DE602005001494T2

DE602005001494T2 - Optisches Tomographiegerät

Info

Publication number: DE602005001494T2
Application number: DE602005001494T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fujita
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: CN100493454C; EP1666838B1; JP2006162366A; ATE365905T1; CN1785122A; EP1666838A1; US7372575B2; US20060146339A1; DE602005001494D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches tomographisches Gerät, das beim Liefern eines tomographischen Bildes eines Subjekts auf einem medizinischen oder industriellen Gebiet oder dergleichen verwendet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren ist auf einem Gebiet zur Aufnahme eines Bildes eines Subjekts zur medizinischen Verwendung, industriellen Verwendung oder dergleichen, insbesondere auf einem Gebiet eines elektronischen Endoskops, ein Gerät zur Aufnahme eines tomographischen Bildes eines Subjekts unter Verwendung eines Verfahrens der OCT (optischen Kohärenztomographie) bekannt.
Gemäß dem tomographischen Gerät durch OCT wird Licht als Erfassungssonde verwendet und daher wird kein Problem aufgeworfen, dass ein Subjekt Röntgenstrahlung wie bei einem Röntgenstrahlabbildungsgerät eines Standes der Technik ausgesetzt wird, und das Gerät ist insbesondere dann äußerst bevorzugt, wenn das Subjekt der menschliche Körper ist. Ferner ist kein Gerät von CT, MRI oder dergleichen mit großer Größe erforderlich, das Subjekt kann einfach untersucht werden und daher kann eine Belastung des Subjekts angesichts von Kosten oder eine Belastung angesichts einer physikalischen Stärke desselben gemildert werden und das Gerät ist auch in dieser Hinsicht bevorzugt.
Gemäß dem tomographischen Gerät unter Verwendung von OCT werden ferner unter Verwendung einer niedrigen Kohärenz von Licht mit einer Spektralbreite in einem breiten Band Interferenzwelleninformationen an jeweiligen Positionen in einer Tiefenrichtung des Subjekts bereitgestellt und daher kann reflektiertes Licht von einem inneren Teil des Subjekts durch eine räumliche Auflösung in der μm-Größenordnung erfasst werden und eine Messauflösung kann im Vergleich zu jener des Röntgenstrahlabbildungsgeräts des Standes der Technik beträchtlich gefördert werden.
Das tomographische Gerät unter Verwendung von OCT mit einer Anzahl von ausgezeichneten Eigenschaften in dieser Weise ist beispielsweise in Optics, Band 32, Nr. 4 (2003): Manabu Sato, Naohiro Tanno, offenbart. Ferner wird speziell ein tomographisches Gerät unter Verwendung von OCT vorgeschlagen, das technisch verschiedenartig entworfen ist (siehe beispielsweise JP-A-2003-329577 oder US 6 198 540 B1 oder US 2004/0109164 A1 oder dergleichen.
Es ist jedoch ein aktueller Zustand, dass ein Gerät, das in einer Geschwindigkeit zum Erfassen von Bildinformationen in Bezug auf ein Subjekt, einer Menge an Informationen desselben oder dergleichen zufrieden stellend ist, nicht notwendigerweise vorgeschlagen und in die Praxis gebracht wurde und eine weitere Verbesserung erwünscht war.
Insbesondere wenn ein optisches tomographisches Gerät für die medizinische Verwendung verwendet wird, ist es erforderlich, eine physikalische oder geistige Belastung für ein Subjekt gemäß der Untersuchung so klein wie möglich zu machen, und für diesen Zweck ist ein Gerät erwünscht, das in der Lage ist, ein tomographisches Bild in Bezug auf eine Anzahl von betroffenen Teilen in einer Anzahl von Malen einer Bestrahlung, die so klein wie möglich ist, aufzunehmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde angesichts einer solchen Situation ausgeführt und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches tomographisches Gerät bereitzustellen, das in der Lage ist, mehr tomographische Bildinformationen in Bezug auf ein Subjekt durch einen Bestrahlungszeitraum, der so klein wie möglich ist, zu erfassen.
Ein optisches tomographisches Gerät der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst:
eine Lichtquelle zum Emittieren von Licht mit geringer Kohärenz in mindestens zwei voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern,
ein Interferometer, das Interferenzlicht durch Unterteilen eines von der Lichtquelle emittierten Lichtflusses in zwei Flüsse, Bestrahlen eines Subjekts mit einem der zwei Flüsse, Bestrahlen einer Referenz-Fläche mit dem anderen der zwei Flüsse und Kombinieren eines vom Subjekt reflektierten Lichtflusses und eines von der Referenz-Fläche reflektierten Lichtflusses und Vorsehen einer optischen Intensitätsverteilung des Interferenzlichts durch einen optischen Detektor liefert; und
einen Signalverarbeitungsabschnitt zum Liefern eines tomographischen Bildsignals auf der Basis eines Signals der optischen Intensitätsverteilung, die vom Interferometer geliefert wird,
wobei das Interferometer ein Wellenlängen-Auswahl-Element zum Trennen des auf die Referenz-Fläche abgestrahlten Lichtflusses in zumindest einen Lichtfluss eines ersten Wellenlängenbandes und einen Lichtfluss eines zweiten Wellenlängenbandes, ohne eine Phasenverschiebung dazwischen zu erzeugen, und optische Reflexionselemente mit den Referenz- Flächen jeweils für die durch das Wellenlängen-Auswahl-Element getrennten Lichtflüsse umfasst, und
der Signalverarbeitungsabschnitt ein tomographisches Bildsignal für die jeweiligen Wellenlängenbänder der Lichtquelle erzeugt und ein kombiniertes Signal davon ausgibt.
