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OCTセレクションガイド


OCTセレクションガイド


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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

 1325 nm
 1325 nm
 1325 nm
 1325 nm


 1300 nm

 1300 nm
 1300 nm
 1300 nm

 1060 nm
 1060 nm

 930 nm



 900 nm
Scale

当社では、現在、900 nm、930 nm、1060 nm、1300 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。900 nmや930 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

 248 kHz

 200 kHz
 200 kHz

 146 kHz
 146 kHz

 100 kHz

 76 kHz

 76 kHz
 76 kHz
 76 kHz

 60 kHz
Scale

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

 111 dB
 111 dB


 109 dB

 109 dB
 109 dB
 109 dB

 
 102 dB

 102 dB
 102 dB
 102 dB


 98 dB


 97 dB
Scale

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

 20 mm

 11 mm


 8.0 mm

 7.0 mm
 7.0 mm
 7.0 mm

 6.0 mm

 3.5 mm

 3.5 mm
 3.5 mm


 2.9 mm

 1.9 mm

Scale

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

Scale
 3.0 µm

 
 5.5 µm

 5.5 µm
 5.5 µm
 5.5 µm


 11 µm

 11 µm
 11 µm
 11 µm
 11 µm


 16 µm

 16 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

Human Finger OCT Image
Click to Enlarge

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 #aATR206ATR220VEG210VEG220
Series Name (Click for Link)Atria™Vega™
Key Performance Feature(s)Long Imaging RangeHigh SpeedLong Imaging Range
High ResolutionGeneral PurposeHigh Speed
Center Wavelength1060 nm1300 nm
Imaging Depthb (Air/Water)20 mm / 15 mm6.0 mm / 4.5 mm11 mm / 8.3 mm8.0 mm / 6.0 mm
Axial Resolutionb (Air/Water)11 µm / 8.3 µm14 µm / 10.6 µm
A-Scan Line Rate60 kHz200 kHz100 kHz200 kHz
Sensitivity (Max)c102 dB97 dB102 dB98 dB
  • こちらはOCTベースユニットの型番です。ベースユニットに走査システム、走査レンズキット、オプションのアクセサリを組み合わせることでシステムのカスタマイズが可能です。
  • 軸方向分解能ならびに実際のイメージング深度は試料の光学特性によって異なります。
  • AtriaとVegaの値は、2光路(Dual Path)型セットアップのスキャナを使用して測定した典型値です。

スペクトルドメインOCT ベースユニット

Base Unit Item #aGAN611GAN621TEL221TEL311TEL221TEL321TEL211PSTEL221PS
Series Name (Click for Link)Ganymede™Telesto™Telesto™ PS-OCT
Key Performance Feature(s)High ResolutionVery High ResolutionHigh Imaging DepthHigh ResolutionHigh Imaging DepthHigh Resolution
High SpeedGeneral PurposeHigh SpeedGeneral PurposeHigh SpeedPolarization Sensitive-Imaging
Center Wavelength930 nm900 nm1325 nm1300 nm1325 nm1300 nm
Imaging Depthb (Air/Water)2.9 mm / 2.2 mm1.9 mm / 1.4 mm7.0 mm / 5.3 mm3.5 mm / 2.6 mm7.0 mm / 5.3 mm3.5 mm / 2.6 mm
Axial Resolutionb (Air/Water)5.5 µm / 4.1 µm3.0 µm / 2.2 µm11 µm / 8.3 µm5.5 µm / 4.2 µm11 µm / 8.3 µm5.5 µm / 4.2 µm
A-Scan Line Rate5 kHz to 248 kHz5.5 kHz to 76 kHz10 kHz to 146 kHz5.5 kHz to 76 kHz10 kHz to 146 kHz5.5 kHz to 76 kHz5.5 kHz to 76 kHz
Sensitivity (Max)c102 dB111 dB109 dB111 dB109 dB109 dB109 dB
  • こちらはOCTベースユニットの型番です。ベースユニットに走査システム、走査レンズキット、オプションのアクセサリを組み合わせることでシステムのカスタマイズが可能です。
  • 軸方向分解能ならびに実際のイメージング深度は試料の光学特性によって異なります。
  • GanymedeとTelestoの値は、共通光路(Common Path)を有する参照光とサンプル光の分割比が50:50のスキャナを使用して測定した典型値です。

