JP2010210501A - 光立体構造像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定光を走査して測定対象に照射し測定対象からの光を入射する光学系を大型化することなく光プローブのシースの細径化が図れ、測定光とは異なる波長帯域の光による画像情報を高解像度で取得し、かつ該画像情報を測定対象の光立体構造像の表面情報に高精度にて対応させる。
【解決手段】プローブ４０内の３本のファイバは束ねられてシャフト１１５と一体的に構成されて、シース４０ａの内部を通り、ロータリーコネクタ４２にシャフト１１５が接続されている。ロータリーコネクタ４２は、回転速度がシャフト１２０の回転速度の１／２である台形状のダブルプリズムを介して、ファイバＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３と、プローブ４０内の３本のファイバと、を光学的に結合する多芯光ロータリージョイント部を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は光立体構造像装置に係り、特に光立体構造像の生成に特徴のある光立体構造像装置に関する。

従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測を利用した光断層画像取得装置が用いられることがある。この光断層画像取得装置は、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光、もしくは後方散乱光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである（特許文献１）。以下、測定対象からの反射光、後方散乱光をまとめて反射光と標記する。

上記のＯＣＴ計測には、大きくわけてＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測とＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測の２種類がある。ＴＤ−ＯＣＴ計測は、参照光の光路長を変更しながら干渉光強度を測定することにより、測定対象の深さ方向の位置（以下、深さ位置という）に対応した反射光強度分布を取得する方法である。

一方、ＦＤ−ＯＣＴ計測は、参照光と信号光の光路長は変えることなく、光のスペクトル成分毎に干渉光強度を測定し、ここで得られたスペクトル干渉強度信号を計算機にてフーリエ変換に代表される周波数解析を行うことで、深さ位置に対応した反射光強度分布を取得する方法である。ＴＤ−ＯＣＴに存在する機械的な走査が不要となることで、高速な測定が可能となる手法として、近年注目されている。

ＦＤ−ＯＣＴ計測を行う装置構成で代表的な物としては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。ＳＤ−ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）やＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源、白色光といった広帯域の低コヒーレント光を光源に用い、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻って来た反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光をスペクトロメータを用いて各周波数成分に分解し、フォトダイオード等の素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて各周波数成分毎の干渉光強度を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより、光断層画像を構成するようにしたものである。

一方、ＳＳ−ＯＣＴ装置は、光周波数を時間的に掃引させるレーザを光源に用い、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、光周波数の時間変化に対応した信号の時間波形を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより光断層画像を構成するようにしたものである。

ところで、ＯＣＴ計測は上述したように特定の領域の光断層像を取得する方法であるが、内視鏡下では、例えば癌病変部を通常照明光内視鏡や特殊光内視鏡の観察により発見し、その領域をＯＣＴ測定することで、癌病変部がどこまで浸潤しているかを見わけることが可能となる。また、測定光の光軸を２次元的に走査することで、ＯＣＴ計測による深さ情報と合わせて３次元的な情報を取得することができる。

ＯＣＴ計測と３次元コンピュータグラフィック技術の融合により、マイクロメートルオーダの分解能を持つ測定対象の構造情報からなる３次元構造モデルを表示することが可能となる事から、以下ではこのＯＣＴ計測による３次元構造モデルを光立体構造像と呼ぶ。

光立体構造像は通常、生体組織による吸収が少ない赤外光により取得するため、通常照明光内視鏡で得られるようなカラー画像とは異なる。通常照明光内視鏡による測定対象である生体組織の表面のカラー画像からは、その色の変化から表層近くの血管や炎症の分布、正常と病変の色味の違いといった情報が得られるが、ＯＣＴ計測で得られる画像にはそのような情報はない。また、通常照明光内視鏡で観察した際に見たいと思った場所に、ＯＣＴ計測の測定光の光軸を正確に当てることは困難である。

そこで、通常照明光内視鏡画像と同様な生体組織の表面からのフルカラー画像と、ＯＣＴ測定による３次元画像を正確に対比させて見ることが望まれる。光立体構造像を目的としたものではないが、通常照明光内視鏡画像とＯＣＴ画像を同時に観察する従来技術としては、通常照明光内視鏡とＯＣＴ測定を一体化させて組み合わせた内視鏡（特許文献２）、ダイクロイックミラーを用いてＣＣＤカメラの光軸とＯＣＴ測定の測定光の光軸を同軸に配置するプローブ（特許文献３）、ファイババンドルとＯＣＴ計測を組み合わせた内視鏡（特許文献４）等が開示されている。

特開２００８−１２８７０８号公報 特開２００１−７０２２８号公報 特開２００４−３４４２６０号公報 特開２００１−７４９４６号公報

しかしながら、例えば特許文献２に開示されている内視鏡は、通常照明光内視鏡とＯＣＴ測定の視点角度が異なるため、両者の画像を一致させることが難しいといった問題がある。

また、例えば特許文献３に開示されているプローブは、ＣＣＤカメラとＯＣＴ計測の視点向きが一致しており、両者の画像を合成するには都合がよいが、ＣＣＤカメラをプローブ先端部に組み込む必要があり、プローブが大型化する欠点がある。また、プローブを細径化するためには、ＣＣＤの画素数が少ないものに限定され、通常照明光画像が粗くなるという欠点がある。

さらに、例えば特許文献４に開示されている内視鏡では、ファイババンドルを用いればＣＣＤカメラを本体基端側に配置できプローブの細径化を図ることができるという利点があるが、バンドル化できるファイバ本数は少なく、解像度が著しく劣るという欠点がある。また、逆に解像度を上げようと、ファイバ本数を増やすと、プローブが相対的に太くなる欠点がある。

また、測定光用のファイバと通常照明光用のファイバを用いてＯＣＴ計測の測定光及び通常照明光を測定対象に走査して照射することも考えられるが、測定光及び通常照明光の光軸を測定対象に一致させて走査する走査手段（例えば偏向ミラー）を測定対象近傍に設ける必要があり、さらに走査手段を走査駆動するための走査駆動手段（例えばモータ）も必要となる。この走査駆動手段を走査手段の近傍、すなわち、測定対象近傍に設けると、測定光及び通常照明光を走査して測定対象に照射し測定対象からの光を入射する光学系が、さらに大型化するといった問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、測定光を走査して測定対象に照射し測定対象からの光を入射する光学系を大型化することなく光プローブのシースの細径化が図れ、測定光とは異なる波長帯域の光による画像情報を高解像度で取得し、かつ該画像情報を測定対象の光立体構造像の表面情報に高精度にて対応させることのできる光立体構造像装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の光立体構造像装置は、第１の波長帯域の光を発する第１波長域光源と、前記第１の波長帯域の光を測定光と参照光に分離する光分離手段と、前記測定光を導波する第１の導波手段と、前記第１の導波手段と光学的に連結された第２の導波手段と、前記第２の導波手段を導波した前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、前記測定対象上の点からの前記測定光に基づく光を前記第２の導波手段に集光する第１の集光手段と、前記第２の導波手段に光学的に連結された前記第１の導波手段を導波した前記測定対象上の前記点からの前記測定光に基づく光と前記参照光との干渉情報を検出する干渉情報検出手段と、前記測定対象上の前記点からの前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を集光する第２の集光手段と、前記第２の集光手段が集光した前記第２の波長帯域の光を導波する第３の導波手段と、前記第３の導波手段と光学的に連結された第４の導波手段と、前記第３の導波手段に光学的に連結された前記第４の導波手段を導波した前記第２の波長帯域の光を受光し受光信号を取得する受光手段と、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する前記測定対象上の前記点を走査する走査手段と、長手軸の先端側に前記走査手段を配置し、前記第１の導波手段と前記第２の導波手段を光学的に接続すると共に前記第３の導波手段と前記第２の導波手段を光学的に接続する接続手段を前記長手軸の基端側に有するシースと、を備え、前記接続手段は、前記走査手段を駆動して、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する前記測定対象上の前記点を走査させる走査駆動手段を有して構成される。

