JP2010223814A - Photodetection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体観察等で使用される光検出装置に関するものである。 The present invention relates to a light detection device used in living body observation and the like.
医療分野や科学分野において、内視鏡や顕微鏡など光を用いた生体観察技術は、重要な役割を果たしている。光を用いた生体観察においては、多くの場合、観察試料に対して光を照射して、これによって得られる反射光、透過光、または、散乱光等を観察する。 In the medical field and scientific field, living body observation technology using light such as an endoscope and a microscope plays an important role. In living body observation using light, in many cases, an observation sample is irradiated with light, and reflected light, transmitted light, scattered light, or the like obtained thereby is observed.
しかし、生体は光照射による損傷を受けやすいので、生体試料に照射できる照明光や励起光の光量には上限がある。また、生体の状態や形状は時々刻々と変化するため、正確な観察を行うためには、高速に光検出を行う必要がある。したがって、生体観察において得られる光信号は、通常微弱な信号となる。 However, since a living body is easily damaged by light irradiation, there is an upper limit to the amount of illumination light and excitation light that can be irradiated to a biological sample. Moreover, since the state and shape of the living body change from moment to moment, it is necessary to detect light at high speed in order to perform accurate observation. Therefore, an optical signal obtained in living body observation is usually a weak signal.
一方、内視鏡や顕微鏡などを用いて生体観察を行なう場合、使用するレンズなどの光学系に含まれる硝材や、観察対象の細胞、組織または分泌液が発する自家蛍光、および、迷光などによる背景光がノイズとなり検出感度を低下させる原因となる。硝材が発する自家蛍光は硝材を変更するなどして対策がとられるものの、自家蛍光を完全に除去することは困難である。 On the other hand, when observing a living body using an endoscope, a microscope, etc., a background caused by glass materials contained in the optical system such as a lens used, autofluorescence emitted from cells, tissues or secretions to be observed, and stray light Light becomes noise and causes a decrease in detection sensitivity. Although autofluorescence emitted from the glass material can be taken by changing the glass material, it is difficult to completely remove the autofluorescence.
例えば、細胞、組織や分泌液などの自家蛍光を除去するために、自家蛍光波長の光を除去する光フィルタを用いることができる。しかしながら、光フィルタを用いても自家蛍光を完全に除去することは難しい。特に、白色光を照明光として用いる場合には、検出したい光信号の波長と自家蛍光の波長とが被ってしまうため、光フィルタでは除去できない。 For example, an optical filter that removes light having an autofluorescence wavelength can be used to remove autofluorescence from cells, tissues, secretions, and the like. However, even if an optical filter is used, it is difficult to completely remove autofluorescence. In particular, when white light is used as illumination light, the wavelength of the optical signal to be detected and the wavelength of autofluorescence are covered, and thus cannot be removed by an optical filter.
また、迷光などの背景光に対しては、暗室にて観察を行なうなどの対策がとられる。しかしながらこのような対策を講じる場合、生体観察を行なうことができる環境が非常に制限される。 For background light such as stray light, measures such as observation in a dark room are taken. However, when such measures are taken, the environment in which living body observation can be performed is very limited.
すなわち、生体観察においては、得られる光信号が微弱である一方、試料等からの自家蛍光や照射光等による迷光がノイズとなり、かつ、これらのノイズを除去することが難しいことから、十分な信号の検出感度が得られにくいということが問題となっている。 That is, in living body observation, the obtained optical signal is weak, but the stray light due to autofluorescence or irradiation light from a sample or the like becomes noise, and it is difficult to remove these noises. It is a problem that it is difficult to obtain the detection sensitivity.
一方、検出感度の向上を目指して、受光素子の前に光増幅器を配置する構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、光増幅器を使用する場合、光増幅器から発生する自然放出光(amplified spontaneous emission: ASE)雑音が、大きな背景光となってしまうため、検出感度の向上は得難い。 On the other hand, with the aim of improving detection sensitivity, a configuration in which an optical amplifier is disposed in front of a light receiving element is disclosed (for example, see Patent Document 1). However, when an optical amplifier is used, it is difficult to improve detection sensitivity because amplified spontaneous emission (ASE) noise generated from the optical amplifier becomes large background light.
したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、光検出の感度を向上させた光検出装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention, which has been made paying attention to these points, is to provide a photodetection device with improved photodetection sensitivity.
上記目的を達成する請求項1に係る光検出装置の発明は、
波長帯域を時間変化させた波長掃引光を発生し、該波長掃引光を計測対象へ照射する波長掃引光発生・照射手段と、
前記波長掃引光発生・照射手段による前記波長掃引光の照射により、前記計測対象から得られる光を受け、該光を、透過波長帯域を連続的に時間変化させて透過させる波長掃引光フィルタリング手段と、
前記波長掃引光フィルタリング手段を透過した光を、電気信号に変換する光電変換手段と、
前記波長掃引光フィルタリング手段を、前記波長掃引光発生・照射手段から発せられる前記波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、前記波長掃引光発生・照射手段における波長帯域の時間変化に同期して制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
The invention of the photodetection device according to
A wavelength swept light generating / irradiating means for generating a wavelength swept light whose time band is changed, and irradiating the wavelength swept light to a measurement object;
Wavelength-swept light filtering means that receives light obtained from the measurement object by irradiation of the wavelength-swept light by the wavelength-swept light generation / irradiation means, and transmits the light by continuously changing the transmission wavelength band over time; ,
Photoelectric conversion means for converting the light transmitted through the wavelength swept light filtering means into an electrical signal;
The wavelength sweep time in the wavelength sweep light generation / irradiation means is transmitted so that the wavelength sweep light filtering means transmits light in a band including the wavelength band of the wavelength sweep light emitted from the wavelength sweep light generation / irradiation means. Control means for controlling in synchronization with the change;
It is characterized by comprising.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光検出装置において、
前記波長掃引光フィルタリング手段の前段に、前記計測対象から得られる前記光を増幅する光増幅手段を設けたことを特徴とするものである。
The invention according to
An optical amplifying means for amplifying the light obtained from the measurement object is provided in the preceding stage of the wavelength swept light filtering means.
