JP2007222381A - 内視鏡観察装置、観察装置および内視鏡観察方法 - Google Patents

内視鏡観察装置、観察装置および内視鏡観察方法 Download PDF

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Abstract

【課題】被検体に光を照射する投光部先端と被検体との距離を精度よく測定し、精度の高い被検体の画像を取得する。
【解決手段】体腔内に挿入される挿入部３の先端に、被検体Ａに対して光を照射する投光部１０と、被検体Ａから戻る観察光Ｌ１，Ｌ２を受光する受光部１３とを有し、該受光部１３において受光された観察光Ｌ１，Ｌ２を画像化する内視鏡観察装置１であって、低コヒーレンス光Ｌ３の干渉により挿入部３の先端と被検体Ａとの絶対距離を計測する距離計測手段１５と、該距離計測手段１５により計測された絶対距離に基づいて観察光Ｌ２の輝度情報Ｓ３を補正する補正手段２８と、該補正手段２８により補正された観察光Ｌ２の輝度情報Ｓ４に基づいて被検体Ａの画像を形成する画像形成手段２９とを備える内視鏡観察装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、内視鏡観察装置、観察装置および内視鏡観察方法に関するものである。
従来、生体組織に励起光を照射して発生した蛍光を観察する蛍光内視鏡装置として、例えば、特許文献１に示される構造のものがある。
この蛍光内視鏡装置は、生体に対して励起光を照射して、生体からの自家蛍光や生体に注入した薬剤からの蛍光を２次元画像として検出するものであり、その蛍光像から生体組織の変性や癌等の疾患状態を診断することを可能にしている。
しかしながら、癌細胞の悪性度等を精度よく検出するためには、生体組織から発生している蛍光量の絶対値を精度よく求めることが必要である。挿入部の先端に配置されている受光部に受光される蛍光量は、挿入部の先端と生体組織等の被検体との距離の変動等によって変動するため、これらの変動によらず蛍光量の絶対値を求める工夫が必要である。
この特許文献１においては、挿入部の先端と被検体との距離を測定するために超音波信号を用いた距離計測手段を備えた蛍光内視鏡装置が開示されている。
また、被検体に低コヒーレンス光を照射し、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精度よく構築する、いわゆるＯＣＴ（オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ）技術を利用した光イメージング装置が開示されている。
特開平１０−２４３９２０号公報 特開平１１−１４８８９７号公報
しかしながら、超音波を用いる距離計測手段の場合、超音波発振器から被検体までのスペースに水が満たされていることが必要不可欠であり、空気が満たされている場合には距離を測定できないという不都合がある。
また、従来のＯＣＴ技術は、一般に、被検体の断層像を構築するために用いられているだけである。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、被検体に光を照射する投光部先端と被検体との距離を精度よく測定し、被検体との距離の影響を受けずに定量性のある被検体の画像を取得することができる内視鏡観察装置、観察装置および内視鏡観察方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、体腔内に挿入される挿入部の先端に、被検体に対して光を照射する投光部と、被検体から戻る観察光を受光する受光部とを有し、該受光部において受光された観察光を画像化する内視鏡観察装置であって、低コヒーレンス光の干渉により挿入部の先端と被検体との絶対距離を計測する距離計測手段と、該距離計測手段により計測された絶対距離に基づいて前記観察光の輝度情報を補正する補正手段と、該補正手段により補正された観察光の輝度情報に基づいて被検体の画像を形成する画像形成手段とを備える内視鏡観察装置を提供する。
本発明によれば、距離計測手段の作動により、低コヒーレンス光の干渉によるＯＣＴ技術を利用して、投光部および受光部が設けられている挿入部の先端と被検体との絶対距離が計測される。受光部により受光される被検体からの観察光の輝度は、投光部からの照明光あるいは励起光が均一であるとすると、その絶対距離の２乗に反比例する。したがって、ＯＣＴ技術により精度よく計測した絶対距離を用いて補正手段を作動させることにより、観察光の輝度情報を精度よく補正できる。
特に、本発明によれば、ＯＣＴ技術を用いることにより、超音波信号を用いる場合のような使用環境の制限がなく、空気が満たされている空間内においても、あるいは、体液が満たされている空間内においても精度よく絶対距離を計測することができる。
そして、画像形成手段の作動により、補正された輝度情報に基づいて被検体の画像を形成することにより、挿入部の先端と被検体との距離にかかわらず、正確な輝度分布を有する画像を取得することができる。
上記発明においては、前記挿入部が、その内部に固定され前記低コヒーレンス光を基準光と計測光とに分岐するとともに、前記計測光を被検体へ導光する基準光分岐手段を備え、前記距離計測手段が、干渉用の光として少なくとも前記基準光と被検体から戻る計測光とを用いて計測された前記基準光分岐手段と被検体との間の光路長と、前記基準光光分岐手段と前記挿入部の先端との間の光路長との差分に基づいて前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出する距離算出部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、低コヒーレンス光が、挿入部内に固定された基準光分岐手段によって基準光と計測光とに分岐され、計測光が被検体へ導光される。被検体において反射または散乱して戻る計測光と、前記基準光分岐手段により分岐された基準光とを干渉用の光として用いることにより、前記基準光分岐手段と被検体との間の光路長を求めることができる。また、基準光分岐手段は挿入部内に固定されているので、基準光分岐手段と挿入部の先端との距離は既知である。したがって、距離算出部は、これらの差分を求めることにより、挿入部の先端と被検体との絶対距離を精度よく算出することができる。なお、計測光および基準光は、干渉用の光として用いられればよいので、計測光と基準光が干渉する場合に限られず、他の低コヒーレンス光が計測光と基準光のそれぞれと干渉する場合も含まれる。
また、上記発明においては、前記距離計測手段が、低コヒーレンス光源と、該低コヒーレンス光源から出射された低コヒーレンス光から参照光を分岐し、残りの低コヒーレンス光を前記挿入部に導光する参照光分岐手段と、該参照光分岐手段により分岐された参照光の光路長を調節する光路長調節部と、前記挿入部から戻る計測光および前記基準光と前記光路長調節部から戻る参照光とを合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、前記距離算出部は、前記計測光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記参照光の第１の光路長と、前記基準光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記参照光の第２の光路長との差から、前記基準光分岐手段と前記挿入部の先端との間の光路長を減算した値に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出することとしてもよい。
このようにすることで、低コヒーレンス光源から発せられた低コヒーレンス光が、参照光分岐手段によって計測光と参照光とに分岐され、計測光が被検体に照射される。被検体に照射された計測光は、被検体において反射または散乱されて戻る。一方、参照光は、光路長調節部によりその光路長を調節される。計測光と参照光とは光結合部において合波され、光分岐手段において分岐されてから合波されるまでの光路長が正確に一致したときに干渉を生じる。
この場合において、計測光の内の一部は、挿入部内に固定された基準光分岐部において基準光として分岐されて戻り、光結合部において参照光と合波される。したがって、基準光と参照光との光路長が正確に一致した場合にも干渉を生ずる。
本発明によれば、距離算出部の作動により、被検体から戻る計測光と参照光との干渉が生じた時点の第１の光路長と、基準光と参照光との干渉が生じた時点の第２の光路長との差から、基準光分岐手段と挿入部の先端との間の光路長を減算した値に基づいて、挿入部の先端面と被検体との間の絶対距離が精度よく算出される。その結果、算出された絶対距離に基づいて、観察光の輝度情報を正確に補正することができ、挿入部の先端と被検体との距離にかかわらず、正確な輝度分布を有する画像を取得することができる。
また、上記発明においては、前記距離計測手段が、低コヒーレンス光源と、前記被検体から戻る計測光および前記基準光の各々を２つの干渉光路に分岐する干渉用光分岐手段と、前記２つの干渉光路の光路長差を調節する光路長差調節部と、前記２つの干渉光路を通った低コヒーレンス光を合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、前記距離算出部は、前記計測光と前記基準光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記２つの干渉光路の光路長差から、前記基準光分岐手段と前記挿入部の先端との間の光路長を減算した値に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出することとしてもよい。
このようにすることで、低コヒーレンス光源から発せられた低コヒーレンス光が、挿入部内において、計測光と基準光とに分岐される。そして、計測光は挿入部の先端から出射され、被検体の表面において反射または散乱されることにより、基準光とともに挿入部を戻り、干渉用光分岐手段によって２つの干渉光路に分岐される。これにより、計測光および基準光は、それぞれ異なる光路長の干渉光路を辿ることになる。
光路長差調節部の作動により、２つの干渉光路の光路長差が調節されるので、２つの干渉光路の光路長差が、計測光と基準光との光路長差に一致したときに、光結合部において干渉が生じる。したがって、距離算出部が、この干渉時における２つの干渉光路の光路長差から基準光分岐手段と前記挿入部の先端との間の光路長を減算した値に基づいて、挿入部の先端と被検体との間の絶対距離を精度よく算出することができる。
また、上記発明においては、前記挿入部が、その先端に固定され、前記低コヒーレンス光を基準光と計測光とに分岐するとともに、前記計測光を被検体へ照射する一方、該被検体から戻る計測光を受光する基準光分岐手段を備え、前記距離計測手段が、干渉用の光として少なくとも前記基準光と被検体において反射または散乱して戻る計測光とを用いて計測された前記基準光分岐手段と被検体との間の光路長に基づいて、前記挿入部の先端と前記被検体との絶対距離を算出する距離算出部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、基準光分岐手段により分岐され、光路長差を有する低コヒーレンス光となる基準光および計測光とを干渉用の光として用いて干渉を生じさせることにより、基準光分岐手段と被検体との間の光路長を精度よく計測することができる。距離算出部は、計測された光路長のみに基づいて挿入部の先端と被検体との絶対距離を精度よく算出することができる。なお、計測光および基準光は、干渉用の光として用いられればよいので、計測光と基準光が干渉する場合に限られず、他の低コヒーレンス光が計測光と基準光のそれぞれと干渉する場合も含まれる。