請求項１に記載の光立体構造像装置では、前記第１の導波手段及び前記第２の導波手段が前記測定光を導波し、前記干渉情報検出手段が前記測定対象上の前記点からの前記測定光に基づく光と前記参照光との干渉情報を検出し、前記第３の導波手段及び前記第４の導波手段が前記測定対象上の前記点からの前記第1の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を導波し、前記受光手段が前記第２の波長帯域の光を受光し受光信号を取得し、かつ、前記シースの前記長手軸の基端側に設けられた前記接続手段の前記走査駆動手段が前記シースの前記長手軸の先端側に設けられた前記走査手段を駆動して、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する前記測定対象上の前記点を走査させることで、測定光を走査して測定対象に照射し測定対象からの光を入射する光学系を大型化することなく光プローブのシースの細径化が図れ、測定光とは異なる波長帯域の光による画像情報を高解像度で取得し、かつ該画像情報を測定対象の光立体構造像の表面情報に高精度にて対応させることを可能とする。

請求項２に記載の光立体構造像装置のように、請求項１に記載の光立体構造像装置であって、前記シースは内部に略円筒状の回転部材を有し、前記第２の導波手段及び前記第４の導波手段は前記回転部材内に設けられ、前記走査手段は前記長手軸の先端側の前記回転部材に設けられ、前記走査駆動手段は、前記長手軸を略回転中心軸として前記回転部材を回転駆動することで前記走査手段を駆動して、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する前記測定対象上の前記点を走査させることが好ましい。

請求項３に記載の光立体構造像装置のように、請求項２に記載の光立体構造像装置であって、前記第２の導波手段及び前記第４の導波手段は、前記回転部材と一体的に設けられ、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段は、前記長手軸の先端側において前記第２の導波手段及び前記第４の導波手段と一体的に形成され、前記走査手段は、前記回転部材の前記長手軸の先端側に前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段と一体的に形成された、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する光を偏向し前記測定対象上の前記点を走査する偏向走査手段からなり、前記第２の導波手段及び前記第４の導波手段は、前記光接続手段に設けられた多芯光ロータリージョイントにより、前記第１の導波手段及び前記第３の導波手段に光学的に接続されることが好ましい。

請求項４に記載の光立体構造像装置のように、請求項２に記載の光立体構造像装置であって、前記走査手段は、前記回転部材の前記長手軸の先端側に一体的に形成され、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する光を偏向し前記測定対象上の前記点を走査する偏向走査ミラーからなることが好ましい。

請求項５に記載の光立体構造像装置のように、請求項１に記載の光立体構造像装置であって、前記走査手段は、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する光を偏向し前記測定対象上の前記点を走査するＭＥＭＳミラーからなることが好ましい。

請求項６に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記第１の導波手段及び前記第２の導波手段は、前記第１の波長帯域に対してシングルモードの導波路であることが好ましい。

請求項７に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記第３の導波手段及び前記第４の導波手段は、前記第２の波長帯域に対してマルチモードの導波路であることが好ましい。

請求項８に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記干渉情報検出手段が検出する前記干渉情報は前記測定対象の深さ方向の情報であり、前記走査手段は前記深さ方向に対して略直交する面上を２次元走査することが好ましい。

請求項９に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記第２の波長帯域は可視光域であって、前記受光手段は前記可視光域のＲ成分、Ｇ成分及びＢ成分毎に受光することが好ましい。

請求項１０に記載の光立体構造像装置のように、請求項９に記載の光立体構造像装置であって、前記第１の波長帯域は７００ｎｍから１６００ｎｍの間であり、前記第２の波長帯域が３５０ｎｍから１０００ｎｍの間であることが好ましい。

請求項１１に記載の光立体構造像装置のように、請求項１０に記載の光立体構造像装置であって、前記干渉情報検出手段はＩｎＧａＡｓフォトディテクタを含み、前記受光手段はＳｉフォトディテクタを含むことが好ましい。

請求項１２に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記第２の波長帯域の光を発する第２波長域光源をさらに備え、前記走査手段は、前記測定光及び前記第２波長域光源からの前記第２の波長帯域の光を合波し、この合波された前記測定光及び前記第２の波長帯域の光を走査することが好ましい。

請求項１３に記載の光立体構造像装置のように、請求項１２に記載の光立体構造像装置であって、前記第３の導波手段及び前記第４の導波手段は、前記第２波長域光源が発した前記第２の波長帯域の光を前記第２の集光手段に導波する光源用導波路と、前記第２の集光手段が集光した前記測定対象上の前記点からの前記第２の波長帯域の光を前記受光手段に導波する受光用導波路とからなることが好ましい。

請求項１４に記載の光立体構造像装置のように、請求項１３に記載の光立体構造像装置であって、前記第２波長域光源は、紫外線を発する紫外線光源部と、前記光源用導波路の先端に設けられ前記紫外線により白色蛍光を発する白色蛍光部と、からなることが好ましい。

請求項１５に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記第２の波長帯域の光は前記測定対象からの自家蛍光あるいは薬剤蛍光であって、前記自家蛍光あるいは前記薬剤蛍光を励起させるための励起光を発する励起光光源を備え、前記走査手段は前記測定光及び前記励起光を走査することが好ましい。

請求項１６に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記干渉情報検出手段での前記干渉情報の検出タイミングと前記受光手段での前記受光情報の取得タイミングとを同期させる同期手段をさらに備えて構成することができる。

請求項１７に記載の光立体構造像装置のように、請求項１６に記載の光立体構造像装置であって、前記参照光の前記所定光路長をトリガ信号に基づいて掃引して可変する光路長可変手段をさらに備え、前記同期手段は前記トリガ信号に基づいて前記干渉情報検出手段での前記干渉情報の検出タイミングと前記受光手段での前記受光情報の取得タイミングとを同期させることが好ましい。

請求項１８に記載の光立体構造像装置のように、請求項１６に記載の光立体構造像装置であって、前記第１波長域光源は広帯域の低コヒーレント光を前記第1の波長帯域の光とする光源であり、前記干渉情報検出手段は前記測定光の前記測定対象からの反射光と前記参照光の前記参照光反射手段からの反射光との干渉光の周波数成分毎の強度を検出するディテクタアレイを備え所定のトリガ信号に基づいて前記ディテクタアレイより前記干渉情報を検出し、前記同期手段は前記トリガ信号に基づいて前記干渉情報検出手段での前記干渉情報の検出タイミングと前記受光手段での前記受光情報の取得タイミングとを同期させることが好ましい。

請求項１９に記載の光立体構造像装置のように、請求項１６に記載の光立体構造像装置であって、前記第１波長域光源は前記第1の波長帯域の光の周波数をトリガ信号に基づいて時間掃引するレーザであって、前記同期手段は前記トリガ信号に基づいて前記干渉情報検出手段での前記干渉情報の検出タイミングと前記受光手段での前記受光情報の取得タイミングとを同期させることが好ましい。

請求項２０に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記干渉情報検出手段が検出した前記干渉情報を記憶する第１の記憶手段と、前記受光手段が取得した前記受光情報を記憶する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段に記憶されている前記干渉情報に基づき、前記測定対象上の任意の点における前記測定光の光路長に依存した光構造情報を生成する光構造情報生成手段と、前記走査手段の走査情報と前記光構造情報と前記第２の記憶手段に記憶されている前記受光情報に基づき、光構造画像を生成する光構造画像生成手段と、をさらに備えて構成することができる。