上記目的を達成する請求項3に係る光検出装置の発明は、
波長帯域を時間変化させた波長掃引光を発生し、該波長掃引光を計測対象へ照射する波長掃引光発生・照射手段と、
前記波長掃引光発生・照射手段による前記波長掃引光の照射により、前記計測対象の異なる複数の位置からの光をそれぞれ受け、該複数の光を、透過波長帯域をそれぞれ連続的に時間変化させて透過させる複数の波長掃引光フィルタリング手段と、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段のそれぞれを透過した光を、電気信号に変換する光電変換手段と、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段を、前記波長掃引光発生・照射手段から発せられる前記波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、前記波長掃引光発生・照射手段における波長帯域の時間変化に同期してそれぞれ制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
The invention of the photodetection device according to
A wavelength swept light generating / irradiating means for generating a wavelength swept light whose time band is changed, and irradiating the wavelength swept light to a measurement object;
Irradiation of the wavelength swept light by the wavelength swept light generation / irradiation means receives light from a plurality of different positions of the measurement object, and continuously changes the transmission wavelength band over time. A plurality of wavelength swept optical filtering means to be transmitted;
Photoelectric conversion means for converting the light transmitted through each of the plurality of wavelength swept light filtering means into an electrical signal;
A wavelength band in the wavelength swept light generating / irradiating means so that the plurality of wavelength swept light filtering means transmits light in a band including the wavelength band of the wavelength swept light emitted from the wavelength swept light generating / irradiating means. Control means for controlling each of them in synchronism with time changes,
It is characterized by comprising.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の光検出装置において、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段のそれぞれの前段に、前記計測対象から得られる前記複数の光をそれぞれ増幅する複数の光増幅手段を設けたことを特徴とするものである。
The invention according to
A plurality of light amplifying means for amplifying the plurality of lights obtained from the measurement object are provided in the preceding stage of the plurality of wavelength swept light filtering means, respectively.
上記目的を達成する請求項5に係る光検出装置の発明は、
波長帯域を時間変化させた波長掃引光を発生し、該波長掃引光を計測対象へ照射する複数の波長掃引光発生・照射手段と、
前記複数の波長掃引光発生・照射手段にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記波長掃引光発生・照射手段による前記波長掃引光の照射により、前記計測対象から得られる光を受け、該光を、透過波長帯域を連続的に時間変化させて透過させる複数の波長掃引光フィルタリング手段と、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段のそれぞれを透過した光を、合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光を、電気信号に変換する光電変換手段と、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段を、対応する前記波長掃引光発生・照射手段から発せられる前記波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、該対応する波長掃引光発生・照射手段における波長帯域の時間変化に同期してそれぞれ制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
The invention of a photodetection device according to claim 5 that achieves the above object is as follows:
A plurality of wavelength swept light generating / irradiating means for generating a wavelength swept light whose time band is changed, and irradiating the wavelength swept light to a measurement object;
Each of the plurality of wavelength swept light generation / irradiation means is provided correspondingly, and receives the light obtained from the measurement object by irradiation of the wavelength swept light by the corresponding wavelength sweep light generation / irradiation means. A plurality of wavelength swept optical filtering means for continuously changing the transmission wavelength band with time, and transmitting the wavelength band;
Optical multiplexing means for multiplexing light transmitted through each of the plurality of wavelength swept light filtering means;
Photoelectric conversion means for converting the light combined by the optical combining means into an electrical signal;
The plurality of wavelength swept light filtering means transmit the corresponding wavelength swept light generation / irradiation so as to transmit light in a band including the wavelength band of the wavelength swept light emitted from the corresponding wavelength swept light generation / irradiation means. Control means for controlling each of them in synchronism with time variation of the wavelength band in the means;
It is characterized by comprising.
請求項6に係る発明は、請求項5に記載の光検出装置において、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段のそれぞれの前段に、前記計測対象から得られる前記光をそれぞれ増幅する複数の光増幅手段を設けたことを特徴とするものである。
The invention according to claim 6 is the light detection device according to claim 5,
A plurality of optical amplifying means for amplifying the light obtained from the measurement object is provided in the preceding stage of each of the plurality of wavelength swept optical filtering means.
請求項7に係る発明は、請求項1〜6に記載の光検出装置において、
前記光電変換手段は、前記波長掃引光発生・照射手段の掃引周期と同じかそれよりも長い周期で、前記光を電気的に積算して出力することを特徴とするものである。
The invention according to claim 7 is the photodetector according to any one of
The photoelectric conversion means is characterized in that the light is electrically integrated and output at a cycle that is the same as or longer than the sweep cycle of the wavelength sweep light generation / irradiation means.
本発明によれば、波長掃引光発生・照射手段が、波長を連続的に変化させた波長掃引光を発生するとともに、波長掃引光フィルタリング手段が、波長掃引光発生・照射手段から発せられる波長掃引光の波長を含む光信号を透過させるので、光検出の感度を向上させることができる。 According to the present invention, the wavelength swept light generating / irradiating means generates wavelength swept light whose wavelength is continuously changed, and the wavelength swept light filtering means is a wavelength swept light emitted from the wavelength swept light generating / irradiating means. Since an optical signal including the wavelength of light is transmitted, the sensitivity of light detection can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施の形態に係る光検出装置の概略構成を示すブロック図である。この光検出装置は、計測対象に照明光を照射し、得られた光を光電変換して、電気信号として信号処理系に引き渡すためのものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the photodetection device according to the first embodiment of the present invention. This light detection device is for irradiating a measurement target with illumination light, photoelectrically converting the obtained light, and delivering it to a signal processing system as an electrical signal.
