JPH08233727A

JPH08233727A - 走査式光学組織検査装置

Info

Publication number: JPH08233727A
Application number: JP6132475A
Authority: JP
Inventors: Michael Dr Kaschke; ミヒァエル・カシュケ; Helge Jess; ヘルゲ・イエス
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1996-09-13
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JP3597887B2; DE4318823A1; DE4318823C2

Abstract

(57)【要約】【目的】人体組織における散乱特性又は吸収特性の変
化を高いコントラストと高い空間分解能で場所規定す
る。【構成】走査式光学組織検査装置は、激しい散乱を起
こす媒体からの散乱特性及び／又は吸収特性の限定され
た変化の場所規定を高いコントラスト及び高い空間分解
能をもって可能にする。測定データからの二次元又は三
次元の画像再構成が可能である。多重化プロセスを使用
し且つ光学混合手段を適用した結果、器機コストの低減
と同時に測定時間の短縮をはかれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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λ_i の異なる放射を発射する２つ以
上の光源ＬＱ_i １１ａ，１１ｂ，１１ｃが配設されて
いる。さらに、たとえば、Ｆａ．ＳｐｅｃｔｒａＤｉ
ｏｄｅＬａｂｓ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λ_i 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λ_i 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。

【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。

【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Δｆ_i を加えたもの
から成る。すなわち、結果としては、波長λ_i ごとに、
総変調周波数ｆ_Gi＝ｆ＋Δｆ_i 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Δｆ_i、従って、総変調周波数ｆ_Gi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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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ＬＱ_i 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。

【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。

【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（Ｄ_i＋Ｍ_i／Ｍ_i＋Ｄ_i）を説明する：図２：Ｍ２＋Ｄ２図３：Ｍ２＋Ｄ３図４：Ｄ２＋Ｍ１図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Δｆ_i
は、使用されるあらゆる波長λ_i に対して同一である。
すなわち、Δｆ：＝Δｆ_i である。

【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、ｆ_G ＝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、ＮｅｗＦｏｃｕｓ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。

【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λ_i に異なる総変調周波数ｆ_Gi＝ｆ＋Δｆ_i を
与える。すなわち、個々の波長の変調オフセット周波数
Δｆ_i 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Δｆ_i への混合
を実行する。異なる変調周波数Δｆ_i をもついくつかの
波長λ_i 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Δｆ_i 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。

【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ｆ_Gi＝ｆ＋Δｆ_iをもっ
て変調する。すなわち、全ての波長λ_iに対してΔｆ_i：
＝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。

【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ｆ_Gi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λ_i は総
変調周波数ｆ_Gi＝ｆ＋Δｆ_i 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Δｆ_i 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。

【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Δｆ_i 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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図６】適切な光学混合手段の一実施例を概略的に示
す図。

【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。

【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。

【符号の説明】

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。

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。