JP2003517638A - 光導波路束と光空間変調器とを用いて像化する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 顕微鏡の種々の観点のために望ましい程度の高品質の像を提供すること。 【解決手段】 試料に接触する光及び／又は試料から発して検出される光を制御する内視鏡及び他の視覚装置。視覚装置は、他の用途にも用いられるが、特に、生体内像化のためによく適している。視覚装置及びこれに関係する方法は、光導波路の束又は光学系を介して目標物に送られた光が、実質的に光導波路束のコアのみに送られ、光導波路の周囲の被覆部分、束内の光導波路間のフィルタ又は不必要な光導波路には送られないように、光空間変調器を照明光路内及び／又は検出光路内に含む。また、光空間変調器の画素を束内の光導波路のコアにマッピングをする（好ましくは各コアのための少なくとも３つの画素（例えば、デジタルマイクロミラー装置のための少なくとも３つのミラー））方法及び装置を提供し、同様に、１つの光導波路束の光導波路を他にマッピングをする方法及び装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 関連出願の相互参照（ｃｒｏｓｓ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｒｅｌａｔｅ
ｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）

【０００２】 本願は、いずれも継続中の出願である１９９９年１２月１７日に提出した仮明
細書による米国特許出願第６０／１７２，４３６号、２０００年３月２４日に提
出した仮明細書による米国特許出願第６０／１９２，０８１号、及び２００年１
０月３０日に提出した仮明細書による米国特許出願第６０／２４４，４２７号を
基礎として、優先権を主張する。

【０００３】 発明の分野

【０００４】 本発明は、光導波路束を用いる像化処理技術に関する。

【０００５】 発明の背景

【０００６】 顕微鏡を用いて、静止の或いは動く物体や試料を拡大して見ることができる。
１つのタイプの顕微鏡として共焦点顕微鏡があり、この顕微鏡は、目標物の像を
形成するために非常に小さな光のスポットやピンホールを用いる。典型的には、
このスポットは点描のようにデジタル様に目標物を横切って走査され、像は目標
物から発する戻り光の複数の点を結合させることによって形成される。戻り光は
、例えば、反射光、蛍光又はラマンスペクトルのような特徴ある形態の光であり
、紫外（ＵＶ）光、青色光、可視光、近赤外（ＮＩＲ）光及び赤外（ＩＲ）光の
ようなあらゆる所望の領域の電磁的スペクトルにおいて見いだされる。

【０００７】 照明ピンホール、目標物及び検出ピンホールの共焦点の幾何学的配置によって
、従来の広視野の顕微鏡と比べてより高分解能（又は高解像度）の像が得られる
。いくつかの例において、共焦点顕微鏡は空間分解能を約１．３倍程度改善する
ことができる（例えば、米国特許第５，５８７，８３２号明細書）。共焦点顕微
鏡は、「アップアンドダウン」（例えば、Ｚ軸又は軸状）の分解能を改善して極
めて有用な光学的切り出し性能を生じさせる。このことは、像が異なる深さで得
られ、したがって、３次元像及び体積復元が得られることを意味する。

【０００８】 点描様の像を得るために、共焦点顕微鏡は、試料を移動させかつ光学要素を所
定の位置に固定するか、又は、例えば、開口を有する特定のディスクを回転させ
ることや他のビーム走査装置を用いてビームを走査させることによって試料を固
定しかつ光ビームを移動させるかのいずれかを行うことができる（米国特許第４
，８０２，７４８号明細書、米国特許第５，０６７，８０５号明細書、米国特許
第５，０９９，３６３号、米国特許第５，１６２，９４１号明細書）。他の共焦
点走査装置は、試料又はスポットとは異なるスリットを走査するレーザビームを
走査させるために、回転ミラーでラスターされるレーザビームを用いている。そ
のようなスリット走査方法は、像化処理速度を増大させるが、分解能（又は解像
度）をわずかに低下させる。米国特許第５，５８７，８３２号明細書を参照せよ
。

【０００９】 共焦点顕微鏡は、典型的に、大きな寸法を有する構造を用いており、光源、検
出ピンホール、ビーム用ＸＹ方向変更装置及び光学的検出器のようなレーザ装置
を含む複数の大きなコンポーネントを精密な位置調整を行って慎重に維持されな
ければならない。この装置において、像として形成されるべき試料や目標物は従
来の顕微鏡のステージに配置される。これらの制限は、共焦点顕微鏡を、手で触
れることが容易でなくかつ顕微鏡ステージに容易に配置されるものでもない試料
を像化するためには、かさばらせ、不撓性にすると共に不便にしている。換言す
れば、現存の共焦点装置は、生体内の生体組織のその状態での像を作るためでは
なく、実験室で試験管内の生物学的試料のために設計されたものである。

【００１０】 いくつかのアプローチが生体内組織の像化処理を可能にするように提案されて
いる。例えば、ティー・ダブス（Ｔ． Ｄａｂｂｓ）及びエム・グラス（Ｍ．
Ｇｌａｓｓ）著の「光ファイバ共焦点顕微鏡（ＦＯＣＯＮ）（Ｆｉｂｅｒ−ｏｐ
ｔｉｃ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＦＯＣＯＮ）」、応用光学
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）、第３１巻第３０３０〜３０３５頁、１９９
２年、エル・ジーニアナス（Ｌ． Ｇｉｎｉｕｎａｓ）、アール・ジュスカティ
ス（Ｒ． Ｊｕｓｋａｔｉｓ）及びエス・ヴィ・シャタリン（Ｓ． Ｖ． Ｓｈ
ａｔａｌｉｎ）著の「走査光ファイバ顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｆｉｂｅｒ−
ｏｐｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）」、電子的文書（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）、第２７巻第７２４〜７２５頁、１９９１年、エル・ジーニア
ナス（Ｌ． Ｇｉｎｉｕｎａｓ）、アール・ジュスカティス（Ｒ． Ｊｕｓｋａ
ｔｉｓ）及びエス・ヴィ・シャタリン（Ｓ． Ｖ． Ｓｈａｔａｌｉｎ）著の「
光学的切り出し性能を有する内視鏡（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｗｉｔｈ ｏｐｔｉ
ｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）」、応用光学（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）、第３２巻第２８８８〜２８９０頁、１９９３年、デ
ィー・エル・ディッケンシーツ（Ｄ． Ｌ． Ｄｉｃｋｅｎｓｈｅｅｔｓ）及び
ジー・エス・キーノ（Ｇ． Ｓ． Ｋｉｎｏ）著の「小型走査共焦点光学顕微鏡
（Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｏｐｔ
ｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）」、光学的文書（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ）、第２１巻第７６４〜７６６頁、１９９６年、ディー・エル・ディッケン
シーツ（Ｄ． Ｌ． Ｄｉｃｋｅｎｓｈｅｅｔｓ）及びジー・エス・キーノ（Ｇ
． Ｓ． Ｋｉｎｏ）の発明による「小型走査共焦点顕微鏡（Ｍｉｎｉａｔｕｒ
ｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）」、米国特
許第５，９０７，４２５号明細書（第５，７４２，４１９号の継続）、１９９年
５月、エー・エフ・グミトロ（Ａ． Ｆ． Ｇｍｉｔｒｏ）及びディー・アジズ
（Ｄ． Ａｚｉｚ）著の「光ファイバ像束を介する共焦点顕微鏡法（Ｃｏｎｆｏ
ｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃ
ｉｍａｇｉｎｇ ｂｕｎｄｌｅ）」、光学的文書（Optics Letters）、第１８
巻第５６５〜５６７頁、１９９３年、ワイ・エス・サブハーヴァル（Ｙ． Ｓ．
Ｓａｂｈａｒｗａｌ）、エー・アール・ラウズ（Ａ． Ｒ． Ｒｏｕｓｅ）、
エル・ドナルドソン（Ｌ． Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ）、エム・エフ・ホプキンス（
Ｍ． Ｆ． Ｈｏｐｋｉｎｓ）及びエー・エフ・グミトロ（Ａ． Ｆ． Ｇｍｉ
ｔｒｏ）著の「生体内像化の高分解能のためのスリット走査共焦点小型内視鏡（
Ｓｌｉｔ−ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｅｎｄｏｓｃｏｐ
ｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｖｉｖｏ ｉｍａｇｉｎ
ｇ）」、応用光学（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）、第３８巻第７１３３〜７
１４４頁、１９９９年、アール・ジュスカイティス（Ｒ． Ｊｕｓｋａｉｔｉｓ
）、ティー・ウィルソン（Ｔ． Ｗｉｌｓｏｎ）及びティー・エフ・ワトソン（
Ｔ． Ｆ． Ｗａｔｓｏｎ）著の「光ファイバ像束を用いる共焦点顕微鏡法（Ｃ
ｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｕｓｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂ
ｒｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｂｕｎｄｌｅｓ）」、ＳＰＩＥ論文（Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ）、第２６５５巻第９２〜９４頁、１９９６年、米国特
許第５，５８７，８３２号明細書、及び国際出願第ＰＣＴ／ＣＡ９８／００９９
３号（公開番号第ＷＯ９９／２２２６２号）。上記装置のいずれも、顕微鏡の種
々の観点のために望ましい程度の高品質の像を提供しない。

【００１１】 したがって、共焦点顕微鏡装置を含む改良された顕微鏡装置のための要求は満
たされていなかった。このような要求を満たした装置によれば、生体内の目標物
を含む目標物の位置決めが慎重に制御されないような位置において所望の目標物
の高品質の像が提供される。本発明は、このような及び他の利点を有する。

【００１２】 発明の概要

【００１３】 本発明は、試料に接触する光及び／又は試料から発して検出される光を制御す
る技術において顕著な利点を有する顕微鏡及び方法を含む。本発明に係る顕微鏡
及び方法は、好ましくは共焦点顕微鏡に関し、さらに好ましくは生体内像化のた
めの共焦点内視鏡に関し、目標物に送られた光、例えば光導波路の束を介して送
られた光が、実質的に光導波路束のコアのみに送られ、光導波路の周りの被覆部
分（ｃｌａｄｄｉｎｇ）や束内の光導波路間の充填剤のようなコア間領域内には
送られないように、照明及び／又は検出の光路に光空間変調器を含む。これは、
標的組織からの像におけるノイズ量や迷光を低減し、これによって、ｘ−ｙ方向
及びｚ方向の少なくとも１つの方向において像の感度、コントラスト又は解像度
を増強させ、他の関連する利点を提供する。本発明は、また、マイクロ内視鏡に
おいて単一の光導波路のみを含む装置を提供することができ、光導波路間の混信
（ｃｒｏｓｓ−ｔａｌｋ）を低減することができる。

【００１４】 １つの態様において、本発明は、光空間変調器と、近端部及び遠端部を含む光
導波路束とを含む視覚装置であって、前記光空間変調器は、該光空間変調器が前
記近端部に衝突する光の位置を制御するように前記近端部と同じ共役像面におい
て前記光導波路束の前記近端部に光学的に結合されている、視覚装置を提供する
。いくつかの実施例において、本発明に係る視覚装置は、内視鏡、又は少なくと
も１００個の光導波路を含む光導波路束を含む。前記内視鏡は、共焦点顕微鏡式
内視鏡とすることができる。前記光空間変調器は、オン画素を提供するために光
導波路束の対応する光導波路のコアに対応する光空間変調器のオン状態の画素に
設定することができると共にオフ画素を提供するために光導波路束のコア間領域
に対応するオフ状態の画素に設定することができる、コンピュータによって実行
されるプログラミング（以下「コンピュータ実行プログラミング」という。）を
含む制御装置に動作可能に接続されることができる。

【００１５】 他の実施例において、複数の選択されたグループのオン画素はオン状態にあり
、該選択されたグループは、第１の選択されたグループのオン画素に対応する第
１の光導波路の遠端部から発する光が第２の選択されたグループのオン画素に対
応する第２の光導波路の遠端部から発する光と実質的に干渉しないように間隔を
おいて配置されており、光空間変調器の実質的にすべての他の画素はオフ状態で
ある。典型的に、光空間変調器の少なくとも３つの画素は、実質的にすべての対
応する光導波路の各コアに対応する。前記視覚装置は、さらに、光導波路束の近
端部から発する光を受けるように光学的に結合された画素化検出器を含み、前記
制御装置は、さらに、光空間変調器のオン画素に対応する光導波路から発する光
と、他の光導波路から発する光とを区別する、コンピュータによって実行される
プログラミングを含む。コンピュータによって実行されるプログラミングは、他
の光導波路から発する光を付加的に無視することができる。

【００１６】 さらに他の実施例において、前記制御装置は、さらに、非合焦データを提供す
るために他の光導波路から発する光を検出する、コンピュータによって実行され
るプログラミングを含み、該プログラミングは、増強された像を提供するために
、非合焦データと、オン画素に対応する光導波路から発する光とを統合する。非
合焦データは、オン画素に対応する光導波路から発する光を用いて２次元ガウス
分布又は前記した所望の点像分布関数で適合させることができる。

