JP2007206049A - 光イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光プローブの種類を交換して使用した場合にも、高速かつ確実に断層像を得ることができる光イメージング装置を提供する。
【解決手段】当該光イメージング装置に装着された何れかの光プローブ部と接続し、被検体から戻ってきた低干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため所定の走査範囲に対応した伝搬時間を周期的に変化させる第１の伝搬時間変化手段と、当該光イメージング装置に装着された何れかの光プローブ部の光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長に対応した伝搬時間を変化させる第２の伝搬時間変化手段と、互いに光路長の異なる複数種類の光プローブ部の種類に応じた複数の異なる光路を設定可能とし、当該光イメージング装置に装着された光プローブ部の種類に合わせ当該光路長を切換可能な光ディレイ部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体に低干渉性光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置に関する。

近年、生体組織を診断する場合、その組織の表面状態の光学的情報を得るイメージング装置の他に、組織内部の光学的情報を得ることのできる光ＣＴ装置が提案されている。

この光ＣＴ装置としてはピコ秒パルスを用いて、生体内部の情報を検出し、断層像を得る。しかしながら、ピコ秒パルスオーダの極短パルス光を発生するレーザ光源は高価で大型となり、取扱いも面倒である。

最近になって、低干渉性光を用いて被検体に対する断層像を得る干渉型のＯＣＴ（オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ）が例えば特表平６ー５１１３１２号公報に開示されている。

この従来例等では光プローブを交換して使用した場合における個々の光プローブの長さのバラツキを考慮していないので、長さのバラツキのために、断層像を得る範囲が狭くなったり、さらには断層像を得ることができなくなる欠点があった。

また、体腔内で使用場合には、内視鏡の観察下で使用できるようにすることが望まれ、その場合には内視鏡の鉗子チャンネル内を挿通して使用するが便利であるが、従来例では内視鏡の鉗子チャンネルの長さに応じて交換使用できるものを提案していなかった。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、光プローブの種類を交換して使用した場合にも、高速かつ確実に断層像を得ることができる光イメージング装置を提供することを目的としている。

本発明の光イメージング装置は、低干渉性光を被検体に伝送するためのシングルモードファイバを内蔵された、互いに光路長の異なる複数種類の光プローブ部を着脱可能とし、当該何れかの光プローブ部が装着された際に被検体に低干渉性光を照射し、当該被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって、当該光イメージング装置に装着された前記何れかの光プローブ部と接続し、被検体から戻ってきた低干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため所定の走査範囲に対応した伝搬時間を周期的に変化させる第１の伝搬時間変化手段と、当該光イメージング装置に装着された前記何れかの光プローブ部の光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長に対応した伝搬時間を変化させる第２の伝搬時間変化手段と、前記互いに光路長の異なる複数種類の光プローブ部の種類に応じた複数の異なる光路を設定可能とし、当該光イメージング装置に装着された光プローブ部の種類に合わせ当該光路長を切換可能な光ディレイ部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光プローブ部の種類を交換して使用する場合にも、所定の走査範囲に対する断層像を高速かつ確実に得ることができる。

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５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の構成を示し、図２は第１の実施の形態が挿通される内視鏡を示し、図３は第１の実施の形態を構成する光走査プローブ装置の後端側部分を示し、図４は光走査プローブ装置の全体構成を示し、図５は光路長の変化手段の変形例の構成を示す。

図１に示す光イメージング装置（光断層画像装置）１Ａは超高輝度発光ダイオード（以下、ＳＬＤと略記）等の低干渉性光源２を有する。この低干渉性光源２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性を示す低干渉性光の特徴を備えている。つまり、この光を例えば２つに分岐した後、再び混合した場合には分岐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は干渉した光として検出され、それより光路長が大きい場合には干渉しない特性を示す。

この低干渉性光源２の光は第１のシングルモードファイバ３の一端に入射され、他方の端面（先端面）側に伝送される。
この第１のシングルモードファイバ３は途中の光カップラ部４で第２のシングルモードファイバ５と光学的に結合されている。従って、この光カップラ４部分で２つに分岐されて伝送される。

第１のシングルモードファイバ３の（光カップラ部４より）先端側には、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６が介挿され、この光ロータリジョイント６内の第３のシングルモードファイバ７の先端に光走査プローブ８のコネクタ部９が着脱自在で接続され、この光走査プローブ８内に挿通され、回転駆動される第４のシングルモードファイバ１０に低干渉性光源２の光が伝送（導光）される。

そして、伝送された光は光走査プローブ８の先端側から被検体としての生体組織１１側に走査されながら照射される。また、生体組織１１側での表面或いは内部での散乱などした反射光の一部が取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ３側に戻り、光カップラ部４によりその一部が第２のシングルモードファイバ５側に移り、第２のシングルモードファイバ５の一端から光検出器としての例えばフォトダイオード１２に入射される。なお、光ロータリジョイント６のロータ側は回転駆動装置１３によって回転駆動される。

また、第２のシングルモードファイバ５の光カップラ部４より先端側には基準光の光路長を変える光路長の可変機構１４が設けてある。この光路長の可変機構１４は光走査プローブ８により生体組織１１の深さ方向に所定の走査範囲だけ走査する光路長に対応してこの走査範囲の光路長だけ高速に変化する第１の光路長変化手段と、光走査プローブ８を交換して使用した場合の個々の光走査プローブ８の長さのバラツキを吸収できるようにその長さのバラツキ程度の光路長を変化できる第２の光路長の変化手段とを備えている。

