JPH02110346A - 形態及び機能画像化装置 - Google Patents
形態及び機能画像化装置Info
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- JPH02110346A JPH02110346A JP26278188A JP26278188A JPH02110346A JP H02110346 A JPH02110346 A JP H02110346A JP 26278188 A JP26278188 A JP 26278188A JP 26278188 A JP26278188 A JP 26278188A JP H02110346 A JPH02110346 A JP H02110346A
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- sample
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
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- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、例えば生物試料の形態情報と機能情報とを計
測して可視画像化する装置に関するものであり、特に、
光散乱体内部の形態情報と機能情報を画像化する装置に
関するものである。
測して可視画像化する装置に関するものであり、特に、
光散乱体内部の形態情報と機能情報を画像化する装置に
関するものである。
（従来の技術）
対象とする物体の形態をａｍするために、従来から種々
のエネルギーの電磁波が用いられている。
のエネルギーの電磁波が用いられている。
そして、いずれの電磁波においても、反射波あるいは透
過波が利用されている。物体の内部状態をｗ４察するに
は、透過波を利用し、試料が透明体であれば、顕微鏡で
焦点位置をずらすことにより、ある程度内部状態をＩ！
！Ｑすることが可能であるが、光散乱体や光不透過体で
は、超音波やＸ線が用いられる。しかし、これらの観察
法においては、内部構造の陰影像が得られるのみである
が、各種断層撮影法の創案によって、初めて特定位置の
内部構造の観察が行えるようになった。しかしながら、
これらはいずれも形態をｗＡ察するのみで、内部の機能
を観察するためには全く無力である。唯一内部機能をａ
ｍできるものは、放射性同位元素を核種としてモニター
するポジトロンＣＴである。しかし、ポジトロンＣＴは
、小物体の内部機能１１祭には全く不向きである。
過波が利用されている。物体の内部状態をｗ４察するに
は、透過波を利用し、試料が透明体であれば、顕微鏡で
焦点位置をずらすことにより、ある程度内部状態をＩ！
！Ｑすることが可能であるが、光散乱体や光不透過体で
は、超音波やＸ線が用いられる。しかし、これらの観察
法においては、内部構造の陰影像が得られるのみである
が、各種断層撮影法の創案によって、初めて特定位置の
内部構造の観察が行えるようになった。しかしながら、
これらはいずれも形態をｗＡ察するのみで、内部の機能
を観察するためには全く無力である。唯一内部機能をａ
ｍできるものは、放射性同位元素を核種としてモニター
するポジトロンＣＴである。しかし、ポジトロンＣＴは
、小物体の内部機能１１祭には全く不向きである。
一方、近年、生体機能の解明において、細胞の集合体と
して１つの系を形成している組織の、組織系として働い
ている状態での機能を計測し、病態メカニズム、生命活
動の解析を行うことが求められている。
して１つの系を形成している組織の、組織系として働い
ている状態での機能を計測し、病態メカニズム、生命活
動の解析を行うことが求められている。
（発明が解決しようとする課題）
本発明の目的は、これら従来のものの欠点をなくし、試
料の形態と機能状態、特に光散乱体の内部形態と内部機
能を可視化して観察することが可能な形態及び機能画像
化装地を提供することである。
料の形態と機能状態、特に光散乱体の内部形態と内部機
能を可視化して観察することが可能な形態及び機能画像
化装地を提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、上記の従来技術の問題点に着目してなされた
もので、本発明の形態及び機能画像化装地は、２以上の
異なる波長のレーザー光について。
もので、本発明の形態及び機能画像化装地は、２以上の
異なる波長のレーザー光について。
光散乱体試料の各点から散乱される透過光のみを選択的
に取り出すように構成し、取り出された散乱透過光を光
ヘテロダイン検波出力によって測定し、計測対象物質に
無吸収な又は吸収の少ない波長の光での光ヘテロダイン
検波出力と測定点の位置データーとから試料内部の形態
を画像化し、−方、計測対象物質に無吸収な又は吸収の
少ない波長の光での光ヘテロダイン検波出力と吸収波長
光での光ヘテロダイン検波出力との差をとり、この差分
データーと測定点の位置データーとから試料内部の機能
を画像化するように構成したものである。
に取り出すように構成し、取り出された散乱透過光を光
ヘテロダイン検波出力によって測定し、計測対象物質に
無吸収な又は吸収の少ない波長の光での光ヘテロダイン
検波出力と測定点の位置データーとから試料内部の形態
を画像化し、−方、計測対象物質に無吸収な又は吸収の
少ない波長の光での光ヘテロダイン検波出力と吸収波長
光での光ヘテロダイン検波出力との差をとり、この差分
データーと測定点の位置データーとから試料内部の機能
を画像化するように構成したものである。
（作用）
レーザー装置から射出したレーザー光を二分し、一方の
