JP2004303827A - Method of forming point light source for compensation optic - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a reference point light source which is required when a compensation optical device is applied to various imaging devices to be formed independently of the properties of a work as an object of measurement. <P>SOLUTION: Particulates of metal or dielectric material are trapped near the work O as an object of measurement with an optical tweezers device 20 in a non-contact manner, a keenly sharpened light beam is made to impinge on the trapped particulates to form a point light source 19, and reflected light radiated in spherical waves from the point light source 19 is used as reference light for driving the compensation optical device 13. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補償光学技術を各種映像装置に適用する場合に必要な、参照点光源を人工的に作成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光の波面歪みを実時間で検出し補正する補償光学装置は、大気ゆらぎの影響によりぼやけた天体像を改善することを目的として、主に、天文学の分野で利用されてきた。
【0003】
この従来技術を図2に示す。光路中の媒質のゆらぎによって乱された参照光の波面21を形状可変鏡22で反射させ、その波面の一部をビームスプリッター(BS)25によって取り出し、それを波面センサー26に入射させる。ここで、形状可変鏡とは、薄い鏡23の背面にアクチュエーター24が複数個取り付けられ、それぞれのアクチュエーターを制御することによって鏡の形状を任意に変化させることができる装置である。
【0004】
波面センサー26では波面の歪みが計測され、その計測結果が制御装置27に入力される。制御装置27では、その計測結果に基づいて波面を補正するために必要な鏡の形状が計算され、それに基づいて個々のアクチュエーター24を制御することにより形状可変鏡22の形状を変化させる。この一連の動作を素早く行うことで、入射光の波面の歪みを形状可変鏡22での反射により実時間で補正することができる。(補償光学装置に関しては、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。
【0005】
この補償光学装置を天体望遠鏡に組み込む際には、観測対象となる天体の近傍に存在する明るい恒星を参照光として利用する。恒星からの光は地球上の大気層に突入するまでは平面波として伝搬するが、望遠鏡に入射するまでに大気の影響を受け、その波面は歪んでしまう。この歪んだ参照光を利用して上述のように光路中に存在する大気のゆらぎの影響を打ち消すように形状可変鏡を制御し、その制御された形状可変鏡を通して観測対象となる天体を観測することにより、大気ゆらぎの影響を排除した鮮明な天体像を観測することができる。
【0006】
また、観測対象となる天体の近傍に明るい星がない場合には、波長589nmで発振する高出力のレーザー光を空に向かって出射し、高度90km付近のナトリウム原子層において共鳴散乱による発光を起こし(人工星)、それを参照光として利用することもできる。(人工星については、例えば、特許文献4参照。)。
【0007】
さらに、この補償光学装置を眼底カメラに組み込む際には、参照光として、レーザー光を眼に入射し網膜上で鋭く絞ることによって作成された網膜上の輝点を利用する。網膜上の輝点からは球面波状の反射光が得られるため、角膜や水晶体に歪みがない場合には、角膜や水晶体のレンズ作用により、網膜上の輝点からの球面波は平面波となり眼から出射される。しかし、一般には、人の眼の角膜や水晶体には歪みがあるため、眼から出射される網膜上の輝点からの光の波面は歪んでしまう。
【0008】
この参照光に基づいて光路中に存在する角膜や水晶体の歪みの影響を打ち消すように形状可変鏡を制御し、その制御された形状可変鏡を通して観測対象となる網膜を観察することにより、角膜や水晶体の歪みの影響を排除した高分解能の網膜像を観測することができる。(例えば、特許文献5参照。)。
【0009】
一方、レーザー光源及びレーザービームを走査するためのガルバノミラー等で構成され、レーザー光の放射圧を利用して金属や誘電体の微粒子、分子、細胞等を非接触で捕捉し移動させる装置(例えば、特許文献6、特許文献7、特許文献8参照。)が知られており、本明細書ではこのような装置を光ピンセット装置と言う。
【0010】
【特許文献1】
特開平5−323213号公報
【特許文献2】
特開平6−250108号公報
【特許文献3】
特許第3070892号公報
【特許文献4】
特開2002−335218号公報
【特許文献5】
特表2001−507258号公報
【特許文献6】
特開平5−107498号公報
【特許文献7】
