JPH10246697A - 光学的検査方法及び光学的検査装置 - Google Patents
光学的検査方法及び光学的検査装置Info
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- JPH10246697A JPH10246697A JP9061763A JP6176397A JPH10246697A JP H10246697 A JPH10246697 A JP H10246697A JP 9061763 A JP9061763 A JP 9061763A JP 6176397 A JP6176397 A JP 6176397A JP H10246697 A JPH10246697 A JP H10246697A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 物体内に光吸収係数の大きな領域が存在する
場合でも、その光吸収の強い領域とその下部構造を正確
に可視化しうる光学的検査装置を提供する。 【解決手段】 光学的検査装置１は、異なる中心波長を
有する検査光を、被検物体１２内に分布する複数の場所
に走査させながら共軸に入射する手段を有する。検査光
４は、半透鏡７で位相特性を保持したまま分割され、光
路長可変の参照光光路２１を通過する。被検物体１２か
らの後方散乱光２７を、参照光２０と干渉させて干渉光
を形成し、被検物体１２の各場所についての干渉光の信
号を処理し画像表示する。
場合でも、その光吸収の強い領域とその下部構造を正確
に可視化しうる光学的検査装置を提供する。 【解決手段】 光学的検査装置１は、異なる中心波長を
有する検査光を、被検物体１２内に分布する複数の場所
に走査させながら共軸に入射する手段を有する。検査光
４は、半透鏡７で位相特性を保持したまま分割され、光
路長可変の参照光光路２１を通過する。被検物体１２か
らの後方散乱光２７を、参照光２０と干渉させて干渉光
を形成し、被検物体１２の各場所についての干渉光の信
号を処理し画像表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生物組織に代表さ
れる光学的散乱体（被検物体）の内部構造を無侵襲に計
測する光学的検査方法及び光学的検査装置に関する。特
には、高いコントラストで被検物体の内部構造を検査・
表示することのできる光学的検査方法及び光学的検査装
置に関する。
れる光学的散乱体（被検物体）の内部構造を無侵襲に計
測する光学的検査方法及び光学的検査装置に関する。特
には、高いコントラストで被検物体の内部構造を検査・
表示することのできる光学的検査方法及び光学的検査装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】生体組織の解剖学的情報や病理・生理学
的情報を無侵襲に計測できる方法として、Ｘ線ＣＴやＭ
ＲＩ、超音波断層、ＰＥＴ等が実用化されている。さら
に、これらの測定技術でも可視化することができない組
織構造変化を光波を用いて可視化する試みも行われてい
る。この技術分野は一般に光ＣＴ技術と呼ばれている
（応用物理、第62巻第１号、p10-17等参照）。
的情報を無侵襲に計測できる方法として、Ｘ線ＣＴやＭ
ＲＩ、超音波断層、ＰＥＴ等が実用化されている。さら
に、これらの測定技術でも可視化することができない組
織構造変化を光波を用いて可視化する試みも行われてい
る。この技術分野は一般に光ＣＴ技術と呼ばれている
（応用物理、第62巻第１号、p10-17等参照）。
【０００３】光ＣＴには大別すると２つの手法があり、
一つは前方散乱透過光を検出する方法、他は後方散乱光
を検出する方法である。光ＣＴでは、通常、比較的生体
内における吸収が少ない可視光から近赤外光にかけての
電磁波が入射光（検査光）として用いられるが、この領
域の電磁波は、Ｘ線や電波（ＭＲＩ）などに比べると、
生体内における散乱が強く、またその散乱過程が非常に
複雑である（例えば、The Journal of Investigative D
ermatology, Vol. 77, No. 1, p13-19(1981)等参照）。
前方散乱透過光を検出することにより、精度の高い内部
構造を可視化するためには、散乱過程をどのように数学
的に処理するかが困難な課題として残されている。一
方、後方散乱光を検出することにより、組織表層の構造
を可視化する試みは、時間的コヒーレンスの短い光源と
干渉光学系を用いて行われ、比較的精度の高い内部像が
得られている。
一つは前方散乱透過光を検出する方法、他は後方散乱光
を検出する方法である。光ＣＴでは、通常、比較的生体
内における吸収が少ない可視光から近赤外光にかけての
電磁波が入射光（検査光）として用いられるが、この領
域の電磁波は、Ｘ線や電波（ＭＲＩ）などに比べると、
生体内における散乱が強く、またその散乱過程が非常に
複雑である（例えば、The Journal of Investigative D
ermatology, Vol. 77, No. 1, p13-19(1981)等参照）。
前方散乱透過光を検出することにより、精度の高い内部
構造を可視化するためには、散乱過程をどのように数学
的に処理するかが困難な課題として残されている。一
方、後方散乱光を検出することにより、組織表層の構造
を可視化する試みは、時間的コヒーレンスの短い光源と
干渉光学系を用いて行われ、比較的精度の高い内部像が
得られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような方法の一例
として、Science, Vol. 254, p1178-1181(1991) 等に
は、時間的コヒーレンスの短い光波を被検物体に入射す
る以前に位相特性を保持したまま２分割し、分割された
一方の光波を物体に入射し、他方を参照面で反射させた
後に前記の物体から後方散乱された一方の光波と光学的
に干渉させることにより、物体表層の内部構造を可視化
