光干渉断層内視鏡装置
【課題】観察に必要なフレームレートを維持しつつ、断層像の解像度を上げることが可能な光干渉断層内視鏡装置を提供する。
【解決手段】内視鏡と、干渉光検出部と、断層像生成部とを備えた光干渉断層内視鏡装置が、測定光を先端部で偏向して回転走査するように出射すると共に測定光の反射光を該先端部から干渉光検出部に導光する光プローブと、先端部に測定光を透過させる透明部材と、測定光を反射させる反射部材とを有し、光プローブの先端部が透明部材及び反射部材に対向するように光プローブを挿入部に沿って案内するチャンネルと、測定光の反射光の強度を検出することにより、測定光が透明部材又は反射部材のいずれを走査しているかを検出する走査位置検出部と、走査位置検出部の検出結果に基づいて光プローブから出射される測定光の走査速度を制御する走査速度制御手段とを備える。
【解決手段】内視鏡と、干渉光検出部と、断層像生成部とを備えた光干渉断層内視鏡装置が、測定光を先端部で偏向して回転走査するように出射すると共に測定光の反射光を該先端部から干渉光検出部に導光する光プローブと、先端部に測定光を透過させる透明部材と、測定光を反射させる反射部材とを有し、光プローブの先端部が透明部材及び反射部材に対向するように光プローブを挿入部に沿って案内するチャンネルと、測定光の反射光の強度を検出することにより、測定光が透明部材又は反射部材のいずれを走査しているかを検出する走査位置検出部と、走査位置検出部の検出結果に基づいて光プローブから出射される測定光の走査速度を制御する走査速度制御手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低干渉性の光を利用して体腔内の断層像を得る、光コヒーレンス・トモグラフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下、ＯＣＴという）の機能を有する光干渉断層内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体腔内の生体組織を診断する場合、その生体組織内部の形態を観察することができるＯＣＴ光学装置を組み込んだ光干渉断層内視鏡装置が提案されている。ＯＣＴ光学装置は、光の干渉を利用することによって、組織内部の断層像を観察することができる観察装置である。
【０００３】
ＯＣＴ光学装置は、体腔内に挿入するための光プローブを備え、当該光プローブを電子内視鏡の鉗子チャンネルから体腔内に導入してＯＣＴによる観察を行う構成となっている。光プローブは、チューブ状シースと、チューブ状シースの内側に収容された光ファイバ及び光学素子とによって構成される。光プローブ内の光ファイバ及び光学素子は、ＯＣＴ光学装置に設けられた低干渉性光源からの低干渉光を光プローブの先端部に導光し、一定の速度で回転しながら光プローブの側方（光ファイバと直交する方向）に低干渉光を照射する。そして、光プローブが電子内視鏡の先端部から突出して、被検体としての生体組織に密着するように配置されることにより、生体組織が低干渉光によって走査される。生体組織が低干渉光によって走査されると、生体組織の表面或いは内部で散乱された反射光の一部が光プローブに取り込まれ、逆の光路を経てＯＣＴ光学装置に戻される。ＯＣＴ光学装置は、この戻り光を検出し、映像化して組織内部の断層像を表示する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８７２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の光プローブの構成においては、光プローブ内の光ファイバ及び光学素子が一定の回転速度で回転して低干渉光を走査する構成であるため、光プローブで得られる断層像の解像度とフレームレートは、光プローブの回転速度によって決定され、両者はトレードオフの関係にある。すなわち、光プローブの回転速度を遅くして断層像の解像度を上げようとするとフレームレートが落ちることとなり、また逆に光プローブの回転速度を速くして断層像のフレームレートを上げようとすると解像度が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題に鑑み、観察に必要なフレームレートを維持しつつ、断層像の解像度を上げることが可能な光干渉断層内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するため、本発明の光干渉断層内視鏡装置は、体腔内を観察するために体腔内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、光コヒーレンス・トモグラフィにより生体の断層像を得るための測定光および、参照光を生成し、生体に照射された測定光の反射光を参照光と干渉させ、得られた干渉光の強度に応じた検出信号を生成する干渉光検出部と、干渉光検出部が生成した検出信号に基づいて生体の断層像を生成する断層像生成部とを備えた光干渉断層内視鏡装置であって、測定光を干渉光検出部から先端部に導光し、測定光を該先端部で偏向して回転走査するように出射すると共に、測定光の反射光を該先端部から干渉光検出部に導光する光プローブと、先端部に測定光を透過させる透明部材と、測定光を反射させる反射部材とを有し、光プローブの先端部が透明部材及び反射部材に対向するように光プローブを挿入部に沿って案内するチャンネルと、測定光の反射光の強度を検出することにより、測定光が透明部材又は反射部材のいずれを走査しているかを検出する走査位置検出部と、走査位置検出部の検出結果に基づいて光プローブから出射される測定光の走査速度を制御する走査速度制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成により、測定光が、生体に照射される期間と生体に照射されない期間とでは測定光の走査速度を切り換えることが可能となる。そして、これによって、従来よりもフレームレートを下げずに解像度の高い光干渉断層像を取得することが可能となる。
【０００９】
また、走査速度制御手段は、走査位置検出部によって測定光が透明部材を走査していることを検出した場合、測定光の走査速度を第１の走査速度に設定し、測定光が反射部材を走査していることを検出した場合、測定光の走査速度を第１の走査速度よりも速い第２の走査速度に設定するように構成するのが好ましい。このような構成とすることにより、測定光が生体に照射される期間は、ゆっくりと走査して解像度を上げ、測定光が生体に照射されない期間は、高速で走査してフレームレートを下げないように構成することが可能となる。
【００１０】
また、透明部材は、チャンネルの生体に近位となる側に配置され、反射部材は、チャンネルの生体に遠位となる側に配置されるのが好ましい。この場合、透明部材は、チャンネルの円周の１０％以上５０％以下の範囲を占めるように設けられていることが好ましい。
【００１１】
また、透明部材は、チャンネルの円周の５０％以上の範囲を占めるように設けられており、反射部材は、チャンネルの同心円上の少なくとも２ヶ所以上にあって、チャンネルの中心軸に対して平行に延びるマーカーであってもよい。この場合、マーカーは、透明部材に埋設されているか、或いは、チャンネルの内周面に配設されていることが好ましい。
【００１２】
また、チャンネルが、内視鏡の鉗子チャンネルであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、観察に必要なフレームレートを維持しつつ、断層像の解像度を上げることが可能な光干渉断層内視鏡装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置の電子内視鏡先端部を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置のＯＣＴプローブの回転動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置の電子内視鏡先端部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置の構成図である。光干渉断層内視鏡装置１０は、電子内視鏡１００と、電子内視鏡用プロセッサ２００と、電子内視鏡用モニタ３００と、ＯＣＴプローブ４００と、ＯＣＴプロセッサ５００と、ＯＣＴ用モニタ６００から構成される。電子内視鏡用モニタ３００には、電子内視鏡１００から得られる内視鏡観察画像が表示され、ＯＣＴ用モニタ６００には、ＯＣＴプローブ４００から得られるＯＣＴによる観察画像が表示される。
【００１６】
電子内視鏡１００が備えるライトガイド１１０は、電子内視鏡用プロセッサ２００の光源２１０から照射された照明光を電子内視鏡１００の先端に導く。電子内視鏡１００の先端には、配光レンズ１２０が設けられており、ライトガイド１１０によって電子内視鏡１００の先端に導かれた照明光は、配光レンズ１２０を介して、電子内視鏡１００の挿入部１０５の先端部前方の被観察部位Ｘに照射される。そして、被観察部位Ｘによって反射された照明光の一部は、電子内視鏡１００の先端に設けた集光レンズ１３０を介して撮像素子１４０の撮像面に結像する。
