JP3681608B2 - Spectroscopic sectional image measuring device - Google Patents

Spectroscopic sectional image measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP3681608B2
JP3681608B2 JP2000084639A JP2000084639A JP3681608B2 JP 3681608 B2 JP3681608 B2 JP 3681608B2 JP 2000084639 A JP2000084639 A JP 2000084639A JP 2000084639 A JP2000084639 A JP 2000084639A JP 3681608 B2 JP3681608 B2 JP 3681608B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
light source
lens
light
beam splitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000084639A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001272335A (en
Inventor
学 佐藤
直弘 丹野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency, National Institute of Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2000084639A priority Critical patent/JP3681608B2/en
Publication of JP2001272335A publication Critical patent/JP2001272335A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3681608B2 publication Critical patent/JP3681608B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4795Scattering, i.e. diffuse reflection spatially resolved investigating of object in scattering medium

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断層画像と同時に分光を行い分光学的測定を行う分光学的断面画像測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、断面画像測定装置における断面画像に関して、スペクトル情報が得られていなかった。信号処理によってスペクトル情報を得た報告もあるが、直接測定でなく、信号処理のため信頼性に問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来、断面画像測定において得られていなかったスペクトル情報が、信頼性の高い直接測定によって断層画像に加わることは、生体の代謝を始め活動状態が測定できることとなり、生化学的分野において重要なことである。
【0004】
本発明は、上記状況に鑑みて、断層構造情報とその画像でのスペクトル情報を得ることができ、精確で信頼性の高い分光学的断面画像測定装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を発明するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕分光学的断面画像測定装置において、広帯域波長光源と、この広帯域波長光源に接続される光ファイバと、この光ファイバに接続されるコリメータレンズと、このコリメータレンズの後方に配置されるビームスプリッタと、このビームスプリッタからの光波の一部を受ける空間分割型位相変調器と、この空間分割型位相変調器に接続される高電圧信号発生器と、前記空間分割型位相変調器の後方に配置されるハーフミラーと、このハーフミラーの後方に配置され、生体試料に信号光を照射するコリメータレンズと、前記ビームスプリッタの出力光を受ける集光レンズと、この集光レンズに接続される第1の光ファイバ及び第2の光ファイバと、前記第1の光ファイバに接続されるマルチチャンネル分光器と、前記第2の光ファイバに接続される光検出器と、前記マルチチャンネル分光器と光検出器からの出力信号を取り込む画像データ処理用コンピュータとを備え、前記生体試料からの断層画像を測定するとともに、前記マルチチャンネル分光器からの散乱光の波長スペクトルも同時に測定することを特徴とする。
【0006】
〔2〕上記〔1〕記載の分光学的断面画像測定装置において、前記広帯域波長光源を非線形光学結晶の結晶軸を周期的に反転させた周期ドメイン反転結晶を用いて創成することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【0008】
図1は本発明の実施例を示す分光学的断面画像測定装置の全体構成図である。
【0009】
この図において、1は広帯域波長光源、2はその広帯域波長光源1に接続される光ファイバ、3はその光ファイバ2に接続されるコリメータレンズ、4はビームスプリッタ、5はビームスプリッタ4からの光波の一部を受ける空間分割型位相変調器、6はその空間分割型位相変調器5に接続される高電圧信号発生器、7はハーフミラー、8はコリメータレンズ(対物レンズ)、9は生体試料、10は集光レンズ、11は第1の光ファイバ、12はその第1の光ファイバ11に接続されるマルチチャンネル分光器、13は第2の光ファイバ、14はその第2の光ファイバ13に接続される光検出器、15は上記したマルチチャンネル分光器12と光検出器14からの出力信号を取り込む画像データ処理用コンピュータである。
【0010】