する方法が開示されている。しかしながら、この方法で
は、例えば、物体表層に強く光を吸収する層が存在する
と、その光吸収層より物体の内部からの信号が著しく減
衰する。従って、光吸収層の厚み、あるいは光吸収層下
部の構造を知ることが困難であった。
として、Science, Vol. 254, p1178-1181(1991) 等に
は、時間的コヒーレンスの短い光波を被検物体に入射す
る以前に位相特性を保持したまま２分割し、分割された
一方の光波を物体に入射し、他方を参照面で反射させた
後に前記の物体から後方散乱された一方の光波と光学的
に干渉させることにより、物体表層の内部構造を可視化
する方法が開示されている。しかしながら、この方法で
は、例えば、物体表層に強く光を吸収する層が存在する
と、その光吸収層より物体の内部からの信号が著しく減
衰する。従って、光吸収層の厚み、あるいは光吸収層下
部の構造を知ることが困難であった。
【０００５】本発明は、物体内に光吸収係数の大きな領
域が存在する場合でも、その光吸収の強い領域とその下
部構造を正確に可視化しうる光学的検査方法及び光学的
検査装置を提供することを目的とする。また、より一般
的には、生物組織に代表される光学的散乱体（被検物
体）の内部構造を無侵襲に計測するために有用な、高い
コントラストで被検物体の内部構造を検査・表示するこ
とのできる光学的検査方法及び光学的検査装置を提供す
ることを目的とする。
域が存在する場合でも、その光吸収の強い領域とその下
部構造を正確に可視化しうる光学的検査方法及び光学的
検査装置を提供することを目的とする。また、より一般
的には、生物組織に代表される光学的散乱体（被検物
体）の内部構造を無侵襲に計測するために有用な、高い
コントラストで被検物体の内部構造を検査・表示するこ
とのできる光学的検査方法及び光学的検査装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光学的検査方法は、空間的に不均一に分布
する光吸収特性及び／又は光散乱特性を有する被検物体
に対して検査光を照射し、該被検物体からの後方散乱光
を測定して該被検物体内における光吸収特性及び、又は
光散乱特性についての情報を得る光学的検査方法であっ
て； 異なる中心波長を有し、かつ自己可干渉距離が被
検物体の空間的広がりより短い複数の検査光を被検物体
に入射するとともに、 該検査光を、被検物体手前で、
位相特性を保持したまま分割して別途設定した光路長可
変の参照光光路を通過させ、 被検物体から後方に反射
される異なる中心波長を有する複数の後方散乱光を、上
記参照光光路を通過した光（参照光）と干渉させて干渉
光を形成し、 該干渉光を上記光路長を変化させながら
検出し、 各光路長についての該複数の後方散乱光と参
照光の干渉光の相対的関係を算出することを特徴とす
る。
め、本発明の光学的検査方法は、空間的に不均一に分布
する光吸収特性及び／又は光散乱特性を有する被検物体
に対して検査光を照射し、該被検物体からの後方散乱光
を測定して該被検物体内における光吸収特性及び、又は
光散乱特性についての情報を得る光学的検査方法であっ
て； 異なる中心波長を有し、かつ自己可干渉距離が被
検物体の空間的広がりより短い複数の検査光を被検物体
に入射するとともに、 該検査光を、被検物体手前で、
位相特性を保持したまま分割して別途設定した光路長可
変の参照光光路を通過させ、 被検物体から後方に反射
される異なる中心波長を有する複数の後方散乱光を、上
記参照光光路を通過した光（参照光）と干渉させて干渉
光を形成し、 該干渉光を上記光路長を変化させながら
検出し、 各光路長についての該複数の後方散乱光と参
照光の干渉光の相対的関係を算出することを特徴とす
る。
【０００７】参照光の光路長を変えることにより自己干
渉の対象となる後方散乱光の被検物体内における散乱点
の深さを変えることができ、被検物体内の任意の深さの
散乱点についての光学的情報を得ることができる。異な
る中心波長を有する複数の検査光を用いるのは、各検査
光単独の情報に基づく被検物体の光学的特性を対象とす
るよりも、複数の検査光の相対的な関係を対象としたほ
うが、より明確な光学的特性に関する情報（コントラス
トの高い画像情報等）を得ることができる場合があるか
らである。
渉の対象となる後方散乱光の被検物体内における散乱点
の深さを変えることができ、被検物体内の任意の深さの
散乱点についての光学的情報を得ることができる。異な
る中心波長を有する複数の検査光を用いるのは、各検査
光単独の情報に基づく被検物体の光学的特性を対象とす
るよりも、複数の検査光の相対的な関係を対象としたほ
うが、より明確な光学的特性に関する情報（コントラス
トの高い画像情報等）を得ることができる場合があるか
らである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の光学的検査方法において
は、上記検査光を、上記被検物体内に分布する複数の場
所に走査させながら照射し、各複数の場所について上記
各光路長についての複数の後方散乱光と参照光の干渉光
の相対的関係を算出し、算出した値を上記各場所及び光
路長に対応させて画像表示することが好ましい。
は、上記検査光を、上記被検物体内に分布する複数の場
所に走査させながら照射し、各複数の場所について上記
各光路長についての複数の後方散乱光と参照光の干渉光
の相対的関係を算出し、算出した値を上記各場所及び光
路長に対応させて画像表示することが好ましい。
【０００９】また、上記複数の検査光のうちの１つが上
記被検物体内に存在する光吸収体の吸収係数が比較的低
い光であり、上記複数の検査光のうちの他の１つが上記
被検物体内に存在する光吸収体の吸収係数が比較的高い
光であることが好ましい。これは、後方散乱光の減衰
を、光波伝播経路に存在する光吸収体による減衰と光散
乱過程に起因する減衰とに分割することを容易とする。
以下の実施例で述べるように、測定の対象となる光吸収
物質に応じて、入射波長は変化させる。