請求項２１に記載の光立体構造像装置のように、請求項２０に記載の光立体構造像装置であって、前記構造情報は、３次元構造情報であって、前記光構造画像生成手段は、前記測定対象の表面位置を算出する表面位置算出手段と、前記第２の記憶手段に記憶されている前記受光情報に基づき、前記測定対象の画像情報を生成する画像情報生成手段と、前記画像情報を前記表面位置に対応する前記３次元構造情報の位置にレンダリングするレンダリング手段と、からなることが好ましい。

請求項２２に記載の光立体構造像装置のように、請求項２１に記載の光立体構造像装置であって、前記画像情報生成手段は、前記受光手段の受光情報のうちの複数の狭帯域光成分の受光情報に基づき前記画像情報を生成することが好ましい。

請求項２３に記載の光立体構造像装置のように、請求項２１に記載の光立体構造像装置であって、前記受光手段は複数の狭帯域光を受光し、前記画像情報生成手段は前記狭帯域光の受光情報に基づき前記画像情報を生成することが好ましい。

請求項２４に記載の光立体構造像装置のように、請求項２１ないし２３のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記光構造画像を表示する画像表示手段をさらに備えて構成することができる。

請求項２５に記載の光立体構造像装置のように、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光立体構造像装置であって、前記第１波長域光源は前記第1の波長帯域の光をパルス発光するものであって、前記第１波長域光源の非発光時に前記第２の波長帯域の光を発光する第２波長域光源をさらに備えて構成することができる。

以上説明したように、本発明によれば、測定光を走査して測定対象に照射し測定対象からの光を入射する光学系を大型化することなく光プローブのシースの細径化が図れ、測定光とは異なる波長帯域の光による画像情報を高解像度で取得し、かつ該画像情報を測定対象の光立体構造像の表面情報に高精度にて対応させることができるという効果がある。

第１の実施形態に係る光立体構造画像化装置の構成を示すブロック図 図１のプローブの長手軸に沿った先端断面を示す断面図 図２のＡ−Ａ線断面を示す断面図 図１のロータリーコネクタの機械系回転機構の構成を示す断面図 図１のロータリーコネクタの光学系回転機構としての多芯光ロータリージョイント部の構成を示す断面図 図１の信号処理部の構成を示すブロック図 図１の光立体構造画像化装置の３次元ＣＧ画像生成処理の流れを示すフローチャート 図７の処理により生成される３次元ＣＧ画像を示す図 図８の３次元ＣＧ画像と対比される内視鏡画像の一例を示す図 図１の可視光光源の変形例の構成を示す図 図２のプローブの変形例１の構成を示す図 図２のプローブの変形例２の構成を示す図 図２のプローブの変形例３の構成を示す図 図２のプローブの変形例４の構成を示す図 図２のプローブの変形例５の構成を示す図 第２の実施形態に係るプローブの先端構成示す図

以下、添付図面を参照して、本発明に係る光立体構造像装置としての光立体構造画像化装置の実施の形態について詳細に説明する。

第１の実施形態：
図１は第１の実施形態に係る光立体構造画像化装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、光立体構造画像化装置１は、例えば体腔内の生体組織や細胞等の測定対象の断層画像を例えば波長１．３μｍを中心とするＳＳ−ＯＣＴ計測により取得するものであって、第１波長帯域光源としての（例えば、帯域が７００ｎｍから１６００ｎｍの光を発する）ＯＣＴ光源１０、第２波長帯域光源としての（例えば、帯域が３５０ｎｍから１０００ｎｍの白色光を発する）可視光光源２０、干渉情報検出手段としての干渉情報検出部７０を有するＯＣＴ干渉計３０、プローブ４０、受光手段としての可視光情報検出部６０及び光構造情報生成手段及び光構造画像生成手段としての３次元ＣＧ画像生成部９０及びモニタ１００を備えて構成される。

ＯＣＴ光源１０は周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域である、例えば波長１．３μｍを中心とするレーザ光Ｌを射出する光源であり、可視光光源２０は白色光からなる照明光としての可視光Ｌａを射出する光源である。なお、同期手段はＯＣＴ光源１０により構成され、赤外領域のレーザ光Ｌの周波数掃引のための掃引トリガ信号Ｓが同期手段の同期信号となっている。

ＯＣＴ光源１０から射出されたレーザ光Ｌは、ＯＣＴ干渉計３０内の光分波部３により測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分波される。光分波部３は、例えば、分岐比９９：１の光カプラから構成され、測定光：参照光＝９９：１の割合で分波する。

ＯＣＴ干渉計３０では、光分波部３により分波された参照光Ｌ２は、サーキュレータ５ａを介して参照光調整手段としての光路長調整部８０により光路長が調整されて反射される。

この光路長調整部８０は、断層画像の取得を開始する位置を調整するために参照光Ｌ２の光路長を変更するものであり、コリメータレンズ８１、８２および反射ミラー８３を有している。そして、サーキュレータ５ａからの参照光Ｌ２はコリメータレンズ８１、８２を透過した後に反射ミラー８３により反射され、参照光Ｌ２の戻り光Ｌ２ａは再びコリメータレンズ８１、８２を介してサーキュレータ５ａに入射される。

ここで、反射ミラー８３は可動ステージ８４上に配置されており、可動ステージ８４はミラー移動部８５により矢印Ａ方向に移動可能に設けられている。そして可動ステージ８４が矢印Ａ方向に移動することにより、参照光Ｌ２の光路長が変更するようになっている。そして、光路長調整部８０からの参照光Ｌ２の戻り光Ｌ２ａは、サーキュレータ５ａを介して光合分波部４に導光される。

一方、光分波部３により分波された測定光Ｌ１は、サーキュレータ５ｂを介して第１の導波手段としてのファイバＦＢ１に入射され、このファイバＦＢ１にロータリーコネクタ４２を介して光学的に接続された後述するプローブ４０内を挿通する第２の導波手段としてのファイバＦＢ１ａに導波される。

また、可視光光源２０から出射された可視光Ｌａは、コリメータレンズ２０ａを介して集光レンズ２０ｂにより集光され、ファイバＦＢ２に入射され、このファイバＦＢ２にロータリーコネクタ４２を介して光学的に接続された後述するプローブ４０内を挿通するファイバＦＢ２ａに導波される。

ここで、ファイバＦＢ１及びプローブ４０内のファイバＦＢ１ａは１．３μｍ帯シングルモードファイバであり、ファイバＦＢ２及び内のファイバＦＢ２ａはマルチモードファイバである。プローブ４０の詳細な構成は後述する。

プローブ４０の出射端から可視光Ｌａ及び測定光Ｌ１が出射されて測定対象Ｔに照射され、その戻り光が再びプローブ４０に入射し、戻り光のうちの可視光成分の光Ｌ３は後述する第３の導波手段としてのファイバＦＢ３ａに、戻り光のうちの赤外光成分である測定光Ｌ１の反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４はファイバＦＢ１ａに、それぞれ導光される。

ファイバＦＢ３ａに導光された可視光成分の光は、このファイバＦＢ３ａにロータリーコネクタ４２を介して光学的に結合されている第４の導波手段としてのファイバＦＢ３により可視光情報検出部６０に導光され、可視光情報検出部６０では、可視光成分の光は、それぞれ赤、緑、青のフィルタ１１０ｒ，１１０ｇ，１１０ｂを前面に貼り付けられた３つのＳｉフォトディテクタ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂに入射され、ＯＣＴ光源１０の掃引トリガ信号Ｓに同期して可視光検出部１１２にてその瞬間の赤、緑、青の各光強度が検出される。