本実施の形態に係る光検出装置は、波長帯域を時間変化させた波長掃引光を発生し、該波長掃引光を計測対象20へ照射する波長掃引光発生・照射手段10と、波長掃引光発生・照射手段10による波長掃引光の照射により、計測対象20から得られる光を増幅する光増幅手段30と、光増幅手段30で増幅された光を受けて、透過波長帯域を連続的に時間変化させて透過させる波長掃引光フィルタリング手段40と、波長掃引光フィルタリング手段を透過した光を、電気信号に変換する光電変換手段50と、波長掃引光フィルタリング手段40を、波長掃引光発生・照射手段10から発せられる波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、波長掃引光発生・照射手段10における波長帯域の時間変化に同期して制御する制御手段60とを備える。
The light detection apparatus according to the present embodiment generates a wavelength swept light whose wavelength band is changed over time, a wavelength swept light generation / irradiation means 10 that irradiates the
波長掃引光発生・照射手段10は、広帯域に波長を掃引することができ、その掃引できる帯域幅に比べ狭い瞬時線幅を有する光源、例えば、希土類添加ファイバレーザ、色素レーザ若しくは半導体レーザ等を用いた波長可変レーザ、波長掃引レーザまたはチャープパルスを発生する光源を含んで構成される。また、波長掃引光発生・照射手段10は、光源を出射した波長掃引光を、例えば生体試料である計測対象20の所望の検出位置に照明光として照射する照明光学系を有する。
The wavelength swept light generation / irradiation means 10 is capable of sweeping a wavelength in a wide band and uses a light source having a narrow instantaneous line width compared to the swept bandwidth, such as a rare earth-doped fiber laser, a dye laser, or a semiconductor laser. A tunable laser, a swept laser, or a light source that generates a chirp pulse. Further, the wavelength swept light generating / irradiating means 10 has an illumination optical system that irradiates the wavelength swept light emitted from the light source as illumination light to a desired detection position of the
光増幅手段30は、計測対象20により、透過、反射、または、散乱された光を受けて、これを増幅するものであり、希土類添加ファイバ型光増幅器、ラマン増幅器、誘導パラメトリック増幅器、半導体光増幅器、または、色素増幅器等の増幅器を含んで構成される。また、波長掃引光フィルタリング手段40は、波長掃引光発生・照射手段10が発生する照明光の瞬時線幅と同程度か僅かに広い幅の波長帯域を透過させる狭帯域の波長掃引光フィルタであり、例えば、誘電体多層膜型フィルタ、ファブリペロ型フィルタ、分光型フィルタ、干渉型フィルタまたはファイバブラッグレーティング型フィルタ等の波長可変特性を有するフィルタを含んで構成される。光電変換手段50は、波長掃引光フィルタリング手段から出力された光を電気的に積算して電気信号として出力する。この積算時間は、波長掃引光発生・照射手段の掃引周期と同じかそれよりも長い時間である。光電変換手段50としては、例えば、PMT(Photo multiplier tube)、APD(Avalanche photo diode)、または、PD(Photo diode)を使用する。光電変換手段50を出力された電気信号は、信号処理系に入力されて処理される。
The optical amplifying means 30 receives and amplifies the light transmitted, reflected or scattered by the
制御手段60は、波長掃引光発生・照射手段10および波長掃引光フィルタリング手段40を制御し、波長掃引光発生・照射手段10から出射される照明光の波長を所定の波長の範囲で掃引させると共に、波長掃引光フィルタリング手段40の透過波長帯域を、波長掃引光発生・照射手段10から出射される波長掃引光の波長帯域を含むように、波長掃引光発生・照射手段10の波長帯域の時間変化に同期させて変化させる。この制御手段60は、例えば、コンピュータまたはDSPを含んで構成される。
The
次に、第1実施の形態の光検出装置の動作について、図1〜図4を用いて説明する。 Next, the operation of the photodetecting device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、比較のために、従来用いられる白色光源を使用した光検出装置におけるノイズの除去について説明する。図2は、白色光源を用いた従来の光検出装置による光検出の一例を説明する図である。この例においては、図2(a)に示す波長強度分布を有する白色光を計測対象に照射する。計測対象に照射された白色光は、計測対象で透過、反射、または散乱されて、図2(b)に示す波長強度分布を有する信号光101および背景光102が得られる。SN比を改善するために、照射した白色光の波長帯域のみを透過させる波長特性図2(c)を有する光バンドパスフィルタを透過させると、非検出光の波長強度分布は図2(d)に示すようになる。しかし、図2(d)からわかるように、照明光として白色光を用いた場合、光バンドパスフィルタを使用しただけでは、照射した光と同じ帯域の背景光を除去することは不可能であり、SN比を十分改善することはできない。
First, for comparison, noise removal in a photodetection device using a conventionally used white light source will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of light detection by a conventional light detection device using a white light source. In this example, the measurement object is irradiated with white light having the wavelength intensity distribution shown in FIG. The white light irradiated to the measurement target is transmitted, reflected, or scattered by the measurement target, and the
次に、本実施の形態の光検出装置によるノイズの除去について説明する。図3は、第1実施の形態の光検出装置の動作を説明する図である。制御手段60の制御により、波長掃引光発生・照射手段10は、広帯域に掃引された、すなわち、波長を連続的に変化させた照明光を出射する。図3(a)は、掃引時間Tの間に波長掃引光発生・照射手段10から出射される照明光の波長光強度分布を示す図である。この図において、1、2、3および4の番号を付して表示されている狭帯域の波形は、照明光の瞬時的な光スペクトルを示す。この図に示すように、照明光は、掃引時間Tの間に、例えば短波長から長波長へ時間と共に連続的に変化する。この波長の掃引は、掃引周期をTとして繰り返し行われる。
Next, noise removal by the photodetecting device of the present embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the photodetecting device according to the first embodiment. Under the control of the
この照明光を計測対象に照射すると図3(b)に示すような光が得られる。図3(b)の1,2,3および4を付して示した波形は、図3(a)において同じ番号を付して示した瞬時の照明光により得られる信号光である。一方、この図3(b)には、硝材や生体から発生する自家蛍光や迷光などの、信号光以外の背景光が含まれている。波長掃引光フィルタリング手段40によるフィルタリングを行わずに、光電変換手段50として、掃引時間Tよりも長い積算期間を有する蓄積型の光電変換素子を用いて、信号光を検出しようとする場合、信号光による信号成分は光電変換素子の積算期間に渡る積算値として得られる。一方、背景光によるノイズ成分も、積算期間の積算値として得られるが、背景光は、掃引時間T全体に渡り存在しているので積算値は大きくなる。このため、瞬時的には背景光と比較して信号光が大きい場合でも、光電変換素子による検出感度を上げることはできない。すなわち、照明光を単に掃引しただけでは、図3(b’)に示すように計測対象20に白色光を照射した場合と等価であり、SN比の改善は見られない。
When this illumination light is irradiated onto the measurement object, light as shown in FIG. 3B is obtained. The waveforms indicated by 1, 2, 3 and 4 in FIG. 3B are signal lights obtained by the instantaneous illumination light indicated by the same numbers in FIG. On the other hand, FIG. 3B includes background light other than signal light such as autofluorescence and stray light generated from a glass material or a living body. When the signal light is to be detected using an accumulation type photoelectric conversion element having an integration period longer than the sweep time T as the photoelectric conversion means 50 without filtering by the wavelength sweep light filtering means 40, the signal light Is obtained as an integrated value over the integration period of the photoelectric conversion element. On the other hand, the noise component due to the background light is also obtained as an integrated value during the integration period, but the background light is present over the entire sweep time T, so the integrated value becomes large. For this reason, even if the signal light is larger than the background light instantaneously, the detection sensitivity by the photoelectric conversion element cannot be increased. That is, simply sweeping the illumination light is equivalent to irradiating the