記被検物体内に存在する光吸収体の吸収係数が比較的低
い光であり、上記複数の検査光のうちの他の１つが上記
被検物体内に存在する光吸収体の吸収係数が比較的高い
光であることが好ましい。これは、後方散乱光の減衰
を、光波伝播経路に存在する光吸収体による減衰と光散
乱過程に起因する減衰とに分割することを容易とする。
以下の実施例で述べるように、測定の対象となる光吸収
物質に応じて、入射波長は変化させる。
【００１０】本発明においては、上記検査光又は参照光
を周期的に位相変調させ、上記干渉光を示す信号のう
ち、上記位相変調の周波数と同期する信号のみを増幅す
ることが好ましい。
を周期的に位相変調させ、上記干渉光を示す信号のう
ち、上記位相変調の周波数と同期する信号のみを増幅す
ることが好ましい。
【００１１】検査光及び参照光の強度に対し、干渉光
（成分）が非常に弱い場合、干渉光の強度は位相変調手
段により簡便に検出される。すなわち、位相変調周波数
に同期する出力成分のみを増幅して、Ｓ／Ｎ比を高める
ことができる。
（成分）が非常に弱い場合、干渉光の強度は位相変調手
段により簡便に検出される。すなわち、位相変調周波数
に同期する出力成分のみを増幅して、Ｓ／Ｎ比を高める
ことができる。
【００１２】本発明の光学的検査装置は、 空間的に不
均一に分布する光吸収特性及び／又は光散乱特性を有す
る被検物体に対して検査光を照射し、該被検物体からの
後方散乱光を測定して該被検物体内における光吸収特性
及び／又は光散乱特性についての情報を得る光学的検査
装置であって； 異なる中心波長を有し、かつ自己可干
渉距離が被検物体の空間的広がりより短い複数の検査光
を、上記被検物体内に分布する複数の場所に走査させな
がら共軸に入射する手段と、 該検査光を、被検物体手
前で、位相特性を保持したまま分割する手段と、 分割
された検査光が通過する光路長可変の参照光光路と、
被検物体から後方に反射される異なる中心波長を有する
複数の後方散乱光を、上記参照光光路を通過した光（参
照光）と干渉させて干渉光を形成する手段と、 該干渉
光を上記光路長を変化させながら検出する手段と、 各
複数の場所について上記各光路長についての複数の後方
散乱光と参照光の干渉光の相対的関係を算出し、算出し
た値を上記各場所及び光路長に対応させて画像表示する
手段と、 を具備することを特徴とする。
均一に分布する光吸収特性及び／又は光散乱特性を有す
る被検物体に対して検査光を照射し、該被検物体からの
後方散乱光を測定して該被検物体内における光吸収特性
及び／又は光散乱特性についての情報を得る光学的検査
装置であって； 異なる中心波長を有し、かつ自己可干
渉距離が被検物体の空間的広がりより短い複数の検査光
を、上記被検物体内に分布する複数の場所に走査させな
がら共軸に入射する手段と、 該検査光を、被検物体手
前で、位相特性を保持したまま分割する手段と、 分割
された検査光が通過する光路長可変の参照光光路と、
被検物体から後方に反射される異なる中心波長を有する
複数の後方散乱光を、上記参照光光路を通過した光（参
照光）と干渉させて干渉光を形成する手段と、 該干渉
光を上記光路長を変化させながら検出する手段と、 各
複数の場所について上記各光路長についての複数の後方
散乱光と参照光の干渉光の相対的関係を算出し、算出し
た値を上記各場所及び光路長に対応させて画像表示する
手段と、 を具備することを特徴とする。
【００１３】図１は、本発明の光学的検査装置の構成を
概念的に示す図である。光学的検査装置１は、光源２ａ
及び２ｂを有する。この光源２ａ及び２ｂは、異なる中
心波長を有し、かつ自己可干渉距離が被検物体の空間的
広がりより短い２種類の検査光４ａ及び４ｂを発する。
２本の検査光４ａ及び４ｂは、ミラー３ａ、３ｂによっ
て、共軸に合波される。合波された検査光４は、アイソ
レータ５を通り、ミラー６によって図の下方に反射さ
れ、半透鏡７に入射する。半透鏡７において、検査光
は、非選択的に被検物体照射光８と参照光２０に分波さ
れる。分波の際に検査光の位相特性が大きく変化しない
ように適当な半透鏡の材料を選択する。
概念的に示す図である。光学的検査装置１は、光源２ａ
及び２ｂを有する。この光源２ａ及び２ｂは、異なる中
心波長を有し、かつ自己可干渉距離が被検物体の空間的
広がりより短い２種類の検査光４ａ及び４ｂを発する。
２本の検査光４ａ及び４ｂは、ミラー３ａ、３ｂによっ
て、共軸に合波される。合波された検査光４は、アイソ
レータ５を通り、ミラー６によって図の下方に反射さ
れ、半透鏡７に入射する。半透鏡７において、検査光
は、非選択的に被検物体照射光８と参照光２０に分波さ
れる。分波の際に検査光の位相特性が大きく変化しない
ように適当な半透鏡の材料を選択する。
【００１４】被検物体照射光８は位相変調器９に入り、
位相変調を受ける。位相変調器９は、参照光と被検物体
からの後方散乱との干渉信号を検出する際に必要な装置
である。位相変調器９を出た被検物体照射光は半透鏡１
０を透過して下方に進み、被検物体１２中に入射し、被
検物体１２中の任意の場所（観測点１５を含む）で後方
散乱する。なお、被検物体１２中の符号１３は、光吸収
物質である。被検物体で後方散乱した光１１は、図の上
方に進み半透鏡１０で図の右方向に反射（後方散乱光２
７）される。
位相変調を受ける。位相変調器９は、参照光と被検物体
からの後方散乱との干渉信号を検出する際に必要な装置
である。位相変調器９を出た被検物体照射光は半透鏡１
０を透過して下方に進み、被検物体１２中に入射し、被
検物体１２中の任意の場所（観測点１５を含む）で後方
散乱する。なお、被検物体１２中の符号１３は、光吸収
物質である。被検物体で後方散乱した光１１は、図の上
方に進み半透鏡１０で図の右方向に反射（後方散乱光２
７）される。
【００１５】一方、半透鏡７で分波された参照光２０
は、光遅延装置２１に入り、その移動鏡２３で反射され
て光遅延装置２１から出てくる。この移動鏡２３は、参
照光２０の光軸に平行な方向に任意の位置をとることが