また、上記発明においては、前記距離計測手段が、低コヒーレンス光源と、該低コヒーレンス光源から出射された低コヒーレンス光から参照光を分岐し、残りの低コヒーレンス光を前記挿入部に導光する参照光分岐手段と、該参照光分岐手段により分岐された参照光の光路長を調節する光路長調節部と、前記挿入部から戻る計測光および前記基準光と前記光路長調節部から戻る参照光とを合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、前記距離算出部は、前記計測光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記参照光の第１の光路長と、前記基準光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記参照光の第２の光路長との差に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出することとしてもよい。
このようにすることで、低コヒーレンス光源から発せられた低コヒーレンス光が、参照光分岐手段によって計測光と参照光とに分岐され、計測光が被検体に照射される。被検体に照射された計測光は、被検体において反射または散乱されて戻る。一方、参照光は、光路長調節部によりその光路長を調節される。計測光と参照光とは光結合部において合波され、光分岐手段において分岐されてから合波されるまでの光路長が正確に一致したときに干渉を生じる。
この場合において、計測光の内の一部は、挿入部内に固定された基準光分岐部において分岐されて基準光として戻り、光結合部において参照光と合波される。したがって、基準光と参照光との光路長が正確に一致した場合にも干渉を生ずる。
本発明によれば、距離算出部の作動により、被検体から戻る計測光と参照光との干渉が生じた時点の第１の光路長と、基準光と参照光との干渉が生じた時点の第２の光路長との差に基づいて、挿入部の先端面と被検体との間の絶対距離が精度よく算出される。その結果、算出された絶対距離に基づいて、観察光の輝度情報を正確に補正することができ、挿入部の先端と被検体との距離にかかわらず、正確な輝度分布を有する画像を取得することができる。
また、上記発明においては、前記距離計測手段が、低コヒーレンス光源と、前記挿入部の内部に設けられ、前記低コヒーレンス光源から出射された低コヒーレンス光から参照光を分岐し、残りの低コヒーレンス光を挿入部の先端に導光する参照光分岐手段と、前記計測光、前記基準光および前記参照光の各々を２つの干渉光路に分岐する干渉用光分岐手段と、前記２つの干渉光路の光路長差を調節する光路長差調節部と、前記２つの干渉光路を通った低コヒーレンス光を合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、前記距離算出部は、前記計測光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記２つの干渉光路の第１の光路長差と、前記基準光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記２つの干渉光路の第２の光路長差との差に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出することとしてもよい。
このようにすることで、低コヒーレンス光源から発せられた低コヒーレンス光が、挿入部内において、計測光、基準光および参照光に分岐された後、計測光は挿入部の先端から出射され、被検体の表面において反射されることにより、基準光および参照光とともに挿入部を戻り、干渉用光分岐手段によって２つの干渉光路に分岐される。これにより、計測光、基準光および参照光は、それぞれ異なる光路長の干渉光路を辿ることになる。光路長差調節部の作動により、２つの干渉光路の光路長差が調節されるので、２つの光路長差が、基準光と参照光との光路長差に一致したときおよび計測光と参照光との光路長差に一致したときに、光結合部において干渉が生じる。したがって、この２つの光路長差の差を求めることにより、計測光の光路長と基準光の光路長との差として、挿入部の先端と被検体との絶対距離を精度よく算出することができる。
この場合において、挿入部の内部に設けた参照光分岐手段は、反射率を高く設定することにより、参照光の強度を高めることが容易である。したがって、被検体において反射されて戻る計測光、あるいは、挿入部の先端に固定された基準光分岐手段により分岐される基準光の強度が小さい場合であっても、参照光の強度を高く設定しておくことで、干渉光の強度を大きくして距離測定の精度を向上させることができる。
また、挿入部内に参照光分岐手段を設けることにより、光路長差調節部における光路長を短く設定でき、装置の小型化を図ることができる。
また、上記発明においては、前記距離計測手段が、前記計測光および前記基準光の各々を２つの干渉光路に分岐する干渉用光分岐手段と、前記２つの干渉光路の光路長差を調節する光路長差調節部と、前記２つの干渉光路を通った低コヒーレンス光を合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、前記距離算出部は、前記計測光と前記基準光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記２つの干渉光路の光路長差に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出することとしてもよい。
このようにすることで、低コヒーレンス光源から発せられた低コヒーレンス光が、挿入部の先端において、計測光と基準光とに分岐され、計測光は挿入部の先端から出射され、被検体の表面において反射されることにより、基準光とともに挿入部を戻り、干渉用光分岐手段によって２つの干渉光路に分岐される。これにより、計測光および基準光は、それぞれ異なる光路長の干渉光路を辿ることになる。
光路長差調節部の作動により、２つの干渉光路の光路長差が調節されるので、２つの干渉光路の光路長差が、計測光と基準光との光路長差に一致したときに、光結合部において干渉が生じる。したがって、距離算出部が、この干渉時における２つの干渉光路の光路長差に基づいて、挿入部の先端と被検体との間の絶対距離を精度よく算出することができる。
また、上記発明においては、前記基準光分岐手段が、前記挿入部の先端面に設けられ、前記計測光の一部を反射する反射膜であることが好ましい。
このようにすることで、挿入部の先端面において反射する計測光の光量を確保することができる。したがって、参照光との干渉により生ずる干渉信号のピーク値を顕在化させ、挿入部の先端面の位置を精度よく求めることが可能となる。
また、上記発明においては、前記光路長調節部が、光分岐手段により分岐された参照光を前記光結合部に反射して戻すミラーと、該ミラーを前記参照光の光軸に沿って移動させるミラー移動装置とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、ミラー移動装置の作動により、ミラーを参照光の光軸に沿って移動させて、簡易に参照光の光路長を調節することができる。
また、上記発明においては、前記光路長調節部が、参照光を複数に分岐する参照光分岐部を備え、前記ミラーおよびミラー移動装置が、前記参照光分岐部により分岐された各参照光のそれぞれに対して設けられ、各ミラー移動装置による参照光の光路長の調節範囲が異なることとしてもよい。
このようにすることで、各ミラー移動装置による各ミラーの移動量を大きくすることなく、光路長の調節範囲を分担して広い計測範囲にわたって被検体と挿入部の先端との距離を計測することが可能となる。
また、上記発明においては、２以上のミラー移動装置による参照光の光路長の調節範囲が相互に連続するように設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、広い計測範囲にわたって被検体と挿入部の先端との絶対距離を隙間なく計測することが可能となる。
また、上記発明においては、前記参照光分岐部により分岐された参照光を異なる周波数に周波数変調する光変調部と、前記光結合部において干渉を生じた光の周波数を検出する周波数検出部とを備えることが好ましい。
このようにすることで、光変調部の作動により分岐された参照光がそれぞれ異なる周波数に周波数変調された状態で光結合部において計測光と合波される。そして、周波数検出部の作動により、光結合部において干渉を生じた光の周波数が検出される。したがって、分岐された全ての参照光を同時に光結合部に入射させて計測光との合波を行っても、どの参照光が計測光と干渉を生じたのかを検出された周波数によって確認できる。その結果、広い計測範囲にわたる被検体と挿入部の先端との絶対距離の計測を迅速に行うことができる。
また、上記発明においては、前記挿入部が、前記観察光と前記低コヒーレンス光とを同軸に導光する光学系を備えることが好ましい。
このようにすることで、挿入部の径を細くすることができる。
また、本発明は、先端に、被検体に対して光を照射する投光部と、被検体から戻る観察光を受光する受光部とを有し、該受光部において受光された観察光を画像化する観察装置であって、低コヒーレンス光の干渉により先端と被検体との絶対距離を計測する距離計測手段と、該距離計測手段により計測された絶対距離に基づいて前記観察光の輝度情報を補正する補正手段と、該補正手段により補正された観察光の輝度情報に基づいて被検体の画像を形成する画像形成手段とを備える観察装置を提供する。
本発明によれば、距離計測手段の作動により、低コヒーレンス光の干渉によるＯＣＴ技術を利用して、投光部および受光部が設けられている観察装置の先端と被検体との絶対距離が計測される。受光部により受光される被検体からの観察光の輝度は、投光部からの照明光あるいは励起光が均一であるとすると、その絶対距離の２乗に反比例する。したがって、ＯＣＴ技術により精度よく計測した絶対距離を用いて補正手段を作動させることにより、観察光の輝度情報を精度よく補正できる。
特に、本発明によれば、ＯＣＴ技術を用いることにより、超音波信号を用いる場合のような使用環境の制限がなく、空気が満たされている空間内においても、あるいは、体液が満たされている空間内においても精度よく絶対距離を計測することができる。
そして、画像形成手段の作動により、補正された輝度情報に基づいて被検体の画像を形成することにより、観察装置の先端と被検体との距離にかかわらず、正確な輝度分布を有する画像を取得することができる。
また、本発明は、体腔内に挿入される挿入部の先端から、被検体に対して光を照射し、被検体から戻る観察光を受光して画像化する内視鏡観察方法であって、低コヒーレンス光の干渉により挿入部の先端と被検体との絶対距離を計測する計測ステップと、計測された絶対距離に基づいて前記観察光の輝度情報を補正する補正ステップと、補正された観察光の輝度情報に基づいて被検体の画像を形成する画像形成ステップとを備える内視鏡観察方法を提供する。
