JPH11118716A - Method and apparatus for optical inspection - Google Patents

Method and apparatus for optical inspection

Info

Publication number
JPH11118716A
JPH11118716A JP9291751A JP29175197A JPH11118716A JP H11118716 A JPH11118716 A JP H11118716A JP 9291751 A JP9291751 A JP 9291751A JP 29175197 A JP29175197 A JP 29175197A JP H11118716 A JPH11118716 A JP H11118716A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
luminescence
wavelength
light
inspection
intensity
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.)
Pending
Application number
JP9291751A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Uchikawa
清 内川
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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 Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP9291751A priority Critical patent/JPH11118716A/en
Publication of JPH11118716A publication Critical patent/JPH11118716A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To visualize a deep area up to several millimeter under the cuticle where a melanin pigment is present by selectively detecting luminescence generated from a part where a non-scattering component of an inspection light entering an object to be inspected is condensed. SOLUTION: An inspection light 23 enters a sample 35 through a lens 31 and a non-scattering component of the light is condensed to an inspection part 37. A scattering light and luminescence generated at an image formation area pass through the lens 31, are reflected at mirrors 29, 27 and enter a space filter 20. The filter 20 selectively passes the scattering light and luminescence. The luminescence passes a dichroic mirror 19 and enters a sharp cut filter 51, where the scattering light is removed. The luminescence out from the filter 51 enters a spectroscope 57 through a mirror 53. The spectroscope 57 separates the luminescence for every wavelength and guides to a photodetector 59. The photodetector 59 detects intensities, and an analyzing part 61 displays at a CRT 63 an area 65 of the sample 35 where a lot of melanin pigment is present.

Description

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

【0001】[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、皮膚に含まれるメラニン色素等の存在する空間領
域の可視化を可能にする光学的検査方法及び光学的検査
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical inspection method and an optical inspection apparatus for non-invasively measuring the internal structure of an optical scatterer (test object) represented by a biological tissue. In particular, the present invention relates to an optical inspection method and an optical inspection device that enable visualization of a spatial region where melanin pigment and the like contained in skin are present.

【0002】[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は、X線CTや
MRI、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)。
2. Description of the Related Art X-ray CT, MRI, ultrasonic tomography, PET and the like have been put to practical use as a method for non-invasively measuring anatomical information and pathological / physiological information of a living tissue. Further, attempts have been made to visualize tissue structure changes that cannot be visualized by these measurement techniques using light waves. This technical field is generally called optical CT technology (see Applied Physics, Vol. 62, No. 1, p10-17, etc.).

【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 Der
matology, Vol. 77, No. 1, p13-19(1981)参考文献
1)。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、いくつかの方法を用いて行
われ、比較的精度の高い内部像が得られている〔例えば
Dermatology, Vol. 186, p50-54(1993) 参考文献2、Sc
ience, Vol. 254, p1178-1181(1991) 参考文献3〕。
There are roughly two types of optical CT.
One is a method for detecting forward scattered transmitted light, and the other is a method for detecting back scattered light. In optical CT, an electromagnetic wave from visible light to near-infrared light, which has relatively little absorption in a living body, is usually used as incident light (inspection light). In comparison, the scattering in the living body is strong and the scattering process is very complicated (for example, The Journal of Investigative Der
matology, Vol. 77, No. 1, p13-19 (1981) Reference 1). In order to visualize the internal structure with high accuracy by detecting the forward scattered transmitted light, how to mathematically process the scattering process remains as a difficult subject. On the other hand, attempts to visualize the structure of the tissue surface layer by detecting backscattered light have been performed using several methods, and a relatively accurate internal image has been obtained (for example,
Dermatology, Vol. 186, p50-54 (1993) Reference 2, Sc
ience, Vol. 254, p1178-1181 (1991) Reference 3].

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】例えば、上記参考文献
2には、共焦点光学顕微鏡にNipkowディスクを搭載し、
皮膚の三次元構造を高速に可視化できる装置が提案され
ている。この方法によれば、皮膚表層100ミクロンぐ
らいまではその構造を可視化することが可能である。し
かし、散乱のため、それより深部の内部構造を画像化す
ることはできない。
For example, in the above Reference 2, a Nipkow disk is mounted on a confocal optical microscope,
A device capable of rapidly visualizing the three-dimensional structure of the skin has been proposed. According to this method, it is possible to visualize the structure at about 100 microns on the surface of the skin. However, due to scattering, it is not possible to image deeper internal structures.

【0005】本発明は、表皮下数ミリまでのメラニン色
素の存在領域の可視化をも可能にす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。
[0005] It is an object of the present invention to provide an optical inspection method and an optical inspection apparatus which enable visualization of a melanin pigment existing region up to several millimeters beneath the epidermis.

