JP2005529322A - 対象イメージング方法、その実現する装置および低干渉性光学放射の届け用装置 - Google Patents
対象イメージング方法、その実現する装置および低干渉性光学放射の届け用装置 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は光学装置で行う対象となる内構造の研究に関する。本発明には低干渉性光学放射の届け用装置の光学システム(15)は具体的な実施例において、光学ファイバ探針(8)の光学システム(15)はほとんど共焦的に配置された少なくとも二つの正レンズ構成部分(19,20)の形で作った。それは側方向走査の表面(28或いは39)の指定した点からイメージの表面(22)に、相応な共役点まで低干渉性光学放射の普及時間の不変性を確保する。それによって、側方向走査と関係した、研究する対象(11)に向けた低干渉性光学放射の光路の光学長の収差を補整できるようになる。それは側方向走査の表面(28)は平たいである場合にも、側方向走査の表面(39)は曲率がある場合にもに関する。別の変形には一つおよび二つの正レンズ構成部分(19,20)はほとんど共焦的に配置され事とともに縦方向走査は側方向走査の表面(28)から光学システム(15)まで(とは言え、光学ファイバ(14)の離れた部分(18)の端表面(17)から光学システム(15)まで)低干渉性光学放射光路の光学長の変化によて実現する。そのため、縦方向走査用の装置(10)は光学ファイバ探針(8)の中に配置される。それは研究する対象(11)の縦方向走査のとき、低干渉性光学放射の焦点の位置の相応な偏移が確保する。とは言え、低干渉性光学放射の焦点の位置および干渉性の窓口の位置、従って、その同時的の移動ができるようになる。その結果、簡単な手段で及ぶ方法の高側方向解像度およびその方法の実現する装置ができるようになる。
Description
本発明は技術物理学に関する。特に光学装置で行う対象となる内構造の研究、そして低干渉性光学放射を利用して対象のイメージングのために「IN VIVO」あるいは「IN VITRO」における人間身体の器官の診断、技術診断、例えばテクノロジー過程のコントロールために利用できる。
低干渉性光学放射を利用して対象のイメージングのための装置はよく知られていり、(例えば、米国特許No.No. 5321501, 5383467, 5459570,5582171, 6134003、国際申請No.WO 00/16034、その他を参照)光学的に結ばれた低干渉性光学放射線源、光学干渉計、そして処理と表示ブロックと結ばれた光受信器を含有する装置である。普通、光学干渉計はマイケルソン光学ファイバ干渉計の形で作った(例えば、X.Clivaz et al. "High resolution reflectometry in biological tissues", Opt.Lett. /Vol.17, No. 1/January 1, 1992; J.A.Izatt, J. G.Fujimoto et al, "Optical coherence microscopy in scattering media", Opt.Lett./ Vol.19, No. 8/April 15, 1994, p.590-592を参照)、あるいはマッハ・ゼンデル光学ファイバ干渉計の形でつ作った(例えば、J.A.Izatt, J.G.Fujimoto et al. "Micron-resolution Biomedical Imaging with optical coherence tomography", Optics & Photonic News, October 1993, Vol.4, No.10, p.14-19; 米国パテントNo.5582171、国際申請No.WO 00/16034)。具体的な配線図によらないで光学干渉計は恒例的に一つあるいは二つの光ビームスプリッター、そして測定腕と支持腕を含有する。測定腕は普通に測定探針があり、大抵光学ファイバである。測定探針は低干渉性光学放射を研究する対象へ届けの機能を実行し、支持腕の先に対照ミラーが設備された(例えば、A.Sergeev et al, "In vivo optical coherence tomography of human skin microstructure", Proc.SPIE, v.2328, 1994, p.144; X.J.Wang et al. Characterization of human scalp hairs by optical low coherence reflectometry. Opt. Lett. /Vol. 20, No. 5, 1995, pp. 524-526).研究する対象の縦方向走査を確保するように対照ミラーはその機械的移動を確保する素子に結ぶ(米国特許No.No. 5321501, 5459570を参照)、あるいは対照ミラーの位置を固定して、縦方向走査を圧電走査素子を利用して(ロシア特許No. 