【００１７】 本発明に係る視覚装置は単一経路又は二重経路の視覚装置とすることができ、
該視覚装置は、さらに、光導波路束の近端部に光学的に結合された光源を含むこ
とができ、光空間変調器は、光源と光導波路束の近端部との間に光学的に結合さ
れている。視覚装置が二重経路視覚装置であるとき、該視覚装置は、さらに、い
ずれも光導波路束の近端部に光学的に結合された光源と検出器とを含むことがで
き、光空間変調器は、（ａ）光源及び検出器のそれぞれと、（ｂ）光導波路束の
近端部との間に光学的に結合されている。いくつかの実施例において、前記制御
装置は、さらに、対応画素と非対応画素とを含むマップを提供するために光空間
変調器の画素を光導波路束の対応する光導波路の対応するコアにマップする、コ
ンピュータによって実行されるプログラミングを含む。

【００１８】 本発明に係る視覚装置は、さらに、光空間変調器及び光導波路束の近端部に送
られた光の位置を制御する走査装置を含むことができ、前記制御装置は、さらに
、走査装置に光空間変調器を走査するように命令し、少なくとも１つの対応画素
をオン状態に設定すること及び光空間変調器の他の画素をオフ状態に設定するこ
とを同時に行う、コンピュータによって実行されるプログラミングを含み、これ
によって、光源からの光は、対応する光導波路の実質的にコアのみに送られる。
本発明に係る視覚装置は、また、光源であって該光源が光空間変調器の画素の実
質的な部分を照明するように光空間変調器に光学的に結合された光源を含むこと
ができ、制御装置は、さらに、選択された対応画素をオン状態に設定すると共に
光空間変調器の他の画素をオフ状態に設定するコンピュータ実行プログラミング
を含み、これによって、光源からの光は、対応画素に対応する光導波路の実質的
にコアのみに送られる。前記制御装置は、さらに、第１の選択された対応画素に
対応する第１の光導波路の遠端部から発する光が第２の選択された対応画素に対
応する第２の光導波路の遠端部から発する光と実質的に干渉しないようにオン状
態に設定された被選択対応画素と、光導波路束の実質的にすべての光導波路が照
明される時間にわたって変化されたオン状態設定の被選択対応画素とを選択する
、コンピュータによって実行されるプログラミングを含むことができる。

【００１９】 他の態様において、本発明は、標的組織の共焦点顕微鏡を提供する可撓性の内
視鏡装置を提供し、該内視鏡装置は、少なくとも１００個の光導波路を含み近端
部及び遠端部を有する光導波路束を含む内視鏡を含み、該内視鏡装置は、さらに
、光空間変調器であって該光空間変調器が前記近端部に衝突する光の位置を制御
するように近端部と同じ共役像面において光導波路束の近端部に光学的に結合さ
れた光空間変調器を含み、制御装置は、光空間変調器に動作可能に接続された、
コンピュータによって実行されるプログラミングであって、オン画素グループを
提供するために光導波路束の対応する光空間変調器のコアに対応する光空間変調
器のオン状態の画素グループに設定することができると共にオフ画素を提供する
ために光導波路束のコア間領域に対応するオフ状態画素に設定することができる
、コンピュータによって実行されるプログラミングを含む。複数の被選択グルー
プのオン画素はオン状態とすることができ、該被選択グループは、第１の被選択
グループのオン画素に対応する第１の光導波路の遠端部から発する光が第２の被
選択グループのオン画素に対応する第２の光導波路の遠端部から発する光と実質
的に干渉しないように間隔をおいて配置され、光空間変調器の他の画素はオフ状
態である。

【００２０】 本発明に係る内視鏡は、さらに、光導波路束の近端部から発する光を受けるよ
うに光学的に結合された画素化検出器を含むことができ、制御装置は、光空間変
調器のオン画素に対応する光導波路から発する光と他の光導波路から発する光と
を区別する、コンピュータによって実行されるプログラミングを含む。

【００２１】 本発明は、また、以下を含む視覚装置を製造する方法を提供する。すなわち、
本発明に係る方法は、（ａ）光空間変調器を設けること、（ｂ）近端部及び遠端
部を有する光導波路束を設けること、及び（ｃ）光空間変調器が前記近端部に衝
突する光の位置を制御するように光空間変調器を近端部と同じ共役像面において
光導波路束の近端部に光学的な結合関係にて配置することを含む。本発明に係る
視覚装置は共焦点顕微鏡式内視鏡とすることができ、本発明に係る方法は、さら
に、少なくとも１００個の光導波路を含む光導波路束を設けることを含む。本発
明に係る方法は、さらに、光空間変調器を、コンピュータによって実行されるプ
ログラミングを含む制御装置に動作可能に接続することを含み、コンピュータに
よって実行されるプログラミングは、オン画素を提供するために光導波路束の対
応する光導波路のコアに対応する光空間変調器のオン画素に設定することができ
ると共にオフ画素を提供するために光導波路束のコア間領域に対応するオフ状態
の画素に設定することができる。

【００２２】 本発明に係る方法は、さらに、光導波路束の近端部から発する光を受けるよう
に画素化検出器を装置に光学的に結合させること、及び光空間変調器のオン画素
に対応する光導波路から発する光と他の光導波路から発する光とを区別する、コ
ンピュータによって実行されるプログラミングを制御装置に設けることを含むこ
とができる。本発明に係る方法は、単一経路又は二重経路の視覚装置を製造する
ことができ、さらに、光空間変調器と光導波路束の近端部とに送られた光の位置
を制御する走査装置を設けるか、又は光源が光空間変調器の画素の実質的な部分
を照明するように光源を光空間変調器に光学的に結合させることを含むことがで
きる。

【００２３】 本発明は、さらに、以下を含む可撓性の内視鏡装置を製造する方法を提供する
。すなわち、本発明に係る方法は、（ａ）光空間変調器を設けること、（ｂ）近
端部及び遠端部を有する少なくとも１００個の光導波路を含む光導波路束であっ
て、該光導波路束の少なくとも遠端部は内視鏡の範囲内に配置されている、光導
波路束を設けること、（ｃ）光空間変調器が前記近端部に衝突する光の位置を制
御するように光空間変調器を近端部と同じ共役像面において光導波路束の近端部
に光学的な結合関係にて配置すること、及び（ｄ）コンピュータによって実行さ
れるプログラミングを含む制御装置であって、オン画素グループを提供するため
に光導波路束の対応する光導波路のコアに対応する光空間変調器のオン状態画素
グループに設定することができると共にオフ画素を提供するために光導波路束の
コア間領域に対応するオフ状態画素に設定することができる制御装置を光空間変
調器に動作可能に接続することを含む。そのような方法は、光導波路束の近端部
から発する光を受けるように画素化検出器を装置に光学的に結合させること、及
び光空間変調器のオン画素に対応する光導波路から発する光と他の光導波路から
発する光とを区別する、コンピュータによって実行されるプログラミングを有す
る制御装置を設けることを含むことができる。

【００２４】 本発明は、さらに、以下を含む、目標物を照明する方法を提供する。すなわち
、本発明に係る方法は、（ａ）光源からの光を光導波路束の近端部に、光導波路
束の実質的に光導波路のコアのみに光を送る光空間変調器を介して送ること、（
ｂ）光導波路束の近端部からの光を光導波路束の遠端部に送り、光導波路束の遠
端部から発光させること、及び（ｃ）光導波路束の遠端部から発した光で目標物
を照明することを含む。本発明に係る方法は、光空間変調器を横切って光ビーム
を走査すること、及び少なくとも１つのオン画素を提供するために１つの光導波
路のコアに対応する光空間変調器の少なくとも１つの画素をオン状態に設定する
ことと光空間変調器の他の画素をオフ状態に設定することとを同時に行うことを
含むことができ、これによって、光ビームは該光ビームがオン画素に接触したと
き実質的に光導波路のコアのみに送られ、光ビームは光導波路束のコア間領域又
は光導波路に隣接の光導波路には送られない。光ビームは、レーザビーム又は他
の所望の光ビームとすることができる。

【００２５】 いくつかの実施例において、本発明に係る方法は、光導波路束の実質的にすべ
ての光導波路が照明される時間にわたってオン状態に設定された実質的にすべて
の画素を横切って光ビームを走査することを含み、これによって、光導波路束を
移動させずに光導波路束の視野領域内の実質的にすべての目標物を照明する。さ
らに他の実施例において、本発明に係る方法は、光源が光空間変調器の画素の実
質的な部分を照明するように光源を光空間変調器に光学的に結合させること、及
び光源からの光が対応画素に対応する光導波路の実質的にコアのみに送られるよ
うに、被選択対応画素をオン状態に設定すると共に光空間変調器の他の画素をオ
フ状態に設定することを含む。本発明に係る方法は、光導波路束の実質的にすべ
ての光導波路が照明される時間にわたってオン状態に設定された被選択対応画素
を変化させることを含むことができ、これによって、光導波路束を移動させずに
光導波路束の視野領域内の実質的にすべての目標物を照明することができる。

【００２６】 本発明に係る方法は、第１の被選択対応画素に対応する第１の光導波路の遠端
部から発する光が第２の被選択対応画素に対応する第２の光導波路の遠端部から
発する光と実質的に干渉しないように、オン状態に設定された被選択対応画素を
選択することを含むことができる。

【００２７】 本発明は、また、以下を含む、目標物の像を得る方法を提供する。すなわち、
本発明に係る方法は、（ａ）光源からの光を光導波路束に光空間変調器を介して
送り、目標物を照明するために光導波路束の遠端部から発光させ、これによって
、発光を提供するために目標物から発光させること、（ｂ）光導波路束の遠端部
と接触する発出光を集めること、及び（ｃ）目標物の像を検出器に提供するため
に発出光を検出器に光導波路束を介して送ることを含む。検出器は、例えば接眼
レンズ又は画素化検出器を含むことができ、像は共焦点像とすることができる。

【００２８】 本発明に係る方法は、オン画素を提供するために光導波路束の対応する光導波
路のコアに対応する光空間変調器のオン状態の画素に設定すること、及びオフ画
素を提供するために光導波路束のコア間領域に対応するオフ状態の画素に設定す
ることを含むことができる。本発明に係る方法は、また、第１の被選択グループ
のオン画素に対応する第１の光導波路の遠端部から発する光が少なくとも１つの
第２の被選択グループのオン画素に対応する少なくとも１つの第２の光導波路の
遠端部から発する光と目標物内で実質的に干渉しないように、互いに間隔をおい
て配置された複数の光導波路選択グループのオン画素をオン状態に設定すること
を含むことができ、光空間変調器の実質的にすべての他の画素はオフ状態である
。本発明に係る方法は、さらに、光空間変調器のオン画素に対応する光導波路か
ら発する光と他の光導波路から発する光とを区別すること、他の光導波路からの
発する光を無視するか又は非合焦データを提供するために他の光導波路から発す
る光を評価すること、及び増強された像を提供するために、非合焦データと、オ
ン画素に対応する光導波路から発する光と統合することを含むことができる。

【００２９】 本発明に係る方法は、光空間変調器のオン画素に対応する光導波路の実質的に
光導波路コアのみに照明光が送られるような照明マスキングとして光空間変調器
が動作する二重経路視覚装置を用いて、又は実質的に対応光導波路のみに照明光
が送られるような照明マスキングとして及び対応する光導波路とは別の光導波路
から発する光が検出器に達することを実質的に防止する検出マスキングとして光
空間変調器が動作する二重経路視覚装置を用いて遂行することができる。

【００３０】 本発明に係る方法は、対応画素と非対応画素とを含むマップを提供するために
、光空間変調器の画素を光導波路束の対応する光導波路の対応コアにマッピング
することを含むことができる。

【００３１】 前記した事項及び他の態様、特徴及び実施例は、詳細な説明及び図面を含む説
明の範囲内で明らかにしたものである。これに加え、特定の構成、装置、方法及
び他の情報（例えば、光空間変調器その他）をさらに詳細に説明している、関連
出願の相互参照を含む種々の参考文献を本願において明らかにした。このような
すべての参考文献は、本願において明らかにしたが、該文献全体の参照によって
すべての文献の技術及び開示のために本願に組み入れる。

【００３２】 発明の詳細な説明

【００３３】 本発明は、試料に接触する光及び／又は試料から発して検出された光を制御す
る内視鏡及び他の視覚装置（ｖｉｅｗｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を提供する。本発
明に係る視覚装置は、特に生体内での像化のためによく適しているが、他の用途
に用いることもできる。本発明に係る視覚装置及びこれに関係する方法は、光導
波路の束を介して目標物に送られた光が、実質的に光導波路束の１以上のコアの
みに送られ、光導波路の周囲の被覆部分（ｃｌａｄｄｉｎｇ）、束内の光導波路
間のフィルタ又は不必要な光導波路には送られないように、光空間変調器を照明
光路内及び／又は検出光路内に含む。このことは、生じる像の解像度（又は分解
能）を横方向及び軸線方向（比喩的に左右方向及び上下方向）に高め、他の関連
する利点を提供する。本発明は、また、光空間変調器の画素を束内の光導波路の
コアにマッピングをする（好ましくは各コアのための少なくとも３つの画素（例
えば、デジタルマイクロミラー装置のための少なくとも３つのミラー））方法及
び装置を提供し、同様に、１つの光導波路束の光導波路を他にマッピングをする
方法及び装置を提供する。