Ferner umfasst der optische Detektor einen Linien-Bild-Sensor, das Interferometer umfasst ein spektroskopisches optisches System zum Trennen des Interferenzlichts und durch Bestrahlen des Linien-Bild-Sensors mit dem Interferenzlicht durch das spektroskopische optische System kann der Linien-Bild-Sensor das für die jeweiligen Wellenlängenbänder der Lichtquelle getrennte Interferenzlicht erfassen.
Ferner ist es bevorzugt, dass ein Bewegungsmechanismus vorgesehen ist, um die jeweiligen optischen Reflexionselemente in jeweiligen Richtungen der optischen Achse zu bewegen, wobei eine optische Pfadlänge des Referenz-Lichtflusses, der von der Referenz-Fläche reflektiert wird, für die jeweiligen Wellenlängenbänder von Licht, das auf die jeweiligen optischen Reflexionselemente abgestrahlt wird, geändert werden kann.
Gemäß dem optischen tomographischen Gerät der Erfindung können optische tomographische Bilder in Bezug auf verschiedene Teile in einer Tiefenrichtung des Subjekts von einer Umgebung einer Oberfläche desselben in einen Tiefenteil desselben effizient durch einen kleinen Bestrahlungszeitraum aufgenommen werden.
Ferner werden Flüsse von gering kohärentem Licht mit verschiedenen wellenlängenbändern gleichzeitig auf das Subjekt abgestrahlt und daher wird auf einen Vorgang zum Umschalten der Lichtquellen für jeweilige Wellenlängenbänder verzichtet, die Bedienbarkeit ist ausgezeichnet, ferner können mehr optische tomographische Bildinformationen als im Stand der Technik durch einen kleinen Untersuchungszeitraum erfasst werden.
Durch Einstellen von Positionen der Referenz-Spiegel, die für die jeweiligen Wellenlängenbänder vorgesehen sind, in Bezug auf denselben Teil des Subjekts können ferner Flüsse von Interferenzlicht bei den jeweiligen Wellenlängenbändern bereitgestellt werden und daher kann eine spektroskopische Eigenschaft in Bezug auf den Teil des Subjekts leicht erfasst werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Umrissansicht, die ein optisches tomographisches Gerät gemäß einem erläuternden, nichtbegrenzenden ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 ist eine Umrissschnittansicht, die einen Aufbau zeigt, wenn eine Sonde mit einem Schwenkmechanismus versehen ist.
3 ist eine Umrissansicht, die ein optisches tomographisches Gerät gemäß einem erläuternden, nichtbegrenzenden zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Profils von Ausgangslicht einer gering kohärenten Lichtquelle zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Erläuterung eines optischen tomographischen Geräts gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen wie folgt gegeben.
1 ist eine Umrissansicht, die ein optisches tomographisches Gerät gemäß einem beispielhaften ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Das optische tomographische Gerät gemäß dem Ausführungsbeispiel wird beispielsweise auf ein Endoskop zur medizinischen Verwendung angewendet und umfasst hauptsächlich einen Lichtquellenabschnitt, ein Interferometer und einen Signalverarbeitungsabschnitt.
Der Lichtquellenabschnitt umfasst zwei gering kohärente Lichtquellen 10, 11. Die zwei gering kohärenten Lichtquellen 10, 11 geben Lichtflüsse jeweils mit verschiedenen Wellenlängenbändern, beispielsweise wie durch 4 gezeigt, aus, während die erste gering kohärente Lichtquelle 10 gering kohärentes Licht mit einem Spitzenwert bei einer Wellenlänge λ₁ und mit einer Strahlbreite ausgibt, gibt die zweite gering kohärente Lichtquelle 11 gering kohärentes Licht mit einem Spitzenwert bei einer Wellenlänge λ₂ (λ₁ < λ₂) und mit einer Strahlbreite aus. Ferner ist es bevorzugt, die erste und die zweite gering kohärente Lichtquelle 10, 11 derart auszuwählen, dass Profile von Flüssen von Ausgangslicht einander nicht überlappen, wie durch 4 gezeigt.
Ein Interferometer bildet insgesamt ein so genanntes Michelson-Typ-Interferometer und umfasst einen 2×2-Koppler 21 und einen 2×2-Koppler 22 zum Unterteilen und/oder Kombinieren von (einem) Lichtfluss (Lichtflüssen), der (die) durch eine optische Faser (in der Zeichnung durch eine schwarze fette Linie angegeben) als Wellenleiter geführt wird (werden), eine Sonde 30 zum Erfassen von tomographischen Bildinformationen von einem Subjekt 71, zwei Referenz-Spiegel 23, 24 als optische Reflexionselemente und einen optischen Detektor 41 zum photoelektrischen Umwandeln von Interferenzlicht, das durch ein später erwähntes spektroskopisches optisches System einfällt.
