JP4485686B2 - 改良された観察品質を呈する内視装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の内部から物体外部の表示装置まで画像を伝送する可撓性導管を備えた、物体（生きているもの或いは製造されたもの）の内部を観察する装置に関する。斯る装置においては、導管の可撓性は物体内部の観察すべき領域を外部の観察部署へと連結するべく物体の一部に挿通させるのを可能にする。
【０００２】
【従来の技術】
導管の可撓性は非常に錯綜した物体の領域内に導管を貫入させることを可能にするに充分なものでなければならない。
通常、導管は、また、物体の外部から、導管に対する動作により、導管の検査用端部を案内するのを可能にするに充分に剛性でなければならない。
【０００３】
この形式の多くの装置においては、導管は、物体に隣接するその照明用端部のところで、光子照射によっては物体の外部から直接にアクセスできない物体内部の観察すべき領域に到達させるべく操作される。
斯る装置は、従って、通常、直接観察的にアクセスできない部分を観察する手段を構成する。
【０００４】
観察すべき物体が生き物の身体である場合には、斯る装置は一般に“内視鏡”と呼ばれている。
公知の内視鏡は、しばしば、多色光若しくは単色光による、視野全体照明の原理に基づいている。光は光路を介して伝送され、可視情報は他の導管に送られる。
【０００５】
これらの内視鏡は観察のために写真的感応表面若しくはCCDカメラを使用している。それらはそのため高い照明レベルを必要としている。
これらの内視鏡の性能のレベルは、基本的に、画像搬送系の光学的解像度と光学系の品質によって定まる。それらは充分な深さ解像度で観察するのを可能にするものではなく、特に、散乱性の環境において、許容できるコントラストを得ることを可能にするものでもない。
更に、これらの装置は、大きな観察視野と縮小された空間における大きな開口数とを同時に得るのを可能にするものではない。
【０００６】
また、米国特許5,074,642には、ファイババンドルを有する内視鏡が提案されており、ファイババンドルの観察者側の端部は光源の向かいに配置してあってこの光源の向かいで振動駆動され、異なるファイバを光源によって走査することにより身体の１領域の走査が行われる。
斯る装置はファイバを非常にゆっくりと走査することしかできず、特にリアルタイムでビデオ画像を得るには遅すぎることが知られている。
【０００７】
顕微鏡の分野においては、“共焦点顕微鏡”と呼ばれる装置が提案されている。これらの装置は内視鏡的検査を可能にするものではない。共焦点顕微鏡は、トランス照明による断面観察や、後方照明による解剖学的直接観察や、フルオレセインやインドシアニングリーンやアクリジンオレンジのような着色剤の染色による検査のような、異なるタイプの顕微鏡検査に使用される。
【０００８】
近年のある種の試験装置によれば、頭脳管の機能活動の検査や血管壁の状態の評価のような機能的検査も可能である。しかしながら、観察用の共焦点顕微鏡を配置するためには脳頭蓋の摘除が必要であるので、例えば脳神経活動の観察は動物に対してしか行うことができない。
また、文献 DE 4,207,092 には、観察された物体から観察者まで画像を伝送する光ファイババンドルを有する内視鏡が提案されている。この文献はこのファイババンドル内でビームを走査する手段を提案しているが、このビームは治療的処置のためにのみ使用されるもので、観察の目的で領域を照明するために使用されるのではない。照明は全体照明である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生き物の身体のような物体の内部を観察する装置であって、物体（身体）の内部を照明する手段と、画像表示手段と、物体（身体）の内部から表示手段へと画像を伝送するべく物体（身体）の内部部分を通過させるための可撓性の導管とを備え、（共焦点技術又は干渉系技術により）物体（身体）内部の観察領域の特に明瞭な画像を供給することの可能な装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、散乱性の観察環境における場合も含み、許容可能な深さ解像度とコントラストを有する内視鏡型の装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、高い光子感応性を有する内視鏡を提供することにある。
他の目的は、組織による反射に対応する光束の照明に関連する寄生的光束の空間的かつ時間的分離を可能にする装置を提供することにある。
他の目的は、検査すべき組織媒体の上下の散乱性環境における反射を制限する装置を提供することにある。
他の目的は、光学的取付け部材に関連する反射を除去することの可能な装置を提供することにある。
【００１１】
本発明は、また、検査すべき組織又は表面に光学装置を接触させ又は数ミリメートルのところに配置することにより、大きな開口の観察用光ビームを用いて組織画像を形成することの可能な装置を提供することを目的とするものである。
本発明の他の目的は、起こり得る取付けの振動に対して堅牢で、特別なメンテナンスや調節を要しない装置を提供することである。
本発明の他の目的は、小さな直径のファイバ群を用いて充分な解像度を呈する装置を提供することである。
【００１２】
本発明は、更に、観察すべき物体（身体）に隣接する部分内に、強力な磁場にさらされた時に吸引され或いは損傷し得るような電子部分又は機械部分を全く有さず、磁気共鳴観察装置と共に使用することの可能な観察装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、また、特に迅速な光ファイバの走査を可能にすることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明の物体内部観察装置によって達成されるもので、この装置は、画像表示手段と、物体の内部から表示手段へと画像を伝送するべく物体の内部部分を通過させるための横横連合された１群のファイバと、物体から最も遠いファイバ端部に配置されファイバ群のファイバを走査するための照明手段とを備え、その特徴とするところは、前記照明手段は、照明ビームに順次に角度偏向を与える手段と、得られた角度走査をファイバ群の主入口軸線に関して横方向の走査に変換する手段とを有すること、ファイバを走査するための手段はファイバ群の外部に位置すること、および、ファイバ群は１つの画像ガイドを構成し、前記画像ガイドの端部は当該ガイドの両端において同一の順序で配列されていることからなる。