【００３４】 定義

【００３５】 以下の段落において、本願で用いるいくつかの用語を定義する。この段落で以
下に特別に説明する用語も含めて、本願で用いるすべての用語は、文脈又は定義
によって他の意味を表していない限り、その用語の通常の意味に従って用いてい
る。また、用語「又は」の使用においては、他の意味を表していない限り、特許
請求の範囲の記載を除いて、「及び」を含むものとし、また、その逆も同様であ
る。限定していない用語は、明確に定めていない限り、限定されて解釈されるべ
きではない（例えば、「含む」は、明確に他の意味として定めていない限り、「
制限なく含む」を意味する。

【００３６】 「光空間変調器」（以下「ＳＬＭ」という。）は、光を選択的に変調すること
ができる装置である。本発明は、視覚装置の光路に配置された１以上の光空間変
調器を含み、そのような光空間変調器として、一般に、内視鏡又は顕微鏡のよう
な像拡大又は像伝送装置（ｉｍａｇｅ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｒ ｔ
ｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）がある。典型的に、光空間変調器は個
々の光伝送画素が配列されたアレイを含み、個々の光伝送画素は伝送特性を有す
る複数のスポットである。それらの画素群は、光路に沿って光を伝送又は通過さ
せること及び光を遮ることのいずれか一方を行い、光が光路に沿って連続するこ
とを防止する（例えば、光を吸収するか又は光を光路の外へ反射する）。そのよ
うな画素が配列されたアレイは、複数のパターンの開口が配列されたアレイとし
ても参照され、従来からよく知られており、強誘電性液晶装置を配列したアレイ
、デジタルマイクロミラー装置又は静電マイクロシャッタによって形成すること
ができる（米国特許第５，５８７，８３２号明細書、アール・ヴエロイミアー（
Ｒ． Ｖｕｅｌｌｅｕｍｉｅｒ）著の「新規な電気機械式マイクロシャッタ表示
装置（Ｎｏｖｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｈｕｔ
ｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）」、欧州表示装置会報８４年（Ｐｒｏ
ｃ． Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ ’８４）、表示装置研究会議１９８４年９月（
Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｐｔｅｍｂｅ
ｒ １９８４））。デジタルマイクロミラー装置は、米国テキサス州ダラス市に
あるテキサス・インスツルメンツ社（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，
Ｉｎｃ．）から入手することができる。「オン画素」は、個々に又はグループで
「オン状態（ｏｎ−ｓｔａｔｅ）」に設定されている画素や光学要素、すなわち
光を光路に沿って光源と試料との間又は試料と検出器との間に送るように設定さ
れている画素や光学要素をいう。「オフ画素」は、「オフ状態（ｏｆｆ−ｓｔａ
ｔｅ）」に設定されている画素、すなわち光を光路から外に送るように設定され
ている画素をいう。

【００３７】 「照明光路」は光源からの目標物又は試料への光路を指し、「検出光路」は試
料から検出器に発する光のための光路を指す。試料から発する光は、試料から反
射するか、試料を経て送られるか又は試料内で生じた光を含み、そのような光と
して、例えば、光の適切な波長による励起に従って試料内で生じたラマンスペク
トル又は蛍光がある（典型的にはＵＶ光又は青色光である。）。照明光及び発出
光は、紫外（以下「ＵＶ」という。）光、青色光、可視光、近赤外（以下「ＮＩ
Ｒ」という。）光及び赤外（以下「ＩＲ」という。）光を含む。

【００３８】 「内視鏡」は、外科的理由や診断上の理由、及び体液の注入や引き戻し又は身
体の通路を開放に維持することのような他の理由を含むあらゆる種類の理由によ
る、身体、典型的には体内の管、血管、通路又は体腔への挿入のための、通常は
、管状の装置である。

【００３９】 「光導波路（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ）」は、外層と、光を１つの位置から他
の位置へ運ぶ光伝送コアとを含む、典型的には可撓性の装置として従来からよく
知られており、例えば、光ファイバ、液状光導波路又は反射性中空光導波路のよ
うな装置である。外層は、コアを形成する同じ材料の外面を含んでいてもよいし
、別の又は付加的な材料であってもよい。光導波路は、典型的には、実質的に非
光伝送被覆部をも含む。「光導波路束（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｂｕｎｄｌｅ
）」は、単一の撚り線に結合されたような複数の光導波路であり、束内の個々の
光導波路間に結合剤又は充填剤を含んでいてもよい。そのような被覆部や充填物
は、光導波路束の光導波路コア間に配置されるいかなるものと同様に、コア間領
域として参照することができる。

【００４０】 光導波路又は内視鏡の「近端部（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｅｎｄ）」は、光導波路
又は内視鏡の、光源から光を受ける端部である。近端部は、典型的には人体の外
に維持され、典型的には、１以上の取っ手、ノブ、及び又は、使用者が内視鏡の
遠端部（ｄｉｓｔａｌ ｅｎｄ）及び／又は光導波路又は内視鏡の遠端部に配置
された装置を操作することができる他の制御装置を含む。光導波路又は内視鏡の
「遠端部（ｄｉｓｔａｌ ｅｎｄ）」は、典型的には光源からより遠く離れてい
て光導波路及び内視鏡の近端部に衝突して遠端部に送られた光源光を発する、光
導波路及び内視鏡の端部である。遠端部は、内視鏡又は他の生体内装置の場合に
は、人体に挿入されて目標物に指向される端部である。内視鏡の遠端部は、本願
で用いるとき、ほとんど遠端面又は内視鏡の開口部である内視鏡の遠端部の先端
（ｄｉｓｔａｌ ｔｉｐ）と、内視鏡の遠端部の先端に隣接する内視鏡の部分と
を含む。

【００４１】 「制御装置」は、本発明の装置及び方法における光空間変調器、検出器又は他
の装置のエレメントを制御することができる装置である。例えば、制御装置は、
光空間変調器の画素の伝送特性を制御し、（電荷結合素子（以下「ＣＣＤ」とい
う。）や電荷注入素子（以下「ＣＩＤ」という。）のような）画素化光検出器（
ｐｉｘｅｌａｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）の画素のオン／オフ状態
を制御し、及び／又は検出器から得られたデータをコンパイルすることができる
。また、コンパイルすることは、そのようなデータを、像の形成や改造のために
又は上流光空間変調器の制御用フィードバックのために用いることを含む。検出
器又は望むならば本発明の他のコンポーネントは、光電子増倍管（以下「ＰＭＴ
」という。）と共に用いることもできる。典型的に、制御装置は、中央処理装置
（以下「ＣＰＵ」という。）を含み、アルゴリズム及びソフトウェアのような、
コンピュータで読み込み可能のプログラミングを実行することができるコンピュ
ータ又は他の装置である。制御装置は、従来からよく知られており、本発明の特
定の態様のための所望の制御装置の選択は、本願の開示範囲において技術範囲内
にある。

【００４２】 「上流（Ｕｐｓｔｒｅａｍ）」及び「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は従来
からの意味で用いている。上流は、当該装置が光源に近い方にあることを表し、
下流は、当該物体が光源から遠い方にあることを表す。

【００４３】 「対物レンズの開口絞りの共役像面」は、照明光路又は検出光路において対物
レンズの開口絞りの像が再形成される面である。ケーラ照明装置（Ｋｏｈｌｅｒ
ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）において、像面は光源の像の再形
成をも含み、光源は、本発明においては、白色光、アーク灯又はレーザのような
いかなる光源であってもよい。対物レンズの開口絞りの共役像面は、試料から発
する検出光の角度と共に、最終的に試料に衝突する照明光の角度を制御する位置
を定義する（「照明の角度」及び「検出の角度」は、試料に衝突するか又は試料
から発する光の角度に参照される。）。

【００４４】 「試料の共役像面」は、照明光路又は検出光路において、試料の像が再形成さ
れる面である。光検出器は、典型的には、検出光路の１つの箇所のような位置に
配置される。試料の共役像面は、試料上の、照明及び／又は検出されたスポット
の大きさ及び位置を制御することができる位置を定義する（共役面が照明光路か
又は検出光路のいずれにあるかに依存する。）。複数の光路が設けられているか
又は照明領域が試料の大きさより大又は小であるかのいずれかの場合には、試料
の像面は実際の試料の大きさより大又は小であるが、試料の像面は、試料が配置
された面である。

【００４５】 「同じ共役像面」は、他の像面と共役である面である。したがって、対物レン
ズの開口絞りの共役像面の複数の位置は同じ共役像面であり、試料の共役像面の
複数の位置は同じ共役像面である。例えば、いくつかの実施例において、光空間
変調器は光導波路束の近端部と同じ共役像面に配置される。この位置は、試料の
共役像面と同様の位置であり、光導波路束の近端部に衝突する光の大きさ及び位
置を制御することができ、束内の光導波路が照明及び／又は検出されることを制
御することができる位置を定義する（光空間変調器が照明光路又は検出光路のい
ずれにあるかに依存する。）。光空間変調器のオン状態の画素又は画素グループ
に対応する（画素又は画素グループから光を受ける又は画素又は画素グループに
光を発する）光導波路は、「対応する光導波路」として参照される。個々の光導
波路を光空間変調器に対して移動させることなく、画素をオン状態からオフ状態
に切り替えることによって、個々の光導波路は、対応状態から非対応状態に切り
替えられる。

【００４６】 本願で明確にした用語は、用語「手段」が特許請求の範囲において明確に列挙
されていない限り、特許請求の範囲において、「機能を加えた手段」の関係を表
すものとして解釈されるべきではなく、また、用語「手段」が特許請求の範囲に
おいて明確に列挙されているときには、特許請求の範囲において、「機能を加え
た手段」の関係を表すものとして解釈されるべきである。同様に、本願で明確に
した用語は、用語「ステップ」が特許請求の範囲において明確に列挙されていな
い限り、特許請求の範囲の方法又は工程に関する請求項において、「機能を加え
たステップ」の関係を表すものとして解釈されるべきではなく、また、用語「ス
テップ」が特許請求の範囲において明確に列挙されているときは、特許請求の範
囲において、「機能を加えたステップ」の関係を表すものとして解釈されるべき
である。本発明は、方法、装置、機構や同様のものを含む、複数の態様、特徴及
び実施例を含み、そのような複数の態様、特徴及び実施例は、特別に明言されて
いるか又は文脈から明白であることでない限り、あらゆる所望の仕方で組み合わ
せや変更をすることできる。

【００４７】 本願の他の用語や句は、上記の定義に従って定義され、また、本願の他の部分
において定義される。

【００４８】 図面

【００４９】 図面に関して、図１は、単一経路の視覚装置２を示す図で、一部を拡大して示
している。単一経路の視覚装置２は、光を発する光源４（発した光はミラー６で
反射され光空間変調器８を経て進む。）と、ビームスプリッタ１０と、光導波路
１５のコア２６を照明するための対物レンズ１２とを含み、光導波路１５は、図
示の例においては、光ファイバであり、光導波路束１４の状態になっている。図
１において拡大して示すように、光導波路束１４の遠端部１８において、光は、
実質的に、対応する光導波路２８のコア２６のみを照明し、コア間領域２７や隣
接の光導波路３０を照明しない。光は、次に、レンズ装置２０によって目標物２
２に送られる。図１において、視覚装置２は、反射装置であり、目標物２２から
戻り光が発し、該戻り光が視覚装置を介して逆戻りをしてビームスプリッタ１０
から検出器３２に送られる装置である。検出器３２は、接眼レンズ、画素化検出
器又は他の所望の検出器とすることができる。伝送光学顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉ
ｓｓｉｏｎ ｌｉｇｈｔ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｓ）は、また、本発明に含まれ
る。ビームスプリッタ１０は、光源４からの光のような第１の波長を有する光を
反射し、試料２２から発する戻り光のような他の波長の光を送るフィルタとする
ことができる。

【００５０】 図１に示す視覚装置２は単一経路の視覚装置であり、これは、光は光空間変調
器８をただ１回だけ通るので、光空間変調器８は照明光路のみに光学的に結合さ
れていることを意味する。望むならば、１以上の付加的なＳＬＭを照明光路又は
検出光路に設けてもよい。

【００５１】 図１において、光空間変調器８は照明のマスキングを提供する。例えば、光源
４からの光は光空間変調器８の画素の実質的な部分を照明し、制御装置（図示せ
ず）が、光導波路束１４の所望の光導波路１５の近端部１６に対応する選択され
た画素をオン状態に設定すると共に光空間変調器の他の画素をオフ状態に設定す
るので、光空間変調器８は照明のマスキングを提供する。これによって、光源４
からの光は、対応画素に対応する光導波路の実質的にコア２６のみに送られる。
制御装置は、さらに、対応する第１の光導波路２８の遠端部１８から目標物２２
の第１の領域に向けて発する光が、対応する第２の光導波路２８の遠端部１８か
ら目標物２２の第２の領域に向けて発する光と実質的に干渉しないように、オン
状態に設定されている対応画素を選択することができる。このことは、目標物に
送られた複数の光信号は、目標物２２から最終的に検出又は分析された複数の光
信号が互いに著しく衝突しないように、互いに一定の間隔を有するようにされて
いることを意味する。