Ferner ist ein Kollimator 25 mit der optischen Faser zwischen dem 2×2-Koppler 22 und den zwei Referenz-Spiegeln 23, 24 verbunden und ein dichroitischer Spiegel 26 als Wellenlängen-Auswahl-Element ist zwischen dem Kollimator 25 und dem ersten und dem zweiten Referenz-Spiegel 23, 24 angeordnet. Hier sind der Kollimator 25, der dichroitische Spiegel 26 und der zweite Referenz-Spiegel 24 auf derselben optischen Achse angeordnet, so dass Licht, das vom Kollimator 25 emittiert wird, durch ein Zentrum des dichroitischen Spiegels 26 verläuft und auf ein Zentrum des zweiten Referenz-Spiegels 24 abgestrahlt wird.
Andererseits ist der erste Referenz-Spiegel 23 in einer zur optischen Achse senkrechten Richtung zwischen dem Kollimator 25 und dem zweiten Referenz-Spiegel 24 angeordnet, wie vorstehend beschrieben. Das heißt, der erste Referenz-Spiegel 23 ist in einer Position angeordnet, die mit Licht bestrahlt wird, das vom Kollimator 25 emittiert wird und vom dichroitischen Spiegel 26 senkrecht reflektiert wird.
Ferner ist ein Abstand zwischen dem dichroitischen Spiegel 26 und dem ersten Referenz-Spiegel 23 auf einen Wert l₁ gesetzt, ferner ist ein Abstand zwischen dem dichroitischen Spiegel 26 und dem zweiten Referenz-Spiegel 24 auf einen Wert l₂ gesetzt, bzw. ferner erfüllen die Abstände eine Beziehung von l₁ ≠ l₂. Dies dient zum Trennen eines tomographischen Bildsignals durch ein gering kohärentes Licht mit Zentrum auf der Wellenlänge λ₁ und eines tomographischen Bildsignals durch gering kohärentes Licht mit Zentrum auf der Wellenlänge λ₂, wie später erwähnt.
Andererseits enthält gemäß der Sonde 30, wie durch 1 gezeigt, das Innere eines flexiblen Mantels 31 eine GRIN-Linse 32 und ein rechtwinkliges Prisma 33 als optisches Objektivsystem zusammen mit der optischen Faser, so dass das rechtwinklige Prisma 33 auf einer Vorderendseite der Sonde 30 angeordnet ist. Ferner reflektiert das rechtwinklige Prisma 33, um einen optischen Pfad um 90 Grad an einer geneigten Fläche 33a abzulenken, um eine Funktion der Emission von Licht von einer der orthogonalen Flächen des rechtwinkligen Prismas 33 zu erreichen. Ferner ist es bevorzugt, ein Zentrum der geneigten Fläche 33a des rechtwinkligen Prismas 33 so anzuordnen, dass eine optische Achse der GRIN-Linse 32 durch dieses verläuft.
Ferner umfasst der Mantel 31 ein Lichtdurchlassfenster 35 in einer Umfangsrichtung einer Umgebung, in der das rechtwinkelige Prisma 33 angeordnet ist, um zu ermöglichen, gering kohärentes Licht, das durch das rechtwinklige Prisma 33 um 90 Grad abgelenkt wird, auf das Subjekt 71 außerhalb der Sonde 30 abzustrahlen und zu ermöglichen, rückgestreutes Licht, das vom Subjekt 71 zurückkehrt, zu erfassen.
Obwohl in 1 eine Struktur der Sonde 30 einfach dargestellt ist, um das Verständnis durch Vereinfachen der Erläuterung zu erleichtern, bildet ferner mindestens ein Teil, der mit der GRIN-Linse 32 und dem rechtwinkligen Prisma 33 angeordnet ist, tatsächlich ein Element im wesentlichen in Form eines hohlen Zylinders, der einteilig mit dem Mantel 31 ausgebildet ist, unter Verwendung eines vergleichsweise starren Elements, das vom flexiblen Element, das die Hülle 31 bildet, verschieden ist, um eine Funktion des Schutzes der GRIN-Linse 32 und des rechtwinkligen Prismas 33 zu erreichen.
Obwohl ferner gemäß der Sonde 30 das rechtwinklige Prisma 33 fest im Inneren der Sonde 30 vorgesehen sein kann und die Sonde 30 an sich geschwenkt werden kann, kann ferner angesichts der der Bedienbarkeit oder dergleichen, wie später beschrieben, vorzugsweise ein Aufbau gebildet sein, in dem das rechtwinklige Prisma 33 durch Vorsehen eines Schwenkmechanismus, der eine Drehachse durch die optische Achse der GRIN-Linse bildet, frei gedreht werden kann.
