JPH03248043A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、光ビームを走査して光透過性の被検体内の断
層情報を非破壊的に得るようにした光走査装置に関する
。

〈従来の技術〉 光ビームを利用して被検体内の断層情報を効率良く得る
ためには、被検体の測定領域の全周にわたってできるだ
け多くのデータを均一かつ短時間の内にサンプリングす
る必要がある。

これを実現するために、本出願人は、被検体が収容され
る円筒状をしたガントリ内部に、光ビームを所定の振り
角度で扇状に走査する光学スキャナと、この光学スキャ
ナで反射された光ビームを受光する受光素子を光ビーム
の走査角度分に対応する長さだけアレー状に多数配列し
てなる光検出器とを共に配置し、光ビームを扇状に走査
しつつ、ガントリ全体を回転させて被検体に対する光ビ
ームの放射位置を被検体を中心とした周方向に沿って順
次移動することにより、被検体の全周にわたる断層デー
タをサンプリングする装置を提供した（特願昭６２−３
３１６７３号参照）。

しかし、この装置では、光ビームが扇状に走査される振
り角度に対応して、その走査幅に応じた分だけ多数の受
光素子をアレー配列することが必要となり、そのため、
光検出器が全体として高価になる。しかも、各受光素子
の特性のばらつきを補正する必要が生じる等の不具合が
ある。また、光ビームの振り角度は、受光素子の配列幅
によって制約され、光ビームの振り角度をそれ以上大き
くすることができない。さらに、受光素子は所定のピッ
チ間隔で配列されているので、そのピッチ間隔によって
被検体を透過した光ビームを検出するサンプリング間隔
も決定されてしまい、サンプリング間隔を任意に変える
ことができないなどの問題が残されていた。

そこで、本出願人は、第３図に示すように、被検体Ｍが
配置されるガントリ内に、仮想の截頭楕円錐Ａの周壁に
沿う反射面を有する凹状ミラー４を設け、この凹状ミラ
ー４を横切り截頭楕円錐Ａの底面に平行な輪郭楕円形の
切断面Ｂの一方の焦点Ｃ，位置に光源２からの光を凹状
ミラー４に向けて反射する反射ミラー６を配置し、この
反射ミラー６に該反射ミラーを揺動する駆動手段８を接
続する一方、前記切断面Ｂの他方の焦点Ｃ２位置を通り
かつ該切断面Ｂに直交する軸り上に凹状ミラー４で反射
された光を検出する単一の光検出器１０を配置した光走
査装置を提供した（特願平１−９３８０６号公報参照）
。

この装置によれば、光源２からの光は楕円面の一方の焦
点ｃ１に配置された反射ミラー６で反射されて凹状ミラ
ー４に向かう。その際、反射ミラー６が駆動手段８によ
って所定の振り角度θ。で揺動されるために、反射光は
扇状に走査される。そして、凹状ミラー４で再び反射さ
れた光は、楕円面の他方の焦点Ｃ２の軸り上に配置され
た光検出器１０に向けて集光されつつ被検体Ｍを透過し
た後、光検出器１０で受光される。

このように、第３図の装置を使用すれば、従来のように
多数の受光素子をアレー状に配列しなくても、単一の光
検出器１０によって被検体Ｍを透過した光を検出するこ
とができるので、光ビームの振り角度も任意に変えるこ
とが可能になるとともに、被検体を透過した光ビームを
検出するサンプリング間隔も光検出器で光ビームを検出
した後の信号処理の問題となるために、サンプリング間
隔の設定も任意に行うことができる。

さらに、本出願人は、第４図に示すように、被検体Ｍが
配置されるガントリ内に、その反射面が平面である板状
ミラー５を設け、この板状ミラー５に対して放物面に沿
う反射面を有する凹状ミラー３を略対向配置する一方、
この凹状ミラー３の焦点０を通る軸り上に、光源２から
の光を凹状ミラー３に向けて反射する反射ミラー６を配
置し、この反射ミラー６に該反射ミラーを揺動する駆動
手段８を接続し、さらに、板状ミラー５の反射光路上に
はこの板状ミラー５によって反射された光を集光する集
光レンズ７を設け、この集光レンズ７の焦点位置に単一
の光検出器１０を配置した光走査装置を提供した（特願
平１−３４１９８０号公報参照）。

