JP4464519B2 - 光イメージング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体に低干渉性光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体組織を診断する場合、組織内部の光学的情報を得ることのできる装置として、低干渉性光を用いて被検体に対する断層像を得る干渉型のＯＣＴ（オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ）が例えば特表平６−５１１３１２号に開示されている。
【０００３】
上記特表平６−５１１３１２号では、生体組織の特定の深さから散乱・反射光を検出するため、リファレンスミラーを進退することにより得ている。さらに、生体組織内部の断層画像を構築するため、生体組織に照射する光ビームを走査し、前記リファレンスミラーの進退とを同期させることで断層像を構築している。
【０００４】
また、“Ｉｎ ｖｉｖｏ ｖｉｄｅｏ ｒａｔｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”（Ａ．Ｍ．Ｒｏｌｌｉｎｓ ｅｔ．ａ１，Ｏｐｔｉｃａ１ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｖｏ１．３，ｐ２１９，１９９８）にＯＣＴで干渉位置の高速走査を、参照側光路に設けたガルバノメータミラーを用いた群遅延機構による光ディレイラインで行う方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特表平６−５１１３１２号に開示された構成では、マイケルソン干渉系を用いている。また前述の“Ｉｎ ｖｉｖｏ ｖｉｄｅｏ ｒａｔｅ ｏｐｔｉｃａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”（Ａ．Ｍ．Ｒｏｌｌｉｎｓ ｅｔ．ａ１）に同様にマイケルソン干渉系を用いてリアルタイムでの観察を実現している。
【０００６】
しかし、マイケルソン干渉系を用いた場合、光カプラーの分岐比が１：１が最大の効率となるので、光源出力をＰとし、被検体からの反射率をＲとすると検出器に戻る光はＰ×Ｒ／４となる。参照側から検出器に戻る光量はミラーの反射率を１とするとＰ／４となる。ここで検出器に戻る光量は（Ｐ×Ｒ／４＋Ｐ／４）である。しかし検出したい信号光は光ヘテロダイン検出のため、√（Ｐ×Ｒ／４×Ｐ／４）＝Ｐ√（Ｒ／４）となり、生体では一般的にＲ≒１０-4以下であるので、検出器に戻る光量に対し、信号が圧倒的に小さくなり、ＳＮ比を向上させることが困難である。また、生体からの微弱な反射光のうち７５％を捨てていることになり、これもＳＮ比を減衰する原因となる。
【０００７】
そのため、マイケルソン干渉系を用いてＳＮ比を向上させる方法として、特開平６−７４７１０号公報では、参照側に減衰器を設け、信号光と同程度まで減衰させることで、検出器に戻る光量を調整する方法を開示している。しかし、同時にヘテロダイン検出光も減衰してしまうという問題がある。特開平６−７４７１０号公報では、原理的にマイケルソン干渉系より優れた方式としてマッハツエンダー干渉系の例を開示している。しかし、ここで示されるマッハツエンダー干渉系は光路長可変手段としてコーナーミラーの移動で行う方法を示しているが、この方法では高速に深さ方向の走査を行い、リアルタイムでの観察を行うことは困難である。
【０００８】
さらにマイケルソン干渉系では、光源に光源光が参照側から最大１／４戻ってくる。このような戻り光はＳＬＤ（スーパルミネセンスダイオード）などの低コヒーレンス光源を破壊する原因になり、光通信波長帯（１．３，１．５５μｍ）以外の帯域では高価なアイソレータなどを通常用いる必要があるという問題がある。
【０００９】
さらに、ファイバを用いたマイケルソン干渉系では、最大の干渉出力を得るには物体側と参照側の偏光を偏波コントローラなどを用いて一致させることが重要である。しかし、“Ｉｎ ｖｉｖｏ ｖｉｄｅｏ ｒａｔｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”（Ａ．Ｍ．Ｒｏｌｌｉｎｓ ｅｔ．ａ１）に示されるような反射型の高速光デレイラインでは、回折格子などの偏光特性を有するデバイスを用いた場合、入射ファイバと出射ファイバが同一のファイバなので、参照側、物体側、更に両方に設けられた偏光コントローラの調整によっても、参照側の光効率の高さと、参照側と物体側の偏光特性の一致が両立するとは限らず、低干渉出力しか得られない可能性を有する。
【００１０】
さらに、反射型の高速デイレイラインでは、可動ミラー以外のファイバ端や光学素子表面の反射も戻り光となるため、得たい信号光以外のノイズ光が発生し、ＳＮ比を劣化させる原因となる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高ＳＮで高速なリファレンス走査手段を有すると共に、干渉系を安価に構成することのできる光イメージング装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光イメージング装置は、被検体に低コヒーレンス光を照射し、前記被検体において散乱した光の情報から前記被検体の断層像を構築する光イメージング装置において、
前記低コヒーレンス光を被検体に照射し、前記被検体において散乱した光を受光する光照射受光手段と、前記光照射受光手段と接続し、前記被検体において散乱した光と基準光とを干渉させるとともに、干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝播時間を変化させる伝播時間変化手段と、干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、前記光照射受光手段がマッハツェンダー干渉系の光路の片側に、前記伝播時間変化手段が前記マッハツェンダー干渉系のもう一方の光路に設けられ、前記伝播時間変化手段が、前記低コヒーレンス光の入射側に配置された第１の分散素子と、前記第１の分散素子を経た光が入射される第１のレンズと、前記第１のレンズのフーリエ平面に配置されたくさび型プリズムと、前記くさび型プリズムに対して前記第１のレンズの位置と共役な位置に配置された第２のレンズと、前記くさび型プリズムに対して前記第１の分散素子の位置と共役な位置に配置された第２の分散素子と、を有し、前記くさび型プリズムが、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの光軸から所定の距離だけ離れ、かつ、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの前記光軸に対して平行な回転軸を中心に回転する
ことを特徴とする光イメージング装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１４】
第１の実施の形態：
図１ないし図１２は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は光イメージング装置の構成を示す構成図、図２は図１の透過型ディレイラインの構成を示す構成図、図３は図２のくさび型プリズムの第１の例を示す図、図４は図２のくさび型プリズムの第２の例を示す図、図５は図２のくさび型プリズムの回転手段を説明する図、図６は図２のくさび型プリズムの回転手段の変形例を説明する図、図７は図１の光カプラ、光走査プローブ、走査手段及び走査駆動装置の詳細な構成を説明する図、図８は図７のコネクタの接点部（プローブ側）の構成をを示す図、図９は図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法を説明する図、図１０は図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法の流れを示すフローチャート、図１１は図１の構成における透過型ディレイラインにより光伝播時間を変化させながら被検体の深さ方向に対応して得られた干渉信号を復調器で復調しＡＤコンバータでコンピュータに取り込まれた信号の信号強度を示す図、図１２は特に生体で効果的に図１１の信号強度を補償する方法を示す図である。
【００１５】
（構成）
図１に示される光イメージング装置は、Ｓｕｐｅｒ ＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ（ＳＬＤ）等の低コヒーレンス光源１を有している。この低コヒーレンス光源１の光は、その波長が例えば１３００ｎｍで、その可干渉距離（コヒーレンス長）が例えば１５μｍ程度であるような短い距離範囲のみで干渉する低コヒーレンス性を有している。つまり、この光を例えば２つに分岐した際、再び混合した場合には、分岐した点から混合した点までの２つの光路長の差が１５μｍ程度である場合にのみ干渉するという特性を示す。
【００１６】
低コヒーレンス光源１からの光は第１のシングルモードファイバ（以下ＳＭＦ）２に導光され、光カプラ３により第２のＳＭＦ４と第３のＳＭＦ５に分岐される。この光カプラ３は第１のＳＭＦ２の光を第２のＳＭＦ４と第３のＳＭＦ５に（１−α）：αの比率で分岐する。第３のＳＭＦ５に導光された光は光カプラ６により略半分が第５のＳＭＦ２１ａに導光され、走査手段１９を経由し、第５のＳＭＦ２１ｂの他端に伝送される。第５のＳＭＦ２１ｂに導光された光は、光走査プローブ２０に伝送され、光走査プローブ２０先端部から生体組織１６２に出射し、生体組織１６２からの反射光の一部が再び光走査プローブ２０に戻り、戻り光は第５のＳＭＦ２１ｂ、２１ａを通して再び光カプラ６により分岐され、第４のＳＭＦ１３に導光される。
【００１７】
また、第２のＳＭＦ４に導光された光は偏波面コントローラ（以下ＰＣ）７を通り、入射ＳＭＦ８を経由して透過型ディレイライン９に導光される。透過型ディレイライン９は入射ＳＭＦ８から出射ＳＭＦ１０までの光路より生じる光遅延時間をディレイライン制御回路２６により制御可能なものである。透過型ディレイライン９を通過し出射ＳＭＦ１０に導光された光はＰＣ１１を通して第６のＳＭＦ１２に導光される。第４のＳＭＦ１３と第６のＳＭＦ１２に導光された光は光カプラ１４によって略均等にＳＭＦ１５とＳＭＦ１６に分岐されそれぞれフオトダイオードなどで構成されるディテクタ１７とディテクタ１８に入力され、光強度が検知される。ディテクタ１７とディテクタ１８で得られた光信号は差動アンプ２３により増幅される。差動アンプ２３ではディテクタ１７の出力とディテクタ１８の出力を差分し、増幅するため、干渉信号は２倍に増幅され、それ以外の同相光雑音はキャンセルされる。差動アンプ２３の出力は、復調器２４により復調されＡＤコンバータ２５によりデジタル化されコンピュータ２７に取り込まれる。
【００１８】
また、走査手段１９は走査駆動装置２２によって光走査プローブの生体に対する光の出入射位置２５８を走査することができる。
【００１９】
図２に示すように、透過型ディレイライン９では、入射ＳＭＦ８端より出射した光はコリメータレンズ２９により平行光にされ、回折格子３１に入射する。回折格子３１に入射した光は、各波長に分光されレンズ３２に入射する。レンズ３２に入射した光のフーリエ面にくさび型プリズム３３が設けられている。また、くさび型プリズム３３に対しレンズ３２と回折格子３１に共役な位置にレンズ３４と回折格子３５がそれぞれ設けられている。くさび型プリズム３３から出射した光はレンズ３４により回折格子３５上に集光し、分光された光４４が回折格子３５によって再び一つの平行光になり、コリメータレンズ３６によりファイバ端３７に集光され、出射ＳＭＦ１０に導光される。
【００２０】
回折格子３１により分光された光の中心波長の光の光路がレンズ３２、レンズ３４の光軸４８に設定されている。くさび型プリズム３３は頂角φを有し、光軸４８に垂直な面に対称な形状である。くさび型プリズム３３は光軸４８に対し平行にＹ0離れた回転軸４７を中心に回転する。くさび型プリズム３３の回転により、回折格子３５上に集光する光束４４は、光束４５の位置まで回転角に応じて移動する。
【００２１】
また入射ＳＭＦ８とコリメータレンズ２９は一体で平行光の出射方向に平行に移動可能なコリメータステージ３０上に固定されている。
【００２２】
回折格子３１により分光した光はレンズ３２によりくさび型プリズム３３上に平行に投影される。
【００２３】
くさび型プリズム３３は、プリズムの屈折率ｎ、頂角φ、くさびの回転角αより回転軸４７からの距離Ｙに応じて
φ（Ｙ）＝（２π／λ）・Ｙ・（ｎ−１）ｔａｎφｃｏｓα
の位相変化を与える。
【００２４】
また、波長λ＝λ0の光がクサビ形状プリズムを通る位置をＹ0とし、レンズ３２の焦点距離をｆ、回折格子ピッチをＮとすると、波長λ＝λ0＋Δλの光がクサビ形状プリズム３３を通る位置 Ｙ（λ）は、
Ｙ（λ）＝Ｙ0＋ΔＹ（λ）
＝Ｙ0＋ｆ・Ｎ・Δλ／ｃｏｓθ
従って、
φ（λ）＝（２π／λ0）・（Ｙ0＋ｆ・Ｎ・Δλ／ｃｏｓθ）・Ｋ・ｃｏｓα
ただし、Ｋ＝（ｎ−１）ｔａｎφ
となる。
【００２５】
波長λの光を角振動数ωで置き換えると
φ（ω）＝Ｙ0・Ｋ・ω・ｃｏｓα／ｃ−２π・Ｋ・ｆ・Ｎ・ｃｏｓα・（Δω／ω0）
ただし、ｃは真空中での光の速度である。
【００２６】
ここで、群遅延距離
Ｌｇ＝ｃ×Ｔｇ（Ｔｇは群遅延時間）
＝ｃ×ｄφ（ω）／ｄω｜w=w0
＝ Ｋ・Ｙ0・ｃｏｓ α−Ｋ・ｆ・Ｎ・λ0・ｃｏｓ α
になる。
【００２７】
ここで、クサビ形状プリズム３３を回転させる（αを変化させる）とｃｏｓαの値が−１から＋１まで変化するので、群遅延距離は、
２Ｋ｜ｆ・Ｎ・λ0−Ｙ0｜
の幅で変化することになる。これは、サンプル側の干渉する位置を
ΔＬｓ＝ Ｋ｜ｆ・Ｎ・λ0−Ｙ0｜
だけスキャンできることを意味している。
【００２８】
一方、中心波長での光路長変化（位相遅延距離）
Ｌｐ＝ｃ×Ｔｐ（Ｔｐは位相遅延時間）
＝ｃ×φ（ω0）／ω0
＝Ｋ・Ｙ0・ｃｏｓα
クサビ形状プリズム３３を回転させると光路長Ｌｐが時間的に変化するので、ドップラーシフトが発生し、光の中心周波数がシフトする。
【００２９】
光の中心周波数のシフト量ΔＦは
ΔＦ＝（１／λ0）・ｄＬｐ／ｄｔ（ｔ：時間）
ここで、Ｙ0≠０のときには、サンプル側と参照側の光を干渉させた場合、ΔＦ＝（１／λ0）・｜ｄＬｐ／ｄｔ｜のビート信号が選られ、これを干渉信号の変調周波数として用い、このビート周波数で復調器２４で復調することにより、光ヘテロダイン検出による高Ｓ／Ｎの検出が可能である。
【００３０】
また、光走査プローブに長さによるバラツキがあった場合や、くさび型プリズム３３による可変範囲を超えて観察したい場合にはコリメータステージ３０を移動することで光路長を調整することができる。
【００３１】
また、通常回折格子３１とレンズ３２および回折格子３５とレンズ３４の間隔ｌ0はおおよそｆであるが、物体側と参照側に用いられているＳＭＦの長さと空気中光路の長さが異なる場合、ＳＭＦの分散によりコヒーレント長が長くなることがある。
【００３２】
これを間隔ｌ0と回折格子３１への入射角θgrating-in３９と回折格子３５への入射角θgrating-out４３を調節することにより、ＳＭＦによる分散を補償することができる。
【００３３】
また、図２の回折格子３１、３５を他の分散素子に置き換えても同様に構成することが可能である。
【００３４】
図３及び図４はくさび型プリズム３３の例を示す。図３は回転軸４７に対して、対向した斜めに研磨された平面７３ａ、７３ｂから成る。７３ａ、７３ｂのいずれかが光軸に垂直でも構わない。
【００３５】
図４は対向した斜面の組７４ａ，７４ｂおよび７５ａ，７５ｂからなる。このように面を分割し対向した面の数を倍に増やすことによって、プリズム一回転あたりの深さの走査回数を往復２回→４回に増すことができ、さらに深さ方向の走査速度を増すことができる。この効果は、面の数を増す毎に増すのは当然である。
【００３６】
ここで、図５を用いて、上記くさび型プリズム３３の回転手段について説明する。図５に示すように、くさび型プリズム３３はプリズム台４９およびプリズム押さえ５０に挟まれ固定されている。プリズム台４９はペアリング５１ａ、５１ｂにより回転自在にハウジング５２に保持されている。ハウジング５２は図示しないディレイライン光学系の支持台に固定・位置決めされている。プリズム台４９には歯付プーリ５６ａが設けられ、歯付ベルト５３と噛合している。また歯付ベルト５３の他端には歯付プーリ５６ｂが設けられ、プーリはエンコーダ５７付きのモータ５５に接続される。また、歯付プーリ５６ａには遮光板５８が設けられフォトインタラプタ５４で遮光板の位置を検出できる。
【００３７】
モータ５５により歯付プーリ５６ｂが回転され、歯付ベルト５３により歯付プーリ５６ａに伝達されプリズム台４９が回転し、くさび型プリズム３３が回転軸４７を中心に回転する。モータ５５の回転速度はエンコーダ５７で検出され定速に制御される。また遮光板５８をフォトインタラプタ５４で検出することで回転の原点位置を検出し、さらに遮光板５８の位置からのくさび型プリズム３３の回転角をエンコーダ５７で検出しプリズムの現在の回転角を得る。
【００３８】
プリズムの回転角を正確に知ることができるため、走査位置と得た干渉信号を正確に対応できる。安定して回転できるため、光路長の変化によるドップラー周波数を正確に制御できる。
【００３９】
なお、くさび型プリズム３３の回転手段は図５の構成に限らず、例えば図６に示すように構成してもよい。すなわち、図６に示すように、くさび型プリズム３３は、内輪５９、ハウジング６２、内輪に設けられた永久磁石６１、ハウジング６２に設けられたコイル６３、内輪５９をハウジング６２に対して回転自在に保持するペアリング６０ａ、６０ｂからなる中空ブラシレスモータの内輪５９に保持・固定されている。このモータを回転することによりモータの回転軸４７を中心にくさび型プリズム３３を回転することができる。このモータの内輪に図示しない小型磁石またそれに対向して図示しないホール素子を用いてエンコーダを構成し、回転速度の制御を行うことができる。また図５の遮光板５８とフォトカプラ５４、または内輪に設けられた明暗のバターンとそれを検出する反射型フォトインタラプタによりくさび型プリズム３３の回転原点を検出することができる。
【００４０】
図６の構成の場合、図５の効果に加え、最大で毎分６万回転回転でき、高速な走査が可能になる。これにより、体動を防ぐことが困難なため生体への適応で重要な、リアルタイムで情報を得ることが可能になる。また、ディレイラインの小型化が可能となる。
【００４１】
続いて、図７を用いて、図１の光カプラ６、光走査プローブ２０、走査手段１９、走査駆動装置２２の詳細な構成を説明する。なお、図７において、光カプラ６はコリメータレンズ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及びＰＢＳ７９により構成され、走査手段１９は回転ミラー８８、モータ８９及びエンコーダ９３により構成され、走査駆動装置２２は３相駆動ドライバ１０２により構成される。
【００４２】
第３のＳＭＦ５より入射された光は偏波コントローラ（ＰＣ）７６により紙面の上下方向の直線偏光に変換され出射端７７に導かれ、コリメータレンズ７８ａにより偏光ビームスピリッタ（ＰＢＳ）７９に入射される。ＰＢＳ７９は紙面の上下方向の直線偏光は反射せず、透過させるようになっており、ＰＢＳ７９を透過した光はコリメータレンズ７８ｂによりＳＭＦ２１ａを構成する第１の偏波面保存ファイバ（ＰＭＦ）８０に入射される。
【００４３】
なお、上記の偏波面保存ファイバ（ＰＭＦ）は、２つの直交する偏波面を保存したまま伝搬可能なファイバである。
【００４４】
第１のＰＭＦ８０はコネクタ８２で第２のＰＭＦ８１に接続される。コネクタ８２では直交する偏波面を保存したまま接続されるように偏波面の向きが整合されており、第２のＰＭＦ８１でも紙面に上下方向の直線偏光が維持されている。細い管状のプローブの先端に設けられた第２のＰＭＦ８１端にはＧＲＩＮ（屈折率分布型）レンズ８５と１／４波長板８６が設けられており、レンズワク８７により光透過性のシース９２に固定されている。第２のＰＭＦ８１より出射した直線偏光は１／４波長板８６により円偏光に変換される。ＧＲＩＮレンズ８５と１／４波長板８６より出射した光は、回転ミラー８８によりプローブ側方に導光されシース９２を透過して焦点９６に集光する。また、焦点９６近傍に位置する被検体からの反射・散乱光は再び回転ミラー８８により１／４波長板８６とＧＲＩＮレンズ８５を経て第２のＰＭＦ８１に導光される。この時、被検体からの反射・散乱光は円偏光であり、１／４波長板８６を透過する際に、紙面に垂直な直線偏光に変換される。ここで、１／４波長板８６の代わりに偏波面を４５°回転させるファラデー回転子（Ｆａｒａｄａｙ Ｒｏｔａｔｏｒ）などの旋光性素子を用いても同様の効果が得られる。
【００４５】
第２のＰＭＦ８１は紙面に垂直な直線偏光も保存して伝搬可能であり、紙面に垂直な直線偏光である被検体からの反射・散乱光は第２のＰＭＦからコネクタ８２を介して偏波面を維持したまま第１のＰＭＦ８０に伝搬される。第１のＰＭＦ８０から出射した紙面に垂直な直線偏光はコリメータレンズ７８ｂによりＰＢＳ７９に入射する。ＰＢＳ７９は紙面に垂直な直線偏光のみを図下方に反射するようになっており、第１のＰＭＦ８０から出射した光は、コリメータレンズ７８ｃを用いて第４のＳＭＦ１３の端部８３に入射し、ＰＣ８４により直線偏光から任意の偏光に変換され、第４のＳＭＦ１３を伝搬する。
【００４６】
また、回転ミラー８８は回転位置を検出するエンコーダ９０を持つモータ８９の軸に接続され、モータ８９により回転することができる。モータ８９、エンコーダ９０は先端キャップ９１に固定され、更に先端キャップ９１は糸巻接着部９３によりシース９２に固定されている。モータ８９の回転により回転ミラー８８が回転し、光源からの光の出射および被検体からの反射・散乱光の受光の方向を円周状に走査することができる。
【００４７】
モータ８９はブラシレスＤＣモータであり、３相駆動ドライバ１０２で駆動制御される。モータ８９と３相駆動ドライバ１０２は３本の駆動ケーブル９８ａ、ｂ、９９ａ、ｂ、１００ａ，ｂで接続され、それぞれのケーブルはコネクタ８２で接続されている。またエンコーダ９３と３相駆動ドライバ１０２は信号ケーブル１０１ａ，ｂで接続されており、信号ケーブルには、Ａ，Ｂ相およびＺ相（１回転１パルス）の信号がある。３相駆動ドライバはエンコーダ９３の信号により回転ミラー８８を一定回転し、同時に回転の位相情報を出力する。また、エンコーダ９３がなくともモータ回転は３相の駆動信号を制御することによっても、安定して回転できる。モータの回転位相情報は図１のコンピュータ２７に入力される。
【００４８】
また、治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）９４が設けることができ、そのレーザ光はレーザ用マルチモードファイバ９５ａおよび９５ｂによりプローブ先端の第２のＰＭＦ８１の出射端と近接して設けられる。レーザ光はＧＲＩＮレンズ８５、回転ミラー８８により、第２のＰＭＦ８１の出射光の焦点９６の近傍に焦点を持つように、マルチモードファイバ９５ｂの出射端は位置決めされている。レーザの出射はコンピュータ２７からの司令に基づき、タイミング回路９７により制御される。
【００４９】
図８にコネクタ８２の接点部（プローブ側）を示す。第２のＰＭＦ８１端部およびマルチモードファイバ９５ｂは正確な位置決めのため勘合する位置決め手段１０３ａ，ｂが設けられている。またコネクタ８２は横長形状であるため、第１のＰＭＦ８０と第２のＰＭＦ８１の偏波面を一致させることができる。
【００５０】
また、コネクタ８２には、光走査プローブのコネクタ８２へ接続を検知する接続検知手段２６４が設けられ、接続検知信号２６６が出力されている。また、３相駆動ドライバからは、エンコーダ９０または駆動信号からモータ８９の走査が一定以上の回転になったことを検知した、走査検知信号２６７が出力されている。接続検知信号２６６および走査検知信号２６７は判定回路２６５に入力している。接続検知信号２６６がＯＮになると判定回路２６５から走査許可信号２７０が３相駆動ドライバ２７０に入力され、回転走査が開始する。さらに接続検知信号２６６および走査検知信号２６７の両方がＯＮになると、低コヒーレンス光源１に低コヒーレンス光源出射許可信号２６９が、またＬＤ９４にレーザ駆動許可信号２６８が入力される。ＬＤ９４はタイミング回路９７がからレーザ出射が司令されても、レーザ駆動許可信号２６８が入力されていない場合は出射しない。
【００５１】
プローブが観測装置に装着され、回転走査が行われている時のみ低コヒーレンス光源を駆動することで、低コヒーレンス光源の寿命を延ばすことができる。
【００５２】
また、プローブが観測装置に装着され、回転走査が行われている時のみレーザ光を駆動することで、ファイバや光学部品の熱等による光学系の損傷を防止することができる。
【００５３】
さらに、先端モータによる回転のため、フレキシブルシャフトを用いる方式に対してコネクタ部を簡単に構成できる。また、フレキシブルシャフトとシース間の摩擦などの変動負荷がないため、回転を安定させることができる。
【００５４】
また、信号用シングルモードファイバ（ＳＭＦ）では伝達できない強力な治療用のレーザ光を導光することができる。
【００５５】
さらに、通常の光カプラを用いる場合には、プローブヘの導光、またプローブからの戻り光の伝送にそれぞれ１／２、合 計３／４の損失が避けられないが、偏波コントローラ、ＰＢＳ、ＰＭＦ、１／４波長板（または旋光子）の組み合わせにより、高効率で伝送が可能である。
【００５６】
また、プローブ内で光伝送にＰＭＦを用いることにより、プローブの湾曲によってファイバ内の偏光状態が変化し、検出に影響を与えることがない。
【００５７】
図９を用いて、図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）９４によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法を説明する。
【００５８】
図９に示すように、回転ミラー８８の回転を停止してディレイライン９により伝搬時間を変化させると、プローブから出射したビームの深さ方向の１次元的な情報が干渉信号として得られる。それを連続的に回転ミラー８８を回転させながら高速に深さ方向に走査し、その情報を円周状に表示すると符号１０９のような画像が得られる。回転中心○から放射状に延びる直線が回転ミラー８８がその方向に向いた位置での深さ方向の情報を示す。
【００５９】
図９を参照し、図１０を用いて画像上に表示された患部１０５をレーザ焼葯する場合の手順を説明する。ステップＳ１で、術者がモニター上で患部１０５を特定し、レーザ照射範囲１０６をマウス・トラックボール等の入力装置でコンピュータ２７に指示する。
【００６０】
次に、ステップＳ２で、コンピュータがレーザを照射すべき回転ミラー８８の角度範囲θareaを算出し、タイミング回路９７に司令を出す。
【００６１】
そして、ステップＳ３で、回転ミラー８８の角度がθareaになったら、タイミング回路９７がレーザダイオード（ＬＤ）９４を駆動し、レーザを患部に照射する。
【００６２】
また、マーキングを行なう場合、術者がモニター上でマーキングしたい方向を入力手段によりマーカ１０７で指示する。前記同様にレーザ出射角度θを算出し、光出射方向が直線１０８の方向になったら、タイミング回路９７によりＬＤ９４を駆動し、レーザを患部に照射し、マーキングする。
【００６３】
画像上で正確に治療範囲・マーキングの位置を正確に位置決めすることで、治療の確度向上、マーキングガイドによる生検の精度向上を行える。
【００６４】
図１１に図１の構成で、透過型ディレイライン３３により光伝播時間を変化させながら、被検体の深さ方向に対応して得られた干渉信号を復調器２４で復調し、ＡＤコンバータ２５でコンピュータ２７に取り込まれた信号１８３を示す。図１０の横軸にプローブ表面からの距離（プローブと被検体が接触している場合被検体の表面からの深さ）が示され、縦軸に信号強度を対数で表示される。被検体からの反射・散乱は、被検体からの深さと被検体の主として散乱係数（副次的に吸収係数等の光学特性）に関連する係数の積に対して指数関数的に減衰する。図１１の縦軸は対数で表示されているため、指数関数的な減衰は、被検体の散乱および吸収係数に関連する係数の積に比例する傾きを有する直線で示される。
【００６５】
図１１に示されるように、深さ２ｍｍまでは緩やかな減衰１８３ａであるが、深さ２ｍｍから３ｍｍは例えば被検体が生体である場合、上皮組織から粘膜下組織への移行によって大きな減衰１８３ｂに変化し、同様に深さ３ｍｍから４．５ｍｍでは極めて小さな減衰１８３ｃ、４．５ｍｍ以深では中程度の減衰１８３ｄへと変化する。
【００６６】
このような減衰のある場合、走査面を図９に示すように２次元的に表示する場合、この信号強度をそのまま画像上の濃淡、例えば強度の高いところを明るく表示すると、当然浅いところは明るく、深いところは暗くなり、画像上に表示された微細な構造による明暗が観察しにくくなる。
【００６７】
これを補償するひとつの方法として直線１８４に示されるように、全体の減衰を一定として想定し減衰を補償する方法も考えられるが、被検体、特に生体では１８３ｂ〜１８３ｄに示されるように深さに応じて減衰量が一定でないので補償が効果的にならない。また生体では減衰量は部位、固体差があるので補償量は一定にならない。
【００６８】
図１２に特に生体で効果的に信号強度を補償する方法を示す。図１２に示されるように、各深さを全走査範囲に対して数点に均等分割（図では１ｍｍ毎）し、各点での補償量を操作者が例えば観測装置に設けられたレバーにより補償値（図では０．７〜６：符号１８７ａ〜１８７ｅ）を観測画像を見ながら設定する。その補償値に対応するゲイン値（図では３．５ｄＢ〜３０ｄＢ）を対数上で加算する、または図１の復調器２４のゲインをゲイン値に対応して変化させることにより、符号１８５で示されるように信号を略一定に補償でき、それにより微細な構造による明暗が観察しやすくなる。
【００６９】
つまり、簡便に被検体内部の散乱等光学特性の不均一性に対応して減衰を補償し、微細な構造による明暗の変化を観察しやすくする。
【００７０】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の作用について、図１を参照して説明する。
【００７１】
光カプラ３から光カプラ６を経由し光走査プローブ２０を通り、生体組織の特定の点（観察点２５７）から反射され再び光カプラ６に戻り、第４のＳＭＦ１３を通り、光カプラ１４に至る光路の光遅延時間と、光カプラ３から透過型ディレイライン９を経由し光カプラ１４に至る光路の光遅延時間の差に対応する光路長差がコヒーレント長以内になると干渉を生じる。その干渉信号をディテクタ１７、１８、差動アンプ２３、復調器２４、ＡＤコンバータ２５によりコンピュータ２７に取り込む。ディレイライン制御回路２６により透過型ディレイライン９の光遅延時間を変化させると、対応して観察点２５７が光走査プローブの光出入射方向に対して移動する。観察点２５７を連続的に移動することにより生体組織１６２の深さ方向の反射強度の１次元的な情報を得ることができる。また、走査駆動装置２２により光の出入射位置２５８を走査することによって深さと走査方向の２次元の画像を得ることができる。これをコンピュータ２７により再構築し、モニタ２８に表示することができる。
【００７２】
（効果）
このように本実施の形態では、マッハツエンダー干渉系にすることにより、反射光の微弱な物体側に多くの光源を分配でき、ＳＮ比に大きく影響する物体側からの信号光を大きくでき、分配比を最適化することでＳＮ比を向上できる。さらに、差分検出によってヘテロダイン信号以外の成分を除去でき、ＳＮ比を向上できる。
【００７３】
また、光源への戻り光が小さいため、高価なアイソレータが不要であり安価にできる。
【００７４】
さらに、透過型ディレイラインにすることによってディレイライン内部の光学素子による反射が干渉信号に影響しなくなり光ノイズが減り、ＳＮ比が向上する。
【００７５】