一方、ファイバＦＢ１ａに導光された反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４は、光学的に結合されているファイバＦＢ１を介してＯＣＴ干渉計３０に導光され、ＯＣＴ干渉計３０にてサーキュレータ５ｂを介して光合分波部４に導光される。そして、この光合分波部４において測定光Ｌ１の反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４と参照光Ｌ２の戻り光Ｌ２ａとを合波し干渉情報検出部７０側に射出するようになっている。

干渉情報検出部７０は、光合分波部４により合波された測定光Ｌ１の反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４と参照光Ｌ２の戻り光Ｌ２ａとの干渉光Ｌ５を、所定のサンプリング周波数で検出するものであり、干渉光Ｌ５の光強度を測定するＩｎＧａＡｓフォトディテクタ７１ａおよび７１ｂと、ＩｎＧａＡｓフォトディテクタ７１ａの検出値とＩｎＧａＡｓフォトディテクタ７１ｂの検出値のバランス検波を行なう干渉光検出部７２とを備えている。なお、干渉光Ｌ５は、光合分波部４において２分され、ＩｎＧａＡｓフォトディテクタ７１ａおよび７１ｂにおいて検出され、干渉光検出部７２に出力される。干渉光検出部７２は、ＯＣＴ光源１０の掃引トリガ信号Ｓに同期して、干渉光Ｌ５をフーリエ変換することにより、測定対象Ｔの各深さ位置における反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４の強度を検出する。

３次元ＣＧ画像生成部９０は、干渉光検出部７２により検出された測定対象Ｔの各深さ位置における反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４の強度を干渉情報として第１メモリ９１に格納する。また、３次元ＣＧ画像生成部９０は、可視光検出部１１２にて検出された測定対象Ｔからの可視光成分の光の赤、緑、青の各光強度信号を画像情報として第２メモリ９２に格納する。

３次元ＣＧ画像生成部９０は、第１の記憶手段としての前記第１メモリ９１及び第２の記憶手段としての第２メモリ９２のほかに、信号処理部９３、制御部９４を備えて構成される。

信号処理部９３は、第１メモリ９１に格納された干渉情報に基づいて測定対象Ｔの構造情報からなる光立体構造像を生成すると共に、第２メモリ９２に格納された画像情報に基づいて測定対象Ｔの表面に可視光画像をレンダリングするものである。詳細な構成は後述する。

また、制御部９４は、信号処理部９３を制御すると共に、ＯＣＴ光源１０及び可視光光源２０の発光制御を行うと共に、ミラー移動部８５を制御するものである。

図２は図１のプローブの長手軸に沿った先端断面を示す断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。

図２に示すように、プローブ４０の先端部は、シース４０ａと、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａと、回転部材としてのシャフト１１５と、半球型の半球光学レンズ１５１、１５２、１５３とを有している。

シース４０ａは、先端が閉塞された可撓性を有する筒状の部材であり、可視光Ｌａ、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３、Ｌ４が透過する材料からなっている。なお、シース４０ａは、可視光Ｌａ、測定光Ｌ１、戻り光Ｌ３、Ｌ４が通過するシース４０ａの先端側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。

照射手段及び第１の集光手段としての半球光学レンズ１５１は、コリメートレンズと集光レンズの機能を有しており、ファイバＦＢ１ａの先端に一体的に形成されている。また、第２の集光手段としての半球光学レンズ１５２は、コリメートレンズと集光レンズの機能を有しており、ファイバＦＢ２ａの先端に一体的に形成されている。同じく、半球光学レンズ１５３は、コリメートレンズと集光レンズの機能を有しており、ファイバＦＢ３ａの先端に一体的に形成されている。

半球光学レンズ１５１、１５２、１５３の各出射端は、空間的な位置がずれて束ねられており、互いに光路を邪魔しない構成となっている。半球光学レンズ１５１、１５２、１５３の平坦面には、導波光波長に対して全反射となるコーティングが施されている。 ファイバＦＢ１ａから出射される測定光Ｌ１は、半球光学レンズ１５１の平坦面で偏向し、球面を通過することで集光されて測定対象に照射される。ファイバＦＢ２ａから出射される可視光Ｌａも、半球光学レンズ１５２により測定光Ｌ１とほぼ同じ位置に集光されて照射される。測定対象Ｔから反射した戻り光Ｌ４は、半球光学レンズ１５１を介して同じファイバＦＢ１ａに集められ、干渉計に入射される。一方、戻り光Ｌ３は、ファイバＦＢ３ａの半球光学レンズ１５３により集光され、ファイバＦＢ３ａを導波する。

また、図３に示すように、３本のファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａは束ねられてシャフト１１５と一体的に構成されて、シース４０ａの内部を通り、走査駆動手段としてのロータリーコネクタ４２（図１参照）にシャフト１１５（ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａを含む）が接続されている。

なお、本実施形態では、半球光学レンズ１５１、１５２、１５３及びシャフト１１５により走査手段が構成される。

図４は図１のロータリーコネクタの機械系回転機構の構成を示す断面図である。

図４に示すように、シャフト１１５の外周には、バネ６２４が固定されている。ロータリーコネクタ４２の機械系回転機構は、後述する進退駆動部により、シース４０ａ内部を矢印Ｓ１方向（シース４０ａの基端方向）、及びＳ２方向（シース４０ａの先端方向）に移動可能に構成されている。

シース４０ａは、ロータリーコネクタ４２において固定部６７０に固定されている。これに対し、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａ及びバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａ及びバネ６２４を回転させることで、シャフト１１５をシース４０ａに対し、矢印Ｒ方向に回転させる。

一方、回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａを導波する測定光Ｌ１、可視光Ｌａ及び戻り光Ｌ３、Ｌ４は、ロータリーコネクタ４２の後述する多芯光ロータリージョイント部からなる光学系回転機構である光コネクタ１８を介してファイバＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３間を伝送する（図１参照）。

また、進退駆動部は、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有して構成される。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これによりバネ６２４、シャフト１１５をＳ１及びＳ２方向に移動させ、この結果、シース４０ａ内において、シャフト１１５内部に一体的に固定されているファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａをＳ１及びＳ２方向に進退移動させることが可能となっている。

図５は図１のロータリーコネクタの光学系回転機構としての多芯光ロータリージョイント部の構成を示す断面図である。 図５に示すように、ロータリーコネクタ４２は、回転速度がシャフト１１５の回転速度の１／２である台形状のダブルプリズム３１０を介して、ファイバＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３とからなる静止側光学系３２０と、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａとからなる回転側光学系３２１とを光学的に結合する多芯光ロータリージョイント部３１１からなる光学系回転機構を備えている。

なお、多芯光ロータリージョイント部３１１の原理は、例えば実開昭５９−３３０１４号公報、特開平５−１３４１４０号公報等に開示されており、公知であるので詳細な説明は省略する。

図６は図１の信号処理部の構成を示すブロック図である。信号処理部９３は、図６に示すように、第１メモリ９１に格納された干渉情報に基づいて測定対象Ｔの構造情報からなる光立体構造像を構築する光構造情報生成手段としての３次元化部１２０と、３次元化部１２０により構築された光立体構造像の表面の位置情報である測定対象Ｔの表面位置を算出する表面位置算出手段としての表面位置算出部１２１と、第２メモリ９２に格納された画像情報に基づいて測定対象Ｔの可視光画像を生成する画像情報生成手段としての可視光画像生成部１２２と、３次元化部１２０からの光立体構造像、表面位置算出部１２１からの表面の位置情報及び可視光画像生成部１２２からのカラー画像に基づいて、光立体構造像の表面に可視光画像をレンダリングした光構造画像である３次元ＣＧ画像を生成するレンダリング手段としてのレンダリング部１２３とを備えて構成され、これら各部は制御部９４に制御され、レンダリング部１２３は生成した３次元ＣＧ画像をモニタ１００に出力するようになっている。

