JPH08243105A - Optical ct image device - Google Patents

Optical ct image device

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JPH08243105A
JPH08243105A JP7467095A JP7467095A JPH08243105A JP H08243105 A JPH08243105 A JP H08243105A JP 7467095 A JP7467095 A JP 7467095A JP 7467095 A JP7467095 A JP 7467095A JP H08243105 A JPH08243105 A JP H08243105A
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examinee
turning
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Hiroshi Kanai
寛 金井
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Hiroshi Kanai
Nippon Koden Corp
日本光電工業株式会社
寛 金井
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Abstract

PURPOSE: To provide an optical CT image system with simple constitution by using a two-dimensional image sensor moved turnably in the periphery of an examinee. CONSTITUTION: A turning body 1 turning around a turning center O of the center part of the examinee 9 is driven turnably by a stepping motor 1a controlled by a motor control means 1b. A laser beam source 2 which photoirradiates a living body with a near infrared ray with high transmittancy photoirradiates the examinee 9 advancing the turning center O via an optical fiber 2a. A CCD camera 3 as the two-dimensional image sensor mounted on the back side of the turning body 1 advancing the turning center O receives light propagated almost parallel with the radius direction out of the light radiated from the examinee 9 being diffused on the examinee 9 set parallel with the turning face of the turning body 1 by separating from the turning center O sufficiently far than the examinee 9. An image data generating means 4 fetches the light reception signal of the CCD camera 3 at every prescribed angle interval as an image signal, and generates the three-dimensional tomographic image data of the cross section of the examinee 9.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光を用いて被検体の断層像を画像表示するための光CT画像装置に関するものである。 The present invention relates to relates to an optical CT imaging device for image display of the tomographic image of the subject with light.

【0002】 [0002]

【従来の技術】X線CTの場合直線的に生体を透過するために、正確なプロジェクションデータを測定することができるが、X線は生体にとって侵襲が多く、頻繁に照射することができない。 To transmit linearly biological BACKGROUND OF THE INVENTION In X-ray CT, can be accurately measured projection data, X-rays invasive lot to living organisms, it is impossible to frequently irradiation. また、X線装置や周辺の防御装置が大がかりになるという欠点があった。 In addition, there is a disadvantage that the X-ray device or a peripheral of the defense apparatus becomes large scale. そこで、特開平4−122248号公報により、被検体に対する光の照射角度を順に変化させながら指向性の高い光を照射して、被検体を断層状に直進透過した光のみの強度分布を高指向性光学系を介して検出し、各照射角度の強度分布から合成することにより、光断層像を画像化する光断層像画像化装置が開示されている。 Therefore, by JP-A 4-122248 discloses a high directivity is irradiated with light having high directivity while changing the irradiation angle of light to the subject in order, the intensity distribution of only the light straightly transmitted through the subject to faults form detected through sexual optical system by combining the intensity distribution of each illumination angle, optical tomographic image imaging apparatus for imaging an optical tomographic image is disclosed. さらに、特開平5−2 In addition, JP-A-5-2
61109号公報により、光の散乱透過光強度分布から散乱体のプロジェクションデータを算出して断層像を構成するために、生体の散乱透過光の強度分布とその生体の散乱性特性を表わすLSF(LineSpread Function)関数とその生体の寸法と散乱係数を用いた演算を行い、生体中を貫く直線上の平均光吸収係数を算出して、画像化する光CT画像装置が提案されている。 The 61109 JP, to construct a tomographic image by calculating the projection data of the scatterer from scattered transmitted light intensity distribution of the light, LSF representing the scattering properties of the living and the intensity distribution of the living body of the scattered transmitted light (LineSpread performs calculation using function) function and dimensions as the scattering coefficient of the living, to calculate the average light absorption coefficient on a straight line passing through the in vivo optical CT imaging device for imaging have been proposed. その他、参照レーザ光に測定光を重ねてその干渉縞を利用することにより、参照光の方向の光を測定することにより、断層画像を表示する装置も周知となっている。 Other, by overlapping the measurement light to the reference laser beam utilizing the interference fringes, by measuring the direction of the light of the reference light, is also a well known device for displaying a tomographic image.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらの装置はいずれも直進透過光の検出を前提にしているが、組織に照射された光は組織内で大半が散乱されてしまうため受光側で得られる光は散乱光が大部分となり画像の弁別が悪くなるという欠点があった。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, although these devices are based on the assumption any detection of the rectilinear transmitted light, the light emitted to the tissue obtained by the light receiving side for the majority in the organization from being scattered It is light has a drawback that the scattered light is the discrimination of the majority and become the image deteriorates.

