィ技術と共焦点顕微鏡技術とを合わせた断層映像装置が開示されている。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on the use of optical coherence tomography (Optical Coherence Tomography) technology as a device and method that can easily and non-invasively measure the inside of a living body. According to this optical coherence tomography technique, it is possible to form an image in the micron order in the close region by using near infrared light, more specifically, near infrared low interference light. This optical coherence tomography technology is being put into practical use particularly in the field of intravascular catheters and endoscopes. For example, Patent Document 1 below combines optical coherence tomography technology and confocal microscopy technology. A tomographic imaging apparatus is disclosed.

この断層映像装置を利用すれば、医師は、切替え操作により、深達度に優れた光コヒーレンストモグラフィを用いて患部の深さ方向における断層像に基づいて診察することができるとともに、解像度に優れた共焦点顕微鏡を用いて患部を細胞レベルで診察することができる。このため、例えば、癌や腫瘍などを早期に発見することができて正確かつ迅速な診断が可能となるとともに患者の負担を軽減することができる。一方で、無侵襲で正確に診断可能であることから、これらの技術を眼病診断に利用することも盛んに研究されている。
特開2005−230202号公報
By using this tomographic imaging apparatus, the doctor can perform an examination based on the tomographic image in the depth direction of the affected part using optical coherence tomography with excellent depth of penetration by switching operation, and has excellent resolution. The affected area can be examined at the cellular level using a confocal microscope. For this reason, for example, cancer, tumor, etc. can be discovered at an early stage, an accurate and quick diagnosis is attained, and the burden on the patient can be reduced. On the other hand, since these techniques can be accurately diagnosed in a non-invasive manner, the use of these techniques for eye disease diagnosis has been actively studied.
JP-A-2005-230202

ところで、上記した特許文献1に記載された断層映像装置においては、患部の断層像が良好に得られるものの、医師は、断層像から得られる断面形状の情報しか得ることができない。したがって、病状やその進行具合を診断するに当たっては、医師の経験や知識に頼ることになり、医師の負担が大きくなる。また、眼病診断、特に、眼球の網膜近傍の眼病診断においては、極めて微細な領域の観察が必要となり、医師の負担はより大きくなる。さらに、例えば、緑内障などのように視細胞が壊死するような眼病においては、断層像から得られる断面形状の情報のみでは正確な診断ができない可能性もある。したがって、特に、眼病診断においては、より多くの正確な情報、具体的には、血液量や酸素飽和度などの生体情報を医師に提供できる計測装置すなわち機能型の計測装置の実用化が熱望されている。   By the way, in the tomographic imaging apparatus described in Patent Document 1 described above, although a tomographic image of an affected area can be obtained satisfactorily, a doctor can obtain only information on a cross-sectional shape obtained from the tomographic image. Therefore, in diagnosing the medical condition and its progress, it depends on the experience and knowledge of the doctor, and the burden on the doctor increases. Further, in the diagnosis of eye diseases, particularly in the diagnosis of eye diseases in the vicinity of the retina of the eyeball, it is necessary to observe a very fine region, which increases the burden on the doctor. Further, for example, in an eye disease in which a photoreceptor cell is necrotized such as glaucoma, there is a possibility that an accurate diagnosis cannot be made only by information on a cross-sectional shape obtained from a tomographic image. Therefore, in particular, in the diagnosis of eye diseases, the practical application of a measuring device that can provide doctors with more accurate information, specifically, biological information such as blood volume and oxygen saturation, is desired. ing.

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、無侵襲によって、生体の代謝に伴う生体情報を用いて生体内部の状態を詳細に観察できる機能型共焦点画像表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a functional confocal image capable of observing in detail the internal state of a living body in a non-invasive manner using biological information associated with the metabolism of the living body. It is to provide a display device.

本発明の特徴は、機能型共焦点画像表示装置を、ユーザによって操作されて、同ユーザの指示に基づいて各種信号を出力するコントローラと、前記コントローラから供給される所定の駆動信号に基づいて少なくとも1つの特定波長を有する近赤外線光または可視光を発生する非変調光発生手段と、前記コントローラから供給される所定の駆動信号を変調した二次駆動信号を生成し、同二次駆動信号に基づいて少なくとも2つの特定波長を有する近赤外線光を発生する変調光発生手段とを有する光出射部と、前記光出射部から所定の孔径を有する第1のピンホール板を介して出射されたスポット状の近赤外線光または可視光を被検体に向けて透過させるとともに、前記被検体により反射された近赤外線光または可視光を前記透過した近赤外線光または可視光の光路から分離する光路分離部と、前記光路分離部から前記被検体に向けて透過した近赤外線光または可視光を、前記被検体に対して面内方向に走査させる光走査部と、前記光路分離部によって分離された近赤外線光または可視光を、所定の孔径を有する第2のピンホール板を介して受光する受光手段と、同受光手段によって受光した近赤外線光または可視光のうち前記光出射部の非変調光発生手段が発生した近赤外線光または可視光の光量に基づいて前記被検体の表面近傍の形状を表す表面形状情報を算出する表面形状情報算出手段と、前記受光手段によって受光した近赤外線光または可視光のうち前記光出射部の変調光発生手段が発生した近赤外線光が有する前記二次駆動信号を前記所定の駆動信号に復調する復調手段と、前記光出射部の変調光発生手段が発生した近赤外線光の光量と前記復調手段によって復調した近赤外線光の光量とに基づいて生体の代謝に伴う前記被検体の生体情報を算出する生体情報算出手段と、前記表面形状情報算出手段によって算出された表面形状情報および前記生体情報算出手段によって算出された生体情報に基づいて視認可能な画像データを生成する画像データ生成手段とを有する光検出部と、前記光検出部によって生成された画像データに基づき、前記被検体の表面形状画像、前記被検体の生体情報画像または前記被検体の表面形状画像と生体情報画像とを合成した合成画像を表示する表示部とを備えて構成したことにある。ここで、前記光出射部が出射する近赤外線光は、例えば、600nm〜1000nmの波長を有するものであるとよい。   A feature of the present invention is that a functional confocal image display device is operated by a user and outputs various signals based on instructions from the user, and at least based on a predetermined drive signal supplied from the controller. A non-modulated light generating means for generating near-infrared light or visible light having one specific wavelength, and a secondary drive signal obtained by modulating a predetermined drive signal supplied from the controller, and based on the secondary drive signal A light emitting portion having modulated light generating means for generating near infrared light having at least two specific wavelengths, and a spot shape emitted from the light emitting portion via a first pinhole plate having a predetermined hole diameter Near-infrared light or visible light transmitted through the subject and the near-infrared light reflected by the subject or visible light transmitted through the subject Alternatively, an optical path separating unit that separates from the optical path of visible light, and an optical scanning unit that scans near-infrared light or visible light transmitted from the optical path separating unit toward the subject in an in-plane direction with respect to the subject. A light receiving means for receiving near infrared light or visible light separated by the optical path separating section through a second pinhole plate having a predetermined hole diameter, and a near infrared light or visible light received by the light receiving means. A surface shape information calculating means for calculating surface shape information representing a shape in the vicinity of the surface of the subject based on the amount of near infrared light or visible light generated by the non-modulated light generating means of the light emitting portion, Demodulating means for demodulating the secondary drive signal of the near-infrared light generated by the modulated light generating means of the light emitting unit out of the near-infrared light or visible light received by the light-receiving means into the predetermined drive signal; Biological information calculation for calculating biological information of the subject accompanying metabolism of the living body based on the amount of near infrared light generated by the modulated light generating means of the light emitting unit and the amount of near infrared light demodulated by the demodulating means A light detection unit comprising: means; and image data generation means for generating visible image data based on the surface shape information calculated by the surface shape information calculation means and the biological information calculated by the biological information calculation means; Based on the image data generated by the light detection unit, a surface shape image of the subject, a biological information image of the subject, or a composite image obtained by combining the surface shape image of the subject and the biological information image is displayed. And a display unit. Here, the near-infrared light emitted from the light emitting unit may have a wavelength of 600 nm to 1000 nm, for example.

この場合、前記表示部は、前記被検体の表面形状画像によって特定される位置と前記被検体の生体情報画像によって特定される位置とを一致させて、前記表面形状画像と前記生体情報画像とを合成した合成画像を表示するとよい。また、この場合、例えば、前記光検出部の生体情報算出手段によって算出される生体情報は、前記被検体の血管中における、血液量、血流量、血流変化および酸素飽和度のうちの一つであるとよい。さらに、この場合、前記被検体は、例えば、眼球の眼底であるとよい。   In this case, the display unit matches the position specified by the surface shape image of the subject with the position specified by the biological information image of the subject, and displays the surface shape image and the biological information image. It is good to display the synthesized composite image. In this case, for example, the biological information calculated by the biological information calculation unit of the light detection unit is one of blood volume, blood flow volume, blood flow change, and oxygen saturation in the blood vessel of the subject. It is good to be. Further, in this case, the subject may be, for example, the fundus of an eyeball.

また、前記光出射部の変調光発生手段は、前記コントローラから供給される所定の駆動信号をスペクトラム拡散変調して二次駆動信号を生成するスペクトラム拡散変調手段と、各光源が前記二次駆動信号に基づいて一斉に発生した異なる特定波長を有する近赤外線光を光学的に合成する光合成手段とで構成され、前記光検出部の復調手段は、前記受光手段によって受光した前記近赤外線光に含まれる前記二次駆動信号を前記所定の駆動信号に逆拡散して復調するとよい。   Further, the modulated light generating means of the light emitting unit includes spread spectrum modulation means for generating a secondary drive signal by performing spread spectrum modulation on a predetermined drive signal supplied from the controller, and each light source includes the secondary drive signal. And a light synthesizing means for optically synthesizing near-infrared light having different specific wavelengths generated simultaneously, and the demodulating means of the light detection unit is included in the near-infrared light received by the light-receiving means The secondary drive signal may be demodulated by despreading the predetermined drive signal.

また、前記光出射部の変調光発生手段は、前記コントローラから供給される所定の駆動信号を周波数分割多重変調して二次駆動信号を生成する周波数分割多重変調手段と、各光源が前記二次駆動信号に基づいて一斉に発生した異なる特定波長を有する近赤外線光を光学的に合成する光合成手段とで構成され、前記光検出部の復調手段は、前記受光手段によって受光した前記近赤外線光に含まれる前記二次駆動信号を前記所定の駆動信号に復調するとよい。   Further, the modulated light generating means of the light emitting unit includes frequency division multiplex modulation means for generating a secondary drive signal by frequency division multiplex modulation of a predetermined drive signal supplied from the controller, and each light source includes the secondary light Light synthesizing means for optically synthesizing near-infrared light having different specific wavelengths generated all at once based on the drive signal, and the demodulating means of the photodetecting unit is adapted to the near-infrared light received by the light-receiving means. The secondary drive signal included may be demodulated into the predetermined drive signal.

これらによれば、本発明に係る機能型共焦点画像表示装置は、以下のように作動する。すなわち、ユーザによってコントローラが操作されると、光出射部の非変調光発生手段は、近赤外線光または可視光を出射し、光出射部の変調光発生手段は、各光源から異なる特定波長の近赤外線光を出射する。このとき、出射される近赤外線光または可視光は、第1のピンポイント板を通過することにより、スポット状の点光源として出射される。光路分離部は、例えば、ビームスプリッタやダイクロックミラーなどを採用することができ、光出射部から出射された近赤外線光または可視光を被検体、すなわち、眼球の眼底に向けて透過するとともに、同眼底にて反射した近赤外線光または可視光を、透過した近赤外線光または可視光の光路と光学的に分離して光検出部に向けて出射する。このとき、光走査部は、光路分離部を透過して被検体に向けて進む近赤外線光または可視光の光軸を適宜変更することができるため、スポット状の近赤外線光または可視光の被検体における到達点を面内方向で走査することができる。これにより、被検体の計測領域内で近赤外線光または可視光を反射させることができる。   According to these, the functional confocal image display device according to the present invention operates as follows. That is, when the controller is operated by the user, the non-modulated light generating means of the light emitting unit emits near-infrared light or visible light, and the modulated light generating means of the light emitting unit emits near wavelengths of different specific wavelengths from each light source. Infrared light is emitted. At this time, the emitted near-infrared light or visible light passes through the first pinpoint plate and is emitted as a spot-like point light source. The optical path separation unit can employ, for example, a beam splitter, a dichroic mirror, etc., and transmits near-infrared light or visible light emitted from the light emitting unit toward the subject, that is, the fundus of the eyeball, The near-infrared light or visible light reflected from the fundus is optically separated from the transmitted near-infrared light or visible light path and emitted toward the light detection unit. At this time, the optical scanning unit can appropriately change the optical axis of the near-infrared light or visible light that passes through the optical path separation unit and travels toward the subject. The arrival point in the specimen can be scanned in the in-plane direction. Thereby, near infrared light or visible light can be reflected within the measurement region of the subject.

光検出部は、非変調光発生手段が発生して被検体にて反射した近赤外線光または可視光を受光し、受光した近赤外線光または可視光の光量に基づいて被検体の表面形状を表す表面形状情報を算出する。また、光検出部は、変調光発生手段が発生して被検体にて反射した近赤外線光を復調し、変調光発生手段が発生した近赤外線光の光量と復調した近赤外線光の光量とに基づいて被検体の生体情報、例えば、血液量、血流量、血流変化および酸素飽和度などを算出する。   The light detection unit receives near-infrared light or visible light generated by the non-modulated light generating means and reflected by the subject, and represents the surface shape of the subject based on the received near-infrared light or visible light amount Surface shape information is calculated. The light detection unit demodulates the near-infrared light generated by the modulated light generation unit and reflected by the subject, and converts the near-infrared light amount generated by the modulated light generation unit and the demodulated near-infrared light amount. Based on the biological information of the subject, for example, blood volume, blood flow volume, blood flow change, oxygen saturation, and the like are calculated.