また、透過型ディレイラインの入射側と出射後に偏波面コントローラを設けることで、透過型ディレイラインが偏光特性を有しても、入射側では透過型ディレイラインの偏光特性に合わせるように偏波面コントローラを調整し、出射側では物体側の偏光特性に合わせるように偏波面コントローラを調整することで、透過型ディレイラインの光効率を犠牲にせず、物体側と参照側の偏光特性を一致させ、高い干渉出力を得ることができる。
【００７６】
第２の実施の形態：
図１３及び図１４は本発明の第２の実施の形態に係わり、図１３は光イメージング装置の構成を示す構成図、図１４は図１３の透過型ディレイラインの構成を示す構成図である。
【００７７】
第２の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【００７８】
（構成・作用）
本実施の形態の光イメージング装置における図１との相違点は、図１３に示すように、第４のＳＭＦ１３と光カプラ６の間に、偏波面コントローラ（ＰＣ）７０、および音響光学変調素子（ＡＯＭ）６４が設けられ、またＰＣ１１と第６のＳＭＦ１２の間にＡＯＭ６５とＰＣ６８が設けられている点である。
【００７９】
また、透過型ディレイライン９の構成を図１４に示す。図２の構成との相違は、図２では光学系の光軸４８と、くさび型プリズムの回転軸４７が距離ｄ離れており、その相違により光路長の変化によるドップラー周波数が生じ、光ヘテロダイン周波数が生じていたが、図１４の透過型ディレイライン９では、回転軸４７と透過型ディレイライン９の光軸が一致しているため、ドップラー周波数が生じない。
【００８０】
図１３の構成では、光ヘテロダイン周波数は物体側光路のＡＯＭ６４と参照側ＡＯＭ６５の駆動周波数の差で得られる。また、ＡＯＭ６４またはＡＯＭ６５の片方だけ（ＡＯＭは透過効率が低いため、望ましくはＡＯＭ６５）を使用し、その駆動周波数を光ヘテロダイン周波数とすることもできる。
【００８１】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、図２のディレイラインで得られるドップラー周波数は回転角によって変化するが、図１３の構成ではＡＯＭの駆動周波数を制御することにより一定にできる。そのため検出の周波数帯域を絞ることができ、検出のＳＮ比を向上させることが可能である。
【００８２】
第３の実施の形態：
図１５は本発明の第３の実施の形態に係る光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図である。
【００８３】
第３の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【００８４】
（構成・作用）
本実施の形態では、図１５に示すように、図７の構成との相違は、第１に図７における走査手段では回転ミラー８８をプローブ先端に設けられたモータ８９で駆動しているのに対し、図１５における走査手段ではペアリング１１９で支持された回転シャフト１１５により駆動しており、モータ８９およびエンコーダ９０をプローブ側でなく、装置本体側に設けていることである。モータ８９の回転は装置側の着脱コネクタ１１０に設けられたカプラ受け１１２と、着脱コネクタ１１０のプローブ側に設けられたカプラ１１１により、カプラ１１１に設けられた伝達ビンを介して、回転シャフト１１５伝達される。カプラ１１１は着脱コネクタ１１０にペアリング１１３により回転自在に保持されている。
【００８５】
第２の相違は、図７では回転ミラー８８と、ＧＲＩＮレンズ８５と１／４波長板８６が対向して配置していたが、図１５では平行に配置されるために、光路を折り返すための直角プリズム１１７と、１／４波長板８６と、２分割されたＧＲＩＮレンズ１１６ａ，１１６ｂを先端キャップ１１８に設けている点である。それ以外は図７と同様である。
【００８６】
なお、以上の、図１５で示されたＰＭＦの代わりにＳＭＦを用いることも当然可能である。
【００８７】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、モータおよびエンコーダをプローブ側でなく装置本体側に設けることで、プローブを安価に製造可能となり、かつ、信号用シングルモードファイバ（ＳＭＦ）では伝達できない強力な治療用のレーザ光を導光することができる。
【００８８】
また、プローブ内で光伝送にＰＭＦを用いることにより、プローブの湾曲によってファイバ内の偏光状態が変化し、検出に影響を与えることがない。
【００８９】
第４の実施の形態：
図１６ないし図１８は本発明の第４の実施の形態に係わり、図１６は光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図、図１７は図１６の走査手段の変形例の構成を示す図、図１８は図１６、図１７のＧＲＩＮレンズを光軸方向から見た図である。
【００９０】
第４の実施の形態は、第３の実施の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つけ説明は省略する。
【００９１】
（構成・作用）
第３の実施の形態との相違は、図１６に示すように、回転ミラー８８の代わりに回転プリズム１２１を設け、その裏面に誘電多層膜などの反射コートを設けた反射面１２２を設けていることである。
【００９２】
この場合、第３の実施の形態の図１５で示した光路を折り返すための直角プリズム１１７のような手段が不要で、回転プリズム１２１および回転シャフト１１５を回転自在に支持するペアリング１１９を支持する固定部材１２５に図１で示される第４のＳＭＦ２１およびＧＲＩＮレンズ１２０を設け、ＧＲＩＮレンズ１２０から出射した光は反射面１２２で反射して、端部を半球状に加工された光透過性の先端キャップ１２９を透過して焦点９６に集光する。
【００９３】
被検体からの反射散乱光は逆に光路を進み、第４のＳＭＦ２１に入射する。ここで、第４のＳＭＦ２１端部およびＧＲＩＮレンズ１２０の入射面１２４ａと、ＧＲＩＮレンズ１２０の出射面１２４ｂは界面反射による戻り光を防止するため略平行に光軸に対し斜め研磨されている。また、回転プリズム１２１の入射面１２３も同様の理由で光軸に対し斜め研磨されている。
【００９４】
また、図１７は、本実施の形態の変形例であって、図１５の回転プリズム１２１の代わりに回転シャフト１１５側に反射面１２８を設けた回転ミラー１２７を設けて構成される。回転ミラーの位置を保持するために、フランジ形状の滑り部材１２６が設けてある。
【００９５】
また、図１８は、図１６、図１７のＧＲＩＮレンズ１２０を光軸方向から見た図であり、十分なＮＡを確保したままプローブの径方向に対して小型に配置するために、上下方向を平らに研磨し、偏平形状にしている。
【００９６】
（効果）
このように本実施の形態では、第３の実施の形態の効果に加え、光路を折り返す必要性がないため、プローブ先端部を細径化でき、また先端硬質長を短縮できる。
【００９７】
第５の実施の形態：
図１９及び図２０は本発明の第５の実施の形態に係わり、図１９は光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図、図２０は図１９のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【００９８】
第５の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【００９９】
（構成・作用）
第１ないし第４の実施の形態では、光走査プローブ先端に設けられた回転ミラー等の光学素子の回転により、円周状に光ビームの走査を行い、また円周状の画像を得るものであったが、本実施の形態は光学素子を直線状に移動することによりプローブ側方の画像を得るものである。
【０１００】
すなわち、本実施の形態の光走査プローブでは、図１９に示すように、第１のＰＭＦ８０の端部は進退シャフト１３２のファイバ接続部１３７に固定され、第２のＰＭＦ８２の一端はファイバ接続部１３７と対向するフェルール１３Ｂに固定されている。ファイバ接続部１３７とフェルール１３８は着脱可能でかつ円柱状の側面で勘合されており、その位相関係は回り止め１３９と回り止め受け１４０により保たれている。ファイバ接続部１３７とフェルール１３８は接続シャフト１４４に設けられ軸１４２を支点として回転可能な取付レバー１４１と、取付レバー１４１先端に設けられたツメ１５１と、進退シャフト１３２に設けられツメ１５１と懸合する凹部１５２と、バネ１４３により、着脱可能である。取付レバー１４１は図示しないバネにより軸１４２を支点として進退シャフト１３２に対して圧接されている。また接合時にはファイバ接続部１３７とフェルール１３８がバネ１４３の弾性力により圧接し、第１のＰＭＦ８０と第２のＰＭＦ８２が、偏波面を保持しながら確実に接合される。
【０１０１】
第２のＰＭＦ８１の他端はレンズ枠１５６に保持され、ＧＲＩＮレンズ８５に接続される。ＧＲＩＮレンズ８５には１／４波長板８６、プリズム１５７が接合されており、第２のＰＭＦ８１から出射した光はＧＲＩＮレンズ８５により集光され、１／４波長板８６を透過し、プリズム１５７で側方に反射され、光透過性のシース１４７を透過して焦点９６に集光する。
【０１０２】
被検体を反射・散乱した光は、逆の光路を通って第２のＰＭＦ８１に導光される。レンズ枠１５６は、望ましくは多層多条の金属コイルで構成される中空のフレキシブルシャフト１４８の一端に固定され、フレキシブルシャフト１４８の他端は接続シャフト１４４に固定されている。また、シース１４７の端部はコネクタハウジング１４５に固定されている。
【０１０３】
コネクタハウジング１４５は、装置側に設けられた回転リング１５３に取付ナット１４６により着脱自在に取り付けられる。コネクタハウジング１４５と回転リング１５３には図示しない回り止めの突起と対応する凹部がそれぞれ設けられている。
【０１０４】
回転リング１５３は観測装置ハウジング１５４に回転自在に保持されている。回転リング１５３と観測装置ハウジング１５４の間には圧縮されたＯリングによる摩擦部材１５５が設けられ、手動で回転リング１５３を回すことはできるが、シース１４７がねじられた程度のトルクが伝達されて回転しない様に設定されている。
【０１０５】
この回転リング１５３を回転することで、シース１４７及びフレキシブルシャフト１４８を任意の方向に回転させることができる。シース１４７は、内視鏡の鉗子挿通穴に挿通した場合など摩擦により先端はほとんど回転できないが、フレキシブルシャフト１４８はシース内に摩擦の小さい状態で保持されているので、自在に回転可能である。
【０１０６】
また、進退シャフト１３２は、回転リング１５３に設けられたリニアペアリング１３３と進退シャフト１３２に設けられたＶ字溝１３４により、図の左右に摺動自在である。この摺動部のＡ−Ａで示される断面を図２０に示す。
【０１０７】
リニアペアリング１３３のボールとＶ字溝１３４により、図１９の左右方向には摺動自在であるが、図２０の回転方向には規制されている。
【０１０８】
また、進退シャフト１３２の端部はペアリング１３１により回転自在に駆動軸１３６に接続され、駆動軸１３６は駆動軸１３６を左右方向に移動させるリニア駆動ステージ１３５に接続されており、その駆動位置はコンピュータ２７により制御される。
【０１０９】
コンピュータ２７により駆動制御信号がリニア駆動ステージ１３５に送られ、その移動は駆動軸１３６とペアリング１３１により進退シャフト１３２に伝達される。また、進退シャフト１３２の左右への移動はフェルール１３８、バネ１４３、取付レバー１４１、接続シャフト１４４、フレキシブルシャフト１４８に伝達され、最終的にはレンズ枠１５６、ＧＲＩＮレンズ８５、１／４波長板８６、プリズム１５７からなる先端光学ユニットを左右に移動させ、観察光を左右に走査し、ディレイライン９による深さ方向の走査と合わせ、深さ方向と横方向の２次元的な画像化を可能にしている。
【０１１０】
この先端部の走査範囲１５８は、リニア駆動ステージヘの制御入力により規制されると共に、コネクタハウジング１４５に設けられた突起１５０と、接続シャフト１４４に設けられた規制部材１４９ａ、１４９ｂによっても規制されている。
【０１１１】
これらの制御的および機械的規制は、シース１４７の湾曲による、シース１４７とフレキシブルシャフト１４８の相対的進退の影響を含めても、プリズム１５７がシース１４７先端に接触しないように設定されている。また、制御的規制の範囲は機械的な規制の範囲内に設定されている。また、上記機械的規制部材はプローブコネクタのみならず、観測装置本体側の進退シャフト１３２と回転リング１５３との摺動範囲を規制したり、プローブ先端のシース１４７およびレンズワク１５６に機械的規制部材を設けてもよいことは自明である。
【０１１２】
また、上記走査範囲で移動しても、第１のＰＭＦ８０に過剰な張力がかからない様、たるみループ１３０が設けられている。
【０１１３】
以上の、図１９で示されたＰＭＦの代わりにＳＭＦを用いることも当然可能である。また、その場合には１／４波長板８６を除くことができる。
【０１１４】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、機械的規制手段を持つことにより、プローブ先端にあるプリズム等の光学素子がシース内部に当たり、破損、光学的劣化をするのを防止する。特に、コネクタ側に規制手段を設けた場合、観測装置本体から取り外した場合に移動するのを防止できる。
【０１１５】
また、リニア走査において、フレキシブルシャフトを希望の方向に回転し、保持できるため、プローブが内視鏡の鉗子口など摩擦の大きいものに挿入されていても、走査平面を希望の位置に設定できる。
【０１１６】
なお、図１９の構成では、プローブ全体とフレキシブルシャフトを一体に回転する構成になっているが、プローブのシースの回転を固定し、フレキシブルシャフトのみが回転するような構成にしても、同様に走査平面を希望の位置に設定でき、図１９の構成と同様の効果を有する。
【０１１７】
第６の実施の形態：
図２１ないし図２５は本発明の第６の実施の形態に係わり、図２１は光イメージング装置の要部の構成を示す構成図、図２２は図２１の光走査プローブの第１の変形例を説明する図、図２３は図２１の光走査プローブの第２の変形例を説明する図、図２４は図２１の光走査プローブの第３の変形例を説明する図、図２５は図２４の固定ミラーを含む光軸に沿った断面を示す断面図である。
【０１１８】
第６の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１１９】
（構成・作用）
図２１に示すように、本実施の形態では、図１の光カプラ６の代わりに光サーキュレータ１５９が設けられている。光サーキュレータ１５９は、第３のＳＭＦ５からの光を高い効率で第７のＳＭＦ１６０に導光し、また第７のＳＭＦ１６０に伝送された光を高い効率で第４のＳＭＦ１３に伝送し、また第３のＳＭＦ５と第４のＳＭＦ１３が高度にアイソレートされているものである。
【０１２０】
光カプラ６を用いた場合、第７のＳＭＦ１６０に導かれた光が１００％戻ってきたとしても、第４のＳＭＦ１３に伝送されるのは第３のＳＭＦ５からの光の最大１／４であるのに対し、光サーキュレータ１５９を用いた場合、一般には効率を倍以上向上できる。
【０１２１】
光源光は第３のＳＭＦ５から光サーキュレータ１５９を通し、第７のＳＭＦ１６０に導光される。第７のＳＭＦ１６０端部から出射した光は、光走査プローブ内において、コリメータレンズ１６６ａ、偏光板１６７、コリメータレンズ１６６ｂを通り第３のＰＭＦ１６８に導光される。偏光板１６７と第３のＰＭＦ１６８の偏波面の一方は一致している。第７のＳＭＦ１６０端部およびコリメータレンズ１６６ａは固定部材１６１に固定されており、偏光板１６７と第３のＰＭＦ１６８は回転体１６５に固定され、固定部材１６１と回転体１６５はペアリング１６３により回転自在に接続されている。
【０１２２】
この時、第７のＳＭＦ１６０から出射した光は円偏光になるように第７のＳＭＦ１６０に設けられた図示しない偏光コントローラ（ＰＣ）により制御され、第３のＰＭＦ１６８に安定した光量が伝送されるようになっている。
【０１２３】
また、光走査プローブでは、回転体１６５はベルト１６４により回転駆動することができるようになっている。第３のＰＭＦ１６８は、第４のＰＭＦ１６９と第３のＰＭＦ１６９の端部が固定されているカプラ１７１を介して着脱可能に接続されている。回転体１６５とカプラ１７１から構成されるコネクタ部１７０には図示しない着脱用ネジと回転規制部材が設けられており、第３のＰＭＦ１６８と第４のＰＭＦ１６９の偏波面が一致するように接続される。
【０１２４】
カプラ１７１には望ましくは多条多層のコイルからなるフレキシブルシャフト１４８が接続され、第４のＰＭＦ１６９の他端およびそれに密着して設けられたＧＲＩＮレンズ８５・プリズム１５７はフレキシブルシャフト１４８の他端とともにレンズワク１５６に接続・固定される。またフレキシブルシャフトおよびＧＲＩＮレンズ８５などの光学部材は光透過性のシース１４７の内部に回転自在に設けられている。
【０１２５】
第３のＰＭＦ１６８に導光された光は、コネクタ部１７０で偏波面を保存した状態で第４のＳＭＦ１６９に伝送されプローブ先端部でＧＲＩＮレンズ８５により集光され、プリズム１５７により略直角に方向を転換し、プローブの側方に光を出射する。ベルト１６４の駆動力により回転体１６５が回転し、その回転がコネクタ部１７０によってフレキシブルシャフト１４８に伝達され第４のＰＭＦ１６９、ＧＲＩＮレンズ８５、プリズム１５７が一体的に回転し、光の出射方向が走査される。光の出射方向にある被検体からの反射・散乱光はプリズム１５７、ＧＲＩＮレンズ８５によって第４のＰＭＦ１６９に導光され、第４のＰＭＦ１６９、第３のＰＭＦ１６８を伝送され、再びコリメータレンズ１６６ｂ、偏光板１６７を通り、コリメータレンズ１６６ａにより第７のＳＭＦ１６０端部に導光される。
【０１２６】
このとき第３のＰＭＦ１６８と偏光板１６７の偏波面は一致しているため、偏光の不一致により減衰することなく、第７のＳＭＦ１６０端部に伝送される。第７のＳＭＦ１６０に伝送された被検体からの反射・散乱光は光サーキュレータ１５９により第４のＳＭＦ１３に伝送される。
【０１２７】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、プローブ内で光伝送にＰＭＦを用いることにより、プローブの湾曲によってファイバ内の偏光状態が変化し、検出に影響を与えることがない。
【０１２８】
なお、図２１のフレキシブルシャフト１４８の代わりに、図２２に示すように、コア１７２とクラッド１７３からなる光ファイバの外側に、光透過性のシース１７５と回転摺動性が向上するように凹凸が設けられた、また回転力が伝達可能なように高剛性の繊維入りポリマーなどで構成されたジャケット１７４を設けてもよい。コアと直接溶融された球状のレンズ１７６の一部に反射膜コーティングを施した反射面１７７を設けている。ファイバのコア１７２より出射した光は反射面１７７により略直角に曲げられ、球状のレンズ部１７６により、集光点９６に集光される。ファイバはＰＭＦでもＳＭＦでも可能である。
【０１２９】
図２２のように構成することで、部品点数が少なく、組立部分も少なく安価に製作可能となる。また、レンズ、プリズムの張り合わせ、レンズ枠等の接合がなく、非常に小さく製作でき、細さの要求される血管用に向いている。
【０１３０】
また、図２２の球状レンズ１７６の代わりに、図２３に示すように、光ファイバ端部にコア拡大部１７８を設け、ＧＲＩＮレンズまたは屈折率分布方ファイバ１７９を溶融して接続し、その端部を斜め研磨した反射面１７７を有して構成してもよく、図２２よりさらに小型化が可能となる。。
【０１３１】
さらに、図２４及び図２５に示すように、図２０の光走査プローブの変形例としてプリズム１５７の出射方向に対向して固定ミラー１８０が設けられ、固定ミラー１８０によりプリズム１５７から出射した光が偏向され観察ビーム１８２はプローブ前方に出射し、フレキシブルシャフト１４８、レンズワク１５６、プリズム１５７の回転に応じ軌跡１８１のように走査されるように構成してもよい。この場合、ラジアル走査と同じ構成を用いてプローブの前方への直線状の走査を実現でき、簡便である。
【０１３２】
第７の実施の形態：
図２６ないし図２８は本発明の第７の実施の形態に係わり、図２６は透過型ディレイラインの構成を示す図、図２７は図２６の透過型ディレイラインの変形例の構成を示す図、図２８は図２７の透過型ディレイラインの詳細な構成を説明する図である。
【０１３３】
第７の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１３４】
（構成・作用）
透過型ディレイライン９が第１の実施の形態と異なり、本実施の形態の透過型ディレイライン９では、図２６に示すように、入射ＳＭＦ８から出射した光は、コリメータレンズ２９により入射ビーム１９０として透過型回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂに入射する。入射ビームに含まれる光の内、回折格子１８８ａでは波長の短い光は回折角が小さく、長い光は回折角が大きいが、回折格子１８８ｂは回折格子１８８ａと対向して平行に設けられているため、それぞれの回折光１９１ａ、１９１ｂは再び入射ビーム１９０と平行な光線となり、コリメータレンズ３６により出射ＳＭＦ１０に導光される。ここで、波長の短い光の光路１９１ａと波長の長い光の光路１９１ｂには波長と透過型回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂの回転角γに応じて光路差が生じるため、波長に応じた位相変化が生じ、伝播時間が変化する。
【０１３５】
これを式を用いて説明する。回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂの回転角γ、ピッチｐ、回折次数ｍと、波長λ、回折角θとの関係は、光速ｃ、光の周波数ωを用いて、
θ＝γ−ｓｉｎ-1（ｓｉｎγ−２πｃｐｍ／ω）
の関係にあり、
回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂを透過した光と、回折格子がなかった場合の光路長の差ｌは、回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂの間隔Ｇを用いて、
ｌ＝Ｇ（１−ｃｏｓθ）／ｃｏｓ（γ−θ）
となり、これは
φ＝ωｌ／ｃ＝ωｌＧ（１−ｃｏｓθ）／ｃ ｃｏｓ（γ−θ）
の位相変化を与えることに相当し、
ｔｇ＝−∂φ／∂ω
の群遅延（伝播時間の変化）を与え、光路長に換算すると
Δｌｇ＝ｃ ｔｇ＝−ｃ∂φ／∂ω
変化する。
【０１３６】
透過型回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂは回転ステージ１８９に固定されており、波長λ：１．３μｍ、波長バンド幅：６０ｎｍ、回折格子ピッチ：５０ｍｍ本、回折次数：１の場合、回転ステージ１８９を数度揺動することにより数ｍｍの光路長変化に対応する伝播時間の変化を得られる。電磁コイルと共振振動を用いたレゾナントスキャナ等を用いると、数ｋＨｚの高速で数度の揺動を得ることができ、高速な走査が可能である。
【０１３７】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、構成が簡単なので原価低減になる。また、高速な走査によりリアルタイムでの観察を実現する。
【０１３８】
図２７は本実施の形態の変形例であって、図２６との相違は透過型でなく、反射型の回折格子ペア１９２ａ、１９２ｂで構成していることであるが、その他は図２５とほとんど同様である。
【０１３９】
また、平行に配置された回折格子以外にも、プリズム、音響光学素子（ＡＯＭ）といった分散素子を対向しても同様の効果が得られる。
【０１４０】
図２５、図２６のような回折格子のペアを用いた構成では回折格子ペアにより導入される位相分散
φ”＝∂2φ／∂ω2（φ：位相、ω：角振動数）
により、光のコヒーレンス長が、光源のコヒーレンス長をｌcoとすると
ｌco’≒√（１＋１５（１ｎ）2φ”2／（ｌco／ｃ）4）・ｌco
と長くなり、深さ方向の検出分解能を悪化させる。
【０１４１】
そこで、図２７の具体的な構成として、図２８に示すような回折格子３００、３０１とレンズ３０２、３０３で構成される分散補償光学系を用いる。レンズ３０２、３０３の焦点距離をｆ、ｆからの回折格子の位置をＺ，回折格子の回折角をθ、回折格子のピッチをＮとすると、
φ”＝λ3Ｚ／π（ｃＮｃｏｓθ）
ことにより位相分散をある回転角において近似的に０にし、コヒーレンス長を光源のコヒーレンス長と同等にすることができる。
【０１４２】
また、揺動可能な透過型回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂと同様で固定された回折格子ペアを設けることによって分散補償を行うこともできる。
【０１４３】
この変形例では、図２６に示した本実施の形態の効果に加え、深さ方向の分解能の劣化を補償できる。
【０１４４】
第８の実施の形態：
図２９は本発明の第８の実施の形態に係る透過型ディレイラインの構成を示す図である。
【０１４５】
第８の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１４６】
（構成・作用）
透過型ディレイライン９が第１の実施の形態と異なり、本実施の形態の透過型ディレイライン９では、図２８に示すように、入射ＳＭＦ８から出射した光は、コリメータレンズ２９により入射ビーム１９０として音響光学素子（ＡＯＭ）１９３に入射する。入射ビーム１９０に含まれる光の内、ＡＯＭ１９３では波長の短い光は回折角が小さく１９４ａのような光路に、長い光は回折角が大きく１９４ｂのような光路を進む。ここで、色収差を有するレンズ１９５の特に色収差を強く発する光軸から外れた部分を用い、出射ＳＭＦ１０のファイバ端３７に集光させる。
【０１４７】
ここで、波長の短い光の光路１９１ａと波長の長い光の光路１９１ｂには波長と、ＡＯＭの駆動周波数の可変による走査角θ（光源中心波長を基準とする）に応じて光路差が生じるため、波長に応じた位相変化が生じ、伝播時間が変化する。
【０１４８】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、ＡＯＭ走査周波数はＭＨｚ程度と非常に高速なため、高速な走査が可能になる。また、ＡＯＭの駆動周波数を復調用の光ヘテロダインの周波数とすることができる。
【０１４９】
第９の実施の形態：
図３０及び図３１は本発明の第９の実施の形態に係わり、図３０は透過型ディレイラインの構成を示す図、図３１は図３０の光学ブロックを４枚張り合わせた合成ブロックを示す図である。
【０１５０】
第９の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１５１】
（構成・作用）
透過型ディレイライン９が第１の実施の形態と異なり、本実施の形態の透過型ディレイライン９では、図３０に示すように、入射ＳＭＦ８から出射した光は、コリメータレンズ２９により入射ビーム１９０として、階段状ブロック１９６に入射する。階段状ブロックは、光学ガラスまたは光学プラスチックなどの光透過性の材質でできており、中心１９７に上下対称に、段差Δｄ１９８を持つ多数の段が設けられている。それぞれの段は底面２５９に対して平行に研磨されている。階段状ブロック１９６を透過した光２６０は、コリメータレンズ３６により出射ＳＭＦ１０に導光される。階段状ブロック１９６は入射ビーム１９０に対して平行に１１９９離れた軸２００を中心に回転する。回転により入射ビーム１９０は階段状ブロックの各段１９８を一段づつ移動しながら透過する。階段状ブロックの屈折率をｎ、周囲が空気であるとすると、一段移動するごとに
（ｎ−１）Δｄ
ごとに、入射ＳＭＦ８から出射ＳＭＦ１０までの光路長が変化する。階段状ブロック１９６を一回転するごとに光路長が短→長→短→長と変化し、深さ方向に４回（２往復）走査されることになる。
【０１５２】
更に、図３１に示すように、光学ブロック１９６を４枚張り合わせて合成ブロック２０１を構成し、合成ブロック２０１を回転させれば、一回転で、深さ方向に８回（４往復）走査されることになる。
【０１５３】
また、この階段状ブロックによる光路長の変化は離散的であるため、光路長の変化によるドップラー周波数は変化せず、図１に示したディレイラインとは別にＡＯＭ等によって光ヘテロダイン変調手段を設けることによって、正確な復調周波数で復調することができ、ＳＮ比の向上が望める。
【０１５４】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、一回の回転で複数回の深さ方向への走査が行えるため、走査の高速化が可能となる。また、ドップラー周波数が変化しないことによるＳＮ比の向上が望める。
【０１５５】
第１０の実施の形態：
図３２ないし図３７は本発明の第１０の実施の形態に係わり、図３２は光イメージング装置の構成を示す構成図、図３３は図３２の光イメージング装置に用いられる光走査プローブの先端の光学系の構成を示す図、図３４は図３２の光イメージング装置に用いられる光走査プローブの先端の光学系の変形例の構成を示す図、図３５は図３２の２つの低コヒーレンス光源を合波し光源のスペクトル幅を拡大する構成を示す図、図３６は図３２の２つの低コヒーレンス光源を合波し最終的にガウシアン分布を得るための構成を示す図、図３７は図３５の光源の合波を更に高効率で実現する例に説明する図である。
【０１５６】
第１０の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１５７】
（構成・作用）
本実施の形態の光イメージング装置では、図３２に示すように、中心波長λｌの低コヒーレンス光源２０２ａと、中心波長λ２の低コヒーレンス光源２０２ｂがＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）２０３で合波される。ＷＤＭは光カプラの波長による合波特性を利用しており、高い効率で合波することが可能である。この２つの光源の合成光が図１の低コヒーレンス光源１に対応する。
【０１５８】
図１の透過型ディレイライン９に相当して、光分岐部２０４および反射ディレイライン部２０５が設けられている。光分岐部２０４は偏光を用いて入射ＳＭＦ８から第８のＳＭＦ２０６に高効率で導光し、反射ディレイライン部２０５からの戻り光を高効率で出射ＳＭＦ１０に導光することによって、反射型ディレイラインを用いて、マッハツエンダー型の干渉系の伝播時間変化手段として用いることができる。
【０１５９】
光分岐部２０４では、偏波コントローラ（ＰＣ）７により偏光を制御し入射ＳＭＦ８から出射した紙面の上下方向のに直線偏光をコリメートレンズ７８ａを用いて偏光ビームスピリッタ（ＰＢＳ）７９に入射する。ＰＢＳ７９は上下方向の直線偏光は高効率で透過し、１／４波長板８６に入射し、円偏光に変換され、コリメートレンズ７８ｂにより、第８のＳＭＦ２０６に導光される。第８のＳＭＦ２０６に入射した光はＷＤＭ２０３ｂで、中心波長λ１の低コヒーレンス光源２０２ａに対応する光は第９のＳＭＦ２０７ａに分波され、中心波長λ２の低コヒーレンス光源２０２ｂに対応する光は第１０のＳＭＦ２０７ｂに分波される。
【０１６０】
第９のＳＭＦ２０７ａに分波された光は、コリメータ２０８ａ、回折格子２０９ａ、レンズ２１０ａ、ガルバノミラー２１１ａにより構成される第１のディレイライン２６２ａによって伝播時間を変化させられ、再び第９のＳＭＦ２０７ａに戻る。第９のＳＭＦ２０７ａより出射した光はコリメータ２０８ａにより回折格子２０９ａに入射し、回折格子２０９ａで分光された光は、レンズ２１０ａにより、レンズ２１０ａのフーリエ平面上に設けられたガルバノミラー２１１ａを走査軸２６１ａを中心に揺動することにより伝播時間を変化させられ、再び第９のＳＭＦ２０７ａに戻る。揺動によって伝播時間が変化すると同時に、走査軸２６１ａが中心波長λ１の光路からのずれ量によって、揺動による光路長が変化が生じ、走査軸２６１ａが中心波長λ１の光路からのずれ量と揺動の速度を関数としてドップラー周波数が生じる。
【０１６１】
