JP2004321696A - 光イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察中に生体組織と光プローブとの位置関係が変化して画像化位置から観察対象物が移動してしまった場合にも、容易に良好な画像を観察させ続けることが可能な光イメージング装置を実現する。
【解決手段】光イメージング装置１は、水平スキャナ１６ａと、焦点変更手段として観測光を深部方向に垂直方向走査する垂直スキャナ１６ｂとから構成される３次元スキャナ１６を有している。また、光イメージング装置１は、観測用集光光学系１７からの被検部までの距離を計測する距離計測光学系を有して構成される。光イメージング装置１は、コンピュータ２４の制御により距離計測光学系の距離計測用光路長可変機構４０を高速でスキャンニングして距離計測用光検出素子３８で検出される光の強度が最大となる距離を検出し、この距離に応じた焦点距離となるように３次元スキャナ１６を制御駆動する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光束を走査して被検部の断層像を得る光イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光イメージング装置は、医療用分野において広く用いられている。光イメージング装置は、被検部の生体組織に光源からの光束を照射し、その被検部からの戻り光の情報から被検部の断層像を構築するものである。
【０００３】
このような光イメージング装置は、例えば、低干渉光（低コヒーレンス光）を発生する光源を用いるＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ）と呼ばれるものが知られている。ＯＣＴは、光源からの低干渉光を被検部の生体組織に対して走査して対物光学系からその焦点で集光する光走査プローブ（以下、単に光プローブと略記）を備えている。そして、ＯＣＴは、光プローブで上記対物光学系を経て得た被検部の生体組織から反射光及び散乱光である戻り光を干渉させて受光手段で受光し生体組織のＯＣＴ断層像（光イメージング像）を得るものである。
【０００４】
一方、光イメージング装置は、例えば、共焦点光学系を有するものがある。この共焦点光学系を有する光イメージング装置は、光源からのレーザ光（コヒーレンス光）を被検部の生体組織に対して走査して対物光学系からその焦点で集光する光プローブを備えている。そして、共焦点光学系を有する光イメージング装置は、光プローブで上記対物光学系を経て得た被検部の生体組織から反射光及び散乱光である戻り光を上記対物光学系と共焦点の関係になっている受光手段で受光し生体組織の共焦点画像（光イメージング像）を得る。
【０００５】
このような光イメージング装置は、例えば、上記ＯＣＴに上記共焦点光学系を組み合わせ、光干渉を用いて高分解能で被検部の小領域の断層像を得るものがある。この光イメージング装置は、被検部の水平方向の分解能が共焦点の分解能で限定されて、被検部の深部方向（深さ方向）がＯＣＴの分解能で限定される。このため、上記光イメージング装置は、被検部の小領域を正確に走査して、綺麗な断層像を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＯＣＴに共焦点光学系を組み合わせた上記光イメージング装置は、ＯＣＴのコヒーレンスゲートの位置と、共焦点の焦点面とを正確に合わせないと、画像を得ることができない。
そこで、上記光イメージング装置は、観察前に調整治具等を用いてＯＣＴのコヒーレンスゲートの位置と、共焦点の焦点面とを調整するものが考えられる。この方法により、上記光イメージング装置は、観察前にＯＣＴのコヒーレンスゲートの位置と、共焦点の焦点面とを正確に合わせることが可能である。
【０００７】
しかしながら、上記光イメージング装置は、光プローブを装置本体に対して着脱自在に交換する毎に、上記調整を一々行うのが煩雑である。また、上記光イメージング装置は、一旦、冶具等を利用して光学系の観察条件を合わせた場合にも、観察中に光学系の光路長等が温度変化等で変化してしまい、生体組織と光プローブ先端との距離が変化してしまうことが考えられる。
【０００８】
そして、上記光イメージング装置は、観察中に、生体組織と光プローブ先端との距離が変化してしまった場合、画像が観察できなくなってしまう。特に、ＯＣＴ，共焦点光学系を組み合わせた光イメージング装置は、生体組織の位置が画像化範囲を超えてしまった場合、画像が消失してしまい、再度観察可能な位置関係に戻すことが困難になってしまう。
【０００９】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、観察中に生体組織と光プローブとの位置関係が変化して画像化位置から観察対象物が移動してしまった場合にも、容易に良好な画像を観察させ続けることが可能な光イメージング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、光源からの光束を照射し、被検部からの戻り光の情報からこの被検部の断層像を構築する光イメージング装置において、前記光源からの光束を伝達して被検部に集光照射すると共に、この被検部からの戻り光を受光手段に伝達するための光学系と、前記光学系の焦点位置を変更する焦点変更手段と、前記光学系と前記被検部との距離を計測する距離計測手段と、前記距離計測手段からの出力に基づき、前記焦点変更手段を制御して前記光学系の焦点位置を調整する制御手段と、を具備したことを特徴としている。
この構成により、観察中に生体組織と光プローブとの位置関係が変化して画像化位置から観察対象物が移動してしまった場合にも、容易に良好な画像を観察させ続けることが可能な光イメージング装置を実現する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図１３は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態の光イメージング装置を示す全体構成図、図２は光プローブの先端側の構成を示す断面図、図３は光プローブが挿通される内視鏡を示す説明図、図４は観測用集光光学系の前面に基準となる対象物をおいた際の観測用集光光学系と基準となる対象物間の距離と観測用光検出素子で得られる信号強度との関係を示す説明図であり、図４（Ａ）は被検部までの距離に対する観測用光検出素子の信号強度（信号出力）を示す説明図、図４（Ｂ）は低可干渉光のコヒーレンス長が短く、これに対して観測用集光光学系の被写界深度が長い場合における許容される調整精度の説明図、図４（Ｃ）は同図（Ｂ）と逆に観測用集光光学系の被写界深度が短く、これに対して低可干渉光のコヒーレンス長が長い場合における許容される調整精度の説明図、図５は焦点位置調整制御の処理を示すフローチャート、図６はプローブ先端側の光学系と距離計測用光検出素子で検出される戻り光量との関係を示す説明図であり、図６（Ａ）はプローブ先端側の光学系を示す概略図、図６（Ｂ）は同図（Ａ）における距離計測用光検出素子で検出される戻り光量のグラフ、図７は被検部の位置によるプローブ先端側の光学系と距離計測用光検出素子で検出される戻り光量との関係を示す説明図であり、図７（Ａ）はプローブ先端側の光学系を示す概略図、図７（Ｂ）は同図（Ａ）における距離計測用光検出素子で検出される戻り光量のグラフ、図７（Ｃ）は同図（Ｂ）に対して被検部が接近した際の距離計測用光検出素子で検出される戻り光量のグラフ、図８は第１変形例の光イメージング装置を示す全体構成図、図９は図８の光プローブの先端側の構成を示す断面図、図１０は第２変形例の光イメージング装置を示す全体構成図、図１１は図１０の光プローブの先端側の構成を示す断面図、図１２は第３変形例の光イメージング装置を示す全体構成図、図１３は第４変形例の光イメージング装置を示す全体構成図である。