光の周波数をωからΔωだけ偏移させ、いずれか一方の
光（周波数ω又はω＋Δω）をレンズを通して試料に収
束して照射し、光散乱試料を透過した散乱光をレンズに
よって集光して、収束面に配置した開口（ピンホール）
を通過させ、この開口によって視野をレンズの開口径で
決まる回折限界まで制限し、その透過光と他方の光（周
波数ω＋Δω又はω）とを混合して光電検出器により検
出する。開口によって空間コヒーレンスが高められた試
料からの透過散乱信号光は、収束照射点の試料の状態に
応じて振幅変調を受けており、他方の光（局発参照光）
とは周波数Δωだけ異なるため、光電検出器の出力は、
信号光と局発参照光とを加えて自乗したものとなり、こ
れは直流成分に周波数Δωの交流成分が乗ったものとな
る（光ヘテロダイン検波）。周波数Δωの成分のみを電
気的フィルターにより選別検出することにより、信号光
を光電検出器の量子限界感度で検出できるので、信号光
の変化を極めて高感度で検出できる。そして、透過散乱
光は、開口（ピンホール）によって回折限界視野まで制
限されるので、収束照射点の周囲からのバックグラウン
ド散乱光がノイズ光として入っておらず、高精度、高解
像度で試料内部の特定点の情報を検出することができる
。
光の周波数をωからΔωだけ偏移させ、いずれか一方の
光（周波数ω又はω＋Δω）をレンズを通して試料に収
束して照射し、光散乱試料を透過した散乱光をレンズに
よって集光して、収束面に配置した開口（ピンホール）
を通過させ、この開口によって視野をレンズの開口径で
決まる回折限界まで制限し、その透過光と他方の光（周
波数ω＋Δω又はω）とを混合して光電検出器により検
出する。開口によって空間コヒーレンスが高められた試
料からの透過散乱信号光は、収束照射点の試料の状態に
応じて振幅変調を受けており、他方の光（局発参照光）
とは周波数Δωだけ異なるため、光電検出器の出力は、
信号光と局発参照光とを加えて自乗したものとなり、こ
れは直流成分に周波数Δωの交流成分が乗ったものとな
る（光ヘテロダイン検波）。周波数Δωの成分のみを電
気的フィルターにより選別検出することにより、信号光
を光電検出器の量子限界感度で検出できるので、信号光
の変化を極めて高感度で検出できる。そして、透過散乱
光は、開口（ピンホール）によって回折限界視野まで制
限されるので、収束照射点の周囲からのバックグラウン
ド散乱光がノイズ光として入っておらず、高精度、高解
像度で試料内部の特定点の情報を検出することができる
。
試料を走査するか又は照射光を走査することによって、
この検出を試料の各点について行い、検出の時の試料の
照射位置と光ヘテロダイン検波出力とにより、ＣＲＴ等
の出力画面上に試料を画像化することができる。
この検出を試料の各点について行い、検出の時の試料の
照射位置と光ヘテロダイン検波出力とにより、ＣＲＴ等
の出力画面上に試料を画像化することができる。
上記のようにして、光散乱試料内の計測対象物質に吸収
されない波長λ、と吸収のある波長λ２について、それ
ぞれの画像データーを同時に又は時間的にずらして（順
次）収集し、λ１についてのデーターによって画像化を
行うことで、光散乱体内部の形態が観察できる。また、
試料の各位置のλ１についてのデータからλ２について
のデーターを減算して画像化することで、位置情報を保
持した計測対象物質の波長λ２の吸収画像、すなわち、
計測対象物質の濃度分布に対応した画像が得られる。こ
のような画像化を異なる３以上の波長について行えば、
より精密な計測が可能であるとともに、複数種の計測対
象物質の濃度分布を求めることができる。また、このよ
うな操作をビデオレートの実時間単位（１／３０ｓｅｃ
）で行うことによって、計測対象物質の変化状態を連続
的な画像として観察可能となる。さらに、照射位置の走
査を試料の奥行方向にも行えば、計測対象物質の３次元
像観察が可能である。
されない波長λ、と吸収のある波長λ２について、それ
ぞれの画像データーを同時に又は時間的にずらして（順
次）収集し、λ１についてのデーターによって画像化を
行うことで、光散乱体内部の形態が観察できる。また、
試料の各位置のλ１についてのデータからλ２について
のデーターを減算して画像化することで、位置情報を保
持した計測対象物質の波長λ２の吸収画像、すなわち、
計測対象物質の濃度分布に対応した画像が得られる。こ
のような画像化を異なる３以上の波長について行えば、
より精密な計測が可能であるとともに、複数種の計測対
象物質の濃度分布を求めることができる。また、このよ
うな操作をビデオレートの実時間単位（１／３０ｓｅｃ
）で行うことによって、計測対象物質の変化状態を連続
的な画像として観察可能となる。さらに、照射位置の走
査を試料の奥行方向にも行えば、計測対象物質の３次元
像観察が可能である。
（実施例）
次に、添付の図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第１図はこの発明に係る形態及び機能画像化装地の実施
例の光路図である。
例の光路図である。
この装置は、レーザー装Ｗ１１．レーザー装ｆｉ！ｌよ
り射出された。試料中の計測対象物質により吸収されな
いレーザー光であるＬｌを９０°偏向させるミラー２、
ミラー２から反射されたレーザー光を透過光と９０°反
射光に二分するビームスプリッタ−３，二分された一方
のレーザー光である透過光Ｌ１＾を周波数変換する周波
数変換器４、周波数変換器４によって周波数変換された
レーザー光り、Ｃを対物レンズ６へ９０°反射するハー
フミラ−５、周波数変換されたレーザー光Ｌ１ｃを試料
台１６上の試料７に収束して照射する対物レンズ６、試
