CN103237489A - 探针 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种探针，在该光学探针中，分别独立地具有照射照射光的照射导光路以及用于取得放射光的受光导光路，从而能够高效地取得要测定的放射光。探针（10）分别独立地具有：第一光纤（1），其构成用于引导照射光的照射导光路；第二光纤（2），其构成用于取得来自生物体的放射光的受光导光路，探针（10）还具有聚光透镜（3），该聚光透镜（3）接收从第一光纤射出的照射光并向测定对象部位侧射出，并接收从测定对象部位放射的放射光并向第一、第二光纤侧聚光。第一光纤的射出端中心轴相对于聚光透镜的光轴偏移和/或倾斜，聚光透镜表面上的反射光远离第二光纤的受光端中心，并且使被聚光透镜聚光的放射光接近第二光纤的受光端中心。

Description

探针

技术领域

本发明涉及一种探针，该探针具有用于将照射光向生物体组织的测定对象部位照射并接收从测定对象部位放射的放射光的光学系统，从而测定该放射光。

背景技术

利用电子内窥镜进行体内管腔的观察、诊断是现在广泛普及的诊断方法。由于该诊断方法是直接观察体内组织，所以容易进行正常组织、病变部的辨别，因此，谋求继续努力提高摄像画质。

另一方面，近来除了所谓的视频示波器以外，提出了应用各种光学原理的诊断装置、超声波诊断装置之类的装置，其中一部分已被实际应用。

特别是，还提出了荧光图像内窥镜系统，该荧光图像内窥镜系统是通过使用荧光，得到肉眼不可见的信息而构成荧光图像，再使这些荧光图像交叠成可见图像来进行显示（例如，专利文献1）。由于能够实现恶性肿瘤的早期发现，所以非常期待这样的系统。

另外，还公知一种方法，其虽不构成荧光图像，但也通过取得荧光的强度信息来判断组织的状态（例如，专利文献2）。在使用这样的方法的情况下，大多在不使用搭载在电子内窥镜上的摄像元件的状态下取得荧光。

用于进行这样的荧光诊断的诊断元件即探针是经由内窥镜的钳子通道到达体内的部件，或者是与内窥镜成为一体的部件等（此外，钳子通道是指，供钳子或捕获网等治疗工具通过的隧道状的路径。也称为作业通道、插入通道等。而且，有时仅记作通道）。作为专利文献1、2所记载的荧光观察用的探针，通过被插入内窥镜的钳子通道而插入体内。

在对人体内进行检查时，为了减轻给患者带来的负担而减小探针的直径，或者从预防感染或使检查变得容易的观点出发而使探针为一次性的，因此，存在谋求简化探针的结构的情况。虽然考虑到使用照射用和受光用兼用的光纤、或者省略接收用光纤来简化探针的结构，但为了进行正确的测定，无论是哪种类型，在与内窥镜分别独立地使用的情况下，必须具有对激发光进行导光的照射导光路和用于取得荧光的受光导光路。作为同时具有照射用光纤及接收用光纤的结构，在专利文献3中记载了围绕中央的照射光用光纤配置了多个受光用光纤的内窥镜系统。

现有技术文献

专利文献1:日本特开2010-104391号公报

专利文献2:日本特开2010-88929号公报

专利文献3:日本特开2010-158358号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在以上现有技术中，还存在以下问题。

在专利文献1所记载的荧光观察用的探针中，虽然具有照射激发光的照射导光路，但不具有用于取得荧光的受光导光路，荧光的受光是利用内窥镜的CCD进行而取得荧光图像。因此，不能利用探针单独地完成荧光观察功能，存在难以进行正确的测定的问题。

在专利文献2所记载的荧光观察用的探针中，激发光和荧光的导光通过同一光纤进行，并利用设置在基础单元上的分色镜区分激发光和荧光。在兼用该单一光路的结构中，不否认导入到基础单元的荧光在分色镜中的光量损失，对病变的检测性带来影响。因此，如果增大照射的激发光的光量，则导致对人体的不良影响。如果减小激发光的光量，则难以进行正确的测定。

在专利文献3所记载的内窥镜系统中，虽然独立地具有照射用及受光用的光纤，但不具有聚光透镜等光学元件，从而为了可靠地进行受光，需要利用大量的受光用光纤围绕整个照射用光纤的周围，在推进进一步细径化或结构简化的情况下，成为不利的结构。