【００１７】
撮像素子１４０は、例えば、ＣＣＤであり、内視鏡用コントローラ１５０から入力されるタイミング信号で駆動され、結像面に結像した被観察部位Ｘの像を画像信号として内視鏡用コントローラ１５０に出力する。内視鏡用コントローラ１５０は、撮像素子１４０から入力される画像信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、電子内視鏡用プロセッサ２００の画像処理回路２２０に送信する。
【００１８】
画像処理回路２２０は、システムコントローラ２３０からの指示に基づいて、内視鏡用コントローラ１５０から受信した画像信号に輪郭強調等の画像処理を施した上でＤ／Ａ変換し、アナログのコンポジットビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ信号）を電子内視鏡用モニタ３００に出力する。そして、コンポジットビデオ信号が電子内視鏡用モニタ３００に出力されることにより、電子内視鏡用モニタ３００上に内視鏡観察画像（被観察部位Ｘの画像）が表示される。
【００１９】
システムコントローラ２３０は、電子内視鏡用プロセッサ２００の各構成要素を統括的に制御しており、上述のように画像処理回路２２０を制御すると共に、電子内視鏡用モニタ３００上に表示される内視鏡観察画像が一定の明るさとなるように光源２１０から照射される照明光の光量を制御する。かくして、一定の明るさの内視鏡観察画像が電子内視鏡用モニタ３００上に表示される。
【００２０】
また、電子内視鏡１００は、その基端部から先端部にわたって、処置具等を挿通可能な円筒状の鉗子チャンネル１６０を有しており、本実施形態においては、鉗子チャンネル１６０の鉗子口１６０ａから円柱状のＯＣＴプローブ４００が挿入され、鉗子チャンネル１６０の先端は、電子内視鏡１００の先端部に位置している。ＯＣＴプローブ４００は、後述するように光ファイバＦ３及び光偏向部４１０を有し、ＯＣＴプローブ４００の先端からは、鉗子チャンネル１６０の延びる方向に対して略直角となる方向に光が出射される。鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂは、透明部材１７０と反射部材１８０で構成され、ＯＣＴプローブ４００の先端から出射される光が鉗子チャンネル１６０から外側（図１中下側）に出射されるように透明部材１７０が配置され、ＯＣＴプローブ４００の先端から出射される光が正反射してＯＣＴプローブ４００の先端に戻るように反射部材１８０が配置される（後述）。
【００２１】
ＯＣＴプロセッサ５００は、コントローラ５０１、低コヒーレント光源５０２、光カプラ５０３、ロータリジョイント５０４、第１アクチュエータ５０５、光検出器５０６、信号処理回路５０７、レンズ５０８、ダハミラー５０９、第２アクチュエータ５１０、光ファイバＦ１〜Ｆ５を有する。ＯＣＴプロセッサ５００には、ＯＣＴプローブ４００が接続されており、光ファイバＦ３が、ＯＣＴプローブ４００内に挿通されている。なお、本実施形態の光ファイバはいずれもシングルモード光ファイバを想定する。
【００２２】
コントローラ５０１は、ＯＣＴプロセッサ５００全体を統括して制御する。低コヒーレント光源５０２は、例えば、赤外の低コヒーレント光を出力することができる光源であって、本実施形態ではＳＬＤ（Super Luminescent Diode）を想定する。
【００２３】
また、ＯＣＴプローブ４００は、ロータリジョイント５０４に結合される光ファイバＦ３および光偏向部４１０を有する。なお、本実施形態のＯＣＴプローブ４００の内部においては、少なくとも光偏向部４１０の周囲に、屈折率差による無用な光量損失を抑えるためのシリコンオイルが充填されている。
【００２４】
ＯＣＴプローブ４００、ＯＣＴプロセッサ５００及びＯＣＴ用モニタ６００によって、以下のようにして断層像が取得される。
【００２５】
まず、低コヒーレント光源５０２から低コヒーレント光が出力される。その低コヒーレント光は、光ファイバＦ１内を通り、光カプラ５０３に入射する。光カプラ５０３は、２対２の双方向４チャンネルタイプのもので構成され、光カプラ５０３は、入射された低コヒーレント光を、光ファイバＦ２を通る光と、光ファイバＦ４を通る光とに分割する。
【００２６】
光カプラ５０３で分割されて光ファイバＦ２を光路上先端側へ進む低コヒーレント光（以降、本明細書中では物体光と称するものとする）は、次いでロータリジョイント５０４に導かれる。そして、ロータリジョイント５０４において結合される光ファイバＦ３に入射する。ロータリジョイント５０４は、コントローラ５０１の制御下、第１アクチュエータ５０５によって回転駆動され、光ファイバＦ３をその中心軸回りに回転させる。
【００２７】
光ファイバＦ３内を進む物体光は、光ファイバＦ３に軸合わせされた状態で接合している光偏向部４１０に入射する。光偏向部４１０の構成は後に詳述するが、入射する物体光を略直角に偏向する機能を有し、偏向された物体光は、ＯＣＴプローブ４００の側面から射出される。そして、ＯＣＴプローブ４００の側面から射出される物体光は、透明部材１７０が存在する領域では透明部材１７０を透過してプローブ外部に存在する体腔内の生体組織Ｓに照射され、反射部材１８０が存在する領域では反射部材１８０に照射されプローブ外部には出射されないように構成されている。
【００２８】
光偏向部４１０は、光ファイバＦ３と共に、ＯＣＴプローブ４００内部で回転する。従って、光偏向部４１０で偏向された物体光は、光偏向部４１０の回転軸に直交する面内において回転走査される。当該面内の生体組織Ｓからの反射光（以降、本明細書中では、物体反射光と称するものとする）及び反射部材１８０からの反射光（以降、本明細書中では、チャンネル反射光と称するものとする）は、入射時の光路と同一の光路を戻り、光カプラ５０３に導かれる。
【００２９】
光カプラ５０３で分割されて光ファイバＦ４を進む低コヒーレント光（以降、本明細書中では、参照光と称するものとする）は、レンズ５０８を介して、平行光束に変換された後、ダハミラー５０９で反射される。ダハミラー５０９からの反射光（以降、本明細書中では、参照反射光と称するものとする）は、光ファイバＦ４を通って戻り、光カプラ５０３に導かれる。
【００３０】
ダハミラー５０９は、コントローラ５０１の制御下、第２アクチュエータ５１０によって、レンズ５０８の光軸に沿って平行移動自在に構成されている。この構成により、光ファイバＦ４の先端側端面Ｆ４ａからダハミラー５０９までの光路長は可変となっている。換言すれば、光カプラ５０３からダハミラー５０９までの光路長が可変となっている。
【００３１】
ＯＣＴプローブ４００の側面から射出される物体光が透明部材１７０から出射される場合、物体反射光および参照反射光は共に光カプラ５０３と光ファイバＦ５を経て光検出器５０６に入射する。ここで、ダハミラー５０９を平行移動させ、光カプラ５０３からダハミラー５０９までの光路長と光カプラ５０３から生体組織Ｓの表面又は所望の深さまでの光路長に一致させる。これにより、生体組織Ｓからの物体反射光があれば、二種類の反射光は干渉し、光検出器５０６において検出される。
【００３２】
ＯＣＴプローブ４００の側面から射出される物体光が反射部材１８０を照射する場合、チャンネル反射光および参照反射光が共に光カプラ５０３と光ファイバＦ５を経て光検出器５０６に入射する。ここで、反射部材１８０は、物体光を正反射するように構成されているため、チャンネル反射光の強度は、物体反射光の強度に比較して大きいものとなる。従って、反射部材１８０からのチャンネル反射光があれば、所定の振幅の信号として、光検出器５０６において検出される。
【００３３】
光検出器５０６は、三種類の反射光（物体反射光、チャンネル反射光、参照反射光）を受光することにより検出した干渉パターン及びチャンネル反射光の信号を信号処理回路５０７に送信する。信号処理回路５０７は、干渉パターンの信号を受信した場合、この信号に所定の処理を施して、生体組織Ｓに関する画像信号を生成し、チャンネル反射光の信号を受信した場合、この信号をコントローラ５０１に出力する。干渉パターンの信号から生成された画像信号は、ＯＣＴ用モニタ６００に出力される。ＯＣＴ用モニタ６００は、入力される画像信号に対応する画像を表示する。なお、上述したように、光偏向部４１０により偏向された物体光は、その回転軸に直交する面内において走査され、生体組織Ｓに照射される。また、ダハミラー５０９の平行移動により、生体組織Ｓの深さ方向（物体光の回転走査の半径方向）の各位置における物体反射光の干渉を検出することができる。よって、生成される画像信号に対応してＯＣＴ用モニタ６００上に表示される画像は、生体組織Ｓの断層像として表れる。
【００３４】