このとき、光検出部は、第2のピンホール板を介して近赤外線光または可視光を受光するため、被検体(眼底)の特定位置、より具体的には、被検体(眼底)内部に入射した光の到達点から適切に反射した近赤外線光または可視光のみを検出することができる。言い換えれば、被検体(眼底)内部で乱反射した近赤外線光または可視光を排除して、表面形状情報および生体情報の算出に必要な近赤外線光または可視光のみを検出することができる。   At this time, since the light detection unit receives near-infrared light or visible light through the second pinhole plate, it is in a specific position of the subject (fundus), more specifically, inside the subject (fundus). Only near infrared light or visible light appropriately reflected from the arrival point of the incident light can be detected. In other words, it is possible to detect only near-infrared light or visible light necessary for calculating surface shape information and biological information by eliminating near-infrared light or visible light diffusely reflected inside the subject (fundus).

そして、光検出部は、算出した表面形状情報および生体情報に基づいて、視認可能な画像データを生成する。一方、表示部は、算出された表面形状情報に基づく表面形状画像、算出された生体情報に基づく生体情報画像またはこれらの表面形状画像と生体情報画像とを合成した合成画像を表示する。このとき、表示部は、表面形状画像によって特定される位置と生体情報画像によって特定される位置とを一致させて、表面形状画像と前記生体情報画像とを合成した合成画像を表示することができる。   The light detection unit generates visible image data based on the calculated surface shape information and biological information. On the other hand, the display unit displays a surface shape image based on the calculated surface shape information, a biological information image based on the calculated biological information, or a composite image obtained by combining these surface shape images and the biological information image. At this time, the display unit can display a composite image obtained by synthesizing the surface shape image and the biological information image by matching the position specified by the surface shape image with the position specified by the biological information image. .

このため、本発明に係る機能型共焦点画像表示装置は、被検体(眼底)の表面形状と生体情報とを算出することができるとともに、算出した表面形状と生体情報とを表示部に表示することができる。したがって、より多くの正確な情報を医師に提供できる。また、特に、例えば、医師が表示された表面形状の画像を用いて観察している部位に対して、同部位に一致する部位の生体情報の画像を合成して(重ねて)表示することもできる。これにより、医師は、表示された表面形状および生体情報に基づいて、正確に診断することができる。また、病状の診断に必要な生体情報として、例えば、血液量、血流量、血流変化および酸素飽和度などを容易に算出して表示することができるため、医師は、病状やその進行具合を極めて容易にかつ正確に診断することができる。   For this reason, the functional confocal image display device according to the present invention can calculate the surface shape and biological information of the subject (fundus), and displays the calculated surface shape and biological information on the display unit. be able to. Therefore, more accurate information can be provided to the doctor. In particular, for example, an image of biometric information of a part matching the same part is synthesized (overlaid) and displayed on a part observed by a doctor using a surface shape image displayed. it can. Thereby, the doctor can diagnose correctly based on the displayed surface shape and biological information. In addition, as biological information necessary for diagnosis of a medical condition, for example, blood volume, blood flow volume, blood flow change, and oxygen saturation can be easily calculated and displayed. Diagnosis can be made very easily and accurately.

また、光出射部の変調光発生手段が少なくとも2つ以上の光源を有して異なる特定波長の近赤外線光を出射することができるため、生体情報を算出するに当たり、好適な特定波長を選択して出射することもできる。これにより、より正確に生体情報を算出することができて、医師の診断をより好適に補助することもできる。この場合、変調された二次駆動信号に基づき、近赤外線光を一斉に(同時に)発光することができる。そして、光合成手段(例えば、光ファイバーなど)は、一斉に(同時に)出射された異なる特定波長の近赤外線光を光学的に合成し、光路分離部に出射することができる。そして、光路分離部によって分離された近赤外線光は、それぞれ、光検出部によって復調されて生体情報が算出される。   Further, since the modulated light generating means of the light emitting section has at least two light sources and can emit near infrared light having different specific wavelengths, a suitable specific wavelength is selected when calculating biological information. Can also be emitted. Thereby, biometric information can be calculated more accurately and a doctor's diagnosis can be more suitably assisted. In this case, near infrared light can be emitted simultaneously (simultaneously) based on the modulated secondary drive signal. Then, the light combining means (for example, an optical fiber or the like) can optically combine near-infrared lights having different specific wavelengths emitted simultaneously (simultaneously) and emit the light to the optical path separation unit. The near-infrared light separated by the optical path separation unit is demodulated by the light detection unit, and biological information is calculated.

このように、複数の特定波長を有する近赤外線光を同時に出射し、被検体(眼底)にて反射したそれぞれの近赤外線光を検出することにより、時間経過に伴う状態変化を極めて小さくして生体情報を算出することができる。すなわち、生体情報として、例えば、動脈あるいは細動脈中の酸素飽和度を算出する場合には、血流の脈波に伴って変化する近赤外線光の光量に基づいて算出する必要がある。このとき、脈波は極めて速く状態変化するため、例えば、近赤外線光を順次出射した場合には、各近赤外線光の出射順に対応して光検出部によって検出される近赤外線光の光量がそれぞれ異なる脈波の状態によるものとなる。このため、算出される生体情報の精度が劣る場合がある。これに対し、近赤外線光を同時に出射した場合には、光検出部によって検出される近赤外線光の光量が略同一の脈波の状態によるものとなり、算出される生体情報を精度よく算出することができる。したがって、より正確に生体情報を算出することができて、医師の診断をより好適に補助することができる。   In this way, near-infrared light having a plurality of specific wavelengths is emitted at the same time, and each near-infrared light reflected by the subject (fundus) is detected, so that the state change with time can be made extremely small and the living body can be reduced. Information can be calculated. That is, for example, when calculating oxygen saturation in an artery or arteriole as biological information, it is necessary to calculate it based on the amount of near-infrared light that varies with the pulse wave of blood flow. At this time, since the pulse wave changes very quickly, for example, when near-infrared light is emitted sequentially, the amount of near-infrared light detected by the light detection unit corresponding to the order of emission of each near-infrared light, respectively, This is due to different pulse wave conditions. For this reason, the accuracy of the calculated biological information may be inferior. On the other hand, when near-infrared light is emitted at the same time, the amount of near-infrared light detected by the light detection unit depends on substantially the same pulse wave state, and the calculated biological information is accurately calculated. Can do. Therefore, the biological information can be calculated more accurately, and the doctor's diagnosis can be more suitably assisted.

さらに、本発明の他の特徴は、前記第2のピンホール板として、前記光路分離部によって分離された近赤外線光または可視光の光軸方向に移動可能なコンフォーカルアパーチャを採用したことにもある。これによれば、コンフォーカルアパーチャを光軸方向に移動させることによって、光検出部に到達する近赤外線光または可視光を容易に選別することができる。したがって、より好適に、被検体内部で乱反射した近赤外線光または可視光を排除することができ、この結果、算出される表面形状および生体情報の精度をより高めることができる。これにより、より正確な表面形状と生体情報を提供することができて、医師の診断をより好適に補助することができる。   Furthermore, another feature of the present invention is that a confocal aperture movable in the optical axis direction of near-infrared light or visible light separated by the optical path separation unit is adopted as the second pinhole plate. is there. According to this, by moving the confocal aperture in the optical axis direction, it is possible to easily select near-infrared light or visible light that reaches the light detection unit. Therefore, more preferably, near-infrared light or visible light irregularly reflected inside the subject can be eliminated, and as a result, the accuracy of the calculated surface shape and biological information can be further increased. Thereby, a more accurate surface shape and biological information can be provided, and a doctor's diagnosis can be assisted more suitably.

a.第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係り、生体内部、例えば、眼底の表面形状および生体情報を計測する機能型共焦点画像表示装置Mの構成を概略的に示している。この機能型共焦点画像表示装置Mは、光出射部1と、光路分離部2と、光走査部3と、光検出部4と、表示部5とを備えている。さらに、機能型共焦点画像表示装置Mは、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするコントローラ6を備えている。
a. First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically illustrates the configuration of a functional confocal image display apparatus M that measures the inside of a living body, for example, the surface shape of the fundus and biological information, according to the first embodiment of the present invention. The functional confocal image display apparatus M includes a light emitting unit 1, an optical path separating unit 2, an optical scanning unit 3, a light detecting unit 4, and a display unit 5. Furthermore, the functional confocal image display apparatus M includes a controller 6 whose main component is a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.

光出射部1は、図2に示すように、異なる特定波長を有する近赤外線光または可視光を発生させるために、光発生器11と2つの光発生器12から構成されている。非変調光発生手段としての光発生器11は、特定波長を有する近赤外線光または可視光を、変調を施すことなく発光する。なお、以下の説明においては、光発生器11が発生する近赤外線光または可視光を非変調光ともいう。この非変調光を発光するため、光発生器11はコントローラ6から供給される駆動信号を取得する光源ドライバ111を備えている。光源ドライバ111は、コントローラ6から取得した駆動信号に基づいて光源112を駆動(発光)させるものである。光源112は、例えば、レーザーダイオード(Laser Diode:LD)やスーパールミネッセンスダイオード(Super Luminescent Diode:SLD)などの近赤外発光素子から構成されている。これにより、光源112は、特定波長を有する近赤外線光または可視光を発光する。   As shown in FIG. 2, the light emitting unit 1 includes a light generator 11 and two light generators 12 for generating near-infrared light or visible light having different specific wavelengths. The light generator 11 as non-modulated light generating means emits near infrared light or visible light having a specific wavelength without being modulated. In the following description, near infrared light or visible light generated by the light generator 11 is also referred to as non-modulated light. In order to emit this non-modulated light, the light generator 11 includes a light source driver 111 that acquires a drive signal supplied from the controller 6. The light source driver 111 drives (emits light) the light source 112 based on the drive signal acquired from the controller 6. The light source 112 includes, for example, a near infrared light emitting element such as a laser diode (LD) or a super luminescence diode (SLD). Accordingly, the light source 112 emits near infrared light or visible light having a specific wavelength.

ここで、光源112の発光する近赤外線光の特定波長としては、600nm〜1000nmのうちから適宜選択することができ、例えば、785nm,817nmを採用するとよい。また、光源112の発光する可視光の特定波長としては、400nm〜700nmのうちから適宜選択することができ、例えば、488nmを採用するとよい。このため、本実施形態においては488nmの特定波長を有する可視光を発光するものとして説明する。   Here, the specific wavelength of near-infrared light emitted from the light source 112 can be appropriately selected from 600 nm to 1000 nm, and for example, 785 nm and 817 nm may be adopted. Further, the specific wavelength of visible light emitted from the light source 112 can be appropriately selected from 400 nm to 700 nm, and for example, 488 nm may be adopted. For this reason, in this embodiment, it demonstrates as what emits visible light which has a specific wavelength of 488 nm.

変調光発生手段としての光発生器12は、特定波長を有する近赤外線光をスペクトラム拡散変調して発光する。なお、以下の説明においては、光発生器12が発生する近赤外線光を変調光ともいう。この変調光を発光するため、光発生器12は、拡散符号系列として、例えば、128ビット長の「+1」と「−1」からなるPN(Pseudorandom Noise)系列を発生させるための拡散符号系列発生器121を備えている。この拡散符号系列発生器121は、例えば、アダマール系列やM系列、あるいは、ゴールド符号系列をPN系列として発生する。   The light generator 12 serving as the modulated light generating means emits light by performing spread spectrum modulation on near-infrared light having a specific wavelength. In the following description, near infrared light generated by the light generator 12 is also referred to as modulated light. In order to emit this modulated light, the light generator 12 generates a spread code sequence for generating, for example, a PN (Pseudorandom Noise) sequence consisting of “+1” and “−1” having a length of 128 bits as a spread code sequence. A container 121 is provided. The spreading code sequence generator 121 generates, for example, a Hadamard sequence, an M sequence, or a Gold code sequence as a PN sequence.

なお、上記したアダマール系列、M系列、あるいは、ゴールド符号系列は、一般的にスペクトラム拡散変調に用いられるものと同様であるため、その発生方法に関する詳細な説明は省略するが、以下に簡単に説明しておく。アダマール系列は、「+1」と「−1」からなるアダマール行列の各行または各列を取り出して得られる系列である。M系列は、「0」または「+1」の状態を記憶する1ビットのレジスタをn段並べたシフトレジスタを用い、同シフトレジスタの中間から帰還した値と最終段における値との排他的論理和を初段に接続することにより得られる2値系列である。ただし、この2値系列をPN系列とするために、レベル変換を行い、値「0」を「−1」に変換する。ゴールド符号系列は、基本的には、2種類のM系列を用意し、これらを加算して得られる符号系列である。このため、ゴールド符号系列は、M系列に比して、格段に系列数を増やすことができる系列である。そして、これらの系列の特徴として、異なる系列は互いに直交する性質を有しており、積和演算を行うことによって「0」、すなわち、自己以外には相関が「0」となることが挙げられる。   The Hadamard sequence, the M sequence, or the Gold code sequence is the same as that generally used for spread spectrum modulation, and thus a detailed description of the generation method is omitted, but a brief description is given below. Keep it. The Hadamard sequence is a sequence obtained by extracting each row or each column of the Hadamard matrix composed of “+1” and “−1”. The M series uses a shift register in which n stages of 1-bit registers for storing a state of “0” or “+1” are arranged, and an exclusive OR of a value fed back from the middle of the shift register and a value in the last stage Is a binary sequence obtained by connecting to the first stage. However, in order to make this binary sequence a PN sequence, level conversion is performed to convert the value “0” into “−1”. The Gold code sequence is basically a code sequence obtained by preparing two types of M sequences and adding them. For this reason, the Gold code sequence is a sequence that can significantly increase the number of sequences as compared to the M sequence. As a feature of these sequences, different sequences have the property of being orthogonal to each other, and by performing a product-sum operation, “0”, that is, the correlation becomes “0” except for self. .

このように、拡散符号系列発生器121の発生したPN系列は、コントローラ6に出力されるとともに、掛け算器122に出力される。掛け算器122は、コントローラ6から供給された駆動信号(以下、特に一次駆動信号という)と、拡散符号系列発生器121から供給されるPN系列との積を計算する。これにより、一次駆動信号をスペクトラム拡散変調することができる。そして、掛け算器122は、スペクトラム拡散変調した二次駆動信号を光源ドライバ123に供給する。   As described above, the PN sequence generated by the spread code sequence generator 121 is output to the controller 6 and also to the multiplier 122. The multiplier 122 calculates the product of the drive signal supplied from the controller 6 (hereinafter referred to as the primary drive signal in particular) and the PN sequence supplied from the spread code sequence generator 121. Thereby, the primary drive signal can be subjected to spread spectrum modulation. Then, the multiplier 122 supplies the light source driver 123 with the secondary drive signal subjected to the spread spectrum modulation.

