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JPH08233727A - Scanning-type optical-texture inspecting device - Google Patents

Scanning-type optical-texture inspecting device

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Publication number
JPH08233727A
JPH08233727A JP6132475A JP13247594A JPH08233727A JP H08233727 A JPH08233727 A JP H08233727A JP 6132475 A JP6132475 A JP 6132475A JP 13247594 A JP13247594 A JP 13247594A JP H08233727 A JPH08233727 A JP H08233727A
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JP
Japan
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light
optical
signal
tissue
detector
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.)
Granted
Application number
JP6132475A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3597887B2 (en
Inventor
Michael Dr Kaschke
ミヒァエル・カシュケ
Helge Jess
ヘルゲ・イエス
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.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
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 Carl Zeiss SMT GmbH, Carl Zeiss AG filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of JPH08233727A publication Critical patent/JPH08233727A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3597887B2 publication Critical patent/JP3597887B2/en
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4795Scattering, i.e. diffuse reflection spatially resolved investigating of object in scattering medium
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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Abstract

PURPOSE: To locate a change of scattering characteristics at human tissue with high spatial resolution, by spatially resolving/detecting a luminous flux passing through the inspected tissue and forming an image of a recorded phase/ amplitude change. CONSTITUTION: Light sources 11a-11c radiate luminous fluxes of different wavelengths λ1 -λ3 modifies in intensity at 20, and a multiplexer element 12 couples the luminous fluxes to a sole emission/beam guide system 15. A scanning device 30 positions the light to a tissue 100 to be inspected. A radiation passing the tissue 100 is spatially resolved/detected by a spatial resolving/detecting device structure. A weak radiation signal passing the tissue 100 is mixed with a lower wavelength by a detecting device 40. A phase shift generated with the light is cast to the tissue 100 and an amplitude of the passing radiation are recorded corresponding to respective wavelengths. A recorded light signal is converted to an electric signal and sent to an evaluation device 60. The device 60 handles a change of the phase and amplitude of wavelength components together with position-dependent data of the device 30 through an image formation process. In this manner, a change of scattering/absorbing characteristics at human tissue can be located with high spatial resolution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、走査式光学組織検査装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical tissue inspection apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】人体組織を万一の場合に起こりうる組織
異常に関して検査するために、一連の装置又は方法が知
られている。そのような検査を実行するために、久しく
以前からX線が使用されている。この方法では、人体の
骨格構造の高コントラスト画像が実現されるのである
が、腫瘍の検出時に達成しうる画質は確実な診断を下す
には不十分である場合が多い。特に、検査すべき種類の
異なる組織の間にコントラストの不足があると、このよ
うな方法は所定の目的についてごく限定された状況で適
切であるにすぎない。X線を使用するときのもう1つの
重大な欠点はイオン化作用と、その結果発生する人体組
織との交換作用である。このため、以前より、非イオン
化電磁放射によって実現可能であり且つ評価に十分な画
質を提供する検査方法又は適切な装置が求められてい
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION A series of devices or methods are known for examining human tissue for possible tissue abnormalities. X-rays have long been used to perform such examinations. Although this method provides high-contrast images of the skeletal structure of the human body, the image quality achievable during tumor detection is often insufficient to make a reliable diagnosis. In particular, the lack of contrast between different types of tissue to be examined makes such a method only suitable in a very limited situation for a given purpose. Another significant drawback when using X-rays is the ionization effect and the resulting exchange with human tissue. Therefore, there has been a long-felt need for inspection methods or suitable devices that can be realized with non-ionized electromagnetic radiation and that provide image quality sufficient for evaluation.

【0003】X線によって動作せず、散乱媒体における
吸収係数の変化を検出するのに適する装置は、たとえ
ば、米国特許第4,972,331に記載されている。
そこで提案されている位相変調分光方法においては、近
赤外線範囲の2つの波長をもつ放射を検査すべき人体組
織に交互に入射させ、そこで、放射信号を高周波数で変
調する。検出器側で、特に組織中で発生する位相ずれの
ような特徴的な放射量の変化を記録し、そこから、透過
する放射を吸収した組織要素、たとえば、腫瘍の濃度を
推論する。
A device which does not work with X-rays and which is suitable for detecting changes in the absorption coefficient in scattering media is described, for example, in US Pat. No. 4,972,331.
In the phase-modulation spectroscopy method proposed there, radiation having two wavelengths in the near-infrared range is alternately incident on the human tissue to be examined, where the radiation signal is modulated at a high frequency. At the detector side, characteristic radiation dose changes, especially phase shifts occurring in the tissue, are recorded, from which the concentration of the absorbed tissue element, eg the tumor, is inferred.

【0004】説明されている装置には、いくつかの欠点
がある。第1に、波長範囲の異なる電磁放射を交互に入
射させていると共に、選択された検出器構造を使用して
いるために、いくつかの波長の順次検出も実行されるの
で、その結果、測定時間は長くなる。さらに、高周波数
範囲におけるきわめて弱い光学信号を高感度の検出器に
よって電気信号に変換しなければならないということが
問題である。そのような検出器は、HF信号の信号雑音
が強いために、広い帯域幅を有していなければならず、
そのために高価である。検出器から供給される電気信号
も同様にそれぞれの周囲環境からの高周波数妨害電界の
影響をとりわけ受けやすい。加えて、図示されている構
造を利用しても、たとえば、腫瘍が存在していることし
か確定できない。検査した組織ボリューム内部における
精密な腫瘍の位置と大きさに関する表示は不可能であ
る。
The device described has several drawbacks. First, the sequential detection of several wavelengths is also carried out due to the use of the selected detector structure, as well as the alternating incidence of electromagnetic radiation of different wavelength ranges, resulting in a measurement. The time will increase. A further problem is that extremely weak optical signals in the high frequency range have to be converted into electrical signals by sensitive detectors. Such a detector must have a wide bandwidth due to the strong signal noise of the HF signal,
Therefore, it is expensive. The electrical signals provided by the detectors are likewise particularly susceptible to high-frequency disturbing electric fields from their respective surroundings. In addition, the structure shown can only be used to determine, for example, the presence of a tumor. No precise indication of tumor location and size within the examined tissue volume is possible.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、人体組織における散乱特性及び/又は吸収特性の限
定された変化をできる限り高いコントラストと、高い空
間分解能とをもって場所規定するように保証する走査式
光学組織検査装置を提供することである。さらに、測定
データからの二次元又は三次元の画像再構成を可能にす
べきである。加えて、器機コストが低減されると同時に
測定時間は短縮され、また、外部妨害影響をできる限り
受けにくくしようと努めている。
The object of the invention is therefore to ensure that localized changes in the scattering and / or absorption properties of human tissue are localized with the highest possible contrast and high spatial resolution. The present invention is to provide a scanning type optical tissue inspection apparatus. Furthermore, it should allow two-dimensional or three-dimensional image reconstruction from the measured data. In addition, the cost of the equipment is reduced, the measurement time is shortened, and the influence of external disturbance is minimized.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この課題は、特許請求の
範囲第1項の特徴を備えた走査式光学組織検査装置によ
り解決される。本発明による走査式光学組織検査装置
は、二次元又は三次元の画像再構成を含めて、人体組織
における異常、たとえば、腫瘍の空間分解検出を可能に
する。可能な適用用途は乳癌の早期発見である。これに
より、特に、公知の装置と比較して器機コストは著しく
安くなるという成果が得られ、それは本発明に従った検
出装置の構成によるものである。検出装置のいくつかの
実施例においては、たとえば、帯域幅が狭く、適切な価
格で高感度の検出器を適用することが可能である。
This problem is solved by a scanning optical tissue inspection apparatus having the features of the first claim. The scanning optical histology apparatus according to the present invention enables spatially resolved detection of abnormalities in human tissue, eg tumors, including two-dimensional or three-dimensional image reconstruction. A possible application is the early detection of breast cancer. This has the particular result that the instrument cost is significantly lower compared to the known devices, which is due to the construction of the detection device according to the invention. In some embodiments of the detection device, it is possible, for example, to apply a detector with low bandwidth and high sensitivity at a reasonable price.