第２のシングルモードファイバ５の先端に対向するレンズ１５を介してグレーティング１６が配置され、このグレーティング（回折格子）１６と対向するレンズ１７を介してその光軸方向に符号ａで示すように移動自在で光路長を変える１軸ステージ１８が第２の光路長の変化手段として設けられ、この１軸ステージ１８上には微小角度回動可能なガルバノメータミラー１９が第１の光路長の変化手段として取付けられており、このガルバノメータミラー１９はガルバノメータコントローラ２０により、符号ｂで示すように高速に回転的に振動される。

このガルバノメータミラー１９はガルバノメータのミラーにより反射させるもので、ガルバノメータに交流の駆動信号を印加してその可動部分に取り付けたミラーを高速に回転的に振動させるものである。

つまり、光走査プローブ８により、生体組織１１の深さ方向に所定の距離だけ高速に走査できるようにガルバノメータコントローラ２０により、駆動信号が印加され、この駆動信号により符号ｂで示すように高速に回転的に振動する。

そして、この回転的振動により第２のシングルモードファイバ５の端面から出射され、ガルバノメータミラー１９で反射されて戻る光の光路長は生体組織１１の深さ方向に走査する所定の距離の走査範囲だけ変化する。

つまり、ガルバノメータミラー１９により、深さ方向の断層像を得るための第１の光路長の変化手段を形成している。このガルバノメータミラー１９による光路長の変化手段はＳＣＩＥＮＣＥ ＶＯＬ．２７６、１９９７、ｐｐ２０３７−２０３９に開示されている。

一方、１軸ステージ１８は光走査プローブ８を交換した場合に対し、光走査プローブ８の光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する第２の光路長の可変手段を形成すると共に、ガルバノメータミラー１９による光路長を変えて深さ方向の画像を得る場合に所望とする位置（例えば、光走査プローブ８の先端が生体組織１１の表面に密着していない場合でも、１軸ステージ１８による光路長を変化させることにより、生体組織１１の表面位置から干渉する状態に設定することにより、その表面位置）から画像化することができるようにオフセットを調整するオフセット調整手段の機能も備えているようにしている。

この１軸ステージ１８はステージ移動用のモータを備え、位置制御装置２１によりそのモータに駆動信号を印加することにより１軸ステージ１８は符号ａで示す方向に移動する。

この光路長の可変機構１４で光路長が変えられた光は第２のシングルモードファイバ５の途中に設けたカップラ部４で第１のシングルモードファイバ３側から漏れた光と混合されて、共にフォトダイオード１２で受光される。

なお、例えば第２のシングルモードファイバ５は１軸ステージ１８をその可変範囲の中間位置付近に設定した状態では光カップラ部４から第４のシングルモードファイバ９等を経て光走査プローブ８の先端から生体組織１１に至る光路長と、第２のシングルモードファイバ５を経て１軸ステージ１８上のガルバノメータミラー１９で反射される光路長とがほぼ等しい長さとなるように設定されている。

そして、実際に接続して使用される光走査プローブ８に応じて１軸ステージ１８の位置を可変設定することにより、個々の光走査プローブ８の長さのバラツキを吸収し、かつガルバノメータミラー１９を高速で回転的振動或いは高速振動させてその基準光側の光路長を周期的に変化することにより、この光路長と等しい値となる生体組織１１の深さ位置での反射光とを干渉させ、他の深さ部分での反射光は非干渉にすることができるようにしている。

上記フォトダイオード１２で光電変換された信号はアンプ２２により増幅された後、復調器２３に入力される。この復調器２３では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換器２４を経てコンピュータ２５に入力される。このコンピュータ２５では断層像に対応した画像データを生成し、モニタ２６に出力し、その表示面にＯＣＴ像２７を表示する。

このコンピュータ２５は位置制御装置２１と接続され、コンピュータ２５は位置制御装置２１を介して１軸ステージ１８の位置の制御を行う。また、コンピュータ２５はビデオ同期回路２８と接続され、画像化する際のビデオ同期信号に同期して内部のメモリに断層像データを格納する。

また、このビデオ同期回路２８のビデオ同期信号はそれぞれガルバノメータコントローラ２０と回転駆動装置１３にも送られ、例えばガルバノメータコントローラ２０はビデオ同期信号（より具体的には高速及び低速の２つのビデオ同期信号における高速の第１のビデオ同期信号）に同期した周期で駆動信号を出力し、回転駆動装置１３はビデオ同期信号（より具体的には低速の第２のビデオ同期信号）に同期した周期で第１のビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力し、回転駆動装置１３による回転により周方向に光を走査するようにしている。

第１の実施の形態における光走査プローブ８は図２に示すように内視鏡３１の鉗子挿通口３２から鉗子挿通用チャンネルを経てその先端開口から光走査プローブ８の先端側を突出させることができる。

この内視鏡３１は体腔内に挿入し易いように細長の挿入部３３を有し、この挿入部３３の後端には太幅の操作部３４が設けてある。この挿入部３３の後端付近には鉗子挿通口３２が設けてあり、この鉗子挿通口３２はその内部で鉗子挿通用チャンネルと連通している。

