JP2981699B2 - 検体の３次元情報計測方法および装置 - Google Patents
検体の３次元情報計測方法および装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は検体の３次元情報計測方
法および装置に関し、さらに詳しくはレーザ光を走査す
ることにより非破壊で検体の断層像や立体像等の３次元
情報を計測する検体の３次元情報計測方法および装置に
関する。
法および装置に関し、さらに詳しくはレーザ光を走査す
ることにより非破壊で検体の断層像や立体像等の３次元
情報を計測する検体の３次元情報計測方法および装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より検体の成分および／または機能
の３次元情報即ち該検体の形態とは異なる成分および／
または機能的な情報を非破壊で計測することが望まれて
おり、特に生物学や医学の分野においては上記検体は生
体であるため、非破壊でその検体の上記３次元情報を計
測する要望が強い。
の３次元情報即ち該検体の形態とは異なる成分および／
または機能的な情報を非破壊で計測することが望まれて
おり、特に生物学や医学の分野においては上記検体は生
体であるため、非破壊でその検体の上記３次元情報を計
測する要望が強い。
【０００３】上記検体の成分および／または機能の３次
元情報を計測する方法としてポジトロンＣＴ（ＰＥＴ）
手法が知られているがこのポジトロンＣＴ手法は、上記
成分情報を一部実現しているものの、サイクロトロンと
いう大型の付設設備を必要とし、また放射線被爆の虞れ
等の難点がある。
元情報を計測する方法としてポジトロンＣＴ（ＰＥＴ）
手法が知られているがこのポジトロンＣＴ手法は、上記
成分情報を一部実現しているものの、サイクロトロンと
いう大型の付設設備を必要とし、また放射線被爆の虞れ
等の難点がある。
【０００４】ところで分光分析法は物質の同定に有用な
方法であるため、これにより光を用て検体の成分情報を
画像化する試みがある。
方法であるため、これにより光を用て検体の成分情報を
画像化する試みがある。
【０００５】例えばレーザ光を用いた装置として、レー
ザ走査顕微鏡が研究されている。該レーザ走査顕微鏡は
反射型と透過型とに大別され、反射型は蛍光検体の断層
や反射検体の凹凸等の形態的３次元情報を計測するため
に有用であるが成分情報および／または機能情報を計測
することはできない。
ザ走査顕微鏡が研究されている。該レーザ走査顕微鏡は
反射型と透過型とに大別され、反射型は蛍光検体の断層
や反射検体の凹凸等の形態的３次元情報を計測するため
に有用であるが成分情報および／または機能情報を計測
することはできない。
【０００６】一方透過型は、検体を透過した透過光から
検体内の成分による光吸収情報を得ることにより該検体
の成分情報を得ることを目指しているが、前記光吸収情
報は、レーザ光の光束が検体を通過した光束の領域の成
分情報を積分したものとして検出されるため、該検体の
成分的３次元情報を得ることはできない。
検体内の成分による光吸収情報を得ることにより該検体
の成分情報を得ることを目指しているが、前記光吸収情
報は、レーザ光の光束が検体を通過した光束の領域の成
分情報を積分したものとして検出されるため、該検体の
成分的３次元情報を得ることはできない。
【０００７】上述のような種々の問題を解決するものと
して光ＣＴ顕微鏡が開発されている。
して光ＣＴ顕微鏡が開発されている。
【０００８】この光ＣＴ顕微鏡は、レーザ光を検体に対
して斜め方向から面照射し、このレーザ光の光源を検体
を頂点とする円錐の底面の周縁に沿って移動させること
により、上記レーザ光の異なった角度から上記検体を透
過したレーザ光による透過光投影像をＣＣＤカメラに記
録し、この透過光投影像からＣＴ手法により画像再構成
処理し、上記検体の３次元情報を計測するものである
（「光ＣＴ顕微鏡と３次元観察」光技術コンタクトVol.
28 No.11 (1990) ）。
して斜め方向から面照射し、このレーザ光の光源を検体
を頂点とする円錐の底面の周縁に沿って移動させること
により、上記レーザ光の異なった角度から上記検体を透
過したレーザ光による透過光投影像をＣＣＤカメラに記
録し、この透過光投影像からＣＴ手法により画像再構成
処理し、上記検体の３次元情報を計測するものである
（「光ＣＴ顕微鏡と３次元観察」光技術コンタクトVol.
