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OCTシステムの比較
当社では、光コヒーレンストモグラフィ(OCT)イメージングシステムを、基本操作に必要な部品を予め組み合わせた基本構成システム、並びに用途に合わせてベースユニットと必要部品やアクセサリを組み合わせていただけるカスタム構成でご提供しています。Telesto®とGanymede™シリーズはスペクトルドメインOCT(SD-OCT)、Vega™とAtria®シリーズは波長掃引OCT(SS-OCT)です。具体的なイメージングの要件につきましては、お気軽に当社までご相談ください。
当社のOCTシステムは、OCTベースユニット、ビーム走査システム、走査レンズキット、オプションのアクセサリで構成されるモジュール式のシステムです。OCTシステムでは、さまざまな性能仕様に相互依存性があるため、すべての用途に1台で対応することはできません。OCTのシステム設計は、全体のシステム性能を良好に保ちながら、重要なパラメータの最適化を目的に行っています。
OCTシステムの選択
OCTを含むすべての光学システムは、光学パラメータが互いに関係し合っています。OCTシステムの重要な性能パラメータのうち、相互に関係するものには、軸方向分解能とイメージング深度、横方向分解能と視野、Aスキャンレートと感度などが挙げられます。
- 例えば、軸方向分解能を上げると、イメージング深度の最大可能値は減少します。
- 横方向分解能を上げると視野が縮小します。
- Aスキャンレートを上げると感度が落ちることになります。
- 短波長の光は横方向分解能を向上させますが、細胞や組織に見られる微細構造による散乱が大きくなります。
下記では、各OCT基本構成システムがそれぞれ単一のパラメータにおいて、どのように比較できるかを示しています。各バーの左にあるOCT基本構成システムの型番リンクからは、関連製品の紹介ページをご覧いただけます。型番は、GAN＝Ganymedeシリーズ、TEL＝Telestoシリーズ、VEG＝Vegaシリーズ、ATR=Atriaシリーズです。また標準仕様のTelestoシステムと同じ速度で偏光情報を測定するTelestoシリーズPS-OCTシステム(TEL2x1PSC1/M)もご用意しております。このページの下には、当社のOCTベースユニットの主な仕様をまとめたセレクションガイドも掲載されています。
中心波長と帯域幅
1315 nm
1315 nm
1300 nm
1300 nm
1300 nm
1300 nm
1300 nm
1060 nm
1060 nm
880 nm
880 nm
880 nm
880 nm
880 nm
TEL411C1(/M)
TEL511C1(/M)
TEL221C1(/M)
TEL321C1(/M)
TEL221PSC1(/M)
VEG210C1(/M)
VEG220C1(/M)
ATR206C1(/M)
ATR220C1(/M)
GAN111C1(/M)
GAN312C1(/M)
GAN612C1(/M)
GAN332C1(/M)
GAN632C1(/M)
当社では、現在、880 nm、1060 nm、1300 nm、1315 nm、または1325 nmの中心波長で動作するOCTシステムをご提供しています。中心波長はシステムが可能にする実際のイメージング深度と分解能に影響します。880 nmといった短波長のOCTシステムは、中心波長が1300 nmのOCTシステムと比較すると、より高分解能なイメージングに適しています。細胞組織のような、光散乱の大きいイメージング試料に対しては、長波長のOCTシステムがお勧めです。長波長になるほど散乱による影響が少なくなるため、光は試料のより深部にまで侵達したのち反射され、検出されます。
OCT光源のスペクトル幅は、間接的にイメージングシステムの軸方向(深さ)分解能に比例します。したがって、広帯域光源をお使いいただくと、高い軸方向分解能が実現できます。
Aスキャン/ラインレート
248 kHz
240 kHz
200 kHz
200 kHz
146 kHz
120 kHz
100 kHz
80 kHz
80 kHz
76 kHz
76 kHz
76 kHz
60 kHz
20 kHz
GAN632C1(/M)
TEL511C1(/M)
VEG220C1(/M)
ATR220C1(/M)
TEL321C1(/M)
TEL411C1(/M)
VEG210C1(/M)
GAN312C1(/M)
GAN332C1(/M)
TEL221C1(/M)
TEL211PSC1(/M)
TEL221PSC1(/M)
ATR206C1(/M)
GAN111C1(/M)
単一の深さプロファイル(強度vs深度)はAスキャンと呼ばれています。ABスキャンまたは2次元断面画像は横方向にOCTビームを走査し、連続的にAスキャンを収集することによって形成されます。Bスキャンにかかる速度はAスキャンまたはラインレートに依存します。Aスキャンレートと感度は、連動している光学パラメータです。Aスキャンレートが高くなると感度は低下します。
