JP2010164351A - Optical tomographic imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光断層画像化装置、更に詳細には、光源からの光ビームを走査して観察対象物体の所定部位に照射し、当該対象物体からの反射光を光学的な干渉現象を利用して検出処理することにより対象物体の断層画像情報を取得する光断層画像化装置に関する。 The present invention relates to an optical tomographic imaging apparatus, and more specifically, scans a light beam from a light source to irradiate a predetermined part of an observation target object, and utilizes reflected light from the target object using an optical interference phenomenon. The present invention relates to an optical tomographic imaging apparatus that acquires tomographic image information of a target object by performing detection processing.
従来から、低干渉性光ビーム(部分的コヒーレント光)の干渉現象を利用した観察対象物体の断層情報の画像化装置(Optical Coherence Tomography:OCT)は、非接触、非侵襲に対象物体の任意の断層像を画像化して観察できるために、特に生体の観察には有用とされ、眼科の一般臨床検査や皮膚科の診断、内視鏡への応用等の医学分野で利用され始めており、あるいは産業分野の検査機器として、応用が検討されている。 Conventionally, an imaging apparatus (Optical Coherence Tomography: OCT) of tomographic information of an observation target object using an interference phenomenon of a low-coherence light beam (partial coherent light) is non-contact and non-invasive. Since it can be observed by tomographic images, it is especially useful for observation of living organisms, and it has begun to be used in medical fields such as general ophthalmological examinations, dermatological diagnoses, and applications to endoscopes, or industrial applications. Applications are being examined as inspection equipment in the field.
例えば、下記特許文献1には、初期のOCTとして、照射光の周波数をシフトさせた参照光を生成する手段と、測定対象物体からの反射光を参照光との間で合成して出力されるビート成分を検出することで、対象物体の反射断層像を画像化する構成が示されている。
For example, in
下記特許文献2には、短コヒーレンス長の特性を有する光源と光ファイバーを用いた干渉計と、サンプル試料へ向かう探索光の光路に配置された位相変調手段と横方向走査機構、参照光の光路に配置された超音波光変調素子と光軸方向の光路長の移動制御手段等を有する構成が開示されている。この文献では、光ファイバーを介して導かれる探索光と参照光との間に生ずる干渉光を検出処理することにより、サンプル試料の断層像を画像化するための基本的な技術が示されている。 In the following Patent Document 2, a light source having a short coherence length characteristic and an interferometer using an optical fiber, a phase modulation means and a lateral scanning mechanism arranged in an optical path of search light toward a sample specimen, and an optical path of a reference light A configuration having an arranged ultrasonic light modulation element and movement control means for the optical path length in the optical axis direction is disclosed. This document shows a basic technique for imaging a tomographic image of a sample specimen by detecting interference light generated between search light and reference light guided through an optical fiber.
下記特許文献3には、光周波数の掃引が可能な半導体レーザー光源と、マイケルソン型干渉計と、1次元または2次元の撮像素子とを備え、光周波数の掃引期間中に出力された画像信号をフーリエ変換処理して断層画像を算出する構成が開示されている。この方式では、光軸方向の機械的な移動を伴う走査機構が不要となり、安定な干渉光学系を構成できると共に、短時間での測定が可能になるというメリットのあることが示されている。
下記特許文献4には、光ビームを参照アームと測定アームとに分割し、測定アームを介した測定光が参照アームを介した参照光との間で干渉して現れる光の強度を、分光器を介して検出する構成が開示されている。参照アームには、光の位相を変化させる手段が付加され、分光器からの信号を分析処理することにより、透明、一部透明および不透明物体等に対して光学的な断層撮影を行う構成が示されている。 In Patent Document 4 below, a light beam is divided into a reference arm and a measurement arm, and the intensity of light that appears as a result of measurement light passing through the measurement arm interfering with the reference light passing through the reference arm is measured by a spectroscope. A configuration for detecting via the network is disclosed. The reference arm is provided with a means for changing the phase of light, and shows a configuration for optical tomography of transparent, partially transparent, and opaque objects by analyzing the signal from the spectrometer. Has been.
下記特許文献5には、後述の非特許文献1(出願時に公知になっていた文献)の原理に基づくOCT装置として、干渉計の参照光路の途中に透過型の回折格子を傾けて配置し、検出器として光センサアレイを利用する同軸型空間干渉計の光学構成が示されている。この構成によれば、機械的な光ビーム走査を用いることなしに、被検体の断層画像を取得できるという可能性が示されている。
In the following Patent Document 5, as an OCT device based on the principle of Non-Patent
下記特許文献6には、干渉計とスペクトロメータ(分光器)から構成される計測装置において、光源からの光ビームは被計測体に対してライン状に光を集光させて、被計測体からの観察光は、分光器を介して2次元の画像センサにより検出する構成が開示されている。画像センサからの検出信号に対して、フーリエ変換等の演算処理を施すことにより、被計測体の断面情報が、計算速度に応じて高速に得られることが示されている。 In Patent Document 6 below, in a measuring apparatus composed of an interferometer and a spectrometer (spectrometer), a light beam from a light source collects light in a line shape with respect to the measured object, and then from the measured object. A configuration is disclosed in which the observation light is detected by a two-dimensional image sensor via a spectroscope. It is shown that by performing arithmetic processing such as Fourier transform on the detection signal from the image sensor, the cross-sectional information of the measurement object can be obtained at high speed according to the calculation speed.
下記特許文献7においては、干渉計と光変調手段、光走査手段、再走査手段、2次元撮像手段、および当該撮像手段からの映像信号に関して所定の演算を行う信号処理手段を有するOCTの構成を提案している。この構成においては、光変調手段の制御に応じて検出される隣接する画素間の干渉情報を処理することによって、対象物体内部の反射強度情報を高速に取得できることを示している。 In the following Patent Document 7, an OCT configuration including an interferometer, an optical modulation unit, an optical scanning unit, a rescanning unit, a two-dimensional imaging unit, and a signal processing unit that performs a predetermined calculation on a video signal from the imaging unit. is suggesting. In this configuration, it is shown that the reflection intensity information inside the target object can be acquired at high speed by processing the interference information between adjacent pixels detected according to the control of the light modulation means.