28 No.11 (1990) ）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記計測
装置は、レーザ光が検体を照射する方向が限定されるた
めに上記透過光像の透過方向に沿った断面像のデータが
不十分なものとなり、上記断面像の精度を高めることが
できない。
装置は、レーザ光が検体を照射する方向が限定されるた
めに上記透過光像の透過方向に沿った断面像のデータが
不十分なものとなり、上記断面像の精度を高めることが
できない。
【００１０】また上記画像の再構成処理過程において、
検体を略透明体に限定する近似法（Born近似法）を用い
ているために、上記検体が生体に代表される、散乱光が
透過光と混在して出射される光散乱媒質を含有する検体
であるときは、上記計測方法を適用することができない
という難点がある。
検体を略透明体に限定する近似法（Born近似法）を用い
ているために、上記検体が生体に代表される、散乱光が
透過光と混在して出射される光散乱媒質を含有する検体
であるときは、上記計測方法を適用することができない
という難点がある。
【００１１】本発明の目的は上記事情に鑑み、高精度か
つ光散乱媒質を含有する検体に対しても適用可能なレー
ザ光を用いた検体の成分および／または機能の３次元情
報計測方法および装置を提供することにある。
つ光散乱媒質を含有する検体に対しても適用可能なレー
ザ光を用いた検体の成分および／または機能の３次元情
報計測方法および装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる請求項１
記載の検体の３次元情報計測方法は、ある周波数のレー
ザ光を円錐状のビームに形成し、該円錐状のビームに形
成されたレーザ光を検体に面照射し、前記検体を２次元
的に透過したレーザ光から前記検体に入射した円錐状に
伝搬する方向と同一の方向へ透過したレーザ光を結像レ
ンズとピンホールを用いて選別し、該選別して得られた
前記透過した断面２次元状のレーザ光の２次元強度分布
を２次元的に検出し、前記レーザ光が前記検体をつるま
き螺旋状に走査するように該レーザ光と前記検体とを相
対的に変位させる計測操作を、互いに異なる少なくとも
２つ以上の周波数のレーザ光に対して行い、該計測操作
により計測された２つ以上の周波数の異なるレーザ光の
２次元強度分布からＣＴ手法により前記検体の成分およ
び／または機能の３次元情報を計測することを特徴とす
る。
記載の検体の３次元情報計測方法は、ある周波数のレー
ザ光を円錐状のビームに形成し、該円錐状のビームに形
成されたレーザ光を検体に面照射し、前記検体を２次元
的に透過したレーザ光から前記検体に入射した円錐状に
伝搬する方向と同一の方向へ透過したレーザ光を結像レ
ンズとピンホールを用いて選別し、該選別して得られた
前記透過した断面２次元状のレーザ光の２次元強度分布
を２次元的に検出し、前記レーザ光が前記検体をつるま
き螺旋状に走査するように該レーザ光と前記検体とを相
対的に変位させる計測操作を、互いに異なる少なくとも
２つ以上の周波数のレーザ光に対して行い、該計測操作
により計測された２つ以上の周波数の異なるレーザ光の
２次元強度分布からＣＴ手法により前記検体の成分およ
び／または機能の３次元情報を計測することを特徴とす
る。
【００１３】また請求項２記載の検体の３次元情報計測
装置は、前記検体の３次元情報計測方法を実施するため
の装置であって、周波数の異なる少なくとも２つ以上の
レーザ光を出射しうるレーザ光源と、該レーザ光源から
発射されたレーザ光を円錐状のビームに形成させる光学
的手段と、該円錐状のビームに形成されたレーザ光を検
体に面照射させるとともに該レーザ光が前記検体をつる
まき螺旋状に走査するように前記レーザ光と前記検体と
を相対的に変位させる走査手段と、該検体を透過したレ
ーザ光を集光し、該集光した前記レーザ光が結像した微
小輝点の通過を許容させる光学的方向選別手段と、該光
学的方向選別手段により選別された前記微小輝点が投影
する断面２次元状の前記レーザ光の２次元強度分布を検
出する２次元強度検出手段と、前記周波数の異なる少な
くとも２つ以上のレーザ光が検体を照射することにより
得られた少なくとも２つ以上のレーザ光の上記２次元強
度分布から該検体の成分および／または機能を算出する
とともに、前記検体の成分および／または機能の３次元
情報を計測する計測処理手段とを備えてなることを特徴
とする。
装置は、前記検体の３次元情報計測方法を実施するため
の装置であって、周波数の異なる少なくとも２つ以上の
レーザ光を出射しうるレーザ光源と、該レーザ光源から
発射されたレーザ光を円錐状のビームに形成させる光学
的手段と、該円錐状のビームに形成されたレーザ光を検
体に面照射させるとともに該レーザ光が前記検体をつる
まき螺旋状に走査するように前記レーザ光と前記検体と
を相対的に変位させる走査手段と、該検体を透過したレ