料７により散乱され透過した光を再結像させるレンズ８
、レンズ８による結像点、すなわち試料７中のレーザー
光Ｌ１ｃの収束点と共役な位置に配置されたピンホール
９、ビームスプリッタ−３の反射光である二分された他
方のレーザー光Ｌ１６を９０″偏向するミラー１１．二
分された他方のレーザー光Ｌｉｌ５を収束するレンズ１
２、ピンホール９によってレンズ８の回折限界視野まで
制限された試料７中の収束点からの散乱光Ｌ□Ｄとレン
ズ１２よって収束され再び発散光になったレーザー光Ｌ
ｘ Ｂとを混合するビームスプリッタ−１０、混合さ
れたレーザー光を電気信号に変換する光電検出器１３、
光電検出器１３の出力を増幅する増幅器１４、増幅器１
４の出力に接続された選択レベル測定器１５、試料台１
６を走査駆動する移動用モーター１７．移動用モーター
１７を駆動するドライバー１８、選択レベル測定器１５
とドライバー１８の出力が入力するＣＲＴ１９、選択レ
ベル測定１１５とドライバー１８の画像データーを蓄積
するフレームメモリー２０、フレームメモリー２０の容
積画像データーをモニターするモニター２１、実視野観
察用のランプ２２．ランプ２２からの照明光を集光する
コンデンサーレンズ２３、コンデンサーレンズ２３から
の照明光を試料７に向けて反射するハーフミラ−２４、
試料７からの反射１１！察光を偏向するプリズム２５、
及び、接眼レンズ２６からなっている。
り射出された。試料中の計測対象物質により吸収されな
いレーザー光であるＬｌを９０°偏向させるミラー２、
ミラー２から反射されたレーザー光を透過光と９０°反
射光に二分するビームスプリッタ−３，二分された一方
のレーザー光である透過光Ｌ１＾を周波数変換する周波
数変換器４、周波数変換器４によって周波数変換された
レーザー光り、Ｃを対物レンズ６へ９０°反射するハー
フミラ−５、周波数変換されたレーザー光Ｌ１ｃを試料
台１６上の試料７に収束して照射する対物レンズ６、試
料７により散乱され透過した光を再結像させるレンズ８
、レンズ８による結像点、すなわち試料７中のレーザー
光Ｌ１ｃの収束点と共役な位置に配置されたピンホール
９、ビームスプリッタ−３の反射光である二分された他
方のレーザー光Ｌ１６を９０″偏向するミラー１１．二
分された他方のレーザー光Ｌｉｌ５を収束するレンズ１
２、ピンホール９によってレンズ８の回折限界視野まで
制限された試料７中の収束点からの散乱光Ｌ□Ｄとレン
ズ１２よって収束され再び発散光になったレーザー光Ｌ
ｘ Ｂとを混合するビームスプリッタ−１０、混合さ
れたレーザー光を電気信号に変換する光電検出器１３、
光電検出器１３の出力を増幅する増幅器１４、増幅器１
４の出力に接続された選択レベル測定器１５、試料台１
６を走査駆動する移動用モーター１７．移動用モーター
１７を駆動するドライバー１８、選択レベル測定器１５
とドライバー１８の出力が入力するＣＲＴ１９、選択レ
ベル測定１１５とドライバー１８の画像データーを蓄積
するフレームメモリー２０、フレームメモリー２０の容
積画像データーをモニターするモニター２１、実視野観
察用のランプ２２．ランプ２２からの照明光を集光する
コンデンサーレンズ２３、コンデンサーレンズ２３から
の照明光を試料７に向けて反射するハーフミラ−２４、
試料７からの反射１１！察光を偏向するプリズム２５、
及び、接眼レンズ２６からなっている。
この形態及び機能画像化装地においては、レーザー族Ｙ
ｉｌより射出されたレーザー光ＬＬ（波長λ１、周波数
ω１）は、ミラー２によりビームスプリッタ−３に導か
れ、このビームスプリッタ−３で透過光Ｌ□Ａと反射光
Ｌ１Ｂの光に二分される。二分されたレーザー光り、＾
は周波数変換器４により周波数ω、＋Δω、のレーザー
光し工。に変換され、ハーフミラ−５により対物レンズ
６に導かれ、試料７に収束照射される。試料７により散
乱され透過した光ＬｔＤは、レンズ８によって試料７中
の収束点と共役な位置にあるピンホール９の開口に収束
され、この開口（ピンホール）によって、散乱透過光の
視野はレンズ８の回折限界まで制限される。開口を通過
して球面波となった光り、Ｄは、ビームスプリッタ−１
０により、ビームスプリッタ−３で二分されミラー１１
を経てレンズ１２により収束され、球面波となった局発
参照光Ｌ１Ｂと同心の関係で混合され、光電検出器１３
により検出される。
ｉｌより射出されたレーザー光ＬＬ（波長λ１、周波数
ω１）は、ミラー２によりビームスプリッタ−３に導か
れ、このビームスプリッタ−３で透過光Ｌ□Ａと反射光
Ｌ１Ｂの光に二分される。二分されたレーザー光り、＾
は周波数変換器４により周波数ω、＋Δω、のレーザー
光し工。に変換され、ハーフミラ−５により対物レンズ
６に導かれ、試料７に収束照射される。試料７により散
乱され透過した光ＬｔＤは、レンズ８によって試料７中
の収束点と共役な位置にあるピンホール９の開口に収束
され、この開口（ピンホール）によって、散乱透過光の
視野はレンズ８の回折限界まで制限される。開口を通過
して球面波となった光り、Ｄは、ビームスプリッタ−１
０により、ビームスプリッタ−３で二分されミラー１１
を経てレンズ１２により収束され、球面波となった局発
参照光Ｌ１Ｂと同心の関係で混合され、光電検出器１３
により検出される。
光電検出器１３からの出力は、増幅器１４と選択レベル
測定器１５とによってレーザー光し工。とレーザー光Ｌ
１１Ｓの差周波数Δω１成分のみが選別出力される。一
方、試料台１６は移動用モーター１７によりＸ−Ｙ−Ｚ
の三軸方向に駆動され、その制御はドライバー１８によ
り行われる。ドライバー１８からの位置信号は、選択レ
ベル測定器１５からの出力とともに演算装置１１９に導
かれる。