【0006】[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、空間的に不均一な光吸
収特性と光散乱特性を有する被検物体に対して検査光を
照射し、 被検物体内に進入した検査光の非散乱成分を
該被検物体内の任意の部位に集光させ、 該部位から発
生するルミネッセンスを選択的に検出し、 検出したル
ミネッセンスの波長−強度特性を測定し、 該特性があ
る特定の傾向を示す被検物体内の部位を表示することを
特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an optical inspection method according to the present invention irradiates inspection light to an object having spatially non-uniform light absorption characteristics and light scattering characteristics. Then, the non-scattering component of the inspection light that has entered the test object is condensed on an arbitrary portion within the test object, and luminescence generated from the portion is selectively detected, and the wavelength-intensity of the detected luminescence is detected. The characteristic is measured, and a part in the test object showing the characteristic having a specific tendency is displayed.

【0007】また、本発明の光学的検査装置は、空間的
に不均一な光吸収特性と光散乱特性を有する被検物体に
対して検査光を照射し、被検物体内に進入した検査光の
非散乱成分を該被検物体内の任意の部位に集光させる照
射光学系と、 該部位から発生するルミネッセンスを選
択的に検出する検出光学系と、 検出されたルミネッセ
ンスを分光する分光手段と、 分光されたルミネッセン
スの強度を測定する光検出器と、 分光されたルミネッ
センスの波長と強度の特性を上記被検物体内の部位に対
応させて表示する特性表示手段と、 を具備することを
特徴とする。
Further, the optical inspection apparatus of the present invention irradiates an inspection object having spatially non-uniform light absorption characteristics and light scattering characteristics with inspection light and enters the inspection light into the inspection object. An irradiating optical system for condensing the non-scattered component on an arbitrary portion in the test object, a detecting optical system for selectively detecting luminescence generated from the portion, and a spectroscopic means for dispersing the detected luminescence. A photodetector for measuring the intensity of the separated luminescence; and characteristic display means for displaying the characteristics of the wavelength and the intensity of the separated luminescence in association with the site in the test object. And

【0008】観測する組織部分の構成物質が他の組織構
成物質と異なるルミネッセンスを発する場合、このルミ
ネッセンスの差を検出して画像化等の表示をすることに
より、組織のより深部の構造を無侵襲に観測できる。
[0008] When the constituent material of the tissue portion to be observed emits luminescence different from that of other tissue constituent materials, the difference in luminescence is detected and displayed by imaging or the like, so that the deeper structure of the tissue can be invaded in a non-invasive manner. Observable.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図1は、本発明の1実施例に係る光学的検査装置の
構成を示す図である。この光学的検査装置は、アルゴン
レーザー等の光源11を有する。光源11は、波長48
8nmあるいは514nmの検査光12を発する。検査光1
2は、光源11の出側に配置されている、戻り反射防止
のためのアイソレータ13を通過し、アイソレータ13
の出側に配置されている光学的チョッパ15に入射す
る。この光学的チョッパ15は、ある決められた短い周
期で光の通過・遮断を繰り返す光強度変調器である。後
述する光検出器59の出力の内の光学的チョッパ15の
周波数(例えば2kHz )と同期する成分のみを信号とし
て取り出すことによりSN比を上げている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical inspection apparatus according to one embodiment of the present invention. This optical inspection device has a light source 11 such as an argon laser. The light source 11 has a wavelength of 48.
Emit inspection light 12 of 8 nm or 514 nm. Inspection light 1
2 passes through an isolator 13 disposed on the exit side of the light source 11 for preventing return reflection, and
Is incident on an optical chopper 15 disposed on the exit side of the optical chopper. The optical chopper 15 is a light intensity modulator that repeats passing and blocking light at a predetermined short cycle. The signal-to-noise ratio is increased by extracting, as a signal, only a component synchronized with the frequency (for example, 2 kHz) of the optical chopper 15 from the output of the photodetector 59 described later.

【0010】光学的チョッパ15を出た光は、光学的チ
ョッパ15の出側に配置されているミラー17に当って
図の下方に反射される。ミラー17で反射された光は、
ダイクロイックミラー19に入射する。このダイクロイ
ックミラー19は、この実施例では波長488nmの検査
光は反射し、検査光よりも波長の長い約500nm以上の
ルミネッセンス50(後述のサンプル35から発せられ
る)は通過させるように設定されている。このダイクロ
イックミラー19は、サンプル35方向に検査光を発す
る照射光学系と、サンプルから発するルミネッセンスを
検出する光学系の光軸が交差する点に置かれている。
The light exiting the optical chopper 15 strikes a mirror 17 disposed on the exit side of the optical chopper 15 and is reflected downward in the figure. The light reflected by the mirror 17 is
The light enters the dichroic mirror 19. In this embodiment, the dichroic mirror 19 is set so as to reflect the inspection light having a wavelength of 488 nm and pass the luminescence 50 (emitted from a sample 35 described later) having a wavelength of about 500 nm or more longer than the inspection light. . The dichroic mirror 19 is placed at a point where an optical axis of an irradiation optical system that emits inspection light in the direction of the sample 35 and an optical axis of an optical system that detects luminescence emitted from the sample intersect.