ーザ光を集光し、該集光した前記レーザ光が結像した微
小輝点の通過を許容させる光学的方向選別手段と、該光
学的方向選別手段により選別された前記微小輝点が投影
する断面２次元状の前記レーザ光の２次元強度分布を検
出する２次元強度検出手段と、前記周波数の異なる少な
くとも２つ以上のレーザ光が検体を照射することにより
得られた少なくとも２つ以上のレーザ光の上記２次元強
度分布から該検体の成分および／または機能を算出する
とともに、前記検体の成分および／または機能の３次元
情報を計測する計測処理手段とを備えてなることを特徴
とする。
【００１４】上記つるまき螺旋とは、検体の任意の仮想
軸（以下、体軸という）を中心とした回転変位と，前記
体軸方向への直線変位とのベクトル和により得られた変
位の軌跡を意味する。
軸（以下、体軸という）を中心とした回転変位と，前記
体軸方向への直線変位とのベクトル和により得られた変
位の軌跡を意味する。
【００１５】従って、上記レーザ光が検体をつるまき螺
旋状に走査するとは、例えばレーザ光源が上記つるまき
螺旋に沿って変位するとともに、該レーザ光源からのレ
ーザ光が前記検体に照射されることを意味する。
旋状に走査するとは、例えばレーザ光源が上記つるまき
螺旋に沿って変位するとともに、該レーザ光源からのレ
ーザ光が前記検体に照射されることを意味する。
【００１６】さらに上記周波数の異なる少なくとも２つ
以上のレーザ光を出射しうるレーザ光源とは、互いに異
なる複数の周波数（または波長）のレーザ光を略同時に
もしくは順次出射し得る１つのレーザ光源のみならず、
互いに異なる周波数（または波長）のレーザ光を出射す
る複数の単一周波数レーザ光源をも意味する。
以上のレーザ光を出射しうるレーザ光源とは、互いに異
なる複数の周波数（または波長）のレーザ光を略同時に
もしくは順次出射し得る１つのレーザ光源のみならず、
互いに異なる周波数（または波長）のレーザ光を出射す
る複数の単一周波数レーザ光源をも意味する。
【００１７】
【作用】本発明にかかる検体の３次元情報計測方法は、
円錐状のビームに形成されたレーザ光を検体に面照射
し、該レーザ光は該検体を透過するとともに一部が該検
体の外表面や内部の物質により散乱されまたは吸収され
て該検体から出射し、この出射したレーザ光のうち前記
検体を透過して直進する透過レーザ光を光学的方向選別
手段のレンズにより微小点に集光させ、さらにピンホー
ルにより前記集光した透過レーザ光のみに２次元強度検
出手段へ通過させて、上記散乱されたレーザ光を除去す
る。
円錐状のビームに形成されたレーザ光を検体に面照射
し、該レーザ光は該検体を透過するとともに一部が該検
体の外表面や内部の物質により散乱されまたは吸収され
て該検体から出射し、この出射したレーザ光のうち前記
検体を透過して直進する透過レーザ光を光学的方向選別
手段のレンズにより微小点に集光させ、さらにピンホー
ルにより前記集光した透過レーザ光のみに２次元強度検
出手段へ通過させて、上記散乱されたレーザ光を除去す
る。
【００１８】即ち、上記散乱されたレーザ光は上記検体
から出射する方向が上記検体に入射した円錐状に伝搬す
る方向と異なるため、上記光学的方向選別手段のレンズ
により上記微小点に結像されず従って上記ピンホールを
通過できないため２次元強度検出手段へ到達しない。
から出射する方向が上記検体に入射した円錐状に伝搬す
る方向と異なるため、上記光学的方向選別手段のレンズ
により上記微小点に結像されず従って上記ピンホールを
通過できないため２次元強度検出手段へ到達しない。
【００１９】一方、上記透過レーザ光は上記検体から出
射する方向が上記検体に入射した円錐状に伝搬する方向
と一致するため、上記レンズにより微小点に結像され、
ピンホールを通過し、２次元強度検出手段へ到達する。
射する方向が上記検体に入射した円錐状に伝搬する方向
と一致するため、上記レンズにより微小点に結像され、
ピンホールを通過し、２次元強度検出手段へ到達する。
【００２０】さらに前記円錐状のビームに拡散されたレ
ーザ光を前記検体に対してつるまき螺旋状に走査し、各
走査位置に対応した上記通過レーザ光の２次元強度分布
像を連続的に検出する。
ーザ光を前記検体に対してつるまき螺旋状に走査し、各
走査位置に対応した上記通過レーザ光の２次元強度分布
像を連続的に検出する。
【００２１】上記の如く２次元強度検出手段へ到達した
透過レーザ光は、上記２次元強度検出手段上へ前記検体
の透過光投影像を示す２次元強度分布の像を投影し、該
２次元強度分布の像は前記２次元強度検出手段により光
電変換されて計測処理手段へ入力される。
透過レーザ光は、上記２次元強度検出手段上へ前記検体
の透過光投影像を示す２次元強度分布の像を投影し、該
２次元強度分布の像は前記２次元強度検出手段により光
電変換されて計測処理手段へ入力される。
【００２２】上記作用を互いに異なる２つ以上の周波数
のレーザ光に対して行ない、該レーザ光のそれぞれに呼