本発明によれば、挿入部を体腔内に挿入し、先端から被検体に対して光を照射し、被検体から戻る観察光を受光し、受光された観察光に基づいて観察画像を形成することで被検体の観察を行うことができる。この場合に、被検体と挿入部の先端との距離が異なると、受光される観察光の光量が変化する。本発明によれば、計測ステップにおいて挿入部の先端と被検体との絶対距離を計測し、補正ステップにおいて絶対距離に基づいて観察光の輝度情報を補正し、画像形成ステップにおいて、補正後の輝度情報に基づいて被検体の画像を形成するので、挿入部の先端と被検体との間の距離が変動しても、観察画像の輝度を変化させることなく、被検体の状態を正確に観察することができる。
上記発明においては、前記計測ステップが、低コヒーレンス光を計測光と参照光とに分岐し、分岐された計測光を被検体に照射する一方、該被検体から戻る計測光を受光し、分岐された参照光の光路長を調節し、前記挿入部の先端側から戻る計測光と前記参照光とを合波して干渉を生じさせ、前記被検体から戻る計測光と前記参照光との干渉が生じた時点の前記参照光の第１の光路長と、前記挿入部の先端面において反射して戻る計測光と前記参照光との干渉が生じた時点の前記参照光の第２の光路長との差により絶対距離を算出することとしてもよい。
このようにすることで、被検体から戻る計測光と、挿入部の先端面から戻る計測光とに基づいて、ＯＣＴ技術により、第１の光路長と第２の光路長とを決定でき、その差によって、挿入部の先端と被検体との間の絶対距離を簡易かつ精度よく計測することができる。
また、上記発明においては、前記光路長の調節ステップが、参照光を光路長の異なる複数の光路に分岐し、分岐された各参照光のそれぞれに対して行われることとしてもよい。
このようにすることで、光路長の調節範囲を複数に分割して、各光路における調節範囲を大きくすることなく、広い計測範囲にわたって被検体と挿入部の先端との距離を計測することが可能となる。
また、上記発明においては、分岐された参照光の光路長の調節範囲が相互に連続するように設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、広い計測範囲にわたって被検体と挿入部の先端との絶対距離を隙間なく計測することが可能となる。
また、上記発明においては、分岐された参照光を異なる周波数に周波数変調し、干渉を生じた光の周波数を検出することが好ましい。
このようにすることで、分岐された参照光がそれぞれ異なる周波数に周波数変調された状態で計測光と合波される。そして、光結合部において干渉を生じた光の周波数が検出される。したがって、分岐された全ての参照光を同時に計測光と合波させても、どの参照光が計測光と干渉を生じたのかを検出された周波数によって確認できる。その結果、広い計測範囲にわたる被検体と挿入部の先端との絶対距離の計測を迅速に行うことができる。
本発明によれば、被検体に光を照射する投光部先端と被検体との距離を精度よく測定し、精度の高い被検体の画像を取得することができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係る内視鏡観察装置について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡観察装置１は、図１に示されるように、光源装置２と、該光源装置２に接続され体腔内に挿入される細長い挿入部３と、該挿入部３に接続され、被検体である生体組織Ａから戻る戻り光を検出する検出部４と、該検出部４における検出信号に基づいて生体組織Ａの画像を形成する画像処理部５と、該画像処理部５において生成された生体組織Ａの画像を表示する画像表示部６とを備えている。
前記光源装置２は、例えば、図１に示されるように、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の広帯域の光を発する光源７と、該光源７からの白色光Ｌ１および励起光Ｌｅｘを透過させるフィルタ８とを備えている。
前記挿入部３は、前記光源装置２からの光を該挿入部３の先端まで導くライトガイド（あるいは光ファイバ束）９と、挿入部３の先端に配置され、ライトガイド９内を伝播されてきた光を拡散させて、対向配置された生体組織Ａに照射する拡散レンズ（投光部）１０と、生体組織Ａからの戻り光を集光する対物レンズ１１と、集光された戻り光を挿入部３の基端側まで導くイメージガイド（計測光学部）１２とを備えている。図中符号１３は、イメージガイド１２の先端に配置されたカバーガラス（受光部）である。
前記検出部４は、画像検出部１４と距離計測部１５とを備えている。
画像検出部１４は、イメージガイド１２により伝播されてきた戻り光の内、光源装置２からの白色光Ｌ１の反射光および生体組織Ａにおいて発生した蛍光Ｌ２を分岐する第１のダイクロイックミラー１６と、該第１のダイクロイックミラー１６により分岐された白色光Ｌ１および蛍光Ｌ２をさらに分岐する第２のダイクロイックミラー１７と、分岐された白色光Ｌ１および蛍光Ｌ２をそれぞれ検出するＣＣＤ素子等の２つの撮像素子１８，１９とを備えている。
距離計測部１５は、低コヒーレンス光Ｌ３を出射する低コヒーレンス光源２０と、該低コヒーレンス光源２０から出射された低コヒーレンス光Ｌ３を参照光Ｌ４と計測光Ｌ５とに分岐するビームスプリッタ（光分岐手段、光結合部）２１と、該ビームスプリッタ２１により分岐された参照光Ｌ４を入射させる参照光光路長調節部（光路長調節部）２２と、前記ビームスプリッタ２１を介して戻る参照光Ｌ４および計測光Ｌ５を検出するＣＣＤ素子等の干渉画像撮像素子２３とを備えている。干渉画像撮像素子２３と、前記画像検出部１４の２つの撮像素子１８，１９とは、その画素が予め対応づけられている。
前記ビームスプリッタ２１は、前記低コヒーレンス光源２０から出射された低コヒーレンス光Ｌ３を分岐して、参照光Ｌ４を参照光光路長調節部２２に、計測光Ｌ５を第１のダイクロイックミラー１６に入射させるように配置されている。
前記参照光光路長調節部２２は、ビームスプリッタ２１により分岐された参照光Ｌ４を一端から入射させる光路長調整用のファイババンドル２４と、該ファイババンドル２４の他端から出射された参照光Ｌ４を反射して他端に戻すスキャニングミラー２５と、該スキャニングミラー２５を参照光Ｌ４の光軸方向に移動させるミラー移動機構（ミラー移動装置）２６と、該ミラー移動機構２６を制御し、スキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１を出力するミラー制御装置２７とを備えている。
これにより、第１のダイクロイックミラー１６に入射された計測光Ｌ５は、該ダイクロイックミラー１６をイメージガイド１２の一端に向けて透過して、イメージガイド１２内に入射され、イメージガイド１２の先端から対物レンズ１１およびカバーガラス１３を介して生体組織Ａに向けて出射されるようになっている。また、カバーガラス１３の先端面から出射された計測光Ｌ５は、生体組織Ａの表面において反射して、カバーガラス１３、対物レンズ１１およびイメージガイド１２を介して検出部４内に戻り、第１のダイクロイックミラー１６およびビームスプリッタ２１を透過して干渉画像撮像素子２３により検出されるようになっている。
一方、参照光光路長調節部２２に入射された参照光Ｌ４は、ファイババンドル２４内を伝播して他端から出射され、スキャニングミラー２５によって反射された後にファイババンドル２４内を戻り、ビームスプリッタ２１において反射されることで、前記計測光Ｌ５と合波されて干渉画像撮像素子２３により検出されるようになっている。
ファイババンドル２４の長さは、参照光光路長調節部２２における参照光Ｌ４の往復光路長が、ビームスプリッタ２１から第１のダイクロイックミラー１６、イメージガイド１２、対物レンズ１１およびカバーガラス１３を介した生体組織Ａまでの計測光Ｌ５の往復光路長とほぼ同等になるように設定されている。これにより、スキャニングミラー２５を位置調整することによって、両者の往復光路長が精度よく一致したときに参照光Ｌ４と計測光Ｌ５とが干渉し、干渉画像撮像素子２３により検出される光強度がピークを有するようになっている。したがって、干渉画像撮像素子２３により検出される光強度がピークとなるスキャニングミラー２５の位置を記録することにより、生体組織Ａの位置を精度よく検出できるようになっている。
また、本実施形態に係る内視鏡観察装置１においては、図２に示されるように、挿入部３の先端にカバーガラス（基準光分岐手段）１３が配置されているので、計測光Ｌ５は、生体組織Ａの表面において反射して戻るのみならず、その一部がカバーガラス１３の先端面１３ａにおいて反射して基準光Ｌ６として戻るようになっている。したがって、干渉画像撮像素子２３においては、生体組織Ａの表面において反射して戻る計測光Ｌ５およびカバーガラス１３の先端面１３ａにおいて反射して戻る基準光Ｌ６が、それぞれ参照光Ｌ４と干渉するようになっている。
これにより、図３に示されるように、スキャニングミラー２５の位置を変化させていくと、２カ所（Ａ１，Ａ２）において光強度にピークが発生するようになっている。したがって、この２つのピーク間のスキャニングミラー２５の距離を求めることにより、挿入部３先端のカバーガラス１３の先端面１３ａから生体組織Ａの表面までの距離を精度よく計測することができるようになっている。
前記画像処理部５は、距離演算補正部（補正手段、距離算出部）２８と画像合成部（画像形成手段）２９とを備えている。距離演算補正部２８は、前述したように、干渉画像撮像素子２３から出力される干渉画像信号Ｓ２およびミラー制御装置２７から出力されるスキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１に基づいて、干渉画像撮像素子２３の画素ごとに、２つのピーク間のスキャニングミラー２５の距離を求めることで、挿入部３先端のカバーガラス１３の先端面１３ａから生体組織Ａの表面の各部までの距離を精度よく計測し、求められた距離の情報に基づいて、蛍光画像の輝度情報を補正するようになっている。
画像検出部１４の撮像素子１９の各画素により検出された蛍光画像の輝度情報Ｓ３は、挿入部３の先端面から生体組織Ａの表面の各部までの距離の２乗に反比例するので、距離演算補正部２８は、計測された距離の２乗に比例する補正係数を蛍光画像の各画素の輝度情報Ｓ３に乗算するようになっている。これにより、生体組織Ａの表面における正確な蛍光量で表現された蛍光画像情報Ｓ４を取得することができるようになっている。
また、画像合成部２９は、生体組織Ａの表面において反射した白色光を検出する撮像素子１８により取得された生体組織Ａの表面の実画像情報Ｓ５と、前記距離演算補正部２８により補正された蛍光画像情報Ｓ４とを入力されて、両者を重ね合わせた合成画像情報Ｓ６を生成し、画像表示部６に出力するようになっている。
このように構成された本実施形態に係る内視鏡観察装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡観察装置１を用いて観察を行うには、挿入部３の先端を体腔内に挿入し光源装置２から白色光Ｌ１および励起光Ｌｅｘを、検出部４の低コヒーレンス光源２０から計測光Ｌ５を、それぞれ挿入部３に入射する。