2 zeigt ein Aufbaubeispiel eines Schwenkmechanismus zum Schwenken des rechtwinkligen Prismas 33 und der Schwenkmechanismus wird in Bezug auf die Zeichnung folgendermaßen erläutert.
Gemäß dem Aufbaubeispiel enthält das Innere des Mantels 30 eine Spiralfeder 36 in Reihe bis zu einer Seite eines Basisendes des Mantels 30, die mit einem Teil der GRIN-Linse 32 auf einer Seite entgegengesetzt zu dem Teil, an dem das rechtwinklige Prisma 33 angeordnet ist, in Kontakt gebracht werden soll, um ein einteiliges Schwenken der GRIN-Linse 32 und des rechtwinkligen Prismas 33 zusammen mit einem Faserhalter 37, der auf der optischen Achse der GRIN-Linse 32 zentriert ist, zu ermöglichen.
Das heißt, der Faserhalter 37 ist mit einem Stecker 45 verbunden, der fest am Basisendteil des Mantels 30 angebracht ist, und der Stecker 45 ist an einem Drehbetätigungsteil 46 angebracht, indem er an eine Buchse 48 geschraubt ist, die am Drehbetätigungsteil 46 ausgebildet ist.
Der Drehbetätigungsteil 46 ist mit einer Buchse 48 an einem Endteil desselben und einer Buchse 49 am anderen Endteil desselben ausgebildet und mit einem Betätigungsring 47 an einem äußeren Umfangsteil desselben versehen. Während die Buchse 48 an der Vorderendseite mit dem Stecker 45 verbunden ist, der am Basisendteil des Mantels 30 vorgesehen ist, wie vorstehend erwähnt, ist ferner die andere Buchse 49 mit dem 2×2-Koppler 22 durch die optische Faser verbunden. Durch Schwenken des Betätigungsrings 47 können ferner die Spiralfeder 36, der Faserhalter 37, die GRIN-Linse 32 und das rechtwinklige Prisma 43 mit Zentrum auf der optischen Achse der GRIN-Linse 32 einteilig geschwenkt werden. In diesem Fall ist es ferner bevorzugt, eine Vielzahl der Lichtdurchlassfensterteile 35 auszubilden oder die Lichtdurchlassfensterteile 35 kontinuierlich in der Umfangsrichtung auszubilden, um zu ermöglichen, dass Licht zu und von einem willkürlichen Teil in der Umfangsrichtung der Sonde 30 kommt und geht.
Das Interferometer ist ferner mit dem spektroskopischen optischen System mit einem später erwähnten Aufbau versehen und Interferenzlicht, das vom 2×2-Koppler 22 geliefert wird, wird durch das spektroskopische optische System zum optischen Detektor 41 geführt.
Das heißt, das spektroskopische optische System umfasst einen Kollimator 61, ein Beugungsgitter 62 und eine Fourier-Transformations-Linse 63. Interferenzlicht wird vom vorangehenden 2×2-Koppler 22 durch die optische Faser zum Kollimator 61 geführt, das Interferenzlicht wird durch den Kollimator 61 zu parallelem Licht gemacht und auf das Beugungsgitter 62 vom Reflexionstyp abgestrahlt.
Das Beugungsgitter 62 ist an einer Vorderseiten-Brennpunktposition der Fourier-Transformations-Linse 63 vorgesehen, Beugungslicht vom Beugungsgitter 62 tritt durch die Fourier-Transformations-Linse 63 hindurch und wird auf den optischen Detektor 41 abgestrahlt, der in einer hinteren Stufe der Fourier-Transformations-Linse 63 in einer um eine Brennweite f von dieser entfernten Position vorgesehen ist. Ferner ist der optische Detektor 41 vorzugsweise beispielsweise ein so genannter Linien-Bild-Sensor oder dergleichen.
Indem hier das Beugungslicht vom Beugungsgitter 62 einem Fourier-Transformations-Vorgang durch die Fourier-Transformations-Linse 63 unterzogen wird, werden erfasstes Licht und Referenz-Licht in einem Spektralbereich überlappt, um ein Interferenzspektrum gemäß der Interferenz von optischen Wellen am optischen Detektor 41 zu erzeugen. Das heißt, mit anderen Worten, ein Leistungsspektrum in Kombination mit erfasstem Licht und Referenz-Licht fällt auf den optischen Detektor 41 ein.
Ein Ausgangssignal des optischen Detektors 41 wird in einen Signalverarbeitungsabschnitt 65 eingegeben. Am Signalverarbeitungsabschnitt 65 wird ein Eingangssignal vom optischen Detektor 41 einer Signalverarbeitung unterzogen, die zum Erfassen eines eindimensionalen tomographischen Bildsignals, das mit Informationen in einer Tiefenrichtung des Subjekts 71 reflektiert wird, erforderlich ist, und ein tomographisches Bildsignal in Bezug auf einen Teil des Subjekts 71, das mit gering kohärentem Licht bestrahlt wird, wird vom Signalverarbeitungsabschnitt 65 bereitgestellt. Indem das in dieser Weise bereitgestellte tomographische Bildsignal einer Verarbeitung, die zum Erzeugen eines tomographischen Bildes erforderlich ist, in einem allgemein bekannten/gut bekannten Bildverarbeitungsabschnitt, der nicht dargestellt ist, unterzogen wird, kann das tomographische Bild ferner auf einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung angezeigt werden.