本发明是鉴于以上现有技术中的问题而做出的，其目的在于提供一种结构简单并能够高效地取得要测定的放射光的探针，该探针具有将照射光向生物体组织的测定对象部位照射并接收从测定对象部位放射的放射光的光学系统并测定该放射光，其中，该探针分别独立地具有照射照射光的照射导光路和用于取得放射光的受光导光路。

用于解决以上课题的技术方案1所记载的发明是一种探针，其具有将照射光向生物体组织的测定对象部位照射并接收从测定对象部位放射的放射光的光学系统并用于测定该放射光，该探针的特征在于，

分别独立地具有：第一光纤，其构成用于引导所述照射光的照射导光路；第二光纤，其构成用于取得放射光的受光导光路，

所述探针还具有聚光透镜，所述聚光透镜接收从所述第一光纤射出的所述照射光并向测定对象部位侧射出，并且接收从测定对象部位放射的所述放射光并向所述光纤侧聚光，

所述第一光纤的射出端中心轴相对于所述聚光透镜的光轴偏移和/或倾斜，与不偏移及倾斜的情况相比，所述聚光透镜表面上的反射光远离所述第二光纤的受光端中心，并且使被所述聚光透镜聚光的所述放射光接近所述第二光纤的受光端中心。

技术方案2所记载的发明是在技术方案1所记载的探针的基础上，在与所述聚光透镜的光轴垂直的面上，所述聚光透镜表面上的反射光的分布中心位置以隔着所述聚光透镜的光轴的方式位于与第一光纤的射出端中心相反的一侧，所述放射光的聚光中心位于比聚光透镜的光轴更靠第一光纤的射出端中心侧的位置。

技术方案3所记载的发明是在技术方案1或2所记载的探针的基础上，所述第一光纤的射出端中心轴相对于所述聚光透镜的光轴偏移，所述第二光纤的受光端中心轴位于比所述第一光纤的射出端中心轴更接近所述聚光透镜的光轴的位置。

技术方案4所记载的发明是在技术方案3所记载的探针的基础上，所述第二光纤的受光端中心轴位于所述第一光纤的射出端中心轴与所述聚光透镜的光轴之间。

技术方案5所记载的发明是在技术方案1～4中任一项所记载的探针的基础上，所述第二光纤的数值孔径比所述第一光纤的数值孔径大。

技术方案6所记载的发明是在技术方案1～4中任一项所记载的探针的基础上，分别具有一条或多条所述第一及第二光纤，所述第二光纤的总纤芯面积比所述第一光纤的总纤芯面积大。

技术方案7所记载的发明是在技术方案1～6中任一项所记载的探针的基础上，具有多条所述第二光纤，多条所述第二光纤的受光端被配置为，向被所述聚光透镜聚光的所述放射光的聚光中心集合。

技术方案8所记载的发明是在技术方案7所记载的探针的基础上，多个所述第二光纤的受光端到所述聚光透镜的光轴的平均距离比到所述第一光纤的射出端中心的平均距离短。

技术方案9所记载的发明是在技术方案1～8中任一项所记载的探针的基础上，所述照明光或放射光的波长为300nm～1100nm。

技术方案10所记载的发明是在技术方案1～8中任一项所记载的探针的基础上，所述照射光或放射光的波长为340nm～750nm。

技术方案11所记载的发明是在技术方案1～10中任一项所记载的探针的基础上，所述第一光纤的中心轴与所述第二光纤的中心轴之间的距离比所述第二光纤的直径短。

发明的效果

根据本发明，能够通过第一光纤引导向生物体组织的测定对象部位照射的照射光，并通过与第一光纤不同的第二光纤高效地接收并引导从测定对象部位放射的放射光，因此，具有能够良好地取得要测定的放射光的效果。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的探针的前端部的侧视配置示意图。