下記非特許文献1には、基本的な干渉計と、参照光路に反射型の回折格子をリットロー配置に傾けて設定されたOCT光学系の構成が示されている。この構成によれば、参照光路の回折格子からの反射位置に応じた光遅延を伴う参照光と、測定光路のサンプル試料からの反射測定光との重畳によって生じた干渉光を、2次元のCCD撮像素子によって捉えることで、深さ方向の機械的な移動走査を行うことなしに、サンプル試料の断層画像を得られることが示されている。
Non-Patent
下記非特許文献2には、非特許文献1に記載のものと同等の原理に基づく装置の改良版として、干渉計の参照光路にリットロー配置に傾けて設定された回折格子と、2次元のCMOSカメラを用いた光学系の構成が示されている。この文献では超高速撮像可能なCMOSカメラと、フレーム画像間の簡単な演算処理を採用することによって、生体表面(皮膚等)の断層画像を高速で得られるという実験結果も示されている。
Non-Patent Document 2 below describes a modified version of the device based on the same principle as that described in Non-Patent
特許文献1および2に示された構成(「タイムドメイン法」とも呼ばれる)では、観察対象物体の奥行き方向(深度方向)の走査は参照光に対する反射ミラーの光軸方向の移動制御によって行っているために、対象物体の断層画像を高速に得ることは困難であった。また、断層画像情報の取得は奥行き方向の走査に依存して順次行われるために、検出信号処理の効率が悪く高感度化が難しいという欠点があった。
In the configurations shown in
特許文献3に示された構成では、光源の波長掃引を用いたOCTの方式(「スウェプトソース法」とも呼ばれる)を開示している。この方式は、断層情報の取得のために深度方向の機械的な走査が不要というメリットの一方で、検出信号に関わる数値的な演算処理は複雑である。また、この方式では、光の周波数を所望の範囲にわたって安定的に制御可能な特殊なレーザー光源が必要なため、光源の品種や波長が限られることや、光源自体が非常に高価になるという問題があった。
The configuration disclosed in
特許文献4および6に示された構成では、検出系に分光器を用いたOCTの方式(「スペクトラルドメイン法」とも呼ばれる)を開示している。この方式は、「スウェプトソース法」と同様に、断層情報の取得のために深度方向の機械的な走査が不要というメリットの一方で、検出信号に関わる数値的な演算処理が複雑である。また、この方式では、深度方向の測定範囲が分光器の特性によって制限されるという難点があり、検出素子の直前に分光器を配置するために検出光の光量損失が避けられないという難点もあった。 The configurations shown in Patent Documents 4 and 6 disclose an OCT method (also referred to as “spectral domain method”) using a spectroscope in the detection system. Similar to the “swept source method”, this method has the advantage that mechanical scanning in the depth direction is not necessary for acquiring tomographic information, but the numerical calculation processing related to the detection signal is complicated. In addition, this method has a drawback that the measurement range in the depth direction is limited by the characteristics of the spectroscope, and the light amount loss of the detection light is unavoidable because the spectroscope is disposed immediately before the detection element. It was.
特許文献5、または非特許文献1および2に示された構成は、「タイムドメイン法」の変形版を示しており、参照光路に回折格子を用いたことにより、深度方向の断面画像(XZ方向の画像)を直接的に高速に取得可能となっている。しかし、これらの方式では生体等の強い散乱体を観察した場合において、検出器に直流成分として重畳する強い背景光の存在によって、断層情報を有する信号成分の階調性を向上させ難いという問題があった。
The configuration shown in Patent Document 5 or
特許文献7では、高速化の可能な新しい「タイムドメイン法」の構成を提案している。この方式では、特に光軸に垂直な方向(XY方向)の断面画像が高速に得られるという特徴的な利点がある一方で、深度方向(XZ方向)の断面画像の取得は、画像処理に依存しているために、Z軸方向の計測の高速化には制約があるという難点があった。 Patent Document 7 proposes a configuration of a new “time domain method” that can be speeded up. While this method has a characteristic advantage that a cross-sectional image in a direction perpendicular to the optical axis (XY direction) can be obtained at high speed, acquisition of a cross-sectional image in the depth direction (XZ direction) depends on image processing. For this reason, there is a difficulty in that there is a limitation in speeding up the measurement in the Z-axis direction.
従って、本発明は上述の問題点を解決するために案出されたものであり、従来方式と比較した場合に、特殊な光源部品や複雑な演算手法を用いることもなく、より簡単な装置構成を用いて、観察対象物体(特に強い散乱特性を有する皮膚や眼底等の生体物体)の断層像(特に深度方向の断層像)を、例えば毎秒30コマ、またはそれ以上高速に、かつ高い解像力、階調性、コントラストを持って観察できる実用性の高い光断層画像化装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been devised to solve the above-described problems, and has a simpler device configuration without using special light source components or complicated calculation methods when compared with the conventional method. Is used to obtain a tomographic image (especially a tomographic image in the depth direction) of an object to be observed (particularly a biological object such as skin or fundus having a strong scattering characteristic) at a high speed, for example, at 30 frames per second or higher. An object of the present invention is to provide a highly practical optical tomographic imaging apparatus that can be observed with gradation and contrast.
本発明(請求項1)は、
光源からの光ビームを走査して観察対象物体の所定部位に照射し、該対象物体からの反射光を光学的な干渉現象を利用して検出処理することにより対象物体の断層画像情報を取得する光断層画像化装置において、
低干渉性の光ビームを発生する光源と、
前記光源からの光ビームを対象物体へ向かう探索光と、所定の参照光路へ向かう参照光とに分割するための光分割部材と、
前記探索光の光ビームを所定の周波数で走査するための光走査手段と、
前記参照光の光ビームに対して、参照光路の光軸方向に直交する方向の空間位置に応じて所定の光遅延を発生させるための回折光学手段と、
前記対象物体を介した探索光と、前記回折光学手段を介した参照光との間で合成される干渉光を、前記光走査手段の走査方向に間隙の制限された所定の検出開口を介して導く光学系と、
前記光学系を介した干渉光を、前記光走査手段と同一の走査周波数で走査するための再走査手段と、
前記再走査手段を介した干渉光を、前記光走査手段および再走査手段の走査周波数に応じたフレームレートで検出するための2次元撮像手段と、
前記2次元撮像手段から出力される映像信号から対象物体内部の反射強度情報を取得する信号処理手段と、を備えたことを特徴とする。
The present invention (Claim 1)
The tomographic image information of the target object is acquired by scanning the light beam from the light source and irradiating a predetermined part of the observation target object, and detecting the reflected light from the target object using an optical interference phenomenon. In an optical tomographic imaging device,
A light source that generates a low coherent light beam;
A light splitting member for splitting a light beam from the light source into search light that travels toward a target object and reference light that travels toward a predetermined reference optical path;
Optical scanning means for scanning the light beam of the search light at a predetermined frequency;
Diffractive optical means for generating a predetermined optical delay according to a spatial position in a direction orthogonal to the optical axis direction of the reference optical path with respect to the light beam of the reference light;
Interference light synthesized between the search light that has passed through the target object and the reference light that has passed through the diffractive optical means passes through a predetermined detection aperture with a gap limited in the scanning direction of the optical scanning means. A guiding optical system;
Re-scanning means for scanning the interference light via the optical system at the same scanning frequency as the optical scanning means;
Two-dimensional imaging means for detecting interference light via the rescanning means at a frame rate corresponding to the scanning frequency of the optical scanning means and the rescanning means;
Signal processing means for acquiring reflection intensity information inside the target object from the video signal output from the two-dimensional imaging means.