Als nächstes wird ein Gesamtbetrieb der Ausführungsbeispiel-Vorrichtung erläutert.
Wenn Flüsse von gering kohärentem Licht gleichzeitig von der ersten und der zweiten gering kohärenten Lichtquelle 10, 11 emittiert werden, werden Flüsse von emittiertem Licht am 2×1-Koppler 21 kombiniert, zum 2×2-Koppler 22 übertragen, hier in zwei von Licht, das zur Sonde 30 übertragen wird, und Licht, das zu den Referenz-Spiegeln 23, 24 übertragen wird, unterteilt.
Zur Sonde 30 übertragenes Licht wird zur GRIN-Linse 32 geführt und fällt auf das rechtwinklige Prisma 33 durch die GRIN-Linse 32 ein, wird um 90 Grad durch die geneigte Fläche 33a des rechtwinkligen Prismas 33 abgelenkt, tritt durch den Lichtdurchlassfensterteil 35 hindurch und wird auf das Subjekt 71 an der Außenseite der Sonde 30 abgestrahlt. Das heißt, das Subjekt 71 wird gleichzeitig mit gering kohärentem Licht mit der zentralen Wellenlänge von λ₁ und gering kohärentem Licht mit der zentralen Wellenlänge von λ₂ bestrahlt.
Flüsse von Licht mit verschiedenen Wellenlängenbändern, die auf das Subjekt 71 in dieser Weise abgestrahlt werden, gehen zum inneren Teil des Subjekts 71 weiter, erreichen Tiefenpositionen, die sich jeweils gemäß den Wellenlängenbändern voneinander unterscheiden, und erzeugen jeweils Flüsse von rückgestreutem Licht in jeweiligen tomographischen Grenzabschnitten, in denen Brechungsindexverteilungen hauptsächlich diskontinuierlich werden. Die jeweiligen Flüsse von rückgestreutem Licht, die an den jeweiligen tomographischen Grenzabschnitten in der Tiefenrichtung erzeugt werden, werden mit geringer Kohärenz geliefert, schreiten umgekehrt durch den Strahlungsweg als Flüsse des erfassten Lichts vorwärts, treten durch den Lichtdurchlassfensterteil 35 der Sonde 30 hindurch und kehren zur geneigten Fläche 33a des rechtwinkligen Prismas 33 zurück, werden um 90 Grad abgelenkt und kehren zum 2×2-Koppler 22 durch die GRIN-Linse 32 und die optische Faser zurück.
Andererseits wird der andere Lichtfluss, der vorher am 2×2-Koppler 22 zweigeteilt wird, durch den Kollimator 25 zu parallelem Licht gemacht und wird auf den dichroitischen Spiegel 26 abgestrahlt. Am dichroitischen Spiegel 26 schreitet ferner durch eine spektroskopische Eigenschaft desselben, während gering kohärentes Licht mit der zentralen Wellenlänge von λ₁ um 90 Grad relativ zur Bestrahlungsrichtung abgelenkt wird, das auf den ersten Referenz-Spiegel 23 abgestrahlt werden soll, gering kohärentes Licht mit der zentralen Wellenlänge λ₂ gerade durch den Durchlass durch den dichroitischen Spiegel 26 fort und wird auf den zweiten Referenz-Spiegel 24 abgestrahlt.
Ferner wird an jedem des ersten und des zweiten Referenz-Spiegels 23, 24 abgestrahltes Licht in einer Richtung reflektiert, die zu einer Einfallsrichtung an den Reflexions-Flächen desselben umgekehrt ist, und schreitet umgekehrt durch den Einfallsweg als Referenz-Licht fort. Das heißt, während Referenz-Licht vom ersten Referenz-Spiegel 23 durch den dichroitischen Spiegel 26 wieder um 90 Grad abgelenkt wird, so dass es den Kollimator 25 erreicht, tritt Referenz-Licht vom zweiten Referenz-Spiegel 24 durch den dichroitischen Spiegel 26 hindurch, so dass es den Kollimator 25 erreicht, und beide Flüsse von Referenz-Licht werden zum 2×2-Koppler 22 übertragen.
Obwohl die Flüsse von erfasstem Licht und Referenz-Licht, die zum 2×2-Koppler 22 in dieser Weise übertragen werden, durch den 2×2-Koppler 22 miteinander kombiniert werden, werden Flüsse der kombinierten zwei Wellen mit äußerst kurzen Kohärenzlängen bereitgestellt und daher interferieren die Flüsse der kombinierten zwei Wellen nur dann miteinander, wenn die Lichtverzögerungsmengen der jeweiligen im Wesentlichen einander gleich sind. Hier sind das Intervall l₁ zwischen dem ersten Referenz-Spiegel 23 und dem dichroitischen Spiegel 26 und der Abstand l₂ zwischen dem zweiten Referenz-Spiegel 24 und dem dichroitischen Spiegel 26 jeweils auf spezielle Werte gesetzt, die voneinander verschieden sind (l₁ ≠ l₂). Daher entsprechen Interferenzlicht, das zwischen dem erfassten Licht mit Zentrum auf der Wellenlänge λ₁ und Referenz-Licht vom ersten Referenz-Spiegel 23 erzeugt wird, und Interferenzlicht, das zwischen dem erfassten Licht mit Zentrum auf der Wellenlänge λ₂ und Referenz-Licht des zweiten Referenz-Spiegels 24 erzeugt wird, jeweils Tiefenpositionen des Subjekts 71, die voneinander verschieden sind.