信号処理回路５０７からコントローラ５０１にチャンネル反射光の信号が入力された場合、コントローラ５０１は、第１アクチュエータ５０５を制御し、光ファイバＦ３の回転速度を速め、チャンネル反射光の信号がなくなるまでその回転速度を維持するように構成される。すなわち、本実施形態においては、物体反射光が得られる時とチャンネル反射光が得られる時とで光ファイバＦ３の回転速度を変更している。以降、本明細書中では、物体反射光が得られる時（すなわち、生体組織Ｓを走査する時）の光ファイバＦ３の回転速度を第１の回転速度と称し、チャンネル反射光が得られる時の光ファイバＦ３の回転速度を第２の回転速度と称するものとする。なお、上述のように第２の回転速度は、第１の回転速度よりも速く、例えば、従来の回転速度の２倍となるように構成される。
【００３５】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置１０の電子内視鏡１００の先端部を示す図である。図２（ａ）は、電子内視鏡１００の先端部の正面図であり、図２（ｂ）は、電子内視鏡１００の先端部の断面図である。なお、図２において、図１と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【００３６】
図２（ａ）に示されるように、本実施形態においては、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂは、正面から見たときに、下側半分が物体光を透過可能な透明部材１７０によって構成され、上側半分が物体光を正反射可能な反射部材１８０で構成される。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、ＯＣＴプローブ４００は、シース４０１内に、光ファイバＦ３、光偏向部４１０を有する。光偏向部４１０は、基端側から順に、コアレスガラス４１１、ＧＲＩＮレンズ４１２、直角プリズム４１３をそれぞれ接合した部材である。シース４０１は、先端が閉塞された、可撓性を有するチューブ管状の部材である。また、シース４０１は、光透過性を有している。なお、説明の便宜上、光ファイバＦ３の中心軸に沿う方向をＺ軸方向とした直交座標系を定義する。
【００３８】
光ファイバＦ３から射出された物体光は、コアレスガラス４１１を透過する間に幾分拡散した後、ＧＲＩＮレンズ４１２に入射する。ＧＲＩＮレンズ４１２は、光を集光させるパワー（正のパワー）を有するレンズであり、物体光を収束させつつ射出する。その後、物体光は直角プリズム４１３に入射する。直角プリズム４１３の偏向面４１３ａは、低コヒーレント光の波長域の光（赤外光）は反射させるようにコーティングが施されており、物体光は偏向面４１３ａにおいて略直角に偏向される。物体光は、光ファイバＦ３と共に回転する直角プリズム４１３（Ｚ軸まわりに回転）により、ＸＹ面内で回転走査される。直角プリズム４１３から射出された物体光は、シース４０１の側壁を透過後、透明部材１７０が存在する領域では透明部材１７０を透過してプローブ外部に存在する体腔内の生体組織Ｓに照射され光路上の所定の位置で焦点を結ぶ。また、物体光は反射部材１８０が存在する領域では正反射される。
【００３９】
そして、上述したように、コントローラ５０１は、物体光が透明部材１７０を透過してプローブ外部に存在する体腔内の生体組織Ｓに照射される間は、光ファイバＦ３を第１の回転速度で回転させ、物体光が反射部材１８０で反射される間は、光ファイバＦ３を第１の回転速度よりも速い第２の回転速度で回転させる。
【００４０】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置１０のＯＣＴプローブ４００の回転動作を説明するタイミングチャートである。図３の横軸は時間であり、縦軸は、図２（ａ）の方向からＯＣＴプローブ４００を見たときにＯＣＴプローブ４００の直角プリズム４１３の偏向面４１３ａによって偏向されて出射される物体光の位置を示しており、図２の矢印Ｏの方向に偏向される時を０°とした時の位相角度で示している。なお、本実施形態においては、ＯＣＴプローブ４００の光ファイバＦ３と直角プリズム４１３は、図２（ａ）の方向からＯＣＴプローブ４００を見たときに時計回りに回転する。すなわち、物体光は、位相角が０°から２７０°、１８０°、９０°、０°と変化する。また、図３の実線は、本実施形態のＯＣＴプローブ４００の物体光の位置を示しており、点線は、従来のＯＣＴプローブのように一定速度で物体光を回転走査させた場合の物体光の位置を示している。また、図３の矢印Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒで示されるタイミングは、図２（ａ）の矢印Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒで示される位置に相当している。
【００４１】
ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、第１の回転速度で矢印Ｏの位置（すなわち、位相角０°の時）から時計回りに回転すると、矢印Ｏから矢印Ｑまでの期間（すなわち、図３の期間α）、物体光が透明部材１７０を透過してプローブ外部に存在する体腔内の生体組織Ｓに照射される。そして、上述したように、期間αの間、光検出器５０６は、物体反射光と参照反射光を受光することにより干渉パターンを検出し、ＯＣＴ用モニタ６００上には生体組織Ｓの断層像が表示される。
【００４２】
ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、矢印Ｑの位置（すなわち、位相角１８０°の時）にくると、物体光が反射部材１８０によって反射されるため、光検出器５０６は、チャンネル反射光を検出する。上述したように、光検出器５０６がチャンネル反射光を検出すると、コントローラ５０１は、第１アクチュエータ５０５を制御し、光ファイバＦ３の回転速度を第２の回転速度に切り換える。そして、チャンネル反射光が検出されなくなるまで第２の回転速度を維持する。従って、矢印Ｑから矢印Ｏまでの期間、光ファイバＦ３の回転速度は、第１の回転速度より速い第２の回転速度となる。本実施形態においては、第２の回転速度は、従来のＯＣＴプローブの回転速度の２倍の速度に設定される。そして、矢印Ｏから矢印Ｑまでの期間は、従来（期間β）の１．５倍の時間を掛けてゆっくり回転走査するように構成している。従って、従来よりもフレームレートを下げずに１．５倍解像度の高い断層像を取得することができるようになっている。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、生体組織Ｓに照射される期間は光の走査速度を下げ、生体組織Ｓに照射されない期間は光の走査速度を上げることが可能となる。そして、これによって、従来よりもフレームレートを下げずに解像度の高い断層像を取得することが可能となる。
【００４４】
以上が本実施形態の光干渉断層内視鏡装置１０の説明であるが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、発明の技術的思想の範囲内において、様々な変形が可能である。例えば、本実施形態においては、反射部材１８０は位相角０°〜１８０°の範囲に配設されているが、この構成に限定されるものではない。光ファイバＦ３の回転速度を切り替えるためのタイミングを得られれば良く、例えば、反射部材１８０は位相角３１５°〜２２５°の範囲に配設されてもよい。また、透明部材１７０が、鉗子チャンネル１６０の円周の１０％以上５０％以下の範囲を占めるように設けられるのが好ましい。
【００４５】
また、本実施形態においては、物体光を反射部材１８０で反射させてチャンネル反射光を生成させる構成としたが、反射部材１８０に代えて遮光部材を用いる構成とすることも可能である。この場合、チャンネル反射光が殆ど発生しない場合にコントローラ５０１が、光ファイバＦ３の回転速度を第２の回転速度に切り換える。
【００４６】
本実施形態においては、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂは、正面から見たときに、下側半分が物体光を透過可能な透明部材１７０によって構成され、上側半分が物体光を正反射可能な反射部材１８０で構成されるとしたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、反射部材１８０を無くし、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂの周辺全体を、物体光を透過可能な透明部材によって構成してもよい。
【００４７】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電子内視鏡１００Ｍの先端部を示す図である。図４（ａ）は、電子内視鏡１００Ｍの先端部の正面図であり、図４（ｂ）は、電子内視鏡１００Ｍの先端部の断面図である。なお、図４において、図１及び図２と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【００４８】