同様に、第１０のＳＭＦ２０７ｂに分波された光は、コリメータ２０８ｂ、回折格子２０９ｂ、レンズ２１０ｂ、ガルバノミラー２１１ｂにより構成される第２のディレイライン２６２ｂによって伝播時間を変化させられ、再び第１０のＳＭＦ２０７ｂに戻る。
【０１６２】
この時、第１のディレイライン２６２ａによって生じる中心波長λ１の光のヘテロダイン周波数と、第２のディレイライン２６２ｂによって生じる中心波長λ２の光のヘテロダイン周波数は、中心波長の光路からのガルバノミラーの走査軸のずれ量と揺動の速度を設定することにより、それぞれ独立した周波数を設定することが可能で、さらに独立した深さ方向の走査範囲を設定することが可能である。
【０１６３】
第９のＳＭＦ２０７ａおよび第１０のＳＭＦ２０７ｂに戻った光は、ＷＤＭ２０３ｂにより合波され、第８のＳＭＦ２８６に伝達される。第８のＳＭＦ２８６からコリメータレンズ７８ｂに出射した光は１５４波長板８６により円偏光から紙面に垂直な直線偏光に変換される。ＰＢＳ７９は紙面に垂直な偏光をコリメートレンズ７８ｃの方向に高効率で反射し、出射ＳＭＦ１０に伝送する。光分岐部２０４は以上の構成により入射ＳＭＦ８から高効率にディレイライン部２０に光を伝送し、またディレイライン部２０５からの戻り光を出射ＳＭＦ１０に伝送する。
【０１６４】
上記光分岐部２０４は光サーキュレータにより同様の高効率を実現することができる。
【０１６５】
図３２での構成における、光走査プローブ２０、走査手段１９、走査駆動装置２２に当たる構成は、先端の光学系が図３３のようになっている以外は、第６の実施の形態である図２１に示されるものと同様である。
【０１６６】
すなわち、図３３に示すように、第４のＰＭＦ１６９から出射した光は、第４のＰＭＦ１６９出射端と共にレンズ枠１５６に保持されたダブレットのアポクロマートレンズ２１３により集光され、プリズム１５７により方向を転換される。アポクロマートレンズ２１３は、中心波長λ１の光および中心波長λ２の光両方に対して色収差が最低になるように設計されており、そのためそれぞれの波長に対して一致した焦点を持つ。
【０１６７】
また図３４のような構成を取ることもできる。図３４では図３３のアポクロマートレンズ２１３に対し、低分散ＧＲＩＮレンズ２１４を用いて図３３と同様の効果を得ている。低分散ＧＲＩＮレンズ２１４は中心波長λ１の光および中心波長λ２の光両方に対して低分散の材料を用いて構成されたＧＲＩＮレンズで、中心波長λ１の光および中心波長λ２の光両方に対して色収差が小さく、それぞれの波長に対してほぼ一致した焦点を持つ。
【０１６８】
光走査プローブ２０およびディレイライン部２０５からの戻り光を光カプラ１４で干渉させ、ディテクタ７、ディテクタ１８および差動アンプ２３により光ヘテロダイン周波数で変調された干渉信号が電気信号に変換される。中心波長λ１の光と中心波長λ２の光はディレイライン部２０５の第１のディレイライン２６２ａと第２のディレイライン２６２ｂの設定によりそれぞれ異なった光ヘテロダイン周波数を有している。ここで、それぞれの光ヘテロダイン周波数に対応したバンドパスフィルタ、またはロックイン検出器によって構成される復調器２１２ａ、２１２ｂによってそれぞれの波長に対応する信号を独立して検出し、ＡＤコンバータ２５によりコンピュータ２７により取り込むことができる。
【０１６９】
また、復調器を２つ設けずに、差動アンプ２３からの出力をＡＤ変換し、フーリエ変換して取り出しても同様の出力が得られる。
【０１７０】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、同時に、実時間で複数の波長によるＯＣＴ信号を検出できる。また、上記により、複数の波長による信号を比較・演算することで、波長の違いにより検出可能な代謝を反映した検出を行える。
【０１７１】
さらに、可視光から１．５μｍ程度の近赤外光では、生体を被検体とする場合、波長が長いほど、光の散乱・吸収による減衰が少なくなる、また波長が短いほど分解能を上げることができるため、表面付近では波長の短い光を用い、深い部分では波長の長い光を用いることで、浅い部分では分解能を優先し、深い部分ではコントラストの向上を行える。この時、図３３、図３４で示される光走査プローブ先端での色収差補正を行わない方が効果が高い。
【０１７２】
なお、上記は３つ以上の波長の光源を有する場合にも、ディレイラインおよび復調器を対応した数の分だけ増加させることにより全く同様に、同時に複数波長の情報を検出できるのは自明である。
【０１７３】
また、それぞれの光源の波長が近接していて、一つのディレイラインにより伝播時間を変化させられる場合は、複数のディレイラインを用いずに構成可能である。この場合には、コリメートレンズ２０８ａおよびレンズ２１０ａをそれぞれの波長に対して色収差を最小化したアポクロマートレンズを用いると良い。この時はそれぞれの光源の中心波長λ１とλ２は回折格子による分光によりガルバノメータミラー上の異なった位置にあるため、一般的には異なった光ヘテロダイン周波数を持つためである。
【０１７４】
光源の結合の方法はＷＤＭでななく、一般的な光カプラを用いても良い。
【０１７５】
また、複数の光源を結合するのではなく、バンド幅の大きい光源を波長フィルタにより波長を分割して用いても同様の効果が得られる。
【０１７６】
ここで、図３２に示されるような２つの光源を合波することによって、光源のスペクトル幅を拡大し、それによってコヒーレンス長を短縮し、深さ方向の分解能を向上させる例について説明する。
【０１７７】
図３５に２つの光源を合波し、光源のスペクトル幅を拡大する構成を示す。符号２１７ａに示されるスペクトル分布を有する低コヒーレンス光源Ａ２１５ａと、符号２１７ｂに示されるスペクトル分布を有する低コヒーレンス光源Ｂ ２１５ｂを波長依存カプラ２１６により合波し、出射ＳＭＦ２１９に伝送する。この波長依存カプラ２１６の同じ導波路への分岐比は符号２１８に示されるように、低コヒーレンス光源Ａの中心波長λ０＋λａでは小さく、低コヒーレンス光源Ｂの中心波長λ０−λａでは大きい。
【０１７８】
これにより、低コヒーレンス光源Ａ２１５ａから出射ＳＭＦ２１９および低コヒーレンス光源Ｂ２１５ｂから出射ＳＭＦ２１９への伝達効率は通常の３ｄＢ光カプラに対して高くなり、高効率で伝達出来る。
【０１７９】
合波された光のスベクトルを符号２２０に示す。符号２２０に示されるように合波された後に波長に対して強度がガウシアン分布に近似されるように、合波する低コヒーレンス光源Ａ２１５ａ、Ｂ２１５ｂのスペクトル分布２１７ａ，２１７ｂおよび波長依存カプラ２１６の分岐比２１８を設定する必要がある。光源のスペクトル分布がガウシアン形状から離れると、コヒーレンス長の範囲以外の部分からの光信号を得、ノイズの原因となる。
【０１８０】
しかしながら、低コヒーレンス光源Ａ２１５ａ、低コヒーレンス光源Ｂ２１５ｂのスペクトル分布２１７ａ，２１７ｂおよび強度が理想的でない場合も存在する。図３６にそのような場合にも最終的にガウシアン分布を得るための構成を示す。低コヒーレンス光源Ａ２１５ａと波長依存カプラ２１６の間に波長フィルタ２２１ａを設ける。波長フィルタ２２１ａとして２つのファイバコリメータ間に設けられた誘電多層膜フィルタやファイバーグレーティングを用いることができる。また波長フィルタ２２１ａの代りに２つの光源の出力をバランスさせるためのＮＤフィルタ等で構成される減衰器を設けてもよい。
【０１８１】
更に、波長依存カプラ２１６の後に波長フィルタ２２１ｂを設け、波長フィルタ２２１ａと波長フィルタ２２１ｂの調整により最終的なガウシアンスペクトル形状を得ることができ、コヒーレンス長の範囲以外の部分からのノイズを抑制できる。
【０１８２】
また、このフィルタは当然低コヒーレンス光源Ｂ２１５ｂ側にも設けることができる。また、図３６の構成を図１の低コヒーレンス光源１に設けるだけでなく、同様の波長フィルタを物体側光路または参照側光路に設けることで同様の効果を得ることができる。
【０１８３】
このようにすることにより、光源のスペクトル幅を拡大し、それによってコヒーレンス長を短縮し、深さ方向の分解能を向上させることが可能となる。
【０１８４】
次に、図３５の光源の合波を更に高効率で実現する例に説明する。図３７に示すように、低コヒーレンス光源２１５ａからの光を偏波面コントローラ（ＰＣ）２２２ａを用いて、紙面の上下方向の直線偏光に変換し、出射端２２４ａからコリメータレンズ２２３ａにより偏光ビームスピリッタ（ＰＢＳ）７９に入射する。ＰＢＳ７９は紙面の上下方向の直線偏光を高効率で透過し、コリメータレンズ２２３ｃにより出射ファイバ２１９に伝送される。同様に低コヒーレンス光源２１５ｂからの光はＰＣ２２２ｂにより紙面に垂直な直線偏光に変換され、出射端２２４ｂからコリメータレンズ２２３ｂによりＰＢＳ７９に入射する。ＰＢＳ７９は紙面の垂直方向の直線偏光を高効率で反射し、コリメータレンズ２２３ｃにより出射ファイバ２１９に伝送される。
【０１８５】
図３５および図３６の構成では、波長依存カプラを用いても５０％を大幅に超える効率で合波することは困難だが、図３７の構成ではさらに高い効率で合波可能である。
【０１８６】
第１１の実施の形態：
図３８ないし図４０は本発明の第１１の実施の形態に係わり、図３８は光走査プローブの先端光学系の構成を示す図、図３９は図３８の光走査プローブの先端光学系の第１の変形例の構成を示す図、図４０は図３８の光走査プローブの先端光学系の第２の変形例の構成を示す図である。
【０１８７】
第１１の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１８８】
（構成・作用）
第１の実施の形態で示された光走査プローブ２０の先端光学系では、ＧＲＩＮレンズ８５が単焦点であるため、観察ビームの集光点９６の近傍以外では観察ビームのスポット径が大きく、周方向の分解能が低くなる。
【０１８９】
図３８で示される光走査プローブ２０の先端光学系ではＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光は回折レンズ（ＤＯＦ）２２７により集光される。回折レンズには１次回折による１次焦点２２８ａと、２次回折による２次焦点２２８ｂと、３次回折による３次焦点２２８ｃ・・・の複数の焦点を有するため、深さ方向の広い範囲にわたって観察ビームのスポット径の小さい状態が維持される。
【０１９０】
図３９は同様の効果を有する第１の変形例を示す。ＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光はフレネルレンズ２２９により集光される。フレネルレンズ２２９は多数の円周状のプリズムによりレンズを構成し、第１焦点２３０ａと第２焦点２３０ｂを有するように円周状のレンズが交互に第１焦点２３０ａに集光するプリズム２６３ａと第２焦点２３０ｂに集光するプリズム２６３ｂより構成されている。
【０１９１】
図４０に同様の効果を有するさらに別の第２の変形例を示す。ＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光は集光ミラー２３１により集光される。集光ミラー３１は外周部が曲率が小さな反射面２３２ａで構成され、第１焦点２３３ａに焦点を結び、内側の面は曲率が大きな反射面２３２ｂで構成され、第２焦点２３３ｂに焦点を結ぶ。
【０１９２】
図示しないが図３８と同様の構成を、屈折力の大きなレンズを外周に、屈折力の小さなレンズを内周にと異なるレンズを円周状に配置しても可能である。さらに、図３４の光軸より上半分を屈折力の大きなレンズで、下上半分を屈折力の小さなレンズで構成しても同様の効果が得られる。
【０１９３】
さらに上記の屈折レンズを屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ）で製作することも当然可能である。
【０１９４】
また、上記各図では光偏向手段、光走査手段は省いているが、当然本発明の実施の形態に用いられた光偏向手段、光走査手段を組み合わせて用いることができる。
【０１９５】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、集光光学系のフォーカス位置以外の深さにおいて、光軸に垂直な方向分解能およびコントラストを向上し、さらに集光位置以外でも高性能が得られるため、被検体に対する位置決めが容易である。
【０１９６】
第１２の実施の形態：
図４１ないし図４３は本発明の第１２の実施の形態に係わり、図４１は光イメージング装置の光学系の要部の構成を示す構成図、図４２は図４１の光学系の第１の変形例を示す図、図４３は図４１の光学系の第２の変形例を示す図である。
【０１９７】
第１２の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１９８】
（構成・作用）
観察ビームの径を光軸方向に渡って細く保つ方法に、ビームの形状を保って伝搬する非回折ビームの利用が考えられる。非回折ビームは無限のエネルギーを有することから実現不可能であるが、近似的な非回折ビームを生成することは可能である。
【０１９９】
そこで、本実施の形態では、図４１に示すように、ＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光は、出射端からの焦点距離ｆに置かれたレンズ３０４によって略平行光に変換され、レンズ３０４から焦点距離ｆ離れた近傍にφｄの直径を有する環状のスリット３０８を有するマスク３０６が設けられている。
【０２００】
このマスク３０６を透過した光を焦点距離ｆ離れたところに設けられたレンズ３０５により集光すると、集光ビームは近似非回折ビームとなり、従来の集光でのスポットに対して長い深度３０７で小さなスポットを結ぶ。この範囲に被検体を設けると光軸に垂直な方向も高分解能に観察することができる。
【０２０１】
図４２、図４３に別の例を示す。図４２に示すように、ＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光は、アキシコン（円錐）レンズ３０９によって集光される。この集光ビームは近似非回折ビームとなり、従来の集光でのスポットに対して長い深度３０７で小さなスポットを結ぶ。この範囲に被検体を設けると光軸に垂直な方向も高分解能に観察することができる。なお、図４３に示すように円錐の方向が逆であっても同様の効果を有する。
【０２０２】
また、このアキシコンレンズを屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ）で製作することで、円柱状に形成することなども可能である。
【０２０３】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、集光光学系のフォーカス位置以外の深さにおいて、光軸に垂直な方向分解能およびコントラストを向上し、さらに集光位置以外でも高性能が得られるため、被検体に対する位置決めが容易である。
【０２０４】
第１３の実施の形態：
図４４ないし図４６は本発明の第１３の実施の形態に係わり、図４４は光走査プローブ、光走査手段及び参照光路の光伝播時間変化手段を内視鏡先端部に組込んだ光イメージング装置の構成を示す図、図４５は図４４のディスクの構成を示す図、図４６は図４５のディスクによる横方向−深さ方向の２次元画像を説明する図である。
【０２０５】
第１３の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０２０６】
（構成・作用）
本実施の形態は、第１の実施の形態の光走査プローブ２０、光走査手段１９および参照光路の光伝播時間変化手段を内視鏡先端部に組込んだ例であって、図４４及び図４５に示すように、内視鏡プローブ先端２４３にはピンホール２５３を有し、ミラー部２５２を有するディスク２４１が内蔵されている。ディスク２４１の中心にはメネジ２５１が設けられており、メネジ２５１は固定されたオネジ２４４に取り付けられている。ディスク２４１の外周には外周ギア２５４が設けられている。外周ギア２５４はモータ２４５の駆動軸に取り付けられたピニオンギア２４６により駆動される。
【０２０７】
モータ２４５が回転すると、外周ギア２５４が回転し、更に固定されたオネジ２４４とメネジ２５１の働きで螺旋運動を行う。ピンホール２５３の動きはスパイラル状となる。
【０２０８】
まず、ファイバ端２５０から照射された光束２５５をピンホール２５３が横切る（図４６の横方向の走査）。同時にピンホール２５３の位置は被検体２４８から遠ざかるように移動する。複数のピンホール２５３が複数のスパイラル軌跡を描く。
【０２０９】
この内、図４６のように、ディスク１回転分の移動量２５６に従って、光束２５５を横切る部分だけ切り出すと、Ｘ−Ｚ（横方向−深さ方向）の２次元画像を構成できる。内視鏡プローブ２４３内のファイバ２３６はＳＭＦを使用するがマルチモードファイバでも構わない。
【０２１０】
ピンホール２５３のディスク２４１上の位置ａと観察点ｃは共役の位置にある。ダイクロックミラー２４０の位置ｂから観察点ｃまでの距離（ｂａｃ）と、ダイクロックミラー２４０の位置ｂから反射面（ｂｄｅ）までの光路長が同じとなるよう光学系が構成されている。
【０２１１】
上記の２つの条件を満たすことにより共焦点の被検体での位置と、コヒーレントゲートによる深さ方向の観察点を一致させながら、観察点を走査することが可能となる。この場合、対物レンズのＮＡを大きくすることにより高解像を得ることができる。
【０２１２】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、一つの走査機構で、横方向と深さ方向（Ｘ−Ｚ）の走査が可能となる。
【０２１３】
また、共焦点部位と、コヒーレントゲートによる深さ方向の観察点を同時に走査することにより高解像を得ることができる。
【０２１４】
なお、光走査プローブに導かれるファイバは一本で良く、また参照ミラーがプローブ先端にあるので、プローブの固体差による光路長の調整はいらない。また、プローブの曲げの影響を受けない。
【０２１５】
［付記］
（付記項１） 前記伝播時間変化手段が、分散素子とレンズ、およびレンズのフーリエ平面近傍に設けられた透過位相変化素子、前記レンズと透過位相変化素子に対して略共役な位置に設けられたレンズ、および分散素子とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
【０２１６】
（付記項２） 前記透過位相変化素子が、回転するくさび型プリズムである
ことを特徴とする付記項１に記載の光イメージング装置。
【０２１７】
（付記項３） 前記くさび型プリズムの回転中心がディレイラインの光軸を通り、少なくとも干渉系の光路の一方に光位相変調素子が設けられている
ことを特徴とする付記項２に記載の光イメージング装置。
【０２１８】
（付記項４） 前記光位相変調素子が音響光学素子
ことを特徴とする付記項３に記載の光イメージング装置。
【０２１９】
（付記項５） 前記くさび型プリズムがモータの中空の回転軸に設けられ、回転軸の位相を検出または制御する手段を有する
ことを特徴とする付記項２に記載の光イメージング装置。
【０２２０】
（付記項６） 前記分散素子が透過型回折格子である
ことを特徴とする付記項１に記載の光イメージング装置。
【０２２１】
（付記項７） 前記伝播時間変化手段が、光平行コリメート手段、対向して一体に揺動する分散素子、および光再コリメート手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
【０２２２】
（付記項８） 対向して一体に揺動する前記分散素子が平行に設けられた、少なくとも一つの光学定数が同一な回折格子である
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２３】
（付記項９） 前記光学定数に少なくとも格子ピッチを含む
ことを特徴とする付記項８に記載の光イメージング装置。
【０２２４】
（付記項１０） 平行に設けられた前記回折格子が光透過する素子の両面に設けられている
ことを特徴とする付記項８に記載の光イメージング装置。
【０２２５】
（付記項１１） 前記分散素子がプリズムである
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２６】
（付記項１２） 前記光平行コリメート手段および前記光再コリメート手段がファイバ出射端およびコリメートレンズを有する
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２７】
（付記項１３） 前記分散素子を揺動する揺動手段が電磁型スキャナ（ガルバノメータスキャナ，レゾナントスキャナ）である
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２８】
（付記項１４） 前記光平行コリメート手段と前記光再コリメート手段の間に分散補償手段が設けられている
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２９】
（付記項１５） 前記伝播時間変化手段が、光平行コリメート手段、音響光学素子（ＡＯＭ）、波長依存収差を有する集光手段、および光再コリメート手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
【０２３０】
（付記項１６） 前記伝播時間変化手段に入射する光の偏光を調整する第１の偏波面調整手段と、前記伝搬時間変化手段からの出射光の偏光と光照射受光手段からの戻り光の偏光を調整する第２の偏波面調整手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
【０２３１】
（付記項１７） 前記偏波面調整手段がファイバーループである
ことを特徴とする付記項１６に記載の光イメージング装置。
【０２３２】
（付記項１８） 前記偏波面調整手段が複屈折素子を用いたものである
ことを特徴とする付記項１６に記載の光イメージング装置。
【０２３３】
（付記項１９） 被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、
前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、
得られた干渉成分の信号を得る光プローブ装置において、
前記走査手段が、
細長の前記挿入部に設けられた、回転自在な回転シャフトと、
回転シャフト端部に設けられた光反射手段と、
挿入部先端部に設けられ、光反射手段のプローブの軸方向への可動を規制する規制手段と
を備え、
前記シングルモードファイバと集光手段がシャフトと平行に設けられた
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０２３４】
（付記項２０） 前記光反射手段が、前記シャフト端部に設けられたプリズムの内部反射面である
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２３５】
（付記項２１） 前記プリズム入射面と、前記集光手段出射面が略平行になっている
ことを特徴とする付記項２０に記載の光プローブ装置。
【０２３６】
（付記項２２） 前記規制手段が回転シャフトに設けられているベアリングである
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２３７】
（付記項２３） 前記回転シャフトに弾性力が付与されており、前記ベアリングはその弾性力に抗して回転を支持するものである
ことを特徴とする付記項２２に記載の光プローブ装置。
【０２３８】
（付記項２４） 前記集光手段がプローブ断面に対し、短軸と長軸を有し、短軸がプローブ軸を含む
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２３９】
（付記項２５） 前記シングルモードファイバが偏波面保存ファイバ（ＰＭＦ）である
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２４０】
（付記項２６） 前記シングルモードファイバの出射端の近傍に前記シングルモードファイバと略平行に、少なくとも−つの光学特性が前記シングルモードファイバと異なる光ファイバが設けられている
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２４１】
（付記項２７） 前記ファイバがマルチモードファイバである
ことを特徴とする付記項２６に記載の光プローブ装置。
【０２４２】
（付記項２８） 前記ファイバが前記シングルモードファイバと異なる波長特性を有する
ことを特徴とする付記項２６に記載の光プローブ装置。
【０２４３】
（付記項２９） 前記ファイバが前記シングルモードファイバと異なる光耐性を有する
ことを特徴とする付記項２６に記載の光プローブ装置。
【０２４４】
（付記項３０） 前記光プローブ装置が、細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
また光プローブと観測装置本体との接続コネクタを有し、
接続コネクタが、前記シャフトに回転力を伝達する回転接続手段と、前記シングルモードファイバを接続する観測光コネクタ手段を有する
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２４５】
（付記項３１） 前記光プローブに、少なくとも一つの光学特性が前記シングルモードファイバと異なる光ファイバが設けられ、接続コネクタが前記光ファイバ接続手段を有する
ことを特徴とする付記項３０に記載の光プローブ装置。
【０２４６】
“Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｃａｔｈｅｔｅｒ−ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”Ｔｅａｒｎｅｙ ｅｔ．ａｌ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｐ．５４３−５４５，ｖｏｌ．２１，１９９６にＯＣＴ用の回転走査プローブが開示されている。この回転走査型プローブでは、光ファイバが回転するためのシャフトと一体で回転しているために、回転する光ファイバと固定する光ファイバを接続するための光ロータリジョイントが必要であるが、光ロータリジョイントは非常に高い精度で製作する必要があるため、一般的に高価な上、ファイバ端とファイバ端を離して接続することによる挿入損失と内部反射によるＳＮ比の劣化という問題があった。
【０２４７】
これに対し、ＷＯ９７／３２１８２では、先端部に設けられたミラーを光ファイバと独立した回転シャフトで回転し、光ファイバから出射した光をレンズと直角プリズムを用いて回転しているミラーに導き、走査を行っているプローブが開示されているが、内視鏡に挿通するプローブでは内視鏡への湾曲によりプローブ本体と、ミラーを回転 支持している回転シャフトに相互移動が起き、そのため回転ミラーのプローブ軸方向へのブレが生じ、これはもっとも分解能が高く、検出コントラストも高いレンズの結ぶフォーカス位置を不定にするため、使い勝手が悪い。
【０２４８】
また、ミラーのプローブ軸方向へのぶれは光路長の変化を起こすため、再構成された２次元画像かぶれにより正確な形状・大きさを示さなくなるという問題を有する。
【０２４９】
また、ＷＯ９７／３２１８２では、先端部に設けられたミラーを光ファイバと独立した回転軸で回転し、光ファイバから出射した光をレンズと直角ブリズムを用いて回転しているミラーに導き、走査を行っているが、レンズから被検体までの距離が遠くなるため、レンズのＮＡを大きくできず、集光スポットが大きくなり、光軸に垂直な方向６分解能が低くなるという問題点がある。さらに先端部全体の小型化が困難である。
【０２５０】
また、このようなプローブを内視鏡の鉗子ロヘの挿通して用いる場合、内視鏡の湾曲等によってプローブ内の光ファイバの複屈折性が変化し、干渉光強度が変化するという問題がある。
【０２５１】
ＷＯ９７／３２１８２では、観察用ファイバに治療用の高出力レーザ光を導入する例が開示されているが、実際には観察用のファイバはシングルモードファイバであり、数μｍという小さなコア径しか有さないため、治療用レーザを導入するとファイバ自身が損傷し観察に支障を生じたり、治療用レーザの伝送に最適な仕様のファイバを選択することができないという問題がある。
【０２５２】
生体に適用するプローブでは、プローブの洗浄・消毒・滅菌、光学特性の劣化に対応する交換のために、観測装置と着脱できることが必要である。
【０２５３】
付記項１９では、高ＳＮで、安価で、高分解能・高コントラストで観察できる範囲を一定にし、操作性を向上させた光プローブ装置を提供する。
【０２５４】
付記項２０、２２、２４では、集光レンズのＮＡを大きく取れ、分解能が向上できる光プローブ装置を提供する。また、プローブ先端部を小型に構成できる光プローブ装置を提供する。
【０２５５】
付記項２５では、プローブの湾曲状態によつて、干渉信号強度が変化しない光プローブ装置を提供する。
【０２５６】
付記項２６では、ＯＣＴの観察と高出力のレーザでの処置・治療を可能にする光プローブ装置を提供する。
【０２５７】
付記項３０では、治療用のレーザと観察用のレーザを別に設けることができ、観測装置と着脱できる光プローブ装置を提供する。
【０２５８】
（付記項３２） 被検体に低コヒーレンス光を照射し、前記被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置において、
前記被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、
前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器と
を有し、
前記低コヒーレンス光源の照射を制御する光源制御手段と、
前記走査出射手段の駆動を検知する走査検知手段を有し、
前記走査検知手段により検知された走査状態に応じて前記光源制御手段が駆動される
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０２５９】
（付記項３３） 前記走査検知手段が前記走査出射手段の駆動入力を検知する
ことを特徴とする付記項３２に記載の光イメージング装置。
【０２６０】
（付記項３４） 前記走査出射手段が、前記低コヒーレンス光を挿入部の軸方向に回転走査し、走査検知手段が回転走査を検出する
ことを特徴とする付記項３２に記載の光イメージング装置。
【０２６１】
（付記項３５） 細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
また光プローブと観測装置本体との接続コネクタを有し、
接続コネクタの接続検知手段を有し、
接続検知手段により検知された接続状態に応じて光源制御手段が駆動される
ことを特徴とする付記項３２に記載の光イメージング装置。
【０２６２】
（付記項３６） 前記走査出射手段が、前記低コヒーレンス光と被検体に不可逆的な熱損傷を与える高エネルギー光を同時また（時分割で挿入部の軸方向に回転走査し、
高エネルギー光出射制御手段を有し、
走査検知手段が回転走査を検出し、
走査検知手段により検知された走査状態に応じて高エネルギー光出射制御手段が駆動される
ことを特徴とする付記項３２に記載の光イメージング装置。
【０２６３】
（付記項３７） 前記走査出射手段が、前記低コヒーレンス光と被検体に不可逆的な熱損傷を与える高エネルギー光を挿入部の軸方向に回転走査し、
回転走査位置を検出する走査位置検出手段と、
高エネルギー光の出射制御手段を有し、
出射位置指示手段と、出射位置を走査位置に対応させる算出手段を有し、
算出された走査位置で高エネルギー光の出射制御手段を駆動する
ことを特徴とする付記項３６に記載の光イメージング装置。
【０２６４】
（付記項３８） 前記低コヒーレンス光を出射するシングルモードファイバ端と高エネルギー光の出射ファイバ端が近傍に設けられ、それぞれの出射ビームが略平行に設けられている
ことを特徴とする付記項３７に記載の光イメージング装置。
【０２６５】
（付記項３９） 前記低コヒーレンス光と高エネルギー光が同一の集光手段により集光され、前記走査出射手段が回転走査される反射ミラーである