【0007】さらに、2つ以上の異なる波長をマルチプ
レクス素子を介して唯一の発光・光線誘導システムに同
時に結合すると共に、検出装置を適切に構成する。すな
わち、特に、本発明に従ってデマルチプレクス手段を対
応する混合手段と組合せることによって、測定時間を前
述の従来の技術と比較して少なくとも二分の一に短縮す
ることが可能である。また、コンボリューション原理に
従った画像再構成によって、空間分解能とコントラスト
は向上する。この目的のために、放射源の位置を固定し
て、走査装置を利用して射出側の広い平面素子における
散乱光分布を測定する。これに適する走査装置は種々あ
る。
In addition, two or more different wavelengths are simultaneously coupled into a single light emitting / light guiding system via a multiplexing element, and the detector is appropriately configured. That is, in particular, by combining the demultiplexing means with the corresponding mixing means according to the invention, it is possible to reduce the measuring time by at least one half compared to the prior art mentioned above. In addition, spatial resolution and contrast are improved by image reconstruction according to the convolution principle. For this purpose, the position of the radiation source is fixed and the scanning device is used to measure the scattered light distribution in a wide planar element on the exit side. There are various scanning devices suitable for this.

【0008】画像再構成時に、妨害となる「外部光の影
響」を抑制するために、走査装置の中で立体角選択素子
を使用すると有利であることがわかっている。さらに、
所望の設計に応じて、たとえば、いくつかの異なる混合
装置と検出装置の使用など、個々の構成要素の交換がい
つでも問題なくできるように、本発明による装置はモジ
ュラー構造である。本発明による走査式光学組織検査装
置のその他の利点並びに詳細は、添付の図面に基づく以
下の実施例の説明から明白になるであろう。
It has been found to be advantageous to use solid angle selection elements in the scanning device in order to suppress disturbing "effects of external light" during image reconstruction. further,
Depending on the desired design, the device according to the invention is of modular construction, so that the exchange of the individual components is always possible without problems, for example the use of several different mixing and detection devices. Other advantages and details of the scanning optical tissue inspection apparatus according to the present invention will be apparent from the following description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【実施例】図1には、本発明による走査式光学組織検査
装置のブロック接続図を示す。この装置は、所望の設計
に応じて個々の構成要素を問題なく相互に入れ替えるこ
とが可能であるようなモジュラー構造を有する。本発明
による装置は、本質的には、光学発光装置10と、変調
装置20と、走査装置30と、検出装置40と、制御装
置50と、評価装置60とを含む。この場合、光学発光
装置10には、波長λi の異なる放射を発射する2つ以
上の光源LQi 11a,11b,11cが配設されて
いる。さらに、たとえば、Fa.Spectra Di
ode Labsの型名SDL7422,SDL243
1等をもつレーザーダイオードを使用することができる
が、それらのレーザーダオイオードは670nmから9
50nmの波長λi を発生する。すなわち、(可視)赤
色スペクトルから(不可視)近赤外線スペクトルの範囲
で動作する。図1のブロック接続図の中には3つの異な
る光源11a,11b,11cが示されているが、時に
応じて4つ以上の異なる光源、すなわち、それに相応す
る4つ以上の波長を適用することができる。ここで、使
用する波長λi を選択するときに決定的であるのは、検
査すべき人体組織100の中にできる限り異なる吸収特
性を発生させるという点のみである。
1 is a block connection diagram of a scanning optical tissue inspection apparatus according to the present invention. The device has a modular construction such that the individual components can be interchanged with each other without problems depending on the desired design. The device according to the invention essentially comprises an optical emission device 10, a modulation device 20, a scanning device 30, a detection device 40, a control device 50 and an evaluation device 60. In this case, the optical light emitting device 10 is provided with two or more light sources LQ i 11a, 11b, 11c that emit radiations having different wavelengths λ i . Further, for example, Fa. Spectra Di
ode Labs model name SDL7422, SDL243
Laser diodes with 1 etc. can be used, but their laser diode is 670 nm to 9 nm.
Generate a wavelength λ i of 50 nm. That is, it operates in the range of the (visible) red spectrum to the (invisible) near infrared spectrum. Although three different light sources 11a, 11b, 11c are shown in the block diagram of FIG. 1, it is sometimes necessary to apply more than four different light sources, ie four or more corresponding wavelengths. You can Here, the only decisive factor in choosing the wavelength λ i to be used is to generate as different absorption characteristics as possible in the human body tissue 100 to be examined.

【0010】光源11a,11b,11cは変調装置2
0を介して高周波数で強さ変調される。これを目的とし
て、変調装置20は、たとえば、様々な光源に対する市
販のHF発振器を含み、それらはFa.Rohde &
Schwarzから型名SMG又はSMXで販売され
ているようなものであるが、図面を見やすくするため
に、図1にはそれらのHF発振器を示していない。ある
いは、直接デジタルシンセサイザ(DDS)に基づき、
100〜500MHzの範囲のHF出力端子を少なくと
も2つ有し且つ定義されたオフセットΔfだけずれては
いるが、位相に関しては固定して結合している特殊な発
振器を使用することも可能である。
The light sources 11a, 11b and 11c are modulators 2
The intensity is modulated at a high frequency through 0. To this end, the modulator 20 comprises, for example, commercially available HF oscillators for various light sources, which are Fa. Rohde &
Such as sold by Schwarz under the model name SMG or SMX, but their HF oscillators are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity. Or directly based on a digital synthesizer (DDS),
It is also possible to use special oscillators which have at least two HF output terminals in the range 100-500 MHz and are offset by a defined offset Δf, but which are fixedly coupled in terms of phase.

【0011】個々の光源11a,11b,11cに対す
る変調周波数は100MHzから500MHzにあるの
が有利であり、高周波数の変調基本周波数fに定義され
た低周波数の変調オフセット周波数Δfi を加えたもの
から成る。すなわち、結果としては、波長λi ごとに、
総変調周波数fGi=f+Δfi が発生することになる。
個々の光源11a,11b,11cの変調オフセット周
波数Δfi、 従って、総変調周波数fGiは、採用する検
出装置40によって同一である場合もあり、あるいは、
異なる場合もある。これに対応する検出装置40のいく
つかの実施例については、図2〜図5を参照してさらに
詳細に説明する。
The modulation frequency for the individual light sources 11a, 11b, 11c is advantageously between 100 MHz and 500 MHz, from the high frequency modulation fundamental frequency f plus the defined low frequency modulation offset frequency Δf i. Become. That is, as a result, for each wavelength λ i ,
The total modulation frequency f Gi = f + Δf i will occur.
The modulation offset frequency Δf i of the individual light sources 11a, 11b, 11c, and therefore the total modulation frequency f Gi , may be the same depending on the detection device 40 employed, or
It may be different. Some embodiments of the corresponding detection device 40 will be described in more detail with reference to FIGS.