【0011】ダイクロイックミラー19で反射した検査
光は、2枚の凸レンズ21、25と、両レンズの間に配
置されたピンホール23からなる空間フィルター20に
入射する。検査光はレンズ21で集光されてピンホール
23を抜け、レンズ25で平行光束となる。このピンホ
ール23は、後述するサンプル35中の測定部位37と
共役関係にあり、ピンホールの像は、サンプル35中の
測定部位37に結像する。また、測定部位37から発生
した散乱光とルミネッセンスが選択的に同ピンホール2
3を通過する。ピンホール23の直径は、検査光(例え
ばアルゴンレーザー波長500nm前後)の波長数倍以下
(例えば1〜3μm 以下)としている。
The inspection light reflected by the dichroic mirror 19 is incident on a spatial filter 20 including two convex lenses 21 and 25 and a pinhole 23 disposed between the two lenses. The inspection light is condensed by the lens 21, passes through the pinhole 23, and becomes a parallel light beam by the lens 25. The pinhole 23 has a conjugate relationship with a measurement site 37 in the sample 35 described later, and an image of the pinhole is formed on the measurement site 37 in the sample 35. Further, the scattered light and luminescence generated from the measurement site 37 are selectively generated in the pinhole 2.
Pass 3 The diameter of the pinhole 23 is set to be several times or less (for example, 1 to 3 μm or less) the inspection light (for example, argon laser wavelength around 500 nm).

【0012】レンズ25を通過して平行光束となった検
査光は、レンズ25の出側に配置されている2個の可動
ミラー27、29(ガルバノミラー等)からなる偏向器
に入射する。この偏向器は、検査光を図の下方に反射す
るとともに、サンプル35の光軸垂直面内で検査光を走
査するためのものである。
The inspection light that has passed through the lens 25 and has become a parallel light beam enters a deflector composed of two movable mirrors 27 and 29 (such as galvanometer mirrors) arranged on the exit side of the lens 25. This deflector reflects the inspection light downward in the drawing and scans the inspection light in a plane perpendicular to the optical axis of the sample 35.

【0013】可動ミラー29で反射した検査光は、同ミ
ラーの出側に配置されている対物レンズ31に入射す
る。検査光は、対物レンズ31により、サンプル35中
の検査部位37に向けて集光される。ここでサンプル3
5は人間の皮膚のような光吸収及び光散乱の相当大きな
物質であり、対物レンズ31からサンプル35の表面に
照射された光のごく一部分(非散乱成分)のみが検査部
位37に集光する。しかし、このごく一部の非散乱成分
の作用としてのルミネッセンスを選択的に検出し信号処
理することにより、サンプル35内部の構造を推定する
情報を得ることができる。
The inspection light reflected by the movable mirror 29 enters an objective lens 31 disposed on the exit side of the mirror. The inspection light is collected by the objective lens 31 toward the inspection site 37 in the sample 35. Here is sample 3
Reference numeral 5 denotes a substance having a considerably large light absorption and light scattering like human skin, and only a small part (non-scattering component) of the light irradiated from the objective lens 31 to the surface of the sample 35 is condensed on the inspection part 37. . However, information for estimating the structure inside the sample 35 can be obtained by selectively detecting the luminescence as an action of this small part of the non-scattering component and performing signal processing.

【0014】対物レンズ31は、ボールスクリューや圧
電アクチュエータ等の駆動機構33によって光軸方向に
移動可能である。この対物レンズ31の移動により、検
査部位37の光軸方向位置(深さ)を変化させることが
できる。なお、この実施例では、サンプル35は移動ス
テージ41上に載置されており、このステージ41を上
下に動かして同様に検査部位37の光軸方向位置を変化
させることもできる。
The objective lens 31 is movable in the optical axis direction by a driving mechanism 33 such as a ball screw or a piezoelectric actuator. This movement of the objective lens 31 can change the position (depth) of the inspection part 37 in the optical axis direction. In this embodiment, the sample 35 is mounted on the moving stage 41, and the stage 41 can be moved up and down to change the position of the inspection part 37 in the optical axis direction.

【0015】サンプル35はサンプルホルダー39上に
固定されている。サンプルホルダー39は、移動ステー
ジ41上に置かれている。ステージ41は、サンプル3
5を光軸方向及び光軸垂直面内に移動させ、検査部位を
三次元的に被検物体中で走査する。
The sample 35 is fixed on a sample holder 39. The sample holder 39 is placed on the moving stage 41. Stage 41 is sample 3
5 is moved in the optical axis direction and the plane perpendicular to the optical axis, and the inspection site is three-dimensionally scanned in the object to be inspected.

