JP2015224944A - Biological image acquisition device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological image acquisition device capable of acquiring a high-resolution image that is improved infinitely compared with current cancer detection accuracy.SOLUTION: A biological image acquisition device comprises: a deformable mirror 20 into which input is observation light reflected or radiated by an inspection object tissue 10 via a lipid tissue 12 and which is made of individual regions where positional posture control of an inclination angle and a height direction is enabled; a wave surface reconfiguration calculation unit 32 for calculating the amount of control necessary for wave surface reconfiguration to perform positional posture control of the inclination angle and height direction of each individual region of the deformable mirror 20 so that the observation light reflected by the deformable mirror 20 is input into a wave surface sensor 30 and a component distorted by the lipid tissue 12 is compensated; and a light receiving unit 40 into which input is the observation light of the inspection object tissue 10, about the observation light, the component distorted by the lipid tissue 12 being compensated by performing wave surface reconfiguration of the deformable mirror 20 using the wave surface reconfiguration control amount.

Description

本発明は、例えば生体内のがん細胞の検査に用いて好適な、皮下の組織を高分解能で撮像することができる生体画像取得装置に関する。   The present invention relates to a biological image acquisition apparatus that can image a subcutaneous tissue with high resolution, which is suitable for, for example, examination of cancer cells in a living body.

生体内のがん細胞の検査では、がん細胞が皮下の組織で覆われている場合が多い。そこで、例えば内視鏡のような生体画像取得装置では、生体内組織による入射光の擾乱のために、高分解能画像を取得する上で困難があった。
他方で、例えば非特許文献1に示すように、レーザーマンモグラフィ(Computed Tomographic Laser Mammography)も開発されている。しかし、その空間分解能は十分ではないという課題があった。
非特許文献2では、X線マンモグラフィを生体、特に乳がんの診断に適用した報告がなされている。X線を用いているために空間分解能に優れているが、X線の被曝によって人体組織が損傷されるため、がん組織を検出するためのX線照射量を少なくする必要があるという課題があった。
When examining cancer cells in a living body, the cancer cells are often covered with subcutaneous tissue. Therefore, for example, in a biological image acquisition apparatus such as an endoscope, there is a difficulty in acquiring a high-resolution image due to disturbance of incident light caused by tissue in the living body.
On the other hand, for example, as shown in Non-Patent Document 1, laser mammography (Computed Tomographic Laser Mammography) has also been developed. However, there is a problem that the spatial resolution is not sufficient.
Non-Patent Document 2 reports that X-ray mammography is applied to the diagnosis of a living body, particularly breast cancer. Although it uses X-rays, it has excellent spatial resolution. However, human tissue is damaged by exposure to X-rays, so that it is necessary to reduce the amount of X-ray irradiation for detecting cancer tissues. there were.

ここで、『レーザーマンモグラフィ』は、レーザーを入射光とし、乳房に照射した後の光を3次元で検出したあとに、逆問題を解くことで、乳房の構造を決定する技術をいう。また『X線マンモグラフィ』は、X線を入射光とし、乳房に照射した後のX線を3次元で検出したあとに、逆問題を解くことで、乳房の構造を決定する技術をいう。『トモグラフィー』は、逆問題を解くことにより、検出光の情報から患部の構造を決定する手法の総称をいい、MRIなど多くの医療機器がこの手法を用いている。   Here, “laser mammography” refers to a technique for determining the structure of the breast by solving the inverse problem after detecting the light after irradiating the breast in three dimensions with the laser as incident light. “X-ray mammography” refers to a technique for determining the structure of the breast by solving the inverse problem after detecting X-rays incident on the X-ray in three dimensions and then irradiating the breast in three dimensions. “Tomography” is a general term for a method for determining the structure of an affected area from information of detection light by solving an inverse problem, and many medical devices such as MRI use this method.

そこで、生体画像取得装置に補償光学系を装着して、生体分野の空間分解能向上を図ることが考えられる。しかし、現実には、その補償光学系を生体画像取得装置に装着させて、生体分野の空間分解能向上に適用した例や、眼底検査用に水晶体の光学補正を行なうものが存在するが透明ではない被測定物に適用した例は、本発明者の知る限りでは存在しない。   Therefore, it is conceivable to improve the spatial resolution in the biological field by attaching an adaptive optics system to the biological image acquisition apparatus. However, in reality, there are examples in which the compensation optical system is attached to a living body image acquisition device and applied to improve the spatial resolution in the living body field, and there is an apparatus that optically corrects a crystalline lens for fundus examination, but it is not transparent. As far as the present inventor is aware, there is no example applied to the object to be measured.

特開2006−6362号公報JP 2006-6362 A 特開2013−7740号公報JP 2013-7740 A

D. M.Richter, Jpn. Soc. Radiol. Tech. 59, 687-693 (2003)D. M. Richter, Jpn. Soc. Radiol. Tech. 59, 687-693 (2003) D. Floery et al. Investigative Radiology 40, 328-335 (2005)D. Floery et al. Investigative Radiology 40, 328-335 (2005)

本発明は、上述した課題を解決するもので、生体画像取得装置に適合する構造の補償光学系を生体画像取得装置に装着することで、現在のがん検出精度と比較して飛躍的に改善された高分解能画像を取得することでき、多くのがんをその初期の時点で発見できる生体画像取得装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and dramatically improves the current cancer detection accuracy by attaching a compensation optical system having a structure suitable for the biological image acquisition device to the biological image acquisition device. It is an object of the present invention to provide a biological image acquisition apparatus that can acquire a high-resolution image and can detect many cancers at an early stage.

上記の目的を達成するため、本発明の生体画像取得装置は、例えば図1、図9に示すように、検査対象組織10から反射又は放射される観察光を脂質組織12を介して入射する可変形鏡20であって、当該可変形鏡は傾斜角度と高さ方向が位置姿勢制御可能な個別領域で構成された可変形鏡20と、可変形鏡20で反射された観察光を分岐するビームスプリッタ22と、ビームスプリッタ22で分岐された観察光を入射する波面センサ30と、波面センサ30の入射光を各画素毎に区分して入力し、検査対象組織10の観察光のうち、脂質組織12で歪んだ成分を補償するように、可変形鏡20の各個別領域の傾斜角度と高さ方向の位置姿勢制御を行なう波面再構成に必要な制御量を演算する波面再構成演算部32と、波面再構成演算部32の波面再構成制御量を可変形鏡20の対応する各個別領域に送って、可変形鏡20の波面再構成を行って、脂質組織12での歪成分を補償した検査対象組織10の観察光を入射する受光部40とを備えるものである。   In order to achieve the above object, the living body image acquisition apparatus of the present invention can allow observation light reflected or emitted from the examination target tissue 10 to enter through the lipid tissue 12, as shown in FIGS. The deformable mirror 20 includes a deformable mirror 20 formed of individual regions whose position and orientation can be controlled in inclination angle and height direction, and a beam that branches the observation light reflected by the deformable mirror 20. The splitter 22, the wavefront sensor 30 that receives the observation light branched by the beam splitter 22, and the incident light of the wavefront sensor 30 are input for each pixel, and among the observation light of the examination target tissue 10, the lipid tissue A wavefront reconstruction calculating unit 32 for calculating a control amount necessary for wavefront reconstruction for performing position and orientation control in the tilt direction and height direction of each individual region of the deformable mirror 20 so as to compensate for the component distorted at 12; , Wavefront reconstruction calculation unit 32 The wavefront reconstruction control amount is sent to each corresponding region of the deformable mirror 20 to perform wavefront reconstruction of the deformable mirror 20, and the observation light of the tissue 10 to be examined that compensates for the distortion component in the lipid tissue 12 is obtained. The incident light receiving unit 40 is provided.