応する複数の前記透過光の２次元強度分布から散乱によ
る減衰の影響を除去して前記検体の成分および／または
機能にかかる情報を算出し、該成分および／または機能
にかかる情報と前記複数の２次元強度分布とからＣＴ手
法即ち円錐ビーム投影ヘリカルスキャン用の再構成アル
ゴリズムにより該検体の成分および／または機能にかか
る３次元情報を計測する。
のレーザ光に対して行ない、該レーザ光のそれぞれに呼
応する複数の前記透過光の２次元強度分布から散乱によ
る減衰の影響を除去して前記検体の成分および／または
機能にかかる情報を算出し、該成分および／または機能
にかかる情報と前記複数の２次元強度分布とからＣＴ手
法即ち円錐ビーム投影ヘリカルスキャン用の再構成アル
ゴリズムにより該検体の成分および／または機能にかか
る３次元情報を計測する。
【００２３】上記２次元強度分布から、透過光の散乱に
よる減衰の影響を除去した前記検体の成分および／また
は機能の情報は、例えば前記複数の透過光の２次元強度
分布のうち任意の２つの２次元強度分布を選択し、該２
つの２次元強度分布の差や比等を算出することにより得
るものである。
よる減衰の影響を除去した前記検体の成分および／また
は機能の情報は、例えば前記複数の透過光の２次元強度
分布のうち任意の２つの２次元強度分布を選択し、該２
つの２次元強度分布の差や比等を算出することにより得
るものである。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００２５】図１は本発明にかかる検体の３次元情報計
測装置の実施例を示すブロック図である。図示の検体の
３次元情報計測装置は、任意の周波数（または波長）の
レーザ光を選択的に順次出射し得る周波数可変レーザ光
源１を備え、このレーザ光源１より出射されたレーザ光
の光路中に該レーザ光を円錐状のビームに形成させるレ
ンズ３が配されている。
測装置の実施例を示すブロック図である。図示の検体の
３次元情報計測装置は、任意の周波数（または波長）の
レーザ光を選択的に順次出射し得る周波数可変レーザ光
源１を備え、このレーザ光源１より出射されたレーザ光
の光路中に該レーザ光を円錐状のビームに形成させるレ
ンズ３が配されている。
【００２６】さらに円錐状のビームに形成されたレーザ
光が検体２を面照射するとともに検体２をつるまき螺旋
状に走査するようにこの検体２を変位させる走査手段４
が配されている。この検体２を照射したレーザ光が検体
２の外表面や内部物質により拡散されまたは透過して、
検体２から出射されたレーザ光のうち前記検体に入射し
た円錐状に伝搬する方向と同一の方向へ透過した透過光
を微小点に集光させるレンズ６が配され、さらに上記微
小点に集光された透過光のみの通過を許容するピンホー
ルＰを有するスクリーン７が設けられている。
光が検体２を面照射するとともに検体２をつるまき螺旋
状に走査するようにこの検体２を変位させる走査手段４
が配されている。この検体２を照射したレーザ光が検体
２の外表面や内部物質により拡散されまたは透過して、
検体２から出射されたレーザ光のうち前記検体に入射し
た円錐状に伝搬する方向と同一の方向へ透過した透過光
を微小点に集光させるレンズ６が配され、さらに上記微
小点に集光された透過光のみの通過を許容するピンホー
ルＰを有するスクリーン７が設けられている。
【００２７】ここで上記レンズ６とピンホールＰを有す
るスクリーン７とは光学的方向選別部５を構成してい
る。
るスクリーン７とは光学的方向選別部５を構成してい
る。
【００２８】さらにまた、上記ピンホールＰを通過した
レーザ光が投影する２次元強度分布像を検出し、光電変
換する２次元並列動作型イメージセンサ８と、このイメ
ージセンサ８により検出された２次元強度分布のデータ
を記憶するとともに、走査位置ごとの２つの周波数の異
なるレーザ光による上記２次元強度分布データの差を算
出する計算処理手段12と、該計算処理手段12により算出
された２つのレーザ光による２次元強度分布の差からＣ
Ｔ手法により該検体の３次元情報を計測する計測手段９
と、該計測された３次元情報から該検体の成分および／
または機能の立体像等を出力する再構成手段11とを備え
る。
レーザ光が投影する２次元強度分布像を検出し、光電変
換する２次元並列動作型イメージセンサ８と、このイメ
ージセンサ８により検出された２次元強度分布のデータ
を記憶するとともに、走査位置ごとの２つの周波数の異
なるレーザ光による上記２次元強度分布データの差を算
出する計算処理手段12と、該計算処理手段12により算出
された２つのレーザ光による２次元強度分布の差からＣ
Ｔ手法により該検体の３次元情報を計測する計測手段９
と、該計測された３次元情報から該検体の成分および／
または機能の立体像等を出力する再構成手段11とを備え
る。
【００２９】ここで上記計算処理手段12と計測手段９と
は計測処理部13を構成している。
は計測処理部13を構成している。
【００３０】次に本実施例の作用について説明する。