【００１２】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の光イメージング装置１は、光走査手段を内蔵し、被検部の生体組織に光源からの光束を集光照射すると共に、その戻り光を取り込む光走査プローブ（以下、光プローブと略記）２と、この光プローブ２の後端の光コネクタ４ａが着脱自在に接続され、光プローブ２に光束を供給すると共に、光プローブ２からの戻り光を受光して画像化する光イメージング装置本体（以下、装置本体と略記）３とを有する。
【００１３】
装置本体３は、内部に超高輝度発光ダイオード（以下、ＳＬＤと略記）等の観測用低可干渉光源１１が設けてある。この観測用低可干渉光源１１は、その波長が例えば１３００ｎｍで、その可干渉距離が例えば１７μｍ程度であるような短い距離範囲のみで干渉が起こる低可干渉光の特徴を備えている。つまり、この光は、例えば２つに分岐（分離）した後、再び混合した場合には分岐（分離）した点から混合した点までの２つの光路長の差が１７μｍ程度の短い距離範囲内の場合に干渉した光として検出され、それより光路長差が大きい場合に干渉しない特性を示す。
【００１４】
この観測用低可干渉光源１１で発生した光は、観測光学系として（第１の）シングルモードファイバ１２の一端に入射され、他方の端面（先端面）側に伝送される。
このシングルモードファイバ１２は、途中の光カプラ１３で（第２の）シングルモードファイバ１４と光学的に結合されている。従って、光カプラ１３は、光を２つに分岐（分離）すると共に、分岐（分離）されていた光をこの光カプラ１３で結合させる機能も持つ。つまり、観測用低可干渉光源１１からの光は、光カプラ１３部分で観測光と観測用参照光（基準光）との２つに分岐（分離）されると共に、分岐（分離）されていた観測用参照光と被検部からの戻り光とがこの光カプラ１３で結合されるようになっている。
【００１５】
シングルモードファイバ１２は、（光カプラ１３より）先端側に光コネクタ受け４ｂが設けてある。光コネクタ受け４ｂは、光プローブ２の光コネクタ部４ａが着脱自在で接続され、この光プローブ２内に挿通されたシングルモードファイバ１５に分離された観測光が伝送（導光）される。
【００１６】
そして、伝送された観測光は、プローブ先端部の３次元スキャナ１６に設けた観測用集光光学系１７を経て被検部側に３次元走査されながら集光照射される。
観測用集光光学系１７の前面には、カバーガラス５４が設けられており、被検部と観測用集光光学系１７とが直接接することを防止している。
【００１７】
尚、３次元スキャナ１６は、観測用集光光学系１７を水平方向に移動させて観測光を走査する水平スキャナ１６ａと、焦点変更手段として観測用集光光学系１７を光軸方向に移動させて観測光を深部方向（深さ方向）に走査する垂直スキャナ１６ｂとから構成される。この３次元スキャナ１６の詳細構成は、後述する。
【００１８】
光プローブ２は、生体組織側の表面或いは内部で反射・散乱などした観測光の一部を観測用戻り光として取り込む。この取り込まれた観測用戻り光は、上述した逆の光路を経てシングルモードファイバ１２側に戻る。
そして、観測用戻り光は、光カプラ１３によりその一部がシングルモードファイバ１４側に移り、そのシングルモードファイバ１４の一端から観測用光検出素子１８で受光され、光電変換される。
【００１９】
また、シングルモードファイバ１４は、（光カプラ１３より）先端側に偏光調整器１９を介して観測用参照光の光路長を変える観測用光路長可変機構２０が設けてある。この観測用光路長可変機構２０は、観測用参照光と観測光との光路長が一致するように調整設定して、観測光とのみ干渉して検出できるように観測用参照光の光路長を可変設定するためのものである。
【００２０】
この観測用光路長可変機構２０は、シングルモードファイバ１４の先端にその焦点距離だけ離して対向するコリメータレンズ２１と、このコリメータレンズ２１により平行光束にされた光に対向して配置された（コヒーレンスゲートとしての）ミラー２２と、このミラー２２を光軸方向に移動設定する移動ステージ等の移動装置２３とから構成される。
【００２１】
この観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）は、コンピュータ２４により制御駆動される。コンピュータ２４は、この他に光プローブ２の３次元スキャナ１６の駆動を制御したり、偏光調整器１９の偏光方向を調整制御する等の制御を行う。
【００２２】
また、コンピュータ２４は、観測用光検出素子１８に接続されている。コンピュータ２４は、観測用光検出素子１８で光電変換して得た信号を画像化する機能を備え、画像化された画像信号を表示装置２５に出力し、画像表示させる。また、このコンピュータ２４は、インタフェース２６が接続され、キーボード等から指示入力等を行うことができる。
【００２３】
尚、観測用光路長可変機構２０は、挿脱自在にシャッタ２７が設けてある。このシャッタ２７は、使用時に実線で示すように光路内に挿入され、２点鎖線で示すように光路外に（コンピュータ２４の制御で）退避される。尚、図１は、シャッタ２７を光路内に入れた状態と外した状態とを分かり易く示している。しかしながら、実際に、シャッタ２７は、開閉することにより光路から挿脱したのと同様の機能を持たせることができる。
【００２４】
また、本実施の形態では、装置本体３は、観測用集光光学系１７又は、カバーガラス５４からの被検部までの距離を計測する距離計測手段として、上述した観測用の低可干渉光源とは別に、同様な特性の距離計測用の低干渉光を発生する距離計測用低可干渉光源３１を設けてある。
【００２５】
この距離計測用低可干渉光源３１で発生した光は、距離計測光学系としてのシングルモードファイバ３２の一端に入射され、他方の端面（先端面）側に伝送される。このシングルモードファイバ３２は、途中の光カプラ３３でシングルモードファイバ３４と光学的に結合されている。
【００２６】
距離計測用低可干渉光源３１からの光は、光カプラ３３部分で距離計測光と距離計測用参照光（基準光）との２つに分岐（分離）されると共に、分岐（分離）されていた距離計測用参照光と被検部からの距離計測用戻り光とがこの光カプラ３３で結合されるようになっている。
【００２７】
シングルモードファイバ３２は、光コネクタ受け４ｂ及び光プローブ２の光コネクク部４ａを介して、この光プローブ２内に挿通されたシングルモードファイバ３５に分離された距離計測光が伝送（導光）される。伝送された距離計測光は、光プローブ２の先端部に設けた距離計測用集光光学系３７を経て被検部側に集光照射される。本実施例では、カバーガラス５４が距離計測用集光光学系３７も覆うように配置されている。
【００２８】
そして、光プローブ２は、生体組織側の表面或いは内部で反射・散乱などした距離計測光の一部を距離計測用戻り光として取り込む。この取り込まれた距離計測用戻り光は、上述した逆の光路を経てシングルモードファイバ３２側に戻る。
そして、距離計測用戻り光は、光カプラ３３によりその一部がシングルモードファイバ３４側に移り、そのシングルモードファイバ３４の一端から距離計測用光検出素子３８で受光され、光電変換される。
【００２９】
また、シングルモードファイバ３４は、（光カプラ３３より）先端側に偏光調整器３９を介して距離計測用参照光の光路長を変える距離計測用光路長可変機構４０が設けてある。
この距離計測用光路長可変機構４０は、シングルモードファイバ３４の先端にその焦点距離だけ離して対向するコリメータレンズ４１と、このコリメータレンズ４１により平行光束にされた光に対向して配置されたミラー４２と、このミラー４２を光軸方向に移動設定する移動ステージ等の移動装置４３とから構成される。この距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）は、コンピュータ２４により制御駆動される。
