JPH0332641A - Laser doppler imaging device - Google Patents

Laser doppler imaging device

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Publication number
JPH0332641A
JPH0332641A JP1169220A JP16922089A JPH0332641A JP H0332641 A JPH0332641 A JP H0332641A JP 1169220 A JP1169220 A JP 1169220A JP 16922089 A JP16922089 A JP 16922089A JP H0332641 A JPH0332641 A JP H0332641A
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JP
Japan
Prior art keywords
doppler
capacitor
image
pixel
laser light
Prior art date
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Pending
Application number
JP1169220A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuto Takeuchi
康人 竹内
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.)
GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
Yokogawa Medical Systems Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0332641A publication Critical patent/JPH0332641A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a Doppler image at a high frame rate and with high sensitivity by decomposing the surface to be measured into many pixels of a two-dimensional array, obtaining a Doppler component in each pixel, accumulating its result, and converting it to an image. CONSTITUTION:A Doppler component contained in a light beam from the irradiated surface A is extracted and inputted to a base of a transistor Q1 of a circuit layer 5c. The Doppler component amplified by a negative feedback amplifier by the transistors Q1-Q3 is brought to low cut again by a capacitor C2, detected by a diode D1 and a transistor Q4, converted into a signal corresponding to a pixel value, and accumulated in a capacitor C4. A multiplexer M reads out the signal accumulated in the capacitor C4 at a prescribed timing, and sends it out to a controller. The capacitor C4 is cleaned whenever the signal is read out. The controller 6 generates a video signal by converting a pixel value from a photodiode arrayed two-dimensionally into luminance or hue information, and outputs it to a display 7. In such a way, in the display 7, a Doppler image is displayed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、レーザドプライメージング装置に関し、特
に、体表面の血流分布像1体内の界面の直下の血流分布
像たとえば眼底血流分布像を実時間で動的に観測するた
めのレーザドプライメージング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a laser Doppler imaging device, and particularly to a blood flow distribution image on a body surface, a blood flow distribution image immediately below an interface in the body, an eye fundus blood flow distribution image This invention relates to a laser Doppler imaging device for dynamically observing images in real time.

[従来の技術] この種の従来装置として、例えば特開昭64−3793
1号公報に開示の血流分布表示装置がある。
[Prior art] As a conventional device of this type, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-3793
There is a blood flow distribution display device disclosed in Japanese Patent No. 1.

この血流分布表示装置は、レーザ光を測定対象面に点的
に照射し、照射点からの散乱光より血流成分を抽出して
、その照射点のピクセル値とする。
This blood flow distribution display device irradiates a measurement target surface pointwise with laser light, extracts a blood flow component from scattered light from the irradiation point, and uses it as a pixel value at the irradiation point.

そして、光偏向素子を駆動して照射点を移動させ、測定
対象面を2次元的に走査し、2次元配列のピクセル値を
得、それを画像化して血流分布像を得るものである。
Then, the light deflection element is driven to move the irradiation point, two-dimensionally scan the surface to be measured, obtain a two-dimensional array of pixel values, and convert them into an image to obtain a blood flow distribution image.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来の血流分布表示装置では、測定対象面上の照射
点を2次元的に移動させて西向な情報を収集しイメージ
を形成しているが、1フレームを得るために要する時間
が長くかかるため、実時間で動的に観測するのに十分な
フレームレートを得られない問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional blood flow distribution display device described above, an image is formed by moving the irradiation point on the measurement target surface two-dimensionally to collect westward information. Because it takes a long time to obtain the data, there is a problem that it is not possible to obtain a frame rate sufficient for dynamic observation in real time.

そこで、この発明の目的は、実時間で動的に観測するの
に十分なフレームレートでドプライメージを得ることが
できるレーザドプライメージング装置を提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a laser Doppler imaging device that can obtain Doppler images at a frame rate sufficient for dynamic observation in real time.