また、本発明(請求項3)は、
光源からの光ビームを走査して観察対象物体の所定部位に照射し、該対象物体からの反射光を光学的な干渉現象を利用して検出処理することにより対象物体の断層画像情報を取得する光断層画像化装置において、
低干渉性の光ビームを発生する光源と、
前記光源からの光ビームを対象物体へ向かう探索光と、所定の参照光路へ向かう参照光とに分割するための光分割部材と、
前記探索光の光ビームを所定の周波数で走査するための光走査手段と、
前記参照光の光ビームを前記光走査手段の走査周波数よりも高い周波数で周期的に位相シフトさせるための光変調手段と、
前記光変調手段を介した参照光の光ビームに対して、参照光路の光軸方向に直交する方向の空間位置に応じて所定の光遅延を発生させるための回折光学手段と、
前記対象物体を介した探索光と、前記光変調手段および前記回折光学手段を介した参照光との間で合成される干渉光を、前記光走査手段の走査方向に間隙の制限された所定の検出開口を介して導く光学系と、
前記光学系を介した干渉光を、前記光走査手段と同一の走査周波数で走査するための再走査手段と、
前記再走査手段を介した干渉光を、前記光走査手段および再走査手段の走査周波数に応じたフレームレートで検出するための2次元撮像手段と、
前記2次元撮像手段から出力される映像信号から前記光変調手段の制御に応じて検出される干渉情報を抽出して対象物体内部の反射強度情報を取得する信号処理手段と、を備えたことを特徴とする。
The present invention (Claim 3)
The tomographic image information of the target object is acquired by scanning the light beam from the light source and irradiating a predetermined part of the observation target object, and detecting the reflected light from the target object using an optical interference phenomenon. In an optical tomographic imaging device,
A light source that generates a low coherent light beam;
A light splitting member for splitting a light beam from the light source into search light that travels toward a target object and reference light that travels toward a predetermined reference optical path;
Optical scanning means for scanning the light beam of the search light at a predetermined frequency;
A light modulation means for periodically phase-shifting the light beam of the reference light at a frequency higher than the scanning frequency of the light scanning means;
Diffractive optical means for generating a predetermined optical delay according to a spatial position in a direction orthogonal to the optical axis direction of the reference optical path with respect to the light beam of the reference light via the light modulation means;
Interference light synthesized between the search light that has passed through the target object and the reference light that has passed through the light modulation means and the diffractive optical means is transmitted in a predetermined direction with a gap limited in the scanning direction of the light scanning means. An optical system guided through the detection aperture;
Re-scanning means for scanning the interference light via the optical system at the same scanning frequency as the optical scanning means;
Two-dimensional imaging means for detecting interference light via the rescanning means at a frame rate corresponding to the scanning frequency of the optical scanning means and the rescanning means;
Signal processing means for extracting interference information detected in accordance with the control of the light modulation means from the video signal output from the two-dimensional imaging means to obtain reflection intensity information inside the target object. Features.
また、本発明(請求項12)は、
光源からの光ビームを走査して観察対象物体の所定部位に照射し、該対象物体からの反射光を光学的な干渉現象を利用して検出処理することにより対象物体の断層画像情報を取得する光断層画像化装置において、
低干渉性の光ビームを発生する光源と、
前記光源からの光ビームを対象物体へ向かう探索光と、所定の参照光路へ向かう参照光とに分割するための光分割部材と、
前記探索光の光ビームを所定の周波数で走査するための第1および第2の光走査手段と、
前記参照光の光ビームを前記光走査手段の走査周波数よりも高い周波数で周期的に位相シフトさせるための光変調手段と、
前記参照光の光ビームに対して、参照光路の光軸方向に直交する方向の空間位置に応じて所定の光遅延を発生させるための回折光学手段と、
前記対象物体を介した探索光と、前記光変調手段および前記回折光学手段を介した参照光との間で合成される干渉光を検出するための、前記光走査手段の走査方向に間隙の制限された所定の検出開口と、
前記検出開口を通過した干渉光を、前記第1および第2の光走査手段と同一の走査周波数で走査するための第3の光走査手段と、
前記第3の光走査手段を通過した干渉光を、前記第1と第2および第3の光走査手段の走査周波数に応じたフレームレートで検出するための2次元撮像手段と、
前記2次元撮像手段から出力される映像信号から前記光変調手段の制御に応じて検出される干渉情報を抽出して対象物体内部の反射強度情報を取得する信号処理手段と、を備えたことを特徴とする。
The present invention (Claim 12)
The tomographic image information of the target object is acquired by scanning the light beam from the light source and irradiating a predetermined part of the observation target object, and detecting the reflected light from the target object using an optical interference phenomenon. In an optical tomographic imaging device,
A light source that generates a low coherent light beam;
A light splitting member for splitting a light beam from the light source into search light that travels toward a target object and reference light that travels toward a predetermined reference optical path;
First and second optical scanning means for scanning the light beam of the search light at a predetermined frequency;
A light modulation means for periodically phase-shifting the light beam of the reference light at a frequency higher than the scanning frequency of the light scanning means;
Diffractive optical means for generating a predetermined optical delay according to a spatial position in a direction orthogonal to the optical axis direction of the reference optical path with respect to the light beam of the reference light;
Limiting the gap in the scanning direction of the optical scanning unit for detecting interference light synthesized between the search light through the target object and the reference light through the light modulation unit and the diffractive optical unit A predetermined detection aperture,
Third optical scanning means for scanning the interference light that has passed through the detection aperture at the same scanning frequency as the first and second optical scanning means;
Two-dimensional imaging means for detecting the interference light that has passed through the third optical scanning means at a frame rate corresponding to the scanning frequency of the first, second, and third optical scanning means;
Signal processing means for extracting interference information detected in accordance with the control of the light modulation means from the video signal output from the two-dimensional imaging means to obtain reflection intensity information inside the target object. Features.
本発明の構成によれば、検出器として2次元撮像手段を採用し、当該撮像手段のフレームレートに応じた低速の走査手段と低速な再走査手段を使用しているので、走査型光学系を簡単に構成することができ、電気的な制御も容易である。 According to the configuration of the present invention, a two-dimensional imaging unit is adopted as a detector, and a low-speed scanning unit and a low-speed rescanning unit corresponding to the frame rate of the imaging unit are used. It can be configured easily and electrical control is easy.
また、同時に、共焦点光学系と低コヒーレンス干渉計の効果を合わせ持ち、解像力が高く背景ノイズが少なく、階調性とコントラストの高い断層画像(XZ方向の断面像、またはZ方向に関わる任意の断面画像)を撮像素子のフレームレートに応じて高速に取得することが可能である。 At the same time, the tomographic image (cross-sectional image in the XZ direction or any arbitrary image related to the Z direction) having the effect of a confocal optical system and a low coherence interferometer, high resolution, low background noise, and high gradation and contrast. It is possible to acquire a cross-sectional image) at a high speed according to the frame rate of the image sensor.