Interferenzlicht, das vom 2×2-Koppler geliefert wird, wird zum Kollimator 61 durch die optische Faser übertragen.
Interferenzlicht, das zum Kollimator 61 übertragen wird, wird dadurch zu parallelem Licht gemacht und auf das Beugungsgitter 62 abgestrahlt. Interferenzlicht, das auf das Beugungsgitter 62 einfällt, wird gemäß der Wellenlänge gestreut und wird auf die Fourier-Transformations-Linse 63 reflektiert. Das heißt, Interferenzlicht mit der zentralen Wellenlänge von λ₁ fällt beispielsweise auf die Fourier-Transformations-Linse 63 ein, indem es von einer optischen Achse der Fourier-Transformations-Linse 63 auf eine obere Seite gestreut wird, bzw. ferner fällt Interferenzlicht mit der zentralen Wellenlänge von λ₂ auf die Fourier-Transformations-Linse 63 ein, indem es von der optischen Achse der Fourier-Transformations-Linse 63 zu einer unteren Seite gestreut wird.
Ferner werden jeweilige Flüsse von Interferenzlicht mit der zentralen Wellenlänge λ₁ und der zentralen Wellenlänge λ₂, die auf die Fourier-Transformations-Linse 63 einfallen, einem Fourier-Transformations-Vorgang der Fourier-Transformations-Linse 63 unterzogen und auf den optischen Detektor 41 abgestrahlt.
Der Linien-Bild-Sensor wird beispielsweise für den optischen Detektor 41 verwendet, wie vorstehend beschrieben, Interferenzlicht mit der zentralen Wellenlänge λ₁ wird zur oberen Seite von der optischen Achse der Fourier-Transformations-Linse 63 gestreut. Ferner wird Interferenzlicht mit der zentralen Wellenlänge λ₂ von der optischen Achse der Fourier-Transformations-Linse 63 zur unteren Seite gestreut. Daher können die Flüsse von Interferenzlicht dazu veranlasst werden, auf Teile des Linien-Bild-Sensors einzufallen, die für jeweilige Wellenlängenbänder der Flüsse von Interferenzlicht voneinander verschieden sind, so dass beispielsweise Interferenzlicht mit der zentralen Wellenlänge λ₁ vom Zentrum auf eine Hälfte der oberen Seite des Linien-Bild-Sensors einfallen lassen wird, gleichzeitig Interferenzlicht mit der zentralen Wellenlänge λ₂ von einem Zentrum auf eine Hälfte der unteren Seite des Linien-Bild-Sensors einfallen lassen wird.
Licht, das auf den optischen Wandler 41 einfällt, wird für jeweilige Betrachter in optische Intensitätssignale (Interferenzstreifen) photoelektrisch umgewandelt und in den Signalverarbeitungsabschnitt 65 eingegeben. Hier wird ein Ausgangssignal aus dem optischen Wandler 41 unabhängig für jedes Wellenlängenband entsprechend der Tatsache, dass das Interferenzlicht für jedes Wellenlängenband getrennt wird, wie vorstehend beschrieben, ausgegeben und auf den optischen Detektor 41 abgestrahlt.
Am Signalverarbeitungsabschnitt 65 werden ferner, indem es einer Signalverarbeitung unterzogen wird, die für die Bereitstellung des eindimensionalen tomographischen Bildsignals erforderlich ist, das mit Informationen in der Tiefenrichtung des Subjekts 71 für jedes Wellenlängenband reflektiert wird, ein eindimensionales tomographisches Bildsignal in Bezug auf die zentrale Wellenlänge λ₁ (siehe ein Wellenformdiagramm mit der beigefügten Bezeichnung I von 1) und ein eindimensionales tomographisches Bildsignal in Bezug auf die zentrale Wellenlänge λ₂ (siehe ein Wellenformdiagramm mit der beigefügten Bezeichnung II von 1) bereitgestellt. Am Signalverarbeitungsabschnitt 65 werden ferner zwei Arten der eindimensionalen tomographischen Bildsignale mit verschiedenen Wellenlängenbändern zueinander addiert, so dass sie als tomographisches Bildsignal (Bezeichnung III von 3) ausgegeben werden, und das Signal wird in eine Bildverarbeitungsvorrichtung, nicht dargestellt, eingegeben.