图2是表示本发明一个例子的探针中的第二光纤的芯径与相对受光功率之间的关系的曲线图。将光纤的芯径为100μm时的相对受光功率作为1。

图3是表示本发明一个例子的探针的第二光纤的数值孔径与相对受光功率之间的关系的曲线图。将光纤的NA为0.12时的相对受光功率作为1。

图4A是表示本发明一个例子的光相对于探针的透镜光轴和第一光纤的分布的图，表示第一光纤位于透镜3的光轴上的情况。

图4B是表示本发明一个例子的光相对于探针的透镜光轴和第一光纤的分布的图，表示第一光纤从透镜3的光轴偏离0.2（mm）的情况。

图4C是表示本发明一个例子的光相对于探针的透镜光轴和第一光纤的分布的图，表示第一光纤从透镜3的光轴偏离0.4（mm）的情况。

图5是比较例的探针的光纤的主视配置示意图。

图6是本发明一个实施方式的探针的透镜光轴及光纤的主视配置示意图。

图7是本发明另一实施方式的探针的透镜光轴及光纤的主视配置示意图。

图8A是被半球透镜的透镜面反射的反射光的聚光分布的二维分布图，该半球透镜是与第一光纤相对一侧的透镜面为球面的透镜。

图8B是表示被双凸透镜的透镜面反射的反射光的聚光分布的二维分布图。

图8C是被半球透镜的透镜面反射的反射光的聚光分布的二维分布图，该半球透镜是与第一光纤1相对一侧的透镜面为平面的透镜。

图9是用于定义透镜的倾斜方向的三维配置示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。以下，本发明的一个实施方式并不限定本发明。在以下的实施方式中，以荧光观察用的探针为例进行说明。

本实施方式的探针10在内部具有第一光纤1、第二光纤2和聚光透镜3。

第一光纤1的前端部、第二光纤2的前端部和聚光透镜3构成为，通过定形的框架部件（未图示）固定相对位置。

探针10的外周由能够弯曲的管构成。在探针10的前端面设置有用于投射接收光的窗，内部以液体等不能侵入的方式被密闭，从而液密地构成。

本探针10的基端与未图示的基础单元连接。在基础单元构成有激发光的光源、分光器和解析装置等。第一光纤1的基端与光源连接，第二光纤2的基端与分光器连接。

如图1所示，从第一光纤1射出的激发光L1被聚光透镜3聚光并从该探针10射出，并被照射到生物体组织表面4的测定对象部位。利用被照射到观察对象部位的激发光L1，根据病变状态产生荧光。产生的荧光和包含有生物体组织表面4上的反射光的来自测定对象部位的放射光L2射入该探针10而被聚光透镜3聚光，并射入第二光纤2。

被第二光纤2引导的光被输入到基础单元的分光器。荧光广义来说是指，被照射了X射线或紫外线、可见光的被照射物通过吸收其能量而激发电子，当其返回基态时将剩余的能量作为电磁波放出。这里，通过激发光（参考光），产生与其波长不同的波长的荧光作为返回光，因此，对其进行检测，并且经由第二光纤2引导至基础单元的分光器，通过分析光谱分布来检测检测对象的病变状态。

该探针10向体内插入的方式可以是通过形成在内窥镜中的通道的方式，也可以是与内窥镜彼此独立地以单体的形式被插入体内的方式。

通过选择聚光透镜3和第一光纤1的相对距离，改变被聚光到生物体的激发光的照射方式。在以使激发光相对于光轴平行地照射的准直状态下配置聚光透镜3和第一光纤1时，即使在生物体组织表面的位置相对于光轴前后错开的情况下，被照射到生物体上的激发光L1的光斑形状也不会变化，从而能够进行稳定的测定。

另外，在采用使激发光集中在生物体组织表面的一点的方式时，由于能够提高从生物体返回的光的回收效率，所以能够高灵敏度地实施测定。

在采用能够插入到形成在内窥镜的通道中的探针的情况下，例如能够插入通道径为9F（相当于φ3mm）的通道中的探针的外径为φ2.8（mm）左右以下，内置于探针中的光学物品需要更小。作为实施例，将透镜3的曲率半径设为0.68mm～0.83mm，将通常被称为多模光纤的芯径为0.1～0.5mm左右的两条光纤作为第一光纤1、第二光纤2使用。

〔芯径〕

第二光纤2的芯径与第一光纤1的芯径相等，优选的是，第二光纤2的芯径比第一光纤1的芯径大，从而在对放射光L2所含有的发出光进行分光检测中，能够更高效地检测发光。

放射光L2与激发光L1相比，指向性差，因此，被透镜3聚光的放射光L2通常比第一光纤1的芯径宽。因此，在这样的系统中，通过使第二光纤2的芯径比第一光纤1的芯径大，能够将更大光量的放射光L2取入第二光纤2中。