図1に示したように、この実施例の分光学的断面画像測定装置は、広帯域波長光源1と、照射光学系(2,3,4)、ビームスプリッタ4からの光波の一部を受ける空間分割型位相変調器、その空間分割型位相変調器5に接続される高電圧信号発生器、ハーフミラー、コリメータレンズ(対物レンズ)、生体試料、集光レンズ10、第1の光ファイバ11、その第1の光ファイバ11に接続されるマルチチャンネル分光器12、第2の光ファイバ13、その第2の光ファイバ13に接続される光検出器4、画像データ処理用コンピュータ15で構成される。
【0011】
そこで、広帯域波長光源1、照射光学系(2,3,4)、空間分割型位相変調器、高電圧信号発生器6、ハーフミラー、コリメータレンズ(対物レンズ)、生体試料、集光レンズ10、第1の光ファイバ11、第2の光ファイバ13、光検出器14で、従来のOCT原理に基づいて断層画像を測定するが、マルチチャンネル分光器12(高速分光器)を用いることにより、散乱光の波長スペクトルも同時に測定する。
【0012】
ここで、広帯域の光源について説明する。
【0013】
現在、非線形光学結晶の結晶軸を周期的に反転させた周期ドメイン反転結晶を用いると波長変換が高効率に実現できることが実証されているが、コヒーレント光源(スペクトル幅が狭い)への応用のみである。そこで、ここではこれをインコヒーレント光源へ拡張して断層画像測定に有効な広帯域波長光源の創成に用いるように構成する。
【0014】
まず、第1例として、図2(a)に示すように、コヒーレント光源λ0 〔図2(b)参照〕の光波を周期ドメイン反転非線形光学結晶16に入射して、複数の周期でもって、連続又は不連続な波長λ1 〜λ2 〔図2(c)参照〕を得ることができる。上記した周期ドメイン反転非線形光学結晶16では反転できる周期を自由に変えられるので発生光のスペクトルを自由に実現できる。つまり、断層画像測定に理想的な光源が実現できる。
【0015】
また、第1例として、図2(d)に示すように、励起光(連続又はパルス)を広帯域反射ミラー17を具備する共振器18に入射して、連続又は不連続な波長λ1 〜λ2 〔図2(c)参照〕を得ることができる。
【0016】
次に、2次元のアレイ状光検出器に入射される光波とその処理について説明する。
【0017】
図3はその全体システムの説明図、図4は2次元のアレイ状光検出器の斜視図、図5はその2次元のアレイ状光検出器のc−dでの断面における光波を示す図である。
【0018】
図3において、21は低コヒーレンス光源、22はレンズ、23はスリット、24はビームスプリッタ(BS)、25は対物レンズ、26は生体試料、27はレンズ、28は振動ミラー、29はピエゾデバイス(PZT)、30は高圧アンプ、31は発振器、32はレンズ、Fは焦点距離である。
【0019】
図3において、振動ミラー28が周波数fで振動することにより、光波Sに対して、光波Rがシフトする。つまり、生体試料26に、平面P1で高散乱点a,bがある場合に、平面P1からの後散乱光が2次元のアレイ状光検出器1の平面P2に結像するが、その強度が周波数fで時間的に変化する。
【0020】
次に、光波Sと光波Rがビームスプリッタ24で合波され、レンズ32で結像されることにより、2次元のアレイ状光検出器1の平面P2上に時間的に変化する光強度分布が生じる。その状態を図4及び図5に示している。つまり、2次元のアレイ状光検出器1のc−dでの断面においては光強度a′,b′が時間的に周波数fで変化する。
【0021】
図6は2次元光ヘテロダイン走査検出システムの模式図、図7はその各部における信号強度を示す図である。
【0022】
これらの図に示すように、時間T0 のスイッチング時間で順次2次元のアレイ状光検出器1がi=1〜Nまで走査部によって切り換えられていき、最終的に端子cによって出力される。つまり、2次元のアレイ状光検出器1の外部出力端子a〔光強度〕は図7(a)に示すような信号強度を示している。ここで、CACは交流成分、CDCは直流成分を示している。また、第1段目の検波回路部3Aの出力端子b〔検波後〕は図7(b)に示すような信号強度を示し、第2段目の検波回路部3Bの出力端子c〔帯域フィルタ通過後〕は図7(c)に示すような信号強度を示す。すなわち、図7(c)ではビート信号の振幅に応じた信号強度が画素信号として出力される。
【0023】
図8はヘテロダイン光検出システムの模式図である。
【0024】
この図において、41は光源、42は光ファイバ、43はレンズ、44はビームスプリッタ、45はコリメータレンズ、46は生体試料、47は光変調器、48は高圧アンプ、49は発振器、50はレンズ、51は光ファイバ、52は光検出器である。
【0025】
別に記述している原理に従って光波Sと光波Rの光路がコヒーレンス長以内で等しいときに光検出器52からはヘテロダインビート信号が測定され、散乱点46Aからの後散乱光強度が測定されることになる。よって、この場合、生体試料46をx方向に走査すれば、深さ方向のプロファイル、y方向に走査すれば、横方向のプロファイルが測定される。
【0026】
これにより、x方向走査→y方向1ステップ走査→x方向走査→y方向1ステップ走査を繰り返せば、x,y面断層像が測定できる。
【0027】
図9は本発明の分光学的断面画像測定装置の構成図である。
【0028】
この図において、61は光源、62はレンズ、63はビームスプリッタBS、64はハーフミラー、65はコリメータレンズ、66は生体試料、67は空間分割型位相変調器、68は集光レンズ、69は第2の光ファイバ、71は第1の光ファイバ、70は光検出器、72はマルチチャンネル分光器、73は画像データ処理用コンピュータである。
【0029】
図10は本発明にかかるマルチチャンネル分光器の構成図である。
【0030】
この図において、81は分光器本体、82はその分光器本体81に形成されるスリット、83は凹面鏡M1、84は回折格子であり、この回折格子84は波長によって出射角が異なる。85は凹面鏡M2、86はフォトダイオードアレイ、87はマルチチャンネルディテクター、88はレンズである。
【0031】