特開平5−93871号公報
【特許文献8】
特許第2947971号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
補償光学装置を各種映像装置、特に、脳室鏡や膀胱鏡をはじめとする医療用内視鏡や生物観察用の顕微鏡に適用する場合、眼底カメラに適用する場合と同様に、レーザー光を絞って被測定物体に照射し、そこに形成される輝点を参照光として利用する方法も考えられる。しかし、医療用内視鏡や生物顕微鏡における被測定物体は、一般に、その表面形状が不規則でかつ反射率が低いため、その表面上に輝点を作成して参照光として利用することは困難である。
【0012】
本発明は、このように補償光学装置を各種映像装置に適用する際に必要となる参照点光源を、被測定物体の性状に依存することなく作成する手法を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、映像装置で撮影される被測定物体と上記映像装置との間に存在する媒質のゆらぎ、及び上記映像装置に設置される対物レンズの収差に起因する物体像の歪みを補正するための補償光学装置を駆動する補償光学用参照点光源の作成法であって、上記被測定物体の近傍に金属や誘電体の微粒子を光ピンセット装置を用いて非接触で捕捉し、該捕捉された微粒子に鋭く絞った光を入射して点光源を作成し、該点光源から球面波状に放射される反射光を上記補償光学装置を駆動するための参照光として利用することを特徴とする補償光学用参照点光源の作成法を提供する。
【0014】
本発明は上記課題を解決するために、映像装置で撮影される被測定物体と上記映像装置との間に存在する媒質のゆらぎ、及び上記映像装置に設置される対物レンズの収差に起因する物体像の歪みを補正するための補償光学装置を駆動する補償光学用参照点光源の作成法であって、上記被測定物体の近傍に蛍光分子を光ピンセット装置を用いて非接触で捕捉して点光源を作成し、該点光源から球面波状に放射される蛍光を上記補償光学装置を駆動するための参照光として利用することを特徴とする補償光学用参照点光源の作成法を提供する。
【0015】
本発明は上記課題を解決するために、映像装置で撮影される被測定物体と上記映像装置との間に存在する媒質のゆらぎ、及び上記映像装置に設置される対物レンズの収差に起因する物体像の歪みを補正するための補償光学装置を駆動する補償光学用参照点光源の作成法であって、上記被測定物体の近傍に色素を添加した微粒子を光ピンセット装置を用いて非接触で捕捉して点光源を作成し、該点光源から球面波状に放射される蛍光もしくはレーザー光を上記補償光学装置を駆動するための参照光として利用することを特徴とする補償光学用参照点光源の作成法を提供する。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。本発明に係る補償光学用参照点光源の作成法は、図1に示すように、補償光学装置13の設置された映像装置12、及び測定系11で構成されるシステムにおいて利用され、それを実現するために、光ピンセット装置20及び必要に応じて参照点光源用の光源19が設置される。
【0017】
この映像装置12は、対物レンズL1と結像レンズL2の2枚のレンズの作用により、被測定物体Oの像をCCDカメラ17上に形成する作用があり、例えば、脳室鏡や膀胱鏡などの医療用内視鏡、もしくは生体組織や微生物を観察するための顕微鏡を表している。また、補償光学装置13は、一般的には、形状可変鏡16、ビームスプリッター(BS3)、波面センサー14、制御装置15で構成される。
【0018】
(実施例)
映像装置12が医療用内視鏡である場合を例として、本発明の実施例を以下に説明する。測定系11に存在する被測定物体Oは、映像装置12が脳室鏡の場合には脳であり、膀胱鏡の場合には膀胱壁となる。被測定物体Oを照明し(照明用の光学系は、図には記載せず)反射した光を映像装置12の対物レンズL1、ビームスプリッターBS1、光ピンセット装置用のレーザー光を遮断する光学フィルターF、補償光学装置13、結像レンズL2を介してCCDカメラ17で撮影し、モニター18上に被測定物体Oの像を表示する。
【0019】
このとき、被測定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質(脳室鏡の場合には脳脊髄液、膀胱鏡の場合には膀胱に注入する水)のゆらぎと、対物レンズL1の収差の影響により、取得される映像は一般に不鮮明となる。
【0020】
上記被測定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質のゆらぎと、対物レンズL1の収差を補正し、鮮明な物体像を得ることを目的として、映像装置12に設置された補償光学装置13を駆動する。なお、この例における映像装置12は、対物レンズL1と結像レンズL2の2枚のレンズで構成されているが、像の品質を向上させるために組合せレンズを用いたり、像を内視鏡の内部で伝達させるためにリレーレンズ系を加えたり等、同様の動作をするその他の構成も考えられる。一方、上記映像装置12に組み込まれる補償光学装置13についても、形状可変鏡16に代わり液晶位相変調素子が用いられる等(例えば、特開2002−40368「光駆動型波面補正映像方法及び装置」を参照)、同様の動作をするその他の構成も考えられる。
【0021】
補償光学装置13を駆動するためには、上記被測定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質のゆらぎと、対物レンズL1の収差を忠実に反映して歪んだ光の波面を上記補償光学装置13に入力しなければならない。そのためには、被測定物体Oの近傍に理想的な点光源を作成し、そこから放射される球面波状の光を利用する方法が考えられる。
【0022】