【0012】光学発光装置10は、使用する光源11
a,11b,11cを安定した温度で動作させるため
に、光源温度調整装置(図示せず)をさらに含む。発射
される放射の位相差と振幅値をできる限り安定するよう
に保証するためには、この温度調整装置は不可欠であ
る。光学発光装置10は概略的に示されているマルチプ
レクス素子12をさらに含み、個々の光源11a,11
b,11cから発射された光束は、このマルチプレクス
素子によって唯一つの発光・光線誘導システム15に結
合されてゆく。順次結合に適するマルチプレクス素子1
2としては、たとえば、規定された回転数をもって作動
されて、個々の光源11a,11b,11cの放射を発
光・光線誘導システム15に前述のように順次結合して
ゆくチョッパホイールを有する「チョッパ構造」を使用
することができる。順次多重化に際して、チョッパホイ
ールは制御装置50を介して規定された周波数でクロッ
ク動作される。すなわち、発光・光線誘導システム15
への個々の光源11a,11b,11cの結合の周波数
は外部制御装置50によって制御される。そのような制
御の他にも以下に説明するような別の機能をも果たす制
御装置50は、コンピュータを介してソフトウェア方式
で実現されるのが有利である。
The optical light emitting device 10 includes a light source 11 to be used.
A light source temperature adjusting device (not shown) is further included to operate the a, 11b, and 11c at a stable temperature. This temperature regulator is essential in order to ensure that the phase difference and the amplitude value of the emitted radiation are as stable as possible. The optical light-emitting device 10 further comprises a multiplex element 12, which is shown schematically, and comprises individual light sources 11a, 11
The luminous fluxes emitted from b and 11c are coupled to a single light emitting / light guiding system 15 by this multiplex element. Multiplex element 1 suitable for sequential coupling
2 includes, for example, a "chopper structure" having a chopper wheel which is operated at a prescribed rotational speed to sequentially couple the radiation of the individual light sources 11a, 11b, 11c to the light emitting / light guiding system 15 as described above. Can be used. During sequential multiplexing, the chopper wheels are clocked via the controller 50 at a defined frequency. That is, the light emitting / light guiding system 15
The frequency of the coupling of the individual light sources 11a, 11b, 11c to is controlled by the external controller 50. In addition to such control, the control device 50 that also performs another function as described below is advantageously realized by a software system via a computer.

【0013】チョッパ構造を利用する順次多重化に代わ
るものとして、変調放射から発光・光線誘導システム1
5への同時結合、すなわち、並行結合と伝達を可能にす
る周知の光ファイバマルチプレクス素子を使用すること
も可能であり、これは特に有利である。そのような光フ
ァイバマルチプレクス素子は、たとえば、出願人によっ
て販売されており、また、欧州特許第0194612号
などにも記載されている。
As an alternative to sequential multiplexing utilizing a chopper structure, a modulated radiation to emission and beam guidance system 1
It is also possible to use the known fiber optic multiplex elements which allow simultaneous coupling to 5, ie parallel coupling and transmission, which is particularly advantageous. Such an optical fiber multiplex element is, for example, marketed by the applicant and is also described in EP 0194612.

【0014】発光・光線誘導システム15としては光フ
ァイバ光導波管を使用するのが好ましい。この光導波管
は、解放側に、射出光束をコリメートする解放光学系3
1を有する。解放光学系31及び/又は発光・光線誘導
システム15は、好ましくはコリメート光束の平面で検
査すべき組織100に対して規定通りの位置決めを実行
する走査装置30と結合している。
As the light emitting / light guiding system 15, it is preferable to use an optical fiber optical waveguide. This optical waveguide has a release optical system 3 for collimating the emitted light beam on the release side.
One. The release optics 31 and / or the light-emission and light-guiding system 15 are preferably associated with a scanning device 30 which performs a routine positioning on the tissue 100 to be examined in the plane of the collimated beam.

【0015】ここで、走査装置30、ひいては本発明に
よる装置全体の機能について不可欠であるのは、組織1
00中の点状の入射場所と検出側の射出場所との定義さ
れた関係を走査装置30の空間分解検出器構造を発生さ
せるということである。この目的のために、走査装置3
0の様々な構成が可能である。
Here, it is essential for the function of the scanning device 30, and thus of the entire device according to the invention, to be the tissue 1.
The defined relationship between the dot-like entrance location in 00 and the exit location on the detection side is to generate the spatially resolved detector structure of the scanning device 30. For this purpose, the scanning device 3
Various configurations of 0 are possible.

【0016】図1に概略的に示す通り、組織100を透
過した放射を検出・光線誘導システム35、たとえば、
光ファイバ光導波管に集束、すなわち、結合する検出側
結合光学系を設けることができる。同様に制御装置50
を介して制御される走査装置30は、この走査構造にお
いては、検査すべき組織100の同期走査を可能にす
る。すなわち、発光側解放光学系31は検出側結合系3
2に対して常に同期されて、それと同じ軸に位置決めさ
れる。従って、この実施例においては、走査装置30の
空間分解検出器構造として使用されているのは、検出・
光線誘導システム35を含めて、コリメート発光光束に
対して同期して位置決めされる結合光学系32である。
As shown schematically in FIG. 1, the radiation transmitted by the tissue 100 is detected and directed by a light guiding system 35, eg,
Detection-side coupling optics may be provided for focusing, or coupling, to the fiber optic light guide. Similarly, the control device 50
The scanning device 30, controlled via the, allows synchronous scanning of the tissue 100 to be examined in this scanning structure. That is, the emission side release optical system 31 is connected to the detection side coupling system 3
Always synchronized to 2 and positioned on the same axis. Therefore, in this embodiment, the spatially-resolved detector structure of the scanning device 30 is a detector / detector.
A coupling optical system 32 including a beam guiding system 35 and being positioned synchronously with respect to a collimated light flux.

【0017】図1からわかる走査装置30の、先の実施
例に代わる第2の実施形態では、同期走査の代わりに、
送信側の光線誘導システム15又は解放光学系31を規
定された位置にそのまま配置し、受光側でのみ、検出・
光線誘導システム35又はその結合光学系32の位置を
規定に従って変更し、且つ透過した光線を側方のより広
い平面領域の上の複数の異なる点に記録する。それに続
いて、そのような走査プロセスのために、コリメート光
束に複数の(たとえば、5〜10個の)発光側で固定保
持された入射位置を設けることができる。
In a second embodiment of the scanning device 30 which can be seen from FIG. 1 instead of the previous embodiment, instead of synchronous scanning,
The light guide system 15 or the release optical system 31 on the transmitting side is directly arranged at the prescribed position, and detection / detection is performed only on the light receiving side.
The position of the beam guiding system 35 or its coupling optics 32 is modified according to the rules, and the transmitted rays are recorded at different points on a wider lateral planar area. Subsequently, for such a scanning process, the collimated beam can be provided with a plurality of (for example 5-10) light-incident side incident positions.

【0018】最後に、上に説明した走査装置の実施形態
の中で、検出側に、移動される点状の空間分解検出器構
造の代わりに、光増幅器が前方に接続されているCCD
カメラ又はCCDアレイを含む三次元の、すなわち、側
方へ延出する空間分解検出器構造を使用することが可能
である。この場合、前に接続される光増幅器はHF信号
をより低い信号周波数に下げて混合するという役割を果
たす。対応する走査装置の一実施例が図7に表されてい
る。「点光源」が固定保持されている場合、走査装置の
空間分解検出器構造の中で同様にCCDアレイも使用で
きることは自明である。
Finally, in the embodiment of the scanning device described above, on the detection side, instead of a moved point-like spatially resolved detector structure, an optical amplifier is connected in front of the CCD.
It is possible to use a three-dimensional, ie laterally extending, spatially resolved detector structure that includes a camera or CCD array. In this case, the previously connected optical amplifier serves to lower and mix the HF signal to a lower signal frequency. An example of a corresponding scanning device is represented in FIG. It is self-evident that if the "point light source" is held stationary, a CCD array can likewise be used in the spatially resolved detector structure of the scanning device.