この装置によれば、光源２からの光は反射ミラーＣで反
射されて凹状ミラー３に向かう。その際、反射ミラー６
が駆動手段８によって所定の振り角度θ。で揺動される
ために、反射光は扇状に走査される。しかも、反射ミラ
ー６は、凹状ミラー３の焦点０を通る軸り上に配置され
ているため、凹状ミラー３で反射される光は全て平行光
となって板状ミラー５に向かう。そして、板状ミラー５
で再び反射された光は、集光レンズ７で集光されつつ被
検体Ｍを透過した後、光検出器１ｏで受光される。

したがって、第４図に示した装置においても、単一の光
検出器１０によって被検体Ｍを透過した光を検出するこ
とができるので、光ビームの振り角度も任意に変えるこ
とが可能になるとともに、被検体を透過した光ビームを
検出するサンプリング間隔も任意に設定することができ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、光検出器の検出出方に基づいて得られる画像
の分解能は、サンプリング間隔だけでなく、光ビームの
ビーム径にし依存する。すなわち、サンプリング間隔と
ビーム径とを共に狭くして光検出信号を得れば分解能が
極めて高くなり、逆にサンプリング間隔とビーム径とを
共に広くして光検出信号を得れば分解能が低くなる。

しかし、多数の受光素子をアレー配列して光検出器を構
成していた初期の装置においては、画像の分解能は装置
の機械的な配置構成によって決定され、光ビームの振り
角度すら任意に変えることができなかった。

これに対して、第３図および第４図に示した光走査装置
においては、光ビームの振り角度やサンプリング間隔を
任意に調整することができる。しかし、光ビームのビー
ム径まで変化させることについては今まで十分に考慮さ
れていなかった。このために、画像の分解能を高めるこ
とについては未だ不十分であった。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、光ビームのビーム径を任意に調整できるようにして
、画像の分解能を今まで以上に高くしたり、低くしたり
、任意に調整できるようにするものである。

そのため、本発明では、光源からの光を反射ミラーで反
射しつつ、駆動手段でこの反射ミラ７を揺動することに
より、光ビームを所定の振り角度で扇状に走査し、この
走査される光ビームを反射手段と集光手段とで被検体に
向けて集光しつつ導き、被検体を透過した光ビームを単
一の光検出器で検出する光走査装置において、次の構成
を採る。

すなわち、本発明の光走査装置では、光源と反射ミラー
との間に、光ビームの出射方向に沿って凸レンズとズー
ムレンズとが順次配置され、このズームレンズは、光ビ
ームの出射方向に沿って摺動可能に設けられるとともに
、その焦点位置が前記凸レンズの焦点との距離の変化に
よらずに前記凸レンズの焦点位置に常に一致するように
設定されていることを特徴としている。

〈作用〉 上記構成において、光源からの光は、凸レンズで集光さ
れた後、ズームレンズに向かう。ここで、ズームレンズ
の焦点位置は、その焦点距離の変化によらずに凸レンズ
の焦点位置に常に一致するように設定されているので、
ズームレンズを通過した光ビームは平行光となる。しか
も、ズームレンズを凸レンズの焦点位置に近付けると、
非常に細いビーム径となり、逆に、凸レンズの焦点位置
から遠ざけると、次第にビーム径は太くなる。

こうしてビーム径が調整された光ビームは、その後、揺
動される反射ミラーによって所定の振り角度で扇状に走
査され、この走査される光ビームが反射手段と集光手段
とで被検体に向けて集光しつつ導かれ、被検体を透過し
た光ビームが単一の光検出器で検出される。

〈実施例〉 第１図は本発明の実施例に係る光走査装置の要部のブロ
ック図であり、第３図および第４図に示す構成部分に対
応する部分には同一の符号を付す。

第１図において、符号ｌは光走査装置の全体を示し、２
はレーザ等の光源、６は反射ミラーであって、この反射
ミラー６はこれを揺動させる駆動手段（薗示省略）に接
続されている。