そこで、本実施の形態では、計測対象20から得られた光を、波長掃引光フィルタリング手段40により、照明光と同程度かそれよりも僅かに広い帯域の光のみ透過させるようにする。この波長掃引光フィルタリング手段40は、制御手段60の制御により、波長掃引光発生・照射手段10と同期して、入力される信号光の波長を含む狭帯域の透過波長帯域の光を透過させ、この透過波長帯域以外の光を除去するように、透過波長帯域を図5(c)に示すように動的に変化させる。これにより、波長掃引光フィルタリング手段40を透過する光は、図5(d)に示すような瞬時的な波長光強度分布を有する。硝材や生体から発生する自家蛍光は、照明光よりも長波長側に発生するため、これらの自家蛍光は、この波長掃引光フィルタリング手段40により除去される。また、波長掃引光フィルタリング手段40の透過波長帯域は、各時点で狭い帯域に限定されているので、上述の波長透過帯域を透過できない迷光などの背景光が大幅に除去される。その結果、光電変換手段50で検出される光は、図3(d’)で示すように、白色光を照射すると共に背景光を大幅に低減した場合と等価になる。
Therefore, in the present embodiment, the light obtained from the
図4は、第1実施の形態の光検出装置の動作を他の観点から説明する説明図である。図4(a)は、波長掃引光発生・照射手段10により計測対象20に照射する光の波長帯域の時間変化を示している。図4(a)に示すように、波長掃引光の波長は、掃引時間Tの間に時間と共に短波長から長波長に変化する。この波長掃引光の照射により、計測対象20から得られる光を図4(b)に示す。図4(b)に示すように、計測対象からは、照明光の波長の変化と同じように波長が時間変化する信号光101と、時間に依存せず広帯域に発生する背景光102とが得られる。一方、波長掃引光フィルタリング手段40は、波長掃引光の波長帯域を含む狭帯域の波長を透過させるフィルタなので、図4(c)に破線で示した時間変化する波長帯域内の光のみを透過させる特性を有する。したがって、図4(d)に示す部分の信号光101および背景光102のみが、この波長掃引光フィルタリング手段40を透過して、光電変換手段50に入射する。すなわち、波長掃引光フィルタリング手段40により、ノイズ成分となる背景光が大幅に除去される。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the photodetecting device according to the first embodiment from another viewpoint. FIG. 4A shows the time change of the wavelength band of the light irradiated on the
さらに、本実施の形態では、波長掃引光フィルタリング手段40の前段に光増幅手段30を設けている。光増幅手段30は、計測対象20への照明光の照射により得られる光を増幅するとともに、その利得帯域内において自然放出光(ASE)雑音を発生する。上述の背景光の除去の説明と同様に、波長掃引光フィルタリング手段40は、波長掃引光発生・照射手段10が発生する波長掃引光の瞬時線幅と同程度か僅かに広い幅の波長領域を透過させるので、透過波長帯域以外のASEは除去され、信号光に対するASEの混入を最小限に抑えることができる。
Further, in the present embodiment, the optical amplifying means 30 is provided before the wavelength swept optical filtering means 40. The light amplifying means 30 amplifies light obtained by irradiating the
以上説明したように、本実施の形態によれば、波長掃引光発生・照射手段10が、狭帯域の光の波長を広帯域に掃引させた波長掃引光を照明光として試料に照射し、当該試料による反射、透過または散乱等により得られる光を、波長掃引光フィルタリング手段40が、波長掃引光発生・照射手段10から発せられる波長掃引光の波長帯域を含みこの波長掃引光の波長帯域と同等か僅かに広い帯域の光を透過させるので、自家蛍光や迷光などの背景光によるノイズ成分を低減することができる。また、光増幅手段30の後段に波長掃引光フィルタリング手段40を配置したので、光増幅段30によって発生するASEも同様に除去することができる。したがって、光検出装置の検出感度を大幅に改善することができる。
As described above, according to the present embodiment, the wavelength sweep light generation / irradiation means 10 irradiates the sample with illumination light as the wavelength sweep light in which the wavelength of the narrow band light is swept in a wide band, and the sample. Whether the wavelength swept light filtering means 40 includes the wavelength band of the wavelength swept light emitted from the wavelength swept light generation / irradiation means 10 and is equivalent to the wavelength band of the wavelength swept light. Since a slightly wide band of light is transmitted, noise components due to background light such as autofluorescence and stray light can be reduced. In addition, since the wavelength swept optical filtering means 40 is disposed after the optical amplifying means 30, the ASE generated by the
また、本実施の形態によれば、光電変換手段の積算時間を、波長掃引光発生・照射手段10及び波長掃引光フィルタリング手段40の波長掃引周期と同じかそれよりも長くすることにより、変調周波数帯域と比較して光スペクトル帯域の広い信号を光電変換した場合に得られる信号と同様の信号を得ることができる。従って、光電変換後は従来の信号変調周波数帯域に対して信号光スペクトル帯域が広い場合と同じ処理を行うことができる。さらに、通常生体観察では、光電変換手段の信号変調周波数帯域よりも信号光スペクトル帯域の広い光検出をするために多くのASEも雑音光として検出されてしまうが、本実施の形態では、上述のように検出されるASEを低減させることができるので、広い信号光スペクトル帯域の光検出を高速かつ高感度で行うことができる。 In addition, according to the present embodiment, the modulation frequency is set to be equal to or longer than the wavelength sweep period of the wavelength sweep light generation / irradiation means 10 and the wavelength sweep light filtering means 40 by adjusting the integration time of the photoelectric conversion means. It is possible to obtain a signal similar to a signal obtained when photoelectrically converting a signal having a wider optical spectrum band than the band. Therefore, after photoelectric conversion, the same processing as when the signal light spectrum band is wider than the conventional signal modulation frequency band can be performed. Furthermore, in normal living body observation, many ASEs are also detected as noise light in order to detect light having a wider signal light spectrum band than the signal modulation frequency band of the photoelectric conversion means. Thus, the detected ASE can be reduced, so that light detection in a wide signal light spectrum band can be performed at high speed and with high sensitivity.
さらに、本実施の形態の光検出装置では、波長掃引パターンを変化させることで、光電変換される光信号の光スペクトル波形を制御することができる。これは生体観察など、演色性が重要な応用に非常に有効である。 Furthermore, in the photodetector of this embodiment, the optical spectrum waveform of the optical signal that is photoelectrically converted can be controlled by changing the wavelength sweep pattern. This is very effective for applications where color rendering is important, such as in vivo observation.