另外，取代增大第二光纤2的芯径，通过增加第二光纤的条数也能够得到同样的效果。即，具有一条或多条第二光纤2，通过使第二光纤2的总纤芯面积比第一光纤1的大，能够高效地取得来自生物体的放射光L2。

第二光纤2的芯径的下限是与第一光纤1的芯径相同的直径。另外，第二光纤2的芯径的增大所带来的受光效率的提高能够在通常能够获得的光纤的芯径的范围内实现，其上限能够设定为芯径1（mm）。

但是，第二光纤2的芯径的上限被透镜3的有效孔径限制。这是因为，在从透镜光轴观察时，第一及第二光纤1、2的芯整体需要收纳在透镜3的有效半径内。因此，第二光纤2的芯径能够处于透镜3的有效孔径以下。通过以下的参考计算例1进一步对其进行说明。

（参考计算例1：芯径和受光功率）

图2是表示利用以下的条件计算的第二光纤2的芯径与受光功率之间的关系的曲线图。

（计算条件）

对于第一光纤而言，将芯径设为105（μm），将NA设为0.23，将从透镜光轴的偏移量设为0（mm）。

对于第二光纤而言，将芯径变化为100（μm）、200（μm）、300（μm）、400（μm）、500（μm），将包层径设为芯径的1.1倍，将NA设为0.22。

透镜为半球透镜，将与光纤相对一侧的透镜面的曲率半径设为0.68（mm），有效孔径为1.36（mm），透镜厚度为0.68（mm），与光纤相反一侧的透镜面的曲率半径为∞（即，透镜面为平面）。该透镜为n_d＝1.5163、v_d＝64.1。

满足以下条件，即，使光纤和与其相对一侧的透镜面之间的距离为1.125（mm），使光纤和测定对象的样品之间的距离为3.505（mm），使第一光纤和第二光纤始终以彼此的外周面相互接触的方式配置。

如图2的曲线图所示，芯径越大受光功率越大。

但是，随着芯径的增加，受光功率的增加率逐渐变小，对于透镜的有效孔径0.68mm来说，能够确认在芯径为0.5mm附近，受光功率的增加率变得相当小。即使进一步增大芯径，增加受光功率的余地也很小，如果变为超过透镜3的有效孔径的尺寸，则受光功率几乎不增加，相反不利于细径化。因此，如上所述，第二光纤2的芯径优选处于透镜3的有效孔径以下。此外，在使用多个第二光纤的情况下，各第二光纤的芯径的下限值不需要与第一光纤的芯径一致，只要将能够有效地传递光，并且总纤芯面积处于第一光纤的纤芯面积（在使用多个第一光纤的情况下，是它们的总纤芯面积）以上的芯径作为下限值即可。

〔NA〕

另外，通过使第二光纤2的NA比第一光纤1的NA大，能够提高放射光L2的受光效率。此时，将使两光纤1、2的NA小于以下公式1的右边的值作为条件而求出两光纤1、2的NA，以下公式1由透镜3与光纤1、2之间的距离f及透镜3的有效孔径φ决定。这是因为，不需要发出或接收不通过透镜3的光。

即，成为满足下式1的条件。

···(公式1)

这里，f表示透镜的焦点距离，φ表示透镜的有效孔径。

由于放射光L2向随机方向前行，所以在透镜面，发出光的光线直径一般比激发光L1的光线直径大。因此，为了更多地接收放射光L2，优选的是，减小第一光纤1的NA，以使得更多的放射光L2到达透镜3，并且增大第二光纤2的NA，以使得能够接收来自更宽的透镜面的放射光L2。

第二光纤2的NA的下限是与第一光纤1的NA相同的直径。另外，第二光纤2的NA的增大所带来的受光效率的提高能够在通常能够获得的光纤的NA的范围内实现，其上限能够设定为0.48。但是，通过使用透镜3，利用上述公式1决定第二光纤的NA的上限。通过以下的参考计算例2进一步对其进行说明。