本発明の生体画像取得装置において、好ましくは、可変形鏡20の各個別領域は、各個別領域毎に設けられた高さ方向に移動する伸縮アクチュエータを有すると共に、可変形鏡20は各個別領域を互いに連続した状態で接続する表面鏡層を有する構成であるとよい。
本発明の生体画像取得装置において、好ましくは、可変形鏡20の個別領域は、高さ方向が位置姿勢制御可能な範囲は、観測光に含まれる波長の四半の一波長以上で、半波長以下であるとよい。四半の一波長では、観測光が干渉により増幅される。半波長では、観測光が干渉により減衰される。そこで、観測光に含まれる波長の四半の一波長以上で半波長以下とすると、高さ方向の位置姿勢制御可能な範囲が最小範囲で済む。
本発明の生体画像取得装置において、好ましくは、可変形鏡20の各個別領域の形状は、前記検査対象組織の単一の細胞形状よりも大きく、当該細胞形状の最大長の2倍よりも小さな形状を有するとよい。可変形鏡20の各個別領域の形状が検査対象組織の単一の細胞形状よりも小さいと、検査対象組織の単一の細胞形状が複数の個別領域に分割され、好ましくない。可変形鏡20の各個別領域の形状が当該細胞形状の最大長の2倍よりも大きいと、複数の細胞形状について単一の個別領域の光学的な補償が適用されるため、像の歪み補償が単一の細胞形状単位で行えない。
In the living body image acquisition apparatus of the present invention, preferably, each individual region of the deformable mirror 20 has a telescopic actuator that moves in the height direction provided for each individual region, and the deformable mirror 20 has each individual region. The surface mirror layers may be connected to each other in a continuous state.
In the biological image acquisition device of the present invention, preferably, the individual region of the deformable mirror 20 has a range in which the height direction can be controlled in position and orientation is at least one quarter of the wavelength included in the observation light and less than half a wavelength. It is good to be. At one quarter wavelength, the observation light is amplified by interference. At half wavelength, the observation light is attenuated by interference. Therefore, if the wavelength included in the observation light is not less than one quarter of the wavelength and not more than half, the range in which the position and orientation can be controlled in the height direction is the minimum range.
In the biological image acquisition device of the present invention, preferably, the shape of each individual region of the deformable mirror 20 is larger than the single cell shape of the tissue to be examined and smaller than twice the maximum length of the cell shape. It may have a shape. If the shape of each individual region of the deformable mirror 20 is smaller than the single cell shape of the tissue to be examined, the single cell shape of the tissue to be examined is divided into a plurality of individual regions, which is not preferable. When the shape of each individual region of the deformable mirror 20 is larger than twice the maximum length of the cell shape, optical compensation of a single individual region is applied to a plurality of cell shapes, so that image distortion compensation is performed. Is not possible with a single cell shape unit.

本発明の生体画像取得装置によれば、生体のがん検出のような光学的組織検査に適用することにより、これまで困難であった脂質下の注目する組織の画像をより高分解能で取得することが可能になる。   According to the living body image acquisition apparatus of the present invention, by applying to an optical tissue examination such as cancer detection of a living body, an image of a tissue of interest under a lipid, which has been difficult until now, is acquired with higher resolution. It becomes possible.

本発明の生体画像取得装置における光学系概念図である。It is an optical system conceptual diagram in the biological image acquisition apparatus of this invention. 波面センサの光学特性を説明する図で、参照画像である。It is a figure explaining the optical characteristic of a wavefront sensor, and is a reference image. 波面センサの光学特性を説明する図で、テスト画像である。It is a figure explaining the optical characteristic of a wavefront sensor, and is a test image. 波面センサの光学特性を説明する図で、参照画像とテスト画像の相異を各画素毎に測定した結果である。It is a figure explaining the optical characteristic of a wavefront sensor, and is the result of having measured the difference of a reference image and a test image for every pixel. 波面センサの光学特性を説明する図で、各画素毎の偏移の等高線表示である。It is a figure explaining the optical characteristic of a wavefront sensor, and is a contour-line display of the shift for every pixel. 波面センサの光学特性を説明する図で、各画素毎の偏移の方向と偏移量表示である。It is a figure explaining the optical characteristic of a wavefront sensor, and is a shift direction and shift amount display for each pixel. 可変形鏡の個別領域での変位および変位を補正すべき量の算出例を示す図である。It is a figure which shows the example of calculation of the quantity which should correct | amend the displacement in a separate area | region of a deformable mirror, and a displacement. 波面再構成演算の詳細を説明する流れ図で、ステップ1を示している。Step 1 is shown in the flowchart explaining the details of the wavefront reconstruction calculation. 波面再構成演算の詳細を説明する流れ図で、ステップ2を示している。Step 2 is shown in the flowchart illustrating the details of the wavefront reconstruction calculation. 波面再構成演算の詳細を説明する流れ図で、サブステップ1を示している。In the flowchart explaining the details of the wavefront reconstruction calculation, substep 1 is shown. 波面再構成演算の詳細を説明する流れ図で、サブステップ2を示している。In the flowchart explaining the details of the wavefront reconstruction calculation, sub-step 2 is shown. 波面センサと可変形鏡を組み合わせて、脂質組織で歪んだ画像を補償する一実施例の説明図で、(A)は歪んだ画像、(B)は補償後の画像を示している。It is explanatory drawing of one Example which combines a wave front sensor and a deformable mirror, and compensates the image distorted by lipid tissue, (A) has shown the distorted image, (B) has shown the image after compensation. 本発明の生体画像取得装置における実施形態を示す光学系実施図である。It is an optical system implementation figure which shows embodiment in the biometric image acquisition apparatus of this invention. 大豆油で歪んだ画像の波面センサでの解析結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the analysis result in the wavefront sensor of the image distorted with soybean oil. 波面センサと可変形鏡を組み合わせて、大豆油で歪んだ画像を補償する一実施例の説明図で、(A)は歪んだ画像、(B)は補償後の画像を示している。It is explanatory drawing of one Example which combines a wave front sensor and a deformable mirror, and compensates the image distorted with soybean oil, (A) has shown the distorted image, (B) has shown the image after compensation. 可変形鏡により補償された各画素毎の波面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the wave front for every pixel compensated with the deformable mirror.