挿入部３３内には図示しないライトガイドが挿通され、このライトガイドの入射端を光源装置に接続し、照明光を伝送して挿入部３３の先端部に設けた照明窓から出射し、患部等を照明する。また、照明窓に隣接して観察窓が設けられ、この観察窓には対物光学系が取り付けられ、照明された患部等を光学系に観察できるようにしている。

そして、内視鏡３１の先端部の観察光学系の観察の下で、患部等の注目する部分の生体組織１１側に光走査プローブ８により、低干渉性光を照射し、その生体組織１１の内部の断層画像データを得て、モニタ２６の表示面にＯＣＴ像２７を表示できるようにしている。

この光走査プローブ８の構成を図３及び図４を参照して以下に説明する。
第１のシングルモードファイバ３の先端側は図３に示す光ロータリジョイント６内の第３のシングルモードファイバ７を介して光走査プローブ８内に挿通される第４のシングルモードファイバ１０と光学的に結合される。

第１のシングルモードファイバ３の先端には回転子受け３６が設けてあり、この回転子受け３６の凹部に回転子３７が嵌合し、両者の間に介挿した２箇所の軸受け３８により回転子３７は（回転されない回転子受け３６側に対して）回転自在に支持されている。

回転子受け３６及び回転子３７の中心に沿ってそれぞれ第１のシングルモードファイバ３及び第３のシングルモードファイバ７が挿通され、両ファイバ３、７が対向する端面にはそれぞれ凸レンズ３９、４０を配置して、回転されないファイバ３と回転されるファイバ７との間で効率良く光の伝送できるようにしている。

また、回転子３７は例えばベルト４１を介して回転駆動装置１３を構成するモータ４２のプーリ４３と連結されている。モータ４２の回転により、矢印ｃで示すように回転子３７も回転され、従って第３のシングルモードファイバ７も共に回転される。モータ４２は回転制御部４４からのモータ駆動信号により、一定速度で回転駆動する。

この回転子３７の先端には光走査プローブ８の後端に設けたコネクタ部９が着脱自在で接続される。
図４に示すように光走査プローブ８は外套チューブとなる細長で円管形状のシース４７の中心軸に沿って第４のシングルモードファイバ１０を配置し、この第４のシングルモードファイバ１０の後端及び先端をコネクタ本体４８及び先端本体４９にそれぞれ固定し、この第４のシングルモードファイバ１０を中空で柔軟な回転力伝達部材としてのフレキシブルシャフト５０で覆うようにしている。このフレキシブルシャフト５０の内径は第４のシングルモードファイバ１０の外径より僅かに大きい。
なお、第４のシングルモードファイバ１０は例えばそのコア径が９μｍ程度である。

シース４７は例えばポリメチルペンテン製等、（低干渉性光に対して）透明で光透過性が良いチューブで形成されている。また、フレキシブルシャフト５０は密巻きのコイルを２重或いは３重にして、柔軟性を有し、一端に加えられた回転を他端に効率良く伝達する機能を有する。このフレキシブルシャフト５０の後端及び先端もコネクタ本体４８及び先端本体４９に固定されている。

シース４７の後端にはコネクタ部９を形成する円筒状のコネクタカバー５１に固着され、このコネクタカバー５１の内側に円柱状のコネクタ本体４８が２箇所に設けた軸受け５２を介挿して回転自在に支持されている。そして、このコネクタ本体４８の中心軸に設けた孔に第４のシングルモードファイバ１０の後端が挿入されて接着剤等で固着されている。

このコネクタ本体４８の後端面には凸部５３が設けられ、一方回転子３７の先端面にはこの凸部５３に嵌合する凹部５４が設けてあり、これらは互いに嵌合する。そして、両者を突き当てた状態で回転子３７を回転した場合にはコネクタ本体４８も回転する。この回転力がフレキシブルシャフト５０の後端に付与され、このフレキシブルシャフト５０によりその先端に伝達し、その先端に取り付けた先端本体４９を回転させるようにしている。

図４に示すように第４のシングルモードファイバ１０の先端は先端本体４９の中心軸に設けた孔に挿入して接着剤等で固着され、第４のシングルモードファイバ１０の先端面の前側の孔径を拡げて第４のシングルモードファイバ１０の先端から出射される光を所定の位置に集光するセルフォックレンズ（ＧＲＩＮレンズ）５６を固着している。このＧＲＩＮレンズ５６の先端面には光路を反射により変更するマイクロプリズム５７を接着剤等で固着している。

そして、第４のシングルモードファイバ１０で導光され、先端面に所定距離離間して配置された光をＧＲＩＮレンズ５６で集光し、マイクロプリズム５７で直角方向に反射して、透明のシース４７を透過させて外部に集光した（低干渉性光による）出射光５８を出射できるようにしている。そして、所定の距離で集光される集光点では例えば１０μｍないし３０μｍ程度の光束径となるようにしている。

なお、第４のシングルモードファイバ１０の先端面は斜めにカットされ、ＧＲＩＮレンズ５６の後面で直接反射された光がこの先端面に入射するのを低減している。
また、ＧＲＩＮレンズ５６の後面及びマイクロプリズム５７の前面に反射防止部材をコーティングするなどして反射防止膜５９を設け、反射光が生じるのを低減している。