【００３１】レーザ光源１から周波数ν0 のレーザ光ａ
1 を発射し、該発射されたレーザａ1 はレンズ３により
円錐状のビームに形成されたレーザａ2 となり検体２を
面照射する。このとき上記検体２は、上記レーザａ2 が
この検体２をつるまき螺旋状に走査するように相対的に
変位するため、検体２は上記レーザ光ａ2 を全周に亘り
照射される。
1 を発射し、該発射されたレーザａ1 はレンズ３により
円錐状のビームに形成されたレーザａ2 となり検体２を
面照射する。このとき上記検体２は、上記レーザａ2 が
この検体２をつるまき螺旋状に走査するように相対的に
変位するため、検体２は上記レーザ光ａ2 を全周に亘り
照射される。
【００３２】上記検体２を照射したレーザ光ａ2 は、そ
の一部が前記検体２の外表面や内部の光散乱媒質により
散乱されて不定の方向へ出射され、また他の一部は吸収
され、残りは該レーザ光ａ2 が該検体２に入射した方向
を維持し該検体を透過して出射される。
の一部が前記検体２の外表面や内部の光散乱媒質により
散乱されて不定の方向へ出射され、また他の一部は吸収
され、残りは該レーザ光ａ2 が該検体２に入射した方向
を維持し該検体を透過して出射される。
【００３３】このため、前記レーザ光ａ2 が検体２を出
射した出射レーザ光ａ3 は前記散乱光と透過光とが混在
している。
射した出射レーザ光ａ3 は前記散乱光と透過光とが混在
している。
【００３４】さらに上記出射レーザ光ａ3 は光学的方向
選別部５のレンズ６によりスクリーン７上の微小ピンホ
ールＰ部に集光される。このとき、進行方向が不定の前
記散乱光は前記ピンホールＰ部の周辺に入射し、一方透
過光は該ピンホールＰ部に集光されるため、前記透過光
のみが前記スクリーン７のピンホールＰを通過し後段の
２次元並列動作型イメージセンサ８に到達し、該イメー
ジセンサ８上に上記検体２の透過光の２次元強度分布像
を投影する。
選別部５のレンズ６によりスクリーン７上の微小ピンホ
ールＰ部に集光される。このとき、進行方向が不定の前
記散乱光は前記ピンホールＰ部の周辺に入射し、一方透
過光は該ピンホールＰ部に集光されるため、前記透過光
のみが前記スクリーン７のピンホールＰを通過し後段の
２次元並列動作型イメージセンサ８に到達し、該イメー
ジセンサ８上に上記検体２の透過光の２次元強度分布像
を投影する。
【００３５】さらに上記イメージセンサ８に投影された
上記２次元強度分布像は該イメージセンサ８により光電
変換され、走査位置ごとの２次元強度データとして計算
処理手段12に記憶される。
上記２次元強度分布像は該イメージセンサ８により光電
変換され、走査位置ごとの２次元強度データとして計算
処理手段12に記憶される。
【００３６】次に前記周波数可変レーザ光源１より周波
数ν1 のレーザ光ａ11を発射し、上記と同じ作用によ
り、走査位置ごとの２次元強度データが計算処理手段12
に記憶される。上記の如く計算処理手段12により記憶さ
れた周波数ごとのかつ走査位置ごとの２次元強度データ
から走査位置ごとの差を計算し、走査位置ごとの２次元
強度分布の差のデータを検出する。
数ν1 のレーザ光ａ11を発射し、上記と同じ作用によ
り、走査位置ごとの２次元強度データが計算処理手段12
に記憶される。上記の如く計算処理手段12により記憶さ
れた周波数ごとのかつ走査位置ごとの２次元強度データ
から走査位置ごとの差を計算し、走査位置ごとの２次元
強度分布の差のデータを検出する。
【００３７】上記作用を図２に示す説明図に従って説明
する。図２(a) は周波数ν0 のレーザ光を検体２に照射
し上記計算処理手段12に記憶された走査位置Ａ1 ，
Ａ2 ，…，Ａi ごとの２次元強度分布データＡi （m,n)
であり、図２(b) は周波数ν1 のレーザ光を検体２に照
射したときの走査位置Ｂ1 ，Ｂ2 ，…，Ｂi ごとの２次
元強度分布データＢi （m,n)である。これらの２つの周
波数ν0 ，ν1 のレーザ光により得られた上記２次元強
度分布のデータＡi （m,n)およびＢi （m,n)から走査位
置ごとの２次元強度分布の差を算出する。
する。図２(a) は周波数ν0 のレーザ光を検体２に照射
し上記計算処理手段12に記憶された走査位置Ａ1 ，
Ａ2 ，…，Ａi ごとの２次元強度分布データＡi （m,n)
であり、図２(b) は周波数ν1 のレーザ光を検体２に照
射したときの走査位置Ｂ1 ，Ｂ2 ，…，Ｂi ごとの２次
元強度分布データＢi （m,n)である。これらの２つの周
波数ν0 ，ν1 のレーザ光により得られた上記２次元強
度分布のデータＡi （m,n)およびＢi （m,n)から走査位
置ごとの２次元強度分布の差を算出する。
【００３８】即ちＣi （m,n)＝Ａi （m,n)−Ｂi （m,n)
なる２次元強度分布の差のデータを算出する（図２
(c))。上記の作用により算出された２次元強度分布の差
のデータは、散乱による透過光の減衰を無視することが
