JP2020505105A - スペクトル符号化前方ビュー内視鏡およびスペクトル符号化マルチビュー内視鏡、プローブ、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

スペクトル符号化の前方ビューまたはマルチビューの内視鏡、プローブ、撮像装置、システム、および方法、ならびにそれらと共に用いるための記憶媒体が本明細書において提供される。少なくとも１つの装置またはシステムは、第１の導波路と、光学系と、回折格子とを備え得る。第１の導波路は、光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くためのものであり得る。光学系は、少なくとも第１の反射面および第２の反射面を含み得る。第１の反射面は、第１の導波路の出力ポートからの光を第２の反射面へ反射するように配置され得る。第２の反射面は、第１の反射面からの光を、第１の反射面を通して回折格子へ後方反射するように配置され得る。回折格子は、第２の反射面からの光を０でない回折次数のいくつかの光／色で第１の方向に回折し得る。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１月１２日に出願された、米国特許出願第６２／４４５，４６５号に関連し、それに対する優先権を主張する。同出願の全開示はその全体が本明細書において参照により組み込まれる。

本開示は、スペクトル符号化内視鏡検査（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＥ）内視鏡、装置およびシステム、および方法、ならびにそれらと共に用いるための記憶媒体のうちの１つまたは複数の実施形態に関する。ＳＥＥの適用の例としては、限定するものではないが、胃腸、心臓および／または眼科用の適用などのための、生物体または組織の撮像、評価、および特徴付け／識別が挙げられる。

被検体の内部からの画像を得ることが医療または研究上の理由のために有用であり、必要であることがしばしばある。内視鏡または何らかの他の医療用プローブは、被検体の内部からの画像を提供する能力を有する。被検体は人間の患者であってもよい。異物の挿入によって生じる被検体へのリスクを考慮すると、プローブはできるだけ小さいことが望ましい。加えて、血管、導管、針、切り口、裂け目等などの小さな経路の内部を撮像する能力は、より小さなプローブサイズにさらなる利点をもたらす。理想的な医療用プローブは、外乱を最小限に抑えて同じ量の情報を提供する。

情報の収集を高速化する１つの方法は、空間情報の構成要素をスペクトル情報によって符号化することである。内視法との関連で、これは、照明光の波長を用いてサンプルからの空間情報を符号化する、スペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）と呼ばれる。これにより、より小さい直径の内視鏡プローブを通じて画像を得ることができる速度が増大する。

ＳＥＥは、小直径の軟性内視鏡プローブを通じた高速撮像のために、光ファイバ、小型光学部品、および回折格子（もしくはプリズム）を利用することができる技術である。ＳＥＥプローブから発出した多色光はスペクトル分散され、各色（波長）が１本のライン（分散ライン、スペクトルライン、または照明ライン）内のサンプル上の異なる部位を照明するように投影される。サンプルからの反射（または散乱）光は分光計および／または検出器によって収集されて復号され、画像ラインを形成することができる。ラインの各位置は照明光の特定の波長に対応する。プローブを運動させることによって、分散ラインと実質的に垂直な別の次元における空間情報を得ることができる。ＳＥＥは、２次元および３次元ならびにカラーの高品質画像を生成するために用いられている。ＳＥＥは、単一の光ファイバ内に入力される広帯域幅光を用いることによって達成することができる。回折格子を回転させるか、あるいは後方および前方へ振り、光がスペクトル分散した照明ラインを走査することによって、サンプルの２次元画像が得られる。

内視鏡の幾何学的構成は、分散ラインが内視鏡内の導波路の軸に対する特定の方向に投影されることを必要とする。このような方向の例としては、前方、側方、および後方が挙げられる。異なる方向は異なる利点および不利点を有する。診断医はこれらのビューのうちの１つまたは複数を用いて診断情報を収集することができる。しかし、構成要素の小型化、製作の複雑さ、およびＳＥＥプローブの堅牢性を含む、前方ビューのＳＥＥ撮像に関係する多くの課題が存在する。

前方ビューＳＥＥを実施するための１つの方法が、Ｃｏｓｔａｓ ＰＩＴＲＩＳ，Ｂｒｅｔｔ Ｅ．ＢＯＵＭＡ，Ｍｉｌｅｎ ＳＨＩＳＫＯＶ，Ｇｕｉｌｌｅｒｍｏ Ｊ．ＴＥＡＲＮＥＹ，Ａ ＧＲＩＳＭ−Ｂａｓｅｄ Ｐｒｏｂｅ ｆｏｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ Ｅｎｃｏｄｅｄ Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，２００３年１月２７日，１１（２）：１２０−１２４、Ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＤＣ，２００３年において説明された。Ｐｉｔｒｉｓの設計における少なくとも１つの問題は、ＳＥＥプローブが直径１０ｍｍのオーダーのものになることである。

Ｐｉｔｒｉｓの設計に対する変更が、Ａｄｅｌ ＺＥＩＤＡＮ，Ｄｖｉｒ ＹＥＬＩＮ，Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｆｏｒｗａｒｄ−Ｖｉｅｗｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ Ｅｎｃｏｄｅｄ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｐｒｏｂｅ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１４年８月１３日、３９（１６）：４８７１−４８７４、Ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＤＣ，２０１４年（以下、Ｚｅｉｄａｎ）において開示された。光学部品が直径１ｍｍに低減されたことを除いて、ＺｅｉｄａｎはＰｉｔｒｉｓと同様である。ＺｅｉｄａｎはＰｉｔｒｉｓを改善したものであるが、直径は依然として少なくとも１ｍｍであり、依然として、２つのプリズム、および２つのプリズムの間に挟み込まれた回折格子の使用を必要とする。Ｐｉｔｒｉｓの設計に基づく少なくとも１つの内視鏡の製作および組み立てプロセスは複雑である。

典型的なＳＥＥは、入射多色光を、光の波長に応じて異なる回折角に偏向させる回折格子を利用する。回折格子が光を回折すると、入射光は通例、光軸に対して曲げられる。したがって、光は通例、光軸に沿って伝搬せず、これを次に前方ビュー撮像のために用いることができる。光を前方ビューの方へ向けるには、光路を、回折格子によって回折される前または後に曲げるために、光学系内の追加の反射および／または屈折面が通常必要とされる。追加の光学部品の要求は、プローブの複雑さおよびコストを増大させ、その一方で、信頼性を低下させる。プローブの設計における数種のアプローチは、プリズムおよび回折格子の組み合わせ、合焦光学部品に面した回折格子面およびその後の傾斜屈折面の使用を含む前方ビューを示してみせた。これらのアプローチの各々は、光学部品における複雑さおよび関連コスト、組立体における堅牢性、小型化、ならびに製作の難しさを含む多くの課題を伴う。

必要とされているものは、サイズが小さく、より単純であり、より少数の構成要素を有し、それゆえ、より信頼性の高い前方ビューＳＥＥである。同様に必要とされているものは、前方ビューのみに限定されず、前方ビュー、側方ビューおよび後方ビューのうちの２つ以上を含む複数のビューのために用いることができるＳＥＥである。複数のビューを可能にする内視鏡は総視野を拡大し、また、異なる臨床用途における使用の可能性を高めることができる。

例えば、医療検査用途および医療用途において、様々な被検体および治療区域のために使用可能となるために、内視鏡プローブのサイズを低減する必要がある。さらに、カラー画像を用いることによって被検体の構造および治療区域の構造を確認するために、被検体についての３色情報を取得する必要がある。３色とは青色、緑色、および赤色である。ＳＥＥを用いることによってカラー画像を取得するために、異なる回折次数の回折光を観察対象の物体上に重ね合わせることによって、観察対象の物体上の部位を３色の青色、緑色および赤色の光で照明する方法が利用可能である。１つまたは複数の実施形態では、分散要素に入射する光の角度および出射回折光の角度は互いに著しく異なり得るものであり、その結果、プローブの端部における光学装置および／または光学系のサイズが増大する。

本開示の少なくとも１つの広い特徴は、小型プローブを用いてカラー画像を取得するためのＳＥＥにおける内視鏡、プローブ、および画像取得装置を提供することである。本開示の少なくともさらなる広い特徴は、ＳＥＥ装置、システム、方法、およびそれらと共に使用するための記憶媒体を提供することである。少なくとも１つの例は内視鏡であり得る。内視鏡は、光源からの光を第１の導波路の出力ポート（ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｒｔ）へ導くための第１の導波路を含み得る。内視鏡は、光学装置および／または光学系を含み得る。光学装置および／または光学系は、少なくとも、第１の反射面および第２の反射面を含み得る。内視鏡は回折格子を含み得る。第１の反射面は、第１の導波路の出力ポートからの光を第２の反射面へ反射するように配置され得る。第２の反射面は、第１の反射面からの光を、第１の反射面を通して回折格子へ後方反射するように配置され得る。回折格子は、第２の反射面からの光を０でない回折次数（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ）で第１の方向に回折し得る。１つまたは複数の実施形態では、回折格子は、第２の反射面からの光を、０でない回折次数の、回折次数が相互に異なる青色、緑色および赤色の波長光で第１の方向に回折し得る。装置および／または系は、２次元または３次元画像を白黒またはカラーで得るために用いられ得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、第１の反射面は、第１の反射面が第１の導波路の出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面（ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）であり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、第１の反射面、および回折格子の構成要素の一部分は同じ平面上にあり得るものであり、どちらも単一の支持構造（ｓｉｎｇｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）上にあり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、第２の反射面は、曲面であり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、光学装置および／または光学系は、第１の導波路の出力ポートと第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含み得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、スペーサは、ＧＲＩＮレンズであり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、第１の導波路の光軸は、ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上にあり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、内視鏡の端部部分は、第１の導波路の出力ポートと照明面との間にあり得るものであり、照明面は、照明光が内視鏡から出てくる内視鏡の最終表面であり得るものであり、内視鏡の端部部分の直径は、３５０μｍ未満であり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、内視鏡は、複数の伝搬モードを有し得る。複数の伝搬モードのうちの第１の伝搬モードでは、第１の導波路の出力ポートからの光は、第１の反射面によって反射され、次に、第２の反射面によって反射され得るものであり、次に、回折格子によって回折され得る。複数の伝搬モードのうちの第２の伝搬モードでは、第１の導波路の出力ポートからの光は、回折格子によって回折され得るものであり、第１の反射面または第２の反射面によって反射されなくてもよい。

本開示の少なくとも一実施形態は、検出器とスイッチとをさらに備え得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、第１の反射面は、出力ポートからの光を第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成され得る。第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きいものであり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、第１の反射面と回折格子の構成要素とは、実質的に平行な平面上にあり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、第１の反射面は単一の支持構造と薄膜または薄層との間の境界面であり得るものであり、回折格子は薄膜または薄層上にあり得る。

本開示の少なくとも一実施形態では、第２の反射面は、ボールレンズの表面であり得る。

少なくとも第２の例は、撮像装置であり得る。撮像装置は、光源と、検出器と、光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、光学装置および／または光学系と、回折格子と、光を集光し、集光された光を検出器へ送るための第２の導波路と、を備え得る。光学装置および／または光学系は、少なくとも、第１の反射面および第２の反射面を含み得る。第１の反射面は、第１の導波路の出力ポートからの光を第２の反射面へ反射するように配置され得る。第２の反射面は、第１の反射面からの光を、第１の反射面を通して回折格子へ後方反射するように配置され得る。回折格子は、第２の反射面からの光を０でない回折次数で第１の方向に回折し得る。

本開示の少なくとも第２の実施形態では、第１の反射面は、第１の反射面が第１の導波路の出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面であり得る。

本開示の少なくとも第２の実施形態では、第１の反射面と回折格子の構成要素の一部分とは、同じ平面上にあり得るものであり、どちらも単一の支持構造上にあり得る。

本開示の少なくとも第２の実施形態では、第２の反射面は、曲面であり得る。

本開示の少なくとも第２の実施形態では、撮像装置および／またはシステムは、複数の伝搬モードを有し得る。複数の伝搬モードのうちの第１の伝搬モードでは、第１の導波路の出力ポートからの光は、第１の反射面によって反射され得るものであり、次に、第２の反射面によって反射され得るものであり、次に、回折格子によって回折され得る。複数の伝搬モードのうちの第２の伝搬モードでは、第１の導波路の出力ポートからの光は、回折格子によって回折され得るものであり、第１の反射面または第２の反射面によって反射されなくてもよい。

本開示の少なくとも第２の実施形態は、スイッチをさらに備え得る。

本開示の少なくとも第２の実施形態では、第１の反射面は、出力ポートからの光を第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成され得る。第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きいものであり得る。

本開示の少なくとも第２の実施形態では、第１の反射面と回折格子の構成要素とは、実質的に平行な平面上にあり得る。

本開示の少なくとも第２の実施形態では、第１の反射面は単一の支持構造と薄膜との間の境界面であり得るものであり、回折格子は、薄膜上にあり得る。

本開示の少なくとも第２の実施形態では、第２の反射面は、ボールレンズの表面であり得る。

少なくとも第３の実施形態の例は、プローブであり得る。プローブの１つまたは複数の実施形態は、光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、光学装置および／または光学系と、回折格子と、を備え得る。光学装置および／または光学系は、少なくとも、第１の反射面および第２の反射面を含み得る。第１の反射面は、第１の導波路の出力ポートからの光を第２の反射面へ反射するように配置され得る。第２の反射面は、第１の反射面からの光を、第１の反射面を通して回折格子へ後方反射するように配置され得る。回折格子は、第２の反射面からの光を０でない回折次数で第１の方向に回折し得る。１つまたは複数の実施形態では、上述されたように、回折格子は、第２の反射面からの光を、０でない回折次数の、回折次数が相互に異なる青色、緑色および赤色の波長光で第１の方向に回折し得る。

本開示の少なくとも第３の実施形態では、第１の反射面は、第１の反射面が第１の導波路の出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面であり得る。

本開示の少なくとも第３の実施形態では、第１の反射面と回折格子の構成要素の一部分とは、同じ平面上にあり得るものであり、どちらも単一の支持構造上にあり得る。

本開示の少なくとも第３の実施形態では、第２の反射面は、曲面であり得る。

本開示の少なくとも第３の実施形態では、プローブは、複数の伝搬モードを有し得る。複数の伝搬モードのうちの第１の伝搬モードでは、第１の導波路の出力ポートからの光は、第１の反射面によって反射され、次に、第２の反射面によって反射され、次に、回折格子によって回折され得る。複数の伝搬モードのうちの第２の伝搬モードでは、１つまたは複数の実施形態では、第１の導波路の出力ポートからの光は、回折格子によって回折され得るものであり、第１の反射面または第２の反射面によって反射されなくてもよい。

少なくとも第３の実施形態は、検出器とスイッチとをさらに備え得る。

本開示の少なくとも第３の実施形態では、第１の反射面は、出力ポートからの光を第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成され得る。第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きいものであり得る。

本開示の少なくとも第３の実施形態では、第１の反射面と回折格子の構成要素とは、実質的に平行な平面上にあり得る。

本開示の少なくとも第３の実施形態では、第１の反射面は、単一の支持構造と薄膜との間の境界面であり得るものであり、回折格子は、薄膜上にあり得る。

本開示の少なくとも第３の実施形態では、第２の反射面は、ボールレンズの表面であり得る。

本開示の第４の実施形態は、スペクトル符号化プローブ（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｐｒｏｂｅ）であり得る。少なくとも１つのスペクトル符号化プローブは、光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、光学装置および／または光学系と、回折格子と、を備え得る。光学装置および／または光学系は、少なくとも、第１の反射面および第２の反射面を含み得る。第１の反射面は、第１の導波路の出力ポートからの光を第２の反射面へ反射するように配置され得る。第２の反射面は、第１の反射面からの光を回折格子へ反射するように配置され得る。回折格子は、第２の反射面からの光を０でない回折次数で第１の方向に回折し得る。１つまたは複数の実施形態では、上述されたように、回折格子は、第２の反射面からの光を、０でない回折次数の、回折次数が相互に異なる青色、緑色および赤色の波長光で第１の方向に回折し得る。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、第１の反射面は、第１の反射面が第１の導波路の出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面であり得る。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、第２の反射面は、第２の反射面が第１の反射面から受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面であり得る。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、第１の反射面は、曲面であり得る。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、第２の反射面は、曲面であり得る。

少なくとも第４の実施形態は、第１の導波路の出力ポートと第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含み得る。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、スペーサは、ＧＲＩＮレンズであり得る。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、第１の導波路の光軸は、ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上になくてもよい。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、スペクトル符号化プローブの端部部分は、第１の導波路の出力ポートと照明面との間にあり得る。照明面は、照明光がスペクトル符号化プローブから出てくるスペクトル符号化プローブの最終表面であり得る。スペクトル符号化プローブの端部部分の直径は、３５０μｍ未満であり得る。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、第１の反射面は、ボールレンズの表面であり得る。