【００３０】
本実施の形態では、光イメージング装置１は、後述するように観察時に距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）を高速でスキャンニングして距離計測用光検出素子３８で検出される光の強度が最大又は極大となる距離を検出し、この距離に応じた焦点距離となるように３次元スキャナ１６を制御駆動すると共に、この３次元スキャナ１６での観測光の光路長が観測用参照光の光路長に対して可干渉距離内で一致するように観測用光路長可変機構２０を制御駆動するようになっている。
【００３１】
次に、図２を用いて、プローブ先端側の詳細構成を説明する。
図２に示すように光プローブ２は、細長で可撓性を有するシース５０で覆われており、後述する内視鏡のチャンネル内に挿入可能である。シース５０は、観測光学系が配置される観測部５０ａと、距離計測光学系が配置される距離計測部５０ｂとを有している。
【００３２】
観測部５０ａは、観測側シース５１の内側にシングルモードファイバ１５が挿通されている。観測側シース５１は、この先端に硬質のベース部材５２により円筒状で硬質の先端カバー５３と連結されている。先端カバー５３は、この先端面における観測用集光光学系１７に対向して形成した開口部分に保護用のカバーガラス５４で覆って構成している。
【００３３】
ベース部材５２は、シングルモードファイバ１５や後述の駆動ケーブル５７，６５を挿通するために中空に形成されている。このベース部材５２は、３次元スキャナ１６を構成している圧電素子５５が取り付けられている。圧電素子５５は、第２のベース部材５２ｂを介して３次元スキャナ１６を構成している水平スキャナ１６ａの後端に取り付けられ、この水平スキャナ１６ａを観測用集光光学系１７の光軸方向に移動させる垂直スキャナ１６ｂを構成している。
【００３４】
第２のベース部材５２ｂは、第２の先端カバー５３ｂを取り付けている。第２の先端カバー５３ｂは、この前端の開口に第２のカバーガラス５４ｂを取り付けている。この第２の先端カバー５３ｂで覆われた部分は、可動部５６となっている。尚、この第２の先端カバー５３ｂは、必ずしも必要なものではない。
【００３５】
圧電素子５５は、この（観測用集光光学系１７の光軸方向で対向する）両面の電極に駆動ケーブル５７の端部が接続されている。圧電素子５５は、駆動ケーブル５７を介して例えばコンピュータ２４から交流の駆動信号が印加されるようになっている。そして、圧電素子５５は、印加される駆動信号のレベルに応じて観測用集光光学系１７の光軸方向に収縮し、その収縮によりホルダ５８と共に、観測用集光光学系１７の焦点位置を後方（図２中、右方向）に移動させるようになっている。即ち、圧電素子５５及び第２のベース部材５２ｂは、垂直スキャナ１６ｂを構成している。つまり、光プローブ２は、観測用集光光学系１７により出射される光を被検部の深部方向（深さ方向）に走査できるようになっている。
【００３６】
また、第２のベース部材５２ｂは、水平スキャナ１６ａを構成する変形可能な第１の薄板６１ａが取り付けられている。この第１の薄板６１ａは、途中に中継部材６２を介して変形自在の第２の薄板６１ｂの後端が直交するようにして取り付けられている。この第２の薄板６１ｂは、この先端に集光光学系である観測用集光光学系１７を取り付けたホルダ５８が連結部材６３を介して保持されている。
【００３７】
また、第１の薄板６１ａは、この板面に板状の第２の圧電素子が取り付けられている。また、第２の薄板６１ｂは、この板面に板状の第３の圧電素子６４ｂが取り付けられている。これら第２の庄電素子及び第３の圧電素子６４ｂ（の板面にそれぞれ取り付けた電極）は、駆動ケーブル６５を介して装置本体３に接続されている。そして、これら第２の圧電素子及び第３の圧電素子６４ｂ（の板面にそれぞれ取り付けた電極）は、装置本体３（のコンピュータ２４）の制御により交流の駆動信号を印加されることで駆動され、観測用集光光学系１７を直交する方向に移動させるようになっている。
【００３８】
例えば、光プローブ２は、第３の圧電素子６４ｂを駆動した場合、ホルダ５８と共に、観測用集光光学系１７を上下方向に移動させる。また、光プローブ２は、第２の圧電素子を駆動した場合、中継部材６２を図２の紙面に垂直な方向に駆動し、この駆動により観測用集光光学系１７も紙面に垂直な方向に移動させる。つまり、光プローブ２は、観測用集光光学系１７により出射される観測光を水平スキャナ１６ａにより水平方向に走査できるようになっている。
【００３９】
従って、光プローブ２は、被検部に対して水平スキャナ１６ａを駆動（スキャン）することにより水平方向走査ができ、更に垂直スキャナ１６ｂを駆動（スキャン）することで深部方向（深さ方向）にも垂直方向走査でき、観測用集光光学系１７を３次元走査することが可能である。尚、光プローブ２は、水平スキャナ１６ａの構成が図２に示すものに限らず、例えば特開２００１−１７４７４４号公報で図示された各種の構成のものを使用できる。
【００４０】
一方、距離計測部５０ｂは、この内側にシングルモードファイバ３５が挿通され、この先端側でシングルモードファイバ３５を固定部６６により固定配置している。距離計測部５０ｂは、この先端面に距離計測用集光光学系３７が配設されている。
そして、距離計測部５０ｂは、シングルモードファイバ３５から距離計測用集光光学系３７を介して距離計測光を被検部側に集光照射し、生体組織側の表面或いは内部で反射・散乱などした距離計測光の一部を距離計測用戻り光として取り込むようになっている。
【００４１】
このように構成される光イメージング装置１は、図３に示すように光プローブ２が内視鏡７０のチャンネル内に挿入されて用いられる。内視鏡７０は、細長の挿入部７１と、この挿入部７１の後端に設けられた操作部７２とを有している。内視鏡７０は、操作部７２の前端付近に処置具挿入口７３が形成されている。内視鏡７０は、処置具挿入口７３に連通し、挿入部７１に挿通配設される処置具挿通用チャンネル７４を設けている。
【００４２】
ユーザは、内視鏡７０による観察下で、病変組織か否かを調べたいような場合、図１に示すように光プローブ２を装置本体３に接続する。そして、ユーザは、チャンネル先端から光プローブ２の先端側を突出し、調べたい被検体の生体組織表面近くに先端面を設定して光プローブ２を駆動させ、被検部の断層画像を得ることができるようにしている。
【００４３】
光イメージング装置１は、光プローブ２の３次元スキャナ１６により、光源からの観測光を被検部に対して３次元で走査されて集光照射し、その観測用戻り光の情報から被検部の３次元断層画像を構築する。
【００４４】
ここで、光イメージング装置１は、垂直スキャナ１６ｂによる深部方向（深さ方向）の垂直方向走査において、観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）を制御駆動され、観測用参照光と観測光との光路長が一致するように（コヒーレンスゲートとしての）ミラー２２を調整される。
【００４５】
観測用集光光学系１７の前面に基準となる対象物をおいた際の観測用集光光学系１７と基準となる対象物間の距離と観測用光検出素子１８で得られる信号強度との関係は、図４に示すようになる。図４（Ａ）は被検部までの距離に対する観測用光検出素子１８の信号強度（信号出力）を示し、図４（Ｂ）は低可干渉光のコヒーレンス長が短く、これに対して観測用集光光学系１７の被写界深度が長い場合における許容される調整精度を示し、図４（Ｃ）は同図（Ｂ）と逆に観測用集光光学系１７の被写界深度が短く、これに対して低干渉光のコヒーレンス長が長い場合における許容される調整精度を示す。尚、図４において、横軸は観測用集光光学系１７からの被検部までの距離Ｌを示し、縦軸は信号強度（信号出力）を示す。