光源ドライバ123は、掛け算器122から供給された二次駆動信号に基づいて、光源124を駆動(発光)させるものである。光源124も、上述した光源112と同様に、例えば、LDやSLDなどの近赤外発光素子から構成されており、特定波長を有する近赤外線光を発光する。ここで、光源124の発光する近赤外線光の特定波長としては、例えば、600nm〜1000nm程度の波長範囲から適宜選択して採用することができる。このため、本実施形態においては、一方の光源124が、例えば、780nmの特定波長を有する近赤外線光を発光し、他方の光源124が、例えば、830nmの特定波長を有する近赤外線光を発光するものとして説明する。   The light source driver 123 drives (emits light) the light source 124 based on the secondary drive signal supplied from the multiplier 122. Similarly to the light source 112 described above, the light source 124 is also composed of, for example, a near infrared light emitting element such as an LD or SLD, and emits near infrared light having a specific wavelength. Here, the specific wavelength of the near-infrared light emitted from the light source 124 can be appropriately selected from, for example, a wavelength range of about 600 nm to 1000 nm. For this reason, in this embodiment, one light source 124 emits near infrared light having a specific wavelength of, for example, 780 nm, and the other light source 124 emits near infrared light having a specific wavelength of, for example, 830 nm. It will be explained as a thing.

ここで、本実施形態においては、光出射部1を、非変調光を発生する光発生器11と、変調光を発生する2つの光発生器12から構成して、言い換えれば、光出射部1が3つの特定波長を有する近赤外線光または可視光を発生するように構成して実施する。しかしながら、光出射部1を構成する光発生器の数すなわち出射する近赤外線光または可視光の特定波長の数については、これらに限定されるものではない。したがって、光出射部1を、例えば、2つ以上の光発生器11によって2つ以上の非変調光を発生するように構成したり、3つ以上の光発生器12によって3つ以上の変調光を発生するように構成して実施可能であることはいうまでもない。このように、光発生器11,12を多数設けることにより、後述する眼底の表面形状をより詳細に算出したり、後述する生体情報としての酸素飽和度の算出において定量性が十分に確保できる。   Here, in the present embodiment, the light emitting unit 1 is composed of a light generator 11 that generates unmodulated light and two light generators 12 that generate modulated light. In other words, the light emitting unit 1 Is configured to generate near infrared light or visible light having three specific wavelengths. However, the number of light generators constituting the light emitting section 1, that is, the number of specific wavelengths of emitted near-infrared light or visible light is not limited to these. Accordingly, for example, the light emitting unit 1 is configured to generate two or more non-modulated lights by two or more light generators 11, or three or more modulated lights by three or more light generators 12. Needless to say, the present invention can be configured and implemented. Thus, by providing a large number of the light generators 11 and 12, the surface shape of the fundus oculi to be described later can be calculated in more detail, and sufficient quantitativeness can be ensured in the calculation of oxygen saturation as biological information to be described later.

ふたたび、図1に戻り、光出射部1から出射した近赤外線光または可視光、すなわち、非変調光または変調光は、光合成手段としての光ファイバーH1に入光する。この場合、各光発生器12から同時に所定の変調光が発光された場合には、各変調光は、光ファイバーH1内を導通することにより合成される。そして、光ファイバーH1を導通した変調光は、集光レンズS1によって集光され、ピンホール板A1を通過した後、光路分離部2に到達する。   Returning again to FIG. 1, near-infrared light or visible light emitted from the light emitting unit 1, that is, unmodulated light or modulated light, enters the optical fiber H <b> 1 as a light combining unit. In this case, when predetermined modulated light is emitted from each light generator 12 at the same time, the respective modulated lights are combined by being conducted through the optical fiber H1. Then, the modulated light that has been conducted through the optical fiber H1 is collected by the condenser lens S1, passes through the pinhole plate A1, and then reaches the optical path separation unit 2.

光路分離部2は、ピンホール板A1に設けられた所定の孔径のピンホールを通過した非変調光または変調光を眼底に向けて透過させるとともに、眼底で反射した非変調光または変調光を透過した非変調光または変調光の光路から分離するものである。このため、光路分離部2は、図3に示すように、ビームスプリッタ21から構成されている。ビームスプリッタ21は、ピンホール板A1を通過した非変調光または変調光の光軸に対して、例えば、45°傾斜するように配置されている。なお、この第1実施形態においては、光路分離部2としてビームスプリッタ21を採用して実施するが、光出射部1から出射された近赤外線光または可視光を透過させるとともに、眼底にて反射した近赤外線光または可視光を、透過した近赤外線光または可視光の光路から光学的に分離できるもの、例えば、ダイクロックミラーなどを採用して実施可能であることはいうまでもない。   The optical path separation unit 2 transmits unmodulated light or modulated light that has passed through a pinhole having a predetermined hole diameter provided in the pinhole plate A1 toward the fundus and transmits unmodulated light or modulated light reflected by the fundus. It separates from the optical path of the unmodulated light or modulated light. For this reason, the optical path separation unit 2 includes a beam splitter 21 as shown in FIG. The beam splitter 21 is disposed so as to be inclined by, for example, 45 ° with respect to the optical axis of the unmodulated light or the modulated light that has passed through the pinhole plate A1. In the first embodiment, the beam splitter 21 is used as the optical path separating unit 2. However, near-infrared light or visible light emitted from the light emitting unit 1 is transmitted and reflected from the fundus. Needless to say, the present invention can be implemented by employing, for example, a dichroic mirror that can optically separate near-infrared light or visible light from the optical path of transmitted near-infrared light or visible light.

そして、このようにビームスプリッタ21から構成された光路分離部2は、以下に示すように動作する。すなわち、ピンホール板A1のピンホールを通過した非変調光または変調光は、ビームスプリッタ21を透過し、集光レンズS2および後述する光走査部3を介して、眼底に到達する。そして、眼底にて反射した非変調光または変調光は、ビームスプリッタ21によって、後述する光検出部4側に設けられたピンホール板A2に向けて出射(反射)される。   The optical path separation unit 2 configured by the beam splitter 21 operates as follows. That is, the non-modulated light or the modulated light that has passed through the pinhole of the pinhole plate A1 passes through the beam splitter 21 and reaches the fundus through the condenser lens S2 and the optical scanning unit 3 described later. Then, the non-modulated light or the modulated light reflected from the fundus is emitted (reflected) by the beam splitter 21 toward the pinhole plate A2 provided on the light detection unit 4 side described later.

光走査部3は、光路分離部2のビームスプリッタ21を透過して集光レンズS2によって集光された非変調光または変調光を、光学的に眼底の縦横方向に走査するものである。このため、光走査部3は、図4に示すように、2枚一対のガルバノミラー31,32から構成されている。ガルバノミラー31は、集光レンズS2によって集光された非変調光または変調光の光軸上に配置されて、所定方向に伸びる回転軸を中心として回転可能に設けられている。そして、ガルバノミラー31は、回転軸を中心に回転することによって、集光レンズS2を透過した非変調光または変調光の光軸すなわち反射方向を変更するものである。ガルバノミラー32は、ガルバノミラー31によって反射された非変調光または変調光の光軸上に配置されて、ガルバノミラー31の回転軸に対して直交する回転軸を中心として回転可能に設けられている。そして、ガルバノミラー32は、回転軸を中心して回転することにより、ガルバノミラー31によって反射された非変調光または変調光の光軸すなわち反射方向を変更するものである。   The optical scanning unit 3 optically scans the non-modulated light or the modulated light transmitted through the beam splitter 21 of the optical path separating unit 2 and condensed by the condenser lens S2 in the vertical and horizontal directions of the fundus. For this reason, the optical scanning unit 3 is composed of a pair of galvanometer mirrors 31 and 32 as shown in FIG. The galvanometer mirror 31 is disposed on the optical axis of the non-modulated light or the modulated light collected by the condenser lens S2, and is provided to be rotatable around a rotation axis extending in a predetermined direction. The galvanometer mirror 31 changes the optical axis, that is, the reflection direction, of the unmodulated light or the modulated light transmitted through the condenser lens S2 by rotating around the rotation axis. The galvanometer mirror 32 is disposed on the optical axis of the unmodulated light or the modulated light reflected by the galvanometer mirror 31 and is provided to be rotatable about a rotation axis orthogonal to the rotation axis of the galvanometer mirror 31. . The galvanometer mirror 32 changes the optical axis, that is, the reflection direction of the unmodulated light or the modulated light reflected by the galvanometer mirror 31 by rotating about the rotation axis.

この構成により、集光レンズS2によって集光された非変調光または変調光は、各回転軸を中心として回転するガルバノミラー31,32によって反射されることにより、反射光の光軸すなわち進行方向が変更される。このように反射光の進行方向を適宜変更することにより、対物レンズTを介して眼底に到達する非変調光または変調光の到達点を眼底における所定の計測領域内で面内方向に移動させることができる。また、眼底にて反射した非変調光または変調光は、対物レンズTを透過した後、ガルバノミラー31,32によって反射され、集光レンズS2を透過して光路分離部2すなわちビームスプリッタ21に到達する。   With this configuration, the non-modulated light or the modulated light collected by the condenser lens S2 is reflected by the galvanometer mirrors 31 and 32 that rotate about the respective rotation axes, so that the optical axis, that is, the traveling direction of the reflected light is changed. Be changed. In this way, by appropriately changing the traveling direction of the reflected light, the arrival point of the non-modulated light or the modulated light that reaches the fundus via the objective lens T is moved in the in-plane direction within a predetermined measurement region on the fundus. Can do. Further, the non-modulated light or the modulated light reflected from the fundus is transmitted through the objective lens T, then reflected by the galvanometer mirrors 31 and 32, and transmitted through the condenser lens S2 to reach the optical path separating unit 2, that is, the beam splitter 21. To do.

光検出部4は、光路分離部2にて反射されて、ピンホール板A2、集光レンズS3および光ファイバーH2を介して到達した非変調光または変調光を検出する。そして、光検出部4は、検出した非変調光または変調光に対応した検出信号に基づいて、眼底の状態を表す画像信号を出力するものである。このため、光検出部4は、図5に示すように、非変調光または変調光を受光するための受光器41を備えている。受光器41は、光出射部1から出射され得る近赤外線光または可視光の波長領域全域に対して感度を有するものであって、例えば、PINダイオード(P-Intrinsic-N Diode)、フォトマルチプライア(photo multiplier)やAPD(Avalanche Photo Diode)などを主要構成部品とするものである。そして、光路分離部2から非変調光または変調光を受光すると、電気的な検出信号を時系列的にADコンバータ42に出力する。ADコンバータ42は、受光器41から出力された電気的な検出信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換して出力する。   The light detection unit 4 detects unmodulated light or modulated light that is reflected by the optical path separation unit 2 and arrives through the pinhole plate A2, the condensing lens S3, and the optical fiber H2. The light detection unit 4 outputs an image signal representing the state of the fundus based on the detected signal corresponding to the detected non-modulated light or modulated light. Therefore, the light detection unit 4 includes a light receiver 41 for receiving non-modulated light or modulated light, as shown in FIG. The light receiver 41 has sensitivity to the entire wavelength region of near-infrared light or visible light that can be emitted from the light emitting unit 1, and includes, for example, a PIN diode (P-Intrinsic-N Diode), a photomultiplier, and the like. (Photo multiplier), APD (Avalanche Photo Diode), etc. are the main components. When unmodulated light or modulated light is received from the optical path separation unit 2, an electrical detection signal is output to the AD converter 42 in time series. The AD converter 42 converts the electrical detection signal (analog signal) output from the light receiver 41 into a digital signal and outputs it.

ここで、光出射部1は、上述したように、光発生器11による非変調光と光発生器12による変調光とを出射することができる。したがって、光検出部4は、光発生器11が発生して眼底にて反射した非変調光(以下、この反射した非変調光を非変調反射光という)と、各光発生器12が発生して眼底にて反射した変調光(以下、この反射した変調光を変調反射光という)とを受光する。この場合、後述する酸素飽和度SO2を正確に算出するために、各光発生器12が変調光を同時に発生するため、光検出部4は各変調反射光を受光して分離する必要がある。このため、光検出部4は、特定の光発生器12から出射された変調光に基づく変調反射光を選択的に分離するために、拡散符号系列取得器43を備えている。拡散符号系列取得器43は、コントローラ6と接続されていて、受光すべき特定の光発生器12からの変調光が有する拡散符号系列すなわちPN系列をコントローラ6から取得するものである。そして、拡散符号系列取得器43は、取得したPN系列をそれぞれの掛け算器44に供給する。 Here, as described above, the light emitting unit 1 can emit the non-modulated light by the light generator 11 and the modulated light by the light generator 12. Therefore, the light detection unit 4 generates non-modulated light generated by the light generator 11 and reflected from the fundus (hereinafter, the reflected non-modulated light is referred to as non-modulated reflected light) and each light generator 12 generates. Then, modulated light reflected by the fundus (hereinafter, the reflected modulated light is referred to as modulated reflected light) is received. In this case, in order to accurately calculate the oxygen saturation SO 2 described later, each light generator 12 simultaneously generates modulated light. Therefore, the light detection unit 4 needs to receive and separate each modulated reflected light. . Therefore, the light detection unit 4 includes a spread code sequence acquisition unit 43 for selectively separating the modulated reflected light based on the modulated light emitted from the specific light generator 12. The spread code sequence acquisition unit 43 is connected to the controller 6 and acquires from the controller 6 a spread code sequence, that is, a PN sequence included in the modulated light from the specific light generator 12 to be received. Then, the spread code sequence acquisition unit 43 supplies the acquired PN sequence to each multiplier 44.