なお、作成される点光源は、上記被測定定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質のゆらぎと、対物レンズL1の収差が全くない場合に、補償光学装置13に平面波が入力されるように配置されなければならない。このとき作成される点光源の位置は、必然的に、対物レンズL1の焦点面上であり、被測定物体Oの近傍となる。
【0023】
上記の点光源を作成するために、最初に、金属もしくは誘電体の微粒子Pを被測定物体Oの近くに導入する。この微粒子Pに光ピンセット装置20からのレーザー光を鋭く絞って照射し、その微粒子Pを焦点付近に捕捉する。次に、微粒子Pを捕捉したままレーザー光の焦点位置を走査して、この微粒子Pを上記点光源を配置すべき位置に移動させる。所定の位置で捕捉された金属もしくは誘電体の微粒子Pに、参照点光源用の光源19からのレーザー光をビームスプリッターBS2及びビームスプリッターBS1を介して、対物レンズL1により鋭く絞って照射する。この場合の上記微粒子Pの大きさ及び形状は、照射された鋭く絞ったレーザー光が、球面波状の反射光となって放射されるように適宜選択する必要がある。
【0024】
例えば、上記微粒子Pの大きさが照射するレーザーのスポットサイズよりも小さい場合には、ミー散乱の理論に基づいてほぼ球面波状の反射光が得られるように、その形状はほぼ球形でなければならない。このようにして実現される、鋭く絞ったレーザー光を照射した上記微粒子Pが、補償光学装置を駆動するための参照点光源となる。
【0025】
光ピンセット装置20において微粒子を捕捉するために利用されるレーザー光の波長と、参照点光源用の光源19において利用されるレーザー光の波長は、一般的な光学フィルターで分離できる程度に異なっていなければならない。なお、図1では、光ピンセット装置から出射される微粒子捕捉用のレーザー光を、微粒子Pを捕捉する位置まで導入するために、映像装置12の内部のビームスプリッターBS1と対物レンズL1を介した光路を採用しているが、上記ビームスプリッターBS1及び対物レンズL1を利用せずに、その他の光学素子を利用して同様の動作を実現することも可能である。
【0026】
上記微粒子Pからの球面波状の反射光は対物レンズL1、ビームスプリッターBS1、及び光学フィルターFを通過して補償光学装置13へ入射される。光学フィルターFは、光ピンセット装置用のレーザー光が微粒子Pを捕捉する際に発生する散乱光が、補償光学装置13に入射するのを防ぐために設置される。
【0027】
微粒子Pからの球面波状の反射光は、被測定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質のゆらぎと、対物レンズL1の収差がなければ、理想的に平面波となって補償光学装置13に入射される。しかし、多くの場合には、それら被測定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質のゆらぎと、対物レンズL1の収差の影響により、補償光学装置13には歪みをもった波面が入射される。その歪んだ波面は形状可変鏡16で反射され、ビームスプリッターBS3によって、その反射波面の一部が波面センサー14に入力される。波面センサー14では波面の歪みが計測され、その計測結果が制御装置15に入力される。
【0028】
制御装置15では、その計測結果に基づいて形状可変鏡16の形状を変化させる。例えば、波面が凸面状の歪みをもっていた場合には、反射の過程で凸面状の波面が平坦な波面に変換されるように形状可変鏡を凹面状に変形させる。被測定物体Oからの反射光(被測定物体Oの情報を含んでいる撮影用の光)についても、微粒子Pからの反射光と同様の理由により波面が歪み、その影響でCCDカメラ17で撮影される被測定物体Oの像は不鮮明となる。そのため、微粒子Pからの反射光を利用して制御された形状可変鏡を通して被測定物体Oを観察すると、上記被測定定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質のゆらぎと、対物レンズL1の収差による波面の歪みが補正され、原理的には鮮明な物体像を得ることが可能となる。
【0029】
以上述べてきた方法では、補償光学装置13を駆動するための参照点光源として、金属もしくは誘電体の微粒子Pを利用した。次に、上記微粒子Pの代わりに、1個もしくは複数個の蛍光分子P(実施例1と同様に図1、2を説明で利用する都合上、「微粒子P」と同じ「P」を付す。)を上記光ピンセット装置20を用いて上述の位置に捕捉することを考える。
【0030】
この場合、上記蛍光分子(群)を捕捉するための上記光ピンセット装置からのレーザー光の作用により、上記蛍光分子から上記レーザー光とは異なる波長の蛍光が発せられる。蛍光分子(群)の大きさが十分に小さく、そこからの蛍光が球面波状に放射される場合を考える。これを上記補償光学装置13を駆動するための参照点光源として利用すると、これまでに述べてきた原理に基づき、上記補償光学装置13を動作させることができ、最終的には、上記被測定定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質のゆらぎと、対物レンズL1の収差の影響を排除した鮮明な物体像を得ることができる。
【0031】
次に、蛍光分子Pに代わって、色素を添加した微粒子P(実施例1と同様に図1、2を説明で利用する都合上、「微粒子P」と同じ「P」を付す。)を上記光ピンセット装置20を用いて上述の位置に捕捉することを考える。この場合、蛍光分子の場合と同様に、上記微粒子Pを捕捉するための上記光ピンセット装置からのレーザー光の作用により、上記微粒子Pから上記レーザー光とは異なる波長の蛍光が発せられる。
【0032】