（参考计算例2：NA和受光功率）

图3是表示利用条件计算的第二光纤2的NA与受光功率之间的关系的曲线图。

（计算条件）

对于第一光纤及透镜而言，采用与上述参考计算例1相同的条件。

对于第二光纤而言，将芯径设为200（μm），包层径为芯径的1.1倍，NA在0.12-0.53的范围内变化。

采用以下条件，即，对于光纤和与其相对一侧的透镜面之间的距离、以及光纤和测定对象的样品之间的距离而言，与上述参考计算例1相同，第一光纤和第二光纤以始终使彼此的外周面相互接触的方式配置。

将以上条件应用于上述公式1时，变为：

$\mathrm{\Φ}/\sqrt{(4f^2+{\mathrm{\Φ}}^2)}=1.36/\sqrt{(4\×{1.125}^2}+{1.36}^2)=0.517\≈0.52$

如图3的曲线图所示，NA越大受光功率越大。

但是，从上述公式1求出的NA的上限值为0.52，本计算结果是，在第二光纤2的NA为0.5左右时，受光效率大致一定，通过增大第二光纤的NA来提高受光效率产生了极限。

因此，在如上所述地使用透镜3的结构中，利用上述公式1决定第二光纤2的NA的上限。

〔轴偏置配置〕

（参考计算例3：第一光纤1的配置和聚光分布）

首先，说明参考计算例。

图4A、图4B及图4C是表示相对于与光轴垂直的平面坐标上的第一光纤1的配置变化，放射光L2及来自透镜3的反射光L3的分布变化的二维分布图。图中的×标记表示第一光纤1的中心位置。该平面坐标是将原点0置于透镜3的光轴上，与该光轴垂直且包含第一光纤1的射出端面的平面上的坐标。计算条件如下。该平面坐标中的放射光L2的聚光分布区域在图中模糊地展开，与其相比，来自透镜3的反射光L3的聚光分布区域集中在浓且窄的范围内。

（计算条件）

对于第一光纤而言，将芯径设为100（μm），NA设为0.23，从透镜光轴偏移的偏移量变化成（a）0、（b）0.2、（c）0.4（mm）。

透镜采用半球透镜，将与光纤相对一侧的透镜面的曲率半径设为0.83（mm），有效孔径设为1.66（mm），透镜厚度设为0.83（mm），与光纤相反一侧的透镜面的曲率半径设为∞（即，透镜面为平面）。该透镜为n_d＝1.51633、ν_d＝64.1。

将第一光纤和与其相对一侧的透镜面之间的距离设为1.37（mm），将光纤和测定对象的样品之间的距离设为3.9（mm）。放射光L2的角度特性模式采用朗伯反射。

如图4A所示，在第一光纤1位于透镜3的光轴上时，放射光L2聚光在光轴上。此时，由于第一光纤1处于透镜3的光轴上，所以不能将第二光纤2配置在透镜3的光轴上，因此，第二光纤2的中心位置与放射光L2的聚光中心发生错位。因此，在第一光纤1处于透镜3的光轴上的结构中，存在放射光L2的受光效率不高的问题。

与此相对，通过使第一光纤1从透镜3的光轴偏移，如图4B、图4C所示，使放射光L2的聚光中心位置和第一光纤1的中心位置不同，使放射光L2的聚光位置与第一光纤1的中心位置在空间上能够实质上分离。由此，能够将第二光纤2设置在放射光L2的聚光密度大的位置，能够提高放射光L2向第二光纤2输出的受光效率。

此时，在将第一光纤1的偏移的方向设为X方向时，能够确认放射光L2的聚光位置也向X方向偏移。因此，第二光纤2的中心优选处于从原点向X方向偏移的位置，例如图5所示，以围绕第一光纤1的周围而形成圆形的方式均匀地配置多个第二光纤2、2…的结构对于该目的来说是不优选的。

图4A、图4B及图4C是使用球面平凸透镜作为透镜3的情况下的计算结果，但只要透镜3的焦点距离相同，平凸、双凸、球面或非球面这样的透镜形状所产生的放射光L2的聚光位置在近轴光学的范围内没有变化，在实际的透镜中，其变化也很小。

图6、7表示与图4A、图4B及图4C同一定义的平面坐标上的第一光纤1及第二光纤2的配置例。X轴是穿过第一光纤1的中心轴的方向的坐标。坐标X₁是第一光纤1的X坐标。在图6中，使用单一的第二光纤2，第一光纤1的中心轴相对于透镜3的光轴错位，第二光纤2的中心轴位于比第一光纤1的中心轴更接近透镜3的光轴的位置。更详细地说，第二光纤2的中心轴位于第一光纤1的中心轴与透镜3的光轴之间。更详细地说，将第二光纤2的中心轴配置在X轴上，其坐标X₂处于0<X₂<X₁的范围内，但优选使放射光L2的聚光位置与第二光纤2的中心位置接近。