掛け算器44は、ADコンバータ42から取得した検出信号と拡散符号系列取得器43から供給されたPN系列との積を計算する。そして、掛け算器44は、計算した検出信号とPN系列との積の値を累算器45に出力する。累算器45は、供給された積の値を、前記供給されたPN系列の1周期以上に渡り加算する。そして、累算器45は、特定の光発生器12が発生した変調光に基づく変調反射光に対応する検出信号を演算器46に出力する。   The multiplier 44 calculates the product of the detection signal acquired from the AD converter 42 and the PN sequence supplied from the spreading code sequence acquisition unit 43. Then, the multiplier 44 outputs the calculated product value of the detection signal and the PN sequence to the accumulator 45. The accumulator 45 adds the supplied product value over one period or more of the supplied PN sequence. Then, the accumulator 45 outputs a detection signal corresponding to the modulated reflected light based on the modulated light generated by the specific light generator 12 to the calculator 46.

演算器46は、ADコンバータ42によって出力された検出信号、より詳しくは、非変調反射光の検出信号を用いて、眼底近傍部分にて反射した非変調反射光の光量分布に基づき、眼底における所定の計測領域の形状(すなわち眼底の表面形状)を表す表面形状信号を算出する。なお、表面形状信号の算出については、周知の算出方法を採用することができるため、その詳細な説明を省略する。また、演算器46は、累算器45によって出力された検出信号、すなわち、眼底近傍部分(例えば、眼底表面から略300μm程度進んだ位置)にて反射した変調反射光の検出信号を用いて、各光発生器12から出射された変調光の光量と受光した変調反射光の光量とに基づき、眼底における所定の計測領域内の毛細血管中を流れる血液の酸素飽和度SO2を算出する。 The computing unit 46 uses the detection signal output from the AD converter 42, more specifically, the detection signal of the non-modulated reflected light, based on the light amount distribution of the non-modulated reflected light reflected in the vicinity of the fundus. A surface shape signal representing the shape of the measurement area (ie, the surface shape of the fundus) is calculated. In addition, about the calculation of a surface shape signal, since a well-known calculation method can be employ | adopted, the detailed description is abbreviate | omitted. Further, the computing unit 46 uses the detection signal output from the accumulator 45, that is, the detection signal of the modulated reflected light reflected at the fundus vicinity (for example, a position advanced about 300 μm from the fundus surface), Based on the light amount of the modulated light emitted from each light generator 12 and the light amount of the received modulated reflected light, the oxygen saturation SO 2 of the blood flowing in the capillary in the predetermined measurement region on the fundus is calculated.

ここで、演算器46による血液の酸素飽和度SO2の算出について説明する。血液中のヘモグロビン、より詳しくは、酸素と結合した酸素化ヘモグロビンと酸素と結合していない還元ヘモグロビンにおける近赤外線光の吸光特性は、文献(例えば、株式会社日立メディコ、MEDIX,vol.29など)に示されて一般的に知られるように、ランバート・ベール(Lambert-Beer)の法則に従って、下記式1で表すことができる。
−ln(R(λ)/Ro(λ))=εoxy(λ)×Coxy×d+εdeoxy(λ)×Cdeoxy×d+α(λ)+S(λ) …式1
Here, the calculation of the blood oxygen saturation SO 2 by the calculator 46 will be described. The absorption characteristics of near-infrared light in hemoglobin in blood, more specifically, oxygenated hemoglobin combined with oxygen and reduced hemoglobin not combined with oxygen, are described in literature (for example, Hitachi Medical Corporation, MEDIX, vol. 29, etc.). As is generally known, it can be expressed by the following equation 1 according to Lambert-Beer's law.
−ln (R (λ) / Ro (λ)) = εoxy (λ) × Coxy × d + εdeoxy (λ) × Cdeoxy × d + α (λ) + S (λ) Equation 1

ただし、前記式1中のR(λ)、Ro(λ)およびdは、図6に概略的に示すように、それぞれ、波長λの検出光量、波長λの出射光量および検出領域の光路長を表すものである。また、前記式1中のεoxy(λ)は、波長λに対する酸素化ヘモグロビンの分子吸光係数を表し、εdeoxy(λ)は、波長λに対する還元ヘモグロビンの分子吸光係数を表すものである。また、前記式1中のCoxyは、酸素化ヘモグロビンの濃度を表し、Cdeoxyは、還元ヘモグロビンの濃度を表すものである。さらに、前記式1中のα(λ)は、血液中のヘモグロビン以外の色素(例えば、細胞中のミトコンドリアでの酸素の需供を反映するチトクロームaa33など)の光吸収による減衰量を表し、S(λ)は、生体組織の光散乱による減衰量を表すものである。   However, R (λ), Ro (λ), and d in the equation 1 respectively represent the detected light amount of the wavelength λ, the emitted light amount of the wavelength λ, and the optical path length of the detection region, as schematically shown in FIG. It represents. Further, εoxy (λ) in the above formula 1 represents the molecular extinction coefficient of oxygenated hemoglobin with respect to the wavelength λ, and εdeoxy (λ) represents the molecular extinction coefficient of reduced hemoglobin with respect to the wavelength λ. In the formula 1, Coxy represents the concentration of oxygenated hemoglobin, and Cdeoxy represents the concentration of reduced hemoglobin. Further, α (λ) in the above formula 1 represents the attenuation due to light absorption of a pigment other than hemoglobin in blood (for example, cytochrome aa33 reflecting the supply and demand of oxygen in mitochondria in cells). (λ) represents the attenuation due to light scattering of the living tissue.

このように、前記式1に従って表される血液中のヘモグロビンの吸光特性に基づき、例えば、血管中の血流変化に着目して血流変化前後の差分を考慮することにより、血液の酸素飽和度SO2を算出することができる。具体的に説明すると、眼底表面近傍に存在する毛細血管について、血流変化前の吸光特性を前記式1に従って表せば、血流変化後の吸光特性は下記式2に示すように表すことができる。
−ln(growthR(λ)/Ro(λ))=εoxy(λ)×growthCoxy×d+εdeoxy(λ)×growthCdeoxy×d+growthα(λ)+S(λ) …式2
ただし、前記式2中のgrowthR(λ)、growthCoxy、growthCdeoxyおよびgrowthα(λ)は、血流変化によって増加変化または減少変化した値を表すものであって、それぞれ、血流変化後の検出光量、血流変化後の酸素化ヘモグロビンの濃度、血流変化後の還元ヘモグロビンの濃度および血流変化後のヘモグロビン以外の色素の光吸収による減衰量を表すものである。
In this way, based on the light absorption characteristics of hemoglobin in blood expressed according to the above equation 1, for example, by taking into account the blood flow change in the blood vessel and taking into account the difference before and after the blood flow change, the oxygen saturation level of the blood SO 2 can be calculated. More specifically, if the light absorption characteristic before blood flow change is expressed according to the above-described equation 1 for capillaries existing near the fundus surface, the light absorption characteristic after blood flow change can be expressed as shown in the following equation 2. .
−ln (growthR (λ) / Ro (λ)) = εoxy (λ) × growthCoxy × d + εdeoxy (λ) × growthCdeoxy × d + growthα (λ) + S (λ) Equation 2
However, growthR (λ), growthCoxy, growthCdeoxy and growthα (λ) in Equation 2 above represent values that have increased or decreased due to changes in blood flow, respectively, It represents the oxygenated hemoglobin concentration after the blood flow change, the reduced hemoglobin concentration after the blood flow change, and the attenuation due to light absorption of a pigment other than hemoglobin after the blood flow change.

ここで、血液中のヘモグロビンの光吸収量は、ヘモグロビン以外の色素の光吸収量に比して極めて大きいため、前記式1中のα(λ)をα(λ)=growthα(λ)とすることができる。これにより、前記式2から前記式1を差し引けば、下記式3が成立する。
−ln(growthR(λ)/R(λ))=εoxy(λ)×ΔCoxy+εdeoxy(λ)×ΔCdeoxy …式3
ここで、前記式3中のΔCoxyおよびΔCdeoxyは、それぞれ、下記式4および式5によって表されるものである。
ΔCoxy=(growthCoxy−Coxy)×d …式4
ΔCdeoxy=(growthCdeoxy−Cdeoxy)×d …式5
Here, since the light absorption amount of hemoglobin in the blood is extremely larger than the light absorption amount of a dye other than hemoglobin, α (λ) in the above equation 1 is expressed as α (λ) = growthα (λ). be able to. Thus, subtracting the formula 1 from the formula 2 yields the following formula 3.
−ln (growthR (λ) / R (λ)) = εoxy (λ) × ΔCoxy + εdeoxy (λ) × ΔCdeoxy Equation 3
Here, ΔCoxy and ΔCdeoxy in Formula 3 are represented by Formula 4 and Formula 5 below, respectively.
ΔCoxy = (growthCoxy−Coxy) × d Equation 4
ΔCdeoxy = (growthCdeoxy−Cdeoxy) × d (Formula 5)

そして、図7にてヘモグロビンの光吸光スペクトルを概略的に示すように、吸光特性のコントラスト比が明確となる特定波長として、例えば、λ=780nmや830nmの近赤外線光を用いて計測した結果に基づいて、前記式3を解くことによって、酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔCoxy、還元ヘモグロビン濃度変化ΔCdeoxyおよび全ヘモグロビン濃度変化(ΔCoxy+ΔCdeoxy)を相対的に計算することができる。そして、これらの各値を計算することによって、下記式6によって表される相対的な酸素飽和度SO2を計算することができる。
SO2=ΔCoxy/(ΔCoxy+ΔCdeoxy) …式6
Then, as schematically shown in FIG. 7 as a light absorption spectrum of hemoglobin, as a specific wavelength at which the contrast ratio of light absorption characteristics becomes clear, for example, the result of measurement using near infrared light of λ = 780 nm or 830 nm Based on this, by solving Equation 3, it is possible to relatively calculate oxygenated hemoglobin concentration change ΔCoxy, reduced hemoglobin concentration change ΔCdeoxy, and total hemoglobin concentration change (ΔCoxy + ΔCdeoxy). Then, by calculating these values, the relative oxygen saturation SO 2 represented by the following formula 6 can be calculated.
SO 2 = ΔCoxy / (ΔCoxy + ΔCdeoxy) (Formula 6)

ここで、前記式6における酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔCoxy、還元ヘモグロビン濃度変化ΔCdeoxy全ヘモグロビン濃度変化(ΔCoxy+ΔCdeoxy)および酸素飽和度SO2は、眼底表面から若干内部に入射した近赤外線光が毛細血管中のヘモグロビンによって反射された近赤外線光すなわち変調反射光の検出光量を用いて計算されるものである。ところで、変調反射光の検出光量は、所定の計測深度(例えば、毛細血管の太さに対応)における反射強度(屈折率変化など)を示しているが、変調反射光の吸収の影響は、同光の通過した光路全域におけるヘモグロビン濃度の影響を受けている。すなわち、変調反射光の光量は、眼底表面近傍にて吸収を往復で2回受けたものとなる。 Here, the oxygenated hemoglobin concentration change ΔCoxy, the reduced hemoglobin concentration change ΔCdeoxy total hemoglobin concentration change (ΔCoxy + ΔCdeoxy) and the oxygen saturation level SO 2 in the above formula 6 are calculated as follows: It is calculated using the detected light quantity of near-infrared light reflected by hemoglobin, that is, modulated reflected light. By the way, the detected light amount of the modulated reflected light indicates the reflection intensity (refractive index change, etc.) at a predetermined measurement depth (for example, corresponding to the thickness of the capillary), but the influence of the absorption of the modulated reflected light is the same. It is affected by the hemoglobin concentration in the entire optical path through which light passes. That is, the amount of modulated reflected light is absorbed twice in the vicinity of the fundus surface.

したがって、変調反射光の眼底内部における吸収を考慮して酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔCoxy、還元ヘモグロビン濃度変化ΔCdeoxy、全ヘモグロビン濃度変化(ΔCoxy+ΔCdeoxy)および酸素飽和度SO2を計算する場合には、所定の計測深度における変調反射光の光量と、所定の計測深度からの変化量Δにおける変調反射光の光量との比を求めるとよい。このとき、所定の計測深度における反射強度と変化量Δにおける反射強度とが略同一で、かつ、ヘモグロビンによる吸収減衰量が異なる波長の組み合わせ(例えば、780nmと830nmなど)となる変調反射光について光量の比を求めるとよい。 Therefore, when calculating the oxygenated hemoglobin concentration change ΔCoxy, reduced hemoglobin concentration change ΔCdeoxy, total hemoglobin concentration change (ΔCoxy + ΔCdeoxy) and oxygen saturation SO 2 taking into account the absorption of modulated reflected light inside the fundus A ratio between the light quantity of the modulated reflected light at the depth and the light quantity of the modulated reflected light at the change Δ from the predetermined measurement depth may be obtained. At this time, the light intensity of the modulated reflected light is a combination of wavelengths (for example, 780 nm and 830 nm) in which the reflection intensity at a predetermined measurement depth and the reflection intensity at the change amount Δ are substantially the same and the absorption attenuation amount by hemoglobin is different. The ratio of

なお、これらの異なる波長の組み合わせにおいては、反射強度を決定している屈折率は、生体構成物質内にて、両波長の差が小さいため無視することができる。これにより、幅Δ内での変調反射光の前記2波長における吸収減衰比を求めることができ、この吸収減衰比を用いて各ヘモグロビン濃度を計算することもできる。   In addition, in the combination of these different wavelengths, the refractive index that determines the reflection intensity can be ignored because the difference between the two wavelengths is small in the living body constituent material. As a result, the absorption attenuation ratio at the two wavelengths of the modulated reflected light within the width Δ can be obtained, and each hemoglobin concentration can be calculated using this absorption attenuation ratio.

したがって、所定の計測深度のみにおける酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔCoxy、還元ヘモグロビン濃度変化ΔCdeoxy、全ヘモグロビン濃度変化(ΔCoxy+ΔCdeoxy)および酸素飽和度SO2を算出することができる。そして、上述したように、演算器46は、眼底の表面形状および酸素飽和度SO2を算出すると、同算出した形状を表す表面形状信号および酸素飽和度SO2を表す酸素飽和度信号を画像処理器47に出力する。 Therefore, it is possible to calculate the oxygenated hemoglobin concentration change ΔCoxy, the reduced hemoglobin concentration change ΔCdeoxy, the total hemoglobin concentration change (ΔCoxy + ΔCdeoxy), and the oxygen saturation SO 2 only at a predetermined measurement depth. As described above, when the calculator 46 calculates the surface shape of the fundus and the oxygen saturation level SO 2 , the calculator 46 performs image processing on the surface shape signal indicating the calculated shape and the oxygen saturation level signal indicating the oxygen saturation level SO 2. Output to the unit 47.