OCTチュートリアル

光コヒーレンストモグラフィ(OCT)は、非侵襲な光学的画像計測方式であり、1次元の深さ方向、2次元の断層画像および3次元の体積画像をμmレベルの分解能で数mmの深さにわたり、リアルタイムで測定することができます(1)。 OCTは異なる物質からなる層より反射した光を用いて、サンプル内の構造を画像化します。OCTはリアルタイムで画像を提供し、複屈折性を利用してコントラストを改善したり、またオプション機能により血流の機能的画像を得たりすることができます。

当社のOCTシステムは、簡単に持ち運べるコンパクトなシステムで、波長、画像分解能、取得速度を選択できます。また、お客様それぞれ特有のご要望にお応えして、様々な用途に最適化できる高度なモジュール設計により、OCTイメージングの機能を増強しました。

用途例

Art Conservation
芸術作品の保存
Drug Coatings
薬剤皮膜
3D Profiling
3次元プロファイリング
In Vivo
In-vivo
Small Animal
小動物
Biology
生物学
Tissue Birefringence
生体組織の複屈折
Mouse Lung
マウスの肺
Retina Cone Cells
網膜錘状細胞

 

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、測定深度が若干浅くなる代わりに、非常に高い分解能が得られることが特長です(左の図1参照)。 最大深さ15 mm、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。

高分解能と深部イメージングに加えて、OCTの非接触、非侵襲の利点は、生体組織、小さな動物や物質の画像サンプルの取得に適しています。最近では、1秒間 に700,000ライン以上の高速イメージングを可能とするフーリエドメインOCTと呼ばれる新技術分野が創出されるまでとなりました。1 

フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィ(FD-OCT)は、光源のコヒーレントな性質を利用してサンプル中での光路長の遅れを測定する、低コヒーレンス 干渉法に基づいています。 OCTではμmレベルの分解能で断面画像を得るために、干渉計はサンプルから反射された光と参照アームとの光路長の差を測るように設定されています。

FD-OCTには、光源と検出方式の特長によって、スペクトルドメインOCT(SD-OCT)と波長掃引OCT(SS-OCT)という2種類のFD-OCTイメージングシステムがあります。いずれのシステムでも図2が示すように、光はマイケルソン干渉計のサンプルアームと参照アームに分けられます。SS-OCTシステムでは狭帯域のコヒーレンス光を利用し、SD-OCTシステムでは広帯域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り引き起こされる反射光 は、サンプルアーム光路のファイバ内へ再入射され、一定の光路超を伝送されて参照アーム中を戻ってきた光と結合されます。その結果得られるインターフェログラム(干渉縞)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た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。その結果、深さ(1次元)方向の反射率プロ ファイル (A-スキャン)は、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得られます。2次元断層画像(B-スキャン)は、OCTサンプルへの照射光線を走査させることによって作成されます。サンプルアームの光線はサンプル中を走査するので、一連のA-スキャン情報を重ねることで2次元画像が作成できます。

同様に、OCTの光源が直行する方向に走査されると、2次元画像の集合により3次元体積データセットを構成することができます。FD-OCTでは2次元画像はミリ秒単位で測定され、3次元画像は現在では1秒未満のレートで測定されます。

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測定のための技術的方法が異なっています。SD-OCTシステムは 可動部を持たないために機械的安定性に優れており、位相雑音が低くなります。各種のCCDラインカメラを使用することによって、様々な画像取得速度と感度 のSD-OCTシステムの開発が可能になりました。

SS-OCTシステムは、高速で同様のインターフェログラムを得るために、周波数掃引光 源とフォトディテクタを使用しています。波長掃引光源が高速掃引を行うため、各波長での高いピーク出力にもかかわらず、サンプル損傷のリスクを最低限にお さえて高感度の画像取得が可能です。

フーリエドメインOCTの信号プロセス

フーリエドメインOCTにおいて、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は、異なる周波数成分を持つ干渉縞を作り出します。次にフーリエ変換で異なる深さからの信号を分離することにより、サンプル深さ方向プロ ファイルを生成します (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:
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
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