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光干渉断層像観測装置 実績あり

国内特許コード P110002772
整理番号 RJ001P54
掲載日 2011年6月8日
出願番号 特願2000-040883
公開番号 特開2001-228080
登録番号 特許第3553451号
出願日 平成12年2月18日(2000.2.18)
公開日 平成13年8月24日(2001.8.24)
登録日 平成16年5月14日(2004.5.14)
発明者
  • 丹野 直弘
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 丹野 直弘
発明の名称 光干渉断層像観測装置 実績あり
発明の概要 (57)【要約】【課題】 生体などの深部断層の静的あるいは動的構造を検知し多次元画像化して観測可能とする光干渉断層像観測装置を提供する。【解決手段】 回転体4の円周部に一つの頂角を90度にしたリトロリフレクタープリズム1を、該頂角の対角面を円周の接線におよそ直交するように設け、該対角面に光束を入射させる時、該入射方向と平行に該光束を反射する該プリズムの特性を利用し、該回転体4の回転とともに反射点を一定方向に走査することができ、光の進行方向に回転する場合は遅延反射する光束を、回転が反対の場合は漸進反射する光束を回転に応じて周期的に発生する回転プリズム装置を具備する。
従来技術、競合技術の概要



【従来の技術】

高光散乱媒体である生体の反射断層像を得る試みは、低コヒーレンス光を用いて干渉計を構成することから始まる〔丹野 直弘「光学」第28巻、第3号、P116-125(1999)参照〕。図12及び図13を例示して、従来技術を説明する。





図12は本願発明者らによって提案された従来の光波反射像測定装置の構成図である。





この光波反射像測定装置では、低コヒーレンス(部分的コヒーレンスとも表現する)光源71よりの光束を直ちにマイケルソン干渉計に導入し、ビームスプリッター73により分割し、一方を参照光として周波数シフトを与え、物体奥行き位置情報の走査を兼ねる可動反射鏡72により反射して光検出素子75に入射させる。他方の透過光は物体照射光とし被測定物体74の深部に至る屈折率の異なる散乱体の層から散乱反射され物体反射光波となり、ビームスプリッター73により先の参照光と合波干渉され、光検出素子75よりビート信号が検出されるものである。該照射光と物体の位置関係を変化させ走査して、検出された電気信号はフィルターや増幅信号処理部を経て、コンピュータで記録、画像化されて反射断層像が得られる。





他方、本原理に基づく構成を光路に光ファイバを配備して、振動対策や取り扱いを簡便化したのが図13に示す従来の断層像観測装置の構成図である(例えば、特表平6-511312号)である。





図13に示すように、光源81よりの光束はファイバ82内を導波し、分岐合波回路86を経て、一方はファイバ出射端より凸レンズ83にて集光し物体84より物体反射光波が形成される。他方の光束はピエゾ振動位相シフター85により周波数シフトが与えられ、可動反射鏡80により反射されて参照光を形成し、分岐合波回路86を経て合波干渉されて光検出素子87に入射し、先と同様にして反射断層像が観測されるものである。





従来の干渉測定法では、いずれも光反射位置(基準反射位置)情報を走査する可動反射鏡を用いているがこれは一般にリニアアクチュエータやガルバノモーターに取り付けた反射ミラーであり、リニアアクチュエータはギアによって前後に物体移動させるものであるため数mm/secの低速である。他方、長尺のファイバーをPZTなどの電歪素子に巻き付けその伸縮で反射光路長を変化させる方法もある。

産業上の利用分野



【発明の属する技術分野】

本発明は、例えば高光散乱媒体である生体などの内部に位置する微小物体などを散乱中心とする散乱ポテンシャルからの後方散乱光波を検出し、高散乱体からの反射光といえどもコヒーレンスが残存することを利用し、低コヒーレンス光のコヒーレンス長の短さを利用した干渉計測する手段で散乱位置情報と反射振幅情報を取得して、これらの検出を物体内部の走査により、1次元あるいは2次元さらには3次元の多次元画像情報を構築する技術に係り、例えば生体などの光散乱媒体の断層像を遠隔装置にて容易に観測できるようにした光干渉断層像観測装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
回転体の円周部に一つの頂角を90度にしたリトロリフレクタープリズムを、前記リトロリフレクタープリズムの頂角の対角面を円周の接線におよそ直交するように設け、前記対角面に光束を入射させる時、該入射方向と平行に前記光束を反射する該プリズムの特性を利用し、前記回転体の回転とともに反射点を一定方向に走査することができ、光の進行方向に回転する場合は遅延反射する光束を、回転が反対の場合は漸進反射する光束を回転に応じて周期的に発生する回転プリズム装置を具備するとともに、低コヒーレンス光源よりの光束を2分割する手段と、一方の光束を参照光として、前記反射点の回転走査により遅延または漸進しドップラーシフト周波数となる反射光束を得るとともに、他方の光束を屈折率分布が多層構造を成す被測定物体に収束し、前記多層構造体深部の散乱ポテンシャルよりの物体反射光を捕捉する対物レンズを具備し、前記参照光と前記物体反射光とが前記2分割時点より等光学光路長にて合波干渉した場合のみ最大の干渉信号を得ることを特徴とした前記低コヒーレンス性に基づく前記シフト周波数のビート信号を得る所のヘテロダイン検波する光検出器を具備し、前記遅延または漸進する反射光束の走査反射点を座標として算出する手段と、前記ビート信号よりの該被測定物体の深部散乱ポテンシャルに基づく反射振幅と前記座標を画素情報として反射断層像分布を計測・表示できる信号制御処理システムと電子計算機およびディスプレイを具備したことを特徴とする光干渉断層像観測装置。