画像処理器47は、図8に示すように、フレームコントロール回路47aと、フレームメモリ47bと、マルチプレクサ47cと、画像生成回路47dとを備えた回路である。フレームコントロール回路47aは、各フレームメモリ47bおよびマルチプレクサ47cの作動を制御する回路である。フレームメモリ47bは、フレームコントロール回路47aの制御に従って、演算器46から出力された表面形状信号または酸素飽和度信号を画像生成回路47dに出力するものである。画像生成回路47dは、出力された表面形状信号または酸素飽和度信号に基づき、表示部5に所定の態様で表示させる画像データ、すなわち、表面形状を表示するための表面形状画像データと酸素飽和度を表示するための酸素飽和度画像データを生成するものである。なお、この実施形態においては、演算器46から出力された表面形状信号または酸素飽和度信号をフレームメモリ47bに一時的に記憶するように実施するが、必要に応じて、前記各信号をマルチプレクサ47cに直接出力するように実施してもよい。   As shown in FIG. 8, the image processor 47 is a circuit including a frame control circuit 47a, a frame memory 47b, a multiplexer 47c, and an image generation circuit 47d. The frame control circuit 47a is a circuit that controls the operation of each frame memory 47b and the multiplexer 47c. The frame memory 47b outputs the surface shape signal or the oxygen saturation signal output from the computing unit 46 to the image generation circuit 47d under the control of the frame control circuit 47a. The image generation circuit 47d, based on the output surface shape signal or oxygen saturation signal, displays image data to be displayed in a predetermined manner on the display unit 5, that is, surface shape image data and oxygen saturation for displaying the surface shape. This generates oxygen saturation image data for displaying. In this embodiment, the surface shape signal or the oxygen saturation signal output from the computing unit 46 is temporarily stored in the frame memory 47b. However, if necessary, the signals are multiplexed in the multiplexer 47c. You may implement so that it may output directly.

表示部5は、図9に示すように、表示用画像データ記憶回路51と、変換回路52と、液晶ディスプレイなどのモニタ53を備えている。表示用画像データ記憶回路51は、必要に応じて、表面形状画像データと酸素飽和度画像データとを合成するとともに、表面形状画像データ、酸素飽和度画像データおよび合成画像データに対して付帯情報である数字や各種文字などのデータを重畳して一旦保存するものである。変換回路52は、表示用画像データ記憶回路51に保存された画像データに対して、例えば、D/A変換およびTVフォーマット変換などを行うものである。そして、表示部5は、光検出部4の画像処理器47から出力された画像データに基づいて、眼底の表面形状または酸素飽和度をそのまま表示したり、これらの画像データを合成(重畳)して表示する。   As shown in FIG. 9, the display unit 5 includes a display image data storage circuit 51, a conversion circuit 52, and a monitor 53 such as a liquid crystal display. The display image data storage circuit 51 synthesizes the surface shape image data and the oxygen saturation image data as necessary, and includes additional information on the surface shape image data, the oxygen saturation image data, and the composite image data. Data such as certain numbers and various characters are superimposed and temporarily saved. The conversion circuit 52 performs, for example, D / A conversion and TV format conversion on the image data stored in the display image data storage circuit 51. The display unit 5 displays the surface shape of the fundus or the oxygen saturation as it is based on the image data output from the image processor 47 of the light detection unit 4, or synthesizes (superimposes) these image data. To display.

次に、上記のように構成した実施形態に係る機能型共焦点画像表示装置Mの作動について、患者の眼底を観察する場合を例示して説明する。   Next, the operation of the functional confocal image display apparatus M according to the embodiment configured as described above will be described by exemplifying a case where the fundus of the patient is observed.

まず、医師またはオペレータは、光出射部1が照射する近赤外線光または可視光の光軸上に患者の眼球が位置するように、機能型共焦点画像表示装置Mを配置する。そして、医師またはオペレータは、対物レンズTを図1の矢印方向に移動させることによって眼底に対するピントを調整した後、コントローラ6の図示しない入力装置を操作して近赤外線光または可視光の出射開始を指示する。これにより、コントローラ6は、光出射部1を構成する光発生器11および光発生器12に対して、所定の短い時間間隔で、駆動信号または一次駆動信号を供給する。これにより、光発生器11と光発生器12は、所定の短い時間間隔で、交互にその作動を開始する。なお、光発生器11と光発生器12とを同時に作動させることも可能である。   First, a doctor or an operator arranges the functional confocal image display device M so that the patient's eyeball is positioned on the optical axis of near infrared light or visible light irradiated by the light emitting unit 1. The doctor or operator adjusts the focus with respect to the fundus by moving the objective lens T in the direction of the arrow in FIG. 1, and then operates an input device (not shown) of the controller 6 to start emission of near infrared light or visible light. Instruct. Thereby, the controller 6 supplies a drive signal or a primary drive signal to the light generator 11 and the light generator 12 constituting the light emitting unit 1 at predetermined short time intervals. Thereby, the light generator 11 and the light generator 12 start the operation alternately at a predetermined short time interval. It is also possible to operate the light generator 11 and the light generator 12 at the same time.

すなわち、光発生器11は、所定の短い時間間隔でコントローラ6から供給された駆動信号を光源ドライバ111によって取得する。これにより、光源ドライバ111は、取得した駆動信号に基づいて光源112をパルス発光させ、光源112は、488nmの可視光を出射する。   That is, the light generator 11 acquires the drive signal supplied from the controller 6 at a predetermined short time interval by the light source driver 111. Thereby, the light source driver 111 causes the light source 112 to emit pulses based on the acquired drive signal, and the light source 112 emits visible light of 488 nm.

また、コントローラ6は、2つの光発生器12に対して、所定の短い時間間隔で一次駆動信号を供給する。これにより、2つの光発生器12は、同時にその作動を開始し、それぞれ、780nmの近赤外線光と830nmの近赤外線光を出射する。   The controller 6 supplies primary drive signals to the two light generators 12 at predetermined short time intervals. As a result, the two light generators 12 start operating simultaneously, and emit near-infrared light of 780 nm and near-infrared light of 830 nm, respectively.

具体的に説明すると、各光発生器12においては、拡散符号系列発生器121が、例えば、PN系列としてゴールド符号系列を発生する。そして、拡散符号系列発生器121は、発生したPN系列をコントローラ6に対して出力するとともに、掛け算器122に出力する。掛け算器122は、コントローラ6から供給された一次駆動信号とPN系列との積を計算し、一次駆動信号をスペクトラム拡散変調する。そして、スペクトラム拡散変調された駆動信号すなわち二次駆動信号を光源ドライバ123が取得する。これにより、光源ドライバ123は、取得した二次駆動信号に基づいて光源124をパルス発光させる。したがって、一方の光源124は780nmの近赤外線光を出射し、他方の光源124は830nmの近赤外線光を出射する。   Specifically, in each light generator 12, the spread code sequence generator 121 generates a gold code sequence as a PN sequence, for example. The spreading code sequence generator 121 outputs the generated PN sequence to the controller 6 and also outputs it to the multiplier 122. The multiplier 122 calculates the product of the primary drive signal supplied from the controller 6 and the PN sequence, and performs spread spectrum modulation on the primary drive signal. Then, the light source driver 123 obtains the spread spectrum modulated drive signal, that is, the secondary drive signal. Thereby, the light source driver 123 causes the light source 124 to emit pulses based on the acquired secondary drive signal. Accordingly, one light source 124 emits near-infrared light of 780 nm, and the other light source 124 emits near-infrared light of 830 nm.

このように、光出射部1からパルス的に出射された近赤外線光および可視光はすなわち非変調光および変調光は、光ファイバーH1および集光レンズS1を介してピンホール板A1を通過することによって、スポット状の点光源として光路分離部2に到達する。そして、光路分離部2に到達した非変調光および変調光はビームスプリッタ21を透過し、光走査部3によって面内方向に走査されて患者の眼球に到達する。そして、眼球に入射した非変調光および変調光は、眼底表面近傍にて反射してビームスプリッタ21に到達する。このように、ビームスプリッタ21に到達した非変調光および変調光は、ビームスプリッタ21にて反射して光検出部4に向けて伝播する。これにより、眼底にて反射した非変調光および変調光すなわち非変調反射光および変調反射光は、ピンホール板A2、集光レンズS3および光ファイバーH2を介して、光検出部4に到達する。このとき、非変調反射光および変調反射光がピンホール板A2を通過することにより、対物レンズTによってピントの合っている眼底表面近傍にて反射した非変調反射光および変調反射光のみが光検出部4に到達する。   As described above, the near-infrared light and the visible light emitted from the light emitting unit 1 in a pulse manner, that is, the non-modulated light and the modulated light pass through the pinhole plate A1 through the optical fiber H1 and the condenser lens S1. Then, it reaches the optical path separation unit 2 as a spot-like point light source. Then, the unmodulated light and the modulated light that have reached the optical path separating unit 2 are transmitted through the beam splitter 21, scanned in the in-plane direction by the optical scanning unit 3, and reach the patient's eyeball. Then, the unmodulated light and the modulated light incident on the eyeball are reflected near the fundus surface and reach the beam splitter 21. Thus, the non-modulated light and the modulated light that have reached the beam splitter 21 are reflected by the beam splitter 21 and propagate toward the light detection unit 4. Thereby, the non-modulated light and the modulated light reflected by the fundus, that is, the non-modulated reflected light and the modulated reflected light reach the light detection unit 4 through the pinhole plate A2, the condensing lens S3, and the optical fiber H2. At this time, only the non-modulated reflected light and the modulated reflected light reflected by the objective lens T near the surface of the fundus in focus are detected by passing the non-modulated reflected light and the modulated reflected light through the pinhole plate A2. Part 4 is reached.

光検出部4においては、受光器41が非変調反射光と変調反射光を受光し、眼底における所定の計測領域の表面形状情報または生体情報を含んでいる非変調反射光または変調反射光に応じた電気的な検出信号を時系列的にADコンバータ42に出力する。なお、電気的な検出信号の大きさは、眼底における反射強度(光量)に比例する。そして、ADコンバータ42は、出力された電気的な検出信号をデジタル信号に変換するとともに、同デジタル変換した検出信号を出力する。   In the light detection unit 4, the light receiver 41 receives the non-modulated reflected light and the modulated reflected light, and responds to the non-modulated reflected light or the modulated reflected light including the surface shape information or biological information of a predetermined measurement region on the fundus. The detected electrical signals are output to the AD converter 42 in time series. The magnitude of the electrical detection signal is proportional to the reflection intensity (light quantity) on the fundus. The AD converter 42 converts the output electrical detection signal into a digital signal and outputs the digitally converted detection signal.

この場合、光出射部1の光発生器11が非変調光を発生している場合には、演算器46がADコンバータ42からデジタル検出信号を取得する。これにより、演算器46は、光発生器11が発生した488nmの非変調反射光に対応するデジタル検出信号に基づいて、所定の計測領域における眼底の表面形状を計算するとともに同計算した形状を表す表面形状信号を出力する。   In this case, when the light generator 11 of the light emitting unit 1 generates unmodulated light, the computing unit 46 acquires a digital detection signal from the AD converter 42. Accordingly, the computing unit 46 calculates the surface shape of the fundus in a predetermined measurement region based on the digital detection signal corresponding to the 488 nm non-modulated reflected light generated by the light generator 11 and represents the calculated shape. Output surface shape signal.

具体的に説明すると、上述したように、眼底にて反射して光検出部4に到達する非変調反射光は、光走査部3によって、眼底における所定の計測領域内を面内方向に走査されている。このため、受光器41からADコンバータ42を介して演算器46に出力されるデジタル検出信号は、眼底表面近傍における非変調反射光の2次元的な光量分布となる。ここで、この非変調反射光の2次元的な光量分布は、眼底表面近傍の形状に応じて変化するものである。このため、この光量分布を用いることにより、眼底の表面形状を計算することができる。そして、演算器46は、計算した眼底の表面形状を表す表面形状信号を画像処理器47に出力する。   More specifically, as described above, the non-modulated reflected light that is reflected by the fundus and reaches the light detection unit 4 is scanned by the optical scanning unit 3 in a predetermined measurement area on the fundus in the in-plane direction. ing. For this reason, the digital detection signal output from the light receiver 41 to the computing unit 46 via the AD converter 42 becomes a two-dimensional light amount distribution of non-modulated reflected light near the fundus surface. Here, the two-dimensional light amount distribution of the non-modulated reflected light changes according to the shape near the fundus surface. For this reason, the surface shape of the fundus can be calculated by using this light quantity distribution. Then, the calculator 46 outputs a surface shape signal representing the calculated surface shape of the fundus to the image processor 47.

一方、光出射部1の2つの光発生器12が、それぞれ、780nmと830nmの変調光を同時に発生している場合には、これらの変調光に基づく変調反射光を復調したデジタル検出信号が演算器46に出力される。具体的に説明すると、コントローラ6は、上述したように、光出射部1に対して一次駆動信号を供給した後、各光発生器12の拡散符号系列発生器121から取得したPN系列(例えば、ゴールド符号系列)を、光検出部4に対して供給する。これにより、光検出部4は、供給されたゴールド符号系列を拡散符号系列取得器43によって取得する。そして、拡散符号系列取得器43は、取得したゴールド符号系列を掛け算器44に供給する。   On the other hand, when the two light generators 12 of the light emitting unit 1 are simultaneously generating modulated light of 780 nm and 830 nm, respectively, a digital detection signal obtained by demodulating the modulated reflected light based on these modulated lights is calculated. Is output to the device 46. Specifically, as described above, the controller 6 supplies the primary drive signal to the light emitting unit 1 and then obtains the PN sequence (for example, from the spread code sequence generator 121 of each light generator 12, for example). (Gold code sequence) is supplied to the light detection unit 4. Thereby, the light detection unit 4 acquires the supplied Gold code sequence by the spread code sequence acquisition unit 43. Then, the spread code sequence acquisition unit 43 supplies the acquired Gold code sequence to the multiplier 44.

