JPH02150747A - 光断層像画像化装置 - Google Patents
光断層像画像化装置Info
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- JPH02150747A JPH02150747A JP30469188A JP30469188A JPH02150747A JP H02150747 A JPH02150747 A JP H02150747A JP 30469188 A JP30469188 A JP 30469188A JP 30469188 A JP30469188 A JP 30469188A JP H02150747 A JPH02150747 A JP H02150747A
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- JP
- Japan
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- optical
- optical system
- laser
- light
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (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〕
本発明はレーザ光と光ヘテロダイン検波とにより被測定
物の断層像を画像化する装置に関するものである。
物の断層像を画像化する装置に関するものである。
物質内部をその物質を破壊することなく観察するために
現在までに様々な物理的エネルギを利用した断層撮影法
が考案されている。
現在までに様々な物理的エネルギを利用した断層撮影法
が考案されている。
その内でも代表的なものとしてX線CTがあげられよう
。これにより被測定物の内部形態を非侵襲的に断層像と
して観察できるようになった。また、X線被爆の危険を
伴わないMHIや超音波によるイメージング法が開発さ
れてきた。
。これにより被測定物の内部形態を非侵襲的に断層像と
して観察できるようになった。また、X線被爆の危険を
伴わないMHIや超音波によるイメージング法が開発さ
れてきた。
従来、光を用いたCT装置が実現されなかったのは、一
般に光の透過性(直進的透過性)のよい物質であれば、
外部より内部の観察が容易にできるので、いちいちCT
化を行うまでもなかったからである。また、光の直進的
透過性の悪い試料では光の散乱によって、Lamber
t−Beerの法則が成立しないためCT化が困難であ
った。
般に光の透過性(直進的透過性)のよい物質であれば、
外部より内部の観察が容易にできるので、いちいちCT
化を行うまでもなかったからである。また、光の直進的
透過性の悪い試料では光の散乱によって、Lamber
t−Beerの法則が成立しないためCT化が困難であ
った。
一方、住体系の生命活動に伴う生体内の各必須物質転換
を生命活動を阻害することなく、計測することが近年特
に求められている。
を生命活動を阻害することなく、計測することが近年特
に求められている。
しかし、試料内部の物質転換による機能変化を観察しよ
うとしたとき、X線CTでは形態情報のみしか得られな
いし、またMRIにおいてもプロトンの動態を見るにと
どまり、放射性同位元素をマーカーとしてポジトロンC
Tでリンや炭素といった物質の動態が観察できるのみで
あった。しがし、これらはいずれも被測定試料に対し、
非侵襲的に内部機能情報を取得することは全くできない
のが現状である。
うとしたとき、X線CTでは形態情報のみしか得られな
いし、またMRIにおいてもプロトンの動態を見るにと
どまり、放射性同位元素をマーカーとしてポジトロンC
Tでリンや炭素といった物質の動態が観察できるのみで
あった。しがし、これらはいずれも被測定試料に対し、
非侵襲的に内部機能情報を取得することは全くできない
のが現状である。
本発明は上記課題を解決す条ためのもので、被測定物に
レーザ光を照射し、透過レーザ光のうちの直進成分のみ
を光ヘテロダイン検波のもつ指向性を利用して分別検出
し、被測定物の光断層像を得ることが可能な光断層像画
像化装置を提供することを目的とする。
レーザ光を照射し、透過レーザ光のうちの直進成分のみ