図４（ａ）に示されるように、本実施形態の構成は、第１の実施形態に係る電子内視鏡装置１００の構成から反射部材１８０を無くし、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂの周辺全体を、物体光を透過可能な透明部材１７０Ｍによって構成している。そして、鉗子チャンネル１６０の同心円上の位置であって、矢印Ｏの位置（位相角０°の位置）及び矢印Ｑの位置（位相角１８０°の位置）にそれぞれ右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂが配置されている。右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂは、位相角０°の位置及び位相角１８０°の位置を示す細長い円筒状のマーカーであり、物体光を反射するアルミ等で形成され、鉗子チャンネル１６０の中心軸と略平行となるように透明部材１７０Ｍ中をＺ軸方向に延びるように埋設される。
【００４９】
本実施形態においては、ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、矢印Ｏの位置（すなわち、位相角０°の時）及び矢印Ｑの位置（すなわち、位相角１８０°の時）にくると、物体光が右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂによって反射されるため、光検出器５０６は、チャンネル反射光を検出する。そして、コントローラ５０１は、第１アクチュエータ５０５を制御し、右側マーカー１９０ａを検出した時に光ファイバＦ３の回転速度を第２の回転速度から第１の回転速度に切り換え、左側マーカー１９０ｂを検出した時に第１の回転速度から第２の回転速度に切り換える。
【００５０】
従って、本実施形態によっても第１の実施形態と同様、ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、生体組織Ｓに照射される期間は光の走査速度を下げ、生体組織Ｓに照射されない期間は光の走査速度を上げることが可能となる。そして、これによって、従来よりもフレームレートを下げずに解像度の高い断層像を取得することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態においては、右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂを同一のマーカーとして構成しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、一方のマーカーの反射率を他方と変えたり、一方の大きさ又は形状を他方と変えたりすることも可能である。このような構成とすることにより、コントローラ５０１において、右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂの区別が容易になる。
【００５２】
また、本実施形態においては、右側マーカー１９０ａと左側マーカー１９０ｂの２つのマーカーで構成しているが、位相角１８０°以下の範囲においてさらにマーカーを追加してもよい。
【００５３】
また、本実施形態においては、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂの周辺全体を、物体光を透過可能な透明部材１７０Ｍによって構成しているが、この構成に限定されるものではなく、鉗子チャンネル１６０の円周の５０％以上の範囲を占めるように設けられていればよい。
【００５４】
また、本実施形態においては、右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂは、それぞれ位相角０°の位置及び位相角１８０°の位置に配設されているが、光ファイバＦ３の回転速度を切り替えるタイミングを得られれば良く、この構成に限定されるものではない。右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂは、他の位置（例えば、位相角２２５°及び位相角３１５°の位置）にあってもよい。
【００５５】
また、本実施形態においては、右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂは、鉗子チャンネル１６０の中心軸と略平行となるように透明部材１７０Ｍ中をＺ軸方向に延びるように埋設されて構成されているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、鉗子チャンネル１６０の内周面に配設されてもよい。
【００５６】
また、第１及び第２の実施形態においては、ＯＣＴプローブ４００を鉗子チャンネル１６０に挿入する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、電子内視鏡１００、１００Ｍが、ＯＣＴプローブ４００が挿通される専用のチャンネルを有する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 光干渉断層内視鏡装置
１００、１００Ｍ 電子内視鏡
１０５ 挿入部
１１０ ライトガイド
１２０ 配光レンズ
１３０ 集光レンズ
１４０ 撮像素子
１５０ 内視鏡用コントローラ
１６０ 鉗子チャンネル
１６０ａ 鉗子口
１７０、１７０Ｍ 透明部材
１８０ 反射部材
１９０ａ 右側マーカー
１９０ｂ 左側マーカー
２００ 電子内視鏡用プロセッサ
２１０ 光源
２２０ 画像処理回路
２３０ システムコントローラ
３００ 電子内視鏡用モニタ
４００ ＯＣＴプローブ
４０１ シース
４１０ 光偏向部
４１１ コアレスガラス
４１２ ＧＲＩＮレンズ
４１３ 直角プリズム
５００ ＯＣＴプロセッサ
５０１ コントローラ
５０２ 低コヒーレント光源
５０３ 光カプラ
５０４ ロータリジョイント
５０５ 第１アクチュエータ
５０６ 光検出器
５０７ 信号処理回路
５０８ レンズ
５０９ ダハミラー
５１０ 第２アクチュエータ
６００ ＯＣＴ用モニタ
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５ 光ファイバ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低干渉性の光を利用して体腔内の断層像を得る、光コヒーレンス・トモグラフィ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下、ＯＣＴという）の機能を有する光干渉断層内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体腔内の生体組織を診断する場合、その生体組織内部の形態を観察することができるＯＣＴ光学装置を組み込んだ光干渉断層内視鏡装置が提案されている。ＯＣＴ光学装置は、光の干渉を利用することによって、組織内部の断層像を観察することができる観察装置である。
【０００３】
ＯＣＴ光学装置は、体腔内に挿入するための光プローブを備え、当該光プローブを電子内視鏡の鉗子チャンネルから体腔内に導入してＯＣＴによる観察を行う構成となっている。光プローブは、チューブ状シースと、チューブ状シースの内側に収容された光ファイバ及び光学素子とによって構成される。光プローブ内の光ファイバ及び光学素子は、ＯＣＴ光学装置に設けられた低干渉性光源からの低干渉光を光プローブの先端部に導光し、一定の速度で回転しながら光プローブの側方（光ファイバと直交する方向）に低干渉光を照射する。そして、光プローブが電子内視鏡の先端部から突出して、被検体としての生体組織に密着するように配置されることにより、生体組織が低干渉光によって走査される。生体組織が低干渉光によって走査されると、生体組織の表面或いは内部で散乱された反射光の一部が光プローブに取り込まれ、逆の光路を経てＯＣＴ光学装置に戻される。ＯＣＴ光学装置は、この戻り光を検出し、映像化して組織内部の断層像を表示する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８７２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の光プローブの構成においては、光プローブ内の光ファイバ及び光学素子が一定の回転速度で回転して低干渉光を走査する構成であるため、光プローブで得られる断層像の解像度とフレームレートは、光プローブの回転速度によって決定され、両者はトレードオフの関係にある。