掛け算器44は、ADコンバータ42から取得したデジタル検出信号と、拡散符号系列取得器43から供給されたゴールド符号系列との積を計算する。そして、掛け算器44は計算した積の値を累算器45に出力し、累算器45は、出力された積の値をPN系列の1周期(すなわち、128ビット長)以上に渡り加算する。このように、掛け算器44と累算器45による積和処理により、デジタル検出信号と供給されたゴールド符号系列との相関を取ることができ、特定の光発生器12からの近赤外線光、具体的には、780nmまたは830nmの波長を有する変調反射光に対応したデジタル検出信号のみを選択して演算器46に出力することができる。   The multiplier 44 calculates the product of the digital detection signal acquired from the AD converter 42 and the Gold code sequence supplied from the spreading code sequence acquisition unit 43. Then, the multiplier 44 outputs the calculated product value to the accumulator 45, and the accumulator 45 adds the output product value over one period of the PN sequence (ie, 128 bits long) or more. . In this way, the product-sum processing by the multiplier 44 and the accumulator 45 can correlate the digital detection signal with the supplied Gold code sequence, and the near-infrared light from the specific light generator 12, specifically, Specifically, only the digital detection signal corresponding to the modulated reflected light having a wavelength of 780 nm or 830 nm can be selected and output to the calculator 46.

すなわち、上述したように、ゴールド符号系列(PN系列)に関しては、異なる系列が互いに直交する性質、言い換えれば、異なる系列同士の積の和が「0」となる性質を有している。このため、拡散符号系列取得器43が掛け算器44に対して、特定の光発生器12のゴールド符号系列(PN系列)を供給した場合には、ADコンバータ42から出力されたデジタル検出信号のうち、前記特定の光発生器12が発生した近赤外線光に対応するデジタル検出信号以外の検出信号と前記供給されたゴールド符号系列(PN系列)との積の値は「0」となる。これにより、累算器45によってゴールド符号系列(PN系列)の1周期以上の渡り加算される値も「0」となり、相関は「0」となる。したがって、拡散符号系列取得器43から供給されたゴールド符号系列(PN系列)を有しない(または一致しない)デジタル検出信号、言い換えれば、特定の光発生器12以外の光発生器が発生した変調光に基づく変調反射光は選択的に排除され、特定の光発生器12から出射された変調光に基づく変調反射光に対応する検出信号のみが演算器46に出力される。   That is, as described above, the Gold code sequence (PN sequence) has a property that different sequences are orthogonal to each other, in other words, a property that the sum of products of different sequences is “0”. For this reason, when the spread code sequence acquisition unit 43 supplies the multiplier 44 with the gold code sequence (PN sequence) of the specific light generator 12, the digital detection signal output from the AD converter 42 The product value of the detection signal other than the digital detection signal corresponding to the near-infrared light generated by the specific light generator 12 and the supplied gold code sequence (PN sequence) is “0”. As a result, the value added by the accumulator 45 over one period of the Gold code sequence (PN sequence) is also “0”, and the correlation is “0”. Therefore, a digital detection signal that does not have (or does not match) the Gold code sequence (PN sequence) supplied from the spread code sequence acquisition unit 43, in other words, modulated light generated by a light generator other than the specific light generator 12. The modulated reflected light based on is selectively excluded, and only the detection signal corresponding to the modulated reflected light based on the modulated light emitted from the specific light generator 12 is output to the calculator 46.

そして、演算器46においては、累算器45から供給された780nmの変調反射光に対応するデジタル検出信号と830nmの変調反射光に対応するデジタル検出信号とを用いて、上述したように計算した眼底の表面形状と一致する部位の酸素飽和度SO2を表す酸素飽和度信号を出力する。すなわち、演算器46は、取得した780nmおよび830nmの変調反射光に対応するデジタル検出信号を用い、言い換えれば、上述した眼底の表面形状と一致する部位の光量分布を用い、前記式1〜6に従って酸素飽和度SO2を計算する。そして、演算器46は、計算した酸素飽和度SO2を表す酸素飽和度信号を画像処理器47に出力する。 Then, the arithmetic unit 46 uses the digital detection signal corresponding to the 780 nm modulated reflected light and the digital detection signal corresponding to the 830 nm modulated reflected light supplied from the accumulator 45 to calculate as described above. An oxygen saturation signal representing the oxygen saturation SO 2 at the site matching the surface shape of the fundus is output. That is, the computing unit 46 uses the obtained digital detection signal corresponding to the modulated reflected light of 780 nm and 830 nm, in other words, using the light amount distribution of the portion matching the surface shape of the fundus oculi described above, and according to the above formulas 1-6. Calculate the oxygen saturation SO 2 . Then, the calculator 46 outputs an oxygen saturation signal representing the calculated oxygen saturation SO 2 to the image processor 47.

画像処理器47においては、フレームコントロール回路47aが、演算器46から出力された表面形状信号および酸素飽和度信号をフレームメモリ47bに一時的に記憶させる。そして、フレームコントロール回路47aは、マルチプレクサ47cに対して、フレームメモリ47bの所定記憶位置に一時的に記憶されている表面形状信号および酸素飽和度信号を画像生成回路47dに出力させる。画像生成回路47dは、出力された表面形状信号に基づいて眼底の表面形状を表す表面形状画像データを生成するとともに、出力された酸素飽和度信号に基づいて眼底の表面形状の位置と一致する酸素飽和度SO2を表す酸素飽和度画像データを生成する。そして、画像生成回路47dは、生成した表面形状画像データおよび酸素飽和度画像データを表示部5に出力する。 In the image processor 47, the frame control circuit 47a temporarily stores the surface shape signal and the oxygen saturation signal output from the calculator 46 in the frame memory 47b. Then, the frame control circuit 47a causes the multiplexer 47c to output the surface shape signal and the oxygen saturation signal temporarily stored in the predetermined storage position of the frame memory 47b to the image generation circuit 47d. The image generation circuit 47d generates surface shape image data representing the surface shape of the fundus oculi based on the output surface shape signal, and oxygen that matches the position of the surface shape of the fundus oculi based on the output oxygen saturation signal. Oxygen saturation image data representing saturation SO 2 is generated. Then, the image generation circuit 47d outputs the generated surface shape image data and oxygen saturation image data to the display unit 5.

表示部5においては、表示用画像データ記憶回路51が、画像生成回路47dから供給された表面形状画像データおよび酸素飽和度画像データを一旦記憶する。そして、変換回路52によって、表示用画像データ記憶回路51に一旦記憶された画像データが変換されることにより、モニタ53は、眼底の表面形状や眼底の酸素飽和度をそれぞれ表示したり、合成された表面形状と酸素飽和度を表示する。   In the display unit 5, the display image data storage circuit 51 temporarily stores the surface shape image data and the oxygen saturation image data supplied from the image generation circuit 47d. Then, the image data once stored in the display image data storage circuit 51 is converted by the conversion circuit 52, so that the monitor 53 displays or synthesizes the surface shape of the fundus and the oxygen saturation of the fundus. Display surface shape and oxygen saturation.

以上の説明からも理解できるように、この第1実施形態に係る機能型共焦点画像表示装置Mによれば、所定の計測領域における眼底の表面形状を表示するとともに、この表面形状に一致した部分の酸素飽和度SO2を計算して表示することができる。また、これらの表面形状と酸素飽和度SO2を合成して表示することができる。これにより、例えば、緑内障などのように視細胞が壊死する眼病を医師が診察する場合には、眼底の表面形状と酸素飽和度SO2の両方の情報を提供することができるため、病状の早期発見に寄与することができる。すなわち、従来からこの種の診察に利用されてきた光コヒーレンストモグラフィや共焦点型顕微鏡などでは、眼底の表面形状や断面形状を詳細に観察できるものの、眼病の進行を判断するに当たっては、医師の知識や経験に依存する必要があった。しかしながら、機能型共焦点画像表示装置Mによれば、眼底の表面形状とともに酸素飽和度SO2をも同時に観察できるため、例えば、視細胞の壊死に伴う酸素飽和度SO2の低下を極めて容易に確認することができる。これにより、医師の診断を的確に補助することができ、患者に対して早期に適切な処置を施すことができる。 As can be understood from the above description, according to the functional confocal image display device M according to the first embodiment, the surface shape of the fundus in the predetermined measurement region is displayed, and the portion that matches the surface shape The oxygen saturation of SO 2 can be calculated and displayed. Further, these surface shapes and oxygen saturation SO 2 can be synthesized and displayed. As a result, for example, when a doctor examines an eye disease in which photoreceptor cells are necrotized such as glaucoma, it is possible to provide information on both the surface shape of the fundus and the oxygen saturation SO 2 , so that the early stage of the disease state Can contribute to discovery. In other words, with optical coherence tomography and confocal microscopes that have been used for this type of diagnosis, the surface shape and cross-sectional shape of the fundus can be observed in detail. It was necessary to depend on knowledge and experience. However, according to the functional confocal image display apparatus M, since the oxygen saturation SO 2 can be observed simultaneously with the surface shape of the fundus, for example, it is very easy to reduce the oxygen saturation SO 2 due to necrosis of photoreceptor cells. Can be confirmed. Thereby, a doctor's diagnosis can be supported accurately and an appropriate treatment can be performed early on a patient.

また、光出射部1の2つの光発生器12が、スペクトラム拡散変調して同時に波長の異なる近赤外線光を出射することにより、酸素飽和度SO2の変化をより詳細に算出することができる。すなわち、酸素飽和度SO2の時間変化は比較的遅いものの、厳密には、時間変化している。これに対して、波長の異なる近赤外線光を同時に出射することにより、光検出部4にほぼ同一時点における酸素飽和度SO2の状態を反映した変調反射光が到達する。このため、瞬間における酸素飽和度SO2を良好に算出することができるとともに、時間経過に伴う酸素飽和度SO2の変化も極めて正確に算出することができる。 In addition, the two light generators 12 of the light emitting unit 1 can perform near-infrared light having different wavelengths by performing spread spectrum modulation, so that the change in the oxygen saturation SO 2 can be calculated in more detail. That is, although the time change of the oxygen saturation SO 2 is relatively slow, strictly speaking, it changes with time. On the other hand, by simultaneously emitting near-infrared light having different wavelengths, modulated reflected light that reflects the state of oxygen saturation SO 2 at substantially the same time point reaches the light detection unit 4. For this reason, the instantaneous oxygen saturation level SO 2 can be calculated satisfactorily, and the change in the oxygen saturation level SO 2 over time can also be calculated extremely accurately.

上記第1実施形態においては、前記式1〜式6(より詳しくは、前記式6)に従って、酸素飽和度SO2を算出するように実施した。ところで、上記第1実施形態において算出される酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔCoxyおよび還元ヘモグロビン濃度変化ΔCdeoxyは、前記式4および式5から明らかなように、光路長dを含んで計算されるものである。一般的に生体内部に入射した光の光路長dを厳密に測定または算出することは、極めて難しい。したがって、前記式4および式5における光路長dは相対量として用いられており、酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔCoxyおよび還元ヘモグロビン濃度変化ΔCdeoxyを用いた前記式6に従って算出される酸素飽和度SO2も相対量となる。 In the first embodiment, the equation 1) to Equation (6 (more specifically, the formula 6) in accordance with, was performed to calculate the oxygen saturation SO 2. Incidentally, the oxygenated hemoglobin concentration change ΔCoxy and the reduced hemoglobin concentration change ΔCdeoxy calculated in the first embodiment are calculated including the optical path length d, as is apparent from the equations 4 and 5. In general, it is extremely difficult to precisely measure or calculate the optical path length d of light incident on the inside of a living body. Therefore, the optical path length d in the equations 4 and 5 is used as a relative amount, and the oxygen saturation SO 2 calculated according to the equation 6 using the oxygenated hemoglobin concentration change ΔCoxy and the reduced hemoglobin concentration change ΔCdeoxy is also relative. It becomes quantity.

これに対して、下記に示す各式に従って酸素飽和度SO2を計算することにより、脈動成分中の酸素飽和度SO2、言い換えれば、動脈または細動脈中の酸素飽和度SO2を算出することができる。なお、この変形例に係る酸素飽和度の算出方法については、例えば、特開昭63−111837号公報に開示されて従来から広く知られている算出方法であるため、その詳細な説明を省略する。 In contrast, by calculating the oxygen saturation SO 2 in accordance with the formulas shown below, the oxygen saturation SO 2 in the pulsating component, in other words, to calculate the oxygen saturation SO 2 arterial or arterioles Can do. Note that the oxygen saturation calculation method according to this modification is, for example, a calculation method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-111837 and widely known in the art, and detailed description thereof is omitted. .

生体内の赤外減光度は、下記式7に従って計算することができる。
−log(I1/I0)=E×C×e+A …式7
ただし、前記式7中のI1は細動脈を透過した透過光の光量を表し、I0は入射光の光量を表す。また、前記式7中のEはヘモグロビンの吸光係数を表し、Cは血中ヘモグロビン血液濃度を表し、eは血液層の厚さ(前記式4,5における光路長dに相当)を表し、Aは組織層の減光度を表す。ここで、前記式7は、生体内を透過した赤外線光の減光度を算出するものであるが、反射した赤外線光であっても同様の特性を示すことが知られている。
The infrared attenuation level in the living body can be calculated according to the following formula 7.
−log (I1 / I0) = E × C × e + A Equation 7
However, I1 in the formula 7 represents the amount of transmitted light that has passed through the arteriole, and I0 represents the amount of incident light. E in Equation 7 represents the extinction coefficient of hemoglobin, C represents blood hemoglobin blood concentration, e represents blood layer thickness (corresponding to the optical path length d in Equations 4 and 5), A Represents the degree of attenuation of the tissue layer. Here, Equation 7 is used to calculate the attenuation of infrared light transmitted through the living body, but it is known that even reflected infrared light exhibits similar characteristics.