を光ヘテロダイン検波のもつ指向性を利用して分別検出
し、被測定物の光断層像を得ることが可能な光断層像画
像化装置を提供することを目的とする。
そのために本発明の光断層像画像化装置は、レーザ光を
試料に照射し、その透過光と参照光とを光混合し、光ヘ
テロダイン検波により光散乱体中を透過したレーザ光よ
り特定方向の直進成分のみの透過率を測定し、試料の特
定物質分布の断層像を得ることを特徴とする。
試料に照射し、その透過光と参照光とを光混合し、光ヘ
テロダイン検波により光散乱体中を透過したレーザ光よ
り特定方向の直進成分のみの透過率を測定し、試料の特
定物質分布の断層像を得ることを特徴とする。
また、レーザ装置と、レーザ装置からのレーザビームを
分割するビームスプリッタと、ビームスプリッタで分割
された一方のレーザ光を周波数偏移させる周波数変換器
と、試料移動手段により移動回転すると共に、周波数変
換されたレーザ光が照射される試料台と、試料を透過し
たレーザ光から平行光束を得るための第1光学系と、ビ
ームスプリッタで分割された他方のレーザ光を第1光学
系の平行光束とスポット径の同じ平行光束にするための
第2光学系と、第1光学系、第2光学系出力光を光混合
し、ビート成分を抽出する光ヘテロダイン検波手段と、
光ヘテロダイン検波出力と試料移動手段からの試料位置
情報が入力される演算手段とを備え、光ヘテロダイン検
波出力と試料位置情報とから試料の断層像を得ることを
特徴とする。
分割するビームスプリッタと、ビームスプリッタで分割
された一方のレーザ光を周波数偏移させる周波数変換器
と、試料移動手段により移動回転すると共に、周波数変
換されたレーザ光が照射される試料台と、試料を透過し
たレーザ光から平行光束を得るための第1光学系と、ビ
ームスプリッタで分割された他方のレーザ光を第1光学
系の平行光束とスポット径の同じ平行光束にするための
第2光学系と、第1光学系、第2光学系出力光を光混合
し、ビート成分を抽出する光ヘテロダイン検波手段と、
光ヘテロダイン検波出力と試料移動手段からの試料位置
情報が入力される演算手段とを備え、光ヘテロダイン検
波出力と試料位置情報とから試料の断層像を得ることを
特徴とする。
更に、レーザ装置と、レーザ装置からのレーザビームを
分割するビームスプリッタと、ビームスプリッタで分割
された一方のレーザ光を周波数偏移させる周波数変換器
と、試料移動手段により移動回転する試料台と、周波数
変換されたレーザ光を拡大して試料に照射し、その透過
光から所定のスポット径の平行光束を得る拡大光学系と
、ビームスプリッタで分割された他方のレーザ光を拡大
光学系の光束内で走査する走査光学系と、拡大光学系、
走査光学系出力光を光混合し、ビート成分を抽出する光
ヘテロダイン検波手段と、光ヘテロダイン検波出力、試
料移動手段からの試料位置情報、走査信号が入力される
演算手段とを備え、光ヘテロダイン検波出力、試料位置
情報、走査信号とから試料の断層像を得ることを特徴と
する。
分割するビームスプリッタと、ビームスプリッタで分割
された一方のレーザ光を周波数偏移させる周波数変換器
と、試料移動手段により移動回転する試料台と、周波数
変換されたレーザ光を拡大して試料に照射し、その透過
光から所定のスポット径の平行光束を得る拡大光学系と
、ビームスプリッタで分割された他方のレーザ光を拡大
光学系の光束内で走査する走査光学系と、拡大光学系、
走査光学系出力光を光混合し、ビート成分を抽出する光
ヘテロダイン検波手段と、光ヘテロダイン検波出力、試
料移動手段からの試料位置情報、走査信号が入力される
演算手段とを備え、光ヘテロダイン検波出力、試料位置
情報、走査信号とから試料の断層像を得ることを特徴と
する。
レーザ装置から射出されたレーザ光(波長λ、周波数ω
)は二分され、一方を周波数Δωだけ偏移させて試料に
照射し、透過散乱レーザ光はレンズによりその焦点位置
に置かれたアパーチャ上に集光される。アパーチャを通
過した光はアパーチャ径とアパーチャ後方に位置したレ
ンズ間口径できまる回折限界と等しい平行光束に、アパ
ーチャ後方に位置したレンズにより変換され、この平行
光束と等しくコリメートされた前述の二分されたレーザ
光の片方と光混合され、光電検波器により検出される。
)は二分され、一方を周波数Δωだけ偏移させて試料に