また、条件によっては、微粒子が共振器として振る舞い、レーザー発振が生じる。これらの色素を添加した微粒子から球面波状に放射される蛍光もしくはレーザー光を上記補償光学装置13を駆動するための参照点光源として利用すると、これまでに述べてきた原理に基づき、上記補償光学装置13を動作させることができ、最終的には、上記被測定物体Oと対物レンズL1との間にある媒質のゆらぎと、対物レンズL1の収差の影響を排除した鮮明な物体像を得ることができる。
【0033】
なお,上記微粒子にて発振したレーザーを利用する際には、金属もしくは誘電体微粒子を利用する場合と同様に、参照点光源用の光源からのレーザー光を上記微粒子に照射してそれを励起光としてレーザー発振させることも可能である。
【0034】
以上本発明に係る補償光学用参照点光源の作成法の実施の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく特許請求の範囲記載の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【0035】
【発明の効果】
上述したように本発明の補償光学用参照点光源の作成法によると、補償光学装置を各種映像装置に適用する際に必要となる参照点光源を、被測定物体の性状に依存することなく作成することができ、補償光学装置の適用分野を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す概念図である。
【図2】形状可変鏡を用いた従来の補償光学システムの概念図である。
【符号の説明】
11 測定系
12 映像装置
13 補償光学装置
14 波面センサー
15 制御装置
16 形状可変鏡
17 CCDカメラ
18 モニター
19 参照点光源用の光源
20 光ピンセット装置
21 参照光の波面
22 形状可変鏡
23 薄い鏡
24 アクチュエーター
25 ビームスプリッター(BS)
26 波面センサー
27 制御装置
P 金属もしくは誘電体の微粒子、蛍光分子、色素を添加した微粒子
O 被測定物体
L1 対物レンズ
L2 結像レンズ
F 光学フィルター
BS1、BS2、BS3、BS ビームスプリッター
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for artificially creating a reference point light source required when adaptive optics technology is applied to various video devices.
[0002]
[Prior art]
An adaptive optics device that detects and corrects a wavefront distortion of light in real time has been mainly used in the field of astronomy for the purpose of improving a astronomical image blurred due to atmospheric turbulence.
[0003]
This prior art is shown in FIG. The wavefront 21 of the reference light disturbed by the fluctuation of the medium in the optical path is reflected by the deformable mirror 22, a part of the wavefront is taken out by the beam splitter (BS) 25, and it is made incident on the wavefront sensor 26. Here, the deformable mirror is a device in which a plurality of actuators 24 are attached to the back of a thin mirror 23, and the shape of the mirror can be arbitrarily changed by controlling each of the actuators.
[0004]
The wavefront distortion is measured by the wavefront sensor 26, and the measurement result is input to the control device 27. The control device 27 calculates the shape of the mirror required for correcting the wavefront based on the measurement result, and changes the shape of the shape-variable mirror 22 by controlling the individual actuators 24 based on the calculated shape. By performing this series of operations quickly, the distortion of the wavefront of the incident light can be corrected in real time by reflection on the deformable mirror 22. (Refer to, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 regarding the adaptive optical device).