本明細書で使用する科学技術用語の定義は、以下の通りである。
『マイクロレンズアレイ』は数μm程度の直径を持つレンズを2次元に配列し、各々のレンズからの画像をCCDカメラで取得するための光学素子である。
『可変形鏡』はデフォーマブルミラーともいい、機能面を重視して波面補償器とも言われ、英文表記では『Wavefront Corrector』も使用される。可変形鏡は数μm程度の反射鏡を機械的に、各々のミラーを独立に駆動することにより、ミラー全体に入射した光を各画素単位で補正するための光学素子である。
『散乱体』は、英文表記が『Turbulent Media』であり、光を散乱させることにより当該光の進行方向を変えるものである。
Definitions of scientific and technical terms used in the present specification are as follows.
The “microlens array” is an optical element for two-dimensionally arranging lenses having a diameter of about several μm and acquiring an image from each lens with a CCD camera.
The “deformable mirror” is also called a deformable mirror. It is also called a wavefront compensator with an emphasis on functional aspects, and “Wavefront Corrector” is also used in English. The deformable mirror is an optical element for correcting light incident on the entire mirror in units of pixels by mechanically driving a reflecting mirror of about several μm and independently driving each mirror.
The “scattering body” has “Turbulent Media” written in English, and changes the traveling direction of the light by scattering the light.

『波面センサ』は、英文表記が『Wavefront Sensor』であり、到達した光の位相を各画素毎に検出できる性能を有する。
『対象体』は、英文表記が『Object』であり、例えば生体画像取得装置の性能を検証するテストパターンを描画したターゲットであり、実際の生体画像取得装置においては患者の患部が相当する。
“Wavefront sensor” is written in English as “Wavefront Sensor”, and has the capability of detecting the phase of the light that arrives for each pixel.
“Object” has “Object” in English, and is a target on which, for example, a test pattern for verifying the performance of the biological image acquisition device is drawn. In an actual biological image acquisition device, the target part corresponds to an affected part of a patient.

『球面波』は、レーザーから放出される光は波面が平面であるのに対し、光が散乱体に照射されると、各散乱体が新たな波源となり球面状の光となって放射されることを示している。
『フレームレート』は、1画面を取得するに要する時間の逆数であり、単位時間あたりの取得可能画面数である。
『波面センサ』は、マイクロレンズアレイを備えたCCDカメラであり、各画素単位で入射した光の位相を検出することが可能な光学素子である。
“Spherical wave” means that the light emitted from the laser has a flat wavefront, but when the light is irradiated to the scatterer, each scatterer becomes a new wave source and is emitted as spherical light. It is shown that.
The “frame rate” is the reciprocal of the time required to acquire one screen, and is the number of screens that can be acquired per unit time.
The “wavefront sensor” is a CCD camera provided with a microlens array, and is an optical element capable of detecting the phase of light incident on each pixel unit.

『1951USAFテストターゲット』は、撮像光学系の性能を評価したりキャリブレーションを行う目的に使われる素子であり、1951年に米国空軍により規格化された解像力テストパターンである。
『空間周波数』は、単位長さあたりのパターン本数であり、この数値が大きいほど解像力に優れる。
The “1951 USAF Test Target” is an element used for the purpose of evaluating and calibrating the performance of the imaging optical system, and is a resolution test pattern standardized by the US Air Force in 1951.
“Spatial frequency” is the number of patterns per unit length, and the larger this value, the better the resolution.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の生体画像取得装置における光学系概念図である。図において、検査対象組織10は、例えば患者の喉頭、皮膚、乳房等の特定臓器に位置するがん細胞である。がん細胞は、上皮組織の悪性新生物である癌腫と、非上皮組織の悪性新生物である肉腫に分類される。脂質組織12は、検査対象組織10と表皮との間に存在して、組織の病理検査の際に、検査対象組織10の光学的な像を歪めて、病理検査の障害物となる。脂質組織12による光学的な歪みは、例えばゼルニケの多項式で成分表示できる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram of an optical system in the biological image acquisition apparatus of the present invention. In the figure, a tissue 10 to be examined is a cancer cell located in a specific organ such as a patient's larynx, skin, or breast. Cancer cells are classified into carcinoma, which is a malignant neoplasm of epithelial tissue, and sarcoma, which is a malignant neoplasm of non-epithelial tissue. The lipid tissue 12 exists between the tissue 10 to be examined and the epidermis, and distorts the optical image of the tissue 10 to be examined during the pathological examination of the tissue to become an obstacle to the pathological examination. The optical distortion caused by the lipid tissue 12 can be displayed as a component using, for example, a Zernike polynomial.

可変形鏡20は、傾斜角度と高さ方向が位置姿勢制御可能な個別領域で構成されたもので、例えばドイツ連邦共和国のフラウンホーファー(Fraunhofer)研究所から入手できる。可変形鏡20は、各個別領域毎に高さ方向に変位するアクチュエータを有すると共に、弾性変形する膜に銀、金、アルミニューム等を蒸着して形成された連続した鏡面を有している。アクチュエータの個数は、例えば25個程度から1000個程度まで、要求される解像度に応じて適宜に設けると良い。     The deformable mirror 20 is composed of individual regions whose tilt angle and height direction can be controlled in position and orientation, and can be obtained from, for example, the Fraunhofer Institute in the Federal Republic of Germany. The deformable mirror 20 has an actuator that is displaced in the height direction for each individual region, and has a continuous mirror surface formed by vapor-depositing silver, gold, aluminum, or the like on an elastically deformable film. The number of actuators may be suitably provided, for example, from about 25 to about 1000 according to the required resolution.

ビームスプリッタ22は、可変形鏡20で反射された観察光を分岐するもので、一方の分岐光は波面センサ30に送られ、他方の分岐光は観察光の受像面に送られる。   The beam splitter 22 branches the observation light reflected by the deformable mirror 20, and one branch light is sent to the wavefront sensor 30, and the other branch light is sent to the image receiving surface of the observation light.

波面センサ30は、例えばシャックハルトマンセンサや曲率センサが用いられる。シャックハルトマンセンサは、細かなレンズアレイによって、像のずれを測定するものである。このレンズアレイの各レンズが、本明細書における波面センサ30の画素に対応している。曲率センサは、センサ本体の移動によって、光強度変化を捉えて波動干渉による波面の状態を捉えるものである。   As the wavefront sensor 30, for example, a Shack-Hartmann sensor or a curvature sensor is used. The Shack-Hartmann sensor measures image shift by a fine lens array. Each lens of the lens array corresponds to a pixel of the wavefront sensor 30 in this specification. The curvature sensor captures the state of the wavefront due to wave interference by capturing changes in light intensity by moving the sensor body.

