JP4262355B2 - 光イメージング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低干渉性の光を用いて生体組織の光断層像を得る光イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低干渉性光を用い、その光をフレキシブルシャフト内のファイバを介して先端光学素子に伝達し、フレキシブルシャフトと共に先端光学素子も回転して観察ビームを回転走査する光イメージング装置が特表平６−５１１３１２に開示されている。
この光イメージング装置に採用されたプローブでは、２次元的な像しか得られない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
正確な患部の構造の立体的な構造の把握には従来２次元画像から医師が頭の中で３次元像を推測し理解していたが、熟練が必要になる。また、任意の方向の断層像が得られないし、定量的な患部の大きさの測定等がしにくい等の欠点がある。
【０００４】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、回転駆動手段と進退駆動手段とで駆動した場合の生体組織の光断層像を得ることにより、３次元の断層像を得たり、任意の方向の断面の断層像も得られ、診断し易い画像を提供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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様による光イメージング装置は、低干渉光を用いて生体組織の光断層像を得る光イメージング装置において、
少なくともその先端は光透過性の良い素材で形成されており、先端が開口していないシースと、
光の出射・入射部と、
前記シースの内側に挿入された柔軟なパイプ部材と、
前記柔軟なパイプ部材の先端側に取り付けられた前記出射・入射部の保持部材と、
前記パイプ部材の内腔に設けられた低干渉光を伝送する光ファイバと、を有し、
前記パイプ部材を回転させる回転駆動手段と、
前記パイプ部材を軸方向に進退する進退駆動手段と、
前記進退駆動手段による進退駆動時の前記光ファイバの弛みを吸収する弛み吸収手段と、
前記出射・入射部の出射光の走査モードに応じて回転駆動手段及び進退駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
を設け、
前記シースは第１のシースと、前記第１のシースの内部に設けられた第２のシースとを有し、前記パイプ部材は前記第２のシースの内側に挿入され、前記第２のシースは前記進退駆動手段により前記パイプ部材と共に前記軸方向に進退することを特徴とする。
【０００６】
【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ないし図６は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態の光イメージング装置の構成を示し、図２は光走査プローブの構成を示し、図３は光ロータリジョイントの構成を示し、図４は光走査プローブの先端側の構成を示し、図５は本実施の形態による走査モードを示し、図６は変形例における弛み防止機構を示す。
【０００７】
図１に示す本発明の第１の実施の形態の光イメージング装置（光断層画像装置）１は超高輝度発光ダイオード（以下、ＳＬＤと略記）等の低干渉性光源２を有する。この低干渉性光源２はその波長が例えば１３００ｎｍで、その可干渉距離が例えば１７μｍ程度であるような短い距離範囲のみで干渉性を示す低干渉性光の特徴を備えている。
【０００８】
つまり、この光を例えば２つに分岐した後、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１７μｍ程度の短い距離範囲内の場合には干渉した光として検出され、それより光路長が大きい場合には干渉しない特性を示す。
【０００９】
この低干渉性光源２の光は第１のシングルモードファイバ３の一端に入射され、他方の端面（先端面）側に伝送される。
この第１のシングルモードファイバ３は途中の光カップラ部４で第２のシングルモードファイバ５と光学的に結合されている。従って、この光カップラ４部分で２つに分岐されて伝送される。
【００１０】
第１のシングルモードファイバ３の（光カップラ部４より）先端側には、光走査プローブ８Ａが進退移動（つまり、リニア移動）された場合に対する光ファイバの弛み防止手段６が形成され、この部分の先端側に駆動部７を介して光走査プローブ８Ａと観測装置とが接続されている。
【００１１】
光ファイバの弛み防止手段６は例えば数ｃｍ程度（より具体的には５ｃｍ）でループ状にされ、光走査プローブ８Ａが進退移動（つまり、リニア移動）された場合に対する光ファイバの弛みの影響を防止する。
【００１２】
上記駆動部７には第１のシングルモードファイバ３の先端側の非回転部と、回転される回転部とで光を伝送可能な結合を行う光ロータリジョイント９が設けてあり、この光ロータリジョイント９により光走査プローブ８内に挿通されて、回転駆動される第３のシングルモードファイバ１０に低干渉性光源２の光が伝送（導光）されるようにしている。
【００１３】
そして、伝送された光は光走査プローブ８Ａの先端側から被検体としての生体組織１１側に走査されながら照射される。また、生体組織１１側での表面或いは内部での散乱などした反射光の一部が取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ３側に戻り、光カップラ部４によりその一部が第２のシングルモードファイバ５側に移り、第２のシングルモードファイバ５の一端から光検出器としての例えばフォトダイオード等の光検出器１２に入射される。
【００１４】
また、駆動部７には光ロータリジョイント９のロータ側を回転駆動する回転駆動手段と、光ロータリジョイント９及び回転駆動手段をプローブ８の軸方向に進退移動する進退移動手段（リニア移動手段）とが設けてあり、これらは回転／進退制御装置１３によって制御される。
【００１５】
また、第２のシングルモードファイバ５の光カップラ部４より先端側には基準光の光路長を変える光路長の可変機構１４が設けてある。この光路長の可変機構１４は光走査プローブ８により生体組織１１の深さ方向に所定の走査範囲だけ走査する光路長に対応してこの走査範囲の光路長だけ高速に変化させることができるようにしている。
【００１６】
例えば、第２のシングルモードファイバ５の先端に対向するレンズ１５を介してグレーティング１６が配置され、このグレーティング（回折格子）１６と対向するレンズ１７を介してステージ１８上に配置され、微小角度回動可能なガルバノメータミラー１９で反射させるようにしており、このガルバノメータミラー１９はガルバノメータコントローラ２０により、符号ａで示すように高速に回転的に振動される。
【００１７】
このガルバノメータミラー１９はガルバノメータのミラーにより反射させるもので、ガルバノメータに交流の駆動信号を印加してその可動部分に取り付けたミラーを高速に回転的に振動させるものである。
【００１８】
つまり、光走査プローブ８Ａにより、生体組織１１の深さ方向に所定の距離だけ高速に走査できるようにガルバノメータコントローラ２０により、駆動信号が印加され、この駆動信号により符号ａで示すように高速に回転的に振動する。
【００１９】
そして、この回転的振動により第２のシングルモードファイバ５の端面から出射され、ガルバノメータミラー１９で反射されて戻る光の光路長は生体組織１１の深さ方向に走査する所定の距離の走査範囲だけ変化する。
【００２０】
つまり、ガルバノメータミラー１９により、深さ方向の断層像を得るための光路長の変化手段を形成している。このガルバノメータミラー１９による光路長の変化手段はＳＣＩＥＮＣＥ ＶＯＬ．２７６、１９９７、ｐｐ２０３７−２０３９に開示されている。
【００２１】
この光路長の可変機構１４で光路長が変えられた光は第２のシングルモードファイバ５の途中に設けたカップラ部４で第１のシングルモードファイバ３側から漏れた光と混合されて、共に光検出器１２で受光される。
【００２２】
なお、例えば第２のシングルモードファイバ５は１軸ステージ１８をその可変範囲の中間位置付近に設定した状態では光カップラ部４から第４のシングルモードファイバ９等を経て光走査プローブ８Ａの先端から生体組織１１に至る光路長と、第２のシングルモードファイバ５を経て１軸ステージ１８上のガルバノメータミラー１９で反射される光路長とがほぼ等しい長さとなるように設定されている。
【００２３】
そして、光走査プローブ８により生体組織１１側からの戻り光に対し、ガルバノメータミラー１９を高速で回転的振動或いは高速振動させてその基準光側の光路長を周期的に変化することにより、この光路長と等しい値となる生体組織１１の深さ位置での反射光とを干渉させ、他の深さ部分での反射光は非干渉にすることができるようにしている。
上記ガルバノメータミラー１９はガルバノメータミラーコントローラ２０により駆動動作が制御される。
【００２４】
上記光検出器１２で光電変換された信号はアンプ２２により増幅された後、復調器２３に入力される。この復調器２３では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換器２４を経てコンピュータ２５に入力される。このコンピュータ２５では断層像に対応した画像データを生成し、モニタ２６に出力し、その表示面にＯＣＴ像（光断層像或いは光イメージング像）２７を表示する。
【００２５】
また、コンピュータ２５には、キーボード等の光断層モードを指示入力するモード入力部２８と接続されている。そして、ユーザがこのモード入力部２８から光断層モードの指示入力を行うことにより、コンピュータ２５はその指示入力に対応して回転／進退制御装置１３を介して駆動部７の駆動動作を制御する。
【００２６】
また、コンピュータ２５は回転／進退制御装置１３を介して１軸ステージ１８の位置の制御を行う。つまり、回転／進退制御装置１３は駆動部７を回転等、駆動させる際に、制御信号をガルガノメータミラーコントローラ２０に送る。
【００２７】
また、回転／進退制御装置１３による回転／進退させる時の基準のタイミング制御信号と、ガルガノメータミラーコントローラ２０によるガルガノメータミラーを回転振動させる時の基準のタイミング制御信号はビデオ同期回路２９の画像化する際のビデオ同期信号と同期させるようにしている。
【００２８】
つまり、ビデオ同期回路２９のビデオ同期信号はそれぞれガルバノメータコントローラ２０と回転／進退制御装置１３にも送られ、例えばガルバノメータコントローラ２０はビデオ同期信号（より具体的には高速及び低速の２つのビデオ同期信号における高速の第１のビデオ同期信号）に同期した周期でガルバノメータミラー１９を駆動し、このガルバノメータミラー１９の１周期毎に回転駆動用モータ３３を微小ステップで回転させ、その際の１回転の周期はビデオ同期信号（より具体的には低速の第２のビデオ同期信号）に同期した周期と同期させるようにする。
本実施の形態における光走査プローブ８Ａ及び駆動部７の構造を図２に示す。
第１のシングルモードファイバ３の先端側はフレーム３１内の光ロータリジョイント９を介して中空で柔軟性をもつ回転力伝達部材としてのフレキシブルシャフト３２内に挿通光される柔軟性を有する光ファイバとしての第３のシングルモードファイバ１０と光学的に結合される。
【００２９】
このフレーム３１には回転（駆動）用モータ３３が取り付けてあり、その回転軸にに取り付けたギヤ３４等を介して光ロータリジョイント９のロータ９Ａを回転駆動できるようにしている。
【００３０】
この回転はロータ９Ａの中心軸に固定した第３のシングルモードファイバ１０及びロータ９Ａにその後端を取り付けたフレキシブルシャフト３２に伝達され、第３のシングルモードファイバ１０及びフレキシブルシャフト３２は回転駆動される。
【００３１】
フレキシブルシャフト３２は光走査プローブ８Ａの外套チューブ（シース）を構成する可撓性を有する樹脂チューブ３５内に挿通され、このフレキシブルシャフト３２の先端には光の出射及び（出射された光の生体組織側での反射光が）入射される光学ユニット３６が取り付けてあり、第３のシングルモードファイバ１０で伝送された低干渉性光はその先端の光学ユニット３６を介して垂直方向に出射され、透明な樹脂チューブ３５を透過して生体組織１１側に出射される。
【００３２】
また、生体組織１１側で反射された光は逆に伝達され、第３のシングルモードファイバ１０から光ロータリジョイント９で第１のシングルモードファイバ３側、つまり観測装置側に伝達される。
【００３３】
なお、樹脂チューブ３５の先端は閉塞され、またこの樹脂チューブ３５の少なくとも先端側（つまり、光学ユニット３６から光が出射される部分に対向する部分）は例えばポリメチルペンテン製等、（低干渉性光に対して）透明で光透過性が良いチューブで形成されている。
【００３４】
樹脂チューブ３５内には透明で、樹脂チューブ３５の屈折率に近い屈折率を持つ透明液体３７が充満されており、この透明液体３７は例えば、樹脂チューブ３５の後端でシール機能を持つ軸受けでシールされている。
【００３５】
また、上記駆動部７におけるフレーム３１がリニア移動（或いは進退移動）支持部材３８に取り付けてあり、このリニア移動支持部材３８のネジ孔にはリニア移動用ボールネジ３９が螺合している。
【００３６】
そして、このリニア移動用ボールネジ３９の後端はリニア移動用モータ４０の回転軸に取り付けてあり、このリニア移動用モータ４０を回転駆動することにより、リニア移動支持部材３８と共にフレーム３１を前進移動或いは後退移動できるようにしている。
【００３７】
上記光ロータリジョイント９は図３に示すような構造になっている。
図３に示すように光ロータリジョイント９はロータ９Ａの後端の円柱状の拡径部がその外側の円柱状のステータ９Ｂの凹部内に配置され、２箇所の軸受け４１で回転自在に支持されている。
【００３８】
また、ロータ９Ａの中心軸に沿って固定された第３のシングルモードファイバ１０の後端にはロータ９Ａの凹部内に設けたレンズ４２と対向している。また、このレンズ４２に対向する位置のステータ９Ｂの凹部内にもレンズ４３が設けてあり、第１のシングルモードファイバ３の先端から出射される光は対向するレンズ４３、４２を経て第３のシングルモードファイバ１０の後端に伝送されるし、生体組織１１側からの戻り光は第３のシングルモードファイバ１０から対向するレンズ４２、４３を経て第１のシングルモードファイバ３の先端面に伝送される。
【００３９】
また、光走査プローブ８の先端側に配置される光学ユニット３６は図４に示すような構造になっている。
【００４０】
フレキシブルシャフト３２の先端には略円筒状のレンズ枠４５を介して円柱状のＧＲＩＮレンズ４６が固定されており、このＧＲＩＮレンズ４６の先端面には光を直角方向に変更するプリズム４７が接合されている。
【００４１】
また、レンズ枠４５における小径部には第３のシングルモードファイバ１０の先端が固定されている。そして、第３のシングルモードファイバ１０で伝送した光をＧＲＩＮレンズ４６で収束し、さらにプリズム４７で直角方向に反射して、樹脂チューブ３５を透過して生体組織１１側に観察ビーム４８を出射する。
【００４２】
また、生体組織１１側での反射光を逆の光路を経てプローブ８Ａの基端側の観察装置に伝送する。
このような構成の第１の実施の形態による作用を以下に説明する。
【００４３】
図１に示すように設定した後、術者等のユーザはモード入力部２９から光イメージング像を得ようとするモードの指示入力を行う。例えば、ラジアルスキャンモードを指示した場合には、コンピュータ２５を介して回転／進退制御装置１３は回転用モータ３３を駆動して図５（Ａ）のようにラジアルスキャンモードでの光イメージング像を得ることができる。
【００４４】
この場合には、図２において、回転用モータ３３の回転が歯車３４によってフレキシブルシャフト３２に伝達され、それにより光学ユニット３６が回転し、フレキシブルシャフト３２の軸に垂直な方向に観察ビームを走査し、円周状に光走査プローブ８Ａの軸に垂直な光イメージング像を得ることができる。なお、この時、進退移動用モータ４０は駆動されず、フレーム３１も移動しない。
【００４５】
また、リニアスキャンモードを指示した場合には、コンピュータ２５を介して回転／進退制御装置１３は進退移動用モータ４０を駆動して図５（Ｂ）のようにリニアスキャンモードでの光イメージング像を得ることができる。
【００４６】
この場合には回転用モータ３３は駆動されず、進退移動用モータ４０の回転によってボールネジ３９が回転しフレーム３１が図２で左右方向に移動する。フレーム３１の移動によって回転用モータ３３，光ロータリジョイント等のフレーム３１内の移動ユニット全体が左右に移動しフレキシブルシャフト３２が樹脂チューブ３５に対して進退し、光学ユニット３６が左右に走査され、光走査プローブ８Ａの軸を通る断層像を得ることができる。
【００４７】
また、３次元スキャン或いはスパイラルスキャンモードを指示した場合には、コンピュータ２５を介して回転／進退制御装置１３は回転用モータ３３を駆動すると共に、これに連動して進退移動用モータ４０を駆動して図５（Ｃ）のように３次元スキャンモードでの光イメージング像を得ることができる。
【００４８】
この場合、回転走査がリニア走査に対し十分早くなるように走査すると、２次元の円周像を積み重ねる形で３次元構築像を得ることができる。３次元データが構築できれば、そのデータに対し、自在な断面を構築することができる。
【００４９】
つまり、この３次元スキャンモードでの光イメージング像を得た場合には、そのモードでの光イメージング像の画像データがコンピュータ２５内のメモリ或いはハードディスク等の画像データ記憶装置に記憶されるので、術者は３次元スキャンモードでの光イメージング像を得た場合には、３次元スキャンモードでの光イメージング像を立体的に表示させたり、所望とする断面での光イメージング像を表示させたりすることもできる。
【００５０】
従って、本実施の形態によれば、光走査プローブ８Ａにより、その先端の光学ユニット３６を回転駆動及び進退移動可能にして、低干渉性光を３次元的に走査できるようにしているので、３次元的に走査による３次元的なイメージング画像を得ることができ、３次元的に表示させることにより、術者はその画像から２次元画像しか得られない場合よりもはるかに診断し易い。また、３次元的なイメージング画像を表示させることにより、患部等の３次元的な大きさも定量的に把握し易い。
【００５１】
さらに、任意の方向からの断層像も表示できるので、術者は注目する部位に対し、的確な診断を行い易い。つまり、術者に対し、診断に易い３次元像及び任意の方向での断層像を提供できる。
【００５２】
なお、フレキシブルシャフト３２は密巻きのコイルを１重にしたものに限定されるものでなく、２重或いは３重にして、柔軟性を有し、一端に加えられた回転を他端に効率良く伝達する機能を有するものにしても良い。
【００５３】
従って、本実施の形態は以下の効果を有する。
ラジアル画像及びリニア画像の両方を得ることができるし、３次元画像も得られ、さらに所望とする断面での２次元画像も得られ、術者はこれらの画像から患部等を把握し易く、的確な診断がし易い。
【００５４】
また、本実施の形態によれば、観測装置に対し、後述するように走査モードがリニア走査等に制限された光走査プローブが接続された場合にも、その走査モードで走査して光断層像を得ることができる。
この場合には、観測装置により簡単に着脱自在となるコネクタ構造にしても良い。
【００５５】
本実施の形態では、樹脂チューブ３５の内部に樹脂チューブ３５の屈折率に近い屈折率を有する透明液体３７を封入することにより、樹脂チューブ３５と透明液体３７界面での光の反射を低減し、検出光に対する雑音光を低減する効果を有する。しかし、また透明液体３７を封入せず、空気とする構成を取ることも可能である。
【００５６】
次に第１の実施の形態における変形例を説明する。この変形例は図１に示す第１の実施の形態において、ファイバ弛み防止手段の構成が異なるのみである。 図６に示すようにこの変形例では第１のシングルモードファイバ３は第１のプーリ４９と第２のプーリ５０とに掛け渡してあり、その一方のプーリ（例えば４９）が他方と平行に、図示しない移動手段で移動されるようにしてある。
この移動手段はプローブ８のリニア移動に連動して移動されるように制御される。そして、ファイバ３が常時殆ど一定の張力状態に維持され、弛みができること防止している。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図７を参照して説明する。図７は第２の実施の形態における光走査プローブの先端側の構成を示し、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の状態からインナチューブ３５Ｂ側を光走査プローブの基端側に移動した状態を示す。
本実施の形態では、光走査プローブ８Ｂは、アウタチューブ３５Ａとインナチューブ３５Ｂとの２重チューブ構造にしている。
【００５８】
そして、インナチューブ３５Ｂ内には第１の実施の形態と同様にフレキシブルシャフト３２を挿通し、そのフレキシブルシャフト３２の先端に光学ユニット３６を取り付けている。
【００５９】
つまり、フレキシブルシャフト３２の先端にはレンズ枠４５を介してＧＲＩＮレンズ４６及びプリズム４７が固定され、またこのレンズ枠４５にはフレキシブルシャフト３２内を挿通した第３のシングルモードファイバ１０の先端も固定されている。
【００６０】
なお、本実施の形態ではレンズ枠４５内にＧＲＩＮレンズ４６及びプリズム４７が固定され、このレンズ枠４５におけるプリズム４７から光を出射すると共に、プリズム４７に光が入射される部分に開口を設けて観察窓５２を形成している。
また、インナチューブ３５Ｂ内には第１の実施の形態と同様に透明な液体３７が充満されている。
【００６１】
フレキシブルシャフト３２の後端は回転駆動用モータにより、回転できるようにしている。また、インナチュ−ブ３５Ｂの後端は、図２のフレーム３１の前端の開口に固定されている。
【００６２】
そして、フレキシブルシャフト３２がリニア方向に進退移動されると、このインナチュ−ブ３５Ｂも同様に移動されるようにしている。
また、インナチュ−ブ３５Ｂを覆うアウタチューブ３５Ａ内にも透明な液体５３、つまり反射防止のための屈折率整合媒質が封入されている。
また、このアウタチューブ３５Ａの後端は固定されている。
その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００６３】
本実施の形態によれば、リニア走査によるフレキシブルシャフト３１の摩擦の変化による回転ムラを防止することができる。
また、ラジアル走査用の光走査プローブを流用でき、安価にできる。
【００６４】
なお、第２の実施の形態の変形例として、ラジアル走査による２次元画像を時系列で多数枚メモリに保存し、フリーズを掛けた時には、フリーズがかかってからの信号ではなく、実際にフレーズがかかったときの画像をメモリから呼び出し、表示、プリントアウトを行う。
【００６５】
また、そのメモリを、リニア走査しながら得た連続的な２次元画像を保存し、３次元再構築を行なうのにも用いるようにしても良い。
この変形例によると、フリーズを掛けた瞬間の画像が得られる効果がある。
【００６６】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図８を参照して説明する。図８は第３の実施の形態における光走査プローブの先端側の構成を示す。なお、図８（Ａ）は光走査プローブの先端側を斜視図で示し、図８（Ｂ）はＡ−Ａ断面を示す。
【００６７】
本実施の形態における光走査プローブ８Ｃは例えば第１の実施の形態の光走査プローブ８Ａにおいて、透明な光学シース３５内にその長手方向に線状のマーキング部材５６を埋め込んだものである。
【００６８】
つまり、観察ビーム４８を光走査プローブ８Ｃの長手方向に垂直方向に出射する光学ユニット３６と、光学ユニット３６を回転するフレキシブルシャフト３２と、それらの外側に有り、柔軟なＦＥＰなどの樹脂チューブ３５からなる透明な光学シースが設けられている。光学シースには長手方向に平行に線状のマーキング部材５６が埋め込まれている。
【００６９】
そして、フレキシブルシャフト３２が回転し、それに応じ観測ビーム４８が回転し、深さ方向の情報を収集する。観測ビーム４８がマーキング部材５６を通過するときは、観測ビーム４８が遮られ信号が得られないので、マーキングの位置を基準として観測ビーム４８の回転位置を知ることができる。画像の再構成はこのマーキングの位置を基準として行う。
【００７０】
本実施の形態は観測ビーム４８の回転位置を知ることができる効果を有する。その他は第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００７１】
その他に、マーキング部材５６を内視鏡から観察できるような色などにすると、ＯＣＴ断層像上の位置と、内視鏡像の位置を対応させて理解することが容易ともなる。
【００７２】
図９は第３の実施の形態の変形例を示す。
【００７３】
図９（Ａ）では光学シースを形成する樹脂チューブ３５の例えば内周面に凹部（切り欠き）９１を設けたものであり、図９（Ｂ）では樹脂チューブ３５の例えば外周面にＶ字状の切り欠き９２を設けたものであり、図９（Ｃ）では樹脂チューブ３５の例えば内周面の所定の位置で段差状に肉厚が変化する段差部９３を設けたものであり、図９（Ｄ）では樹脂チューブ３５の例えば内周面の所定の角度範囲が薄肉になる薄肉部９４をその境界では段差部９５で段差状に変化するように設けたものである。
このようなものでも観測ビーム４８の回転位置を知ることができる。
【００７４】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を図１０を参照して説明する。図１０は第４の実施の形態における光走査プローブの先端側の構成を示す。
この光走査プローブ８Ｄは例えば第１の実施の形態における光走査プローブ８Ａにおいて、リニア走査を行う場合の基準位置を検出できるように樹脂チューブ３５の先端側の例えば外周面にマーキング部材５７をリング状に設けている。
【００７５】
なお、第１の実施の形態ではラジアル及びリニア走査（及びこれらの組み合わせのスパイラル走査）ができる駆動機構を備えたのもであるが、本実施の形態はリニア走査のみを行う場合にマーキング部材５７は機能する。その他はと同様の構成である。
【００７６】
より具体的に説明すると、低干渉性光を伝送するシングルモードファイバ１０の先端に設けた光学ユニット３６は、該ファイバ１０からの光を集光するＧＲＩＮレンズ４６と、このレンズ４６からの光を９０度に曲げるプリズム４７とから構成され、これらがレンズ枠４５で保持されている。
【００７７】
樹脂チューブ３５内に挿通されたフレキシブルシャフト３２は図１０に対して左右に進退し、観測ビーム４８を左右に走査し、深さ方向と左右方向の２次元的な像を得る。光学シースを形成する樹脂チューブ３５には周上にマーキング部材５７が設けられており、観測ビーム４８がマーキング部材を通過すると、観測ビーム４８が遮られ信号が得られないので、マーキングの位置を基準として観測ビーム４８の走査位置を知ることができる。
【００７８】
本実施の形態によれば、光学ユニット３６がシース先端に接触しないための走査範囲制御、光走査プローブ８Ｄの長さが異なる場合の走査範囲制御に用いることができる効果がある。
【００７９】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態を図１１を参照して説明する。図１１は第５の実施の形態における光走査プローブの先端側の構成を示す。
この光走査プローブ８Ｅは例えば第１の実施の形態における光走査プローブ８Ａにおいて、リニア走査を行う場合の基準位置を検出できるように樹脂チューブ３５の先端側にその長手方向に櫛状に等間隔にスリット状のマーキング部材５９を例えば埋め込むようにして設けている。
【００８０】
光学シースを形成する樹脂チューブ３５には櫛状に均等の間隔にスリット状のマーキング部材５９が設けられ、このマーキング部材５９は光を透過する樹脂チューブ３５とは異なり、例えば厚い部分では反射する反射体で形成されてており、反射体を通過する毎にその位置を知ることができる
本実施の形態によれば、フレキシブルシャフト３２の伸縮による走査ムラがあっても、位置を補正して正しい像を提供することができる効果がある。
【００８１】
（第６の実施の形態）
次に本発明の第６の実施の形態を図１２を参照して説明する。図１２は第６の実施の形態における光走査プローブの先端側の構成を示す。図１２（Ａ）は光走査プローブの先端側の構成を縦断面図で示し、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。
【００８２】
この光走査プローブ８Ｆはフレキシブルシャフト３２の先端の光学ユニット３６にその長手方向にスリット部材６１を設け、かつこのスリット部材６１を挟むようにして発光ダイオード（ＬＥＤと略記）６２ａとフォトダイオード６２ｂとを対向するように樹脂チューブ３５に固定している。
【００８３】
また、ＬＥＤ６２ａとフォトダイオード６２ｂとは樹脂チューブ３５内に埋め込んだリード線６３と接続されており、このリード線６３は光走査プローブ８Ｆの後端側に延出され、位置検出装置に接続されている。
【００８４】
そして、光学ユニット３６が樹脂チューブ３５の長手方向に移動された場合、遮光性のスリット部材６１に形成した等間隔のスリット孔６１ａを透過した光をフォトダイオード６２ｂで受光することにより、光学ユニット３６のリニア方向の位置を検出できるようにしている。
【００８５】
本実施の形態によれば、フレキシブルシャフト３２の伸縮による走査ムラがあっても、位置を補正して正しい像を提供することができる。
また、第３ないし第５の実施の形態のように位置検出が観察像に影響を与えない効果もある。
【００８６】
（第７の実施の形態）
次に本発明の第７の実施の形態を図１３を参照して説明する。図１３は第７の実施の形態における光走査プローブの先端側の構成を示す。
この光走査プローブ８Ｇは、例えば図８の第３の実施の形態において、光学シースを形成する樹脂チューブ３５の代わりに、金属保護ケース６５とバルーン６６とを採用している。
【００８７】
金属保護ケース６５は光学ユニット３６を例えば十字状のフレームで覆い、光学ユニット３６が回転駆動された場合、十字状のフレーム部分で観察ビームが遮光されることにより、回転方向の位置を検出できるマーキング部材としての機能（作用）を持つようにしている。
【００８８】
金属保護ケース６５の外側のバルーン６６は透明な部材で形成されている。 本実施の形態によれば、ラジアル走査を行った場合、観測ビームの位置を検出することができる。
【００８９】
（第８の実施の形態）
次に本発明の第８の実施の形態を図１４を参照して説明する。図１４は第８の実施の形態における光走査プローブの先端側の構成を示す。
この光走査プローブ８Ｈは、例えば第１の実施の形態において、レンズ枠４５における観察ビーム４８が出射される方向と反対側に例えば黒色等に識別し易い色にしたマーキング部７１が形成してある。
【００９０】
そして、内視鏡から透明な樹脂チューブ３５を通してこのマーキング部７１を観察できるようにしており、このマーキング部７１と反対側に観察ビーム４８が出射されていることを知ることができるようにしている。
このマーキング部７１により、観察ビーム４８の方向を内視鏡から容易に知ることが出来る。
【００９１】
（第９の実施の形態）
次に本発明の第９の実施の形態を図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は第９の実施の形態における光走査プローブを示し、図１６（Ａ）は内視鏡のチャンネル内に光走査プローブを挿通して生体組織を観察している様子を示し、図１６（Ｂ）はその場合の内視鏡画像を示す。
【００９２】
図１５に示す第９の実施の形態における光走査プローブ８Ｉは可撓性のシース７３Ａと、この可撓性のシース７３Ａの先端に繋ぎ部材７３Ｂを介して透明で硬質のシース７３Ｃを設け、これらシース７３Ａ、繋ぎ部材７３Ｂ、シース７３Ｃ内にフレキシブルシャフト３２を挿通し、シース７３Ｃ内でフレキシブルシャフト３２の先端に光学ユニット３６を取り付けている。
【００９３】
このシース７３Ｃにおける観察ビーム４８（図１６（Ａ）参照）が出射される方向と反対側にマーキング部７４をシース７３Ｃの長手方向に線状に形成している。そして、このマーキング部７４を内視鏡で観察できるようにしている。
【００９４】
例えば、図１６（Ａ）に示すように内視鏡７５の挿入部７６に設けたチャンネル７７内に光走査プローブ８Ｉを挿通し、その先端側を突出させて生体組織１１に観察ビーム４８を照射して２次元観察像を得ることができる。
【００９５】
この場合、挿入部７６の先端の照明窓７８から照明光が出射され、生体組織１１側を照明し、この照明された部分は観察窓７９に取り付けた対物レンズにより光学像が結像され、後方の接眼部から図１６（Ｂ）に示すような内視鏡像を得ることができる。
つまり、内視鏡像中にマーキング部７４が観察される位置と反対側に観察ビーム４８が出射されていることを知ることができる。
【００９６】
（第１０の実施の形態）
次に本発明の第１０の実施の形態を図１７を参照して説明する。図１７（Ａ）は第１０の実施の形態における光走査プローブの先端側の構成を縦断面図で示し、図１７（Ｂ）はその横断面でガイド機構の構成を示す。
【００９７】
この光走査プローブ８Ｊは、例えば第１の実施の形態において、レンズ枠４５に回り止め用の凸部（或いはピン）８１が形成され、かつ光学シースを形成樹脂チューブ３５側には、この凸部８１が係入され、樹脂チューブ３５の長手方向に延びるガイド溝８２が設けてある。
【００９８】
そして、凸部（或いはピン）８１をガイド溝８２に収納した状態で光学ユニット３６を樹脂チューブ３５の長手方向に移動することにより、リニア走査する際に回転するようなことなく、直線的にリニア走査できるようにしている。
【００９９】
また、透明な光学シースの観測ビーム４８が出射する側と反対側に線状のマーキング部材８３を設けて、ラジアル走査した場合に観察ビーム４８が基準となる角度位置を確認できるようにしている。
【０１００】
さらに説明すると、低干渉性光を伝送するシングルモードファイバ１０の先端の光学ユニット３６は、ファイバ１０からの光を集光するＧＲＩＮレンズ４６と、このレンズ４６からの光を９０度に曲げるプリズム４７とをレンズ枠４５でファイバ１０の先端に保持している。フレキシブルシャフト３２は図１７（Ａ）において左右に進退し、観測ビーム４８を左右に走査し、深さ方向と左右方向の２次元的な像を得る。
【０１０１】
レンズ枠４５には回り止め用凸部８１が、樹脂チューブ３５側には肉厚部分にガイド溝８２がそれぞれ設けられ、レンズ枠４５はその凸部８１がガイド溝８２に嵌合挿入されながら進退するため、フレキシブルシャフト３２のねじれによって走査面が回転するようなことが無い。
なお、本実施の形態はリニア走査する光走査プローブである。
【０１０２】
本実施の形態によれば、フレキシブルシャフト３２のねじれによって走査面が回転すること無く、正確に平面のリニア断層像が得られる。
また、マーキング部材８３より走査方向を内視鏡より知るのが容易である。
【０１０３】
［付記］
１．低干渉光を用いて生体組織の光断層像を得る光イメージング装置において、少なくともその先端は光透過性の良い素材で形成されており、先端が開口していないシースと、光の出射・入射部と、シース内側に挿入された柔軟なパイプ部材と、柔軟なパイプ部材の先端側に取り付けられた前記出射・入射部の保持部材と、パイプ部材の内腔に設けられた低干渉光を伝送する光ファイバとを有し、
パイプ部材を回転させる回転駆動手段と、
パイプ部材を軸方向に進退する進退駆動手段と、
を設けたことを特徴とする光イメージング装置。
【０１０４】
１−２．パイプ部材が回転駆動するのと同時に進退駆動手段によりパイプ部材が進退することを特徴とする付記１に記載の光イメージング装置。
１−３．パイプ部材および回転駆動手段を有する回転駆動ユニットが一体で進退駆動手段で進退することを特徴とする付記１に記載の光イメージング装置。
１−２−１．第１のシースおよびパイプ部材および回転駆動手段を有するプローブおよび回転駆動ユニットが一体で、進退駆動手段により第２のシースの中で移動することを特徴とする付記１−２に記載の光イメージング装置。
１−３．低干渉光を用いて生体組織の光断層像を得る光イメージング装置において、少なくともその先端は光透過性の良い素材で形成されたシースと、該シース内側に挿入された回転力を伝達するパイプ部材と、該パイプ部材の先端に取り付けられ、光の出射・入射部を設けた光学ユニットと、前記パイプ部材の内腔に設けられた低干渉光を伝送する光ファイバとで構成される光走査プローブと、
パイプ部材を回転させることにより前記光学ユニットから出射される光をラジアル走査するための回転駆動手段と、
パイプ部材を軸方向に進退することにより前記光学ユニットから出射される光をパイプ部材の軸方向にリニア走査するための進退駆動手段と、
を設けたことを特徴とする光イメージング装置。
（１群の背景）本文に記載されている。
【０１０５】
２．低干渉光を用いて生体組織の光断層像を得る光イメージング装置において、少なくともその先端は光透過性の良い素材で形成されており、先端が開口していないシースと、光の出射・入射部と、シース内側に挿入された柔軟なパイプ部材と、柔軟なパイプ部材の先端側に取り付けられた前記出射・入射部の保持部材と、パイプ部材の内腔に設けられた低干渉光を伝送する光ファイバとを有し、先端部に前記出射・入射部の保持部材の位置検出手段が設けたことを特徴とする光イメージング装置。
【０１０６】
２−１．シースに走査位置の基準を示すマーキング手段を設けたことを特徴とする付記２に記載の光イメージング装置。
２−１−１．マーキングが光不透過物質で構成されている付記２−１に記載の光イメージング装置。
２−１−２．シースの延長方向に線状のマーキングがされ、パイプ部材が回転走査する（ラジアル走査）付記２−１に記載の光イメージング装置。
２−１−３．シースの鉛直方向に線状のマーキングがされ、パイプ部材がリニア走査する付記２−１に記載の光イメージング装置。
【０１０７】
２−２．位置検出手段がエンコーダである付記２に記載の光イメージング装置。
（付記２群の背景）先端光学素子をフレキシブルシャフトを用いて、観察ビームを回転走査またはリニア走査する特表平６−５１１３１２に開示されたようなプローブでは、挿入部の湾曲などによってフレキシブルシャフトの回転・進退のムラ・遅れにより手元側の走査位置と先端側の走査位置が異なり、走査位置がわからなくなったり、画像中の位置が正確でないという問題があった。
【０１０８】
このため、走査位置を正確に知る手段を設け、走査位置の正確な観察像を提供及び走査ムラを補正することを目的とし、付記２群の構成にした。
【０１０９】
３．低干渉光を用いて生体組織の光断層像を得る光イメージング装置において、少なくともその先端は光透過性の良い素材で形成されており、先端が開口していないシースと、光の出射・入射部と、シース内側に挿入された柔軟なパイプ部材と、柔軟なパイプ部材の先端側に取り付けられた前記出射・入射部の保持部材と、パイプ部材の内腔に設けられた低干渉光を伝送する光ファイバとを有し、パイプ部材を軸方向に進退する進退手段を有し、光の出射・入射部からの観察光の照射がプローブの軸方向に略垂直であって、保持部の光が照射される方向の反対側に出射方向を示すマーキングが設けたことを特徴とする光イメージング装置。
３−１シースの光が照射される方向の反対側に出射方向を示すマーキングが設けられている付記３に記載の光イメージング装置。
【０１１０】
３−１−１．マーキングが線状である付記３−１に記載の光イメージング装置。
（付記３群の背景）リニア走査用光走査プローブでは走査方向がわかりにくく、内視鏡像と対応させて観察位置を対応させるのが困難であった。
【０１１１】
このため、リニア走査型光走査プローブにおいて、走査方向を内視鏡画像上でわかるようにすることを目的として付記３群の構成にした。
【０１１２】
４．低干渉光を用いて生体組織の光断層像を得る光イメージング装置において、少なくともその先端は光透過性の良い素材で形成されており、先端が開口していないシースと、光の出射・入射部と、シース内側に挿入された柔軟なパイプ部材と、柔軟なパイプ部材の先端側に取り付けられた前記出射・入射部の保護部材と、パイプ部材の内腔に設けられた低干渉光を伝送する光ファイバとを有し、パイプ部材を軸方向に進退する進退手段を有し、光の出射・入射部からの観察光の出射がプローブの軸方向に垂直であって、保護部材のシースに対する回転を防止する回り止め部材を設けたことを特徴とする光イメージング装置。
【０１１３】
（付記４の背景）リニア走査型光走査プローブではフレキシブルシャフトのねじりによりリニアの走査面が回転し、観察位置が所望の断面にならないという問題があった。
このため、リニア走査型光走査プローブにおいて、走査のねじれを防止することを目的として、付記４の構成にした。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回転駆動手段と進退駆動手段とで駆動した場合の生体組織の光断層像を得ることにより、３次元の断層像を得たり、任意の方向の断面の断層像も得られ、診断し易い画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光イメージング装置の構成を示すブロック図。
【図２】光走査プローブの構成を示す断面図。
【図３】光ロータリジョイントの構成を示す断面図。
【図４】光走査プローブの先端側の構造を示す断面図。
【図５】本実施の形態による走査モードを示す。
【図６】変形例における光ファイバの弛み防止機構を示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す断面図。
【図８】本発明の第３の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す図。
【図９】第３の実施の形態の変形例におけるマーキング手段を示す図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す断面図。
【図１１】本発明の第５の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す断面図。
【図１２】本発明の第６の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す図。
【図１３】本発明の第７の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す斜視図。
【図１４】本発明の第８の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す断面図。
【図１５】本発明の第９の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す側面図。
【図１６】光走査プローブを内視鏡のチャンネルに挿通した様子及び内視鏡像を示す図。
【図１７】本発明の第１０の実施の形態における光走査プローブの先端側の構造を示す図。
【符号の説明】
１…光イメージング装置
２…低干渉性光源
３…第１のシングルモードファイバ
４…光カップラ部
５…第２のシングルモードファイバ
６…弛み防止手段
７…駆動部
８Ａ…光走査プローブ
９…光ロータリジョイント
１０…第３のシングルモードファイバ
１１…生体組織
１３…回転／進退制御装置
１４…光路長の可変機構
１６…グレーティング
１８…ステージ
１９…ガルバノメータミラー
２０…ガルバノメータコントローラ
２５…コンピュータ
２６…モニタ
２８…モード入力部
３１…フレーム
３２…フレキシブルシャフト
３３…回転用モータ
３４…ギヤ
３５…樹脂チューブ
３６…光学ユニット
３９…ボールネジ
４０…リニア移動用モータ（進退移動用モータ）
４５…レンズ枠
４６…ＧＲＩＮレンズ
４７…プリズム
４６…観測ビーム

Claims (7)

1. 低干渉光を用いて生体組織の光断層像を得る光イメージング装置において、
   少なくともその先端は光透過性の良い素材で形成されており、先端が開口していないシースと、
   光の出射・入射部と、
   前記シースの内側に挿入された柔軟なパイプ部材と、
   前記柔軟なパイプ部材の先端側に取り付けられた前記出射・入射部の保持部材と、
   前記パイプ部材の内腔に設けられた低干渉光を伝送する光ファイバと、を有し、
   前記パイプ部材を回転させる回転駆動手段と、
   前記パイプ部材を軸方向に進退する進退駆動手段と、
   前記進退駆動手段による進退駆動時の前記光ファイバの弛みを吸収する弛み吸収手段と、
   前記出射・入射部の出射光の走査モードに応じて回転駆動手段及び進退駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
   を設け、
   前記シースは第１のシースと、前記第１のシースの内部に設けられた第２のシースとを有し、前記パイプ部材は前記第２のシースの内側に挿入され、前記第２のシースは前記進退駆動手段により前記パイプ部材と共に前記軸方向に進退することを特徴とする光イメージング装置。
2. 前記パイプ部材が回転駆動するのと同時に前記進退駆動手段により前記パイプ部材が進退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。
3. 前記パイプ部材および前記回転駆動手段を有する回転駆動ユニットが一体で前記進退駆動手段により進退し、前記駆動制御手段は、前記走査モードに応じて前記回転駆動ユニットの回転及び進退を連動して制御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。
4. 前記回転駆動手段は、前記パイプ部材の内腔に設けられていて回転される前記光ファイバと非回転の他の光ファイバとで前記低干渉光を伝送可能な結合を行う光ロータリジョイントを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の光イメージング装置。
5. 前記走査モードは、ラジアルスキャンモード、リニアスキャンモード、スパイラルスキャンモードの少なくとも１つのモードである、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の光イメージング装置。
6. 前記走査モードを設定するためのモード設定入力手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の光イメージング装置。
7. 前記シースの先端部に前記出射・入射部の保持部材の位置検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１−６のいずれか一項に記載の光イメージング装置。

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