[0005]
When this adaptive optics device is incorporated into an astronomical telescope, bright stars existing near the celestial body to be observed are used as reference light. Light from a stellar propagates as a plane wave until it enters the Earth's atmosphere, but its wavefront is distorted by the influence of the atmosphere before it enters the telescope. Using this distorted reference light, the deformable mirror is controlled so as to cancel the effects of atmospheric fluctuations in the optical path as described above, and the object to be observed is observed through the controlled deformable mirror. As a result, it is possible to observe a clear astronomical image excluding the influence of atmospheric turbulence.
[0006]
When there is no bright star near the object to be observed, a high-power laser beam oscillating at a wavelength of 589 nm is emitted toward the sky, and the sodium atomic layer near the altitude of 90 km emits light by resonance scattering. (Artificial star), which can also be used as reference light. (For the artificial star, see, for example, Patent Document 4.)
[0007]
Further, when incorporating the adaptive optics device into a fundus camera, a bright spot on the retina created by irradiating a laser beam to the eye and sharply squeezing the retina as reference light is used. Since the reflected light in the form of a spherical wave is obtained from the bright spot on the retina, when there is no distortion in the cornea or the crystalline lens, the spherical wave from the bright spot on the retina becomes a plane wave due to the lens action of the cornea or the crystalline lens from the eye. Is emitted. However, in general, since the cornea and the crystalline lens of a human eye are distorted, the wavefront of light emitted from the eye from a bright spot on the retina is distorted.
[0008]
Based on this reference light, the deformable mirror is controlled so as to cancel the influence of the distortion of the cornea and the lens present in the optical path, and the cornea and the cornea are observed by observing the retina to be observed through the controlled deformable mirror. A high-resolution retinal image excluding the effects of lens distortion can be observed. (For example, see Patent Document 5).
[0009]
On the other hand, it is composed of a laser light source and a galvanometer mirror for scanning a laser beam, etc., and uses a radiation pressure of laser light to capture and move metal, dielectric fine particles, molecules, cells, etc. in a non-contact manner (for example, , Patent Literature 6, Patent Literature 7, and Patent Literature 8) are known, and such a device is referred to as an optical tweezer device in this specification.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-5-323213 [Patent Document 2]
JP-A-6-250108 [Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3070892 [Patent Document 4]
JP 2002-335218 A [Patent Document 5]
JP 2001-507258 A [Patent Document 6]
JP-A-5-107498 [Patent Document 7]
JP-A-5-93871 [Patent Document 8]
Japanese Patent No. 2947971
[Problems to be solved by the invention]
When the adaptive optics device is applied to various imaging devices, particularly to medical endoscopes such as ventriculoscopes and cystoscopes and microscopes for biological observation, the laser beam is narrowed down in the same manner as when applied to a fundus camera. A method of irradiating an object to be measured with a light source and using a luminescent spot formed thereon as reference light is also conceivable. However, the object to be measured in medical endoscopes and biological microscopes generally has an irregular surface shape and a low reflectance, so it is difficult to create a bright spot on the surface and use it as a reference light. It is.
[0012]
The present invention provides a technique for creating a reference point light source required when applying the adaptive optics apparatus to various video apparatuses without depending on the properties of the measured object.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-described problems, the present invention is directed to an object caused by fluctuation of a medium existing between an object to be measured photographed by an imaging device and the imaging device, and aberration of an objective lens installed in the imaging device. A method for creating an adaptive optics reference point light source for driving an adaptive optics device for correcting image distortion, wherein metal or dielectric fine particles are brought into contact with an object to be measured in a non-contact manner using an optical tweezer device. A point light source is created by capturing light, sharply focused light is incident on the captured fine particles, and reflected light emitted in a spherical wave shape from the point light source is used as reference light for driving the adaptive optics device. A method of producing a reference point light source for adaptive optics is provided.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-described problems, the present invention is directed to an object caused by fluctuation of a medium existing between an object to be measured photographed by an imaging device and the imaging device, and aberration of an objective lens installed in the imaging device. A method of creating an adaptive optics reference point light source for driving an adaptive optics device for correcting image distortion, wherein a fluorescent molecule is captured near an object to be measured in a non-contact manner using an optical tweezer device. A method for producing a reference point light source for adaptive optics is provided, wherein a light source is produced and fluorescent light emitted in a spherical wave form from the point light source is used as reference light for driving the adaptive optics device.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-described problems, the present invention is directed to an object caused by fluctuation of a medium existing between an object to be measured photographed by an imaging device and the imaging device, and aberration of an objective lens installed in the imaging device. A method of creating a reference light source for adaptive optics for driving an adaptive optics device for correcting image distortion, wherein non-contact capturing of fine particles doped with a dye near an object to be measured is performed using an optical tweezers device. Producing a point light source, and using fluorescence or laser light emitted in a spherical wave form from the point light source as reference light for driving the adaptive optics device. Provide the law.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the method for creating a reference point light source for adaptive optics according to the present invention is used in a system including an imaging device 12 in which an adaptive optics device 13 is installed and a measurement system 11, and is realized. For this purpose, an optical tweezer device 20 and, if necessary, a light source 19 for a reference point light source are installed.