【００５２】 換言すれば、複数の光導波路５は互いに平行に照明される（光導波路のパター
ンを照明するものとして参照される。）。好ましくは、複数の光導波路をその中
心間隔が最小限になるようなパターンでの該中心間隔は、光導波路から検出され
た強度分布が著しく重ならない程度の大きさである。平行の光導波路コアの照明
は、単一の光導波路コアの照明を超える迅速さの利点がある。平行の光導波路コ
アの照明は、光導波路コアのパターンを照明して各光導波路のための強度データ
（望むならば共焦点データを含む。）が検出及び記録され、次に、異なる照明パ
ターンを用いて光導波路コアの別の組を照明してデータが検出及び記録され、束
内の所望のすべての光導波路コア（望むならばすべての光導波路コア）が照明さ
れてデータが記録されるまで同様に行うことができる。記録されたデータは、像
形成のために処理される。

【００５３】 付加的に、光空間変調器８は、オン状態に設定されている選択された対応画素
を変化させることによって動的な照明マスキングを提供することができる。これ
は、光導波路束１４の実質的にすべての光導波路１５は、光源４，光空間変調器
８及び光導波路束１４のいずれをも移動させる必要なく照明することができると
いう利点を提供する。したがって、光空間変調器８は、光導波路束１４の個々の
光導波路コア２６（又は光導波路コア２６のパターン）の選択的な照明を可能に
するマスキングを提供する。

【００５４】 理解を容易にするために、図１において、光導波路束１４は７つのコア２６の
みを有し、光空間変調器８は１４１の画素を有している。典型的な実施例におい
ては、数百個から数万個のファイバを有するファイバ束と、数百個から数十万個
の画素を有する光空間変調器とを用いることができる。好ましくは、光空間変調
器８は、各コア２６のために少なくとも３つの画素を提供し、さらに、好ましく
は、４つ、５つ、６つ、さらにはそれ以上の画素を提供する。

【００５５】 光導波路束１４の遠端部１８において、照明された光導波路１５からの光子は
、レンズ装置２０によって目標物２２に送られる。目標物２２は、試料の像面２
４（物体平面としても知られている。）に配置される。典型的に、光導波路１４
の遠端部は、試料の共役像面にある。目標物は、例えば組み立てラインのコンピ
ュータチップのような工業原材、又は例えば航空宇宙、航空機又は自動車工業に
おける工業検査や品質管理を含むあらゆる所望の構造又は試料とすることができ
る。好ましい実施例において、目標物は、生体内目標物であり、さらに好ましく
は生体内目標物の内部である。これは、人体の外部では見いだされず、消化器系
、肺、耳や生殖器系のような体腔内で見いだされるか又は膝、心臓、脳や内臓の
ような皮膚を超えて接近することのできる目標物を意味する。そのような目標物
は、大きな穴用の針、内視鏡の生検チャネル（本発明の視覚装置が実際に他の内
視鏡内で用いられる。）、カテーテル、又はスタイラスのような独立の注文梱包
構造物（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｃｕｓｔｏｍ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｃｏｎ
ｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｕｃｈ ａｓ ａ ｓｔｙｌｕｓ）を用いることによ
って接近することができる。そのようなすべての品目は、それらすべてが本発明
の装置及び方法を用いる像化処理を可能にする程度に、用語の範囲内で、本発明
の目的のための内視鏡を含む。物体平面において目標物２２内に配置された合焦
構造は、後方散乱又は他の方法によって、照明する光導波路２６に向けて光子を
発し、光導波路は、同時に検出ファイバとして機能する。物体平面の上方や下方
又は被照明目標物の側方での非合焦構造は、後方散乱又は他の方法によって、対
応する光導波路２８の周囲の隣接する光導波路３０に向けて光子を発する。

【００５６】 共焦点像は、合焦光子(その光子が送り出された同じ光導波路に後方散乱され
る。）を検出し、また望むならば該光子を分析し、非合焦光子を放棄又は無視す
る（例えば、そのような光を検出しないこと又は該光を削除したときそれを検出
することである。）ことによって作られる。代わりに、隣接の光導波路３０から
の光は非合焦データを提供し、プログラミングは、増強された像を提供するため
に、非合焦データと、対応する光導波路２８から発する光とを取り込むことがで
きる。

【００５７】 例えば、非合焦データ及び合焦データは、２次元ガウス分布に適合するか又は
他の適切な適合関数に従うことができる（国際出願第ＰＣＴ／ＣＡ９８／００９
９３号、国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ００／１１５４８号、及び２０００年１０月３
０日に提出した仮明細書による米国特許出願第６０／２４４，４２７号）。

【００５８】 非合焦情報を含む共焦点像は、以下のように形成される。バックグラウンドの
再吟味は有益である。

【００５９】 一般的な顕微鏡における仮定は、顕微鏡が直線変位不変（以下「ＬＳＩ」とい
う。）装置であるということである。デコンボリューション顕微鏡においては、
ＬＳＩ仮定は、ＰＳＦ（点像分布関数）は顕微鏡の視野領域（又は利用領域）内
の位置と無関係であると仮定されることを意味する。したがって、（広域又は共
焦点の形態において）顕微鏡によって実際に収集された像は、実際の物理的蛍光
体（又は反射光、伝送光や他の発した光）の分布（Ｉ_ａ（ｘ，ｙ，ｚ））と、光
学的な照明及び検出系のＰＳＦ ｈ（ｘ，ｙ，ｚ）とのコンボリューションとし
て表される。

【００６０】

【数１】

【００６１】 ｈ_Ｉは、照明光学系の点像分布関数であり、ｈ_Ｄは、検出光学系の点像分布関
数である。

【００６２】 広域照明のために、ｈ_Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）は、測定された体積的領域を横切って
本質的に一定である。正確に設定された従来の共焦点顕微鏡のために、波長効果
を無視して、ｈ_Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）≡ｈ_Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）である。

【００６３】 光空間変調器が照明光路に含まれる共焦点顕微鏡のために、光空間変調器のオ
ン状態の画素によって直接に照明された目標物のスポットのために、条件ｈ_Ｉ≡
ｈ_Ｄは、一般に正しい。目標物の隣接のスポットのために、ｈ_Ｄ≠ｈ_Ｉである。
ＬＳＩ装置を仮定し、波長光を無視する。

【００６４】

【数２】 ｈ_Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）≡ｈ_Ｉ（ｘ−ｘ_ｉ，ｙ−ｙ_ｉ，ｚ−ｚ_ｉ） ・・・（３）

【００６５】 また、試料のｘｙ平面での位置は、ｚ_ｉ＝０である。したがって、式（３）は
、次のように変更される。

【００６６】

【数３】 ｈ_Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）≡ｈ_Ｉ（ｘ−ｘ_ｉ，ｙ−ｙ_ｉ，ｚ） ・・・（４）

【００６７】 複数のスポットが、光空間変調器のオン状態画素によって照明された各画素の
ために検出されるので、ほとんどの像は、ｈ_Ｄ≠ｈ_Ｉである非合焦画素からなる
。したがって、以下の式は、一般に、本願で説明する共焦点装置に適用される。

【００６８】

【数４】 ξ，β＝０ （合焦）

【数５】

【数６】 ξ，β≠０ （非合焦）

【００６９】 付加的な２次元（ｘ及びｙで同一直線上）は、試料から収集され、共焦点スポ
ットに関係づけられた共焦点照明系によって生じた非合焦光を表し、各組のｘ，
ｙ，ｚの共焦点照明された位置に関係づけられている。一般に、１０×１０スポ
ットパターンのような広い間隔で置かれたスポットの間隔のために、ξ及びβは
、試料面の突出したＤＭＤ画素の単位で−５から＋５に変化する。スポットの配
置間隔と、隣接スポットの非合焦情報による非汚染のξ及びβの範囲は、測定さ
れた試料の厚さに依存してもよい。

【００７０】 一般に、反復デコンボリューション法のようなデコンボリューション法は、像
形成のために点像分布関数とデコンボリューションがされた像とのコンボリュー
ションをすることによって、デコンボリューションの結果と被測定像とを比較す
る。

【００７１】 Ｉ_ｍ（ｘ，ｙ，ｚ）は、Ｉ_{ａ ｇｕｅｓｓ}（ｘ，ｙ，ｚ）とＰＳＦとのコンボ
リューションである。ＰＳＦとコンボリューションがされたＩ_{ａ ｇｕｅｓｓ}（
ｘ，ｙ，ｚ）は、Ｉ_{ｍ ｇｕｅｓｓ}（ｘ，ｙ，ｚ）を与える。

【００７２】 したがって、Ｉ_{ｍ ｇｕｅｓｓ}（ｘ，ｙ，ｚ）とＩ_ｍ（ｘ，ｙ，ｚ）との間の
相違を測定し、Ｉ_{ｍ ｇｕｅｓｓ}（ｘ，ｙ，ｚ）を更新し、所望の性能測定条件
が満たされるまで繰り返す。

【００７３】 本発明によれば、Ｉ_ａ（ｘ，ｙ，ｚ）を見いだすために、Ｉ_{ｍ ｇｕｅｓｓ}（
ｘ，ｙ，ｚ）とＩ_ｍ（ｘ，ｙ，ｚ）とを比較し、Ｉ_{ｍ ｇｕｅｓｓ}（ｘ，ｙ，ｚ
，ξ，β）とＩ_ｍ（ｘ，ｙ，ｚ，ξ，β）とをも比較するようにしてもよい。こ
れは、ξ，β≠０のためのＩ_ｍ（ｘ，ｙ，ｚ，ξ，β）が、ＰＳＦに高程度に依
存しており、Ｉ_ｍ（ｘ，ｙ，ｚ，０，０）の共焦点情報とは混合されないから、
一部において、結果を増強することができる。したがって、本発明は、Ｉ_ａ（ｘ
，ｙ，ｚ）の空間配置に依存する付加的な測定の利点を有する方法及び装置を含
む。加えて、これらの方法及び装置は、目標物から収集された実質的にすべての
光子を用い、対応する光導波路に直接発する光子を用いないので、雑音対信号比
は改善される。

【００７４】 合焦共焦点情報及び非合焦情報は、例えば、カメラ又は光空間変調器が光学（
ｚ）軸にそって移動されれば、又は、照明焦点面の焦点面のすぐ上方又は下方の
別の第１の焦点面位置に複数のカメラを設けることによって、ｘｙ方向及びｚ方
向の両方に得ることができる。

【００７５】 選択的な実施例について、以下に説明する。従来の共焦点顕微鏡において、試
料は、試料内に分布された光源パターンに照明ＰＳＦによって広げられた点光源
によって照明される。結果として試料から発する戻り光（蛍光のような光）は、
同様の検出感度パターン（ＰＳＦ）を有する。例えば蛍光のための２つのパター
ン間又は分布間の相違は、蛍光は励起光より長い波長の光であるので、発した光
のストークスシフトに基づく。従来の共焦点像化において、これらの２つのパタ
ーンは、共焦点ＰＳＦ関数を提供するために、掛け合わされる。検出されたほと
んどの情報は中心のピークにあり、分布は、ｘｙ及びｚ方向の両方に極めて著し
く伸びる。

【００７６】 照明のＰＳＦと、非合焦光を検出している検出器及び発した光を検出器に送る
光学系の画素のためのＰＳＦとの相互作用は、複雑である。従来の共焦点分布の
中心ピークの周りに、移動された（ｘｚ）検出スポットは、従来の中心ピークの
前及び側からの情報を検出し、同様に、従来のピークの前（小さなｚの）及び後
（大きなｚの）のコアからの情報を検出する。合焦データから非合焦データを減
じることは、中心ピークの幅及び長さが従来の共焦点ＰＳＦより非常に小さいと
いう結果を生じさせる。選択的な実施例において、側方の非合焦データのみが用
いられる。換言すれば、ＰＳＦは細められ、これは、解像度が増強されているこ
とを意味する。また、円錐体の前後（より小さくより長いｚ値）から収集された
情報は、従来の共焦点ＰＳＦより非常に少ない。他の改良点は、変更されたＰＳ
ＦのＦＷＨＭであり、該ＦＷＨＭは、従来の共焦点ＰＳＦのＦＷＨＭより著しく
少ない。これは、本発明の方法及び装置のための高空間分解能を示す。