【0004】本発明は、生体等のような散乱性の被検体の場合光照射方向に厚くなると、入射光が平行光線であっても光源と離れた領域では殆ど散乱光となり、全ての方向に光散乱されることに着眼したもので、簡単な構成の光CT画像装置を提供することを目的とする。 [0004] The present invention, when thicker when the light irradiation direction of the subject of scattering, such as such as a living body, almost become a scattered light in incident light away from the light source be parallel light region, in all directions It obtained by paying attention to be light scattering, and an object thereof is to provide an optical CT imaging device having a simple configuration.

【0005】 [0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達成するために、請求項1により、被検体の配置位置の中心部を回動中心として回動制御される回動体と、回動中心に向けて被検体を光照射する光源と、回動中心に向けて回動体に取付けられることにより、被検体中を拡散して入射し、かつ回動体の半径方向に直交方向の所定の二次元検査範囲の入射光を受光する二次元イメージセンサと、回動体の所定の角度間隔ごとに二次元イメージセンサが検知した画像信号を取込んで、バックプロジェクション法によるデータ処理により二次元又は三次元の断層画像データを作成する画像データ作成手段と、断層画像データに対応する画像を表示する画像表示手段とを備えたことを特徴とする。 Means for Solving the Problems The present invention, in order to achieve this object, the first aspect, a rotating body which is rotated controlled as the pivot center to the center of the arrangement position of the object, turning a light source for light irradiation of the object towards the center, by being attached to the rotating member toward the rotational center, incident and diffused in the subject, and the rotary body radially in the direction orthogonal to the predetermined two a two-dimensional image sensor receiving incident light dimension inspection range, is captures and image signals two-dimensional image sensor for each predetermined angular intervals detects the rotational body, two-dimensional or three-dimensional by the data processing by the back projection method and image data generating means for generating tomographic image data, characterized by comprising an image display means for displaying an image corresponding to the tomographic image data. 請求項2により、二次元イメージセンサに代えて一次元イメージセンサを備え、画像データ作成手段に二次元の断層画像を作成させることも可能である。 The claim 2, comprising a one-dimensional image sensor in place of the two-dimensional image sensor, it is also possible to create a two-dimensional tomographic image in the image data creating means.

【0006】 [0006]

【作用】請求項1において、回動体の中心部に光源と対向する位置に、例えば入射した平行光線を散乱光として出射し得る程度の大きさの散乱性の被検体を配置する。 [Action] In claim 1, the light source and facing the heart of the rotating body, for example, placing the subject-scattering size that can emit a collimated light beam incident as a scattered light.
被検体が光源により平行光線又は散乱光で光照射されると、光源に距離を置いた被検体の内部は散乱光で種々の方向から光照射され、したがって被検体内部の表面近辺に異物が在ると、この異物は散乱光で種々の方向から光照射され、反射、散乱等を生じた異物の透過光は表面から浅い残りの領域を直進的に透過して表面から出射される。 When the subject is irradiated with light parallel light or scattered light by the light source, the inside of the subject at a distance to the light source is light irradiated from various directions in the scattered light, thus foreign objects inside the subject in the vicinity of the surface standing that the, the foreign material is irradiated with light from various directions in the scattered light, reflected, transmitted light foreign matter that caused the scattering or the like is emitted and the remaining region shallower from the surface from the straight transmissive to the surface. 二次元イメージセンサは、回動体の所定の角度間隔ごとに、被検体を拡散して入射する半径方向に直交方向の一次元又は二次元の検査範囲の入射光を画像信号として受光する。 Two-dimensional image sensor, for each predetermined angular intervals the rotational body, for receiving an image signal incident light of the one-dimensional or two-dimensional inspection range in the perpendicular direction to the radial direction incident by diffusing analyte. 画像データ作成手段は、所定の角度間隔ごとの回動の都度一次元又は二次元検査範囲の画像信号を取込んでバックプロジェクション法によるデータ処理により、二次元の断層画像データ又はその直交方向の合成により三次元の断層画像データを作成して、画像表示手段に画像表示させる。 Image data generating means, the data processing by the back projection method is captures and image signals of the one-dimensional or two-dimensional examination region each rotation of each predetermined angular intervals, two-dimensional tomographic image data or synthetic a direction perpendicular thereto by creating a three-dimensional tomographic image data by, it is the image displayed on the image display unit.