光源装置２から出射された白色光Ｌ１および励起光Ｌｅｘは、挿入部３のライトガイド９に入射され、挿入部３先端に配置されたライトガイド９の先端面から挿入部３の先端面に対向する体腔内の生体組織Ａに照射される。生体組織Ａ表面において反射した白色光Ｌ１は、挿入部３に設けられたカバーガラス１３を透過して対物レンズ１１により集められ、イメージガイド１２によって体腔外に伝播されてくる。また、生体組織Ａに励起光Ｌｅｘが照射されることにより、生体組織Ａ内における蛍光物質が励起され蛍光Ｌ２が発せられる。発生した蛍光Ｌ２も、挿入部３に設けられたカバーガラス１３を透過して対物レンズ１１により集められ、イメージガイド１２によって体腔外に伝播されてくる。
イメージガイド１２によって体腔外に伝播されてきた白色光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、検出部４に入射されると、検出部４内に配置されている第１のダイクロイックミラー１６によって他の光から分岐される。さらに、分岐された白色光Ｌ１および蛍光Ｌ２は第２のダイクロイックミラー１７によって分岐され、それぞれ撮像素子１８，１９によって検出される。これにより、検出された白色光Ｌ１によって、生体組織Ａ表面の実画像情報Ｓ５が取得され、検出された蛍光Ｌ２により、生体組織Ａ内の蛍光物質の存在する部位、蛍光物質の濃度の大小を把握可能な蛍光画像の輝度情報Ｓ３が取得されることになる。
一方、検出部４の低コヒーレンス光源２０から出射された低コヒーレンス光Ｌ３は、ビームスプリッタ２１によって参照光Ｌ４と計測光Ｌ５とに分岐され、分岐された計測光Ｌ５が、第１のダイクロイックミラー１６を透過してイメージガイド１２に入射される。イメージガイド１２を伝播した計測光Ｌ５は、イメージガイド１２の先端から対物レンズ１１およびカバーガラス１３を透過して生体組織Ａの表面に照射される。
生体組織Ａの表面に照射された計測光Ｌ５の一部は、表面において反射して、カバーガラス１３および対物レンズ１１を透過してイメージガイド１２に戻り、イメージガイド１２内を伝播して検出部４内に入射される。計測光Ｌ５は、第１のダイクロイックミラー１６を透過することにより、白色光Ｌ１および蛍光Ｌ２から分岐され、ビームスプリッタ２１を透過して干渉画像撮像素子２３により検出される。
一方、ビームスプリッタ２１により分岐された参照光Ｌ４は、参照光光路長調節部２２に入射され、スキャニングミラー２５の位置に応じて決定される光路長だけ伝播した後にビームスプリッタ２１に戻り、ビームスプリッタ２１によって反射されることにより、前記計測光Ｌ５と合波された状態で干渉画像撮像素子２３により検出される。参照光光路長調節部２２のビームスプリッタ２１により分岐されてからビームスプリッタ２１に戻るまでの参照光Ｌ４の往復光路長は、計測光Ｌ５の往復光路長とほぼ同等に設定されているので、ミラー制御装置２７の作動により、ミラー移動機構２６によってスキャニングミラー２５を一方向に移動させていくと、参照光Ｌ４と計測光Ｌ５との往復光路長が精度よく一致する位置において、干渉画像撮像素子２３により検出される検出光量がピークを有するようになる。
上述したように、本実施形態においては、計測光Ｌ５は、生体組織Ａの表面で反射するのみならず、カバーガラス１３の先端面１３ａにおいて反射して基準光Ｌ６として戻る。このため、スキャニングミラー２５を一方向に移動させていくことにより、図３に示されるように、干渉画像撮像素子２３から出力される干渉画像情報Ｓ２は、主として２カ所においてピークを有する。
したがって、距離演算補正部２８は、干渉画像撮像素子２３から送られてくる干渉画像情報Ｓ２とミラー制御装置２７から送られてくるスキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１とに基づいて、干渉画像撮像素子２３の各画素ごとに、カバーガラス１３の先端面１３ａから生体組織Ａまでの絶対距離を計測する。そして、距離演算補正部２８は、絶対距離の２乗に比例する補正係数を各画素ごとに演算し、撮像素子１９から送られてきた蛍光画像の輝度情報Ｓ３に、前記補正係数を画素ごとに乗算し、正しい輝度分布を有する蛍光画像情報Ｓ４を生成して画像合成部２９に出力する。
画像合成部２９は、撮像素子１８から送られてきた生体組織Ａ表面の実画像情報Ｓ５と、距離演算補正部２８から送られてきた蛍光画像情報Ｓ４とを重ね合わせるように合成して画像表示部６に出力する。これにより、画像表示部６には、体腔内の生体組織Ａ表面の実画像に、正しい輝度分布を有する蛍光画像が重ね合わせられた状態で表示される。なお、画像合成部２９から画像表示部６に対しては、必要に応じて、実画像情報Ｓ５と蛍光画像情報Ｓ４とを別個に出力できるようにしてもよい。これにより、体腔内の実画像のみ、蛍光画像のみ、および両画像を重ね合わせた画像を切り替えて画像表示部６に表示することができる。
本実施形態に係る内視鏡観察装置１によれば、撮像素子１９により取得された蛍光画像の輝度情報Ｓ３が挿入部３の先端面から生体組織Ａまでの絶対距離で補正されるので、挿入部３の先端面が撮像対象である生体組織Ａ表面に対して傾斜していても、あるいは、撮像対象の生体組織Ａ表面が湾曲し、または、生体組織Ａ表面に凹凸があっても、正しい輝度分布を有する蛍光画像を画像表示部６に表示することができる。したがって、画像表示部６を観る観察者は、生体組織Ａ内の蛍光物質の存在する部位、蛍光物質の濃度の大小を正しく判断することができる。
また、低コヒーレンス光Ｌ３を用いて距離の計測を行うので、距離の計測に使用される光学系と、画像取得のために使用される光学系とを共有することができ、装置をコンパクトに構成することができるという利点もある。
なお、本実施形態においては、カバーガラス１３の先端面１３ａにおいて反射して戻る基準光Ｌ６を検出することとしたが、図４に示されるように、カバーガラス１３の先端面１３ａに反射膜３０を形成しておき、さらに積極的に基準光Ｌ６を反射させて戻すこととしてもよい。これにより、カバーガラス１３の先端面１３ａにおいて反射して戻る基準光Ｌ６の強度を増大させ、より正確に先端面１３ａの位置を検出することが可能となる。
また、本実施形態においては、カバーガラス１３の先端面１３ａにおいて反射して戻る基準光Ｌ６を検出することとしたが、これに代えて、カバーガラス１３の先端面１３ａから既知の距離だけ離れた位置に反射膜等の反射部材（図示略）を配置して、その反射部材において反射して戻る基準光Ｌ６を検出することで、カバーガラス１３の先端面１３ａと生体組織Ａ表面との距離を換算することとしてもよい。
また、生体組織Ａから戻る白色光Ｌ１、蛍光Ｌ２および計測光Ｌ５の全てをイメージガイド１２を介して検出部４まで伝播させた後に、検出部４内において検出することとしたが、これに代えて、図５に示されるように、計測光Ｌ５のみを検出部４内まで戻して検出し、白色光Ｌ１および蛍光Ｌ２については、挿入部３の先端近傍に配置したダイクロイックミラー３１によって分岐した後に、同じく挿入部３の先端近傍に配置した撮像素子３２により撮像することとしてもよい。図中、符号３３は励起光Ｌｅｘをカットするバリアフィルタである。
取得された白色光Ｌ１の実画像情報Ｓ５および蛍光Ｌ２の蛍光画像の輝度情報Ｓ３は、電気信号として体外に出力され、距離演算補正部２８には蛍光画像の輝度情報Ｓ３、画像合成部２９には白色光Ｌ１の実画像情報Ｓ５が入力される。また、光源装置２に複数のフィルタを備えたフィルタターレット（図示略）を用意し、面順次式に画像情報を取得することとしてもよい。
また、図６に示されるように、距離計測用の光学系を画像取得用の光学系と完全に分離して、低コヒーレンス光源２０からシングルモードファイバのような光ファイバ（計測光学系）３４を介して導いた計測光Ｌ５を、画像取得用の対物レンズ１１とは別個の対物レンズ３５によって生体組織Ａ表面に照射し、同表面において反射して戻る計測光Ｌ５を参照光Ｌ４と干渉させることにより距離を測定することとしてもよい。この場合、計測光Ｌ５検出用の干渉画像撮像素子３６は、例えば、フォトダイオード等の光検出器でよい。このようにすることで、距離計測の分解能を向上することができる。
また、この場合に、図７に示されるように、光ファイバ３４の先端から出射される計測光Ｌ５を２次元的に走査する、スキャンミラーのような光走査装置３７を配置しておくことにより、挿入部３の先端面と生体組織Ａの表面との間の距離の２次元的な計測を行うことが可能となる。ミラー制御装置２７の作動により、光走査装置３７の走査位置が制御され、その位置情報Ｓ６も距離演算補正部２８に送られることで、対応する位置における挿入部３の生体組織Ａとの距離を精度よく演算することができる。
また、図８に示されるように、挿入部３の先端に、低コヒーレンス光源２０、ビームスプリッタ２１、干渉画像撮像素子３６、スキャニングミラー２５およびミラー移動装置２６を配置することができれば、計測光Ｌ５を長い距離にわたって伝播させる必要がない。また、検出される画像情報Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５を全て電気信号として体外に取り出すことが可能となる。
また、図７においては、計測光Ｌ５のみをシングルモードファイバのような光ファイバ３４により伝播することとしたが、これに代えて、図９に示されるように、白色光Ｌ１、励起光Ｌｅｘおよび計測光Ｌ５の全てをシングルモードファイバのような光ファイバ３４によって挿入部３の先端まで導き、挿入部３の先端に配置したスキャンミラーのような光走査装置３７によって２次元的に走査することとしてもよい。このようにすることで全ての光学系を共通化することができ、コンパクトに構成することができるという利点がある。
次に、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡観察装置４０について、図１０を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において上述した第１の実施形態に係る内視鏡観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る内視鏡観察装置４０は、図１０に示されるように、参照光光路長調節部４１の構成において第１の実施形態に係る内視鏡観察装置１と相違している。
本実施形態においては、参照光光路長調節部（光路長調節部）４１は、ファイババンドル２４により伝播された参照光Ｌ４を複数に分岐する複数のビームスプリッタ（参照光分岐部）４２，４３およびミラー４４と、分岐された複数の参照光Ｌ４をそれぞれ反射する複数のスキャニングミラー２５と、これらスキャニングミラー２５を移動させる複数のミラー移動機構２６と、挿入部３側から戻ってビームスプリッタ２１を透過した計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を複数に分岐する複数のビームスプリッタ４５，４６およびミラー４７と、これらのビームスプリッタ４２，４３，４５，４６により分岐された複数対の参照光Ｌ４、計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を合波する複数のビームスプリッタ４８〜５０と、これらビームスプリッタ４８〜５０により合波された複数対の参照光Ｌ４、計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を検出する複数の干渉画像撮像素子２３とを備えている。図中、符号５１は、屈折率１．５〜１．８程度のガラスからなる実質光路長延長用のガラス板である。