本発明の他の特徴、目的、利点は以下の詳細な説明および添付図面から明らかとなろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１および図２の装置は８つの主要部からなる。即ち、光源ユニット100と、走査ユニット200と、画像転送モジュール300と、前部光学ユニット400と、後部光学ユニット500と、空間フィルトレーションユニット600と、光学信号を電気信号に変換する変換ユニット700と、電子ユニット800である。
光源ユニット100は低出力レーザ源110と可視光源115により光を発生する。照明は可視波長若しくは赤外波長のレーザ光線により行うことができる。
【００１５】
これら２つの光源は互いに垂直な放射方向を有し、二色鏡120はレーザ源110の放射方向に平行な方向に沿って可視光を偏向するべく可視光源の放射方向に対して４５°に配置してある。この鏡120はレーザ源110が放射した光線に対して全く偏向作用を及ぼさないように選ばれている。これら２つの光源はキセノンアークランプ若しくは、更に、白熱光源の形の光源であり得る。
【００１６】
使用する光源の組合せの選択と特性は用途に依存している。即ち、短波長および赤外線は、夫々、フルオレセインおよびインドシアニングリーンを励起するのを可能にする。赤外光線は、また、深い組織層を観察するのを可能にし、他方、可視波長はより表面的な層を明瞭にする。
異なる光源の強度は生物組織の破壊に関する安全規則（特に、基準AFNOR C43-801, 1992、および、基準ANSIZ136.1, 1993）に適合するべく選ばれる。
【００１７】
ここに記載する光源装置は、レーザと可視光との２つの光源を混合するのを可能にすると共に、それらの各々の光線出力を調節するのを可能にする。これら２つの光源110および115の各々の前には、電子装置若しくは光学装置によって制御されるモジュレータが夫々配置してあり、後述するように、光パルスの列を生成することにより反射を除去しながら反射光束の同期検出を可能にするようになっている。パルス列は照明素子と検出素子の直接制御により生成することができる。
【００１８】
図２に示した特定の実施例においては、組織の照明は赤外によって行う。照明光束は800ｎｍ前後の波長で発光する赤外レーザダイオードによって発生される。
【００１９】
より一般的には、光源ユニット100は１つ若しくは複数のレーザ光源、および／又はインコヒーレントの単色光源、および／又はインコヒーレントの多色光源で構成することができる。放射された光の進路に関しこの光源ユニットの下流には、光源から放射された光線のデフレクタからなる走査ユニット200がある。
【００２０】
この走査ユニットの下流には、１群の互いに平行な可撓性の光ファイバ300に接続されたレンズＬ４が配置されている。光ファイバ群（画像ガイド）300の端部はレンズＬ４に平行な平面内においてレンズＬ４に隣接している。
【００２１】
走査ユニット200は光学素子からなり、後者は、本実施例では、音響−光学的な光学素子である。本発明の変化形においては、これらの素子は機械的光学的素子であり得る。
【００２２】
走査ユニット200とレンズＬ４との組立体の役割は、光源100から来る光線を水平方向および垂直方向に偏向させて、光ファイバ300からなる画像ガイドの入口断面を走査することである。
【００２３】
走査ユニット200は、従って、光源100から来る照明光束を順次に角度偏向させる。これらの角度偏向は、レンズＬ４によって、ファイバ型画像ガイド300の入口断面に焦点を合わせた横方向偏向に変換され、ファイバ群300の異なる光ファイバを順次に照射する。従って、夫々の光ファイバに照明ビームの１つの偏向角度が対応すると共に、走査モジュール200の出口においてただ１つの角度が対応する。
【００２４】
角度偏向された各光束は、レンズＬ４によって画像ガイド300の入口の主軸線に関し一定の方向（ここでは、画像ガイド300の入口の主軸線にほぼ平行な方向）を有するビームに再び指向せられる。
【００２５】
このようにファイバ群の入口の主軸線に平行な若しくは平行でないほぼ一定の選ばれた方向に再指向されたビームは、走査の最中には、ファイバ群の中の選ばれた１本のファイバに対応するガイド入口主軸線に関して側方に位置決めされている。
【００２６】
従って、レンズＬ４の下流では、ガイドの入口の軸線に対して横方向の走査（即ち、一定の方向（ここでは、ガイド入口軸線に平行な方向）を有する光束の、ガイドの入口の軸線に対する横方向の変位）が得られる。
【００２７】
この横方向走査は上流側角度走査からレンズＬ４を動かすことにより得られるもので、このような角度走査はコンパクトで特に迅速な装置によって実施される。
【００２８】
一定の方向に光線を再指向させることは、また、顕微鏡の対物レンズの形式の光学アッセンブリによって実施することができる。即ち、走査ユニット200とレンズＬ４との協働により、画像ガイド300の入口インターフェースの平面上に焦点を形成することの可能な光学装置を構成する。
【００２９】
レンズＬ４は、従って、照明光束の角度走査を並進走査に変換し、光ファイバの断面に垂直な一定の角度で光ファイバを照射する。
【００３０】
光ファイバは、従って、時の経過の所与の瞬間に１本若しくは１群のファイバが照明光束を光ファイバ画像ガイドの他端に伝送するべくアドレスされる。
【００３１】
より正確には、ここに記載する実施例では、光源100から来る集光された光束はユニット200（サーボ制御された電流計と８kHzで発振する発振器とで構成される機械的光学的装置）によってＸおよびＹに偏向される。レンズＬ４は2.8ｍｍの焦点距離を有する。
【００３２】
多色照明の場合には、光学的偏向は光学的機械的装置によって実現しなければならない。照明用にレーザビーム又は単色インコヒーレント光源を使用する場合には、光学的偏向は、また、光ファイバからなる画像ガイドの入口インターフェースの全表面を走査するべく適当な距離のところに配置した音響的光学的二次元デフレクタによって行うことができる。