なお、シース４７の先端は半球状にして先端を閉じている。本実施の形態の光走査プローブ８はその全長Ｌがほぼ２０００ｍｍ程度、シース径ｄが２．４ｍｍにしている。

次に本実施の形態の作用を説明する。
図示しない内視鏡光源装置からの照明光を内視鏡３１のライトガイドで導光することにより、挿入部３３の先端部の照明窓から生体組織１１側を照明する。照明された生体組織１１は観察窓の対物光学系により、固体撮像素子に結像され、ビデオプロセッサで信号処理された後、表示用モニタに内視鏡像を表示する。

低干渉性光での断層像の表示を行う場合には、図２に示すように内視鏡３１の鉗子挿入口３２に光走査プローブ８を通し、鉗子チャンネル内を経て先端開口から光走査プローブ８の先端部を突出させる。

また、この光走査プローブ８の後端のコネクタ部９を光ロータリジョイント６の前端の回転子３７に接続して図１の光イメージング装置１を構成する。
この場合、接続される光走査プローブ８により光路長は少し異なることがある。この状態でガルバノメータコントローラ２８からの駆動信号でガルバノメータミラー１８を回転的に振動させてガルバノメータミラー１８で反射された基準光の光路長を高速で周期的に変化させることにより、生体組織１１の深さ方向の断層像データを干渉光の抽出により得られるが、光走査プローブ８側の光路長と基準光側の光路長とが正しく設定されていないので、例えばガルバノメータミラー１８側で光路長を最も短い状態から光路長を長くなるように変えた場合、途中からからしか断層像データが得られない（つまり、浅い表面側では干渉しない状態のために断層像データが得られない）事態とかこれとは逆に深部側の断層像データが得られないことが起こりえる。

このために、本実施の形態ではコンピュータ２５により位置制御装置２１を介して１軸ステージ１８を符号ａで示す方向に移動させる。具体的には例えば最も光路長が短い状態から少しづつ光路長を長くするように移動させる（図１では左側から右側に移動させる）。この場合、ガルバノメータミラー１８は例えば通常の使用状態と同様に高速に回転的に振動させる。

この移動により、最初はモニタ２６にはＯＣＴ像２７が表示されないが、基準光側の光路長が光走査プローブ８側の光路長と一致する状態になると、干渉光が発生し、その干渉光部分がモニタ２６にはＯＣＴ像２７として表示され、次第に表示されるＯＣＴ像が広がるようになる。

そして、例えば注目する関心領域部分がその生体組織表面から所定の走査範囲となる所定の深さまで表示される状態に達したら、図示しないキーボードなどからコンピュータ２５に移動停止のコマンドなどを入力して１軸ステージ１８の移動を停止させる。

このようにすると、モニタ２６には関心領域部分の表面からその深部側まで所定の深さ範囲までＯＣＴ像２７として確実に表示されるようになる。

本実施の形態によれば、走査範囲の光路長に対応して基準光側で高速に光路長を変化する手段と共に、実際に使用される光走査プローブ８に応じて基準光側での光路長を可変できるようにしているので、光走査プローブ８を交換した場合にも一部しか或いは全く断層像が得られないような事態を回避でき、確実に走査範囲に対する断層像を得ることができる。

また、本実施の形態における光走査プローブ８では、その中心軸に沿って配置した第４のシングルモードファイバ１０を回転駆動し、その先端側に設けたＧＲＩＮレンズ５６及びマイクロプリズム５７も回転駆動することにより、光走査プローブ８の中心軸に垂直な方向に対して低干渉光を安定して走査でき、従って周方向に２次元的に広がり、深さ方向の断層像を安定して得ることができる。

具体的には、例えば狭い管腔内壁部分でこのように周方向の走査を行って周方向の断層像を得ることにより、内視鏡３１による表面状態の観察と、断層像による表面を含むその内部の病変部位の性状を検出するなどの診断を有効に行うことができる。

また、他の使用例として例えば、内視鏡３１により体腔内の生体組織１１において、患部等の注目する部位を観察し、その内部の状態を主に観察したい場合には、注目する部位に光走査プローブ８の先端の側面を接近させて（例えば光走査プローブ８の先端の側面を注目する部位の表面とほぼ平行にする）、同様に周方向の走査により断層像を得る。

そして、表示の際には全周方向の断層像を表示しないで、注目する部位を含む狭い範囲をモニタ２６に表示するようにしても良い。この場合には、広い管腔内部でも適用できる。また、狭い管腔部位でもその一部に対する詳細な断層像を得る場合にも適用できる。

また、このように全周に対する断層像をを得る場合と全周の一部の領域に対する断層像を得る場合とで、回転速度（換言すると走査速度）を変更できるようにしても良い。

第１の実施の形態おける光路長の可変手段は１軸ステージ１８とその１軸ステージ１８に設けたガルバノメータミラー１９で構成したが、図５に示す変形例の光路長の可変手段１４′のように１軸ステージ１８を用いないで、レンズ１７とガルバノメータミラー１９との間の光路上に、３角プリズム状のミラー６１を配置し、このミラー６１の両斜面で反射された光路上にさらに反射するミラー６２を配置し、このミラー６２を移動手段としてのリニアアクチュエータ６３に取付け、このリニアアクチュエータ６３に駆動信号を印加することによって対向するミラー６１との光路に沿って符号ｅで示す方向にミラー６２を移動することによって、光走査プローブ８を交換した場合等にその光路長のバラツキ等を吸収できるようにしても良い。