【００７７】 被照明スポットの周りの非合焦情報を用いることの１つの利点は、ＰＳＦが視
野領域（装置はＬＳＩでない。）において１つの位置から他の位置へ変化したと
き、本発明の方法及び装置は、ＰＳＦにおける局所変更に対して低感度を有する
ことである。他の利点は、非合焦情報を利用するように要求された後処理は、該
後処理としてカーネルと照明スポットパターンの原像とのコンボリューションを
必要とするのみであるので、いくつかの実施例において簡単になり、本発明の方
法及び装置は、ＰＳＦの所望の態様を最適化するために容易に再構成することが
できる。例えば、ｘ方向の非常に狭いＰＳＦが要求され、ｙ及びｚ方向が重要で
ないとき、非合焦情報は、ｙ及びｚ軸の分解能を犠牲にしてｘ軸分解能を最大限
に用いることができる。これは、動的に、又は像が得られた後に、行うことがで
きる。

【００７８】 伝送顕微鏡において、検出されるべき全試料を光が通過するので、共焦点顕微
鏡を用いることは困難である。したがって、吸収物質の局所化されたｚ測定は、
厚い試料において行うことは困難である。しかし、原照明スポット（円柱状であ
る。）の適切な対数変換が像を形成した後の非合焦情報を用いることは、局所化
されたｚ情報内容を有する、変更されたＰＳＦを生じさせる。これは、変更され
たＰＳＦ、及び所望ならばｚ部分を提供する。

【００７９】 さらに他の実施例において、本発明に係る方法及び装置は、顕微鏡の光学的設
定が最適化されていない共焦点顕微鏡のために用いられる。これは、目標物が、
準備段階での方法（固定すること、取り付けること、着色することや標識付けす
ることのような）による球面収差のような顕著な光学的人工物を生じさせ、実際
の像化処理が、与えられた装置のための理論的に達成できる分解能の約９５％よ
り小さい像品質を得ることになるように、顕微鏡の光学要素が正しく整列又は配
置されないことを意味する。

【００８０】 本発明の他の特徴に関して、これらの実施例及び態様は、制御装置及び適切な
コンピュータ実行プログラミングを用いて実行することができる。

【００８１】 非合焦データは、減少又は増加された散乱係数及び吸収係数のような目標物に
ついての特性を含むことができる。

【００８２】 図２は、二重経路の実施例を示す図で、一部を拡大して示しており、光空間変
調器８が照明及び検出マスキングとして同時に用いられる。図示の例において光
空間変調器８を動的マスキングとして示す。図示の実施例は、図１の例と実質的
の同様のコンポーネントを含み、さらに、照明／検出の光路に配置された、濾過
マスキング組立体３４及びリレーレンズ３６を含む。光空間変調器８は、光導波
路束１４の対応する光導波路２８（対応する光導波路２８のパターン又はグルー
プ）のコア２６からの選択的な照明光及び検出光を許容するマスキングとして動
作する。実施例においては、単一の光空間変調器８は、照明光路（第１の経路）
及び検出光路（第２の経路）の両方に存在するので「二重経路（ｄｏｕｂｌｅ−
ｐａｓｓ）」として参照される。

【００８３】 二重経路の実施例は、単一経路の実施例と比較して、付加的な機能性を提供す
る。対応する光導波路２８のコア２６（又はコアのような１つ又は複数のもの）
を照明することに加え、二重経路の実施例は、１又は複数の光導波路の周りの領
域から発した光を排除（又は遮蔽）する間同様の対応する光導波路２８のコア２
６によって発せられた光を受けることができる。これは、光空間変調器８及び光
導波路束の対応する光導波路２８のコア２６が、共同して動作し、共焦点装置の
照明及び検出の両方のピンホールとして動作することを可能にする。単一経路の
実施例において、非合焦点情報は、典型的には、検出器によって得られた各像の
ための情報のような情報を遮蔽又は除去する、ソフトウェアアルゴリズムのよう
な、コンピュータ実行プログラミングを用いて排除される。二重経路の実施例は
、ソフトウェア（相対的に遅く、資源集中である。）からのハードウェア（相対
的に速く、より少ない資源を用いる。）への非合焦情報を排除する負荷量を変え
る。種々の実施例のために、共焦点像は、光導波路束によって戻され、二重経路
の実施例の光空間変調器によって濾過することができる強度分布の組を合計又は
統合することによって生じさせることができる。

【００８４】 図３は、二重経路視覚装置を示す図で、一部を拡大して示しており、照明光路
が、検流計やｘ−ｙ走査ミラー３８又は単一経路の実施例にも走査が適用される
同様の走査装置によって光空間変調器８を横切るように走査される。図３におい
て、光空間変調器８は、光導波路束の対応する光導波路２８のコア２６を照明し
、同じ対応する光導波路２８のみから発した光を検出するための、静的な照明及
び検出のマスキングとして用いられる。図３に示す光空間変調器に基づく静的マ
スキングは、簡単なピンホールアレイを超える利点を提供する。例えば、典型的
な光導波路束は、ほぼ六角形状の構造を用いている。これは、光導波路同士の中
心間間隔が変化することを生じさせ、各コアの形状が不規則になる。したがって
、例えば、ピンホールアレイは、しばしば正しく再調整される必要が生じ、また
各束のために専用である必要があるので、標準のレーザドリル技術を用いて、空
間的に変化する六角ピンホールアレイを作成することは困難である。本願で述べ
る、光空間変調器を用いるような静的マスキングを構成することは相対的に容易
である。この実施例は、他の視覚装置で用いることもできるが、特に、共焦点レ
ーザ走査顕微鏡（以下「ＣＬＳＭ」という。）、タンデム走査顕微鏡（以下「Ｔ
ＳＭ」という。）又はプログラマブルアレイ顕微鏡（以下「ＰＡＭ」という。）
のような従来の共焦点顕微鏡のために有用である。

【００８５】 前記した多くの多くの実施例は、光空間変調器、対応する光導波路のコア、付
加的な光導波路及び／又は検出器の画素のマッピングをすることを含み、検出器
は、例えば、検出器が画素化検出器であるとき含まれる。本発明は、付加的に、
本発明の他の態様の部分として及びそれ自体をマッピングするためにマッピング
するようなマッピングのための方法及び装置を提供する。マッピングは、登録（
ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）としても参照され、特に、光空間変調器又は光導波
路束の光導波路の画素を、画素化検出器の画素に関係づけることに参照される。
一実施例において、ＣＣＤカメラのような画素化検出器は、光導波路束及び光空
間変調器の「写真を撮る（ｔａｋｅ ｐｉｃｔｕｒｅ）」。「写真（ｐｉｃｔｕ
ｒｅ）」は、画素化検出器の画素に対して、光空間変調器及び光導波路のコアの
画素（例えば、光学スイッチ）の空間配置を示す。光空間変調器及び画素化検出
器の画素は、対応する光導波路のコアに登録される。

【００８６】 図４は、光源から光導波路束の近端部までは、図１から図３に示す装置のよう
に実質的に同じに組み立てられた装置を示す。光空間変調器８の画素を、画素化
検出器３２にマップするために、図４に示す光導波路束１４を、平面鏡（図示し
せず。）のような反射面と置き換える。次に、典型的には制御装置（図示せず。
）のコンピュータ実行プログラミングを介して、光空間変調器に登録パターンを
書き、画素化検出器を用いて登録パターンの像を得る。この第１の登録像は、光
空間変調器の画素から、画素化検出器の画素にマップする。第２の登録像は、図
４に示すように、平面鏡を光導波路束１４と置き換え、光導波路束１４の遠端部
を照明することによって得られる。これは、光導波路束１４の対応像を、画素化
検出器に提供する。この第２の登録像は、光導波路束１４の光導波路１５のコア
２６を、画素化検出器の画素にマップする。２つの登録像は、光空間変調器を光
導波路束にマップするように結合される。特に、第１の登録像が光空間変調器の
画素を、画素化検出器の画素にマップし、第２の登録像が光導波路のコアを、画
素化検出器の画素にマップするので、この２つは、光空間変調器の画素を光導波
路のコアにマップするように比較される。

【００８７】 図５は、光導波路から光導波路へのマッピングのために光空間変調器８の画素
を１以上の光導波路１５にマップする装置を示し、一部を拡大して示している。
この実施例において、複数の登録像、好ましくは少なくとも２つ又は３つの登録
像は、１つの光導波路束内の複数の光導波路のコアを、少なくとも１つの他の光
導波路束、好ましくは図５に示すような２つの他の光導波路束にマップするため
に、結合される。図５において、前記した光空間変調器は、デジタルマイクロミ
ラー装置である。しかし、他の光空間変調器も適している。

【００８８】 デジタルマイクロミラー装置のミラー（画素）は、平坦である、＋１０度傾斜
（オン状態を表す。）している、又は−１０度傾斜（オフ状態を表す。）してい
るのいずれかとすることができる。したがって、デジタルマイクロミラー装置８
のミラーが平坦であるか又はおかれているとき、画素化検出器は第２の光導波路
束５２（出力又は出光束）の像を得ることができる。デジタルマイクロミラー装
置８のミラーが＋１０度傾斜しているとき、画素化検出器は第１の光導波路束５
０（入力又は受光束）の像を得ることができる。同様に、デジタルマイクロミラ
ー装置８のミラーが−１０度傾斜しているとき、画素化検出器は第３の光導波路
束５４（入力又は受光束）の像を得ることができる。これは、３つのマップ又は
登録像を提供する。ファイバ、ミラー及びファイバへのマッピングは、３つの登
録像を結合させることによって、各光学経路（例えば、第２の光導波路束５２、
第１の光導波路束５０及び第３の光導波路束５４への経路）のために決定するこ
とができる。

【００８９】 一実施例において、マッピングは、以下のように処理される。

【００９０】 １．第２の光導波路束５２の光導波路のコアを照明する。デジタルマイクロミ
ラー装置８のミラーを平坦にし、画素化検出器を用いてファイバコアの像を得る
。

【００９１】 ２．第１の光導波路束５０の光導波路のコアを照明する。デジタルマイクロミ
ラー装置８のミラーを、該ミラーのオン状態の＋１０度に切り替え、画素化検出
器を用いて登録像を得る。

【００９２】 ３．同様に、第３の光導波路束５４の光導波路のコアを照明する。デジタルマ
イクロミラー装置８のミラーを、該ミラーのオフ状態の−１０度に切り替え、画
素化検出器を用いて登録像を得る。

【００９３】 ４．例えば、光導波路、光導波路及び光導波路へのマッピングと同様に、光導
波路、光空間変調器及び光導波路へのマッピングを確立するために、登録像を結
合させる。

【００９４】 したがって、本発明は、１つの光導波路の他への、１つの光空間変調器の他へ
の、光導波路又は光空間変調器の目標物又は検出器へのマッピング及びそれらの
組合せを含むマッピングに関係する方法及び装置を提供する。一般に、１つの光
導波路、光導波路又は他の所望の項目の登録パターンは、典型的には、検出器に
衝突する光の種々の画素を区別することができる画素化検出器又は他の検出器を
用いることによって得ることができ、次に、１つの第２の光導波路、光空間変調
器又は他の所望の項目の第２の登録パターンが得られ、２つのパターンが比較さ
れる。いくつかの実施例において、本発明に係る方法は、さらに、マップされた
１つの項目を、より近接して配列されたような他に対して移動させること、又は
、マップされた項目又は画素の調節のような調節を実行するための装置と同様に
、増強された配列を有効に提供するために、介在する光空間変調器の画素を調節
することを含む。

【００９５】 本発明の他の特徴に関して、１つの利点は、非コヒーレント光導波路束を用い
ることができることである。図６は、コヒーレント及び非コヒーレントの光導波
路束を示す図である。パネル（ａ）のコヒーレント束において、光導波路束１４
の近端部での個々の光導波路１５の位置は、遠端部での位置と実質的に同じであ
る。パネル（ｂ）の非コヒーレント束において、光導波路束１４の近端部での個
々の光導波路１５の位置は、遠端部での位置とは異なる。したがって、パネル（
ａ）に示すコヒーレント束において、光導波路束は、束の１端からのコヒーレン
ト像を他端に送る。パネル（ｂ）に示す非コヒーレント束において、照明された
ファイバは、該ファイバが照明端部で共に集められ、放出端部で全束にわたって
一様に分布されるように、配列される。例えば放出端のような遠端での照明され
たファイバの中心間配置は、好ましくは、検出された強度分布が実質的に重なら
ないような十分な大きさである。そのような非コヒーレント束は、従来の光スポ
ット（例えば検流計又は同様の走査装置から生じたスポット）で走査された光導
波路が、照明マスキングのオン画素が十分に間隔をおいて離れていないときでさ
え、非検出強度分布において重なることを実質的に回避する、適切な間隔で平行
に配置された１組の照明スポットを生じさせることを可能にする。最終像は、画
素化検出器の画素によって取り込まれたデータは、本願で説明したマッピング方
法を用いて生じたマップを用いて構成することができる。したがって、コヒーレ
ント像は、より廉価な非コヒーレント光導波路束を用いて得ることができる。