本開示の少なくとも第４の実施形態では、第２の反射面は、ボールレンズの表面であり得る。

本開示の第５の実施形態の例は、プローブであり得る。少なくとも１つのプローブは、第１の導波路と、光学装置および／または光学系とを備え得る。光学装置および／または光学系は、少なくとも、第１の反射面、第２の反射面および回折格子を含み得る。回折格子は、光を受光し得るものであり、受光された光を、第１の反射面を通して回折するように配置され得る。第２の反射面は、回折格子によって回折された第１の反射面を通過した回折光を受光するように配置され得るものであり、回折光を第１の反射面に向けて後方反射し得る。第１の反射面は、第２の反射面からの回折光を第１の導波路に向けて反射するように配置され得る。第１の導波路は、第１の反射面が第２の反射面から反射する回折光を受光するように配置され得る。

本開示の少なくとも第５の実施形態では、第２の反射面は、曲面であり得る。

少なくとも第５の実施形態は、第１の導波路の出力ポートと第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含み得る。

本開示の少なくとも第５の実施形態では、スペーサは、ＧＲＩＮレンズであり得る。

本開示の少なくとも第５の実施形態では、第１の導波路の光軸は、ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上にあり得る。

本開示の少なくとも第５の実施形態では、第１の反射面は、第２の反射面からの光を第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成され得る。第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きいものであり得る。

本開示の少なくとも第５の実施形態では、第１の反射面と回折格子の構成要素とは、実質的に平行な平面上にあり得る。

本開示の少なくとも第５の実施形態では、第１の反射面は単一の支持構造と薄膜との間の境界面であり得るものであり、回折格子は、薄膜上にあり得る。

本開示の少なくとも第５の実施形態では、第２の反射面は、ボールレンズの表面であり得る。

少なくとも第６の実施形態の例は、プローブであり得る。少なくとも１つのプローブは、光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、光学装置および／または光学系とを備え得る。光学装置および／または光学系は、少なくとも、第１の反射面、第２の反射面、第１の回折格子および第２の回折格子を含み得る。第１の反射面は、第１の導波路の出力ポートからの光を第２の反射面へ反射するように配置され得る。第２の反射面は、第１の反射面からの光の第１の部分を第１の回折格子に向けて反射するように配置され得る。第２の反射面は、第１の反射面からの光の第２の部分を、第２の回折格子を通して透過させるように配置され得る。第１の回折格子は、第２の反射面から反射された光を０でない回折次数で第１の方向に回折し得る。第２の回折格子は、第２の反射面を通して透過された光を０でない回折次数で第１の方向と異なる第２の方向に回折し得る。１つまたは複数の実施形態では、第１の回折格子および／または第２の回折格子は、それぞれ、第２の反射面からの、および／または第２の反射面を通った光を、０でない回折次数の、回折次数が相互に異なる青色、緑色および赤色の波長光で、それぞれ、第１の方向、および第１の方向と異なる第２の方向に回折し得る。

本開示の少なくとも第６の実施形態では、第１の反射面は、第１の反射面が第１の導波路の出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面であり得る。

本開示の少なくとも第６の実施形態では、第１の反射面は、曲面であり得る。

少なくとも第６の実施形態は、第１の導波路の出力ポートと第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含み得る。

本開示の少なくとも第６の実施形態では、スペーサは、ＧＲＩＮレンズであり得る。

本開示の少なくとも第６の実施形態では、第１の導波路の光軸は、ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上になくてもよい。

本開示の少なくとも第６の実施形態では、第２の反射面と第２の回折格子の構成要素とは、実質的に平行な平面上にあり得る。

本開示の少なくとも第６の実施形態では、第２の反射面は、単一の支持構造と薄膜との間の境界面であり得るものであり、第２の回折格子は、薄膜上にあり得る。

本開示の少なくとも第６の実施形態では、第１の反射面は、ボールレンズの表面であり得る。

本開示の１つまたは複数の実施形態では、スペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）において、プローブの端部における光学装置および／または光学系のサイズを低減し、白黒および／またはカラー画像を取得することが可能である。

本開示の他の諸態様によれば、ＳＥＥ技法を用いる１つまたは複数の追加の装置、１つまたは複数のシステム、１つまたは複数の方法、ならびに１つまたは複数の記憶媒体が本明細書において説明される。本開示のさらなる特徴は、添付の図面を参照した、例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

同様の符号が同様の要素を指示するものとし、本開示の様々な態様を示す目的のために、採用し得る単純化した形態が図面に示されている。しかし、本開示は、図示されている寸分違わぬ配置および手段によって限定されるわけでもなく、それらに限定されるわけでもないことが理解される。当業者が本明細書の主題を作製し、使用するのを助けるために、添付の図面および図を参照する。

図１Ａは、ＳＥＥシステムの少なくとも一実施形態の図である。 図１Ｂは、ＳＥＥシステムの少なくとも１つの別の実施形態の概略図である。 図１Ｃは、ＳＥＥシステムの少なくともさらなる実施形態の概略図である。 図２は、一実施形態の一部分の図である。 図３は、一実施形態の一部分の図である。 図４は、本開示の少なくとも第２の実施形態の一部分の図である。 図５は、本開示の少なくとも第３の実施形態の一部分の図である。 図６は、一実施形態の一部分の図である。 図７は、本開示の少なくとも第５の実施形態の一部分の図である。 図８は、本開示の少なくとも第６の実施形態の一部分の図である。 図９は、本開示の少なくとも第７の実施形態の一部分の図である。 図１０Ａは、本開示の少なくとも第８の実施形態の一部分の図である。 図１０Ｂは、本開示の少なくとも第８の実施形態の一部分の図である。 図１１は、本開示の少なくとも第９の実施形態の一部分の図である。 図１２は、本開示の少なくとも第１０の実施形態の図である。 図１３は、一実施形態の一部分の図である。 図１４は、少なくとも第１１の実施形態を説明するための概略図である。 図１５（ａ）は、第１１の実施形態における光学系を示す図である。図１５（ｂ）は、第１１の実施形態の光学系における光の内部全反射を示す図である。図１５（ｃ）は、第１１の実施形態の光学系における光の屈折および回折を示す図である。 図１６は、少なくとも第１１の実施形態における回折格子の回折効率を示す図である。 図１７は、第１１の実施形態における支持構造を示す図である。 図１８は、第１１の実施形態の光学系を示す図である。 図１９は、少なくとも第１１の実施形態における支持構造のサイズおよび出射光ビームのサイズを示す図である。 図２０は、少なくとも第１２の実施形態の光学系を示す図である。 図２１は、少なくとも第１３の実施形態の光学系を示す図である。 図２２は、少なくとも第１４の実施形態の光学系を示す図である。 図２３は、少なくとも第１５の実施形態の光学系を示す図である。 図２４は、少なくとも第１５の実施形態における支持構造のサイズおよび出射光ビームのサイズを示す図である。 図２５は、少なくとも第１６の実施形態の光学系を示す図である。 図２６（ａ）は、少なくとも第１６の実施形態の光学系における光の内部全反射を示す図である。図２６（ｂ）は、少なくとも第１６の実施形態の光学系における光の屈折および回折を示す図である。 図２７は、少なくとも第１７の実施形態の光学系を示す図である。 図２８は、少なくとも第１７の実施形態における支持構造を示す図である。 図２９は、少なくとも第１７の実施形態における回折格子の回折効率を示す図である。 図３０は、本開示の１つまたは複数の態様に係る撮像技法を遂行する方法を示すフロー図である。 図３１は、本開示の１つまたは複数の態様に係る、本明細書において説明される、ＳＥＥ装置もしくはシステムまたは撮像システムあるいは１つまたは複数の方法の１つまたは複数の実施形態と共に用いられ得るコンピュータの一実施形態の概略図である。 図３２は、本開示の１つまたは複数の態様に係る、本明細書において説明される、ＳＥＥ装置もしくはシステムまたは撮像システムあるいは方法の１つまたは複数の実施形態と共に用いられ得るコンピュータの別の実施形態の概略図である。

諸実施形態が以下において添付の図面を参照して説明される。全体を通じて同様の番号は同様の要素を指す。以下の説明は、本質的に単なる例証および例示にすぎず、本開示およびその適用および使用を限定することを全く意図されていないことに留意されたい。諸実施形態において示される構成要素およびステップの相対配置、数式ならびに数値は、特に断りのない限り、本開示の範囲を限定しない。当業者らによってよく知られている技法、方法、およびデバイスは、後述される実施形態を可能にするために当業者がこれらの詳細を知る必要はないと思われるため、詳細に説明されなかった可能性がある。さらに、内部人体を検査するために用いられる以下において開示される内視鏡は、他の物体を検査するためにも用いられ得る。一実施形態が実装され得る内視鏡の例である特殊内視鏡の例としては、血管鏡、肛門鏡、関節鏡、動脈鏡（ａｒｔｅｒｉｏｓｃｏｐｅ）、関節鏡、気管支鏡、カプセル内視鏡、胆道鏡、結腸鏡、膣鏡、膀胱鏡、脳鏡、食道胃十二指腸鏡（ｅｓｏｐｈａｇｏｇａｓｔｒｏｄｕｏｄｅｎｏｓｃｏｐｅ）、食道鏡、胃鏡、子宮境、腹腔鏡、喉頭鏡、縦隔鏡、腎盂尿管鏡、神経内視鏡、直腸鏡、切除鏡、鼻鏡、Ｓ状結腸鏡、洞鏡（ｓｉｎｕｓｏｓｃｏｐｅ）、胸腔鏡、尿管鏡、子宮鏡、ボアスコープ、ファイバスコープ、検査カメラ、および一実施形態を含むように適合され得る任意の特殊内視鏡が挙げられる。内視鏡は、軟性または硬性であり得る。一実施形態は、また、プローブまたは撮像装置であり得る。

ＳＥＥ技法を用いて組織などの被検体の画像の解像度を改善し、ならびに／あるいはＳＥＥ技法を用いて白黒画像および／またはカラー画像を得るための１つまたは複数のデバイス、光学系、方法、および記憶媒体は、本明細書において開示される。本開示の少なくとも１つの態様によれば、本明細書において説明される１つまたは複数のデバイス、光学系、方法、および記憶媒体は、ＳＥＥ技法を用いて、画像解像度を改善し、ならびに／あるいは解像度を改善しつつ画像を白黒および／またはカラーで得る。

図１Ａは、主題の実施形態の特徴のうちの１つまたは複数が実装され得る、内視鏡１００などの、少なくとも第１の実施形態の図である（後述されるように、図１Ｂには、さらなる、または代替的実施形態が示されており、図１Ｃには、さらなる、または他の代替的実施形態が示されている）。内視鏡１００は、広帯域光源１０２を含むか、またはそれに接続され得る。広帯域光源１０２は、複数の光源を含み得るか、または単一の光源であり得る。広帯域光源１０２は、レーザ、有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）、ハロゲンランプ、白熱灯、レーザによってポンピングされるスーパーコンティニウム光源、および／または蛍光ランプのうちの１つまたは複数を含み得る。広帯域光源１０２は、空間情報のスペクトル符号化のために次に用いられる光を提供するために次に分散され得る光を提供する任意の光源であり得る。広帯域光源１０２は、内視鏡１００の他の構成要素、または本明細書において説明される任意の他の実施形態（限定するものではないが、システム１００’（図１Ｂ参照）、１００’（図１Ｃ参照）などを含む）にファイバで結合され得るか、または自由空間で結合され得る。

内視鏡１００は、回転接合部（ｒｏｔａｒｙ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）１０６を含み得る。光源１０２と回転接合部１０６との間の接続は、自由空間結合、またはファイバ１０４を介したファイバ結合であり得る。回転接合部１０６は、回転結合を介して照明光のみを供給し得るか、あるいは照明光、電力、および／またはセンサ信号線（ｓｅｎｓｏｒｙ ｓｉｇｎａｌ ｌｉｎｅ）のうちの１つまたは複数を供給し得る。

回転接合部１０６は、光を第１の導波路１０８に結合する。一実施形態では、第１の導波路１０８は、単一モードファイバ、多モードファイバ、または偏光保持ファイバである。

第１の導波路１０８は、光学装置および／または光学系１１２に結合されている。光学装置および／または光学系１１２は、第１の導波路１０８からの光を屈折させ、反射し、分散させ、照明光のライン１１４をサンプル１１６上に形成する、１つまたは複数の光学構成要素を含み得る。一実施形態では、照明光のライン１１４は、照明光が光学装置および／または光学系１１２を出たときの波長範囲のための焦点をつないだラインであり、波長範囲は光源１０２によって決定される。別の実施形態では、分光計１２０は、対象の指定された波長からの情報のみを用いることによって、波長範囲をさらに限定し得る。別の実施形態では、照明光のライン１１４は、分光計１２０によって検出される波長の範囲にわたって照明光がサンプル１１６の表面と交差した際に照明光によって形成されるラインである。別の実施形態では、照明光のライン１１４は、検出光学部品によって決定される特定の画像平面上に形成される波長範囲内の照明光のラインである。１つまたは複数の実施形態では、画像ライン上の点の一部のみが合焦していてもよく、その一方で、画像ライン上の他の点は合焦していなくてもよい。照明光のライン１１４は直線状または曲線状であり得る。

代替的な一実施形態では、光学装置および／または光学系１１２は、光がサンプル１１６上に合焦されるが、回折格子などの分散光学要素においては光が実質的にコリメートされているよう、導波路１０８からの光を部分的にコリメートし得る。

装置１００は検出導波路１１８を含み得る。検出導波路１１８は、多モードファイバ、複数の多モードファイバ、ファイババンドル、ファイバテーパ（ｆｉｂｅｒ ｔａｐｅｒ）、または何らかの他の導波路であり得る。検出導波路１１８は、光学装置および／または光学系１１２からの光によって照明されたサンプル１１６からの光を集光する。検出導波路１１８によって集光される光は、反射光、散乱光、および／または蛍光であり得る。一実施形態では、検出導波路１１８は光学装置および／または光学系１１２の分散要素の前または後に配置され得る。一実施形態では、検出導波路１１８は、光学装置および／または光学系１１２の分散要素によって覆われていてもよく、この場合には、分散要素は波長−角度フィルタ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ａｎｇｕｌａｒ ｆｉｌｔｅｒ）の役割を果たし得る。別の実施形態では、検出導波路１１８は、光学装置および／または光学系１１２の分散要素によって覆われていない。検出導波路１１８は、サンプル１１６からの検出光を分光計１２０へ導く。

分光計１２０は、光を分散させ、検出導波路１１８からの検出光を１つまたは複数の検出器へ導く１つまたは複数の光学構成要素を含み得る。１つまたは複数の検出器は、直線アレイ、電荷結合デバイス（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）、複数のフォトダイオード、または光を電気信号に変換する何らかの他の方法であり得る。分光計１２０は、プリズム、回折格子、またはグリズムなどの１つまたは複数の分散構成要素を含み得る。分光計１２０は、分光計１２０がサンプル１１６からの検出光の強度および波長を測定することを可能にする光学部品および光電子構成要素を含み得る。分光計１２０は、アナログ−デジタル変換器（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）を含み得る。

分光計１２０は、デジタルまたはアナログ信号を、限定するものではないが、画像プロセッサ１２２、またはプロセッサもしくはコンピュータ１３００、１３００’（例えば、図１Ｂ〜図１Ｃ参照）、これらの組み合わせ等などの、プロセッサまたはコンピュータへ伝送し得る。画像プロセッサ１２２は、専用画像プロセッサ、または画像を処理するように構成された汎用プロセッサであり得る。少なくとも１つの実施形態では、コンピュータ１３００、１３００’が、画像プロセッサ１２２の代わりに用いられてもよい。代替的な一実施形態では、画像プロセッサ１２２は、ＡＤＣを含み、分光計１２０からのアナログ信号を受信し得る。画像プロセッサ１２２は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または何らかの他の処理回路機構のうちの１つまたは複数を含み得る。画像プロセッサ１２２は、画像、データ、および命令を記憶するためのメモリを含み得る。画像プロセッサ１２２は、分光計１２０によって提供された情報に基づいて１つまたは複数の画像を生成し得る。限定するものではないが、コンピュータ１３００、コンピュータ１３００’、画像プロセッサ１２２などの、本明細書において説明されるコンピュータまたはプロセッサは、また、本明細書で以下においてさらに説明される１つまたは複数の構成要素を含み得る（例えば、図３１〜図３２参照）。