波面再構成演算部32は、波面センサ30が捉えた受光信号の情報を入力して、可変形鏡20を制御するための制御信号ベクトル電圧を演算する。この波面再構成演算は、隣接するセンサ群のマトリックス演算によるものである。これによって、波面再構成演算部32は、波面センサ30の入射光を各画素毎に区分して入力し、検査対象組織10の観察光のうち、脂質組織12で歪んだ成分を補償するように、可変形鏡20の各個別領域の傾斜角度と高さ方向の位置姿勢制御を行なう波面再構成に必要な制御量を演算する。
受光部40には、例えばCCD(Charge Coupled Device、電荷結合素子)カメラを用いる。
The wavefront reconstruction calculation unit 32 inputs information on the received light signal captured by the wavefront sensor 30 and calculates a control signal vector voltage for controlling the deformable mirror 20. This wavefront reconstruction calculation is based on a matrix calculation of adjacent sensor groups. As a result, the wavefront reconstruction calculating unit 32 inputs the incident light of the wavefront sensor 30 for each pixel and compensates for the component distorted by the lipid tissue 12 in the observation light of the examination target tissue 10. Then, the control amount necessary for wavefront reconstruction for controlling the tilt angle of each individual region of the deformable mirror 20 and the position and orientation in the height direction is calculated.
For the light receiving unit 40, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera is used.

次に、このように構成された生体画像取得装置の動作を説明する。検査対象組織10からの観察光は、脂質組織12と可変形鏡20をへて波面センサ30に至る。観察光は、図示しない光源から供給される可視光、典型的には透過光又は反射光である。脂質組織12は、観察光の散乱体として作用するが、折り曲がりのような強い散乱を観察光に付与しないとものとする。ここで、折り曲がりとは、観察光の進行方向から180度散乱され再度180度散乱されることにより透過する類型をいう。そこで、脂質組織12では、観察光の多重散乱を経た後に波面センサ30に到達する。     Next, the operation of the biological image acquisition apparatus configured as described above will be described. Observation light from the examination target tissue 10 reaches the wavefront sensor 30 through the lipid tissue 12 and the deformable mirror 20. The observation light is visible light supplied from a light source (not shown), typically transmitted light or reflected light. The lipid tissue 12 acts as a scatterer of observation light, but does not impart strong scattering such as bending to the observation light. Here, “bending” refers to a type that is transmitted by being scattered 180 degrees from the traveling direction of the observation light and then again being scattered 180 degrees. Therefore, the lipid tissue 12 reaches the wavefront sensor 30 after undergoing multiple scattering of observation light.

波面センサ30において平面波との位相差を検出し、各々波面における位相差を独立駆動する可変形鏡20にフィードバックする補正量を波面再構成演算部32で演算する。そして、波面再構成演算部32は、この補正量を可変形鏡20に出力して、脂質組織12により歪んだ観察光を平面波に戻している。
即ち、波面再構成演算部32による波面再構成によって、光路に導かれた検査対象組織10の観察光の歪み補償が行われる。そこで、受光部40では、脂質組織12で歪んだ成分の補償された検査対象組織10の観察像が得られる。
The wavefront sensor 30 detects the phase difference from the plane wave, and the wavefront reconstruction calculation unit 32 calculates the correction amount fed back to the deformable mirror 20 that independently drives the phase difference at each wavefront. Then, the wavefront reconstruction calculating unit 32 outputs this correction amount to the deformable mirror 20 to return the observation light distorted by the lipid tissue 12 to a plane wave.
That is, the distortion compensation of the observation light of the examination target tissue 10 guided to the optical path is performed by the wavefront reconstruction by the wavefront reconstruction calculation unit 32. Therefore, in the light receiving unit 40, an observation image of the examination target tissue 10 in which the component distorted in the lipid tissue 12 is compensated is obtained.

次に、波面センサの詳細を説明する。図2A〜Eは、波面センサの光学特性を説明する図で、図2Aは参照画像、図2Bはテスト画像、図2Cは参照画像とテスト画像の相異を各画素ごとに測定した結果、図2Dは各画素毎の偏移の等高線表示、図2Eは各画素毎の偏移の方向と偏移量表示である。
まず、平面波が、位相の変調を受けない場合の波面を記録しておく{図2A}。次に位相が乱れた状態の光を波面センサ30で受光する{図2B}。このあと波面再構成演算部32のソフトウェアを用いて、基準の波面と実際の波面との相異をマイクロレンズアレイごとに求める{(図2C}。また光の位相の偏移は等高線として表示することも可能である{(図2D}。更には画素ごとに偏移の方向と偏移の量を示すことも可能である{(図2E}。
Next, details of the wavefront sensor will be described. 2A to 2E are diagrams illustrating optical characteristics of the wavefront sensor. FIG. 2A is a reference image, FIG. 2B is a test image, and FIG. 2C is a result of measuring the difference between the reference image and the test image for each pixel. 2D is a contour display of the shift for each pixel, and FIG. 2E is a shift direction and shift amount display for each pixel.
First, the wavefront when the plane wave is not subjected to phase modulation is recorded {FIG. 2A}. Next, the wavefront sensor 30 receives the light whose phase is disturbed {FIG. 2B}. Thereafter, the difference between the reference wavefront and the actual wavefront is obtained for each microlens array using the software of the wavefront reconstruction calculating unit 32 {(FIG. 2C). Also, the phase shift of the light is displayed as a contour line. It is also possible to {(FIG. 2D}. Further, it is also possible to indicate the direction and amount of shift for each pixel {(FIG. 2E}).

図3は、可変形鏡の個別領域での変位および変位を補正すべき量の算出例を示す図で、(A)は可変形鏡全体の要補正量の3D斜視図、(B)は可変形鏡の要補正量の分布を説明する3D斜視図、(C)は可変形鏡の各画素の要補正量、(D)は(A)と高さ方向の拡大率が相異する要補正量の3D斜視図、(E)は各画素毎の波面分布を説明する3D斜視図である。波面再構成演算部32は、波面センサ30の画素ごとの偏移と偏移を補正すべき信号を算出している。   FIG. 3 is a diagram showing an example of calculating the displacement in the individual region of the deformable mirror and the amount of displacement to be corrected. (A) is a 3D perspective view of the amount of correction required for the entire deformable mirror, and (B) is acceptable. 3D perspective view for explaining the distribution of the required correction amount of the deformable mirror, (C) is the correction amount required for each pixel of the deformable mirror, and (D) is the correction required in which the enlargement ratio in the height direction is different from (A). 3E is a 3D perspective view of the quantity, and FIG. 3E is a 3D perspective view illustrating the wavefront distribution for each pixel. The wavefront reconstruction calculation unit 32 calculates a shift for each pixel of the wavefront sensor 30 and a signal for correcting the shift.

続いて、波面再構成演算部32の波面再構成演算の詳細を説明する。
図4は波面再構成演算の詳細を説明する流れ図で、ステップ1を示している。まず、波面センサ30は測定動作を開始して(S100)、波面センサ30のm×n画素のデータ読み込みを行う(S102)。また、可変形鏡20も測定動作を開始して(S110)、可変形鏡20のM×N画素のデータ読み込みを行う(S112)。
Next, details of the wavefront reconstruction calculation of the wavefront reconstruction calculation unit 32 will be described.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the details of the wavefront reconstruction calculation, and shows step 1. First, the wavefront sensor 30 starts a measurement operation (S100), and reads m × n pixel data of the wavefront sensor 30 (S102). The deformable mirror 20 also starts a measurement operation (S110), and reads data of M × N pixels of the deformable mirror 20 (S112).