SD-OCTシステム(Ganymede、Telesto)では、Aスキャンレートは分光器内のカメラの速度で決まります。SS-OCTシステム(Vega、Atria)では、Aスキャンレートは波長掃引レーザ光源の掃引速度で決まります。
感度
114 dB
111 dB
109 dB
109 dB
109 dB
106 dB
106 dB
106 dB
102 dB
102 dB
102 dB
102 dB
98 dB
97 dB
TEL511C1(/M)
TEL221C1(/M)
TEL211PSC1(/M)
TEL221PSC1(/M)
TEL321C1(/M)
GAN111C1(/M)
GAN312C1(/M)
GAN332C1(/M)
GAN612C1(/M)
GAN632C1(/M)
VEG210C1(/M)
ATR206C1(/M)
VEG220C1(/M)
ATR220C1(/M)
OCTシステムの感度は、ノイズとの識別における、試料内での信号減衰の最大許容量を表しています。実際には、OCTシステムの感度が高いほど高コントラストの画像を取得できます。OCTシステムの感度は積算時間の増加に伴って増加するので、通常はAスキャンレートと感度の間にはトレードオフの関係があります。
イメージング深度
11 mm
8.0 mm
7.0 mm
6.0 mm
6.0 mm
6.0 mm
3.5 mm
3.5 mm
3.5 mm
3.4 mm
3.4 mm
3.4 mm
1.6 mm
1.6 mm
VEG210C1(/M)
VEG220C1(/M)
TEL211PSC1(/M)
ATR220C1(/M)
TEL411C1(/M)
TEL511C1(/M)
TEL221C1(/M)
TEL321C1(/M)
TEL221PSC1(/M)
GAN111C1(/M)
GAN312C1(/M)
GAN612C1(/M)
GAN332C1(/M)
GAN632C1(/M)
右のバーの目盛は空気中のイメージング深度で、上から深度が大きい順に、当社のOCT基本構成システムを掲載しています。OCTシステムのイメージング最大深度は、ベースユニットの設計に大きく依存します。イメージング深度と軸方向分解能は連動するパラメータです。当社の各ベースユニットは、この2つのパラメータを異なるバランスでご提供できるよう最適化されています。 こちらよりも大きな深度、もしくは高い解像度を必要とする用途に対しては、構成のカスタマイズをご提案しています。
尚、光の吸収や散乱による影響によって、プローブ光が試料を透過できる深さは制限されます。仕様で示されたイメージング深度でOCTイメージングを行っていただくには、実際にそのイメージング深度までプローブ光が透過できることが前提となります。OCTシステムを水性試料に使用する場合、光が水で吸収されることによる信号の減衰も考慮する必要があります。
軸方向分解能
GAN632C1(/M)
TEL221C1(/M)
TEL321C1(/M)
TEL221PSC1(/M)
GAN111C1(/M)
GAN312C1(/M)
GAN612C1(/M)
TEL411C1(/M)
TEL511C1(/M)
TEL211PSC1(/M)
ATR206C1(/M)
ATR220C1(/M)
VEG210C1(/M)
VEG220C1(/M)
< 3.0 µm
5.5 µm
5.5 µm
5.5 µm
6.0 µm
6.0 µm
6.0 µm
11 µm
11 µm
11 µm
11 µm
11 µm
14 µm
14 µm
OCTでは、軸方向(深さ)分解能は異なる要因に依存し、イメージング深度とは反比例します。OCTシステムの軸方向分解能は、ベースユニットの設計に大きく左右されます。他にも、試料のプローブに使用する光源の中心波長と帯域幅や、試料の屈折率にも影響を受けます。これらが大きくなると、軸方向分解能は向上します。 軸方向分解能はイメージング深度と連動します。どちらかを向上させると、もう一方のパラメータが犠牲になります。
横方向分解能
横方向分解能は、イメージングプローブの走査レンズに依存します。各OCTベースユニットは、さまざまな横方向分解能で設計された幅広いOCT走査レンズの中から1つを組み合わせて使用することができます。仕様の詳細は、各OCTシリーズの製品ページをご参照ください(下表内のリンクからご覧いただけます)。横方向分解能と視野は連動するパラメータです。
視野(FOV)
FOVの長さと幅は走査レンズの特性によって決まります。当社では、OCTのイメージング用途に特別に設計された異なるFOVの走査レンズキットをご用意しています。お選びいただける視野は6 mm x 6 mmから16 mm x 16 mmです。視野と横方向分解能は反比例するパラメータです。視野を広くすると横方向分解能は低下します。 仕様の詳細は、各OCTシリーズの製品ページをご参照ください(下表内のリンクからご覧いただけます)。