(第2実施の形態)
図5は、本発明の第2実施の形態に係る走査内視鏡の概略構成図を示す図である。この走査内視鏡は、照明光を走査させつつ生体試料21を照射し、得られる光を信号処理して画像表示するものである。この走査内視鏡は、図1に示した光検出装置の各構成要素に対応する構成要素を含んで構成されている。以下にその構成を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration diagram of a scanning endoscope according to the second embodiment of the present invention. This scanning endoscope irradiates the
本実施の形態に係る走査内視鏡を、照明光を発生し生体試料21に照射する波長掃引光発生・照射手段と、生体試料21から得られる光を集光して検出、信号処理する部分とに分けて説明する。まず、波長掃引光発生・照射手段は、Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11と、光アイソレータ(ISO)12と、単一モード光ファイバ(single mode fiber:SMF)13と、コリメータ14とを含んで構成されている。
The scanning endoscope according to the present embodiment includes a wavelength swept light generation / irradiation means for generating illumination light and irradiating the
Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11は、540nm〜545nmの範囲で波長が掃引可能なレーザであり、平均出力は約10mW、瞬時線幅は100MHz以下、空間モードは単一モードである。このPr添加フッ化物ファイバ型レーザ11は、後述するコンピュータ61により制御されるドライバ62に接続されている。また、Pr添加フッ化物ファイバ型レーザ11の出力側は、光アイソレータ(ISO)12に接続されている。ISO12は、ISO12よりも後段からの戻り光を除去するためのものである。また、このISO12は、波長540nm〜545nmの範囲で単一モード動作する単一モード光ファイバ(SMF)13を介して、コリメータ14に接続されている。コリメータ14は、後述する走査マウント33に固定され、SMF13から入射した照明光を、略平行光として生体試料21の所望の検出位置へ照射するように構成されている。
The Pr-doped fluoride fiber type wavelength sweep laser 11 is a laser whose wavelength can be swept in the range of 540 nm to 545 nm, the average output is about 10 mW, the instantaneous line width is 100 MHz or less, and the spatial mode is a single mode. This Pr-doped fluoride fiber type laser 11 is connected to a
次に、照明光の照射により、生体試料21から得られる光を集光して検出し、信号処理をするための構成について説明する。この走査内視鏡は、集光用レンズ32、走査マウント33、テーパードファイバ(TF)34、Pr添加フッ化物ファイバ型光増幅器31、FFP−TF(fiber Fabry-Perot tunable filter)41、PD(Photo diode)51、電気増幅器83、AD(analog-to-digital)変換器84およびコンピュータ61をさらに含んで構成されている。
Next, a configuration for performing signal processing by collecting and detecting light obtained from the
集光用レンズ32は、入射面を生体試料21に向けた状態で、走査マウント33上にコリメータ14に隣接して配置され、コリメータ14から出射した照明光が、生体試料21で反射された後、この集光用レンズ32により集光されるように構成されている。TF34は、光の入力側から出力側にかけてコア径が徐々に変化する光ファイバであり、一端が集光用レンズ33に結合し、他端がPr添加フッ化物ファイバ型光増幅器31に結合している。本実施の形態では、例えば、入力側コア径が200μmであり、出力側のコア径が4μmである。このテーパードファイバは、入力側の多モードの光を、出力側で略シングルモードの光にモード変換することができ、Pr添加フッ化物ファイバ型増幅器31の増幅空間モードと略一致させて、モードの不整合による損失を低減するために設けられている。
The condensing
Pr添加フッ化物ファイバ型光増幅器31は、光増幅手段を構成し、TF34から入射した光を、例えば15dBの利得で増幅する。このPr添加フッ化物ファイバ型増幅器31は、図6に示すように、アイソレータ(ISO)86、半導体レーザ(LD)87、WDM(wavelength division multiplexing)カプラ88、光フィルタ89、Pr添加フッ化物ファイバ90、光フィルタ91およびアイソレータ(ISO)92により構成されている。
The Pr-doped fluoride fiber
LD87は、例えば、波長404nmの励起光を出射する光源である。このLD87の出力光強度はドライバ81により調整される。WDMカプラ88は、TF34から戻り光を除去するISO86を介して入力された波長540nm〜545nmの信号光と、LD87から出射された波長404nmの励起光とを合波して、波長550nmよりも長波長の光を除去する光フィルタ89を介して、Pr添加フッ化物ファイバ90に出力される。Pr添加フッ化物ファイバ90は、単一モードファイバであり、励起光により信号光を増幅する。
For example, the
さらに、Pr添加フッ化物ファイバ90からの出力光は、光フィルタ91により波長404nmの励起光と波長550nmより長波長の光を除去され、戻り光を除去するISO92を介してPr添加フッ化物ファイバ型光増幅器31から出力されるように構成される。
Further, the output light from the Pr-doped
Pr添加フッ化物ファイバ型増幅器31の出力側には、図5に示すFFP−TF41が接続される。このFFP−TF41は、波長掃引光フィルタリング手段を構成し、例えば、透過帯域0.50nm、波長540nm〜545nmの範囲で透過中心波長を変化させることができる。この波長の変化は、ドライバ63を介して後述するコンピュータ61により制御される。また、PD51は、FFP−TF41の出力を受けて、光を電気信号に変換する光電変換手段である。さらに、PD51の後段には、電気増幅器83、AD変換器84およびコンピュータ61が接続されている。
An FFP-
コンピュータ61は、制御手段を構成し、Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11用ドライバ62、Pr添加フッ化物ファイバ型光増幅器31用ドライバ81、FFP−TF41用ドライバ63、および、走査マウント33用ドライバ82と接続されこれらを制御するように構成されている。これによって、コンピュータ61は、FFP−TF41を、Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11から発せられる波長掃引光の波長帯域を含む狭帯域の光を透過させるように、Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11における波長帯域の時間変化に同期して制御する。また、コンピュータ61は、走査マウント33の位置、Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11から発せられる光の波長、FFP−TF41の透過中心波長及びAD変換器84からの出力信号を関連付けて処理を行い、その結果を表示モニタ85に表示することができる。
The
以上のような構成によって、本実施の形態に係る走査内視鏡では、コンピュータ61が、ドライバ82により走査マウント33を制御して、生体試料21の検出位置を位置決めする。次に、コンピュータ61は、ドライバ62によりPr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11を制御して、波長540nm〜545nmの範囲で波長を連続的に時間変化させた波長掃引光を発生する。波長掃引光は、所望の位置に対して1回または複数回の波長の掃引を行う。この波長掃引光はISO12およびSMF13を経てコリメータ14から生体試料21に、略平行な照明光として照射される。
With the configuration as described above, in the scanning endoscope according to the present embodiment, the
この照明光は、生体試料21で反射されて信号光として、背景光とともに集光用レンズ32により集光される。集光用レンズ32で集光された信号光および背景光は、TF34に波面の乱れた多モードの光として入力され、TF34によりモード状態を調整され、シングルモードの光としてPr添加フッ化物ファイバ型光増幅器31に入力され増幅される。この増幅の際に、Pr添加フッ化物ファイバ型光増幅器31の利得帯域内にASEが発生する。
This illumination light is reflected by the
次に、Pr添加フッ化物ファイバ型光増幅器31を出射した光は、FFP−TF41に入力される。FFP−TF41は、コンピュータ61の制御により、Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11を出射した波長掃引光の波長帯域を含みこの波長帯域と同程度または僅かに広い波長帯域の光のみを透過させるので、FFP−TF41を透過できない背景光やASEが除去される。
Next, the light emitted from the Pr-doped fluoride fiber