【００３３】
用いる光源が単色インコヒーレントの場合には、偏向は１つの音響的光学的二次元デフレクタ又は２つの音響的光学的一次元デフレクタによって得ることができる。この種の装置は可動機械部品を有しないという利点がある。音響的光学的デフレクタは波長に感応する。従って、この種の装置では用いる各波長毎に１つのデフレクタを設けるのが好都合であろう。
【００３４】
用いるデフレクタが機械的光学的デフレクタの場合には、水平方向偏向は、機械的光学的共鳴ミラー、ポリゴナルミラーを備えた回転モータ、又は電流計式ミラーにより得ることができる。垂直方向偏向は、ミラー付きの軸を有する電流計装置によって得ることができる。
【００３５】
この装置は、従って、光ファイバからなる画像ガイド300の入口インターフェースの平面上に、光ファイバの断面の直径よりも小さいか等しい直径を有する光源画像を形成することができる。
【００３６】
光源とユニット200とレンズＬ４とで構成された組立体は、アクティブ発光マトリックスで置換することができる。斯るマトリックスは電子的若しくは光子的にシーケンス制御することができる。光源ユニット100は、ある種の構成においては、直接に光ファイバ式画像ガイドに連結することができる（特に、治療用レーザの場合）。
【００３７】
画像ガイド300は１群の光ファイバの入口および出口インターフェースに同じ順序で配列された１群の光ファイバで構成されている。群の中では、光ファイバは画像ガイドの両端で同一の配列順序に従って配列されている。
【００３８】
従って、観察者側の端部で行われるファイバ群の走査は、ファイバ群の身体側の端部においてファイバに対して横断方向の同一の進路に沿って起こる。
走査の際には光は観察者側で前後のファイバに採取されるので、光採取用走査それ自体は領域の走査と同じ横断方向進路をたどる。
【００３９】
ファイバ群の観察者側に位置する照明および採取手段は観察すべき身体（物体）の領域についての如くにファイバ群の端部で光を照射し採取するので、ファイバ群は、その順序付けられた特性により、身体（物体）から前記手段に隣接するガイドの端部および画像の各点まで、前記手段に基づいて画像の転送を生成する。即ち、各ファイバは転送された画像内でガイドの出口におけるのと同じ位置を入口において有する。
【００４０】
先行技術において提案された観察装置は、一般に、光学的拡大を除いては、画像化された視野の表面と、当時ファイババンドルと呼ばれていたものの横断方向表面とを完全に対応させることなく、ファイバの全体しか使用していない。
【００４１】
本発明の実施例においては、光ファイバからなる画像ガイドの出口インターフェースの表面は、光ファイバ画像ガイドの出口インターフェースと観察される組織との間に配置された光学系の光学的拡大を除いては、観察視野（フィールド）若しくは観察される組織の画像化された表面に等しい。
【００４２】
ここに記載した実施例の場合には、画像ガイドは例えば100本のファイバを一辺とする正方形に沿って配列した10,000本のファイバの群からなる。また、例えば800×600の正方形若しくはそれ以上のファイバを有する画像ガイドも使用可能である。
【００４３】
より正確には、光ファイバからなる画像ガイドは、直径4.5μｍで開口数0.35の隣接する100×100の光ファイバで構成される。この実施例ではこの光ファイバ式画像ガイドは10メートルの長さを有する。推奨最小値を２メートルとすればファイバの出口においてシャドー円錐効果を無くすことができる。
【００４４】
観察すべき身体（物体）に向けられた光ファイバの端部は、前部光学ユニット400に属するレンズＬ３の焦点面上に配置される。
前部光学ユニット400は光ファイバ型画像ガイド300の出口側端部を備え、次いで、観察すべき身体へと向かう光の進路に沿って順次に、第１レンズＬ３と、第２レンズＬ２と、プレートＬＭ１と、レンズＬ１を有する。
【００４５】
画像ガイドの出口側端部は光学ユニット400に搭載してあり、このユニットは好ましくはガイドの出口インターフェースに対して可動である。
前述したように、ユニット200によるファイバ群の光学走査は、群300の光ファイバの各々を順次に照明するという効果を有する。従って、各ファイバの出口は所与の瞬間においては二次光源を形成し、この二次光源は一本のファイバから他のファイバへと線形に変位する。
【００４６】
この二次光源はレンズＬ３の焦点面上に位置するので、この二次光源の横断方向変位はレンズＬ３によって角度偏向に変換される。レンズＬ２とレンズＬ３はこれら２つのレンズの間に位置する共通の焦点を有するので、レンズＬ３の出口における角度偏向はレンズＬ２によって再び横断方向偏向に変換される。
【００４７】
レンズＬ１は次にこのビームをレンズＬ２の焦点面に対する共役面の点に焦点合わせされたビームに偏向させる。レンズＬ１はこのビームを観察すべき身体内で集束させる。この出口ビームの集中点は、ファイバ群のファイバを順次に照明した時には、観察すべき身体の照明面を通過する。照明された身体の各点によって反射された光束は、レンズＬ１を通過しながら、レンズＬ２とレンズＬ３の作用により照明用ファイバ上に点状画像を形成する。従って、各光ファイバは順次に空間フィルターの役割を果たす。
【００４８】
そこで、照明装置によってファイバを走査した時に集中点が観察すべき領域の走査を行うような関係に基づいて、異なる焦点位置をファイバ群300の異なるファイバに対応させるため、手段400が設けてある。
【００４９】
ここに記載した特定の実施例においては、レンズＬ３は2.8ｍｍの焦点距離を有する。このレンズはファイバの出口のビームを集光すると共に、ファイバからファイバへの並進的走査を照明用ビームの角度走査（その回転中心はＬ２−Ｌ１光学系の焦点面に位置する）に変換する。 Ｌ３とＬ２について焦点距離を計算すれば、観察すべき組織の10°×10°の視野を２μｍ程度の照明スポットによって走査するのが可能になる。観察したい組織面上への観察面の焦点合わせは、レンズＬ３に対して光ファイバの端部を変位させることにより得られる。
【００５０】
３つのレンズＬ１、Ｌ２およびＬ３からなる装置（若しくは、この装置のある種の特定のレンズ）を変位させると、より一般的には組織の対向照明面の位置を変えることができる。光ファイバの開口、並びに、光学ユニット400の夫々のレンズの焦点距離は、照明ビームの開口と検査すべき組織の視野の値を定める。従って、ユニット400は画像転送システムに対して可動であり、かつ、互換的である。