できるため検体の特定成分の濃度等の情報の２次元分布
データと同一視できる。
なる２次元強度分布の差のデータを算出する（図２
(c))。上記の作用により算出された２次元強度分布の差
のデータは、散乱による透過光の減衰を無視することが
できるため検体の特定成分の濃度等の情報の２次元分布
データと同一視できる。
【００３９】上記の如く得られた２つの周波数により得
られた走査位置ごとの２次元強度分布の差のデータは、
計測手段９によりＣＴ処理されて、該検体の成分情報の
３次元情報が計測される。さらに再構成手段11により上
記検体の成分情報の３次元情報から該検体の成分情報の
立体像等が出力される。
られた走査位置ごとの２次元強度分布の差のデータは、
計測手段９によりＣＴ処理されて、該検体の成分情報の
３次元情報が計測される。さらに再構成手段11により上
記検体の成分情報の３次元情報から該検体の成分情報の
立体像等が出力される。
【００４０】さらに具体的な例としては生体における血
液中の還元型ヘモグロビンの濃度を３次元的に計測する
場合について述べる。
液中の還元型ヘモグロビンの濃度を３次元的に計測する
場合について述べる。
【００４１】上記照射するレーザ光を波長760nm （λ1
とする）および805nm （λ2 とする）とすると、照射光
強度Ｉ0 （λ）、透過光強度Ｉ（λ）との間にはLamber
t −Beer則に従い下式(1) が成立する。
とする）および805nm （λ2 とする）とすると、照射光
強度Ｉ0 （λ）、透過光強度Ｉ（λ）との間にはLamber
t −Beer則に従い下式(1) が成立する。
【００４２】
【数１】
【００４３】但し、 ε（λ）：吸光係数 ｃ：濃度 ｄ：光路長 上式(1) を変形し下式(2) とする。
【００４４】
【数２】
【００４５】上式(2) の右辺は定数であるため上記２次
元強度分布データから該生体における血液中の還元型ヘ
モグロビンの濃度を２次元的に検出することができる。
元強度分布データから該生体における血液中の還元型ヘ
モグロビンの濃度を２次元的に検出することができる。
【００４６】このように検出された生体における還元型
ヘモグロビンの濃度の２次元分布をＣＴ手法により計測
処理して生体における血液中の還元型ヘモグロビンの濃
度の３次元分布像を得ることができる。
ヘモグロビンの濃度の２次元分布をＣＴ手法により計測
処理して生体における血液中の還元型ヘモグロビンの濃
度の３次元分布像を得ることができる。
【００４７】また、上記と同様に酸化型ヘモグロビンの
濃度を２次元的に検出し、各走査位置における前記還元
型ヘモグロビンと酸化型ヘモグロビンの濃度の割合を算
出すれば各走査位置ごとの血液中の酸素濃度の２次元分
布を検出することができ、ＣＴ手法により計測処理し
て、生体における血液中の酸素濃度を３次元像として得
ることができる。
濃度を２次元的に検出し、各走査位置における前記還元
型ヘモグロビンと酸化型ヘモグロビンの濃度の割合を算
出すれば各走査位置ごとの血液中の酸素濃度の２次元分
布を検出することができ、ＣＴ手法により計測処理し
て、生体における血液中の酸素濃度を３次元像として得
ることができる。
【００４８】図３は本発明による検体の３次元情報計測
装置の他の実施例を示すブロック図である。図示の検体
の３次元情報計測装置は、前記実施例に対して光学的方
向選別部の構成が異なる以外、同様の構成である。
装置の他の実施例を示すブロック図である。図示の検体
の３次元情報計測装置は、前記実施例に対して光学的方
向選別部の構成が異なる以外、同様の構成である。
【００４９】即ち、前記図１に示した実施例の光学的方
向選別部は、検体２から出射されたレーザ光のうち透過
光を微小点に集光させるレンズと、該微小点に集光した
透過光の通過を許容するピンホールを有するスクリーン
とからなるのに対し本実施例の光学的方向選別部15は該
部の拡大図（図４参照）に示すように、検体２から出射
されたレーザ光ａ3 のうち透過光を平行光とするレンズ
16と、該平行光の進行方向に沿った方向の光軸を有し、
該平行光を微小領域ごとに微小点に集光させる複数の微
小レンズ26と、複数の前記微小点に集光した透過光の通
過を許容するピンホールＰ′を有するスクリーン17と、
ピンホールＰ′を通過したレーザ光同士のクロストーク
を防止するためのレンズ26とからなる。
向選別部は、検体２から出射されたレーザ光のうち透過
光を微小点に集光させるレンズと、該微小点に集光した
透過光の通過を許容するピンホールを有するスクリーン
とからなるのに対し本実施例の光学的方向選別部15は該
部の拡大図（図４参照）に示すように、検体２から出射
されたレーザ光ａ3 のうち透過光を平行光とするレンズ
16と、該平行光の進行方向に沿った方向の光軸を有し、
該平行光を微小領域ごとに微小点に集光させる複数の微
小レンズ26と、複数の前記微小点に集光した透過光の通
過を許容するピンホールＰ′を有するスクリーン17と、