2100787, 1997を参照)、あるいは分散・格子遅延線を利用して実行する(K. F. Kwong, D. Yankelevich et al. 400-Hz mechanical scanning optical delay line, Optics Letters, Vol. 18, No. 7, April 1, 1993を参照)。時々干渉計の光学図式は完全にあるいは部分的に集中したパラメーター光学素子を利用して実現する(米国特許No. 5383467を参照)、普通にもっと頻繁にこのような用途の光学干渉計は光学ファイバ形で作る(米国特許No.No. 5321501, 5459570, 5582171を参照)。
提案する発明は低干渉性光学放射およびその実現する装置を利用して対象のイメージングのための方法の開発に向け、そして対象のイメージングのための装置の成分となる低干渉性光学放射の届け用装置の開発に向ける。上記した方法および装置によっては平たい研究する対象の歪んでいない平たいイメージを形成できる。本発明は尚、対象のイメージングのための方法の側方向解像度、その実現する装置および低干渉性光学放射の届け用装置の増加ができるようになる。
本発明の本質は以下の発明の実施例の変型において詳細に図解する。
図1は開発した対象のイメージングのための装置の構成上の図の変型である。その変型によって開発した方法が実現する可能。
図2は光学ファイバ探針の構成の変型(横断面)。
図3は光学ファイバ探針の光学システムの実施例の変型である(横断面)。
図4は光学ファイバ探針の光学システムの別の実施例の変型である(横断面)。
図5は光学ファイバ探針の光学システムの別の実施例の変型である(横断面)。
図6は光学ファイバ探針の光学システムの別の実施例の変型である(横断面)。
図7は光学ファイバ探針の光学システムの別の実施例の変型である(横断面)。
図8は知られている技術解決によってイメージングを図解する。
図9は別の知られている技術解決によってイメージングを図解する。
図10は別の知られている技術解決によってイメージングを図解する。
図11は側方向走査の平たい表面の場合にとって、開発した技術解決の一つの変形によって、対象に向けた低干渉性光学放射の光路の光学長の収差を補整する手続きを図解する。
図12は側方向走査の平たい表面の場合にとって、開発した技術解決の別の変形によって、対象に向けた低干渉性光学放射の光路の光学長の収差を補整する手続きを図解する。
図13は側方向走査の平たい表面の場合にとって、開発した技術解決の別の変形によって、対象に向けた低干渉性光学放射の光路の光学長の収差を補整する手続きを図解する。
図14は側方向走査の表面は屈曲がある場合にとって、開発した技術解決の別の変形によって、対象に向けた低干渉性光学放射の光路の光学長の収差を補整する手続きを図解する。
図15は側方向走査の表面は屈曲がある場合にとって、開発した技術解決の別の変形によって、対象に向けた低干渉性光学放射の光路の光学長の収差を補整する手続きを図解する。
図16は開発した対象のイメージングのための装置の構成上の図の別の変型である。その変型によって開発した方法が実現する可能。
図17は光学ファイバ探針の中に研究する対象の深部走査用の装置を配置し、一つの実施例の変型を図解する。その装置は光学ファイバの端表面から光学システムまで低干渉性光学放射光路の光学長の変化用の装置の形で作る。
図18光学ファイバ探針の中に研究する対象の深部走査用の装置を配置し、別の実施例の変型を図解する。その装置は光学ファイバの端表面から光学システムまで低干渉性光学放射光路の光学長の変化用の装置の形で作る。
図19では知られている技術解決によってできたイメージの例が示した。
図20では開発した技術解決によってできたイメージの例が示した。
開発した対象イメージング方法、その実現する装置および低干渉性光学放射の届け用装置は光学干渉性トモグラフィー装置の成分となる光学ファイバ干渉計および光学ファイバ探針の例によって図解される。けれども、イメージング方法、その実現する装置および低干渉性光学放射の届け用装置は集中したパラメーター光学素子を利用して実現できることは明らかである。
本発明は光学装置の対象となる内構造の研究、すなわち低干渉性反射計および光学干渉性トモグラフィー装置に利用できる。上記の低干渉性反射計および光学干渉性トモグラフィー装置は特に人間内臓器官医療診断、そのうち「IN VIVO」あるいは「IN VITRO」における人間身体器官の診断、産業技術診断、例えばテクノロジー過程のコントロールために利用できる。指摘しておかなければならないのは本発明は標準的な手段によって実施できるということである。
Claims (35)