第1の光ファイバ71(図9参照)を介して得られた多波長光波はレンズ88を経てスリット82から分光器本体81に取り込まれ、凹面鏡83、回折格子84、凹面鏡85を経てフォトダイオードアレイ86を有するマルチチャンネルディテクター87で検出する。ここで、マルチチャンネル分光器72は、本来の分光器の出射スリットの位置にフォトダイオードアレイなどのマルチチャンネルディテクター87を配置したものである。これにより、旧タイプでの回析格子を機械的に回転することなく瞬時にスペクトル情報を測定できる。
【0032】
そこで、測定Aでは、図11(a)に示すように、生体試料66内のa点からの散乱光の強度を測定する。測定Bでは、図11(b)に示すように、生体試料66のa点からの散乱光のスペクトルを測定することができ、スペクトル測定では、特定の波長λ1 ,λ2 ,λ3 ,λ4 に対する測定やλ1 〜λ2 の連続スペクトル測定も可能である。
【0033】
それらの情報をコンピュータ73(図9参照)で処理する。
【0034】
このように構成したので、断層構造情報とその画像でのスペクトル情報を得ることができるので、新しい医療応用が期待される。
【0035】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から除外するものではない。
【0036】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【0037】
従来、断層画像を計測する際に、得られていなかったスペクトル情報が、信頼性の高い直接測定によって断層画像に加わることになり、生体の代謝を始め活動状態が測定できることになり、特に、生化学的分野における実用的効果は著大である。
【0038】
すなわち、断層画像に加えて、スペクトル情報も測定できることから、生化学的に新しい知見が得られ、医学分野では新しい臨床診断・基礎研究への応用が期待され、さらに、半導体や他の産業分野への幅広い応用が期待されその波及効果は多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す分光学的断面画像測定装置の全体構成図である。
【図2】 本発明の実施例を示す広帯域波長光源の説明図である。
【図3】 2次元光ヘテロダインシステムの説明図である。
【図4】 本発明の実施例を示す2次元のアレイ状光検出器の斜視図である。
【図5】 図4のアレイ状光検出器のc−dでの断面における光波を示す図である。
【図6】 本発明の実施例を示す2次元光ヘテロダイン走査検出システムの模式図である。
【図7】 図6の各部における信号強度を示す図である。
【図8】 ヘテロダイン光検出システムの模式図である。
【図9】 本発明に係る分光学的断面画像測定装置の構成図である。
【図10】 本発明に係るマルチチャンネル分光器の構成図である。
【図11】 本発明に係る光検出器の出力とスペクトル情報を示す図である。
【符号の説明】
1 広帯域波長光源
2,42,51, 光ファイバ
3,8,45,65 コリメータレンズ
4,24,44,63 ビームスプリッタ
5,67 空間分割型位相変調器
6 高電圧信号発生器
7,64 ハーフミラー
9,26,46,66 生体試料
10,68 集光レンズ
11,71 第1の光ファイバ
12,72 マルチチャンネル分光器
13,69 第2の光ファイバ
14,52,70 光検出器
15,73 画像データ処理用コンピュータ
16 周期ドメイン反転非線形光学結晶
17 広帯域反射ミラー
18 共振器
21 低コヒーレンス光源
22,27,32,43,50,62,88 レンズ
23,82 スリット
25 対物レンズ
28 振動ミラー
29 ピエゾデバイス(PZT)
30,48 高圧アンプ
31,49 発振器
41,61 光源
46A 散乱点
47 光変調器
81 分光器本体
83 凹面鏡M1
84 回折格子
85 凹面鏡M2
86 フォトダイオードアレイ
87 マルチチャンネルディテクター
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spectroscopic cross-sectional image measuring apparatus that performs spectroscopic measurement by performing spectroscopic measurement simultaneously with a tomographic image.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, spectral information has not been obtained for a cross-sectional image in a cross-sectional image measuring apparatus. Some reports have obtained spectral information through signal processing, but there is a problem in reliability due to signal processing rather than direct measurement.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Spectral information that has not been obtained in conventional cross-sectional image measurement can be added to a tomographic image through highly reliable direct measurement, which means that the activity state can be measured, including metabolism in the living body, which is important in the biochemical field. is there.
[0004]