ピンホールＰ′を通過したレーザ光同士のクロストーク
を防止するためのレンズ26とからなる。
【００５０】この図３に示した実施例も、上記図１に示
した実施例と同様の作用効果を奏する。
した実施例と同様の作用効果を奏する。
【００５１】上記２つの実施例において必ずしも検体２
を変位させる必要はなく、上述のとおり相対的にレーザ
光が検体２をつるまき螺旋状に走査するように、該レー
ザ光と検体２とのうち少なくとも一方を変位させればよ
いが、レーザ光を変位させる場合は該検体を照射するレ
ーザ光の変位に応じて光学的方向選別部５，15およびイ
メージセンサ８も変位させる必要があることは言うまで
もない。
を変位させる必要はなく、上述のとおり相対的にレーザ
光が検体２をつるまき螺旋状に走査するように、該レー
ザ光と検体２とのうち少なくとも一方を変位させればよ
いが、レーザ光を変位させる場合は該検体を照射するレ
ーザ光の変位に応じて光学的方向選別部５，15およびイ
メージセンサ８も変位させる必要があることは言うまで
もない。
【００５２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の検体
の３次元情報計測方法および装置は、光学的方向選別手
段により光散乱媒質を含有した検体から透過光のみを検
出することができ、また周波数もしくは波長の異なる２
つ以上のレーザ光を検体に照射することにより該検体の
特定成分や機能を検出することができる。
の３次元情報計測方法および装置は、光学的方向選別手
段により光散乱媒質を含有した検体から透過光のみを検
出することができ、また周波数もしくは波長の異なる２
つ以上のレーザ光を検体に照射することにより該検体の
特定成分や機能を検出することができる。
【００５３】さらに、円錐状のビームに形成されたレー
ザ光を検体に対してつるまき螺旋状に照射するため、検
体の全周方向から連続的に該検体の２次元強度分布像を
検出できるので、検体のいかなる方向に沿った断面にお
いても高精度の成分および／または機能の３次元情報を
計測することができる。
ザ光を検体に対してつるまき螺旋状に照射するため、検
体の全周方向から連続的に該検体の２次元強度分布像を
検出できるので、検体のいかなる方向に沿った断面にお
いても高精度の成分および／または機能の３次元情報を
計測することができる。
【図１】本発明にかかる検体の３次元情報計測装置の実
施例を示すブロック図
施例を示すブロック図
【図２】本発明にかかる実施例の作用説明図
【図３】本発明にかかる検体の３次元計測装置の他の実
施例を示すブロック図
施例を示すブロック図
【図４】図３に示す光学的方向選別手段15の拡大図
１ レーザ光源 ２ 検体 ３ レンズ ４ 走査手段 ５，15 光学的方向選別部 ６，16，26 レンズ ７，17 スクリーン ８ ２次元並列動作型イメージセンサ ９ 計測手段 10 強度補正板 11 再構成手段 12 計算処理手段 13 計測処理部 Ｐ，Ｐ′ ピンホール
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/17 - 21/61 A61B 10/00 G01B 11/24
Claims (2)
- 【請求項１】 ある周波数のレーザ光を円錐状のビーム
に形成し、該円錐状のビームに形成されたレーザ光を検
体に面照射し、前記検体を２次元的に透過したレーザ光
から前記検体に入射した円錐状に伝搬する方向と同一の
方向へ透過したレーザ光を結像レンズとピンホールを用
いて選別し、該選別して得られた前記透過した断面２次
元状のレーザ光の２次元強度分布を２次元的に検出し、
前記レーザ光が前記検体をつるまき螺旋状に走査するよ
うに該レーザ光と前記検体とを相対的に変位させる計測
操作を、 互いに異なる少なくとも２つ以上の周波数のレーザ光に
対して行い、 該計測操作により計測された２つ以上の周波数の異なる
レーザ光の２次元強度分布からＣＴ手法により前記検体
の成分および／または機能の３次元情報を計測すること
を特徴とする検体の３次元情報計測方法。 - 【請求項２】 周波数の異なる少なくとも２つ以上のレ
ーザ光を出射しうるレーザ光源と、該レーザ光源から発
射されたレーザ光を円錐状のビームに形成させる光学的
手段と、該円錐状のビームに形成されたレーザ光を検体
に面照射させるとともに該レーザ光が前記検体をつるま
き螺旋状に走査するように前記レーザ光と前記検体とを
相対的に変位させる走査手段と、該検体を透過したレー
ザ光を集光し、該集光した前記レーザ光が結像した微小
輝点の通過を許容させる光学的方向選別手段と、該光学
的方向選別手段により選別された前記微小輝点が投影す
る断面２次元状の前記レーザ光の２次元強度分布を検出
する２次元強度検出手段と、前記周波数の異なる少なく
とも２つ以上のレーザ光が検体を照射することにより得
られた少なくとも２つ以上のレーザ光の上記２次元強度
分布から該検体の成分および／または機能を算出すると