さらに、FFP−TF41から出力された光は、PD51で光電変換される。PD51は、波長掃引光の掃引周期と同じか、それより長い時間、光を積算して電気信号を出力する。PD51から出力された電気信号は、電気増幅器83で増幅され、AD変換器84でデジタル信号に変換されて、コンピュータ61に送信され、蓄積される。コンピュータ61は、さらに走査マウント33を制御して、生体試料21の検出位置を順次走査させ、上記と同様に各検出位置で光検出を行う。所望の検出領域について、検出位置の走査を終えると、コンピュータ61は、得られたデジタル信号と、例えば、各検出時における走査マウント33の走査位置情報等とを関連付けて処理し、モニタ85に内視鏡画像を表示する。
Furthermore, the light output from the FFP-
以上説明したように、本実施の形態によれば、Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ11による波長掃引光の波長の変化と同期させて、FFP−TF41を透過する光の透過波長帯域を変化させるようにしたので、生体試料21から得られた光から背景光やASEを効率良く取り除くことができ、SN比を向上させて、自家蛍光や迷光などによる感度制限を大幅に緩和することができる。これによって、高速かつ高感度に内視鏡画像を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the transmission wavelength band of the light transmitted through the FFP-
(第3実施の形態)
図7は、本発明の第3実施の形態に係る光検出装置の概略構成を示すブロック図である。この光検出装置は、波長帯域を時間変化させた波長掃引光を発生し、この波長掃引光を計測対象20へ照射する波長掃引光発生・照射手段10と、波長掃引光発生・照射手段10による波長掃引光の照射により、計測対象20の異なる複数の位置からの光をそれぞれ受けて増幅する複数の光増幅手段30と、光増幅手段30から出力される複数の光を、透過波長帯域をそれぞれ連続的に時間変化させて透過させる複数の波長掃引光フィルタリング手段40と、複数の波長掃引光フィルタリング手段40のそれぞれを透過した光を、電気信号に変換する光電変換手段50と、波長掃引光発生・照射手段10および波長掃引光フィルタリング手段とを制御する制御手段60を含んで構成される。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the photodetecting device according to the third embodiment of the present invention. This light detection device generates a wavelength swept light whose wavelength band is changed over time, and includes a wavelength swept light generation / irradiation means 10 that irradiates the
ここで、制御手段60は、複数の波長掃引光フィルタリング手段40を、波長掃引光発生・照射手段10から発せられる波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、波長掃引光発生・照射手段10における波長帯域の時間変化に同期してそれぞれ制御する。
Here, the
また、本実施の形態では、光電変換手段50としては、例えば、CCD(Charged coupled device)、CMOS(complementary metal Oxide semiconductor)、EM−CCD(Electron multiplying-CCD)、EB−CCD(Electron bombardment-CCD)を用いる。その他の構成については、図1に記載の第1実施の形態に係る光検出装置と同様である。 In the present embodiment, the photoelectric conversion means 50 includes, for example, a CCD (Charged Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), an EM-CCD (Electron multiplying-CCD), and an EB-CCD (Electron Bombardment-CCD). ) Is used. About another structure, it is the same as that of the photon detection apparatus based on 1st Embodiment described in FIG.
この構成によって、波長掃引光発生・照射手段10から波長掃引光である照明光を計測対象20に照射し、計測対象20の複数の検出位置から得られた光を、それぞれ、並列に光増幅手段30で増幅した後、複数の波長掃引光フィルタリング手段40により、波長掃引光発生・照射手段10から発せられる波長掃引光の波長帯域を含み、この波長帯域と同程度か僅かに広い幅の波長帯域の光をそれぞれ透過させて、光電変換手段50で並列に検出する。光電変換により得られた電気信号は、信号処理系へ送信され、画像の生成等の処理が成される。
With this configuration, the
本実施の形態によれば、計測対象の複数の検出位置からの情報を並列に検出するので、光検出装置およびこの光検出装置を含む光学システムの検出速度を、さらに向上させることができる。これによって、動きのある生体観察など、高速高感度検出が必要な用途にも有効に適用することができる。 According to the present embodiment, since information from a plurality of detection positions to be measured is detected in parallel, the detection speed of the light detection device and the optical system including the light detection device can be further improved. Accordingly, the present invention can be effectively applied to applications that require high-speed and high-sensitivity detection such as observation of a living body with movement.
(第4実施の形態)
図8は、本発明の第4実施の形態に係る高感度内視鏡の概略構成を示す図である。この高感度内視鏡は、照明光を生体試料22に照射し、複数の検出位置から得られる光を、並列に信号処理して画像表示するものである。この高感度内視鏡は、図7に示した光検出装置の各構成要素に対応する構成要素を含んで構成されている。以下にその構成を説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a highly sensitive endoscope according to the fourth embodiment of the present invention. This high-sensitivity endoscope irradiates the
まず、本実施の形態に係る高感度内視鏡において、波長掃引光を発生し生体試料22に照射する波長掃引光発生・照射手段は、波長可変LD15と、ISO16と、SMF17と、照明用レンズ18とを含んで構成されている。
First, in the highly sensitive endoscope according to the present embodiment, wavelength swept light generation / irradiation means for generating wavelength swept light and irradiating the
波長可変LD15は、630nm〜645nmの範囲で発振波長を変化させることが可能なレーザであり、平均出力は約10mW、瞬時線幅は100MHz以下、空間モードは単一モードである。この波長可変LD15は、後述するコンピュータ61により制御されるドライバ64に接続されている。また、波長可変LD15の出力側は、戻り光を除去するためのISO16に接続されている。また、このISO16は、波長630nm〜645nmの範囲で単一モード動作する単一モード光ファイバ(SMF)17を介して、照明用レンズ18に接続されている。照明用レンズ18は、ハウジング94に固定されており、SMF17から入射したレーザ光のビームを拡大して生体試料22の所望の観察領域を面的に照射する。
The
また、生体試料22の複数の検出位置から得られる光を、それぞれ集光して検出し、信号処理をするために、この高感度内視鏡は、ハウジング94と、それぞれ並列に配置された複数の集光用レンズ36、複数のTF37、複数のISO38、複数の半導体増幅器(SOA)35、複数のISO39および複数の誘電多層膜型バンドパスフィルタ(BPF)42と、CCD52と、AD変換器96とコンピュータ61とさらに含んで構成されている。それぞれの、集光用レンズ36、TF37、ISO38、SOA35、ISO39およびBPF42は、この順で並列に接続されており、各BPFの出力側はCCD52に接続されている。
Further, in order to collect and detect light obtained from a plurality of detection positions of the
複数の集光用レンズ36は、入射面を生体試料22に向けてアレー状に配置された状態で、ハウジング94に照明光レンズ18とともに固定されている。これによって、照明用レンズ18は、照明光のビームを広げて生体試料22を面的に照射し、各集光用レンズ36は、生体試料により反射された各検出位置からの光を集光するように構成されている。
The plurality of condensing