でき、参照光２０の通過する光路長を可変としている。
光遅延装置２１を出た光は、ミラー２５で図の下方に偏
向される。
は、光遅延装置２１に入り、その移動鏡２３で反射され
て光遅延装置２１から出てくる。この移動鏡２３は、参
照光２０の光軸に平行な方向に任意の位置をとることが
でき、参照光２０の通過する光路長を可変としている。
光遅延装置２１を出た光は、ミラー２５で図の下方に偏
向される。
【００１６】参照光２０と後方散乱光２７とは、半透鏡
２９で合波される。合波された光（干渉光３１）は分光
器３３に入射し、光源２における二つの検査光の異なる
中心波長を有する光波に分波される。各波長の干渉光３
５、３９は光検出器３７、４０に入射し、両干渉光の強
度信号（干渉信号）が検出される。
２９で合波される。合波された光（干渉光３１）は分光
器３３に入射し、光源２における二つの検査光の異なる
中心波長を有する光波に分波される。各波長の干渉光３
５、３９は光検出器３７、４０に入射し、両干渉光の強
度信号（干渉信号）が検出される。
【００１７】符号４１（図１の下部）は、被検物体１２
を二次元的に走査するための移動手段である。移動鏡２
３及び移動手段４１を動かしながら、上記光検出器３
７、４０の出力を観察すれば、以下に述べる原理によ
り、被検物体１２の内部構造を三次元的に知ることがで
きる。
を二次元的に走査するための移動手段である。移動鏡２
３及び移動手段４１を動かしながら、上記光検出器３
７、４０の出力を観察すれば、以下に述べる原理によ
り、被検物体１２の内部構造を三次元的に知ることがで
きる。
【００１８】本発明では、入射光として波長の異なる複
数の光波を用いる。それぞれの光波が物体中に存在する
光吸収体を透過する際の吸収による減衰は、光波の波長
に依存する。一方、散乱による光波の減衰の波長依存性
は比較的緩慢である。例えば、人体の皮層における後方
散乱係数は、６００nmの光で８５０nmの光での高々２倍
程度である。一方、メラニンの吸収係数は、６００nmの
光で８５０nmの光の５倍にも達する。したがって、この
ような２波長における後方散乱光の差（あるいは商等）
を測定すれば、光波伝播経路中の光吸収体による光吸収
量を、高いＳ／Ｎで測定することが可能となる。
数の光波を用いる。それぞれの光波が物体中に存在する
光吸収体を透過する際の吸収による減衰は、光波の波長
に依存する。一方、散乱による光波の減衰の波長依存性
は比較的緩慢である。例えば、人体の皮層における後方
散乱係数は、６００nmの光で８５０nmの光での高々２倍
程度である。一方、メラニンの吸収係数は、６００nmの
光で８５０nmの光の５倍にも達する。したがって、この
ような２波長における後方散乱光の差（あるいは商等）
を測定すれば、光波伝播経路中の光吸収体による光吸収
量を、高いＳ／Ｎで測定することが可能となる。
【００１９】本発明では、入射光（検査光）として、異
なる中心波長を有し、かつ自己可干渉距離が被検物体の
空間的大きさよりも十分短い少なくとも２つの光波を用
いる。そして、被検物体からの後方散乱光と、該被検物
体に入射する以前に検査光をその位相特性を保持するよ
うに分割し予め設定した光路長可変の光路を通過させた
後の光波（参照光）とを干渉させる。この干渉により生
じた干渉信号を、該光路長の変化に応じて各中心波長の
光波ごとに測定することによって、物体中の吸収体分布
を測定する。
なる中心波長を有し、かつ自己可干渉距離が被検物体の
空間的大きさよりも十分短い少なくとも２つの光波を用
いる。そして、被検物体からの後方散乱光と、該被検物
体に入射する以前に検査光をその位相特性を保持するよ
うに分割し予め設定した光路長可変の光路を通過させた
後の光波（参照光）とを干渉させる。この干渉により生
じた干渉信号を、該光路長の変化に応じて各中心波長の
光波ごとに測定することによって、物体中の吸収体分布
を測定する。
【００２０】図２に示すような、被検物体１２の表面に
垂直な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に沿って光波１１を入射す
る場合を考える。被検物体１２に入射する二種類の検査
光Ａ光とＢ光のうち、Ａ光は物体中の斜線領域（光吸収
物質１３）にある程度吸収され、非斜線領域１４では吸
収されない。また、Ａ光Ｂ光はともに両領域１３、１４
で同じ散乱特性を持つと仮定する。
垂直な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に沿って光波１１を入射す
る場合を考える。被検物体１２に入射する二種類の検査
光Ａ光とＢ光のうち、Ａ光は物体中の斜線領域（光吸収
物質１３）にある程度吸収され、非斜線領域１４では吸
収されない。また、Ａ光Ｂ光はともに両領域１３、１４
で同じ散乱特性を持つと仮定する。
【００２１】Ａ光とＢ光の被検物体１２からの後方散乱
光を、上記参照光と干渉させ、その干渉信号が参照光光
路長の変化に応じて変化する様子を簡単なモデルを用い
て計算した結果を図３に示す。図３において、縦軸は後
方散乱直進光と参照光との干渉信号の対数を表し、横軸
は参照光の光路長変化あるいはそれに対応する検査点１
５のＺ軸位置を表す。図３の横軸上の点Ｏは、物体表面
からの反射光と参照光が干渉する時の参照光の光路長の
変化に対応する値である。光路長は一般に図１に示した
移動鏡２３の位置で代用される。図中の上の実線は、Ｂ
光についての干渉信号を示す。このＢ光の干渉信号は、
被検物体１２の散乱の影響で、検査点（移動鏡の位置に
対応して干渉現象により選択された測定対象光散乱点）
のＺ軸位置が深くなるほど直線的に低下する。一方、図
中の真中の破線はＡ光の干渉信号を示す。Ａ光の干渉信
号の線は、三本の折れ線５１、５３、５５となってい
る。これは、両側の折れ線５１、５５が散乱のみの領域
（図２の符号１４）に対応しており、中央の折れ線５３
がＡ光の光吸収物質（斜線領域１３）に対応している。
中央の折れ線５３は、光吸収物質のＡ光吸収の影響で、