【0016】検査光は、上述のように、サンプル35中
の検査部位37に結像し、同光の結像領域で発生した散
乱光とルミネッセンス(蛍光、燐光等)は、一定の立体
角のもとで対物レンズ31に入射し、同レンズ31を通
過し、ミラー29、27で反射して空間フィルター20
に入る。同フィルター20は、前述のように、検査部位
37の結像領域から発生した散乱光とルミネッセンスが
選択的に通過する。空間フィルター20を通過した光
は、前述のダイクロイックミラー19に当る。この時、
このダイクロイックミラーの特性から、散乱光は検査光
の波長と同じであるのでダイクロイックミラー19で反
射する。一方、ルミネッセンスは検査光より波長が長く
なっているので、ダイクロイックミラー19を図の左方
向に通過する。
As described above, the inspection light forms an image on the inspection portion 37 in the sample 35, and the scattered light and luminescence (fluorescence, phosphorescence, etc.) generated in the image formation area of the inspection light have a fixed solid angle. Originally, the light enters the objective lens 31, passes through the lens 31, is reflected by the mirrors 29 and 27, and is reflected by the spatial filter 20.
to go into. As described above, the filter 20 selectively transmits the scattered light and the luminescence generated from the imaging region of the inspection site 37 as described above. The light that has passed through the spatial filter 20 impinges on the dichroic mirror 19 described above. At this time,
From the characteristics of the dichroic mirror, the scattered light is reflected by the dichroic mirror 19 because it has the same wavelength as the inspection light. On the other hand, since the luminescence has a longer wavelength than the inspection light, it passes through the dichroic mirror 19 to the left in the drawing.

【0017】ダイクロイックミラー19を通過した光
は、次にシャープカットフィルター51に入り、ルミネ
ッセンスに一部混在している散乱光が取り除かれる。フ
ィルター51を出たルミネッセンスは、ミラー53、レ
ンズ55を経て分光器57に入射する。
The light that has passed through the dichroic mirror 19 then enters the sharp cut filter 51, where scattered light partially mixed with the luminescence is removed. The luminescence emitted from the filter 51 enters a spectroscope 57 via a mirror 53 and a lens 55.

【0018】分光器57は、ルミネッセンスを波長毎に
分けて光検出器59に導くものである。分光光学系とし
て、回折格子、プリズム等の分散媒質、多層膜反射鏡
(ダイクロイックミラー)、色ガラスフィルター等が使
える。光検出器59は、ルミネッセンスの波長毎に強度
を検出する。光検出器59の出力は、上述の光学的チョ
ッパ15の周波数と同期する変調成分のみが増幅された
後、マイコン等によって構成された解析部61に送られ
る。解析部61は、以下で説明する処理を行い、CRT
63に画像信号を供給してその画面上に、サンプル内部
のメラニン色素の特に多い領域65を表示する。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。
The spectroscope 57 divides the luminescence for each wavelength and guides the luminescence to the photodetector 59. As the spectral optical system, a dispersion medium such as a diffraction grating and a prism, a multilayer film reflecting mirror (dichroic mirror), a color glass filter, and the like can be used. The photodetector 59 detects the intensity for each luminescence wavelength. The output of the photodetector 59 is sent to an analyzer 61 constituted by a microcomputer or the like after only the modulation component synchronized with the frequency of the optical chopper 15 is amplified. The analysis unit 61 performs a process described below,
An image signal is supplied to 63, and an area 65 particularly rich in melanin pigment inside the sample is displayed on the screen. If necessary, the output of the detector can be calculated in an electric circuit.

【0019】次に、図1の光学的検査装置を用いて人の
皮膚組織の検査を行った例を説明する。図2は、図1の
光学的検査装置を用いて人間の皮膚組織サンプルを分光
分析した結果のグラフである。横軸はルミネッセンスの
波長(nm)、縦軸はルミネッセンス強度(任意単位)で
ある。各グラフA〜Dの対象検査組織は、(A)は角質
層、(B)はメラニン色素の集中している領域(メラノ
サイト)、(C)は真皮、(D)は脂肪層である。
Next, an example in which a human skin tissue is inspected using the optical inspection apparatus shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a graph showing the result of spectroscopic analysis of a human skin tissue sample using the optical inspection apparatus of FIG. The horizontal axis is the wavelength of luminescence (nm), and the vertical axis is the luminescence intensity (arbitrary unit). The target test tissues in each of the graphs A to D are (A) a stratum corneum, (B) a region where melanin pigments are concentrated (melanocytes), (C) a dermis, and (D) a fat layer.

【0020】図2の各グラフを見ると、(A)角質層、
(C)真皮、(D)脂肪層は、いずれも550nm近辺に
ピークがあり、それよりも長波長側は全体として右肩下
がりのカーブである。一方、(B)メラノサイトのみ
は、630nm近辺にさらに1つピークのある2コブラク
ダ状のカーブである。そこで、第1の波長を560nm近
辺とし、第2の波長を630nm近辺とし、第2の波長の
強度÷第1の波長の強度がある値以上の部位をメラノサ
イトと疑わしい部位として表示する。このことを一般化
すれば、一つの部位からのルミネッセンス中の異なる波
長についての強度を比較して特定の傾向を把握すること
となる。
Referring to each graph of FIG. 2, (A) stratum corneum,
Both (C) the dermis and (D) the fat layer have a peak near 550 nm, and the longer wavelength side is a curve that is generally downwardly sloping downward. On the other hand, only (B) melanocyte is a two-bred camel-like curve having one more peak near 630 nm. Therefore, the first wavelength is set to around 560 nm, the second wavelength is set to around 630 nm, and a portion where the intensity of the second wavelength ÷ the intensity of the first wavelength is equal to or more than a certain value is displayed as a portion suspected to be a melanocyte. If this is generalized, a specific tendency will be grasped by comparing the intensities of different wavelengths in luminescence from one site.