[0017]
The image device 12 has an operation of forming an image of the measured object O on the CCD camera 17 by the operation of the two lenses of the objective lens L1 and the imaging lens L2. Medical endoscopes or microscopes for observing living tissues and microorganisms. The adaptive optics device 13 generally includes a deformable mirror 16, a beam splitter (BS3), a wavefront sensor 14, and a control device 15.
[0018]
(Example)
An embodiment of the present invention will be described below with an example in which the video device 12 is a medical endoscope. The object to be measured O existing in the measurement system 11 is a brain when the image device 12 is a ventricle, and becomes a bladder wall when the image device 12 is a cystoscope. An optical filter that illuminates the object to be measured O (the optical system for illumination is not shown in the drawing) and blocks the reflected light from the objective lens L1, the beam splitter BS1, and the laser light for the optical tweezers device of the video device 12. F, an image is taken by the CCD camera 17 via the adaptive optics device 13 and the imaging lens L2, and an image of the measured object O is displayed on the monitor 18.
[0019]
At this time, the fluctuation of the medium (the cerebrospinal fluid in the case of a ventriculoscope or the water injected into the bladder in the case of a cystoscope) between the object O to be measured and the objective lens L1, and the aberration of the objective lens L1 Due to the influence of, the acquired image is generally unclear.
[0020]
The compensation optical device 13 installed in the video device 12 for the purpose of correcting the fluctuation of the medium between the object O to be measured and the objective lens L1 and the aberration of the objective lens L1 to obtain a clear object image. Drive. Although the video device 12 in this example is composed of two lenses, the objective lens L1 and the imaging lens L2, a combination lens is used to improve the quality of the image, Other configurations that perform the same operation, such as adding a relay lens system for internal transmission, are also conceivable. On the other hand, as for the adaptive optics device 13 incorporated in the video device 12, a liquid crystal phase modulation element is used instead of the shape-variable mirror 16 (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-40368, "Optically Driven Wavefront Correction Video Method and Device"). Reference) and other configurations that perform the same operation are also conceivable.
[0021]
In order to drive the adaptive optics device 13, the wavefront of the light distorted by faithfully reflecting the fluctuation of the medium between the object O to be measured and the objective lens L1 and the aberration of the objective lens L1 is corrected by the adaptive optics. It must be input to the device 13. For this purpose, a method is conceivable in which an ideal point light source is created in the vicinity of the object O to be measured and spherical light emitted from the point light source is used.
[0022]
Note that, in the created point light source, a plane wave is input to the adaptive optics device 13 when there is no fluctuation of the medium between the measured object O and the objective lens L1 and no aberration of the objective lens L1. Must be arranged as follows. The position of the point light source created at this time is inevitably on the focal plane of the objective lens L1 and near the measured object O.
[0023]
In order to create the above point light source, first, metal or dielectric fine particles P are introduced near the object O to be measured. A laser beam from the optical tweezer device 20 is sharply focused and irradiated onto the fine particles P, and the fine particles P are captured near the focal point. Next, while capturing the fine particles P, the focal position of the laser beam is scanned to move the fine particles P to a position where the point light source is to be arranged. The laser light from the light source 19 for the reference point light source is radiated to the metal or dielectric fine particles P captured at a predetermined position by sharply narrowing down the beam with the objective lens L1 via the beam splitter BS2 and the beam splitter BS1. In this case, the size and shape of the fine particles P need to be appropriately selected so that the irradiated sharply focused laser light is emitted as spherical wave-like reflected light.
[0024]
For example, when the size of the fine particles P is smaller than the spot size of the laser to be irradiated, the shape of the fine particles P must be substantially spherical so that reflected light having a substantially spherical wave shape can be obtained based on the theory of Mie scattering. . The fine particles P thus irradiated with the laser light that is sharply focused serve as a reference point light source for driving the adaptive optics device.