【００９６】 装置及び焦点についてのいくつかの一般的な説明に関して、光導波路束の遠端
部は、組織に突出した照明パターンを縮小し、検出されるべき記後方散乱光、蛍
光又は他の発出光を拡大するために、（グリーンレンズ（ＧＲＩＮ ｌｅｎｓ）
、小さな標準レンズやレンズ組、所定の形状のグリーンレンズ、回折レンズ又は
これらのあらゆる組合せのような）レンズ装置と関連して取り付けられてもよい
。

【００９７】 種々の組織の深さを問うために、共焦点像面を光導波路束レンズ装置の光軸に
沿って移動させることは望ましい。これは、例えば、光導波路束の遠端部で円筒
状又は他の所望の形状の圧電素子又は他の長さ伸長装置や材料を取り付けること
によって、行うことができる。圧電素子に掛けられる電圧を変化さると該素子の
長さが変わるので、光導波路束と、遠端部へ遠端に配置されたあらゆるレンズと
の間の距離も変わる。したがって、試料の焦点面又は組織の物体面の位置は変わ
る。圧電素子は、例えば、光導波路又は光導波路束の遠端部に沿って、例えば視
覚窓のような、光導波路束とレンズとの間又はレンズと（内視鏡のような）視覚
装置の端部との間に配置される。

【００９８】 付加的に、光導波路束のいずれかの端部での折率の違いから後方散乱を減少さ
せることが望ましい。像コントラストを減少させ、目標物に送られたか又は目標
物から受けた光の総量を減少させることができる。したがって、一実施例におい
て、束の光導波路のコア及びレンズの屈折率と同じ屈折率を有する光学結合流体
は、光導波路からの光をレンズに結合させるか又はその逆である。この屈折率適
合は、光導波路束の近端部及び遠端部の両方で用いることがでできる。

【００９９】 本発明は、また、従来の顕微鏡及び内視鏡において有用である。例えば、従来
の内視鏡は、内部器官の視覚化のために適切な視野領域を有する。しかし、マイ
クロ内視鏡は、相対的に小さな視野領域を有する（典型的には、細胞レベルで組
織を像化するために１００〜４００ｎｍである。）。従来の内視鏡は、容認でき
るコントラストを達成するために照明及び検出用として分離光導波路束を用いる
。マイクロ内視鏡は、典型的には、照明及び検出のために単一の光導波路束を用
いる。画素からコアへの照明及び検出及び光導波路から光導波路へのマッピング
に関連するような、前記した方法及び装置は、容認できるか又は改良されたコン
トラストを達成するための装置のような従来の装置を用いることができる。した
がって、従来の内視鏡は、照明及び検出のために単一の光導波路又は光導波路束
のみを必要とするように構成することができる。これは、そのような装置が、小
さな外径を有し、したがって、一般に達することが困難である人体の部分に接近
することを可能にする。

【０１００】 本発明は、また、組織の光学特性の生体内共焦点像、又は堅い内視鏡のような
装置において光学的像化装置を用いる他の所望の目的のために用いることができ
る。例えば、第２の光空間変調器は、照明の角度を制御するために、従来の内視
鏡又は他の視覚装置の対物レンズの開口絞りの共役像面において用いることがで
きる。組織に初めは入射する光は、少なくともほぼ１つの平均自由行程の長さ（
組織又は目標物の独立パラーメータ）のための初期方向に進むので、異なった照
明角度で生じた像は、種々の深さでの組織のついての情報を集めるように結合す
ることができる。

【０１０１】 一実施例において、種々の照明角度、例えば、ｘ−ｚ面において−４５度、０
度及び＋４５度、ｙ−ｚ面において−４５度及び＋４５度、２つのｘ−ｙ対角面
の各面において−４５度及び＋４５度を用いて、組織の頂部に焦点を合わせるこ
とは、表面増強像を生じさせ、各照明スポットパターンのためにＱ＝０度の像（
すべての４５度像／＃の４５度像）である。完全な共焦点像は、すべてのＱ像の
合計である。逆の手順は、組織内のより深いところからの情報を示す像を与える
。

【０１０２】 したがって、本発明は、コンピュータコンポーネント、及び、ある角度の光、
照明光又は検出光のいずれか又はその両方を送ることができる、単一の、大きな
孔を有する光導波路を用いる照明及び検出を含む、他の工業的装置に用いるため
に適した装置のような非生物的目標物と同様に、人の生体組織を含む組織のよう
な目標物の光学的調査に関連する方法及び装置を提供する。この態様は、種々の
深さの目標物の増強された像を生じさせることができる。一実施例において、本
発明に係る方法は、与えられた深さからの実質的にすべての像を合計することに
よって共焦点像が生じる増強像を生じさせるために、種々の照明角度を用いて、
目標物の所望のレベルに焦点を合わせることを含む。

【０１０３】 本発明は、また、他の装置及び機器に適用することができる方法と同様に、前
記した装置及び機器を製造及び使用する方法を提供する。例えば、視覚装置は、
近端部で像化する光の位置を光空間変調器が制御するように、光空間変調器を光
導波路束の近端部に近端部と同じ共役像面において光学的に結合させることによ
って製造することができる。視覚装置は、共焦点顕微鏡内視鏡とすることができ
る。光導波路束は、好ましくは、少なくとも１００個の光導波路を含む。他の実
施例において、視覚装置は、単一の光導波路を用いることができる。光空間変調
器は、光空間変調器が光導波路への照明光の位置を制御することができる場合に
おいて、近端部と同じ像面に配置されるか、又は、照明光が光学的像化装置に衝
突したとき、光空間変調器が照明光の角度を制御することを可能にする像面に配
置される。これ及び本発明の他の種々の方法及び特徴は、制御装置及びコンピュ
ータ実行プログラミングを用いて実行することができる。一実施例において、プ
ログラミングは、オン画素を提供するために光導波路束の対応する光導波路のコ
アに対応する光空間変調器のオン画素を設定すると共にオフ画素を提供するため
に光導波路束のコア間領域に対応するオフ画素を設定する。

【０１０４】 装置は、さらに、光導波路束及び、光導波路束の近端部から発する光を受ける
画素化検出器に光を提供するために、光学的に結合された光源を含む。装置は、
典型的には検出器を介する装置であり、光空間変調器のオン画素に対応する光導
波路から発する光と、他の光導波路から発する光との間を区別するためのコンピ
ュータ実行プログラミングを有する制御装置で結合される。装置は、単一経路の
視覚装置であってもよいし、二重経路の視覚装置であってもよい。光空間変調器
は、動的な照明又は検出のマスキングとして動作してもよい。光空間変調器及び
光導波路束の近端部に送られた光の位置を制御する走査装置を設けてもよい。

【０１０５】 目標物は、光源からの光を、光を光導波路束の光導波路のコアのみに送る光空
間変調器を介して光導波路束の近端部に送り、光導波路束の近端部からの光を光
導波路束の遠端部に送り、光導波路束の遠端部から光を発し、光導波路束の遠端
部から発した光で目標物を照明することによって、照明することができる。本発
明に係る方法は、光空間変調器を横切るように光ビームを走査させること、及び
、少なくとも１つのオン画素を提供するために、１つの光導波路のコアに対応す
る光空間変調器の少なくとも１つの画素をオン状態に設定すると共に光空間変調
器の他の画素をオフ状態に設定することを含むことができる。これによって、光
ビームは、光ビームがオン画素に接触し、光ビームが光導波路束のコア間領域又
は光導波路に隣接する光導波路に送られないとき、実質的に光導波路のコアのみ
に送られる。一実施例において、本発明に係る方法は、内部の生体内の目標物を
照明することを含む。

【０１０６】 目標物の像は、例えば、光源からの光を光空間変調器を介して光導波路束に送
り、目標物を照明するために光導波路束の遠端部から光を発し、これによって、
発出光を提供するために光が目標物から発生じさせること、光導波路束の遠端部
に接触する発出光を集めること、及び、検出器で目標物の像を提供するために発
出光を光導波路束を介して検出器に送ることによって得られる。像は、例えば、
接眼レンズ又は画素化検出器によって観察され、像は、広視野又は共焦点像又は
他の所望の像とすることができる。付加的に、像は、生体内目標物の内部像とす
ることができ、また、内視鏡を介して観察することができる。

【０１０７】 例

【０１０８】 図１に示す装置は、ファイバ束を介する共焦点像化を説明するように構成され
ている。米国テキサス州ダラス市のテキサス・インスツルメンツ社から入手され
たデジタルマイクロ装置（以下「ＤＭＤ」という。）は、その高コントラスト、
高画素数及び迅速な時間的応答性の理由により、ＳＬＭとして用いられる。ＤＭ
Ｄのマイクロミラーは、１７μｍの中心間の配置間隔を有し、１５μｓの自動交
換時間を有する。エル・ジェイ・ホルンベック（Ｌ． Ｊ． Ｈｏｒｎｂｅｃｋ
）著の、ＳＰＩＥ論文（Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ）、第２７巻第３０１３頁（１９
９７年）。この例においては、２５５：１の全オン・オフ・コントラスト比を有
する、６４０×４８０の解像度のＤＭＤを用いた。高解像度（１２８０×１０２
４）及び像化されたコントラスト（３７０：１）の装置は、現在、入手すること
ができる。

【０１０９】 スミトモＩＧＮ−０８／３０のイメージガイド（３０，０００のファイバ、２
μｍのファイバ径、３μｍの中心間配置間隔、０．３５ＮＡ）は、反射光落射照
明用に構成された従来の顕微鏡の物体面に配置されている。ＤＭＤは、物体面と
共役になるように顕微鏡の照明経路に配置されている。ＤＭＤのコントラストは
、顕微鏡の目的物の像側のＮＡが、ホルンベック（Ｈｏｒｎｂｅｃｋ）著のＳＰ
ＩＥ論文（Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ）第２７巻第３０１３頁（１９９７年）で最適
コントラストのために提案された最大値０．１８より一般に非常に小さいので、
最大化された。ＣＣＤカメラは、顕微鏡の主像面に配置される。ＤＭＤは、ＥＦ
ＯＳ社（カナダ国オンタリオ州ミシサガ市）のエックスサイト（Ｘ−Ｃｉｔｅ）
水銀アーク灯からの、青色（４００〜５００ｎｍ）濾過された光で一様に照明さ
れた。対物レンズＬ１は、ニコン２０倍平面アポクロマートである。

【０１１０】 ＤＭＤミラー及びＣＣＤ画素は、２段階の校正手順において像束のファイバで
登録された。最初に、平面ミラーは顕微鏡の物体面には位置されている（図１に
示すように像束の近端部は平面ミラーと一時的に置き換えられた。）。登録パタ
ーンはＤＭＤに書かれ、像は、ＣＣＤカメラを用いて得られた。この最初の登録
像は、ＤＭＤミラーをＣＣＤ画素にマップするために用いられた。この像束は、
顕微鏡の物体面に配置され、その遠端部で照明された。像は、ファイバ束で得ら
れた。この第２の登録像は、束内のファイバをＣＣＤ画素にマップするために用
いられた。２つの登録像は、共に用いて、ＤＭＤミラーを個々のファイバにマッ
プするために用いられた。実験結果において、平均して、束内の各ファイバにマ
ップされた６つのミラーがあった。ミラーのファイバ例えば７つの典型的なファ
イバへのマッピングは、図１の照明マスキングにおいて示した。

【０１１１】 像束のファイバは、該ファイバに対応するＤＭＤのミラーを作動させることに
よって照明された。ファイバの遠端部において、照明されたファイバからの光子
はレンズ装置によって試料内に送られた。この二重対物レンズ装置は、３倍の拡
大率を提供するために、視野レンズの周りに連続的に配置された、２つのニコン
平面アクロマートレンズ（２０倍で０．７５ＮＡ及び６０倍で１．４０ＮＡ）を
含む。物体面の試料内に置かれた合焦構造は光子を照明ファイバに後方散乱する
。物体面の上方又は下方の非合焦構造は、光子を、照明ファイバに隣接するファ
イバ組に後方散乱する。共焦点像は、合焦光子（光子が送り出された同じ光ファ
イバに後方散乱された。）を蓄え、非合焦光子を捨てることによって構築される
。

【０１１２】 照明経路の光学効率は、ファイバ束の近端部に入射して遠端部から発する光の
強度を測定することによって決められた。それらのミラーのみが、達した個々の
ファイバコアに割り当てられたとき、光学効率は３０％であった。この効率は、
ファイバ減衰、ファイバ束の各端部でのフレネル反射及びファイバとミラーとの
あらゆる非整列さによる損失を含む。全ファイバ束が全ミラーの作動によって照
明されたとき、光学効率は１９％に低下する。この効率は、ファイバコア間の非
活動の材料又はファイバコア間材料に入射する光は、ファイバ束によって効率よ
くは送られなかったので、全照明のもとで低下した。この無駄になった光は、後
方散乱されて装置のコントラストを低下させるか又は被覆部分（ｃｌａｄｄｉｎ
ｇ）に結合され、ファイバジャケットによって吸収されるか又は近くのファイバ
に再結合された。