ことを特徴とする付記項３７に記載の光イメージング装置。
【０２６６】
（付記項４０） 細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
また光プローブと観測装置本体との接続コネクタを有し、
接続コネクタの接続検知手段を有し、
接続検知手段により検知された接続状態に応じて高エネルギー光出射制御手段が駆動される
ことを特徴とする付記項３６に記載の光イメージング装置。
【０２６７】
ＯＣＴに用いられる低コヒーレンス光源には連続的な発光時間の短いものもあり、非使用時に発光していると光源の寿命を大幅に短縮する。特に不可視光や出力が小さい場合、観察部位から光が出射していること自体に気がつきにくい。
【０２６８】
ＷＯ９７／３２１８２では、観察用ファイバに治療用の高出力レーザ光を導入する例が開示されている。非使用時に発光していると伝送ファイバなどの光学部品が熱を持つことに等より、寿命が短縮する場合もある。
【０２６９】
付記項３２では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において、低コヒーレンス光源寿命を長くすることを目的としている。
【０２７０】
付記項３６では、高エネルギー光を用いるＯＣＴ装置について、ファイバなどの光学系の損傷を防止することを目的としている。
【０２７１】
（付記項４１） 被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記シングルモードファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、挿入部に設けられた細い管状のシース内に、シングルモードファイバを内蔵し、集光手段と出射光偏向手段を有する先端光学素子を端部に設けたフレキシブルシャフトを有し、
フレキシブルシャフトの挿入部の軸方向に対して進退し走査を行うもので、
フレキシブルシャフトの進退を規制する規制手段を有する
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０２７２】
（付記項４２） 前記光プローブ装置が、細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
また光プローブと観測装置本体との着脱自在な接続コネクタを有し、
フレキシブルシャフトの移動量を限定する規制手段が光プローブに設けられている
ことを特徴とする付記項４１に記載の光プローブ装置。
【０２７３】
（付記項４３） 前記規制手段が、フレキシブルシャフト基部に設けられた突起と光プローブ基部に設けられた突起からなる規制部材である
ことを特徴とする付記項４２に記載の光プローブ装置。
【０２７４】
（付記項４４） 前記規制手段が、観測装置に設けられている
ことを特徴とする付記項４１に記載の光プローブ装置。
【０２７５】
（付記項４５） 前記規制手段が、観測装置に設けられたフレキシブルシャフトに接続する伝達部に設けられた突起と、観測装置に設けられた突起部材である
ことを特徴とする付記項４４に記載の光プローブ装置。
【０２７６】
（付記項４６） 前記規制手段が、走査範囲を制御的に制限する
ことを特徴とする付記項４４に記載の光プローブ装置。
【０２７７】
（付記項４７） 前記規制手段による制限の範囲に制御的な制限の範囲が設けられている
ことを特徴とする付記項４６に記載の光プローブ装置。
【０２７８】
（付記項４８） 前記シングルモードファイバが前記規制手段による進退以上の余裕を有する
ことを特徴とする付記項４１に記載の光プローブ装置。
【０２７９】
（付記項４９） 前記余裕がループで設けられている
ことを特徴とする付記項４８に記載の光プローブ装置。
【０２８０】
本出願人が先に出願した特願平１０−２６６７５３号に、直線状（リニア）走査型ＯＣＴプローブの例が開示されている。透明なチューブ状のシース内部に、ファイバ端にＧＲＩＮレンズとプリズムを設け、プローブの横方向に出射した光ビームを、ファイバ、レンズ、プリズムを一体にしたケーブルにしてプローブの軸方向に直線的に走査し、プローブに平行な長方形の断層像を得るものである。
【０２８１】
このようなプローブのシース端部は、一般的に生体の体液がシース内部に侵入しないように閉鎖されているが、プローブ内で走査される先端光学素子が、プローブシース靖部に接触して破損し、画像が出なくなる可能性があるという問題点を生じる。
【０２８２】
上記の例では、光学素子の進退を駆動するガルバノシャフトの移動量を制御的に制限することも考えられるが、このような生体内で用いられるプローブは、プローブの洗浄・消毒・滅菌、光学特性の劣化に対応する交換のために、観測装置と着脱できることが必要であり、着脱構造にした場合はガルバノシャフトの移動量を制御的に制限しても、観測装置から取り外した時に、先端光学素子が、プローブシース端部に接触して破損し、故障する可能性があるという問題点がある。
【０２８３】
付記項４１では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）のリニア走査型プローブにおいて、先端光学素子の破損を防止することを目的としている。
【０２８４】
付記項４２では、リニア走査型プローブを観測装置から取り外した場合にも、先端光学素子の破損を防止することを目的としている。
【０２８５】
（付記項５０）被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、挿入部に設けられた細い管状のシース内に、シングルモードファイバを内蔵し、集光手段と出射光偏向手段を有する先端光学素子を端部に設けたフレキシブルシャフトを有し、
フレキシブルシャフトの挿入部の軸方向に対して進退し走査を行うもので、
フレキシブルシャフトを自在に回転させる回転手段を有する
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０２８６】
（付記項５１） 前記回転手段に摩擦手段が設けられている
ことを特徴とする付記項５０に記載の光プローブ装置。
【０２８７】
（付記項５２） 細長の挿入部を有する光プローブと観測装置を有し、前記回転手段が前記観測装置に設けられている
ことを特徴とする付記項５０に記載の光プローブ装置。
【０２８８】
（付記項５３） 前記回転手段と前記フレキシブルシャフトがシャフト進退方向に自由度を有するリニアベアリングにより結合している
ことを特徴とする付記項５２に記載の光プローブ装置。
【０２８９】
（付記項５４） 前記フレキシブルシャフトと、前記リニア駆動手段が中空シャフト進退方向を軸とする自在回転手段により結合している
ことを特徴とする付記項５０に記載の光プローブ装置。
【０２９０】
（付記項５５） 細長の挿入部を有する光プローブと観測装置を有し、前記回転手段が前記光プローブの基端に設けられている
ことを特徴とする付記項５０に記載の光プローブ装置。
【０２９１】
本出願人が先に出願した特願平１０−２６６７５３号に示される、直線状（リニア）走査型ＯＣＴプローブの例では、プローブの外周方向に対し、プローブ全体を回転させることにより、プローブの観察方向を位置決めすることになる。しかし、内視鏡の鉗子チャンネルに挿通させて使用されるリニア走査型プローブでは、鉗子チャンネルとプローブの摩擦によりプローブを自由にかつ思い通りの位置に回転させて自在に走査平面を定めるのが困難である。さらに、鉗子チャンネルとシース外周の摩擦は大きいが、シース内面とリニアに駆動されるケーブルの摩擦は小さいので、プローブ全体が回転してもＯＣＴ像の観察方向は一致して回転しないという問題点がある。
【０２９２】
付記項５０では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）のリニア走査型プローブにおいて、ＯＣＴの観察断層面を自在にかつ容易に回転・位置決めできることを目的としている。
【０２９３】
（付記項５６）被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、細長の挿入部に先端部に設けられたモーターと、モータの回転を伝達するシャフトに設けられた光偏向手段を有し、
前記光プローブ装置が、細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
光プローブと観測装置本体とのモータの駆動信号およびシングルモードファイバを同時に接続する着脱自在な接続コネクタを有する
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０２９４】
（付記項５７） シングルモードファイバが偏波面保存ファイバ（ＰＭＦ）であり、接続コネクタが偏波面を保存して伝送するための位相決め手段を有する
ことを特徴とする付記項５６に記載の光プローブ装置。
【０２９５】
（付記項５８）光プローブが被検体に不可逆的な熱損傷を与える高エネルギー光を与えるための光ファイバを有し、前記接続コネクタで接続される
ことを特徴とする付記項５６に記載の光プローブ装置。
【０２９６】
（付記項５９）光プローブが光偏向手段の位置を検出する走査位置検出手段を有し、その検出信号が観測装置に前記接続コネクタで接続される
ことを特徴とする付記項５６に記載の光プローブ装置。
【０２９７】
“Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｃａｔｈｅｔｅｒ−ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”Ｔｅａｒｎｅｙ ｅｔ．ａｌ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｐ．５４３−５４５，ｖｏｌ．２１，１９９６に示されるＯＣＴ用の回転走査プローブでは、光ロータリジョーイントが必要であるが、一般的に高価な上、挿入損失と内部反射によるＳＮ比の劣化という問題があった。
【０２９８】
これに対し、ＷＯ９７／３２１８２では、先端部に設けられたミラーを光ファイバと独立した回転シャフトで回転することで、光ロータリジョイントを不要にしているが、このような回転シャフトを生体内に導入するために、フレキシブルシャフトで実現すると、湾曲による抵抗によって回転ムラが生じるという問題点があった。
【０２９９】
付記項５６では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において、高ＳＮで、回転ムラのないラジアル走査型プローブおよび観測装置を提供すると共に、電気系と、光学系を同時に簡便に接続することを目的としている。
【０３００】
（付記項６０）被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、挿入部に設けられた細い管状のシース内に、シングルモードファイバファイバ先端に融着された集光手段と、集光手段の一部に設けられた反射面を有する
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０３０１】
（付記項６１） 少なくともシングルモードファイバと集光手段が一体に回転することで走査を行う
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０２】
（付記項６２）ファイバ一端がコア拡大処理されている
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０３】
（付記項６３）反射面に反射コーティングが設けられている
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０４】
（付記項６４）集光手段が球レンズである
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０５】
（付記項６５）集光手段がＧＲＩＮレンズである
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０６】
（付記項６６）反射面が曲面である
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０７】
（付記項６７）ファイバージャケットに減摩耗処理がされている
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０８】
（付記項６８）ファイバージャケットに高剛性処理がされている
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０９】
特表平６−５１１３１２号に示されるラジアル走査型プローブの詳細構成が特開平１１−５６７８６号公報に示されているが、プローブ先端部にはレンズ枠、ＧＲＩＮレンズ、プリズムなどの先端光学系があり、細径の内視鏡を用いた挿入や、循環器・血管分野の使用で求められる小型化が困難で、また組立調整も複雑で工数を要しるという問題があった。またこの構成では、ファイバ出射端とレンズ、レンズとプリズムなどの接合部で反射が生じ、ＳＮ比低下の原因となるという問題点を有する。
【０３１０】
付記項６０では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において小型で安価なラジアル走査型プローブを提供することを目的としている。
【０３１１】
（付記項６９）被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、挿入部に設けられた細シングルモードファイバからの出射光を挿入部の略軸方向に対して周状に偏向する第１の光偏向手段と、第１の光偏向手段を挿入部の略軸方向に回転させる回転駆動手段と、
第１の光偏向手段に対向して設けられ、第１の光偏向手段からの出射光を挿入部の略延長方向に偏向する固定された第２の光偏向手段を設けている
ことを特徴とする特徴とする光プローブ装置。
【０３１２】
（付記項７０）第１の光偏向手段または第２の光偏向手段の少なくとも一方が反射ミラーである
ことを特徴とする付記項６９に記載の光プローブ装置。
【０３１３】
（付記項７１）反射ミラーがプリズムで構成される
ことを特徴とする付記項７０に記載の光プローブ装置。
【０３１４】
（付記項７２）第１の光偏向手段が中空で内部にシングルモードファイバを設けたフレキシブルシャフトに集光手段と共に一体に取り付けられている
ことを特徴とする付記項６９に記載の光プローブ装置。
【０３１５】
（付記項７３）第１の光偏向手段が挿入部先端に設けられたモータによって回転されている
ことを特徴とする付記項６９に記載の光プローブ装置。
【０３１６】
（付記項７４）第１の光偏向手段が回転シャフト端部に設けられ、回転シャフトと平行してシングルモードファイバが設けられている
ことを特徴とする付記項６９に記載の光プローブ装置。
【０３１７】
特開平１１−５６７８６号公報に示されるＯＣＴ用の回転走査プローブでは、プローブの側方の画像を得ることができるが、一般の内視鏡のように、プローブの前方の断層像を得ることができない。そこで、特表平６−５１１３１２号にプローブの前方の断層像を得ることの出来る例が開示されている。しかし、これらの例では前方を走査するのに、ピエゾ素子やファイバ束によって走査しているため、ラジアル走査の方法と駆動方法が全く異なり、前方と側方の画像を切り替えたい場合は、プローブを交換するだけでなく、観測装置の交換が必要であり、煩雑であり高価であるという問題を有する。
【０３１８】
付記項６９では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）においてラジアル走査型と走査手段および観測装置を共有出来る前方走査プローブ手段を提供することを目的としている。
【０３１９】
（付記項７５）被検体に低コヒーレンス光源で生成した低コヒーレンス光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって
低コヒーレンス光を被検体に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段と、
光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低コヒーレンス光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、
低コヒーレンス光源が、複数の低コヒーレンス光源をファイバー合波器によって出力シングルモードファイバに合波され、
その合波された光源のスペクトル形状が略ガウシアン形状である
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０３２０】
（付記項７６）合波器が波長依存光カプラである
ことを特徴とする付記項７５に記載の光イメージング装置。
【０３２１】
（付記項７７）光源出力と出射シングルモードファイバの間に光フィルターが設けられている
ことを特徴とする付記項７５に記載の光イメージング装置。
【０３２２】
（付記項７８）光フィルターが波長フィルターである
ことを特徴とする付記項７７に記載の光イメージング装置。
【０３２３】
（付記項７９）光フィルターが減衰器である
ことを特徴とする付記項７７に記載の光イメージング装置。
【０３２４】
（付記項８０）干渉系に光フィルターが設けられている
ことを特徴とする付記項７５に記載の光イメージング装置。
【０３２５】
（付記項８１）参照アームに光フィルターが設けられている
ことを特徴とする付記項８０に記載の光イメージング装置。
【０３２６】
（付記項８２）一つの低コヒーレンス光源が直線偏波で偏光ビームスピリッタの偏光軸に入射され、もう一つの低コヒーレンス光源が他方の低コヒーレンス光源と垂直な偏光軸を有し、偏光ビームスピリッタの他方の偏光軸に入射し、その合波を出力シングルモードファイバに得る
ことを特徴とする付記項７５に記載の光イメージング装置。
【０３２７】
（付記項８３）低コヒーレンス光源から偏光ビームスピリッタの間に偏光調整手段を設けた
ことを特徴とする付記項８２に記載の光イメージング装置。
【０３２８】
ＯＣＴにおいて深さ方向の分解能を決定するのは、主として低コヒーレンス光のバンド幅であり、低コヒーレンス光のスペクトル分布がガウシアン型であるばあい、光源の中心波長をλ0、半値バンド幅をΔλ、とすると、
深さ方向の分解能≒コヒーレンス長＝２（ｌｎ２）λ02／πΔλで示され、
バンド幅が広いほど深さ方向の分解能が良くなる。
【０３２９】
しかし、バンド幅は、低コヒーレンス光源を構成するＳＬＤ（スーパルミネセンスダイオード）やファイバＡＳＥ（自己発光）光源などデバイス自身による制限があり、また一般にバンド幅を広げようとすると、光源出力が低下してＳＮ比が低下するという問題があり、単一の光源で高分解能と高出力（≒高ＳＮ比）を実現するのは困難である。さらに、光源のスペクトル形状がガウシアン形状でない場合、コヒーレンス長以外の部分でも干渉信号が得られるため、深さ方向の分解能の低下やＳＮ比の低下が起きるという問題がある。
【０３３０】
付記項７５では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において、深さ方向分解能とＳＮ比の向上させることを目的としている。
【０３３１】
（付記項８４）被検体に低コヒーレンス光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって
低コヒーレンス光を被検体に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段と、
光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低コヒーレンス光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
千渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、
光照射受光手段に設けられた集光手段が、複数の焦点を有する
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０３３２】
（付記項８５）集光手段が回折素子であり、その１次回折光に対応する焦点および高次回折光に対応する焦点を有する
ことを特徴とする付記項８４に記載の光イメージング装置。
【０３３３】
（付記項８６）集光手段が複数の焦点に対応する複数の面を有する屈折レンズである
ことを特徴とする付記項８４に記載の光イメージング装置。
【０３３４】
（付記項８７）集光手段が複数の焦点を有するフレネルレンズである
ことを特徴とする付記項８６に記載の光イメージング装置。
【０３３５】
（付記項８８）中心部と周辺部が異なる焦点を有している
ことを特徴とする付記項８６に記載の光イメージング装置。
【０３３６】
（付記項８９）異なる焦点のレンズに分割される
ことを特徴とする付記項８６に記載の光イメージング装置。
【０３３７】
（付記項９０）集光手段が複数の焦点に対応する複数の面を有する集光ミラーである
ことを特徴とする付記項８４に記載の光イメージング装置。
【０３３８】
（付記項９１）被検体に低コヒーレンス光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって
低コヒーレンス光を被検体に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段と、
光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低コヒーレンス光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、
光照射受光手段に設けられた集光手段が、近似非回折ビーム生成手段を有する
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０３３９】
（付記項９２）近似非回折ビーム生成手段が、集光レンズとその焦点距離近傍に設けられた環状のマスクを有する
ことを特徴とする付記項９１に記載の光イメージング装置。
【０３４０】
（付記項９３）近似非回折ビーム生成手段が、アキシコンレンズ（円錐レンズ）を有する
ことを特徴とする付記項９１に記載の光イメージング装置。
【０３４１】
先端部に集光系を有するＯＣＴプローブでは、先端集光系のフォーカス位置から被検体の観察したい場所が離れると光軸に対し垂直な方向の分解能が急激に悪化し、また集光量の低下によりコントラストが低下する。このため正確に被検体をフォーカス位置に位置決めする必要があり、特に生体内で用いる場合使い勝手が悪い。これを防止するため、集光系のＮＡを下げると、フォーカス位置でのスポットサイズが大きくなり、深さ方向分解能に対し、光軸に垂直な方向の分解能が大幅に下がると言う問題点がある。
【０３４２】
付記項８４及び９１では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において、集光光学系のフォーカス位置以外の深さにおいて、光軸に垂直な方向分解能およびコントラストを向上し、位置決めの容易な先端光学系の提供することを目的としている。
【０３４３】
（付記項９４）被検体に低コヒーレンス光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって
低コヒーレンス光を被検体に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段と、
光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低コヒーレンス光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を千渉信号として検出する光検出器とを有し、
光照射受光手段が集光手段と、
低コヒーレンス光源と集光手段の間に設けられた光軸上を通過するピンホールを有する回転鏡と、
低コヒーレンス光源と集光手段の間に設けられた光分配手段を有し、
伝搬時間変化手段が、光分配手段から分配された光が回転鏡で反射し、再び光分配手段に戻り、回転鏡の回転に応じて光分配手段と回転鏡の光路長が変化することにより構成される
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０３４４】
（付記項９５）回転鏡が回転と同時に進退をスパイラル状に行う軸を有する
ことを特徴とする付記項９４に記載の光イメージング装置。
【０３４５】
（付記項９６）集光光学系のＮＡに対し、ピンホールが共焦点効果を有する
ことを特徴とする付記項９４に記載の光イメージング装置。
【０３４６】
“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｉｎ Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｉｎａｌ Ｔｉｓｓｕｅｓ”（Ｊ．Ａ．Ｉｚａｔｔ ｅｔ．ａｌ，ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔ．Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔ．ｖｏｌ．２，１９９６，ｐ．１０１７−１０２８）に、ＯＣＴと同様に低コヒーレンス干渉を用いるが、深さ方向の走査は行わず、一定の深さの面を高いＮＡ．の対物光学系を用いて高分解能で観察するＯＣＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）という技術がある。これらの技術は極めて類似性が高いが、小型のプローブでＯＣＴとＯＣＭを両立させる方法がなかった。
【０３４７】
付記項９４では、ＯＣＴとＯＣＭを組み合わせることによる高解像の光断層像の実現ることを目的としている。
【０３４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高ＳＮで高速なリファレンス走査手段を有すると共に、干渉系を安価に構成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図２】図１の透過型ディレイラインの構成を示す構成図
【図３】図２のくさび型プリズムの第１の例を示す図
【図４】図２のくさび型プリズムの第２の例を示す図
【図５】図２のくさび型プリズムの回転手段を説明する図
【図６】図２のくさび型プリズムの回転手段の変形例を説明する図
【図７】図１の光カプラ、光走査プローブ、走査手段及び走査駆動装置の詳細な構成を説明する図
【図８】図７のコネクタの接点部（プローブ側）の構成をを示す図
【図９】図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法を説明する図
【図１０】図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法の流れを示すフローチャート
【図１１】図１の構成における透過型ディレイラインにより光伝播時間を変化させながら被検体の深さ方向に対応して得られた干渉信号を復調器で復調しＡＤコンバータでコンピュータに取り込まれた信号の信号強度を示す図
【図１２】特に生体で効果的に図１１の信号強度を補償する方法を示す図
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図１４】図１３の透過型ディレイラインの構成を示す構成図
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図
【図１７】図１６の走査手段の変形例の構成を示す図
【図１８】図１６、図１７のＧＲＩＮレンズを光軸方向から見た図
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図
【図２０】図１９のＡ−Ａ線断面を示す断面図
【図２１】本発明の第６の実施の形態に係る光イメージング装置の要部の構成を示す構成図
【図２２】図２１の光走査プローブの第１の変形例を説明する図
【図２３】図２１の光走査プローブの第２の変形例を説明する図
【図２４】図２１の光走査プローブの第３の変形例を説明する図
【図２５】図２４の固定ミラーを含む光軸に沿った断面を示す断面図
【図２６】本発明の第７の実施の形態に係る透過型ディレイラインの構成を示す図
【図２７】図２６の透過型ディレイラインの変形例の構成を示す図
【図２８】図２７の透過型ディレイラインの詳細な構成を説明する図
【図２９】本発明の第８の実施の形態に係る透過型ディレイラインの構成を示す図
【図３０】本発明の第９の実施の形態に係る透過型ディレイラインの構成を示す図
【図３１】図３０の光学ブロックを４枚張り合わせた合成ブロックを示す図
【図３２】本発明の第１０の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図３３】図３２の光イメージング装置に用いられる光走査プローブの先端の光学系の構成を示す図
【図３４】図３２の光イメージング装置に用いられる光走査プローブの先端の光学系の変形例の構成を示す図
【図３５】図３２の２つの低コヒーレンス光源を合波し光源のスペクトル幅を拡大する構成を示す図
【図３６】図３２の２つの低コヒーレンス光源を合波し最終的にガウシアン分布を得るための構成を示す図
【図３７】図３５の光源の合波を更に高効率で実現する例に説明する図
【図３８】本発明の第１１の実施の形態に係る光走査プローブの先端光学系の構成を示す図
【図３９】図３８の光走査プローブの先端光学系の第１の変形例の構成を示す図
【図４０】図３８の光走査プローブの先端光学系の第２の変形例の構成を示す図
【図４１】本発明の第１２の実施の形態に係る光イメージング装置の光学系の要部の構成を示す構成図
【図４２】図４１の光学系の第１の変形例を示す図
【図４３】図４１の光学系の第２の変形例を示す図
【図４４】本発明の第１３の実施の形態に係る光走査プローブ、光走査手段及び参照光路の光伝播時間変化手段を内視鏡先端部に組込んだ光イメージング装置の構成を示す図
【図４５】図４４のディスクの構成を示す図
【図４６】図４５のディスクによる横方向−深さ方向の２次元画像を説明する図
【符号の説明】
１…低コヒーレンス光源
２…第１のＳＭＦ（シングルモードファイバ）
３、６、１４…光カプラ
４…第２のＳＭＦ
５…第３のＳＭＦ
７、１１…ＰＣ（偏波面コントローラ）
８…入射ＳＭＦ
９…透過型ディレイライン
１０…出射ＳＭＦ
１２…第６のＳＭＦ
１３…第４のＳＭＦ
１５、１６…ＳＭＦ
１７、１８…ディテクタ
１９…走査手段
２０…光走査プローブ
２１ｂ、２１ａ…第５のＳＭＦ
２２…走査駆動装置
２３…差動アンプ
２４…復調器
２５…ＡＤコンバータ
２６…ディレイライン制御回路
２７…コンピュータ
２８…モニタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体に低干渉性光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体組織を診断する場合、組織内部の光学的情報を得ることのできる装置として、低干渉性光を用いて被検体に対する断層像を得る干渉型のＯＣＴ（オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ）が例えば特表平６−５１１３１２号に開示されている。
【０００３】
上記特表平６−５１１３１２号では、生体組織の特定の深さから散乱・反射光を検出するため、リファレンスミラーを進退することにより得ている。さらに、生体組織内部の断層画像を構築するため、生体組織に照射する光ビームを走査し、前記リファレンスミラーの進退とを同期させることで断層像を構築している。
【０００４】