【0007】 [0007]

【実施例】図1を基に本発明の一実施例による光CT画像装置を説明する。 To FIG. 1 illustrating an optical CT imaging device according to an embodiment of the present invention based. 1は入射光に対して散乱性の被検体9の中心部を回動中心Oとして回動する回動体であり、 1 is a rotating body that rotates the central portion of the object 9 of scattering as the pivot center O to the incident light,
モータ制御手段1bで制御されるステップモータ1aにより回動駆動される。 Is driven to rotate by a step motor 1a is controlled by the motor control means 1b. 2は生体に対して透光性の良い近赤外光(波長780nm、約30mW)を光照射するレーザ光源であり、光ファイバ2aを通して回動中心Oに向けて被検体9を光照射する。 2 translucent good near-infrared light to a living body (wavelength 780 nm, about 30 mW) is a laser light source for irradiating light, the subject 9 to light irradiation directed through the optical fiber 2a to the rotation center O.

【0008】3は、回動中心Oに向けて半径方向に50 [0008] 3, 50 radially toward the rotation center O
0mm程度離れて、回動体1の裏側に取付けられた二次元イメージセンサとしてのCCDカメラである。 Apart about 0 mm, a CCD camera as a two-dimensional image sensor mounted on the back side of the rotating body 1. このC The C
CDカメラは、回動中心Oから被検体9よりも十分遠く離れていることにより、回動体1の回動面と平行な被検体9により拡散して被検体9から放射される光のうち半径方向に略平行に伝播してきた光を受光する。 CD camera, by being sufficiently distant than the object 9 from the rotation center O, radius of the light emitted from the subject 9 diffused by the rotation plane parallel to the object 9 in the rotary body 1 receiving light which has been substantially parallel to the propagation direction. つまり、 That is,
半径方向に直交する100mm×100mm程度の被検体9の表面の二次元検査範囲から放射された光を受光する。 Receiving the light emitted from the two-dimensional examination region of the surface of 100 mm × 100 mm about the subject 9 which is perpendicular to the radial direction.

【0009】4はコンピュータ利用の画像データ作成手段であり、180°以内の任意の範囲内で回動体1の所定の角度間隔ごとに被検体9のX方向(横方向)及びY [0009] 4 is an image data generating means of the computer use, X direction of the subject 9 at predetermined angular intervals of the rotating body 1 in any range within 180 ° (horizontal direction) and Y
方向(縦方向)のCCDカメラ3の受光信号を画像信号として取込んで、バックプロジェクション法(逆投影法)により被検体9の断面の三次断層画像データを作成する。 Crowded preparative receiving signal of the CCD camera 3 in the direction (vertical direction) as an image signal, to create a tertiary tomographic image data of the section of the specimen 9 by back projection method (back projection method). 即ち、CCDカメラ3の例えばY方向の各アドレスについてX方向アドレスの受光信号を画像信号として取込んで処理し、各Y方向アドレスの回動体1の回転面に平行なX−Z面の画像データを作成して、所定の角度間隔ごとのこの画像データを積分等の処理を行って各Y That is, the process by captures and receiving signals in the X direction address as an image signal for each address, for example in the Y-direction CCD camera 3, the image data of the parallel X-Z plane to the rotation surface of the rotating body 1 of the Y direction address creating a respective performs processing such as integrating the image data for each predetermined angular distance Y
方向アドレスの二次元の断層画像データを作成する。 To create a two-dimensional tomographic image data direction address. さらに、これらの二次元の断層画像データをY方向へ合成して三次元の断層画像データを作成する。 Furthermore, these two-dimensional tomographic image data by combining the Y direction to create a three-dimensional tomographic image data. 5はその断層画像データに対応する画像信号を三次元的に例えばコンピュータの表示画面に画像表示する画像表示手段である。 5 is an image display means for image display on a display screen of an image signal corresponding to the tomographic image data in three dimensions, for example, a computer.