ともに、前記検体の成分および／または機能の３次元情
報を計測する計測処理手段とを備えてなることを特徴と
する検体の３次元情報計測装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4205310A JP2981699B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 検体の３次元情報計測方法および装置 |
| EP97115633A EP0814334B1 (en) | 1992-07-31 | 1993-07-30 | Method and apparatus for obtaining three-dimensional information of samples |
| DE69321316T DE69321316T2 (de) | 1992-07-31 | 1993-07-30 | Verfahren und Gerät zum Erhalten drei-dimensionaler Information von Proben |
| DE69333642T DE69333642T2 (de) | 1992-07-31 | 1993-07-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung dreidimensionaler Information von Proben |
| EP93112273A EP0585620B1 (en) | 1992-07-31 | 1993-07-30 | Method and apparatus for obtaining three-dimensional information of samples |
| US08/100,365 US5428447A (en) | 1992-07-31 | 1993-08-02 | Method and apparatus for obtaining three-dimensional information of samples using computer tomography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4205310A JP2981699B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 検体の３次元情報計測方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650727A JPH0650727A (ja) | 1994-02-25 |
| JP2981699B2 true JP2981699B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=16504837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4205310A Expired - Fee Related JP2981699B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 検体の３次元情報計測方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2981699B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002005828A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-09 | Tochigi Nikon Corp | 半導体の不純物濃度検査装置及び検査方法 |
| EP1520173B1 (en) * | 2002-08-30 | 2006-02-15 | Medical Research Council | Optical projection tomography |
| JP4575296B2 (ja) * | 2003-10-15 | 2010-11-04 | 株式会社コーセー | 透過光による対象物体内部の評価方法 |
| US8053733B2 (en) * | 2009-09-30 | 2011-11-08 | Advantest Corporation | Electromagnetic wave measuring apparatus |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP4205310A patent/JP2981699B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0650727A (ja) | 1994-02-25 |
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