なお、第２の光路長の変化手段としての１軸ステージ１８或いはリニアアクチュエータ６３は電気的な駆動信号の印加によりガルバノメータミラー１９或いはミラー６２を移動すると説明したが、手動で移動するようにしても良い。

（第２の実施の形態）
次に図６及び図７を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。図６は本発明の第２の実施の形態の光イメージング装置の構成を示し、図７は光路長の可変手段を示し、図７（Ａ）はそのの平面図を示し、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ′断面図でその構成を示す。

図６に示す第２の実施の形態の光イメージング装置１Ｂは図１の光イメージング装置１Ａにおける基準光側での光路長の可変手段とは異なる構成の光路長の可変手段或いはより広義の伝搬時間の可変機構６４を用いている。

つまり、第２のシングルモードファイバ５の先端側は第１の伝搬時間の変化手段を構成する円板状のピエゾ素子６５に巻回した後に、このピエゾ素子６５から端部を延出し、その端部に対向してレンズ６６が配置され、このレンズ６６に対向して第２の伝搬時間の変化手段を構成する１軸ステージ１８に取り付けられたミラー６７が配置されている。

１軸ステージ１８は光走査プローブ８の光路長の違い等を吸収するためのものであり、位置制御装置２１によりその移動量を設定でき、ピエゾ素子６５は駆動装置６８から交流の駆動信号が印加される。
第２のシングルモードファイバ５の先端側が巻回されたピエゾ素子６５は図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、円板状のピエゾ板６９の両面に電極７０ａ，７０ｂが設けられ、両電極７０ａ，７０ｂの上に第２のシングルモードファイバ５が同心状に巻回された状態で図示しない接着剤等で電極７０ａ，７０ｂ面に固着されている。

両電極７０ａ，７０ｂ間には駆動装置６８から交流の駆動信号が印加され、この駆動信号の印加によりピエジ板６９は半径方向に伸縮し、この伸縮に引きずられるようにして巻回された第２のシングルモードファイバ５も伸縮し、この伸縮に応じてその光路長も変化するし、また、第２のシングルモードファイバ５が伸縮した場合に、その内部を伝搬する光の伝搬速度もドップラ現象で変化する。

そして、この場合の伝搬時間の変化幅が走査範囲の光路長を伝搬する時間と一致するように駆動信号の振幅を設定できるようにしている。

その他は第１の実施の形態と同様である。

また、本実施の形態は基本的に、第１の実施の形態と同様の作用を有する。また、第１の実施の形態と同様の効果を有する。

（第３の実施の形態）
次に図８及び図９を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。図８は本発明の第３の実施の形態の光イメージング装置の構成を示し、図９は光ディレイラインの構造を示す。第１及び第２の実施の形態では光路長に個体差がある１種類の光走査プローブに対応できるようにしたものであるが、本実施の形態は長さが異なる光走査プローブを用いた場合にも対処できるようにしたものである。

図８に示す第３の実施の形態の光イメージング装置１Ｃは図１の光イメージング装置１Ａにおいて、光走査プローブ８の代わりに長さが異なる２種類の光走査プローブ８Ａ，８Ｂが選択使用できるようにすると共に、使用する光走査プローブ８Ａ又は８Ｂに応じて光路長を変更するために、例えば第２のシングルモードファイバ５の先端側には光ディレイライン７１が設けてある。この光ディレイライン７１はコンピュータ２５により、内部の光路長を変更できるようにしている。

光走査プローブ８Ａ及び８Ｂはそれぞれ使用される内視鏡のチャンネルに挿通して使用され、例えば気管支の検査に使用される気管支用内視鏡が使用される場合にはプローブの全長が１．５ｍの光走査プローブ８Ａが使用され、大腸検査に使用される大腸用内視鏡が使用される場合にはプローブの全長が３．０ｍの光走査プローブ８Ｂが使用される。

図９は光ディレイライン７１の構造を示す。第２のシングルモードファイバ５における光カップラ部４側の端部とレンズ１５側の端部との間にはそれぞれ光スイッチ７２Ａ，７２Ｂが配置され、各端部がレセプタクル７３を介して接続される。これらの光スイッチ７２Ａ，７２Ｂの間には光路長が異なる２本のシングルモードファイバ７４Ａ，７４Ｂが配置されている。例えば、シングルモードファイバ７４Ｂはシングルモードファイバ７４Ａよりも長く、その光路長の差は光走査プローブ８Ａと８Ｂとの光路長の差に殆ど一致するように設定してある。

また、シングルモードファイバ７４Ａの長さは、光カップラ部４で分岐して光走査プローブ８Ａを経て生体組織１１の表面付近で反射されて光カップラ部４に戻るまでの光路長と、このシングルモードファイバ７４Ａを経て光路長の可変機構１４で反射されて光カップラ部４に戻るまでの光路長とが殆ど一致する光路長となるように設定されている。

光スイッチ７２Ｉ（Ｉ＝Ａ又はＢ）は、第２のシングルモードファイバ５の端部に対向してロッドレンズ７５が配置され、このロッドレンズ７５に対向する駆動機構７６Ｉにはプリズム７７Ｉが設けてあり、コンピュータ２５からの駆動信号を端子７８Ｉを介して印加することにより、プリズム７７Ｉの位置を実線で示す位置と点線で示す位置に移動させることができるようにしている。