照射し、透過散乱レーザ光はレンズによりその焦点位置
に置かれたアパーチャ上に集光される。アパーチャを通
過した光はアパーチャ径とアパーチャ後方に位置したレ
ンズ間口径できまる回折限界と等しい平行光束に、アパ
ーチャ後方に位置したレンズにより変換され、この平行
光束と等しくコリメートされた前述の二分されたレーザ
光の片方と光混合され、光電検波器により検出される。
この操作をレーザ光光軸に垂直な方向への走査と共に行
い、次に試料をΔθ回転させ、同様の走査検出を回転角
0°〜36o°に渡って行う。こうして得られた位置信
号と検出信号よりコンピュータにおいて投影データから
の画像再生の計算を行い、モニタに再生画像を構成する
。ここで、波長λを試料内の計測物質の吸収帯に合わせ
、各種可変させることで試料内の特定物質分布の断層像
が得られる。
い、次に試料をΔθ回転させ、同様の走査検出を回転角
0°〜36o°に渡って行う。こうして得られた位置信
号と検出信号よりコンピュータにおいて投影データから
の画像再生の計算を行い、モニタに再生画像を構成する
。ここで、波長λを試料内の計測物質の吸収帯に合わせ
、各種可変させることで試料内の特定物質分布の断層像
が得られる。
また、周波数偏移させたレーザ光を拡大して試料に照射
し、その透過光を平行光束とし、二分された他方のレー
ザ光を試料を透過し、拡大した平行光束内で走査して両
者を光混合することにより、同様にして画像再生の計算
を行って、同様に試料内の特定物質分布の断層像が得ら
れる。
し、その透過光を平行光束とし、二分された他方のレー
ザ光を試料を透過し、拡大した平行光束内で走査して両
者を光混合することにより、同様にして画像再生の計算
を行って、同様に試料内の特定物質分布の断層像が得ら
れる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の光断層像画像化装置の一実施例を示す
図である。図中、1はレーザ装置、2はヒ゛−ムスプリ
ンタ、3.3′、9.10はミラー4は周波数変換器、
5は試料、6,8,11.12はレンズ、7はアパーチ
ャ、13はハーフミラ、14は光電検出器、16は選択
レベル測定器、17は試料台、18は試料台制御装置、
19はコンピュータ、20はモニタである。
図である。図中、1はレーザ装置、2はヒ゛−ムスプリ
ンタ、3.3′、9.10はミラー4は周波数変換器、
5は試料、6,8,11.12はレンズ、7はアパーチ
ャ、13はハーフミラ、14は光電検出器、16は選択
レベル測定器、17は試料台、18は試料台制御装置、
19はコンピュータ、20はモニタである。
レーザ装置1から射出されたレーザ光はビームスプリッ
タ2によりLIとL2に二分される。レーザ光り、はミ
ラー3により、例えば電気光学結晶等からなる周波数変
換器4へ導かれ、Δωだけ周波数偏移され、ミラー3′
により試料5に照射される。試料を透過した散乱レーザ
光はレンズ6によりその後側焦点位置に置かれたアパー
チャアの上に集束される。アパーチャアを通過した光は
、アパーチャ位置を前側焦点位置とするレンズ8により
平行光束とされ、レンズ8の開口径とアパーチャアの径
により決まる回折限界径の平行光束り、に変換される。
タ2によりLIとL2に二分される。レーザ光り、はミ
ラー3により、例えば電気光学結晶等からなる周波数変
換器4へ導かれ、Δωだけ周波数偏移され、ミラー3′
により試料5に照射される。試料を透過した散乱レーザ
光はレンズ6によりその後側焦点位置に置かれたアパー
チャアの上に集束される。アパーチャアを通過した光は
、アパーチャ位置を前側焦点位置とするレンズ8により
平行光束とされ、レンズ8の開口径とアパーチャアの径
により決まる回折限界径の平行光束り、に変換される。
これら光学系により全方位に散乱する光軸から外れた散
乱光はカットされ、試料の光吸収情報を帯びた直進成分
のみが抽出される。
乱光はカットされ、試料の光吸収情報を帯びた直進成分
のみが抽出される。
一方参照用のレーザ光L!ばミラー9.l’oを介し、
レンズ11で集光去れ、レンズ11の後側焦点位置を前
側焦点位置とするレンズ12によりレーザ光り、とスポ
ット径が等しい平行光束L4に変換され、ハーフミラ−
13によりり、と光混合される。そして光電検出器14
により検出され、増幅器15、選択レベル測定器16に