脈動により血液層の厚さeがΔeだけ変化したとすると、赤外減光度の変化は下記式8に従って計算することができる。
−(log(I1/I0)−log(I2/I0))=E×C×e−E×C×(e−Δe) …式8
前記式8を整理すると、下記式9に示すようになる。
−log(I2/I1)=E×C×Δe …式9
ただし、前記式8および式9中のI2は血液層の厚さの変化後における透過光の光量を表す。
If the blood layer thickness e is changed by Δe due to pulsation, the change in the infrared attenuation can be calculated according to the following equation (8).
− (Log (I1 / I0) −log (I2 / I0)) = E × C × e−E × C × (e−Δe) Equation 8
If the above equation 8 is arranged, the following equation 9 is obtained.
−log (I2 / I1) = E × C × Δe Equation 9
However, I2 in the above formulas 8 and 9 represents the amount of transmitted light after the change in the thickness of the blood layer.

次に、透過光の光量I1を有する赤外線光の波長をλ1、透過光の光量I2を有する赤外線光の波長をλ2として、時刻t1,t2におけるλ1の各透過光の光量をI11,I21、λ2の各透過光の光量をI12,I22とすると、前記式9に従って、各時刻における赤外減光度の変化は、下記式10および式11のように示すことができる。
−log(I21/I11)=E1×C×Δe …式10
−log(I22/I12)=E2×C×Δe …式11
ただし、前記式10中のE1は、波長λ1の赤外線光に対するヘモグロビンの吸光係数を表し、前記式11中のE2は、波長λ2の赤外線光に対するヘモグロビンの吸光係数を表す。そして、前記式11を前記式10で除算すると、血液層の厚さ変化Δeを消去した下記式12が成立する。
log(I12/I22)/log(I11/I21)=E2/E1 …式12
したがって、前記式12を変形すれば、下記式13が成立する。
E2=E1×log(I12/I22)/log(I11/I21) …式13
Next, assuming that the wavelength of the infrared light having the transmitted light amount I1 is λ1, the wavelength of the infrared light having the transmitted light amount I2 is λ2, the light amounts of the transmitted light at λ1 at times t1 and t2 are I11, I21, λ2. Assuming that the amount of each transmitted light is I12 and I22, the change in the infrared attenuation at each time can be expressed by the following equations 10 and 11 according to the equation 9.
−log (I21 / I11) = E1 × C × Δe Equation 10
−log (I22 / I12) = E2 × C × Δe Equation 11
However, E1 in the formula 10 represents the extinction coefficient of hemoglobin with respect to the infrared light having the wavelength λ1, and E2 in the formula 11 represents the extinction coefficient of hemoglobin with respect to the infrared light having the wavelength λ2. Then, when the formula 11 is divided by the formula 10, the following formula 12 is established in which the blood layer thickness change Δe is eliminated.
log (I12 / I22) / log (I11 / I21) = E2 / E1 Equation 12
Therefore, if Equation 12 is modified, the following Equation 13 is established.
E2 = E1 × log (I12 / I22) / log (I11 / I21) ... Equation 13

ここで、図10に示す酸素飽和度に応じたヘモグロビンの光吸収スペクトルを参照して、ヘモグロビンの吸光係数E1に対応する吸光波長として805nmを選択すると、酸素飽和度SO2=0%と酸素飽和度SO2=100%の曲線の交点を得る。これにより、吸光係数E1は、酸素飽和度の影響を受けない値となる。そして、ヘモグロビンの吸光係数E2に対応する吸光波長として、例えば、750nmを選択するとともに、酸素飽和度SO2=0%のときのヘモグロビンの吸光係数をEp、酸素飽和度SO2=100%のときのヘモグロビンの吸光係数をE0とすると、現在の酸素飽和度SO2は下記式14に従って計算できる。
SO2=(E2−Ep)/(E0−Ep) …式14
これにより、前記式14に従って計算される酸素飽和度SO2は、相対量を含むことなく計算されるため、実際の酸素飽和度を得ることができる。したがって、医師による診断において、より正確な酸素飽和度SO2を提供することができる。
Here, referring to the light absorption spectrum of hemoglobin corresponding to the oxygen saturation shown in FIG. 10, when 805 nm is selected as the absorption wavelength corresponding to the absorption coefficient E1 of hemoglobin, the oxygen saturation SO 2 = 0% and the oxygen saturation Obtain the intersection of the curves of degree SO 2 = 100%. As a result, the extinction coefficient E1 becomes a value that is not affected by the oxygen saturation. Then, for example, 750 nm is selected as the absorption wavelength corresponding to the absorption coefficient E2 of hemoglobin, and the absorption coefficient of hemoglobin when the oxygen saturation level SO 2 = 0% is Ep and the oxygen saturation level SO 2 = 100%. Assuming that the extinction coefficient of hemoglobin is E0, the current oxygen saturation SO 2 can be calculated according to the following equation (14).
SO 2 = (E2−Ep) / (E0−Ep) Equation 14
As a result, the oxygen saturation SO 2 calculated according to the equation 14 is calculated without including a relative amount, so that the actual oxygen saturation can be obtained. Therefore, more accurate oxygen saturation SO 2 can be provided in diagnosis by a doctor.

b.第2実施形態
上記第1実施形態においては、対物レンズTを移動させて眼底に対するピントを調整し、所定の計測領域で反射した非変調反射光および変調反射光をビームスプリッタ21で反射させて光路上に固定的に配置されたピンホール板A2を通過させることにより、所定の計測領域、言い換えれば、対物レンズTの焦点面における情報を選択的に抽出するように実施した。これにより、焦点面で集光していない部分からの非変調反射光および変調反射光は、ピンホール板A2により排除され、精度よく表面形状および酸素飽和度SO2を得ることができるようにした。
b. Second Embodiment In the first embodiment, the objective lens T is moved to adjust the focus with respect to the fundus, and the non-modulated reflected light and the modulated reflected light reflected by a predetermined measurement region are reflected by the beam splitter 21 to generate light. By passing the pinhole plate A2 fixedly disposed on the road, information in a predetermined measurement region, in other words, the focal plane of the objective lens T was selectively extracted. As a result, the non-modulated reflected light and the modulated reflected light from the portion not condensed on the focal plane are eliminated by the pinhole plate A2, and the surface shape and the oxygen saturation SO 2 can be obtained with high accuracy. .

しかしながら、この場合には、対物レンズTによるピント調整が必要であり、眼底の複雑な表面形状に厳密に対応することが難しい場合がある。この問題に対して、上記第1実施形態のピンホール板A2を、光路上にて移動可能に配置されたコンフォーカルアパーチャCAとして構成し、対物レンズTの眼底に対するピント調整を省略して実施することができる。これにより、容易にかつ精度よく表面形状および酸素飽和度SO2を得ることができる。以下、この第2実施形態について説明するが、上記第1実施形態と同一部分に同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。 However, in this case, focus adjustment by the objective lens T is necessary, and it may be difficult to strictly cope with the complex surface shape of the fundus. To solve this problem, the pinhole plate A2 of the first embodiment is configured as a confocal aperture CA that is movably disposed on the optical path, and the focus adjustment of the objective lens T with respect to the fundus is omitted. be able to. Thereby, the surface shape and oxygen saturation SO 2 can be obtained easily and accurately. Hereinafter, although this 2nd Embodiment is described, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the said 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

この第2実施形態においては、図11に示すように、コンフォーカルアパーチャCAが、ビームスプリッタ21で反射された非変調反射光および変調反射光を集光レンズS3で集光した光路上に配置されている。そして、コンフォーカルアパーチャCAは、図示しない駆動装置によって、ビームスプリッタ21で反射された非変調反射光および変調反射光の光軸方向に移動するように設けられている。   In the second embodiment, as shown in FIG. 11, the confocal aperture CA is disposed on the optical path where the non-modulated reflected light and the modulated reflected light reflected by the beam splitter 21 are collected by the condenser lens S3. ing. The confocal aperture CA is provided so as to move in the optical axis direction of the unmodulated reflected light and the modulated reflected light reflected by the beam splitter 21 by a driving device (not shown).

このように構成された第2実施形態に係る機能型共焦点画像表示装置Mにおいても、上記第1実施形態と同様に、光出射部1から非変調光と変調光とが出射される。そして、出射された非変調光と変調光は、ピンホール板A1によって点光源となり、光路分離部2および光走査部3を介して、眼底に到達する。この場合、対物レンズTの焦点面は、計測領域内における所定面に設定される。そして、眼底における所定の計測領域で反射した非変調反射光および変調反射光は、ビームスプリッタ21で反射されるとともに集光レンズS3で集光されて、コンフォーカルアパーチャCAに到達する。この状態において、コンフォーカルアパーチャCAを移動させることにより、光走査部3によって面内方向に走査された非変調光または変調光が湾曲している眼底表面と最も結像しているすなわち最も焦点の合っている非変調反射光または変調反射光のみを、選択的に通過させることができる。   Also in the functional confocal image display device M according to the second embodiment configured as described above, unmodulated light and modulated light are emitted from the light emitting unit 1 as in the first embodiment. The emitted non-modulated light and modulated light become a point light source by the pinhole plate A1 and reach the fundus via the optical path separating unit 2 and the optical scanning unit 3. In this case, the focal plane of the objective lens T is set to a predetermined plane in the measurement region. Then, the non-modulated reflected light and the modulated reflected light reflected by the predetermined measurement region on the fundus are reflected by the beam splitter 21 and condensed by the condenser lens S3, and reach the confocal aperture CA. In this state, by moving the confocal aperture CA, the non-modulated light or the modulated light scanned in the in-plane direction by the light scanning unit 3 forms the most image on the curved fundus surface, that is, the most focused light. Only matching unmodulated reflected light or modulated reflected light can be selectively passed.

これにより、コンフォーカルアパーチャCAを通過した非変調反射光および変調反射光は、光ファイバーH2を介して、光検出部4に到達する。したがって、光検出部4は、非変調反射光に基づいて眼底の表面形状を正確に検出するとともに、変調反射光に基づいて眼底の酸素飽和度SO2を正確に検出することができる。これにより、表示部5は、眼底の表面形状と酸素飽和度SO2を正確に表示することができる。その他の効果については、上記第1実施形態と同様の効果が期待できる。 Thereby, the unmodulated reflected light and the modulated reflected light that have passed through the confocal aperture CA reach the light detection unit 4 via the optical fiber H2. Therefore, the light detection unit 4 can accurately detect the surface shape of the fundus based on the non-modulated reflected light, and can accurately detect the oxygen saturation SO 2 of the fundus based on the modulated reflected light. Thereby, the display unit 5 can accurately display the surface shape of the fundus and the oxygen saturation level SO 2 . As for other effects, the same effects as in the first embodiment can be expected.

c.その他の変形例
本発明の実施に当たっては、上記各実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。
c. Other Modifications The implementation of the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記各実施形態においては、光出射部1の光発生器12がスペクトラム拡散変調して変調光を発生するように実施した。これに対して、他の変調方式、例えば、ASK(Amplitude Shift Keying)変調や、FDMA(Frequency Division Multiple Access)変調などを採用して実施することが可能である。これらの変調方法を採用した場合であっても、2つの光発生器12はそれぞれ変調光を互いに干渉させることなく出射することができる。そして、光検出部4がADコンバータ42から出力されたデジタル検出信号を所定の復調方法で復調することにより、上記各実施形態と同様に、特定の光発生器12から出射された変調光に基づく変調反射光のデジタル検出信号のみを演算器46に出力することができる。したがって、この場合においても、上記各実施形態と同様の効果が期待できる。   For example, in each of the above embodiments, the light generator 12 of the light emitting unit 1 is implemented so as to generate modulated light by performing spread spectrum modulation. On the other hand, other modulation schemes, for example, ASK (Amplitude Shift Keying) modulation, FDMA (Frequency Division Multiple Access) modulation, and the like can be employed. Even when these modulation methods are employed, the two light generators 12 can emit the modulated light without interfering with each other. Then, the photodetection unit 4 demodulates the digital detection signal output from the AD converter 42 by a predetermined demodulation method, and based on the modulated light emitted from the specific light generator 12 as in the above embodiments. Only the digital detection signal of the modulated reflected light can be output to the calculator 46. Therefore, even in this case, the same effects as those of the above embodiments can be expected.

また、上記各実施形態およびその変形例においては、光出射部1から出射された変調光の光量と光検出部4によって検出された変調反射光の光量とを用いて、生体情報としての酸素飽和度SO2を算出するように実施した。これに対して、本発明に係る機能型共焦点画像表示装置Mによれば、光出射部1から出射された変調光の光量と光検出部4によって検出された変調反射光の光量とを用いて算出可能であれば、その他の生体情報、例えば、血管中の血流や血流変化などを算出して表示部5に表示することもできる。これにより、上記各実施形態においては、機能型共焦点画像表示装置Mを眼底の診察に適用して実施したが、生体のその他の部位の診察などに機能型共焦点画像表示装置Mを用いて実施可能であることはいうまでもない。 In each of the above-described embodiments and modifications thereof, oxygen saturation as biological information is performed using the amount of modulated light emitted from the light emitting unit 1 and the amount of modulated reflected light detected by the light detection unit 4. The degree of SO 2 was calculated. On the other hand, according to the functional confocal image display apparatus M according to the present invention, the light amount of the modulated light emitted from the light emitting unit 1 and the light amount of the modulated reflected light detected by the light detecting unit 4 are used. If it can be calculated, other biological information, for example, blood flow in blood vessels or blood flow changes can be calculated and displayed on the display unit 5. Thus, in each of the above embodiments, the functional confocal image display device M is applied to the examination of the fundus, but the functional confocal image display device M is used for the examination of other parts of the living body. Needless to say, this is possible.