このプリズム７７Ｉがロッドレンズ７５に対向する位置に設定された場合には、第２のシングルモードファイバ５の端部に対向するロッドレンズ７５を経た光はこのプリズム７７Ａにより反射されて、この反射された側の光路上に配置されたロッドレンズ８０を介してレセプタクル７３に接続される一方のシングルモードファイバ７４Ａの端部に導光される。

また、このプリズム７７Ｉがロッドレンズ７５に対向する位置から退避した位置に設定された場合には、第２のシングルモードファイバ５の端部に対向するロッドレンズ７５を経た光は駆動機構７６Ｉを素通りして、プリズム７９に入射し、このプリズム７９により反射され、さらにロッドレンズ８０を介して他方のシングルモードファイバ７４Ｂの端部に導光される。

このようにして、プローブ全長が短い光走査プローブ８Ａが接続された場合には、光ディレイライン７１のシングルモードファイバ７４Ａを選択し、プローブ全長が長い光走査プローブ８Ｂが接続された場合には、光ディレイライン７１のシングルモードファイバ７４Ｂを選択することにより長さが異なる光走査プローブ８Ａ，８Ｂの場合にも同種類の光走査プローブでバラツキで長さが異なる場合と同様に使用できる。
なお、本実施の形態では２つの光走査プローブ８Ａ，８Ｂの場合で説明したが、３つ以上の場合にも適用できることは明らかである。

（第４の実施の形態）
次に図１０及び図１１を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。図１０は本発明の第４の実施の形態の光イメージング装置の構成を示し、図１１は変形例におけるプローブ把持部の構造を示す。

第１ないし第３の実施の形態までは、光走査プローブの光路長のバラツキ等を吸収ための第２の光路長の可変手段或いはより広義には伝搬時間の変化手段を基準光側に設けているが、本実施の形態では光走査プローブ側に設けたものである。

図１０に示す第４の実施の形態の光イメージング装置１Ｄは図１の光イメージング装置１Ａにおいて、第１のシングルモードファイバ３の先端側の端部に光走査プローブ８１のレンズ８２ａを内蔵したコネクタ部８２が接続され、第２のシングルモードファイバ５の先端側には途中にループ部３ａを設け、端部に対向して光路長の可変手段８３が設けてある。

この光路長の可変手段８３は例えばレンズ８４とこのレンズ８４に対向配置されたミラー８５と、このミラー８５を符号ｆで示す方向に移動するアクチュエータ８６とを有する。このアクチュエータ８６には駆動装置８７からの駆動信号が印加され、ミラー８５を高速で移動する。つまり、この光路長の可変手段８３は第１の光路長の可変手段を形成している。

光走査プローブ８１は体腔内８８に挿入される挿入部８９を有し、この挿入部８９の後端には術者が把持する把持部９０が設けられ、この把持部９０からケーブル９１が延出され、このケーブル９１の端部のコネクタ部８２を第１のシングルモードファイバ３の端部に接続することにより、このケーブル９１内に挿通されたシングルモードファイバ９２ａは第１のシングルモードファイバ３と光結合する。

このシングルモードファイバ９２ａで伝送された光は把持部９０内のレンズ９３ａ，９３ｂにより挿入部８９内に挿通されたシングルモードファイバ９２ｂに伝送される。

このシングルモードファイバ９２ｂはフレキシブルシャフト９４内に配置されてその後端と先端とでフレキシブルシャフト９４に固着されている。このフレキシブルシャフト９４の後端側と先端側はそれぞれ軸受け９５ａ，９５ｂで回転自在に支持されている。

また、フレキシブルシャフト９４の後端はギヤ９６ａに固着され、このギヤ９６ａは回転支持部材９７で回転自在に支持されている。このギヤ９６ａはステッピングモータ９８に取り付けたギヤ９６ｂと噛合し、回転駆動される。このステッピングモータ９８はモータ９９に取り付けたピニオンギヤ９９ａに噛合するリニア状のギヤ部１００ａを下面に設けたラック１００の上に固着されており、図１０の符号ｇで示す方向に移動自在にして、第２の光路長の可変手段を形成している。なお、回転支持部材９７もその下端がラック１００に固着されている。

フレキシブルシャフト９４の先端にはプリズム１０１が固着され、シングルモードファイバ９２ｂで伝送した光を直角方向に反射して、先端部８９ａの透明シース１０２を透過して体腔内８８の壁面１０３側に伝送した光を照射する。

上記駆動装置８７はビデオ同期回路２８に接続され、ステッピングモータ９８及びモータ９９は位置制御装置２１に接続される。

その他の構成は図１と同様である。本実施の形態では、モータ９９によって、光走査プローブ８１内のシングルモードファイバ９２ｂ及びプリズム１０１をシングルモードファイバ９２ｂの軸方向に移動できるようにしているので、実際に使用する光走査プローブ８１の光路長などが異なる場合にも、それに応じてモータ９９を回転させて移動することにより、深さ方向の断層像を得ることができる。

なお、図１０において、さらに基準光側に第２の光路長可変手段を設けた場合には、モータ９９によりラック１００を移動することにより、３次元断層像を得ることができるようにすることもできる。