ビームスプリッタ２１によって分岐された計測光Ｌ５が、イメージガイド１２を介して生体組織Ａの表面に照射され、反射し、イメージガイド１２を介して戻り、第１のダイクロイックミラー１６およびビームスプリッタ２１を透過し、各ビームスプリッタ４５，４６あるいはミラー４７によって反射されて各ビームスプリッタ４８〜５０に到達するまでの光路長は、それぞれ相違するように設定されている。また、ビームスプリッタ２１によって分岐された参照光Ｌ４が、ファイババンドル２４を透過して各ビームスプリッタ４２，４３あるいはミラー４４により反射され、ビームスプリッタ４８〜５０を透過して各スキャニングミラー２５により折り返され、各ビームスプリッタ４８〜５０に到達するまでの光路長は、同一のビームスプリッタ４８〜５０に到達する計測光Ｌ５の光路長とほぼ同等に設定されている。
そして、各スキャニングミラー２５により調節される参照光Ｌ４の光路長範囲は、それぞれ、隙間をあけずに隣接するように設定されている。各スキャニングミラー２５により調節される参照光Ｌ４の光路長範囲は、重複することなく隣接していてもよく、重複する範囲を有していてもよい。
このように構成された本実施形態に係る内視鏡観察装置４０によれば、複数の干渉画像撮像素子２３を備えることによって、挿入部３先端から生体組織Ａ表面までの距離の計測範囲を複数の干渉画像撮像素子２３に分担することができる。したがって、各々のスキャニングミラー２５による参照光Ｌ４の光路長調節範囲を増大させることなく、距離の計測範囲を拡大することができる。その結果、スキャニングミラー２５の移動範囲が少なくて済み、距離の計測に要する時間を短縮することができ、画像処理を高速化することができるという利点がある。
次に、本発明の第３の実施形態に係る内視鏡観察装置６０について、図１１を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において上述した第２の実施形態に係る内視鏡観察装置４０と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る内視鏡観察装置６０も、図１１に示されるように、参照光光路長調節部６１の構成において第２の実施形態に係る内視鏡観察装置４０と相違している。
本実施形態においては、参照光光路長調節部（光路長調節部）６１は、ファイババンドル２４により伝播された参照光Ｌ４を複数に分岐する複数のビームスプリッタ６２，６３およびミラー６４と、分岐された複数の参照光Ｌ４をそれぞれ別個の周波数に変調する光変調器６５〜６７と、変調された複数の参照光Ｌ４をそれぞれ反射する複数のスキャニングミラー２５と、これらスキャニングミラー２５を移動させる複数のミラー移動機構２６と、干渉画像撮像素子２３からの出力信号を周波数解析するスペクトラムアナライザ（周波数検出部）６８と、該スペクトラムアナライザ６８による周波数解析結果Ｓ７に応じて、干渉を生じた参照光Ｌ４を特定する参照光特定部６９とを備えている。図中符号７０はフィルタである。
ビームスプリッタ２１によって分岐された参照光Ｌ４が、ファイババンドル２４を透過して各ビームスプリッタ６２，６３あるいはミラー６４により反射され、各光変調器６５〜６７を透過して各スキャニングミラー２５により折り返されて同じ光路を戻り、再度ビームスプリッタ２１に到達するまでの光路長は、それぞれ相違するように設定されている。また、各スキャニングミラー２５により調節される参照光Ｌ４の光路長範囲は、それぞれ、隙間をあけずに隣接するように設定されている。各スキャニングミラー２５により調節される参照光Ｌ４の光路長範囲は、重複することなく隣接していてもよく、重複する範囲を有していてもよい。
このように構成された本実施形態に係る内視鏡観察装置６０によれば、ビームスプリッタ２１によって分岐され、ファイババンドル２４を通過した参照光Ｌ４は、ビームスプリッタ６２，６３あるいはミラー６４によって反射されることにより、複数、例えば、３つに分岐され、それぞれ光変調器６５〜６７によって別個の周波数に変調される。その後、複数の参照光Ｌ４は、それぞれ別個のスキャニングミラー２５により反射され、同一経路を戻る。その過程において、複数の参照光Ｌ４は各ビームスプリッタ６２，６３によって合波され、ファイババンドル２４を透過してビームスプリッタ２１に到達する。そして、合波された参照光Ｌ４はビームスプリッタ２１において、挿入部３側から戻ってきた計測光Ｌ５および基準光Ｌ６と合波されて、干渉画像撮像素子２３により検出される。
したがって、干渉画像撮像素子２３に到達する参照光Ｌ４には、複数のスキャニングミラー２５で反射され、光路長の異なる複数の光路を伝播してきた参照光Ｌ４が合成されている。本実施形態においては、各光路を通過する参照光Ｌ４を別個の周波数に変調し、干渉画像撮像素子２３によって検出された後に、スペクトラムアナライザ６８により周波数解析するので、参照光特定部６９において、スペクトラムアナライザ６８により周波数解析された干渉画像がどの周波数にピークを有するかを判定することにより、干渉を生じた参照光Ｌ４を容易に特定することができる。
そして、参照光特定部６９により特定された参照光Ｌ４の光路に配されていたスキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１に基づいて、挿入部３の先端面と生体組織Ａ表面との距離を精度よく計測することができる。
このように、本実施形態に係る内視鏡観察装置６０によれば、第２の実施形態に係る内視鏡観察装置４０と同様に、各スキャニングミラー２５の移動範囲を増大させることなく、距離の計測範囲を大幅に拡大することができるという利点がある。さらに、計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を分岐せず、また、単一の干渉画像撮像素子２３により検出するので、第２の実施形態に係る内視鏡観察装置４０よりも簡易な構造として、装置の小型化を図ることができる。
次に、本発明の第４の実施形態に係る内視鏡観察装置８０について、図１２を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において上述した第１の実施形態に係る内視鏡観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る内視鏡観察装置８０は、図１２に示されるように、細長い挿入部３の鉗子チャネル８１に挿入されるプローブ８２と、該プローブ８２と検出部４とを接続するシングルモードファイバのような光ファイバ（計測光学系）８３とを備えている。
プローブ８２の先端側には、光軸を９０°屈曲させるミラー（投光部、受光部）８４が備えられている。また、プローブ８２には、該プローブ８２をその軸線回りに３６０°回転させる回転装置８５と、該回転装置８５を制御するプローブ制御装置８６とが備えられている。
検出部４には、励起光Ｌｅｘを発する励起光源８７と、該励起光源８７からの励起光Ｌｅｘを前記光ファイバ８３に入射させる第１のダイクロイックミラー８８と、プローブ８２から戻ってくる蛍光Ｌ２を分岐する第２のダイクロイックミラー８９と、蛍光Ｌ２を検出する光検出器９０と、距離計測部１５とが備えられている。
光検出器９０は、蛍光Ｌ２の輝度を検出する、例えばフォトダイオードからなり、プローブ８２先端のミラー８４の各回転角度位置毎に取得された蛍光Ｌ２の輝度情報Ｓ３と、そのときのミラー８４の回転角度位置情報Ｓ8とを用いて、全周にわたる帯状の画像を取得することができるようになっている。また、体腔Ｂ内に挿入した挿入部３全体をその軸線方向に移動させることにより、あるいは、図１０に示されるように、挿入部３に対してプローブ８２を軸線方向に移動させる移動機構９１の作動により、全周にわたる帯状の画像を軸線方向にずらしながら複数取得することができ、軸線方向に広い範囲にわたる蛍光画像を取得することとしてもよい。
また、距離計測部１５は、図１と同様であるが、参照光Ｌ４の光路長を確保するためのファイババンドル２４に代えて、実質光路長延長用のガラス板９２を配置することにより、コンパクトな構成を採用している。さらに、距離計測部１５の検出器９３も、例えば、フォトダイオードにより構成されている。また、ガラス板９２とスキャニングミラー２５との間には光変調器９４が設けられている。
光変調器９４としては、音響光学変調器（ＡＯＭ）や、電気光学変調器（ＥＯＭ）等が用いられる。光変調器９４は、参照光Ｌ４の周波数を変化させて、参照光Ｌ４の周波数を計測光Ｌ５および基準光Ｌ６の周波数と異ならせることにより、参照光Ｌ４と計測光Ｌ５および基準光Ｌ６とが合波された光に、うなり（ビート）を生じさせる機能を有するものである。このうなりの周波数は、参照光Ｌ４と計測光Ｌ５および基準光Ｌ６の干渉に係る信号成分から分離できるようにするため、合波された光に含まれる最大の周波数成分の２倍以上に設定されることが好ましい。すなわち、参照光Ｌ４の周波数変化の値は、合波された光の最大の周波数成分の２倍以上であることが好ましい。ここで、合波された光の最大の周波数成分は、スキャニングミラー２５のスキャニング周波数と、取得される被検体の断層像の深さ方向の幅と、分解能の値の逆数とをそれぞれ乗じた値に比例するものである。この光変調器９４は、計測光Ｌ５の光路中に設けられていてもよい。また、画像処理部５には、距離演算補正部２８の干渉輝度情報Ｓ２の入力側に、干渉輝度情報Ｓ２からうなりの周波数の信号を抽出するバンドパスフィルタ（図示略）が設けられている。
このように構成された本実施形態に係る内視鏡観察装置８０によれば、励起光源８７から発せられた励起光Ｌｅｘは、第１のダイクロイックミラー８８により反射されて光ファイバ８３に入射される。光ファイバ８３に入射された励起光Ｌｅｘは、光ファイバ８３を伝播してプローブ８２に入射され、プローブ８２先端のミラー８４によって９０°屈曲されて側方に向けて出射され、側方に配置されている体腔Ｂの内壁面に照射される。
励起光Ｌｅｘを照射されることにより発生した蛍光Ｌ２は、プローブ８２先端のミラー８４を介して光ファイバ８３内に戻り、光ファイバ８３を伝播した後に、第１のダイクロイックミラー８８を透過し、第２のダイクロイックミラー８９により反射されて光検出器９０により検出される。光検出器９０により蛍光Ｌ２が検出されることにより発生される輝度情報Ｓ３は、同時にプローブ制御装置８６から出力されるプローブ８2の回転角度位置情報Ｓ8とともに距離演算補正部２８に送られる。
一方、距離計測部１５においては、参照光Ｌ４と計測光Ｌ５および基準光Ｌ６とが合波された光が検出器９３により検出されることにより、検出器９３から発せられる干渉輝度情報Ｓ２もスキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１とともに距離演算補正部２８に送られて、プローブ８２の先端面と体腔Ｂの内壁面との距離が演算される。ここで、参照光Ｌ４と計測光Ｌ５および基準光Ｌ６とが合波された光は、光変調器９４による参照光Ｌ４の周波数変化に起因したうなり（ビート）を有するので、検出器９３から発せられる干渉輝度情報Ｓ２はうなりが生じた状態で画像処理部５に入力され、バンドパスフィルタによりうなりの周波数成分が抽出された後に、距離演算補正部２８に送られて距離の演算に用いられる。