[0025]
The wavelength of the laser light used for capturing the fine particles in the optical tweezer device 20 and the wavelength of the laser light used in the light source 19 for the reference point light source must be different enough to be separated by a general optical filter. Must. In FIG. 1, an optical path through a beam splitter BS1 and an objective lens L1 inside the imaging device 12 is used to introduce the laser light for capturing fine particles emitted from the optical tweezers to a position where the fine particles P are captured. However, the same operation can be realized by using other optical elements without using the beam splitter BS1 and the objective lens L1.
[0026]
The spherical wave-like reflected light from the fine particles P passes through the objective lens L1, the beam splitter BS1, and the optical filter F and enters the adaptive optics device 13. The optical filter F is installed to prevent the scattered light generated when the laser light for the optical tweezers captures the fine particles P from entering the adaptive optics device 13.
[0027]
The reflected light in the form of a spherical wave from the fine particles P is ideally converted into a plane wave to the compensating optical device 13 if there is no fluctuation of the medium between the measured object O and the objective lens L1 and no aberration of the objective lens L1. Incident. However, in many cases, a distorted wavefront is incident on the adaptive optics 13 due to the fluctuation of the medium between the measured object O and the objective lens L1 and the influence of the aberration of the objective lens L1. You. The distorted wavefront is reflected by the deformable mirror 16, and a part of the reflected wavefront is input to the wavefront sensor 14 by the beam splitter BS3. The wavefront sensor 14 measures the distortion of the wavefront, and the measurement result is input to the control device 15.
[0028]
The control device 15 changes the shape of the deformable mirror 16 based on the measurement result. For example, if the wavefront has a convex distortion, the deformable mirror is deformed into a concave shape so that the convex wavefront is converted into a flat wavefront during the reflection process. The wavefront of the reflected light from the object to be measured O (light for imaging including information on the object to be measured O) is also distorted for the same reason as that of the reflected light from the fine particles P, and is photographed by the CCD camera 17 due to the effect. The image of the measured object O is unclear. Therefore, when the object to be measured O is observed through a deformable mirror controlled using the reflected light from the fine particles P, the fluctuation of the medium between the fixed object to be measured O and the objective lens L1 and the objective lens L1 The distortion of the wavefront due to the aberration is corrected, and a clear object image can be obtained in principle.
[0029]
In the method described above, metal or dielectric fine particles P are used as a reference point light source for driving the adaptive optics device 13. Next, instead of the fine particles P, one or a plurality of fluorescent molecules P (the same “P” as the “fine particles P” is attached for convenience of explanation of FIGS. 1 and 2 as in the first embodiment). ) Is captured at the above-described position using the optical tweezers device 20.
[0030]
In this case, due to the action of the laser light from the optical tweezers for capturing the fluorescent molecule (group), fluorescence having a different wavelength from the laser light is emitted from the fluorescent molecule. Consider a case where the size of the fluorescent molecule (group) is sufficiently small and the fluorescent light therefrom is emitted in a spherical wave shape. When this is used as a reference point light source for driving the adaptive optics device 13, the adaptive optics device 13 can be operated based on the principle described above, and finally, the measured It is possible to obtain a clear object image excluding the influence of the fluctuation of the medium between the object O and the objective lens L1 and the aberration of the objective lens L1.
[0031]
Next, instead of the fluorescent molecules P, fine particles P to which a dye has been added (the same “P” as “fine particles P” is used for convenience in describing FIGS. 1 and 2 as in Example 1) are described above. Consider capturing at the above-described position using the optical tweezers device 20. In this case, similarly to the case of the fluorescent molecules, the laser light from the optical tweezers for capturing the fine particles P causes the fine particles P to emit fluorescence having a different wavelength from the laser light.
[0032]
Further, depending on conditions, the fine particles behave as a resonator, and laser oscillation occurs. When fluorescence or laser light emitted in the form of a spherical wave from fine particles to which these dyes are added is used as a reference point light source for driving the adaptive optics device 13, based on the principle described above, the adaptive optics device is used. 13 can be operated to finally obtain a clear object image excluding the influence of the fluctuation of the medium between the object to be measured O and the objective lens L1 and the aberration of the objective lens L1. it can.
[0033]
When using the laser oscillated by the fine particles, similarly to the case of using metal or dielectric fine particles, the fine particles are irradiated with the laser light from the light source for the reference point light source, and are irradiated with the excitation light. It is also possible to cause laser oscillation.