図１１は図１０の光走査プローブ８１の変形例における把持部内の駆動部１１１の構成を示す。
図１１ではフレキシブルシャフト９４の後端は駆動部１１１内のラジアル回転部１１２を構成するモータ１１３の軸に固着され、この軸に固着したギヤ１１４はギヤ１１５を介してロータリエンコーダ１１６に固着したギヤ１１７に噛合している。モータ１１３とロータリエンコーダ１１６とはラジアル回転部支持部材１１８に固着され、このラジアル回転部支持部材１１８は駆動力伝達部材１１９に固着され、この駆動力伝達部材１１９のネジ孔にはボールネジ軸１２０が螺合し、このボールネジ軸１２０はステッピングモータ１２１に連結されている。そして、ステッピングモータ１２１が回転することにより、駆動力伝達部材１１９と共にラジアル回転部１１２をボールネジ軸１２０の軸方向、つまり符号ｈで示す方向に移動することができるようにしている。

なお、フレキシブルシャフト９４内を挿通されたシングルモードファイバ９２ｂはモータ１１３内も挿通され、この端部に対向するラジアル回転部支持部材１１８の孔を経てレンズ９３ｂ，９３ａと対向し、レンズ９３ａに対向するシングルモードファイバ９２ａと光を伝送できるようにしている。

また、図１２は光走査プローブ８１の第２の変形例の先端側の構成を示す。 図１２に示す第２の変形例の光走査プローブ１３１では挿入部１３２の先端部１３３が透明シース１３４で形成され、この挿入部１３２内にはシングルモードファイバ１３５が挿通されたフレキシブルシャフト１３６が挿通され、このシングルモードファイバ１３５はフレキシブルシャフト１３６の先端で固着され、このフレキシブルシャフト１３６の先端に固着したプリズム１３７の斜面にした反射面により直角方向に反射されて出射面から体腔内１３８の内壁１３９側に低干渉性光を出射すると共に、反射光を逆方向に伝送する。

透明シース１３４の基端付近にはＯリング１４１が介挿され、透明シース１３４内に充満したグリセリン或いはフロリナート等の液体１４２が漏れるのを防止するシール手段を形成している。グリセリン或いはフロリナート等の液体１４２はプリズム１３７とほぼ同じ屈折率を有するので、プリズム１３７の光出射及び光入射の端面の周囲に充満することにより、プリズム１３７のこの端面での反射による光伝送効率が低下するのを防止のを防止できる。

また、プリズム１３７の反射面に隣接する部分には空気１４３が充満された空気室１４４が形成されている。

従って、このプリズム１３７の斜面の反射面に接する部分にプリズム１３７の屈折率より小さい空気１４３の層が形成されるので、プリズム１３７の斜面の反射面で光を全反射させることができ、やはり光の伝送効率を向上できる。

その他は図１０の光走査プローブ８１と同様の構成である。
なお、低干渉性光は生体組織への透過性が良い赤外の波長域でも良いし、浅い走査範囲で良い場合には可視の波長域でも良い。

図１３は第３の変形例における光路長の可変機構１４１を示す。この光路長の可変機構１４１は図１において、第２のシングルモードファイバ５の先端に配置され、第２のシングルモードファイバ５の先端に対向配置された平行光束にするレンズ１４２と、１軸ステージ１８上に配置され、平行光束で入射される光を音波により、透明媒質中に周期的な屈折率分布を空間的に作ることにより偏向させで出射する音響光学偏向器１４３と、この音響光学偏向器１４３の出射端側に配置された平行光束にするレンズ１４４と、このレンズ１４４を経た光を反射するミラー１４５と、音響光学偏向器１４３に駆動信号を印加する駆動装置１４６とを有する。

駆動装置１４６は音響光学偏向器１４３を構成する例えばピエゾ素子に印加周波数を変えるスイープ発振器からの駆動信号を印加することにより、空気などの透明媒質中に周期的な屈折率分布、つまり回折格子のピッチを変えて偏向角度を変えるようにする。この偏向により、ミラー１４５で反射されて戻る光路長或いは伝搬時間は変化する。これを高速で周期的に行うことにより、走査範囲に対する光路長或いは伝搬時間だけ変化させる。

なお、駆動装置１４６はビデオ同期回路２８に接続され、ビデオ同期信号と同期して印加周波数をスイープする。

なお、上述した各実施の形態等を部分的に組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。

［付記］
１．被検体に低干渉性光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって、
低干渉性光を被検体に伝送するためのシングルモードファイバーが内蔵された交換可能な光コネクタ部を持つ光プローブ部と、
前記光プローブ部と接続し、被検体から戻ってきた低干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化する第１の伝搬時間変化手段と、
前記交換可能な光コネクタ部の光路長に対応して伝搬時間を変化する第２の伝搬時間変化手段と、
を有する光イメージング装置。

２．付記１において、前記第１及び第２の伝搬時間変化手段はガルバノメータミラーと１軸ステージの組み合わせである。
３．付記１において、前記第１の伝搬時間変化手段はピエゾ素子とシングルモードファイバの組み合わせであり、第２の伝搬時間変化手段は１軸ステージである。

４．付記１において、前記第１の伝搬時間変化手段はガルバノメータミラーであり、第２の伝搬時間変化手段は複数の光反射部材と１軸ステージの組み合わせである。
５．付記１において、前記光プローブ部は内視鏡の鉗子チャンネル内に挿通可能な細長く柔軟な筒状のシースである。