【0019】検出器側で、組織から定義された角度で射
出して来る光線のみをできる限り記録するために、走査
装置、すなわち、空間分解検出器構造は、空間分解検出
器構造と検査すべき組織との間に立体角選択素子を各々
有し、それにより、別の空間方向からの、信号評価を妨
害する外部光の影響を抑制するのが好都合である。この
目的に適する装置については図8を参照して説明する。
このような立体角選択素子は、先に説明した走査装置の
実施例の全てについて有利であることがわかる。さら
に、様々な方向からの妨害散乱光線を抑制するために、
走査装置30を共焦点構成で動作させることが可能であ
る。
On the detector side, the scanning device, ie the spatially-resolved detector structure, should be inspected with the spatially-resolved detector structure in order to record as much as possible of the light rays emerging from the tissue at a defined angle. It is expedient to each have a solid angle selection element with the tissue, so as to suppress the effect of external light from another spatial direction, which interferes with the signal evaluation. A device suitable for this purpose will be described with reference to FIG.
It will be appreciated that such a solid angle selection element is advantageous for all of the previously described scanning device embodiments. In addition, to suppress interfering scattered rays from various directions,
It is possible to operate the scanning device 30 in a confocal configuration.

【0020】規定の空間分解能をもって走査装置30を
介して記録され、組織100を透過した弱い放射信号
は、検出光誘導システム35を経て、最終的には検出装
置40に達する。そこで、HF振幅変調された弱い光信
号を位相情報を維持しつつさらに低い周波数に混合し、
さらに、場合によっては、必要、適切な増幅を実行する
と共に、照射した組織100で起こった位相ずれを波長
に従って記録し且つ透過した放射の強さ又は振幅を同様
に波長に従って記録する。記録された光学信号を検出装
置40の中で適切な電気信号に変換し、それらの電気信
号を評価装置60によってさらに処理することができ
る。透過した放射信号の検出情報に対する基準として働
くのは、それぞれ、変調装置並びに光学発光装置の信
号、すなわち、特に、一旦与えられて、組織を透過する
ときに変化する位相情報及び振幅情報である。
The weak radiation signal recorded via the scanning device 30 with a defined spatial resolution and transmitted through the tissue 100 passes through the detection light guiding system 35 and finally reaches the detection device 40. Therefore, the weak optical signal that is HF amplitude modulated is mixed with a lower frequency while maintaining the phase information,
Further, in some cases, necessary and appropriate amplification is performed, and the phase shift that has occurred in the irradiated tissue 100 is recorded according to wavelength and the intensity or amplitude of the transmitted radiation is likewise recorded according to wavelength. The recorded optical signals can be converted into suitable electrical signals in the detection device 40 and these electrical signals can be further processed by the evaluation device 60. Serving as the reference for the detection information of the transmitted radiation signal are respectively the signals of the modulator and the optical emitter, namely phase information and amplitude information which, in particular, once applied, change as they penetrate the tissue.

【0021】検出装置40について可能ないくつかの変
形例を図2〜図5に明示して説明する。照射後の組織1
00で起こり、検出装置40によって検出された個々の
波長成分の位相と振幅の変化は、最終的に、評価装置6
0によりさらに処理される。この目的のために、評価装
置60は、走査装置30を介して信号を測定した場所に
関する制御装置50の情報をも利用する。さらに、評価
装置60は画像発生信号処理と、その後に起こりうる表
示装置への表示、たとえば、検査した組織の断面像の表
示とを実行する。
Some possible modifications of the detection device 40 will be described explicitly in FIGS. Tissue 1 after irradiation
00, and changes in the phase and amplitude of the individual wavelength components detected by the detection device 40 finally result in the evaluation device 6
0 for further processing. For this purpose, the evaluation device 60 also makes use of the information of the control device 50 on where the signal was measured via the scanning device 30. Furthermore, the evaluation device 60 carries out the image generation signal processing and the possible subsequent display on the display device, for example the display of a cross-sectional image of the examined tissue.

【0022】コリメート光線の透過放射又は散乱放射の
位相、振幅及び直流成分の測定を本発明による装置を使
用して改善することにより、位相画像及び変調画像を評
価できるようになる。射出側で現れ、測定された信号を
組織構造で回折した拡散波として解釈する。この場合、
測定値の位相は各々の測定箇所における到来拡散波の平
均走行時間にほぼ対応し、振幅は拡散波が受けた減衰に
ほぼ対応する。走査装置30によって平面状に記録した
回折画像を組織モデルを使用しながら画像再構成のため
に再び処理する。たとえば、分布時点、非対称定数又は
位相零交差などの散乱光分布を表わす値を記憶するので
あるが、それらの値は組織における反復再構成プロセス
を経て、吸収及び散乱分布の不均一性を確定する上での
開始データを表わしている。次の測定ステップでは、開
始データを利用しながらそれらのステップを繰返し、場
合によっては以前の測定ポイントのデータを修正する。
この反復方法は位相及び変調レベルに関しても適用さ
れ、これはある限度内で散乱変化と吸収変化とを分離さ
せるものである。出力側で、組織中で起こる位相変化及
び振幅変化に関する同じ情報が評価装置60に渡され
る。この方法に関しては、評価装置60で、再構成及び
画像処理を短時間のうちに可能にする特定のIC(AS
IC)を使用するのが有利である。
Improved measurement of the phase, amplitude and DC component of the transmitted or scattered radiation of the collimated light beam by means of the device according to the invention makes it possible to evaluate phase images and modulated images. Appear on the exit side and interpret the measured signal as a diffuse wave diffracted by the tissue structure. in this case,
The phase of the measured value corresponds approximately to the average transit time of the arriving diffused wave at each measurement point, and the amplitude approximately corresponds to the attenuation received by the diffused wave. The diffracted image recorded in the plane by the scanning device 30 is reprocessed for image reconstruction using the tissue model. For example, it stores values representing scattered light distributions, such as distribution time points, asymmetric constants or phase zero crossings, which undergo an iterative reconstruction process in tissue to establish inhomogeneities in absorption and scattering distributions. It represents the starting data above. In the next measurement step, the steps are repeated using the starting data, possibly correcting the data of the previous measurement point.
This iterative method also applies with respect to phase and modulation level, which separates scattering and absorption changes within certain limits. On the output side, the same information about the phase and amplitude changes occurring in the tissue is passed to the evaluation device 60. With regard to this method, the evaluation device 60 uses a specific IC (AS) that enables reconstruction and image processing in a short time.
It is advantageous to use IC).

【0023】以下、図2〜図5を参照しながら、本発明
による装置の中における検出装置40について使用しう
る様々な実施形態を説明する。それらの実施例は、HF
信号をより低い周波数の信号に混合するために使用され
る混合手段M1,M2と、様々な光源LQi の信号成分
の波長に従った分離という役割を果たす使用可能なデマ
ルチプレクス手段D1,D2,D3との組合せかたに関
してのみ相違している。
Various embodiments which may be used for the detection device 40 in the device according to the invention will now be described with reference to FIGS. Examples of these are HF
Mixing means M1, M2 used to mix the signal into a lower frequency signal and usable demultiplexing means D1, D2 which serve for wavelength dependent separation of the signal components of the various light sources LQ i. , D3 only in the way they are combined.