測定器１５とによってレーザー光し工。とレーザー光Ｌ
１１Ｓの差周波数Δω１成分のみが選別出力される。一
方、試料台１６は移動用モーター１７によりＸ−Ｙ−Ｚ
の三軸方向に駆動され、その制御はドライバー１８によ
り行われる。ドライバー１８からの位置信号は、選択レ
ベル測定器１５からの出力とともに演算装置１１９に導
かれる。
この選択レベル測定器１５とドライバー１８からの画像
データーはフレームメモリー２０上に蓄積される。
データーはフレームメモリー２０上に蓄積される。
次に、レーザー装置１より射出されるレーザー光を、レ
ーザー光Ｌ１とは別波長の、試料中の計測対象物質によ
り吸収されるレーザー光Ｌａ（波長λ１、周波数ω２）
に変更し、このレーザー光Ｌ２により、前述と同様にレ
ーザー光Ｌ ｚ ｅによる散乱透過光Ｌ ｚ Ｄと局発
参照光Ｌ ｔ Ｂの光ヘテロダイン検波出力を取得し、
この出力とドライバー１８からの位置信号からなる画像
データーはフレームメモリー２０上に蓄積される。
ーザー光Ｌ１とは別波長の、試料中の計測対象物質によ
り吸収されるレーザー光Ｌａ（波長λ１、周波数ω２）
に変更し、このレーザー光Ｌ２により、前述と同様にレ
ーザー光Ｌ ｚ ｅによる散乱透過光Ｌ ｚ Ｄと局発
参照光Ｌ ｔ Ｂの光ヘテロダイン検波出力を取得し、
この出力とドライバー１８からの位置信号からなる画像
データーはフレームメモリー２０上に蓄積される。
次に、フレームメモリー２０上に蓄積されたレーザー光
Ｌ□による光ヘテロダイン検波出力と位置データーとに
より、試料内部の形態が画像化されてモニター２１上に
表示され、さらに、レーザー光Ｌ１ による光ヘテロダ
イン検波出力とレーザー光Ｌ２ による光ヘテロダイン
検波出力との差分と位置データーとにより、計測対象物
質の分布画像がモニター２１上に表示される。
Ｌ□による光ヘテロダイン検波出力と位置データーとに
より、試料内部の形態が画像化されてモニター２１上に
表示され、さらに、レーザー光Ｌ１ による光ヘテロダ
イン検波出力とレーザー光Ｌ２ による光ヘテロダイン
検波出力との差分と位置データーとにより、計測対象物
質の分布画像がモニター２１上に表示される。
また、実視野ｉｉ察は、ランプ２２、コンデンサーレン
ズ２３．ハーフミラ−２４による照明により、対物レン
ズ６、プリズム２４、接眼レンズ２６から構成された顕
微鏡によって行われる。
ズ２３．ハーフミラ−２４による照明により、対物レン
ズ６、プリズム２４、接眼レンズ２６から構成された顕
微鏡によって行われる。
第２図はこの発明に係る形態及び機能画像化装地の他の
実施例の光路図である。上述の第１の実施例のものがレ
ーザー光の波長を順次時系列で（時間的にずらして）変
えているのに対して、この実施例では、複数の波長のレ
ーザー光を同時に用い、計測対象物質の実時間変化を計
測可能にする装置となっている。
実施例の光路図である。上述の第１の実施例のものがレ
ーザー光の波長を順次時系列で（時間的にずらして）変
えているのに対して、この実施例では、複数の波長のレ
ーザー光を同時に用い、計測対象物質の実時間変化を計
測可能にする装置となっている。
この装置は、第１のレーザー装置３１、第１のレーザー
装置！ｉ３１より射出されたレーザー光Ｌ１を９０°偏
向させるミラー３３、ミラー３３から反射されたレーザ
ー光を透過光と９０°反射光に二分するビームスプリッ
タ−３４、二分された透過光である一方のレーザー光し
工＾を周波数変換する第１の周波数変換器３５、第１の
周波数変換器３５によって周波数変換されたレーザー光
Ｌ１ｃを９０”反射するミラー３９．ミラー３９から反
射されたレーザー光り、ｃを反射するダイクロイックミ
ラー４０、ダイクロイックミラー４０によって反射され
たレーザー光Ｌ Ｉ Ｃを対物レンズ４２へ９０°反射
するハーフミラ−４１、周波数変換されたレーザー光り
、Ｃを試料台５７上の試料４３へ収束して照射する対物
レンズ４２．試料４３により散乱され透過した光を再結
像させるレンズ４４、レンズ４４の結像点であって試料
４３中のレーザー光Ｌ Ｉ Ｃの収束点と共役な位置に
配置された開口板４５．ビームスプリッタ−３４の反射
光である二分された他方のレーザー光Ｌ１Ｂを９０°偏
向するミラー４６、二分された他方のレーザー光し工６
をダイクロイックミラー４７を経て収束するレンズ４８
、開口板４５によってレンズ４４の回折限界視野まで制
限された試料４３中の収束点からの散乱透過光Ｌ工０と
レンズ４８よって収束され再び発散光になったレーザー
光ＬｚＢとを混合するビームスプリッタ−４９，第２の
レーザー装置３２、第２のレーザー装置３２より射出さ
れたレーザー光Ｌ２ を９０″偏向させるミラー３６、
ミラー３６から反射されたレーザー光を透過光と９０°
反射光に二分するビームスプリッタ−３７，二分された
透過光である一方のレーザー光Ｌ ２ Ａを周波数変換
する第２の周波数変換器３８．第２の周波数変換器３８
によって周波数変換されたレーザー光Ｌ２ｃをレーザー
光Ｌ ｘ Ｃと合成する前記ダイクロイックミラー４０
、二分された他方のレーザー光Ｌ２８をレーザー光Ｌｔ
Ｂと合成する前記ダイクロイックミラー４７、混合され
たレーザー光を電気信号に変換する第１の光電検出器５
０と第２の光電検出器５１、第１の光電検出器５０の出
力を増幅する第１の増幅器５２、増幅器５２の出力に接
続された第１の選択レベル測定器５３、第２の光電検出
器５１の出力を増幅する第２の増幅器５４、増幅器５４
の出力に接続された第２の選択レベル測定器５５、第１
の選択レベル測定器５３と第２の選択レベル測定器５５
の出力の差をとる演算器５６、試料台５７を走査駆動す
る移動用モーター５８、移動用モーター５８を駆動する