【００５１】
ファイバのうち身体に隣接する方の側では、レンズＬ１とレンズＬ２との間にプレートＬＭ１が配置してある。このプレートＬＭ１は45°に配置された中間プレートであり、ユニット400に対して側方に一連の波長を反射すると共に、組織の断面の側方観察を可能にする。レンズＬ１はレンズのアッセンブリＬ２、Ｌ３又はレンズ群によって与えられた観察視野を拡大するのを可能にするレンズの組立体でもよく、プレートＬＭ１は観察視野の軸方向ビューと側方ビューを同時に得るのを可能にすると共に、異なる拡大率を得るのを可能にする。
【００５２】
好ましくは、色収差に感応することが可能で、用途や側方可視化のために使用する波長に応じて交換することの可能なプレートＬＭ１を選ぶ。
このような装置は軸方向ビューと側方ビューを同時に得るのを可能にする。
【００５３】
最も有利な装置においては、プレートＬＭ１は赤外と可視波長を45°に反射し、スペクトルの残部をユニット400の軸線に沿って画像ガイドの方向に通過させる。
プレートＬＭ１は赤外（830ｎｍ、800ｎｍ）と１つ若しくは複数の可視波長（例えば、波長680ｎｍ、514ｎｍ、477ｎｍ）を45°に反射する。このプレートＬＭ１は他の波長を通過させる。プレートＬＭ１は、従って、小さな視野かつ大きな解像度で画像を横方向に観察し、大きな視野かつ最小の解像度で画像を軸方向に観察するのを可能にする。
【００５４】
斯くして、この装置においては、画像表示手段の１つは全体領域のビューを提供することができ、他の画像表示手段は全体領域内に含まれる（或いは含まれない）より制限された領域の顕微鏡的ビューを提供することができる。
２つの画像表示手段は、更に、顕微鏡的画像と巨視的画像とを同時に提供することができる。
【００５５】
前述した設定は、観察される組織の異なる面に焦点を合わせるのを可能にする。照明観察面（即ち、組織の観察面）の位置のこのような焦点合わせは、光ファイバ式画像ガイド300の出口インターフェース（即ち、組織の側に位置するインターフェース）を、この場合固定的で組織の前に位置する光学ユニット400に対して変位させるか、従来技術に従いレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３のアッセンブリを変位させて組織内に集束した焦点面を検査視野を一定に維持しながら変えることにより得られる。
【００５６】
この第２の場合には、一方において観察する組織の視野を修正することなく、他方において開口数を修正することなく、断層撮影的観察を行うことができる。このように画像ガイドの出口インターフェース（即ち、後述するようにフィルター素子）の直径を独立に変位させれば、観察する身体の位置ならびに観察する組織の断面の厚さを独立に選択するのが可能になる。
【００５７】
画像ガイドの組織側端部に位置する光学部は、従って、組織のマイクロ表面の照明を行う。短い瞬間だけ照明された組織のこの微小な表面によって反射された光束は、照明のそれとは逆の進路を取る。即ち、照明されたマイクロ表面によって反射され後方散乱せられた光線は、順次に、レンズＬ１、プレートＬＭ１、レンズＬ２、レンズＬ３、ファイバ群のうちこの短い瞬間の間に照射された光ファイバを通過し、次にこの観察ビームは機械的光学的走査装置200を再通過し、そこで安定化される。
【００５８】
次に、観察ビームはデフレクタ200と光源100との間において照明ビームと観察ビームとの混合ビームの進路上に45°に配置された二色プレートＬＭ２に到達する。このプレートＬＭ２は、光源100から光ファイバへと行く照明光束を通過させ、光ファイバから来る観察光線を90°に反射するように選ばれている。
【００５９】
ファイバに関して観察者側に位置するプレートＬＭ２は、従って、照明ビームと検査すべき組織によって後方散乱されたビームとを分離するためのものである。本発明の有利な配置によれば、プレートＬＭ２は波長に応じて特性が変化する分離型プレートである。前述したプレートＬＭ１と同じく、プレートＬＭ２は、対向する伝播方向をもった光線を分離することの可能なプリズム若しくは立方体で置換することができる。
【００６０】
照明ビームと検出ビームとを分離するための最も簡単な分離装置は、組織から来た光束を優先するこのプレートＬＭ２からなる。組織によって後方散乱された光線から照明光線を分離することの可能な他のあらゆる装置を用いてこのプレートＬＭ２を置換することができる。即ち、蛍光画像の場合には干渉フィルターを検査進路に挿入することができる。また、偏光された光源を用いると共に、偏光分離装置を用いることにより分離を行うこともできる。この装置は、組織の自動蛍光現象、又は、適当な選ばれた波長の照明光によって励起された組織内を循環する染色剤（および／又は、当該組織に固定された染色剤）に由来する蛍光現象、を検査する場合には有用であろう。
【００６１】
観察光束は次にレンズＬ５によって選択的空間フィルター600上に集光される。この選択的空間フィルター600の背後において、感光素子700は空間フィルター（この実施例では空間フィルトレーションオリフィス）600を通過した後のこの光束を受け取る。照明された組織の夫々のマイクロ表面は、従って、レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５からなる光学系を介して、空間フィルトレーション素子と共役する。このようにして、照明された組織の夫々のマイクロ表面は画像化される。
【００６２】
フィルトレーション装置600はこの実施例では屈折限界における（若しくはそれよりも僅かに大きな）空間フィルトレーションオリフィスからなる。このフィルトレーション装置は照明用ファイバに対して横方向のファイバから出た寄生的光線を除去することを目的としている。空間フィルトレーションオリフィスの直径は、光学系の特性と画像ガイドのファイバの直径により定まる。直径は照明用ファイバおよび受光用ファイバから出た光が分析される唯一の光となるように定められる。このフィルトレーションの瞳は、前述したように、組織の共役面又は共焦点面上に配置される。
【００６３】