また、“Ｉｎ ｖｉｖｏ ｖｉｄｅｏ ｒａｔｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”（Ａ．Ｍ．Ｒｏｌｌｉｎｓ ｅｔ．ａ１，Ｏｐｔｉｃａ１ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｖｏ１．３，ｐ２１９，１９９８）にＯＣＴで干渉位置の高速走査を、参照側光路に設けたガルバノメータミラーを用いた群遅延機構による光ディレイラインで行う方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特表平６−５１１３１２号に開示された構成では、マイケルソン干渉系を用いている。また前述の“Ｉｎ ｖｉｖｏ ｖｉｄｅｏ ｒａｔｅ ｏｐｔｉｃａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”（Ａ．Ｍ．Ｒｏｌｌｉｎｓ ｅｔ．ａ１）に同様にマイケルソン干渉系を用いてリアルタイムでの観察を実現している。
【０００６】
しかし、マイケルソン干渉系を用いた場合、光カプラーの分岐比が１：１が最大の効率となるので、光源出力をＰとし、被検体からの反射率をＲとすると検出器に戻る光はＰ×Ｒ／４となる。参照側から検出器に戻る光量はミラーの反射率を１とするとＰ／４となる。ここで検出器に戻る光量は（Ｐ×Ｒ／４＋Ｐ／４）である。しかし検出したい信号光は光ヘテロダイン検出のため、√（Ｐ×Ｒ／４×Ｐ／４）＝Ｐ√（Ｒ／４）となり、生体では一般的にＲ≒１０-4以下であるので、検出器に戻る光量に対し、信号が圧倒的に小さくなり、ＳＮ比を向上させることが困難である。また、生体からの微弱な反射光のうち７５％を捨てていることになり、これもＳＮ比を減衰する原因となる。
【０００７】
そのため、マイケルソン干渉系を用いてＳＮ比を向上させる方法として、特開平６−７４７１０号公報では、参照側に減衰器を設け、信号光と同程度まで減衰させることで、検出器に戻る光量を調整する方法を開示している。しかし、同時にヘテロダイン検出光も減衰してしまうという問題がある。特開平６−７４７１０号公報では、原理的にマイケルソン干渉系より優れた方式としてマッハツエンダー干渉系の例を開示している。しかし、ここで示されるマッハツエンダー干渉系は光路長可変手段としてコーナーミラーの移動で行う方法を示しているが、この方法では高速に深さ方向の走査を行い、リアルタイムでの観察を行うことは困難である。
【０００８】
さらにマイケルソン干渉系では、光源に光源光が参照側から最大１／４戻ってくる。このような戻り光はＳＬＤ（スーパルミネセンスダイオード）などの低コヒーレンス光源を破壊する原因になり、光通信波長帯（１．３，１．５５μｍ）以外の帯域では高価なアイソレータなどを通常用いる必要があるという問題がある。
【０００９】
さらに、ファイバを用いたマイケルソン干渉系では、最大の干渉出力を得るには物体側と参照側の偏光を偏波コントローラなどを用いて一致させることが重要である。しかし、“Ｉｎ ｖｉｖｏ ｖｉｄｅｏ ｒａｔｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”（Ａ．Ｍ．Ｒｏｌｌｉｎｓ ｅｔ．ａ１）に示されるような反射型の高速光デレイラインでは、回折格子などの偏光特性を有するデバイスを用いた場合、入射ファイバと出射ファイバが同一のファイバなので、参照側、物体側、更に両方に設けられた偏光コントローラの調整によっても、参照側の光効率の高さと、参照側と物体側の偏光特性の一致が両立するとは限らず、低干渉出力しか得られない可能性を有する。
【００１０】
さらに、反射型の高速デイレイラインでは、可動ミラー以外のファイバ端や光学素子表面の反射も戻り光となるため、得たい信号光以外のノイズ光が発生し、ＳＮ比を劣化させる原因となる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高ＳＮで高速なリファレンス走査手段を有すると共に、干渉系を安価に構成することのできる光イメージング装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光イメージング装置は、被検体に低コヒーレンス光を照射し、前記被検体において散乱した光の情報から前記被検体の断層像を構築する光イメージング装置において、
前記低コヒーレンス光を被検体に照射し、前記被検体において散乱した光を受光する光照射受光手段と、前記光照射受光手段と接続し、前記被検体において散乱した光と基準光とを干渉させるとともに、干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝播時間を変化させる伝播時間変化手段と、干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、前記光照射受光手段がマッハツェンダー干渉系の光路の片側に、前記伝播時間変化手段が前記マッハツェンダー干渉系のもう一方の光路に設けられ、前記伝播時間変化手段が、前記低コヒーレンス光の入射側に配置された第１の分散素子と、前記第１の分散素子を経た光が入射される第１のレンズと、前記第１のレンズのフーリエ平面に配置されたくさび型プリズムと、前記くさび型プリズムに対して前記第１のレンズの位置と共役な位置に配置された第２のレンズと、前記くさび型プリズムに対して前記第１の分散素子の位置と共役な位置に配置された第２の分散素子と、を有し、前記くさび型プリズムが、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの光軸から所定の距離だけ離れ、かつ、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの前記光軸に対して平行な回転軸を中心に回転する
ことを特徴とする光イメージング装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１４】
第１の実施の形態：
図１ないし図１２は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は光イメージング装置の構成を示す構成図、図２は図１の透過型ディレイラインの構成を示す構成図、図３は図２のくさび型プリズムの第１の例を示す図、図４は図２のくさび型プリズムの第２の例を示す図、図５は図２のくさび型プリズムの回転手段を説明する図、図６は図２のくさび型プリズムの回転手段の変形例を説明する図、図７は図１の光カプラ、光走査プローブ、走査手段及び走査駆動装置の詳細な構成を説明する図、図８は図７のコネクタの接点部（プローブ側）の構成をを示す図、図９は図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法を説明する図、図１０は図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法の流れを示すフローチャート、図１１は図１の構成における透過型ディレイラインにより光伝播時間を変化させながら被検体の深さ方向に対応して得られた干渉信号を復調器で復調しＡＤコンバータでコンピュータに取り込まれた信号の信号強度を示す図、図１２は特に生体で効果的に図１１の信号強度を補償する方法を示す図である。
【００１５】
（構成）
図１に示される光イメージング装置は、Ｓｕｐｅｒ ＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ（ＳＬＤ）等の低コヒーレンス光源１を有している。この低コヒーレンス光源１の光は、その波長が例えば１３００ｎｍで、その可干渉距離（コヒーレンス長）が例えば１５μｍ程度であるような短い距離範囲のみで干渉する低コヒーレンス性を有している。つまり、この光を例えば２つに分岐した際、再び混合した場合には、分岐した点から混合した点までの２つの光路長の差が１５μｍ程度である場合にのみ干渉するという特性を示す。
【００１６】
低コヒーレンス光源１からの光は第１のシングルモードファイバ（以下ＳＭＦ）２に導光され、光カプラ３により第２のＳＭＦ４と第３のＳＭＦ５に分岐される。この光カプラ３は第１のＳＭＦ２の光を第２のＳＭＦ４と第３のＳＭＦ５に（１−α）：αの比率で分岐する。第３のＳＭＦ５に導光された光は光カプラ６により略半分が第５のＳＭＦ２１ａに導光され、走査手段１９を経由し、第５のＳＭＦ２１ｂの他端に伝送される。第５のＳＭＦ２１ｂに導光された光は、光走査プローブ２０に伝送され、光走査プローブ２０先端部から生体組織１６２に出射し、生体組織１６２からの反射光の一部が再び光走査プローブ２０に戻り、戻り光は第５のＳＭＦ２１ｂ、２１ａを通して再び光カプラ６により分岐され、第４のＳＭＦ１３に導光される。
【００１７】
また、第２のＳＭＦ４に導光された光は偏波面コントローラ（以下ＰＣ）７を通り、入射ＳＭＦ８を経由して透過型ディレイライン９に導光される。透過型ディレイライン９は入射ＳＭＦ８から出射ＳＭＦ１０までの光路より生じる光遅延時間をディレイライン制御回路２６により制御可能なものである。透過型ディレイライン９を通過し出射ＳＭＦ１０に導光された光はＰＣ１１を通して第６のＳＭＦ１２に導光される。第４のＳＭＦ１３と第６のＳＭＦ１２に導光された光は光カプラ１４によって略均等にＳＭＦ１５とＳＭＦ１６に分岐されそれぞれフオトダイオードなどで構成されるディテクタ１７とディテクタ１８に入力され、光強度が検知される。ディテクタ１７とディテクタ１８で得られた光信号は差動アンプ２３により増幅される。差動アンプ２３ではディテクタ１７の出力とディテクタ１８の出力を差分し、増幅するため、干渉信号は２倍に増幅され、それ以外の同相光雑音はキャンセルされる。差動アンプ２３の出力は、復調器２４により復調されＡＤコンバータ２５によりデジタル化されコンピュータ２７に取り込まれる。
【００１８】
また、走査手段１９は走査駆動装置２２によって光走査プローブの生体に対する光の出入射位置２５８を走査することができる。
【００１９】
図２に示すように、透過型ディレイライン９では、入射ＳＭＦ８端より出射した光はコリメータレンズ２９により平行光にされ、回折格子３１に入射する。回折格子３１に入射した光は、各波長に分光されレンズ３２に入射する。レンズ３２に入射した光のフーリエ面にくさび型プリズム３３が設けられている。また、くさび型プリズム３３に対しレンズ３２と回折格子３１に共役な位置にレンズ３４と回折格子３５がそれぞれ設けられている。くさび型プリズム３３から出射した光はレンズ３４により回折格子３５上に集光し、分光された光４４が回折格子３５によって再び一つの平行光になり、コリメータレンズ３６によりファイバ端３７に集光され、出射ＳＭＦ１０に導光される。
【００２０】
回折格子３１により分光された光の中心波長の光の光路がレンズ３２、レンズ３４の光軸４８に設定されている。くさび型プリズム３３は頂角φを有し、光軸４８に垂直な面に対称な形状である。くさび型プリズム３３は光軸４８に対し平行にＹ0離れた回転軸４７を中心に回転する。くさび型プリズム３３の回転により、回折格子３５上に集光する光束４４は、光束４５の位置まで回転角に応じて移動する。
【００２１】
また入射ＳＭＦ８とコリメータレンズ２９は一体で平行光の出射方向に平行に移動可能なコリメータステージ３０上に固定されている。
【００２２】
回折格子３１により分光した光はレンズ３２によりくさび型プリズム３３上に平行に投影される。
【００２３】
くさび型プリズム３３は、プリズムの屈折率ｎ、頂角φ、くさびの回転角αより回転軸４７からの距離Ｙに応じて
φ（Ｙ）＝（２π／λ）・Ｙ・（ｎ−１）ｔａｎφｃｏｓα
の位相変化を与える。
【００２４】
また、波長λ＝λ0の光がクサビ形状プリズムを通る位置をＹ0とし、レンズ３２の焦点距離をｆ、回折格子ピッチをＮとすると、波長λ＝λ0＋Δλの光がクサビ形状プリズム３３を通る位置 Ｙ（λ）は、
Ｙ（λ）＝Ｙ0＋ΔＹ（λ）
＝Ｙ0＋ｆ・Ｎ・Δλ／ｃｏｓθ
従って、
φ（λ）＝（２π／λ0）・（Ｙ0＋ｆ・Ｎ・Δλ／ｃｏｓθ）・Ｋ・ｃｏｓα
ただし、Ｋ＝（ｎ−１）ｔａｎφ
となる。
【００２５】
波長λの光を角振動数ωで置き換えると
φ（ω）＝Ｙ0・Ｋ・ω・ｃｏｓα／ｃ−２π・Ｋ・ｆ・Ｎ・ｃｏｓα・（Δω／ω0）
ただし、ｃは真空中での光の速度である。
【００２６】
ここで、群遅延距離
Ｌｇ＝ｃ×Ｔｇ（Ｔｇは群遅延時間）
＝ｃ×ｄφ（ω）／ｄω｜w=w0
＝ Ｋ・Ｙ0・ｃｏｓ α−Ｋ・ｆ・Ｎ・λ0・ｃｏｓ α
になる。
【００２７】
ここで、クサビ形状プリズム３３を回転させる（αを変化させる）とｃｏｓαの値が−１から＋１まで変化するので、群遅延距離は、
２Ｋ｜ｆ・Ｎ・λ0−Ｙ0｜
の幅で変化することになる。これは、サンプル側の干渉する位置を
ΔＬｓ＝ Ｋ｜ｆ・Ｎ・λ0−Ｙ0｜
だけスキャンできることを意味している。
【００２８】
一方、中心波長での光路長変化（位相遅延距離）
Ｌｐ＝ｃ×Ｔｐ（Ｔｐは位相遅延時間）
＝ｃ×φ（ω0）／ω0
＝Ｋ・Ｙ0・ｃｏｓα
クサビ形状プリズム３３を回転させると光路長Ｌｐが時間的に変化するので、ドップラーシフトが発生し、光の中心周波数がシフトする。
【００２９】
光の中心周波数のシフト量ΔＦは
ΔＦ＝（１／λ0）・ｄＬｐ／ｄｔ（ｔ：時間）
ここで、Ｙ0≠０のときには、サンプル側と参照側の光を干渉させた場合、ΔＦ＝（１／λ0）・｜ｄＬｐ／ｄｔ｜のビート信号が選られ、これを干渉信号の変調周波数として用い、このビート周波数で復調器２４で復調することにより、光ヘテロダイン検出による高Ｓ／Ｎの検出が可能である。
【００３０】
また、光走査プローブに長さによるバラツキがあった場合や、くさび型プリズム３３による可変範囲を超えて観察したい場合にはコリメータステージ３０を移動することで光路長を調整することができる。
【００３１】
また、通常回折格子３１とレンズ３２および回折格子３５とレンズ３４の間隔ｌ0はおおよそｆであるが、物体側と参照側に用いられているＳＭＦの長さと空気中光路の長さが異なる場合、ＳＭＦの分散によりコヒーレント長が長くなることがある。
【００３２】
これを間隔ｌ0と回折格子３１への入射角θgrating-in３９と回折格子３５への入射角θgrating-out４３を調節することにより、ＳＭＦによる分散を補償することができる。
【００３３】
また、図２の回折格子３１、３５を他の分散素子に置き換えても同様に構成することが可能である。
【００３４】
図３及び図４はくさび型プリズム３３の例を示す。図３は回転軸４７に対して、対向した斜めに研磨された平面７３ａ、７３ｂから成る。７３ａ、７３ｂのいずれかが光軸に垂直でも構わない。
【００３５】
図４は対向した斜面の組７４ａ，７４ｂおよび７５ａ，７５ｂからなる。このように面を分割し対向した面の数を倍に増やすことによって、プリズム一回転あたりの深さの走査回数を往復２回→４回に増すことができ、さらに深さ方向の走査速度を増すことができる。この効果は、面の数を増す毎に増すのは当然である。
【００３６】
ここで、図５を用いて、上記くさび型プリズム３３の回転手段について説明する。図５に示すように、くさび型プリズム３３はプリズム台４９およびプリズム押さえ５０に挟まれ固定されている。プリズム台４９はペアリング５１ａ、５１ｂにより回転自在にハウジング５２に保持されている。ハウジング５２は図示しないディレイライン光学系の支持台に固定・位置決めされている。プリズム台４９には歯付プーリ５６ａが設けられ、歯付ベルト５３と噛合している。また歯付ベルト５３の他端には歯付プーリ５６ｂが設けられ、プーリはエンコーダ５７付きのモータ５５に接続される。また、歯付プーリ５６ａには遮光板５８が設けられフォトインタラプタ５４で遮光板の位置を検出できる。
【００３７】
モータ５５により歯付プーリ５６ｂが回転され、歯付ベルト５３により歯付プーリ５６ａに伝達されプリズム台４９が回転し、くさび型プリズム３３が回転軸４７を中心に回転する。モータ５５の回転速度はエンコーダ５７で検出され定速に制御される。また遮光板５８をフォトインタラプタ５４で検出することで回転の原点位置を検出し、さらに遮光板５８の位置からのくさび型プリズム３３の回転角をエンコーダ５７で検出しプリズムの現在の回転角を得る。
【００３８】
プリズムの回転角を正確に知ることができるため、走査位置と得た干渉信号を正確に対応できる。安定して回転できるため、光路長の変化によるドップラー周波数を正確に制御できる。
【００３９】
なお、くさび型プリズム３３の回転手段は図５の構成に限らず、例えば図６に示すように構成してもよい。すなわち、図６に示すように、くさび型プリズム３３は、内輪５９、ハウジング６２、内輪に設けられた永久磁石６１、ハウジング６２に設けられたコイル６３、内輪５９をハウジング６２に対して回転自在に保持するペアリング６０ａ、６０ｂからなる中空ブラシレスモータの内輪５９に保持・固定されている。このモータを回転することによりモータの回転軸４７を中心にくさび型プリズム３３を回転することができる。このモータの内輪に図示しない小型磁石またそれに対向して図示しないホール素子を用いてエンコーダを構成し、回転速度の制御を行うことができる。また図５の遮光板５８とフォトカプラ５４、または内輪に設けられた明暗のバターンとそれを検出する反射型フォトインタラプタによりくさび型プリズム３３の回転原点を検出することができる。
【００４０】
図６の構成の場合、図５の効果に加え、最大で毎分６万回転回転でき、高速な走査が可能になる。これにより、体動を防ぐことが困難なため生体への適応で重要な、リアルタイムで情報を得ることが可能になる。また、ディレイラインの小型化が可能となる。
【００４１】
続いて、図７を用いて、図１の光カプラ６、光走査プローブ２０、走査手段１９、走査駆動装置２２の詳細な構成を説明する。なお、図７において、光カプラ６はコリメータレンズ７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及びＰＢＳ７９により構成され、走査手段１９は回転ミラー８８、モータ８９及びエンコーダ９３により構成され、走査駆動装置２２は３相駆動ドライバ１０２により構成される。
【００４２】
第３のＳＭＦ５より入射された光は偏波コントローラ（ＰＣ）７６により紙面の上下方向の直線偏光に変換され出射端７７に導かれ、コリメータレンズ７８ａにより偏光ビームスピリッタ（ＰＢＳ）７９に入射される。ＰＢＳ７９は紙面の上下方向の直線偏光は反射せず、透過させるようになっており、ＰＢＳ７９を透過した光はコリメータレンズ７８ｂによりＳＭＦ２１ａを構成する第１の偏波面保存ファイバ（ＰＭＦ）８０に入射される。
【００４３】
なお、上記の偏波面保存ファイバ（ＰＭＦ）は、２つの直交する偏波面を保存したまま伝搬可能なファイバである。
【００４４】
第１のＰＭＦ８０はコネクタ８２で第２のＰＭＦ８１に接続される。コネクタ８２では直交する偏波面を保存したまま接続されるように偏波面の向きが整合されており、第２のＰＭＦ８１でも紙面に上下方向の直線偏光が維持されている。細い管状のプローブの先端に設けられた第２のＰＭＦ８１端にはＧＲＩＮ（屈折率分布型）レンズ８５と１／４波長板８６が設けられており、レンズワク８７により光透過性のシース９２に固定されている。第２のＰＭＦ８１より出射した直線偏光は１／４波長板８６により円偏光に変換される。ＧＲＩＮレンズ８５と１／４波長板８６より出射した光は、回転ミラー８８によりプローブ側方に導光されシース９２を透過して焦点９６に集光する。また、焦点９６近傍に位置する被検体からの反射・散乱光は再び回転ミラー８８により１／４波長板８６とＧＲＩＮレンズ８５を経て第２のＰＭＦ８１に導光される。この時、被検体からの反射・散乱光は円偏光であり、１／４波長板８６を透過する際に、紙面に垂直な直線偏光に変換される。ここで、１／４波長板８６の代わりに偏波面を４５°回転させるファラデー回転子（Ｆａｒａｄａｙ Ｒｏｔａｔｏｒ）などの旋光性素子を用いても同様の効果が得られる。
【００４５】
第２のＰＭＦ８１は紙面に垂直な直線偏光も保存して伝搬可能であり、紙面に垂直な直線偏光である被検体からの反射・散乱光は第２のＰＭＦからコネクタ８２を介して偏波面を維持したまま第１のＰＭＦ８０に伝搬される。第１のＰＭＦ８０から出射した紙面に垂直な直線偏光はコリメータレンズ７８ｂによりＰＢＳ７９に入射する。ＰＢＳ７９は紙面に垂直な直線偏光のみを図下方に反射するようになっており、第１のＰＭＦ８０から出射した光は、コリメータレンズ７８ｃを用いて第４のＳＭＦ１３の端部８３に入射し、ＰＣ８４により直線偏光から任意の偏光に変換され、第４のＳＭＦ１３を伝搬する。
【００４６】
また、回転ミラー８８は回転位置を検出するエンコーダ９０を持つモータ８９の軸に接続され、モータ８９により回転することができる。モータ８９、エンコーダ９０は先端キャップ９１に固定され、更に先端キャップ９１は糸巻接着部９３によりシース９２に固定されている。モータ８９の回転により回転ミラー８８が回転し、光源からの光の出射および被検体からの反射・散乱光の受光の方向を円周状に走査することができる。
【００４７】
モータ８９はブラシレスＤＣモータであり、３相駆動ドライバ１０２で駆動制御される。モータ８９と３相駆動ドライバ１０２は３本の駆動ケーブル９８ａ、ｂ、９９ａ、ｂ、１００ａ，ｂで接続され、それぞれのケーブルはコネクタ８２で接続されている。またエンコーダ９３と３相駆動ドライバ１０２は信号ケーブル１０１ａ，ｂで接続されており、信号ケーブルには、Ａ，Ｂ相およびＺ相（１回転１パルス）の信号がある。３相駆動ドライバはエンコーダ９３の信号により回転ミラー８８を一定回転し、同時に回転の位相情報を出力する。また、エンコーダ９３がなくともモータ回転は３相の駆動信号を制御することによっても、安定して回転できる。モータの回転位相情報は図１のコンピュータ２７に入力される。
【００４８】
また、治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）９４が設けることができ、そのレーザ光はレーザ用マルチモードファイバ９５ａおよび９５ｂによりプローブ先端の第２のＰＭＦ８１の出射端と近接して設けられる。レーザ光はＧＲＩＮレンズ８５、回転ミラー８８により、第２のＰＭＦ８１の出射光の焦点９６の近傍に焦点を持つように、マルチモードファイバ９５ｂの出射端は位置決めされている。レーザの出射はコンピュータ２７からの司令に基づき、タイミング回路９７により制御される。
【００４９】
図８にコネクタ８２の接点部（プローブ側）を示す。第２のＰＭＦ８１端部およびマルチモードファイバ９５ｂは正確な位置決めのため勘合する位置決め手段１０３ａ，ｂが設けられている。またコネクタ８２は横長形状であるため、第１のＰＭＦ８０と第２のＰＭＦ８１の偏波面を一致させることができる。
【００５０】
また、コネクタ８２には、光走査プローブのコネクタ８２へ接続を検知する接続検知手段２６４が設けられ、接続検知信号２６６が出力されている。また、３相駆動ドライバからは、エンコーダ９０または駆動信号からモータ８９の走査が一定以上の回転になったことを検知した、走査検知信号２６７が出力されている。接続検知信号２６６および走査検知信号２６７は判定回路２６５に入力している。接続検知信号２６６がＯＮになると判定回路２６５から走査許可信号２７０が３相駆動ドライバ２７０に入力され、回転走査が開始する。さらに接続検知信号２６６および走査検知信号２６７の両方がＯＮになると、低コヒーレンス光源１に低コヒーレンス光源出射許可信号２６９が、またＬＤ９４にレーザ駆動許可信号２６８が入力される。ＬＤ９４はタイミング回路９７がからレーザ出射が司令されても、レーザ駆動許可信号２６８が入力されていない場合は出射しない。
【００５１】
プローブが観測装置に装着され、回転走査が行われている時のみ低コヒーレンス光源を駆動することで、低コヒーレンス光源の寿命を延ばすことができる。
【００５２】
また、プローブが観測装置に装着され、回転走査が行われている時のみレーザ光を駆動することで、ファイバや光学部品の熱等による光学系の損傷を防止することができる。
【００５３】
さらに、先端モータによる回転のため、フレキシブルシャフトを用いる方式に対してコネクタ部を簡単に構成できる。また、フレキシブルシャフトとシース間の摩擦などの変動負荷がないため、回転を安定させることができる。
【００５４】
また、信号用シングルモードファイバ（ＳＭＦ）では伝達できない強力な治療用のレーザ光を導光することができる。
【００５５】
さらに、通常の光カプラを用いる場合には、プローブヘの導光、またプローブからの戻り光の伝送にそれぞれ１／２、合 計３／４の損失が避けられないが、偏波コントローラ、ＰＢＳ、ＰＭＦ、１／４波長板（または旋光子）の組み合わせにより、高効率で伝送が可能である。
【００５６】
また、プローブ内で光伝送にＰＭＦを用いることにより、プローブの湾曲によってファイバ内の偏光状態が変化し、検出に影響を与えることがない。
【００５７】
図９を用いて、図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）９４によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法を説明する。
【００５８】
図９に示すように、回転ミラー８８の回転を停止してディレイライン９により伝搬時間を変化させると、プローブから出射したビームの深さ方向の１次元的な情報が干渉信号として得られる。それを連続的に回転ミラー８８を回転させながら高速に深さ方向に走査し、その情報を円周状に表示すると符号１０９のような画像が得られる。回転中心○から放射状に延びる直線が回転ミラー８８がその方向に向いた位置での深さ方向の情報を示す。
【００５９】
図９を参照し、図１０を用いて画像上に表示された患部１０５をレーザ焼葯する場合の手順を説明する。ステップＳ１で、術者がモニター上で患部１０５を特定し、レーザ照射範囲１０６をマウス・トラックボール等の入力装置でコンピュータ２７に指示する。
【００６０】
次に、ステップＳ２で、コンピュータがレーザを照射すべき回転ミラー８８の角度範囲θareaを算出し、タイミング回路９７に司令を出す。
【００６１】
そして、ステップＳ３で、回転ミラー８８の角度がθareaになったら、タイミング回路９７がレーザダイオード（ＬＤ）９４を駆動し、レーザを患部に照射する。
【００６２】
また、マーキングを行なう場合、術者がモニター上でマーキングしたい方向を入力手段によりマーカ１０７で指示する。前記同様にレーザ出射角度θを算出し、光出射方向が直線１０８の方向になったら、タイミング回路９７によりＬＤ９４を駆動し、レーザを患部に照射し、マーキングする。
【００６３】
画像上で正確に治療範囲・マーキングの位置を正確に位置決めすることで、治療の確度向上、マーキングガイドによる生検の精度向上を行える。
【００６４】
図１１に図１の構成で、透過型ディレイライン３３により光伝播時間を変化させながら、被検体の深さ方向に対応して得られた干渉信号を復調器２４で復調し、ＡＤコンバータ２５でコンピュータ２７に取り込まれた信号１８３を示す。図１０の横軸にプローブ表面からの距離（プローブと被検体が接触している場合被検体の表面からの深さ）が示され、縦軸に信号強度を対数で表示される。被検体からの反射・散乱は、被検体からの深さと被検体の主として散乱係数（副次的に吸収係数等の光学特性）に関連する係数の積に対して指数関数的に減衰する。図１１の縦軸は対数で表示されているため、指数関数的な減衰は、被検体の散乱および吸収係数に関連する係数の積に比例する傾きを有する直線で示される。
【００６５】
図１１に示されるように、深さ２ｍｍまでは緩やかな減衰１８３ａであるが、深さ２ｍｍから３ｍｍは例えば被検体が生体である場合、上皮組織から粘膜下組織への移行によって大きな減衰１８３ｂに変化し、同様に深さ３ｍｍから４．５ｍｍでは極めて小さな減衰１８３ｃ、４．５ｍｍ以深では中程度の減衰１８３ｄへと変化する。
【００６６】
このような減衰のある場合、走査面を図９に示すように２次元的に表示する場合、この信号強度をそのまま画像上の濃淡、例えば強度の高いところを明るく表示すると、当然浅いところは明るく、深いところは暗くなり、画像上に表示された微細な構造による明暗が観察しにくくなる。
【００６７】
これを補償するひとつの方法として直線１８４に示されるように、全体の減衰を一定として想定し減衰を補償する方法も考えられるが、被検体、特に生体では１８３ｂ〜１８３ｄに示されるように深さに応じて減衰量が一定でないので補償が効果的にならない。また生体では減衰量は部位、固体差があるので補償量は一定にならない。
【００６８】
図１２に特に生体で効果的に信号強度を補償する方法を示す。図１２に示されるように、各深さを全走査範囲に対して数点に均等分割（図では１ｍｍ毎）し、各点での補償量を操作者が例えば観測装置に設けられたレバーにより補償値（図では０．７〜６：符号１８７ａ〜１８７ｅ）を観測画像を見ながら設定する。その補償値に対応するゲイン値（図では３．５ｄＢ〜３０ｄＢ）を対数上で加算する、または図１の復調器２４のゲインをゲイン値に対応して変化させることにより、符号１８５で示されるように信号を略一定に補償でき、それにより微細な構造による明暗が観察しやすくなる。
【００６９】
つまり、簡便に被検体内部の散乱等光学特性の不均一性に対応して減衰を補償し、微細な構造による明暗の変化を観察しやすくする。
【００７０】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の作用について、図１を参照して説明する。
【００７１】
光カプラ３から光カプラ６を経由し光走査プローブ２０を通り、生体組織の特定の点（観察点２５７）から反射され再び光カプラ６に戻り、第４のＳＭＦ１３を通り、光カプラ１４に至る光路の光遅延時間と、光カプラ３から透過型ディレイライン９を経由し光カプラ１４に至る光路の光遅延時間の差に対応する光路長差がコヒーレント長以内になると干渉を生じる。その干渉信号をディテクタ１７、１８、差動アンプ２３、復調器２４、ＡＤコンバータ２５によりコンピュータ２７に取り込む。ディレイライン制御回路２６により透過型ディレイライン９の光遅延時間を変化させると、対応して観察点２５７が光走査プローブの光出入射方向に対して移動する。観察点２５７を連続的に移動することにより生体組織１６２の深さ方向の反射強度の１次元的な情報を得ることができる。また、走査駆動装置２２により光の出入射位置２５８を走査することによって深さと走査方向の２次元の画像を得ることができる。これをコンピュータ２７により再構築し、モニタ２８に表示することができる。
【００７２】
（効果）
このように本実施の形態では、マッハツエンダー干渉系にすることにより、反射光の微弱な物体側に多くの光源を分配でき、ＳＮ比に大きく影響する物体側からの信号光を大きくでき、分配比を最適化することでＳＮ比を向上できる。さらに、差分検出によってヘテロダイン信号以外の成分を除去でき、ＳＮ比を向上できる。
【００７３】
また、光源への戻り光が小さいため、高価なアイソレータが不要であり安価にできる。
【００７４】
さらに、透過型ディレイラインにすることによってディレイライン内部の光学素子による反射が干渉信号に影響しなくなり光ノイズが減り、ＳＮ比が向上する。
【００７５】
また、透過型ディレイラインの入射側と出射後に偏波面コントローラを設けることで、透過型ディレイラインが偏光特性を有しても、入射側では透過型ディレイラインの偏光特性に合わせるように偏波面コントローラを調整し、出射側では物体側の偏光特性に合わせるように偏波面コントローラを調整することで、透過型ディレイラインの光効率を犠牲にせず、物体側と参照側の偏光特性を一致させ、高い干渉出力を得ることができる。
【００７６】
第２の実施の形態：
図１３及び図１４は本発明の第２の実施の形態に係わり、図１３は光イメージング装置の構成を示す構成図、図１４は図１３の透過型ディレイラインの構成を示す構成図である。
【００７７】
第２の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【００７８】
（構成・作用）
本実施の形態の光イメージング装置における図１との相違点は、図１３に示すように、第４のＳＭＦ１３と光カプラ６の間に、偏波面コントローラ（ＰＣ）７０、および音響光学変調素子（ＡＯＭ）６４が設けられ、またＰＣ１１と第６のＳＭＦ１２の間にＡＯＭ６５とＰＣ６８が設けられている点である。
【００７９】
また、透過型ディレイライン９の構成を図１４に示す。図２の構成との相違は、図２では光学系の光軸４８と、くさび型プリズムの回転軸４７が距離ｄ離れており、その相違により光路長の変化によるドップラー周波数が生じ、光ヘテロダイン周波数が生じていたが、図１４の透過型ディレイライン９では、回転軸４７と透過型ディレイライン９の光軸が一致しているため、ドップラー周波数が生じない。