【0024】この場合、適切な混合手段として問題とな
るのは電気混合手段M1又は光学混合手段M2である。
それと共に、たとえば、光学(光ファイバ)デマルチプ
レクサD2又はデジタル周波数フィルタリング手段D3
のように、並列して動作するデマルチプレクス手段を組
合せて使用することができる。さらに、たとえば、公知
のチョッパ構造D1を介する順次デマルチプレクスも可
能である。
In this case, the problem as a suitable mixing means is the electric mixing means M1 or the optical mixing means M2.
Together therewith, for example, an optical (optical fiber) demultiplexer D2 or a digital frequency filtering means D3.
As described above, the demultiplexing means operating in parallel can be used in combination. Furthermore, for example, sequential demultiplexing via the known chopper structure D1 is also possible.

【0025】図2〜図5の概略ブロック接続図を参照し
て、混合手段とデマルチプレクス手段の次の4つの組合
せかた(Di+Mi/Mi+Di)を説明する: 図2:M2+D2 図3:M2+D3 図4:D2+M1 図5:M1+D3
The following four combinations (D i + M i / M i + D i ) of the mixing means and the demultiplexing means will be explained with reference to the schematic block connection diagrams of FIGS. : M2 + D2 FIG. 3: M2 + D3 FIG. 4: D2 + M1 FIG. 5: M1 + D3

【0026】光学混合手段M2を光学デマルチプレクス
手段D2と組合せて使用する検出装置の第1の実施形態
を図2に示す。この場合、検出装置のこの構成では、変
調装置から送り出される変調オフセット周波数Δfi
は、使用されるあらゆる波長λi に対して同一である。
すなわち、Δf:=Δfi である。
A first embodiment of a detection device using the optical mixing means M2 in combination with the optical demultiplexing means D2 is shown in FIG. In this case, in this configuration of the detection device, the modulation offset frequency Δf i delivered by the modulation device is
Is the same for every wavelength λ i used.
That is, Δf: = Δf i .

【0027】走査装置を介して検出装置40に到達する
MHz範囲のHF信号は、fG =f+Δfをもって各々
変調されて、光学混合手段M2でより低い周波数に混合
されてゆく。それらの周波数は周波数オフセットΔfの
KHz範囲にある。この目的に適する光学混合手段M2
として、周知の音響光学混合手段又は電気光学混合手
段、たとえば、New Focus社又はA&A社から
販売されている音響光学復調器又は電気光学復調器を適
用できる。適切な音響光学変調器の一実施例は図6に表
わされている。それぞれ使用される光学混合手段M2を
基準信号としての変調装置の高周波数信号f又はf/2
をもって動作させる。光学混合手段M2の出力信号とし
て発生されるのは、差周波数Δfをもつ信号、すなわ
ち、KHz範囲の周波数である。それらの信号は、その
後に配置された、周知の光ファイバデマルチプレクサと
して構成されている光学デマルチプレクス手段D2に達
する。そのようなデマルチプレクサは、たとえば、出願
人の欧州特許第0194612号の中に記載されてい
る。デマルチプレクス手段D2は波長特有の信号成分λ
1,λ2及びλ3に分解し、それらの信号成分は、続い
て、それらの波長ごとに構成されている検出器DET
1,DET2,DET3に印加される。そこで、検出器
DET1,DET2,DET3として使用できるのは、
たとえば、フォトダイオードなどの帯域が狭く、手ごろ
な価格のNF検出器である。伝送された信号成分の記録
されている振幅測定値及び位相測定値は、最終的には、
検出装置40の評価段Aにおいて、入力信号の振幅及び
位相と関連づけられるのであるが、そのために、基準信
号として周波数オフセットΔfを利用する。評価段Aで
位相と振幅の評価を実行した後、検出した評価信号を評
価装置へとさらに送り出し、評価装置はそれらの信号を
走査装置の場所従属情報と共にさらに処理する。
The HF signals in the MHz range that reach the detector 40 via the scanning device are each modulated with f G = f + Δf and mixed into a lower frequency by the optical mixing means M2. Their frequencies are in the KHz range of the frequency offset Δf. Optical mixing means M2 suitable for this purpose
As the known acousto-optic mixing means or electro-optic mixing means, for example, an acousto-optic demodulator or an electro-optic demodulator sold by New Focus or A & A can be applied. One example of a suitable acousto-optic modulator is represented in FIG. The high frequency signal f or f / 2 of the modulator with the respective optical mixing means M2 used as reference signal
To operate. What is generated as an output signal of the optical mixing means M2 is a signal having a difference frequency Δf, that is, a frequency in the KHz range. The signals reach the optical demultiplexing means D2, which is then arranged as a known fiber optic demultiplexer. Such a demultiplexer is described, for example, in the applicant's European Patent No. 0194612. The demultiplexing means D2 has a wavelength-specific signal component λ.
1 , λ 2 and λ 3 and their signal components are subsequently detected by the detector DET, which is configured for each wavelength.
1, DET2, DET3. Therefore, the detectors DET1, DET2, DET3 can be used as
For example, it is a reasonably priced NF detector with a narrow band such as a photodiode. The recorded amplitude and phase measurements of the transmitted signal component are finally
In the evaluation stage A of the detection device 40, it is associated with the amplitude and phase of the input signal, for which purpose the frequency offset Δf is used as the reference signal. After performing the phase and amplitude evaluation in the evaluation stage A, the detected evaluation signals are further fed to the evaluation device, which processes them together with the location-dependent information of the scanning device.

【0028】検出装置40の第2の実施例を図3に示
す。この場合には、光学混合手段M2と、デマルチプレ
クス手段として機能する電子−デジタル又はアナログ−
周波数フィルタリング手段D3との組合せが設けられて
いる。図3に示されていない変調装置を介して、いくつ
かの波長λi に異なる総変調周波数fGi=f+Δfi
与える。すなわち、個々の波長の変調オフセット周波数
Δfi は互いに相違している。先に説明した図2の実施
例と同様に、まず、同じように基準信号としての変調周
波数f又はf/2をもって動作される光学混合手段M2
を介して、HF信号のより低い差周波数Δfi への混合
を実行する。異なる変調周波数Δfi をもついくつかの
波長λi の低周波数信号成分は、続いて、たとえば、ア
バランシェフォトダイオード又は増倍型光電管として構
成されている唯一つの帯域幅の狭いNF検出器DETに
達する。その後に配置されている電子周波数フィルタリ
ング手段D3を介して、透過放射のいくつかの異なる波
長を分離させる。すなわち、この場合、電子周波数フィ
ルタリング手段D3はデマルチプレクス手段として利用
される。電子周波数フィルタリング手段D3は、周知の
ように、アナログ方式、デジタル方式又はソフトウェア
方式で実現されれば良い。先の実施例の場合と同様に、
伝送された様々な信号成分Δfi は最終的には評価段A
で入力信号の振幅値及び位相値と関連づけられ、続い
て、評価装置へと送り出される。評価装置はそれらの情
報を走査装置の場所情報と共にさらに処理する。検出装
置40のこの実施形態の利点は、測定時間が短いこと、
高感度であること、並びに必要な検出器が唯一つである
ために器機コストが安いことである。さらに、光学混合
手段M2はHF散乱信号の最適な抑制を保証する。
A second embodiment of the detector 40 is shown in FIG. In this case, the optical mixing means M2 and the electronic-digital or analog-functioning as the demultiplexing means.
A combination with the frequency filtering means D3 is provided. Through a modulator not shown in FIG. 3, several wavelengths λ i are given different total modulation frequencies f Gi = f + Δf i . That is, the modulation offset frequencies Δf i of the individual wavelengths are different from each other. Similar to the previously described embodiment of FIG. 2, first, the optical mixing means M2 is similarly operated with the modulation frequency f or f / 2 as the reference signal.
Through the mixing of the HF signal to the lower difference frequency Δf i . The low-frequency signal components of several wavelengths λ i with different modulation frequencies Δf i subsequently reach a single narrow-bandwidth NF detector DET, which is configured, for example, as an avalanche photodiode or a photomultiplier. . Several different wavelengths of the transmitted radiation are separated via the electronic frequency filtering means D3 which is arranged subsequently. That is, in this case, the electronic frequency filtering means D3 is used as the demultiplexing means. The electronic frequency filtering means D3 may be realized by an analog method, a digital method, or a software method, as is well known. As in the previous example,
The various signal components Δf i transmitted are finally evaluated by the evaluation stage A.
Are associated with the amplitude and phase values of the input signal and are then sent to the evaluation device. The evaluation device further processes that information together with the scanning device location information. The advantage of this embodiment of the detection device 40 is that the measurement time is short,
High sensitivity and low instrument cost due to only one detector required. Moreover, the optical mixing means M2 ensures an optimum suppression of the HF scattered signal.