すなわち、光プローブの回転速度を遅くして断層像の解像度を上げようとするとフレームレートが落ちることとなり、また逆に光プローブの回転速度を速くして断層像のフレームレートを上げようとすると解像度が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題に鑑み、観察に必要なフレームレートを維持しつつ、断層像の解像度を上げることが可能な光干渉断層内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するため、本発明の光干渉断層内視鏡装置は、体腔内を観察するために体腔内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、光コヒーレンス・トモグラフィにより生体の断層像を得るための測定光および、参照光を生成し、生体に照射された測定光の反射光を参照光と干渉させ、得られた干渉光の強度に応じた検出信号を生成する干渉光検出部と、干渉光検出部が生成した検出信号に基づいて生体の断層像を生成する断層像生成部とを備えた光干渉断層内視鏡装置であって、測定光を干渉光検出部から先端部に導光し、測定光を該先端部で偏向して回転走査するように出射すると共に、測定光の反射光を該先端部から干渉光検出部に導光する光プローブと、先端部に測定光を透過させる透明部材と、測定光を反射させる反射部材とを有し、光プローブの先端部が透明部材及び反射部材に対向するように光プローブを挿入部に沿って案内するチャンネルと、測定光の反射光の強度を検出することにより、測定光が透明部材又は反射部材のいずれを走査しているかを検出する走査位置検出部と、走査位置検出部の検出結果に基づいて光プローブから出射される測定光の走査速度を制御する走査速度制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成により、測定光が、生体に照射される期間と生体に照射されない期間とでは測定光の走査速度を切り換えることが可能となる。そして、これによって、従来よりもフレームレートを下げずに解像度の高い光干渉断層像を取得することが可能となる。
【０００９】
また、走査速度制御手段は、走査位置検出部によって測定光が透明部材を走査していることを検出した場合、測定光の走査速度を第１の走査速度に設定し、測定光が反射部材を走査していることを検出した場合、測定光の走査速度を第１の走査速度よりも速い第２の走査速度に設定するように構成するのが好ましい。このような構成とすることにより、測定光が生体に照射される期間は、ゆっくりと走査して解像度を上げ、測定光が生体に照射されない期間は、高速で走査してフレームレートを下げないように構成することが可能となる。
【００１０】
また、透明部材は、チャンネルの生体に近位となる側に配置され、反射部材は、チャンネルの生体に遠位となる側に配置されるのが好ましい。この場合、透明部材は、チャンネルの円周の１０％以上５０％以下の範囲を占めるように設けられていることが好ましい。
【００１１】
また、透明部材は、チャンネルの円周の５０％以上の範囲を占めるように設けられており、反射部材は、チャンネルの同心円上の少なくとも２ヶ所以上にあって、チャンネルの中心軸に対して平行に延びるマーカーであってもよい。この場合、マーカーは、透明部材に埋設されているか、或いは、チャンネルの内周面に配設されていることが好ましい。
【００１２】
また、チャンネルが、内視鏡の鉗子チャンネルであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、観察に必要なフレームレートを維持しつつ、断層像の解像度を上げることが可能な光干渉断層内視鏡装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置の電子内視鏡先端部を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置のＯＣＴプローブの回転動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置の電子内視鏡先端部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置の構成図である。光干渉断層内視鏡装置１０は、電子内視鏡１００と、電子内視鏡用プロセッサ２００と、電子内視鏡用モニタ３００と、ＯＣＴプローブ４００と、ＯＣＴプロセッサ５００と、ＯＣＴ用モニタ６００から構成される。電子内視鏡用モニタ３００には、電子内視鏡１００から得られる内視鏡観察画像が表示され、ＯＣＴ用モニタ６００には、ＯＣＴプローブ４００から得られるＯＣＴによる観察画像が表示される。
【００１６】
電子内視鏡１００が備えるライトガイド１１０は、電子内視鏡用プロセッサ２００の光源２１０から照射された照明光を電子内視鏡１００の先端に導く。電子内視鏡１００の先端には、配光レンズ１２０が設けられており、ライトガイド１１０によって電子内視鏡１００の先端に導かれた照明光は、配光レンズ１２０を介して、電子内視鏡１００の挿入部１０５の先端部前方の被観察部位Ｘに照射される。そして、被観察部位Ｘによって反射された照明光の一部は、電子内視鏡１００の先端に設けた集光レンズ１３０を介して撮像素子１４０の撮像面に結像する。
【００１７】
撮像素子１４０は、例えば、ＣＣＤであり、内視鏡用コントローラ１５０から入力されるタイミング信号で駆動され、結像面に結像した被観察部位Ｘの像を画像信号として内視鏡用コントローラ１５０に出力する。内視鏡用コントローラ１５０は、撮像素子１４０から入力される画像信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、電子内視鏡用プロセッサ２００の画像処理回路２２０に送信する。
【００１８】
画像処理回路２２０は、システムコントローラ２３０からの指示に基づいて、内視鏡用コントローラ１５０から受信した画像信号に輪郭強調等の画像処理を施した上でＤ／Ａ変換し、アナログのコンポジットビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ信号）を電子内視鏡用モニタ３００に出力する。そして、コンポジットビデオ信号が電子内視鏡用モニタ３００に出力されることにより、電子内視鏡用モニタ３００上に内視鏡観察画像（被観察部位Ｘの画像）が表示される。
【００１９】
システムコントローラ２３０は、電子内視鏡用プロセッサ２００の各構成要素を統括的に制御しており、上述のように画像処理回路２２０を制御すると共に、電子内視鏡用モニタ３００上に表示される内視鏡観察画像が一定の明るさとなるように光源２１０から照射される照明光の光量を制御する。かくして、一定の明るさの内視鏡観察画像が電子内視鏡用モニタ３００上に表示される。
【００２０】
また、電子内視鏡１００は、その基端部から先端部にわたって、処置具等を挿通可能な円筒状の鉗子チャンネル１６０を有しており、本実施形態においては、鉗子チャンネル１６０の鉗子口１６０ａから円柱状のＯＣＴプローブ４００が挿入され、鉗子チャンネル１６０の先端は、電子内視鏡１００の先端部に位置している。ＯＣＴプローブ４００は、後述するように光ファイバＦ３及び光偏向部４１０を有し、ＯＣＴプローブ４００の先端からは、鉗子チャンネル１６０の延びる方向に対して略直角となる方向に光が出射される。鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂは、透明部材１７０と反射部材１８０で構成され、ＯＣＴプローブ４００の先端から出射される光が鉗子チャンネル１６０から外側（図１中下側）に出射されるように透明部材１７０が配置され、ＯＣＴプローブ４００の先端から出射される光が正反射してＯＣＴプローブ４００の先端に戻るように反射部材１８０が配置される（後述）。
【００２１】
ＯＣＴプロセッサ５００は、コントローラ５０１、低コヒーレント光源５０２、光カプラ５０３、ロータリジョイント５０４、第１アクチュエータ５０５、光検出器５０６、信号処理回路５０７、レンズ５０８、ダハミラー５０９、第２アクチュエータ５１０、光ファイバＦ１〜Ｆ５を有する。ＯＣＴプロセッサ５００には、ＯＣＴプローブ４００が接続されており、光ファイバＦ３が、ＯＣＴプローブ４００内に挿通されている。なお、本実施形態の光ファイバはいずれもシングルモード光ファイバを想定する。
【００２２】
コントローラ５０１は、ＯＣＴプロセッサ５００全体を統括して制御する。低コヒーレント光源５０２は、例えば、赤外の低コヒーレント光を出力することができる光源であって、本実施形態ではＳＬＤ（Super Luminescent Diode）を想定する。
【００２３】
また、ＯＣＴプローブ４００は、ロータリジョイント５０４に結合される光ファイバＦ３および光偏向部４１０を有する。なお、本実施形態のＯＣＴプローブ４００の内部においては、少なくとも光偏向部４１０の周囲に、屈折率差による無用な光量損失を抑えるためのシリコンオイルが充填されている。
【００２４】
ＯＣＴプローブ４００、ＯＣＴプロセッサ５００及びＯＣＴ用モニタ６００によって、以下のようにして断層像が取得される。
【００２５】
まず、低コヒーレント光源５０２から低コヒーレント光が出力される。その低コヒーレント光は、光ファイバＦ１内を通り、光カプラ５０３に入射する。光カプラ５０３は、２対２の双方向４チャンネルタイプのもので構成され、光カプラ５０３は、入射された低コヒーレント光を、光ファイバＦ２を通る光と、光ファイバＦ４を通る光とに分割する。