両側の折れ線５１、５５よりも後方散乱光の低下が激し
い。
光を、上記参照光と干渉させ、その干渉信号が参照光光
路長の変化に応じて変化する様子を簡単なモデルを用い
て計算した結果を図３に示す。図３において、縦軸は後
方散乱直進光と参照光との干渉信号の対数を表し、横軸
は参照光の光路長変化あるいはそれに対応する検査点１
５のＺ軸位置を表す。図３の横軸上の点Ｏは、物体表面
からの反射光と参照光が干渉する時の参照光の光路長の
変化に対応する値である。光路長は一般に図１に示した
移動鏡２３の位置で代用される。図中の上の実線は、Ｂ
光についての干渉信号を示す。このＢ光の干渉信号は、
被検物体１２の散乱の影響で、検査点（移動鏡の位置に
対応して干渉現象により選択された測定対象光散乱点）
のＺ軸位置が深くなるほど直線的に低下する。一方、図
中の真中の破線はＡ光の干渉信号を示す。Ａ光の干渉信
号の線は、三本の折れ線５１、５３、５５となってい
る。これは、両側の折れ線５１、５５が散乱のみの領域
（図２の符号１４）に対応しており、中央の折れ線５３
がＡ光の光吸収物質（斜線領域１３）に対応している。
中央の折れ線５３は、光吸収物質のＡ光吸収の影響で、
両側の折れ線５１、５５よりも後方散乱光の低下が激し
い。
【００２２】図３の一番下の点線はＡ／Ｂ（Ａ光の干渉
信号とＢ光の干渉信号の対数差）を示す。この線Ａ／Ｂ
も、折れ線６１、６３、６５となっているが、各折れ線
６１、６３、６５の境界部の曲がり具合（各線の傾斜の
差）が、Ａ光の線（破線）よりも明確となっている。そ
して、折れ線６３の対応部分（Ｚ軸のｑからｒ）が、光
吸収物質１３に対応する領域であることがわかる。集光
点を二次元あるいは三次元点に走査しながら、この折れ
線６３に対応する領域を画像表示すれば、生物体中にお
ける特異な光吸収物質領域をＣＴ表示できる。
信号とＢ光の干渉信号の対数差）を示す。この線Ａ／Ｂ
も、折れ線６１、６３、６５となっているが、各折れ線
６１、６３、６５の境界部の曲がり具合（各線の傾斜の
差）が、Ａ光の線（破線）よりも明確となっている。そ
して、折れ線６３の対応部分（Ｚ軸のｑからｒ）が、光
吸収物質１３に対応する領域であることがわかる。集光
点を二次元あるいは三次元点に走査しながら、この折れ
線６３に対応する領域を画像表示すれば、生物体中にお
ける特異な光吸収物質領域をＣＴ表示できる。
【００２３】次に図１の態様の光学的検査装置の個々の
機能部分について説明する。光源２としては複数のレー
ザーを用いることが最も簡便である。キセノンランプ等
のインコヒーレント光源からの光を回折格子等で分光し
て用いることも可能であるが、輝度が低い点が不利であ
る。また、必要に応じて、単一レーザーの基本波と高調
波、あるいはパラメトリック発振等も利用できる。
機能部分について説明する。光源２としては複数のレー
ザーを用いることが最も簡便である。キセノンランプ等
のインコヒーレント光源からの光を回折格子等で分光し
て用いることも可能であるが、輝度が低い点が不利であ
る。また、必要に応じて、単一レーザーの基本波と高調
波、あるいはパラメトリック発振等も利用できる。
【００２４】被検物体に光波を入射させる際に、集光レ
ンズや反射鏡などからなる入射光学系を用いて光波を導
くことができる。この場合には、これらの入射光学系
を、半透鏡７と被検物体１２の間に配置する。またこの
場合には、半透鏡１０と半透鏡２９との間に空間フィル
ターを配置することによって、被検物体中の焦点位置か
らの後方散乱光を選択的に検出することも可能である。
入射光と被検物体の相対的な位置の移動は、被検物体を
移動するか、あるいは必要に応じて入射光の波数ベクト
ルを変化させる。
ンズや反射鏡などからなる入射光学系を用いて光波を導
くことができる。この場合には、これらの入射光学系
を、半透鏡７と被検物体１２の間に配置する。またこの
場合には、半透鏡１０と半透鏡２９との間に空間フィル
ターを配置することによって、被検物体中の焦点位置か
らの後方散乱光を選択的に検出することも可能である。
入射光と被検物体の相対的な位置の移動は、被検物体を
移動するか、あるいは必要に応じて入射光の波数ベクト
ルを変化させる。
【００２５】位相変調器９として、結晶の電気光学的効
果を利用した装置や、反射板などを光路内で機械的に振
動させることによって光路長を変調する装置、あるいは
光路の一部に光学的ファイバーを用い、その光ファイバ
ーに周期的な力を加える装置等を用いることができる。
果を利用した装置や、反射板などを光路内で機械的に振
動させることによって光路長を変調する装置、あるいは
光路の一部に光学的ファイバーを用い、その光ファイバ
ーに周期的な力を加える装置等を用いることができる。
【００２６】分光器３１として、回折格子、プリズム等
の分散媒質、多層膜反射鏡、色ガラスフィルター等を用
いることができる。光検出器３７、４０の出力は、ロッ
クインアンプのような同期検出装置に入力し、位相変調
器９の変調周期と同期する信号成分（干渉光信号）のみ
増幅され記録される。この時、複数各波長における干渉
信号は、移動鏡２３の位置、及び入射光と被検物体の相
対位置とともに記録され、数値的解析がなされる。必要
に応じて、半透鏡２９と光検出器３７、４０の間に、偏
光板や位相板を配する。また、各波長の光波の干渉信号
の検出に対し複数の光検出器を配することもできる。さ
らに必要に応じて、検出器の出力は電気回路において演
算することも可能である。数値解析、及び演算結果から
吸収体の存在領域が推定される。
の分散媒質、多層膜反射鏡、色ガラスフィルター等を用
いることができる。光検出器３７、４０の出力は、ロッ
クインアンプのような同期検出装置に入力し、位相変調
器９の変調周期と同期する信号成分（干渉光信号）のみ
増幅され記録される。この時、複数各波長における干渉
信号は、移動鏡２３の位置、及び入射光と被検物体の相
対位置とともに記録され、数値的解析がなされる。必要
に応じて、半透鏡２９と光検出器３７、４０の間に、偏