【0021】図3は、630nmのルミネッセンスの強度
を560nmのルミネッセンスの強度で割った値(強度
比)を縦軸に、検査部位の深さを横軸にとって表したグ
ラフである。つまり、サンプルを深さ方向に走査しなが
ら強度比の変化を調べたグラフである。図3では、鮮明
なピークが、深さ160μm 、310μm 、460μ
m、640μm 、800μm 、1040μm 近辺に合計
6個見られる。ここで検査部位を光軸垂直方向にも走査
しながら、例えば、強度比が1以上の部分を画像表示す
ると、メラノサイトと推定される皮膚下の領域を表示す
ることができる。
FIG. 3 is a graph in which the vertical axis represents the value (intensity ratio) obtained by dividing the luminescence intensity at 630 nm by the luminescence intensity at 560 nm, and the horizontal axis represents the depth of the inspection site. That is, it is a graph in which a change in the intensity ratio is examined while scanning the sample in the depth direction. In FIG. 3, the clear peaks are 160 μm, 310 μm, and 460 μm in depth.
m, 640 μm, 800 μm, and a total of 6 in the vicinity of 1040 μm. Here, for example, by displaying an image of a portion having an intensity ratio of 1 or more while scanning the inspection site also in the direction perpendicular to the optical axis, it is possible to display an area under the skin estimated to be melanocytes.

【0022】この例ではメラノサイトの場合について説
明したが、ルミネッセンスのスペクトルが他の組織構造
と異なるものであれば、本発明の装置を用いてその存在
領域を推定できる。
In this example, the case of melanocytes has been described. However, if the luminescence spectrum is different from that of other tissue structures, the existence region can be estimated using the apparatus of the present invention.

【0023】図4は、本発明の他の1実施例に係る光学
的検査装置の構成を示す図である。この光学的検査装置
が図1の光学的検査装置と異なる点は以下である。 (1)検査部位37からの散乱光を分離するための偏光
ビームスプリッタ101及び同散乱光の強度を測定する
光検出器103が設けられている。すなわち、アイソレ
ータ13とダイクロイックミラー19の間に偏光ビーム
スプリッタ101及び1/4波長板がこの順で配置され
ている。偏光ビームスプリッタ101から出た検査光
は、1/4波長板105を通ってダイクロイックミラー
19で図の右方向に反射され、空間フィルター20、ガ
ルバノミラー27、29、対物レンズ31を経てサンプ
ル35の検査部位37に至る。検査部位37で発した散
乱光は、この光路を逆に戻りダイクロイックミラー19
に返ってくる。散乱光は検査光と基本的に同一波長であ
るのでダイクロイックミラー19で図の上方に反射し、
再び1/4波長板105を通過して偏光ビームスプリッ
タ101に入る。このとき、散乱光は、光源11を出て
から2回1/4波長板105を通過しているので光の位
相は90°変化している。そのため、散乱光は偏光ビー
ムスプリッタ101で図の左側に反射され散乱光102
として抽出される。この散乱光102は、光検出器10
3に入射し強度が測定される。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical inspection apparatus according to another embodiment of the present invention. This optical inspection apparatus differs from the optical inspection apparatus of FIG. 1 in the following points. (1) A polarizing beam splitter 101 for separating scattered light from the inspection site 37 and a photodetector 103 for measuring the intensity of the scattered light are provided. That is, the polarizing beam splitter 101 and the quarter-wave plate are arranged in this order between the isolator 13 and the dichroic mirror 19. The inspection light emitted from the polarization beam splitter 101 is reflected by the dichroic mirror 19 to the right in the drawing through the quarter-wave plate 105, passes through the spatial filter 20, the galvanomirrors 27 and 29, and the objective lens 31, and returns to the sample 35. The inspection site 37 is reached. The scattered light emitted from the inspection site 37 returns to the optical path in the opposite direction and returns to the dichroic mirror 19.
Come back to. Since the scattered light has basically the same wavelength as the inspection light, it is reflected by the dichroic mirror 19 upward in the figure,
The light again passes through the quarter-wave plate 105 and enters the polarization beam splitter 101. At this time, since the scattered light has passed through the quarter-wave plate 105 twice after exiting the light source 11, the phase of the light has changed by 90 °. Therefore, the scattered light is reflected by the polarizing beam splitter 101 to the left side of the drawing, and the scattered light 102
Is extracted as The scattered light 102 is transmitted to the light detector 10
3 and the intensity is measured.

【0024】(2)分光器は、第2のダイクロイックミ
ラー121及び2個の光検出器123、125からな
る。すなわち、シャープカットフィルター51を抜けた
ルミネッセンスは、ミラー53で偏向した後、第2のダ
イクロイックミラー121に入射する。このミラーは5
60nm付近の波長の光はほとんど反射し、630nm付近
の光はほとんど透過するように設計されている。波長分
離されたこれらの光は123及び125の光ディテクタ
ーで検出される。123、125、103の3個の光デ
ィテクターの出力信号は、必要に応じてロックインアン
プ等の同期信号検出装置を用いて光学的チョッパの強度
変調成分のみが増幅される。また、ルミネッセンスが弱
い光である場合は、123、125の光ディテクターは
フォトマルチプライヤを用いることができる。これら波
長分離された光強度信号は127の演算器に入力されそ
の比が出力され、コンピューターに入力記録される。
(2) The spectroscope comprises a second dichroic mirror 121 and two photodetectors 123 and 125. That is, the luminescence that has passed through the sharp cut filter 51 is deflected by the mirror 53 and then enters the second dichroic mirror 121. This mirror is 5
It is designed so that light having a wavelength near 60 nm is almost reflected, and light near 630 nm is almost transmitted. These wavelength-separated lights are detected by 123 and 125 light detectors. As for the output signals of the three optical detectors 123, 125, and 103, only the intensity modulation component of the optical chopper is amplified using a synchronization signal detection device such as a lock-in amplifier, if necessary. If the luminescence is weak, a photomultiplier can be used for the light detectors 123 and 125. These wavelength-separated light intensity signals are input to an arithmetic unit 127, the ratio of which is output, and input and recorded in a computer.

【0025】被検物体35を測定する手順について説明
する。まず被検物体35をステージ41に固定する。被
検物体35に対し対物レンズ31を近づけていくと、レ
ーザーが被検物体の表面に焦点を結んだ時に強い信号が
光ディテクター103で観測される。この位置を基準に
すれば、物体内の構造を比較することが容易となる。次
にステージ41に付属する可動アーム111によって対
物レンズ31を所望の距離だけ物体に近づけ、この状態
で光検出器123及び125で光信号を検出する。この
信号比を、可動アーム111の位置と対応させて記録す
る。この操作をステージ41を移動させて異なるアーム
位置で繰り返すことにより、被検物体内におけるメラニ
ンの存在領域が明らかとなる。
A procedure for measuring the test object 35 will be described. First, the test object 35 is fixed to the stage 41. When the objective lens 31 is moved closer to the test object 35, a strong signal is observed by the optical detector 103 when the laser focuses on the surface of the test object. By using this position as a reference, it is easy to compare structures in the object. Next, the objective lens 31 is brought closer to the object by a desired distance by the movable arm 111 attached to the stage 41, and in this state, optical signals are detected by the photodetectors 123 and 125. This signal ratio is recorded in correspondence with the position of the movable arm 111. By repeating this operation at different arm positions by moving the stage 41, the region where melanin exists in the test object becomes clear.

【0026】本実施例では、光源としてアルゴンレーザ
ーを用いたが、さらに組織に対する透過性の高い近赤外
レーザーや赤外レーザーも利用できる。
In the present embodiment, an argon laser is used as a light source, but a near-infrared laser or an infrared laser having a high permeability to tissue can also be used.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、組織内部にあって異なるルミネッセンスを発
する構成体の存在領域を明らかにすることができる。例
えば、表皮下数ミリまでのメラニン色素の存在領域の可
視化も可能になる。
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to clarify the existing region of the structure emitting different luminescence inside the tissue. For example, it is possible to visualize the region where the melanin pigment exists up to several millimeters under the epidermis.

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

【図1】本発明の1実施例に係る光学的検査装置の構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical inspection device according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の光学的検査装置を用いて人間の皮膚組織
サンプルを分光分析した結果のグラフである。横軸はル
ミネッセンスの波長(nm)、縦軸はルミネッセンス強度
(任意単位)である。
FIG. 2 is a graph showing a result of spectral analysis of a human skin tissue sample using the optical inspection apparatus of FIG. 1; The horizontal axis is the wavelength of luminescence (nm), and the vertical axis is the luminescence intensity (arbitrary unit).

【図3】630nmのルミネッセンスの強度を560nmの
ルミネッセンスの強度で割った値(強度比)を縦軸に、
検査部位の深さを横軸にとって表したグラフである。
FIG. 3 shows a value (intensity ratio) obtained by dividing the intensity of luminescence at 630 nm by the intensity of luminescence at 560 nm on the vertical axis.
It is the graph which expressed the depth of the test | inspection part on a horizontal axis.

【図4】本発明の他の1実施例に係る光学的検査装置の
構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical inspection device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 光源 12 検査光 13 アイソレータ 15 光学的チョ
ッパ 17 ミラー 19 ダイクロイ
ックミラー 20 空間フィルター 21 レンズ 23 ピンホール 25 レンズ 27、29 可動ミラー 31 対物レンズ 33 駆動機構 35 サンプル 37 測定部位 39 サンプルホ
ルダー 41 移動ステージ 50 ルミネッセ
ンス 51 シャープカットフィルター 53 ミラー 55 レンズ 57 分光器 59 光検出器 61 解析部 63 CRT 65 メラニン色
素の多い領域 101 偏光ビームスプリッタ 102 散乱光 103 光検出器 105 1/4波
長板 111 可動アーム 121 第2のダ
イクロイックミラー 123、125 光ディテクター 127 演算器
Reference Signs List 11 light source 12 inspection light 13 isolator 15 optical chopper 17 mirror 19 dichroic mirror 20 spatial filter 21 lens 23 pinhole 25 lens 27, 29 movable mirror 31 objective lens 33 drive mechanism 35 sample 37 measurement site 39 sample holder 41 moving stage 50 luminescence Reference Signs List 51 Sharp cut filter 53 Mirror 55 Lens 57 Spectroscope 59 Photodetector 61 Analytical unit 63 CRT 65 Region with many melanin pigments 101 Polarized beam splitter 102 Scattered light 103 Photodetector 105 Quarter wave plate 111 Movable arm 121 Second Dichroic mirror 123, 125 Optical detector 127 Arithmetic unit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空間的に不均一な光吸収特性と光散乱特
性を有する被検物体に対して検査光を照射し、 被検物体内に進入した検査光の非散乱成分を該被検物体
内の任意の部位に集光させ、 該部位から発生するルミネッセンスを選択的に検出し、 検出したルミネッセンスの波長−強度特性を測定し、 該特性がある特定の傾向を示す被検物体内の部位を表示
することを特徴とする光学的検査方法。
1. An inspection object having spatially non-uniform light absorption characteristics and light scattering characteristics is irradiated with inspection light, and a non-scattering component of the inspection light entering the inspection object is extracted from the inspection object. Focus on an arbitrary site in the body, selectively detect the luminescence generated from the site, measure the wavelength-intensity characteristics of the detected luminescence, and determine the site in the test object where the characteristics show a specific tendency. An optical inspection method characterized by displaying:
【請求項2】 一つの部位からのルミネッセンス中にお
ける第1波長のルミネッセンスの強度と第2波長のルミ
ネッセンスの強度とを比較して上記特定の傾向を把握す
ることを特徴とする請求項1記載の光学的検査方法。
2. The method according to claim 1, wherein the specific tendency is grasped by comparing the intensity of the luminescence of the first wavelength and the intensity of the luminescence of the second wavelength in the luminescence from one part. Optical inspection method.
【請求項3】 上記第1の波長が560nm近辺であり、
上記第2の波長が630nm近辺であり、第2の波長の強
度÷第1の波長の強度がある値以上の部位をメラノサイ
トと疑わしい部位として表示することを特徴とする請求
項2記載の光学的検査方法。
3. The method according to claim 2, wherein the first wavelength is around 560 nm,
3. The optical device according to claim 2, wherein the second wavelength is around 630 nm, and a region where the intensity of the second wavelength ÷ the intensity of the first wavelength is equal to or more than a certain value is displayed as a site suspected to be a melanocyte. Inspection methods.
【請求項4】 空間的に不均一な光吸収特性と光散乱特
性を有する被検物体に対して検査光を照射し、被検物体
内に進入した検査光の非散乱成分を該被検物体内の任意
の部位に集光させる照射光学系と、 該部位から発生するルミネッセンスを選択的に検出する
検出光学系と、 検出されたルミネッセンスを分光する分光手段と、 分光されたルミネッセンスの強度を測定する光検出器
と、 分光されたルミネッセンスの波長と強度の特性を上記被
検物体内の部位に対応させて表示する特性表示手段と、 を具備することを特徴とする光学的検査装置。
4. A test object having spatially non-uniform light absorption characteristics and light scattering characteristics is irradiated with test light, and a non-scattered component of the test light entering the test object is extracted from the test object. An irradiation optical system for condensing light on an arbitrary part in the body, a detection optical system for selectively detecting luminescence generated from the part, a spectroscopic means for dispersing the detected luminescence, and a measurement of the intensity of the separated luminescence An optical inspection apparatus, comprising: a photodetector that emits light; and a characteristic display unit that displays characteristics of the wavelength and intensity of the separated luminescence corresponding to a part in the test object.
【請求項5】 上記特性表示手段が、一つの部位からの
ルミネッセンス中における第1波長のルミネッセンスの
強度と第2波長のルミネッセンスの強度とを比較して上
記特定の傾向を把握し表示することを特徴とする請求項
4記載の光学的検査装置。
5. The method according to claim 1, wherein the characteristic display means compares the intensity of the luminescence of the first wavelength and the intensity of the luminescence of the second wavelength during the luminescence from one part to grasp and display the specific tendency. The optical inspection apparatus according to claim 4, wherein:
【請求項6】 上記第1の波長が560nm近辺であり、
上記第2の波長が630nm近辺であり、第2の波長の強
度÷第1の波長の強度がある値以上の部位をメラノサイ
トと疑わしい部位として表示することを特徴とする請求
項5記載の光学的検査装置。
6. The method according to claim 1, wherein the first wavelength is around 560 nm,
6. The optical device according to claim 5, wherein the second wavelength is around 630 nm, and a portion where the intensity of the second wavelength ÷ the intensity of the first wavelength is equal to or more than a certain value is displayed as a portion suspected to be a melanocyte. Inspection equipment.
JP9291751A 1997-10-09 1997-10-09 Method and apparatus for optical inspection Pending JPH11118716A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9291751A JPH11118716A (en) 1997-10-09 1997-10-09 Method and apparatus for optical inspection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9291751A JPH11118716A (en) 1997-10-09 1997-10-09 Method and apparatus for optical inspection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11118716A true JPH11118716A (en) 1999-04-30

Family

ID=17772951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9291751A Pending JPH11118716A (en) 1997-10-09 1997-10-09 Method and apparatus for optical inspection

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11118716A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003100399A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Hamamatsu Photonics K.K. Fluorescence lifetime distribution image measuring system and its measuring method
WO2005005967A1 (en) * 2003-07-09 2005-01-20 Nippon Sheet Glass Company, Limited Fluorometric analysis-use optical multiplexer/demultiplexer, fluorometric analysis-use optical module, fluorometric analyzer, fluorescence/photothermal conversion spectral analyzer, and fluorometric analysis-use chip
KR101493838B1 (en) * 2013-11-26 2015-02-17 포항공과대학교 산학협력단 Microscopy Scanning Photoluminescence.

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003100399A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Hamamatsu Photonics K.K. Fluorescence lifetime distribution image measuring system and its measuring method
US7453567B2 (en) 2002-05-29 2008-11-18 Hamamatsu Photonics K.K. Fluorescence lifetime distribution image measuring system and its measuring method
WO2005005967A1 (en) * 2003-07-09 2005-01-20 Nippon Sheet Glass Company, Limited Fluorometric analysis-use optical multiplexer/demultiplexer, fluorometric analysis-use optical module, fluorometric analyzer, fluorescence/photothermal conversion spectral analyzer, and fluorometric analysis-use chip
US7304734B2 (en) 2003-07-09 2007-12-04 Nippon Sheet Glass Company Limited Fluorescence analysis optical multiplexer/demultiplexer, fluorescence analysis optical module, fluorescence analyzer, fluorescence/photothermal conversion spectroscopic analyzer, and fluorescence analysis chip
KR101493838B1 (en) * 2013-11-26 2015-02-17 포항공과대학교 산학협력단 Microscopy Scanning Photoluminescence.

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6272376B1 (en) Time-resolved, laser-induced fluorescence for the characterization of organic material
JP5571651B2 (en) Skin imaging apparatus and skin analysis system
JP3752693B2 (en) Laser-induced differential normalization fluorescence cancer diagnosis method and apparatus
US6681133B2 (en) Methods and apparatus for obtaining enhanced spectroscopic information from living tissue
CA2230777C (en) Advanced synchronous luminescence system
US7103402B2 (en) Advanced synchronous luminescence imaging for chemical and medical diagnostics
US20070252984A1 (en) Autofocus Mechanism for Spectroscopic System
WO2007020643A2 (en) Combined visual-optic and passive infra-red technologies and the corresponding system for detection and identification of skin cancer precursors, nevi and tumors for early diagnosis
JP5911196B2 (en) Photoacoustic imaging device
Hoyt et al. Remote biomedical spectroscopic imaging of human artery wall
JP2006516920A (en) Apparatus and method for blood analysis
US20060142662A1 (en) Analysis apparatus and method comprising auto-focusing means
Alchab et al. Towards an optical biopsy for the diagnosis of breast cancer in vivo by endogenous fluorescence spectroscopy
US11555742B2 (en) Image guided micro-Raman spectroscopy
JPH11118716A (en) Method and apparatus for optical inspection
JP2520665B2 (en) Fluorescence microspectrometer
JPH10246697A (en) Optical inspection method and device
JPH08131445A (en) Optical measuring instrument
JP2006300611A (en) Sample analyzer and sample analyzing method using it
KR101790988B1 (en) Label-free Imaging System for Specific Detection of Peripheral Nerve
Taroni et al. SOLUS: Multimodal System Combining Ultrasounds and Diffuse Optics for Tomographic Imaging of Breast Cancer
Arrasmith et al. A MEMS based handheld confocal microscope with Raman spectroscopy for in-vivo skin cancer diagnosis
US10682053B2 (en) Ophthalmic photothermal optical coherence tomography apparatus
JPH10221248A (en) Optical examination method and device thereof
Tuchin Biomedical Spectroscopy