【０１１３】 この装置で得られた像を図７に示す。部分（ａ）から部分（ｃ）は、３つの異
なった焦点面で像化されたインテル（Ｉｎｔｅｌ）８０４８６マイクロプロセッ
サの従来の像を示す。対応する共焦点像を部分（ｄ）から部分（ｆ）に示す。焦
点レベル間の軸方向の距離は２μｍで、各像のスケールバーは１０μｍの長さを
有する。合焦構造は両組の像に現れた。非合焦構造は、広視野像のみに現れ、共
焦点像において一般に現れなかった。ファイバ構造は、３つの高視野像において
明確に視認することができた。共焦点の場合において、ファイバ構造は、各ファ
イバのコア領域にわたって統合された全合焦強度がなめらかなガウススポットと
して最終像に書かれているので、視認できなかった。平均グレーレベル２５は、
目標物から反射された信号が遮蔽されたとき、ファイバコアで観察された。した
がって、ファイバが８ビット検出器を飽和させる合焦構造は、１０：１のコント
ラストを有した。非常に高いコントラストは、屈折率整合流体を用いてファイバ
束が対物レンズに正しく結合されたとき、得られた。

【０１１４】 装置の軸応答性は、平面ミラーを合焦へ変位させることによって特徴づけられ
た。視野の中心の単一のファイバが照明されたときの応答性を図８に示す。ＦＷ
ＨＭは１．６μｍであった。共焦点装置において、像束の各ファイバは、照明及
び検出のピンホールの機能を提供する。したがって、共焦点ピンホールの有効直
径は、ファイバの平均直径によって決められた。レンズ装置を経て物体空間に伸
びるピンホールの規格化された直径は、ｖ_ｐ＝ｋｄ_０ＮＡ／Ｍである。ここで、
ｋ＝２π／λであり、ｄ_０はファイバ直径であり、Ｍは拡大率である。ここで、
ファイバコアの直径をその強度分布のＦＷＨＭに等しい、ｄ_０≒ｄ_ＦＷＨＭ＝２
．５μｍと仮定する。レズ装置のＮＡは、３×０．３５＝１．０５である（レン
ズ装置の有効なＮＡは、レンズを経て伸びる像束のＮＡによって制限されている
。）。λ＝４５０ｎｍの波長、ｖ_ｐ＝６．１１で、結果として、焦点ずれを有す
る軸線上の強度の理論的変化は、簡単なｓｉｎｃ（ｚ）近軸形式によっては十分
は示されない。１．０７μｍの理論的なＦＷＨＭは、ウィルソン（Ｗｉｌｓｏｎ
）及びカーリーニ（Ｃａｒｌｉｎｉ）著の光学的文書（Ｏｐｔ． Ｌｅｔｔ）第
１２巻第２２７頁（１９８７年）の方法に従うこの共焦点装置のために計算され
た。理論的なＦＷＨＭと観察されたＦＷＨＭとの相違は、主として、ファイバピ
ンホールを横切る非一様性光子強度に依存した。理論的計算は、一様な照明及び
検出ピンホール機能を仮定したが、それは、ガウス分布状の強度分布を有するフ
ァイバ照明ピンホールのためには真理ではない。

【０１１５】 ファイバ束を横切ってスポットを単純に走査することとは異なり、個々のファ
イバを選択的に照明するためにＳＬＭを用いることは、光ファイバ共焦点顕微鏡
の光学的切り出し性能を改善することができる。従来の走査スポット装置におい
て、スポットが光導波路束のファイバ間（コア間）領域を通り過ぎたとき、３つ
までのファイバが同時に照明される（六角形のファイバパッキングとして。）。
スポット強度は光が３つのファイバの各ファイバを下方へ伝播したとき再配分さ
れるので、有効なピンホール直径は、２以上までの要因によって増加される。ピ
ンホール直径の増加は、装置の光学的切り出し性能を低下させる。ＳＬＭを用い
ることによって光導波路が個々に照明されたとき、実質的に１つのファイバ（又
は別個のファイバ）のみが１度に照明され、有効なピンホール直径は、典型的に
、ファイバの直径に等しい。これは、より小さなＦＷＨＭと、増強された光学的
切り出しを提供する。加えて、ファイバ束に入射する全光子が特定のファイバコ
アに結合され、極めてわずかの光子がファイバ間の間隙物質から後方散乱される
ので、ＳＬＭで個々のファイバを照明することは、また、より高いコントラスト
と改善された光学効率をもたらす。

【０１１６】 前記した説明及び添付図面で示した事項のすべては、図示の目的のためであり
、制限又は限定されることを意味しない。従属項によって、本発明の総括的な特
徴及び特定の特徴のすべて及び本発明の範囲に関する陳述のすべてを含む。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、光空間変調器と光導波路束とを含む単一経路の視覚装置を示す図であ
り、一部を拡大して示している。

【図２】 図２は、光空間変調器と光導波路束とを含む二重経路の視覚装置を示す図であ
り、一部を拡大して示している。

【図３】 図３は、光空間変調器と光導波路束とを含み、照明光が光空間変調器を横切っ
て走査される、二重経路の視覚装置を示す図であり、一部を拡大して示している
。

【図４】 図４は、画素及び光導波路をマッピングするための、光源から光導波路束の近
端部に至るまで、図１から図３に示す装置と実質的に同じに組み立てられた装置
を示す図であり、一部を拡大して示している。

【図５】 図５は、光空間変調器及び光導波路の画素をマッピングするための装置を示す
図であり、一部を拡大して示している。

【図６】 図６は、コヒーレント及び非コヒーレントの光導波路束を示す図。

【図７】 図７は、広視野顕微鏡を用いて撮られた広視野像（（ａ）から（ｃ））と、本
発明に係る共焦点顕微鏡を用いて撮られた共焦点像（（ｄ）から（ｅ））とを含
む、マイクロプロセッサの顕微鏡写真を示す図。

【図８】 図８は、１．６μｍのＦＷＨＭで、焦点で走査された平面ミラーの軸方向応答
性を示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／２４４，４２７ (32)優先日 平成12年10月30日(2000．10．30) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ドルーガン、 アンドリュー エル ピー カナダ ヴィー６ジー １エム５ ブリテ ィッシュ コロンビア ヴァンクーヴァー ネルソン ナンバー 210−1690 (72)発明者 レーン、 ピエール エム カナダ ヴィー６ジー １ワイ２ ブリテ ィッシュ コロンビア ヴァンクーヴァー ハーウッド ストリート 1201−1651 Ｆターム(参考） 2H040 GA02 GA06 GA10 2H041 AA16 AB14 AC06 AZ01 2H046 AA02 AA09 AD09

