JP4740423B2 - 均質な共焦点画像を形成するための積分走査式ミニチュア共焦点光学ヘッド、および前記ヘッドを用いた共焦点イメージング装置 - Google Patents
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Description
呈する。
本発明の他の目的は、例えば内視鏡の操作チャンネルに組み込むべく充分に小型の光学ヘッドを提供することである。
本発明の更に他の目的は、リアルタイムで(少なくとも10画像/秒)画像を形成することが可能で、最低約100μm×100μm、好ましくは150μm×150μmのオーダーのイメージング視野をカバーすることの可能な装置を提供することである。
−光学ヘッドの端部に(好ましくは、部分的に外側に)配置され、検体の表面下の観察視野上に位置する励起点に前記光ビームを収斂するためのボールレンズと(このレンズの開口係数と点光源の仕様(直径と開口係数)は全体の共焦点性を保障するようになっている)、
−励起点が前記観察視野を走査するように点光源を回転変位させるための走査手段、
とを備えている。
−球対称:回転走査に関連するこの球対称は均質な画像を得るのを可能にする。何故ならば、従来技術の大部分の装置とは異なり、収差は全視野にわたって一定にとどまるからである。
−開口係数が大きい(空気中でNA=1):この大きな開口係数は集束面から来る光子を最大限に回収するのを可能にすると共に、点光源の小さな直径に関連して、装置全体の良好な共焦点性を保障するのを可能にする。
−直径が小さい:ボールレンズの直径は数十マイクロメーターから数十ミリメーターまで変えることができ、装置のサイズを決めるボールレンズ直径は、非侵襲特性を授与するために、観察すべき視野のサイズと研究したいサイトとに応じて選ぶことができる。
−組立の容易性:ボールレンズは円柱形のヘッド内に配置しなければならないので、ボールレンズを使用すれば傾動の問題がない。
−前述したような積分走査式の共焦点光学ヘッドと;
−光ビームを発射するようになった光源と;
−発射された信号を検出する手段と;
−発射された信号を制御および処理してイメージング視野の共焦点画像を再構築するようになった電子制御手段とを備えている。
実施例1:
−光源視野:500μm×500μm
−走査角(θ、φ):±3.7°
−光ファイバ2bの開口係数:NA=0.25
−光ファイバ2bのコアの直径:φコア=2.1μm
−ボールレンズ12の直径:φL=2mm
−ファイバ端部−ボールレンズ中心の距離≦3.8mm
−ボールレンズの開口係数: NAL=水中で1.25
−光学系の倍率:G=5
−組織15内のイメージング視野14:100μm×100μm
−組織内に集束されたスポット19の直径:全視野内で回折によって制限される
−光源視野:500μm×500μm
−走査角(θ、φ):±6.22°
−光ファイバ2bの開口係数:NA=0.4
−光ファイバ2bのコアの直径:φコア=1.31μm
−ボールレンズ12の直径:φL=2mm
−ファイバ端部−ボールレンズ中心の距離≦2.29mm
−ボールレンズの開口係数: NAL=水中で1.20
−光学系の倍率:G=3
−組織15内のイメージング視野14:166μm×166μm
−組織内に集束されたスポット19の直径:全視野内で回折によって制限される
−光源視野:300μm×300μm
−走査角(θ、φ):±7.5°
−光ファイバ2bの開口係数:NA=0.4
−光ファイバ2bのコアの直径:φコア=1.31μm
−ボールレンズ12の直径:φL=1mm
−ファイバ端部−ボールレンズ中心の距離≦1.14mm
−ボールレンズの開口係数: NAL=水中で1.20
−光学系の倍率:G=3
−組織15内のイメージング視野14:100μm×100μm
−組織内に集束されたスポット19の直径:全視野内で回折によって制限される。
Claims (20)
- 共焦点イメージング装置用、特に内視鏡用の、ミニチュア型共焦点光学ヘッド(4)であって、前記ヘッド(4)は:
−光ビーム(13)を発生するための点光源と、
−光学ヘッド(4)の端部に配置され、検体(15)の表面下の観察視野(14)上に位置する励起点(19)に前記光ビーム(13)を収斂するためのボールレンズ(12)であって、このレンズの開口係数と点光源のサイズは全体の共焦点性を保障するようになっているものとを備え、
前記ヘッドは更に、励起点(19)が前記観察視野を走査するようにボールレンズの中心を通る2つの軸線に沿って点光源を回転変位させるための走査手段(10、21、22)を備え、前記ボールレンズ(12)は、光学ヘッド(4)を検体(15)上に置いた時にボールレンズの外側部分が検体(15)内に押し込まれる突出部を構成するように、部分的に光学ヘッド(4)の本体(16)の外側に配置してあることを特徴とする光学ヘッド。 - 走査時には、点光源はボールレンズとは独立に枢動することを特徴とする請求項1に基づく光学ヘッド。
- 走査時には、点光源とボールレンズの中心との間の距離は観察視野(14)が湾曲するべく一定に保持されることを特徴とする請求項2に基づく光学ヘッド。
- 走査時には、点光源はボールレンズと連動することを特徴とする請求項1に基づく光学ヘッド。
- 検体に対するボールレンズの滑りを容易にするため、ボールレンズの外側表面と検体との間に液体(23)を導入するための手段を更に備えていることを特徴とする請求項4に基づく光学ヘッド。
- 検体に対してボールレンズが滑るのを可能にするための窓として剛性の湾曲した薄いプレートを更に備えていることを特徴とする請求項4に基づく光学ヘッド。
- 走査手段(21、22)は直接にボールレンズに作用することを特徴とする請求項4から6のいづれかに基づく光学ヘッド。
- 走査手段(10)は直接に点光源に作用することを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
- 点光源と一体的で、ボールレンズの残留収差を補正するために点光源とボールレンズ(12)との間に配置された、補正用光学手段(11)を更に備えていることを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
- 走査手段はリアルタイムで二次元画像を得るべくボールレンズの2つの回転軸線に沿って走査を行う手段を備えていることを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
- 2つの回転軸線に沿った走査は4kHzの周波数で行なわれることを特徴とする請求項10に基づく光学ヘッド。
- 走査手段はマイクロモータを有することを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
- 走査手段は圧電手段を有することを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
- 走査手段はMEMS型のマイクロメカニック手段を有することを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
- 外部光源から光ビームを導くようになった光ファイバ端部部分を備え、光ビームは点光源を構成するファイバから出ることを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
- 光ファイバは単モードであり、戻り信号の空間的濾過を可能にし、従って、ヘッドの共焦点性を保障するようなコア直径および開口係数を有することを特徴とする請求項15に基づく光学ヘッド。
- 点光源は、共焦点装置に適合する開口係数およびキャビティー出口直径を有するVCSEL型のレーザ源からなり、前記VCSEL型のレーザ源はVCSELのキャビティーの背後に配置されたセンサーに接続されていることを特徴とする請求項1から14のいづれかに基づく光学ヘッド。
- −積分走査式の共焦点光学ヘッド(4)と;
−光ビームを発射するようになった光源(1、2a、2b)と;
−発射された信号を検出する手段(5)と;
−発射された信号を制御および処理してイメージング視野の共焦点画像を再構築するようになった電子制御手段(9);
とを備え、光学ヘッド(4)は前記請求項のいづれかに基づくものであることを特徴とする共焦点イメージング装置。 - 光学ヘッド(4)まで及び光学ヘッド(4)から伝送するための伝送用光ファイバ(2b)と光ファイバ(2a)とを連結するための連結手段(3)とレーザ源(1)とに接続された光ファイバ(2a)と、発射された信号を検出手段まで伝送する伝送用ファイバ(2c)とを特徴とする請求項18に基づく装置。
- 光学ヘッドはVCSELレーザ源と積分検出器を備え、この装置は光学ヘッドと信号処理手段との間の可撓性連結手段を備えていることを特徴とする請求項18に基づく装置。
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