[0034]
The embodiments of the method of producing the reference point light source for adaptive optics according to the present invention have been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to such embodiments and falls within the scope of the claims. It goes without saying that there are various embodiments.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for creating a reference point light source for adaptive optics of the present invention, a reference point light source required when applying an adaptive optics device to various video devices is created without depending on the properties of an object to be measured. And the field of application of the adaptive optics device can be expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a conventional adaptive optics system using a deformable mirror.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 11 measurement system 12 imaging device 13 adaptive optics device 14 wavefront sensor 15 control device 16 variable shape mirror 17 CCD camera 18 monitor 19 light source for reference point light source 20 optical tweezer device 21 reference light wavefront 22 variable shape mirror 23 thin mirror 24 actuator 25 Beam splitter (BS)
Reference Signs List 26 Wavefront sensor 27 Controller P Metal or dielectric fine particles, fluorescent molecules, fine particles to which dye is added O Object to be measured L1 Objective lens L2 Imaging lens F Optical filters BS1, BS2, BS3, BS Beam splitter

Claims (3)

映像装置で撮影される被測定物体と上記映像装置との間に存在する媒質のゆらぎ、及び上記映像装置に設置される対物レンズの収差に起因する物体像の歪みを補正するための補償光学装置を駆動する補償光学用参照点光源の作成法であって、
上記被測定物体の近傍に金属や誘電体の微粒子を光ピンセット装置を用いて非接触で捕捉し、該捕捉された微粒子に鋭く絞った光を入射して点光源を作成し、該点光源から球面波状に放射される反射光を上記補償光学装置を駆動するための参照光として利用することを特徴とする補償光学用参照点光源の作成法。
An adaptive optics device for correcting a fluctuation of a medium existing between an object to be measured photographed by an image device and the image device and a distortion of an object image caused by aberration of an objective lens installed in the image device. A method of creating a reference point light source for adaptive optics that drives
Non-contact trapping of metal or dielectric fine particles in the vicinity of the object to be measured using an optical tweezers device, creating a point light source by inputting sharply focused light to the captured fine particles, from the point light source A method for producing a reference point light source for adaptive optics, wherein reflected light emitted in the form of a spherical wave is used as reference light for driving the adaptive optics device.
映像装置で撮影される被測定物体と上記映像装置との間に存在する媒質のゆらぎ、及び上記映像装置に設置される対物レンズの収差に起因する物体像の歪みを補正するための補償光学装置を駆動する補償光学用参照点光源の作成法であって、
上記被測定物体の近傍に蛍光分子を光ピンセット装置を用いて非接触で捕捉して点光源を作成し、該点光源から球面波状に放射される蛍光を上記補償光学装置を駆動するための参照光として利用することを特徴とする補償光学用参照点光源の作成法。
An adaptive optics device for correcting a fluctuation of a medium existing between an object to be measured photographed by an image device and the image device and a distortion of an object image caused by aberration of an objective lens installed in the image device. A method of creating a reference point light source for adaptive optics that drives
A fluorescent light molecule is captured in the vicinity of the object to be measured in a non-contact manner using an optical tweezer device to form a point light source, and the fluorescent light emitted in a spherical wave form from the point light source is a reference for driving the adaptive optics device. A method for producing a reference point light source for adaptive optics, wherein the light source is used as light.
映像装置で撮影される被測定物体と上記映像装置との間に存在する媒質のゆらぎ、及び上記映像装置に設置される対物レンズの収差に起因する物体像の歪みを補正するための補償光学装置を駆動する補償光学用参照点光源の作成法であって、
上記被測定物体の近傍に色素を添加した微粒子を光ピンセット装置を用いて非接触で捕捉して点光源を作成し、該点光源から球面波状に放射される蛍光もしくはレーザー光を上記補償光学装置を駆動するための参照光として利用することを特徴とする補償光学用参照点光源の作成法。
An adaptive optics device for correcting a fluctuation of a medium existing between an object to be measured photographed by an image device and the image device and a distortion of an object image caused by aberration of an objective lens installed in the image device. A method of creating a reference point light source for adaptive optics that drives
A point light source is created by non-contactly capturing fine particles to which a dye is added in the vicinity of the object to be measured using an optical tweezers device, and the fluorescent light or laser light emitted from the point light source in the form of spherical waves is used as the compensation optical device. A method for producing a reference point light source for adaptive optics, wherein the reference light source is used as a reference light for driving a reference light.
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