【請求項2】
請求項記載の光干渉断層像観測装置において、前記反射光束の走査反射点を座標として算出する手段に、前記回転プリズムからの偏角反射光を捕捉する光検出器を配備し、前記反射光の発生する前に該偏角反射光を検出してタイミングパルスを形成し、前記回転プリズムの回転周波数と回転円周長および回転角から前記走査反射点を算出して前記散乱ポテンシャルの座標とすることを特徴とする光干渉断層像観測装置。

【請求項3】
請求項記載の光干渉断層像観測装置において、前記低コヒーレンス光源よりの光束の進行方向をZ軸とし、前記光束を2分割手段に半透明反射鏡を具備し、前記光束の半透明反射鏡を透過する一方の光束の方向に前記対物レンズを配備し物体照射光となし、前記半透明反射鏡より反射する他方の光束を参照光としその方向をY軸とし、前記光源と半透明反射鏡および対物レンズを一体構造とし、該一体構造をY軸を中心に回転する機構を配備して回転させることにより被測定物体への照射点をX軸方向に走査しX-Z面の2次元光反射断層像を観測できる構成としたことを特徴とする光干渉断層像観測装置。

【請求項4】
請求項記載の光干渉断層像観測装置において、各手段を一ケース内に収納配備するとともに、前記光検出器の前に前記低コヒーレンス光源の波長帯域のみを反射する誘電体多層膜反射鏡を配備し前記合波干渉波を反射して前記光検出器に導き、他方前記低コヒーレンス光源と異なる波長帯域の光源を具備し前記光源よりの光束を別途ハーフミラーを配備して前記誘電体多層膜反射鏡と前記ハーフミラーおよび対物レンズを通過させ、被測定物体に照射して表面よりの反射光を同光路を逆行させさらに前記別途ハーフミラーを透過させ、前記対物レンズの拡大作用により前記表面像を結像させ顕微映像化するCCDカメラを同一ケース内に具備し、該ケース外に表示器を装備し、あらかじめ該物体の測定位置を観測できる構成としたことを特徴とする光干渉断層像観測装置。

【請求項5】
請求項記載の光干渉断層像観測装置において、前記収納ケースに握り端子を装備して、前記測定点の観察にて測定位置決めと同時に前記断層像測定データの取り込みを開始するスイッチを前記握り端子に具備したことを特徴とする光干渉断層像観測装置。

【請求項6】
請求項記載の光干渉断層像観測装置において、前記一体構造を90度偏角して配備した前記収納ケースを乗せる前記X軸を中心に回転する回転機構を具備し、前記X-Z面の2次元光反射断層像を観測すると共に該回転機構によってY軸方向にも走査して、3次元光反射断層像を観測できることを特徴とする光干渉断層像観測装置。

【請求項7】
請求項記載の光干渉断層像観測装置において、前記対物レンズを眼底検査用対物レンズに代替し配備し、物体照射光をガルバノミラーを配備して走査する構成としたことを特徴とする光干渉断層像観測装置。

【請求項8】
請求項1乃至のいずれか1項に記載の光干渉断層像観測装置において、前記参照光路を折り返し反射鏡群を配備して長尺光路長とし、さらに前記光束2分割ハーフミラーより物体にいたる光路に前記長尺光路長に応じた光ファイバ束を配備して遠隔計測ができる構成としたことを特徴とする光干渉断層像観測装置。

【請求項9】
請求項1乃至のいずれか1項に記載の光干渉断層像観測装置において、前記参照光路に光ファイバを配備して長尺光路長とし、さらに前記光束2分割ハーフミラーより物体にいたる光路に前記長尺光路長に応じた映像伝送可能な光ファイバを配備して遠隔計測ができる構成としたことを特徴とする光干渉断層像観測装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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