なお、光構造情報は干渉情報に基づいた測定対象Ｔの深さ方向の構造情報であり、光立体構造像は測定対象Ｔの光構造情報からなる光立体構造モデルであり、光構造画像は光立体構造像の表面に可視光画像をレンダリングした３次元ＣＧ画像である。

光構造画像生成手段は、表面位置算出手段としての表面位置算出部１２１と、画像情報生成手段としての可視光画像生成部１２２と、レンダリング手段としてのレンダリング部１２３とにより構成される。

なお、表面位置算出部１２１は、例えば空間から対象物に移るＯＣＴ信号強度の変化から、測定対象Ｔの表面位置を算出する。

次に、このように構成された本実施形態の光立体構造画像化装置１の作用を図７のフローチャートを用いて説明する。図７は図１の光立体構造画像化装置の３次元ＣＧ画像生成処理の流れを示すフローチャートである。

図７に示すように、制御部９４は、ＯＣＴ光源１０及び可視光光源２０を制御し赤外光及び可視光の発光制御を開始する（ステップＳ１）。この赤外光の発光制御では、ＯＣＴ光源１０は掃引トリガ信号Ｓに同期して周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域のレーザ光Ｌを射出する。

次に、制御部９４は、干渉光検出部７２により検出された測定対象Ｔの各深さ方向Ｚ位置における反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４の強度を干渉情報として第１メモリ９１に格納すると共に、可視光検出部１１２にて検出された測定対象Ｔからの可視光成分の光の赤、緑、青の各光強度信号を画像情報として第２メモリ９２に格納する（ステップＳ２）。

続いて、制御部９４は、ロータリーコネクタ４２を制御して測定対象Ｔ上において可視光Ｌａ及び測定光Ｌ１をＹ方向走査し（ステップＳ３）、このＹ方向走査が終了するまでステップＳ２〜ステップＳ３の処理を繰り返す（ステップＳ４）。

このＹ方向走査が終了すると、制御部９４は、ロータリーコネクタ４２を制御して測定対象Ｔ上において可視光Ｌａ及び測定光Ｌ１をＸ方向走査し（ステップＳ５）、このＸ方向走査が終了するまでステップＳ２〜ステップＳ５の処理を繰り返す（ステップＳ６）。

このＸ方向走査が終了すると、制御部９４は、３次元化部１２０を制御して第１メモリ９１に格納された干渉情報に基づいて測定対象Ｔの光立体構造像を構築する（ステップＳ７）。

また、制御部９４は、表面位置算出部１２１を制御して３次元化部１２０により構築された光立体構造像の表面の位置情報を算出する（ステップＳ８）。

さらに、制御部９４は、可視光画像生成部１２２を制御して第２メモリ９２に格納された画像情報に基づいて測定対象Ｔの可視光画像を生成する（ステップＳ９）。

そして、制御部９４は、レンダリング部１２３を制御して３次元化部１２０からの３光立体構造像、表面位置算出部１２１からの表面の位置情報及び可視光画像生成部１２２からの可視光画像に基づいて、光立体構造像の表面に可視光画像をレンダリングした３次元ＣＧ画像を生成し（ステップＳ１０）、モニタ１００に３次元ＣＧ画像を表示して（ステップＳ１１）、処理を終了する。

図８は図７の処理により生成される３次元ＣＧ画像を示す図であり、図９は図８の３次元ＣＧ画像と対比される内視鏡画像の一例を示す図である。

このように本実施形態では、光立体構造像の表面位置に、ＯＣＴ光源１０の掃引トリガ信号Ｓに同期した同じタイミングで取得した画像情報である可視光画像情報をレンダリングすることにより、ＯＣＴ測定で生成する光立体構造像表面情報と可視光表面情報のデータ点数が完全に一致させることができ、かつ光立体構造像の表面に可視光表面情報を備えることとなり、図８に示すように、上面からは通常の可視光画像２００がフルカラーで表示され、その下にＯＣＴで得られた光立体構造像２０１が表示された光構造画像である３次元ＣＧ画像２０３が完成する。ＯＣＴ情報を元に表面画像として可視光画像２００を貼り付けているため、モニタ１００に表示される３次元ＣＧ画像２０３は立体感のある表面画像を有する画像になる。

特に、本実施形態の光立体構造画像化装置１を、例えば可視光を照明光とする通常の電子内視鏡装置と共に使用する場合、プローブ４０を電子内視鏡の処置具チャンネル等に挿通させることになるが、電子内視鏡が測定対象Ｔとして体腔内の患部を撮像した場合、図９に示すような内視鏡画像３００がモニタ等に表示される。

このとき、例えば内視鏡画像３００上から患部領域３０１が視認できた場合、この患部領域３０１に対してプローブ４０によりＯＣＴ測定を行い、患部領域３０１の光立体構造像を得ることになる。

内視鏡画像の視野に比べ患部領域３０１が小さいために、ＯＣＴ測定を行った領域が患部領域３０１であるかどうかを光立体構造像から判断することは困難であるが、本実施形態では、３次元ＣＧ画像２０３の表面の可視光画像２００上の患部領域３０１（図８参照）の可視光表面情報（色相、コントラスト、輝度等）と内視鏡画像上での患部領域３０１（図９参照）の可視光画像情報（色相、コントラスト、輝度等）を対応させて識別することができるので、患部領域３０１が確実にＯＣＴ測定されたかどうかを容易に判断することができる。

従来のＯＣＴ画像だけでは、画質が大きく異なるために通常内視鏡の画像との位置あわせが困難だったが、可視光表面情報が光立体構造像に添付されていることで、パターンマッチングで視野の広い内視鏡画像中の位置の特定が容易になる。

さらに、この３次元ＣＧ画像２０３では、通常内視鏡画像で視認できる病変の特徴と、光立体構造像の特徴を複合的に利用した病変部の抽出が可能となり、分解能が高く、病変部の境界がより高精度に見極めることができる。

また、プローブ４０の基端側に設けたロータリーコネクタ４２において、多芯光ロータリージョイント部３１１によりファイバＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３とからなる静止側光学系３２０とファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａとからなる回転側光学系３２１とを光学的に結合し、さらにファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａと一体的にシャフト１１５を回転駆動することで、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａを導光する測定光Ｌ１、可視光Ｌａ及び戻り光Ｌ３、Ｌ４の測定対象Ｔ上の点を走査するので、測定光を走査して測定対象に照射し測定対象からの光を入射する光学系を大型化することなく、測定光とは異なる波長帯域の光による画像情報を高解像度で取得し、かつ該画像情報を測定対象の光立体構造像の表面情報に高精度にて対応させることができる。

図１０は図１の可視光光源の変形例の構成を示す図である。図１０に示すように、紫外レーザ光を発する紫外レーザ光源（不図示）と、ファイバＦＢ２１の先端に塗られた蛍光塗料１６０とから可視光光源２０を構成することができる。ファイバＦＢ２及びファイバＦＢ２ａは紫外レーザ光を導波し、紫外レーザ光がファイバＦＢ２ａの先端の蛍光塗料１６０で吸収される。蛍光塗料１６０は白色の蛍光を発し、照明光となる。これを集光して照射し、その反射光を受光用マルチモードファイバからなる受光用のファイバＦＢ３ａ及びファイバＦＢ３で導波し、光立体構造画像化装置１に備え付けられた可視光情報検出部６０で受光する。