従って、空間フィルトレーション装置は、光ファイバガイドのうち分離装置ＬＭ２に隣接する端部に共役する画像面上に位置する。このフィルトレーション装置は、従って、寄生的反射の除去に関与し、センサー側に位置するファイバ端部に共役する。このフィルターは所与の瞬間に照明されたファイバのみを選択するのを可能にする。このフィルターは組織を画像化するためのセンサーの前において組織の共役面上に配置される。
【００６４】
センサー700はこの実施例では組織の観察点と光学的に共役するフォトマルチプリケータ型の感光性センサーである。このセンサーは、また、アバランシュ・フォトダイオード若しくは光束を計測可能な他のあらゆる検出手段であり得る。この光学的電子的受光ユニットは、また、電子画像を提供することの可能な、増幅され或いは冷却された、１つ若しくは複数のセンサーで構成することができる。
【００６５】
場合により用いるクロマチック・フィルター装置は複数のフォトセンサーを配置するのを可能にし、これら複数のフォトセンサーは種々の照明用波長によって形成された複数の組織画像を平行に生成する。フォトセンサーの各点毎に、計数可能なレベルの数はセンサーに達する最大光束と寄生的光束との比に依存している。空間フィルター600とフォトセンサー700との間には45°プレートＬＭ３が配置してあり、身体によって後方散乱されプレートＬＭ１によって受光された光束を第２フォトセンサー900に向かって偏向させると共に、軸方向ビューからから来た他の光線を軸方向フォトセンサー700まで伝播させるようになっている。
【００６６】
フォトセンサー700の背後には、受信した信号を処理すると共に可視化エミッタおよび／又はビデオレコーダを制御するための電気信号（および／又はマイクロコンピュータ内で処理される電気信号）を出力することの可能な電子ユニット800が配置してある。この構造10は組織の光学的断面のディメンショナル画像を与えるのを可能にする。
【００６７】
異なる深さで複数の断面を数値化し記憶することにより、検査中の組織若しくは産業上の表面の三次元画像を再構成する。
即ち、フォトセンサー700と装置800並びにモニタは身体内部の画像の表示アッセンブリを構成するもので、このアッセンブリにおいてはフォトセンサー700は、従って、光学信号を電気信号に変換する光学的機械的受信ユニットを構成する。
【００６８】
従って、前述した装置によれば、照明された表面は観察された画像の１点に対応する。この照明されたマイクロ表面の変位はファイバ群300の光ファイバを順次に光学的にアドレスすることにより行われる。異なる光束測定値を並置することにより、画像を再構成することが可能になる。
【００６９】
このため、この装置は、走査時に照明された身体部分から来る光情報を記録することが可能で、これらの光情報と共に走査領域中の照射部の位置に関する情報を記録することの可能な手段を有し、この手段はこれら２種の情報に基づいて画像を再構成する。
【００７０】
前述した装置は、選択的空間フィルター600を有する。しかしながら、この装置の中では、主フィルトレーション素子は光ファイバ式画像ガイド300の組織側端部により構成される共焦点フィルトレーションによって提供される。
即ち、フィルトレーション瞳は、画像ガイド300の各ファイバの被検査組織側端部によって構成される。従って、共焦点フィルトレーションは瞬間ｔに照明されたファイバの端部によって行われる。このような装置は“共焦点又は共役フィルトレーション装置”と呼ばれる。ファイバの直径に関連づけて縮小されたこのフィルトレーション瞳の直径は隣接ファイバから来る寄生的反射を除去するのを可能にする。
【００７１】
フィルトレーションを更に改善し、もって組織から来る非常に微弱な光束（ｎＷのオーダー）の検出を改善するため、光ファイバ式画像ガイドの両端から出る反射を除去する。
このため、組織側に位置する端部において、ファイバを劈開するか研磨して、いわゆる“漏洩”モードの反射の除去を可能にするに充分な角度をファイバの軸線に垂直な平面に対して与える。
【００７２】
より一般的には、身体側のファイバ端部はこの端部におけるファイバの出口の軸線に垂直でない端面に沿って形成する。斯る面は劈開或いは研磨によって形成することができる。
更に、照明光束の注入側の端部では、光パルス列による刺激は光源100を光刺激するために使用される。
【００７３】
本発明は内視鏡の画像ガイドを構成する異なるファイバを順次にアドレスする光学的機械的走査装置を使用する。ファイバのこの順次アドレスは得られる画像の共焦点空間フィルトレーションを許容し、共焦点顕微鏡タイプの深度解析を可能にする。
【００７４】
この装置は共焦点的であるので、換言すれば、照明された点は光源とセンサーの光学的共役であるので、この装置は、瞬間照明点によって反射され後方散乱された光線を上記点の周りの組織内での散乱に由来する他の光線から識別しながら、瞬間照明点によって反射され後方散乱された光線を回収する。
【００７５】
モジュール400と画像ガイド300とデフレクタ200からなるアッセンブリは、従って、レンズＬ１によって形成される受光部の入力を提供するもので、光の集中点から直接にこのレンズに達する回帰光線しか画像表示装置へ伝送しないようになっている。
【００７６】
モジュール400は、従って、領域の照明された部分から来る光線を照明用ファイバの身体側端部に指向させるので、戻りファイバと照明用ファイバは同一のファイバである。
このフィルトレーションは、この実施例では、光学手段が照明点をフォトセンサーに光学的に共役するということによって得られるが、本発明の範囲内で斯るフィルトレーションを実現するための他の手段を使用することもできる。
【００７７】
更に、観察面（即ち、信号を抽出する面）を散乱媒体中に設定することを可能にすることにより、観察すべき身体の一部の三次元画像を形成するのが可能になる。
ここに記載した実施例では、発光素子100の制御が採用してある。変化形においては、本発明は、音響−光学若しくは電子−光学モジュレータ型の光学ポート又は照明・検出素子の直接制御を介在させる。
【００７８】
或る変化形においては、照明手段は実際には光パルス列の供給源からなり、画像表示手段は身体から来る光線を検出する手段からなり、この検出手段は身体から来る光線を一時的に選択して光パルスの発射に一時的に適合させることが可能である。