【００２６】
光カプラ５０３で分割されて光ファイバＦ２を光路上先端側へ進む低コヒーレント光（以降、本明細書中では物体光と称するものとする）は、次いでロータリジョイント５０４に導かれる。そして、ロータリジョイント５０４において結合される光ファイバＦ３に入射する。ロータリジョイント５０４は、コントローラ５０１の制御下、第１アクチュエータ５０５によって回転駆動され、光ファイバＦ３をその中心軸回りに回転させる。
【００２７】
光ファイバＦ３内を進む物体光は、光ファイバＦ３に軸合わせされた状態で接合している光偏向部４１０に入射する。光偏向部４１０の構成は後に詳述するが、入射する物体光を略直角に偏向する機能を有し、偏向された物体光は、ＯＣＴプローブ４００の側面から射出される。そして、ＯＣＴプローブ４００の側面から射出される物体光は、透明部材１７０が存在する領域では透明部材１７０を透過してプローブ外部に存在する体腔内の生体組織Ｓに照射され、反射部材１８０が存在する領域では反射部材１８０に照射されプローブ外部には出射されないように構成されている。
【００２８】
光偏向部４１０は、光ファイバＦ３と共に、ＯＣＴプローブ４００内部で回転する。従って、光偏向部４１０で偏向された物体光は、光偏向部４１０の回転軸に直交する面内において回転走査される。当該面内の生体組織Ｓからの反射光（以降、本明細書中では、物体反射光と称するものとする）及び反射部材１８０からの反射光（以降、本明細書中では、チャンネル反射光と称するものとする）は、入射時の光路と同一の光路を戻り、光カプラ５０３に導かれる。
【００２９】
光カプラ５０３で分割されて光ファイバＦ４を進む低コヒーレント光（以降、本明細書中では、参照光と称するものとする）は、レンズ５０８を介して、平行光束に変換された後、ダハミラー５０９で反射される。ダハミラー５０９からの反射光（以降、本明細書中では、参照反射光と称するものとする）は、光ファイバＦ４を通って戻り、光カプラ５０３に導かれる。
【００３０】
ダハミラー５０９は、コントローラ５０１の制御下、第２アクチュエータ５１０によって、レンズ５０８の光軸に沿って平行移動自在に構成されている。この構成により、光ファイバＦ４の先端側端面Ｆ４ａからダハミラー５０９までの光路長は可変となっている。換言すれば、光カプラ５０３からダハミラー５０９までの光路長が可変となっている。
【００３１】
ＯＣＴプローブ４００の側面から射出される物体光が透明部材１７０から出射される場合、物体反射光および参照反射光は共に光カプラ５０３と光ファイバＦ５を経て光検出器５０６に入射する。ここで、ダハミラー５０９を平行移動させ、光カプラ５０３からダハミラー５０９までの光路長と光カプラ５０３から生体組織Ｓの表面又は所望の深さまでの光路長に一致させる。これにより、生体組織Ｓからの物体反射光があれば、二種類の反射光は干渉し、光検出器５０６において検出される。
【００３２】
ＯＣＴプローブ４００の側面から射出される物体光が反射部材１８０を照射する場合、チャンネル反射光および参照反射光が共に光カプラ５０３と光ファイバＦ５を経て光検出器５０６に入射する。ここで、反射部材１８０は、物体光を正反射するように構成されているため、チャンネル反射光の強度は、物体反射光の強度に比較して大きいものとなる。従って、反射部材１８０からのチャンネル反射光があれば、所定の振幅の信号として、光検出器５０６において検出される。
【００３３】
光検出器５０６は、三種類の反射光（物体反射光、チャンネル反射光、参照反射光）を受光することにより検出した干渉パターン及びチャンネル反射光の信号を信号処理回路５０７に送信する。信号処理回路５０７は、干渉パターンの信号を受信した場合、この信号に所定の処理を施して、生体組織Ｓに関する画像信号を生成し、チャンネル反射光の信号を受信した場合、この信号をコントローラ５０１に出力する。干渉パターンの信号から生成された画像信号は、ＯＣＴ用モニタ６００に出力される。ＯＣＴ用モニタ６００は、入力される画像信号に対応する画像を表示する。なお、上述したように、光偏向部４１０により偏向された物体光は、その回転軸に直交する面内において走査され、生体組織Ｓに照射される。また、ダハミラー５０９の平行移動により、生体組織Ｓの深さ方向（物体光の回転走査の半径方向）の各位置における物体反射光の干渉を検出することができる。よって、生成される画像信号に対応してＯＣＴ用モニタ６００上に表示される画像は、生体組織Ｓの断層像として表れる。
【００３４】
信号処理回路５０７からコントローラ５０１にチャンネル反射光の信号が入力された場合、コントローラ５０１は、第１アクチュエータ５０５を制御し、光ファイバＦ３の回転速度を速め、チャンネル反射光の信号がなくなるまでその回転速度を維持するように構成される。すなわち、本実施形態においては、物体反射光が得られる時とチャンネル反射光が得られる時とで光ファイバＦ３の回転速度を変更している。以降、本明細書中では、物体反射光が得られる時（すなわち、生体組織Ｓを走査する時）の光ファイバＦ３の回転速度を第１の回転速度と称し、チャンネル反射光が得られる時の光ファイバＦ３の回転速度を第２の回転速度と称するものとする。なお、上述のように第２の回転速度は、第１の回転速度よりも速く、例えば、従来の回転速度の２倍となるように構成される。
【００３５】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置１０の電子内視鏡１００の先端部を示す図である。図２（ａ）は、電子内視鏡１００の先端部の正面図であり、図２（ｂ）は、電子内視鏡１００の先端部の断面図である。なお、図２において、図１と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【００３６】
図２（ａ）に示されるように、本実施形態においては、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂは、正面から見たときに、下側半分が物体光を透過可能な透明部材１７０によって構成され、上側半分が物体光を正反射可能な反射部材１８０で構成される。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、ＯＣＴプローブ４００は、シース４０１内に、光ファイバＦ３、光偏向部４１０を有する。光偏向部４１０は、基端側から順に、コアレスガラス４１１、ＧＲＩＮレンズ４１２、直角プリズム４１３をそれぞれ接合した部材である。シース４０１は、先端が閉塞された、可撓性を有するチューブ管状の部材である。また、シース４０１は、光透過性を有している。なお、説明の便宜上、光ファイバＦ３の中心軸に沿う方向をＺ軸方向とした直交座標系を定義する。
【００３８】
光ファイバＦ３から射出された物体光は、コアレスガラス４１１を透過する間に幾分拡散した後、ＧＲＩＮレンズ４１２に入射する。ＧＲＩＮレンズ４１２は、光を集光させるパワー（正のパワー）を有するレンズであり、物体光を収束させつつ射出する。その後、物体光は直角プリズム４１３に入射する。直角プリズム４１３の偏向面４１３ａは、低コヒーレント光の波長域の光（赤外光）は反射させるようにコーティングが施されており、物体光は偏向面４１３ａにおいて略直角に偏向される。物体光は、光ファイバＦ３と共に回転する直角プリズム４１３（Ｚ軸まわりに回転）により、ＸＹ面内で回転走査される。直角プリズム４１３から射出された物体光は、シース４０１の側壁を透過後、透明部材１７０が存在する領域では透明部材１７０を透過してプローブ外部に存在する体腔内の生体組織Ｓに照射され光路上の所定の位置で焦点を結ぶ。また、物体光は反射部材１８０が存在する領域では正反射される。
【００３９】
そして、上述したように、コントローラ５０１は、物体光が透明部材１７０を透過してプローブ外部に存在する体腔内の生体組織Ｓに照射される間は、光ファイバＦ３を第１の回転速度で回転させ、物体光が反射部材１８０で反射される間は、光ファイバＦ３を第１の回転速度よりも速い第２の回転速度で回転させる。
【００４０】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光干渉断層内視鏡装置１０のＯＣＴプローブ４００の回転動作を説明するタイミングチャートである。図３の横軸は時間であり、縦軸は、図２（ａ）の方向からＯＣＴプローブ４００を見たときにＯＣＴプローブ４００の直角プリズム４１３の偏向面４１３ａによって偏向されて出射される物体光の位置を示しており、図２の矢印Ｏの方向に偏向される時を０°とした時の位相角度で示している。なお、本実施形態においては、ＯＣＴプローブ４００の光ファイバＦ３と直角プリズム４１３は、図２（ａ）の方向からＯＣＴプローブ４００を見たときに時計回りに回転する。すなわち、物体光は、位相角が０°から２７０°、１８０°、９０°、０°と変化する。また、図３の実線は、本実施形態のＯＣＴプローブ４００の物体光の位置を示しており、点線は、従来のＯＣＴプローブのように一定速度で物体光を回転走査させた場合の物体光の位置を示している。また、図３の矢印Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒで示されるタイミングは、図２（ａ）の矢印Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒで示される位置に相当している。