距离（X₁-X₂）的最小值被光纤1、2的包层径限制，因此，以满足上述不等式的方式分别选择能够配置光纤1、2的光纤1、2的光纤直径。第一光纤1的中心轴与第二光纤2的中心轴之间的距离优选比第二光纤2的直径短并接近地配置两者。

如图7所示，在采用多个第二光纤2的情况下，以向被透镜3聚光的放射光L2的聚光中心集合的方式配置多个第二光纤2、2…的受光端，从而能够提高放射光L2向第二光纤2射出的受光效率。作为该集合配置的集合度的一个基准，使多个第二光纤2、2…的受光端到透镜3的光轴的平均距离比到第一光纤1的射出端中心（X₁，0）的距离短。即，当决定多个第二光纤2的配置时，优选的是，使多个第二光纤2向透镜3的光轴集合的集合度比向射出端中心（X₁，0）集合的集合度高，换言之，各第二光纤2、2…的受光端中心与透镜3的光轴之间的距离的合计或平均都比各第二光纤2、2…的受光端中心与第一光纤1的射出端中心（X₁，0）之间的距离的合计或平均小，这成为一个有效的基准。这里，由于第二光纤2的总数是一定的，所以无论是以合计还是平均计算，作为基准都是不变的。

因此，在使用多个第二光纤2的情况下，优选的配置不是图5所示的多个第二光纤2、2…包围第一光纤的周围地均匀的配置，而是如图7所示地向第一光纤1的原点0侧偏移的配置。

此外，第二光纤2的条数越多受光量越大，而第二光纤2的条数越少越有利于细径化，因此，只要根据所要获得的受光效率、透镜直径以及所允许的探针直径来决定即可。

另外，作为从光轴偏移地配置第一光纤1的次要效果，除了放射光L2的受光效率提高以外，实质在空间上也分离放射光L2和来自透镜3的反射光L3，具有能够减少来自透镜3的反射光L3向第二光纤2射入这样的效果。如图4A、图4B及图4C所示，来自透镜3的反射光L3的聚光位置具有如下性质，即，由于第一光纤1偏移，而向与第一光纤1相反的方向偏移。因此，能够使放射光L2的聚光中心的位置与透镜3的反射光的聚光分布的中心位置不同，并且能够在空间上将放射光L2的聚光位置与透镜3的反射光L3的聚光位置分离得很大，不使透镜3的反射光L3射入第二光纤2，能够容易地达到提高放射光L2的受光效率。在图4B及图4C所示的方式中，在与透镜3的光轴垂直的面上，透镜3表面上的反射光L3的分布中心位置以隔着透镜3的光轴的方式处于与第一光纤1的中心轴相反的一侧，放射光L2的聚光中心处于比透镜3的光轴更靠第一光纤1的中心轴侧。因此，通过将第二光纤2的中心轴配置在比透镜3的光轴更靠第一光纤1的中心轴侧，能够不使透镜3的反射光L3射入第二光纤2，提高放射光L2的受光效率。

与光纤1、2组合使用的透镜是具有焦点距离在正向聚光的特性的透镜。这样的透镜大致分为以下3种。

即，在使与光纤1、2相对的一侧的透镜面的曲率半径为R1，并使相反的物端方向的透镜面的曲率半径为R2时，为（1）|R1|<|R2|、（2）|R1|＞|R2|、（3）|R1|＝|R2|这3种。在这些种类中，来自透镜的反射光的聚光特性如下述参考计算例4所示而不同，因此，第一光纤1相对于透镜光轴的偏移效果也不同。

（参考计算例4：来自形状不同的各透镜的反射光的聚光分布）

图8A、图8B及图8C是表示被形状不同的3种透镜的透镜面反射的反射光L3的聚光分布的二维分布图。图中的×标记表示第一光纤1的中心位置。图8A是与第一光纤1相对一侧的透镜面为球面的半球透镜的情况。图8B是双凸透镜的情况。图8C是与第一光纤1相对一侧的透镜面为平面的半球透镜的情况。其详细的计算条件如下所示。