よりビート周波数Δωの成分のみ選択検出される。この
ヘテロダイン検波によりレーザ光L4と可干渉性のない
散乱成分はカットされるので直進成分のうち試料の光吸
収情報を帯びた成分のみ検出することができる。
レンズ11で集光去れ、レンズ11の後側焦点位置を前
側焦点位置とするレンズ12によりレーザ光り、とスポ
ット径が等しい平行光束L4に変換され、ハーフミラ−
13によりり、と光混合される。そして光電検出器14
により検出され、増幅器15、選択レベル測定器16に
よりビート周波数Δωの成分のみ選択検出される。この
ヘテロダイン検波によりレーザ光L4と可干渉性のない
散乱成分はカットされるので直進成分のうち試料の光吸
収情報を帯びた成分のみ検出することができる。
同様の検出を試料台17をレーザ光光軸と垂直なX方向
に走査しながら行う0次に試料台17をθの方向にΔθ
だけ回転させ、上述と同様にX方向の走査と検出を行う
。
に走査しながら行う0次に試料台17をθの方向にΔθ
だけ回転させ、上述と同様にX方向の走査と検出を行う
。
以上の走査をθの角度がO°〜360’にわたり行う。
試料台17のX線走査およびθ回転は試料台制御装置1
日により行われ、その位置信号は選択レベル測定器から
の信号と共にコンピュータ19に入力される。コンピュ
ータ19では上述の走査で得られた投影データから画像
再生の計算を行い、モニタ20上に再生像を構成する。
日により行われ、その位置信号は選択レベル測定器から
の信号と共にコンピュータ19に入力される。コンピュ
ータ19では上述の走査で得られた投影データから画像
再生の計算を行い、モニタ20上に再生像を構成する。
なお、レーザ光の波長を試料内の各計測物質の吸収帯に
合わせ可変させることで、試料内の特定物質を選択して
その分布の断層像が得られる。
合わせ可変させることで、試料内の特定物質を選択して
その分布の断層像が得られる。
第2図は本発明の他の実施例を示す図で、第1図と同一
番号は同一内容を示している。なお、21はレーザビー
ム移動制御装置、22,23.24はレンズである。
番号は同一内容を示している。なお、21はレーザビー
ム移動制御装置、22,23.24はレンズである。
図において、レーザ装置1から射出されたレーザ光はビ
ームスプリッタ2によりり、とり、に部分される。レー
ザ光Llはミラー3により周波数変換器4へ導かれ、Δ
ωだけ周波数偏移され、ミラー3′によりレンズ22に
導かれてその焦点位HAに集束され、その後床がって試
料5全体、或いは試料の観測したい部分に照射される。
ームスプリッタ2によりり、とり、に部分される。レー
ザ光Llはミラー3により周波数変換器4へ導かれ、Δ
ωだけ周波数偏移され、ミラー3′によりレンズ22に
導かれてその焦点位HAに集束され、その後床がって試
料5全体、或いは試料の観測したい部分に照射される。
試料5を透過した散乱レーザ光り、はレンズ23により
点Aと実像関係の共役な位置に置かれたアパーチャアの
上に集光され、点Aに集光した光だけがアパーチャを通
過することになる。
点Aと実像関係の共役な位置に置かれたアパーチャアの
上に集光され、点Aに集光した光だけがアパーチャを通
過することになる。
アパーチャアを通過した光は、アパーチャ位置を前側焦
点位置とするレンズ24により平行光束とされ、レンズ
24の開口径とアパーチャアの径により決まる回折限界
径の平行光束り、にレンズ24により変換される。ここ
で、平行光束り、は参照光となるL2の径より十分大き
い径に設定される。
点位置とするレンズ24により平行光束とされ、レンズ
24の開口径とアパーチャアの径により決まる回折限界
径の平行光束り、にレンズ24により変換される。ここ
で、平行光束り、は参照光となるL2の径より十分大き
い径に設定される。
一方、ビームスプリッタ2で分けられた参照光L2は、
ミラー9.lOによりハーフミラ−13上で平行光束L
tと光混合され、光電検出器14により検出され、増幅
器15、選択レベル測定器16により周波数Δω成分の
みが選択検出される。
ミラー9.lOによりハーフミラ−13上で平行光束L
tと光混合され、光電検出器14により検出され、増幅
器15、選択レベル測定器16により周波数Δω成分の
みが選択検出される。
このヘテロダイン検波により、第1図の実施例の場合と