In view of the above situation, an object of the present invention is to provide an accurate and highly reliable spectroscopic cross-sectional image measurement apparatus that can obtain tomographic structure information and spectral information in an image thereof.
[0005]
[Means for Invention]
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a spectroscopic sectional image measurement apparatus, a broadband wavelength light source, an optical fiber connected to the broadband wavelength light source, a collimator lens connected to the optical fiber, and a beam disposed behind the collimator lens A splitter, a spatial division type phase modulator that receives a part of the light wave from the beam splitter, a high voltage signal generator connected to the spatial division type phase modulator, and behind the spatial division type phase modulator A half mirror to be disposed; a collimator lens disposed behind the half mirror to irradiate a biological sample with signal light; a condenser lens that receives output light from the beam splitter; and a first lens connected to the condenser lens. A first optical fiber, a second optical fiber, a multi-channel spectrometer connected to the first optical fiber, and a second optical fiber. And a multi-channel spectroscope and a computer for image data processing that captures an output signal from the photo-detector, measure a tomographic image from the biological sample, and from the multi-channel spectroscope The wavelength spectrum of scattered light is also measured simultaneously.
[0006]
[2] In the spectroscopic cross-sectional image measuring apparatus according to [1], the broadband wavelength light source is created using a periodic domain inversion crystal in which a crystal axis of a nonlinear optical crystal is periodically inverted. .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a spectroscopic cross-sectional image measuring apparatus showing an embodiment of the present invention.
[0009]
In this figure, 1 is a broadband wavelength light source, 2 is an optical fiber connected to the broadband wavelength light source 1, 3 is a collimator lens connected to the optical fiber 2, 4 is a beam splitter, and 5 is a light wave from the beam splitter 4. Is a high voltage signal generator connected to the spatial division type phase modulator 5, 7 is a half mirror, 8 is a collimator lens (objective lens), and 9 is a biological sample. 10 is a condensing lens, 11 is a first optical fiber, 12 is a multichannel spectroscope connected to the first optical fiber 11, 13 is a second optical fiber, and 14 is a second optical fiber 13. A photo detector 15 is connected to a multi-channel spectroscope 12 and a photo detector 14 which captures output signals from the photo detector 14.