内視鏡１００の１つまたは複数の構成要素は、照明光の２Ｄアレイを作り出すべく照明光のライン１１４を走査するために、回転接合部１０６を介して回転されるか、または振動されてもよい。光学装置および／または光学系１１２からのスペクトル符号化されたラインをサンプル１１６にわたって走査することによって、２Ｄ画像が形成され得る。内視鏡１００は、検出ファイバ１１８からの光を分光計１２０に結合する追加の回転接合部を含み得る。代替的に、分光計１２０、または分光計１２０の一部分は、ファイバ１１８と共に回転し得る。代替的な一実施形態では、回転接合部１０６が存在せず、光源は、ファイバ１０８と共に回転する。代替的な一実施形態は、スペクトル符号化された照明光のラインを、２Ｄ画像を作成するために、スペクトル符号化された照明光のライン１１４と実質的に垂直に直線状に、またはトロイダル画像を作成するために円周方向に円状に、サンプル１１６にわたって回転させるか、または走査する光学構成要素（ミラー）を、光学系１１２内に分散要素の後に含み得る。実質的には（Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）、本開示の１つまたは複数の実施形態の文脈において、内視鏡１００、システム１００’、システム１００’’および／または本明細書において説明される任意の他のシステムの整列および／または検出公差以内を意味する。代替的な一実施形態では、回転接合部１０６が存在せず、光学装置および／または光学系１１２の照明端部が、照明ラインと垂直な方向に走査されるか、または振動される。

図２は、光源１０２からの照明光を導くための第１の導波路１０８、検出光を集光するための第２の導波路１１８、および光学系１１２を含む前方ビューＳＥＥの端部部分の図である。光学系１１２は、ＧＲＩＮレンズであり得るレンズ２１０を含み得る。光学系１１２は、また、第１の反射面２２８、第２の反射面２３０、および分散要素２２６（すなわち、回折格子）を含み得る。

１つまたは複数の代替的実施形態では、図１Ｂおよび図１Ｃにそれぞれ示されるように、分散要素１０７（すなわち、回折格子）が光学装置および／または光学系１１２内で用いられ得る。１つまたは複数の実施形態（図１Ｂおよび図１Ｃにおいて最もうまく見られる）では、照明光ファイバまたは第１の導波路１０８の端部部分のコアから放射された光は、屈折率分布レンズ（以下、「屈折率勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ）（ＧＲＩＮ）レンズ」と呼ばれる）１０９を介してスペーサ１１１に入ることができる（代替的に、１つまたは複数の実施形態では、図２のレンズ２１０がＧＲＩＮレンズとして用いられてもよい）。回折格子１０７は、図１Ｂおよび図１Ｃに示されるように、スペーサ１１１の先端部分に形成され、回折格子１０７に入る白色光の光束によってスペクトル系列１１４が被検体またはサンプル１１６上に形成される。図１Ｃは、図１Ｂに示される分光計（例えば、システム１００’を参照）を含むが、偏向または被偏向セクション（ｄｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｏｒ ｄｅｆｌｅｃｔｅｄ ｓｅｃｔｉｏｎ）１１７が図１Ｂのシステム１００’に組み込まれており、これにより、光源１０２を回転接合部１０６および／または光学装置および／または光学系１１２に接続するケーブルもしくはファイバ１０４および／またはケーブルもしくはファイバ１０８、ならびに分光計１２０を回転接合部１０６および／または光学装置および／または光学系１１２に接続するケーブルもしくはファイバ１１８が、被偏向セクション１１７（以下においてさらに説明される）を通過し、それを介して接続されている、ＳＥＥシステム１００’’の代替的な一実施形態を示す。

少なくとも１つの実施形態では、コンソールまたはコンピュータ１３００、１３００’が、運動制御ユニット（Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）１４０を介してＲＪ１０６の運動を制御するように動作し、分光計１２０内の検出器からの強度データを取得し、走査された画像を（例えば、さらに後述される図３１のコンソール１３００および／または図３２のコンソール１３００’内に示されるディスプレイ、スクリーンまたはモニタ１３０９などのモニタまたはスクリーン上に）表示する。１つまたは複数の実施形態では、ＭＣＵ１４０は、ＲＪ１０６のモータおよび／またはＲＪ１０６の速度を変更するように動作する。モータは、速度を制御し、位置精度を向上させるためのステッピングまたはＤＣサーボモータであり得る。１つまたは複数の実施形態では、偏向または被偏向セクション１１７は、光源からの光を干渉光学系へ偏向させ、その後、干渉光学系から受光された光を少なくとも１つの検出器に向けて送るように動作する構成要素としては、１つまたは複数の干渉計、サーキュレータ、ビームスプリッタ、アイソレータ、カプラ、溶融ファイバカプラ（ｆｕｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ ｃｏｕｐｌｅｒ）、内部に孔を有する部分的に切断されたミラー（ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｓｅｖｅｒｅｄ ｍｉｒｒｏｒ）、およびタップを有する部分的に切断されたミラーのうちの少なくとも１つを含む偏向または被偏向セクションなどのうちの少なくとも１つであり得る。１つまたは複数の他の実施形態では、回転接合部１０６は、接触回転接合部、レンズのない回転接合部、レンズベースの回転接合部、または当業者に知られた他の回転接合部のうちの少なくとも１つであり得る。

一実施形態では、第１の導波路１０８は、単一モードファイバであり得る。代替的な一実施形態では、第１の導波路１０８は、多モードファイバまたはダブルクラッドファイバであり得る。一実施形態では、第２の導波路１１８は、多モードファイバ、単一モードファイバ、またはファイババンドルであり得る。

代替的な一実施形態では、第１の導波路１０８は、ダブルクラッドファイバの内部コアであってもよく、その一方で、第２の導波路１１８は、内部コアとダブルクラッドファイバの外部クラッドとの間にあってもよい。ダブルクラッドファイバが用いられる場合には、代替的な一実施形態は、照明光を内部コアへ導くための光カプラを含み得るものであり、光カプラは、また、次に分光計１２０へ導かれる外部導波路からの検出光も受光し得る。

レンズ２１０は、第１の反射面２２８および第２の反射面２３０を含む光学構成要素の端部に取り付けられ得る。第１の反射面２２８は、内部全反射（ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ：ＴＩＲ）面であり得る。第１の反射面２２８は、第１の導波路１０８の出力ポート２３２からの光を反射する表面であり得る。第１の導波路１０８の出力ポート２３２を出た光は、第１の反射面２２８によって反射される前にレンズ２１０を通過し得る。第１の反射面２２８および分散要素２２６は、実質的に同じ平面上にあり得るものであり、どちらも単一の支持構造２２４上にあり得る。第１の反射面２２８は、単一の支持構造２２４と、単一の支持構造２２４の光学特性とは異なる１つまたは複数の光学特性を有する第２の光学構造との間の境界面である。分散要素２２６は、第２の光学構造に結合され得る。分散要素２２６の平面は、第１の反射面２２８の平面と実質的に平行であり得る。分散要素２２６の平面は、狭いサブミクロンの間隙によって第１の反射面の平面から分離されていてもよい。第２の光学構造は、薄膜または薄層であり得る。

第１の反射面２２８は、ＴＩＲのための境界面を作り出す、回折格子と単一の支持構造２２４との間に存在する低屈折率材料（薄膜もしくは薄層）または空隙の間の境界面であり得る。低屈折率の薄膜または薄層の厚さは、以下の公式（１）で定義される厚さｄよりも大きくなければならない。

式（１）において、λは、一実施形態では８００ｎｍであり得る、照明光の最も長い波長であり、θ₁は、第１の反射面２２８の法線に対する照明光の入射角であり、ｎ₁（λ）は、波長λにおける単一の支持構造２２４の屈折率であり、ｎ₂（λ）は、波長λにおける第１の反射面２２８の反対側の屈折率であり、ｄは、単一の支持構造２２４との第１の反射面２２８の境界面を形成する薄膜または薄層３３４のための厚さのための下限である。一実施形態では、ｎ₁（λ）＞ｎ₂（λ）である。厚さｄのための通常の範囲は、３０ｎｍ〜５００ｎｍである。例えば、少なくとも一実施形態は、以下の条件を有し得る。ｎ₁（λ）は１．６５であり、ｎ₂（λ）は１．４であり、θ₁は６０°である。波長λが４００ｎｍである場合には、このとき、ｄは１１１ｎｍであり、波長λが８００ｎｍである場合には、このとき、ｄは２２２ｎｍである。
薄層３３４は、単一の支持構造２２４との第１の反射面２２８の境界面を形成する。例えば、少なくとも一実施形態は、以下の条件を有し得る。ｎ₁（λ_d）は２．０５０９であり、ｎ₂（λ_d）は１．５０３７であり、θ_iは４９．５°である。ここで、λ_dは、ｄ線の波長である。一実施形態では、ｎ₁（λ）＞ｎ₂（λ）である。単一の支持構造２２４上における回折格子２２６の製作の容易さを考慮すると、薄層３３４の厚さｄのための好ましい範囲は、３ｕｍ〜３０ｕｍである。一実施形態では、薄膜もしくは薄層３３４および回折格子２２６は、互いに単一の構造に組み合わされる。この場合、厚さｄは、溝の下方の回折格子２２６の基部を基準とする。

第２の反射面２３０は、単一の支持構造２２４のＴＩＲ面またはミラーコーティング面であり得る。広帯域光源１０２からの光は、第１の導波路１０８を通り、レンズ２１０に入ってくる。光は、それが第１の反射面２２８に入射するときに、ほぼコリメートされている。レンズ２１０は、４分の１ピッチ、０．２２ピッチ、または他のピッチのＧＲＩＮレンズであり得る。第１の反射面２２８および第２の反射面２３０は、照明光が分散要素２２６（回折格子）によって分散される（回折される）前に、照明光を２回反射する。

広帯域光源１０２は、異なる波長（λ_B1、λ_Bi、．．．、λ_BN、λ_G1、λ_Gi、．．．、λ_GN、λ_R1、λ_Ri、．．．、λ_RN）を有する光を有し、（λ_B1＜λ_Bi＜λ_BN＜λ_G1＜λ_Gi＜λ_GN＜λ_R1＜λ_Ri＜λ_RN）は、図２に示されるように、ライン１１４内のサンプル１１６上の異なる部位（Ｘ₁、Ｘ_i、．．．、Ｘ_N）上に回折される。ここで、Ｂ、Ｇ、およびＲは、青色のための波長帯域、緑色のための波長帯域、および赤色のための波長帯域をそれぞれ表す。複数の回折次数の回折光を重ね合わせることによって、図２に示される照明光柱（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｌｉｇｈｔ ｃｏｌｕｍｎ）１１４を形成することができる。例えば、青色のための波長帯域のためには、−６次光が用いられ、緑色のための波長帯域のためには、−５次光が用いられ、赤色のための波長帯域のためには、−４次光が用いられる。波長λ_jのうちの少なくとも１つは、ライン１１４とレンズ２１０の光軸との交点である点Ｘ_jへ平行に伝搬する。一実施形態では、Ｘ_j＝Ｘ₁である。

サンプル１１６から反射、散乱、または蛍光された光は、第２の導波路１１８によって集光され得るものであり、分光計１２０へ送られ得る。

ＳＥＥの１つまたは複数の構成要素は、サンプル１１６の２次元画像を取得するために運動または回転させることができる。一実施形態では、第１の導波路１０８、第２の導波路１１８、および光学系１１２は、回転または走査される。一実施形態では、第１の導波路１０８および光学系１１２は、回転または走査される。一実施形態では、光学系１１２は、回転または走査される。一実施形態では、レンズ２１０、第２の導波路１１８、および単一の支持構造２２４は、回転または走査される。一実施形態では、レンズ２１０および単一の支持構造２２４は、回転または走査される。一実施形態では、単一の支持構造２２４は、回転または走査される。一実施形態では、第２の導波路１１８および単一の支持構造２２４は、回転または走査される。

内視鏡１００の様々な構成要素のうちの１つまたは複数はレンズ２１０の光軸の周りに回転させることができる。一実施形態では、単一の支持構造２２４は、回転または走査されると、このとき、分散要素２２６、第１の反射面２２８、および第２の反射面２３０が単一の支持構造２２４と共に回転される。光学系の一部分を光軸の周りに回転させることは、内視鏡１００がサンプルの２次元画像を取得することを可能にする。同様に、光学系の一部分を走査することは、内視鏡１００が２次元画像を取得することを可能にする。これは、ＳＥＥが、１つの次元（ｘ，ｒ）が波長によって符号化され、その一方で、第２の次元（ｙ，θ）が時間を用いて符号化された画像を得ることを可能にする。この光学設計は、小さな直径の前方ビューＳＥＥプローブを可能にする。

本開示の少なくとも第１の実施形態の一例は、０．１のＮＡを有する単一モードファイバを含む第１の導波路１０８を含み得る。第１の導波路１０８は、また、５００ｕｍの長さを有する溶融シリカで作製されたコアレスファイバを含み得る。コアレスファイバは、長さ３．２ｍｍを有するＧＲＩＮレンズ２１０に結合され得る。単一の支持構造２２４は、１．６５の屈折率ｎ₁を有し得、ＧＲＩＮレンズ２１０の端部に取り付けられ得る。図３は、単一の支持構造２２４上の薄膜または薄層３３４を含み、第１の反射面２２８を形成する、一実施形態の第１の例の一部分の図である。薄膜または薄層３３４は１．３４の屈折率ｎ₂を有し得る。下式（２）は、本例については５４．３°であるＴＩＲのための臨界角θ_criticalを算出するための式である。

図３に示されるように、反射構成要素３３４の第１の反射面２２８の法線と光軸との間の角度θ₁は、一実施形態では、−５８°である（この場合、角度は光軸から面法線へ反時計方向に回転し、このとき、符号は負であり、さもなければ、符号は正である）。一方で、第２の反射面２３０の法線とＧＲＩＮレンズ２１０の光軸との間の角度θ₂は、一実施形態では、９２°である。一実施形態では、単一の支持構造２２４は、単一の支持構造２２４の表面のうちの１つがＧＲＩＮレンズ２１０の光軸と垂直となるように配向された５８−３４−８８プリズムである。別の実施形態では、ＧＲＩＮレンズ２１０は光軸に対して２°の角度で研磨されていてもよく、単一の支持構造２２４は、角度θ₁によって、第１の表面が照明光のためのＴＩＲ表面になるよう、光軸に対して２°に配向された６０−３０−９０プリズムであってもよい。一実施形態では、単一の支持構造２２４は、角度θ₂が、ＴＩＲのゆえに第１の反射面２２８から反射された照明光の、第２の反射面２３０を通した後方反射を生じさせるように配向されている。別の実施形態では、単一の支持構造２２４の角度は、角度θ₂が、ＴＩＲのゆえに第１の反射面２２８から反射された照明光の、第２の反射面２３０を通した後方反射を生じさせるように設計されている。

別の実施形態では、単一の支持構造２２４の屈折率および薄膜３３４の屈折率は、単一の支持構造２２４が６０−３０−９０プリズムであり、角度θ₁によって、第１の表面が照明光のためのＴＩＲ表面になるように調整されてもよい。加えて、単一の支持構造２２４は、角度θ₂が、ＴＩＲのゆえに第１の反射面２２８から反射された照明光の、第２の反射面２３０を通した後方反射を生じさせるように配向されている。別の実施形態では、単一の支持構造２２４の角度は、θ₂が、ＴＩＲのゆえに第１の反射面２２８から反射された照明光の、第２の反射面２３０を通した後方反射を生じさせるように設計されている。

一実施形態では、分散要素２２６は、１３７９線／ｍｍの溝密度を有する回折格子である。一実施形態では、第２の反射面２３０はミラーコーティング面である。一実施形態の作動距離は、約２０ｍｍである。少なくとも一実施形態では、作動距離は、スペクトル符号化されたライン１１４が被検体またはサンプル１１６上に合焦されたときの、分散要素２２６と被検体またはサンプル１１６との間の距離である。

本実施形態の１つの利点は、光学構成要素が光軸上に位置し、これにより、より容易な整列および組み立てが可能になることである。

図４は、図２に示される第１の実施形態と実質的に同様である代替的な（第２の）実施形態の一部分の図である。第２の実施形態では、第１の導波路１０８は、レンズ２１０の光軸に対して軸外においてレンズ２１０に取り付けられるか、または継ぎ合わせられ得る。図４に示されるように、第１の導波路１０８がレンズ２１０の光軸から離れて位置付けられると、このとき、照明光は、レンズ２１０の光軸に対して斜めにレンズ２１０を出て単一の支持構造２２４に入る。残りの構成要素は、第１の実施形態と実質的に同様である。

図４に示されるように、第１の導波路１０８の軸外位置は、導波路からの中心（主）光線が第１の反射面２２８に入射する角度を変化させる。これは、中心光線に対して決定される内部全反射のための角度の決定に影響を与える。内部全反射のための角度は、第１の反射面２２８の法線に対する第１の導波路１０８からの主光線の入射角θ₁に対して算出される。

第２の実施形態の利点は、光が、第１の反射面２２８および分散要素２２６の有効径（光学部品の中心区域）の中心のより近くに入射するように案内されることである。第２の実施形態の別の利点は、それが、レンズ２１０の中心軸に対する第２の反射面２３０の角度の選定におけるより高い自由度を可能にすることである。第２の実施形態の別の利点は、第１の導波路１０８の位置を移動させることが、レンズ２１０の光軸に対する照明光のライン１１４の位置も移動させることである。