【0029】検出装置40の第3の実施形態を図4を参
照しながら説明する。この場合には、信号処理を目的と
して、光学デマルチプレクス手段D2と電気混合手段M
1とを組合せている。そこで、いくつかの波長の様々な
信号成分を全て同じ変調周波数fGi=f+Δfiをもっ
て変調する。すなわち、全ての波長λiに対してΔfi
=Δfである。まず、使用される様々な波長の異なる信
号成分を光学デマルチプレクス手段D2、たとえば、周
知の光ファイバデマルチプレクサにおいて波長に従って
分離する。続いて、まだ高周波数である信号は電気混合
手段M1に到達する。その電気混合手段は、本質的に
は、基準信号としての変調周波数fによって動作される
3つの別個の検出器DET1,DET2,DET3から
構成されている。HF信号の混合の目的にも同時に使用
できる適切な検出器DET1,DET2,DET3とし
て問題となるのは、たとえば、Fa.Hamamats
uから型名R928の下に販売されているような増倍型
光電管である。混合後の、波長に従って分離された信号
は、その後、先に説明した実施例の場合と同様に評価段
Aに到達する。評価段Aでは、伝送されて来た信号成分
の振幅情報及び位相情報を入力信号の対応する情報と関
連づける。それらの情報は最終的には評価装置により先
に説明した方式でさらに処理される。
A third embodiment of the detection device 40 will be described with reference to FIG. In this case, the optical demultiplexing means D2 and the electric mixing means M are used for the purpose of signal processing.
1 and are combined. Therefore, various signal components of several wavelengths are all modulated with the same modulation frequency f Gi = f + Δf i . That is, Δf i for all of the wavelength λ i:
= Δf. First, different signal components of different wavelengths used are separated according to wavelength in an optical demultiplexing means D2, for example a known fiber optic demultiplexer. Subsequently, the still high-frequency signal reaches the electric mixing means M1. The electric mixing means consists essentially of three separate detectors DET1, DET2, DET3 operated by a modulation frequency f as a reference signal. A problem with suitable detectors DET1, DET2, DET3 that can be used simultaneously for the purpose of mixing HF signals is, for example, Fa. Hamamats
It is a photomultiplier of the type as sold by U under the model name R928. After mixing, the wavelength-separated signals then reach the evaluation stage A as in the previously described embodiment. In the evaluation stage A, the amplitude information and the phase information of the transmitted signal component are associated with the corresponding information of the input signal. The information is finally further processed by the evaluation device in the manner described above.

【0030】最後に、検出装置40について可能な第4
の実施形態を図5を参照しながら説明する。この場合に
は、電気混合手段M1をデマルチプレクス手段としての
電子周波数フィルタリング手段D3と組合せてある。い
くつかの波長の変調周波数fGiは、この実施例において
も互いに異なっている。すなわち、個々の波長λi は総
変調周波数fGi=f+Δfi を有する。まず、変調周波
数fをもって変調される電気混合手段M1では、まず、
変調オフセットの周波数範囲のより低い周波数への混合
を実行する。この目的のために、電気混合手段として、
高電圧供給源HVを含めて、fをもって増幅が変調され
るような増倍管光電管が設けられている。続いて、低周
波数の信号成分Δfi を電気周波数フィルタリング手段
D3において波長ごとに分離させる。評価段Aを経て、
再び、透過放射の位相情報及び振幅情報と、入力放射と
の比較を実行する。先の実施例に相応して、それらの情
報を評価装置によって同様にさらに処理する。
Finally, the fourth possible for the detection device 40.
The embodiment will be described with reference to FIG. In this case, the electric mixing means M1 is combined with the electronic frequency filtering means D3 as a demultiplexing means. The modulation frequencies f Gi of some wavelengths are also different from each other in this embodiment. That is, each wavelength λ i has a total modulation frequency f Gi = f + Δf i . First, in the electric mixing means M1 that is modulated with the modulation frequency f, first,
Mixing of the modulation offset frequency range to lower frequencies is performed. For this purpose, as an electric mixing means,
Including the high voltage supply HV, a photomultiplier tube is provided whose amplification is modulated with f. Subsequently, the low frequency signal component Δf i is separated for each wavelength by the electric frequency filtering means D3. After evaluation stage A,
Again, the phase and amplitude information of the transmitted radiation is compared with the input radiation. Corresponding to the previous embodiment, the information is likewise further processed by the evaluation device.

【0031】本発明による走査式光学組織検査装置に適
する光学混合手段を図6に示す。この場合、音響光学変
調器は、たとえば、A&A社から発売されているような
超音波定在波変調器の形態をとる。入力して来た高周波
数の信号成分は光ファイバ光導波管201と、結合光学
系202、たとえば、Grinレンズを介して定在波変
調器200へと結合される。この変調器は超音波変換器
203により高周波数で変調されるのであるが、その周
波数は変調装置の周波数fの二分の一に対応し、光学信
号のHF成分に対して各々のオフセット周波数だけずれ
ている。定在波変調器200を通過する高周波数信号成
分はオフセット周波数Δfi へと混合され、零次回折は
解放光学系205を介して定在波変調器200から解放
されて、別の光ファイバ光導波管206を介してさらに
誘導されてゆく。そのような光学混合手段を使用する
と、HF範囲のきわめて弱い光学信号を高感度で帯域幅
の広い高価な検出器によって対応する電気信号に変換す
る必要がないので、HF信号の検出に要する器機コスト
は著しく低減される。そのような高感度検出器は、通
常、HF妨害電界の影響をも必常に受けやすい。
An optical mixing means suitable for the scanning optical tissue inspection apparatus according to the present invention is shown in FIG. In this case, the acousto-optic modulator takes the form of an ultrasonic standing wave modulator, such as that sold by A & A. The input high frequency signal component is coupled to the optical fiber optical waveguide 201 and the standing wave modulator 200 via the coupling optical system 202, for example, a Grin lens. This modulator is modulated at a high frequency by the ultrasonic transducer 203, which frequency corresponds to one half of the frequency f of the modulator and is offset by each offset frequency with respect to the HF component of the optical signal. ing. The high frequency signal components passing through the standing wave modulator 200 are mixed into the offset frequency Δf i , and the zero-order diffraction is released from the standing wave modulator 200 via the release optics 205 to provide another optical fiber waveguide. It is further guided through the wave tube 206. The use of such an optical mixing means eliminates the need for converting an extremely weak optical signal in the HF range into a corresponding electrical signal by means of an expensive detector having a high sensitivity and a wide bandwidth. Is significantly reduced. Such sensitive detectors are usually also subject to the effects of HF disturbing electric fields.