人の指のOCT断面画像
人の指のOCT断面画像。
皮膚層：E-表皮；D-真皮；BV-血管。
画像サイズ：4.9 mm×2.6 mm。Telesto OCTシステムによる取得画像。
ベースユニットのセレクションガイド
当社では幅広い用途に対応する様々な特長を備えたOCTイメージングシステムをご提供しております。お選びいただくOCTベースユニットと走査レンズキットによってOCTシステムの性能は大きく左右されます。軸方向分解能、Aスキャンレート、イメージング深度など、性能上の重要な特徴はOCTベースユニットの設計によってほぼ決まります。また、横方向分解能や視野などの性能は、選択する走査レンズキットによって決まります。下の表には、当社のOCTベースユニットの主な性能パラメータが掲載されています。下表内のOCTシリーズ名のリンクをクリックいただくと走査レンズキットを含めた製品詳細ページをご覧いただけます。具体的なイメージングの要件につきましてはお気軽に当社までご相談ください。
波長掃引OCTベースユニット
| Base Unit Item #a | ATR206 | ATR220 | VEG210 | VEG220 |
|---|---|---|---|---|
| Series Name (Click for Link) | Atria® | Vega™ | ||
| Key Performance Feature(s) | Long Imaging Range | High Speed | Long Imaging Range | |
| High Resolution | General Purpose | High Speed | ||
| Center Wavelength | 1060 nm | 1300 nm | ||
| Imaging Depthb (Air/Water) | 20 mm / 15 mm | 6.0 mm / 4.5 mm | 11 mm / 8.3 mm | 8.0 mm / 6.0 mm |
| Axial Resolutionb (Air/Water) | 11 µm / 8.3 µm | 14 µm / 10.6 µm | ||
| A-Scan Line Rate | 60 kHz | 200 kHz | 100 kHz | 200 kHz |
| Sensitivity (Max)c | 102 dB | 97 dB | 102 dB | 98 dB |
スペクトルドメインOCT ベースユニット
| Base Unit Item #a | GAN111 | GAN312 | GAN612 | GAN332 | GAN632 |
|---|---|---|---|---|---|
| Series Name | Ganymede™ | ||||
| Key Performance Feature(s) | High Resolution | High Resolution | Very High Resolution | ||
| High Speed | Very High Speed | High Speed | Very High Speed | ||
| Center Wavelength | 880 nm | ||||
| Imaging Depthb (Air/Water) | 3.4 mm / 2.5 mm | 3.4 mm / 2.5 mm | 1.6 mm / 1.2 mm | ||
| Axial Resolutionb (Air/Water) | 6.0 µm / 4.5 µm | 6.0 µm / 4.5 µm | < 3.0 µm / < 2.2 µm | ||
| A-Scan Line Rate | 1.5 kHz to 20 kHz | 1.5 kHz to 80 kHz | 5 kHz to 248 kHz | 1.5 kHz to 80 kHz | 5 kHz to 248 kHz |
| Sensitivity (Max)c | 106 dB | 106 dB | 102 dB | 106 dB | 102 dB |
| Base Unit Item #a | TEL221 | TEL321 | TEL411 | TEL511 | TEL211PS | TEL221PS |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Series Name (Click for Link) | Telesto® | Telesto® PS-OCT | ||||
| Key Performance Feature(s) | High Resolution | High Imaging Depth | High Imaging Depth | High Resolution | ||