[発明を解決するための手段] この発明のレーザドプライメージング装置は、レーザ光
を出射するレーザ光源と、そのレーザ光を測定対象面に
西向に照射するための照射用光学手段と、レーザ光の照
射面の光像を形成するための結像用光学手段と、前記光
像を2次元配列の多数のピクセル毎の電気信号に変換す
るべく前記光像の形成位置に2次元的に多数配列された
光電変換手段と、前記ピクセル毎の電気信号からドプラ
成分をそれぞれ抽出する多数のドプラフィルタ手段と、
抽出された各ドプラ成分をそれぞれ検波してピクセル毎
のピクセル値を得る多数の検波手段と、前記ピクセル値
をそれぞれ蓄積する多数の蓄積手段と、前記蓄積された
各ピクセル値を2次元配列の多数のピクセル毎の光信号
に変換してドプライメージを形成するイメージ表示手段
とを具備してなることを構成上の特徴とするものである
[Means for Solving the Invention] A laser Doppler imaging apparatus of the present invention includes a laser light source that emits laser light, an irradiation optical means that irradiates the measurement target surface with the laser light in a westward direction, and a laser light source that emits laser light. an imaging optical means for forming an optical image of the irradiated surface; and a large number of optical means arranged two-dimensionally at the formation position of the optical image to convert the optical image into electrical signals for each of a large number of pixels in a two-dimensional array. a photoelectric conversion means, and a large number of Doppler filter means for extracting Doppler components from the electrical signals for each pixel,
A large number of detection means each detecting each extracted Doppler component to obtain a pixel value for each pixel, a large number of storage means that respectively accumulate the pixel values, and a large number of two-dimensional arrays for each of the accumulated pixel values. The device is characterized in that it is equipped with an image display means for converting into optical signals for each pixel to form a Doppler image.

[作用] この発明のレーザドプライメージング装置では、レーザ
光を測定対象面に西向に照射し、その照射面の光像を2
次元的に多数配列した光電変換手段で電気信号として捉
える。そして、各光電変換手段ごとにドプラ成分を取り
出し、蓄積する。
[Function] In the laser Doppler imaging apparatus of the present invention, a laser beam is irradiated to the measurement target surface in a westward direction, and a light image of the irradiated surface is divided into two
It is captured as an electrical signal by photoelectric conversion means arranged in multiple dimensions. Then, Doppler components are extracted and accumulated for each photoelectric conversion means.

そこで、フレームレートを十分高くすることが出来る。Therefore, the frame rate can be made sufficiently high.

また、蓄積時間により十分な感度を得ることが出来る。Furthermore, sufficient sensitivity can be obtained depending on the accumulation time.

従って、実時間で動的に観測しうるドプライメージを好
適に得られることとなる。
Therefore, a Doppler image that can be dynamically observed in real time can be suitably obtained.

[実施例] 以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を更に詳細に
説明する。なお、これによりこの発明が限定されるもの
ではない。
[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on the example shown in the drawings. Note that this invention is not limited to this.

第1図はこの発明の一実施例のレーザドプライメージン
グ装置1の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a laser Doppler imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

このレーザドプライメージング装置1において、レーザ
光源2はHe−Neレーザであり、波長632.8nm
のレーザ光を出射する。
In this laser Doppler imaging apparatus 1, the laser light source 2 is a He-Ne laser with a wavelength of 632.8 nm.
emits laser light.

出射されたレーザ光は、照射用レンズ3により所定の立
体角に広げられ、測定対象面Sに西向に照射される。A
はその照射面を示している。
The emitted laser light is spread to a predetermined solid angle by the irradiation lens 3, and is irradiated onto the measurement target surface S in a westward direction. A
indicates the irradiated surface.

結像用レンズ4は、上記照射面Aの光像を、3次元IC
5のフォトセンシング層5a上に形成する。
The imaging lens 4 converts the optical image of the irradiation surface A into a three-dimensional IC.
It is formed on the photo-sensing layer 5a of No. 5.

フォトセンシングミ5aには、多数のフォトダイオード
が2次元的に配列されている。
A large number of photodiodes are two-dimensionally arranged in the photo-sensing device 5a.

フォトセンシング層5aの背面には、各フォトダイオー
ドに対応する多数のドプラフィルタを形成したフィルタ
層5bが設けられている。
A filter layer 5b in which a large number of Doppler filters corresponding to each photodiode are formed is provided on the back side of the photosensing layer 5a.

そのフィルタ層5bの背面には、前記各フォトダイオー
ドおよびドプラフィルタに対応する多数のアンプ、検波
器および蓄積コンデンサ並びにマルチプレクサを形成し
た回路層5cが設けられている。
A circuit layer 5c is provided on the back side of the filter layer 5b, in which a large number of amplifiers, detectors, storage capacitors, and multiplexers corresponding to each of the photodiodes and Doppler filters are formed.