したがって、距離演算補正部２８においては、光検出器９０による蛍光の輝度情報Ｓ３が、演算された距離に基づいて補正されて、画像合成部２９に蓄積される。そして、プローブ８２を３６０°回転させる間に各回転角度位置において取得された蛍光Ｌ２の輝度情報Ｓ３が、その都度演算された距離に基づいて補正された後に、画像合成部２９に蓄積されることにより、全周にわたる帯状の、正しい輝度を有する蛍光画像情報が生成されることになる。
また、図１３に示される移動機構９１により、プローブ８２を軸線方向に移動させることとすれば、軸線方向にも所定の範囲におよぶ蛍光画像を取得することができる。
また、バンドパスフィルタにより、干渉輝度情報Ｓ２から光変調器９４により発生したうなりの周波数成分が抽出されるので、干渉輝度情報Ｓ２から参照光Ｌ４と計測光Ｌ５および基準光Ｌ６の干渉に係る信号成分のみを抽出して、その他のノイズ成分を除去することができる。
なお、本実施形態においては、先端にミラー８４を備えたプローブ８２を軸線回りに回転させることとしたが、これに代えて、図１４に示されるように、光ファイバ８３を固定し、該光ファイバ８３の端面に対向して、傾斜配置したミラー８４を、例えば、中空モータ９５のようなアクチュエータによって軸線回りに回転させる様にしてもよい。
さらに、図１５に示されるような円錐状のミラー９６をファイババンドル８３′の先端面に対向して配置し、全周にわたる蛍光画像を一度に取得することとしてもよい。
また、挿入部３を有しない観察装置（図示略）に適用することにしてもよい。
次に、本発明の第５の実施形態に係る内視鏡観察装置１００について、図１６および図１７を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第４の実施形態に係る内視鏡観察装置８０と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る内視鏡観察装置１００は、図１６に示されるように、細長い挿入部３の鉗子チャネル８１に挿入されるプローブ８２と、検出部４からの光をプローブ８２に伝播する光ファイバ８３と、図１７に示されるように、前記プローブ８２の長手方向の途中位置に配されている光ファイバ８３の先端面に設けられた半透過膜（基準光分岐手段）１０１とを備えている。
該半透過膜１０１は、低コヒーレンス光源２０から出射されて光ファイバ８３に導光された低コヒーレンス光Ｌ３のうち、一部の光を基準光Ｌ６として分岐するとともに、残りを計測光Ｌ５として透過し被検体である体腔Ｂへ導光するようになっている。図１６および図１７に示す例では、半透過膜１０１が光ファイバ８３の先端面に設けられているが、図１８に示されるように、計測光学系がリレーレンズ系を有する場合等には、参照光分岐手段として、ハーフミラー１０２を計測光学系の光路中に設けるようにしてもよい。図中、符号１０３はコリメートレンズ、符号１０４はカップリングレンズである。
距離計測部１５は、低コヒーレンス光源２０と、該低コヒーレンス光源２０から出射された低コヒーレンス光Ｌ３を反射して光ファイバ８３に導光する一方、光ファイバ８３から戻る計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を透過させる第１のビームスプリッタ１０５と、該第１のビームスプリッタ１０５を透過した計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を、第１，第２の２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢに分岐する第２のビームスプリッタ（干渉用光分岐手段：光結合部）１０６と、第１の干渉光路ＬＡに設けられ、これら２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢの光路長差を調節する光路長差調節部１０７と、第２の干渉光路ＬＢに設けられ、計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を反射して折り返すミラー１０８と、第２のビームスプリッタ１０６に戻って合波された計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を検出する検出器１０９とが備えられている。
前記光路長差調節部１０７は、第２のビームスプリッタ１０６により第１の干渉光路ＬＡに分岐された計測光Ｌ５および基準光Ｌ６を第２のビームスプリッタ１０６に戻すスキャニングミラー２５と、該スキャニングミラー２５を第１の干渉光路ＬＡに沿う方向に移動させるミラー移動機構（ミラー移動装置）２６と、該ミラー移動機構２６を制御し、スキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１を出力するミラー制御装置２７とを備えている。
スキャニングミラー２５は、第２のビームスプリッタ１０６との間の光路長Ｄ１が、第２のビームスプリッタ１０６からミラー１０８までの光路長Ｄ２と等しくなる位置と、光路長Ｄ２に対して半透過膜１０１からミラー８４を介して体腔Ｂの内表面までの光路長Ｄ３だけ長くなる位置との間を往復できるようになっている。これにより、半透過膜１０１と体腔Ｂの内表面との間の光路長Ｄ３を、第１の干渉光路ＬＡの光路長Ｄ１と第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２との差に置き換えて計測することができるようになっている。
すなわち、ミラー移動機構２６の作動により、スキャニングミラー２５を位置調節することによって、第１の干渉光路ＬＡの光路長Ｄ１と第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２との光路長差が、半透過膜１０１からミラー８４を介して体腔Ｂの内表面までの光路長Ｄ３に精度よく一致したときに、第１の干渉光路ＬＡを通って第２のビームスプリッタ１０６に戻った基準光Ｌ６と、第２の干渉光路ＬＢを通って第２のビームスプリッタ１０６に戻った計測光Ｌ５とが干渉するようになっている。また、２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢの光路長Ｄ１，Ｄ２が精度よく一致したときに、２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢを通った基準光Ｌ６どうしが干渉するようになっている。そして、干渉が生じたときには、検出器１０９により検出される光強度にピークを生ずるようになっている。
第２のビームスプリッタ１０６とミラー１０８との間の第２の干渉光路ＬＢには、該第２の干渉光路ＬＢを通過する計測光Ｌ５および基準光Ｌ６の周波数を変調する光変調器１１０が配置されている。
光変調器１１０は、第２の干渉光路ＬＢを通った光の周波数を変化させて、第１の干渉光路ＬＡを通った光の周波数と異ならせることにより、第１の干渉光路ＬＡを通った基準光Ｌ６と第２の干渉光路ＬＢを通った計測光Ｌ５とが合波された光、および２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢを通った基準光Ｌ６どうしが合波された光に、うなり（ビート）を生じさせるようになっている。この光変調光１１０は、第１の干渉光路ＬＡの光路中に設けられていてもよい。また、画像処理部５には、距離演算補正部２８の干渉輝度情報Ｓ２の入力側には、干渉輝度情報Ｓ２からうなりの周波数の信号を抽出するバンドパスフィルタ（図示略）が設けられている。
また、距離演算補正部２８には第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２および半透過膜１０１からプローブ８２の先端面まで光路長Ｄ４を予め記憶するメモリ（図示略）が備えられている。距離演算補正部２８は、第１の干渉光路ＬＡを通った基準光Ｌ６と、第２の干渉光路ＬＢを通った計測光Ｌ５との干渉が第２のビームスプリッタ１０６において生じた時点における、第１の干渉光路ＬＡの光路長Ｄ１と第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２との光路長差を算出し、該光路長差からメモリに記憶されている光路長Ｄ４を減算した値に基づいてプローブ８２の先端面と体腔Ｂとの絶対距離を算出するようになっている。
具体的には、距離演算補正部２８は、ミラー制御装置２７から出力されるスキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１に基づいて、第１の干渉光路ＬＡの光路長Ｄ１を算出するようになっている。次いで、第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２および半透過膜１０１からプローブ８２の先端面までの光路長Ｄ４をメモリから読み出し、算出された光路長Ｄ１から、光路長Ｄ２，Ｄ４の和を減算する処理を行うようになっている。これにより、距離演算補正部２８は、プローブ８２の先端面と体腔Ｂとの絶対距離を算出することができるようになっている。
このように構成された本実施形態に係る内視鏡観察装置１００の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡観察装置１００によれば、励起光源８７から発せられた励起光Ｌｅｘは、第１のダイクロイックミラー８８により反射されて光ファイバ８３に入射される。光ファイバ８３に入射された励起光Ｌｅｘは、光ファイバ８３を伝播してプローブ８２に入射され、プローブ８２先端のミラー８４によって９０°屈曲されて側方に向けて出射され、側方に配置されている体腔Ｂの内壁面に照射される。
励起光Ｌｅｘを照射されることにより発生した蛍光Ｌ２は、プローブ８２先端のミラー８４を介して光ファイバ８３内に戻り、光ファイバ８３を伝播した後に、第１のダイクロイックミラー８８を透過し、第２のダイクロイックミラー８９により反射されて光検出器９０により検出される。光検出器９０により蛍光Ｌ２が検出されることにより発生される輝度情報Ｓ３は、同時にプローブ制御装置８６から出力されるプローブ８２の回転角度位置情報Ｓ8とともに距離演算補正部２８に送られる。
また、検出部４の低コヒーレンス光源２０から出射された低コヒーレンス光Ｌ３は、第１のビームスプリッタ１０５により反射され、プローブ８２内に入射される。プローブ８２内を伝播した低コヒーレンス光Ｌ３は、その一部が半透過膜１０１により反射されて基準光Ｌ６となり、残りの低コヒーレンス光である計測光Ｌ５は半透過膜１０１を透過して体腔Ｂの内表面に照射される。
半透過膜１０１において反射された基準光Ｌ６および体腔Ｂの内表面において反射されて戻る計測光Ｌ５は第１のビームスプリッタ１０５を透過して、第２のビームスプリッタ１０６により、第１，第２の２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢに分岐される。第１の干渉光路ＬＡに導光された計測光Ｌ５および基準光Ｌ６は、光路長差調節部１０７のスキャニングミラー２５において反射され、再び第２のビームスプリッタ１０６に戻る。一方、第２の干渉光路ＬＢに導光された計測光Ｌ５および基準光Ｌ６は、光変調部１１０を経て周波数が変更されてミラー１０８において反射され、再び第２のビームスプリッタ１０６に戻る。