[0010]
As shown in FIG. 1, the spectroscopic cross-sectional image measuring apparatus of this embodiment is a space that receives a part of a light wave from a broadband wavelength light source 1, an irradiation optical system (2, 3, 4), and a beam splitter 4. Split type phase modulator 5 , high voltage signal generator 6 connected to the spatial split type phase modulator 5 , half mirror 7 , collimator lens (objective lens) 8 , biological sample 9 , condenser lens 10 , first An optical fiber 11 , a multi-channel spectroscope 12 connected to the first optical fiber 11, a second optical fiber 13 , a photodetector 14 connected to the second optical fiber 13, and an image data processing computer 15.
[0011]
Therefore, the broadband wavelength light source 1, the irradiation optical system (2, 3, 4), the spatial division type phase modulator 5 , the high voltage signal generator 6, the half mirror 7 , the collimator lens (objective lens) 8 , the biological sample 9 , A tomographic image is measured based on the conventional OCT principle with the optical lens 10 , the first optical fiber 11 , the second optical fiber 13 , and the photodetector 14, but a multichannel spectrometer 12 (high-speed spectrometer) is used. Thus, the wavelength spectrum of the scattered light is also measured simultaneously.
[0012]
Here, a broadband light source will be described.
[0013]
At present, it has been demonstrated that wavelength conversion can be realized with high efficiency by using a periodic domain inversion crystal in which the crystal axis of a nonlinear optical crystal is periodically inverted, but it can only be applied to a coherent light source (narrow spectral width). is there. Therefore, here, this is extended to an incoherent light source and used to create a broadband wavelength light source effective for tomographic image measurement.
[0014]
First, as a first example, as shown in FIG. 2A, a light wave of a coherent light source λ 0 (see FIG. 2B) is incident on the periodic domain inversion nonlinear optical crystal 16 and has a plurality of periods. continuous or discontinuous wavelength lambda 1 to [lambda] 2 can be obtained [FIG. 2 (c) refer to Fig. In the above-described periodic domain inversion nonlinear optical crystal 16, the period of inversion can be freely changed, so that the spectrum of the generated light can be realized freely. That is, an ideal light source for tomographic image measurement can be realized.
[0015]
Further, as a first example, as shown in FIG. 2D, excitation light (continuous or pulsed) is incident on a resonator 18 having a broadband reflection mirror 17, and continuous or discontinuous wavelengths λ 1 to λ 2 [See FIG. 2 (c)].
[0016]
Next, a description will be given of the light wave incident on the two-dimensional array photodetector and its processing.
[0017]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the entire system, FIG. 4 is a perspective view of a two-dimensional array-type photodetector, and FIG. 5 is a diagram showing light waves in a cross section at cd of the two-dimensional array-type photodetector. is there.
[0018]
In FIG. 3, 21 is a low coherence light source, 22 is a lens, 23 is a slit, 24 is a beam splitter (BS), 25 is an objective lens, 26 is a biological sample, 27 is a lens, 28 is a vibrating mirror, and 29 is a piezo device ( PZT), 30 is a high-voltage amplifier, 31 is an oscillator, 32 is a lens, and F is a focal length.
[0019]
In FIG. 3, the light wave R is shifted with respect to the light wave S by the vibration mirror 28 vibrating at the frequency f. That is, when the biological sample 26 has the high scattering points a and b on the plane P1, the backscattered light from the plane P1 forms an image on the plane P2 of the two-dimensional array-shaped photodetector 1, but the intensity is high. It changes with time at the frequency f.
[0020]
Next, the light wave S and the light wave R are combined by the beam splitter 24 and imaged by the lens 32, whereby a light intensity distribution that changes with time on the plane P2 of the two-dimensional array-shaped photodetector 1 is obtained. Arise. This state is shown in FIGS. In other words, the light intensity a ′, b ′ changes with the frequency f in time in the cross section taken along line cd of the two-dimensional arrayed photodetector 1.
[0021]
FIG. 6 is a schematic diagram of a two-dimensional optical heterodyne scanning detection system, and FIG. 7 is a diagram showing signal intensities at respective portions.
[0022]
As shown in these drawings, the two-dimensional arrayed photodetector 1 is sequentially switched by the scanning unit from i = 1 to N in the switching time of time T 0 , and finally outputted from the terminal c. That is, the external output terminal a [light intensity] of the two-dimensional array photodetector 1 has a signal intensity as shown in FIG. Here, CAC represents an AC component, and CDC represents a DC component. Further, the output terminal b [after detection] of the first-stage detection circuit unit 3A has a signal strength as shown in FIG. 7B, and the output terminal c [band-pass filter of the second-stage detection circuit unit 3B]. After pass] shows the signal intensity as shown in FIG. That is, in FIG. 7C, the signal intensity corresponding to the amplitude of the beat signal is output as a pixel signal.
[0023]
FIG. 8 is a schematic diagram of a heterodyne light detection system.
[0024]
In this figure, 41 is a light source, 42 is an optical fiber, 43 is a lens, 44 is a beam splitter, 45 is a collimator lens, 46 is a biological sample, 47 is a light modulator, 48 is a high voltage amplifier, 49 is an oscillator, and 50 is a lens. , 51 are optical fibers, and 52 is a photodetector.
[0025]
According to the principle described separately, when the optical paths of the light wave S and the light wave R are equal within the coherence length, the heterodyne beat signal is measured from the photodetector 52, and the intensity of the post-scattered light from the scattering point 46A is measured. Become. Therefore, in this case, if the biological sample 46 is scanned in the x direction, the profile in the depth direction is measured, and if the biological sample 46 is scanned in the y direction, the profile in the lateral direction is measured.
[0026]
As a result, the x- and y-plane tomographic images can be measured by repeating x-direction scanning → y-direction 1-step scanning → x-direction scanning → y-direction 1-step scanning.
[0027]
FIG. 9 is a block diagram of the spectroscopic cross-sectional image measuring apparatus of the present invention.
[0028]
In this figure, 61 is a light source, 62 is a lens, 63 is a beam splitter BS, 64 is a half mirror, 65 is a collimator lens, 66 is a biological sample, 67 is a spatial division phase modulator, 68 is a condensing lens, and 69 is A second optical fiber, 71 is a first optical fiber, 70 is a photodetector, 72 is a multichannel spectroscope, and 73 is a computer for image data processing.
[0029]
FIG. 10 is a block diagram of a multichannel spectrometer according to the present invention.
[0030]
In this figure, 81 is a spectroscope body, 82 is a slit formed in the spectroscope body 81 , 83 is a concave mirror M1, 84 is a diffraction grating, and the diffraction grating 84 has an emission angle different depending on the wavelength. 85 is a concave mirror M2, 86 is a photodiode array, 87 is a multichannel detector, and 88 is a lens.
[0031]
The multiwavelength light wave obtained through the first optical fiber 71 (see FIG. 9) is taken into the spectroscope body 81 from the slit 82 through the lens 88, and passes through the concave mirror 83, the diffraction grating 84, and the concave mirror 85, and the photodiode array. A multi-channel detector 87 having 86 is used for detection. Here, the multi-channel spectrometer 72 has a multi-channel detector 87 such as a photodiode array arranged at the position of the exit slit of the original spectrometer. Thereby, spectral information can be measured instantaneously without mechanically rotating the diffraction grating of the old type.
[0032]
Therefore, in measurement A, as shown in FIG. 11A, the intensity of scattered light from point a in the biological sample 66 is measured. In the measurement B, as shown in FIG. 11B, the spectrum of the scattered light from the point a of the biological sample 66 can be measured. In the spectrum measurement, specific wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 , λ Measurement for 4 and continuous spectrum measurement of λ 1 to λ 2 are also possible.
[0033]
Such information is processed by the computer 73 (see FIG. 9).
[0034]
Since it comprised in this way, since the tomographic structure information and the spectrum information in the image can be obtained, a new medical application is expected.
[0035]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0037]
Spectral information that has not been obtained in the past when measuring a tomographic image is added to the tomographic image by a reliable direct measurement, and the activity state can be measured including the metabolism of the living body. The practical effects in the chemical field are significant.
[0038]
In other words, in addition to tomographic images, spectral information can also be measured, so new biochemical knowledge can be obtained. In the medical field, it is expected to be applied to new clinical diagnosis and basic research, and further to semiconductor and other industrial fields. A wide range of applications are expected and its ripple effect is enormous.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a spectroscopic cross-sectional image measuring apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a broadband wavelength light source showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a two-dimensional optical heterodyne system.