本発明の第1実施形態に係る機能型共焦点画像表示装置の概略を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an outline of a functional confocal image display device according to a first embodiment of the present invention. 図1の光出射部の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematically the structure of the light-projection part of FIG. 図1の光路分離部の構成を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the optical path separation part of FIG. 図1の光走査部の構成を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the optical scanning part of FIG. 図1の光検出部の構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of a light detection unit in FIG. 1. 酸素飽和度の導出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating derivation | leading-out of oxygen saturation. 酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの波長に対する分子吸光係数の変化を概略的に示したグラフである。It is the graph which showed roughly the change of the molecular extinction coefficient with respect to the wavelength of oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin. 図5の画像処理器の構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram schematically showing the configuration of the image processor in FIG. 5. 図1の表示部の構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of a display unit in FIG. 1. 第1実施形態の変形例に係り、酸素飽和度の差に応じた波長に対する分子吸光係数の変化を概略的に示したグラフである。It is the graph which showed the change of the molecular extinction coefficient with respect to the wavelength according to the modification of 1st Embodiment with respect to the difference of oxygen saturation. 本発明の第2実施形態に係る機能型共焦点画像表示装置の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the functional confocal image display apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…光出射部、11,12…光発生器、111,123…光源ドライバ、112,124…光源、121…拡散符号系列発生器、122…掛け算器、2…光路分離部、21…ビームスプリッタ、3…光走査部、31…ガルバノミラー、32…ガルバノミラー、4…光検出部、41…受光器、42…ADコンバータ、43…拡散符号系列取得器、44…掛け算器、45…累算器、46…演算器、47…画像処理器、5…表示部、6…コントローラ、S1,S2,S3…集光レンズ、A1,A2…ピンホール板、CA…コンフォーカルアパーチャ、M…機能型共焦点画像表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emission part, 11, 12 ... Light generator, 111, 123 ... Light source driver, 112, 124 ... Light source, 121 ... Spreading code sequence generator, 122 ... Multiplier, 2 ... Optical path separation part, 21 ... Beam splitter DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Optical scanning part, 31 ... Galvano mirror, 32 ... Galvano mirror, 4 ... Light detection part, 41 ... Light receiver, 42 ... AD converter, 43 ... Spreading code sequence acquisition device, 44 ... Multiplier, 45 ... Accumulation , 46 ... arithmetic unit, 47 ... image processor, 5 ... display unit, 6 ... controller, S1, S2, S3 ... condensing lens, A1, A2 ... pinhole plate, CA ... confocal aperture, M ... functional type Confocal image display device

Claims (7)

ユーザによって操作されて、同ユーザの指示に基づいて各種信号を出力するコントローラと、
前記コントローラから供給される所定の駆動信号に基づいて少なくとも1つの特定波長を有する近赤外線光または可視光を発生する非変調光発生手段と、前記コントローラから供給される所定の駆動信号を変調した二次駆動信号を生成し、同二次駆動信号に基づいて少なくとも2つの特定波長を有する近赤外線光を発生する変調光発生手段とを有する光出射部と、
前記光出射部から所定の孔径を有する第1のピンホール板を介して出射されたスポット状の近赤外線光または可視光を被検体に向けて透過させるとともに、前記被検体により反射された近赤外線光または可視光を前記透過した近赤外線光または可視光の光路から分離する光路分離部と、
前記光路分離部から前記被検体に向けて透過した近赤外線光または可視光を、前記被検体に対して面内方向に走査させる光走査部と、
前記光路分離部によって分離された近赤外線光または可視光を、所定の孔径を有する第2のピンホール板を介して受光する受光手段と、同受光手段によって受光した近赤外線光または可視光のうち前記光出射部の非変調光発生手段が発生した近赤外線光または可視光の光量に基づいて前記被検体の表面近傍の形状を表す表面形状情報を算出する表面形状情報算出手段と、前記受光手段によって受光した近赤外線光または可視光のうち前記光出射部の変調光発生手段が発生した近赤外線光が有する前記二次駆動信号を前記所定の駆動信号に復調する復調手段と、前記光出射部の変調光発生手段が発生した近赤外線光の光量と前記復調手段によって復調した近赤外線光の光量とに基づいて生体の代謝に伴う前記被検体の生体情報を算出する生体情報算出手段と、前記表面形状情報算出手段によって算出された表面形状情報および前記生体情報算出手段によって算出された生体情報に基づいて視認可能な画像データを生成する画像データ生成手段とを有する光検出部と、
前記光検出部によって生成された画像データに基づき、前記被検体の表面形状画像、前記被検体の生体情報画像または前記被検体の表面形状画像と生体情報画像とを合成した合成画像を表示する表示部とを備えて構成したことを特徴とする機能型共焦点画像表示装置。
A controller that is operated by a user and outputs various signals based on the user's instructions;
Non-modulated light generating means for generating near-infrared light or visible light having at least one specific wavelength based on a predetermined drive signal supplied from the controller, and two modulated drive signals supplied from the controller A light emitting unit having a modulated light generating means for generating a next drive signal and generating near infrared light having at least two specific wavelengths based on the secondary drive signal;
The near-infrared light reflected from the subject while transmitting the spot-like near-infrared light or visible light emitted from the light emitting part through the first pinhole plate having a predetermined hole diameter toward the subject. An optical path separating unit that separates light or visible light from the optical path of the transmitted near-infrared light or visible light;
An optical scanning unit that scans near-infrared light or visible light transmitted from the optical path separation unit toward the subject in an in-plane direction with respect to the subject; and
Of the near-infrared light or visible light received by the light-receiving means, and the light-receiving means that receives the near-infrared light or visible light separated by the optical path separation unit through the second pinhole plate having a predetermined hole diameter Surface shape information calculating means for calculating surface shape information representing a shape near the surface of the subject based on the amount of near infrared light or visible light generated by the non-modulated light generating means of the light emitting section; and the light receiving means Demodulating means for demodulating the secondary drive signal of the near-infrared light generated by the modulated-light generating means of the light emitting part out of the near-infrared light or visible light received by the light into the predetermined drive signal; Biological information for calculating biological information of the subject accompanying metabolism of the living body based on the amount of near infrared light generated by the modulated light generating means and the amount of near infrared light demodulated by the demodulating means An optical detection unit comprising: a calculation unit; and an image data generation unit that generates visible image data based on the surface shape information calculated by the surface shape information calculation unit and the biological information calculated by the biological information calculation unit. When,
Display that displays a surface shape image of the subject, a biological information image of the subject, or a composite image obtained by combining the surface shape image of the subject and the biological information image based on the image data generated by the light detection unit And a functional confocal image display device.
請求項1に記載した機能型共焦点画像表示装置において、
前記光出射部の変調光発生手段は、
前記コントローラから供給される所定の駆動信号をスペクトラム拡散変調して二次駆動信号を生成するスペクトラム拡散変調手段と、
各光源が前記二次駆動信号に基づいて一斉に発生した異なる特定波長を有する近赤外線光を光学的に合成する光合成手段とで構成され、
前記光検出部の復調手段は、
前記受光手段によって受光した前記近赤外線光に含まれる前記二次駆動信号を前記所定の駆動信号に逆拡散して復調することを特徴とする機能型共焦点画像表示装置。
In the functional confocal image display device according to claim 1,
The modulated light generating means of the light emitting part is
Spread spectrum modulation means for generating a secondary drive signal by performing spread spectrum modulation on a predetermined drive signal supplied from the controller;
Each light source is composed of light synthesizing means for optically synthesizing near-infrared light having different specific wavelengths generated simultaneously based on the secondary drive signal,
The demodulating means of the light detection unit is
A functional confocal image display device, wherein the secondary drive signal contained in the near-infrared light received by the light receiving means is despread and demodulated to the predetermined drive signal.
請求項1に記載した機能型共焦点画像表示装置において、
前記光出射部の変調光発生手段は、
前記コントローラから供給される所定の駆動信号を周波数分割多重変調して二次駆動信号を生成する周波数分割多重変調手段と、
各光源が前記二次駆動信号に基づいて一斉に発生した異なる特定波長を有する近赤外線光を光学的に合成する光合成手段とで構成され、
前記光検出部の復調手段は、
前記受光手段によって受光した近赤外線光に含まれる前記二次駆動信号を前記所定の駆動信号に復調することを特徴とする機能型共焦点画像表示装置。
In the functional confocal image display device according to claim 1,
The modulated light generating means of the light emitting part is
Frequency division multiplex modulation means for generating a secondary drive signal by frequency division multiplex modulation of a predetermined drive signal supplied from the controller;
Each light source is composed of light synthesizing means for optically synthesizing near-infrared light having different specific wavelengths generated simultaneously based on the secondary drive signal,
The demodulating means of the light detection unit is
A functional confocal image display device, wherein the secondary drive signal contained in near-infrared light received by the light receiving means is demodulated into the predetermined drive signal.
請求項1に記載した機能型共焦点画像表示装置において、
前記第2のピンホール板は、前記光路分離部によって分離された近赤外線光または可視光の光軸方向に移動可能なコンフォーカルアパーチャであることを特徴とする機能型共焦点画像表示装置。
In the functional confocal image display device according to claim 1,
The functional confocal image display device, wherein the second pinhole plate is a confocal aperture movable in the optical axis direction of near-infrared light or visible light separated by the optical path separation unit.
請求項1に記載した機能型共焦点画像表示装置において、
前記表示部は、
前記被検体の表面形状画像によって特定される位置と前記被検体の生体情報画像によって特定される位置とを一致させて、前記表面形状画像と前記生体情報画像とを合成した合成画像を表示することを特徴とする機能型共焦点画像表示装置。
In the functional confocal image display device according to claim 1,
The display unit
Displaying a composite image obtained by synthesizing the surface shape image and the biological information image by matching the position specified by the surface shape image of the subject with the position specified by the biological information image of the subject. A functional confocal image display device.
請求項1に記載した機能型共焦点画像表示装置において、
前記光検出部の生体情報算出手段によって算出される生体情報は、
前記被検体の血管中における、血液量、血流量、血流変化および酸素飽和度のうちの一つであることを特徴とする機能型共焦点画像表示装置。
In the functional confocal image display device according to claim 1,
The biological information calculated by the biological information calculation means of the light detection unit is
A functional confocal image display device which is one of blood volume, blood flow volume, blood flow change and oxygen saturation in the blood vessel of the subject.
請求項1に記載した機能型共焦点画像表示装置において、
前記被検体は、眼球の眼底であることを特徴とする機能型共焦点画像表示装置。
In the functional confocal image display device according to claim 1,
The functional confocal image display device, wherein the subject is a fundus of an eyeball.
JP2005309625A 2005-10-25 2005-10-25 Functional confocal image display device Expired - Fee Related JP4594208B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005309625A JP4594208B2 (en) 2005-10-25 2005-10-25 Functional confocal image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005309625A JP4594208B2 (en) 2005-10-25 2005-10-25 Functional confocal image display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007117164A JP2007117164A (en) 2007-05-17
JP4594208B2 true JP4594208B2 (en) 2010-12-08

Family

ID=38141670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005309625A Expired - Fee Related JP4594208B2 (en) 2005-10-25 2005-10-25 Functional confocal image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4594208B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5129549B2 (en) * 2007-11-19 2013-01-30 パナソニック株式会社 Optical scanning measurement device
JP2013119019A (en) * 2011-12-09 2013-06-17 Nidek Co Ltd Device and program for evaluation of visual function
CN108387562B (en) * 2018-02-02 2020-09-15 中国科学院上海光学精密机械研究所 Method for adjusting axial position of pinhole in confocal microscope system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001258853A (en) * 2000-03-23 2001-09-25 Konan Medical Inc Fundus tissue photographic instrument
JP2002543863A (en) * 1999-05-07 2002-12-24 アプライド スペクトラル イメイジング リミテッド Spectral biological imaging of the eye
JP2003121347A (en) * 2001-10-18 2003-04-23 Fuji Photo Film Co Ltd Method and apparatus for measuring glucose concentration
JP2004167080A (en) * 2002-11-21 2004-06-17 Shimizu Kimiya Oxygen saturation degree measuring instrument
JP2004333344A (en) * 2003-05-09 2004-11-25 Hitachi Ltd Optical measuring method and apparatus
WO2005084526A1 (en) * 2004-02-20 2005-09-15 Riken Retina function optical measuring method and instrument
JP2006320380A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Spectratech Inc Optical interference tomograph meter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002543863A (en) * 1999-05-07 2002-12-24 アプライド スペクトラル イメイジング リミテッド Spectral biological imaging of the eye
JP2001258853A (en) * 2000-03-23 2001-09-25 Konan Medical Inc Fundus tissue photographic instrument
JP2003121347A (en) * 2001-10-18 2003-04-23 Fuji Photo Film Co Ltd Method and apparatus for measuring glucose concentration
JP2004167080A (en) * 2002-11-21 2004-06-17 Shimizu Kimiya Oxygen saturation degree measuring instrument
JP2004333344A (en) * 2003-05-09 2004-11-25 Hitachi Ltd Optical measuring method and apparatus
WO2005084526A1 (en) * 2004-02-20 2005-09-15 Riken Retina function optical measuring method and instrument
JP2006320380A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Spectratech Inc Optical interference tomograph meter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007117164A (en) 2007-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7570367B2 (en) Optical interference apparatus
JP2006320380A (en) Optical interference tomograph meter
JP5340648B2 (en) Subject information calculation apparatus and subject information calculation method
US7404640B2 (en) Monitoring blood flow in the retina using a line-scanning laser ophthalmoscope
JP5188786B2 (en) Biological information measuring device
JP6550745B2 (en) Blood flow measuring device
US20090247853A1 (en) Non-Invasive Total Hemoglobin Measurement by Spectral Optical Coherence Tomography
US11779246B2 (en) Hemoglobin measurement from a single vessel
JP2017176341A (en) Information processing device, method for controlling information processing deice, and execution program of the control method
JPH0998972A (en) Measurement equipment of light from living body and image generation method
JP2006230657A (en) Visualization apparatus
JP4783190B2 (en) Optical coherence tomography
KR20110048159A (en) Device for endoscopic functional optical coherent tomography
CN111481171A (en) Multi-mode monitoring system and method for brain surgery
JP5602363B2 (en) Optical coherence tomography system
JP4594208B2 (en) Functional confocal image display device
JP6402025B2 (en) Blood flow measuring device
US20200397282A1 (en) Ophthalmologic apparatus and method of controlling the same
JP2008237432A (en) Fundus oculi blood flow imaging apparatus
JP2016116593A (en) Blood flow measurement device
Taroni et al. SOLUS: Multimodal System Combining Ultrasounds and Diffuse Optics for Tomographic Imaging of Breast Cancer
US10682053B2 (en) Ophthalmic photothermal optical coherence tomography apparatus
CN114041737B (en) Imaging device applied to endoscope
JP6776313B2 (en) Blood flow measuring device
CN219895706U (en) Parathyroid gland function imaging system and endoscope

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100914

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100916

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4594208

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140924

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees