JP2005083954A - Tomographic image system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コヒーレンス長の短い光を出力する光源とマイケルソン干渉計等の等光路長型干渉計を組み合わせて構成されるOptical Coherence Tomography (以下、OCTと称す)による手法を適用して、医療または工業等の分野において被検体の断層映像を得る際に用いられる断層映像装置に関するものである。 The present invention applies a technique based on optical coherence tomography (hereinafter referred to as OCT) configured by combining a light source that outputs light having a short coherence length and an equal optical path length type interferometer such as a Michelson interferometer. Alternatively, the present invention relates to a tomographic image apparatus used when obtaining a tomographic image of a subject in a field such as industry.
近年、医療用や工業用等の被検体を撮像する分野、特に電子内視鏡の分野において、OCTの手法を用いて被検体の断層映像を撮影する装置が知られている。
このOCTによる断層映像装置は、光を検出プローブとして用いていることから、従来のX線撮影装置の如く被検体がX線照射により被爆するという問題がなく、特に、被検体が人体であるような場合には極めて好ましい。また、CTやMRI等のように大型な装置を要さず、簡易に被検体の検査を行なうことができるので、被検者のコスト的な負担や体力的な負担を軽減でき、この面でも好ましい。
2. Description of the Related Art In recent years, devices that capture tomographic images of a subject using an OCT technique are known in the field of imaging a subject for medical use or industrial use, particularly in the field of electronic endoscopes.
Since this tomographic image apparatus using OCT uses light as a detection probe, there is no problem that the subject is exposed to X-ray irradiation unlike the conventional X-ray imaging apparatus, and in particular, the subject seems to be a human body. In this case, it is extremely preferable. In addition, a large-scale apparatus such as CT or MRI is not required, and the test of the subject can be easily performed. Therefore, the cost burden and physical burden on the subject can be reduced. preferable.
また、このOCTを用いた断層映像装置は、広帯域なスペクトル幅を有する光の低コヒーレンス性を利用して、被検体の深さ方向の各位置における干渉波情報を得るようにしているので、被検体内部からの反射光をμmオーダーの空間分解能で検出することができ、従来のX線撮影装置に比べて測定分解能を大幅に向上させることができる。
このような多くの優れた特性を有するOCTを用いた断層映像装置は、例えば下記非特許文献1等に開示されている。
In addition, this tomographic imaging apparatus using OCT obtains interference wave information at each position in the depth direction of the subject by utilizing the low coherence of light having a broad spectrum width. Reflected light from the inside of the specimen can be detected with a spatial resolution on the order of μm, and the measurement resolution can be greatly improved as compared with a conventional X-ray imaging apparatus.
Such a tomographic image apparatus using OCT having many excellent characteristics is disclosed, for example, in
図8は、従来の断層映像装置の概略を示すものである。すなわち、低可干渉光源310からの出力を光ファイバ321に入射せしめる。光ファイバ321内を進行する光束は、2×2カプラ325により2光束に分離され、その一方は光ファイバ322により被検体331側に導かれ、その他方は光ファイバ323により参照ミラー342側に導かれる。
光ファイバ322の光出射端の後段には、対物集光レンズ332が設けられており、このレンズ332により、光束が被検体331に集光されるようになっている。
FIG. 8 shows an outline of a conventional tomographic imaging apparatus. That is, the output from the low
An
一方、光ファイバ323の光出射端から射出された光はコリメータレンズ341を介して参照ミラー342に照射されるが、この参照ミラー342は、光軸方向に移動可能とされており、光ファイバ322の光出射端から被検体331の深さ方向の観察位置までの光路長と、光ファイバ323の光出射端から参照ミラー342までの光路長とが互いに等しくなるような位置にこの参照ミラー342が移動されるようになっている。これにより、低可干渉光によっても光干渉させることができる、いわゆるマイケルソン型の干渉計が構築され、被検体331の深さ方向各位置の干渉波情報が得られることになる。
On the other hand, the light emitted from the light emitting end of the
被検体331の上記観察位置からの反射光と、参照ミラー342からの反射光は各々その照射経路を逆進し、2×2カプラ325で合波されて互いに干渉し、その干渉光は光ファイバ324を介して光検出器352に到達し、その干渉波情報がこの光検出器352により検出されることになる。この後、光検出器352により検出された干渉波情報は電気信号に変換されて、増幅器362、バンドパスフィルタ363、A/Dコンバータ364を介してコンピュータ365に入力され、所定の画像処理がなされることになる。
The reflected light from the observation position of the subject 331 and the reflected light from the
しかしながら、上述したようなOCTを用いた断層映像装置は、マイケルソン干渉計において低可干渉光を測定光として用い、被検体内部の各深さ位置における断層境界面での反射情報に基づいて断層映像化するものであり、観察する各深さ位置からの反射光強度が、その深さに応じて指数関数的に減衰するために、深部からの反射光強度は極端に微弱となり、これに伴って深部からの干渉波情報も極めて微弱となる。このため、断層映像として浅い部分は鮮明に、深い部分は不鮮明になるおそれがある。このため、1つの断層映像の浅い部分と深い部分とを同様の明るさレベルで判断することが困難であり、特に深い部分についての状態判断を誤る危険性が大となり、問題となっていた。 However, the above-described tomographic imaging apparatus using OCT uses low coherence light as measurement light in a Michelson interferometer, and based on reflection information on a tomographic boundary surface at each depth inside the subject. Since the reflected light intensity from each depth position to be observed attenuates exponentially according to the depth, the reflected light intensity from the deep part becomes extremely weak. Therefore, the interference wave information from the deep part is also very weak. For this reason, there is a possibility that the shallow part of the tomographic image is clear and the deep part is unclear. For this reason, it is difficult to determine a shallow portion and a deep portion of one tomographic image at the same brightness level, and there is a large risk of misjudging the state of a particularly deep portion, which is a problem.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、1つの断層映像において、浅い部分と深い部分とを同様の明るさレベルで判断することを可能とし、特に深い部分についての状態判断を誤る危険性を低減し得る断層映像装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and enables one to determine a shallow portion and a deep portion with the same brightness level in one tomographic image, and particularly makes a state determination for a deep portion erroneous. An object of the present invention is to provide a tomographic imaging apparatus capable of reducing the risk.
本発明の第1の断層映像装置は、
低可干渉性を有する光ビームを出射する光源と、
該光源から出射された光ビームを2分し、一方を被検体に照射するとともに、他方を参照ミラーに照射し、該被検体および該参照ミラーから各々反射された光ビームを干渉せしめて、該干渉による光強度分布を光検出器により得るようにした等光路長型干渉計とを備え、
該被検体の深さ方向の干渉波情報を得ることができるように該参照ミラーを該参照ミラーの光軸方向に移動可能とされた断層映像装置において、
該被検体の観察位置の深さが大きくなるのに伴う該観察位置からの反射光量の低下による干渉波情報量の低下を緩和するように、該参照ミラーの移動位置に応じて前記光源から出力される光ビームの強度を変化させる光源光強度制御部を備えてなることを特徴とするものである。
The first tomographic imaging apparatus of the present invention is
A light source that emits a light beam having low coherence;
The light beam emitted from the light source is divided into two, one is irradiated on the subject, the other is irradiated on the reference mirror, and the light beams reflected from the subject and the reference mirror are made to interfere with each other, An optical path length type interferometer that obtains a light intensity distribution due to interference with a photodetector;
In the tomographic imaging apparatus in which the reference mirror is movable in the optical axis direction of the reference mirror so that interference wave information in the depth direction of the subject can be obtained,
Output from the light source according to the moving position of the reference mirror so as to mitigate a decrease in the amount of interference wave information due to a decrease in the amount of reflected light from the observation position as the depth of the observation position of the subject increases. And a light source light intensity control unit for changing the intensity of the light beam to be emitted.
本発明の第2の断層映像装置は、
低可干渉性を有する光ビームを出射する光源と、
該光源から出射された光ビームを2分し、一方を被検体に照射するとともに、他方を参照ミラーに照射し、該被検体および該参照ミラーから各々反射された光ビームを干渉せしめて、該干渉による光強度分布を光検出器により得るようにした等光路長型干渉計とを備え、
該被検体の深さ方向の干渉波情報を得ることができるように該参照ミラーを該参照ミラーの光軸方向に移動可能とされた断層映像装置において、
該被検体の観察位置の深さが大きくなるのに伴う該観察位置からの反射光量の低下による干渉波強度の低下を緩和するように、該参照ミラーの移動位置に応じて前記光検出器における信号利得を制御する検出器利得制御部を備えてなることを特徴とするものである。
The second tomographic imaging apparatus of the present invention is
A light source that emits a light beam having low coherence;
The light beam emitted from the light source is divided into two, one is irradiated on the subject, the other is irradiated on the reference mirror, the light beams reflected from the subject and the reference mirror are interfered with each other, and An optical path length type interferometer that obtains a light intensity distribution due to interference with a photodetector;
In the tomographic imaging apparatus in which the reference mirror is movable in the optical axis direction of the reference mirror so that interference wave information in the depth direction of the subject can be obtained,
In the photodetector according to the moving position of the reference mirror so as to mitigate a decrease in interference wave intensity due to a decrease in the amount of reflected light from the observation position as the depth of the observation position of the subject increases. A detector gain control unit for controlling the signal gain is provided.
また、上述した第1および第2の断層映像装置において、前記参照ミラーの光軸方向への移動に応じて、前記光ビームの一方を前記被検体の観察位置に収束せしめるようにフォーカシングするオートフォーカス機能を備えてなることが好ましい。 In the first and second tomographic imaging apparatuses described above, autofocusing is performed such that one of the light beams is converged to the observation position of the subject according to the movement of the reference mirror in the optical axis direction. It is preferable to have a function.
本発明の第1の断層映像装置によれば、被検体の観察位置の深さが大きくなるのに伴う該観察位置からの反射光強度の低下による干渉波情報量の低下を緩和するように、該参照ミラーの移動位置に応じて前記光源から出力される光ビームの光強度を変化させる光源光強度制御部を備えており、この光源光強度制御部により、参照ミラーの移動に応じて前記光源から出力される光強度を変化させ、観察位置の深さが大きくなっても、該観察位置からの反射光量の低下を緩和することができるので、浅い部分と深い部分とを同様の明るさレベルで判断することが可能となり、また、特に深い部分についての状態判断を誤る危険性を低減することができる。 According to the first tomographic imaging apparatus of the present invention, so as to mitigate a decrease in the amount of interference wave information due to a decrease in reflected light intensity from the observation position as the depth of the observation position of the subject increases. A light source light intensity control unit that changes a light intensity of a light beam output from the light source according to a movement position of the reference mirror, and the light source light intensity control unit causes the light source to move according to the movement of the reference mirror; Even if the light intensity output from the light source is changed and the depth of the observation position increases, the decrease in the amount of reflected light from the observation position can be mitigated. In addition, it is possible to reduce the risk of misjudging the state of a particularly deep part.
また、本発明の第2の断層映像装置によれば、被検体の観察位置の深さが大きくなるのに伴う該観察位置からの反射光強度の低下による干渉波強度の低下を緩和するように、該参照ミラーの移動位置に応じて前記光検出器における信号利得を変化させる検出器利得制御部を備えており、観察位置の深さが大きくなっても、該観察位置についての干渉波強度の低下を緩和することができるので、浅い部分と深い部分とを同様の明るさレベルで判断することが可能となり、また、特に深い部分についての状態判断を誤る危険性を低減することができる。 Further, according to the second tomographic imaging apparatus of the present invention, the reduction in the interference wave intensity due to the reduction in the intensity of the reflected light from the observation position accompanying the increase in the depth of the observation position of the subject is alleviated. A detector gain control unit that changes a signal gain in the photodetector according to the movement position of the reference mirror, and the interference wave intensity of the observation position is increased even when the depth of the observation position is increased. Since the reduction can be mitigated, it is possible to determine the shallow portion and the deep portion with the same brightness level, and it is possible to reduce the risk of erroneous determination of the state of the particularly deep portion.
以下、本発明の実施形態に係る断層映像装置について図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る断層映像装置を示す概念図である。
本実施形態に係る断層映像装置は、医療用の内視鏡に適用されたものであって、光源部と干渉計部と信号処理部とからなる。
Hereinafter, a tomographic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a tomographic image apparatus according to an embodiment of the present invention.
The tomographic imaging apparatus according to the present embodiment is applied to a medical endoscope, and includes a light source unit, an interferometer unit, and a signal processing unit.
光源部は低可干渉光源10からなる。また、干渉計部は、全体として、いわゆるアンバランス型のマイケルソン干渉計を構成しており、4つの光ファイバ21、22、23、24と、2×2カプラ25と、被検体31の前段に配される対物集光レンズ32と、コリメータレンズ41と、参照ミラー42と、被検体情報を担持した干渉波映像を撮像する光検出器52とを備えている。
また、信号処理部は、増幅器62と、バンドパスフィルタ63と、A/Dコンバータ64と、画像処理部65と、画像表示部66とを備えてなる。
The light source unit includes a low
The signal processing unit includes an amplifier 62, a
以下、上記実施形態装置の作用を説明する。
低可干渉光源10は、近赤外域に広いスペクトル幅(広波長帯域)を有する光(以下、低可干渉光とも称する)を出射する光源であって、例えばSLD(Super-luminescent diode)やASE(Amplified Spontaneous Emission)光源等からなる。この低可干渉光源10から出射された光は図示されない集光レンズにより光ファイバ21の入射端面に集光され、光ファイバ21により2×2カプラ25に伝送される。
Hereinafter, the operation of the above-described embodiment apparatus will be described.
The low
伝送された低可干渉光は、この2×2カプラ25において2分割され、一方は光ファイバ22に他方は光ファイバ23により伝送される。光ファイバ22により伝送された低可干渉光は、光ファイバ22の出射端面から出射され、対物集光レンズ32によって被検体31(人体)に集光照射される。
The transmitted low coherence light is divided into two by the 2 × 2
被検体31に照射された低可干渉光は、被検体31の深さ方向の各位置から反射され、その照射経路を逆に進み2×2カプラ25に到達する。一方、参照ミラー42から反射された低可干渉光も、その照射経路を逆に進み2×2カプラ25に到達する。このようにして、被検体31の深さ方向の各位置で反射された低可干渉光(以下物体光と称する)と参照ミラー42により反射された低可干渉光(以下参照光と称する)は2×2カプラ25において合波されるが、合波された両光はコヒーレンス長が極めて短いものであるため、参照光と略光路長の等しい物体光のみが干渉を生じることになる。
The low coherence light irradiated to the subject 31 is reflected from each position in the depth direction of the subject 31, travels backward on the irradiation path, and reaches the 2 × 2
すなわち、参照ミラー42の光軸方向の位置に対応する被検体31の深さ方向の位置のみ(詳細には低可干渉光のコヒーレンス長の範囲)の干渉波情報が得られることになるから、参照ミラー42を光軸方向(矢印B方向)に移動させることにより、被検体31の深さ方向の各位置の干渉波情報が時系列的に得られることになる。
That is, since the interference wave information of only the position in the depth direction of the subject 31 corresponding to the position of the
この後、2×2カプラ25で得られた干渉光は光ファイバ24を介して光検出器52に到達し、その干渉波情報が光強度の変化として、この光検出器52により検出されることになる。光検出器52により検出された干渉波情報は電気信号に変換されて、増幅器62、バンドパスフィルタ63、A/Dコンバータ64を介して画像処理部65に入力されて被検体31の断層映像が生成され、生成された断層映像は画像表示部66において表示される。
Thereafter, the interference light obtained by the 2 × 2
なお、上記画像処理部65においては、光検出器52から出力された、被検体31の深さ方向の情報を担持した1次元の各反射光強度信号に対し、包絡線処理を施すようにしている。すなわち、上記各反射光強度信号は交流信号の形態で現れるため、マイナス成分を折り返してプラス成分のみを有する信号に変換し、その後、その包絡線を抽出して連続的な反射光強度信号を得るようにしている。
In the
この後、連続的な深さ方向(z方向)の各反射光強度分布をy方向の各点について繋げる画像信号処理を施して2次元断層映像信号を生成し、画像表示部66に出力して被検体31の2次元断層映像が表示される。 Thereafter, image signal processing is performed to connect each reflected light intensity distribution in the continuous depth direction (z direction) with respect to each point in the y direction to generate a two-dimensional tomographic image signal, which is output to the image display unit 66. A two-dimensional tomographic image of the subject 31 is displayed.
このように、低可干渉光を検査光として用い、等光路長型のマイケルソン干渉計を基本構成とすることで、互いに干渉しあう波長幅を極めて短くすることができるので、被検体31の深さ方向の空間分解能を極めて短く設定でき、例えばμmオーダーの空間分解能を得ることができる。 In this way, by using the low coherence light as the inspection light and by using the equal optical path length type Michelson interferometer as a basic configuration, the wavelength widths that interfere with each other can be extremely shortened. The spatial resolution in the depth direction can be set very short, and for example, a spatial resolution on the order of μm can be obtained.
また、被検体31に低可干渉光を集光照射する対物集光レンズ32は、その一部のレンズが光軸方向(矢印C方向)に移動可能とされて、観察位置にフォーカシングし得るようになっており、これにより、観察位置における被検体画像のピンボケを防止することができるようになっている。
Further, the
また、光ファイバ22の光出射端部分および対物集光レンズ32は内視鏡の鉗子チャンネルを通して使用する先端プローブ部分を構成しており、この先端プローブ部分を矢印A方向に移動することで、被検体31の横方向(y方向)の各点に対応する断層映像情報を得ることができる。すなわち、上記先端プローブ部分のy方向への移動により被検体31の2次元断層映像情報を得ることができる。
Further, the light emitting end portion of the
ところで、一般に、被検体31が生体である場合、照射光強度が一定とすると、観察される各断層境界面の深さ位置からの反射光強度は、その深さに応じて指数関数的に減衰する。換言すれば、被検体31の深さ情報は、照射光に対する反射光の強度比によって表される。 By the way, in general, when the subject 31 is a living body, if the irradiation light intensity is constant, the reflected light intensity from the depth position of each tomographic boundary surface is exponentially attenuated according to the depth. To do. In other words, the depth information of the subject 31 is represented by the intensity ratio of the reflected light to the irradiated light.
しかして、被検体31が、図2に示すように深さ方向に直交する層構成とされている場合、各層の境界にて光反射が生じるため、各反射光が担持する被検体情報を干渉波信号として検出することになる。 Therefore, when the subject 31 has a layer configuration perpendicular to the depth direction as shown in FIG. 2, light reflection occurs at the boundary of each layer, and thus the subject information carried by each reflected light interferes. It will be detected as a wave signal.
このため、従来は、図2に示すような被検体31について、断層映像信号を検出すると、図3に示す如くその信号強度のピーク値は深部に向かう程小さくなり、断層映像として表示すると、1枚の画像内での明暗の差が大きいため極めて見にくくなり、また、特に深部の映像は不鮮明になってしまう。 For this reason, conventionally, when a tomographic image signal is detected for a subject 31 as shown in FIG. 2, the peak value of the signal intensity decreases as it goes deeper as shown in FIG. Since the difference in brightness between the images in a sheet is large, it is very difficult to see, and the image in the deep part is particularly unclear.
そこで、本実施形態の断層映像装置においては、図1に示すように、被検体31の観察位置の深さが大きくなるのに伴う、被検体31の観察位置からの反射光強度の低下による干渉波強度の低下を緩和するように、参照ミラー42の移動位置に応じて光源10から出力される低可干渉光の光強度を変化させる、光源光強度制御用の制御部1を設けている。この制御部1は、被検体31の深さ位置と、この深さ位置に応じて減衰する反射光強度との関係を表す関数の逆関数(指数関数)に相当する関係式テーブルを光源光強度制御テーブルとして備えている。この制御部1は、この光源光強度制御テーブルに基づき、被検体31の深さ位置に相当する参照ミラー42の移動位置に応じて、光源10の強度を指数関数的に滑らかに変化させる。すなわち、光源10から出力される低可干渉光の光強度は図4に示す如く、参照ミラー42の移動位置に応じて指数関数的に変化することになり、得られる干渉波信号のピーク強度は、図5に示す如く、観察される被検体31の深さ位置に拘わらず略一定となる。
Therefore, in the tomographic imaging apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 1, interference due to a decrease in reflected light intensity from the observation position of the subject 31 as the depth of the observation position of the subject 31 increases. A
これにより、画像表示部66に表示された断層映像は、1枚の画像内での明暗の差がほとんどないため見易くなり、また、特に深部の映像を鮮明に表示することができる。
なお、参照ミラー42の位置検出は周知の位置センサを用いればよい。
As a result, the tomographic image displayed on the image display unit 66 is easy to see because there is almost no difference in brightness in one image, and particularly, a deep image can be clearly displayed.
Note that the position of the
また、本実施形態の装置において、参照ミラー42の光軸方向への移動位置に応じ、制御部1からの指示信号に基づいて対物集光レンズ32の所定のレンズ(焦点距離f)をその光軸方向(矢印C方向)に移動させてフォーカシングを行い、上記光ビームの一方を被検体31の観察位置に収束せしめるようなオートフォーカス機能をもたせるようにすれば、マニュアル的に観察位置のフォーカス調整を行なわずともよくなるので、操作者の労力が軽減されるとともに、測定時間を短縮することができる。
なお、上記所定のレンズの駆動は、周知のレンズ駆動用のアクチュエータを用いる。
Further, in the apparatus according to the present embodiment, a predetermined lens (focal length f) of the
The predetermined lens is driven by using a known lens driving actuator.
また、干渉波信号のコントラストを向上させるため、例えば参照ミラー42の前段に透過光量を調整可能なNDフィルタを設けておき、物体光の光量変化に応じて、物体光の光量と参照光の光量が同一レベルとなるように調整可能としておくことが好ましい。この場合、NDフィルタの位置調整が、上記制御部1からの指示信号に基づいて行なわれるようにしてもよい。
Further, in order to improve the contrast of the interference wave signal, for example, an ND filter capable of adjusting the transmitted light amount is provided in front of the
図7は、本実施形態により得られた被検体31の2次元断層映像の一例を示すものである。なお、図7に示す画像はともに、縦方向がz方向に一致し(上方が被検体31の表面)、横方向がy方向に一致している。また、図7の画像において、縦方向および横方向ともに、被検体31の組織の2mmの範囲を示すものである。 FIG. 7 shows an example of a two-dimensional tomographic image of the subject 31 obtained by the present embodiment. In both the images shown in FIG. 7, the vertical direction matches the z direction (upper surface is the surface of the subject 31), and the horizontal direction matches the y direction. Further, in the image of FIG. 7, the range of 2 mm of the tissue of the subject 31 is shown in both the vertical direction and the horizontal direction.
図7によれば、本実施形態により得られた2次元断層映像は、深さ方向の全範囲に亘って略一様なレベルの明るさとされており、深部においても鮮明な画像が得られ、さらに空間分解能においても優れていることが明らかである。 According to FIG. 7, the two-dimensional tomographic image obtained by the present embodiment has a substantially uniform level of brightness over the entire range in the depth direction, and a clear image can be obtained even in the deep part. It is also clear that the spatial resolution is excellent.
<態様の変更>
また、上記実施形態においては、参照ミラー42の移動位置に応じて光源10から出力される低可干渉光の光強度を変化させる光源光強度制御用の制御部1を設けているが、これに替えて、被検体31の観察位置の深さが大きくなるのに伴う、被検体31の観察位置からの反射光強度の低下による干渉波強度の低下を緩和するように、参照ミラー42の移動に応じて光検出器52における信号利得を制御する、検出器利得制御用の制御部101を備えることも可能である(図面の簡便のため、図1では光源光強度制御用の制御部1を検出器利得制御用の制御部101に転用する記載としている)。
<Change of mode>
In the above embodiment, the
すなわち、この検出器利得制御用の制御部101は、被検体31の深さ位置と、この深さ位置に応じて減衰する反射光強度との関係を表す関数の逆関数(指数関数)に相当する関係式テーブルを検出器利得制御テーブルとして備えている。この制御部101は、この検出器利得制御テーブルに基づき、被検体31の深さ位置に相当する参照ミラー42の移動位置に応じて、光検出器52の信号利得を指数関数的に滑らかに変化させる。すなわち、光検出器52の信号利得も、上記光源10から出力される低可干渉光の光強度と同様に、図4に示す如く、参照ミラー42の移動位置に応じて指数関数的に変化することになり、得られる干渉波信号のピーク強度は、図5に示す如く、観察される被検体31の深さ位置に拘わらず略一定となる。
That is, the
これにより、画像表示部66に表示された断層映像は、1つの画像内での明暗の差がほとんどないため見易くなり、また、特に深部の映像を鮮明に表示することができる。 As a result, the tomographic image displayed on the image display unit 66 is easy to see because there is almost no difference in brightness in one image, and in particular, a deep image can be clearly displayed.
また、図1に示す装置においては、アンバランス型のマイケルソン干渉計を用いているが、これに替えて、図6に示すような、バランス型のマイケルソン干渉計を用いてもよい。アンバランス型のマイケルソン干渉計で用いられた処理はこのバランス型のマイケルソン干渉計でも略同様に用いることができる。したがって、図6において図1と対応する部材については、図1の部材に付された符号に200を加えた符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。ただし、バランス型のマイケルソン干渉計においては、アンバランス型のマイケルソン干渉計では用いられなかった経路が必要となり、2つの2×2カプラ212、213および光学アイソレータ214等が配されている。また、2×2カプラ213からの2つの光出力同士では、各信号I+、I−において、干渉波成分が正負逆符号となっており、一方、バイアス成分は同符号となっている。したがって、光検出器252A、252Bからの両出力信号強度に対し、コンパレータ等を用いて両者の差分をとることにより、光源の揺らぎも含めたバイアス成分が相殺され、干渉波信号成分のみを理論上2倍として得ることができる。
Further, although the apparatus shown in FIG. 1 uses an unbalanced Michelson interferometer, a balanced Michelson interferometer as shown in FIG. 6 may be used instead. The processing used in the unbalanced Michelson interferometer can be used in the same manner in the balanced Michelson interferometer. Therefore, in FIG. 6, members corresponding to those in FIG. 1 are denoted by reference numerals obtained by adding 200 to the reference numerals appended to the members in FIG. However, the balanced Michelson interferometer requires a path that was not used in the unbalanced Michelson interferometer, and is provided with two 2 × 2
このことを数式を用いて説明すると、参照ミラー242からの光信号強度をIr、被検体31からの光信号強度をIsとし、干渉させる2光波の位相差をφとし、合波された後の干渉波信号強度をIpとすると、アンバランス型のマイケルソン干渉計による干渉波信号強度Ipは、以下の式で表される。
This will be explained using mathematical formulas. The optical signal intensity from the
これに対し、バランス型マイケルソン干渉計による干渉波信号強度Ipは、上述したように光検出器252A、252Bからの両出力信号強度I+、I−の差として表されるから以下の式で表される。
On the other hand, since the interference wave signal intensity Ip by the balanced Michelson interferometer is expressed as a difference between both output signal intensity I + and I − from the
上記2式の比較から明らかなように、バランス型マイケルソン干渉計による干渉波信号強度Ipでは、検出信号におけるバイアス成分が相殺され、被検体231に関する必要な情報成分のみを抽出していることになる。このため、光検出器252A、252Bの利得を上げても、光検出器252A、252Bのダイナミックレンジを越えることがなく、検出信号の強度を高めることができる。
As is clear from the comparison of the above two formulas, with the interference wave signal intensity Ip by the balanced Michelson interferometer, the bias component in the detection signal is canceled and only the necessary information component regarding the subject 231 is extracted. become. For this reason, even if the gains of the
なお、本発明の断層映像装置としては、その他の形態の変更が可能であり、例えば低可干渉光源としても上述した光源に替えて、通常のダイオードや高圧水銀ランプ等の周知の低可干渉光源を使用することが可能である。 The tomographic image apparatus of the present invention can be modified in other forms. For example, a low coherence light source such as a normal diode or a high-pressure mercury lamp can be used instead of the above-described light source. Can be used.
また、上記実施形態においては、等光路長型干渉計としてマイケルソンタイプのものを用いているが、これに替えてマッハ−ツェンダタイプ等の他の等光路長型干渉計を用いるようにしてもよい。 In the above embodiment, the Michelson type is used as the equal optical path length type interferometer, but other equal optical path length type interferometers such as the Mach-Zehnder type are used instead. Also good.
また、被検体としては人体に限られず、光が内部に侵入して、内部の各位置から反射光が得られるその他の種々の組織とすることができる。 Further, the subject is not limited to the human body, and may be various other tissues in which light enters the inside and the reflected light is obtained from each position inside.
1、101、201 制御部
10、110、210 低可干渉光源
21、22、23、24、221、222、223、224、
321、322、323、324 光ファイバ
25、212、213、225、325 2×2カプラ
31、231、331 被検体
32、232、332 対物集光レンズ
42、242、342 参照ミラー
52、252A、252B、352 光検出器
41、241、341 コリメータレンズ
62、262、362 増幅器
63、263、363 バンドパスフィルタ
64、264、364 A/Dコンバータ
65、265、365 画像処理部
66、266、366 画像表示部
1, 101, 201
321, 322, 323, 324
Claims (3)
該光源から出射された光ビームを2分し、一方を被検体に照射するとともに、他方を参照ミラーに照射し、該被検体および該参照ミラーから各々反射された光ビームを干渉せしめて、該干渉による光強度分布を光検出器により得るようにした等光路長型干渉計とを備え、
該被検体の深さ方向の干渉波情報を得ることができるように該参照ミラーを該参照ミラーの光軸方向に移動可能とされた断層映像装置において、
該被検体の観察位置の深さが大きくなるのに伴う該観察位置からの反射光量の低下による干渉波情報量の低下を緩和するように、該参照ミラーの移動位置に応じて前記光源から出力される光ビームの強度を変化させる光源光強度制御部を備えてなることを特徴とする断層映像装置。 A light source that emits a light beam having low coherence;
The light beam emitted from the light source is divided into two, one is irradiated on the subject, the other is irradiated on the reference mirror, and the light beams reflected from the subject and the reference mirror are made to interfere with each other, An optical path length type interferometer that obtains a light intensity distribution due to interference with a photodetector;
In the tomographic imaging apparatus in which the reference mirror is movable in the optical axis direction of the reference mirror so that interference wave information in the depth direction of the subject can be obtained,
Output from the light source according to the moving position of the reference mirror so as to mitigate a decrease in the amount of interference wave information due to a decrease in the amount of reflected light from the observation position as the depth of the observation position of the subject increases. A tomographic imaging apparatus comprising a light source light intensity controller that changes the intensity of a light beam to be emitted.
該光源から出射された光ビームを2分し、一方を被検体に照射するとともに、他方を参照ミラーに照射し、該被検体および該参照ミラーから各々反射された光ビームを干渉せしめて、該干渉による光強度分布を光検出器により得るようにした等光路長型干渉計とを備え、
該被検体の深さ方向の干渉波情報を得ることができるように該参照ミラーを該参照ミラーの光軸方向に移動可能とされた断層映像装置において、
該被検体の観察位置の深さが大きくなるのに伴う該観察位置からの反射光量の低下による干渉波強度の低下を緩和するように、該参照ミラーの移動位置に応じて前記光検出器における信号利得を制御する検出器利得制御部を備えてなることを特徴とする断層映像装置。 A light source that emits a light beam having low coherence;
The light beam emitted from the light source is divided into two, one is irradiated on the subject, the other is irradiated on the reference mirror, and the light beams reflected from the subject and the reference mirror are made to interfere with each other, An optical path length type interferometer that obtains a light intensity distribution due to interference with a photodetector;
In the tomographic imaging apparatus in which the reference mirror is movable in the optical axis direction of the reference mirror so that interference wave information in the depth direction of the subject can be obtained,
In the photodetector according to the moving position of the reference mirror so as to alleviate a decrease in interference wave intensity due to a decrease in the amount of reflected light from the observation position as the depth of the observation position of the subject increases. A tomographic imaging apparatus comprising a detector gain control unit for controlling a signal gain.
2. An autofocus function for focusing so that one of the light beams converges on an observation position of the subject according to a movement position of the reference mirror in an optical axis direction. 2. A tomographic imaging apparatus according to item 2.
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