このように光パルス列によって刺激することにより、反射光束は光路（即ち、光学ユニットと画像ガイドと組織における往復路）に沿った遷移時間を考慮しながら同期的に分析される。
こうして、光源100による照明の発光とほぼ同時にフォトセンサー700に到達した反射信号はこの発光に関して分析される。
【００７９】
発光と受光との間の時間の制御は電子制御装置によって行われる。照明パルスの時間は画像ガイドの長さ毎に、かつ、光学装置の形式毎に正確に計算され調節される。不完全な光学ポートから場合により来る残留光束は発光と受光との間の偏光装置によって除去される。
即ち、前述した変化形においては、制御装置800によって制御される光学的および／又は電子的ポート装置は反射光束の同期検出を実現するのを可能にする。従って、寄生的反射は処理されない。
【００８０】
制御装置800は、好ましくは、あらゆる出来事のシーケンスを生成し、かつ、センサー（および場合により照明光束の異なる変調素子）から来るあらゆる信号又は受信増幅の制御素子から来るあらゆる信号を処理するユニットを有する。
このクロック装置は異なるファイバの走査を考慮すると共に光源と光束分析器との間の光学的遷移時間を考慮するべく同期検出ポートを制御する。
【００８１】
より詳しくは、この好ましい変化形においては、制御モジュール800は、前述したように、ファイバ群300の異なる夫々のファイバに対応する前後の位置にデフレクタ200を位置決めする。
デフレクタの各位置毎に、制御モジュールは選ばれたファイバの向かいでかつ同ファイバの延長上でこのビームが再びこのレンズを出るようにレンズＬ４上に照明ビームを偏向させる。
【００８２】
このビームは、ファイバを通過した後、観察すべき身体（物体）に当たり、組織によって後方散乱されかつ反対方向にファイバを通過した後、照明ビームと同じ角度でこの同じファイバを出て、レンズＬ４とデフレクタ200を横切って照明ビームと同一の進路を通り、こうしてフィルトレーションオリフィス600に向けられる。
その各位置毎に、デフレクタ200は照明ビームを選ばれたファイバに指向させ、次いで戻りビームを位置を変えることなく再びセンタリングし整列させる。
【００８３】
好ましい構成においては、ビデオ画面上への画像表示の各ピクセル毎に１本の光ファイバを使用し、デフレクタはビデオ画面の走査手段により行われる走査と同期した走査を採用する。
換言すれば、デフレクタ200はビデオ画面の１ピクセルの時間により定まる時間間隔の間１本のファイバ上にとどまる。
【００８４】
好ましくは、この時間間隔は、光源により身体を照明する第１位相と身体からフォトセンサー700に向かって後方散乱された光を受光する第２位相とに夫々対応する、中間的な領域のない、異なる２つの半間隔に分割される。
光を交差的に干渉させることなく、かつ、２つの位相の間にファイバの非使用間隔を残すことなく、これら２つの位相を使用するため、光の往復時間が、デフレクタがファイバの前に位置決めされる時間の半分に等しくなるようにファイバの長さを選ぶ。
【００８５】
即ち、Ｕターンした後デフレクタ200に到達し始めた、後方散乱された光は、デフレクタ200の位置決め時間間隔の最初の半分の最後に到達し始め、これは照明ビームの発射が停止される瞬間である。
デフレクタ200の位置決めの半間隔に位置する瞬間は、従って、照明ビームの消失とデフレクタのところにおける戻りビームの出現に同時に対応する。
【００８６】
こうして、デフレクタに隣接するファイバ端部における光の交差が回避される。その結果、デフレクタ200の位置決め時間の全体を有利にする強い寄生的光が生じるであろう。何故ならば、デフレクタの近傍の部分はあらゆる瞬間において使用中のビームによって往路方向に、次いで復路方向に、通過されるからである。
【００８７】
このようなファイバ長は、現実のビデオ画面のピクセルの時間については、１０メートル程度である。
従って、観察すべき身体の寸法によって今日まで定められていた長さを大幅に超える長さのファイバを使用する。その嵩を減らすためファイバは卷かれる。
【００８８】
本発明の変化形においては、光学的ヘテロダイン装置、干渉計装置、或いは分光装置を使用することも可能である。
前述した装置の全体は光学アーキテクチャの異なる表面から出る寄生的光束の１／１０^６のオーダーの反射光束を実現するのを可能にする。
この装置の特定の構成においては、かつ、反射光束が１ｎＷより小さい場合には、可変距離式ミラーを備えた光ファイバ分枝は干渉計の原理に基づくヘテロダイン光学増幅を実施するのを可能にする。
【００８９】
前述した装置は20°×20°の角度で組織を標定するのを可能にすると共に、共焦点的顕微鏡的光学断面を10°の角度で表示するのを可能にする。この共焦点的顕微鏡的光学断面に平行に、観察者は標定を可能にする視野の広い軸方向ビューを有する。
視野の広い観察はレンズＬ５の画像平面内に２から３ｃｍ程度の画像を供給するための業界のやり方に基づいてレンズＬ３、Ｌ１、およびＬ２によって行われる。光束をセンサーに集束させるのはレンズＬ５である。この検査は40°程度の視野を提供する。形成される全体画像は解析される100×100の点について25回／秒更新される。従って、ここでは“フライング・スポット”と呼ばれる技術が使用される。
【００９０】
400μｍの視野をカバーする100×100点の組織画像においては、解像度は４μｍである。
照明用と観察用に同一の光ファイバを使用することは、数々の利点を提供する。
即ち、公知の装置とは異なり、照明と観察瞳を分離するやり方を使用しないので、大きな開口数の１つの瞳を使用するのが可能になる。このような設定は、従って、画像の非常に良好な解像度を可能にするもので、解像度は用いるガイドの品質のみによって定まる。ガイドのこの品質はその固有の特性、特に、用いるファイバの直径に依存している。
【００９１】
組織を照明するため並びに反射光束を分析するために同一の光ファイバを使用することは、光源スポットと反射光束の空間フィルトレーションスポットとを共役させることを可能にするもので、この共役は、光源スポット（或いは、照明スポット）および空間フィルトレーションスポット（或いは、観察スポット）が同一の光素子（即ち、特に、同一の出口レンズ、わけても同一の光ファイバ）に依存しているので、調節を必要とすることなく常に保証される。
【００９２】
