JP2019217260A - スペクトル符号化プローブ - Google Patents
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Abstract
Description
該当無し。
図1は、本開示による前方ビューSEEプローブ100の例示的な実施形態の図が示されている。この例示的なSEEプローブ100は、その近位端から遠位端まで、軸Oxに沿って配置された光ファイバ10(光ガイドコンポーネント)と、集束またはコリメートレンズ12(光集束コンポーネント)と、スペーサアセンブリ14とを備える。スペーサアセンブリ14は、鏡面15、および回折格子16(回折格子コンポーネント)を含む。(左から右への矢印に示すような)広帯域光または他の電磁放射は、図示されていない光源からファイバ10に結合または他の方法で供給することができる。光または電磁放射は、レンズ12によって集束されて、実質的にコリメートされた光ビームを形成する。この光(または他の電磁放射)は、集束レンズ12、スペーサ14を通じて移動し、鏡面15によって反射され、次いで回折格子16に入射する。回折格子16において、光は、光の波長および入射角に従って回折させられる。(波長λまたは波長帯Δλを有する)各回折光は、ターゲット試料18(例えば、組織)上の特有の空間位置に集束する。
図3は、SEEプローブ200を組み立てる製造プロセスの例を示す。図3のステップ1では、ファイバ202およびレンズ210は、当業者に知られているやり方で接合または接続することによって共に組み立てられる。平行して、ステップ2で、スペーサアセンブリ220は、ガラス棒を所望のスペーサ形状に研磨し、次いで鏡面230を作製し、回折格子240を形成することによって作られる。図3に与えられた図面は、例示的なファイバ、レンズ、およびスペーサの要素を単に例示のために示すことを理解されたい。これらの要素の形状および寸法は、限定するものでなく、これらの要素が多数の他の形状および寸法を作り、とる。例えば、スペーサについては、異なる寸法のいくつかのガラス(またはプラスチック)棒が使用されてもよい。鏡面230および回折格子240を形成するために、ガラス棒は、所望の角度で研磨することができる。研磨後、研磨された面は、清掃され研磨されて鏡を形成し、同じやり方で、回折格子240は、スペーサ220の異なる研磨された面に形成することができる。
図5Aは、実施形態によるSEEプローブ200の遠位光学部品の例における幾何学的パラメータを示す。図5Aに示すように、遠位光学部品は、レンズ210に接合されたファイバ202と、スペーサ220に接続されたレンズ210とを含む。スペーサ220は、鏡面230と、回折格子240とを含む。一実施形態では、ファイバ202は、シングルモードファイバまたはマルチモードファイバであり得る。レンズ210は、屈折率分布型(GRIN)レンズまたはボールレンズであり得る。スペーサ220は、ガラスまたは成形プラスチックで作製することができる。
図6は、回折格子240の表面から直角に見たときの回折格子表面を示す。ここで、回折格子の回折格子ベクトルがx軸に平行であり、z軸がz’軸に平行であるように別の直交座標系(第3の座標系)x,y,zを導入する。この第3の座標系では、回折格子パターン(図6のx方向)は、x’方向に対して角度αだけ傾いていると仮定する。
kdy"=−kdxsinα+kdycosα
=−(ksx+2πmG)sinα+ksycosα
=−2πmGsinα (10)
表1は、出願の出願人により製造されたプロトタイプカラーSEEプローブの例示的な設計に基づくパラメータを示す。ここで、照明面上の視野の中心に対する青チャンネル光のレインボー曲線ずれを調べるためにシミュレーションが行われた。
図9Aおよび図9Bは、プローブ200の遠位光学部品をドライブケーブル310に固定するプローブ製造プロセス中に行われる能動的位置合わせの例を示す。図10Aおよび図10Bは、能動的位置合わせプロセス中に結像面において観察される視野を示す。
本開示の例示的な一実施形態によるSEEプローブを用いて画像を取得するシステム1300は、図13の図に示されている。図13のシステム1300は、例えば、光源1370と、検出器/分光計1380と、光ファイバ回転接合(FORJ)1330と、撮像用ワンド(imaging wand)1340と、画像処理コンピュータ1350とを備える。光源1370は、広帯域スペクトルの光を出力するスーパーコンティニウムレーザまたはランプ、あるいは単色または狭帯域スペクトルの光を出力するレーザダイオードまたはLED、あるいは他の電磁放射源であり得る。波長の範囲は、約400nmから800nmまでである可視領域内であり得る。しかしながら、他の波長も使用可能である。例示的なイメージングシステム1300では、光は、直接ガイドすることができ、または他の方法で照明ファイバ1372と呼ばれ得るソースファイバの中に結合することができる。照明ファイバ1372は、FORJ1330に接続することができ、この光は、撮像用ワンドまたはSEEプローブ1340の照明ファイバ1302にさらにガイドされる(および/または関連付けられる)。
説明を参照するのに際して、開示した例を十分に理解するために具体的な詳細が説明される。他の例では、よく知られている方法、手順、コンポーネント、および回路については、本開示を必ずしも長くする必要がないので詳細には説明していない。