【００４６】
図４（Ａ）に示すように観測用集光光学系１７の焦点位置Ｐｆ付近は、観測用集光光学系１７からの被検部までの距離Ｌに設定されたとき、観測用光検出素子１８で受光される光が最大となる。つまり、光イメージング装置１は、観測用集光光学系１７の焦点位置Ｐｆ付近が観測用集光光学系１７からの被検部までの距離Ｌに一致しないと、観測用光検出素子１８が観測用集光光学系１７と共焦点の関係とならず、共焦点画像を得ることができない。
【００４７】
また、図４（Ｂ）に示すようにコヒーレンス長が短く、これに対して観測用集光光学系１７の被写界深度が長い場合、観測用光検出素子１８で得られる信号は、可干渉領域（図４（Ｂ）でコヒーレンス長と示した領域）からの信号のみが検出される。よって、観測用集光光学系１７の被写界深度程度の精度で、ミラー２２の位置を調節し、可干渉範囲と観測用集光光学系１７の被写界深度範囲とを合わせこめば信号が得られる。また、この調節は、垂直スキャナ１６ｂを動作させ被写界深度範囲を動かすこともできる。
【００４８】
また、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）と反対の場合であり、コヒーレンス長が長く、これに対して観測用集光光学系１７の被写界深度が短い場合、可干渉範囲（図４（Ｃ）にコヒーレンス長として図示）の内にコヒーレンス長の程度で観測用集光光学系１７の被写界深度を設定したとき、観測用光検出素子１８で対象物からの信号を得ることができる。
【００４９】
つまり、光イメージング装置１は、観測用集光光学系１７の被写界深度と可干渉範囲とが互いの距離範囲内の程度で一致しないと、対象物からの信号を観測用光検出素子１８で受光することができず、被検部の低干渉画像を得ることができない。
【００５０】
本実施の形態では、光イメージング装置１は、上述のように観測用集光光学系１７の焦点位置Ｐｆ付近と被検部までの距離Ｌと、観測用集光光学系１７の被写界深度とコヒーレンス長と、が互いの距離範囲内の程度で精度良く一致するようにコンピュータ２４により制御駆動される。
【００５１】
次に、図５のフローチャートを用いてコンピュータ２４の制御による光イメージング装置１の動作を説明する。図５は、焦点位置調整制御のフローチャートにである。
コンピュータ２４は、先ず、シャッタ２７を観測用光路長可変機構２０の光路内に挿入し、このシャッタ２７を閉じたまま焦点位置調整制御を行う。コンピュータ２４は、距離計測用低可干渉光源３１からの低干渉光を距離計測光学系で伝達させ、光プローブ２の距離計測用集光光学系３７を経て被検部側に集光照射させる。
【００５２】
同時に、コンピュータ２４は、距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）を高速でスキャンニングし、距離計測用光検出素子３８で距離計測用戻り光量を検出し（ステップＳＩ）、この距離計測用戻り光の強度が最大となる被検部の位置を推定する（ステップＳ２）。
【００５３】
ここで、図６はプローブ先端側の光学系と距離計測用光検出素子で検出される戻り光量との関係を示し、図６（Ａ）はプローブ先端側の光学系を示し、図６（Ｂ）は同図（Ａ）における距離計測用光検出素子で検出される戻り光量のグラフを示す。尚、図６（Ａ），（Ｂ）は、カバーガラス５４を設けた場合を示す。
【００５４】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように距離計測用光検出素子３８は、距離計測用戻り光量として、プローブ先端のカバーガラス５４での反射戻り光の後、被検部正面での強い反射を検出し、次に被検部の散乱・反射光による戻り光を検出する。この被検部表面の反射は、図６（Ｂ）に示すように急激に変化が起こる。
このため、コンピュータ２４は、この位置を被検部の位置として検出する。コンピュータ２４は、検出した被検部の位置と観測用集光光学系１７の焦点位置との差分を算出する。
【００５５】
次に、コンピュータ２４は、算出した距離に応じた焦点距離となるように観測用集光光学系１７の焦点位置を設定し、位置指令信号として駆動信号を生成する（ステップＳ３）。そして、コンピュータ２４は、駆動信号を垂直スキャナ１６ｂの圧電素子５５に出力して駆動させる（ステップＳ４）。
すると、垂直スキャナ１６ｂの圧電素子５５は、駆動して観測用集光光学系１７の焦点位置をその光軸上で観測用集光光学系１７側に移動させる。
【００５６】
この状態で、コンピュータ２４は、シャッタ２７を開け観測光の光路長が観測用参照光の光路長に対して可干渉距離内で一致するようにコヒーレンスゲートであるミラー２２の位置を設定する。そして、コンピュータ２４は、設定したミラー２２の位置となるように観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）に駆動信号を送り、ミラー２２の位置の調整（設定）を行って観測用参照光の光路長を可変設定する。
【００５７】
ここで、観測用光路長可変機構２０側の光路長を変化させると、光イメージング装置１は、光プローブ２側による観測光の往路及び復路の光路長と、光路長変機構２０側でミラー２２で反射されて戻る観測用参照光の往路及び復路の光路長とが低可干渉性の光で干渉する距離（コヒーレンス長）の範囲内になると干渉光となり、この干渉光が観測用光検出素子１８で受光されるようになる。
【００５８】
つまり、コンピュータ２４は、観測用光路長可変機構２０側による観測用参照光の光路長を、光プローブ２の観測用集光光学系１７が焦点位置Ｐｆの状態での光路長と一致して干渉光として受光できるように観測用参照光の光路長を決定するミラー位置の設定を行う（光プローブ２側の光路長と一致させる）。
【００５９】
そして、光イメージング装置１は、観測用集光光学系１７の焦点位置で反射された光のみがその焦点位置と共焦点関係の位置に設定されたシングルモードファイバ１５の先端面に入射され、その光が観測用光検出素子１８により観測用光路長可変機構２０側の観測用参照光と干渉した干渉光の信号として受光される。
この信号は、コンピュータ２４のメモリ等に走査の情報と関連付けられて格納される。そして、走査された各部に対応した干渉光の信号は、コンピュータ２４で画像化され、表示装置２５に画像として表示される。
【００６０】
つまり、光プローブ２は、その観測用集光光学系１７の焦点位置Ｐｆの状態での往復の光路長（観測光側の光路長）と、観測用参照光側の往復の光路長とをその光のコヒーレンス長の範囲内で一致させるように簡単かつ円滑に設定することができる。
従って、光イメージング装置１は、良好な光学性能の状態、つまり焦点位置Ｐｆで高い分解能の状態で観察像を得ることができる。
【００６１】
また、観察中、被検部の生体組織又は光プローブ２の先端は、動いてしまう場合がある。すると、光イメージング装置１は、生体組織と光プローブ２先端との位置関係が変化して画像化位置から観察対象物が移動してしまい、画像が消失してしまう。
しかしながら、木実施の形態の光イメージング装置１は、上述した焦点位置調整制御Ｓ１〜Ｓ４をコンピュータ２４がサーボ動作として繰り返してエンドレスで行われる。この際は、被検部の位置は、ステップＳ１の方法の常に検出することができる。被検部に対する観測用集光光学系１７の被写界深度の範囲は、前述の通り一旦一致させてある。このため、推定された被検部の位置より位置変化量を算出し、この算出された位置変化量に対応する分、観測用集光光学系１７の被写界深度の範囲を移動させればよく、シャッタ２７を開けたままで操作可能である。