なお、本実施形態では、ファイバＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３とからなる静止側光学系３２０とファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａとからなる回転側光学系３２１とを構成とする例に説明したが、ファイバＦＢ３及びＦＢ３ａを省略した構成でも本実施形態は可能である。

以下に、ファイバＦＢ１、ＦＢ２とからなる静止側光学系３２０とファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａとからなる回転側光学系３２１とからなる構成を＜変形例１＞により説明する。

＜変形例１＞図１１は図２のプローブの変形例１の構成を示す図である。

図１１に示すように、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａの出射端から可視光Ｌａ及び測定光Ｌ１が出射されて測定対象Ｔに照射され、その戻り光Ｌ３が再びプローブ４０に入射し、戻り光のうちの可視光成分の光Ｌ３はファイバＦＢ２ａに、戻り光のうちの赤外光成分である測定光Ｌ１の反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４はファイバＦＢ１ａに、それぞれ導光される。なお、ファイバＦＢ１、ＦＢ２とからなる静止側光学系３２０とファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａとからなる回転側光学系３２１とは、多芯光ロータリージョイント部３１１（図５参照）と光学的に接続されている。

この変形例１の場合、多芯光ロータリージョイント部３１１を介してファイバＦＢ２ａからファイバＦＢ２に導光された可視光成分の光は、コリメータレンズ２０ａと集光レンズ２０ｂとの間に設けられたハーフミラー２１を反射して可視光情報検出部６０に導光され、可視光情報検出部６０では、可視光成分の光は、それぞれ赤、緑、青のフィルタ１１０ｒ，１１０ｇ，１１０ｂを前面に貼り付けられた３つのＳｉフォトディテクタ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂに入射され、ＯＣＴ光源１０の掃引トリガ信号Ｓに同期して可視光検出部１１２にてその瞬間の赤、緑、青の各光強度が検出される。

なお、可視光情報検出部６０は、それぞれ赤、緑、青のフィルタ１１０ｒ，１１０ｇ，１１０ｂを前面に貼り付けられた３つのＳｉフォトディテクタ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂにより、ＯＣＴ光源１０の掃引トリガ信号Ｓに同期して可視光成分の光に対して可視光検出部１１２にてその瞬間の赤、緑、青の各光強度を画像情報として検出するとしたがこれに限らず、可視光情報検出部６０を以下の＜変形例２＞〜＜変形例５＞のように構成してよい。

＜変形例２＞図１２は図２のプローブの変形例２の構成を示す図である。

変形例２は変形例１とほとんど同じであって、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａの出射端から可視光Ｌａ及び測定光Ｌ１が出射されて測定対象Ｔに照射され、その戻り光Ｌ３が再びプローブ４０に入射し、戻り光のうちの可視光成分の光Ｌ３はファイバＦＢ２ａに、戻り光のうちの赤外光成分である測定光Ｌ１の反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４はファイバＦＢ１ａに、それぞれ導光される。なお、ファイバＦＢ１、ＦＢ２とからなる静止側光学系３２０とファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａとからなる回転側光学系３２１とは、多芯光ロータリージョイント部３１１（図５参照）と光学的に接続されている。

この変形例２の場合、図１１に示すように、２つのダイクロイックミラー４００，４０１により可視光成分の光を赤、緑、青を分け、フィルタのない３つのＳｉフォトディテクタ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂにて、ＯＣＴ光源１０の掃引トリガ信号Ｓに同期して可視光成分の光に対して可視光検出部１１２にてその瞬間の赤、緑、青の各光強度を画像情報として検出するように可視光情報検出部６０を構成する。

＜変形例３＞図１３は図２のプローブの変形例３の構成を示す図である。

変形例３は変形例１とほとんど同じであって、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａの出射端から可視光Ｌａ及び測定光Ｌ１が出射されて測定対象Ｔに照射され、その戻り光Ｌ３が再びプローブ４０に入射し、戻り光のうちの可視光成分の光Ｌ３はファイバＦＢ２ａに、戻り光のうちの赤外光成分である測定光Ｌ１の反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４はファイバＦＢ１ａに、それぞれ導光される。なお、ファイバＦＢ１、ＦＢ２とからなる静止側光学系３２０とファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａとからなる回転側光学系３２１とは、多芯光ロータリージョイント部３１１（図５参照）と光学的に接続されている。

この変形例３の場合、図１３に示すように、回折格子４１０にて可視光成分の光を赤、緑、青を分け、フィルタのない３つのＳｉフォトディテクタ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂにて、ＯＣＴ光源１０の掃引トリガ信号Ｓに同期して可視光成分の光に対して可視光検出部１１２にてその瞬間の赤、緑、青の各光強度を画像情報として検出するように可視光情報検出部６０を構成する。

＜変形例４＞図１４は図２のプローブの変形例４の構成を示す図である。

変形例４は変形例１とほとんど同じであって、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａの出射端から可視光Ｌａ及び測定光Ｌ１が出射されて測定対象Ｔに照射され、その戻り光Ｌ３が再びプローブ４０に入射し、戻り光のうちの可視光成分の光Ｌ３はファイバＦＢ２ａに、戻り光のうちの赤外光成分である測定光Ｌ１の反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４はファイバＦＢ１ａに、それぞれ導光される。なお、ファイバＦＢ１、ＦＢ２とからなる静止側光学系３２０とファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａとからなる回転側光学系３２１とは、多芯光ロータリージョイント部３１１（図５参照）と光学的に接続されている。

この変形例４の場合、図１４に示すように、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）カップラやＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）のような全ファイバ光学系４２０を用いて可視光成分の光を赤、緑、青を分け、フィルタのない３つのＳｉフォトディテクタ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂにて、ＯＣＴ光源１０の掃引トリガ信号Ｓに同期して可視光成分の光に対して可視光検出部１１２にてその瞬間の赤、緑、青の各光強度を画像情報として検出するように可視光情報検出部６０を構成する。

＜変形例５＞図１５は図２のプローブの変形例５の構成を示す図である。

変形例５は変形例１とほとんど同じであって、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａの出射端から可視光Ｌａ及び測定光Ｌ１が出射されて測定対象Ｔに照射され、その戻り光Ｌ３が再びプローブ４０に入射し、戻り光のうちの可視光成分の光Ｌ３はファイバＦＢ２ａに、戻り光のうちの赤外光成分である測定光Ｌ１の反射光（あるいは後方散乱光）Ｌ４はファイバＦＢ１ａに、それぞれ導光される。なお、ファイバＦＢ１、ＦＢ２とからなる静止側光学系３２０とファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａとからなる回転側光学系３２１とは、多芯光ロータリージョイント部３１１（図５参照）と光学的に接続されている。

この変形例５の場合、図１５に示すように、可視光情報検出部６０のディテクタで色を分けるかわりに、可視光光源２０からの照明光の色を時間分割照射する。すなわち、照明光に赤、緑、青のレーザを用いて可視光光源２０を構成することで、それぞれ赤、緑、青のレーザの発光時間帯が重ならないようにパルス的に照射し、可視光情報検出部６０においてひとつのＳｉフォトディテクタ１１１で受光する。可視光光源２０のレーザの発光タイミングと可視光情報検出部６０の検出タイミングは掃引トリガ信号Ｓで同期させ、時間帯に応じて発光している色の情報としてコンピュータに入力し、フルカラー画像を生成する。なお、レーザの代わりに、色フィルタを通した白色光源を用い、色フィルタを時間的に切り替えてもよい。

第２の実施形態：
第２の実施形態は、第１の実施形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し同一の構成には同じ符号を付し説明は省略する。図１６は第２の実施形態に係るプローブの先端構成示す図である。