【0010】このように構成された光CT画像装置の動作を被検体9として試料を用いた試験例について図2及び図3を参照して説明する。 [0010] will be described with reference to FIGS. 2 and 3 for the test examples using the sample to operate as the subject 9 in this optical CT imaging device. 試料は、図3Aに示すように牛乳を0.5%に薄めた直径85mm、高さ10mm Samples 85mm diameter was diluted milk to 0.5%, as shown in FIG. 3A, height 10mm
の寒天ファントム19に表面から10mmの位置に直径3mmの黒いセラミック製円筒19aを挿入してある。 The position of 10mm from the surface to the agar phantom 19 has been inserted black ceramic cylinder 19a diameter 3 mm.

【0011】CCDカメラ3はレンズ直径30mm、絞りf16とする。 [0011] CCD camera 3 lens diameter 30 mm, and aperture f16. 光ファイバ2aを通って寒天ファントム19に入射したレーザ光は、20〜30mm程度の領域では近軸散乱光として直進し、円筒19aに達する深い領域では完全散乱光になる。 Laser beam incident on the agar phantom 19 through the optical fiber 2a is in the region of about 20~30mm straight as paraxial scattered light, becomes completely scattered light in the deep region to reach the cylinder 19a. したがって、円筒19a Thus, the cylindrical 19a
は実質上種々の方向からの散乱光で光照射され、その境界面で反射・散乱・屈折・回折等を生じた透過光は、残りの浅い領域を近軸散乱光として直進的に寒天ファントム19を透光して表面から出射される。 Is light irradiation in the scattered light from substantially different directions, rectilinear manner agar phantom 19 transmitted light caused reflection and refraction scattering diffraction, etc. at the boundary surface, the remaining of the shallow region as paraxial scattered light the was translucent are emitted from the surface.

【0012】モータ制御回路1aの設定により、レーザ光源2に対向する基準回動位置0°に対して両側の−9 [0012] By setting of the motor control circuits 1a, on both sides with respect to the reference rotation position 0 ° opposite to the laser light source 2 -9
0°〜+90°の範囲で2°間隔で露光時間を500m 0 ° ~ 500 meters exposure time 2 ° intervals in the range of + 90 °
sとするように回動体1を逐次回動させる。 Successively rotating the rotating body 1 so as to s. その都度、 Each time,
CCDカメラ3は、回動体1の回動面と平行な寒天ファントム19の断面を拡散して半径方向に略平行に入射する100mm×100mm程度のX−Y面の二次元検査範囲の入射光を受光する。 CCD camera 3, the incident light of the two-dimensional examination region of X-Y plane about 100 mm × 100 mm substantially parallel to the incident radially diffuses the cross section of the rotation plane parallel to the agar phantom 19 of the rotating body 1 It received.