【００６２】
これにより、画像を観察しながら焦点位置調整制御を行うことができ、常に解像度の高い画像を提供することができるようになる。この場合は、観測用集光光学系１７の被写界深度と、観測用低可干渉光源１１のコヒーレンス長との関係が図４（Ｃ）の条件に適した操作となる。
【００６３】
また、図５では、観測用集光光学系１７の被写界深度の範囲（焦点位置）を移動させる制御例について示したが、ステフプＳ３で、可干渉範囲を被検部の位置と一致するように、観測用光路長可変機構２０の移動装置２３に出力する位置指令信号を生成し、Ｓ４でミラー２２を移動させるとしても良い。この場合は、観測用集光光学系１７の被写界深度と、観測用低可干渉光源１１のコヒーレンス長との関係が図４（Ｂ）の条件に適した操作となる。
【００６４】
また、Ｓ３で、垂直スキャナ位置指令信号と、観測用光路長可変機構２０の移動装置２３に出力する位置指令信号を生成し、Ｓ４で、垂直スキャナを駆動と、ミラー２２の移動を同時に行うとしても良い。この場合は、被検部の移動量が、観測用集光光学系１７の被写界深度、観測用低可干渉光源１１のコヒーレンス長に対して大きい場合に有効になる。
【００６５】
従って、光イメージング装置１は、観察中に生体組織と光プローブ２との位置関係が変化して画像化位置から観察対象物が移動してしまった場合にも、容易に良好な画像を観察させ続けることが可能である。
【００６６】
尚、光イメージング装置１は、カバーガラス５４に被検部が接触してしまった場合には、カバーガラス５４による反射光と被検部の表面との反射とが重なってしまい、カバーガラス５４と被検部表面との距離の計測がしにくい状況が存在する。また、被検部表面ではなく、被検部内部の像を観察したい場合は、被検部表面とカバーガラス５４との距離を計測し制御するよりも、観察したい被検部内部から信号をもとに制御する方がより正確な制御を実現できる。
【００６７】
ここで、距離計測光学系の距離計測用光検出素子３８は、図７に示すように受光される検出光量の波形として被検部の位置を反映した信号を出力する。
図７は被検部の位置によるプローブ先端側の光学系と距離計測用光検出素子で検出される戻り光量との関係を示し、図７（Ａ）はプローブ先端側の光学系を示し、図７（Ｂ）は同図（Ａ）における距離計測用光検出素子で検出される戻り光量のグラフを示し、図７（Ｃ）は同図（Ｂ）に対して被検部が接近した際の距離計測用光検出素子で検出される戻り光量のグラフを示す。尚、図７（Ａ）〜（Ｃ）は、カバーガラス５４のみ設けた場合を示す。
【００６８】
被検部がプローブ先端に対して近接した場合、距離計測用光検出素子３８からの出力信号は、プローブ本体からの反射信号位置が変化せず、被検部からの信号のみ変化することになる。それぞれの信号は、被検部からの信号であるから略一致した信号となる。
【００６９】
また、距離計測用集光光学系３７は、被検部の深部方向（深さ）への信号強度の変化を記憶し、前のタイミングで測定した信号強度の変化との部分相関を行うことにより距離変化を求めるようにしても良い。
これにより、光イメージング装置１は、距離計測用光検出素子３８で検出する被検部表面からの反射信号が微弱な場合であっても、被検部内部の反射散乱情報を元に、観測用集光光学系１７の焦点位置調整が可能である。
【００７０】
尚、本実施の形態では、光プローブ２に用いられるファイバは、シングルモードファイバと説明したが、これに限らず、マルチモードファイバでも良い。
また、本実施の形態では、光プローブ２は、内視鏡７０のチャンネル内に挿通可能として説明したが、内視鏡７０に光プローブ２を設けるようにしても良い。
【００７１】
また、カバーガラス５４がない場合であっても、距離計測用集光光学系３７からの反射光が存在（図示せず）する。この反射光を利用することにより本実施例と同様の動作が可能である。
【００７２】
また、同様に本実施の形態で、観測用光路長可変機構２０のミラー２２の位置を設定する方法としては、３次元スキャナ１６で観測光を走査し、被検部の画像を取得しその画像のコントラストが最大（極大）となる状態の位置にミラー２２を設定するようにしても良い。
【００７３】
尚、光イメージング装置は、図８に示すように構成しても良い。
図８は、第１変形例の光イメージング装置１Ｂを示す。この光イメージング装置１Ｂは、光プローブ２Ｂと装置本体３Ｂとから構成される。
【００７４】
光プローブ２Ｂは、圧電素子５５の代わりにＺ駆動カム８１を設けて垂直スキャナ１６ｂを構成し、集光光学系１７を含む先端側を移動自在としている。光ブローブ２Ｂは、その手元側に設けたモータ８２でＺ駆動カム８１を駆動するようになっている。
【００７５】
また、モータ８２は、この回転軸にエンコーダ８３と接続されている。モータ８２及びエンコーダ８３は、モータドライバ８４を介してコンピュータ２４に接続されている。モータ８２は、コンピュータ２４の制御によりモータドライバ８４を介して駆動される。且つ、その回転位置を検出するエンコーダ８３は、この出力信号がモータドライバ８４を介してコンピュータ２４に入力されるようになっている。
【００７６】
図９は、光プローブ２Ｂの先端側の構成を示す。
図２で説明した可動部５６は、プローブ先端側に設けられ、可動部５６の後端面から後方側にピン８６が突出するように設けてある。
【００７７】
また、観測部５０ａは、この内部にモータ８２の回転軸に連結され、回転駆動されるフレキシブルシャフト８７が挿通されている。フレキシブルシャフト８７は、この先端に回転部材８８が取り付けられている。この回転部材８８は、先端面を斜めに切り欠いた斜面部８８ａを形成している。そして、この回転部材８８は、ベース部材５２で回転自在に支持されている。
【００７８】
光プローブ２は、モータ８２によりフレキシブルシャフト８７を介して回転部材８８を回転される。すると、光プローブ２は、ピン８６が回転部材８８の斜面部８８ａで抑圧される。そして、光プローブ２は、可動部５６が観測用集光光学系１７の光軸方向、つまり、被検部に対する深部方向（深さ方向）に進退移動が可能である。即ち、光プローブ２は、観測用集光光学系１７により出射される光を被検部の深部方向（深さ方向）に垂直方向走査できるようになっている。
【００７９】
光プローブ２は、可動部５６が観測用集光光学系１７の光軸方向に進退移動を繰り返すことで、観測用集光光学系１７の焦点位置もその可動部５６の進退移動量だけ光軸方向に移動する。その移動の際に観測用集光光学系１７の焦点位置は、第２のカバーガラス５４ｂの先端表面より後方側にまで移動できるように設定してある。
【００８０】
このように構成される光イメージング装置１Ｂは、上記第１の実施の形態で説明したのと同様に、焦点位置調整制御が行われる。
このとき、コンピュータ２４は、距離計測光学系により検出した被検部までの距離に応じた焦点距離となるように垂直スキャナ１６ｂのＺ駆動カム８１を駆動して観測用集光光学系１７の焦点位置をその光軸上で観測用集光光学系１７側に移動させる。
【００８１】
ここで、コンピュータ２４は、モータドライバ８４を介してモータ８２を駆動し、このモータ８２の回転位置がエンコーダ８３で検出されてフィードバックされる。
これにより、本第１変形例の光イメージング装置１Ｂは、上記第１の実施の形態と同様な効果を得ることができ、３次元スキャナの光軸方向（深さ方向）への垂直方向走査を行うことが可能である。
【００８２】
更に、光イメージング装置は、図１０に示すように距離計測手段として、距離計測光学系の代わりに、超音波パルスを送受波する超音波手段を設けて構成しても良い。
図１０は、第２変形例の光イメージング装置１Ｃを示す。この光イメージング装置１Ｃは、光プローブ２Ｃと装置本体３Ｃとから構成される。
【００８３】