1つのフォトダイオードに着目したときの前記フォトセ
ンシティブ層5a、 フィルタ層5b、回路層5cの断
面構造を第2図に示す。また、回路図を第3図に示す。
FIG. 2 shows the cross-sectional structure of the photosensitive layer 5a, filter layer 5b, and circuit layer 5c when focusing on one photodiode. Further, a circuit diagram is shown in FIG.

第2図に示すように、フォトセンシティブ層5aの受光
面には、透明のサファイヤ基板11が設けられ、次にフ
ォトダイオード12が設けられている。フォトダイオー
ド12の背面は電極になっており、誘電体層14を介し
て電極15と対向している。その電極15は、スルーホ
ールコンタクト16を介してトランジスタのベース電極
17に接続されている。21は絶縁層であり、その中を
配線層20が通っている。22は半導体層であり、n+
層18や9層19などが形成され、トランジスタ、ダイ
オード等を構成している。
As shown in FIG. 2, a transparent sapphire substrate 11 is provided on the light-receiving surface of the photosensitive layer 5a, and then a photodiode 12 is provided. The back surface of the photodiode 12 is an electrode, and faces an electrode 15 with a dielectric layer 14 in between. Its electrode 15 is connected via a through-hole contact 16 to a base electrode 17 of the transistor. 21 is an insulating layer through which the wiring layer 20 passes. 22 is a semiconductor layer, n+
Layer 18, nine layers 19, and the like are formed to constitute transistors, diodes, and the like.

透明サファイヤ基板11およびフォトダイオード12に
よりフォトセンシティブ層5aが構成され、誘電体層1
4を挟んで対向する電極によって形成されるコンデンサ
によってフィルタ層5bが構成され、電極17.配線層
20.半導体層22等によって回路層5Cが構成されて
いる。
The transparent sapphire substrate 11 and the photodiode 12 constitute a photosensitive layer 5a, and the dielectric layer 1
A filter layer 5b is constituted by a capacitor formed by electrodes facing each other with electrodes 17 . Wiring layer 20. A circuit layer 5C is constituted by the semiconductor layer 22 and the like.

回路図で示せば第3図のようになる。PDはフォトダイ
オード12であり、C1は誘電体層14を挟んで対向す
る電極により形成されるコンデンサであって、これがド
プラ成分のみを抽出するドプラフィルタとして機能する
。すなわち、照射面Aからの光に含まれるドプラ成分が
抽出されて回路層5cのトランジスタQ1のベースに入
力される。
If shown as a circuit diagram, it would be as shown in Fig. 3. PD is a photodiode 12, and C1 is a capacitor formed by opposing electrodes with a dielectric layer 14 in between, which functions as a Doppler filter that extracts only Doppler components. That is, the Doppler component contained in the light from the irradiation surface A is extracted and input to the base of the transistor Q1 of the circuit layer 5c.

トランジスタQ1〜Q3による負帰還アンプで増幅され
たドプラ成分は、コンデンサC2で再びローカットされ
、ダイオードD1およびトランジスタQ4で検波され、
ピクセル値に対応する信号に変換され、コンデンサC4
に蓄積される。
The Doppler component amplified by the negative feedback amplifier formed by transistors Q1 to Q3 is low-cut again by capacitor C2, and detected by diode D1 and transistor Q4.
is converted into a signal corresponding to the pixel value, and the capacitor C4
is accumulated in

マルチプレクサMは所定のタイミングで前記コンデンサ
C4に蓄積した信号を読み出し、第1図に示すコントロ
ーラ6に送り出す。コンデンサC4は信号が読み出され
る毎にクリアされる。
The multiplexer M reads out the signal accumulated in the capacitor C4 at a predetermined timing and sends it to the controller 6 shown in FIG. Capacitor C4 is cleared each time a signal is read.

コントローラ6は、2次元的に配列されたフォトダイオ
ードからのピクセル値を輝度あるいは色相情報に変換し
てビデオ信号を生威し、デイスプレィ7へと出力する。
The controller 6 converts the pixel values from the two-dimensionally arranged photodiodes into brightness or hue information to produce a video signal and output it to the display 7.

かくして、デイスプレィ7において、ドプライメージが
表示されることとなる。
In this way, the Doppler image will be displayed on the display 7.