より一般的には、光ファイバの使用は、“フライング・スポット”式のスポット対スポット分析モードを保持しながら、照明装置100と走査装置200と検出装置600、700、800を遠隔配置するのを可能にする。
光ファイバの使用は、観察視野と開口数と観察面のＺ軸方向位置（深さ方向の軸方向位置）との間の独立性を得るのを可能にする。
【００９３】
照明ビームの変調装置と、同期検出を可能にする反射・ファイバ走査装置も同様に遠隔配置することができる。制御用電子装置や種々の嵩高な光学部品もまた観察組織から遠ざけられる。更に、観察すべき組織の前に位置する部分は非常に容積の小さなものである（数ｍｍ^３から数ｃｍ^３）。
【００９４】
光ファイバ式画像ガイドを使用する利点は、従って、光源や、照明・観察フィールドの二次元走査を行うデフレクタを廃止できるということである。この構成は、あらゆる位置において組織の前方に位置する装置の小型化と使用を定める。
観察視野の如何に拘わらず同じ画像ガイド系を保持することは、観察面のフォーカス特性を保持するのを可能にする。
【００９５】
この装置における本発明の特徴は、大きな視野で軸方向に、小さな視野かつ大きな解像度で横方向に、同時に画像を観察することである。軸方向観察のために１つの波長を使用するが、共焦点顕微鏡的断面のために他の波長を使用する。従って、軸方向画像と共焦点光学断面とを異なる２つの画面上に同時に表示することが可能である。
従って、顕微鏡的軸方向画像と顕微鏡的横方向画像を可能にするため、２つの光学装置を組み合わせる。
【００９６】
本発明の利点の一は光ファイバを使用することであり、その材料と加工の選択は開口数の決定に寄与する。他方、観察視野は組織の前に位置するレンズの焦点距離によって定まる。
ファイバの開口数および／又は照明ビームの限界直径を変えれば、光学系の開口を修正し、ひいては空間解像度を変えることができる。他方、ファイバの直径を変えれば、同じ拡大率を保持するという制約を受けることなく、光学断面の厚さを修正することができる。
【００９７】
即ち、以上に記載した装置は、同一の画像ガイドを照明のためと組織反射の分析のために使用するので、大幅に縮小された嵩でもって少なくとも従来装置に等しい性能を得ることが可能である。
【００９８】
勿論、本発明は前述した唯一の実施例に限定されるものではない。
小型化された本発明の変化形によれば、必要な光路はバンドルを折り曲げることにより得ることができる。この場合、生じる損失は基準AFNORおよびANSIの値を制限しながら光源の出力を増加させることにより補償される。
【００９９】
同様に、前述した本発明の実施例は生物組織の観察を目的とするものとして説明した。本発明の装置によれば、他のあらゆる表面を、特に産業上の雰囲気中で、リアルタイムで検査することができる。従って、本発明は、製造された装置の検査と生体器官の検査（若しくは、更に、鉱物物質の内部の検査）に同時に関するものである。
【０１００】
本発明は医療の用途および生物学的用途に限定されるものではなく、あらゆるタイプの研究（特に、産業上の環境における検査。例えば、汚染性の環境および／又は直接観察の目的でアクセスできない環境、より一般的には人間に敵対的な環境における、配管やタービンの検査。より一般的には他のあらゆる表面の検査）に使用することを目的とするものである。
【０１０１】
本発明によれば、あらゆる電子機械素子、および、より一般的には磁場により吸引可能なあらゆる素子は、ガイドのうち患者とは反対側の端部に配置される。組織と接触する材料は磁場を乱さないように選ばれる。患者に近接する部分は磁場によって吸引されないので、当該部分は磁気共鳴イメージング（MRI）による観察装置の下に配置し、内視鏡観察とMRI観察とを同時に行うことができる。
【０１０２】
この装置は組織の遠隔観察を可能にするもので、数メートルの長さの画像ガイドは、核磁気共鳴による検査を同時に行いながら、共焦点的顕微鏡的内視鏡イメージングを行うのを可能にする。
【０１０３】
本発明の好ましい実施例においては、オペレータは画像ガイド300を使用しながら光凝固レーザのような他の光学装置と共に組織にアクセスする。
このため、光源ユニット100は指令に応じて特に高エネルギのビームを供給するようになっており、このビームは、組織（より一般的には、観察すべき物体を構成する材料）の上に、処理若しくは変換（この場合、光凝固）を生成する。この処理は、また、光破壊（若しくは、より一般的には、生体に対する装置を使用する場合には、光子的治療処理）であり得る。
【０１０４】
電子制御モジュール800はデフレクタ200の位置に応じて光源ユニット100を制御するために設けたファイバ選択モジュールを含む。
ユーザは、表示画面上で、表示画面に表示された画像の中で自分が処理を行いたいウインドー又は領域を指定する。
表示された画像はファイバ群300のファイバ全体に対応しているので、ユーザが指定した領域は選択モジュールがユーザによる指定によって自動的に控除するサブグループのファイバに対応する。
【０１０５】
選択されたファイバの参照は制御ユニット800によって考慮される。この制御ユニットは、通常の走査に際には、デフレクタ200が選ばれた１本のファイバに向けられている場合にはユニット100が特に高エネルギのビーム（治療用レーザビーム）を供給するように、かつ、デフレクタが選ばれていないファイバに向けられている場合にはユニット100が１つの通常の照明用ビームしか供給しないように、デフレクタ200の位置に応じて光源ユニット100を制御する。
【０１０６】
この実施例では、光源ユニット100は２つの光源110と115を備え、一方の光源110は処理用（例えばレーザ）であり、他方の光源115は単なる照明用であり、モジュール800は照明されたファイバに基づいて一方又は他方を活性化する。
【０１０７】
変化形においては単一の光源を使用し、この光源は照明されたファイバに応じて大なり小なり強力なビーム（出力に応じ処理効果を有するか有しない）を指令に応じて発射することが可能である。
また、この装置においては、フォトセンサー700から供給された電気信号を処理するためのモジュールを設ける。フォトセンサーは、選択されたファイバから受け取ったビームに対して特定の処理を施すように、従って、処理の最中に部分から受け取ったより強力な強度を補償するように、モジュール800によってデフレクタ200の位置決めと同期して制御される。