光イメージング装置１Ｃは、距離計測手段として光プローブ２Ｃの先端側に超音波パルスを送受波する超音波送受信部９１を設けると共に、この超音波送受信部９１を駆動するパルサーレシーバー９２を装置本体３Ｃに設けて構成される。
【００８４】
パルサーレシーバー９２は、超音波送受信部９１を駆動するための駆動信号を発生するものである。この駆動信号は、信号ケーブル９３ａにより光コネクタ受け４ｂの末端まで伝送される。そして、駆動信号は、光プローブ２の光コネクタ部４ａを介してこの光プローブ２内に配設された信号ケーブル９３ｂにより超音波送受信部９１へ伝達されるようになっている。
【００８５】
信号ケーブル９３ｂは、図１１に示すように距離計測部５０ｂの内側に挿通配設され、プローブ先端面に設けられた超音波送受信部９１に接続されている。 そして、超音波送受信部９１は、伝達された駆動信号に基づき、超音波パルスを発生する。この超音波パルスは、光プローブ２Ｃの先端から被検部へ送波される。そして、光プローブ２Ｃは、生体組織側の表面或いは内部で反射・散乱などした超音波パルスの一部を戻り波として超音波送受信部９１で受波される。
【００８６】
超音波送受信部９１は、受波された戻り波に応じた信号を出力する。超音波送受信部９１からの出力は、信号ケーブル９３ｂ，９３ａを介してパルサーレシーバー９２に出力される。このパルサーレシーバー９２は、入力された信号にデジタル処理等の信号処理を施し、コンピュータ２４に出力する。
【００８７】
コンピュータ２４は、入力されたパルサーレシーバー９２からの信号に基づき、被検部の位置を推定する。そして、コンピュータ２４は、推定した被検部の位置と観測用集光光学系１７の焦点位置との差分を算出する。
【００８８】
これにより、本第２変形例の光イメージング装置ＩＣは、超音波パルスを検出するのみなので、上記距離計測光学系を用いた場合に比べ、距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）をスキャンニングする必要がなく、短時間で被検部までの距離を検出できる。
【００８９】
尚、光イメージング装置は、図１２に示すように分岐（分離）された参照光の光路に変調手段を設けて構成しても良い。
図１２は、第３変形例の光イメージング装置１Ｄを示す。この光イメージング装置１Ｄは、光プローブ２Ｄと装置本体３Ｄとから構成される。
【００９０】
光イメージング装置１Ｄは、観測光学系のシングルモードファイバ１４の先端と観測用光路長可変機構２０との間に観測用参照光の変調を行う変調部９４ａを設けると共に、距離計測光学系のシングルモードファイバ３４の先端と距離計測用光路長可変機構４０との間に距離計測用参照光の変調を行う変調部９４ｂを装置本体３Ｄに設けて構成される。これら変調部９４ａ，９４ｂは、コンピュータ２４により変調動作を行うように制御される構成にしている。
【００９１】
これにより、本第３変形例の光イメージング装置ＩＤは、変調部９４ａ、９４ｂにより参照光側を変調するようにしているので、その変調された参照光と干渉する光成分をよりＳ／Ｎの良い状態で参照光の光路長の設定や、干渉光の受光ができる。
【００９２】
尚、光イメージング装置は、図１３に示すように共焦点光学系のみを備えたものに本発明を適用して構成しても良い。
図１３は、第４変形例の光イメージング装置１Ｅを示す。この光イメージング装置１Ｅは、光プローブ２Ｅと装置本体３Ｅとから構成される。
【００９３】
光イメージング装置１Ｅは、共焦点光学系のみを備えて構成される。観測光学系は、共焦点条件に近い波長−ピンホール径の関係を持ち、被検部の深さ情報の一部を切り出すことのできる光学系を構成している。
【００９４】
更に、具体的に説明すると、光イメージング装置１Ｅは、観測光学系として観測用低可干渉光源１１で発生した光をシングルモードファイバ１２の一端に入射され、他方の端面（先端面）側に伝送される。そして、シングルモードファイバ１２は、光コネクタ受け４ｂ及び光プローブ２Ｅの光コネクタ部４ａを介して、この光プローブ２Ｅ内に挿通されたシングルモードファイバ１５に観測光が伝送（導光）される。そして、伝送された観測光は、光プローブ２Ｅの先端部の３次元スキャナ１６に設けた観測用集光光学系１７を経て被検部側に３次元走査されながら集光照射される。
【００９５】
そして、光プローブ２Ｅは、生体組織側の表面或いは内部で反射・散乱などした観測光の一部を観測用戻り光として取り込む。この取り込まれた観測用戻り光は、上述した逆の光路を経てシングルモードファイバ１２側に戻る。そして、観測用戻り光は、その一部がシングルモードファイバ１４側に移り、そのシングルモードファイバ１４の一端から観測用光検出素子１８で受光され、光電変換される。
【００９６】
観測用光検出素子１８で光電変換して得た信号は、コンピュータ２４により画像化され、画像化された画像信号を表示装置２５に出力し、その表示面に被検部１８の共焦点画像（光イメージング像）として表示される。それ以外の構成は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００９７】
このように構成される光イメージング装置ＩＥは、上記第１の実施の形態で説明した焦点位置調整制御の処理が行われ、被検部の位置に観測光学系の焦点位置を移動させることができ常に良好な共焦点画像（光イメージング像）を得ることができる。
【００９８】
（第２の実施の形態）
図１４ないし図１７は本発明の第２の実施の形態に係り、図１４は本発明の第２の実施の形態の光イメージング装置を示す全体構成図、図１５は変形例の光イメージング装置を示す全体構成図、図１６は図１５の光プローブの先端側の構成を示す断面図、図１７は画像表示の説明図であり、図１７（Ａ）は被検部の深部方向（深さ方向）にスキャンして得た画像表示例、図１７（Ｂ）は同図（Ａ）の状態から拡大範囲を拡大表示した画像表示例である。
【００９９】
本第２の実施の形態は、距離計測用低可干渉光源と観測用低可干渉光源とを１つの低可干渉光源で兼ねるように構成する。それ以外の構成は、上記第１の実施の形態と同様なので説明を省略し、同じ構成には同じ符号を付して説明する。
【０１００】
即ち、図１４に示すように第２の実施の形態の光イメージング装置１０１は、光プローブ１０２が低可干渉光を供給する装置本体１０３内に距離計測用低可干渉光源と観測用低可干渉光源とを兼ねる１つの低可干渉光源１１１を設けている。
【０１０１】
この低可干渉光源１１１で発生した光は、観測光学系としてのシングルモードファイバ１１２の一端に入射され、他方の端面（先端面）側に伝送される。このシングルモードファイバ１１２は、途中の光カプラ１１３でシングルモードファイバ１１４と光学的に結合されている。
【０１０２】
低可干渉光源１１１からの光は、光カプラ１１３部分で観測光と観測用参照光（基準光）との２つに分岐（分離）されると共に、分岐（分離）されていた観測用参照光と被検部からの戻り光とがこの光カプラ１１３で結合されるようになっている。
【０１０３】
また、シングルモードファイバ１１２は、（光カプラ１１３より）先端側の途中の光カプラ１１５で距離計測光学系への分岐路としてシングルモードファイバ１１６と光学的に結合されている。光カプラ１１５は、後述するように被検部からの戻り光を観測用戻り光と距離計測用戻り光として分岐（分離）するようになっている。
【０１０４】
また、シングルモードファイバ１１４は、（光カプラ１１３より）先端側の途中の光カプラ１１７で距離計測光学系への分岐路としてシングルモードファイバ１１８と光学的に結合されている。光カプラ１１７は、後述するように光カプラ１１３で分岐（分離）された参照光を観測用参照光と距離計測用参照光として分岐（分離）するようになっている。
【０１０５】