図５は、図２に示される第１の実施形態と実質的に同様である代替的な一実施形態の一部分の図である。第３の実施形態は、図５に示されるように、デュアルビューまたは拡張ビューを有し得る。本実施形態では、（単一の支持構造２２４）／（分散要素２２６）境界面の一部分にのみ薄膜または薄層５３４（低屈折率材料）が適用される。これは、第１の導波路１０８からの照明光の第１の部分が回折格子２２６の第１の部分５２６ａによって側方ビュー方向に向けて直接回折され、側方ビュースペクトル照明ライン５１４を形成することを可能にする。その一方で、第１の導波路１０８からの照明光の第２の部分は、第１の反射面５２８、次に、第２の反射面２３０によって反射され、第１の反射面５２８を通過し、次に、回折格子２２６の第２の部分５２６ｂによって前方ビュー方向に向けて回折される（例えば、照明ライン１１４を参照）。

一実施形態では、薄膜または薄層５３４の厚さ（１０〜５００ｎｍ）は、単一の回折格子２２６が分散要素２２６の第１の部分５２６ａおよび回折格子／分散要素２２６の第２の部分５２６ｂの役割を果たすことができ、厚さの変動に起因するいかなる歪みも、単一の回折格子の機械的順応性に起因する光学装置および／または光学系１１２の照明能力への影響を最小限に抑えるようなものになっている。代替的な一実施形態では、第１の部分５２６ａおよび第２の部分５２６ｂは、異なる回折格子である。代替的な一実施形態は、薄膜または薄層５３４と同じ厚さを有し、単一の支持構造２２４の屈折率と同じであるか、または同様である屈折率を有する、分散要素２２６の第１の部分５２６ａの下の薄膜または薄層をさらに含み得る。代替的な一実施形態では、薄膜または薄層５３４の真下の単一の支持構造２２４の区域がそり落とされる（ｓｈａｖｅｄ ｄｏｗｎ）。単一の支持構造２２４の区域は、エッチング、研磨、または光学材料を除去する他のよく知られた方法を用いることによってそり落とすことができる。

前方ビュー（λ₁、Ｘ₁；λ₂、Ｘ₂；λ₃、Ｘ₃）に向けて回折される光は、回折格子２２６の第２の部分５２６ｂの−１回折次数である。側方ビュー（λ₁、Ｘ₄；λ₂、Ｘ₅；λ₃、Ｘ₆）に向けて回折される光は、回折格子２２６の第１の部分５２６ａの＋１回折次数であり得る。一実施形態では、回折格子５２６ｂは、波長の大部分の０次および＋１次が回折格子５２６ｂを透過されないように設計されていてもよい。回折格子５２６ｂを透過される＋１次の波長は、光が検出ファイバの受光角内に入らないように、大角度で回折されてもよい。一実施形態では、回折格子５２６ａは、回折格子５２６ａの−１次が回折格子５２６ａを透過されないように設計されていてもよい。

透過回折格子は、光を回折するとともに、屈折もさせる。回折光は、回折次数（＋１、−１など）に対応する。屈折光は、０次に対応する。回折格子に入射する光が、臨界角よりも大きい入射角を有する場合には、このとき、０次が回折格子を透過されず、その代わりに、ＴＩＲのゆえに反射されることが可能である。回折格子の設計パラメータは、それらの効率である。各次数（０次を含む）は光の波長ごとの特定の効率を有する。この効率は、照明角度、光の波長、偏光などの関数である。この効率は、回折格子のプロファイル、入射角、および材料特性を調整することによって制御され得る。例えば、プロファイルは、ブレーズド回折格子を作り出すように調整され得る。プロファイルは、また、溝密度、アスペクト比を制御することによって調整され得る。調整され得る材料特性のうちの１つは、回折格子の屈折率である。

一実施形態では、図５に示される実施形態における、使用されない０次および他の次数に関連付けられた両方の回折格子５２６ａおよび５２６ｂの効率は、５０％未満でなければならないか、あるいは４０％、３０％、２０％、１０％、５％、１％、または０．１％未満であり得る。１つまたは複数の検出ファイバの受光角を制限することで、０次光に関連付けられた光の量を低減することができる。代替的な一実施形態では、検出光の波長範囲は、回折格子５２６ａおよび５２６ｂを出る際に０次光ビームと空間的に一致しない範囲に限定されてもよい。

図６は、第１の検出導波路１１８および第２の検出導波路５１８が一実施形態においてどのように構成され得るのかについての図である。側方／前方ビュー信号は、少なくとも２つの検出導波路（１１８および５１８）ならびに２つの分光計を用いて別個に検出され得る。別の実施形態では、側方／前方ビュー信号は、少なくとも２つの検出導波路（１１８および５１８）を同じ分光計１２０と共に用いて別個に検出され得る。分光計１２０は、一度に検出導波路（１１８および５１８）のうちの一方のみからの光が分光計１２０によって検出されるよう、スイッチおよび／またはシャッタを含み得る。別の実施形態では、分光計１２０は、いくつかの光学構成要素が共有される多重入力分光計であり得る。例えば、分光計１２０は、例えば、直線アレイの代わりに共有ＣＣＤアレイを検出システムとして用いることによって、複数のファイバからの入力を並列処理するように設計され得る。一実施形態では、複数のファイバのうちからの異なる光ファイバは、回折格子またはプリズムなどの分散要素の異なる部分上に合焦され得る。次に、分散光は、ＣＣＤアレイによって検出され得る。例えば、ＣＣＤアレイの列のセットのうちの１つは１つのファイバのために用いられてもよく、その一方で、ＣＣＤアレイの列の第２のセットは、別のファイバのために用いられてもよい。

側方検出導波路５１８は、側方ビューからの信号を収集し、その一方で、前方ビューからの光を収集しないよう、入力先端において角度研磨されており、回折格子２２６の第２の部分５２６ａによって覆われていてもよい。前方検出導波路１１８は、前方ビューからの信号を収集するために、大きな開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ、ＮＡ）（例えば、ＮＡ＝０．６６）を有し得る。一実施形態では、前方検出導波路１１８は、角度研磨されておらず、導波路の前方に回折格子が存在しない。前方検出導波路１１８のための入力は、回折格子２２６の第１の部分５２６ａに対して、入力が、回折格子２２６の第１の部分５２６ａによって分散された光を受光しないように位置付けられ得る。

これらの実施形態の１つの利点は、実質的に同様の光学設計が、回折格子の選択、および低屈折率の薄膜もしくは薄層の被覆次第で、前方ビュープローブ（図４）、デュアルビュープローブ（図６）、または側方ビュープローブのいずれかになり得ることである。側方ビュープローブは、それが薄膜または薄層３３４を含まないことを除いて、前方ビュープローブと実質的に同様であり得る。本開示の１つまたは複数の実施形態の別の利点は、視野が容易に拡張され得ることである。

本開示の第３の実施形態の一例は、０．１のＮＡを有する単一モードファイバを含む第１の導波路１０８を含み得る。第１の導波路１０８は、また、５００ｕｍの長さを有する溶融シリカで作製されたコアレスファイバを含み得る。コアレスファイバは、３．３ｍｍの長さを有するＧＲＩＮレンズ２１０に結合され得る。単一の支持構造２２４は、１．６５の屈折率ｎ₁を有し得るものであり、ＧＲＩＮレンズ２１０の端部に取り付けられ得る。薄膜または薄層５３４が、第１の反射面５２８を形成する単一の支持構造２２４の一部分上に含まれてもよい。薄膜は、１．３４の屈折率ｎ₂を有し得る。上式（２）は、ＴＩＲのための臨界角θ_criticalを５４．３°として算出するための式である。

図５に示されるように、反射構成要素５３４の第１の反射面５２８の法線と光軸との間の角度は−６０°であり得る。一方で、第２の反射面２３０の法線と光軸との間の角度は、一実施形態では、９２°であり得る。一実施形態では、単一の支持構造２２４は、単一の支持構造２２４の表面のうちの１つが光軸と垂直となるように配向された６０−３２−８８プリズムであり得る。別の実施形態では、単一の支持構造２２４は、θ₁がＴＩＲ表面になるよう、光軸に対して２°に配向された６０−３０−９０プリズムであり得る。光軸に対する反射構成要素の角度は、回折格子の設計、および異なる入射角における回折格子の回折効率に応じて調整され得る。

一実施形態では、分散要素２２６は、１５５０線／ｍｍの溝密度を有する回折格子である。一実施形態では、第２の反射面２３０は、ミラーコーティング面である。一実施形態の作動距離は、約２０ｍｍである。少なくとも一実施形態では、作動距離は、スペクトル符号化されたライン１１４が被検体またはサンプル１１６上に合焦されたときの、分散要素２２６と被検体またはサンプル１１６との間の距離である。

別の（第４の）実施形態では、側方ビュー／前方ビューからの検出信号を区別するために、偏光が用いられ得る。偏光された信号は、空間的または時間的な信号の分離を可能にする、偏光子、光スイッチ、ビームスプリッタ、および／または偏光ビームスプリッタのうちの１つまたは複数を用いて、分光計１２０によって独立して検出されてもよい。偏光された信号は、１つの偏光のみを各々受け入れる２つの分光計によって検出されてもよい。この場合には、異なるビューからの信号が同時に検出され得る。

一実施形態では、前方ビュー導波路１１８は、第１の偏光を有する検出光のみが前方ビュー導波路１１８によって受光されるよう、偏光子を含み得るものであり、その一方で、側方ビュー検出導波路５１８は、第２の偏光を有する検出光のみが側方ビュー導波路５１８によって受光されるよう、偏光子を含み得る。

図７は、図２に示される第１の実施形態と実質的に同様である本開示の少なくとも第５の実施形態の一部分の図である。この第５の実施形態では、第２の表面は、傾斜した反射面２３０の代わりに、湾曲した反射面７３０である。第５の実施形態では、ＧＲＩＮレンズ２１０を合焦光学部品として用いる代わりに、凹面鏡７３０が代わりに用いられ得る。代替的な一実施形態では、凹面鏡７３０は、ＧＲＩＮレンズ２１０に加えて用いられてもよい。第１の導波路１０８からの光は、第１の導波路１０８の出力ポートからの光を第１の反射面２２８へ導くガラス柱を含む単一の支持構造７２４を通って伝搬し得る。光が単一の支持構造７２４を通過する際に、光は発散し、第１の反射面２２８の法線に対して第１の角度セットで第１の反射面に入射し得る。第１の角度セットはθ_criticalよりも大きいものであり得る。次に、照明光は、凹面鏡の役割を果たす曲面７３０から反射され得る。次に、凹面鏡７３０からの照明光は、分散要素２２６を通過し得る。検出導波路１１８が、単一の支持構造７２４の隣に配置されていてもよく、大きなＮＡを有し得る。

凹面鏡７３０は、融着接続機を用いてボールレンズを形成し、次に、ミラーコーティングをボール表面に適用することによって作製され得る。湾曲した反射面７３０の半径は、回折格子に入射する光が実質的にコリメートされ、それゆえ、光が第１の導波路１０８を出る際の光の発散を補償し、その一方で、光をスペクトルライン７１４上になおも合焦させるようなものであり得る。

図８は、図７に示される第１の実施形態と実質的に同様である代替的な（第６の）実施形態の一部分の図である。この第６の実施形態は、より長い作動距離を有するように設計され得る。凹面鏡８３０は、楕円形状であり、２つの焦点を有し得る。第１の導波路１０８からの光は、第１の反射面２２８にも近接するか、またはそれと交差し得る楕円形状反射面８３０の第１の焦点に近接した中間焦点を有するＧＲＩＮレンズ８１０を通って伝搬し得る。第１の導波路１０８は、また、５００ｕｍの長さを有する溶融シリカで作製されたコアレスファイバを含み得る。ＧＲＩＮレンズ８１０は、照明光が単一の支持構造８２４を通って第１の反射面２２８上に合焦されるよう、０．４２前後のピッチを有し得る。

照明光が内部全反射のゆえに第１の反射面２２８から反射された後に、照明光は、第２の反射面８３０に向けて案内される。第２の反射面８３０は、楕円鏡である。照明光は、第２の反射面８３０から反射され、第１の反射面２２８を通過し、分散要素２２６によって分散され得る。

分散要素２２６は、第２の反射面８３０の楕円鏡の第２の焦点と一致するスペクトルライン８１４に沿って光を回折し得る。

ＧＲＩＮレンズ８１０は、照明光を第１の反射面２２８上に合焦させる。それゆえ、照明光は、ＧＲＩＮレンズ８１０のＮＡの関数である或る範囲の角度で第１の反射面２２８に入射する。第１の反射面２２８は、ＧＲＩＮレンズ８１０からの照明光の円錐に対して一部または全ての波長において内部全反射が生じるよう、照明光の最小入射角がθ_criticalよりも大きくなるように配向されている。代替的な一実施形態では、第１の導波路１０８は、第１の反射面２２８上への照明光の入射角を調整するために、ＧＲＩＮレンズ８１０の光軸から離れるよう移動されてもよい。

第６の実施形態の一例は、０．１のＮＡを有する単一モードファイバを含む第１の導波路１０８を含み得る。第１の導波路１０８は、また、長さ５００ｕｍを有する溶融シリカで作製されたコアレスファイバを含み得る。コアレスファイバは、長さ６．３ｍｍを有するＧＲＩＮレンズ８１０に結合され得る。

ＧＲＩＮレンズ８１０は、１．６５の屈折率を有する単一の支持構造８２４に結合され得る。単一の支持構造８２４の一部分は、楕円球の形状を取り得る。単一の支持構造８２４は、第１の反射面２２８のための境界面を作り出すように角度研磨され得る。単一の支持構造の研磨面の法線は、ＧＲＩＮレンズ８１０の光軸と、または主光線が光軸と整列していない場合には、導波路１０８からの照明光の主光線と、角度θ₁＝−５８°をなし得る。単一の支持構造の研磨面は、また、単一の支持構造８２４の楕円球の焦点のうちの１つとも交差し得る。１．３４の屈折率を有する薄膜または薄層３３４は、単一の支持構造８２４の研磨面に適用され、かくして、第１の反射面２２８のための境界面を形成してもよい。一実施形態では、ＴＩＲのための臨界角θ_criticalは、５４．３°である。一実施形態では、回折格子２２６の溝密度は、１３７９線／ｍｍであり得る。

ミラーコーティングが単一の支持構造８２４の楕円球部分に適用されてもよく、かくして、第１の反射面２２８から回折格子２２６を通り抜けるよう光を反射する第２の反射面８３０をもたらす。回折格子２２６は、回折格子２２６の−１の回折次数に従って照明光を前方ビュー（λ₁、Ｘ₁；λ₂、Ｘ₂；λ₃、Ｘ₃）に向けて回折する。

第６の実施形態の一例では、単一の支持構造８２４の楕円球部分は、０．３ｍｍの曲率および−０．４の円錐定数を有し得る。

図９は、実施形態が前方ビュー設計とは対照的に後方ビュー設計であることを除いて、図４に示される第２の実施形態と実質的に同様である代替的な（第７の）実施形態の一部分の図である。この第７の実施形態では、第１の導波路１０８は、レンズ２１０の光軸に対して軸外において取り付けられるか、または継ぎ合わせられ得る。

軸外の第１の導波路１０８からの照明光は、ＧＲＩＮレンズ２１０を通って伝搬する。ＧＲＩＮレンズ２１０を通って伝搬した後に照明光は、単一の支持構造９２４に入る。単一の支持構造は、３つの表面、第１の反射面９２８、第２の反射面９３０、および分散要素２２６が取り付けられた第３の表面を含み得る。

第１の反射面９２８は、ＧＲＩＮレンズ２１０および支持構造９２４を通って伝搬してきた照明光を反射し得る。第１の反射面９２８は、ＴＩＲのゆえに、または第１の反射面９２８上の反射フィルムもしくは層のゆえに照明光を反射し得る。第２の反射面９３０は、第１の反射面９２８からの照明光を反射し得る。第２の反射面９３０は、ＴＩＲのゆえに、または第２の反射面９３０上の反射フィルムもしくは層のゆえに照明光を反射し得る。第２の反射面９３０は、第１の反射面９２８からの照明光を、その光が分散要素２２６を通って伝搬するように反射し得る。

分散要素２２６は、光を−１の回折次数に沿ってスペクトルライン９１４上へ分散させる透過型回折格子であり得る。後方ビュー内視鏡は、撮像される表面が多数のひだを有し得る結腸鏡検査などにおいて、撮像される被検体の表面の複雑さに応じて有用になり得る。