続いて、ステップ1が開始される。波面再構成演算部32は、波面センサ30の(1,1)画素のデータを取込む(S104)と共に、可変形鏡20の(1,1)画素のデータを取込む(S114)。そして、波面再構成演算部32は平面方向からの波面の歪み量を演算し、具体的には変位方向、変位量、そして変換データインプットを行う(S120)。そして、変位方向、変位量がゼロであるか判断し(S122)、Noであれば可変形鏡20に対して当該歪み量を補償する制御量ΔSGを演算し(S124)、S120に戻る。他方、Yesであれば、ステップ1を終了して、次のステップ2に移る。   Subsequently, step 1 is started. The wavefront reconstruction calculating unit 32 captures data of (1, 1) pixels of the wavefront sensor 30 (S104) and captures data of (1, 1) pixels of the deformable mirror 20 (S114). Then, the wavefront reconstruction calculation unit 32 calculates the amount of distortion of the wavefront from the plane direction, and specifically performs a displacement direction, a displacement amount, and conversion data input (S120). Then, it is determined whether the displacement direction and the displacement amount are zero (S122). If No, a control amount ΔSG for compensating the distortion amount is calculated for the deformable mirror 20 (S124), and the process returns to S120. On the other hand, if Yes, step 1 is ended and the process proceeds to the next step 2.

図5は波面再構成演算の詳細を説明する流れ図で、ステップ2を示している。まずステップ2の開始時において、波面再構成演算部32は、波面センサ30の(1,2)画素のデータを取込む(S204)と共に、可変形鏡20の(1,2)画素のデータを取込む(S214)。そして、波面再構成演算部32は平面方向からの波面の歪み量を演算し、具体的には変位方向、変位量、そして変換データインプットを行う(S220)。そして、変位方向、変位量がゼロであるか判断し(S222)、Noであれば可変形鏡20に対して当該歪み量を補償する制御量ΔSGを演算し(S224)、S220に戻る。他方、Yesであれば、ステップ2を終了して、次のステップに移る。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the details of the wavefront reconstruction calculation, and shows step 2. First, at the start of step 2, the wavefront reconstruction calculating unit 32 takes in the data of (1,2) pixels of the wavefront sensor 30 (S204) and the data of (1,2) pixels of the deformable mirror 20 as well. Capture (S214). Then, the wavefront reconstruction calculation unit 32 calculates the amount of distortion of the wavefront from the plane direction, and specifically performs a displacement direction, a displacement amount, and conversion data input (S220). Then, it is determined whether the displacement direction and the displacement amount are zero (S222). If No, a control amount ΔSG for compensating the distortion amount is calculated for the deformable mirror 20 (S224), and the process returns to S220. On the other hand, if Yes, step 2 is terminated and the process proceeds to the next step.

以下、波面センサ30と可変形鏡20の画素の座標として、(1,3)、(1,4)、…、(1,n)、(2,1)、(2,2)、(2,3)、…、(2,n)、…、(m,1)、(m,2)、(m,3)、…、(m,n)の各画素についてのステップを繰り返す。そこで、ステップ回数M×Nで全てのステップが終了する。   Hereinafter, the coordinates of the pixels of the wavefront sensor 30 and the deformable mirror 20 are (1,3), (1,4),..., (1, n), (2,1), (2,2), (2 , 3), ..., (2, n), ..., (m, 1), (m, 2), (m, 3), ..., (m, n), the steps are repeated. Therefore, all steps are completed with the number of times M × N.

続いて、波面再構成演算部32の波面再構成演算の他の態様を説明する。ここでは、平面波の傾き補正が可能なように、波面センサ30の一画素は可変形鏡20での複数の画素に対応している。
図6は波面再構成演算の詳細を説明する流れ図で、サブステップ1を示している。まず、波面センサ30は前記ステップ1の測定動作を開始して(S300)、波面センサ30の当該ステップに対応する1×1画素のデータ読み込みを行う(S302)。また、可変形鏡20も測定動作を開始して(S310)、可変形鏡20の当該ステップに対応するK×L画素のデータ読み込みを行う(S312)。
Subsequently, another aspect of the wavefront reconstruction calculation of the wavefront reconstruction calculation unit 32 will be described. Here, one pixel of the wavefront sensor 30 corresponds to a plurality of pixels in the deformable mirror 20 so that the inclination of the plane wave can be corrected.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the details of the wavefront reconstruction calculation, and shows sub-step 1. First, the wavefront sensor 30 starts the measurement operation of step 1 (S300), and reads 1 × 1 pixel data corresponding to the step of the wavefront sensor 30 (S302). The deformable mirror 20 also starts a measurement operation (S310), and reads K × L pixel data corresponding to the step of the deformable mirror 20 (S312).

続いて、ステップ1のサブステップ1が開始される。波面再構成演算部32は、波面センサ30の(1,1)画素のデータを取込む(S304)と共に、可変形鏡20の(1,1)画素のデータを取込む(S314)。そして、波面再構成演算部32は平面方向からの波面の歪み量を演算し、具体的には変位方向、変位量、そして変換データインプットを行う(S320)。そして、変位方向、変位量がゼロであるか判断し(S322)、Noであれば可変形鏡20に対して当該歪み量を補償する制御量ΔSGを演算し(S324)、S320に戻る。他方、Yesであれば、サブステップ1を終了して、次のサブステップ2に移る。   Subsequently, sub-step 1 of step 1 is started. The wavefront reconstruction calculating unit 32 takes in the data of the (1, 1) pixel of the wavefront sensor 30 (S304) and takes in the data of the (1, 1) pixel of the deformable mirror 20 (S314). Then, the wavefront reconstruction calculation unit 32 calculates the amount of distortion of the wavefront from the plane direction, specifically, the displacement direction, the amount of displacement, and conversion data input (S320). Then, it is determined whether the displacement direction and the displacement amount are zero (S322). If No, a control amount ΔSG for compensating the distortion amount is calculated for the deformable mirror 20 (S324), and the process returns to S320. On the other hand, if Yes, the sub-step 1 is terminated and the process proceeds to the next sub-step 2.