Claims (61)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光空間変調器と、近端部及び遠端部を有する光導波路束とを
   含み、前記光空間変調器は、該光空間変調器が前記近端部に衝突する光の位置を
   制御するように前記近端部と同じ共役像面において前記光導波路束の前記近端部
   に光学的に結合されている、視覚装置。
2. 【請求項２】 さらに、内視鏡を含む、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記光導波路束は少なくとも１００個の光導波路を含み、前
   記内視鏡は共焦点顕微鏡式内視鏡である、請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記光空間変調器は、オン画素を提供するために前記光導波
   路束の対応する前記光導波路のコアに対応する前記光空間変調器のオン状態の画
   素に設定することができると共にオフ画素を提供するために前記光導波路束のコ
   ア間領域に対応するオフ状態の画素に設定することができる、コンピュータによ
   って実行されるプログラミングを含む制御装置に動作可能に接続されている、請
   求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 【請求項５】 互いに間隔をおいて配置された複数の被選択グループの前記
   画素は、第１の被選択グループの画素に対応する第１の光導波路の前記遠端部か
   ら発する光が第２の被選択グループの画素に対応する第２の光導波路の前記遠端
   部から発する光と実質的に干渉しないようにオン状態であり、前記光空間変調器
   の実質的にすべての他の画素はオフ状態である、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記光空間変調器の少なくとも３つの異なる画素は、実質的
   にすべての対応する前記光導波路の各コアに対応する、請求項４又は５に記載の
   装置。
7. 【請求項７】 さらに、前記光導波路束の前記近端部から発する光を受ける
   ために光学的に結合された画素化検出器を含み、前記制御装置は、さらに、前記
   光空間変調器のオン画素に対応する前記光導波路から発する光と他の光導波路か
   ら発する光とを区別する、コンピュータによって実行されるプログラミングを含
   む、請求項４から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記コンピュータによって実行されるプログラミングは、付
   加的に、他の光導波路から発する光を無視する、請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記制御装置は、さらに、非合焦データを提供するために他
   の光導波路から発する光を検出する、コンピュータによって実行されるプログラ
   ミングを含み、前記プログラミングは、前記非合焦データと、増強された像を提
   供するために前記オン画素に対応する前記光導波路から発する前記光とを統合す
   る、請求項７に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記制御装置は、非合焦データと、前記オン画素に対応す
    る前記光導波路から発する前記光とを２次元ガウス分布を用いて適合させる、請
    求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】 当該視覚装置は単一経路の視覚装置であって、該視覚装置
    は、さらに、前記光導波路束の前記近端部に光学的に結合された光源を含み、前
    記光空間変調器は、前記光源と、前記光導波路束の前記近端部との間に光学的に
    結合されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 【請求項１２】 当該視覚装置は二重経路の視覚装置であって、該視覚装置
    は、さらに、いずれも前記光導波路束の前記近端部に光学的に結合された光源及
    び検出器を含み、前記光空間変調器は、（ａ）前記光源及び前記検出器のそれぞ
    れと、（ｂ）前記光導波路束の前記近端部との間に光学的に結合されている、請
    求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記制御装置は、さらに、対応画素と非対応画素とを含む
    マップを提供するために前記光空間変調器の画素を前記光導波路束の対応する光
    導波路の対応するコアにマップをする、コンピュータによって実行されるプログ
    ラミングを含む、請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 【請求項１４】 さらに、前記光空間変調器と前記光導波路束の前記近端部
    とに送られる光の位置を制御する走査装置を含み、前記制御装置は、さらに、前
    記走査装置に前記光空間変調器を走査することを命令し、少なくとも１つの対応
    する前記画素をオン状態に設定することと前記光空間変調器の他の画素をオフ状
    態に設定することとを同時に行い、これによって、対応する光導波路の実質的に
    前記コアのみに前記光源からの光が送られるようにする、請求項１３に記載の装
    置。
15. 【請求項１５】 前記光源は、該光源が前記光空間変調器の前記画素の実質
    的な部分を照明するように前記光空間変調器に光学的に結合され、前記制御装置
    は、さらに、被選択対応画素をオン状態に設定すると共に前記光空間変調器の他
    の画素をオフ状態に設定する、コンピュータによって実行されるプログラミング
    を含み、これによって、前記対応画素に対応する前記光導波路の実質的に前記コ
    アのみに前記光源からの光が送られるようにさせる、請求項１３に記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記制御装置は、さらに、第１の被選択対応画素に対応す
    る第１の光導波路の前記近端部から発する光が第２の被選択対応画素に対応する
    第２の光導波路の前記近端部から発する光と実質的に干渉しないように、オン状
    態に設定された前記被選択対応画素と、前記光導波路束の実質的にすべての前記
    光導波路が照明される時間にわたって変化されたオン状態設定の被選択対応画素
    とを選択する、コンピュータによって実行されるプログラミングを含む、請求項
    １５に記載の装置。
17. 【請求項１７】 標的組織の共焦点顕微鏡法を提供する可撓性の内視鏡装置
    であって、少なくとも１００個の光導波路を含む光導波路束であって近端部と遠
    端部とを有する光導波路束を含む内視鏡を含み、さらに、光空間変調器であって
    該光空間変調器が前記近端部に衝突する光の位置を制御するように前記近端部と
    同じ共役像面において前記光導波路束の前記近端部に光学的に結合された光空間
    変調器と、前記光空間変調器に動作可能に接続され、オン画素のグループを提供
    するために前記光導波路束の対応する光導波路のコアに対応する前記光空間変調
    器もオン状態グループの画素に設定することができると共にオフ画素を提供する
    ために前記光導波路束のコア間領域に対応するオフ状態の画素に設定することが
    できる、コンピュータによって実行されるプログラミングを含む制御装置とを含
    む、可撓性の内視鏡装置。
18. 【請求項１８】 互いに間隔をおいて配置された複数の被選択グループの前
    記画素は、第１の被選択グループのオン画素に対応する第１の光導波路の前記近
    端部から発する光が第２の被選択グループのオン画素に対応する第２の光導波路
    の前記近端部から発する光と実質的に干渉しないように前記オン状態であり、前
    記光空間変調器の他の画素は前記オフ状態である、請求項１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記光空間変調器の少なくとも３つの異なる画素は、実質
    的にすべての前記対応画素の各コアに対応する、請求項１７又は１８に記載の装
    置。
20. 【請求項２０】 前記内視鏡は、さらに、前記光導波路束の前記近端部から
    発する光を受けるために光学的に結合された画素化検出器を含み、前記制御装置
    は、さらに、前記光空間変調器のオン画素に対応する前記光導波路から発する光
    と他の光導波路から発する光とを区別する、コンピュータによって実行されるプ
    ログラミングを含む、請求項１７から１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記コンピュータによって実行されるプログラミングは、
    付加的に、他の前記光導波路から発する光を無視する、請求項２０に記載の装置
    。
22. 【請求項２２】 前記制御装置は、さらに、非合焦データを提供するために
    他の前記光導波路から発する光を検出する、コンピュータによって実行されるプ
    ログラミングを含み、該プログラミングは、増強された像を提供するために前記
    非合焦データと前記オン画素に対応する前記光導波路から発する前記光とを統合
    する、請求項２０に記載の装置。
23. 【請求項２３】 （ａ）光空間変調器を設けること、 （ｂ）近端部と遠端部とを有する光導波路束を設けること、及び （ｃ）前記光空間変調器が前記近端部に衝突する光の位置を制御するように前
    記近端部と同じ共役像面において前記光導波路束の前記近端部に光学的結合にて
    前記光空間変調器を配置することを含む、視覚装置を製造する方法。
24. 【請求項２４】 前記視覚装置は共焦点顕微鏡式内視鏡であって、さらに、
    少なくとも１００個の光導波路を含む前記光導波路束を設けることを含む、請求
    項２３に記載の方法。
25. 【請求項２５】 さらに、オン画素を提供するために前記光導波路束の対応
    する光導波路のコアに対応する前記光空間変調器のオン状態の画素に設定するこ
    とができると共にオフ画素を提供するために前記光導波路束のコア間領域に対応
    するオフ状態の画素に設定することができる、コンピュータによって実行される
    プログラミングを含む制御装置に、前記光空間変調器を動作可能に接続すること
    を含む、請求項２３又は２４に記載の方法。
26. 【請求項２６】 さらに、前記光導波路束の前記近端部から発する光を受け
    るために画素化検出器を前記視覚装置に光学的に結合させること、及び前記光空
    間変調器のオン画素に対応する前記光導波路から発する光と他の光導波路から発
    する光とを区別する、コンピュータによって実行されるプログラミングを有する
    制御装置を設けることを含む、請求項２３から２５のいずれか１項に記載の方法
    。
27. 【請求項２７】 単一経路視覚装置を製造する方法であって、さらに、前記
    光導波路束の前記近端部に光学的に結合された光源を設けること、前記光空間変
    調器を、前記光源と前記光導波路束の前記近端部との間に光学的結合にて配置し
    、前記光源と前記画素化検出器との間に光学的結合にては配置しない、請求項２
    ３から２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 【請求項２８】 二重経路視覚装置を製造する方法であって、さらに、前記
    光導波路束の前記近端部に光学的に結合された光源を設けること、前記光空間変
    調器を、（ａ）前記光源及び前記画素化検出器と、（ｂ）前記光導波路束の前記
    近端部との間に光学的結合にて配置する、請求項２３から２６のいずれか１項に
    記載の方法。
29. 【請求項２９】 さらに、前記光空間変調器及び前記光導波路束の前記近端
    部に送られる光の前記位置を制御する走査装置を設けること、及び前記走査装置
    に前記光空間変調器を走査するように命令し、前記光源からの光を対応する光導
    波路の前記コアのみに実質的に送るために少なくとも１つの前記対応画素をオン
    状態に設定することと前記光空間変調器の他の画素をオフ状態に設定することと
    を同時に行うことを含む、請求項２７又は２８に記載の方法。
30. 【請求項３０】 さらに、前記光源が前記光空間変調器の前記画素の実質的
    な部分を照明するように前記光源を前記光空間変調器に光学的に結合させること
    、及び前記光源からの光を前記対応画素に対応する前記光導波路の前記コアのみ
    に実質的に送るために被選択対応画素をオン状態に設定すると共に前記光空間変
    調器の他の画素をオフ状態に設定する、コンピュータによって実行されるプログ
    ラミングを有する制御装置を設けることを含む、請求項２７又は２８に記載の方
    法。
31. 【請求項３１】 （ａ）光空間変調器を設けること、 （ｂ）近端部と遠端部とを有する少なくとも１００個の光導波路を含む光導波
    路束であって、前記光導波路束の少なくとも前記遠端部は内視鏡内に配置された
    光導波路束を設けること、 （ｃ）前記光空間変調器を、前記近端部を衝突する光の位置を前記光空間変調
    器が制御するように前記近端部と同じ共役像面において前記光導波路束の前記近
    端部に光学的結合にて配置すること、及び （ｄ）オン画素のグループを提供するために前記光導波路束の対応する光導波
    路のコアに対応する前記光空間変調器のオン状態のグループの画素に設定するこ
    とができると共にオフ画素を提供するために前記光導波路束のコア間領域に対応
    するオフ状態の画素に設定することができ、コンピュータによって実行されるプ
    ログラミングを有する制御装置を、前記光空間変調器に動作可能に接続すること
    を含む、可撓性の内視鏡装置を製造する方法。
32. 【請求項３２】 さらに、前記光導波路束の前記近端部から発する光を受け
    るために画素化検出器を前記視覚装置に光学的に結合させること、及び前記光空
    間変調器のオン画素に対応する前記光導波路から発する光と他の光導波路から発
    する光とを区別する、コンピュータによって実行されるプログラミングを有する
    制御装置を設けることを含む、請求項３１に記載の方法。
33. 【請求項３３】 （ａ）光源からの光を光導波路束の近端部に、前記光を前
    記光導波路束の光導波路の実質的に前記コアのみに送る光空間変調器を介して送
    ること、 （ｂ）前記光導波路束の前記近端部からの前記光を前記光導波路束の遠端部に
    送り、前記光導波路束の前記遠端部から発光させること、及び （ｃ）前記目標物を前記光導波路束の前記遠端部から発した前記光で照明する
    ことを含む、目標物を照明する方法。
34. 【請求項３４】 さらに、前記光空間変調器を横切って光ビームを走査させ
    ること、及び少なくとも１つのオン画素を提供するために１つの前記光導波路の
    コアに対応する前記光空間変調器の少なくとも１つの画素をオン状態に設定する
    ことと前記光空間変調器の他の画素をオフ状態に設定することとを同時に行うこ
    とを含み、これによって、前記光ビームは該光ビームが前記オン画素と接触した
    とき前記光導波路の前記コアのみに実質的に送られ、前記光ビームは前記光導波
    路束のコア間領域又は前記光導波路に隣接の光導波路には送られない、請求項３
    ３に記載の方法。
35. 【請求項３５】 前記光ビームはレーザビームである、請求項３４に記載の
    方法。
36. 【請求項３６】 さらに、前記光導波路束の実質的にすべての前記光導波路
    が照明される時間にわたってオン状態に設定された実質的にすべての画素を横切
    って前記光ビームを走査させること、及び、これによって、前記光導波路束を移
    動させることなく前記光導波路束の視野領域内の実質的にすべての前記目標物を
    照明することを含む、請求項３４に記載の方法。
37. 【請求項３７】 さらに、前記光源が前記光空間変調器の前記画素の実質的
    な部分を照明するように前記光源を前記光空間変調器に光学的に結合させること
    、及び、前記光源からの光が前記対応画素に対応する前記光導波路の前記コアの
    みに実質的に送られるように被選択対応画素をオン状態に設定すると共に前記光
    空間変調器の他の画素をオフ状態に設定することを含む、請求項３３に記載の方
    法。
38. 【請求項３８】 さらに、前記光導波路束の実質的にすべての前記光導波路
    が照明される時間にわたってオン状態に設定された前記被選択対応画素を変化さ
    せること、及び、これによって、前記光導波路束を移動させることなく前記光導
    波路束の視野領域内の実質的にすべての前記目標物を照明することを含む、請求
    項３７に記載の方法。
39. 【請求項３９】 さらに、第１の被選択対応画素に対応する第１の光導波路
    の前記遠端部から発する光が第２の被選択対応画素に対応する第２の光導波路の
    前記遠端部から発する光と実質的に干渉しないように、オン状態に設定された前
    記被選択対応画素を選択することを含む、請求項３７又は３８に記載の方法。
40. 【請求項４０】 さらに、前記光空間変調器の少なくとも３つの異なる画素
    を実質的にすべての対応する前記光導波路の各コアに対応するように設定するこ
    とを含む、請求項３３から３８のいずれか１項に記載の方法。
41. 【請求項４１】 さらに、前記光空間変調器の少なくとも３つの異なる画素
    を実質的にすべての対応する前記光導波路の各コアに対応するように設定するこ
    とを含む、請求項３９に記載の方法。
42. 【請求項４２】 さらに、生体内目標物の内部を照明することを含む、請求
    項３３から４１のいずれか１項に記載の方法。
43. 【請求項４３】 （ａ）光源からの光を光導波路束に光空間変調器を介して
    送り、前記目標物を照明するために前記光導波路束の遠端部から発光させ、これ
    によって、発光を提供するために前記目標物から発光させること、 （ｂ）前記光導波路束の前記遠端部と接触する前記発出光を集めること、及び （ｃ）検出器において前記目標物の像を提供するために前記発出光を前記検出
    器に前記光空間変調器を介して送ることを含む、目標物の像を得る方法。
44. 【請求項４４】 前記検出器は接眼レンズを含む、請求項４３に記載の方法
    。
45. 【請求項４５】 前記検出器は画素化検出器を含む、請求項４３又は４４に
    記載の方法。
46. 【請求項４６】 さらに、共焦点像を得ることを含む、請求項４３に記載の
    方法。
47. 【請求項４７】 さらに、共焦点像を得ることを含む、請求項４４に記載の
    方法。
48. 【請求項４８】 さらに、共焦点像を得ることを含む、請求項４５に記載の
    方法。
49. 【請求項４９】 前記光導波路束は、少なくとも約１００個の光導波路を含
    む、請求項４６に記載の方法。
50. 【請求項５０】 さらに、オン画素を提供するために前記光導波路束の対応
    する光導波路の前記コアに対応する前記光空間変調器のオン状態の画素に設定す
    ると共にオフ画素を提供するために前記光導波路束のコア間領域に対応するオフ
    状態の画素に設定することを含む、請求項４３から４９のいずれか１項に記載の
    方法。
51. 【請求項５１】 第１の被選択グループのオン画素に対応する第１の光導波
    路の前記遠端部から発する光が少なくとも１つの第２の被選択グループのオン画
    素に対応する少なくとも１つの第２の光導波路の前記遠端部から発する光と実質
    的に干渉しないように、互いに間隔をおいて配置された複数の被選択グループの
    前記オン画素をオン状態に設定することを含む、請求項５０に記載の方法。
52. 【請求項５２】 前記光空間変調器の少なくとも３つの異なる画素は、実質
    的にすべての対応する光導波路の各コアに対応する、請求項５０又は５１に記載
    の方法。
53. 【請求項５３】 さらに、前記光空間変調器のオン画素に対応する前記光導
    波路から発する光と他の光導波路から発する光とを区別することを含む、請求項
    ４３から５２のいずれか１項に記載の方法。
54. 【請求項５４】 さらに、他の前記光導波路から発する光を無視することを
    含む、請求項５３に記載の方法。
55. 【請求項５５】 さらに、非合焦データを提供するために他の前記光導波路
    から発する前記光を評価すること、及び増強された像を提供するために前記非合
    焦データと前記オン画素に対応する前記光導波路から発する前記光とを統合する
    ことを含む、請求項５３に記載の方法。
56. 【請求項５６】 さらに、前記非合焦データと前記オン画素に対応する前記
    光導波路から発する前記光とを２次元ガウス分布に従って適合させることを含む
    、請求項５５に記載の方法。
57. 【請求項５７】 さらに、前記光空間変調器が該光空間変調器のオン画素に
    対応する光導波路の実質的に光導波路コアのみに照明光が送られるように照明マ
    スキングとして動作するような単一経路視覚装置を提供するために照明光路のみ
    において前記光空間変調器を経た前記光を送ることを含む、請求項４３から５６
    のいずれか１項に記載の方法。
58. 【請求項５８】 さらに、前記光空間変調器が実質的に、対応する光導波路
    のみに照明光が送られるように照明マスキングとして及び対応する光導波路とは
    別の光導波路からの光が前記検出器に達することを実質的に防止する検出マスキ
    ングとして動作するような二重経路視覚装置を提供するために照明光路及び検出
    光路の両方において前記光空間変調器を経た前記光を送ることを含む、請求項４
    ３から５６のいずれか１項に記載の方法。
59. 【請求項５９】 さらに、対応画素及び非対応画素を含むマップを提供する
    ために前記光空間変調器の画素を前記光導波路束の対応する光導波路の対応する
    コアにマッピングをすることを含む、請求項４３から５８のいずれか１項に記載
    の方法。
60. 【請求項６０】 前記像は、生体内目標物の内部の像を得ることを含む、請
    求項４３から５９のいずれか１項に記載の方法。
61. 【請求項６１】 前記像は内視鏡を介して得られる、請求項４３から６０の
    いずれか１項に記載の方法。