| General Purpose | High Speed | General Purpose | High Speed | Polarization Sensitive-Imaging | ||
| Center Wavelength | 1300 nm | 1315 nm | 1325 nm | 1300 nm | ||
| Imaging Depthb (Air/Water) | 3.5 mm / 2.6 mm | 6.0 mm / 4.5 mm | 7.0 mm / 5.3 mm | 3.5 mm / 2.6 mm | ||
| Axial Resolutionb (Air/Water) | 5.5 µm / 4.2 µm | 11.0 µm / 8.3 µm | 11.0 µm / 8.3 µm | 5.5 µm / 4.2 µm | ||
| A-Scan Line Rate | 5.5 kHz to 76 kHz | 10 kHz to 146 kHz | 2.0 kHz to 120 kHz | 2.0 kHz to 240 kHz | 5.5 kHz to 76 kHz | 5.5 kHz to 76 kHz |
| Sensitivity (Max) | 111 dBc | 109 dBc | 114 dBd | 109 dBc | ||
OCTチュートリアル
光コヒーレンストモグラフィ(OCT)は非侵襲の光学イメージング法であり、数mmの深さまでの1次元情報(深さ方向)、2次元の断層画像、および3次元のボリューム画像を、µmレベルの深さ分解能で、かつリアルタイムで取得することができます。OCTは試料内の各層からの後方散乱光を用いて、試料の構造情報を画像化します。OCTはリアルタイムで画像を取得できますが、さらに複屈折性を利用したコントラストの改善や、オプションの拡張技術を追加することで血流の機能的画像の取得も可能です。
当社では、簡単に持ち運べるコンパクト性を維持しながら、複数の波長、画像分解能、取得速度に対応した、様々なOCTイメージングシステム開発してきました。また、お客様固有のご要望にお応えするOCTイメージングシステムをご提供できるように、様々な用途に対して最適化できる、高度にモジュール化した製品の設計を進めてきました。
用途例
芸術作品の保存
薬剤皮膜
3次元プロファイリング
In Vivo
小動物
生物学
生体組織の複屈折
マウスの肺
網膜錐体細胞
OCTイメージングは超音波測定と類似する点がありますが、測定深度が浅くなる代わりに、非常に高い分解能が得られることが特長です(図1参照)。最大15 mmのイメージング範囲、軸方向分解能5 μm以上での画像化が可能なことにより、OCTは「超音波」測定と「共焦点顕微鏡」による測定とのちょうど中間の測定装置として位置づけられます。
高分解能で深部イメージングができるという特長に加えて、OCTには非接触、非侵襲という利点もあるため、生体組織や小動物、あるいは材料といった試料の画像取得に適しています。最近、OCT分野ではフーリエドメイン OCTと呼ばれる新しい技術が開発され、1秒間に700,000ライン以上の高速イメージングが可能になっています。1
フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィ(FD-OCT、図2参照)は、光源の干渉特性を利用してサンプル中での光路長遅延を測定する、低コヒーレンス干渉法に基づいています。OCTの干渉計は、 μmレベルの分解能で断層画像を得るために、サンプルから反射光と参照アームからの反射光の光路長の差を測定するように設定されています。
FD-OCTシステムは、光源と検出方式の違いによって、スペクトルドメイン OCT(SD-OCT)と波長掃引OCT(SS-OCT)の2つに分類されます。図3に示すように、いずれのシステムでも光は干渉計のサンプルアームと参照アームに分割されます。SS-OCTシステムでは狭帯域幅のコヒーレンス光を利用し、SD-OCTシステムでは広帯域幅の低コヒーレンス光を利用します。サンプル中の屈折率の変化によって生じた後方散乱光は、サンプルアーム光路のファイバに再度結合し、さらに参照アームの固定された光路長を伝搬してきた光と重ね合わされます。その結果として得られるインターフェログラム(干渉パターン)は、干渉計の検出アームを通して測定されます。
光検出器によって測定されるインターフェログラムの周波数は、サンプル中での反射体の位置の深さに関係します。そのため、測定されたインターフェログラムをフーリエ変換することで、深さ(1次元)方向の反射率プロファイル(A-スキャン)が得られます。 サンプルアームのビームでサンプルを横断して走査すると、一連のA-スキャン情報を収集することができ、2次元断層画像(B-スキャン)が得られます。
同様に、OCTのビームを別の方向にも走査すると、連続した2次元画像を収集することができ、一組の3次元体積データが得られます。FD-OCTを用いると、2次元画像はミリ秒程度で得られ、3次元画像でも現在では1秒以下で得られます。