上記レーザドプライメージング装置1では、各ピクセル
において連続的にドプラ成分を検出し、それらのドプラ
成分から得たピクセル値をそれぞれ蓄積しているから、
人が観測するのに十分なフレームレートが得られると共
に感度も十分高くなる。従って、実時間で動的に観測を
行えるドプライメージを得ることが出来るようになる。
In the laser Doppler imaging device 1, Doppler components are continuously detected in each pixel, and pixel values obtained from these Doppler components are accumulated.
The frame rate is high enough for human observation, and the sensitivity is also high enough. Therefore, it becomes possible to obtain Doppler images that can be observed dynamically in real time.

他の実施例としては、フオトダイオード12に代えてフ
ォトトランジスタを用いるもの、マルチプレクサとして
COD構造を採用したものなどが挙げられる。
Other examples include one using a phototransistor instead of the photodiode 12, and one using a COD structure as a multiplexer.

[発明の効果] この発明のレーザドプライメージング装置にょれば、測
定対象面を2次元配列の多数のピクセルに分解して、各
ピクセルでドプラ成分を得て、その結果を蓄積し、画像
化するから、高フレームレート、高感度でドプライメー
ジを得られることになる。従って、眼底血流分布等を実
時間で動的に観測できるようになる。
[Effects of the Invention] According to the laser Doppler imaging device of the present invention, the surface to be measured is decomposed into a large number of pixels in a two-dimensional array, a Doppler component is obtained for each pixel, and the results are accumulated and imaged. Therefore, Doppler images can be obtained with high frame rate and high sensitivity. Therefore, it becomes possible to dynamically observe the fundus blood flow distribution, etc. in real time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例のレーザドプライメージン
グ装置の構成ブロック図、第2図は光電変換手段等を構
成する3次元ICの要部断面図、第3図は第2図に示す
3次元ICの要部回路図である。 (符号の説明) 1・・・レーザドプライメージング装置2・・・レーザ
光源 3・・・照射用レンズ 4・・・結像用レンズ 5・・・3次元IC 5a・・・フォトセンシング層 5b・・・フィルタ層 5C・・・回路層 6・・・コントローラ 7・・・デイスプレィ PD・・・フォトダイオ− C1・・・コンデンサ Dl・・・ダイオード C4・・・コンデンサ。 ド
FIG. 1 is a block diagram of a laser Doppler imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a main part of a three-dimensional IC constituting photoelectric conversion means, etc., and FIG. 3 is a block diagram of a three-dimensional IC shown in FIG. It is a principal part circuit diagram of Dimensional IC. (Explanation of symbols) 1... Laser Doppler imaging device 2... Laser light source 3... Lens for irradiation 4... Lens for imaging 5... Three-dimensional IC 5a... Photosensing layer 5b. ...Filter layer 5C...Circuit layer 6...Controller 7...Display PD...Photodiode C1...Capacitor Dl...Diode C4...Capacitor. de

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、レーザ光を出射するレーザ光源と、そのレーザ光を
測定対象面に面的に照射するための照射用光学手段と、
レーザ光の照射面の光像を形成するための結像用光学手
段と、前記光像を2次元配列の多数のピクセル毎の電気
信号に変換するべく前記光像の形成位置に2次元的に多
数配列された光電変換手段と、前記ピクセル毎の電気信
号からドプラ成分をそれぞれ抽出する多数のドプラフィ
ルタ手段と、抽出された各ドプラ成分をそれぞれ検波し
てピクセル毎のピクセル値を得る多数の検波手段と、前
記ピクセル値をそれぞれ蓄積する多数の蓄積手段と、前
記蓄積された各ピクセル値を2次元配列の多数のピクセ
ル毎の光信号に変換してドプライメージを形成するイメ
ージ表示手段とを具備してなることを特徴とするレーザ
ドプライメージング装置。
1. A laser light source that emits laser light, and an irradiation optical means for irradiating the laser light over a surface to be measured;
an imaging optical means for forming an optical image of a surface irradiated with laser light; A large number of arrayed photoelectric conversion means, a large number of Doppler filter means for respectively extracting Doppler components from the electric signal for each pixel, and a large number of detectors that respectively detect each extracted Doppler component to obtain a pixel value for each pixel. means, a plurality of storage means for respectively storing said pixel values, and image display means for converting each of said accumulated pixel values into optical signals for each of a plurality of pixels in a two-dimensional array to form a Doppler image. A laser Doppler imaging device characterized by:
JP1169220A 1989-06-30 1989-06-30 Laser doppler imaging device Pending JPH0332641A (en)

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