【0032】図7には、別の走査装置300を概略的に
示している。この場合には、発光・光線誘導システム1
50又はその解放光学系310のみが走査装置300に
よって1つの平面で規定に従って位置決め可能である。
透過又は散乱放射の空間分解記録は平坦な静止検出器素
子350を介して実行される。この目的のために、光増
幅器が前方に接続されている周知のCCDカメラなどを
使用することができる。図6に示す走査装置300は、
たとえば、一連の不連続の入射ポイントに対して平面検
出器素子350を介して、その結果として得られる散乱
光分布をそれぞれ記録するように、本発明による装置を
動作させることができる。測定値を利用して、画像再構
成を実行する。
FIG. 7 schematically shows another scanning device 300. In this case, the light emitting / light guiding system 1
Only 50 or its release optics 310 can be defined by the scanning device 300 in one plane in a defined manner.
Spatially resolved recordings of transmitted or scattered radiation are performed via a flat stationary detector element 350. For this purpose, a known CCD camera or the like, to which an optical amplifier is connected in front, can be used. The scanning device 300 shown in FIG.
For example, the device according to the invention can be operated to record each resulting scattered light distribution via a planar detector element 350 for a series of discrete incident points. Image measurements are used to perform image reconstruction.

【0033】既に図1の説明の中で示唆した通り、外部
光をさらに十分に抑制するように保証し、それによって
測定精度を向上するためには、走査装置の各検出器素子
の前方に立体角選択素子を配設すると有利である。平面
検出器素子と組合せるのに適する立体角選択構造を図8
に概略的に示す。この場合、照射すべき組織400と、
平面検出器素子450との間に、2つのマイクロレンズ
アレイ420a,420b及びピンホールアレイ410
が共焦点構成で存在している。ピンホールアレイ420
の背後には、平面検出器素子450、たとえば、周知の
CCDアレイ又はCCDカメラが適切に調整されて存在
している。個別の検出器位置に対してそれぞれ有効な解
放角は個々のマイクロレンズの焦点距離及び直径と、個
々のピンホールの直径とによって決まる。さらに、図示
する実施例においては、マイクロレンズアレイ420と
照射すべき組織400との間で、組織の射出側にダイア
フラムアレイが配設されていることから、隣接する領域
の一次散乱光抑制を既に達成することができる。
As already suggested in the description of FIG. 1, in order to ensure that the external light is suppressed more sufficiently and thereby improve the measuring accuracy, a stereoscopic element is placed in front of each detector element of the scanning device. It is advantageous to provide a corner selection element. A solid angle selection structure suitable for combination with a planar detector element is shown in FIG.
Is schematically shown. In this case, the tissue 400 to be irradiated,
Two microlens arrays 420a and 420b and a pinhole array 410 are provided between the flat detector element 450 and the flat detector element 450.
Exist in a confocal configuration. Pinhole array 420
Behind is a flat detector element 450, for example a well-known CCD array or CCD camera, in suitable alignment. The effective release angle for each individual detector position depends on the focal length and diameter of each individual microlens and the diameter of each individual pinhole. Further, in the illustrated embodiment, since the diaphragm array is arranged between the microlens array 420 and the tissue 400 to be irradiated on the exit side of the tissue, it is possible to suppress the primary scattered light in the adjacent region. Can be achieved.

【0034】また、空間分解検出器構造として1つ又は
複数の光ファイバ光導波管を使用した場合にも、類似の
立体角選択作用を実現できる。この場合、光ファイバ光
導波管のコア直径は先に説明した共焦点構造の1つのピ
ンホールの直径に対応する。その際、光ファイバ光導波
管のジャケット材料並びにジャケット厚さを選択するこ
とにより、解放角を可変設定できる。そのような構造に
おいては、ファイバ束アレイ又はファイバプレートは検
査すべき組織又は境界を限定するガラス板に直接に取付
けられており、また、平面検出器はファイバ束の射出開
口に対して調整されている。
A similar solid angle selection effect can also be realized when one or more optical fiber optical waveguides are used as the spatial resolution detector structure. In this case, the core diameter of the optical fiber optical waveguide corresponds to the diameter of one pinhole of the confocal structure described above. At that time, the release angle can be variably set by selecting the jacket material and the jacket thickness of the optical fiber optical waveguide. In such an arrangement, the fiber bundle array or fiber plate is attached directly to the glass plate defining the tissue or boundary to be examined, and the flat detector is aligned with the exit opening of the fiber bundle. There is.

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

【図1】 本発明による走査式光学組織検査装置のブロ
ック接続図。
FIG. 1 is a block connection diagram of a scanning optical tissue inspection apparatus according to the present invention.

【図2】 検出装置について可能な実施形態をそれぞれ
示す図。
FIG. 2 shows each possible embodiment of the detection device.

【図3】 検出装置について可能な実施形態をそれぞれ
示す図。
FIG. 3 shows each possible embodiment of the detection device.

【図4】 検出装置について可能な実施形態をそれぞれ
示す図。
FIG. 4 shows each possible embodiment of the detection device.

【図5】 検出装置について可能な実施形態をそれぞれ
示す図。
FIG. 5 shows each possible embodiment of the detection device.

【図6】 適切な光学混合手段の一実施例を概略的に示
す図。
FIG. 6 schematically shows an example of a suitable optical mixing means.

【図7】 側方へ延出する検出器構造を有する可能な走
査装置の別の実施例を示す図。
FIG. 7 shows another embodiment of a possible scanning device with a laterally extending detector structure.