Claims (12)
- ドライブケーブルの長手方向軸に沿って配置される近位端および遠位端を有するプローブであって、
光ガイドコンポーネントと、
光集束コンポーネントと、
回折格子コンポーネントと
を備え、
前記プローブは、前記光ガイドコンポーネントからの光を、前記光集束コンポーネントを通じて、前記回折格子コンポーネントに導き、次いで前記回折格子コンポーネントからのスペクトル分散された光線を画像平面に向けて送るように構成され、
前記光ガイドコンポーネントと前記光集束コンポーネントと前記回折格子コンポーネントとを備える遠位光学部品アセンブリは、前記スペクトル分散された光線の少なくとも1つの波長が前記ドライブケーブルの軸の長手方向に向かうように前記ドライブケーブル内に配置される、プローブ。 - 前記回折格子コンポーネントは、三角回折格子を備える、請求項1に記載のプローブ。
- 前記プローブは、スペクトル符号化内視鏡検査(SEE)プローブである、請求項1に記載のプローブ。
- 前記回折格子コンポーネントは、透過される次数の回折単色光のうちの2つ以上で前記スペクトル分散された光線を形成するように単色光をスペクトル分散させるように構成されている透過回折格子である、請求項1に記載のプローブ。
- 前記回折格子コンポーネントは、4次、5次、および6次の回折単色光で前記スペクトル分散された光線を形成するように構成されている、請求項4に記載のプローブ。
- 前記光集束コンポーネントは、屈折率分布型(GRIN)レンズまたはボールレンズである、請求項1に記載のプローブ。
- 前記遠位光学部品アセンブリの1つまたは複数の要素は、前記スペクトル分散された光線の前記少なくとも1つの波長が前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に向かうように、前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して角度をなして配置されている、請求項1に記載のプローブ。
- 前記光集束コンポーネントおよび前記回折格子コンポーネントは、前記スペクトル分散された光線の少なくとも1つの波長が前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に向かうように、前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して角度をなして前記ドライブケーブル内に配置されている、請求項1に記載のプローブ。
- 前記回折格子コンポーネントは、前記スペクトル分散された光線を前記画像平面上に送るように構成されている回折格子パターンを備え、
前記スペクトル分散された光線は、前記画像平面の中心に対して横方向シフト角度で前記メージ平面上に投影され、
前記遠位光学部品アセンブリは、前記横方向シフト角度を最小にするように前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して角度をなして配置される、請求項1に記載のプローブ。 - 内視鏡プローブの遠位端光学部品を位置合わせする方法であって、
ドライブケーブルの長手方向軸に沿って光ガイドコンポーネント、光集束コンポーネント、および回折格子コンポーネントを備える遠位光学部品アセンブリを配置することと、
前記光ガイドコンポーネントからの光を、前記光集束コンポーネントを通じて、前記回折格子コンポーネントに導き、次いで前記回折格子コンポーネントからのスペクトル分散された光線を画像平面に向けて送ることと
を含み、
前記ドライブケーブルの内部に前記回折格子コンポーネントを配置することは、前記光ガイドコンポーネント、前記光集束コンポーネントおよび前記回折格子コンポーネントのうちの1つまたは複数を、前記スペクトル分散された光線の少なくとも1つの波長が前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に向かうように前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して角度をなして配置することを含む方法。 - 前記スペクトル分散された光線の少なくとも1つの波長が前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に向かっているかを判定することによって前記遠位端光学部品の正しい位置合わせを確認するようにイメージセンサまたはスクリーンを用いて前記スペクトル分散された光線のリアルタイム画像を解析すること
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記画像平面の中心に対して横方向シフト角度で前記メージ平面上に前記スペクトル分散された光線を投影することと、
前記横方向シフト角度を最小にするように前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して角度をなして前記遠位光学部品アセンブリを配置することと
をさらに含む、請求項10に記載の方法。
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