図7は波面再構成演算の詳細を説明する流れ図で、サブステップ2を示している。まず当該ステップに対応するサブステップ2の開始時において、波面再構成演算部32は、当該ステップに対応する波面センサ30の(1,2)画素のデータを取込む(S404)と共に、当該ステップに対応する可変形鏡20の(1,2)画素のデータを取込む(S414)。そして、波面再構成演算部32は平面方向からの波面の歪み量を演算し、具体的には変位方向、変位量、そして変換データインプットを行う(S420)。そして、変位方向、変位量がゼロであるか判断し(S422)、Noであれば可変形鏡20に対して当該歪み量を補償する制御量ΔSGを演算し(S424)、S420に戻る。他方、Yesであれば、サブステップ2を終了して、次のサブステップに移る。   FIG. 7 is a flowchart for explaining the details of the wavefront reconstruction calculation, and shows sub-step 2. First, at the start of sub-step 2 corresponding to the step, the wavefront reconstruction calculation unit 32 takes in data of (1, 2) pixels of the wavefront sensor 30 corresponding to the step (S404), The data of (1, 2) pixels of the corresponding deformable mirror 20 is taken in (S414). Then, the wavefront reconstruction calculation unit 32 calculates the amount of distortion of the wavefront from the plane direction, specifically, the displacement direction, the displacement amount, and conversion data input (S420). Then, it is determined whether the displacement direction and the displacement amount are zero (S422). If No, a control amount ΔSG for compensating the distortion amount is calculated for the deformable mirror 20 (S424), and the process returns to S420. On the other hand, if Yes, the sub-step 2 is terminated and the process proceeds to the next sub-step.

以下、波面センサ30と可変形鏡20の画素の座標として、(1,3)、(1,4)、…、(1,L)、(2,1)、(2,2)、(2,3)、…、(2,L)、…、(K,1)、(K,2)、(K,3)、…、(K,L)の各画素についてのサブステップを繰り返す。そこで、サブステップ回数K×Lで全てのサブステップが終了する。
そこで、全てのステップについてのステップ回数M×Nを基準にすると、全てのステップについての全サブステップ回数はM×N×K×Lとなる。
Hereinafter, the coordinates of the pixels of the wavefront sensor 30 and the deformable mirror 20 are (1,3), (1,4),..., (1, L), (2,1), (2,2), (2 , 3), ..., (2, L), ..., (K, 1), (K, 2), (K, 3), ..., (K, L), the sub-steps are repeated. Therefore, all substeps are completed with the number of substeps K × L.
Therefore, when the number of steps M × N for all steps is used as a reference, the number of all sub-steps for all steps is M × N × K × L.

図8は、波面センサ30と可変形鏡20を組み合わせて、脂質組織12で歪んだ画像を補償する一実施例の説明図で、(A)は歪んだ画像、(B)は補償後の画像を示している。波面センサ30と可変形鏡20を組み合わせた補償光学を適用しない場合{図8(A)}に比較し、補償光学を適用した場合の画像{図8(B)}の分解能は明らかに向上して、画像が鮮明になっている。   FIG. 8 is an explanatory diagram of an embodiment in which the wavefront sensor 30 and the deformable mirror 20 are combined to compensate an image distorted by the lipid tissue 12, where (A) is a distorted image and (B) is an image after compensation. Is shown. The resolution of the image {FIG. 8 (B)} when the adaptive optics is applied is clearly improved as compared to {FIG. 8 (A)} where the adaptive optics combining the wavefront sensor 30 and the deformable mirror 20 is not applied. The image is clear.

図9は、本発明の生体画像取得装置における実施形態を示す光学系実施図である。ここでは、乳がんを検査する場合の生体画像取得装置を構成してある。なお、図9において前記図1と同一作用をするものには同一符号を付して、説明を省略する。   FIG. 9 is an optical system implementation diagram showing an embodiment of the biological image acquisition apparatus of the present invention. Here, a biometric image acquisition device for examining breast cancer is configured. 9 that have the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

一般に細胞の種類により光の吸収係数が異なることを用いて、がん細胞の検出が行なわれている。このときに検出すべきがん細胞は3次元の生体脂質の中に埋め込まれた状態になっているために、第1の実施形態で示した2次元検出技術を3次元へと拡大する必要がある。このときに脂質は散乱体に相当するが、光は脂質により極度の折り曲がりがないと仮定し、可変形鏡を乳がんが存在する部位に対し入射光の後ろ側に配置する。フラウンホーファー研究所の提供する可変形鏡20の場合、ハウジングを含めた可変形鏡20の大きさは28mm×28mm×3mm(受光面14.3×14.3mm)であり、十分に入射光を面内に受光できる。     In general, cancer cells are detected using the fact that the light absorption coefficient varies depending on the cell type. Since the cancer cells to be detected at this time are embedded in three-dimensional biological lipids, it is necessary to expand the two-dimensional detection technique shown in the first embodiment to three dimensions. is there. At this time, the lipid corresponds to a scatterer, but it is assumed that the light is not extremely bent by the lipid, and a deformable mirror is placed behind the incident light with respect to the site where breast cancer exists. In the case of the deformable mirror 20 provided by the Fraunhofer Institute, the size of the deformable mirror 20 including the housing is 28 mm × 28 mm × 3 mm (light receiving surface 14.3 × 14.3 mm). Light can be received in the plane.

図9において、HeNeレーザー光源14は、参照光として用いられるもので、検査対象組織10を経ないで直接脂質組織を代用する大豆油層13を透過して、可変形鏡20・波面センサ30・受光部40に送られる。LED光源16は、検査対象組織10の照射光として用いられるもので、検査対象組織10の透過光は大豆油層13を透過して、可変形鏡20・波面センサ30・受光部40に送られる。HeNeレーザー光源14には、例えばMeris Griot製、波長632.8nm、出力15mWのHeNeレーザーを用いることが出来る。LED光源16には、例えばTherlab製、波長505nm、最大出力4.5mWのLED光源を用いることが出来る。     In FIG. 9, a HeNe laser light source 14 is used as reference light, and passes through the soybean oil layer 13 that directly substitutes the lipid tissue without passing through the tissue 10 to be examined, so that the deformable mirror 20, the wavefront sensor 30, and the light reception. Sent to the unit 40. The LED light source 16 is used as irradiation light of the examination target tissue 10, and the transmitted light of the examination target tissue 10 passes through the soybean oil layer 13 and is sent to the deformable mirror 20, the wavefront sensor 30, and the light receiving unit 40. As the HeNe laser light source 14, for example, a HeNe laser manufactured by Meris Griot, wavelength 632.8 nm, and output 15 mW can be used. As the LED light source 16, for example, an LED light source manufactured by Therlab with a wavelength of 505 nm and a maximum output of 4.5 mW can be used.

生体画像取得装置は、光路上に各種の凸凹レンズを有すると共に、ダイクロイックビームスプリッタ22、26、偏光ビームスプリッタ24、ゼルニケ偏光板28を有する。ゼルニケ偏光板28は、生体画像取得装置に既知の部品を用いて構成することで生体画像取得装置の校正を行なうためのものである。ゼルニケ偏光板28には、ゼルニケ多項式の直交規定のうち、例えば三次のコマ収差と三次の球面収差に相当する項を用いる。ゼルニケ多項式を用いて波面収差を分解すると、各ゼルニケ多項式は独立した波面の形に対応しそれぞれが古典的な収差にも対応しており、収差成分をしることができる。
Object部は、検査対象組織10や1951USAFテストターゲットのような撮像光学系の校正用の標識を設ける部位である。
受光部40には、例えば浜松フォトニクス製のC4880等のCCDカメラを用いるとよい。
The biological image acquisition apparatus includes various concavo-convex lenses on an optical path, and includes dichroic beam splitters 22 and 26, a polarization beam splitter 24, and a Zernike polarizing plate 28. The Zernike polarizing plate 28 is used to calibrate the biological image acquisition apparatus by configuring the biological image acquisition apparatus using known parts. The Zernike polarizing plate 28 uses, for example, terms corresponding to the third-order coma aberration and the third-order spherical aberration in the orthogonal definition of the Zernike polynomial. When the wavefront aberration is decomposed by using the Zernike polynomial, each Zernike polynomial corresponds to an independent wavefront shape, and each also corresponds to a classic aberration, and an aberration component can be obtained.
The Object portion is a part where a marker for calibration of the imaging optical system such as the tissue 10 to be examined and the 1951 USAF test target is provided.
For the light receiving unit 40, for example, a CCD camera such as C4880 manufactured by Hamamatsu Photonics may be used.