ドライバー５９、演算器５６とドライバー５９の出力が
入力するＣＲＴ６０、実視野観察用のランプ６１、ラン
プ６１からの照明光を集光するコンデンサーレンズ６２
、コンデンサーレンズ６２からの照明光を試料４３に向
けて反射するハーフミラ−６３、試料４３からの反射Ｒ
余光を偏向するプリズム６４、及び、接眼レンズ６５か
らなっている。
装置！ｉ３１より射出されたレーザー光Ｌ１を９０°偏
向させるミラー３３、ミラー３３から反射されたレーザ
ー光を透過光と９０°反射光に二分するビームスプリッ
タ−３４、二分された透過光である一方のレーザー光し
工＾を周波数変換する第１の周波数変換器３５、第１の
周波数変換器３５によって周波数変換されたレーザー光
Ｌ１ｃを９０”反射するミラー３９．ミラー３９から反
射されたレーザー光り、ｃを反射するダイクロイックミ
ラー４０、ダイクロイックミラー４０によって反射され
たレーザー光Ｌ Ｉ Ｃを対物レンズ４２へ９０°反射
するハーフミラ−４１、周波数変換されたレーザー光り
、Ｃを試料台５７上の試料４３へ収束して照射する対物
レンズ４２．試料４３により散乱され透過した光を再結
像させるレンズ４４、レンズ４４の結像点であって試料
４３中のレーザー光Ｌ Ｉ Ｃの収束点と共役な位置に
配置された開口板４５．ビームスプリッタ−３４の反射
光である二分された他方のレーザー光Ｌ１Ｂを９０°偏
向するミラー４６、二分された他方のレーザー光し工６
をダイクロイックミラー４７を経て収束するレンズ４８
、開口板４５によってレンズ４４の回折限界視野まで制
限された試料４３中の収束点からの散乱透過光Ｌ工０と
レンズ４８よって収束され再び発散光になったレーザー
光ＬｚＢとを混合するビームスプリッタ−４９，第２の
レーザー装置３２、第２のレーザー装置３２より射出さ
れたレーザー光Ｌ２ を９０″偏向させるミラー３６、
ミラー３６から反射されたレーザー光を透過光と９０°
反射光に二分するビームスプリッタ−３７，二分された
透過光である一方のレーザー光Ｌ ２ Ａを周波数変換
する第２の周波数変換器３８．第２の周波数変換器３８
によって周波数変換されたレーザー光Ｌ２ｃをレーザー
光Ｌ ｘ Ｃと合成する前記ダイクロイックミラー４０
、二分された他方のレーザー光Ｌ２８をレーザー光Ｌｔ
Ｂと合成する前記ダイクロイックミラー４７、混合され
たレーザー光を電気信号に変換する第１の光電検出器５
０と第２の光電検出器５１、第１の光電検出器５０の出
力を増幅する第１の増幅器５２、増幅器５２の出力に接
続された第１の選択レベル測定器５３、第２の光電検出
器５１の出力を増幅する第２の増幅器５４、増幅器５４
の出力に接続された第２の選択レベル測定器５５、第１
の選択レベル測定器５３と第２の選択レベル測定器５５
の出力の差をとる演算器５６、試料台５７を走査駆動す
る移動用モーター５８、移動用モーター５８を駆動する
ドライバー５９、演算器５６とドライバー５９の出力が
入力するＣＲＴ６０、実視野観察用のランプ６１、ラン
プ６１からの照明光を集光するコンデンサーレンズ６２
、コンデンサーレンズ６２からの照明光を試料４３に向
けて反射するハーフミラ−６３、試料４３からの反射Ｒ
余光を偏向するプリズム６４、及び、接眼レンズ６５か
らなっている。
この形態及び機能画像化装地においては、レーザー装置
３１より射出されたレーザー光Ｌ１（波長１１１周波数
ω１）は、第１図の実施例と同様に、参照光Ｌ１Ｂと周
波数ω、＋Δω１のＬ ｔ Ｃの光に二分される。第２
のレーザー装置３２より射出されたレーザー光Ｌ！（波
長λ２、周波数ω２）は。
３１より射出されたレーザー光Ｌ１（波長１１１周波数
ω１）は、第１図の実施例と同様に、参照光Ｌ１Ｂと周
波数ω、＋Δω１のＬ ｔ Ｃの光に二分される。第２
のレーザー装置３２より射出されたレーザー光Ｌ！（波
長λ２、周波数ω２）は。
Ｌｌと同様に、 ＬｌＢと周波数ω２＋Δω２のＬ２ｃ
の光に二分される。二分されたＬｌＣとり、Ｃはダイク
ロッイックミラー４０により合成され、ハーフミラ−４
１を経て、対物レンズ４２により試料４３に収束照射さ
れる。試料４３により散乱され透過した光り、Ｄ＋Ｌ、
、は、レンズ４４によって試料４３中の収束点と共役な
位置にある開口板４５の開口に収束され、この開口によ
って散乱透過光はレンズ４４の回折限界視野まで制限さ
れる。また。
の光に二分される。二分されたＬｌＣとり、Ｃはダイク
ロッイックミラー４０により合成され、ハーフミラ−４
１を経て、対物レンズ４２により試料４３に収束照射さ
れる。試料４３により散乱され透過した光り、Ｄ＋Ｌ、
、は、レンズ４４によって試料４３中の収束点と共役な
位置にある開口板４５の開口に収束され、この開口によ
って散乱透過光はレンズ４４の回折限界視野まで制限さ
れる。また。
レーザー光Ｌ１１ＳとＬ２Ｂはダイクロツクミラー４７
により合成され、レンズ４８により収束されて球面波と
なって１局発参照光Ｌ１ｎ＋ １７Ｂとなる。ビームス
プリッタ−４９によって、開口板４５の開口を通過して
球面波となった光ＬｉＤ＋Ｌ、Ｄは、上記球面波局発参
照光ＬｉＢ＋Ｌ、Ｂと同心の関係で混合され、第１及び
第２の光電検出器５０．５１に導びかれる。光電検出器
５０．５１は、それぞれ測定周波数Δω、及びΔω２に
設定される。第１の増幅器５２と第１の選択レベル測定
器５３、及び、第２の増幅器５４と第２の選択レベル測
定器５５により、周波数Δω□とΔω２の出力を演算器
５６に出力し、演算器５６からはΔω１の検出出力。
により合成され、レンズ４８により収束されて球面波と
なって１局発参照光Ｌ１ｎ＋ １７Ｂとなる。ビームス
プリッタ−４９によって、開口板４５の開口を通過して