【００８０】
図１３の構成では、光ヘテロダイン周波数は物体側光路のＡＯＭ６４と参照側ＡＯＭ６５の駆動周波数の差で得られる。また、ＡＯＭ６４またはＡＯＭ６５の片方だけ（ＡＯＭは透過効率が低いため、望ましくはＡＯＭ６５）を使用し、その駆動周波数を光ヘテロダイン周波数とすることもできる。
【００８１】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、図２のディレイラインで得られるドップラー周波数は回転角によって変化するが、図１３の構成ではＡＯＭの駆動周波数を制御することにより一定にできる。そのため検出の周波数帯域を絞ることができ、検出のＳＮ比を向上させることが可能である。
【００８２】
第３の実施の形態：
図１５は本発明の第３の実施の形態に係る光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図である。
【００８３】
第３の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【００８４】
（構成・作用）
本実施の形態では、図１５に示すように、図７の構成との相違は、第１に図７における走査手段では回転ミラー８８をプローブ先端に設けられたモータ８９で駆動しているのに対し、図１５における走査手段ではペアリング１１９で支持された回転シャフト１１５により駆動しており、モータ８９およびエンコーダ９０をプローブ側でなく、装置本体側に設けていることである。モータ８９の回転は装置側の着脱コネクタ１１０に設けられたカプラ受け１１２と、着脱コネクタ１１０のプローブ側に設けられたカプラ１１１により、カプラ１１１に設けられた伝達ビンを介して、回転シャフト１１５伝達される。カプラ１１１は着脱コネクタ１１０にペアリング１１３により回転自在に保持されている。
【００８５】
第２の相違は、図７では回転ミラー８８と、ＧＲＩＮレンズ８５と１／４波長板８６が対向して配置していたが、図１５では平行に配置されるために、光路を折り返すための直角プリズム１１７と、１／４波長板８６と、２分割されたＧＲＩＮレンズ１１６ａ，１１６ｂを先端キャップ１１８に設けている点である。それ以外は図７と同様である。
【００８６】
なお、以上の、図１５で示されたＰＭＦの代わりにＳＭＦを用いることも当然可能である。
【００８７】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、モータおよびエンコーダをプローブ側でなく装置本体側に設けることで、プローブを安価に製造可能となり、かつ、信号用シングルモードファイバ（ＳＭＦ）では伝達できない強力な治療用のレーザ光を導光することができる。
【００８８】
また、プローブ内で光伝送にＰＭＦを用いることにより、プローブの湾曲によってファイバ内の偏光状態が変化し、検出に影響を与えることがない。
【００８９】
第４の実施の形態：
図１６ないし図１８は本発明の第４の実施の形態に係わり、図１６は光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図、図１７は図１６の走査手段の変形例の構成を示す図、図１８は図１６、図１７のＧＲＩＮレンズを光軸方向から見た図である。
【００９０】
第４の実施の形態は、第３の実施の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つけ説明は省略する。
【００９１】
（構成・作用）
第３の実施の形態との相違は、図１６に示すように、回転ミラー８８の代わりに回転プリズム１２１を設け、その裏面に誘電多層膜などの反射コートを設けた反射面１２２を設けていることである。
【００９２】
この場合、第３の実施の形態の図１５で示した光路を折り返すための直角プリズム１１７のような手段が不要で、回転プリズム１２１および回転シャフト１１５を回転自在に支持するペアリング１１９を支持する固定部材１２５に図１で示される第４のＳＭＦ２１およびＧＲＩＮレンズ１２０を設け、ＧＲＩＮレンズ１２０から出射した光は反射面１２２で反射して、端部を半球状に加工された光透過性の先端キャップ１２９を透過して焦点９６に集光する。
【００９３】
被検体からの反射散乱光は逆に光路を進み、第４のＳＭＦ２１に入射する。ここで、第４のＳＭＦ２１端部およびＧＲＩＮレンズ１２０の入射面１２４ａと、ＧＲＩＮレンズ１２０の出射面１２４ｂは界面反射による戻り光を防止するため略平行に光軸に対し斜め研磨されている。また、回転プリズム１２１の入射面１２３も同様の理由で光軸に対し斜め研磨されている。
【００９４】
また、図１７は、本実施の形態の変形例であって、図１５の回転プリズム１２１の代わりに回転シャフト１１５側に反射面１２８を設けた回転ミラー１２７を設けて構成される。回転ミラーの位置を保持するために、フランジ形状の滑り部材１２６が設けてある。
【００９５】
また、図１８は、図１６、図１７のＧＲＩＮレンズ１２０を光軸方向から見た図であり、十分なＮＡを確保したままプローブの径方向に対して小型に配置するために、上下方向を平らに研磨し、偏平形状にしている。
【００９６】
（効果）
このように本実施の形態では、第３の実施の形態の効果に加え、光路を折り返す必要性がないため、プローブ先端部を細径化でき、また先端硬質長を短縮できる。
【００９７】
第５の実施の形態：
図１９及び図２０は本発明の第５の実施の形態に係わり、図１９は光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図、図２０は図１９のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【００９８】
第５の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【００９９】
（構成・作用）
第１ないし第４の実施の形態では、光走査プローブ先端に設けられた回転ミラー等の光学素子の回転により、円周状に光ビームの走査を行い、また円周状の画像を得るものであったが、本実施の形態は光学素子を直線状に移動することによりプローブ側方の画像を得るものである。
【０１００】
すなわち、本実施の形態の光走査プローブでは、図１９に示すように、第１のＰＭＦ８０の端部は進退シャフト１３２のファイバ接続部１３７に固定され、第２のＰＭＦ８２の一端はファイバ接続部１３７と対向するフェルール１３Ｂに固定されている。ファイバ接続部１３７とフェルール１３８は着脱可能でかつ円柱状の側面で勘合されており、その位相関係は回り止め１３９と回り止め受け１４０により保たれている。ファイバ接続部１３７とフェルール１３８は接続シャフト１４４に設けられ軸１４２を支点として回転可能な取付レバー１４１と、取付レバー１４１先端に設けられたツメ１５１と、進退シャフト１３２に設けられツメ１５１と懸合する凹部１５２と、バネ１４３により、着脱可能である。取付レバー１４１は図示しないバネにより軸１４２を支点として進退シャフト１３２に対して圧接されている。また接合時にはファイバ接続部１３７とフェルール１３８がバネ１４３の弾性力により圧接し、第１のＰＭＦ８０と第２のＰＭＦ８２が、偏波面を保持しながら確実に接合される。
【０１０１】
第２のＰＭＦ８１の他端はレンズ枠１５６に保持され、ＧＲＩＮレンズ８５に接続される。ＧＲＩＮレンズ８５には１／４波長板８６、プリズム１５７が接合されており、第２のＰＭＦ８１から出射した光はＧＲＩＮレンズ８５により集光され、１／４波長板８６を透過し、プリズム１５７で側方に反射され、光透過性のシース１４７を透過して焦点９６に集光する。
【０１０２】
被検体を反射・散乱した光は、逆の光路を通って第２のＰＭＦ８１に導光される。レンズ枠１５６は、望ましくは多層多条の金属コイルで構成される中空のフレキシブルシャフト１４８の一端に固定され、フレキシブルシャフト１４８の他端は接続シャフト１４４に固定されている。また、シース１４７の端部はコネクタハウジング１４５に固定されている。
【０１０３】
コネクタハウジング１４５は、装置側に設けられた回転リング１５３に取付ナット１４６により着脱自在に取り付けられる。コネクタハウジング１４５と回転リング１５３には図示しない回り止めの突起と対応する凹部がそれぞれ設けられている。
【０１０４】
回転リング１５３は観測装置ハウジング１５４に回転自在に保持されている。回転リング１５３と観測装置ハウジング１５４の間には圧縮されたＯリングによる摩擦部材１５５が設けられ、手動で回転リング１５３を回すことはできるが、シース１４７がねじられた程度のトルクが伝達されて回転しない様に設定されている。
【０１０５】
この回転リング１５３を回転することで、シース１４７及びフレキシブルシャフト１４８を任意の方向に回転させることができる。シース１４７は、内視鏡の鉗子挿通穴に挿通した場合など摩擦により先端はほとんど回転できないが、フレキシブルシャフト１４８はシース内に摩擦の小さい状態で保持されているので、自在に回転可能である。
【０１０６】
また、進退シャフト１３２は、回転リング１５３に設けられたリニアペアリング１３３と進退シャフト１３２に設けられたＶ字溝１３４により、図の左右に摺動自在である。この摺動部のＡ−Ａで示される断面を図２０に示す。
【０１０７】
リニアペアリング１３３のボールとＶ字溝１３４により、図１９の左右方向には摺動自在であるが、図２０の回転方向には規制されている。
【０１０８】
また、進退シャフト１３２の端部はペアリング１３１により回転自在に駆動軸１３６に接続され、駆動軸１３６は駆動軸１３６を左右方向に移動させるリニア駆動ステージ１３５に接続されており、その駆動位置はコンピュータ２７により制御される。
【０１０９】
コンピュータ２７により駆動制御信号がリニア駆動ステージ１３５に送られ、その移動は駆動軸１３６とペアリング１３１により進退シャフト１３２に伝達される。また、進退シャフト１３２の左右への移動はフェルール１３８、バネ１４３、取付レバー１４１、接続シャフト１４４、フレキシブルシャフト１４８に伝達され、最終的にはレンズ枠１５６、ＧＲＩＮレンズ８５、１／４波長板８６、プリズム１５７からなる先端光学ユニットを左右に移動させ、観察光を左右に走査し、ディレイライン９による深さ方向の走査と合わせ、深さ方向と横方向の２次元的な画像化を可能にしている。
【０１１０】
この先端部の走査範囲１５８は、リニア駆動ステージヘの制御入力により規制されると共に、コネクタハウジング１４５に設けられた突起１５０と、接続シャフト１４４に設けられた規制部材１４９ａ、１４９ｂによっても規制されている。
【０１１１】
これらの制御的および機械的規制は、シース１４７の湾曲による、シース１４７とフレキシブルシャフト１４８の相対的進退の影響を含めても、プリズム１５７がシース１４７先端に接触しないように設定されている。また、制御的規制の範囲は機械的な規制の範囲内に設定されている。また、上記機械的規制部材はプローブコネクタのみならず、観測装置本体側の進退シャフト１３２と回転リング１５３との摺動範囲を規制したり、プローブ先端のシース１４７およびレンズワク１５６に機械的規制部材を設けてもよいことは自明である。
【０１１２】
また、上記走査範囲で移動しても、第１のＰＭＦ８０に過剰な張力がかからない様、たるみループ１３０が設けられている。
【０１１３】
以上の、図１９で示されたＰＭＦの代わりにＳＭＦを用いることも当然可能である。また、その場合には１／４波長板８６を除くことができる。
【０１１４】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、機械的規制手段を持つことにより、プローブ先端にあるプリズム等の光学素子がシース内部に当たり、破損、光学的劣化をするのを防止する。特に、コネクタ側に規制手段を設けた場合、観測装置本体から取り外した場合に移動するのを防止できる。
【０１１５】
また、リニア走査において、フレキシブルシャフトを希望の方向に回転し、保持できるため、プローブが内視鏡の鉗子口など摩擦の大きいものに挿入されていても、走査平面を希望の位置に設定できる。
【０１１６】
なお、図１９の構成では、プローブ全体とフレキシブルシャフトを一体に回転する構成になっているが、プローブのシースの回転を固定し、フレキシブルシャフトのみが回転するような構成にしても、同様に走査平面を希望の位置に設定でき、図１９の構成と同様の効果を有する。
【０１１７】
第６の実施の形態：
図２１ないし図２５は本発明の第６の実施の形態に係わり、図２１は光イメージング装置の要部の構成を示す構成図、図２２は図２１の光走査プローブの第１の変形例を説明する図、図２３は図２１の光走査プローブの第２の変形例を説明する図、図２４は図２１の光走査プローブの第３の変形例を説明する図、図２５は図２４の固定ミラーを含む光軸に沿った断面を示す断面図である。
【０１１８】
第６の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１１９】
（構成・作用）
図２１に示すように、本実施の形態では、図１の光カプラ６の代わりに光サーキュレータ１５９が設けられている。光サーキュレータ１５９は、第３のＳＭＦ５からの光を高い効率で第７のＳＭＦ１６０に導光し、また第７のＳＭＦ１６０に伝送された光を高い効率で第４のＳＭＦ１３に伝送し、また第３のＳＭＦ５と第４のＳＭＦ１３が高度にアイソレートされているものである。
【０１２０】
光カプラ６を用いた場合、第７のＳＭＦ１６０に導かれた光が１００％戻ってきたとしても、第４のＳＭＦ１３に伝送されるのは第３のＳＭＦ５からの光の最大１／４であるのに対し、光サーキュレータ１５９を用いた場合、一般には効率を倍以上向上できる。
【０１２１】
光源光は第３のＳＭＦ５から光サーキュレータ１５９を通し、第７のＳＭＦ１６０に導光される。第７のＳＭＦ１６０端部から出射した光は、光走査プローブ内において、コリメータレンズ１６６ａ、偏光板１６７、コリメータレンズ１６６ｂを通り第３のＰＭＦ１６８に導光される。偏光板１６７と第３のＰＭＦ１６８の偏波面の一方は一致している。第７のＳＭＦ１６０端部およびコリメータレンズ１６６ａは固定部材１６１に固定されており、偏光板１６７と第３のＰＭＦ１６８は回転体１６５に固定され、固定部材１６１と回転体１６５はペアリング１６３により回転自在に接続されている。
【０１２２】
この時、第７のＳＭＦ１６０から出射した光は円偏光になるように第７のＳＭＦ１６０に設けられた図示しない偏光コントローラ（ＰＣ）により制御され、第３のＰＭＦ１６８に安定した光量が伝送されるようになっている。
【０１２３】
また、光走査プローブでは、回転体１６５はベルト１６４により回転駆動することができるようになっている。第３のＰＭＦ１６８は、第４のＰＭＦ１６９と第３のＰＭＦ１６９の端部が固定されているカプラ１７１を介して着脱可能に接続されている。回転体１６５とカプラ１７１から構成されるコネクタ部１７０には図示しない着脱用ネジと回転規制部材が設けられており、第３のＰＭＦ１６８と第４のＰＭＦ１６９の偏波面が一致するように接続される。
【０１２４】
カプラ１７１には望ましくは多条多層のコイルからなるフレキシブルシャフト１４８が接続され、第４のＰＭＦ１６９の他端およびそれに密着して設けられたＧＲＩＮレンズ８５・プリズム１５７はフレキシブルシャフト１４８の他端とともにレンズワク１５６に接続・固定される。またフレキシブルシャフトおよびＧＲＩＮレンズ８５などの光学部材は光透過性のシース１４７の内部に回転自在に設けられている。
【０１２５】
第３のＰＭＦ１６８に導光された光は、コネクタ部１７０で偏波面を保存した状態で第４のＳＭＦ１６９に伝送されプローブ先端部でＧＲＩＮレンズ８５により集光され、プリズム１５７により略直角に方向を転換し、プローブの側方に光を出射する。ベルト１６４の駆動力により回転体１６５が回転し、その回転がコネクタ部１７０によってフレキシブルシャフト１４８に伝達され第４のＰＭＦ１６９、ＧＲＩＮレンズ８５、プリズム１５７が一体的に回転し、光の出射方向が走査される。光の出射方向にある被検体からの反射・散乱光はプリズム１５７、ＧＲＩＮレンズ８５によって第４のＰＭＦ１６９に導光され、第４のＰＭＦ１６９、第３のＰＭＦ１６８を伝送され、再びコリメータレンズ１６６ｂ、偏光板１６７を通り、コリメータレンズ１６６ａにより第７のＳＭＦ１６０端部に導光される。
【０１２６】
このとき第３のＰＭＦ１６８と偏光板１６７の偏波面は一致しているため、偏光の不一致により減衰することなく、第７のＳＭＦ１６０端部に伝送される。第７のＳＭＦ１６０に伝送された被検体からの反射・散乱光は光サーキュレータ１５９により第４のＳＭＦ１３に伝送される。
【０１２７】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、プローブ内で光伝送にＰＭＦを用いることにより、プローブの湾曲によってファイバ内の偏光状態が変化し、検出に影響を与えることがない。
【０１２８】
なお、図２１のフレキシブルシャフト１４８の代わりに、図２２に示すように、コア１７２とクラッド１７３からなる光ファイバの外側に、光透過性のシース１７５と回転摺動性が向上するように凹凸が設けられた、また回転力が伝達可能なように高剛性の繊維入りポリマーなどで構成されたジャケット１７４を設けてもよい。コアと直接溶融された球状のレンズ１７６の一部に反射膜コーティングを施した反射面１７７を設けている。ファイバのコア１７２より出射した光は反射面１７７により略直角に曲げられ、球状のレンズ部１７６により、集光点９６に集光される。ファイバはＰＭＦでもＳＭＦでも可能である。
【０１２９】
図２２のように構成することで、部品点数が少なく、組立部分も少なく安価に製作可能となる。また、レンズ、プリズムの張り合わせ、レンズ枠等の接合がなく、非常に小さく製作でき、細さの要求される血管用に向いている。
【０１３０】
また、図２２の球状レンズ１７６の代わりに、図２３に示すように、光ファイバ端部にコア拡大部１７８を設け、ＧＲＩＮレンズまたは屈折率分布方ファイバ１７９を溶融して接続し、その端部を斜め研磨した反射面１７７を有して構成してもよく、図２２よりさらに小型化が可能となる。。
【０１３１】
さらに、図２４及び図２５に示すように、図２０の光走査プローブの変形例としてプリズム１５７の出射方向に対向して固定ミラー１８０が設けられ、固定ミラー１８０によりプリズム１５７から出射した光が偏向され観察ビーム１８２はプローブ前方に出射し、フレキシブルシャフト１４８、レンズワク１５６、プリズム１５７の回転に応じ軌跡１８１のように走査されるように構成してもよい。この場合、ラジアル走査と同じ構成を用いてプローブの前方への直線状の走査を実現でき、簡便である。
【０１３２】
第７の実施の形態：
図２６ないし図２８は本発明の第７の実施の形態に係わり、図２６は透過型ディレイラインの構成を示す図、図２７は図２６の透過型ディレイラインの変形例の構成を示す図、図２８は図２７の透過型ディレイラインの詳細な構成を説明する図である。
【０１３３】
第７の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１３４】
（構成・作用）
透過型ディレイライン９が第１の実施の形態と異なり、本実施の形態の透過型ディレイライン９では、図２６に示すように、入射ＳＭＦ８から出射した光は、コリメータレンズ２９により入射ビーム１９０として透過型回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂに入射する。入射ビームに含まれる光の内、回折格子１８８ａでは波長の短い光は回折角が小さく、長い光は回折角が大きいが、回折格子１８８ｂは回折格子１８８ａと対向して平行に設けられているため、それぞれの回折光１９１ａ、１９１ｂは再び入射ビーム１９０と平行な光線となり、コリメータレンズ３６により出射ＳＭＦ１０に導光される。ここで、波長の短い光の光路１９１ａと波長の長い光の光路１９１ｂには波長と透過型回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂの回転角γに応じて光路差が生じるため、波長に応じた位相変化が生じ、伝播時間が変化する。
【０１３５】
これを式を用いて説明する。回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂの回転角γ、ピッチｐ、回折次数ｍと、波長λ、回折角θとの関係は、光速ｃ、光の周波数ωを用いて、
θ＝γ−ｓｉｎ-1（ｓｉｎγ−２πｃｐｍ／ω）
の関係にあり、
回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂを透過した光と、回折格子がなかった場合の光路長の差ｌは、回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂの間隔Ｇを用いて、
ｌ＝Ｇ（１−ｃｏｓθ）／ｃｏｓ（γ−θ）
となり、これは
φ＝ωｌ／ｃ＝ωｌＧ（１−ｃｏｓθ）／ｃ ｃｏｓ（γ−θ）
の位相変化を与えることに相当し、
ｔｇ＝−∂φ／∂ω
の群遅延（伝播時間の変化）を与え、光路長に換算すると
Δｌｇ＝ｃ ｔｇ＝−ｃ∂φ／∂ω
変化する。
【０１３６】
透過型回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂは回転ステージ１８９に固定されており、波長λ：１．３μｍ、波長バンド幅：６０ｎｍ、回折格子ピッチ：５０ｍｍ本、回折次数：１の場合、回転ステージ１８９を数度揺動することにより数ｍｍの光路長変化に対応する伝播時間の変化を得られる。電磁コイルと共振振動を用いたレゾナントスキャナ等を用いると、数ｋＨｚの高速で数度の揺動を得ることができ、高速な走査が可能である。
【０１３７】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、構成が簡単なので原価低減になる。また、高速な走査によりリアルタイムでの観察を実現する。
【０１３８】
図２７は本実施の形態の変形例であって、図２６との相違は透過型でなく、反射型の回折格子ペア１９２ａ、１９２ｂで構成していることであるが、その他は図２５とほとんど同様である。
【０１３９】
また、平行に配置された回折格子以外にも、プリズム、音響光学素子（ＡＯＭ）といった分散素子を対向しても同様の効果が得られる。
【０１４０】
図２５、図２６のような回折格子のペアを用いた構成では回折格子ペアにより導入される位相分散
φ”＝∂2φ／∂ω2（φ：位相、ω：角振動数）
により、光のコヒーレンス長が、光源のコヒーレンス長をｌcoとすると
ｌco’≒√（１＋１５（１ｎ）2φ”2／（ｌco／ｃ）4）・ｌco
と長くなり、深さ方向の検出分解能を悪化させる。
【０１４１】
そこで、図２７の具体的な構成として、図２８に示すような回折格子３００、３０１とレンズ３０２、３０３で構成される分散補償光学系を用いる。レンズ３０２、３０３の焦点距離をｆ、ｆからの回折格子の位置をＺ，回折格子の回折角をθ、回折格子のピッチをＮとすると、
φ”＝λ3Ｚ／π（ｃＮｃｏｓθ）
ことにより位相分散をある回転角において近似的に０にし、コヒーレンス長を光源のコヒーレンス長と同等にすることができる。
【０１４２】
また、揺動可能な透過型回折格子ペア１８８ａ、１８８ｂと同様で固定された回折格子ペアを設けることによって分散補償を行うこともできる。
【０１４３】
この変形例では、図２６に示した本実施の形態の効果に加え、深さ方向の分解能の劣化を補償できる。
【０１４４】
第８の実施の形態：
図２９は本発明の第８の実施の形態に係る透過型ディレイラインの構成を示す図である。
【０１４５】
第８の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１４６】
（構成・作用）
透過型ディレイライン９が第１の実施の形態と異なり、本実施の形態の透過型ディレイライン９では、図２８に示すように、入射ＳＭＦ８から出射した光は、コリメータレンズ２９により入射ビーム１９０として音響光学素子（ＡＯＭ）１９３に入射する。入射ビーム１９０に含まれる光の内、ＡＯＭ１９３では波長の短い光は回折角が小さく１９４ａのような光路に、長い光は回折角が大きく１９４ｂのような光路を進む。ここで、色収差を有するレンズ１９５の特に色収差を強く発する光軸から外れた部分を用い、出射ＳＭＦ１０のファイバ端３７に集光させる。
【０１４７】
ここで、波長の短い光の光路１９１ａと波長の長い光の光路１９１ｂには波長と、ＡＯＭの駆動周波数の可変による走査角θ（光源中心波長を基準とする）に応じて光路差が生じるため、波長に応じた位相変化が生じ、伝播時間が変化する。
【０１４８】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、ＡＯＭ走査周波数はＭＨｚ程度と非常に高速なため、高速な走査が可能になる。また、ＡＯＭの駆動周波数を復調用の光ヘテロダインの周波数とすることができる。
【０１４９】
第９の実施の形態：
図３０及び図３１は本発明の第９の実施の形態に係わり、図３０は透過型ディレイラインの構成を示す図、図３１は図３０の光学ブロックを４枚張り合わせた合成ブロックを示す図である。
【０１５０】
第９の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１５１】
（構成・作用）
透過型ディレイライン９が第１の実施の形態と異なり、本実施の形態の透過型ディレイライン９では、図３０に示すように、入射ＳＭＦ８から出射した光は、コリメータレンズ２９により入射ビーム１９０として、階段状ブロック１９６に入射する。階段状ブロックは、光学ガラスまたは光学プラスチックなどの光透過性の材質でできており、中心１９７に上下対称に、段差Δｄ１９８を持つ多数の段が設けられている。それぞれの段は底面２５９に対して平行に研磨されている。階段状ブロック１９６を透過した光２６０は、コリメータレンズ３６により出射ＳＭＦ１０に導光される。階段状ブロック１９６は入射ビーム１９０に対して平行に１１９９離れた軸２００を中心に回転する。回転により入射ビーム１９０は階段状ブロックの各段１９８を一段づつ移動しながら透過する。階段状ブロックの屈折率をｎ、周囲が空気であるとすると、一段移動するごとに
（ｎ−１）Δｄ
ごとに、入射ＳＭＦ８から出射ＳＭＦ１０までの光路長が変化する。階段状ブロック１９６を一回転するごとに光路長が短→長→短→長と変化し、深さ方向に４回（２往復）走査されることになる。
【０１５２】
更に、図３１に示すように、光学ブロック１９６を４枚張り合わせて合成ブロック２０１を構成し、合成ブロック２０１を回転させれば、一回転で、深さ方向に８回（４往復）走査されることになる。
【０１５３】
また、この階段状ブロックによる光路長の変化は離散的であるため、光路長の変化によるドップラー周波数は変化せず、図１に示したディレイラインとは別にＡＯＭ等によって光ヘテロダイン変調手段を設けることによって、正確な復調周波数で復調することができ、ＳＮ比の向上が望める。
【０１５４】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、一回の回転で複数回の深さ方向への走査が行えるため、走査の高速化が可能となる。また、ドップラー周波数が変化しないことによるＳＮ比の向上が望める。
【０１５５】
第１０の実施の形態：
図３２ないし図３７は本発明の第１０の実施の形態に係わり、図３２は光イメージング装置の構成を示す構成図、図３３は図３２の光イメージング装置に用いられる光走査プローブの先端の光学系の構成を示す図、図３４は図３２の光イメージング装置に用いられる光走査プローブの先端の光学系の変形例の構成を示す図、図３５は図３２の２つの低コヒーレンス光源を合波し光源のスペクトル幅を拡大する構成を示す図、図３６は図３２の２つの低コヒーレンス光源を合波し最終的にガウシアン分布を得るための構成を示す図、図３７は図３５の光源の合波を更に高効率で実現する例に説明する図である。
【０１５６】
第１０の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１５７】
（構成・作用）
本実施の形態の光イメージング装置では、図３２に示すように、中心波長λｌの低コヒーレンス光源２０２ａと、中心波長λ２の低コヒーレンス光源２０２ｂがＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）２０３で合波される。ＷＤＭは光カプラの波長による合波特性を利用しており、高い効率で合波することが可能である。この２つの光源の合成光が図１の低コヒーレンス光源１に対応する。
【０１５８】
図１の透過型ディレイライン９に相当して、光分岐部２０４および反射ディレイライン部２０５が設けられている。光分岐部２０４は偏光を用いて入射ＳＭＦ８から第８のＳＭＦ２０６に高効率で導光し、反射ディレイライン部２０５からの戻り光を高効率で出射ＳＭＦ１０に導光することによって、反射型ディレイラインを用いて、マッハツエンダー型の干渉系の伝播時間変化手段として用いることができる。
【０１５９】
光分岐部２０４では、偏波コントローラ（ＰＣ）７により偏光を制御し入射ＳＭＦ８から出射した紙面の上下方向のに直線偏光をコリメートレンズ７８ａを用いて偏光ビームスピリッタ（ＰＢＳ）７９に入射する。ＰＢＳ７９は上下方向の直線偏光は高効率で透過し、１／４波長板８６に入射し、円偏光に変換され、コリメートレンズ７８ｂにより、第８のＳＭＦ２０６に導光される。第８のＳＭＦ２０６に入射した光はＷＤＭ２０３ｂで、中心波長λ１の低コヒーレンス光源２０２ａに対応する光は第９のＳＭＦ２０７ａに分波され、中心波長λ２の低コヒーレンス光源２０２ｂに対応する光は第１０のＳＭＦ２０７ｂに分波される。
【０１６０】
第９のＳＭＦ２０７ａに分波された光は、コリメータ２０８ａ、回折格子２０９ａ、レンズ２１０ａ、ガルバノミラー２１１ａにより構成される第１のディレイライン２６２ａによって伝播時間を変化させられ、再び第９のＳＭＦ２０７ａに戻る。第９のＳＭＦ２０７ａより出射した光はコリメータ２０８ａにより回折格子２０９ａに入射し、回折格子２０９ａで分光された光は、レンズ２１０ａにより、レンズ２１０ａのフーリエ平面上に設けられたガルバノミラー２１１ａを走査軸２６１ａを中心に揺動することにより伝播時間を変化させられ、再び第９のＳＭＦ２０７ａに戻る。揺動によって伝播時間が変化すると同時に、走査軸２６１ａが中心波長λ１の光路からのずれ量によって、揺動による光路長が変化が生じ、走査軸２６１ａが中心波長λ１の光路からのずれ量と揺動の速度を関数としてドップラー周波数が生じる。
【０１６１】
同様に、第１０のＳＭＦ２０７ｂに分波された光は、コリメータ２０８ｂ、回折格子２０９ｂ、レンズ２１０ｂ、ガルバノミラー２１１ｂにより構成される第２のディレイライン２６２ｂによって伝播時間を変化させられ、再び第１０のＳＭＦ２０７ｂに戻る。
【０１６２】
この時、第１のディレイライン２６２ａによって生じる中心波長λ１の光のヘテロダイン周波数と、第２のディレイライン２６２ｂによって生じる中心波長λ２の光のヘテロダイン周波数は、中心波長の光路からのガルバノミラーの走査軸のずれ量と揺動の速度を設定することにより、それぞれ独立した周波数を設定することが可能で、さらに独立した深さ方向の走査範囲を設定することが可能である。
【０１６３】
第９のＳＭＦ２０７ａおよび第１０のＳＭＦ２０７ｂに戻った光は、ＷＤＭ２０３ｂにより合波され、第８のＳＭＦ２８６に伝達される。第８のＳＭＦ２８６からコリメータレンズ７８ｂに出射した光は１５４波長板８６により円偏光から紙面に垂直な直線偏光に変換される。ＰＢＳ７９は紙面に垂直な偏光をコリメートレンズ７８ｃの方向に高効率で反射し、出射ＳＭＦ１０に伝送する。光分岐部２０４は以上の構成により入射ＳＭＦ８から高効率にディレイライン部２０に光を伝送し、またディレイライン部２０５からの戻り光を出射ＳＭＦ１０に伝送する。
【０１６４】
上記光分岐部２０４は光サーキュレータにより同様の高効率を実現することができる。
【０１６５】
図３２での構成における、光走査プローブ２０、走査手段１９、走査駆動装置２２に当たる構成は、先端の光学系が図３３のようになっている以外は、第６の実施の形態である図２１に示されるものと同様である。