次に、このように構成された生体画像取得装置の動作を説明する。まず、LED光源16を用いて、ゼルニケ偏光板28により生体画像取得装置の校正を行なう。続いて、HeNeレーザー光源14を用いて、脂質に見立てた大豆油層13に照射し、生体画像取得装置の適用性を検証する。即ち、HeNeレーザー光源14からの照射光は、実際の生体を模した大豆油層13を透過するので、可変形鏡20・波面センサ30の各画素において波面位相補正後の画像を得ることができる。このとき得られた画像は、検査対象組織10のがん細胞が図5のObject部にあると想定した場合に、各方位から見たときのがん部位に相当する表面画像となる。     Next, the operation of the biological image acquisition apparatus configured as described above will be described. First, the biological image acquisition apparatus is calibrated by the Zernike polarizing plate 28 using the LED light source 16. Subsequently, the HeNe laser light source 14 is used to irradiate the soybean oil layer 13 that is assumed to be a lipid, and the applicability of the biological image acquisition apparatus is verified. That is, the irradiation light from the HeNe laser light source 14 passes through the soybean oil layer 13 simulating an actual living body, so that an image after wavefront phase correction can be obtained at each pixel of the deformable mirror 20 and the wavefront sensor 30. The image obtained at this time is a surface image corresponding to a cancer site when viewed from each direction when it is assumed that the cancer cells of the tissue 10 to be examined are in the Object portion of FIG.

ここで、LED光源16から検査対象組織10へ入射する波は平面波ではあるが、これが各々の細胞の位置で散乱されるとき、その細胞の場所が新たな波源となり球面波として伝播するため、生体画像取得装置の光学的な補償は球面波に対して施されることになる。一方、時間分解能は補償光学系のフレームレート、例えば100Hzにおいて考察する必要がある。生態観察において重要な問題は、生体活動ゆえの動的な挙動であり、因子としてたとえば血流があげられる。動的な挙動が散乱体として寄与する影響を低減するためには、例えば画像の時間平均化によりノイズ成分を除去できるが、空間分解能が劣化するという副作用を生ずる。したがって100Hz程度の高速で画像補償情報を得ることができれば、生体活動に妨げられることなく画像を得られることになる。   Here, although the wave incident on the examination target tissue 10 from the LED light source 16 is a plane wave, when it is scattered at the position of each cell, the location of the cell becomes a new wave source and propagates as a spherical wave. The optical compensation of the image acquisition device is applied to the spherical wave. On the other hand, the time resolution needs to be considered at the frame rate of the adaptive optics system, for example, 100 Hz. An important problem in ecological observation is dynamic behavior due to biological activity, and examples of such factors include blood flow. In order to reduce the influence that the dynamic behavior contributes as a scatterer, for example, the noise component can be removed by temporal averaging of the image, but this causes a side effect that the spatial resolution deteriorates. Therefore, if image compensation information can be obtained at a high speed of about 100 Hz, an image can be obtained without being hindered by biological activity.

図10は大豆油で歪んだ画像の波面センサでの解析結果の一例を示す図で、(A)は波面センサでの解析結果を示す数値の図、(B)はゼルニケ多項式の直交基底の係数値を示す図、(C)は波面センサの全体測定値を示す図、(D)は波面センサの局部ピーク近傍の測定値を示す拡大図、(E)は(D)の波面相関を示す拡大図、(F)は(D)のゼルニケ多項式の評価を示す図、(G)は(F)のゼルニケ多項式の点広がり関数(point spread function)を示す図、(H)は(G)の変調伝達関数(modulation transfer function)である。   FIG. 10 is a diagram showing an example of the analysis result of the image distorted by soybean oil with the wavefront sensor. FIG. 10A is a numerical diagram showing the analysis result with the wavefront sensor, and FIG. 10B is the orthogonal basis of the Zernike polynomial. The figure which shows a numerical value, (C) is a figure which shows the whole measured value of a wavefront sensor, (D) is an enlarged view which shows the measured value of the local peak vicinity of a wavefront sensor, (E) is an enlarged figure which shows the wavefront correlation of (D). (F) is a diagram showing evaluation of the Zernike polynomial of (D), (G) is a diagram showing a point spread function of the Zernike polynomial of (F), and (H) is a modulation of (G). It is a transfer function.

大豆油は、生体構成成分として重要な脂質の補給目的に使用する静脈用脂肪乳剤有効成分と同一性分の大豆油(シグマアルドリッチ製S7381)を用いた。この大豆油を用いた大豆油層13は、10 ×10× 40mm(光路長10mm)のガラスセルに入れ、光路中に配置されたものである。図10では、大豆油層13を光路に入れ、可変形鏡で補償していない場合の波面の変化を解析結果に応じて示している。   As soybean oil, soybean oil (S7381 manufactured by Sigma-Aldrich) having the same amount as that of the active ingredient for intravenous fat emulsion used for the purpose of supplementing lipids which are important as a biological component was used. The soybean oil layer 13 using this soybean oil is placed in a 10 × 10 × 40 mm (optical path length 10 mm) glass cell and placed in the optical path. In FIG. 10, the change of the wave front when the soybean oil layer 13 is put in the optical path and not compensated by the deformable mirror is shown according to the analysis result.

図11は、波面センサと可変形鏡を組み合わせて、大豆油で歪んだ画像を補償する一実施例の説明図で、(A)は歪んだ画像、(B)は補償後の画像を示している。ここでは、検査対象組織10のがん細胞に代えて、1951USAFテストターゲットの像を用いている。図11に示された、可変形鏡で補償する前と補償した後の波面の像を比較すると、明らかに補償前の画像に比較して、補償後の画像の解像度が向上し、空間周波数57.02 本/mmを明瞭に解像できる。   FIG. 11 is an explanatory diagram of an embodiment in which a wavefront sensor and a deformable mirror are combined to compensate for an image distorted with soybean oil. (A) shows a distorted image, and (B) shows an image after compensation. Yes. Here, an image of a 1951 USAF test target is used in place of the cancer cells in the tissue 10 to be examined. Comparing the image of the wavefront before and after compensation with the deformable mirror shown in FIG. 11, the resolution of the image after compensation is clearly improved as compared with the image before compensation, and the spatial frequency is 57.02. Books / mm can be clearly resolved.