球面波となった光ＬｉＤ＋Ｌ、Ｄは、上記球面波局発参
照光ＬｉＢ＋Ｌ、Ｂと同心の関係で混合され、第１及び
第２の光電検出器５０．５１に導びかれる。光電検出器
５０．５１は、それぞれ測定周波数Δω、及びΔω２に
設定される。第１の増幅器５２と第１の選択レベル測定
器５３、及び、第２の増幅器５４と第２の選択レベル測
定器５５により、周波数Δω□とΔω２の出力を演算器
５６に出力し、演算器５６からはΔω１の検出出力。
およびΔω□の検出出力とΔω２の検出出力の差の出力
がＣＲＴ６０に出力される。一方、試料台５７は移動モ
ニター５８によりＸ−Ｙ−Ｚの三軸方向に駆動され、そ
の制御はドライバー５９により行われる。ドライバー５
９からの位置信号は、演算器５６からの出力とともに、
ＣＲＴ６０に導かれ、ＣＲＴ上に画像表示される。ここ
で、試料に対して吸収のないＬ工のデーターで画像を構
成すると、光散乱体試料の内部形態がＩｉＩ！察できる
ことになる。また、試料に対して吸収のない波長である
Ｌｌのデーターから試料中の測定対象物に吸収される波
長Ｌ２のデーターの差分をとって画像化すると、ＣＲＴ
上には光散乱体試料内部の測定対象物の分布画像が示さ
れる。さらに、一画面を１／３０ｓｅｃで作成すれば、
ｎ定対象物の実時間での変化を画像としてＩｌｔ察でき
ることになる。
がＣＲＴ６０に出力される。一方、試料台５７は移動モ
ニター５８によりＸ−Ｙ−Ｚの三軸方向に駆動され、そ
の制御はドライバー５９により行われる。ドライバー５
９からの位置信号は、演算器５６からの出力とともに、
ＣＲＴ６０に導かれ、ＣＲＴ上に画像表示される。ここ
で、試料に対して吸収のないＬ工のデーターで画像を構
成すると、光散乱体試料の内部形態がＩｉＩ！察できる
ことになる。また、試料に対して吸収のない波長である
Ｌｌのデーターから試料中の測定対象物に吸収される波
長Ｌ２のデーターの差分をとって画像化すると、ＣＲＴ
上には光散乱体試料内部の測定対象物の分布画像が示さ
れる。さらに、一画面を１／３０ｓｅｃで作成すれば、
ｎ定対象物の実時間での変化を画像としてＩｌｔ察でき
ることになる。
次に、第３図に第１図の機能画像化装地の変形例を示す
。第１図のものと異なる点は、第１図のものが試料７の
照射点から発する球面波をレンズ８を用いて開口板９の
ピンホールに集光し、このピンホールからの球面波とレ
ンズ１２からの球面波とを光電検出器１３の位置で干渉
させて光ヘテロダイン検波するのに対して、この実施例
においては、開口板９のピンホールから発する球面波を
平面波に変換するようにレンズ８−１を配置し、他方、
レンズ１２からの球面波を平面波に変換するようにレン
ズ１２−２を配置して、平面波同士を干渉させるように
している。
。第１図のものと異なる点は、第１図のものが試料７の
照射点から発する球面波をレンズ８を用いて開口板９の
ピンホールに集光し、このピンホールからの球面波とレ
ンズ１２からの球面波とを光電検出器１３の位置で干渉
させて光ヘテロダイン検波するのに対して、この実施例
においては、開口板９のピンホールから発する球面波を
平面波に変換するようにレンズ８−１を配置し、他方、
レンズ１２からの球面波を平面波に変換するようにレン
ズ１２−２を配置して、平面波同士を干渉させるように
している。
第２図の同様な変形例を第４図に示す。この場合には、
開口板４５のピンホールから発する球面波を平面波に変
換するようにレンズ４４−１を配置し、他方、レンズ４
８からの球面波を平面波に変換するようにレンズ４８−
２を配置して、平面波同士を干渉させるようにしている
。
開口板４５のピンホールから発する球面波を平面波に変
換するようにレンズ４４−１を配置し、他方、レンズ４
８からの球面波を平面波に変換するようにレンズ４８−
２を配置して、平面波同士を干渉させるようにしている
。
（発明の効果）
この発明によると、上述したような構成により、光散乱
体試料の内部形態と試料内部の特定物質の有無や変化を
２次元あるいは３次元像として可視化でき、従来全＜ｗ
Ａ測できなかった光散乱の多い生物組織や各種材料等の
内部形態及び機能を画像化してａ測できる。したがって
、各種材料評価や生物組織の機能評価を非侵襲に行うこ
とが出来。
体試料の内部形態と試料内部の特定物質の有無や変化を
２次元あるいは３次元像として可視化でき、従来全＜ｗ
Ａ測できなかった光散乱の多い生物組織や各種材料等の
内部形態及び機能を画像化してａ測できる。したがって
、各種材料評価や生物組織の機能評価を非侵襲に行うこ
とが出来。
各分野に新しい計測、分析手法を提供しうるものである
。
。
第１図はこの発明に係る形態及び機能画像化装地の１実
施例の光路図、第２図はこの発明に係る形態及び機能画
像化装地の他の実施例の光路図、第３図は第１図の形態
及び機能画像化装地の変形例の光路図、第４図は第２図
の形態及び機能画像化装地の変形例の光路図である。 １：レーザー装置 ２：ミラー ３：ビームスプリ
ッタ−４＝周波数変換器 ５：ハーフミラ−６：対物
レンズ ７：試料８．８−１：Ｌ／：／ズ ９：ｒ
Ａ口板 １０：ビームスプリッタ−１１＝ミラー
１２．１２−２＝レンズ １３：光電検出器 １４
：増幅器 １５：選択レベル測定器 １６：試料台
１７：移動用モーター １８ニドライパー １
９：演算器 ２０：フレームメモリー ２１：モニ
ター ２２二ランプ ２３：コンデンサーレンズ
２４：ハーフミラ−２５ニブリズム ２６：接眼レ
ンズ ３１：第１のレーザー装置 ３２：第２のレ
ーザー装置 ３３：ミラー ３４：ビームスプリッ
タ−３５＝第１の周波数変換器 ３６：ミラー ３
７：ビームスプリッタ−３８＝第２の周波数変換器
３９：ミラー ４０：ダイクロイックミラ−４１：ハ