光板や位相板を配する。また、各波長の光波の干渉信号
の検出に対し複数の光検出器を配することもできる。さ
らに必要に応じて、検出器の出力は電気回路において演
算することも可能である。数値解析、及び演算結果から
吸収体の存在領域が推定される。
【００２７】
【実施例】図４に本発明の一実施例に係る光学的検査装
置の構成を示す。光源として、モード同期アルゴンレー
ザー励起ＤＣＭ色素レーザー（中心波長６３０nm、パル
ス幅５００fs）２ａとアルゴンレーザー励起チタンサフ
ァイヤレーザー（波長８５０nm、パルス幅５００fs）２
ｂを用いた。両方のレーザーはダイクロイックミラー３
ａで共軸に合波された。符号５は反射波遮断用のアイソ
レータである。共軸に合波された後のレーザー光４は、
半透鏡７で分波される。分波された後の一方の光波８は
直角ミラー９ｂとピエゾ素子９ａで構成された位相変調
器９に入射した。ピエゾ素子に１０kHz の交流電場を印
加することにより、直角ミラー９を図の左右に振動さ
せ、レーザー光を１０kHz で位相変調した。この変調光
はサンプル１２に入射された。
置の構成を示す。光源として、モード同期アルゴンレー
ザー励起ＤＣＭ色素レーザー（中心波長６３０nm、パル
ス幅５００fs）２ａとアルゴンレーザー励起チタンサフ
ァイヤレーザー（波長８５０nm、パルス幅５００fs）２
ｂを用いた。両方のレーザーはダイクロイックミラー３
ａで共軸に合波された。符号５は反射波遮断用のアイソ
レータである。共軸に合波された後のレーザー光４は、
半透鏡７で分波される。分波された後の一方の光波８は
直角ミラー９ｂとピエゾ素子９ａで構成された位相変調
器９に入射した。ピエゾ素子に１０kHz の交流電場を印
加することにより、直角ミラー９を図の左右に振動さ
せ、レーザー光を１０kHz で位相変調した。この変調光
はサンプル１２に入射された。
【００２８】サンプル１２は表層部分にメラノーマ（悪
性黒色腫、光吸収物質１３）が存在する人体組織サンプ
ルである。６３０nmにおけるメラノーマの光吸収係数
は、８５０nmにおけるその吸収係数よりも３倍以上大き
い。一方、６３０nmにおけるメラノーマ及び通常の人体
組織における光散乱係数は、８５０nmのそれの高々１．
５倍である。
性黒色腫、光吸収物質１３）が存在する人体組織サンプ
ルである。６３０nmにおけるメラノーマの光吸収係数
は、８５０nmにおけるその吸収係数よりも３倍以上大き
い。一方、６３０nmにおけるメラノーマ及び通常の人体
組織における光散乱係数は、８５０nmのそれの高々１．
５倍である。
【００２９】符号４１は、サンプル１２を、入射レーザ
ーに垂直な平面内で二次元的に移動するための機構であ
り、本実施例の場合、通常のＸ−Ｙステージを用いた。
ーに垂直な平面内で二次元的に移動するための機構であ
り、本実施例の場合、通常のＸ−Ｙステージを用いた。
【００３０】サンプル１２から後方に散乱された光１１
は、半透鏡１０で図の右方向に偏向され、凸レンズ５
１、５５とピンホール２３で構成された空間フィルター
５０に入射する。この空間フィルター５０によって、サ
ンプル内部で著しく散乱を受けたレーザー光は除去され
る。
は、半透鏡１０で図の右方向に偏向され、凸レンズ５
１、５５とピンホール２３で構成された空間フィルター
５０に入射する。この空間フィルター５０によって、サ
ンプル内部で著しく散乱を受けたレーザー光は除去され
る。
【００３１】一方、半透鏡７において分波された他方の
レーザー光（参照光２０）は、直角ミラー２３と移動ス
テージで構成された光遅延装置２１に入射する。参照光
２０は、光遅延装置２１により任意の光路長を通過した
後、ミラー２５で図の下方に偏向され、半透鏡２９でサ
ンプル１２からの後方散乱光２７と共軸に合波された。
半透鏡２９で合波されたレーザー光３１は、ダイクロイ
ックミラー３４で、中心波長８５０nmのレーザー光と６
３０nmのレーザー光に分離される。本実施例の場合、６
３０nmのレーザー光は反射され、８５０nmのレーザー光
は透過する。
レーザー光（参照光２０）は、直角ミラー２３と移動ス
テージで構成された光遅延装置２１に入射する。参照光
２０は、光遅延装置２１により任意の光路長を通過した
後、ミラー２５で図の下方に偏向され、半透鏡２９でサ
ンプル１２からの後方散乱光２７と共軸に合波された。
半透鏡２９で合波されたレーザー光３１は、ダイクロイ
ックミラー３４で、中心波長８５０nmのレーザー光と６
３０nmのレーザー光に分離される。本実施例の場合、６
３０nmのレーザー光は反射され、８５０nmのレーザー光
は透過する。
【００３２】ダイクロイックミラー３４で分離されたそ
れぞれのレーザー光３５、３９は、ポラライザー３６、
３８で元の検査光の直線偏光部分のみを取り出した後、
ホトダイオード３７、４０で検出された。検出された光
信号はロックインアンプ５５に入力され、位相変調に同
期する干渉信号のみ増幅された。
れぞれのレーザー光３５、３９は、ポラライザー３６、
３８で元の検査光の直線偏光部分のみを取り出した後、
ホトダイオード３７、４０で検出された。検出された光
信号はロックインアンプ５５に入力され、位相変調に同
期する干渉信号のみ増幅された。
【００３３】この干渉信号は、コンピュータ５７に送ら
れ、光遅延装置２１の移動ステージの位置、及びＸ−Ｙ
ステージ４１の位置とともに記録された。光遅延装置２
１の移動ステージの位置、及びＸ−Ｙステージ４１の位
置を任意に変化させることにより、サンプル１２の内部
の任意の位置からの後方散乱光を測定することができ
る。したがって、例えば図２、３を用いて説明した信号
解析方法により、試料内部のメラノーマの空間分布をＣ
ＲＴ５９上に表示することができた。
れ、光遅延装置２１の移動ステージの位置、及びＸ−Ｙ
ステージ４１の位置とともに記録された。光遅延装置２
１の移動ステージの位置、及びＸ−Ｙステージ４１の位
置を任意に変化させることにより、サンプル１２の内部
の任意の位置からの後方散乱光を測定することができ