- 側方向走査と関係した対象に向けた低干渉性光学放射の光路の光学長の収差を補整し、補整するのは側方向走査の表面の指定した点からイメージの表面に、相応な共役点まで低干渉性光学放射の普及時間の不変性を確保によって実現する事を特徴とする対象イメージング方法、その方法によって、低干渉性光学放射は同時に研究する対象に向け、対照光路を伝わって向ける、それに上記した光学放射は研究する対象に低干渉性光学放射の焦点をあわせることが確保する光学システムを通して研究する対象に向け、同時に上記した光学放射の普及方向に対してほとんど直交である表面に上記した光学放射の側方向走査を実施し、そして、研究している対象から戻ってきた光学放射は対照光路を伝わって透過した光学放射と混合し、研究している対象から戻ってきた光学放射の強度を写像し、そのために上記の混合の結果である光学放射を利用する。
- 側方向走査の表面の指定した座標にとって、補足として縦方向走査を実施するのは適当であり、縦方向走査は研究している対象および対照光路に向ける低干渉性光学放射光路の光学長の差を指定法則で変化によって実施する事を特徴とする請求項1記載の対象イメージング方法。
- 研究している対象および対照光路に向ける低干渉性光学放射光路の光学長の差を少なくとも低干渉性光学放射の波長数十段ほど変化される事を特徴とする請求項2記載の対象イメージング方法。
- 研究している対象および対照光路に向ける低干渉性光学放射光路の光学長の差を側方向走査の表面から光学システムまで低干渉性光学放射光路の光学長の変化されることによって実施する事を特徴とする請求項2か項3記載の対象イメージング方法。
- 生きた有機体の生物組織が研究している対象である事を特徴とする請求項1か項2か項3か項4記載の対象イメージング方法。
- 生きた有機体の内面空ろが研究している対象である事を特徴とする請求項5記載の対象イメージング方法。
- 上記した低干渉性光学放射として、見える或いは近い波長の周波数の赤外線光学放射を利用する事を特徴とする請求項1か項2か項3か項4か項5か項6記載の対象イメージング方法。
- 低干渉性光学放射の届け用装置は側方向走査と関係する測定腕の光学長の収差を補整できるように作り、それに上記した光学システムは上記した一つの正レンズ構成部分の後ろに設備した少なくとも二つの正レンズ構成部分を含有する事を特徴とする対象イメージング装置は光学的に結ばれた低干渉性光学放射線源、光学干渉計、そして少なくとも一つの光受信器を含有し、光受信器の出力は処理と表示ブロックと結ばれ、それに光学干渉計は光学的に結ばれた光ビームスプリッター、測定腕と対照腕を含み、それに測定腕は低干渉性光学放射のcがあり、低干渉性光学放射の届け用の装置は光学的に結ばれた光学ファイバおよび光学システム、そして側方向走査システムを含有し、光学ファイバは光学ファイバを通じて、届け用の装置の近接先から離れた先へ低干渉性光学放射を透過するように配置し、光学システムは低干渉性光学放射を研究する対象に焦点をあわせることが確保し、光学システムは少なくとも一つの正レンズ構成部分を含有し、それに光学ファイバは上記した側方向走査システムの成分となり、側方向走査システムは光学ファイバの離れた部分の端表面が光学ファイバの軸に対してほとんど垂直である方向に側方向走査の表面に移動できるように作った。
- 側方向走査の表面は零点と違う曲率がある事を特徴とする請求項8記載の対象イメージング装置。
- 上記した光学ファイバは弾性コンソールの機能を行い、低干渉性光学放射の届け用装置の成分となる支持素子に固定する事を特徴とする請求項9記載の対象イメージング装置。
- 光学システムの一つおよび二つの正レンズ構成部分はほとんど共焦的に配置された事を特徴とする請求項8か項9か項10記載の対象イメージング装置。
- 低干渉性光学放射の届け用の装置は光学ファイバ探針の形で作った事を特徴とする請求項8か項9か項10か項11か項12か項13記載の対象イメージング装置。
- 干渉計のすくなくとも一つの腕は補足として縦方向走査用の装置がある事を特徴とする請求項8か項9か項10か項11か項12か項13か項14記載の対象イメージング装置。
- 縦方向走査用の装置は干渉計の測定腕に配置され、側方向走査の表面から光学システムまで測定腕の区分の光学長の変化を確保するように作った事を特徴とする請求項15記載の対象イメージング装置。
- 研究する対象の表面下部分をイメージングのとき、Mという光学システムの引き伸ばし係数はN1という研究する対象の曲率率と以下のように関係する事を特徴とする請求項16記載の対象イメージング装置。M=1/N1
- 研究する対象の側面をイメージングのとき、Mという光学システムの引き伸ばし係数はN2という研究する対象の表面と接する媒体の曲率率と以下のように関係する事を特徴とする請求項16記載の対象イメージング装置。M=1/N2
- 縦方向走査用の装置は低干渉性光学放射の届け用装置の中に配置される事を特徴とする請求項15か項16か項17か項18記載の対象イメージング装置。
- 光学ファイバの端表面は光学ファイバと固く締めつけたマイクロレンズがある事を特徴とする請求項16か項17か項18か項19記載の対象イメージング装置。
- 上記した光学システムは届け用装置を透過する側方向走査と関係した低干渉性光学放射光路の光学長の収差を補整できるように作り、それに光学システムは上記した一つの正レンズ構成部分の後ろに設備した少なくとも二つの正レンズ構成部分を含有する事を特徴とする低干渉性光学放射の届け用の装置は光学的に結ばれた光学ファイバおよび光学システム、そして側方向走査を含有し、光学ファイバは光学ファイバを通じて、届け用装置の近接先から離れた先へ低干渉性光学放射を透過するように配置し、光学システムは低干渉性光学放射を研究する対象に焦点をあわせることが確保し、光学システムは少なくとも一つの正レンズ構成部分を含有し、それに光学ファイバは上記した側方向走査システムの成分となり、側方向走査システムは光学ファイバの離れた部分の端表面が光学ファイバの軸に対してほとんど垂直である方向に側方向走査の表面に移動できるように作った。
- 側方向走査の表面は零点と違う曲率がある事を特徴とする請求項21記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 上記した光学ファイバは弾性コンソールの機能を行い、低干渉性光学放射の届け用装置の成分となる支持素子に固定する事を特徴とする請求項22記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 光学システムの一つおよび二つの正レンズ構成部分はほとんど共焦的に配置された事を特徴とする請求項21か項22か項23記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 低干渉性光学放射の届け用の装置は光学ファイバ探針の形で作り、それに光学ファイバ、光学システムおよび低干渉性光学放射の側方向走査システムは貫通縦口がある長く伸ばした側に配置され、上記した光学ファイバは縦口方向にその貫通縦口に配置されている事を特徴とする請求項21か項22か項23か項24か項25か項26記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 光学ファイバの離れた部分の端表面のイメージの表面の近くに低干渉性光学放射の届け用の装置の出力窓口が配置された事を特徴とする請求項21か項22か項23か項24か項25か項26か項27記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 低干渉性光学放射の届け用の装置の出力窓口の機能は光学システムの二つの正レンズ構成部分が行う事を特徴とする請求項28記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 低干渉性光学放射の届け用の装置の出力窓口の外面への法線は低干渉性光学放射の上記した外面への入射方向に対して角度で向かい、その角度は上記した外面と上記した低干渉性光学放射の交差点の発散角を超過する事を特徴とする請求項28か項29記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 側方向走査の一次座標の近似線軌線を持って、二つの正レンズ構成部分は側方向走査方向に対して直交である方向に偏移し、そして低干渉性光学放射の普及方向に対して直交である方向に偏移した事を特徴とする請求項30記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 低干渉性光学放射の届け用の装置は補足として縦方向走査用の装置があり、側方向走査の表面から光学システムまで低干渉性光学放射光路の光学長の変化用の装置の形で作った事を特徴とする請求項21か項22か項23か項24か項25か項26か項27か項28か項29か項30か項31記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
- 研究する対象の表面下部分をイメージングのとき、Mという光学システムの引き伸ばし係数はN1という研究する対象の曲率率と以下のように関係するM=1/N1事を特徴とする請求項32記載の対象イメージング装置。
- 研究する対象の側面をイメージングのとき、Mという光学システムの引き伸ばし係数はN2という研究する対象の表面と接する媒体の曲率率と以下のように関係するM=1/N2事を特徴とする請求項32記載の対象イメージング装置。
- 光学ファイバの端表面は光学ファイバと固く締めつけたマイクロレンズがある事を特徴とする請求項21か項22か項23か項24か項25か項26か項27か項28か項29か項30か項31か項32か項33か項34記載の低干渉性光学放射の届け用の装置。
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