【図8】 側方へ延出する検出器構造の前方に配置され
た立体角選択素子の一実施例を示す図。
FIG. 8 shows an embodiment of a solid angle selection element arranged in front of a laterally extending detector structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…光学発光装置、11a,11b,11c…光源、
12…マルチプレクス素子、15…発光・光線誘導シス
テム、20…変調装置、30…走査装置、40…検出装
置、50…制御装置、60…評価装置、100…人体組
織、M1…電気混合手段、M2…光学混合手段、D1…
チョッパ構造、D2…光学デマルチプレクス手段、D3
…周波数フィルタリング手段、DET1,DET2,D
ET3…検出器、A…評価段。
10 ... Optical light-emitting device, 11a, 11b, 11c ... Light source,
12 ... Multiplex element, 15 ... Emission / light guide system, 20 ... Modulator, 30 ... Scanning device, 40 ... Detection device, 50 ... Control device, 60 ... Evaluation device, 100 ... Human tissue, M1 ... Electric mixing means, M2 ... Optical mixing means, D1 ...
Chopper structure, D2 ... Optical demultiplexing means, D3
... Frequency filtering means, DET1, DET2, D
ET3 ... Detector, A ... Evaluation stage.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる波長を唯一つの発光・光線誘導シ
ステム(15)に結合させるマルチプレクス素子(1
2)を含み、少なくとも2つの異なる波長をもつコヒー
レント放射を発生する光学発光装置(10)と、 光学発光装置(10)から発生された放射を高周波数で
強さ変調する変調装置(20)と、 発光・光線誘導システム(15)を離れた光束を規定に
従って位置決めすると共に、検査すべき組織(100)
を透過した放射を空間分解検出器構造によって空間分解
検出する走査装置(30)と、 高周波数の光学信号をより低い周波数に混合するミクサ
手段(M1,M2)と、波長に特有の信号成分を分離さ
せるデマルチプレクス手段(D1,D2,D3)及び/
又は記録された信号の位相と振幅を検出する1つ又は複
数の検出器(DET1,DET2,DET3)と、送信
された信号を光学発光装置(10)から発生された信号
の入力信号と関連づける評価段(A)とを有し、走査装
置(30)の後に配置されている検出装置(40)と、 検出装置(40)の評価段(A)から発生された信号を
画像形成処理する評価装置(60)とを具備する走査式
光学組織検査装置。
1. A multiplex element (1) for combining different wavelengths into a single light emitting / light guiding system (15).
An optical light emitting device (10) including 2) for producing coherent radiation having at least two different wavelengths; and a modulator device (20) for intensity modulating the radiation emitted from the optical light emitting device (10) at a high frequency. , The tissue to be examined, as well as positioning the light flux leaving the light-emission and light-guiding system (15) according to the regulations
A scanning device (30) for spatially resolving the transmitted radiation through a spatially resolving detector structure, a mixer means (M1, M2) for mixing high frequency optical signals to lower frequencies, and a wavelength-specific signal component. Demultiplexing means (D1, D2, D3) for separating and /
Or one or more detectors (DET1, DET2, DET3) for detecting the phase and amplitude of the recorded signal, and an evaluation for associating the transmitted signal with the input signal of the signal generated by the optical light-emitting device (10). A detection device (40) having a stage (A) and arranged after the scanning device (30), and an evaluation device for image-forming the signal generated from the evaluation stage (A) of the detection device (40). (60) A scanning optical tissue inspection apparatus comprising:
【請求項2】 光源(11a,11b,11c)を安定
した温度で動作させるために、光学発光装置(10)は
光源(11a,11b,11c)の温度調整部を含む請
求項1記載の装置。
2. The device according to claim 1, wherein the optical light emitting device (10) includes a temperature adjusting part of the light source (11a, 11b, 11c) in order to operate the light source (11a, 11b, 11c) at a stable temperature. .
【請求項3】 光学発光装置(10)は、異なる波長の
1つの発光・光線誘導システム(15)への並行結合を
可能にする光ファイバマルチプレクス素子を含む請求項
1記載の装置。
3. The device according to claim 1, wherein the optical light-emitting device (10) comprises a fiber optic multiplex element enabling parallel coupling into one light-emitting and light-guiding system (15) of different wavelengths.
【請求項4】 変調装置(20)は高周波数の変調基本
周波数と、低周波数の変調オフセット周波数とを供給
し、その低周波数の変調オフセット周波数は使用される
全ての波長に対して選択的に相違しているか又は同一で
あり、総変調周波数は高周波数の変調基本周波数と、低
周波数の変調オフセット周波数とから加法構成される請
求項1記載の装置。
4. The modulator (20) provides a high frequency modulation fundamental frequency and a low frequency modulation offset frequency, the low frequency modulation offset frequency being selective for all wavelengths used. The apparatus of claim 1, wherein the total or different modulation frequencies are additively constructed from a high frequency modulation fundamental frequency and a low frequency modulation offset frequency.
【請求項5】 変調装置(20)は、異なる波長に対し
て別個に制御可能である複数のHF発振器を含む請求項
4記載の装置。
5. Device according to claim 4, wherein the modulator device (20) comprises a plurality of HF oscillators which are separately controllable for different wavelengths.
【請求項6】 走査装置(30)は検出器側に側方へ延
出する検出器構造を有し、発光側には規定通りに位置決
め可能な点状光源を有する請求項1記載の装置。
6. The device according to claim 1, wherein the scanning device (30) has a detector structure that extends laterally on the detector side and has a point light source that can be positioned as specified on the light emission side.
【請求項7】 走査装置(30)は各々の空間分解検出
器構造の検出器側の前方に、組織の1点から規定に従っ
て射出する放射のみを検出器構造に到達させる立体角選
択素子を含む請求項1記載の装置。
7. The scanning device (30) comprises in front of the detector side of each spatially-resolved detector structure a solid angle selection element which allows only the radiation emanating from one point of the tissue according to the rule to reach the detector structure. The device according to claim 1.
【請求項8】 検出装置(40)は入力側に光学混合手
段(M2)を含み、その光学混合手段の後に配置されて
いる光ファイバデマルチプレクス手段(D2)は、波長
従属信号成分をそれらに対応して波長を感知し、記録さ
れた信号の位相情報及び振幅情報をとらえる検出器へ送
り出す請求項1記載の装置。
8. The detection device (40) comprises on the input side an optical mixing means (M2), the optical fiber demultiplexing means (D2) being arranged after the optical mixing means providing the wavelength dependent signal components to them. 2. The device according to claim 1, wherein the device senses the wavelength corresponding to and sends it to a detector which captures the phase and amplitude information of the recorded signal.
【請求項9】 検出装置(40)は入力側に光学混合手
段(M2)を含み、その光学混合手段の後に配置されて
いる検出器(DET)は、記録された信号の位相情報及
び振幅情報をとらえ、その検出器(DET)の後には、
検出器信号を波長に応じて分離される電子周波数フィル
タリング手段(D3)が配置されている請求項1記載の
装置。
9. The detection device (40) comprises on the input side an optical mixing means (M2), a detector (DET) arranged after the optical mixing means comprising a phase information and an amplitude information of the recorded signal. , And after the detector (DET),
Device according to claim 1, characterized in that electronic frequency filtering means (D3) are arranged which separate the detector signal according to wavelength.
【請求項10】 検出装置(40)は入力側に光ファイ
バデマルチプレクス手段(D2)を有し、そのデマルチ
プレクス手段は高周波数信号を波長に従って分離し、そ
れらの信号を対応して波長を感知する検出器(DET
1,DET2,DET3)へと送り出し、検出器は高周
波数信号をより低い周波数に同時に混合させて、電子混
合手段(M1)として機能する請求項1記載の装置。
10. The detection device (40) has on the input side a fiber optic demultiplexing means (D2) for demultiplexing high frequency signals according to wavelength and correspondingly wavelength-dividing those signals. Detector for detecting (DET
1, DET2, DET3), wherein the detector simultaneously mixes high frequency signals with lower frequencies to function as an electronic mixing means (M1).
【請求項11】 検出装置(40)は入力側に電子混合
手段(M1)を含み、その混合手段は高周波数信号をよ
り低い周波数に混合し、この電子混合手段(M1)の後
には、信号を波長に従って分離させるデマルチプレクス
手段としてのデジタル周波数フィルタリング手段(D
3)が配置されている請求項1記載の装置。
11. The detection device (40) comprises on its input side an electronic mixing means (M1) which mixes the high frequency signal with a lower frequency, the electronic mixing means (M1) being followed by a signal. Frequency filtering means (D) as demultiplexing means for separating the
3. The device according to claim 1, wherein 3) is arranged.
【請求項12】 評価装置(60)は検出装置(40)
の評価段(A)から発生された信号の画像形成処理を実
行し、その目的のために表示装置を含む請求項1から1
1のいずれか1項又は複数項に記載の装置。
12. The evaluation device (60) is a detection device (40).
1. A display device for carrying out an image forming process of the signal generated from the evaluation stage (A) of claim 1 and including a display device for that purpose.
1. The device according to any one or more of 1.
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