る。したがって、例えば図２、３を用いて説明した信号
解析方法により、試料内部のメラノーマの空間分布をＣ
ＲＴ５９上に表示することができた。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、異なる中心波長を有
し、かつ自己可干渉距離が被検物体の空間的広がりより
短い２つ以上の光波を被検物体に入射し、該被検物体よ
り散乱される後方散乱光を分光し、該被検物体に入射す
る以前にその位相特性を保持するように分割され予め設
定された光路を通過した後の光波（参照光）と干渉させ
ることにより、該被検物体中の異なる光吸収特性を有す
る物体の空間分布を容易に測定することができる。
し、かつ自己可干渉距離が被検物体の空間的広がりより
短い２つ以上の光波を被検物体に入射し、該被検物体よ
り散乱される後方散乱光を分光し、該被検物体に入射す
る以前にその位相特性を保持するように分割され予め設
定された光路を通過した後の光波（参照光）と干渉させ
ることにより、該被検物体中の異なる光吸収特性を有す
る物体の空間分布を容易に測定することができる。
【図１】本発明の光学的検査装置の構成を概念的に示す
図である。
図である。
【図２】本発明の測定原理を説明するための図である。
【図３】Ａ光とＢ光の被検物体からの後方散乱光を、参
照光と干渉させ、その干渉信号が参照光光路長の変化に
応じて変化する様子を簡単なモデルを用いて計算した結
果を示す。
照光と干渉させ、その干渉信号が参照光光路長の変化に
応じて変化する様子を簡単なモデルを用いて計算した結
果を示す。
【図４】本発明の一実施例に係る光学的検査装置の構成
を示す。
を示す。
１ 光学的検査装置 ２ 光源 ３、６、２５ ミラー ４ 検査光 ５ アイソレータ ７、２９ 半透鏡 ８ 被検物体照射光 ９ 位相変調器 １０ 半透鏡 １１ 光波 １２ 被検物体 １３ 光吸収物質 １４ 非斜線領域 ２０ 参照光 ２１ 光遅延装置 ２３ 移動鏡 ２７ 後方散乱光 ３１、３５、３９
干渉光 ３４ ダイクロイックミラー ３７、４０ 光検
出器 ４１ 移動手段 ５０ フィルター ５１、５５ 凸レンズ ５７ コンピュー
タ ５９ ＣＲＴ ５１、５３、５５、６１、６３、６５ 折れ線
干渉光 ３４ ダイクロイックミラー ３７、４０ 光検
出器 ４１ 移動手段 ５０ フィルター ５１、５５ 凸レンズ ５７ コンピュー
タ ５９ ＣＲＴ ５１、５３、５５、６１、６３、６５ 折れ線
Claims (6)
- 【請求項１】 空間的に不均一に分布する光吸収特性及
び／又は光散乱特性を有する被検物体に対して検査光を
照射し、該被検物体からの後方散乱光を測定して該被検
物体内における光吸収特性及び／又は光散乱特性につい
ての情報を得る光学的検査方法であって；異なる中心波
長を有し、かつ自己可干渉距離が被検物体の空間的広が
りより短い複数の検査光を被検物体に入射するととも
に、 該検査光を、被検物体手前で、位相特性を保持したまま
分割して別途設定した光路長可変の参照光光路を通過さ
せ、 被検物体から後方に反射される異なる中心波長を有する
複数の後方散乱光を、上記参照光光路を通過した光（参
照光）と干渉させて干渉光を形成し、 該干渉光を上記光路長を変化させながら検出し、 各光路長についての該複数の後方散乱光と参照光の干渉
光の相対的関係を算出することを特徴とする光学的検査
方法。 - 【請求項２】 上記検査光を、上記被検物体内に分布す
る複数の場所に走査させながら照射し、各複数の場所に
ついて上記各光路長についての複数の後方散乱光と参照
光の干渉光の相対的関係を算出し、算出した値を上記各
場所及び光路長に対応させて画像表示することを特徴と
する請求項１記載の光学的検査方法。 - 【請求項３】 上記複数の検査光を同時に同一の場所に
照射し、上記複数の後方散乱光と参照光の干渉光を分離
してその強度を検出することを特徴とする請求項１又は
２記載の光学的検査方法。 - 【請求項４】 上記複数の検査光のうちの１つが上記被
検物体内に存在する光吸収体の吸収係数が比較的低い光
であり、上記複数の検査光のうちの他の１つが上記被検
物体内に存在する光吸収体の吸収係数が比較的高い光で
あることを特徴とする請求項１又は２記載の光学的検査
方法。 - 【請求項５】 上記検査光又は参照光を周期的に位相変
調させ、 上記干渉光を示す信号のうち、上記位相変調の周波数と
同期する信号のみを増幅することを特徴とする請求項１
又は２記載の光学的検査方法。 - 【請求項６】 空間的に不均一に分布する光吸収特性及
び／又は光散乱特性を有する被検物体に対して検査光を
照射し、該被検物体からの後方散乱光を測定して該被検
物体内における光吸収特性及び／又は光散乱特性につい
ての情報を得る光学的検査装置であって；異なる中心波
長を有し、かつ自己可干渉距離が被検物体の空間的広が
りより短い複数の検査光を、上記被検物体内に分布する
複数の場所に走査させながら共軸に入射する手段と、 該検査光を、被検物体手前で、位相特性を保持したまま
分割する手段と、 分割された検査光が通過する光路長可変の参照光光路
と、 被検物体から後方に反射される異なる中心波長を有する
複数の後方散乱光を、上記参照光光路を通過した光（参
照光）と干渉させて干渉光を形成する手段と、 該干渉光を上記光路長を変化させながら検出する手段
と、 各複数の場所について上記各光路長についての複数の後
方散乱光と参照光の干渉光の相対的関係を算出し、算出
した値を上記各場所及び光路長に対応させて画像表示す