図１６に示すように、第２の実施形態では、プローブ４０の構成が第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態のプローブ４０は、第１の実施形態と同様に機械系回転機構（図４参照）により回転駆動されるシャフト１１５の先端に偏向回転ミラー４７０が固定されている。また、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａは、シャフト１１５内に挿通されており、かつシャフト１１５とは別体に構成され、シャフト１１５は回転駆動されるが、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａは回転することなく配置され、多芯光ロータリージョイント部３１１を介することなくファイバＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３に光学的に接続される。また、ファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａは、コリメートレンズと集光レンズとが一体となった光学レンズ４５１，４５２，４５３がそれぞれ先端に設けられている。

本実施形態では、光学レンズ４５１，４５２，４５３を介した測定光Ｌ１、可視光Ｌａ及び戻り光Ｌ３、Ｌ４を偏向回転ミラー４７０にて測定対象Ｔ上の点を走査する。つまり、偏向回転ミラー４７０を先端に固定したシャフト１１５の内部に、シャフト１１５と独立にファイバＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａを通し、シャフト１１５により偏向回転ミラー４７０のみを回転する。

なお、シャフト１１５及び偏向回転ミラー４７０の代わりに、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーを用いて線形走査させてもよい。

このように構成した本実施形態においても、第１の実施形態と同様な作用・効果を得ることができると共に、多芯光ロータリージョイント部３１１が不要となり、ロータリーコネクタ４２を簡単に構成することができる。

なお、上記各実施形態では、可視光画像を得るための照明光として白色光である可視光Ｌａを用いたが、照明光としては白色光に限らない。例えば、青色レーザを照射して細胞の自家蛍光を受光することで病変部を視認しやすくする蛍光内視鏡がある。この蛍光内視鏡で用いられる青色励起光を照明光として用い、この青色励起光をファイバＦＢ１により導波し、細胞の自家蛍光をファイバＦＢ２により導波する。細胞の自家蛍光を受光するディテクタに緑色の蛍光を透過するフィルタを用いることで、蛍光内視鏡と同様な画像とＯＣＴを組み合わせた表示ができ、よりがんの領域の視認性を上げることができる。あるいは、がんに選択的に集積し、特定の蛍光を発する薬剤を注入し、その励起光を照明光として使い、その励起光に合わせたファイバをファイバＦＢ１、ＦＢ１ａとして用い、その蛍光波長を選択的に受光するディテクタとその波長に合わせたファイバＦＢ２、ＦＢ１ａを組み合わせることでも、よりがんの領域の視認性を上げることができる。

また、励起光、および蛍光は、可視域とは限らない。例えば、インドシアニングリーンという公知の蛍光材料は、不可視領域である８００ｎｍ〜８１０ｎｍの領域に吸収波長があり、８０６ｎｍのレーザ光で励起されると不可視領域である波長８３０ｎｍの蛍光を発色する。従って、照明光には８０６ｎｍレーザ、ディテクタには８０６ｎｍ近傍の光を除去し８３０ｎｍ近傍の光を抽出するフィルタを用いることで、インドシアニングリーンが集積しているＸＹ平面上の領域を光立体構造像に明示することができる。また、インドシアニングリーンを静脈注射し、粘膜深部の血管を強調表示する公知の技術がある。ＯＣＴ断層像だけでは血管と他の腺管との区別が難しいが、ＸＹ平面上での血管位置が明瞭となることで、３次元的な血管網を描画することができる。

また、ファイバＦＢ３として分散シフトファイバを用いて超短パルスレーザを導波し、超短パルスレーザを測定対象に照射した際に発生する２光子励起蛍光や第二次高調波を導波するマルチモードファイバをファイバＦＢ２２として組み合わせる構成としてもよい。あるいは、中空ファイバを用いて紫外光を測定対象に照射させ、蛍光を受光するように構成してもよい。

さらに、ラマン分光法やコヒーレントアンチストークスラマン分光法（ＣＡＲＳ）と組み合わせて構成してもよい。ＣＡＲＳと組み合わせる場合、波長５６８ｎｍと６００ｎｍの励起光を用い、照射用ファイバにはそれぞれの別々のシングルモードファイバからなる２本のファイバＦＢ１（及びＦＢ１ａ）を用いる。この場合においては、プローブ４０の先端では、ＣＡＲＳ測定に適した角度でビームが照射、集光されるように各ファイバ先端の位置と光学系が調整されて設けられ、分光情報が取得されるようになっている。このようなＣＡＲＳ信号、あるいはラマン分光情報と組み合わせることで、測定対象の組成の違いやミトコンドリアの代謝活性情報と光構造画像が一体化された映像が得られる。

なお、本各実施形態ではＳＳ−ＯＣＴ計測を例に説明したがこれに限らず、ＴＤ−ＯＣＴ計測、ＳＤ−ＯＣＴ計測に対しても適用できる。掃引トリガ信号Ｓに対応するトリガ信号としては、ＴＤ−ＯＣＴ計測の場合は光路長遅延回路の周期となり、ＳＤ−ＯＣＴ計測の場合はＯＣＴ用ディテクタアレイの信号取得周期となる。

また、複数の色情報を取得するには、赤、緑、青に限らず、どの波長域でもよい。例えば、癌のスクリーニングに公知のＮＢＩ（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）と呼ばれる手法や公知のＦＩＣＥ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）と呼ばれる手法がある。これらは、青、緑の波長域を画像化することで、病変部の特徴を視認しやすくする手法である。このＮＢＩ／ＦＩＣＥ画像と重ねるには、ＮＢＩ／ＦＩＣＥで用いる緑、青のフィルタと同じ波長域の物を用いることが望ましい。これにより、光立体構造像上でもより病変部の抽出がしやすくなる。ディテクタの数は３つに限らず、通常内視鏡と同じ赤緑青の他に、ＮＢＩや蛍光内視鏡などの特殊光観察に対応したディテクタを配置してもよい。

以上、本発明の光立体構造像装置としての光立体構造画像化装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…ＯＣＴ光源、２０…可視光光源、３０…ＯＣＴ干渉計、４０…プローブ、４２…ロータリーコネクタ、６０…可視光情報検出部、７０…干渉情報検出部、９０…断層画像生成部、９１…第１メモリ、９２…第２メモリ、９３…信号処理部、９４…制御部、１００…モニタ、１１５…シャフト、１２０…３次元化部、１２１…表面位置算出部、１２２…可視光画像生成部、１２３…レンダリング部、１５１、１５２、１５３…半球光学レンズ、３１０…ダブルプリズム、３１１…多芯光ロータリージョイント部、４５１，４５２，４５３…光学レンズ、４７０…偏向回転ミラー、４８０…モータ、ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３、ＦＢ１ａ、ＦＢ２ａ、ＦＢ３ａ…ファイバ

Claims (25)