６．付記５において、光をシースの長手方向に回転走査するため、前記シース内に回転自在なフレキシブルシャフトとシングルモードファイバで形成され、その基端部は取り外し可能な光コネクタを合わせ持っている。
７．付記６において、前記光コネクタはシングルモードファイバ同士の突き当てとなっている。

８．被検体に低干渉性光の照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって、
低干渉性光を被検体に伝送するためのシングルモードファイバが内蔵された交換可能な光コネクタ部を持つ光路の異なる複数の種類を持つ光プローブ部と、
前記光プローブ部と接続し、被検体から戻ってきた低干渉光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するための第１の伝搬時間変化手段と、前記光プローブ部の種類に応じた異なる光路を持ち、前記光プローブ部の種類に合わせ光路長を切換可能な光ディレイ部を持つ光イメージング装置。

９．付記８において、光ディレイ部は光スイッチと複数の長さの異なるシングルモードファイバの組み合わせである。
１０．付記１において、前記第１の伝搬時間変化手段は前記走査範囲に対応した伝搬時間を高速に変化させる。

１１．付記１において、前記第１の伝搬時間変化手段は前記走査範囲に対応した伝搬時間を高速かつ周期的に変化させる。
１２．付記１において、前記第２の伝搬時間変化手段は被検体の注目する部分で設定した前記走査範囲で断層像が得られるように伝搬時間を可変設定する。

１３．可視から赤外の波長域の低干渉性光源と、該光源からの光を伝送する光導波路と、周方向へ反射させ回転するプリズムミラーと生体からの散乱光等を検出する検出部と、表示する表示部からなる光イメージング装置に於いて、
上記プリズムミラー周囲に満たされた上記プリズムミラーと略同屈折率の光透過性流体と、
上記プリズムミラーの反射面の裏側に設けられた流体収納部と、
上記流体収納部に収納された低屈折率流体と、
を備えたことを特徴とする光イメージング装置。
１４．付記１３において、上記低屈折率流体が空気である。

本発明の第１の実施の形態の光イメージング装置の構成を示すブロック図。 第１の実施の形態が挿通される内視鏡を示す図。 第１の実施の形態を構成する光走査プローブ装置の後端側部分を示す断面図。 光走査プローブ装置の全体構成を示す断面図。 光路長の変化手段の変形例の構成を示す図。 本発明の第２の実施の形態の光イメージング装置の構成を示すブロック図。 光路長の可変手段を示し、図７（Ａ）はその平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ′断面図。 本発明の第３の実施の形態の光イメージング装置の構成を示すブロック図。 光ディレイラインの構造を示す図。 本発明の第４の実施の形態の光イメージング装置の構成を示すブロック図。 第４の実施の形態の第１の変形例における光走査プローブの駆動部の構成を示す図。 第４の実施の形態の第２の変形例における光走査プローブの先端側の構成を示す図。 第３の変形例における光路長の可変機構を示す図。

符号の説明

１…光イメージング装置
２…低干渉性光源
３…第１のシングルモードファイバ
４…光カップラ部
５…第２のシングルモードファイバ
６…光ロータリジョイント
７…第３のシングルモードファイバ
８…光走査プローブ
９…コネクタ部
１０…第４のシングルモードファイバ
１１…生体組織
１２…フォトダイオード（ＰＤ）
１３…回転駆動装置
１４…光路長の可変機構
１６…グレーティング
１８…１軸ステージ
１９…ガルバノメータミラー
２０…ガルバノメータミラーコントローラ
２１…位置制御装置
２５…コンピュータ
２６…モニタ
３１…内視鏡
４７…シース
５０…フレキシブルシャフト
５６…ＧＲＩＮレンズ
５７…マイクロプリズム

Claims (4)

1. 低干渉性光を被検体に伝送するためのシングルモードファイバを内蔵された、互いに光路長の異なる複数種類の光プローブ部を着脱可能とし、当該何れかの光プローブ部が装着された際に被検体に低干渉性光を照射し、当該被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって、
   当該光イメージング装置に装着された前記何れかの光プローブ部と接続し、被検体から戻ってきた低干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため所定の走査範囲に対応した伝搬時間を周期的に変化させる第１の伝搬時間変化手段と、
   当該光イメージング装置に装着された前記何れかの光プローブ部の光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長に対応した伝搬時間を変化させる第２の伝搬時間変化手段と、
   前記互いに光路長の異なる複数種類の光プローブ部の種類に応じた複数の異なる光路を設定可能とし、当該光イメージング装置に装着された光プローブ部の種類に合わせ当該光路長を切換可能な光ディレイ部と、
   を備えることを特徴とする光イメージング装置。
2. 前記光ディレイ部は、光路長が異なる複数のシングルモードファイバと、前記複数のシングルモードファイバを選択する光スイッチとを備えることを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
3. 前記複数のシングルモードファイバのそれぞれ光路長の差は、対応する前記光プローブ部の光路長の差に一致することを特徴とする請求項２に記載の光イメージング装置。
4. 前記第１の伝播時間変化手段は、前記第２の伝播時間変化手段に取り付けられ、回転的振動により伝搬時間を周期的に変化させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の光イメージング装置。

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