【0013】これにより、画像データ作成手段4は、各Y軸アドレスについてX−Z面の二次元検査範囲を想定して100mm程度の範囲に対応するX方向アドレスの1次元画像信号を取込むごとに、バックプロジェクション法によるデータ処理により回動体1の回動面と平行なX−Z面の2次元画像データを作成する(図2参照。但し説明を簡略にするために、30°置きに矢印方向から撮像して作成した2次元画像データを示す)。 [0013] Thus, the image data generating means 4, each time taking a one-dimensional image signal in the X-direction address corresponding to the range of about 100mm by assuming a two-dimensional examination region of the X-Z plane for each Y-axis address to, by the data processing by the back projection method to create a two-dimensional image data of the rotating surface of the rotating body 1 and parallel X-Z plane (see FIG. 2. However, in order to simplify the explanation, arrows every 30 ° It shows a two-dimensional image data created by photographing a direction). 同図で、 In the figure,
白は寒天ファントム19を透過しない高受光レベル、ハッチングは寒天ファントム19を透過する中受光レベル、ドットは円筒19aを透過する低受光レベルを示す。 White denotes high light level which does not transmit the agar phantom 19, the light receiving level in hatching transmitted through the agar phantom 19, a low-light-level dots that transmits cylinder 19a. 次いで、これらの全ての画像データの積分及び修正等の処理を行うことにより、寒天ファントム19の特定のY方向アドレスの二次元の断層画像データを作成する(図3B)。 Then, by performing the processing of the integration and modification, etc. All of these image data to create the tomographic image data of the two-dimensional specific Y-direction address of the agar phantom 19 (FIG. 3B). さらに、各Y方向アドレスについてこのように作成した二次元の断層画像データをY方向へ合成して三次元の断層画像データを作成する。 Moreover, in this way the two-dimensional tomographic image data generated to create the tomographic image data of the three-dimensional by combining the Y direction for each Y-direction address. これにより、画像表示手段5は、三次元の断層画像データに対応する三次元表示用の画像信号を発生することにより、寒天ファントム19が円筒19aの部分の輝度を低くして三次元的に断層像を画像表示する(図3C)。 Thus, the image display unit 5, by generating an image signal for three-dimensional display corresponding to the three-dimensional tomographic image data, the agar phantom 19 by lowering the brightness of the portion of the cylinder 19a three-dimensionally tomographic image to the image display (FIG. 3C). 尚、三次元の断層像表示は二次元面の断層像を複数枚表示する等で行うことも考えられる。 Incidentally, three-dimensional tomographic image display is considered also be carried out in for displaying a plurality of tomographic images of the two-dimensional plane.

【0014】同様に幅及び高さ60mm、厚さ45mm [0014] Similarly, width and height 60mm, thickness 45mm
について前述の円筒を表面から5mmおよび15mmに2本挿入した試験例についても断層画像として高精度に表示されることが確認されている。 Be displayed with high accuracy have been identified as the tomographic image is also for the test example in which the cylinder above were inserted 2 from the surface 5mm and 15mm for. これにより、直径1 As a result, the diameter 1
00mm程度の新生児の脳に対して光CTによる断層像が画像化可能と考えられる。 Tomographic image by optical CT is considered imagable against 00mm about neonatal brain.

【0015】尚、前述の実施例において、二次元の断層像を表示する場合には、画像データ作成手段に、各Y方向アドレスの断層画像データを合成することなく、特定のY方向アドレスについてのみの二次元の断層画像データを作成させる。 [0015] Incidentally, although in the foregoing embodiments, to display the tomographic image of the two-dimensional, the image data creating means, without synthesizing the tomographic image data of each Y-direction address for the particular Y direction address only to create a two-dimensional tomographic image data. この場合、CCDカメラを一次元イメージセンサとして用いることになるが、場合によりライン状に配列された受光素子、又は所定の回動間隔ごとに一次元検査範囲にわたり受光走査を行う単一の受光素子を用いることも可能である。 In this case, although the use of a CCD camera as a one-dimensional image sensor, optionally arranged in a line light receiving element, or a predetermined single light receiving element for receiving scanned across one dimension inspection range for each rotation interval it is also possible to use. 光源としては、透光性の波長を照射し得るのであればレーザコヒーレント光を用いなくても、散乱光で光照射する光源でも良く、この場合被検体への入射時点で散乱光であるために小さな形状でも検査対象にできる。 For as the light source, even without using a laser coherent light as long as it can be irradiated with a wavelength of the light-transmissive, may be a light source for light irradiation in the scattered light is a scattered light at an incident point to this case subject It can also be the inspection target in a small shape.