FIG. 4 is a perspective view of a two-dimensional array photodetector showing an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing light waves in a cross section taken along line cd of the arrayed photodetector in FIG. 4; FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram of a two-dimensional optical heterodyne scanning detection system showing an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing signal intensities at various parts in FIG. 6;
FIG. 8 is a schematic diagram of a heterodyne light detection system.
FIG. 9 is a configuration diagram of a spectroscopic cross-sectional image measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a multichannel spectrometer according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing the output and spectral information of the photodetector according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Broadband wavelength light source 2,42,51, Optical fiber 3,8,45,65 Collimator lens 4,24,44,63 Beam splitter 5,67 Spatial division type phase modulator 6 High voltage signal generator 7,64 Half mirror 9, 26, 46, 66 Biological sample 10, 68 Condensing lens 11, 71 First optical fiber 12, 72 Multichannel spectrometer 13, 69 Second optical fiber 14, 52, 70 Photo detector 15, 73 Image Data processing computer 16 Periodic domain inversion nonlinear optical crystal 17 Broadband reflection mirror 18 Resonator 21 Low coherence light source 22, 27, 32, 43, 50, 62, 88 Lens 23, 82 Slit 25 Objective lens 28 Vibrating mirror 29 Piezo device ( PZT)
30, 48 High-voltage amplifier 31, 49 Oscillator 41, 61 Light source 46A Scattering point 47 Optical modulator 81 Spectrometer main body 83 Concave mirror M1
84 Diffraction grating 85 Concave mirror M2
86 Photodiode array 87 Multichannel detector

Claims (2)

(a)広帯域波長光源と、
(b)該広帯域波長光源に接続される光ファイバと、
(c)該光ファイバに接続されるコリメータレンズと、
(d)該コリメータレンズの後方に配置されるビームスプリッタと、
(e)該ビームスプリッタからの光波の一部を受ける空間分割型位相変調器と、
(f)該空間分割型位相変調器に接続される高電圧信号発生器と、
(g)前記空間分割型位相変調器の後方に配置されるハーフミラーと、
(h)該ハーフミラーの後方に配置され、生体試料に信号光を照射するコリメータレンズと、
(i)前記ビームスプリッタの出力光を受ける集光レンズと、
(j)該集光レンズに接続される第1の光ファイバ及び第2の光ファイバと、
(k)前記第1の光ファイバに接続されるマルチチャンネル分光器と、
(l)前記第2の光ファイバに接続される光検出器と、
(m)前記マルチチャンネル分光器と光検出器からの出力信号を取り込む画像データ処理用コンピュータとを備え、
(n)前記生体試料からの断層画像を測定するとともに、前記マルチチャンネル分光器からの散乱光の波長スペクトルも同時に測定することを特徴とする分光学的断面画像測定装置。
(A) a broadband wavelength light source;
(B) an optical fiber connected to the broadband wavelength light source;
(C) a collimator lens connected to the optical fiber;
(D) a beam splitter disposed behind the collimator lens;
(E) a space division type phase modulator that receives a part of the light wave from the beam splitter;
(F) a high voltage signal generator connected to the spatial division phase modulator;
(G) a half mirror disposed behind the spatial division phase modulator;
(H) a collimator lens disposed behind the half mirror and irradiating a biological sample with signal light;
(I) a condenser lens that receives the output light of the beam splitter;
(J) a first optical fiber and a second optical fiber connected to the condenser lens;
(K) a multichannel spectrometer connected to the first optical fiber;
(L) a photodetector connected to the second optical fiber;
(M) an image data processing computer for capturing an output signal from the multi-channel spectroscope and a photodetector;
(N) A spectroscopic cross-sectional image measuring apparatus that measures a tomographic image from the biological sample and simultaneously measures a wavelength spectrum of scattered light from the multichannel spectrometer.