各TF37は、図5の走査内視鏡のTF34と同様の構成、作用を有するものである。また、それぞれのSOA35の前後に設けたISO38およびISO39は、戻り光を除去するためのものである。それぞれのSOA35は、光増幅手段を構成し、集光用レンズ36で集光され、TF37を経由して入力された光を、例えば、625nm〜650nmの利得帯域の範囲で、15dBの利得で増幅し、BPF42に出力する。それぞれのBPF42は、波長掃引光フィルタリング手段を構成し、例えば、透過帯域が0.60nm、波長630nm〜645nmの範囲で透過中心波長を変化させることができる。また、それぞれのBPF42の出力は、光電変換手段であるCCD52に並列に出力される。CCD52は、BPF42から入力された光信号を並列に電気信号へ変換して出力する。CCD52の出力は、AD変換器96に入力され、デジタル信号に変換され、コンピュータ61に出力される。
Each
コンピュータ61は、制御手段を構成し、波長可変LD15用ドライバ64、SOA35用ドライバ95、BPF42用ドライバ65と接続され、これらを制御するように構成されている。これによって、コンピュータ61は、波長可変LD64から発せられる光の波長を、BPF42が透過させるように制御する。また、コンピュータ61は、波長可変LD15から発せられる波長掃引光の波長、BPF42の透過中心波長及びAD変換器84からの出力信号を関連付けて処理を行い、その結果を表示モニタ85に表示することができる。
The
以上のような構成によって、本実施の形態に係る高感度内視鏡では、コンピュータ61がドライバ64により波長可変LD15を制御して、波長630nm〜645nmの範囲で波長帯域を連続的に変化させた波長掃引光を発生させる。この波長掃引光はISO16およびSMF17を経て照明用レンズ18から生体試料22に、ビームを拡大した照明光として面的に照射される。
With the configuration as described above, in the high sensitivity endoscope according to the present embodiment, the
この照明光は、生体試料22で反射され、複数の集光用レンズ36のそれぞれにより、背景光とともに集光される。それぞれの集光用レンズ32で集光された信号光および背景光は、各集光用レンズに結合されたTF37に波面の乱れた多モードの光として入力され、それぞれTF37によりモード状態を調整され、シングルモードの光としてそれぞれSOA35に出力される。それぞれのSOA35は入力された光を増幅して出力される。この増幅により、SOA35の利得帯域にASEが発生する。
This illumination light is reflected by the
次に、SOA35を出射したそれぞれの光は、当該SOA35に結合されたBPF42に入力される。それぞれのBPF42は、ドライバ65を介してコンピュータ61によって制御され、透過中心波長を連続的に変化させ、各時点において波長可変LD15を出射した波長掃引光の帯域を含む狭帯域の光を透過させる。これによって、BPF42を透過できない背景光やASEが除去される。さらに、それぞれのBPF42から出力された光は、CCD52で光電変換され、AD変換器96でデジタル信号に変換されて、コンピュータ61により処理される。コンピュータ61は、CCD52からの出力信号に基づき、モニタ85に内視鏡画像を表示する。
Next, each light emitted from the
以上説明したように、本実施の形態によれば、波長可変LD15により波長を連続的に変化させた波長掃引光を照明光として生体試料22に面的に照射し、生体試料22の複数の検出位置から光を集光し、それぞれの光を、照明光の波長の変化と同期させてBPF42の透過波長帯域を変化させてBPF42を透過させ、CCD52で検出するようにしたので、生体試料から得られた光から背景光およびASEを効率良く取り除くことができ、SN比を向上させることができる。さらに、計測対象の複数位置の情報を並列に検出することが可能になるので、動きのある生体試料に対しても、高速かつ高感度な顕微鏡観察が可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the
(第5実施の形態)
図9は、本発明の第5実施の形態に係る光検出装置の概略構成を示すブロック図である。この光検出装置は、波長帯域を時間変化させた波長掃引光を発生し、この波長掃引光を計測対象20へ照射する複数の波長掃引光発生・照射手段10と、複数の波長掃引光発生・照射手段10にそれぞれ対応して設けられ、対応する波長掃引光発生・照射手段10による波長掃引光の照射により、計測対象20から得られる光を受けて増幅する複数の光増幅手段30と、それぞれの光増幅手段30から出力される光を、透過波長帯域を連続的に時間変化させて透過させる複数の波長掃引光フィルタリング手段40と、複数の波長掃引光フィルタリング手段40のそれぞれを透過した光を、合波する光合波手段70と、光合波手段70で合波された光を、電気信号に変換する光電変換手段50と、複数の波長掃引光発生・照射手段10および波長掃引光フィルタリング手段40とを制御する制御手段60とを含んで構成される。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of the photodetection device according to the fifth embodiment of the present invention. This light detection device generates a wavelength swept light whose wavelength band is changed over time, and a plurality of wavelength swept light generation / irradiation means 10 for irradiating the
ここで、制御手段60は、複数の波長掃引光フィルタリング手段40を、対応する波長掃引光発生・照射手段10から発せられる波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、対応する波長掃引光発生・照射手段10における波長帯域の時間変化に同期してそれぞれ制御する。また、光合波手段70は、例えば、光ファイバ型WDM(wavelength division multiplexing)カプラまたはダイクロイックミラー等により構成される。その他の構成については、第1実施の形態と同様である。 Here, the control means 60 corresponds to the plurality of wavelength swept light filtering means 40 so as to transmit light in a band including the wavelength band of the wavelength swept light emitted from the corresponding wavelength swept light generation / irradiation means 10. Control is performed in synchronization with the time variation of the wavelength band in the wavelength sweep light generation / irradiation means 10. The optical multiplexing means 70 is constituted by, for example, an optical fiber type WDM (wavelength division multiplexing) coupler or a dichroic mirror. About another structure, it is the same as that of 1st Embodiment.
この構成によって、複数の波長掃引発生・照射手段10は、狭帯域の光の波長を広帯域に掃引させた波長掃引光を照明光として計測対象20の検出位置に照射する。ここで、それぞれの照明光は、それぞれ異なる波長帯域で掃引される。計測対象20への複数の波長帯域の異なる照明光の照射により、計測対象20で反射、透過、または、散乱された光は、複数の光増幅手段30に入力され、それぞれ増幅された後に、波長掃引光フィルタリング手段40に入力される。波長掃引光フィルタリング手段40は、制御手段60の制御により、それぞれ、対応する波長掃引光発生・照射手段10により照射される照明光の波長帯域の変化と同期して、透過波長帯域を変化させる。これによって、波長掃引光フィルタリング手段40は、それぞれ、対応する波長掃引光発生・照射手段10から発生した、照明光による信号光を透過させ、背景光、ASEや他の波長掃引発生・照射手段10が射出する照明光による光を除去する。そして、それぞれの波長掃引光フィルタリング手段40からの出力光は、光合波手段70で合波され、光電変換手段50で電気信号に変換されて処理される。
With this configuration, the plurality of wavelength sweep generation /
以上説明したように、本実施の形態によれば、第1実施の形態の効果に加え、同時に複数の波長帯域に対して光検出を行うことができるので、ひとつの波長掃引光発生・照射手段10により掃引できる波長帯域よりも広帯域なスペクトル帯域の検出を必要とするような用途に対しても、本光検出装置を適用して高速かつ高感度な光検出をすることができる。 As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, light detection can be performed for a plurality of wavelength bands at the same time. Even for applications that require detection of a spectral band that is wider than the wavelength band that can be swept by 10, this photodetection device can be used to detect light at high speed and with high sensitivity.