ここで、スキャニングミラー２５の位置を制御して、第１の干渉光路ＬＡの光路長Ｄ１が第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２と半透過膜１０１から体腔Ｂの内表面までの光路長Ｄ３との和に精度よく一致したとき、体腔Ｂの内表面において反射して第２の干渉光路ＬＢを経て第２のビームスプリッタ１０６に入射する計測光Ｌ５の光路長が、半透過膜１０１において分岐されて第１の干渉光路ＬＡを経て第２のビームスプリッタ１０６に入射する基準光Ｌ６の光路長と一致する。
また、光路長Ｄ１が光路長Ｄ２に精度よく一致したとき、第２の干渉光路ＬＢを経て第２のビームスプリッタ１０６に入射する基準光Ｌ６の光路長が第１の干渉光路ＬＡを経て第２のビームスプリッタ１０６に入射する基準光Ｌ６の光路長と一致する。
すなわち、スキャニングミラー２５を位置調整することによって、第２の干渉光路ＬＢを通った計測光Ｌ５および基準光Ｌ６がそれぞれ第１の干渉光路ＬＡを通った基準光Ｌ６と第２のビームスプリッタ１０６において干渉する。このとき、検出器１０９により検出される光強度信号Ｓ２にピークが発生する。したがって、スキャニングミラー２５の位置を変化させていくと、２カ所において光強度信号Ｓ２にピークが発生する。
距離演算補正部２８は、スキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１に基づいて、２つのピークに対応する位置のスキャニングミラー２５間の距離を求めることにより、半透過膜１０１から体腔Ｂの内表面までの光路長Ｄ３を算出する。次いで、距離演算補正部２８は、半透過膜１０１からプローブ８２の先端面までの光路長Ｄ４をメモリから読み出し、算出された光路長Ｄ３から光路長Ｄ４を減算する処理を行う。これにより、距離演算補正部２８は、プローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離を演算する。
このようにして、プローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離が演算されると、距離演算補正部２８においては、光検出器９０による蛍光Ｌ２の輝度情報Ｓ３が、演算された絶対距離に基づいて補正されて画像生成部２９に蓄積される。そして、プローブ８２を３６０°回転させる間に各回転角度位置において取得された蛍光Ｌ２の輝度情報Ｓ３が、その都度演算された距離に基づいて補正された後に、画像生成部２９に蓄積されることにより、全周にわたる帯状の、正しい輝度を有する蛍光画像情報が生成されることになる。
また、バンドパスフィルタにより、干渉輝度情報Ｓ２から光変調器９４により発生したうなりの周波数成分が抽出されるので、干渉輝度情報Ｓ２から第２の干渉光路ＬＢを通った計測光Ｌ５および基準光Ｌ６と第１の干渉光路ＬＡを通った基準光Ｌ６との干渉に係る信号成分のみを抽出して、その他のノイズ成分を除去することができる。
なお、上記実施形態においては、検出器１０９の光強度信号Ｓ２に生ずる２つのピークに対応するスキャニングミラー２５間の距離に基づいて、プローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離を求めることとしたが、これに代えて、以下の方法により算出することとしてもよい。
すなわち、距離計測部１５においては、スキャニングミラー２５から第２のビームスプリッタ１０６までの光路長Ｄ１が第２のビームスプリッタ１０６からミラー１０８までの光路長Ｄ２と半透過膜１０１から体腔Ｂの内表面までの光路長Ｄ３との和に精度よく一致したとき、第２の干渉光路ＬＢを経て第２のビームスプリッタ１０６に入射する計測光Ｌ５の光路長が、第１の干渉光路ＬＡを経て第２のビームスプリッタ１０６に入射する基準光Ｌ６の光路長と一致する。これにより、半透過膜１０１と体腔Ｂの内表面との間の光路長Ｄ３を、光路長Ｄ１と光路長Ｄ２との差に置き換えて計測することができる。
したがって、光路長Ｄ２および光路長Ｄ４が既知であれば、プローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離を求めるには、スキャニングミラー２５から第２のビームスプリッタ１０６までの光路長Ｄ１のみを算出すればよい。この場合、スキャニングミラー２５は光路長Ｄ１が光路長Ｄ２と光路長Ｄ３との和に精度よく一致する位置にのみ配置される。また、光路長Ｄ２および光路長Ｄ４の情報は、距離演算補正部２８に設けられたメモリ（図示略）に保存されている。
この構成によれば、スキャニングミラー２５は第２の干渉光路ＬＢを通った計測光Ｌ５が、第１の干渉光路ＬＡを通った基準光Ｌ６と第２のビームスプリッタ１０６において干渉するように、位置調整される。このとき、検出器１０９において検出される光強度信号Ｓ２にピークが発生する。検出器１０９から発せられる光強度信号Ｓ２は、スキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１とともに距離演算補正部２８に送られる。
距離演算補正部２８は、第１の干渉光路ＬＡを通った基準光Ｌ６と第２の干渉光路ＬＢを通った計測光Ｌ５との干渉が第２のビームスプリッタ１０６において生じた時点の２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢの光路長差を算出する。
具体的には、距離演算補正部２８は、第２の干渉光路ＬＢを通った計測光Ｌ５と第１の干渉光路ＬＡを通った基準光Ｌ６とが干渉した時点のスキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１に基づいて、第１の干渉光路ＬＡの光路長Ｄ１を算出する。また、距離演算補正部２８は第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２と半透過膜１０１からプローブ８２の先端面までの光路長Ｄ４とをメモリから読み出し、算出された光路長Ｄ１から光路長Ｄ２と光路長Ｄ４との和を減算する処理を行う。これにより、距離演算補正部２８は、プローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離を求めることができる。
このようにすることで、１つのスキャニングミラー２５の位置情報Ｓ１のみを検出することにより、プローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離を算出でき、スキャニングミラー２５の動作範囲をより限定することができる。したがって、絶対距離の算出をより簡便に行うことができるという利点がある。
また、本実施形態においては、半透過膜１０１をプローブ８２の長手方向の途中位置に配置されている光ファイバ８３の先端面に配置したが、これに代えて、プローブ８２の先端面に配置してもよい。
このようにすることで、２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢの光路長Ｄ１，Ｄ２の差をプローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離に一致させることができ、距離演算補正部２８のメモリに、第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２のみを記憶しておけば、上記絶対距離を演算することができる。したがって、光路長Ｄ４をメモリに記憶しておく必要がなく、演算処理を簡易化することができる。
また、本実施形態においては、光路長差調節部１０７を第１の干渉光路ＬＡに設けたが、これに代えて、第２の干渉光路ＬＢに設けることとしてもよい。
また、図１６の内視鏡観察装置１００において、半透過膜１０１を参照光Ｌ４を分岐するために用い、プローブ８２の先端面（例えば、カバーガラスの先端面）において反射して戻る基準光Ｌ６を用いてプローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離を演算することとしてもよい。
このようにすることで、２つの干渉光路ＬＡ，ＬＢには、それぞれ参照光Ｌ４、計測光Ｌ５および基準光Ｌ６が戻ることとなる。したがって、参照光Ｌ４と計測光Ｌ５との干渉および参照光Ｌ４と基準光Ｌ６との干渉が発生するときの第１の干渉光路ＬＡの光路長Ｄ１の差を演算することにより、プローブ８２の先端面と体腔Ｂの内表面との絶対距離を精度よく求めることができる。
この場合には、第２の干渉光路ＬＢの光路長Ｄ２も、参照光Ｌ４を分岐する半透過膜１０１の位置情報も記憶しておく必要がなく、半透過膜１０１やミラー１０８の取り付け精度も厳しくなくて済むので、簡易に製造でき、演算処理も簡易化することができる。
さらに、このようにすることで、体腔Ｂの内表面から戻る計測光Ｌ５やプローブ８２の先端面から戻る基準光Ｌ６の強度が低い場合においても、これらの計測光Ｌ５や基準光Ｌ６と干渉する参照光Ｌ４の強度を高めておくことで、強度の高い干渉光を得ることが可能となり、絶対距離の演算精度を高めることができるという利点がある。
また、このように構成することにより、図１のように検出部４内に、比較的長い参照光Ｌ４の光路を確保する場合と比較すると、参照光Ｌ４の光路をプローブ８２内に配置することができるので、検出部４を小型化し、内視鏡観察装置１００の小型化を図ることができるという利点もある。
本発明の第１の実施形態に係る内視鏡観察装置を示す全体構成図である。 図１の内視鏡観察装置の挿入部の先端に配置されるカバーガラスを示す縦断面図である。 図１の内視鏡観察装置の干渉画像撮像素子により取得されるミラー位置と光強度との関係を示す図である。 図２のカバーガラスの変形例である。 図１の内視鏡観察装置の第１の変形例を示す全体構成図である。 図１の内視鏡観察装置の第２の変形例を示す全体構成図である。 図１の内視鏡観察装置の第３の変形例を示す全体構成図である。 図１の内視鏡観察装置の第４の変形例を示す挿入部の縦断面図である。 図１の内視鏡観察装置の第５の変形例を示す全体構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る内視鏡観察装置の検出部を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る内視鏡観察装置の検出部を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係る内視鏡観察装置を示す全体構成図である。 図１２の内視鏡観察装置の第１の変形例を示す先端の図である。 図１２の内視鏡観察装置の第２の変形例を示す先端の図である。 図１２の内視鏡観察装置の第３の変形例を示す先端の図である。 本発明の第５の実施形態に係る内視鏡観察装置を示す全体構成図である。 図１６の内視鏡観察装置の光ファイバ先端面に設けた半透過膜を示す縦断面図である。 図１７の半透過膜の変形例を示す模式図である。
符号の説明
Ａ 生体組織（被検体）
Ｂ 体腔
ＬＡ 第１の干渉光路
ＬＢ 第２の干渉光路
Ｌ１ 白色光（観察光）
Ｌ２ 蛍光（観察光）
Ｌ３ 低コヒーレンス光
Ｌ４ 参照光
Ｌ５ 計測光
Ｌ６ 基準光
Ｓ３，Ｓ４ 蛍光画像情報（輝度情報）