【０１０８】
従って、処理光はまた照明光としても使用され、後者は後方散乱の後に分析される。
従って、処理光と照明光と戻り観察光とを同時に送るために同じファイバを使用する。
【０１０９】
変化形においては、観察ビームと処理ビームを送るために異なるファイバを使用する。
この場合には、同一のファイバによって観察と処理（治療用であり得る）を同時に行う。
【０１１０】
他の変化形においては、例えば診断の目的で、分光分析装置が用いる信号を同一のファイバで送る。この場合、これら３つの機能を結合する装置は、観察目的と診断目的と処理目的との３つの目的に使用される信号を同一の画像ガイドで送る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の装置の機能ユニット図の形の全体図である。
【図２】 図２は図１の構成に基づく内視鏡の詳細図である。

Claims (15)

1. 物体の内部を観察する装置であって、画像表示手段（600、700、800）と、物体の内部から表示手段（600、700、800）へと軸方向画像を伝送するべく物体の内部部分を通過させるための並置された１群のファイバと、ファイバ群（300）のファイバを走査するための物体走査式の照明手段（110、115、200）とを備え、前記照明手段は物体から最も遠いファイバ端部に配置され、その特徴とするところは、前記照明手段（110、115、200）は、ファイバを走査するべく、照明ビームに順次に角度偏向を与える手段（200）と、得られた角度走査をファイバ群（300）の主入口軸線に関して横方向の走査に変換する手段（Ｌ４）とを有すること、ファイバを走査するための手段（200）はファイバ群（300）の外部に位置すること、ファイバ群（300）は１つの画像ガイド（300）を構成し、前記画像ガイドの端部は当該ガイドの両端において同一の順序で配列されていること、および、この装置は物体の走査から出る光を物体側で採取すると共に前記光が少なくとも部分的に表示画像を構成するべく画像表示手段まで搬送する手段を有し、照明された各ファイバは、また、各ファイバによって照明された物体領域から来る戻りビームを搬送するために使用され、照明ビームに順次に角度偏向を与える手段（200）はこの同一のファイバから出る戻りビームをしてこのファイバに入る照明ビームの光路と同一の光路を通過させるべく配置されており、この装置はファイバ群（300）を出る戻りビームを検出する戻りビーム検出部（600-900、L5、LM3）を備え、前記戻りビーム検出部は物体に最も近いファイバ群（300）端部から出る光が集束される平面と共役する面に配置されたフィルトレーションオリフィスを有するフィルトレーション装置（600）を有することからなる装置。
2. 順次の角度偏向毎に、当該偏向に対応するファイバ（300）は、ファイバ（300）内における光の往復伝播時間が、照明手段が前記角度偏向を維持する時間の半分に等しくなるような長さを有し、前記照明手段（110、115、200）は、照明手段が前記角度偏向を維持する時間間隔の最初の半分の間、ファイバを照明することを特徴とする請求項１に基づく装置。
3. 一方が包括領域のビューを表示可能で他方がより制限された領域の顕微鏡的ビューを表示可能な２つの画像表示装置を備え、２つの画像表示装置上に２つのビューを同時に表示する手段（LM1、LM2）を有することを特徴とする請求項１又は２に基づく装置。
4. 照明手段は物体の物質の変換を生成する光をもってファイバ（300）を照明するようになっていることを特徴とする請求項１又は２に基づく装置。
5. 画像表示手段（600、700、800）はユーザが表示された画像上で処理すべき領域を選択するのを可能にする手段を備え、この手段は、前記領域の指定をファイバの参照に変換するようになっていると共に、参照に対応するファイバを前記変換を生成する光で照明するべく照明手段（110、115、200）を制御するようになっていることを特徴とする請求項４に基づく装置。
6. 走査された物体領域内に照明用光線の集中スポットを生成する手段（110、115、200、300、400）を備えていることを特徴とする請求項１又は２に基づく装置。
7. 前記照明用光線の集中スポットの深さ方向位置を調節する手段、並びに、観察される物体部分の三次元画像を供給するべく異なる深さ方向位置調節について受け取った画像を記憶する手段を備えていることを特徴とする請求項６に基づく装置。
8. 請求項６と７の組合せに基づく装置であって、前記光線集中手段（400）は画像ガイドの物体側端部に配置してあり、集中スポットの深さ方向位置の調節手段は画像ガイドの物体側端部に対する集中手段の距離を調節する手段により構成されていることを特徴とする装置。
9. 受光入口（L1）を有する手段（L1、L2、L3、300、200）を備え、この手段は集中スポットと受光入口（L1）との間の直接光線から得られた単一の信号を画像表示手段（600、700、800）に伝送可能であることを特徴とする請求項６に基づく装置。
10. 光線集中手段と受光入口を有する手段（400）は同一のモジュール（400）からなり、照明ビームと戻りビームはこのモジュール（400）内で同一の進路を有することを特徴とする請求項６と９との組合せに基づく装置。
11. ファイバを順次に照明する手段は一度に１本のファイバを照明するようになっていることを特徴とする請求項１又は２に基づく装置。
12. 走査時に物体のうちの照明された部分から来る光情報を記録すると共に前記光情報と共に走査領域中の照明された部分の位置に関する情報を記録することが可能な手段（800）を備え、前記手段はこれら２群の情報に基づいて画像を再構成することを特徴とする請求項１又は２に基づく装置。
13. 少なくとも１本の光ファイバの物体側端部はファイバの出口軸線に垂直でない面を形成していることを特徴とする請求項１又は２に基づく装置。
14. 生き物の身体の内部を観察するようになっていることを特徴とする請求項１又は２に基づく装置。
15. 製造された装置の内部を観察するようになっていることを特徴とする請求項１又は２に基づく装置。

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