【０１６６】
すなわち、図３３に示すように、第４のＰＭＦ１６９から出射した光は、第４のＰＭＦ１６９出射端と共にレンズ枠１５６に保持されたダブレットのアポクロマートレンズ２１３により集光され、プリズム１５７により方向を転換される。アポクロマートレンズ２１３は、中心波長λ１の光および中心波長λ２の光両方に対して色収差が最低になるように設計されており、そのためそれぞれの波長に対して一致した焦点を持つ。
【０１６７】
また図３４のような構成を取ることもできる。図３４では図３３のアポクロマートレンズ２１３に対し、低分散ＧＲＩＮレンズ２１４を用いて図３３と同様の効果を得ている。低分散ＧＲＩＮレンズ２１４は中心波長λ１の光および中心波長λ２の光両方に対して低分散の材料を用いて構成されたＧＲＩＮレンズで、中心波長λ１の光および中心波長λ２の光両方に対して色収差が小さく、それぞれの波長に対してほぼ一致した焦点を持つ。
【０１６８】
光走査プローブ２０およびディレイライン部２０５からの戻り光を光カプラ１４で干渉させ、ディテクタ７、ディテクタ１８および差動アンプ２３により光ヘテロダイン周波数で変調された干渉信号が電気信号に変換される。中心波長λ１の光と中心波長λ２の光はディレイライン部２０５の第１のディレイライン２６２ａと第２のディレイライン２６２ｂの設定によりそれぞれ異なった光ヘテロダイン周波数を有している。ここで、それぞれの光ヘテロダイン周波数に対応したバンドパスフィルタ、またはロックイン検出器によって構成される復調器２１２ａ、２１２ｂによってそれぞれの波長に対応する信号を独立して検出し、ＡＤコンバータ２５によりコンピュータ２７により取り込むことができる。
【０１６９】
また、復調器を２つ設けずに、差動アンプ２３からの出力をＡＤ変換し、フーリエ変換して取り出しても同様の出力が得られる。
【０１７０】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、同時に、実時間で複数の波長によるＯＣＴ信号を検出できる。また、上記により、複数の波長による信号を比較・演算することで、波長の違いにより検出可能な代謝を反映した検出を行える。
【０１７１】
さらに、可視光から１．５μｍ程度の近赤外光では、生体を被検体とする場合、波長が長いほど、光の散乱・吸収による減衰が少なくなる、また波長が短いほど分解能を上げることができるため、表面付近では波長の短い光を用い、深い部分では波長の長い光を用いることで、浅い部分では分解能を優先し、深い部分ではコントラストの向上を行える。この時、図３３、図３４で示される光走査プローブ先端での色収差補正を行わない方が効果が高い。
【０１７２】
なお、上記は３つ以上の波長の光源を有する場合にも、ディレイラインおよび復調器を対応した数の分だけ増加させることにより全く同様に、同時に複数波長の情報を検出できるのは自明である。
【０１７３】
また、それぞれの光源の波長が近接していて、一つのディレイラインにより伝播時間を変化させられる場合は、複数のディレイラインを用いずに構成可能である。この場合には、コリメートレンズ２０８ａおよびレンズ２１０ａをそれぞれの波長に対して色収差を最小化したアポクロマートレンズを用いると良い。この時はそれぞれの光源の中心波長λ１とλ２は回折格子による分光によりガルバノメータミラー上の異なった位置にあるため、一般的には異なった光ヘテロダイン周波数を持つためである。
【０１７４】
光源の結合の方法はＷＤＭでななく、一般的な光カプラを用いても良い。
【０１７５】
また、複数の光源を結合するのではなく、バンド幅の大きい光源を波長フィルタにより波長を分割して用いても同様の効果が得られる。
【０１７６】
ここで、図３２に示されるような２つの光源を合波することによって、光源のスペクトル幅を拡大し、それによってコヒーレンス長を短縮し、深さ方向の分解能を向上させる例について説明する。
【０１７７】
図３５に２つの光源を合波し、光源のスペクトル幅を拡大する構成を示す。符号２１７ａに示されるスペクトル分布を有する低コヒーレンス光源Ａ２１５ａと、符号２１７ｂに示されるスペクトル分布を有する低コヒーレンス光源Ｂ ２１５ｂを波長依存カプラ２１６により合波し、出射ＳＭＦ２１９に伝送する。この波長依存カプラ２１６の同じ導波路への分岐比は符号２１８に示されるように、低コヒーレンス光源Ａの中心波長λ０＋λａでは小さく、低コヒーレンス光源Ｂの中心波長λ０−λａでは大きい。
【０１７８】
これにより、低コヒーレンス光源Ａ２１５ａから出射ＳＭＦ２１９および低コヒーレンス光源Ｂ２１５ｂから出射ＳＭＦ２１９への伝達効率は通常の３ｄＢ光カプラに対して高くなり、高効率で伝達出来る。
【０１７９】
合波された光のスベクトルを符号２２０に示す。符号２２０に示されるように合波された後に波長に対して強度がガウシアン分布に近似されるように、合波する低コヒーレンス光源Ａ２１５ａ、Ｂ２１５ｂのスペクトル分布２１７ａ，２１７ｂおよび波長依存カプラ２１６の分岐比２１８を設定する必要がある。光源のスペクトル分布がガウシアン形状から離れると、コヒーレンス長の範囲以外の部分からの光信号を得、ノイズの原因となる。
【０１８０】
しかしながら、低コヒーレンス光源Ａ２１５ａ、低コヒーレンス光源Ｂ２１５ｂのスペクトル分布２１７ａ，２１７ｂおよび強度が理想的でない場合も存在する。図３６にそのような場合にも最終的にガウシアン分布を得るための構成を示す。低コヒーレンス光源Ａ２１５ａと波長依存カプラ２１６の間に波長フィルタ２２１ａを設ける。波長フィルタ２２１ａとして２つのファイバコリメータ間に設けられた誘電多層膜フィルタやファイバーグレーティングを用いることができる。また波長フィルタ２２１ａの代りに２つの光源の出力をバランスさせるためのＮＤフィルタ等で構成される減衰器を設けてもよい。
【０１８１】
更に、波長依存カプラ２１６の後に波長フィルタ２２１ｂを設け、波長フィルタ２２１ａと波長フィルタ２２１ｂの調整により最終的なガウシアンスペクトル形状を得ることができ、コヒーレンス長の範囲以外の部分からのノイズを抑制できる。
【０１８２】
また、このフィルタは当然低コヒーレンス光源Ｂ２１５ｂ側にも設けることができる。また、図３６の構成を図１の低コヒーレンス光源１に設けるだけでなく、同様の波長フィルタを物体側光路または参照側光路に設けることで同様の効果を得ることができる。
【０１８３】
このようにすることにより、光源のスペクトル幅を拡大し、それによってコヒーレンス長を短縮し、深さ方向の分解能を向上させることが可能となる。
【０１８４】
次に、図３５の光源の合波を更に高効率で実現する例に説明する。図３７に示すように、低コヒーレンス光源２１５ａからの光を偏波面コントローラ（ＰＣ）２２２ａを用いて、紙面の上下方向の直線偏光に変換し、出射端２２４ａからコリメータレンズ２２３ａにより偏光ビームスピリッタ（ＰＢＳ）７９に入射する。ＰＢＳ７９は紙面の上下方向の直線偏光を高効率で透過し、コリメータレンズ２２３ｃにより出射ファイバ２１９に伝送される。同様に低コヒーレンス光源２１５ｂからの光はＰＣ２２２ｂにより紙面に垂直な直線偏光に変換され、出射端２２４ｂからコリメータレンズ２２３ｂによりＰＢＳ７９に入射する。ＰＢＳ７９は紙面の垂直方向の直線偏光を高効率で反射し、コリメータレンズ２２３ｃにより出射ファイバ２１９に伝送される。
【０１８５】
図３５および図３６の構成では、波長依存カプラを用いても５０％を大幅に超える効率で合波することは困難だが、図３７の構成ではさらに高い効率で合波可能である。
【０１８６】
第１１の実施の形態：
図３８ないし図４０は本発明の第１１の実施の形態に係わり、図３８は光走査プローブの先端光学系の構成を示す図、図３９は図３８の光走査プローブの先端光学系の第１の変形例の構成を示す図、図４０は図３８の光走査プローブの先端光学系の第２の変形例の構成を示す図である。
【０１８７】
第１１の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１８８】
（構成・作用）
第１の実施の形態で示された光走査プローブ２０の先端光学系では、ＧＲＩＮレンズ８５が単焦点であるため、観察ビームの集光点９６の近傍以外では観察ビームのスポット径が大きく、周方向の分解能が低くなる。
【０１８９】
図３８で示される光走査プローブ２０の先端光学系ではＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光は回折レンズ（ＤＯＦ）２２７により集光される。回折レンズには１次回折による１次焦点２２８ａと、２次回折による２次焦点２２８ｂと、３次回折による３次焦点２２８ｃ・・・の複数の焦点を有するため、深さ方向の広い範囲にわたって観察ビームのスポット径の小さい状態が維持される。
【０１９０】
図３９は同様の効果を有する第１の変形例を示す。ＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光はフレネルレンズ２２９により集光される。フレネルレンズ２２９は多数の円周状のプリズムによりレンズを構成し、第１焦点２３０ａと第２焦点２３０ｂを有するように円周状のレンズが交互に第１焦点２３０ａに集光するプリズム２６３ａと第２焦点２３０ｂに集光するプリズム２６３ｂより構成されている。
【０１９１】
図４０に同様の効果を有するさらに別の第２の変形例を示す。ＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光は集光ミラー２３１により集光される。集光ミラー３１は外周部が曲率が小さな反射面２３２ａで構成され、第１焦点２３３ａに焦点を結び、内側の面は曲率が大きな反射面２３２ｂで構成され、第２焦点２３３ｂに焦点を結ぶ。
【０１９２】
図示しないが図３８と同様の構成を、屈折力の大きなレンズを外周に、屈折力の小さなレンズを内周にと異なるレンズを円周状に配置しても可能である。さらに、図３４の光軸より上半分を屈折力の大きなレンズで、下上半分を屈折力の小さなレンズで構成しても同様の効果が得られる。
【０１９３】
さらに上記の屈折レンズを屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ）で製作することも当然可能である。
【０１９４】
また、上記各図では光偏向手段、光走査手段は省いているが、当然本発明の実施の形態に用いられた光偏向手段、光走査手段を組み合わせて用いることができる。
【０１９５】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、集光光学系のフォーカス位置以外の深さにおいて、光軸に垂直な方向分解能およびコントラストを向上し、さらに集光位置以外でも高性能が得られるため、被検体に対する位置決めが容易である。
【０１９６】
第１２の実施の形態：
図４１ないし図４３は本発明の第１２の実施の形態に係わり、図４１は光イメージング装置の光学系の要部の構成を示す構成図、図４２は図４１の光学系の第１の変形例を示す図、図４３は図４１の光学系の第２の変形例を示す図である。
【０１９７】
第１２の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０１９８】
（構成・作用）
観察ビームの径を光軸方向に渡って細く保つ方法に、ビームの形状を保って伝搬する非回折ビームの利用が考えられる。非回折ビームは無限のエネルギーを有することから実現不可能であるが、近似的な非回折ビームを生成することは可能である。
【０１９９】
そこで、本実施の形態では、図４１に示すように、ＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光は、出射端からの焦点距離ｆに置かれたレンズ３０４によって略平行光に変換され、レンズ３０４から焦点距離ｆ離れた近傍にφｄの直径を有する環状のスリット３０８を有するマスク３０６が設けられている。
【０２００】
このマスク３０６を透過した光を焦点距離ｆ離れたところに設けられたレンズ３０５により集光すると、集光ビームは近似非回折ビームとなり、従来の集光でのスポットに対して長い深度３０７で小さなスポットを結ぶ。この範囲に被検体を設けると光軸に垂直な方向も高分解能に観察することができる。
【０２０１】
図４２、図４３に別の例を示す。図４２に示すように、ＳＭＦ２２５の出射端２２６からの光は、アキシコン（円錐）レンズ３０９によって集光される。この集光ビームは近似非回折ビームとなり、従来の集光でのスポットに対して長い深度３０７で小さなスポットを結ぶ。この範囲に被検体を設けると光軸に垂直な方向も高分解能に観察することができる。なお、図４３に示すように円錐の方向が逆であっても同様の効果を有する。
【０２０２】
また、このアキシコンレンズを屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ）で製作することで、円柱状に形成することなども可能である。
【０２０３】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、集光光学系のフォーカス位置以外の深さにおいて、光軸に垂直な方向分解能およびコントラストを向上し、さらに集光位置以外でも高性能が得られるため、被検体に対する位置決めが容易である。
【０２０４】
第１３の実施の形態：
図４４ないし図４６は本発明の第１３の実施の形態に係わり、図４４は光走査プローブ、光走査手段及び参照光路の光伝播時間変化手段を内視鏡先端部に組込んだ光イメージング装置の構成を示す図、図４５は図４４のディスクの構成を示す図、図４６は図４５のディスクによる横方向−深さ方向の２次元画像を説明する図である。
【０２０５】
第１３の実施の形態は、第１の実施の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つけ説明は省略する。
【０２０６】
（構成・作用）
本実施の形態は、第１の実施の形態の光走査プローブ２０、光走査手段１９および参照光路の光伝播時間変化手段を内視鏡先端部に組込んだ例であって、図４４及び図４５に示すように、内視鏡プローブ先端２４３にはピンホール２５３を有し、ミラー部２５２を有するディスク２４１が内蔵されている。ディスク２４１の中心にはメネジ２５１が設けられており、メネジ２５１は固定されたオネジ２４４に取り付けられている。ディスク２４１の外周には外周ギア２５４が設けられている。外周ギア２５４はモータ２４５の駆動軸に取り付けられたピニオンギア２４６により駆動される。
【０２０７】
モータ２４５が回転すると、外周ギア２５４が回転し、更に固定されたオネジ２４４とメネジ２５１の働きで螺旋運動を行う。ピンホール２５３の動きはスパイラル状となる。
【０２０８】
まず、ファイバ端２５０から照射された光束２５５をピンホール２５３が横切る（図４６の横方向の走査）。同時にピンホール２５３の位置は被検体２４８から遠ざかるように移動する。複数のピンホール２５３が複数のスパイラル軌跡を描く。
【０２０９】
この内、図４６のように、ディスク１回転分の移動量２５６に従って、光束２５５を横切る部分だけ切り出すと、Ｘ−Ｚ（横方向−深さ方向）の２次元画像を構成できる。内視鏡プローブ２４３内のファイバ２３６はＳＭＦを使用するがマルチモードファイバでも構わない。
【０２１０】
ピンホール２５３のディスク２４１上の位置ａと観察点ｃは共役の位置にある。ダイクロックミラー２４０の位置ｂから観察点ｃまでの距離（ｂａｃ）と、ダイクロックミラー２４０の位置ｂから反射面（ｂｄｅ）までの光路長が同じとなるよう光学系が構成されている。
【０２１１】
上記の２つの条件を満たすことにより共焦点の被検体での位置と、コヒーレントゲートによる深さ方向の観察点を一致させながら、観察点を走査することが可能となる。この場合、対物レンズのＮＡを大きくすることにより高解像を得ることができる。
【０２１２】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、一つの走査機構で、横方向と深さ方向（Ｘ−Ｚ）の走査が可能となる。
【０２１３】
また、共焦点部位と、コヒーレントゲートによる深さ方向の観察点を同時に走査することにより高解像を得ることができる。
【０２１４】
なお、光走査プローブに導かれるファイバは一本で良く、また参照ミラーがプローブ先端にあるので、プローブの固体差による光路長の調整はいらない。また、プローブの曲げの影響を受けない。
【０２１５】
［付記］
（付記項１） 前記伝播時間変化手段が、分散素子とレンズ、およびレンズのフーリエ平面近傍に設けられた透過位相変化素子、前記レンズと透過位相変化素子に対して略共役な位置に設けられたレンズ、および分散素子とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
【０２１６】
（付記項２） 前記透過位相変化素子が、回転するくさび型プリズムである
ことを特徴とする付記項１に記載の光イメージング装置。
【０２１７】
（付記項３） 前記くさび型プリズムの回転中心がディレイラインの光軸を通り、少なくとも干渉系の光路の一方に光位相変調素子が設けられている
ことを特徴とする付記項２に記載の光イメージング装置。
【０２１８】
（付記項４） 前記光位相変調素子が音響光学素子
ことを特徴とする付記項３に記載の光イメージング装置。
【０２１９】
（付記項５） 前記くさび型プリズムがモータの中空の回転軸に設けられ、回転軸の位相を検出または制御する手段を有する
ことを特徴とする付記項２に記載の光イメージング装置。
【０２２０】
（付記項６） 前記分散素子が透過型回折格子である
ことを特徴とする付記項１に記載の光イメージング装置。
【０２２１】
（付記項７） 前記伝播時間変化手段が、光平行コリメート手段、対向して一体に揺動する分散素子、および光再コリメート手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
【０２２２】
（付記項８） 対向して一体に揺動する前記分散素子が平行に設けられた、少なくとも一つの光学定数が同一な回折格子である
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２３】
（付記項９） 前記光学定数に少なくとも格子ピッチを含む
ことを特徴とする付記項８に記載の光イメージング装置。
【０２２４】
（付記項１０） 平行に設けられた前記回折格子が光透過する素子の両面に設けられている
ことを特徴とする付記項８に記載の光イメージング装置。
【０２２５】
（付記項１１） 前記分散素子がプリズムである
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２６】
（付記項１２） 前記光平行コリメート手段および前記光再コリメート手段がファイバ出射端およびコリメートレンズを有する
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２７】
（付記項１３） 前記分散素子を揺動する揺動手段が電磁型スキャナ（ガルバノメータスキャナ，レゾナントスキャナ）である
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２８】
（付記項１４） 前記光平行コリメート手段と前記光再コリメート手段の間に分散補償手段が設けられている
ことを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装置。
【０２２９】
（付記項１５） 前記伝播時間変化手段が、光平行コリメート手段、音響光学素子（ＡＯＭ）、波長依存収差を有する集光手段、および光再コリメート手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
【０２３０】
（付記項１６） 前記伝播時間変化手段に入射する光の偏光を調整する第１の偏波面調整手段と、前記伝搬時間変化手段からの出射光の偏光と光照射受光手段からの戻り光の偏光を調整する第２の偏波面調整手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。
【０２３１】
（付記項１７） 前記偏波面調整手段がファイバーループである
ことを特徴とする付記項１６に記載の光イメージング装置。
【０２３２】
（付記項１８） 前記偏波面調整手段が複屈折素子を用いたものである
ことを特徴とする付記項１６に記載の光イメージング装置。
【０２３３】
（付記項１９） 被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、
前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、
得られた干渉成分の信号を得る光プローブ装置において、
前記走査手段が、
細長の前記挿入部に設けられた、回転自在な回転シャフトと、
回転シャフト端部に設けられた光反射手段と、
挿入部先端部に設けられ、光反射手段のプローブの軸方向への可動を規制する規制手段と
を備え、
前記シングルモードファイバと集光手段がシャフトと平行に設けられた
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０２３４】
（付記項２０） 前記光反射手段が、前記シャフト端部に設けられたプリズムの内部反射面である
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２３５】
（付記項２１） 前記プリズム入射面と、前記集光手段出射面が略平行になっている
ことを特徴とする付記項２０に記載の光プローブ装置。
【０２３６】
（付記項２２） 前記規制手段が回転シャフトに設けられているベアリングである
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２３７】
（付記項２３） 前記回転シャフトに弾性力が付与されており、前記ベアリングはその弾性力に抗して回転を支持するものである
ことを特徴とする付記項２２に記載の光プローブ装置。
【０２３８】
（付記項２４） 前記集光手段がプローブ断面に対し、短軸と長軸を有し、短軸がプローブ軸を含む
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２３９】
（付記項２５） 前記シングルモードファイバが偏波面保存ファイバ（ＰＭＦ）である
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２４０】
（付記項２６） 前記シングルモードファイバの出射端の近傍に前記シングルモードファイバと略平行に、少なくとも−つの光学特性が前記シングルモードファイバと異なる光ファイバが設けられている
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２４１】
（付記項２７） 前記ファイバがマルチモードファイバである
ことを特徴とする付記項２６に記載の光プローブ装置。
【０２４２】
（付記項２８） 前記ファイバが前記シングルモードファイバと異なる波長特性を有する
ことを特徴とする付記項２６に記載の光プローブ装置。
【０２４３】
（付記項２９） 前記ファイバが前記シングルモードファイバと異なる光耐性を有する
ことを特徴とする付記項２６に記載の光プローブ装置。
【０２４４】
（付記項３０） 前記光プローブ装置が、細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
また光プローブと観測装置本体との接続コネクタを有し、
接続コネクタが、前記シャフトに回転力を伝達する回転接続手段と、前記シングルモードファイバを接続する観測光コネクタ手段を有する
ことを特徴とする付記項１９に記載の光プローブ装置。
【０２４５】
（付記項３１） 前記光プローブに、少なくとも一つの光学特性が前記シングルモードファイバと異なる光ファイバが設けられ、接続コネクタが前記光ファイバ接続手段を有する
ことを特徴とする付記項３０に記載の光プローブ装置。
【０２４６】
“Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｃａｔｈｅｔｅｒ−ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”Ｔｅａｒｎｅｙ ｅｔ．ａｌ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｐ．５４３−５４５，ｖｏｌ．２１，１９９６にＯＣＴ用の回転走査プローブが開示されている。この回転走査型プローブでは、光ファイバが回転するためのシャフトと一体で回転しているために、回転する光ファイバと固定する光ファイバを接続するための光ロータリジョイントが必要であるが、光ロータリジョイントは非常に高い精度で製作する必要があるため、一般的に高価な上、ファイバ端とファイバ端を離して接続することによる挿入損失と内部反射によるＳＮ比の劣化という問題があった。
【０２４７】
これに対し、ＷＯ９７／３２１８２では、先端部に設けられたミラーを光ファイバと独立した回転シャフトで回転し、光ファイバから出射した光をレンズと直角プリズムを用いて回転しているミラーに導き、走査を行っているプローブが開示されているが、内視鏡に挿通するプローブでは内視鏡への湾曲によりプローブ本体と、ミラーを回転 支持している回転シャフトに相互移動が起き、そのため回転ミラーのプローブ軸方向へのブレが生じ、これはもっとも分解能が高く、検出コントラストも高いレンズの結ぶフォーカス位置を不定にするため、使い勝手が悪い。
【０２４８】
また、ミラーのプローブ軸方向へのぶれは光路長の変化を起こすため、再構成された２次元画像かぶれにより正確な形状・大きさを示さなくなるという問題を有する。
【０２４９】
また、ＷＯ９７／３２１８２では、先端部に設けられたミラーを光ファイバと独立した回転軸で回転し、光ファイバから出射した光をレンズと直角ブリズムを用いて回転しているミラーに導き、走査を行っているが、レンズから被検体までの距離が遠くなるため、レンズのＮＡを大きくできず、集光スポットが大きくなり、光軸に垂直な方向６分解能が低くなるという問題点がある。さらに先端部全体の小型化が困難である。
【０２５０】
また、このようなプローブを内視鏡の鉗子ロヘの挿通して用いる場合、内視鏡の湾曲等によってプローブ内の光ファイバの複屈折性が変化し、干渉光強度が変化するという問題がある。
【０２５１】
ＷＯ９７／３２１８２では、観察用ファイバに治療用の高出力レーザ光を導入する例が開示されているが、実際には観察用のファイバはシングルモードファイバであり、数μｍという小さなコア径しか有さないため、治療用レーザを導入するとファイバ自身が損傷し観察に支障を生じたり、治療用レーザの伝送に最適な仕様のファイバを選択することができないという問題がある。
【０２５２】
生体に適用するプローブでは、プローブの洗浄・消毒・滅菌、光学特性の劣化に対応する交換のために、観測装置と着脱できることが必要である。
【０２５３】
付記項１９では、高ＳＮで、安価で、高分解能・高コントラストで観察できる範囲を一定にし、操作性を向上させた光プローブ装置を提供する。
【０２５４】
付記項２０、２２、２４では、集光レンズのＮＡを大きく取れ、分解能が向上できる光プローブ装置を提供する。また、プローブ先端部を小型に構成できる光プローブ装置を提供する。
【０２５５】
付記項２５では、プローブの湾曲状態によつて、干渉信号強度が変化しない光プローブ装置を提供する。
【０２５６】
付記項２６では、ＯＣＴの観察と高出力のレーザでの処置・治療を可能にする光プローブ装置を提供する。
【０２５７】
付記項３０では、治療用のレーザと観察用のレーザを別に設けることができ、観測装置と着脱できる光プローブ装置を提供する。
【０２５８】
（付記項３２） 被検体に低コヒーレンス光を照射し、前記被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置において、
前記被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、
前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器と
を有し、
前記低コヒーレンス光源の照射を制御する光源制御手段と、
前記走査出射手段の駆動を検知する走査検知手段を有し、
前記走査検知手段により検知された走査状態に応じて前記光源制御手段が駆動される
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０２５９】
（付記項３３） 前記走査検知手段が前記走査出射手段の駆動入力を検知する
ことを特徴とする付記項３２に記載の光イメージング装置。
【０２６０】
（付記項３４） 前記走査出射手段が、前記低コヒーレンス光を挿入部の軸方向に回転走査し、走査検知手段が回転走査を検出する
ことを特徴とする付記項３２に記載の光イメージング装置。
【０２６１】
（付記項３５） 細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
また光プローブと観測装置本体との接続コネクタを有し、
接続コネクタの接続検知手段を有し、
接続検知手段により検知された接続状態に応じて光源制御手段が駆動される
ことを特徴とする付記項３２に記載の光イメージング装置。
【０２６２】
（付記項３６） 前記走査出射手段が、前記低コヒーレンス光と被検体に不可逆的な熱損傷を与える高エネルギー光を同時また（時分割で挿入部の軸方向に回転走査し、
高エネルギー光出射制御手段を有し、
走査検知手段が回転走査を検出し、
走査検知手段により検知された走査状態に応じて高エネルギー光出射制御手段が駆動される
ことを特徴とする付記項３２に記載の光イメージング装置。
【０２６３】
（付記項３７） 前記走査出射手段が、前記低コヒーレンス光と被検体に不可逆的な熱損傷を与える高エネルギー光を挿入部の軸方向に回転走査し、
回転走査位置を検出する走査位置検出手段と、
高エネルギー光の出射制御手段を有し、
出射位置指示手段と、出射位置を走査位置に対応させる算出手段を有し、
算出された走査位置で高エネルギー光の出射制御手段を駆動する
ことを特徴とする付記項３６に記載の光イメージング装置。
【０２６４】
（付記項３８） 前記低コヒーレンス光を出射するシングルモードファイバ端と高エネルギー光の出射ファイバ端が近傍に設けられ、それぞれの出射ビームが略平行に設けられている
ことを特徴とする付記項３７に記載の光イメージング装置。
【０２６５】
（付記項３９） 前記低コヒーレンス光と高エネルギー光が同一の集光手段により集光され、前記走査出射手段が回転走査される反射ミラーである
ことを特徴とする付記項３７に記載の光イメージング装置。
【０２６６】
（付記項４０） 細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
また光プローブと観測装置本体との接続コネクタを有し、
接続コネクタの接続検知手段を有し、
接続検知手段により検知された接続状態に応じて高エネルギー光出射制御手段が駆動される
ことを特徴とする付記項３６に記載の光イメージング装置。
【０２６７】
ＯＣＴに用いられる低コヒーレンス光源には連続的な発光時間の短いものもあり、非使用時に発光していると光源の寿命を大幅に短縮する。特に不可視光や出力が小さい場合、観察部位から光が出射していること自体に気がつきにくい。
【０２６８】
ＷＯ９７／３２１８２では、観察用ファイバに治療用の高出力レーザ光を導入する例が開示されている。非使用時に発光していると伝送ファイバなどの光学部品が熱を持つことに等より、寿命が短縮する場合もある。
【０２６９】
付記項３２では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において、低コヒーレンス光源寿命を長くすることを目的としている。
【０２７０】
付記項３６では、高エネルギー光を用いるＯＣＴ装置について、ファイバなどの光学系の損傷を防止することを目的としている。
【０２７１】
（付記項４１） 被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記シングルモードファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、挿入部に設けられた細い管状のシース内に、シングルモードファイバを内蔵し、集光手段と出射光偏向手段を有する先端光学素子を端部に設けたフレキシブルシャフトを有し、