【００４１】
ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、第１の回転速度で矢印Ｏの位置（すなわち、位相角０°の時）から時計回りに回転すると、矢印Ｏから矢印Ｑまでの期間（すなわち、図３の期間α）、物体光が透明部材１７０を透過してプローブ外部に存在する体腔内の生体組織Ｓに照射される。そして、上述したように、期間αの間、光検出器５０６は、物体反射光と参照反射光を受光することにより干渉パターンを検出し、ＯＣＴ用モニタ６００上には生体組織Ｓの断層像が表示される。
【００４２】
ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、矢印Ｑの位置（すなわち、位相角１８０°の時）にくると、物体光が反射部材１８０によって反射されるため、光検出器５０６は、チャンネル反射光を検出する。上述したように、光検出器５０６がチャンネル反射光を検出すると、コントローラ５０１は、第１アクチュエータ５０５を制御し、光ファイバＦ３の回転速度を第２の回転速度に切り換える。そして、チャンネル反射光が検出されなくなるまで第２の回転速度を維持する。従って、矢印Ｑから矢印Ｏまでの期間、光ファイバＦ３の回転速度は、第１の回転速度より速い第２の回転速度となる。本実施形態においては、第２の回転速度は、従来のＯＣＴプローブの回転速度の２倍の速度に設定される。そして、矢印Ｏから矢印Ｑまでの期間は、従来（期間β）の１．５倍の時間を掛けてゆっくり回転走査するように構成している。従って、従来よりもフレームレートを下げずに１．５倍解像度の高い断層像を取得することができるようになっている。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、生体組織Ｓに照射される期間は光の走査速度を下げ、生体組織Ｓに照射されない期間は光の走査速度を上げることが可能となる。そして、これによって、従来よりもフレームレートを下げずに解像度の高い断層像を取得することが可能となる。
【００４４】
以上が本実施形態の光干渉断層内視鏡装置１０の説明であるが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、発明の技術的思想の範囲内において、様々な変形が可能である。例えば、本実施形態においては、反射部材１８０は位相角０°〜１８０°の範囲に配設されているが、この構成に限定されるものではない。光ファイバＦ３の回転速度を切り替えるためのタイミングを得られれば良く、例えば、反射部材１８０は位相角３１５°〜２２５°の範囲に配設されてもよい。また、透明部材１７０が、鉗子チャンネル１６０の円周の１０％以上５０％以下の範囲を占めるように設けられるのが好ましい。
【００４５】
また、本実施形態においては、物体光を反射部材１８０で反射させてチャンネル反射光を生成させる構成としたが、反射部材１８０に代えて遮光部材を用いる構成とすることも可能である。この場合、チャンネル反射光が殆ど発生しない場合にコントローラ５０１が、光ファイバＦ３の回転速度を第２の回転速度に切り換える。
【００４６】
本実施形態においては、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂは、正面から見たときに、下側半分が物体光を透過可能な透明部材１７０によって構成され、上側半分が物体光を正反射可能な反射部材１８０で構成されるとしたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、反射部材１８０を無くし、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂの周辺全体を、物体光を透過可能な透明部材によって構成してもよい。
【００４７】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電子内視鏡１００Ｍの先端部を示す図である。図４（ａ）は、電子内視鏡１００Ｍの先端部の正面図であり、図４（ｂ）は、電子内視鏡１００Ｍの先端部の断面図である。なお、図４において、図１及び図２と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【００４８】
図４（ａ）に示されるように、本実施形態の構成は、第１の実施形態に係る電子内視鏡装置１００の構成から反射部材１８０を無くし、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂの周辺全体を、物体光を透過可能な透明部材１７０Ｍによって構成している。そして、鉗子チャンネル１６０の同心円上の位置であって、矢印Ｏの位置（位相角０°の位置）及び矢印Ｑの位置（位相角１８０°の位置）にそれぞれ右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂが配置されている。右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂは、位相角０°の位置及び位相角１８０°の位置を示す細長い円筒状のマーカーであり、物体光を反射するアルミ等で形成され、鉗子チャンネル１６０の中心軸と略平行となるように透明部材１７０Ｍ中をＺ軸方向に延びるように埋設される。
【００４９】
本実施形態においては、ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、矢印Ｏの位置（すなわち、位相角０°の時）及び矢印Ｑの位置（すなわち、位相角１８０°の時）にくると、物体光が右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂによって反射されるため、光検出器５０６は、チャンネル反射光を検出する。そして、コントローラ５０１は、第１アクチュエータ５０５を制御し、右側マーカー１９０ａを検出した時に光ファイバＦ３の回転速度を第２の回転速度から第１の回転速度に切り換え、左側マーカー１９０ｂを検出した時に第１の回転速度から第２の回転速度に切り換える。
【００５０】
従って、本実施形態によっても第１の実施形態と同様、ＯＣＴプローブ４００から出射される物体光が、生体組織Ｓに照射される期間は光の走査速度を下げ、生体組織Ｓに照射されない期間は光の走査速度を上げることが可能となる。そして、これによって、従来よりもフレームレートを下げずに解像度の高い断層像を取得することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態においては、右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂを同一のマーカーとして構成しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、一方のマーカーの反射率を他方と変えたり、一方の大きさ又は形状を他方と変えたりすることも可能である。このような構成とすることにより、コントローラ５０１において、右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂの区別が容易になる。
【００５２】
また、本実施形態においては、右側マーカー１９０ａと左側マーカー１９０ｂの２つのマーカーで構成しているが、位相角１８０°以下の範囲においてさらにマーカーを追加してもよい。
【００５３】
また、本実施形態においては、鉗子チャンネル１６０の先端開口部１６０ｂの周辺全体を、物体光を透過可能な透明部材１７０Ｍによって構成しているが、この構成に限定されるものではなく、鉗子チャンネル１６０の円周の５０％以上の範囲を占めるように設けられていればよい。
【００５４】
また、本実施形態においては、右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂは、それぞれ位相角０°の位置及び位相角１８０°の位置に配設されているが、光ファイバＦ３の回転速度を切り替えるタイミングを得られれば良く、この構成に限定されるものではない。右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂは、他の位置（例えば、位相角２２５°及び位相角３１５°の位置）にあってもよい。
【００５５】
また、本実施形態においては、右側マーカー１９０ａ及び左側マーカー１９０ｂは、鉗子チャンネル１６０の中心軸と略平行となるように透明部材１７０Ｍ中をＺ軸方向に延びるように埋設されて構成されているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、鉗子チャンネル１６０の内周面に配設されてもよい。