シングルモードファイバ１１２は、光コネクタ受け４ｂ及び光プローブ１０２の光コネクタ部４ａを介して、この光プローブ１０２内に挿通されたシングルモードファイバ１５に分離された観測光が伝送（導光）される。そして、伝送された観測光は、光プローブ１０２の先端部の３次元スキャナ１６に設けた観測用集光光学系１７を経て被検部側に３次元走査されながら集光照射される。
【０１０６】
そして、光プローブ１０２は、生体組織側の表面或いは内部で反射・散乱などした観測光の一部を戻り光として取り込む。この取り込まれた戻り光は、上述した逆の光路を経てシングルモードファイバ１１２側に戻る。
【０１０７】
そして、戻り光は、シングルモードファイバ１１２の途中の光カプラ１１５で被検部からの戻り光を観測用戻り光と距離計測用戻り光として分岐（分離）される。分岐（分離）された観測用戻り光は、光カプラ１１３によりその一部がシングルモードファイバ１１４側に移り、そのシングルモードファイバ１１４の一端から観測用光検出素子１８で受光され、光電変換される。
【０１０８】
一方、分岐（分離）された距離計測用戻り光は、光カプラ１１５によりその一部がシングルモードファイバ１１６側に移り、光カプラ１１９で光結合されている距離計測光学系としてのシングルモードファイバ１２０の一端から距離計測用光検出素子３８で受光され、光電変換される。
【０１０９】
シングルモードファイバ１１２は、（光カプラ１１７より）先端側に偏光調整器１９を介して上記第１の実施の形態で説明したのと同様な観測用光路長可変機構２０が設けてある。
【０１１０】
シングルモードファイバ１１２の光カプラ１１７で分岐（分離）された観測用参照光に、観測用光路長可変機構２０で観測光との光路長が一致するように光路長を調整設定され、光カプラ１１３へ戻る。そして、観測用参照光は、光カプラ１１３以降の光路で観測用戻り光と干渉し、この干渉光は観測用光検出素子１８で受光され、光電変換される。
【０１１１】
一方、シングルモードファイバ１２０は、（光カプラ１１９より）先端側の光カプラ１２１でシングルモードファイバ１１８と光学的に結合されている。そして、シングルモードファイバ１２０は、光カプラ１１９でシングルモードファイバ１１８からの分岐（分離）された距離計測用参照光を導光される。
【０１１２】
シングルモードファイバ１２０は、（光カプラ１１９より）先端側に偏光調整器３９を介して上記第１の実施の形態で説明したのと同様な距離計測用光路長可変機構４０が設けてある。
【０１１３】
シングルモードファイバ１２０の光カプラ１２１で導光された距離計測用参照光は、距離計測用光路長可変機構４０で計測光との光路長が一致するように光路長を調整設定され、光カプラ１１９に戻る。そして、距離計測用参照光は、光カプラ１１９以降の光路で距離計測用戻り光と干渉し、この干渉光は距離計測用光検出素子３８で受光され、光電変換される。
【０１１４】
このように構成される光イメージング装置１０１は、上記第１の実施の形態で説明したのと同様に光プローブ１０２が内視鏡７０の処置具挿通用チャンネル内に挿入されて用いられる。そして、光イメージング装置１０１は、上記第１の実施の形態で説明したのと同様にコンピュータ２４の制御による焦点位置調整制御が行われる。
【０１１５】
コンピュータ２４は、距離計測用参照光の光路長が変化するように距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）を常に駆動させておく。そして、コンピュータ２４は、距離計測用光路長可変機構４０からの距離計測用参照光と被検部からの距離計測用戻り光との干渉光を距離計測用光検出素子３８で受光して検出し、観測用集光光学系１７の焦点位置と距離計測用光路長可変機構４０のコヒーレンスゲートであるミラー４２の位置とが一致する距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）の位置（光路長）を検出する。
【０１１６】
そして、コンピュータ２４は、距離計測用光検出素子３８の出力信号に基づき、光路長変機構２０を駆動して観測用参照光の光路長を調整する。即ち、コンピュータ２４は、観測用光路長可変機構２０側による距離計測用参照光の光路長を、光プローブ１０２の観測用集光光学系１７が焦点位置Ｐｆの状態での光路長と一致して干渉光として受光できるように距離計測用参照光の光路長を決定するミラー位置の設定を行う（光プローブ１０２側の光路長と一致させる）。
【０１１７】
このことにより、光イメージング装置１０１は、観測光の往路及び復路の光路長と、光路長変機構２０側でミラー２２で反射されて戻る観測用参照光の往路及び復路の光路長とが低可干渉性の光で干渉する距離（コヒーレンス長）の範囲内に入るようになる。
【０１１８】
この結果、本第２の実施の形態の光イメージング装置１０１は、上記第１の実施の形態と同様な効果を得ることに加え、観察条件が変化した場合でも、常に焦点位置とコヒーレンスゲート位置を一致させることが可能である。
【０１１９】
尚、光イメージング装置１０１は、図１５に示すように低干渉光学系のみを備えたものに本発明を適用して構成しても良い。
図１５は、変形例の光イメージング装置１０１Ｂを示す。この光イメージング装置１０１Ｂは、光プローブ１０２Ｂと装置本体１０３Ｂとから構成される。
【０１２０】
光イメージング装置１０１Ｂは、低干渉光学系のみを備えて構成される。即ち、光イメージング装置１０１Ｂは、（第１の）シングルモードファイバ１１２の（光カプラ１１５より）先端側が、装置本体１０３Ｂ内で非回転部と回転部とで光を伝送可能な結合を行う光ロータリジョイント１３１内を介してシングルモードファイバ１３２と接続されている。
【０１２１】
このシングルモードファイバ１３２は、先端側に光プローブ１０２Ｂの後端の光コネクタ４ａが着脱自在で接続され、この光プローブ１０２Ｂ内に挿通されるシングルモードファイバ１５に低干渉性光源２の光が伝送（導光）される。そして、伝送された観測光は、光プローブ１０２Ｂの先端のプリズム１３３で反射されて被検部側に走査されながら照射されるようになっている。
【０１２２】
光プローブ１０２Ｂは、装置本体１０３Ｂ内部のモータ１３４により内部光学系であるシングルモードファイバ１５、コリメータレンズ２１及びプリズム１３３が回動自在に駆動されラジアルにスキャンニングされるようになっている。
【０１２３】
また、光イメージング装置１０１Ｂは、観測光学系のシングルモードファイバ１１４の先端と観測用光路長可変機構２０との間に変調部９４ａを設けると共に、距離計測光学系のシングルモードファイバ１２０の先端と距離計測用光路長可変機構４０との間に変調部９４ｂを設け、コンピュータ２４により変調動作を行うように制御する構成にしている。
【０１２４】
更に、観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）は、粗動装置１３５上に配置されている。粗動装置１３５は、この可動量が距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）とほぼ同じ走査範囲となるようにコンピュータ２４により制御駆動されるようになっている。
それ以外の構成は、上記第２の実施の形態と同様である。
【０１２５】
このように構成される光イメージング装置１０１Ｂは、装置本体１０３Ｂ内のモータ１３４により図１６に示すように光プローブ１０２Ｂの内部光学系であるシングルモードファイバ１５、コリメータレンズ２１及びプリズム１３３を回動駆動されラジアルにスキャンニングされる。
【０１２６】
このとき、光イメージング装置１０１Ｂは、観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）が干渉位置を被検部の深部方向（深さ方向）にスキャンし、図１７（Ａ）に示すような円形の部分視野を得ることができる。