図12は大豆油で歪んだ画像を可変形鏡で補償する場合の詳細例を示す図で、(A)は波面センサでの解析結果を示す数値の図、(B)は波面センサの全体測定値を示す図、(C)は波面センサの局部ピーク近傍の測定値を示す拡大図、(D)は(C)の波面相関を示す拡大図、(E)は(C)のゼルニケ多項式の評価を示す図、(F)は(E)のゼルニケ多項式の点広がり関数を示す図、(G)は(F)の変調伝達関数である。   FIG. 12 is a diagram showing a detailed example when an image distorted with soybean oil is compensated with a deformable mirror. FIG. 12A is a numerical diagram showing an analysis result of the wavefront sensor, and FIG. (C) is an enlarged view showing measured values near the local peak of the wavefront sensor, (D) is an enlarged view showing the wavefront correlation of (C), and (E) is an evaluation of the Zernike polynomial of (C). (F) is a diagram showing a point spread function of the Zernike polynomial of (E), and (G) is a modulation transfer function of (F).

なお、上記の実施の形態に於いては、生体画像取得装置として図1や図9に示す態様の装置を用いて説明しているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者において自明な範囲で各種の設計変更が可能である。例えば、可変形鏡の材質はアルミ製に限られるものではなく、アルミ製と同等以上の反射率があれば良い。また、可変形鏡の受光面サイズは14.3 ×14.3mmに限らずこれより大きくても良い。レーザー光の波長は632.8nmに限られるものではなく、好ましくは808nm近傍が好ましい。LED光源の波長は505nmに限られるものではなく、レーザー光の波長と区別できれば808nm近傍が好ましい。Object部は1951USAFテストターゲットに限られるものではなく、空間分解能を識別できるものであれば代替可能である。
さらに、本発明の生体画像取得装置を適用する患部はがんに限られるものではなく、人体臓器の組織病変を伴うほかの疾患も対象となりうる。
In the above embodiment, the biometric image acquisition apparatus is described using the apparatus shown in FIGS. 1 and 9, but the present invention is not limited to these, and those skilled in the art Various design changes can be made within the obvious range. For example, the material of the deformable mirror is not limited to aluminum, and it is sufficient that the reflectivity is equal to or higher than that of aluminum. The light receiving surface size of the deformable mirror is not limited to 14.3 × 14.3 mm, and may be larger than this. The wavelength of the laser light is not limited to 632.8 nm, and preferably around 808 nm. The wavelength of the LED light source is not limited to 505 nm, and is preferably around 808 nm as long as it can be distinguished from the wavelength of the laser light. The Object part is not limited to the 1951 USAF test target, but can be replaced if it can identify the spatial resolution.
Furthermore, the affected area to which the biological image acquisition apparatus of the present invention is applied is not limited to cancer, and other diseases associated with tissue lesions of human organs can also be targeted.

本発明の生体画像取得装置は、生体のがん検出のような光学的組織検査に適用することにより、これまで困難であった脂質下の注目する組織の画像をより高分解能で取得することが可能になる。   The biological image acquisition apparatus of the present invention can acquire an image of a tissue of interest under lipid, which has been difficult until now, with higher resolution by applying to an optical tissue examination such as cancer detection of a living body. It becomes possible.

10 検査対象組織
12 脂質組織
13 大豆油
20 可変形鏡
22 ビームスプリッタ
30 波面センサ
32 波面再構成演算部
40 受光部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Test target tissue 12 Lipid tissue 13 Soybean oil 20 Deformable mirror 22 Beam splitter 30 Wavefront sensor 32 Wavefront reconstruction calculating part 40 Light receiving part

Claims (4)

検査対象組織から反射又は放射される観察光を脂質組織を介して入射する可変形鏡であって、当該可変形鏡は局所的な個別領域での傾斜角度と高さ方向が位置姿勢制御可能に構成された前記可変形鏡と、
この可変形鏡で反射された観察光を分岐するビームスプリッタと、
このビームスプリッタで分岐された観察光を入射する波面センサと、
この波面センサの入射光を各画素毎に区分して入力し、前記検査対象組織の観察光のうち、前記脂質組織で歪んだ成分を補償するように、前記可変形鏡の各個別領域の傾斜角度と高さ方向の位置姿勢制御を行なう波面再構成に必要な制御量を演算する波面再構成演算部と、
この波面再構成演算部の波面再構成制御量を前記可変形鏡の対応する各個別領域に送って、前記可変形鏡の波面再構成を行って、前記脂質組織での歪成分を補償した前記検査対象組織の観察光を入射する受光部と、
を備えることを特徴とする生体画像取得装置。
A deformable mirror that receives observation light reflected or emitted from a tissue to be examined through a lipid tissue. The deformable mirror can control the position and orientation of the tilt angle and height direction in a local region. The deformable mirror configured; and
A beam splitter that branches the observation light reflected by the deformable mirror;
A wavefront sensor for entering observation light branched by the beam splitter;
The incident light of this wavefront sensor is input for each pixel separately, and the inclination of each individual region of the deformable mirror is compensated for the component distorted by the lipid tissue in the observation light of the tissue to be examined. A wavefront reconstruction calculating unit for calculating a control amount necessary for wavefront reconstruction for performing position and orientation control in the angle and height directions;
The wavefront reconstruction control amount of the wavefront reconstruction calculation unit is sent to each corresponding region of the deformable mirror, the wavefront reconstruction of the deformable mirror is performed, and the distortion component in the lipid tissue is compensated for A light receiving unit that receives observation light of the tissue to be examined;
A biological image acquisition device comprising:
前記可変形鏡の各個別領域は、各個別領域毎に設けられた高さ方向に移動する伸縮アクチュエータを有すると共に、
前記可変形鏡は各個別領域を互いに連続した状態で接続する表面鏡層を有することを特徴とする請求項1に記載の生体画像取得装置。
Each individual region of the deformable mirror has a telescopic actuator that moves in the height direction provided for each individual region, and
The living body image acquiring apparatus according to claim 1, wherein the deformable mirror includes a surface mirror layer that connects the individual regions in a continuous state.
前記可変形鏡の各個別領域における、高さ方向の位置姿勢制御可能な範囲は、前記観測光に含まれる波長の四半の一以上で一波長以下であることを特徴とする請求項2に記載の生体画像取得装置。   The range in which the position and orientation in the height direction can be controlled in each individual region of the deformable mirror is at least one quarter of the wavelength included in the observation light and not more than one wavelength. Living body image acquisition apparatus. 前記可変形鏡の各個別領域の形状は、前記検査対象組織の単一の細胞形状よりも大きく、当該細胞形状の最大長の2倍よりも小さな形状を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の生体画像取得装置。
The shape of each individual region of the deformable mirror is larger than a single cell shape of the tissue to be examined and has a shape smaller than twice the maximum length of the cell shape. The biological image acquisition device according to any one of 3.
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