図１０Ａ〜図１０Ｂは、実施形態が後方ビューおよび側方ビューを含むことを除いて、図９および図５にそれぞれ示される第７の実施形態および第３の実施形態の組み合わせと実質的に同様である代替的な（第８の）実施形態の一部分の図である。第８の実施形態は、２つの回折格子１０２６ａおよび１０２６ｂを含み得る。一実施形態では、第１の導波路１０８からの光はＧＲＩＮレンズ２１０を通って伝搬する。第１の導波路は、ＧＲＩＮレンズ２１０の中心軸から軸外に位置付けられ得る。ＧＲＩＮレンズ２１０を通って伝搬した後に照明光は、単一の支持構造１０２４に入る。次に、照明光は、第１の反射面９２８から反射され得る。一実施形態では、第１の反射面９２８からの反射は、ＴＩＲによるものであり、別の実施形態では、第１の反射面からの反射は、第１の反射面９２８上のミラーコーティングによるものである。

後方ビュー伝搬モードでは、第１の反射面９２８から反射した照明光は、第２の反射面１０３０から反射され、回折格子であり得る第１の分散デバイス１０２６ａを通って伝搬し、照明ライン１０１４ａを形成し得る。第２の反射面１０３０によって反射される光は、ＴＩＲのゆえに反射されてもよい。第２の反射面１０３０は、単一構造１０２４上の薄膜または薄層から形成されていてもよい。

側方ビュー伝搬モードでは、第１の反射面９２８から反射した照明光は、回折格子であり得る第２の分散デバイス１０２６ｂを通って伝搬する。側方ビュー伝搬モードでは、第２の反射面１０３０に対する照明光の入射角が臨界角よりも小さいため、内部全反射が表面１０３０上で生じない。図１０Ｂに示されるように、臨界角よりも大きい角度で第２の反射面１０３０に入射する光は、第２の反射面１０３０から第１の分散デバイス１０２６ａに向けて反射される。その一方で、臨界角よりも小さい角度で第２の反射面１０３０に入射する光は、第２の反射面１０３０を通過し、次に回折され、第２の照明ライン１０１４ｂを形成する第２の分散デバイス１０２６ｂに入射する。

側方／後方ビュー信号は、少なくとも２つの検出導波路および２つの分光計を用いて別個に検出され得る。別の実施形態では、側方／後方ビュー信号は、少なくとも２つの検出導波路を同じ分光計１２０と共に用いて別個に検出され得る。分光計１２０は、検出導波路のうちの一方のみからの光が分光計１２０によって検出されるよう、スイッチおよび／またはシャッタを含み得る。別の実施形態では、分光計１２０は、いくつかの光学構成要素が共有される多重入力分光計であり得る。例えば、分光計１２０は、例えば、直線アレイの代わりに共有ＣＣＤアレイを検出システムとして用いることによって、複数のファイバからの入力を並列処理するように設計され得る。

検出導波路は、照明光学部品の隣に位置し得る。検出導波路は、ファイバへの信号のうちの全てが必ずしも照明光学部品によって遮断されていないようなものであり得る。後方ビューからの信号を検出するために、後方ビュー信号が、後方ビューに関連付けられた検出導波路の受光ＮＡ（ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ ＮＡ）内に案内されるよう、検出ファイバの前方に反射、回折、および／または散乱光学部品が存在してもよい。

側方ビューからの信号を検出するために、検出導波路のうちの少なくとも１つは入力において角度研磨されており、側方ビューからの信号を収集し、その一方で、後方ビューからの光を検出しないよう、回折格子によって覆われていてもよい。反射光学部品、および検出ファイバのＮＡは、２つの異なるビューからの信号間のクロストークが、低減または解消され得るように設計され得る。

図１１は、ＧＲＩＮレンズを合焦光学要素として用いる代わりに、ボールまたはハーフボールレンズが用いられ得ることを除いて、図４に示される第２の実施形態と実質的に同様である代替的な（第９の）実施形態の一部分の図である。

第１の導波路１０８からの照明光は、スペーサ１１３６を通って伝搬し得る。スペーサの屈折率は、第１の導波路１０８のコアの屈折率と実質的に一致し得る。スペース１１３６を通過した後に、照明光は、スペーサ１１３６の端部に取り付けられたハーフボールレンズ１１３８によって合焦され得る。ハーフボールレンズ１１３８を通過した後に、照明光はコリメートされ、光が単一の支持構造１１２４に入る際に若干合焦される。

ボールレンズを通過した後の照明光は、単一の支持構造１１２４の第１の反射面２２８から反射される。単一の支持構造１１２４は、ＵＶ硬化樹脂またはエポキシで作製され得る。照明光は、ＴＩＲのゆえに第１の反射面から反射する。次に、照明光は、単一の支持構造１１２４を逆に通過し、次に、単一の支持構造１１２４の第２の反射面２３０から再び反射される。第２の反射面２３０は、研磨された平らな表面であってもよく、ミラーコーティングを有してもよい。代替的な一実施形態では、第２の反射面２３０は、ミラーコーティングを有しなくてもよく、ＴＩＲのゆえに照明光を反射してもよい。第２の反射面２３０によって反射された後に、照明光は、単一の支持構造１１２４を逆に通過し、今回は第１の反射面２２８を通過し、回折格子であり得る分散要素２２６によって分散される。

一実施形態では、ボールレンズ１１３８は、融着接続機を用いてスペーサ１１３６から形成されてもよい。一実施形態では、検出導波路１１８は、スペーサ１１３６の隣に配置可能であり得るものであり、大きなＮＡを有し得る。

図１２は、図１に示される第１の実施形態と実質的に同様である第１０の実施形態１２００の図である。第１０の実施形態１２００は、広帯域光源１０２を含むか、またはそれに接続され得る。広帯域光源１０２は、第２の導波路１１８と実質的に同様である第１の導波路１２０８に接続され得る。第１０の実施形態では、第１の導波路１２０８は、多モードファイバであり得る。第１の導波路１２０８は、１００μｍ、２００μｍ、または４００μｍの直径を有するコアを有し得る。第１の導波路１２０８は、サンプル１１６を照明光１２１４で照明するために用いられ得る。

サンプル１１６に入射した光を集光し、スペクトル符号化するための光学装置および／または光学系１２１２が用いられ得る。光学系１２１２（スペクトル符号化されたチャネル）は撮像チャネルとして用いられてもよく、その一方で、第１の導波路１２０８は、サンプル１１６を広帯域光で照明するための別個の照明チャネルとして用いられてもよい。広帯域光は、非干渉性であり得る。光学系１２１２は、検出導波路１２１８に結合され得る。検出導波路１２１８は、回転接合部１０６に接続され得る。回転接合部１０６は、ファイバ１０４に接続され得る。回転接合部１０６は、ファイバ１０４が静止した状態を維持しつつ、検出導波路１２１８ならびに光学装置および／または光学系１２１２が回転することを可能にし得る。ファイバ１０４は、上述された分光計１２０に接続され得る。分光計１２０は、上述された画像プロセッサ１２２（および／または上述された、もしくはさらに後述されるコンピュータ１３００、１３００’）に接続され得る。

図１３は、光学装置および／または光学系１１２と実質的に同様である光学装置および／または光学系１２１２の図である。上述されたように、第１の導波路１２０８は、サンプル１１６を照明する。光学装置および／または光学系１２１２は光を集光する。集光された光は、分散要素２２６を介して光学装置および／または光学系１２１２に入る。分散要素２２６は、光を回折する。光は、第１の反射面２２８を通過し、単一の支持構造２２４を通過し、第２の反射面２３０から反射され、第１の反射面２２８からＴＩＲを介して、集光された光を検出導波路１２１８上に合焦させるレンズ２１０に向けて反射される。

検出導波路１２１８は、開口の役割を果たし、特定の範囲の角度のみを受け入れる。回折格子は、特定の角度で光学系１２１２に入る特定の波長を有する光のみが、光学系１２１２を通過した後に検出導波路１２１８によって受け入れられることになることを確実にする。これにより、特定の部位（Ｘ₁、Ｘ_i、．．．、Ｘ_N）が特定の波長（λ₁、λ_i、．．．、λ_N）を用いて符号化される。それゆえ、分光計１２０によって復号することができるスペクトル符号化された信号が提供される。

図１４および表１に、レンズ２１０、支持構造２２４、および分散要素２２６を有する光学系１１２を含む、本開示の少なくとも第１１の実施形態の詳細が示される。本実施形態では、支持構造として、高い屈折率を有するガラス材料を用いる設計の一例が与えられる。

図１５（ａ）では、ＧＲＩＮレンズがレンズ２１０として用いられる。ＧＲＩＮレンズの端面は、８度の角度にカットされている。端面のこの角度は、反射によって生み出される戻り光の量を低減するのに効果的である。ＧＲＩＮレンズによって実質的に平行な光になった光（実際には、ＧＲＩＮレンズの長さは、サンプルの付近で合焦されるように調整されている）は、レンズ−支持構造ジョイント面２３４に角度θ₁で入射し、角度θ₂で屈折させられる。ＧＲＩＮレンズ２１０の光軸上の屈折率ｎ₀は１．４８と等しく、それに対して、支持構造２２４の屈折率はおよそ２．０５である。したがって、θ₁＞θ₂であり、ＧＲＩＮレンズの光軸からの傾斜は、θ₁−θ₂の角度になる。屈折光は、第１の反射面２２８に角度θ₃で入射する。第１の反射面２２８に角度θ₃で入射する光が内部全反射されるよう、θ₃が臨界角θ_criticalよりも大きくなるために、支持構造２２４の屈折率および薄層３２４の屈折率が選択され、支持構造２２４の寸法が決定される。ＧＲＩＮレンズの端面が斜めにカットされていない場合と比べて、第１の反射面２２８に対する入射角θ３は、θ₁−θ₂だけより大きく、これにより、光は内部全反射される可能性が高くなる。すなわち、これは、支持構造２２４のものよりも低い屈折率を有するガラス材料の使用を可能にする効果を有する。図１５（ｂ）に示されるように、本実施形態では、分散要素２２６は回折格子であり、薄層３２４は、溝を有しない回折格子を形成する部材の領域に対応する。内部全反射角（臨界角）は、上記の公式（２）を用いることによって算出される。

第２の反射面２３０は、内部全反射された光の入射角θ₄に対して高い反射率を有するためにコーティングされている。内部全反射された光が第２の反射面２３０によって反射された後に、光は、第１の反射面に角度θ₅で再び入射する。角度θ₅が臨界角θ_criticalよりも小さくなるために、支持構造２２４の屈折率および薄層３３４の屈折率が選択され、支持構造２２４の寸法が決定される。図１５（ｃ）に示されるように、第１の反射面２２８に角度θ₅で入射した光は、薄層を有する境界面において屈折させられ、角度θ₆で透過される。回折格子２２６に角度θ₆で入射した光は、その波長に応じて異なる角度θ₇で回折される。

αおよびβは、支持構造２２４のガラスプリズムの頂角を表す。γは、ＧＲＩＮレンズの光軸に対する第２の反射面２３０の傾斜を表す。

理由は以下のとおりである。例えば、レプリカ樹脂を用いることによって、回折格子２２６が支持構造２２４の第１の反射面２２８上に直接形成されているときには、薄層３３４の屈折率は、ｎ₂＝１．３〜１．６である。他方で、所望の回折次数（本実施形態では、青色のための波長帯域のためには、−６次光が用いられ、緑色のための波長帯域のためには、−５次光が用いられ、赤色のための波長帯域のためには、−４次光が用いられる）が、可視光のために十分な回折効率をもたらすために、薄層３３４内の回折格子に対する入射角θ₆は、２５度〜４０度である。ガラスプリズムの頂角αおよびβが適切に選択されたときには、内部全反射の発生のために適する、θ₃＝約４０度〜約５５度となることが可能である。θ₃が４０度未満であるときには、たとえ、比較的低い屈折率ｎ₂を有する樹脂が薄層３３４のために選択された場合でも、内部全反射は生じない。加えて、角度γが大きくなりすぎ、光学系は、そのコンパクト性を失う。他方で、θ₃が５５度よりも大きいときには、内部全反射は容易に生じるが、ＧＲＩＮレンズの光軸に対する支持構造２２４内の光ビームの傾斜が大きくなりすぎ、その結果、光学系は、そのコンパクト性を失う。

本実施形態では、青色のための波長帯域のためには、−６次光が用いられ、緑色のための波長帯域のためには、−５次光が用いられ、赤色のための波長帯域のためには、−４次光が用いられる。回折角度が分散要素に対する入射角から算出される際に、プローブの前面に存在し、図１４における部位Ｘｊを照明する光の波長は、青色には４１６ｎｍ、緑色には４９８ｎｍ、および赤色には６２２ｎｍである。他方で、内視鏡１００の半画角が２７．５度であるときには、部位Ｘ_Nを照明する光の波長は、青色には４７５ｎｍ、緑色には５６９ｎｍ、および赤色には７１０ｎｍである。すなわち、第２の導波路１１８を用いることによって検出される光は、４１６ｎｍ〜４７５ｎｍの波長帯域を有する青色、４９８ｎｍ〜５６９ｎｍの波長帯域を有する緑色、および６２２ｎｍ〜７１０ｎｍの波長帯域を有する赤色にスペクトル分散しており、これにより、サンプル１１６上のＸ₁〜Ｘ_Nについての情報が得られる。

図１６は、電磁場解析を用いることによって、上述された波長範囲内において高い回折効率を有するように設計された、回折格子２２６の回折効率を示す。表１におけるθ₆に対応する、回折格子内の光ビームの伝搬角度は３６°である。本開示の少なくとも本主題の実施形態において用いられる、−６次光、−５次光、および−４次光の回折効率は、上述された波長帯域内において高い値である。表２に、今回の回折格子２２６のパラメータが示される。例えば、回折格子２２６は、例えば、一方向に周期的に形成された溝を設けられた樹脂で作製されている。デューティ比は、溝の領域（回折格子を形成する材料が存在しない領域）の比率である。

図１７は、３つの平面を形成するように柱をカットすることによって、第１の反射面２２８、第２の反射面２３０、およびレンズ−支持構造ジョイント面が形成された支持構造２２４の概略図である。

図１５（ａ）と同様に、図１８は、光軸（図１４におけるＸ_jの方向）を含む断面内で見たときの、図１７における支持構造２２４の概略図である。θ₁〜θ₇、α、β、およびγは、図１５（ａ）および表１におけるものと同じである。スペクトル分散方向における有効光ビーム径がＰであり、回折格子からの出射光ビーム径がＱであるとき、光ビーム径の縮小比は、Ｑ／Ｐによって表される。

図１９において、図１７における支持構造２２４が光軸（図１４におけるＸ_jの方向）から見られた概略図において、ｙ方向は、スペクトル分散が回折格子２２６において生じる方向であり、ｘ方向は、図１４の平面と垂直である方向である。１つまたは複数の実施形態では、支持構造２２４が回転されたときの外接円は、支持構造２２４が回転されたと仮定すると、支持構造の縁部と接する「包絡円」である。

表３は、φ２５０μｍのＧＲＩＮレンズが用いられるときの支持構造２２４の寸法および出射光ビームのサイズを示す。

本開示の１つまたは複数の実施形態は、第１の反射面２２８を内部全反射面として用い、この場合も先と同様に、光が入射する透過面が、支持構造２２４のサイズが、ＧＲＩＮレンズの０．２５ｍｍのサイズとあまり異ならない０．３３ｍｍに低減されることを可能にする。加えて、要素の長さＬが０．３４１ｍｍの小さい値であるため、プローブの端部が容易に曲げられ、内視鏡の視野が広げられるという利点がある。さらに、γが、設計のために小さい５．２°であるため、支持構造２２４の寸法は、ＧＲＩＮレンズの直径と実質的に同等である、およそ０．２８ｍｍ以内である。

本開示の１つまたは複数の実施形態では、スペクトル分散方向（ｙ方向）における出射光ビーム径の縮小比（Ｑ／Ｐ）が著しく劣化しないため、スペクトル分散能力（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）（サンプル１１６上に集められるスポットのサイズ）は著しく劣化しない。本実施形態では、第１の反射面２２８を広くすることができるため、レプリカ成形などの、回折格子の製作が容易になる。

２次元画像を得るために光学装置および／または光学系１１２が回転される際の回転中心は、図における２２４の外接円の中心である（図１９参照）。回転中心と出射光ビームとの間の変位Ｆは１０ミクロン以下であり、小さい。この偏心は、図１４におけるＸｊが回転角度ごとに変化し、その結果、２次元画像内に乱れが生じるというものである。通常は、画像プロセッサにおいて、この偏心は、補正される必要がある。しかし、本開示の１つまたは複数の実施形態では、偏心が小さいため、偏心を補正する必要がない（本開示の１つまたは複数の他の実施形態では、偏心は、後述されるコンピュータ１３００、１３００’などの、画像プロセッサおよび／またはコンピュータによって補正されてもよい）。偏心が補正されなくてもよいそれらの実施形態のためには、光学装置および／または光学系１１２が回転されたときに、回転中心と出射光ビームとの間の変位Ｆは、外接円の直径Ｄの１／１０以下であるであることが望ましい。