（计算条件）

对于第一光纤而言，作为通用的条件，将芯径设为100（μm），NA设为0.23，从透镜光轴偏移的偏移量设为0.2（mm）。

对于图8A及图8C的计算例中所使用的透镜而言，将其球面的曲率半径设为0.83（mm）。

对于图8B的计算例中所使用的透镜而言，将两面的曲率半径设为1.66（mm）。

对于全部3种透镜而言，将有效孔径设为1.66（mm），透镜厚度设为0.83（mm），n_d＝1.51633，v_d＝64.1。

另外，作为通用的条件，以利用透镜准直来自第一光纤的射出光的方式配置透镜。

图8A的计算例中所使用的透镜属于上述（1）的透镜种类，图8B的计算例中所使用的透镜属于上述（3）的透镜种类，图8C的计算例中所使用的透镜属于上述（2）的透镜种类。

在图4A、图4B及图4C中表示结果的上述参考计算例3所使用的半球透镜也属于透镜种类（1），透镜的反射光L3的聚光位置主要向与第一光纤1相反的方向偏移。因此，依然通过使0<X₂<X₁，能够减少透镜的反射光L3的受光量。在透镜种类（2）的情况下，透镜的反射光L3的聚光位置主要向与第一光纤1相同的方向偏移。因此，不符合利用第一光纤1的偏移，使透镜的反射光L3与放射光L2的聚光位置在空间上分离这样的目的。在透镜种类（3）的情况下，具有透镜种类（1）及（2）双方的特征。由此，在使第一光纤1从透镜光轴偏移而使放射光L2与来自透镜的反射光L3的聚光位置在空间上分离这样的目的中，优选属于透镜种类（1）的透镜，相应地，各光纤的优选配置如上所述。

〔轴倾斜配置〕

将来自透镜的反射光L3的聚光位置与放射光L2的聚光位置分离的次要效果是通过如下方法实现，即，通过使透镜自身倾斜即使第一光纤的射出端中心轴相对于透镜的光轴倾斜地配置。所述倾斜能够通过将透镜3倾斜地配置在该探针上而容易地实现。

在透镜相对于第一光纤不倾斜的情况下，由于从第一光纤照射的光正对透镜而发生反射，所以光也容易返回第一光纤。

如果使透镜从第一光纤的光轴以使从第一光纤照射的光不正对地反射的倾斜角度倾斜时，伴随与此反射光L3的返回方向也变化。由此，能够减少返回第二光纤的反射光L3。

这里，如图9所示地定义透镜的倾斜方向。轴A1是第一光纤1的射出端中心轴或与其平行的轴。轴A2是与轴A1垂直地相交并穿过第一光纤1的射出端中心轴及第二光纤2的受光端中心轴的轴。轴A3是与轴A1及轴A2垂直地相交的轴。θ₁是绕轴A2的角度。θ₂是绕轴A3的角度。

由于透镜3的倾斜而产生的反射光L3的行进方向的变化不依赖于透镜形状。为了达到使来自透镜的反射光L3的聚光位置与放射光L2的聚光位置分离这样的目的，优选使透镜向θ₁方向倾斜，并且使来自透镜的反射光L3的聚光位置向图9的θ₂的旋转轴A3方向偏移。此时，只要倾斜角度为30度以内，放射光L2的聚光位置就不变。因此，在将从第一光纤射出的光线收纳在透镜的有效孔径内这样的条件下，透镜的倾斜角度优选为30度以内。

通过组合以上的第一光纤1的偏移和透镜3的倾斜，能够独立地控制放射光L2的聚光位置从第一光纤1偏移的偏移量、以及放射光L2和来自透镜3的反射光L3的偏移量，因此，能够谋求将更多的放射光L2聚光到第二光纤，并且能够谋求使反射光L3远离第二光纤2。

如上所述，通过使第一光纤1的射出端中心轴相对于聚光透镜3的光轴偏移和/或倾斜，聚光透镜3的两侧表面上的反射光远离相对于聚光透镜3的光轴被配置在特定位置的第二光纤2的受光端中心，并且使被聚光透镜3聚光的来自生物体的放射光偏向第二光纤2的受光端中心，从而能够避开来自聚光透镜3的反射光，并高效地将测定对象的放射光取入第二光纤2。