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、波長掃引光発生・照射手段は、波長可変レーザや波長掃引レーザ等の波長可変の光源を用いたが、これに限られない。光源としてはキセノンランプ等の白色光源を使用し、この白色光源を出射した光を波長可変の光フィルタに入射させ、この光フィルタの透過波長を変化させ、波長掃引光を得るようにしても良い。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible. For example, the wavelength swept light generating / irradiating means uses a wavelength tunable light source such as a wavelength tunable laser or a wavelength swept laser, but is not limited thereto. A white light source such as a xenon lamp may be used as the light source, and the light emitted from the white light source may be incident on a wavelength tunable optical filter to change the transmission wavelength of the optical filter to obtain wavelength swept light. .
10 波長掃引光発生・照射手段
11 Pr添加フッ化物ファイバ型波長掃引レーザ
12 ISO
13 SMF
14 コリメータ
15 波長可変LD
16 ISO
17 SMF
18 照明用レンズ
20 計測対象
21 生体試料
22 生体試料
30 光増幅手段
31 Pr添加フッ化物ファイバ型光増幅器
32 集効用レンズ
33 走査マウント
34 TF
35 SOA
36 集光用レンズ
37 TF
38 ISO
39 ISO
40 波長掃引光フィルタリング手段
41 FFP−TF
42 BPF
50 光電変換手段
51 PD
52 CCD
60 制御手段
61 コンピュータ
63 ドライバ
64 ドライバ
65 ドライバ
70 光合波手段
81 ドライバ
82 ドライバ
83 電気増幅器
84 AD変換器
85 表示モニタ
86 ISO
87 LD
88 WDMカプラ
89 光フィルタ
90 Pr添加フッ化物ファイバ
91 光フィルタ
92 ISO
93 マウント
94 ハウジング
95 ドライバ
101 信号光
102 背景光
DESCRIPTION OF
13 SMF
14
16 ISO
17 SMF
DESCRIPTION OF
35 SOA
36
38 ISO
39 ISO
40 wavelength swept optical filtering means 41 FFP-TF
42 BPF
50 Photoelectric conversion means 51 PD
52 CCD
60 control means 61
87 LD
88
93
Claims (7)
前記波長掃引光発生・照射手段による前記波長掃引光の照射により、前記計測対象から得られる光を受け、該光を、透過波長帯域を連続的に時間変化させて透過させる波長掃引光フィルタリング手段と、
前記波長掃引光フィルタリング手段を透過した光を、電気信号に変換する光電変換手段と、
前記波長掃引光フィルタリング手段を、前記波長掃引光発生・照射手段から発せられる前記波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、前記波長掃引光発生・照射手段における波長帯域の時間変化に同期して制御する制御手段と、
を備えた光検出装置。 A wavelength swept light generating / irradiating means for generating a wavelength swept light whose time band is changed, and irradiating the wavelength swept light to a measurement object;
Wavelength-swept light filtering means that receives light obtained from the measurement object by irradiation of the wavelength-swept light by the wavelength-swept light generation / irradiation means, and transmits the light by continuously changing the transmission wavelength band over time; ,
Photoelectric conversion means for converting the light transmitted through the wavelength swept light filtering means into an electrical signal;
The wavelength sweep time in the wavelength sweep light generation / irradiation means is transmitted so that the wavelength sweep light filtering means transmits light in a band including the wavelength band of the wavelength sweep light emitted from the wavelength sweep light generation / irradiation means. Control means for controlling in synchronization with the change;
A light detection apparatus comprising:
前記波長掃引光発生・照射手段による前記波長掃引光の照射により、前記計測対象の異なる複数の位置からの光をそれぞれ受け、該複数の光を、透過波長帯域をそれぞれ連続的に時間変化させて透過させる複数の波長掃引光フィルタリング手段と、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段のそれぞれを透過した光を、電気信号に変換する光電変換手段と、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段を、前記波長掃引光発生・照射手段から発せられる前記波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、前記波長掃引光発生・照射手段における波長帯域の時間変化に同期してそれぞれ制御する制御手段と、
を備えた光検出装置。 A wavelength swept light generating / irradiating means for generating a wavelength swept light whose time band is changed, and irradiating the wavelength swept light to a measurement object;
Irradiation of the wavelength swept light by the wavelength swept light generation / irradiation means receives light from a plurality of different positions of the measurement object, and continuously changes the transmission wavelength band over time. A plurality of wavelength swept optical filtering means to be transmitted;
Photoelectric conversion means for converting the light transmitted through each of the plurality of wavelength swept light filtering means into an electrical signal;
A wavelength band in the wavelength swept light generating / irradiating means so that the plurality of wavelength swept light filtering means transmits light in a band including the wavelength band of the wavelength swept light emitted from the wavelength swept light generating / irradiating means. Control means for controlling each of them in synchronism with time changes,
A light detection apparatus comprising:
前記複数の波長掃引光発生・照射手段にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記波長掃引光発生・照射手段による前記波長掃引光の照射により、前記計測対象から得られる光を受け、該光を、透過波長帯域を連続的に時間変化させて透過させる複数の波長掃引光フィルタリング手段と、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段のそれぞれを透過した光を、合波する光合波手段と、
前記光合波手段で合波された光を、電気信号に変換する光電変換手段と、
前記複数の波長掃引光フィルタリング手段を、対応する前記波長掃引光発生・照射手段から発せられる前記波長掃引光の波長帯域を含む帯域の光を透過させるように、該対応する波長掃引光発生・照射手段における波長帯域の時間変化に同期してそれぞれ制御する制御手段と、
を備えた光検出装置。 A plurality of wavelength swept light generating / irradiating means for generating a wavelength swept light whose time band is changed, and irradiating the wavelength swept light to a measurement object;
Each of the plurality of wavelength swept light generation / irradiation means is provided correspondingly, and receives the light obtained from the measurement object by irradiation of the wavelength swept light by the corresponding wavelength sweep light generation / irradiation means. A plurality of wavelength swept optical filtering means for continuously changing the transmission wavelength band with time, and transmitting the wavelength band;
Optical multiplexing means for multiplexing light transmitted through each of the plurality of wavelength swept light filtering means;
Photoelectric conversion means for converting the light combined by the optical combining means into an electrical signal;
The plurality of wavelength swept light filtering means transmit the corresponding wavelength swept light generation / irradiation so as to transmit light in a band including the wavelength band of the wavelength swept light emitted from the corresponding wavelength swept light generation / irradiation means. Control means for controlling each of them in synchronism with time variation of the wavelength band in the means;
A light detection apparatus comprising:
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JP2009072345A JP2010223814A (en) | 2009-03-24 | 2009-03-24 | Photodetection device |
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