る手段と、 を具備することを特徴とする光学的検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061763A JPH10246697A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 光学的検査方法及び光学的検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061763A JPH10246697A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 光学的検査方法及び光学的検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10246697A true JPH10246697A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=13180510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9061763A Pending JPH10246697A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 光学的検査方法及び光学的検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10246697A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002535645A (ja) * | 1999-01-25 | 2002-10-22 | ニユートン・ラボラトリーズ・インコーポレーテツド | 偏光を使用する組織の画像形成 |
| JP2004510132A (ja) * | 2000-06-09 | 2004-04-02 | マサチユセツツ・インスチチユート・オブ・テクノロジイ | 位相分散式トモグラフイー |
| JP2005516187A (ja) * | 2002-01-24 | 2005-06-02 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション | スペクトル帯域の並列検出による測距並びに低コヒーレンス干渉法（ｌｃｉ）及び光学コヒーレンス断層撮影法（ｏｃｔ）信号の雑音低減のための装置及び方法 |
| JP2006322767A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Kowa Co | 光断層画像化装置 |
| JP2008209233A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Naohiro Tanno | スペクトルドメインの光コヒーレンストモグラフィー装置 |
| JP2009025202A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光干渉トモグラフィー装置，光形状計測装置 |
| JP2010025867A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Olympus Medical Systems Corp | 被検体観測装置及び被検体観測方法 |
| US9345385B2 (en) | 2008-07-23 | 2016-05-24 | Olympus Corporation | Subject observation apparatus and subject observation method |
| KR20210044680A (ko) * | 2019-10-15 | 2021-04-23 | 주식회사 아도반테스토 | 광학 시험용 장치 및 광학 측정 기구의 시험 방법 |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP9061763A patent/JPH10246697A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002535645A (ja) * | 1999-01-25 | 2002-10-22 | ニユートン・ラボラトリーズ・インコーポレーテツド | 偏光を使用する組織の画像形成 |
| JP2004510132A (ja) * | 2000-06-09 | 2004-04-02 | マサチユセツツ・インスチチユート・オブ・テクノロジイ | 位相分散式トモグラフイー |
| JP2005516187A (ja) * | 2002-01-24 | 2005-06-02 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション | スペクトル帯域の並列検出による測距並びに低コヒーレンス干渉法（ｌｃｉ）及び光学コヒーレンス断層撮影法（ｏｃｔ）信号の雑音低減のための装置及び方法 |
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| JP2008209233A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Naohiro Tanno | スペクトルドメインの光コヒーレンストモグラフィー装置 |
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| JP2010025867A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Olympus Medical Systems Corp | 被検体観測装置及び被検体観測方法 |
| US9345385B2 (en) | 2008-07-23 | 2016-05-24 | Olympus Corporation | Subject observation apparatus and subject observation method |
| KR20210044680A (ko) * | 2019-10-15 | 2021-04-23 | 주식회사 아도반테스토 | 광학 시험용 장치 및 광학 측정 기구의 시험 방법 |
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