在第一光纤1和第二光纤2分别为一条的情况下，如上所述地使第二光纤2的芯径比第一光纤1的芯径大，从而能够高效地取得来自生物体的放射光。

另外，使第二光纤2的数值孔径（NA）比第一光纤1的数值孔径（NA）大，对于高效地取得来自生物体的放射光也是有效的。

此外，由于在不使用可能对生物体带来损害的紫外线、红外线的情况下进行测定，所以使被导向第一光纤1并从第一光纤1射出的照射光或放射光的波长处于340（nm）～750（nm）的范围内更实用。

另外，由于不对生物体内的基因带来损伤且能够在接收来自生物体的放射光的一般的传感器所感知的范围内进行测定，所以使被导向第一光纤1并从第一光纤1射出的照射光或放射光的波长处于300（nm）～1100（nm）的范围内更实用。

在以上实施方式中，对光纤将激发光向观察对象部位照射且接收由该激发光引发的荧光的情况进行了说明，但也可以接收由照射光引发的散射光或拉曼散射光。在这些情况下，能够进行生物体组织的变性或癌等疾病状态的诊断，并且能够发挥本发明的效果。

工业实用性

本发明的探针能够应用于探知病变状态等生物体组织的状态的生物体组织的光学测定。

附图标记的说明

1  第一光纤

2  第二光纤

3  聚光透镜

4  生物体组织表面

10 探针

L1 激发光

L2 放射光

L3 透镜面上的反射光

Claims (11)

1.一种探针，其具有将照射光向生物体组织的测定对象部位照射并接收从测定对象部位放射的放射光的光学系统，并且用于测定该放射光，该探针的特征在于，

分别独立地具有：第一光纤，其构成用于引导所述照射光的照射导光路；第二光纤，其构成用于取得放射光的受光导光路，

所述探针还具有聚光透镜，所述聚光透镜接收从所述第一光纤射出的所述照射光而向测定对象部位侧射出，并且接收从测定对象部位放射的所述放射光而向所述光纤侧聚光，

所述第一光纤的射出端中心轴相对于所述聚光透镜的光轴偏移和/或倾斜，与不偏移及倾斜的情况相比，所述聚光透镜表面上的反射光远离所述第二光纤的受光端中心，并且使被所述聚光透镜聚光的所述放射光接近所述第二光纤的受光端中心。

2.如权利要求1所述的探针，其特征在于，在与所述聚光透镜的光轴垂直的面上，所述聚光透镜表面上的反射光的分布中心位置以隔着所述聚光透镜的光轴的方式位于与第一光纤的射出端中心相反的一侧，所述放射光的聚光中心位于比聚光透镜的光轴更靠第一光纤的射出端中心侧的位置。

3.如权利要求1或2所述的探针，其特征在于，所述第一光纤的射出端中心轴相对于所述聚光透镜的光轴偏移，所述第二光纤的受光端中心轴位于比所述第一光纤的射出端中心轴更接近所述聚光透镜的光轴的位置。

4.如权利要求3所述的探针，其特征在于，所述第二光纤的受光端中心轴位于所述第一光纤的射出端中心轴与所述聚光透镜的光轴之间。

5.如权利要求1～4中任一项所述的探针，其特征在于，所述第二光纤的数值孔径比所述第一光纤的数值孔径大。

6.如权利要求1～4中任一项所述的探针，其特征在于，分别具有一条或多条所述第一及第二光纤，所述第二光纤的总纤芯面积比所述第一光纤的总纤芯面积大。

7.如权利要求1～6中任一项所述的探针，其特征在于，具有多条所述第二光纤，多条所述第二光纤的受光端被配置为，向被所述聚光透镜聚光的所述放射光的聚光中心集合。

8.如权利要求7所述的探针，其特征在于，多个所述第二光纤的受光端到所述聚光透镜的光轴的平均距离比到所述第一光纤的射出端中心的平均距离短。

9.如权利要求1～8中任一项所述的探针，其特征在于，所述照明光或放射光的波长为300nm～1100nm。

10.如权利要求1～8中任一项所述的探针，其特征在于，所述照射光或放射光的波长为340nm～750nm。

11.如权利要求1～10中任一项所述的探针，其特征在于，所述第一光纤的中心轴与所述第二光纤的中心轴之间的距离比所述第二光纤的直径短。

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