請求項1記載の分光学的断面画像測定装置において、前記広帯域波長光源を非線形光学結晶の結晶軸を周期的に反転させた周期ドメイン反転結晶を用いて創成することを特徴とする分光学的断面画像測定装置。  2. The spectroscopic cross-section image measuring apparatus according to claim 1, wherein the broadband wavelength light source is created by using a periodic domain inversion crystal in which a crystal axis of a nonlinear optical crystal is periodically inverted. Image measuring device.
JP2000084639A 2000-03-24 2000-03-24 Spectroscopic sectional image measuring device Expired - Fee Related JP3681608B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000084639A JP3681608B2 (en) 2000-03-24 2000-03-24 Spectroscopic sectional image measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000084639A JP3681608B2 (en) 2000-03-24 2000-03-24 Spectroscopic sectional image measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001272335A JP2001272335A (en) 2001-10-05
JP3681608B2 true JP3681608B2 (en) 2005-08-10

Family

ID=18601092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000084639A Expired - Fee Related JP3681608B2 (en) 2000-03-24 2000-03-24 Spectroscopic sectional image measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3681608B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2474331A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-31 The General Hospital Corporation Apparatus and method for rangings and noise reduction of low coherence interferometry lci and optical coherence tomography (oct) signals by parallel detection of spectral bands
DE102004037479A1 (en) * 2004-08-03 2006-03-16 Carl Zeiss Meditec Ag Fourier domain OCT ray tracing on the eye
JP4563130B2 (en) 2004-10-04 2010-10-13 株式会社トプコン Optical image measuring device
JP2007101250A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp Optical tomographic imaging method
WO2008123104A1 (en) * 2007-03-27 2008-10-16 Nec Corporation Micro-displacement measuring device, micro-displacement measuring method, and micro-displacement measuring program
GB2472059B (en) * 2009-07-23 2012-09-19 Univ Loughborough Apparatus for the absolute measurement of two dimensional optical path distributions using interferometry
US9046337B2 (en) * 2010-12-30 2015-06-02 Volcano Corporation Integrated OCT detector system with transimpedance amplifier
US8437007B2 (en) 2010-12-30 2013-05-07 Axsun Technologies, Inc. Integrated optical coherence tomography system
CN112161953B (en) * 2020-08-25 2022-05-13 西安电子科技大学 Wide-spectrum single-frame scattering imaging method based on scattering medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001272335A (en) 2001-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11319357B2 (en) Methods, arrangements and systems for obtaining information associated with an anatomical sample using optical microscopy
US7355716B2 (en) Apparatus and method for ranging and noise reduction of low coherence interferometry LCI and optical coherence tomography OCT signals by parallel detection of spectral bands
US7643153B2 (en) Apparatus and method for ranging and noise reduction of low coherence interferometry LCI and optical coherence tomography OCT signals by parallel detection of spectral bands
EP1470410B1 (en) Apparatus and method for rangings and noise reduction of low coherence interferometry (lci) and optical coherence tomography (oct) signals by parallel detection of spectral bands
JP4804820B2 (en) Optical tomographic image display system
US7339170B2 (en) Optical encoding and reconstruction
JP2009025245A (en) Device for observing optical interference
JP2009008393A (en) Optical image measuring device
JP3681608B2 (en) Spectroscopic sectional image measuring device
JP3245135B2 (en) Optical measurement device
KR20150088879A (en) Detection systems and methods using coherent anti-stokes raman spectroscopy
JP3619113B2 (en) Angular dispersive optical spatial coherence tomographic imaging system
CN111122535B (en) High-spectrum rapid imaging measurement system for molecular vibration mode
US7139078B2 (en) High resolution analysis system
EP3474001B1 (en) Test object visualizing device
JP2018072111A (en) Optical image measurement device and method for measuring optical image
CN212031304U (en) Novel Raman spectrometer based on optical field coupling device
JP2022039856A (en) Spectroscopic measurement device and spectroscopic measurement method
JP3594878B2 (en) Method and apparatus for measuring cross-sectional image of measurement sample
RU2184347C2 (en) Process generating images of internal structure of objects
JP3628582B2 (en) Vertical section image measuring device
JP2005062020A (en) Tomographic imaging system
US20050018197A1 (en) Spectral analysis system

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040628

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040803

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040831

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041102

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041126

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050517

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050518

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees