JP2003307487A - 光走査プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光走査プローブの挿入部を体腔内に挿入中に
姿勢変化が有っても、物体側と参照側の光路長の変動が
無く、観察対象の像を安定して得る光走査プローブを提
供する。 【解決手段】 光走査プローブ２の体腔内に挿入される
可撓性の挿入部４の先端の硬質の先端ハウジング部５の
内部に、低干渉性光を発生する低干渉光源１１、その光
を平行ビームにするコリメータレンズ１５、そのビーム
を物体側光路３１と参照側光路３２とに分岐するビーム
スプリッタ１６、その透過光側の物体側光路３１に配置
した２次元スキャンミラー２２、対物レンズ２３、ビー
ムスプリッタ１６の反射光側となる参照側光路３２のピ
エゾ駆動ミラー１９等をそれぞれ配置し、挿入中に挿入
部４が屈曲等の姿勢変化があっても、物体側光路３１と
参照側光路３２との両光路長が変化なく、観察対象の像
を安定して得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被検体に対して低干
渉性の光を走査して画像情報を得る光走査プローブに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生体組織を診断する場合、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ＯＣＴ
（オプチカル・コヒーレント・トモグラフィ）が提案さ
れている。この干渉型ＯＣＴ（オプチカル・コヒーレン
ト・トモグラフィ）の従来例を図６によって説明する。
図６に示す従来例の干渉型ＯＣＴ６０は低干渉性光源６
１を有し、この低干渉性光源６１から出射した近赤外の
低干渉性光は第１の光ファイバに６２ａに導光され、光
結合を行う光カプラ６３により第３の光ファイバ６２ｃ
と第４の光ファイバ６２ｄに分岐される。

【０００３】第３の光ファイバ６２ｃは光コネクタ６４
により第５の光ファイバ６５に接続され、体腔内に挿入
可能な光走査プローブ６６に低干渉性光を伝送する。

【０００４】第５の光ファイバ６５の端部から出射され
た低干渉性光は、図示しない集光レンズにより観察ビー
ム６７として観察対象内部の観察物６８に集光される。

【０００５】一方、第４の光ファイバ６２ｄは周波数シ
フタ６９に接続され、周波数シフタ６９を経て第６の光
ファイバ６２ｅに導光される。周波数シフタ６９として
は、音響光学素子（ＡＯＭ）や電気光学素子（ＥＯ）、
ピエゾ素子にファイバループを設けたもの等の位相変調
手段が用いられる。

【０００６】第６の光ファイバ６２ｅの端部から出射し
た光はレンズ７０により可動ミラー７１に導光される。
この可動ミラー７１はミラー駆動手段７２で出射光の光
軸方向に移動される。第６の光ファイバ６９の端部、レ
ンズ７０、可動ミラー７１、ミラー駆動手段７２で光路
長調整手段７３が構成されている。

【０００７】第２の光ファイバ６２ｂは光ディテクタ７
４に接続されている。低干渉性光源６１から出射した近
赤外の低干渉光は第１の光ファイバ６２ａに導光され、
光カプラ６３により、第３の光ファイバ６２ｃと第４の
光ファイバ６２ｄに分岐される。第３の光ファイバ６２
ｃに導光された光は光コネクタ６４、第５の光ファイバ
６５を介して光走査プローブ６６に導光され、観察対象
物６８側に観察ビーム６７として出射される。

【０００８】観察ビーム６７および観察点は、走査駆動
手段８１による走査駆動信号により図示しないスキャナ
により観察対象物６８に対して例えば矢印で示す方向等
に走査される。観察点での観察対象物６８側からの反
射、或いは散乱光は、集光レンズを介して第５の光ファ
イバ６５にもどり、逆の光路で第３の光ファイバ６２ｃ
に戻る。この光路が物体側光路となる。

【０００９】同様に第４の光ファイバ６２ｄに分岐した
低干渉光は周波数シフタ６９で周波数遷移を受け、第６
の光ファイバ６２ｅおよびレンズ７０で略平行光に変換
され、可動ミラー７１に導かれる。可動ミラー７１で反
射した光は再びレンズ７０により第６の光ファイバ６２
ｅに導かれ、さらに第４の光ファイバ６２ｄに戻る。こ
の光路が参照側光路である。

【００１０】物体側光路と参照側光路の光が光カプラ６
３により混合され、第２の光ファイバ６２ｂでは物体側
光路と参照側光路の光路長が低干渉性光源６１のコヒー
レンス長の範囲で一致した場合には周波数シフタ６９の
周波数遷移量に起因する周波数に変調された干渉光が検
出される。

【００１１】ここで、光路長調整手段７３により参照側
の光路長を物体側の観察点までの光路長に一致するよう
に、ミラー駆動手段７２により予め調整しておくと、観
察点からの情報が干渉光として常に得られることにな
る。この干渉光を光ディテクタ７４により電気信号に変
換し、復調器７５により変調周波数近傍の信号だけを取
り出すと、観察点からの信号を光ヘテロダイン検出によ
り高Ｓ／Ｎで検出できる。

【００１２】この信号は観察点での走査と同期してＡ／
Ｄコンバータ７６によりパーソナルコンピュータ（以
下、パソコンと略記）７７で取り込み、走査位置と対応
して復調信号を輝度でディスプレイ７８に表示すること
により、観察対象物６８の像を得ることが出来る。な
お、第３の光ファイバ６２ｃには可視光のエイミングビ
ームを発生するエイミングビームレーザ７９からの光が
カプラ８０を介して導光される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例によれば、物体側光路の一部となる光ファイバ
６５が光走査プローブ６６の体腔内に挿入されるフレキ
シブルなチューブ内に挿通されているため、少なくとも
数１０センチ以上と長い光ファイバ６５は、光走査プロ
ーブ６６を体腔内に挿入した際に、様々な形状に曲げら
れることにより、引っ張りや圧縮の応力を受ける。

【００１４】光ファイバ６５が応力を受けることによっ
て、光学的な特性が変化する。さらに光ファイバ６５の
長さが長いため、物体側光路の光路長が意図しない変動
を生じる。これによって、正しい観察対象の像が表示さ
れないという問題点を有する。

【００１５】また、従来の観測装置は、挿入部を装置本
体から交換した際、挿入部の個体差、又は種類の違いに
より、挿入部での光路長が大きく変わってしまうと、参
照光路の光路長調整が困難であった。

【００１６】（発明の目的）本発明は上記問題点に鑑み
てなされたものであり。光走査プローブを体腔内に挿入
中にいかなる姿勢になっても、姿勢変化による物体側と
参照側の光路長の変動が無く、観察対象の像を安定して
得ることができる光走査プローブを提供することを目的
とする。また、本発明は挿入部の個体差や種類が変わっ
た場合でも、その都度、使用する人が参照側の光路長を
調整する必要が無い光走査プローブを提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】被検体内に挿通可能な挿
入部の硬質の先端内部に、低干渉性光源からの低干渉性
光を測定を行う物体側に導く物体側光路と、参照側とな
る参照側光路とに光路を分岐する光路分岐手段と、前記
物体側光路と参照側光路とによる光を混合して干渉光と
して光検出手段側に導く光混合手段と、とを設けたこと
により、挿入部を体腔内に挿入中にいかなる姿勢になっ
ても、姿勢変化による物体側光路と参照側光路の光路長
の変動が無く、正しい観察対象の像を安定して得ること
ができるようにしている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１及び図２は本発明の第１の実
施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた干渉
型光イメージング装置の全体構成を示し、図２は第１の
実施の形態の光走査プローブの先端側の構成を平面断面
図で示す。

【００１９】図１に示すように干渉型光イメージング装
置１は、体腔内に挿入される第１の実施の形態の光走査
プローブ２と、光走査プローブ２と接続され、動作制御
と画像表示等の機能を備えた制御装置３とから構成され
る。

【００２０】光走査プローブ２は体腔内に挿入される細
長で可撓性を有するプローブ挿入部４と、このプローブ
挿入部４の先端部に設けられた硬質の先端ハウジング部
５と、プローブ挿入部４の後端に設けたコネクタ部６と
を有し、このコネクタ部６は制御装置３に着脱自在で接
続される。

【００２１】本実施の形態では図２により説明するよう
に光走査プローブ２の先端部の先端ハウジング部５内部
に光源及び光学系を内蔵し、コネクタ部６により制御装
置３と単に信号線の接続を行う構造にしている。

【００２２】そして、先端ハウジング部５の例えば側面
部に設けた観察窓のカバーガラス７を介して観察対象物
８側に低干渉性光を出射し、その反射光を受光して光検
出手段で光電変換して制御装置３に入力し、画像化して
表示することができるようにしている。

【００２３】図２に示すように光走査プローブ２のプロ
ーブ挿入部４は、例えば密巻きコイル９とその外周面を
水密的に覆う可撓性のチューブ１０で形成され、その先
端部には硬質で遮光性の先端ハウジング５が水密的に固
定されている。

【００２４】この先端ハウジング５の内部には、スーパ
ールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）により形成され
た低干渉光源１１が、光源保持台１２に取り付けて配置
されている。この低干渉光源１１は、信号線１３ａによ
り制御装置３内部の光源駆動回路（光源発光回路）１４
と接続され、この光源駆動回路１４からの駆動信号で低
干渉光源１１はその発光部から低干渉性の光を出力す
る。

【００２５】この低干渉性光源１１の発光部の前方位置
に平行光束にするコリメータレンズ１５が配置され、こ
のコリメータレンズ１５の前方位置に、光路分岐素子と
してのプリズムによるビームスプリッタ１６が配置さ
れ、透過して物体側に進む光と反射して参照光となる光
とに分岐する。なお、後述するようにこのビームスプリ
ッタ１６は分岐された両光を混合してその干渉光を光検
出手段側に導く手段、つまり光混合手段の機能も兼ね
る。

【００２６】ビームスプリッタ１６の光分岐面１６ａは
低干渉性光源１１から出射された光の光軸に対して４５
°をなし、透過する光とこれに直交する反射光とに分岐
する。

【００２７】さらにビームスプリータ１６の反射光側に
望む側方には、プリズムによるミラー（プリズムミラー
という）１７が配置されている。このプリズムミラー１
７の反射面はビームスプリッタ１６の光分岐面１６ａに
対して９０°をなしている。このプリズムミラー１７で
反射された光路上にコリメータレンズ１８が配置され、
そのフォーカス位置に光周波数シフタとしての機能を持
つピエゾ駆動ミラー１９がミラー保持台２０に取り付け
られている。

【００２８】このピエゾ駆動ミラー１９は信号線１３ｂ
により制御装置３内部のパソコン（図１ではＰＣと略
記）２１に接続され、このパソコン２１からの制御信号
或いは駆動信号でピエゾ駆動ミラー１９はそのミラー面
が矢印Ａで示すように光軸方向に前後動する。

【００２９】また、ビームスプリッタ１６の前方側に
は、２次元スキャンを行う２次元スキャンミラー２２が
配置され、その反射光路側に対物レンズ２３が配置され
ている。

【００３０】この２次元スキャンミラー２２は信号線１
３ｃを介して制御装置３内部の走査駆動回路２５と接続
されており、走査駆動回路２５からの走査駆動信号によ
り、２次元スキャンミラー２２はビームスプリッタ１６
から入射される光を２次元的に走査するように反射し、
対物レンズ２３を経て観察対象物８側に低干渉性光を２
次元的に走査するように出射する。

【００３１】また、観察対象物８側で反射された光は逆
の光路を通り、ピームスプリッタ１６における光分岐面
１６ａで上記プリズムミラー１７と反対側の側面側に一
部の光を反射して光分岐をし、その側面に対向するよう
に配置された集光レンズ２６により集光されて光検出器
２７で受光される。

【００３２】この光検出器２７で光電変換された信号は
信号線１３ｄを経て制御装置３内部の復調器２８に入力
され、復調される。この復調器２８で復調された信号は
Ａ／Ｄコンバータ２９により、デジタル信号に変換され
た後、パソコン２１に入力され、このパソコン２１で画
像化したデータに変換された後、ディスプレイ３０に出
力され、ディスプレイ３０でその画像が表示される。

【００３３】図２において、ビームスプリッタ１６の光
分岐面１６ａから観察対象物８にいたる光路が物体側光
路３１となる。また、光分岐面１６ａからプリズムミラ
ー１７、コリメータレンズ１８を経てピエゾ駆動ミラー
１９に至る光路が参照側光路３２となる。

【００３４】また、この参照側光路３２はその一部分、
具体的にはプリズムミラー１７からピエゾ駆動ミラー１
９に至る光路部分が、光走査プローブ２の軸方向（図２
中で左右方向）と平行な部分３２ａを有する。

【００３５】このような構成の光走査プローブ２による
作用を以下に説明する。低干渉光源１１から出射した、
例えば近赤外の低干渉性光はコリメータレンズ１５によ
り平行な光ビームにされ、ピームスプリッタ１６に入射
する。このビームスプリッタ１６に入射した光の一部は
光分岐面１６ａを透過し、２次元スキャンミラー２２の
反射面に斜めに入射する。

【００３６】２次元スキャンミラー２２の反射面に入射
した低干渉性光は光走査プローブ２の軸に直交する方向
に反射され、対物レンズ２３に入射する。この対物レン
ズ２３により集光され、観察対象物８上に焦点を結ぶ。

【００３７】この２次元スキャンミラー２２は制御装置
３の走査駆動回路２５により電気的に駆動されることに
よって、反射面が２次元にチルトする。これにより、観
察対象物８上の低干渉性光の合焦点は観察対象物８上で
２次元にスキャンされる。

【００３８】一方、低干渉光源１１から出射し、ビーム
スプリッタ１６に入射した光の一部は光分岐面１６ａで
反射し、参照側光路３２に進む。つまりビームスプリッ
タ１６の光分岐面１６ａで反射された光はプリズムミラ
ー１７の反射面に斜めに入射する。

【００３９】このプリズムミラー１７の反射面で反射さ
れた低干渉性光は光走査プローブ２の軸に平行な方向に
反射し、コリメータレンズ１８に入射する。このレンズ
１８により集光され、ピエゾ駆動ミラー１９上に焦点を
結ぶ。ピエゾ駆動ミラー１９は、パソコン２１からの駆
動信号により電気的に駆動され、その反射面が光軸に垂
直方向に往復移動する。つまり、図２で符号Ａで示す方
向に前後動する。

【００４０】ピエゾ駆動ミラー１９で光が反射すること
により、ピエゾ駆動ミラー１９の軸方向の速度に応じた
ドップラーシフト周波数Ωだけ、低干渉性光の周波数ω
からシフトした光が発生する。

【００４１】上記観察対象物８で反射、或いは散乱した
光の一部は、対物レンズ２３を介してビームスプリッタ
１６の光分岐面１６ａに戻る。この光路が物体側光路３
１である。

【００４２】同様に上記ピエゾ駆動ミラー１９で反射
し、周波数変調された光も再びコリメータレンズ１８に
より平行なビームにされ、ビームスプリッタ１６の光分
岐面１６ａに戻る。この光路が参照側光路３２である。

【００４３】物体側光路３１と参照側光路３２の光がビ
ームスプリッタ１６の光分岐面１６ａで混合され、物体
側光路３１と参照側光路３２の光路長が低干渉光源１１
の光のコヒーレンス長の範囲で一致した場合にはドップ
ラシフト周波数Ωの周波数の干渉光が生成される。

【００４４】ここで、光路長調整手段により参照側の光
路長と物体側の観察点までの光路長とが一致するように
予め調整しておくと、観察対象物８からの情報が干渉光
として常に得られることになる。

【００４５】この干渉光を集光レンズ２６により光検出
器２７上に集光し、電気信号に変換し、復調器２８によ
り周波数シフタの周波数遷移量の２倍の周波数近傍の信
号だけを取り出すと、観察点からの信号を光ヘテロダイ
ン検出により高Ｓ／Ｎで検出できる。

【００４６】この信号を観察対象物８上の集光点の走査
と同期してＡ／Ｄコンバータ２９を介してパソコン２１
で取り込み、走査位置と対応して復調信号を輝度でディ
スプレイ３０に表示することにより、観察対象物８の画
像を得ることが出来る。

【００４７】ここで、上記物体側光路３１と参照側光路
３２は光走査プローブ２のプローブ挿入部４の硬質の先
端ハウジング５内部に設けられているため、体腔内に挿
入した際、体腔内の形状に起因する曲げ、ねじれなどを
受けることが無く、光学的な位置関係が安定に保たれ
る。

【００４８】従って、光走査プローブ２を体腔内に挿入
中にいかなる姿勢になっても、姿勢変化による物体側光
路３１と参照側光路３２の光路長の変動が無く、観察対
象物８の像を予め設定した状態で常時得ることができ、
従って光路長の変動を受けない良好な画像を得ることが
出来る効果がある。

【００４９】また、参照側光路３２の一部を挿入部４の
軸方向と平行に形成しているので、光走査プローブ２の
径方向の寸法を小さくすることができる。

【００５０】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図
３（Ａ）と（Ｂ）は互いに９０°異なった方向から第２
の実施の形態の光走査プローブの先端部を見た場合の図
であり、具体的には図３（Ａ）が平面断面図、図３
（Ｂ）が側面断面図である。

【００５１】本実施例の光走査プローブ２Ｂは、被検体
内に挿通可能なプローブ挿入部４の先端ハウジング５ｂ
の内部に、低干渉性光源１１、この低干渉性光源１１の
発光部前方に、コリメータレンズ１５、このコリメータ
レンズ１５の前方に、光路分岐素子としてのプリズムに
よるビームスプリッタ４１が配置されている。

【００５２】ビームスプリッタ４１の光分岐面４１ａは
低干渉性光源１１から出射された光の光軸に対して４５
°をなしている。

【００５３】このビームスプリータ４１は反射面４１ｂ
を有する。この反射面４１ｂはビームスプリッタ４１の
光分岐面４１ａと平行である。

【００５４】このビームスプリータ４１における反射面
４１ｂに対向する前方位置には集光レンズ４２が配置さ
れ、更にこの集光レンズ４２の前方位置に固定された固
定反射ミラー４３が配置され、この固定反射ミラー４３
で反射された光路上に２次元スキャンミラー２２が配置
され、さらにこの２次元スキャンミラー２２で反射され
た光路上に対物レンズ２３が配置されている。

【００５５】この対物レンズ２３は先端ハウジング５ｂ
の先端面の観察窓に取り付けられたカバーガラス７に対
向するように配置され、このカバーガラス７を経て観察
対象物８側に低干渉性光を出射する。つまり、本実施の
形態は直視タイプの光走査プローブ２Ｂである。

【００５６】また、ビームスプリッタ４１における光分
岐面４１ａに対向する前方位置には、光を折り返すプリ
ズム４４が配置され、このプリズム４４で折り返された
光はビームスプリッタ４１の下方に配置されたコリメー
タレンズ１８を経て、このコリメータレンズ１８に対向
し、光周波数シフタとしてのピエゾ駆動ミラー１９に導
光される。

【００５７】また、図３（Ａ）に示すようにビームスプ
リッタ４１は、反射面４１ｂと反対側に第２の反射面４
１ｃを有する。そして、この反射面４１ｃで反射された
光路上となる後方位置には集光レンズ２６と、この集光
レンズ２６で集光された光を受光する光検出器２７が配
置されている。

【００５８】ここで、ビームスプリッタ４１の光分岐面
４１ａから観察対象物８にいたる光路が物体側光路４５
となる。

【００５９】また、光分岐面４１ａからプリズム４４、
コリメータレンズ１８を経てピエゾ駆動ミラー１９への
光路が参照側光路４６となる。

【００６０】また、参照側光路４６はその一部分に、光
走査プローブ２Ｂの軸方向（図３で左右方向）と平行な
部分４６ａ、４６ｂとを有する。

【００６１】また、本実施の形態ではピエゾ駆動ミラー
１９が取り付けられた台２０はリニアモータ４７により
コリメータレンズ１８の光軸方向に移動自在にしてい
る。つまり、リニアモータ４７により台２０と共にピエ
ゾ駆動ミラー１９の反射面を図３（Ｂ）の符号Ｂで示す
ように移動して、参照側光路４６の光路長を観察対象物
８に応じて変更設定できるようにして、光路長調整機構
を形成している。

【００６２】このリニアモータ４７は信号線１３ｅを介
して図１に示した制御装置３のパソコン２１に接続さ
れ、ユーザがキーボード等により光路長を変更設定の指
示操作をすると、パソコン２１は指示された値だけ、台
２０を前方側或いは後方側に移動するようにリニアモー
タ４７を制御を行う。なお、リニアモータ４７による実
際の移動量は図示しないエンコーダ等により検出され、
このエンコーダにより検出された移動量だけ、前方側或
いは後方側に移動する。その他の構成は第１の実施の形
態と同様の構成である。

【００６３】次に本実施の形態の光走査プローブ２Ｂの
作用を説明する。低干渉性光源１１から出射した近赤外
の低干渉光はコリメータレンズ１５により平行ビームに
され、ビームスプリッタ４１に入射する。このビームス
プリッタ４１に入射した光の一部は光分岐面４１ａで反
射され、さらに反射面４１ｂで反射され、対向する集光
レンズ４２を経て固定反射ミラー４３に入射し、反射さ
れて２次元スキャンミラー２２の反射面に斜めに入射す
る。

【００６４】この２次元スキャンミラー２２の反射面に
入射した低干渉光は光走査プローブ２Ｂの軸方向に反射
され、対物レンズ２３に入射する。対物レンズ２３によ
り集光され、観察対象物８上に焦点を結ぶ。

【００６５】２次元スキャンミラー２２は電気的に駆動
されることによって、その反射面が２次元的にチルトす
る。これにより、観察対象物８上の低干渉性光の合焦点
は観察対象物上で２次元的にスキャンされる。

【００６６】一方、ビームスプリッタ４１に入射した光
の一部は光分岐面４１ａを透過し、プリズム４４に入射
する。このプリズム４４の二つの反射面４４ａ、４４ｂ
で全反射され、折り返えされる。そしてコリメータレン
ズ１８に入射する。

【００６７】このコリメータレンズ１８により集光さ
れ、ピエゾ駆動ミラー１９上に焦点を結ぶ。ピエゾ駆動
ミラー１９は電気的に駆動されることによって、反射面
が光軸に垂直方向に往復移動する。つまり、矢印Ａで示
すように前後動される。このピエゾ駆動ミラー１９で光
が反射することにより、ピエゾ駆動ミラー１９の軸方向
の速度に応じたドップラーシフト周波数Ωだけ、光の周
波数ωからシフトした光が発生する。

【００６８】観察対象物８で反射、或いは散乱した光の
一部は、前述した光路の逆の光路を戻り、ビームスプリ
ッタ４１の光分岐面４１ａに戻る。この光路が物体側光
路４５である。

【００６９】同様にミラー１９で反射し、周波数変調さ
れた光は再びコリメータレンズ１８により平行ビームに
されたビームスプリッタ４１の光分岐面４１ａに戻る。
この光路が参照側光路４６である。

【００７０】物体側光路４５と参照側光路４６の光がビ
ームスプリッタ４１の光分岐面４１ａで混合され、物体
側光路４５と参照側光路４６の光路長が低干渉性光源１
１のコヒーレンス長の範囲で一致した場合にはドップラ
ーシフト周波数Ωの周波数の干渉光が生成される。

【００７１】ここで、光路長調整手段により参照側の光
路長と物体側の観察点までの光路長とが一致するように
予め調整しておくと、観察対象物８からの情報が干渉光
として常に得られることになる。この干渉光を集光レン
ズ２６により光検出器２７上に集光し、電気信号に変換
する。

【００７２】そして図１で示したように、復調器２８に
より周波数シフタの周波数遷移量の２倍の周波数近傍の
信号だけを取り出すと、観察点からの信号を光ヘテロダ
イン検出により高Ｓ／Ｎで検出できる。この信号を観察
対象物８上の集光点の走査と同期してＡ／Ｄコンバータ
２９を経てパソコン２１に取り込み、走査位置と対応し
て復調信号を輝度でディスプレイ３０に表示することに
より、観察対象物８の像を得ることができる。

【００７３】本実施の形態では、上記物体側光路４５と
参照側光路４６は光走査プローブ２Ｂのプローブ挿入部
４の硬質の先端部内部に設けられているため、体腔内に
挿入した際、体腔内の形状に起因する曲げ、ねじれなど
を受けることが無く、光学的な位置関係が安定に保たれ
ている。

【００７４】従って、光走査プローブ２Ｂを体腔内に挿
入中にいかなる姿勢になっても、姿勢変化による物体側
光路４５と参照側光路４６の光路長の変動が無く、正し
い観察対象の像を得ることができる。

【００７５】さらに、光分岐面４１ａから光検出器２７
に至る光路を折り曲げていることにより、第１の実施の
形態よりも先端ハウジング５ｂの外形を小さくすること
ができる。

【００７６】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態を図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図
４（Ａ）と（Ｂ）は互いに９０°異なった方向から第３
の実施の形態の光走査プローブの先端部を見た場合の図
であり、具体的には図４（Ａ）が平面断面図、図４
（Ｂ）が側面断面図である。

【００７７】本実施の形態の光走査プローブ２Ｃは、第
２の実施の形態において、プリズム４４の下部側を切り
欠いて、光周波数シフタとしてのＥＯ素子５１を配置
し、さらにピエゾ駆動ミラー１９を単に反射ミラー５２
にした構成にした。このＥＯ素子５１は信号線１３ｂを
介してパソコン２１と接続されている。

【００７８】具体的に説明すると、被検体内に挿通可能
なプローブ挿入部４の先端ハウジング５ｂの内部に、低
干渉性光源１１、この低干渉性光源１１の発光部の前方
に、コリメータレンズ１５、このコリメータレンズ１５
の前方に、光路分岐素子としてのプリズムによるビーム
スプリッタ４１とが配置されている。このビームスプリ
ッタ４１の光分岐面４１ａは低干渉性光源１１から出射
された光の光軸に対して４５°をなしている。

【００７９】さらにこのビームスプリータ４１は反射面
４１ｂを有する。この反射面４１ｂはビームスプリッタ
４１の光分岐面４１ａと平行である。このビームスプリ
ータ４１の前方には集光レンズ４２、更にこの集光レン
ズ４２の前方に固定反射ミラー４３、この固定反射ミラ
ー４３に対向した２次元スキャンミラー２２、対物レン
ズ２３が配置されている。

【００８０】また、ビームスプリッタ４１の前方には、
光を折り返すプリズム４４が配置され、このプリズム４
４の２つの反射面４４ａ、４４ｂで下方に折り返される
ように反射された光はその光路上に配置された光周波数
シフタとしてのＥＯ素子５１に入射される。このＥＯ素
子５１を通った光は、対向配置されたコリメータレンズ
１８により集光されて反射ミラー５２に入射される。

【００８１】また、ビームスプリッタ４１は、上述のよ
うに第２の反射面４１ｃを有する。この反射面４１ｃで
反射された光はその光路上で後方側に配置された集光レ
ンズ２６により集光されて受光素子としての光検出器２
７に入射される。

【００８２】ここで、ビームスプリッタ４１の光分岐面
４１ａから観察対象物８にいたる光路が物体側光路４５
となる。また、光分岐面４１ａからプリズム４４、コリ
メータレンズ１８を経て反射ミラー５２への光路が参照
側光路４６となる。この参照側光路４６はその一部分
に、光走査プローブ２Ｃの軸方向（図４中で左右方向）
と平行な部分４６ａ、４６ｂを有する。

【００８３】次に本実施の形態の光走査プローブ２Ｃの
作用を説明する。低干渉性光源１１から出射した近赤外
の低干渉光はコリメータレンズ１５により平行ビームに
され、ビームスプリッタ４１に入射する。このビームス
プリッタ４１に入射した光の一部は光分岐面４１ａで反
射し、さらに反射面４１ｂで反射し、集光レンズ４２を
経て固定反射ミラー４３に入射し、反射して２次元スキ
ャンミラー２２の反射面に斜めに入射する。

【００８４】この２次元スキャンミラー２２の反射面に
入射した低干渉性光は光走査プローブ２Ｃの軸方向に反
射し、対物レンズ２３に入射する。この対物レンズ２３
により集光され、観察対象物８上に焦点を結ぶ。２次元
スキャンミラー２２は電気的に駆動されることによっ
て、反射面が２次元にチルトする。これにより、観察対
象物８上の低干渉性光の合焦点は観察対象物８上で２次
元にスキャンされる。

【００８５】一方、ビームスプリッタ４１に入射した光
の一部は光分岐面４１ａを透過し、プリズム４４に入射
する。このプリズム４４の２つの反射面４４ａ、４４ｂ
で反射されて、折り返され、ＥＯ素子５１に入射する。
このＥＯ素子５１は電気光学結晶の表面に電極を形成
し、パソコン２１を介して電極間に電圧を印加すること
によって電気光学結晶の光学定数が変化し、内部を通過
する光を変調するものである。

【００８６】このＥＯ素子５１内を光が通過することに
より、ＥＯ素子５１を駆動する信号の周波数Ωの整数倍
だけ、光の周波数ωからシフトした光が発生する。さら
にコリメータレンズ１８に入射し、このレンズ１８によ
り集光され、反射ミラー５２上に焦点を結ぶ。

【００８７】観察対象物８で反射、或いは散乱した光の
一部は、前述した光路の逆の光路を戻り、ビームスプリ
ッタ４１の光分岐面４１ａに戻る。この光路が物体側光
路４５である。同様に反射ミラー５２で反射し、周波数
変調された光は再びコリメータレンズ１８により平行ビ
ームにされビームスプリッタ４１の光分岐面４１ａに戻
る。この光路が参照側光路４６である。

【００８８】物体側光路４５と参照側光路４６の光がビ
ームスプリッタ４１の光分岐面４１ａで混合され、物体
側側光路４５と参照側光路４６の光路長が低干渉性光源
１１のコヒーレンス長の範囲で一致した場合にはＥＯ素
子５１の駆動周波数に起因する周波数で変調された干渉
光が生成される。

【００８９】ここで、光路長調整手段により参照側の光
路長と物体側の観察点までの光路長とが一致するように
予め調整しておくと、観察対象物８からの反射光情報が
干渉光として常に得られることになる。この干渉光を集
光レンズ２６により光検出器２７上に集光し、電気信号
に変換する。

【００９０】そして、図１に示したように復調器２８に
より干渉光の変調周波数近傍の信号だけを取り出すと、
観察点からの信号を光ヘテロダイン検出により高Ｓ／Ｎ
で検出できる。この信号を観察対象上の集光点の走査と
同期してＡ／Ｄコンバータ２９を経てパソコン２１に取
り込み、走査位置と対応して復調信号を輝度でディスプ
レイ３０に表示することにより、観察対象物８の像を得
ることが出来る。

【００９１】ここで、上記物体側光路４５と参照側光路
４６は光走査プローブ２Ｃのプローブ挿入部４の先端の
硬質容器内部に設けられているため、体腔内に挿入した
際、体腔内の形状に起因する曲げ、ねじれなどを受ける
ことが無く、光学的な位置関係が安定に保たれる。

【００９２】従って、光走査プローブ２Ｃを体腔内に挿
入中にいかなる姿勢になっても、姿勢変化による物体側
光路４５と参照側光路４６の光路長の変動が無く、正し
い観察対象の像を得ることが出来る。

【００９３】さらに、ＥＯ素子５１は、ピエゾ駆動ミラ
ー１９より高速な駆動が可能であるため、ピエゾ駆動ミ
ラー１９を周波数シフタとして用いた場合よりも高フレ
ームレートの画像表示に対応できる。

【００９４】（第４の実施の形態）次に本発明の第４の
実施の形態を図５（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図
５（Ａ）と（Ｂ）は互いに９０°異なった方向から第４
の実施の形態の光走査プローブの先端部を見た場合の図
であり、具体的には図５（Ａ）が平面断面図、図５
（Ｂ）が側面断面図である。

【００９５】本実施の形態の光走査プローブ２Ｃは、第
２の実施の形態において、ビームスプリッタ４１の反射
面４１ｃで反射された光を集光レンズ２６を介して光検
出器２７で受光する代わりに、低干渉性光源１１の背面
側に配置した光検出器２７で受光する構成にしたもので
ある。

【００９６】具体的に説明すると、本実施の形態の光走
査プローブ２Ｄは、被検体内に挿通可能なプローブ挿入
部４の先端ハウジング５ｂの内部に、低干渉性光源１
１、低干渉性光源１１の発光部前方に、コリメータレン
ズ１５、コリメータレンズ１５の前方に、光路分岐素子
としてのビームスプリッタ４１を有する。ビームスプリ
ッタ４１の光分岐面４１ａは低干渉性光源１１から出射
された光の光軸に対してい傾いている。

【００９７】さらにビームスプリッタ４１は反射面４１
ｂを有する。反射面４１ｂはビームスプリッタ４１の光
分岐面４１ａと平行である。ビームスプリッタ４１の前
方にはレンズ４２、更にレンズ４４の前方に固定反射ミ
ラー４３、２次元スキャンミラー２２、対物レンズ２３
が配置されている。また、ビームスプリッタ４１の前方
には、プリズム４４、ビームスプリッタ４１の下方にレ
ンズ１８、レンズ１８の後方にピエゾ駆動ミラー１９は
配置されている。また、低干渉性光源１１の後方に受光
素子２７が配置されている。

【００９８】ビームスプリッタ４１の光分岐面４１ａか
ら観察対象物８にいたる光路が物体側光路４５である。

【００９９】この光分岐面４１ａからプリズム４４、レ
ンズ１８を経てミラー１９への光路が参照側光路４６で
ある。また、参照側光路４６はその一部分に、光走査プ
ローブ２Ｄの軸方向（図５中、左右方向）と平行な部分
４６ａ、４６ｂを有する。

【０１００】次に本実施の形態の光走査プローブ２Ｄの
作用を説明する。低干渉性光源１１から出射した近赤外
の低干渉性光はコリメータレンズ１５により平行ビーム
にされ、ビームスプリッタ４１に入射する。ビームスプ
リッタ４１に入射した光の一部は光分岐面４１ａで反射
する。

【０１０１】さらに反射面４１ｂで反射し、レンズ４２
を経て固定反射ミラー４３に入射し、反射して２次元ス
キャンミラー２２の反射面に斜めに入射する。２次元ス
キャンミラー２２の反射面に入射した低干渉性光は光走
査プローブ２Ｄの軸方向に反射し、対物レンズ２３に入
射する。

【０１０２】対物レンズ２３により集光され、観察対象
物８上に焦点を結ぶ。２次元スキャンミラー２２は電気
的に駆動されることによって、反射面が２次元にチルト
する。これにより、観察対象物８上の低干渉光の合焦点
は観察対象上で２次元にスキャンされる。

【０１０３】一方、ビームスプリッタ４１に入射した光
の一部は光分岐面４１ａを透過し、プリズム４４に入射
する。プリズム４４の二つの反射面４４ａ、４４ｂで反
射し、折り返す。さらにレンズ１８に入射する。

【０１０４】このレンズ１８により集光され、ピエゾ駆
動ミラー１９上に焦点を結ぶ。ピエゾ駆動ミラー１９は
電気的に駆動されることによって、反射面が光軸に垂直
方向に往復移動する。ピエゾ駆動ミラー１９で光が反射
することにより、ピエゾ駆動ミラー１９の軸方向の速度
に応じたドップラーシフト周波数Ωだけ、光の周波数ω
からシフトした光が発生する。

【０１０５】上記観察対象物８で反射、散乱した光は、
前述した光路の逆の光路を戻り、ビームスプリッタ４１
の光分岐面４１ａに戻る。この光路が物体側光路４５で
ある。

【０１０６】同様にミラー１９で反射し、周波数変調さ
れた光は再びレンズ１８により平行ビームにされたビー
ムスプリッタ４１の光分岐面４１ａに戻る。この光路が
参照側光路４６である。

【０１０７】物体側光路４５と参照側光路４６の光がビ
ームスプリッタ４１の光分岐面４１ａで混合され、物体
側光路４５と参照側光路４６の光路長が低干渉性光源１
１のコヒーレンス長の範囲で一致した場合にはドップラ
ーシフト周波数Ωの周波数の干渉光が生成される。ここ
で、光路長調整手段により参照側の光路長と物体側の観
察点までの光路長とが一致するように予め調整しておく
と、観察対象からの情報が干渉光として常に得られるこ
とになる。

【０１０８】この干渉光はコリメータレンズ１５、低干
渉性光源１１を経て、その背面側に配置した受光素子２
７に入射する。受光素子２７は光強度を、電気信号に変
換し、図１に示す復調器２８により周波数Ωの近傍の信
号だけを取り出すと、観察点からの信号を光ヘテロダイ
ン検出により高Ｓ／Ｎで検出できる。

【０１０９】この信号を観察対象上の集光点の走査と同
期してＡ／Ｄコンバータ２９によりパソコン２１に取り
込み、走査位置と対応して復調信号を輝度でディスプレ
イ３０に表示することにより、観察対象物８の像を得る
ことができる。

【０１１０】ここで、上記物体側光路４５と参照側光路
４６は光走査プローブ２Ｄのプローブ挿入部４の硬質の
先端内部に設けられているため、体腔内に挿入した際、
体腔内の形状に起因する曲げ、ねじれなどを受けること
が無く、光学的な位置関係が安定に保たれている。

【０１１１】従って、光走査プローブ２Ｄを体腔内に挿
入中にいかなる姿勢になっても、姿勢変化による物体側
光路と参照側光路の光路長の変動が無く、正しい観察対
象の像を得ることができる。

【０１１２】さらに、本実施の形態では、光分岐面４１
ａから受光素子２７に至る光路が、低干渉性光源１１と
同軸上に配置されるため、第２，第３の実施の形態より
も、先端ハウジング５ｂの外形を小さくすることができ
る。

【０１１３】以上説明した各実施の形態により、物体側
光路と参照側光路は光走査プローブのプローブ挿入部４
の硬質の先端内部に設けられているため、体腔内に挿入
した際、体腔内の形状に起因する曲げ、ねじれなどを受
けることが無く、光学的な位置関係が安定に保たれる。

【０１１４】従って、光走査プローブを体腔内に挿入中
にいかなる姿勢になっても、姿勢変化による物体側光路
と参照側光路の光路長の変動が無く、正しい観察対象の
像を得ることが出来る光走査プローブを提供することが
できる。

【０１１５】なお、上述の実施の形態、例えば第１の実
施の形態では参照側光路側にピエゾ駆動ミラー１９を設
けているが、物体側光路側にＥＯ素子などの光変調素子
などを設けるようにしても良い。また、上述した各実施
の形態を部分的に組み合わせて構成される実施の形態も
本発明に属する。

【０１１６】［付記］ １．前記硬質の先端内部には、低干渉性光源も配置され
ていることを特徴とする請求項１記載の光走査プロー
ブ。

【０１１７】２．請求項１において、さらに参照側光路
及び物体側光路の一方の光路側に光変調を行う変調手段
が設けてある。 ３．請求項１において、さらに参照側光路側にその参照
側の光路長を調整する光路長調整手段が設けてある。

【０１１８】４．被検体内に挿通可能な挿入部の先端内
部に、光路分岐素子と、光周波数シフタと、光分岐素子
から観察点にいたる物体側光路の一部と、光分岐素子か
ら光周波数シフタの方へ分岐する参照側光路と、を少な
くとも有し、該参照側光路は少なくともその一部分が、
光走査プローブの軸方向と平行であることを特徴とする
光走査プローブ。

【０１１９】５．被検体内に挿通可能な挿入部の先端内
部に、光路分岐素子と、光周波数シフタと、光分岐素子
から観察点にいたる物体側光路の一部と、光分岐素子か
ら光周波数シフタの方へ分岐する参照側光路と、を少な
くとも有し、該参照側光路の一箇所が、光走査プローブ
の軸方向と平行であることを特徴とする光走査プロー
ブ。

【０１２０】６．被検体内に挿通可能な挿入部の先端内
部に、光路分岐素子と、光周波数シフタと、光分岐素子
から観察点にいたる物体側光路の一部と、光分岐素子か
ら光周波数シフタの方へ分岐する参照側光路と、を少な
くとも有し、該参照側光路はその途中において１８０°
折り返され、二箇所の部分が、光走査プローブの軸方向
と平行であることを特徴とする光走査プローブ。

【０１２１】７．被検体内に挿通可能な挿入部の先端内
部に、光路分岐素子と、光周波数シフタと、光分岐素子
から観察点にいたる物体側光路の一部と、光分岐素子か
ら光周波数シフタの方へ分岐する参照側光路と、受光素
子と、を少なくとも有し、該参照側光路は少なくともそ
の一部分が、光走査プローブの軸方向と平行であり、該
光分岐素子から受光素子に至る光路も、その一部分が光
走査プローブの軸方向と平行であることを特徴とする光
走査プローブ。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
検体内に挿通可能な挿入部の硬質の先端内部に、低干渉
性光源からの低干渉性光を測定を行う物体側に導く物体
側光路と、参照側となる参照側光路とに光路を分岐する
光路分岐手段と、前記物体側光路と参照側光路とによる
光を混合して干渉光として光検出手段側に導く光混合手
段と、とを設けているので、挿入部を体腔内に挿入中に
いかなる姿勢になっても、姿勢変化による物体側光路と
参照側光路の光路長の変動が無く、正しい観察対象の像
を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた干渉型光イ
メージング装置の全体構成図。

【図２】第１の実施の形態の光走査プローブの先端側の
構成を平面断面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態の光走査プローブの
先端側の構成を断面図。

【図４】本発明の第３の実施の形態の光走査プローブの
先端側の構成を断面図。

【図５】本発明の第４の実施の形態の光走査プローブの
先端側の構成を断面図。

【図６】従来例の干渉型ＯＣＴの構成を示す図。

【符号の説明】

１…光イメージング装置 ２…光走査プローブ ３…制御装置 ４…プローブ挿入部 ５…先端ハウジング部 ６…コネクタ部 ８…観察対象物 １１…低干渉光源 １３ａ〜１３ｄ…信号線 １５…コリメータレンズ １６…ビームスプリッタ １７…プリズムミラー １８…コリメータレンズ １９…ピエゾ駆動ミラー ２１…パソコン ２２…２次元スキャンミラー ２３…対物レンズ ２５…走査駆動回路 ２６…集光レンズ ２７…光検出器 ２８…復調器 ２９…Ａ／Ｄコンバータ ３０…ディスプレイ ３１…物体側光路 ３２…参照側光路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 26/10 １０４ Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｄ ４Ｃ０６１ Ｆターム(参考） 2F064 AA09 EE01 FF03 GG02 GG12 GG13 GG22 GG24 GG44 GG55 GG68 HH03 JJ05 2F065 AA51 CC16 FF52 FF67 GG07 GG21 HH14 JJ03 LL02 LL04 LL13 LL46 LL53 LL62 MM16 NN08 QQ03 2G059 AA06 BB12 EE09 FF01 FF06 GG02 HH01 JJ11 JJ12 JJ13 JJ15 JJ18 JJ22 JJ30 LL01 MM09 PP04 2H041 AA23 AB14 AC08 AZ02 2H045 AB13 BA12 4C061 CC06 DD03 FF47 HH51

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体内に挿通可能な挿入部の硬質の先
   端内部に、低干渉性光源からの低干渉性光を測定を行う
   物体側に導く物体側光路と、参照側となる参照側光路と
   に光路を分岐する光路分岐手段と、 前記物体側光路と参照側光路とによる光を混合して干渉
   光として光検出手段側に導く光混合手段と、 とを設けたことを特徴とする光走査プローブ。
2. 【請求項２】 前記光路分岐手段は前記光混合手段の機
   能を兼ねることを特徴とする請求項１記載の光走査プロ
   ーブ。
3. 【請求項３】 前記物体側光路には２次元的に低干渉性
   光を走査する走査手段が設けられていることを特徴とす
   る請求項１記載の光走査プローブ。