【０１２７】
ここで、光イメージング装置１０１Ｂは、距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）を設けており、更にこの走査範囲は観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）より広く設定されている。
【０１２８】
このため、光イメージング装置１０１Ｂは、上記第１の実施の形態で説明した図６と同様に被検部の位置を干渉信号が急激に強くなる位置として検出できる。
このため、光イメージング装置１０１Ｂは、距離計測用光路長可変機構４０（の移動装置４３）による走査信号で、被検部と光プローブ先端との距離を検出できる。更に、光イメージング装置１０１Ｂは、高解像の画像を得るために、観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）のスキャンニング範囲を細かくサンプリングする。
【０１２９】
すると、光イメージング装置１０１Ｂは、検出した位置で図１７（Ａ）の矢印のように観察範囲を変化させて観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）の走査範囲を合わせることで、常に被検部を高解像度で得ることができる。
【０１３０】
従って、光イメージング装置１０１Ｂは、観測用光路長可変機構２０（の移動装置２３）のスキャンニング速度を上げることによる広範囲のスキャンニングを行う必要がなく、画像のＳ／Ｎを悪化させてしまうことがない。
【０１３１】
更に、光イメージング装置１０１Ｂは、図１７（Ｂ）に示すように、拡大範囲を拡大して表示する場合、観察範囲と同様に拡大範囲位置も変化させることで、常に観察対象部位を拡大した状態で被検部の断層像を高解像で得ることが可能である。
【０１３２】
尚、本発明は、以上述べた実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【０１３３】
［付記］
（付記項１） 光源からの光束を照射し、被検部からの戻り光の情報からこの被検部の断層像を構築する光イメージング装置において、
前記光源からの光束を伝速して被検部に集光照射すると共に、この被検部からの戻り光を受光手段に伝達するための光学系と、
前記光学系の焦点位置を変更する焦点変更手段と、
前記光学系と前記被検部との距離を計測する距離計測手段と、
前記距離計測手段からの出力に基づき、前記焦点変更手段を制御して前記光学系の焦点位置を調整する制御手段と、
を具備したことを特徴とする光イメージング装置。
【０１３４】
（付記項２） 前記距離計測手段は、光干渉位置を走査することで前記光学系と前記被検部との距離を計測する光干渉光学系で構成されることを特徴とする付記項１に記載の光イメージング装置。
【０１３５】
（付記項３） 前記距離計測手段は、超音波を送受波することで前記光学系と前記被検部との距離を計測する超音波装置で構成されることを特徴とする付記項１に記載の光イメージング装置。
【０１３６】
（付記項４） 前記制御手段は、前記距離計測手段の制御により前記光学系の焦点位置を調整すると同時に、前記光学系の被写界深度とコヒーレンス長とが互いの距離範囲内の程度で一致するように前記光学系を調整することを特徴とする付記項１に記載の光イメージング装置。
【０１３７】
（付記項５） 前記光干渉光学系が前記光学系と独立に設けていることを特徴とする付記項２に記載の光イメージング装置。
【０１３８】
（付記項６） 前記光干渉光学系が前記光学系の少なくとも一部を共用していることを特徴とする付記項２に記載の光イメージング装置。
【０１３９】
（付記項７） 前記光学系は、前記被検部からの戻り光を干渉させるための参照光光学系及び、この参照光の光路長を可変設定する光路長可変機構を有し、
前記制御手段は、前記光路長可変機構を制御して前記光学系の調整を行うことを特徴とする付記項５に記載の光イメージング装置。
【０１４０】
（付記項８） 前記距離計測手段は、前記光学系と前記被検部表面との距離を検出することを特徴とする付記項１〜６に記載の光イメージング装置。
【０１４１】
（付記項９） 前記距離計測手段は、前記光学系と前記被検部内部との所定深部までの距離を検出することを特徴とする付記項１〜６の光イメージング装置。
（付記項１０） 前記制御手段は、前記距離計測手段からの出力に基づき、被検部の深さ方向に対するパターンを認識するパターン認識手段と、このパターン認識手段で認識したパターンに応じて、前記焦点変更手段を制御して前記光学系の焦点位置を調整することを特徴とする付記項８又は９に記載の光イメージング装置。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、観察中に生体組織と光プローブとの位置関係が変化して画像化位置から観察対象物が移動してしまった場合にも、容易に良好な画像を観察させ続けることが可能な光イメージング装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光イメージング装置を示す全体構成図
【図２】光プローブの先端側の構成を示す断面図
【図３】光プローブが挿通される内視鏡を示す説明図
【図４】観測用集光光学系の前面に基準となる対象物をおいた際の観測用集光光学系と基準となる対象物間の距離と観測用光検出素子で得られる信号強度との関係を示す説明図
【図５】焦点位置調整制御の処理を示すフローチャート
【図６】プローブ先端側の光学系と距離計測用光検出素子で検出される戻り光量との関係を示す説明図
【図７】被検部の位置によるプローブ先端側の光学系と距離計測用光検出素子で検出される戻り光量との関係を示す説明図
【図８】第１変形例の光イメージング装置を示す全体構成図
【図９】図８の光プローブの先端側の構成を示す断面図
【図１０】第２変形例の光イメージング装置を示す全体構成図
【図１１】図１０の光プローブの先端側の構成を示す断面図
【図１２】第３変形例の光イメージング装置を示す全体構成図
【図１３】第４変形例の光イメージング装置を示す全体構成図
【図１４】本発明の第２の実施の形態の光イメージング装置を示す全体構成図
【図１５】変形例の光イメージング装置を示す全体構成図
【図１６】図１５の光プローブの先端側の構成を示す断面図
【図１７】画像表示の説明図
【符号の説明】
１…光イメージング装置
２…光プローブ（光走査プローブ）
３…装置本体（光イメージング装置本体）
１１…観測用低可干渉光源
１６…３次元スキャナ
１６ａ…水平スキャナ
１６ｂ…垂直スキャナ
１７…観測用集光光学系
１８…観測用光検出素子
２０…観測用光路長可変機構
２２…ミラー（コヒーレンスゲート）
２３…移動装置
２４…コンピュータ
３１…距離計測用低可干渉光源
３７…距離計測用集光光学系
３８…距離計測用光検出素子
４０…距離計測用光路長可変機構

Claims (1)

1. 光源からの光束を照射し、被検部からの戻り光の情報からこの被検部の断層像を構築する光イメージング装置において、
   前記光源からの光束を伝達して被検部に集光照射すると共に、この被検部からの戻り光を受光手段に伝達するための光学系と、
   前記光学系の焦点位置を変更する焦点変更手段と、
   前記光学系と前記被検部との距離を計測する距離計測手段と、
   前記距離計測手段からの出力に基づき、前記焦点変更手段を制御して前記光学系の焦点位置を調整する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする光イメージング装置。

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