【0016】 [0016]

【発明の効果】以上、本発明によれば、被検体において散乱光で光照射された後にさらに散乱光にならない浅い範囲の異物に対して、被検体の周囲を回動移動される二次元イメージセンサを用いて、簡単な構成により光CT Effect of the Invention] According to the present invention, with respect to the shallow range of foreign matter does not become more scattered light after being irradiated with light scattered light in the object, the two-dimensional image to be rotated move around the object using sensors, optical CT with a simple configuration
による三次元又は二次元の断層が画像可能となる。 Three-dimensional or two-dimensional tomographic due becomes possible image. 特に、表面から30mm程度の深さまでの正確に測定できるので、新生児の脳に対する光CT画像装置として有効である。 In particular, it is possible to accurately measure from the surface to 30mm depth of about, it is effective as an optical CT imaging device to the brain neonatal. 二次元の断層画像を表示する場合には、ラインイ状のメージセンサ又はライン状に移動する単一のメージセンサを用いることが可能である。 When displaying the two-dimensional tomographic image, it is possible to use a single Mejisensa to move Rain'i shaped Mejisensa or line-shaped.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の一実施例による光CT画像装置の構成を示す図である。 It is a diagram illustrating the configuration of an optical CT imaging device according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図2】同装置の試験例におけるバックプロジェクション法による画像データの作成方法を説明する図である。 2 is a diagram for explaining a method of creating image data by back projection method in a test example of the same device.

【図3】同試験例を説明する図であり、同図Aは被検体の平面図、同図Bはバックプロジェクション法により作成された二次元の断層画像データを説明する図、同図C [Figure 3] is a view for explaining the same test example, the Figure A is a plan view of the subject, the figure B is a diagram illustrating a two-dimensional tomographic image data generated by the back projection method, and FIG. C
は三次元の断層像の画像表を示す図である。 Is a diagram showing an image display of the tomographic image of the three-dimensional.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 回動体 2 レーザ光源 3 CCDカメラ 1 rotating body 2 laser light source 3 CCD camera

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 被検体の配置位置の中心部を回動中心として回動制御される回動体と、前記回動中心に向けて前記被検体を光照射する光源と、前記回動中心に向けて前記回動体に取付けられることにより、被検体中を拡散して入射し、かつ前記回動体の半径方向に直交方向の所定の二次元検査範囲の入射光を受光する二次元イメージセンサと、前記回動体の所定の角度間隔ごとに前記二次元イメージセンサが検知した画像信号を取込んで、バックプロジェクション法によるデータ処理により二次元又は三次元の断層画像データを作成する画像データ作成手段と、前記断層画像データに対応する画像を表示する画像表示手段と、を備えたことを特徴とする光CT画像装置。 A rotating body that is rotated controlled 1. A central position of the object as a rotation center, a light source for light irradiation of the subject toward the rotation center, toward the rotation center by being attached to the rotating body Te, a two-dimensional image sensor incident diffused in the subject, and receives incident light of the predetermined two-dimensional inspection range in the perpendicular direction to the radial direction of the rotating body, wherein crowded taken image signal, wherein the two-dimensional image sensor is detected every predetermined angular interval of the rotation body, an image data generator for generating tomographic image data of a two-dimensional or three-dimensional by the data processing by the back projection method, the optical CT imaging apparatus characterized by comprising image display means for displaying an image corresponding to the tomographic image data.
  2. 【請求項2】 被検体の配置位置の中心部を回動中心として回動制御される回動体と、前記回動中心に向けて前記被検体を光照射する光源と、前記回動中心に向けて前記回動体に取付けられることにより、被検体中を拡散して入射し、かつ前記回動体の半径方向に直交方向の所定の一次元検査範囲の入射光を受光する一次元イメージセンサと、前記回動体の所定の角度間隔ごとに前記一次元イメージセンサが検知した画像信号を取込んで、バックプロジェクション法によるデータ処理により二次元の断層画像データを作成する画像データ作成手段と、前記断層画像画像データに対応する画像を表示する画像表示手段と、を備えたことを特徴とする光CT画像装置。 A rotating body that is rotated controlled wherein the center of the arrangement position of the object as a rotation center, a light source for light irradiation of the subject toward the rotation center, toward the rotation center by being attached to the rotating body Te, and one-dimensional image sensor incident diffused in the subject, and receives incident light of a predetermined one-dimensional inspection range in the perpendicular direction to the radial direction of the rotating body, wherein crowded taken image signal, wherein the one-dimensional image sensor detects at predetermined angular intervals of the rotation body, an image data generator for generating tomographic image data of the two-dimensional by the data processing by the back projection method, the tomographic image image optical CT imaging apparatus characterized by comprising image display means for displaying an image corresponding to the data.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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