１，４０，６０，８０，１００ 内視鏡観察装置
３ 挿入部
１０ 拡散レンズ（投光部）
１２ イメージガイド（計測光学系）
１３ カバーガラス（受光部：基準光分岐手段）
１３ａ 先端面
１５ 距離計測部（距離計測手段）
２０ 低コヒーレンス光源
２１ ビームスプリッタ（光分岐手段：光結合部）
２２、４１，６１ 参照光光路長調節部（光路長調節部）
２５ スキャニングミラー（ミラー）
２６ ミラー移動機構（ミラー移動装置）
２８ 距離演算補正部（補正手段：距離算出部）
２９ 画像合成部、画像生成部（画像形成手段）
３０ 反射膜
４２，４３ 参照光分岐部
６５〜６７ 光変調器（光変調部）
６８ スペクトラムアナライザ（周波数検出部）
８２ プローブ（計測光学系）
１０１ 半透過膜（基準光分岐手段、参照光分岐手段）
１０６ 第２のビームスプリッタ（光結合部：干渉用光分岐手段）
１０７ 光路長差調節部

Claims (20)

  1. 体腔内に挿入される挿入部の先端に、被検体に対して光を照射する投光部と、被検体から戻る観察光を受光する受光部とを有し、該受光部において受光された観察光を画像化する内視鏡観察装置であって、
    低コヒーレンス光の干渉により挿入部の先端と被検体との絶対距離を計測する距離計測手段と、
    該距離計測手段により計測された絶対距離に基づいて前記観察光の輝度情報を補正する補正手段と、
    該補正手段により補正された観察光の輝度情報に基づいて被検体の画像を形成する画像形成手段とを備える内視鏡観察装置。
  2. 前記挿入部が、その内部に固定され前記低コヒーレンス光を基準光と計測光とに分岐するとともに、前記計測光を被検体へ導光する基準光分岐手段を備え、
    前記距離計測手段が、干渉用の光として少なくとも前記基準光と被検体から戻る計測光とを用いて計測された前記基準光分岐手段と被検体との間の光路長と、前記基準光光分岐手段と前記挿入部の先端との間の光路長との差分に基づいて前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出する距離算出部を備える請求項１に記載の内視鏡観察装置。
  3. 前記距離計測手段が、
    低コヒーレンス光源と、
    該低コヒーレンス光源から出射された低コヒーレンス光から参照光を分岐し、残りの低コヒーレンス光を前記挿入部に導光する参照光分岐手段と、
    該参照光分岐手段により分岐された参照光の光路長を調節する光路長調節部と、
    前記被検体から戻る計測光および前記基準光と前記光路長調節部から戻る参照光とを合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、
    前記距離算出部は、前記計測光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記参照光の第１の光路長と、前記基準光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記参照光の第２の光路長との差から、前記基準光分岐手段と前記挿入部の先端との間の光路長を減算した値に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出する請求項２に記載の内視鏡観察装置。
  4. 前記距離計測手段が、
    低コヒーレンス光源と、
    前記被検体から戻る計測光および前記基準光の各々を２つの干渉光路に分岐する干渉用光分岐手段と、
    前記２つの干渉光路の光路長差を調節する光路長差調節部と、
    前記２つの干渉光路を通った低コヒーレンス光を合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、
    前記距離算出部は、前記計測光と前記基準光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記２つの干渉光路の光路長差から、前記基準光分岐手段と前記挿入部の先端との間の光路長を減算した値に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出する請求項２に記載の内視鏡観察装置。
  5. 前記挿入部が、その先端に固定され、前記低コヒーレンス光を基準光と計測光とに分岐するとともに、前記計測光を被検体へ照射する一方、該被検体から戻る計測光を受光する基準光分岐手段を備え、
    前記距離計測手段が、干渉用の光として少なくとも前記基準光と被検体において反射して戻る計測光とを用いて計測された前記基準光分岐手段と被検体との間の光路長に基づいて、前記挿入部の先端と前記被検体との絶対距離を算出する距離算出部を備える請求項１に記載の内視鏡観察装置。
  6. 前記距離計測手段が、
    低コヒーレンス光源と、
    該低コヒーレンス光源から出射された低コヒーレンス光から参照光を分岐し、残りの低コヒーレンス光を前記挿入部に導光する参照光分岐手段と、
    該参照光分岐手段により分岐された参照光の光路長を調節する光路長調節部と、
    前記挿入部から戻る計測光および前記基準光と前記光路長調節部から戻る参照光とを合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、
    前記距離算出部は、前記計測光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記参照光の第１の光路長と、前記基準光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記参照光の第２の光路長との差に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出する請求項５に記載の内視鏡観察装置。
  7. 前記距離計測手段が、
    低コヒーレンス光源と、
    前記挿入部の内部に設けられ、前記低コヒーレンス光源から出射された低コヒーレンス光から参照光を分岐し、残りの低コヒーレンス光を挿入部の先端に導光する参照光分岐手段と、
    前記計測光、前記基準光および前記参照光の各々を２つの干渉光路に分岐する干渉用光分岐手段と、
    前記２つの干渉光路の光路長差を調節する光路長差調節部と、
    前記２つの干渉光路を通った低コヒーレンス光を合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、
    前記距離算出部は、前記計測光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記２つの干渉光路の第１の光路長差と、前記基準光と前記参照光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記２つの干渉光路の第２の光路長差との差に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出する請求項５に記載の内視鏡観察装置。
  8. 前記距離計測手段が、
    前記計測光および前記基準光の各々を２つの干渉光路に分岐する干渉用光分岐手段と、
    前記２つの干渉光路の光路長差を調節する光路長差調節部と、
    前記２つの干渉光路を通った低コヒーレンス光を合波して干渉を生じさせる光結合部とを備え、
    前記距離算出部は、前記計測光と前記基準光との干渉が前記光結合部において生じた時点の前記２つの干渉光路の光路長差に基づいて、前記挿入部の先端と被検体との絶対距離を算出する請求項５に記載の内視鏡観察装置。
  9. 前記基準光分岐手段が、前記挿入部の先端面に設けられ、前記計測光の一部を反射する反射膜である請求項５から請求項８のいずれかに記載の内視鏡観察装置。
  10. 前記光路長調節部が、
    前記光分岐手段により分岐された参照光を前記光結合部に反射して戻すミラーと、
    該ミラーを前記参照光の光軸に沿って移動させるミラー移動装置とを備える請求項３または請求項６に記載の内視鏡観察装置。
  11. 前記光路長調節部が、参照光を複数に分岐する参照光分岐部を備え、
    前記ミラーおよび前記ミラー移動装置が、前記参照光分岐部により分岐された各参照光のそれぞれに対して設けられ、
    各ミラー移動装置による参照光の光路長の調節範囲が異なる請求項１０に記載の内視鏡観察装置。
  12. ２以上のミラー移動装置による参照光の光路長の調節範囲が相互に連続するように設けられている請求項１１に記載の内視鏡観察装置。
  13. 前記参照光分岐部により分岐された参照光を異なる周波数に周波数変調する光変調部と、
    前記光結合部において干渉を生じた光の周波数を検出する周波数検出部とを備える請求項５または請求項１２に記載の内視鏡観察装置。
  14. 前記挿入部が、前記観察光と前記低コヒーレンス光とを同軸に導光する光学系を備える請求項１から請求項１３のいずれかに記載の内視鏡観察装置。
  15. 先端に、被検体に対して光を照射する投光部と、被検体から戻る観察光を受光する受光部とを有し、該受光部において受光された観察光を画像化する観察装置であって、
    低コヒーレンス光の干渉により先端と被検体との絶対距離を計測する距離計測手段と、
    該距離計測手段により計測された絶対距離に基づいて前記観察光の輝度情報を補正する補正手段と、
    該補正手段により補正された観察光の輝度情報に基づいて被検体の画像を形成する画像形成手段とを備える観察装置。
  16. 体腔内に挿入される挿入部の先端から、被検体に対して光を照射し、被検体から戻る観察光を受光して画像化する内視鏡観察方法であって、
    低コヒーレンス光の干渉により挿入部の先端と被検体との絶対距離を計測する計測ステップと、
    計測された絶対距離に基づいて前記観察光の輝度情報を補正する補正ステップと、
    補正された観察光の輝度情報に基づいて被検体の画像を形成する画像形成ステップとを備える内視鏡観察方法。
  17. 前記計測ステップが、
    コヒーレンス光から参照光を分岐して、残りのコヒーレンス光を前記挿入部に導光し、
    前記挿入部の先端において、前記低コヒーレンス光を基準光と計測光とに分岐し、
    分岐された計測光を被検体に照射する一方、該被検体から戻る計測光を受光し、
    分岐された参照光の光路長を調節し、
    前記挿入部の先端側から戻る計測光と前記参照光とを合波して干渉を生じさせ、
    前記被検体から戻る計測光と前記参照光との干渉が生じた時点の前記参照光の第１の光路長と、前記基準光と前記参照光との干渉が生じた時点の前記参照光の第２の光路長との差により絶対距離を算出する請求項１６に記載の内視鏡観察方法。
  18. 前記光路長を調節するステップが、
    参照光を光路長の異なる複数の光路に分岐し、分岐された各参照光のそれぞれに対して行われる請求項１７に記載の内視鏡観察方法。
  19. 分岐された参照光の光路長の調節範囲が相互に連続するように設けられている請求項１８に記載の内視鏡観察方法。
  20. 分岐された参照光を異なる周波数に周波数変調し、
    干渉を生じた光の周波数を検出する請求項１８または請求項１９に記載の内視鏡観察方法。
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