ーフミラ−４２：対物レンズ ４３：試料 ４４．
４４−１＝レンズ４５：開口板 ４６：ミラー ４
７：ダイクロイックミラー ４８．４８−２：レンズ
４９：ビームスプリッタ−５０：第１の光電検出器
５１：第２の先出ん検出器５２：第１の増幅器
５３：第１の選択レベル測定器 ５４：第２の増幅器
５５：第２の選択レベル測定器 ５６：演算器
５７：試料台 ５８：移動用モーター ５９ニド
ライバー ６０：ＣＲＴ ６１：ランプ ６２
：コンデンサーレンズ ６３：ハーフミラ−６４ニブ
リズム ６５：接眼レンズ 第 図 特許出顕人 新技術開発事業団 出願人代理人 弁理士 佐藤文男 第 図
施例の光路図、第２図はこの発明に係る形態及び機能画
像化装地の他の実施例の光路図、第３図は第１図の形態
及び機能画像化装地の変形例の光路図、第４図は第２図
の形態及び機能画像化装地の変形例の光路図である。 １：レーザー装置 ２：ミラー ３：ビームスプリ
ッタ−４＝周波数変換器 ５：ハーフミラ−６：対物
レンズ ７：試料８．８−１：Ｌ／：／ズ ９：ｒ
Ａ口板 １０：ビームスプリッタ−１１＝ミラー
１２．１２−２＝レンズ １３：光電検出器 １４
：増幅器 １５：選択レベル測定器 １６：試料台
１７：移動用モーター １８ニドライパー １
９：演算器 ２０：フレームメモリー ２１：モニ
ター ２２二ランプ ２３：コンデンサーレンズ
２４：ハーフミラ−２５ニブリズム ２６：接眼レ
ンズ ３１：第１のレーザー装置 ３２：第２のレ
ーザー装置 ３３：ミラー ３４：ビームスプリッ
タ−３５＝第１の周波数変換器 ３６：ミラー ３
７：ビームスプリッタ−３８＝第２の周波数変換器
３９：ミラー ４０：ダイクロイックミラ−４１：ハ
ーフミラ−４２：対物レンズ ４３：試料 ４４．
４４−１＝レンズ４５：開口板 ４６：ミラー ４
７：ダイクロイックミラー ４８．４８−２：レンズ
４９：ビームスプリッタ−５０：第１の光電検出器
５１：第２の先出ん検出器５２：第１の増幅器
５３：第１の選択レベル測定器 ５４：第２の増幅器
５５：第２の選択レベル測定器 ５６：演算器
５７：試料台 ５８：移動用モーター ５９ニド
ライバー ６０：ＣＲＴ ６１：ランプ ６２
：コンデンサーレンズ ６３：ハーフミラ−６４ニブ
リズム ６５：接眼レンズ 第 図 特許出顕人 新技術開発事業団 出願人代理人 弁理士 佐藤文男 第 図
Claims (5)
- （１）２以上の異なる波長のレーザー光について、光散
乱体試料の各点から散乱された透過光のみを選択的に取
り出すように構成した光学系により取り出された散乱透
過光を、光ヘテロダイン検波出力によつて測定し、計測
対象物質に無吸収な又は吸収の少ない波長の光での光ヘ
テロダイン検波出力と測定点の位置データーとから試料
内部の形態を画像化し、かつ、計測対象物質に吸収され
ない又は吸収の少ない波長の光での光ヘテロダイン検波
出力と計測対象物質に吸収される波長の光での光ヘテロ
ダイン検波出力との差をとり、この差分データーと測定
点の位置データーとから試料内部の計測対象物質分布を
画像化するように構成したことを特徴とする形態及び機
能画像化装置。 - （２）時間的にレーザーの波長を変化させて、各波長の
光についての画像データーを記憶し、記憶された無吸収
な又は吸収の少ない波長の光についての画像データーか
ら吸収波長光についての画像データーの差をとって試料
内部の機能を画像化するように構成したことを特徴とす
る請求項１記載の機能の画像化装地。 - （３）波長の異なる複数のレーザーを同時に用い、各波
長についての光ヘテロダイン検波出力の差分データーか
ら試料内部の機能を画像化するように構成したことを特
徴とする請求項１記載の形態及び機能画像化装置。 - （４）測定試料を２次元走査することによって画像化す
ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の
機能画像化装置。 - （５）測定試料を３次元走査することによって画像化す
ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の
機能画像化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262781A JP2890309B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 形態及び機能画像化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262781A JP2890309B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 形態及び機能画像化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02110346A true JPH02110346A (ja) | 1990-04-23 |
| JP2890309B2 JP2890309B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=17380512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63262781A Expired - Fee Related JP2890309B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 形態及び機能画像化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890309B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5526118A (en) * | 1993-12-07 | 1996-06-11 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Apparatus for obtaining refractive index distribution information of light scattering media |