フレキシブルシャフトの挿入部の軸方向に対して進退し走査を行うもので、
フレキシブルシャフトの進退を規制する規制手段を有する
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０２７２】
（付記項４２） 前記光プローブ装置が、細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
また光プローブと観測装置本体との着脱自在な接続コネクタを有し、
フレキシブルシャフトの移動量を限定する規制手段が光プローブに設けられている
ことを特徴とする付記項４１に記載の光プローブ装置。
【０２７３】
（付記項４３） 前記規制手段が、フレキシブルシャフト基部に設けられた突起と光プローブ基部に設けられた突起からなる規制部材である
ことを特徴とする付記項４２に記載の光プローブ装置。
【０２７４】
（付記項４４） 前記規制手段が、観測装置に設けられている
ことを特徴とする付記項４１に記載の光プローブ装置。
【０２７５】
（付記項４５） 前記規制手段が、観測装置に設けられたフレキシブルシャフトに接続する伝達部に設けられた突起と、観測装置に設けられた突起部材である
ことを特徴とする付記項４４に記載の光プローブ装置。
【０２７６】
（付記項４６） 前記規制手段が、走査範囲を制御的に制限する
ことを特徴とする付記項４４に記載の光プローブ装置。
【０２７７】
（付記項４７） 前記規制手段による制限の範囲に制御的な制限の範囲が設けられている
ことを特徴とする付記項４６に記載の光プローブ装置。
【０２７８】
（付記項４８） 前記シングルモードファイバが前記規制手段による進退以上の余裕を有する
ことを特徴とする付記項４１に記載の光プローブ装置。
【０２７９】
（付記項４９） 前記余裕がループで設けられている
ことを特徴とする付記項４８に記載の光プローブ装置。
【０２８０】
本出願人が先に出願した特願平１０−２６６７５３号に、直線状（リニア）走査型ＯＣＴプローブの例が開示されている。透明なチューブ状のシース内部に、ファイバ端にＧＲＩＮレンズとプリズムを設け、プローブの横方向に出射した光ビームを、ファイバ、レンズ、プリズムを一体にしたケーブルにしてプローブの軸方向に直線的に走査し、プローブに平行な長方形の断層像を得るものである。
【０２８１】
このようなプローブのシース端部は、一般的に生体の体液がシース内部に侵入しないように閉鎖されているが、プローブ内で走査される先端光学素子が、プローブシース靖部に接触して破損し、画像が出なくなる可能性があるという問題点を生じる。
【０２８２】
上記の例では、光学素子の進退を駆動するガルバノシャフトの移動量を制御的に制限することも考えられるが、このような生体内で用いられるプローブは、プローブの洗浄・消毒・滅菌、光学特性の劣化に対応する交換のために、観測装置と着脱できることが必要であり、着脱構造にした場合はガルバノシャフトの移動量を制御的に制限しても、観測装置から取り外した時に、先端光学素子が、プローブシース端部に接触して破損し、故障する可能性があるという問題点がある。
【０２８３】
付記項４１では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）のリニア走査型プローブにおいて、先端光学素子の破損を防止することを目的としている。
【０２８４】
付記項４２では、リニア走査型プローブを観測装置から取り外した場合にも、先端光学素子の破損を防止することを目的としている。
【０２８５】
（付記項５０）被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、挿入部に設けられた細い管状のシース内に、シングルモードファイバを内蔵し、集光手段と出射光偏向手段を有する先端光学素子を端部に設けたフレキシブルシャフトを有し、
フレキシブルシャフトの挿入部の軸方向に対して進退し走査を行うもので、
フレキシブルシャフトを自在に回転させる回転手段を有する
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０２８６】
（付記項５１） 前記回転手段に摩擦手段が設けられている
ことを特徴とする付記項５０に記載の光プローブ装置。
【０２８７】
（付記項５２） 細長の挿入部を有する光プローブと観測装置を有し、前記回転手段が前記観測装置に設けられている
ことを特徴とする付記項５０に記載の光プローブ装置。
【０２８８】
（付記項５３） 前記回転手段と前記フレキシブルシャフトがシャフト進退方向に自由度を有するリニアベアリングにより結合している
ことを特徴とする付記項５２に記載の光プローブ装置。
【０２８９】
（付記項５４） 前記フレキシブルシャフトと、前記リニア駆動手段が中空シャフト進退方向を軸とする自在回転手段により結合している
ことを特徴とする付記項５０に記載の光プローブ装置。
【０２９０】
（付記項５５） 細長の挿入部を有する光プローブと観測装置を有し、前記回転手段が前記光プローブの基端に設けられている
ことを特徴とする付記項５０に記載の光プローブ装置。
【０２９１】
本出願人が先に出願した特願平１０−２６６７５３号に示される、直線状（リニア）走査型ＯＣＴプローブの例では、プローブの外周方向に対し、プローブ全体を回転させることにより、プローブの観察方向を位置決めすることになる。しかし、内視鏡の鉗子チャンネルに挿通させて使用されるリニア走査型プローブでは、鉗子チャンネルとプローブの摩擦によりプローブを自由にかつ思い通りの位置に回転させて自在に走査平面を定めるのが困難である。さらに、鉗子チャンネルとシース外周の摩擦は大きいが、シース内面とリニアに駆動されるケーブルの摩擦は小さいので、プローブ全体が回転してもＯＣＴ像の観察方向は一致して回転しないという問題点がある。
【０２９２】
付記項５０では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）のリニア走査型プローブにおいて、ＯＣＴの観察断層面を自在にかつ容易に回転・位置決めできることを目的としている。
【０２９３】
（付記項５６）被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、細長の挿入部に先端部に設けられたモーターと、モータの回転を伝達するシャフトに設けられた光偏向手段を有し、
前記光プローブ装置が、細長の挿入部を有する光プローブと、観測装置本体を有し、
光プローブと観測装置本体とのモータの駆動信号およびシングルモードファイバを同時に接続する着脱自在な接続コネクタを有する
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０２９４】
（付記項５７） シングルモードファイバが偏波面保存ファイバ（ＰＭＦ）であり、接続コネクタが偏波面を保存して伝送するための位相決め手段を有する
ことを特徴とする付記項５６に記載の光プローブ装置。
【０２９５】
（付記項５８）光プローブが被検体に不可逆的な熱損傷を与える高エネルギー光を与えるための光ファイバを有し、前記接続コネクタで接続される
ことを特徴とする付記項５６に記載の光プローブ装置。
【０２９６】
（付記項５９）光プローブが光偏向手段の位置を検出する走査位置検出手段を有し、その検出信号が観測装置に前記接続コネクタで接続される
ことを特徴とする付記項５６に記載の光プローブ装置。
【０２９７】
“Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｃａｔｈｅｔｅｒ−ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”Ｔｅａｒｎｅｙ ｅｔ．ａｌ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｐ．５４３−５４５，ｖｏｌ．２１，１９９６に示されるＯＣＴ用の回転走査プローブでは、光ロータリジョーイントが必要であるが、一般的に高価な上、挿入損失と内部反射によるＳＮ比の劣化という問題があった。
【０２９８】
これに対し、ＷＯ９７／３２１８２では、先端部に設けられたミラーを光ファイバと独立した回転シャフトで回転することで、光ロータリジョイントを不要にしているが、このような回転シャフトを生体内に導入するために、フレキシブルシャフトで実現すると、湾曲による抵抗によって回転ムラが生じるという問題点があった。
【０２９９】
付記項５６では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において、高ＳＮで、回転ムラのないラジアル走査型プローブおよび観測装置を提供すると共に、電気系と、光学系を同時に簡便に接続することを目的としている。
【０３００】
（付記項６０）被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、挿入部に設けられた細い管状のシース内に、シングルモードファイバファイバ先端に融着された集光手段と、集光手段の一部に設けられた反射面を有する
ことを特徴とする光プローブ装置。
【０３０１】
（付記項６１） 少なくともシングルモードファイバと集光手段が一体に回転することで走査を行う
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０２】
（付記項６２）ファイバ一端がコア拡大処理されている
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０３】
（付記項６３）反射面に反射コーティングが設けられている
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０４】
（付記項６４）集光手段が球レンズである
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０５】
（付記項６５）集光手段がＧＲＩＮレンズである
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０６】
（付記項６６）反射面が曲面である
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０７】
（付記項６７）ファイバージャケットに減摩耗処理がされている
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０８】
（付記項６８）ファイバージャケットに高剛性処理がされている
ことを特徴とする付記項６０に記載の光プローブ装置。
【０３０９】
特表平６−５１１３１２号に示されるラジアル走査型プローブの詳細構成が特開平１１−５６７８６号公報に示されているが、プローブ先端部にはレンズ枠、ＧＲＩＮレンズ、プリズムなどの先端光学系があり、細径の内視鏡を用いた挿入や、循環器・血管分野の使用で求められる小型化が困難で、また組立調整も複雑で工数を要しるという問題があった。またこの構成では、ファイバ出射端とレンズ、レンズとプリズムなどの接合部で反射が生じ、ＳＮ比低下の原因となるという問題点を有する。
【０３１０】
付記項６０では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において小型で安価なラジアル走査型プローブを提供することを目的としている。
【０３１１】
（付記項６９）被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、
低コヒーレンス光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に前記低コヒーレンス光を出射すると共に、前記被検体から反射された反射光を検出するための、シングルモードファイバからなる導光手段と、
前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた集光手段と、
前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走査出射手段と、
前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光プローブ装置であって、
前記走査手段が、挿入部に設けられた細シングルモードファイバからの出射光を挿入部の略軸方向に対して周状に偏向する第１の光偏向手段と、第１の光偏向手段を挿入部の略軸方向に回転させる回転駆動手段と、
第１の光偏向手段に対向して設けられ、第１の光偏向手段からの出射光を挿入部の略延長方向に偏向する固定された第２の光偏向手段を設けている
ことを特徴とする特徴とする光プローブ装置。
【０３１２】
（付記項７０）第１の光偏向手段または第２の光偏向手段の少なくとも一方が反射ミラーである
ことを特徴とする付記項６９に記載の光プローブ装置。
【０３１３】
（付記項７１）反射ミラーがプリズムで構成される
ことを特徴とする付記項７０に記載の光プローブ装置。
【０３１４】
（付記項７２）第１の光偏向手段が中空で内部にシングルモードファイバを設けたフレキシブルシャフトに集光手段と共に一体に取り付けられている
ことを特徴とする付記項６９に記載の光プローブ装置。
【０３１５】
（付記項７３）第１の光偏向手段が挿入部先端に設けられたモータによって回転されている
ことを特徴とする付記項６９に記載の光プローブ装置。
【０３１６】
（付記項７４）第１の光偏向手段が回転シャフト端部に設けられ、回転シャフトと平行してシングルモードファイバが設けられている
ことを特徴とする付記項６９に記載の光プローブ装置。
【０３１７】
特開平１１−５６７８６号公報に示されるＯＣＴ用の回転走査プローブでは、プローブの側方の画像を得ることができるが、一般の内視鏡のように、プローブの前方の断層像を得ることができない。そこで、特表平６−５１１３１２号にプローブの前方の断層像を得ることの出来る例が開示されている。しかし、これらの例では前方を走査するのに、ピエゾ素子やファイバ束によって走査しているため、ラジアル走査の方法と駆動方法が全く異なり、前方と側方の画像を切り替えたい場合は、プローブを交換するだけでなく、観測装置の交換が必要であり、煩雑であり高価であるという問題を有する。
【０３１８】
付記項６９では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）においてラジアル走査型と走査手段および観測装置を共有出来る前方走査プローブ手段を提供することを目的としている。
【０３１９】
（付記項７５）被検体に低コヒーレンス光源で生成した低コヒーレンス光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって
低コヒーレンス光を被検体に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段と、
光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低コヒーレンス光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、
低コヒーレンス光源が、複数の低コヒーレンス光源をファイバー合波器によって出力シングルモードファイバに合波され、
その合波された光源のスペクトル形状が略ガウシアン形状である
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０３２０】
（付記項７６）合波器が波長依存光カプラである
ことを特徴とする付記項７５に記載の光イメージング装置。
【０３２１】
（付記項７７）光源出力と出射シングルモードファイバの間に光フィルターが設けられている
ことを特徴とする付記項７５に記載の光イメージング装置。
【０３２２】
（付記項７８）光フィルターが波長フィルターである
ことを特徴とする付記項７７に記載の光イメージング装置。
【０３２３】
（付記項７９）光フィルターが減衰器である
ことを特徴とする付記項７７に記載の光イメージング装置。
【０３２４】
（付記項８０）干渉系に光フィルターが設けられている
ことを特徴とする付記項７５に記載の光イメージング装置。
【０３２５】
（付記項８１）参照アームに光フィルターが設けられている
ことを特徴とする付記項８０に記載の光イメージング装置。
【０３２６】
（付記項８２）一つの低コヒーレンス光源が直線偏波で偏光ビームスピリッタの偏光軸に入射され、もう一つの低コヒーレンス光源が他方の低コヒーレンス光源と垂直な偏光軸を有し、偏光ビームスピリッタの他方の偏光軸に入射し、その合波を出力シングルモードファイバに得る
ことを特徴とする付記項７５に記載の光イメージング装置。
【０３２７】
（付記項８３）低コヒーレンス光源から偏光ビームスピリッタの間に偏光調整手段を設けた
ことを特徴とする付記項８２に記載の光イメージング装置。
【０３２８】
ＯＣＴにおいて深さ方向の分解能を決定するのは、主として低コヒーレンス光のバンド幅であり、低コヒーレンス光のスペクトル分布がガウシアン型であるばあい、光源の中心波長をλ0、半値バンド幅をΔλ、とすると、
深さ方向の分解能≒コヒーレンス長＝２（ｌｎ２）λ02／πΔλで示され、
バンド幅が広いほど深さ方向の分解能が良くなる。
【０３２９】
しかし、バンド幅は、低コヒーレンス光源を構成するＳＬＤ（スーパルミネセンスダイオード）やファイバＡＳＥ（自己発光）光源などデバイス自身による制限があり、また一般にバンド幅を広げようとすると、光源出力が低下してＳＮ比が低下するという問題があり、単一の光源で高分解能と高出力（≒高ＳＮ比）を実現するのは困難である。さらに、光源のスペクトル形状がガウシアン形状でない場合、コヒーレンス長以外の部分でも干渉信号が得られるため、深さ方向の分解能の低下やＳＮ比の低下が起きるという問題がある。
【０３３０】
付記項７５では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において、深さ方向分解能とＳＮ比の向上させることを目的としている。
【０３３１】
（付記項８４）被検体に低コヒーレンス光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって
低コヒーレンス光を被検体に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段と、
光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低コヒーレンス光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
千渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、
光照射受光手段に設けられた集光手段が、複数の焦点を有する
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０３３２】
（付記項８５）集光手段が回折素子であり、その１次回折光に対応する焦点および高次回折光に対応する焦点を有する
ことを特徴とする付記項８４に記載の光イメージング装置。
【０３３３】
（付記項８６）集光手段が複数の焦点に対応する複数の面を有する屈折レンズである
ことを特徴とする付記項８４に記載の光イメージング装置。
【０３３４】
（付記項８７）集光手段が複数の焦点を有するフレネルレンズである
ことを特徴とする付記項８６に記載の光イメージング装置。
【０３３５】
（付記項８８）中心部と周辺部が異なる焦点を有している
ことを特徴とする付記項８６に記載の光イメージング装置。
【０３３６】
（付記項８９）異なる焦点のレンズに分割される
ことを特徴とする付記項８６に記載の光イメージング装置。
【０３３７】
（付記項９０）集光手段が複数の焦点に対応する複数の面を有する集光ミラーである
ことを特徴とする付記項８４に記載の光イメージング装置。
【０３３８】
（付記項９１）被検体に低コヒーレンス光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって
低コヒーレンス光を被検体に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段と、
光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低コヒーレンス光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、
光照射受光手段に設けられた集光手段が、近似非回折ビーム生成手段を有する
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０３３９】
（付記項９２）近似非回折ビーム生成手段が、集光レンズとその焦点距離近傍に設けられた環状のマスクを有する
ことを特徴とする付記項９１に記載の光イメージング装置。
【０３４０】
（付記項９３）近似非回折ビーム生成手段が、アキシコンレンズ（円錐レンズ）を有する
ことを特徴とする付記項９１に記載の光イメージング装置。
【０３４１】
先端部に集光系を有するＯＣＴプローブでは、先端集光系のフォーカス位置から被検体の観察したい場所が離れると光軸に対し垂直な方向の分解能が急激に悪化し、また集光量の低下によりコントラストが低下する。このため正確に被検体をフォーカス位置に位置決めする必要があり、特に生体内で用いる場合使い勝手が悪い。これを防止するため、集光系のＮＡを下げると、フォーカス位置でのスポットサイズが大きくなり、深さ方向分解能に対し、光軸に垂直な方向の分解能が大幅に下がると言う問題点がある。
【０３４２】
付記項８４及び９１では、ＯＣＴ（低コヒーレンス断層観察装置）において、集光光学系のフォーカス位置以外の深さにおいて、光軸に垂直な方向分解能およびコントラストを向上し、位置決めの容易な先端光学系の提供することを目的としている。
【０３４３】
（付記項９４）被検体に低コヒーレンス光を照射し、被検体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築する光イメージング装置であって
低コヒーレンス光を被検体に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段と、
光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低コヒーレンス光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を千渉信号として検出する光検出器とを有し、
光照射受光手段が集光手段と、
低コヒーレンス光源と集光手段の間に設けられた光軸上を通過するピンホールを有する回転鏡と、
低コヒーレンス光源と集光手段の間に設けられた光分配手段を有し、
伝搬時間変化手段が、光分配手段から分配された光が回転鏡で反射し、再び光分配手段に戻り、回転鏡の回転に応じて光分配手段と回転鏡の光路長が変化することにより構成される
ことを特徴とする光イメージング装置。
【０３４４】
（付記項９５）回転鏡が回転と同時に進退をスパイラル状に行う軸を有する
ことを特徴とする付記項９４に記載の光イメージング装置。
【０３４５】
（付記項９６）集光光学系のＮＡに対し、ピンホールが共焦点効果を有する
ことを特徴とする付記項９４に記載の光イメージング装置。
【０３４６】
“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｉｎ Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｉｎａｌ Ｔｉｓｓｕｅｓ”（Ｊ．Ａ．Ｉｚａｔｔ ｅｔ．ａｌ，ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔ．Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔ．ｖｏｌ．２，１９９６，ｐ．１０１７−１０２８）に、ＯＣＴと同様に低コヒーレンス干渉を用いるが、深さ方向の走査は行わず、一定の深さの面を高いＮＡ．の対物光学系を用いて高分解能で観察するＯＣＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）という技術がある。これらの技術は極めて類似性が高いが、小型のプローブでＯＣＴとＯＣＭを両立させる方法がなかった。
【０３４７】
付記項９４では、ＯＣＴとＯＣＭを組み合わせることによる高解像の光断層像の実現ることを目的としている。
【０３４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高ＳＮで高速なリファレンス走査手段を有すると共に、干渉系を安価に構成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図２】図１の透過型ディレイラインの構成を示す構成図
【図３】図２のくさび型プリズムの第１の例を示す図
【図４】図２のくさび型プリズムの第２の例を示す図
【図５】図２のくさび型プリズムの回転手段を説明する図
【図６】図２のくさび型プリズムの回転手段の変形例を説明する図
【図７】図１の光カプラ、光走査プローブ、走査手段及び走査駆動装置の詳細な構成を説明する図
【図８】図７のコネクタの接点部（プローブ側）の構成をを示す図
【図９】図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法を説明する図
【図１０】図７の治療用およびマーキング用のレーザダイオード（ＬＤ）によるＯＣＴ画像中のターゲットにレーザ治療・マーキングを行なう方法の流れを示すフローチャート
【図１１】図１の構成における透過型ディレイラインにより光伝播時間を変化させながら被検体の深さ方向に対応して得られた干渉信号を復調器で復調しＡＤコンバータでコンピュータに取り込まれた信号の信号強度を示す図
【図１２】特に生体で効果的に図１１の信号強度を補償する方法を示す図
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図１４】図１３の透過型ディレイラインの構成を示す構成図
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図
【図１７】図１６の走査手段の変形例の構成を示す図
【図１８】図１６、図１７のＧＲＩＮレンズを光軸方向から見た図
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る光走査プローブ及び走査手段の構成を示す図
【図２０】図１９のＡ−Ａ線断面を示す断面図
【図２１】本発明の第６の実施の形態に係る光イメージング装置の要部の構成を示す構成図
【図２２】図２１の光走査プローブの第１の変形例を説明する図
【図２３】図２１の光走査プローブの第２の変形例を説明する図
【図２４】図２１の光走査プローブの第３の変形例を説明する図
【図２５】図２４の固定ミラーを含む光軸に沿った断面を示す断面図
【図２６】本発明の第７の実施の形態に係る透過型ディレイラインの構成を示す図
【図２７】図２６の透過型ディレイラインの変形例の構成を示す図
【図２８】図２７の透過型ディレイラインの詳細な構成を説明する図
【図２９】本発明の第８の実施の形態に係る透過型ディレイラインの構成を示す図
【図３０】本発明の第９の実施の形態に係る透過型ディレイラインの構成を示す図
【図３１】図３０の光学ブロックを４枚張り合わせた合成ブロックを示す図
【図３２】本発明の第１０の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図３３】図３２の光イメージング装置に用いられる光走査プローブの先端の光学系の構成を示す図
【図３４】図３２の光イメージング装置に用いられる光走査プローブの先端の光学系の変形例の構成を示す図
【図３５】図３２の２つの低コヒーレンス光源を合波し光源のスペクトル幅を拡大する構成を示す図
【図３６】図３２の２つの低コヒーレンス光源を合波し最終的にガウシアン分布を得るための構成を示す図
【図３７】図３５の光源の合波を更に高効率で実現する例に説明する図
【図３８】本発明の第１１の実施の形態に係る光走査プローブの先端光学系の構成を示す図
【図３９】図３８の光走査プローブの先端光学系の第１の変形例の構成を示す図
【図４０】図３８の光走査プローブの先端光学系の第２の変形例の構成を示す図
【図４１】本発明の第１２の実施の形態に係る光イメージング装置の光学系の要部の構成を示す構成図
【図４２】図４１の光学系の第１の変形例を示す図
【図４３】図４１の光学系の第２の変形例を示す図
【図４４】本発明の第１３の実施の形態に係る光走査プローブ、光走査手段及び参照光路の光伝播時間変化手段を内視鏡先端部に組込んだ光イメージング装置の構成を示す図
【図４５】図４４のディスクの構成を示す図
【図４６】図４５のディスクによる横方向−深さ方向の２次元画像を説明する図
【符号の説明】
１…低コヒーレンス光源
２…第１のＳＭＦ（シングルモードファイバ）
３、６、１４…光カプラ
４…第２のＳＭＦ
５…第３のＳＭＦ
７、１１…ＰＣ（偏波面コントローラ）
８…入射ＳＭＦ
９…透過型ディレイライン
１０…出射ＳＭＦ
１２…第６のＳＭＦ
１３…第４のＳＭＦ
１５、１６…ＳＭＦ
１７、１８…ディテクタ
１９…走査手段
２０…光走査プローブ
２１ｂ、２１ａ…第５のＳＭＦ
２２…走査駆動装置
２３…差動アンプ
２４…復調器
２５…ＡＤコンバータ
２６…ディレイライン制御回路
２７…コンピュータ
２８…モニタ
Claims (3)
- 被検体に低コヒーレンス光を照射し、前記被検体において散乱した光の情報から前記被検体の断層像を構築する光イメージング装置において、
前記低コヒーレンス光を被検体に照射し、前記被検体において散乱した光を受光する光照射受光手段と、
前記光照射受光手段と接続し、前記被検体において散乱した光と基準光とを干渉させるとともに、干渉位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に対応した伝播時間を変化させる伝播時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器とを有し、
前記光照射受光手段がマッハツェンダー干渉系の光路の片側に、前記伝播時間変化手段が前記マッハツェンダー干渉系のもう一方の光路に設けられ、
前記伝播時間変化手段が、前記低コヒーレンス光の入射側に配置された第１の分散素子と、前記第１の分散素子を経た光が入射される第１のレンズと、前記第１のレンズのフーリエ平面に配置されたくさび型プリズムと、前記くさび型プリズムに対して前記第１のレンズの位置と共役な位置に配置された第２のレンズと、前記くさび型プリズムに対して前記第１の分散素子の位置と共役な位置に配置された第２の分散素子と、を有し、
前記くさび型プリズムが、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの光軸から所定の距離だけ離れ、かつ、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの前記光軸に対して平行な回転軸を中心に回転する
ことを特徴とする光イメージング装置。 - 前記くさび型プリズムは、プリズム保持部材の内部の中空部において前記回転軸が中心となるように配置され、
前記プリズム保持部材を介して前記くさび型プリズムを回転させるための駆動力を発生する回転駆動手段と、
前記回転駆動手段による前記くさび型プリズムの回転の原点位置、及び、前記くさび型プリズムの回転角を検出するための検出手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光イメージング装置。 - 前記第１の分散素子及び前記第２の分散素子が回折格子であることを特徴とする請求項１または２に記載の光イメージング装置。
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