そして、上記の光源２と反射ミラー６との間に、光ビー
ムの出射方向に沿って凸レンズＬｏとズームレンズＬ、
とが順次配置されており、このズームレンズＬ、は、光
ビームの出射方向に沿って摺動可能に設けられるととも
に、その焦点位置が凸レンズＬ。の焦点との距離の変化
によらずに凸レンズし。の焦点位置ｒ。に常に一致する
ように設定されている。

上記構成において、光源２からの光は、凸レンズＬ。で
集光された後、ズームレンズＬ、に向かう。

ここで、ズームレンズＬ１の焦点位置ｒ。は、ズームレ
ンズＬ１と凸レンズＬ０の焦点との距離の変化によらず
に凸レンズＬ。の焦点位置に常に一致するように設定さ
れているので、ズームレンズＬ。

を通過した光ビームは全て平行光となる。しかも、ズー
ムレンズＬ、を凸レンズＬ６の焦点位置に近付けると、
ズームレンズＬ、に入射するまでの光ビームの広がりが
少なくなるために、非常に細いビ−ム径ｄ。となる。こ
れとは逆に、ズームレンズＬ１を凸レンズＬ。の焦点位
置から遠ざけると、ズームレンズＬ、に入射するまでの
光ビームの広がりが大きくなるために、ビーム径ｄ、は
太くなる。

こうしてビーム径が調整された先ビームは、その後、揺
動される反射ミラ６−によって所定の振り角度で扇状に
走査される。反射ミラー６で反射された光ビームは、第
３図に示すような凹状ミラー４でさらに反射されて被検
体Ｍを透過して光検出器ｌＯで検出されるか、あるいは
第５図に示すような凹状ミラー３、板状ミラー５、集光
レンズ７で導かれた後、被検体Ｍを透過して光検出器１
０で検出され、所定のサンプリング間隔で測定される。

いずれの構成の場合でも、被検体Ｍを透過する光ビーム
のビーム径とサンプリング間隔によってその分解能が決
定される。たとえば、同じ大きさの被検体Ｍについて、
第２図（ａ）に示すように、サンプリング間隔ｅ０とビ
ーム径ｄ。とを共に狭くして光検出信号を得れば、画像
を構成する画素数を増やすことができるために分解能が
極めて高くなる。逆に、第２図（ｂ）に示すように、サ
ンプリング間隔１２１とビーム径ｄ１とを共に広くして
光検出信号を得れば分解能は低くなるが、分解能を高く
して精密な測定をする前に、短時間で被検体の大まかな
様子を調べたい場合にはこの方法が有効である。

〈発明の効果〉 本発明によれば、被検体に対して扇状に走査される光を
単一の光検出器で全て受光する光走査装置において、光
ビームのサンプリング間隔のみならず、ビーム径を任意
に調整することができるようになる。

このため、画像分解能を今まで以上に高くしたり、低く
したり、必要に応じて分解能を任意に調整することがで
きるようになる。

また、大きさの異なる被検体についても、同一の分解能
での測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る光走査装置の要部のブロ
ック図、第２図はビーム径の異なる光ビームが被検体を
透過する様子を示す説明図である。 第３図は光走査装置の配置構成を示す斜視図、第４図は
他の光走査装置の配置構成を示す斜視図である。 ｌ・・・光走査装置、２・・・光源、６・・・反射ミラ
ーＬ０・・・凸レンズ、Ｌ、・・・ズームレンズ、ｆ、
・・・焦点位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光を反射ミラーで反射しつつ、駆動手
   段でこの反射ミラーを揺動することにより、光ビームを
   所定の振り角度で扇状に走査し、この走査される光ビー
   ムを反射手段と集光手段とで被検体に向けて集光しつつ
   導き、被検体を透過した光ビームを単一の光検出器で検
   出する光走査装置において、 前記光源と反射ミラーとの間に、光ビームの出射方向に
   沿って凸レンズとズームレンズとが順次配置され、この
   ズームレンズは、光ビームの出射方向に沿って摺動可能
   に設けられるとともに、その焦点位置が前記凸レンズの
   焦点との距離の変化によらずに前記凸レンズの焦点位置
   に常に一致するように設定されていることを特徴とする
   光走査装置。