| JP2012531584A (ja) * | 2009-06-25 | 2012-12-10 | フェイズ ホログラフィック イメージング ペーホーイー アーベー | デジタルホログラフィック撮像による卵又は胚の分析 |
| JP2013092402A (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-16 | Canon Inc | 多波長干渉計、計測装置および計測方法 |
| US8471193B2 (en) | 2009-03-05 | 2013-06-25 | Olympus Corporation | Photodetection device for detecting low temporal coherence light, photodetection method, microscope and endoscope |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577886B1 (en) | 2001-08-15 | 2003-06-10 | Olympus Optical Co., Ltd. | Living body function measurement method |
| JP5852300B2 (ja) | 2009-12-02 | 2016-02-03 | オリンパス株式会社 | 光検出装置、顕微鏡および内視鏡 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5183396U (ja) * | 1974-12-25 | 1976-07-03 | ||
| JPS5198072A (en) * | 1975-02-25 | 1976-08-28 | Heterodainhoshiki reeza reedasochi | |
| JPS6072542A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-24 | 株式会社島津製作所 | 光線ｃｔ装置 |
| JPS62127034A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-09 | 住友電気工業株式会社 | 生体計測装置 |
| JPS63171328A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-07-15 | アメリカ合衆国 | ヘテロダイン・レーザ分光装置 |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP63262781A patent/JP2890309B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5183396U (ja) * | 1974-12-25 | 1976-07-03 | ||
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| JPS6072542A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-24 | 株式会社島津製作所 | 光線ｃｔ装置 |
| JPS62127034A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-09 | 住友電気工業株式会社 | 生体計測装置 |
| JPS63171328A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-07-15 | アメリカ合衆国 | ヘテロダイン・レーザ分光装置 |
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| US8471193B2 (en) | 2009-03-05 | 2013-06-25 | Olympus Corporation | Photodetection device for detecting low temporal coherence light, photodetection method, microscope and endoscope |
| JP2012531584A (ja) * | 2009-06-25 | 2012-12-10 | フェイズ ホログラフィック イメージング ペーホーイー アーベー | デジタルホログラフィック撮像による卵又は胚の分析 |
| JP2013092402A (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-16 | Canon Inc | 多波長干渉計、計測装置および計測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2890309B2 (ja) | 1999-05-10 |
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