特に、背景光を除去するための計算処理は、2次元撮像素子の水平方向に隣接する画素間での引き算を基本としているため処理が容易であり、画素間での露光の時間差が小さいことによって動きの早い対象物体に対してもブレが少なく、常に高精度な断層画像の観察が可能になる。この特性を活かして、光走査手段のY方向走査も活用すれば、光軸方向の断面像(XZ方向の断面像)を連続的に収集することが可能であり、対象物体内部の3次元的な画像情報(3D画像)を取得することも可能になる。 In particular, the calculation process for removing background light is easy because it is based on subtraction between pixels adjacent in the horizontal direction of the two-dimensional image sensor, and the time difference in exposure between pixels is small. Even a fast-moving target object has little blur and can always observe a tomographic image with high accuracy. By taking advantage of this characteristic and utilizing the Y-direction scanning of the optical scanning means, it is possible to continuously collect cross-sectional images in the optical axis direction (cross-sectional images in the XZ direction), and three-dimensionally inside the target object. It is also possible to acquire accurate image information (3D image).
更に将来的に、2次元撮像素子をより高精細、高感度、高速なものに変更すれば、簡単に装置のバージョンアップも実現できるという、極めて実用的かつ経済的な光断層画像化装置を実現することができる。 Furthermore, in the future, an extremely practical and economical optical tomographic imaging device that can easily upgrade the device if the two-dimensional image sensor is changed to one with higher definition, higher sensitivity, and higher speed is realized. can do.
以下に、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。以下に示す実施例では、観察対象物体として人の目の眼球を例示しており、検眼を行なうのに好適な光学系の実施例を示しているが、本発明は、これに限定されず、観察対象物体として強い散乱特性を有する皮膚などの生体組織や生物試料にも適用できるものである。 In the following, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. In the embodiment shown below, the eyeball of the human eye is illustrated as the observation target object, and an example of an optical system suitable for performing optometry is shown, but the present invention is not limited to this, The present invention can also be applied to biological tissues such as skin and biological samples having strong scattering characteristics as observation objects.
図1において、符号1および2で示すものは、部分的コヒーレント光を射出する高輝度の発光ダイオード(Super Luminescent Diode:SLD)であり、断層画像を観察するために必要な低干渉性(少しの干渉性)の性質を有する光源である。中心波長は、例えばそれぞれが、830nm、及び950nmという赤外線(不可視)の異なる帯域の光を発生するものとする。光源1、2からの光ビームは、レンズ3、4でコリメートされ、ミラー5とダイクロイックミラー6を介して同一の光軸上に合成される。
In FIG. 1,
光源1と2に関して、二つの波長域を合成して広帯域の光源として利用することも可能であり、あるいは、必要に応じて波長域を使い分ける様にしても良い。また、図1の光源として、可視光(例えば、波長670nm程度の赤色)の光を射出するSLDまたはLD(Laser Diode:半導体レーザー)等の光源を一つ備え、これを、測定用の不可視の赤外線に対して、可視光で光ビームの光路を確認するための補助光源として利用することもできる。
With respect to the
ミラー5とダイクロイックミラー6を介した光ビームは、レンズ7、8を介して所定の大きさの光ビームへと拡大された後、ビームスプリッター(光分割部材)10に入射する。ビームスプリッター10の位置において、光路は、光源側の光路9a、参照光路9b、探索光路9c、検出光路9dの4方向に分割されている。
The light beam that has passed through the mirror 5 and the dichroic mirror 6 is expanded into a light beam of a predetermined size via the
参照光路9bを進む光ビームは、NDフィルター11によって光強度を調整された後、ミラー12で反射される。ミラー12は、圧電素子(圧電振動子)13に装着されており、この振動子は例えば数十kHz程度の高周波で光軸に対して45度の方向(矢印12aの方向)にミラー12を微細振動させ、光ビームの変調(周期的な位相シフト)を行なうものである。これらの反射ミラーと圧電振動子は、参照光路における光の変調手段を構成している。
The light beam traveling in the reference
ミラー12で反射された光ビームは、レンズ14、15を介して、光路の端面に配置された反射型の回折光学手段(回折格子)16に到達し、そこで生じた回折光が反射して戻るように参照光路9bを引き返すことになる。なお、参照光路9bの光路長は、探索光路9cの光路長と距離が等しくなるように合致させる必要がある。そのために、回折格子16は、移動ステージ17の上に固定されており、必要に応じて適宜調整されるものとする。回折光学手段(回折格子)16は、後述するように、参照光の光ビームに対して、参照光路9bの光軸方向に直交する方向の空間位置に応じて所定の光遅延を発生させ光路長を変化させる。また、移動ステージ17は光路長を調節する光路長調節手段を構成している。
The light beam reflected by the mirror 12 reaches the reflection type diffractive optical means (diffraction grating) 16 disposed on the end face of the optical path via the
一方、探索光路9cを進む光ビームは、ガルバノメーター18に装着されたミラー(ガルバノミラー)18aに入射する。ガルバノミラー18aで反射された光ビームは、第2のガルバノミラー19aで反射し、これら2つのガルバノミラー18aまたは19aを介して、光軸に対して直交する方向に、光ビームの1次元的な走査を行なうことができる。例えば、二つのガルバノミラー18a、19aの一方を固定して、一方だけによる走査を行えば、光軸(Z軸)に垂直な方向の、X軸方向またはY軸方向の走査が可能である。あるいは、二つのガルバノミラー18a、19aを共に同一の周波数で動作させて、それぞれを駆動する波形の種類や振幅、位相等を適宜設定すれば、XY面内方向において、任意のライン状の走査、またはサークル状等の走査が可能になる。これらのガルバノミラー18aおよび19aによる走査は、通常のTVカメラのフレーム周波数と同一の、例えば30Hz(または、60Hz等)の走査周波数で行われる。ガルバノミラー18aと19aは、それぞれ探索光の光ビームを所定の周波数で走査するための第1と第2の光走査手段を構成している。
On the other hand, the light beam traveling on the search
ガルバノミラー18a、19aによって走査された光ビームは、レンズ20、21、22を介した後、観察対象物体の被検眼23(前眼部23a、または眼底23b)に入射する。ここで、レンズ20、21は、被検眼の視度(近視や遠視等)に応じて調節可能なフォーカシング光学系を構成しており、対象物体の光学特性に応じて光ビームの焦点位置を変化させる焦点調節手段となっている。レンズ20および21の位置は所定の機構(不図示)の動作に応じて光軸方向に調整可能である。また、レンズ20、21とレンズ22は、テレセントリック光学系を構成しており、ガルバノミラーと被検眼との共役関係がほぼ一定に保たれるように構成されている。
The light beams scanned by the galvanometer mirrors 18a and 19a enter the eye 23 (the
被検眼23に入射した光ビームは、例えば眼底23bの所定位置において、点状に収束してフォーカス状態となる。この点状にフォーカスされた光ビームは、ガルバノミラー18a、19a(光走査手段)の作用によって、被検眼の眼底23bを、ライン状またはサークル状等に走査することが可能である。
The light beam incident on the
被検眼23の眼底23bからの反射光は、前述した光学系を逆進し、すなわちレンズ22、21、20、ガルバノミラー19a、18aを経由して、ビームスプリッター(BS)10に至る。探索光路9cを逆進して、ビームスプリッター10のところを透過した被検眼23からの反射光は、参照光路9bから戻ってくる参照光と合成され、検出光路9dにおいて干渉光が発生する。この干渉光は、検出光としてレンズ24を介して検出開口(ピンホール)25を通過し、更にレンズ26と円柱レンズ27を介して、ガルバノメーター28に装着されたガルバノミラー28aに入射し反射される。ガルバノミラー28aは、干渉光をガルバノミラー18a、19a(光走査手段)と同一の走査周波数で走査する再走査手段(第3の光走査手段)を構成しており、ガルバノミラー28aを介した検出光は、レンズ29によって2次元撮像素子(CCDカメラ等の2次元撮像手段)30の撮像面上に投影される。
The reflected light from the
この光学系において、ピンホール25は、光走査手段の走査方向に間隙の制限された所定のピンホール状の検出開口を有し、不要な迷光や散乱光によるノイズを排除して、検出される干渉信号のSN(信号対雑音特性)を向上させると共に、バックグラウンドの光量レベルを減らすことによって、撮像素子からの映像信号に関して信号成分の階調性を向上させる、という効果的な役割を果たしている。ピンホール25は、微小な正方形状の開口であっても良く、この開口は、薄板に形成されたスリット状の部品を直交させて2枚重ね合わせることによっても構成することが出来る。 In this optical system, the pinhole 25 has a predetermined pinhole-shaped detection opening whose gap is limited in the scanning direction of the optical scanning means, and is detected by eliminating noise caused by unnecessary stray light and scattered light. It plays the effective role of improving the gradation of the signal component with respect to the video signal from the image sensor by improving the SN (signal-to-noise characteristics) of the interference signal and reducing the background light quantity level. . The pinhole 25 may be a minute square-shaped opening, and this opening can also be configured by stacking two pieces of slit-shaped parts formed in a thin plate at right angles.
ガルバノミラー28aは、ピンホール25を通過した光ビームを1次元的に再走査すると共に、円柱レンズ27は、ガルバノミラー28aによる走査方向とは直交する方向に光ビームを延伸させて、撮像素子30の受光面(撮像面)において検出光の2次元的な結像を可能にしている。言い換えれば、ピンホール25の像は、レンズ26、円柱レンズ27、レンズ29の作用によって、撮像素子30の撮像面上の縦方向(Y軸方向)に引き伸ばされて形成される。それと同時に、光路の途中にガルバノミラー28a(再走査手段)が加わることによって、撮像素子30の撮像面上では横方向(X軸方向)にも点像の転写が生じて、結果的にピンホール25を介した検出光は、2次元的に撮像されることになる。
The
2次元撮像素子30からの出力信号は、それに続く信号処理回路(信号処理手段)31に送られ、映像信号に関わる各種の信号処理が行われる。信号処理回路31は、内部に対数増幅回路、フィルター回路、遅延回路、引き算回路、A/Dコンバーター、各種のデジタル信号処理回路等、アナログとデジタルの両技術による信号処理を行なうための複数の電子回路を含んでおり、後述するように、撮像素子30から出力される映像信号に対して隣接する画素間の演算処理を行って該映像信号から直流成分を除去し、対象物体内部の反射強度情報を取得する。信号処理回路31で処理され生成された出力信号は、コンピューター(Personal Computer:PC)32に送られる。
An output signal from the two-
PC32は、光学系(特に3つのガルバノメーター18、19、28等)の動作全般を制御すると共に、2次元撮像素子30と信号処理回路31を介して得られる映像信号を、液晶テレビモニター等の表示装置33に出力して表示をさせると共に、必要に応じて、記憶装置34に転送して記憶させる制御等を行うことができる。
The
図2は、図1の光学系構成において、観察対象物体(被検眼23の眼底23b)の深度方向の断面情報を、撮像素子30によって直接的に検出可能であることを説明するための模式図である。図2においては、図1の構成要素と同等の要素には共通の符号を付けて示しており、説明に不要なところは部分的に光学系を省略して描いている。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining that in the optical system configuration of FIG. 1, cross-sectional information in the depth direction of the observation target object (the
断層像観察用の光源(SLD)1または2からの光ビームは、レンズ3、4とミラー5、およびダイクロイックミラー6等を介して、ビームスプリッター10に入射する。光源からの光ビームは、ビームスプリッター10において2方向に分割されるが、図2においては、光路の方向が、図1とは便宜的に異なって描かれている。すなわち、ビームスプリッター10の位置において、光源側の光路9aと参照光路9bの関係、および探索光路9cと検出光路9dの関係が、それぞれ図1では直進方向に描かれていたのに対して、図2では便宜的に直角方向に描かれている。
The light beam from the tomographic image light source (SLD) 1 or 2 is incident on the
参照光路9bを進んだ光源からの光ビームは、参照光路の終端において斜めに配置された反射型の回折格子16によって回折される。回折格子(ブレーズド回折格子)16は、光軸に対する傾きの角度がリットロー配置になるように設定され、入射光に対する回折格子からの所定の回折光は、参照光路を逆進して引き返すことになる。(回折格子のリットロー配置については、非特許文献1および2を参照。)。
The light beam from the light source that has traveled along the reference
一方、探索光路9cを進む光ビームは、ガルバノミラー19a等を介して走査されると共に、レンズ20、21、22を介して、被検眼23(前眼部23a、または眼底23b)に入射する。被検眼の所定部位、例えば眼底23bからの反射光は、上述の光路9cを逆行して、ビームスプリッター10において参照光路9bを介した参照光と合成され、検出光路9dに導かれる。そこに生じた干渉光は、レンズ24を介して検出開口(ピンホール)25を通過する。検出開口25は、不要な光ノイズを除去して干渉信号のSNを向上させると共に、信号のコントラストと階調性を向上させる効果がある。
On the other hand, the light beam traveling on the search
この検出開口を通過した干渉光(検出光)は、レンズ26、円柱レンズ27を介して、ガルバノメーター28に装着されたガルバノミラー28aに導かれる。ガルバノミラー28a(再走査手段)によって走査された検出光は、レンズ29を介して撮像素子30の撮像面上に結像される。
The interference light (detection light) that has passed through the detection aperture is guided through a
なお、図2においては便宜的に、ガルバノミラー28aを経由するところの光路を直線的に描いていることに注意されたい。ピンホール25を通過した検出光は、円柱レンズ27の作用によって、図2の光軸(Z軸)とは直交する方向のY軸方向に一旦収束した後、撮像素子30の位置においては延伸するように光学設計されている。すなわち、ピンホール25を通過した検出光は、撮像素子30の撮像面において、縦方向に引き伸ばされて捕捉される。
Note that in FIG. 2, for convenience, the optical path passing through the
図2において、回折格子16から撮像素子30までの光路を概観すると、回折格子16の上部で回折して引き返す光線(35a、36a)は撮像素子30の撮像面の上側に対応して捕捉され、一方、回折格子16の下部で回折して引き返す光線(35b、36b)は撮像素子30の撮像面の下側に対応して捕捉されることになる。
In FIG. 2, when the optical path from the diffraction grating 16 to the
一方、観察対象物体(被検眼23の眼底23b)の照明ポイントから反射して戻ってくる光ビームは、ピンホール25を通過後、円柱レンズ27の作用によって、撮像素子30の撮像面の上側から下側まで縦方向に一様に拡がって捕捉される。結果的に、眼底の浅い部分からの反射光は、回折格子の上部からの参照光(35a、36aに対応)と干渉して、撮像面の上部に干渉縞を形成する。一方、眼底の深い部分からの反射光は、回折格子の下部からの参照光(35b、36bに対応)と干渉して、撮像面の下部に干渉縞を形成する。
On the other hand, the light beam reflected and returned from the illumination point of the object to be observed (the
回折格子16は、斜めに傾けて光学配置されているため、参照光の光遅延は、回折格子16のブレーズド角度や光学的な設定に応じた所定の範囲内で連続的に発生することになる。これによって、眼底23bの深度方向(Z軸方向)の情報は、撮像素子30の撮像面の縦方向(Y軸方向)に干渉縞の情報として直接転写して捉えることができる。
Since the diffraction grating 16 is optically arranged obliquely, the optical delay of the reference light is continuously generated within a predetermined range corresponding to the blazed angle and optical setting of the diffraction grating 16. . Thereby, information in the depth direction (Z-axis direction) of the
図2のような光学系では、光量損失が最も大きく発生する光学部品として、回折格子16は参照光路に配置されている。一方、観察対象物体(被検眼)23から撮像素子30までの間の光路には、光量損失の発生する光学部品は少ないために、検出系の効率が高く検出信号のSN向上にも有利になるという特徴がある。
In the optical system as shown in FIG. 2, the diffraction grating 16 is arranged in the reference optical path as an optical component in which the light loss is the largest. On the other hand, in the optical path between the observation target object (eye to be inspected) 23 and the
図3は、図1及び図2の構成において、2次元撮像素子30から得られる映像信号を、信号処理回路31を介して処理する場合の原理を説明するための模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle when the video signal obtained from the two-
図3(a)において、横軸(X軸)は2次元撮像素子30の撮像面の水平方向に、縦軸(Y軸)は当該撮像面の垂直方向に対応するものとする。撮像素子30の撮像面上には、所定の瞬間において、前述した光学系の作用により、ピンホールの円柱レンズによる延伸像37が、暗いバックグラウンド38の中に写り込んでいる。この縦方向の延伸像37は、再走査手段(図1及び図2のガルバノミラー28a)の走査に応じて、時間経過と共に図3(a)のX軸方向(矢印37aの方向)に周期的に移動することとなる。
In FIG. 3A, the horizontal axis (X axis) corresponds to the horizontal direction of the imaging surface of the two-
一方、光変調手段(図1におけるミラー12と圧電素子13)の作用によって、参照光路の光ビームは光軸方向の微細振動(周期的な位相シフト)を受けるが、その状況が図3(b)において、振動波形39として模式的に描かれている。図3(b)においては、再走査手段(ガルバノミラー28a)の走査周期が、波形40として模式的に描かれており、この図のとおり、光変調手段による微細振動39は、当該ガルバノミラーの走査周波数(波形40、撮像素子のフレームレートに対応)よりも高速に高い周波数で制御される。実施例の一つとして、撮像素子30が毎秒60コマで撮像を行うとすれば、再走査手段28a(同時に光走査手段18aまたは19a)の走査周波数も60Hzであり、それに対して、光変調手段の変調周波数は、例えば30kHz〜50kHz程度に設定される。この変調周波数は、圧電素子13の制御によって容易に実現可能である。
On the other hand, the light beam in the reference optical path is subjected to fine vibration (periodic phase shift) in the optical axis direction by the action of the light modulation means (mirror 12 and
OCTの干渉光学系によれば、参照光路と探索光路のそれぞれの光路長が一致し、かつ対象物体(眼底等)の内部からの反射成分(すなわち反射率の異なる境界面からの反射成分等)があった場合に、所定のパターンの干渉縞が撮像素子から検出される。この検出された干渉縞の信号に対して各種の信号処理を行い、結果的に得られた検出波形の一例が、図3(c)において模式的に、波形41として示されている。参照光は光変調手段の微細振動39による位相変調を受けるので、検出波形(干渉信号)41は、該位相変調と同じ周波数をもつ交流信号となっている。検出波形41は、更に処理が施された後に、対象物体内部の反射強度情報を示す信号成分へと変換される。
According to the OCT interference optical system, the optical path lengths of the reference optical path and the search optical path coincide with each other, and the reflection component from the inside of the target object (fundus, etc.) (that is, the reflection component from the boundary surface with different reflectivity). When there is, a predetermined pattern of interference fringes is detected from the image sensor. An example of a detected waveform obtained by performing various signal processing on the detected interference fringe signal is schematically shown as a
一般的に、OCTによって人の生体組織や生物試料等の拡散性の強い物体を観察した場合、背景光として重畳する直流成分(DC成分)の影響により、検出される干渉縞のコントラストは低く、断層像の信号成分(AC成分)は、DC成分に比較して桁違いに小さくなる場合が多い。このDC成分の影響は、2次元撮像素子30からの映像信号に関して、隣接する画素間での演算を行うことによって取り除くことができる。すなわち、水平方向(X軸方向)に隣接する画素間で引き算を行えば、不要なDC成分は除去されると共に、対象物体の内部からの反射強度情報は、AC成分として抽出される。
In general, when a highly diffusive object such as a human biological tissue or biological sample is observed by OCT, the contrast of the detected interference fringes is low due to the influence of the direct current component (DC component) superimposed as background light, The signal component (AC component) of the tomographic image is often orders of magnitude smaller than the DC component. The influence of the DC component can be removed by performing an operation between adjacent pixels on the video signal from the two-
上述の概念を、より分かり易く簡単な数式を用いて説明すると、以下のとおりである。例えば、2次元撮像素子30において、水平方向に隣接する画素(一例として3つの画素)で検出される干渉縞の信号は、簡易的に、以下のように記述できる。
The above concept will be described below using simple mathematical expressions that are easier to understand. For example, in the two-
In−1=ID+IA(−sinα)
In =ID+IA(cosα)
In+1=ID+IA(sinα)
ここで、In−1 、In 、In+1 はそれぞれ隣接する画素での信号強度、ID は直流成分、IA は交流成分(断層像の信号成分)、αは干渉縞の位相である。上述の式では、隣接する画素間での干渉縞の位相差が、互いに90度であること想定しており、このような条件は、光変調手段の駆動周波数と振幅を、光走査手段の制御に応じて適切に設定することで実現できる。
I n-1 = I D + I A (−sin α)
I n = I D + I A (cosα)
I n + 1 = I D + I A (sin α)
Here, I n−1 , I n , and I n + 1 are signal intensities at adjacent pixels, I D is a DC component, I A is an AC component (signal component of a tomographic image), and α is a phase of interference fringes. . In the above formula, it is assumed that the phase difference of interference fringes between adjacent pixels is 90 degrees with each other, and such a condition is that the drive frequency and amplitude of the light modulation means are controlled by the optical scanning means. It can be realized by setting appropriately according to the.
実際の測定系においては、通常、ID ≫IA 、すなわち直流成分は、求めようとする信号成分よりも圧倒的に大きい場合が多いため、ここでは一例として、以下のような計算を行う。 In the actual measuring system, typically, I D »I A, ie DC component, because it is often far greater than the signal component to Find, as an example, performs the following calculation.
(In − In−1)2 = IA 2(1+2cosα×sinα)
(In+1 − In)2 = IA 2(1−2cosα×sinα)
従って、
(In − In−1)2 +(In+1 − In)2 =2IA 2
すなわち、隣接する画素間で引き算を行うことにより、不要なDC成分は確実に除去することができ、更に、隣接する3画素の検出信号に関して加減算と乗算を含む簡単な計算を実行すれば、付随する位相項も排除することができる。このような演算処理によって、必要とするAC成分(信号成分)は、簡単に抽出することが可能である。
(I n −I n−1 ) 2 = I A 2 (1 + 2 cos α × sin α)
(I n + 1 - I n ) 2 = I A 2 (1-2cosα × sinα)
Therefore,
(I n −I n−1 ) 2 + (I n + 1 −In n ) 2 = 2I A 2
That is, by performing subtraction between adjacent pixels, unnecessary DC components can be reliably removed. Further, if simple calculations including addition / subtraction and multiplication are performed on the detection signals of three adjacent pixels, the accompanying DC component can be obtained. The phase term to be eliminated can also be eliminated. By such arithmetic processing, a necessary AC component (signal component) can be easily extracted.
実用的には、上述した水平方向の画素間の引き算を含む演算は、アナログ的な遅延回路と引き算回路等によって簡単かつ高速に、しかもデジタル的な階調に依存することなく高精度に実行可能である。このようなアナログ処理の後に、A/D変換回路とデジタル演算回路を介することによって、更にノイズの低減や画質の改善を考慮した、より複雑な演算を実行することも可能であり、比較的簡単に対象物体内部の反射強度情報を抽出することができる。 Practically, the operations including the subtraction between the pixels in the horizontal direction described above can be executed easily and quickly by an analog delay circuit and subtraction circuit, etc., and with high accuracy without depending on digital gradation. It is. After such analog processing, it is possible to execute more complicated operations with further consideration of noise reduction and image quality improvement through an A / D conversion circuit and a digital operation circuit, which is relatively easy. The reflection intensity information inside the target object can be extracted.
また、本発明の方式によれば、光学的な原理として、隣接する画素間における露光時刻の違いは極めて小さいため、仮に、対象物体が動きを伴う生体(被検眼の眼底等)であったとしても、撮像時のブレが少なく、解像力や階調性、コントラストの優れた高精度な画像を得ることが可能である。 Further, according to the method of the present invention, as the optical principle, since the difference in exposure time between adjacent pixels is extremely small, it is assumed that the target object is a living body (such as the fundus of the eye to be examined) with movement. However, it is possible to obtain a high-accuracy image with little blur at the time of imaging and excellent in resolving power, gradation, and contrast.
図4は、観察対象物体として、人の眼球を想定した場合の説明図であり、図4(a)では、眼球に関して想定され得る座標系を示している。図4(a)に示したように、人眼の測定系では、被検眼23の光軸(眼球軸)に対して直交する方向のX−Y画像42と、被検眼の光軸に沿った方向のX−Z画像43(または、図4(a)では不図示のY−Z画像等)が考えられる。本発明における光学系においては、撮像素子30と信号処理回路31を介して得られる映像信号は、光軸方向の断面を検出したX−Z画像(または、Z軸の座標系を含むその他の断面情報)を示している。従って、これらのX−Z画像43を、図4(b)に示した如く、光走査手段(図1の19a等)の走査に応じて、Y軸方向に複数枚、採取して行けば、被検眼内部の3次元情報を収集することが可能である。
FIG. 4 is an explanatory diagram when a human eyeball is assumed as the observation target object, and FIG. 4A shows a coordinate system that can be assumed for the eyeball. As shown in FIG. 4A, in the human eye measurement system, the XY image 42 in a direction orthogonal to the optical axis (eyeball axis) of the
図4(c)は、被検眼内部の、例えば眼底の断面情報(X−Z画像)を高速に採取して、表示装置33のモニター画面上にリアルタイムに表示しているところの例示図である。図4(d)は、(b)に示した様式で採取した画像データに対して、ソフトウェアによる各種の画像処理をPC32(図1参照)によって行い、眼底の3次元的な構造情報を表示したところの例示図である。このような眼底の断面画像は、OCTの臨床医学における重要な応用例の一つとして、各種の網膜変性症や網膜剥離等の重篤な眼科疾患の精密診断や手術計画に際して効果的に活用することができる。
FIG. 4 (c) is an exemplary diagram showing that, for example, cross-sectional information (XZ image) of the fundus, for example, inside the eye to be examined is collected at high speed and displayed in real time on the monitor screen of the
1、2 光源
10 ビームスプリッター
13 圧電素子
16 回折格子
18a、19a 走査手段(ガルバノミラー)
23 観察対象物体(被検眼)
25 検出開口(ピンホール)
27 円柱レンズ
28a 再走査手段(ガルバノミラー)
30 2次元撮像素子
33 表示装置
1, 2
23 Object to be observed (eye to be examined)
25 Detection aperture (pinhole)
27
30 Two-
Claims (18)
低干渉性の光ビームを発生する光源と、
前記光源からの光ビームを対象物体へ向かう探索光と、所定の参照光路へ向かう参照光とに分割するための光分割部材と、
前記探索光の光ビームを所定の周波数で走査するための光走査手段と、
前記参照光の光ビームに対して、参照光路の光軸方向に直交する方向の空間位置に応じて所定の光遅延を発生させるための回折光学手段と、
前記対象物体を介した探索光と、前記回折光学手段を介した参照光との間で合成される干渉光を、前記光走査手段の走査方向に間隙の制限された所定の検出開口を介して導く光学系と、
前記光学系を介した干渉光を、前記光走査手段と同一の走査周波数で走査するための再走査手段と、
前記再走査手段を介した干渉光を、前記光走査手段および再走査手段の走査周波数に応じたフレームレートで検出するための2次元撮像手段と、
前記2次元撮像手段から出力される映像信号から対象物体内部の反射強度情報を取得する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。 The tomographic image information of the target object is acquired by scanning the light beam from the light source and irradiating a predetermined part of the observation target object, and detecting the reflected light from the target object using an optical interference phenomenon. In an optical tomographic imaging device,
A light source that generates a low coherent light beam;
A light splitting member for splitting a light beam from the light source into search light that travels toward a target object and reference light that travels toward a predetermined reference optical path;
Optical scanning means for scanning the light beam of the search light at a predetermined frequency;
Diffractive optical means for generating a predetermined optical delay according to a spatial position in a direction orthogonal to the optical axis direction of the reference optical path with respect to the light beam of the reference light;
Interference light synthesized between the search light that has passed through the target object and the reference light that has passed through the diffractive optical means passes through a predetermined detection aperture with a gap limited in the scanning direction of the optical scanning means. A guiding optical system;
Re-scanning means for scanning the interference light via the optical system at the same scanning frequency as the optical scanning means;
Two-dimensional imaging means for detecting interference light via the rescanning means at a frame rate corresponding to the scanning frequency of the optical scanning means and the rescanning means;
Signal processing means for obtaining reflection intensity information inside the target object from the video signal output from the two-dimensional imaging means;
An optical tomographic imaging apparatus comprising:
低干渉性の光ビームを発生する光源と、
前記光源からの光ビームを対象物体へ向かう探索光と、所定の参照光路へ向かう参照光とに分割するための光分割部材と、
前記探索光の光ビームを所定の周波数で走査するための光走査手段と、
前記参照光の光ビームを前記光走査手段の走査周波数よりも高い周波数で周期的に位相シフトさせるための光変調手段と、
前記光変調手段を介した参照光の光ビームに対して、参照光路の光軸方向に直交する方向の空間位置に応じて所定の光遅延を発生させるための回折光学手段と、
前記対象物体を介した探索光と、前記光変調手段および前記回折光学手段を介した参照光との間で合成される干渉光を、前記光走査手段の走査方向に間隙の制限された所定の検出開口を介して導く光学系と、
前記光学系を介した干渉光を、前記光走査手段と同一の走査周波数で走査するための再走査手段と、
前記再走査手段を介した干渉光を、前記光走査手段および再走査手段の走査周波数に応じたフレームレートで検出するための2次元撮像手段と、
前記2次元撮像手段から出力される映像信号から前記光変調手段の制御に応じて検出される干渉情報を抽出して対象物体内部の反射強度情報を取得する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。 The tomographic image information of the target object is acquired by scanning the light beam from the light source and irradiating a predetermined part of the observation target object, and detecting the reflected light from the target object using an optical interference phenomenon. In an optical tomographic imaging device,
A light source that generates a low coherent light beam;
A light splitting member for splitting a light beam from the light source into search light that travels toward a target object and reference light that travels toward a predetermined reference optical path;
Optical scanning means for scanning the light beam of the search light at a predetermined frequency;
A light modulation means for periodically phase-shifting the light beam of the reference light at a frequency higher than the scanning frequency of the light scanning means;
Diffractive optical means for generating a predetermined optical delay according to a spatial position in a direction orthogonal to the optical axis direction of the reference optical path with respect to the light beam of the reference light via the light modulation means;
Interference light synthesized between the search light that has passed through the target object and the reference light that has passed through the light modulation means and the diffractive optical means is transmitted in a predetermined direction with a gap limited in the scanning direction of the light scanning means. An optical system guided through the detection aperture;
Re-scanning means for scanning the interference light via the optical system at the same scanning frequency as the optical scanning means;
Two-dimensional imaging means for detecting interference light via the rescanning means at a frame rate corresponding to the scanning frequency of the optical scanning means and the rescanning means;
Signal processing means for extracting interference information detected in accordance with control of the light modulation means from the video signal output from the two-dimensional imaging means to obtain reflection intensity information inside the target object;
An optical tomographic imaging apparatus comprising:
低干渉性の光ビームを発生する光源と、
前記光源からの光ビームを対象物体へ向かう探索光と、所定の参照光路へ向かう参照光とに分割するための光分割部材と、
前記探索光の光ビームを所定の周波数で走査するための第1および第2の光走査手段と、
前記参照光の光ビームを前記光走査手段の走査周波数よりも高い周波数で周期的に位相シフトさせるための光変調手段と、
前記参照光の光ビームに対して、参照光路の光軸方向に直交する方向の空間位置に応じて所定の光遅延を発生させるための回折光学手段と、
前記対象物体を介した探索光と、前記光変調手段および前記回折光学手段を介した参照光との間で合成される干渉光を検出するための、前記光走査手段の走査方向に間隙の制限された所定の検出開口と、
前記検出開口を通過した干渉光を、前記第1および第2の光走査手段と同一の走査周波数で走査するための第3の光走査手段と、
前記第3の光走査手段を通過した干渉光を、前記第1と第2および第3の光走査手段の走査周波数に応じたフレームレートで検出するための2次元撮像手段と、
前記2次元撮像手段から出力される映像信号から前記光変調手段の制御に応じて検出される干渉情報を抽出して対象物体内部の反射強度情報を取得する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光断層画像化装置。 The tomographic image information of the target object is acquired by scanning the light beam from the light source and irradiating a predetermined part of the observation target object, and detecting the reflected light from the target object using an optical interference phenomenon. In an optical tomographic imaging device,
A light source that generates a low coherent light beam;
A light splitting member for splitting a light beam from the light source into search light that travels toward a target object and reference light that travels toward a predetermined reference optical path;
First and second optical scanning means for scanning the light beam of the search light at a predetermined frequency;
A light modulation means for periodically phase-shifting the light beam of the reference light at a frequency higher than the scanning frequency of the light scanning means;
Diffractive optical means for generating a predetermined optical delay according to a spatial position in a direction orthogonal to the optical axis direction of the reference optical path with respect to the light beam of the reference light;
Limiting the gap in the scanning direction of the optical scanning unit for detecting interference light synthesized between the search light through the target object and the reference light through the light modulation unit and the diffractive optical unit A predetermined detection aperture,
Third optical scanning means for scanning the interference light that has passed through the detection aperture at the same scanning frequency as the first and second optical scanning means;
Two-dimensional imaging means for detecting the interference light that has passed through the third optical scanning means at a frame rate corresponding to the scanning frequency of the first, second, and third optical scanning means;
Signal processing means for extracting interference information detected in accordance with control of the light modulation means from the video signal output from the two-dimensional imaging means to obtain reflection intensity information inside the target object;
An optical tomographic imaging apparatus comprising:
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