【００５６】
また、第１及び第２の実施形態においては、ＯＣＴプローブ４００を鉗子チャンネル１６０に挿入する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、電子内視鏡１００、１００Ｍが、ＯＣＴプローブ４００が挿通される専用のチャンネルを有する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 光干渉断層内視鏡装置
１００、１００Ｍ 電子内視鏡
１０５ 挿入部
１１０ ライトガイド
１２０ 配光レンズ
１３０ 集光レンズ
１４０ 撮像素子
１５０ 内視鏡用コントローラ
１６０ 鉗子チャンネル
１６０ａ 鉗子口
１７０、１７０Ｍ 透明部材
１８０ 反射部材
１９０ａ 右側マーカー
１９０ｂ 左側マーカー
２００ 電子内視鏡用プロセッサ
２１０ 光源
２２０ 画像処理回路
２３０ システムコントローラ
３００ 電子内視鏡用モニタ
４００ ＯＣＴプローブ
４０１ シース
４１０ 光偏向部
４１１ コアレスガラス
４１２ ＧＲＩＮレンズ
４１３ 直角プリズム
５００ ＯＣＴプロセッサ
５０１ コントローラ
５０２ 低コヒーレント光源
５０３ 光カプラ
５０４ ロータリジョイント
５０５ 第１アクチュエータ
５０６ 光検出器
５０７ 信号処理回路
５０８ レンズ
５０９ ダハミラー
５１０ 第２アクチュエータ
６００ ＯＣＴ用モニタ
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５ 光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内を観察するために前記体腔内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、
光コヒーレンス・トモグラフィにより生体の断層像を得るための測定光および、参照光を生成し、前記生体に照射された前記測定光の反射光を前記参照光と干渉させ、得られた干渉光の強度に応じた検出信号を生成する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部が生成した検出信号に基づいて前記生体の断層像を生成する断層像生成部と、
を備えた光干渉断層内視鏡装置であって、
前記測定光を前記干渉光検出部から先端部に導光し、前記測定光を該先端部で偏向して回転走査するように出射すると共に、前記測定光の反射光を該先端部から前記干渉光検出部に導光する光プローブと、
先端部に前記測定光を透過させる透明部材と、前記測定光を反射させる反射部材とを有し、前記光プローブの先端部が前記透明部材及び前記反射部材に対向するように前記光プローブを前記挿入部に沿って案内するチャンネルと、
前記測定光の反射光の強度を検出することにより、前記測定光が前記透明部材又は前記反射部材のいずれを走査しているかを検出する走査位置検出部と、
前記走査位置検出部の検出結果に基づいて前記光プローブから出射される前記測定光の走査速度を制御する走査速度制御手段と、
を備えることを特徴とする光干渉断層内視鏡装置。
【請求項２】
前記走査速度制御手段は、前記走査位置検出部によって前記測定光が前記透明部材を走査していることを検出した場合、前記測定光の走査速度を第１の走査速度に設定し、前記測定光が前記反射部材を走査していることを検出した場合、前記測定光の走査速度を前記第１の走査速度よりも速い第２の走査速度に設定することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項３】
前記透明部材は、前記チャンネルの前記生体に近位となる側に配置され、前記反射部材は、前記チャンネルの前記生体に遠位となる側に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項４】
前記透明部材は、前記チャンネルの円周の１０％以上５０％以下の範囲を占めるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項５】
前記透明部材は、前記チャンネルの円周の５０％以上の範囲を占めるように設けられており、前記反射部材は、前記チャンネルの同心円上の少なくとも２ヶ所以上にあって、前記チャンネルの中心軸に対して平行に延びるマーカーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項６】
前記マーカーは、前記透明部材に埋設されていることを特徴とする請求項５に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項７】
前記マーカーは、前記チャンネルの内周面に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項８】
前記チャンネルが、前記内視鏡の鉗子チャンネルであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項１】
体腔内を観察するために前記体腔内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、
光コヒーレンス・トモグラフィにより生体の断層像を得るための測定光および、参照光を生成し、前記生体に照射された前記測定光の反射光を前記参照光と干渉させ、得られた干渉光の強度に応じた検出信号を生成する干渉光検出部と、
前記干渉光検出部が生成した検出信号に基づいて前記生体の断層像を生成する断層像生成部と、
を備えた光干渉断層内視鏡装置であって、
前記測定光を前記干渉光検出部から先端部に導光し、前記測定光を該先端部で偏向して回転走査するように出射すると共に、前記測定光の反射光を該先端部から前記干渉光検出部に導光する光プローブと、
先端部に前記測定光を透過させる透明部材と、前記測定光を反射させる反射部材とを有し、前記光プローブの先端部が前記透明部材及び前記反射部材に対向するように前記光プローブを前記挿入部に沿って案内するチャンネルと、
前記測定光の反射光の強度を検出することにより、前記測定光が前記透明部材又は前記反射部材のいずれを走査しているかを検出する走査位置検出部と、
前記走査位置検出部の検出結果に基づいて前記光プローブから出射される前記測定光の走査速度を制御する走査速度制御手段と、
を備えることを特徴とする光干渉断層内視鏡装置。
【請求項２】
前記走査速度制御手段は、前記走査位置検出部によって前記測定光が前記透明部材を走査していることを検出した場合、前記測定光の走査速度を第１の走査速度に設定し、前記測定光が前記反射部材を走査していることを検出した場合、前記測定光の走査速度を前記第１の走査速度よりも速い第２の走査速度に設定することを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項３】
前記透明部材は、前記チャンネルの前記生体に近位となる側に配置され、前記反射部材は、前記チャンネルの前記生体に遠位となる側に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項４】
前記透明部材は、前記チャンネルの円周の１０％以上５０％以下の範囲を占めるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項５】
前記透明部材は、前記チャンネルの円周の５０％以上の範囲を占めるように設けられており、前記反射部材は、前記チャンネルの同心円上の少なくとも２ヶ所以上にあって、前記チャンネルの中心軸に対して平行に延びるマーカーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項６】
前記マーカーは、前記透明部材に埋設されていることを特徴とする請求項５に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項７】
前記マーカーは、前記チャンネルの内周面に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【請求項８】
前記チャンネルが、前記内視鏡の鉗子チャンネルであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光干渉断層内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１１０６３２（Ｐ２０１２−１１０６３２Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６４５２４（Ｐ２０１０−２６４５２４）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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