同様にレーザ光L2と可干渉性のない散乱成分はカット
されるので直進成分のうち試料の光吸収情報を帯びた成
分のみ検出することができる。
同様にレーザ光L2と可干渉性のない散乱成分はカット
されるので直進成分のうち試料の光吸収情報を帯びた成
分のみ検出することができる。
いま、レーザ光L2が第3図で示す平行光束り、のYY
’方向に平行光束り、を横切るようにミラー9、lOお
よび光電検出器14をレーザビーム移動制御装置21に
より走査しながら前述した検出を行う。
’方向に平行光束り、を横切るようにミラー9、lOお
よび光電検出器14をレーザビーム移動制御装置21に
より走査しながら前述した検出を行う。
次に試料台17の試料台制御装置18により角度Δθだ
け回転し、同様にレーザ光りよをYY′方向に走査をし
ながら検出を行う、この操作と試料台回転角θについて
0″′〜360mについて各々行うことにより、試料台
制御装置18、レーザビーム移動制御装置21および選
択レベル測定器からコンピュータ19に試料5の横断投
影データが入力され、これら投影データより画像再生の
計算を行い、モニタ20上に再生像を構成する。
け回転し、同様にレーザ光りよをYY′方向に走査をし
ながら検出を行う、この操作と試料台回転角θについて
0″′〜360mについて各々行うことにより、試料台
制御装置18、レーザビーム移動制御装置21および選
択レベル測定器からコンピュータ19に試料5の横断投
影データが入力され、これら投影データより画像再生の
計算を行い、モニタ20上に再生像を構成する。
また、レーザ光り、の走査を、ミラー9.lO1光電検
出器14、レーザビーム移動制御装置21により第3図
XX′方向に行い、試料5の回転を第2図の平面とは垂
直な面で、すなわち第2図中のθ′の方向に行いながら
、投影データの収集を行い画像再生を行えば、試料の縦
断面画像が得られる。また、レーザ光L8の平行光束り
、を横切る方向を外3図のYY’からXx′の間の任意
方向に設定し、その方向に対応した試料回転軸を中心に
試料の回転を行えば、任意方向の断面像が得られる。そ
して、レーザ光の波長を試料内の各計測物質の吸収帯に
合わせ可変させることで、試料内の特定物質分布の任意
の方向の断層像が得られる。
出器14、レーザビーム移動制御装置21により第3図
XX′方向に行い、試料5の回転を第2図の平面とは垂
直な面で、すなわち第2図中のθ′の方向に行いながら
、投影データの収集を行い画像再生を行えば、試料の縦
断面画像が得られる。また、レーザ光L8の平行光束り
、を横切る方向を外3図のYY’からXx′の間の任意
方向に設定し、その方向に対応した試料回転軸を中心に
試料の回転を行えば、任意方向の断面像が得られる。そ
して、レーザ光の波長を試料内の各計測物質の吸収帯に
合わせ可変させることで、試料内の特定物質分布の任意
の方向の断層像が得られる。
以上のように本発明によれば、試料中の計測物質の分布
を断層像として表すことが可能となり、従来全く評価、
分析法のなかった比較的容積の少ない試料中の各種物質
分布を非侵襲に解析する手法を提供することができるも
のである。
を断層像として表すことが可能となり、従来全く評価、
分析法のなかった比較的容積の少ない試料中の各種物質
分布を非侵襲に解析する手法を提供することができるも
のである。
第1図は本発明の光断層像画像化装置の一実施例を示す
図、第2図は本発明の他の実施例を示す図、第3図は第
2図の平行光束り、のAA’の断面図である。 l・・・レーザ装置、2・・・ビームスプリッタ、3゜
3’、9.10・・・ミラー、4・・・周波数変換器、
5・・・試料、6,8,11,12.22,23.24
・・・レンズ、7・・・アパーチャ、13・・・ハーフ
ミラー14・・・光電検出器、16・・・選択レヘル測
定器、17・・・試料台、18・・・試料台制御装置、
19・・・コンピュータ、20・・・モニター、21・
・・レーザビーム移動制御装置。 出 願 人
図、第2図は本発明の他の実施例を示す図、第3図は第
2図の平行光束り、のAA’の断面図である。 l・・・レーザ装置、2・・・ビームスプリッタ、3゜
3’、9.10・・・ミラー、4・・・周波数変換器、
5・・・試料、6,8,11,12.22,23.24
・・・レンズ、7・・・アパーチャ、13・・・ハーフ