スペクトルドメインOCT(SD-OCT)と波長掃引OCT(SS-OCT)
SD-OCTと SS-OCTは同じ基本原理に基づいていますが、OCTのインターフェログラム生成の技術的アプローチが異なっています。SD-OCTは可動部を持たないために機械的な安定性に優れており、位相雑音が低くなります。幅広い種類のラインカメラが利用できるため、様々な画像取得速度や感度を有するSD-OCTシステムの開発が可能です。
SS-OCTシステムでは、周波数掃引光源とフォトディテクタを用いて、同様のインターフェログラムを高速で生成します。レーザ光源の波長掃引が高速なため、各波長で高いピークパワーの光をサンプルに照射することができ、光損傷のリスクをほとんど伴わずに感度を高めることができます。
フーリエドメイン OCTの信号処理プロセス
フーリエドメインOCTでは、インターフェログラムは光周波数の関数として検出されます。参照アーム内の光遅延は固定されているため、サンプルの異なる深さからの反射光により異なる周波数成分の干渉パターンが生成されます。そして、フーリエ変換により異なる深さからの反射信号を分離する事で、サンプルの深さ方向プロファイルを得ることができます(A スキャン)。
1V.Jayaraman, J. Jiang, H.Li, P. Heim, G. Cole, B. Potsaid, J. Fujimoto, and A. Cable, "OCT Imaging up to 760 kHz Axial Scan Rate Using Single-Mode 1310 nm MEMs-Tunable VCSELs with 100 nm Tuning Range," CLEO 2011 - Laser Applications to Photonic Applications, paper PDPB2 (2011).
| Posted Comments: | |
swakin A
(posted 2023-07-13 20:34:43.697) Dear Sir/Mam,
I'm looking for the Scanner to check the cracks in the Refractory bricks for our project.
scanner is fixed type and speed of scanning operation is not more than 10 sec.
Kindly provide the product specification and quote for product which is suitable for our application.
With thanks and regards
Swakin xcloto
(posted 2013-02-07 09:02:39.3) how much does it cost? tcohen
(posted 2013-02-07 16:10:00.0) Response from Tim at Thorlabs: Thank you for contacting us! You can find some pricing information by clicking the links imbedded into the part numbers of the systems on this page. We will get in touch with you directly to discuss our selection of OCT systems. jvigroux
(posted 2012-09-07 09:44:00.0) A response from Julien at Thorlabs: thank you for your inquiry. We will contact you directly to discuss your application and see which of our devices is most suited. xavierlescure
(posted 2012-09-07 06:54:55.0) Hello,
I learnt a lot using tutorial but I don't really know at this time which kind of product choosing for corneal checking system for any animal eyes.
Would you please help me as I would like something portable too?
Thanks a lot by anticipation
Regards
Xavier Lescure |
 OCTセレクションガイド |