1. 第１の波長帯域の光を発する第１波長域光源と、
   前記第１の波長帯域の光を測定光と参照光に分離する光分離手段と、
   前記測定光を導波する第１の導波手段と、
   前記第１の導波手段と光学的に連結された第２の導波手段と、
   前記第２の導波手段を導波した前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、
   前記測定対象上の点からの前記測定光に基づく光を前記第２の導波手段に集光する第１の集光手段と、
   前記第２の導波手段に光学的に連結された前記第１の導波手段を導波した前記測定対象上の前記点からの前記測定光に基づく光と前記参照光との干渉情報を検出する干渉情報検出手段と、
   前記測定対象上の前記点からの前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を集光する第２の集光手段と、
   前記第２の集光手段が集光した前記第２の波長帯域の光を導波する第３の導波手段と、
   前記第３の導波手段と光学的に連結された第４の導波手段と、
   前記第３の導波手段に光学的に連結された前記第４の導波手段を導波した前記第２の波長帯域の光を受光し受光信号を取得する受光手段と、
   前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する前記測定対象上の前記点を走査する走査手段と、
   長手軸の先端側に前記走査手段を配置し、前記第１の導波手段と前記第２の導波手段を光学的に接続すると共に前記第３の導波手段と前記第２の導波手段を光学的に接続する接続手段を前記長手軸の基端側に有するシースと、
   を備え、
   前記接続手段は、前記走査手段を駆動して、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する前記測定対象上の前記点を走査させる走査駆動手段
   を有することを特徴とする光立体構造像装置。
2. 前記シースは内部に略円筒状の回転部材を有し、前記第２の導波手段及び前記第４の導波手段は前記回転部材内に設けられ、前記走査手段は前記長手軸の先端側の前記回転部材に設けられ、前記走査駆動手段は、前記長手軸を略回転中心軸として前記回転部材を回転駆動することで前記走査手段を駆動して、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する前記測定対象上の前記点を走査させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の光立体構造像装置。
3. 前記第２の導波手段及び前記第４の導波手段は、前記回転部材と一体的に設けられ、
   前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段は、前記長手軸の先端側において前記第２の導波手段及び前記第４の導波手段と一体的に形成され、
   前記走査手段は、前記回転部材の前記長手軸の先端側に前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段と一体的に形成された、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する光を偏向し前記測定対象上の前記点を走査する偏向走査手段からなり、
   前記第２の導波手段及び前記第４の導波手段は、前記光接続手段に設けられた多芯光ロータリージョイントにより、前記第１の導波手段及び前記第３の導波手段に光学的に接続される
   ことを特徴とする請求項２に記載の光立体構造像装置。
4. 前記走査手段は、前記回転部材の前記長手軸の先端側に一体的に形成され、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する光を偏向し前記測定対象上の前記点を走査する偏向走査ミラーからなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の光立体構造像装置。
5. 前記走査手段は、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段により集光する光を偏向し前記測定対象上の前記点を走査するＭＥＭＳミラーからなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の光立体構造像装置。
6. 前記第１の導波手段及び前記第２の導波手段は、前記第１の波長帯域に対してシングルモードの導波路であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
7. 前記第３の導波手段及び前記第４の導波手段は、前記第２の波長帯域に対してマルチモードの導波路であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
8. 前記干渉情報検出手段が検出する前記干渉情報は前記測定対象の深さ方向の情報であり、前記走査手段は前記深さ方向に対して略直交する面上を２次元走査することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
9. 前記第２の波長帯域は可視光域であって、前記受光手段は前記可視光域のＲ成分、Ｇ成分及びＢ成分毎に受光することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
10. 前記第１の波長帯域は７００ｎｍから１６００ｎｍの間であり、前記第２の波長帯域が３５０ｎｍから１０００ｎｍの間であることを特徴とする請求項９に記載の光立体構造像装置。
11. 前記干渉情報検出手段はＩｎＧａＡｓフォトディテクタを含み、前記受光手段はＳｉフォトディテクタを含むことを特徴とする請求項１０に記載の光立体構造像装置。
12. 前記第２の波長帯域の光を発する第２波長域光源をさらに備え、前記走査手段は、前記測定光及び前記第２波長域光源からの前記第２の波長帯域の光を合波し、この合波された前記測定光及び前記第２の波長帯域の光を走査することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
13. 前記第３の導波手段及び前記第４の導波手段は、前記第２波長域光源が発した前記第２の波長帯域の光を前記第２の集光手段に導波する光源用導波路と、前記第２の集光手段が集光した前記測定対象上の前記点からの前記第２の波長帯域の光を前記受光手段に導波する受光用導波路とからなることを特徴とする請求項１２に記載の光立体構造像装置。
14. 前記第２波長域光源は、紫外線を発する紫外線光源部と、前記光源用導波路の先端に設けられ前記紫外線により白色蛍光を発する白色蛍光部と、からなることを特徴とする請求項１３に記載の光立体構造像装置。
15. 前記第２の波長帯域の光は前記測定対象からの自家蛍光あるいは薬剤蛍光であって、前記自家蛍光あるいは前記薬剤蛍光を励起させるための励起光を発する励起光光源を備え、前記走査手段は前記測定光及び前記励起光を走査することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
16. 前記干渉情報検出手段での前記干渉情報の検出タイミングと前記受光手段での前記受光情報の取得タイミングとを同期させる同期手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
17. 前記参照光の前記所定光路長を所定のトリガ信号に基づいて掃引して可変する光路長可変手段をさらに備え、前記同期手段は前記トリガ信号に基づいて前記干渉情報検出手段での前記干渉情報の検出タイミングと前記受光手段での前記受光情報の取得タイミングとを同期させることを特徴とする請求項１６に記載の光立体構造像装置。
18. 前記第１波長域光源は広帯域の低コヒーレント光を前記第１の波長帯域の光とする光源であり、前記干渉情報検出手段は前記測定光の前記測定対象からの反射光と前記参照光の前記参照光反射手段からの反射光との干渉光の周波数成分毎の強度を検出するディテクタアレイを備え、所定のトリガ信号に基づいて前記ディテクタアレイより前記干渉情報を検出し、前記同期手段は前記トリガ信号に基づいて前記干渉情報検出手段での前記干渉情報の検出タイミングと前記受光手段での前記受光情報の取得タイミングとを同期させることを特徴とする請求項１６に記載の光立体構造像装置。
19. 前記第１波長域光源は前記第１の波長帯域の光の周波数を所定のトリガ信号に基づいて時間掃引するレーザであって、前記同期手段は前記トリガ信号に基づいて前記干渉情報検出手段での前記干渉情報の検出タイミングと前記受光手段での前記受光情報の取得タイミングとを同期させることを特徴とする請求項１６に記載の光立体構造像装置。
20. 前記干渉情報検出手段が検出した前記干渉情報を記憶する第１の記憶手段と、
    前記受光手段が取得した前記受光情報を記憶する第２の記憶手段と、
    前記第１の記憶手段に記憶されている前記干渉情報に基づき、前記測定対象上の任意の点における前記測定光の光路長に依存した光構造情報を生成する光構造情報生成手段と、
    前記走査手段の走査情報と前記光構造情報と前記第２の記憶手段に記憶されている前記受光情報に基づき、光構造画像を生成する光構造画像生成手段と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
21. 前記構造情報は、３次元構造情報であって、
    前記光構造画像生成手段は、
    前記測定対象の表面位置を算出する表面位置算出手段と、
    前記第２の記憶手段に記憶されている前記受光情報に基づき、前記測定対象の画像情報を生成する画像情報生成手段と、
    前記画像情報を前記表面位置に対応する前記３次元構造情報の位置にレンダリングするレンダリング手段と、
    からなることを特徴とする請求項２０に記載の光立体構造像装置。
22. 前記画像情報生成手段は、前記受光手段の受光情報のうちの複数の狭帯域光成分の受光情報に基づき前記画像情報を生成することを特徴とする請求項２１に記載の光立体構造像装置。
23. 前記受光手段は複数の狭帯域光を受光し、前記画像情報生成手段は前記狭帯域光の受光情報に基づき前記画像情報を生成することを特徴とする請求項２１に記載の光立体構造像装置。
24. 前記光構造画像を表示する画像表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２０ないし２３のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。
25. 前記第１波長域光源は前記第1の波長帯域の光をパルス発光するものであって、前記第１波長域光源の非発光時に前記第２の波長帯域の光を発光する第２波長域光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光立体構造像装置。