図２０ならびに表４および表５を用いることによって、第１２の実施形態を説明する。説明は、少なくとも第１１の実施形態に係るものと異なる部分の説明に限定される。第１２の実施形態は、少なくとも第１１の実施形態におけるものよりも低い屈折率を有するガラス材料が用いられるときの、支持構造２２４および回折格子２２６の設計の一例である。ガラス材料の屈折率は、２．０である。回折格子２２６に対する入射角θ₆は、３３°であり、第１１の実施形態におけるものよりも若干小さく、回折格子は、６２７線／ｍｍの回折格子である。図２０は、第１２の実施形態の特徴的構造である、光学系１１２を示す。表４に、屈折率、光ビーム角度、支持構造２２４の角度、および回折格子の回折格子定数が示される。

表５は、φ２５０ミクロンのＧＲＩＮレンズが用いられるときの支持構造２２４の寸法および出射光ビームのサイズを示す。表５内の項目は、図１９および図２０におけるものに対応する。より高い屈折率を有するガラス材料が用いられる第１１の実施形態と比べて、回折格子に対する入射光ビーム径（ビーム整形比（ｂｅａｍ ｓｈａｐｉｎｇ ｒａｔｉｏ））は、若干より小さく、その結果、撮像性能は若干劣化する。

図２１ならびに表６および表７を用いることによって、少なくとも第１３の実施形態を説明する。説明は、第１１の実施形態に係るものと異なる部分の説明に限定される。第１３の実施形態では、ＧＲＩＮレンズの端面のカット角が５．５７°に変更され、スペーサの角度βが直角であり、これにより、スペーサの処理コストが低減されることを可能にする構造がもたらされる。回折格子２２６に対する入射角θ₆、および回折格子の線／ｍｍは、第１２の実施形態に係るものと同じである。図２１は、第１３の実施形態の特徴的構造である、光学系１１２を示す。表６は、屈折率、光ビーム角度、支持構造２２４の角度、および回折格子の回折格子定数を示す。

表７は、φ２５０ミクロンのＧＲＩＮレンズが用いられるときの支持構造２２４の寸法および出射光ビームのサイズを示す。表７内の項目は、図１９および図２１におけるものに対応する。

図２２ならびに表８および表９を用いることによって、第１４の実施形態を説明する。説明は、第１１の実施形態に係るものと異なる部分の説明に限定される。第１４の実施形態は、第１１の実施形態におけるものよりも高い屈折率を有するガラス材料が用いられるときの、支持構造２２４および回折格子２２６の設計の一例である。ガラス材料の屈折率は、２．１である。さらに、ＧＲＩＮレンズの端面内にカットが存在せず（０°）、ＧＲＩＮレンズの処理ステップの数が低減される。高い屈折率を有するガラス材料の影響のゆえに、短波長端におけるスペーサの透過率は、若干より低い。図２２は、第１４の実施形態の特徴的構造である、光学系１１２を示す。表８は、屈折率、光ビーム角度、支持構造２２４の角度、および回折格子の回折格子定数を示す。

表９は、φ２５０ミクロンのＧＲＩＮレンズが用いられるときの支持構造２２４の寸法および出射光ビームのサイズを示す。表９内の項目は、図１８におけるものに対応する。要素の長さＬは、以前の実施形態におけるものよりも小さく、プローブの端部部分がより容易に曲げられることを可能にする構造がもたらされる。

図２３ならびに表１０および表１１を用いることによって、第１５の実施形態を説明する。説明は、少なくとも第１１の実施形態のものと異なる部分の説明に限定される。第１５の実施形態では、１つまたは複数の実施形態では、支持構造２２４のガラス材料のために（高屈折率ガラスではなく）石英を用い、表面２２８への最初の入射時に内部全反射を依然として有するために、空隙が支持材料２２４の隣の薄層３３４として用いられる。１つまたは複数の実施形態では、空隙３３４は、カバーガラスの周辺部に位置付けられた支持材料上のスペーサまたは突起部、あるいは光学部品（図示せず）の周辺部における環状または長円形スペーサによって形成され、維持され得る。代替的に、遠位光学部品のためのマウントが、取り付け時に空隙３３４のための空間を維持するために、内部に段または隆起を有するように作製されていてもよい。加えて、本実施形態では、回折格子２２６を支持するために、５０ミクロンの厚さを有するカバーガラス３３６（石英製）が用いられる。カバーガラス３３６と支持構造２２４との間に空隙の薄層３３４が存在する。繰り返しの干渉の効果が生じるのを防止し、要素の高さを抑制するために、空隙は、照明光の波長の数倍〜数十倍であるサイズを有する。より具体的には、それは、好ましくは、およそ５μｍ〜２０μｍである。さらに、ＧＲＩＮレンズ２１０の端面上に追加の角度研磨が存在せず（０°）、ＧＲＩＮレンズの処理ステップの数が低減される。さらに、支持構造２２４は直角プリズムであることができ、低コストの生産に適している。回折格子２２６に対する入射角θ₆は３７°であり、第１１の実施形態におけるものよりも若干大きく、回折格子は６５８線／ｍｍの回折格子である。図２３は、第１５の実施形態の特徴的構造である、光学系１１２を示す。表１０は、屈折率、光ビーム角度、支持構造２２４の角度、および回折格子の回折格子定数を示す。１つまたは複数の実施形態では、空隙、ガラスカバー、および／または薄層に加えて、（例えば、図２３、後述される図２５などに示される）回折格子２２６は、溝の層のみであり得るか、あるいは回折格子２２６は、回折格子および同じ材料の下層であり得る。

１つまたは複数の実施形態では、薄層３３４は空隙のみよりも多くの構造を含み得る。

図２４において、図２２における支持構造２２４が光軸（図１４におけるＸ_jの方向）から見られた概略図において、図におけるｙ方向は、スペクトル分散が回折格子２２６において生じる方向であり、図におけるｘ方向は、図１４の平面と垂直である方向である。表は、φ２５０μｍのＧＲＩＮレンズが用いられるときの支持構造２２４の寸法および出射光ビームのサイズを示す。１つまたは複数の実施形態では、支持構造２２４が回転されたときの外接円は、支持構造２２４が回転されたと仮定すると、支持構造の縁部と接する「包絡円」である（図２４参照）。

表１１は、φ２５０ミクロンのＧＲＩＮレンズが用いられるときの支持構造２２４の寸法および出射光ビームのサイズを示す。表１１内の項目は、図２３および図２４におけるものに対応する。要素の長さＬが３０５ミクロンであり、要素がコンパクトであるが、カバーガラスが必要とされる。したがって、要素の高さＤが増大し、支持構造の外径Ｄはおよそ３８０μｍになる。４つの角部を面取りすることによって、外径を若干低減することが可能である。本実施形態では、スペクトル分散方向（ｙ方向）における出射光ビーム径の縮小比（Ｑ／Ｐ）がおよそ０．８７であり、大きいため、スペクトル分散能力（サンプル１１６上に集められるスポットのサイズ）の劣化を最小限にとどめることが可能である。

図２５および図２６（ａ）〜（ｂ）ならびに表１２および表１３を用いることによって、第１６の実施形態を説明する。説明は、第１１の実施形態に係るものと異なる部分の説明に限定される。第１６の実施形態では、（例えば、特許第５，６８６，６０４号に記載されている）シリカベースの中空微細粒子を含有する材料を薄層３３８として用いることによって、支持構造２２４のガラス材料は、１．７２の屈折率を有するガラス材料である。この場合には、回折格子２２６を薄層３３８上に形成することができるため、第１５の実施形態におけるものとしてのカバーガラスは、必要とされない。図２５は、第１６の実施形態の特徴的構造である、光学系１１２を示す。上述されたように、１つまたは複数の実施形態では、空隙、ガラスカバー、および／または薄層に加えて、（例えば、図２３、図２５などに示される）回折格子２２６は、溝の層のみであり得るか、あるいは回折格子２２６は、回折格子および同じ材料の下層であり得る。図２６（ａ）〜（ｂ）は、シリカベースの中空微細粒子を含有する低屈折率層（薄層３３８）の拡大図である。シリカベースの中空微細粒子を含有する低屈折率層の厚さは、波長よりも十分に大きい、およそ５μｍである必要がある。図２６（ａ）は、第１の反射面２２８において、レンズ２１０から放射された光の内部全反射を示す。図２６（ｂ）は、第２の反射面２３０を介して第１の反射面２２８に再び入射する光の屈折／透過を示す。表１２は、屈折率、光ビーム角度、支持構造２２４の角度、および回折格子の回折格子定数を示す。

表１３は、φ２５０ミクロンのＧＲＩＮレンズが用いられるときの支持構造２２４の寸法および出射光ビームのサイズを示す。表１３内の項目は、図１９および図２５におけるものに対応する。本実施形態では、支持構造は、およそ３２０ミクロンの外径Ｄを有し、非常にコンパクトであり、これにより、支持構造は、小さい直径を有する内視鏡としての使用に適している。

図２７および図２８ならびに表１４および表１５を用いることによって、第１７の実施形態を説明する。説明は、第１１の実施形態に係るものと異なる部分の説明に限定される。第１７の実施形態では、ＧＲＩＮレンズの端面のカット角は、０°であり、スペーサの角度βは直角である。さらに、図２８に示されるように、支持構造２２４は、直方体が第１の反射面２２８において２つに切断された形態を有し、さらに、本実施形態では、支持構造ジョイント面２３４は、正方形形状を有する。このように、単純な形態を有する支持構造２２４を形成することによって、処理コストを低減するだけでなく、製作誤差を低減し、安定した品質（回折効率および使用される波長帯域）をもたらすことも可能である。

図２７は、第１７の実施形態の特徴的構造である、光学系１１２を示す。表１４は、屈折率、光ビーム角度、支持構造２２４の角度、および回折格子の回折格子定数を示す。本実施形態では、以前の実施形態の場合と異なり、使用される波長帯域は、−６次光には４２２．６〜４７０．１ｎｍ、−５次光には５０２．４〜５６０．５ｎｍ、および−４次光には６２３．５〜６９７．２ｎｍである。図２７に示される構造および表２に示されるパラメータを有する回折格子を用いることによって、上述された波長帯域の回折効率は、２０％以上になる。さらに、回折格子の側壁に数度だけ角度を付けることによって、上述された波長帯域の回折効率は、３０％以上になる。図２９は、電磁場解析を用いることによって、回折格子の側壁に角度を付けたときの回折効率が得られた結果を示す。

表１５は、φ２５０ミクロンのＧＲＩＮレンズが用いられるときの支持構造２２４の寸法および出射光ビームのサイズを示す。表１５内の項目は、図２４および図２７におけるものに対応する。カバーガラスの厚さに関する項目Ｃは、本実施形態では、回折格子の厚さに対応するため、０である。

本実施形態では、ＧＲＩＮレンズのサイズおよび支持構造のサイズは同じであり、光学系１１２の回転中心は、ＧＲＩＮレンズおよび支持構造の中心である。したがって、本実施形態では、光学系１０２の構造は、組み立てやすい構造を有する。回転中心と出射光ビームの中心との間の変位（項目Ｆ）が本実施形態では他の実施形態よりも大きいが、被検体までの距離および画像の解像度次第では、それは許容可能な量である。光学系１１２の外径が大きくなるという不利点があるが、光学系１０２の回転中心が、支持構造の中心の代わりに出射光ビームの中心と一致させられると、中心間のこの変位を解消することができる。

本発明の好ましい実施形態が上述されたが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、そのため、本発明の要旨の範囲内で様々な変形および変更を行うことができる。

本開示の１つまたは複数の態様によれば、撮像を遂行するための１つまたは複数の方法が本明細書において提供される。図３０は、撮像を遂行するための方法の少なくとも一実施形態のフローチャートを示す。好ましくは、本方法は、以下のこと：（ｉ）スペクトル帯域がサンプルまたは標的上で重なり合う、または実質的に重なり合うよう、画像を取得するべく用いるための波長範囲のスペクトルを規定すること（図３０におけるステップＳ４０００を参照）、（ｉｉ）標的領域から反射された光を検出すること（図３０におけるステップＳ４００１を参照）、（ｉｉｉ）検出された光を、異なる波長を有する２つ以上の光束に分離すること（図３０におけるステップＳ４００２を参照）、ならびに検出された光から分離された光束を撮像し、白黒および／またはカラー画像を取得または生成すること（図３０におけるステップＳ４００３を参照）、のうちの１つまたは複数を含み得る。１つまたは複数の方法は、プローブ回折格子を用いて、標的領域上で重なり合う、または実質的に重なり合うスペクトル帯域を生成すること、ならびに回折効率が波長範囲内で高くなるようプローブ回折格子を最適化すること、のうちの少なくとも１つをさらに含み得る。１つまたは複数の実施形態では、ＳＥＥプローブは、接続部材またはインターフェースモジュールを用いて１つまたは複数のシステム（例えば、システム１００、システム１００’、システム１００’’など）に接続され得る。例えば、接続部材またはインターフェースモジュールがＳＥＥプローブのための回転接合部であるときには、回転接合部は、接触回転接合部、レンズのない回転接合部、レンズベースの回転接合部、または当業者に知られた他の回転接合部のうちの少なくとも１つであり得る。回転接合部は、１チャネル回転接合部または２チャネル回転接合部であり得る。１つまたは複数の実施形態では、ＳＥＥプローブの照明部分は、ＳＥＥプローブの検出部分とは別個であり得る。例えば、１つまたは複数の適用では、プローブは、照明ファイバ１０８を含む照明組立体（例えば、単一モードファイバ、ＧＲＩＮレンズ、スペーサ、およびスペーサの研磨面上の回折格子など）を指し得る。１つまたは複数の実施形態では、検査鏡（ｓｃｏｐｅ）は、例えば、駆動ケーブル、シース、およびシースの周りの検出ファイバ（例えば、多モードファイバ（ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ、ＭＭＦ））によって囲まれ、保護され得る、照明部分を指し得る。回折格子の被覆は１つまたは複数の用途のための検出ファイバ（例えば、ＭＭＦ）上において任意選択的なものである。照明部分は、回転ジョイントに接続されていてもよく、ビデオ速度で連続的に回転していてもよい。１つまたは複数の実施形態では、検出部分は、検出ファイバ１１８、分光計１２０、コンピュータ１３００、コンピュータ１３００’、画像プロセッサ１２２などのうちの１つまたは複数を含み得る。検出ファイバ１１８などの検出ファイバは、ＩＦ１０８などの照明ファイバを包囲していてもよく、検出ファイバは回折格子１０７などの回折格子によって覆われていてもよく、または覆われていなくてもよい。

本明細書において別途説明されていない限り、同様の符号は、同様の要素を指示する。例えば、限定するものではないが、システム１００、システム１００’、システム１００’’等などの、システムの間には、ばらつきまたは相違が存在するが、限定するものではないが、光源１０２または他のその構成要素（例えば、コンソール１３００、コンソール１３００’、ＲＪ１０６等）などの、システムの１つまたは複数の特徴は互いに同じであるか、または同様であり得る。当業者は、光源１０２、ＲＪ１０６、ＭＣＵ１４０、分光計１２０（その１つまたは複数の構成要素）、および／またはシステム１００の１つまたは複数の他の要素は、限定するものではないが、本明細書において説明されるシステム１００’、システム１００’’等などの、１つまたは複数の他のシステムのそれらの同様の符号を付された要素と同じまたは同様の仕方で動作し得ることを理解するであろう。当業者は、システム１００、システム１００’、システム１００’’など、および／またはこのようなシステムのうちの１つの１つまたは複数の同様の符号を付された要素の代替的な諸実施形態は、本明細書において説明される他の変形を有しながらも、本明細書において説明される他のシステム（またはそれらの構成要素）のうちの任意のものの同様の符号を付された要素と同じまたは同様の仕方で動作し得ることを理解するであろう。実際に、システム１００、システム１００’、システム１００’’、および本明細書において説明される他のシステムの間には特定の相違が存在するが、類似性がある。同様に、コンソールまたはコンピュータ１３００が１つまたは複数のシステム（例えば、システム１００、システム１００’、システム１００’’など）において用いられ得るが、コンソールまたはコンピュータ１３００’、画像プロセッサ１２２等などの、１つまたは複数の他のコンソールまたはコンピュータが追加的または代替的に用いられてもよい。