ミラー14・・・光電検出器、16・・・選択レヘル測
定器、17・・・試料台、18・・・試料台制御装置、
19・・・コンピュータ、20・・・モニター、21・
・・レーザビーム移動制御装置。 出 願 人
Claims (5)
- (1)レーザ光を試料に照射し、その透過光と参照光と
を光混合し、光ヘテロダイン検波により光散乱体中を透
過したレーザ光より特定方向の直進成分のみの透過率を
測定し、試料の特定物質分布の断層像を得ることを特徴
とする光断層像画像化装置。 - (2)レーザ装置と、レーザ装置からのレーザビームを
分割するビームスプリッタと、ビームスプリッタで分割
された一方のレーザ光を周波数偏移させる周波数変換器
と、試料移動手段により移動回転すると共に、周波数変
換されたレーザ光が照射される試料台と、試料を透過し
たレーザ光から平行光束を得るための第1光学系と、ビ
ームスプリッタで分割された他方のレーザ光を第1光学
系の平行光束とスポット径の同じ平行光束にするための
第2光学系と、第1光学系、第2光学系出力光を光混合
し、ビート成分を抽出する光ヘテロダイン検波手段と、
光ヘテロダイン検波出力と試料移動手段からの試料位置
情報が入力される演算手段とを備え、光ヘテロダイン検
波出力と試料位置情報とから試料の断層像を得ることを
特徴とする光断層像画像化装置。 - (3)第1光学系は、試料透過光をアパーチャ上に集光
するレンズと、アパーチャ位置を前側焦点とするレンズ
とからなる請求項2記載の光断層像画像化装置。 - (4)レーザ装置と、レーザ装置からのレーザビームを
分割するビームスプリッタと、ビームスプリッタで分割
された一方のレーザ光を周波数偏移させる周波数変換器
と、試料移動手段により移動回転する試料台と、周波数
変換されたレーザ光を拡大して試料に照射し、その透過
光から所定のスポット径の平行光束を得る拡大光学系と
、ビームスプリッタで分割された他方のレーザ光を拡大
光学系の光束内で走査する走査光学系と、拡大光学系、
走査光学系出力光を光混合し、ビート成分を抽出する光
ヘテロダイン検波手段と、光ヘテロダイン検波出力、試
料移動手段からの試料位置情報、走査信号が入力される
演算手段とを備え、光ヘテロダイン検波出力、試料位置
情報、走査信号とから試料の断層像を得ることを特徴と
する光断層像画像化装置。 - (5)拡大光学系は、後側焦点位置が試料位置より前方
にあるレンズと、該レンズの後側焦点と共役な位置に配
置されたアパーチャ上に透過光を集光するレンズと、ア
パーチャ位置を前側焦点位置とするレンズとからなる請
求項4記載の光断層像画像化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304691A JP2882803B2 (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 光断層像画像化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304691A JP2882803B2 (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 光断層像画像化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02150747A true JPH02150747A (ja) | 1990-06-11 |
| JP2882803B2 JP2882803B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=17936061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63304691A Expired - Fee Related JP2882803B2 (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 光断層像画像化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2882803B2 (ja) |
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