An der Bildverarbeitungsvorrichtung, nicht dargestellt, werden sogar die tomographischen Bildsignale, die gleichzeitig in Bezug auf die Tiefenpositionen des Subjekts 71 eingegeben werden, die voneinander verschieden sind, gemäß einem Unterschied im Wellenlängenband getrennt, um ein identifizierbares Signal zu bilden, und daher können die Signale jeweils gleichzeitig durch Bilder angezeigt werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel kann ferner ein Aufbau konstruiert werden, in dem ein Zirkulator den 2×2-Koppler 22 ersetzt. Obwohl der dichroitische Spiegel 26 als Wellenlängen-Auswahl-Element verwendet wird, muss natürlich ferner das Wellenlängen-Auswahl-Element nicht darauf begrenzt sein, sondern das Wellenlängen-Auswahl-Element kann durch einen Aufbau unter Verwendung eines anderen optischen Elements konstruiert werden, sofern das optische Element mit einer ähnlichen Funktion versehen ist.
Obwohl gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Positionen der Anordnung des ersten und des zweiten Referenz-Spiegels 23, 24 fest sind, sind ferner der erste und der zweite Referenz-Spiegel 23, 24 natürlich nicht auf einen solchen Aufbau begrenzt, sondern der erste und der zweite Referenz-Spiegel 23, 24 können jeweils in den Richtungen der optischen Achse beweglich gemacht werden.
3 zeigt ein Aufbaubeispiel eines optischen tomographischen Geräts gemäß einem beispielhaften zweiten Ausführungsbeispiel, wenn der erste und der zweite Referenz-Spiegel 23, 24 jeweils in den Richtungen der optischen Achse beweglich gemacht sind, und das zweite Ausführungsbeispiel wird mit Bezug auf die Zeichnungen wie folgt erläutert. Ferner sind Bestandteilselementen, die dieselben wie jene des optischen tomographischen Geräts gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind, dieselben Bezeichnungen beigefügt und auf eine ausführliche Erläuterung derselben wird verzichtet und eine Erläuterung wird gegeben, die sich auf einen davon verschiedenen Punkt konzentriert.
In dem optischen tomographischen Gerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Referenz-Spiegel 23, 24 jeweils in den Richtungen der optischen Achse beweglich gemacht. Hier reicht es aus, dass ein Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt) zum Bewegen der Referenz-Spiegel 23, 24 durch einen allgemein bekannten/gut bekannten Aufbau, der in einem Gerät des Standes der Technik verwendet wird, gebildet ist.
In einem solchen Aufbau werden durch passendes Bewegen des ersten bzw. des zweiten Referenz-Spiegels 23, 24 Informationen einer Interferenzwelle mit der zentralen Wellenlänge λ₁ und Informationen einer Interferenzwelle mit der zentralen Wellenlänge λ₂ jeweils in Bezug auf eine Position in der Tiefenrichtung des Subjekts 71 gemäß bewegten Positionen davon geliefert.
Ferner werden im zweiten Ausführungsbeispiel, insbesondere wenn die Abstände zwischen dem ersten und dem zweiten Referenz-Spiegel 23, 24 und dem dichroitischen Spiegel 26 so festgelegt sind, dass sie gleich sind, in Bezug auf dieselbe Position in der Tiefenrichtung des Subjekts 71 Informationen der Interferenzwelle mit der zentralen Wellenlänge λ₁ und Informationen der Interferenzwelle mit der zentralen Wellenlänge λ₂ jeweils geliefert. Das heißt, eine spektroskopische Eigenschaft kann in Bezug auf einen gewünschten Teil in der Tiefenrichtung des Subjekts 71 bereitgestellt werden und durch Analysieren der spektroskopischen Eigenschaft können verschiedene Zustände des Subjekts 71 bekannt sein. In 3 ist ferner als Wellenformdiagramm eines Ausgangssignals des Signalverarbeitungsabschnitts 65 ein Wellenformdiagramm schematisch gezeigt, wenn die Abstände zwischen dem ersten und dem zweiten Referenz-Spiegel 23, 24 und dem dichroitischen Spiegel 26 als gleich festgelegt sind.
Ferner ist in beiden des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels das Subjekt 71 nicht auf den menschlichen Körper begrenzt, sondern kann aus anderen verschiedenen Geweben bestehen, in denen Flüsse von reflektiertem Licht von jeweiligen Positionen in inneren Teilen davon geliefert werden können.
Obwohl in irgendeinem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Lichtquellenabschnitt durch die zwei gering kohärenten Lichtquellen 10, 11, die voneinander unabhängig sind, gebildet ist, kann ferner ein Aufbau konstruiert werden, in dem zwei oder mehr von unabhängigen gering kohärenten Lichtquellen mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern verwendet werden, ein Wellenlängen-Auswahl-Element so hergestellt ist, dass es einer Anzahl von Wellenlängenbändern davon entspricht, und auch Referenz- Spiegel gemäß einer Anzahl von Wellenlängenbändern bereitgestellt sind. Ferner kann natürlich ein Aufbau zur Verwendung einer einzigen Lichtquelle konstruiert werden, die in der Lage ist, gleichzeitig eine Vielzahl von Flüssen von gering kohärentem Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern auszugeben.