白色光源によって放射された光は、照明光透過ファイバによって透過され得るものであり、ＲＪ１０６を介してプローブ部分に入射し得る。加えて、または代替的に、白色光源によって放射された光は、照明光透過ファイバによって透過され得るものであり、偏向もしくは被偏向セクション１１７を介して、およびＲＪ１０６を介してプローブ部分（例えば、光学装置および／または光学系１１２）に入射し得る。スペクトル系列からの反射光（例えば、被検体またはサンプル上に形成された、またはそれによって反射されたスペクトル系列からの光、被検体またはサンプルによって反射された光など）は、ケーブルまたはファイバ１１８などの、検出ファイバまたはケーブルによって取り込まれる。１つまたは複数の実施形態では、１つの検出ファイバが用いられ得るが、複数の検出ファイバが追加的または代替的に用いられてもよい。１つまたは複数の実施形態では、検出ファイバは、プローブセクションの端部および／または端部付近まで延び得る。例えば、検出ファイバ１１８は、ＲＪ１０６から、またはＲＪ１０６を通り、プローブセクション（例えば、光学装置および／または光学系１１２）を通り、プローブセクションの端部および／または端部付近（例えば、プローブセクションの端部の近傍、ほぼプローブ部分の端部、サンプルに最も接近したプローブ部分の端部付近など）まで延びる検出ファイバ部分（例えば、プローブ部分を通って延びるファイバ）を有し得る。検出ファイバ１１８によって取り込まれた光は、スペクトル成分に分離され、検出ファイバ１１８の出口側に設けられた、限定するものではないが、分光計１２０（および／または本明細書において説明されるその１つまたは複数の構成要素）などの、少なくとも１つの検出器によって検出される。１つまたは複数の実施形態では、反射光を取り込む検出ファイバ１１８の端部は、回折格子１０７、スペーサ１１１の端部、プローブ部分１１２の端部などのうちの少なくとも１つの上に配置されるか、またはその付近に位置し得る。加えて、または代替的に、反射光は、プローブ部分、ＧＲＩＮレンズ、回転接合部などのうちの少なくとも１つを通過させられてもよく、反射光は、偏向または被偏向セクション１１７（後述）を介して分光計１２０へ通過させられてもよい。ＲＪ１０６からプローブ部分１１２へ延びる部分が、プローブ部分１１２の長手方向に延びる回転軸の周りに回転されると、スペクトル系列が、スペクトル系列と直交する方向に動き、２次元方向の反射率情報を得ることができる。これらの情報の部分（例えば、２次元方向の反射率情報）を配列することで、２次元画像を得ることが可能になる。

好ましくは、偏向または被偏向セクション１１７を含む１つまたは複数の実施形態では、被偏向セクション１１７は、光源１０２からの光をプローブ部分（例えば、要素１１２）へ偏向させ、その後、プローブ部分から受光された光を少なくとも１つの検出器（例えば、分光計１２０、分光計１２０の１つまたは複数の構成要素など）に向けて送るように動作する。１つまたは複数の実施形態では、被偏向セクション１１７は、限定するものではないが、サーキュレータ、ビームスプリッタ、アイソレータ、カプラ（例えば、溶融ファイバカプラ）、内部に孔を有する部分的に切断されたミラー、タップを有する部分的に切断されたミラーなどを含む、本明細書において説明されるように動作する１つまたは複数の干渉計または光学干渉システムを含み得る、または備え得る。１つまたは複数の実施形態では、干渉計または光学干渉システムは、限定するものではないが、光源１０２、被偏向セクション１１７、回転接合部１０６、および／またはプローブ部分（例えば、要素１１２）（および／またはその１つまたは複数の構成要素）のうちの１つまたは複数などの、システムまたはシステムの１つまたは複数の構成要素を含み得る。

回転接合部１０６は、１チャネル回転接合部または２チャネル回転接合部であり得る。１つまたは複数の実施形態では、プローブの照明部分は、プローブの検出部分とは別個であり得る。例えば、１つまたは複数の適用では、プローブは、照明ファイバを含む照明組立体（例えば、単一モードファイバ、ＧＲＩＮレンズ、スペーサ、およびスペーサの研磨面上の回折格子など）を指し得る。１つまたは複数の実施形態では、検査鏡は、例えば、駆動ケーブル、シース、およびシースの周りの検出ファイバ（例えば、多モードファイバ（ＭＭＦ））によって囲まれ、保護され得る、照明部分を指し得る。回折格子の被覆は、１つまたは複数の用途のための検出ファイバ（例えば、ＭＭＦ）上において任意選択的なものである。照明部分は、回転ジョイントに接続されていてもよく、ビデオ速度で連続的に回転していてもよい。１つまたは複数の実施形態では、画像データを得るよう動作する検出部分は、検出ファイバ１１８、分光計１２０、コンピュータ１３００、（以下においてさらに説明される）コンピュータ１３００’などのうちの１つまたは複数を含み得る。

強度、粘度、解像度（１つまたは複数の画像の解像度を増大させることを含む）、カラー画像の作成、または本明細書において説明される任意の他の測定をデジタルおよびアナログで計算するための多くの仕方が存在する。少なくとも一実施形態では、コンソールまたはコンピュータ１３００、１３００’などのコンピュータは、本明細書に記載されているＳＥＥデバイス、システム、方法および／または記憶媒体を制御および監視するための専用のものであってもよい。

撮像のために用いられる電気信号は、限定するものではないが、ケーブルまたはワイヤ１１３（図３１参照）などの、ケーブルまたはワイヤを介して、限定するものではないが、上述された画像プロセッサ１２２（例えば、図１Ａおよび図１２参照）、コンピュータ１３００（例えば、図１Ｂ〜図１Ｃおよび図３１参照）、以下においてさらに説明されるコンピュータ１３００’（例えば、図３２参照）等などの、１つまたは複数のプロセッサに送信され得る。

図３１に、コンピュータシステム１３００（例えば、図１Ｂ〜図１Ｃに示されるコンソールまたはコンピュータ１３００を参照）の様々な構成要素が提供されている。コンピュータシステム１３００は、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、「ＣＰＵ」）１３０１、ＲＯＭ１３０２、ＲＡＭ１３０３、通信インターフェース１３０５、ハードディスク（および／または他の記憶デバイス）１３０４、スクリーン（またはモニタインターフェース）１３０９、キーボード（または入力インターフェース；キーボードに加えてマウスもしくは他の入力デバイスをも含み得る）１３１０、ならびに（例えば、限定するものではないが、コンソール、プローブ、本明細書に記載の任意のモータ、光源などに接続されることを含む）上述された構成要素のうちの１つまたは複数の間のバスまたは他の接続線（例えば、接続線１３１３）を含み得る。加えて、コンピュータシステム１３００は、上述された構成要素のうちの１つまたは複数を含み得る。例えば、コンピュータシステム１３００は、ＣＰＵ１３０１、ＲＡＭ１３０３、入力／出力（ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ、Ｉ／Ｏ）インターフェース（通信インターフェース１３０５など）、ならびにバス（これは１つまたは複数の線１３１３をコンピュータシステム１３００の構成要素間の通信システムとして含み得る。１つまたは複数の実施形態では、コンピュータシステム１３００および少なくともそのＣＰＵ１３０１は、限定するものではないが、モータ、回転接合部等を用いるシステムなどの、デバイスまたはシステムの１つまたは複数の上述された構成要素と通信し得る）を含み得るものであり、１つまたは複数の他のコンピュータシステム１３００は、上述された他の構成要素の１つまたは複数の組み合わせを含み得る（例えば、コンピュータ１３００の１つまたは複数の線１３１３は線１１３を介して他の構成要素に接続し得る）。ＣＰＵ１３０１は、記憶媒体内に記憶されたコンピュータ実行可能命令を読み出して遂行するように構成されている。コンピュータ実行可能命令は、本明細書に記載されている方法および／または算出の実行のためのものを含み得る。システム１３００は、ＣＰＵ１３０１に加えて１つまたは複数の追加のプロセッサを含み得るものであり、ＣＰＵ１３０１を含む、このようなプロセッサは、組織またはサンプルの特徴付け、診断、評価および／または撮像のために用いられてもよい。システム１３００は、ネットワーク接続を介して（例えば、ネットワーク１３０６を介して）接続された１つまたは複数のプロセッサをさらに含み得る。ＣＰＵ１３０１、およびシステム１３００によって用いられる任意の追加のプロセッサは、同じ電気通信ネットワーク内、または異なる電気通信ネットワーク内に配置され得る（例えば、本明細書に記載の技法の遂行は遠隔制御されてもよい）。

Ｉ／Ｏまたは通信インターフェース１３０５は、光源、分光計を含み得る、入力および出力デバイスへの通信インターフェースを提供し、コンピュータ１３００の通信インターフェースは、（図３１に図式的に示されるように）線１１３を介して、本明細書に記載の他の構成要素に接続し、マイクロフォン、通信ケーブルおよびネットワーク（有線式もしくは無線式のいずれか）、キーボード１３１０、マウス（例えば、図３２に示されるマウス１３１１を参照）、タッチスクリーンもしくはスクリーン１３０９、ライトペンなどに接続し得る。モニタインターフェースまたはスクリーン１３０９は、それへの通信インターフェースを提供する。

本明細書において説明される、組織またはサンプルの特徴付け、診断、検査および／または撮像（限定するものではないが、画像解像度を増大させることを含む）を遂行するための方法などの、本開示の任意の方法および／またはデータは、コンピュータ可読記憶媒体上に記憶され得る。限定するものではないが、ハードディスク（例えば、ハードディスク１３０４、磁気ディスクなど）、フラッシュメモリ、ＣＤ、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ、「ＣＤ」）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ、「ＤＶＤ」）、ブルーレイ（商標）ディスクなど）、光磁気ディスク、ランダムアクセスメモリメモリ（ｒａｎｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、「ＲＡＭ」）（ＲＡＭ１３０３など）、ＤＲＡＭ、リードオンリーメモリ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、「ＲＯＭ」）、分散コンピューティングシステムの記憶装置、メモリカード、または同様のもの（例えば、限定するものではないが、不揮発性メモリカード、ソリッドステートドライブ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ、ＳＳＤ）（図３２におけるＳＳＤ１３０７を参照）、ＳＲＡＭ等などの、他の半導体メモリ）、これらの任意選択的な組み合わせ、サーバ／データベース等のうちの１つまたは複数などの、一般的に用いられるコンピュータ可読および／または書き込み可能記憶媒体が、上述されたコンピュータシステム１３００のプロセッサまたはＣＰＵ１３０１などのプロセッサに、本明細書に開示される方法のステップを遂行させるために用いられ得る。コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体であり得るものであり、および／またはコンピュータ可読媒体は、１つまたは複数の実施形態における一時的な伝搬信号を唯一の例外として、全てのコンピュータ可読媒体を含み得る。コンピュータ可読記憶媒体は、限定するものではないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ等などの、所定の、もしくは限られた、もしくは短い期間にわたり、および／または電力の存在下でのみ情報を記憶する媒体を含み得る。本開示の実施形態は、また、上述の実施形態のうちの１つまたは複数の機能を遂行するための、記憶媒体（より詳細に「非一時的コンピュータ可読記憶媒体」とも呼ばれ得る）上に記録されたコンピュータ実行可能命令（例えば、１つまたは複数のプログラム）を読み出して実行し、および／または上述の実施形態のうちの１つまたは複数の機能を遂行するための１つまたは複数の回路（例えば、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ））を含むシステムまたは装置のコンピュータによって実現され、システムまたは装置のコンピュータによって、例えば、上述の実施形態のうちの１つまたは複数の機能を遂行するためのコンピュータ実行可能命令を記憶媒体から読み出して実行し、および／または上述の実施形態のうちの１つまたは複数の機能を遂行するための１つまたは複数の回路を制御することによって遂行される方法によって実現され得る。

本開示の少なくとも１つの態様によれば、上述された、限定するものではないが、上述のコンピュータ１３００のプロセッサ等などの、プロセッサに関連する方法、システム、およびコンピュータ可読記憶媒体は、図に示されるものなどの好適なハードウェアを利用して達成され得る。本開示の１つまたは複数の態様の機能性は、図３１に示されるものなどの好適なハードウェアを利用して達成され得る。このようなハードウェアは、標準のデジタル回路機構、ソフトウェアおよび／またはファームウェアプログラムを実行するように動作可能である既知のプロセッサのうちの任意のもの、プログラム可能リードオンリーメモリ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、ＰＲＯＭ）、プログラム可能アレイ論理デバイス（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ａｒｒａｙ ｌｏｇｉｃ、ＰＡＬ）等などの、１つまたは複数のプログラム可能デジタルデバイスまたはシステムなどの、既知の技術のうちの任意のものを利用して実装され得る。ＣＰＵ１３０１（図３１に示されるもの）は、また、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、ナノプロセッサ、１つまたは複数のグラフィック処理装置（ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）（「ＧＰＵ」。視覚処理装置（ｖｉｓｕａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、「ＶＰＵ」）とも呼ばれる）、１つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、「ＦＰＧＡ」）、あるいは他の種類の処理構成要素（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））を含み、および／またはそれらで作製され得る。なお、さらに、本開示の様々な態様は、好適な記憶媒体（例えば、コンピュータ可読記憶媒体、ハードドライブ等）、あるいは輸送可能性および／または配布のための媒体（フロッピーディスク、メモリチップ等など）上に記憶され得るソフトウェアおよび／またはファームウェアプログラムを用いて実装され得る。コンピュータは、コンピュータ実行可能命令を読み出して実行するための別個のコンピュータまたは別個のプロセッサのネットワークを含み得る。コンピュータ実行可能命令は、例えば、ネットワークまたは記憶媒体から、コンピュータに提供されてもよい。

上述されたように、図３２に、コンピュータまたはコンソール１３００’の代替的な一実施形態のハードウェア構造が示されている。コンピュータ１３００’は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３０１、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）１３１５、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３０３、ネットワークインターフェースデバイス１３１２、ユニバーサルシリアルバス（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ、ＵＳＢ）などの操作インターフェース１３１４、ならびにハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）１３０７などのメモリを含む。好ましくは、コンピュータまたはコンソール１３００’は、ディスプレイ１３０９を含む。コンピュータ１３００’は、操作インターフェース１３１４またはネットワークインターフェース１３１２を介して、（例えば、図３１に同様に示されるケーブルまたはファイバ１１３などの、ケーブルまたはファイバを介して）モータ、コンソール、ならびに／あるいは本明細書において説明されるデバイスまたはシステムの任意の他の構成要素と接続し得る。コンピュータ１３００’などのコンピュータは、１つまたは複数の実施形態では、モータまたは運動制御ユニット（ＭＣＵ）を含み得る。操作インターフェース１３１４は、マウスデバイス１３１１、キーボード１３１０またはタッチパネルデバイスなどの操作ユニットと接続されている。コンピュータ１３００’は、各構成要素のうちの２つ以上を含み得る。

少なくとも１つのコンピュータプログラムがＳＳＤ１３０７内に記憶されており、ＣＰＵ１３０１は、少なくとも１つのプログラムをＲＡＭ１３０３上にロードし、本明細書に記載されている１つまたは複数のプロセス、ならびに基本的な入力、出力、算出、メモリ書き込みおよびメモリ読み出しプロセスを遂行するための少なくとも１つのプログラム内の命令を実行する。

コンピュータ１３００、１３００’などのコンピュータはＭＣＵ、回転接合部などと通信し、撮像を遂行することができ、取得された強度データから画像を復元する。モニタまたはディスプレイ１３０９は、復元された画像を表示し、撮像条件についての、または撮像対象の物体についての他の情報を表示してもよい。モニタ１３０９は、また、ユーザが、本明細書において説明される任意のシステムを操作するためのグラフィカルユーザインターフェースを提供する。操作信号が操作ユニット（例えば、限定するものではないが、マウスデバイス１３１１、キーボード１３１０、タッチパネルデバイス等など）からコンピュータ１３００’内の操作インターフェース１３１４内に入力され、操作信号に対応して、コンピュータ１３００’は、本明細書に記載の任意のシステムに、撮像条件を設定または変更し（例えば、画像もしくは画像群の解像度を改善する）、撮像を開始または終了するよう命令する。光源またはレーザ源ならびに分光計および／または検出器は、コンピュータ１３００、１３００’と通信し、ステータス情報および制御信号を送信および受信するためのインターフェースを有し得る。