Es gibt Beispiele eines optischen tomographischen Geräts unter Verwendung einer Vielzahl von Lichtquellen wie in der Erfindung, die beispielsweise in JP-A-2003-254898 , JP-A-2003-307485 und dergleichen offenbart ist, obwohl das Gerät insofern dasselbe wie die Erfindung ist, als die Vielzahl von Lichtquellen verwendet werden, das Gerät vom Gedanken der Erfindung ziemlich verschieden ist, die ein Verfahren, ein Mittel zum Erreichen der Aufgabe der Bereitstellung von gering kohärentem Licht mit einer kurzen Kohärenzlänge im Vergleich zu einem Fall der Verwendung der einzelnen Lichtquelle durch Liefern von kombiniertem Licht der Vielzahl von Lichtquellen vorschlägt, und in der durch Flüsse von gering kohärentem Licht mit verschiedenen Wellenlängenbändern Informationen von Flüssen von Interferenzlicht von Teilen des Subjekts mit verschiedenen Tiefen gleichzeitig geliefert werden oder Informationen einer nützlichen spektroskopischen Eigenschaft auf der Basis von Informationen von verschiedenen Wellenlängen vom Teil in derselben Tiefe des Subjekts geliefert werden, und keinen des technischen Gedankens der Erfindung vorschlägt.
Obwohl die Erfindung im Einzelnen und mit Bezug auf spezielle Ausführungsbeispiele derselben beschrieben wurde, ist für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne von deren Schutzbereich abzuweichen.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht eine Fremdpriorität auf der Basis der japanischen Patentanmeldung Nr. JP2004-352458 , eingereicht am 6. Dezember 2004.

Claims

Optisches tomographisches Gerät umfassend: eine Lichtquelle (10, 11), eingerichtet zum Emittieren von Licht mit geringer Kohärenz in zumindest 2, von einander verschiedenen Wellenlängen-Bändern; ein Interferometer, welches eingerichtet ist zum: Teilen eines Flusses des von der Lichtquelle emittierten Lichts in zwei Flüsse; zum Beleuchten eines Subjekts (71) mit einem der beiden Flüsse; zum Beleuchten einer Referenz-Fläche mit dem anderen der beiden Flüsse; zum Kombinieren eines Lichtflusses, welcher von der Referenz-Fläche reflektiert wurde, und eines Lichtflusses, welcher von dem Subjekt (71) kombiniert wurde, zum Erhalten von Interferenz-Licht; und zum Schaffen einer optischen Intensitäts-Verteilung des Interferenz-Lichtes durch einen optischen Detektor (41); und einer Signalverarbeitungseinheit (65) die eingerichtet ist zum Schaffen eines tomographischen Bildsignals, welches auf einem Signal der optischen Intensitäts-Verteilung basiert; wobei die Signalverarbeitungseinheit (65) eingerichtet ist zum Erzeugen des tomographischen Bildsignals mit Bezug auf jedes der zumindest zwei Wellenlängen-Bänder des von der Lichtquelle (10, 11) emittierten Lichtes und zum Ausgeben eines daraus kombinierten Signals; und wobei der optische Detektor (41) einen Linien-Bild-Sensor umfasst, das in das Thermometer ein spektroskopisches optisches System (62) zum Trennen des Interferenz-Lichtes umfasst und der Linien-Bild-Sensor eingerichtet ist, mit dem Interferenz-Licht durch das spektroskopische optische System (62) beleuchtet zu werden, um das für jedes der beiden Wellenlängen-Bänder der Lichtquelle getrennte Interferenz-Licht detektieren zu können, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferometer umfasst: ein Wellenlängen-Auswahl-Element (26), welches den zu der Reverenz-Fläche gestrahlten Fluss in einen ersten Lichtfluss in einem ersten Wellenlängen-Band und einen zweiten Lichtfluss in einem zweiten Wellenlängen-Band trennt, ohne dazwischen eine Phasen-Verschiebung zu produzieren; ein erstes optisches Reflexions-Element (23) mit der Referenz-Fläche für den ersten Fluss; und ein zweites optisches Reflexions-Element (24) mit der Reverenz-Fläche für den zweiten Fluss.
Optisches tomographisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Wellenlängen-Bänder die ersten und zweiten Wellenlängen-Bänder umfassen.
Optisches tomographisches Gerät nach Anspruch 1, welches einen Bewegungs-Mechaismus für jedes der optischen Reflexions-Elemente (23, 24) umfasst, wobei der Bewegungsmechanismus eingerichtet ist zum Bewegen des optischen Reflexionselements (23, 24) in einer Richtung entlang der optischen Achse des optischen Reflexions-Elementes (23, 24), so dass eine optische Weglänge des von der Referenz-Fläche reflektierten Lichts für jedes der ersten und zweiten Wellenlängen-Bänder verändert werden kann.
Optisches tomographisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (10, 11) umfasst: eine Quelle (10), eingerichtet zum Emittieren von erstem Licht in den ersten Wellenlängen-Band, und eine Quelle (11), eingerichtet zum Emittieren von zweitem Licht in dem zweiten Wellenlängen-Band, und das von der Lichtquelle emittierte Licht beinhaltet die ersten und zweiten Lichter.