本開示、ならびに／あるいは本開示の、デバイス、システムおよび記憶媒体の１つまたは複数の構成要素、および／または方法はまた、限定するものではないが、米国特許第６，３４１，０３６号、同第７，４４７，４０８号、同第７，５５１，２９３号、同第７，７９６，２７０号、同第７，８５９，６７９号、同第８，０４５，１７７号、同第８，１４５，０１８号、同第８，８３８，２１３号、同第９，２５４，０８９号、同第９，２９５，３９１号、同第９４１５５５０号、および同第９，５５７，１５４号などにおける、ＳＥＥプローブ技術を含む、任意の好適な光学組立体、ならびにＴｅａｒｎｅｙらへの米国特許第７，８８９，３４８号において開示されるものなどの、フォトルミネッセンス撮像を容易にする構成および方法と併せて用いられ得る。他の例示的なＳＥＥシステムが、例えば、米国特許出願公開第２０１６／０３４１９５１号、同第２０１６／０３４９４１７号、米国特許出願公開第２０１７／００３５２８１号、同第２０１７／１６７８６１号、同第２０１７／０１６８２３２号、同第２０１７／０１７６７３６号、同第２０１７／０２９０４９２号、同第２０１７／０３２２０７９号、同第２０１２／０１０１３７４号、および国際公開第２０１５／１１６９５１号、国際公開第２０１５／１１６９３９号、国際公開第２０１７／１１７２０３号、国際公開第２０１７／０２４１４５号、国際公開第２０１７／１６５５１１号、国際公開第２０１７／１３９６５７号、および２０１７年１月２７に出願された米国特許非仮出願第１５／４１８，３２９号に記載されている。これらの特許、特許公報、および特許出願の各々は、それらの全体が本明細書において参照により組み込まれている。

本明細書における開示は、特定の実施形態を参照して説明されたが、これらの実施形態は単に本開示の原理および適用の例示にすぎず（およびこれらに限定されず）、本発明は、開示されている実施形態に限定されないことを理解されたい。したがって、数多くの変更が例示の実施形態になされ得ること、ならびに他の構成が本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく考案され得ることを理解されたい。添付の請求項の範囲は、このような変更ならびに同等の構造および機能を全て包含するよう、最も広い解釈が与えられるべきである。

本発明は、限定するものではないが、スペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）における小型プローブの端部における光学系を用いることによる、限定するものではないが、白黒画像および／またはカラー画像などの、画像の取得に適用可能である。

Claims (82)

1. 光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、
   少なくとも第１の反射面および第２の反射面を含む光学系と、
   回折格子と、
   を備え、
   前記第１の反射面は、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光を前記第２の反射面へ反射するように配置されており、
   前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を、前記第１の反射面を通して前記回折格子へ後方反射するように配置されており、
   前記回折格子は、前記第２の反射面からの光を０でない回折次数で第１の方向に回折する、
   内視鏡。
2. 前記第１の反射面は、前記第１の反射面が前記第１の導波路の前記出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面である、請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記第１の反射面と前記回折格子の構成要素の一部分とが同じ平面上にあり、どちらも単一の支持構造上にある、請求項１に記載の内視鏡。
4. 前記第２の反射面は、曲面である、請求項１に記載の内視鏡。
5. 前記光学系は、前記第１の導波路の前記出力ポートと前記第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含む、請求項１に記載の内視鏡。
6. 前記スペーサは、ＧＲＩＮレンズを含む、請求項５に記載の内視鏡。
7. 前記第１の導波路の光軸は、前記ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上にある、請求項６に記載の内視鏡。
8. 前記内視鏡の端部部分は、前記第１の導波路の前記出力ポートと照明面との間にあり、
   前記照明面は、照明光が前記内視鏡から出てくる前記内視鏡の最終表面であり、
   前記内視鏡の端部部分の直径は、３５０μｍ未満である、
   請求項１に記載の内視鏡。
9. 前記内視鏡が複数の伝搬モードを有し、
   前記複数の伝搬モードのうちの第１の伝搬モードでは、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光が前記第１の反射面によって反射され、次に、前記第２の反射面によって反射され、次に、前記回折格子によって回折され、
   前記複数の伝搬モードのうちの第２の伝搬モードでは、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光が前記回折格子によって回折され、前記第１の反射面または前記第２の反射面によって反射されない、
   請求項１に記載の内視鏡。
10. 検出器とスイッチとをさらに備える、請求項９に記載の内視鏡。
11. 前記第１の反射面は、前記出力ポートからの光を前記第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成されており、
    前記第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きい、
    請求項１に記載の内視鏡。
12. 前記第１の反射面および前記回折格子の構成要素は、実質的に平行な平面上にある、請求項１に記載の内視鏡。
13. 前記第１の反射面は、単一の支持構造と薄膜または薄層との間の境界面であり、前記回折格子は、前記薄膜または薄層上にある、請求項１２に記載の内視鏡。
14. 前記第２の反射面は、ボールレンズの表面である、請求項１に記載の内視鏡。
15. 前記内視鏡は、カラー内視鏡であり、
    前記回折格子は、前記第２の反射面からの光を、０でない回折次数の、前記回折次数が相互に異なる青色、緑色および赤色の波長光で前記第１の方向に回折する、
    請求項１に記載の内視鏡。
16. 前記第１の反射面は、前記第１の反射面が前記第１の導波路の前記出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面である、請求項１５に記載の内視鏡。
17. 前記第１の反射面と前記回折格子の構成要素の一部分とが同じ平面上にあり、どちらも単一の支持構造上にある、請求項１５に記載の内視鏡。
18. 前記光学系は、前記第１の導波路の前記出力ポートと前記第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含む、請求項１５に記載の内視鏡。
19. 前記スペーサは、ＧＲＩＮレンズを含む、請求項１８に記載の内視鏡。
20. 前記ＧＲＩＮレンズの光出射端部は、前記第１の反射面が内部全反射面になるよう、所定の方向に傾斜している、請求項１９に記載の内視鏡。
21. 前記第１の導波路の光軸は、前記ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上にある、請求項１９に記載の内視鏡。
22. 前記ＧＲＩＮレンズの光出射端部は、前記第１の反射面が内部全反射面になるよう、所定の方向に傾斜している、請求項２１に記載の内視鏡。
23. 前記内視鏡の端部部分は、前記第１の導波路の前記出力ポートと照明面との間にあり、
    前記照明面は、照明光が前記内視鏡から出てくる前記内視鏡の最終表面であり、
    前記内視鏡の端部部分の直径は、３５０μｍ未満である、
    請求項１５に記載の内視鏡。
24. 前記内視鏡の前記端部部分の回転中心と、前記回折格子から出てくる光ビームの中心との間のギャップは、前記内視鏡の前記端部部分に外接する円の直径の１／１０未満である、請求項２３に記載のカラー内視鏡。
25. 前記第１の反射面は、前記出力ポートからの光を前記第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成されており、
    前記第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きい、
    請求項１５に記載の内視鏡。
26. 前記第１の反射面および前記回折格子の構成要素は、実質的に平行な平面上にある、請求項１５に記載の内視鏡。
27. 前記第１の反射面は、単一の支持構造と薄層との間の境界面であり、前記回折格子は、前記薄層上にある、請求項２６に記載の内視鏡。
28. 前記支持構造の屈折率Ｎ１および前記薄層の屈折率Ｎ２は、Ｎ２／Ｎ１＜０．８を満足する、請求項２７に記載の内視鏡。
29. 前記薄層は、空隙であり、前記薄層の前記屈折率Ｎ２は、Ｎ２＝１を満足する、請求項２７に記載の内視鏡。
30. 前記回折格子は、カバーガラスによって支持されている、請求項２９に記載の内視鏡。
31. 前記回折格子を形成する部材は、前記薄層を兼ねている、請求項２８に記載の内視鏡。
32. 光源と、
    検出器と、
    前記光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、
    少なくとも第１の反射面および第２の反射面を含む光学系と、
    回折格子と、
    を備え、
    前記第１の反射面は、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光を前記第２の反射面へ反射するように配置されており、
    前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を、前記第１の反射面を通して前記回折格子へ後方反射するように配置されており、
    前記回折格子は、前記第２の反射面からの光を０でない回折次数で第１の方向に回折し、
    さらに、光を集光し、前記集光された光を前記検出器へ送るための第２の導波路を備える、
    撮像装置。
33. 前記第１の反射面は、前記第１の反射面が前記第１の導波路の前記出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面である、請求項３２に記載の撮像装置。
34. 前記第１の反射面と前記回折格子の構成要素の一部分とが同じ平面上にあり、どちらも単一の支持構造上にある、請求項３２に記載の撮像装置。
35. 前記第２の反射面は、曲面である、請求項３２に記載の撮像装置。
36. 前記撮像装置が複数の伝搬モードを有し、
    前記複数の伝搬モードのうちの第１の伝搬モードでは、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光が前記第１の反射面によって反射され、次に、前記第２の反射面によって反射され、次に、前記回折格子によって回折され、
    前記複数の伝搬モードのうちの第２の伝搬モードでは、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光が前記回折格子によって回折され、前記第１の反射面または前記第２の反射面によって反射されない、
    請求項３２に記載の撮像装置。
37. スイッチをさらに備える、請求項３６に記載の撮像装置。
38. 前記第１の反射面は、前記出力ポートからの光を前記第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成されており、
    前記第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きい、
    請求項３２に記載の撮像装置。
39. 前記第１の反射面および前記回折格子の構成要素は、実質的に平行な平面上にある、請求項３２に記載の撮像装置。
40. 前記第１の反射面は、単一の支持構造と薄膜との間の境界面であり、前記回折格子は、前記薄膜上にある、請求項３９に記載の撮像装置。
41. 前記第２の反射面は、ボールレンズの表面である、請求項３２に記載の撮像装置。
42. 前記撮像装置は、カラー撮像装置であり、前記カラー撮像装置は、カラー画像またはカラー画像群を得るように動作し、
    前記回折格子は、前記第２の反射面からの光を、０でない回折次数の、前記回折次数が相互に異なる青色、緑色および赤色の波長光で前記第１の方向に回折する、
    請求項３２に記載の撮像装置。
43. 光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、
    少なくとも第１の反射面および第２の反射面を含む光学系と、
    回折格子と、
    を備え、
    前記第１の反射面は、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光を前記第２の反射面へ反射するように配置されており、
    前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を、前記第１の反射面を通して前記回折格子へ後方反射するように配置されており、
    前記回折格子は、前記第２の反射面からの光を０でない回折次数で第１の方向に回折する、
    プローブ。
44. 前記第１の反射面は、前記第１の反射面が前記第１の導波路の前記出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面である、請求項４３に記載のプローブ。
45. 前記第１の反射面と前記回折格子の構成要素の一部分とが同じ平面上にあり、どちらも単一の支持構造上にある、請求項４３に記載のプローブ。
46. 前記第２の反射面は、曲面である、請求項４３に記載のプローブ。
47. 前記プローブが複数の伝搬モードを有し、
    前記複数の伝搬モードのうちの第１の伝搬モードでは、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光が前記第１の反射面によって反射され、次に、前記第２の反射面によって反射され、次に、前記回折格子によって回折され、
    前記複数の伝搬モードのうちの第２の伝搬モードでは、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光が前記回折格子によって回折され、前記第１の反射面または前記第２の反射面によって反射されない、
    請求項４３に記載のプローブ。
48. 検出器とスイッチとをさらに備える、請求項４７に記載のプローブ。
49. 前記第１の反射面は、前記出力ポートからの光を前記第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成されており、
    前記第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きい、
    請求項４３に記載のプローブ。
50. 前記第１の反射面および前記回折格子の構成要素は、実質的に平行な平面上にある、請求項４３に記載のプローブ。
51. 前記第１の反射面は、単一の支持構造と薄膜との間の境界面であり、前記回折格子は、前記薄膜上にある、請求項５０に記載のプローブ。
52. 前記第２の反射面は、ボールレンズの表面である、請求項４３に記載のプローブ。
53. 前記プローブは、カラープローブであり、前記カラープローブは、カラー画像またはカラー画像群を得るように動作し、
    前記回折格子は、前記第２の反射面からの光を、０でない回折次数の、前記回折次数が相互に異なる青色、緑色および赤色の波長光で前記第１の方向に回折する、
    請求項４３に記載のプローブ。
54. 光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、
    少なくとも第１の反射面および第２の反射面を含む光学系と、
    回折格子と、
    を備え、
    前記第１の反射面は、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光を前記第２の反射面へ反射するように配置されており、
    前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を前記回折格子へ反射するように配置されており、
    前記回折格子は、前記第２の反射面からの光を０でない回折次数で第１の方向に回折する、
    スペクトル符号化プローブ。
55. 前記第１の反射面は、前記第１の反射面が前記第１の導波路の前記出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面である、請求項５４に記載のスペクトル符号化プローブ。
56. 前記第２の反射面は、前記第２の反射面が前記第１の反射面から受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面である、請求項５４に記載のスペクトル符号化プローブ。
57. 前記第１の反射面は、曲面である、請求項５４に記載のスペクトル符号化プローブ。
58. 前記第２の反射面は、曲面である、請求項５４に記載のスペクトル符号化プローブ。
59. 前記光学系は、前記第１の導波路の前記出力ポートと前記第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含む、請求項５４に記載のスペクトル符号化プローブ。
60. 前記スペーサは、ＧＲＩＮレンズを含む、請求項５９に記載のスペクトル符号化プローブ。
61. 前記第１の導波路の光軸は、前記ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上にない、請求項６０に記載のスペクトル符号化プローブ。
62. 前記スペクトル符号化プローブの端部部分は、前記第１の導波路の前記出力ポートと照明面との間にあり、
    前記照明面は、照明光が前記スペクトル符号化プローブから出てくる前記スペクトル符号化プローブの最終表面であり、
    前記スペクトル符号化プローブの端部部分の直径は、３５０μｍ未満である、
    請求項５４に記載のスペクトル符号化プローブ。
63. 前記第１の反射面は、ボールレンズの表面である、請求項５４に記載のスペクトル符号化プローブ。
64. 前記第２の反射面は、ボールレンズの表面である、請求項５４に記載のスペクトル符号化プローブ。
65. 第１の導波路と、
    少なくとも、第１の反射面、第２の反射面および回折格子を含む光学系と、
    を備え、
    前記回折格子は、光を受光し、前記受光された光を、前記第１の反射面を通して回折するように配置されており、
    前記第２の反射面は、前記回折格子によって回折された前記第１の反射面を通過した回折光を受光し、前記回折光を前記第１の反射面に向けて後方反射するように配置されており、
    前記第１の反射面は、前記第２の反射面からの前記回折光を前記第１の導波路に向けて反射するように配置されており、
    前記第１の導波路は、前記第１の反射面が前記第２の反射面から反射する前記回折光を受光するように配置されている、
    プローブ。
66. 前記第２の反射面は、曲面である、請求項６５に記載のプローブ。
67. 前記光学系は、前記第１の導波路の前記出力ポートと前記第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含む、請求項６５に記載のプローブ。
68. 前記スペーサは、ＧＲＩＮレンズを含む、請求項６７に記載のプローブ。
69. 前記第１の導波路の光軸は、前記ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上にある、請求項６８に記載のプローブ。
70. 前記第１の反射面は、前記第２の反射面からの光を前記第１の反射面の法線に対して第１の角度で受光するように構成されており、
    前記第１の角度は、内部全反射のための臨界角よりも大きい、
    請求項６５に記載のプローブ。
71. 前記第１の反射面と前記回折格子の構成要素とが実質的に平行な平面上にある、請求項６５に記載のプローブ。
72. 前記第１の反射面は、単一の支持構造と薄膜との間の境界面であり、前記回折格子は、前記薄膜上にある、請求項７１に記載のプローブ。
73. 前記第２の反射面は、ボールレンズの表面である、請求項６５に記載のプローブ。
74. 光源からの光を第１の導波路の出力ポートへ導くための第１の導波路と、
    少なくとも、第１の反射面、第２の反射面、第１の回折格子および第２の回折格子を含む光学系と、
    を備え、
    前記第１の反射面は、前記第１の導波路の前記出力ポートからの光を前記第２の反射面へ反射するように配置されており、
    前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光の第１の部分を第１の回折格子に向けて反射するように配置されており、
    前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの前記光の第２の部分を、第２の回折格子を通して透過させるように配置されており、
    前記第１の回折格子は、前記第２の反射面から反射された光を０でない回折次数で第１の方向に回折し、
    前記第２の回折格子は、前記第２の反射面を通して透過された光を０でない回折次数で前記第１の方向と異なる第２の方向に回折する、
    プローブ。
75. 前記第１の反射面は、前記第１の反射面が前記第１の導波路の前記出力ポートから受光する光の少なくとも一部分のための内部全反射面である、請求項７４に記載のプローブ。
76. 前記第１の反射面は、曲面である、請求項７４に記載のプローブ。
77. 前記光学系は、前記第１の導波路の前記出力ポートと前記第１の反射面との間に位置するスペーサをさらに含む、請求項７４に記載のプローブ。
78. 前記スペーサは、ＧＲＩＮレンズを含む、請求項７７に記載のプローブ。
79. 前記第１の導波路の光軸は、前記ＧＲＩＮレンズの光軸と同一直線上にない、請求項７８に記載のプローブ。
80. 前記第２の反射面と前記第２の回折格子の構成要素とが実質的に平行な平面上にある、請求項７４に記載のプローブ。
81. 前記第２の反射面は、単一の支持構造と薄膜との間の境界面であり、前記第２の回折格子は、前記薄膜上にある、請求項８０に記載のプローブ。
82. 前記第１の反射面は、ボールレンズの表面である、請求項７４に記載のプローブ。