孔体内検査装置
【課題】良好な孔体内画像を得られると共に多機能化が可能な孔体内検査装置を提供すること。
【解決手段】二つ以上の異なる性質の光を出射する一つ又は複数の光源１０と、光源１０の出射光を孔体内の検査対象に向けて伝送し、検査対象からの反射・散乱光を孔体外に伝送する光伝送体２０と、光伝送体２０によって伝送された反射・散乱光を受光して検査情報を生成する検査情報生成手段３０とを備え、光源１０は、その異なる性質の光の少なくとも一つとして、孔体内に充填された媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射し、検査情報生成手段３０は、異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段を備える。
【解決手段】二つ以上の異なる性質の光を出射する一つ又は複数の光源１０と、光源１０の出射光を孔体内の検査対象に向けて伝送し、検査対象からの反射・散乱光を孔体外に伝送する光伝送体２０と、光伝送体２０によって伝送された反射・散乱光を受光して検査情報を生成する検査情報生成手段３０とを備え、光源１０は、その異なる性質の光の少なくとも一つとして、孔体内に充填された媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射し、検査情報生成手段３０は、異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔体内検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査するために、このような媒体に対して透過性の高い特定波長の光を検査対象に照射し、その反射・散乱光から孔体内の検査に必要な情報を得る技術が知られている。
【０００３】
例えば、血管内は血液で満たされており、血管内に可視光を照射して直接血管内壁の画像を得ようとしても、照射した光の殆どが血液によって反射・散乱され、その反射・散乱光が撮像光学系に入射するため、実際に見たい血管内壁の画像を得ることはできない。そこで、血管内を内視鏡で観察する際には、カテーテルチューブや内視鏡チャンネルから生理食塩水を血管内に照射するか、或いは血管内でバルーンを膨らませるなどして、血液を観察光路から一時的に排除することで視野確保を行うことが行われている。しかしながら、このような視野確保手段を用いると血管内にダメージを与える虞があるので、これを避けるために、血液に対する透過性が高い近赤外光を照射光として用いる画像取得技術が提案されている。
【０００４】
下記特許文献１に記載される従来技術では、光源として近赤外の発光ダイオード（ＬＤ）を用い、ＬＤから出射される単一波長の光（帯域幅の狭い光）を対象部位に照射し、その反射・散乱光を撮像装置で受光することで近赤外画像を得るようにしている。
【特許文献１】特表２００５−５０７７３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を画像化するために、その媒体で吸収される特定波長帯域を避けた単一波長のＬＤ光源を用いており、例えば、血管内の画像を得るためには、水分及びヘモグロビンの吸収が少ない近赤外の単一波長ＬＤ光源を採用している。
【０００６】
近赤外の光源を採用するには、ハロゲンランプのような広帯域光源の近赤外域をフィルタによって取り出すことも考えられるが、これでは光源から出射される光を効率的に利用することができず、媒体を透過する光の強度を十分に確保することができない。また、ハロゲンランプのような広帯域光源を用いた場合に、媒体を透過する光の強度を高めるために光源の出力を上げると、光源から出射される光エネルギーによって周囲や装置の光伝送体を無用に加熱するといった不都合が生じる。
【０００７】
一方、前述した従来技術のように媒体を透過する単一波長の光源を用いたとしても、対象部位にその単一波長を吸収する物体が存在する場合には、その部位からの反射が少なくなり、その物体やその周辺の画像化が困難になるという問題が生じる。また、使用するＬＤ光源の単一波長を吸収する物体が媒体の中に混在しているような場合には、吸収によって透過光の強度が低下し、この場合にも画像化が困難になる問題が生じる。
【０００８】
また、単一波長の光源では、基本的に濃淡画像しか得られないので、画像取得対象部位の視覚的な状態把握を詳細に行うことができない問題が生じる。例えば、血管内の表層形状を画像化する際には、濃淡画像によって異物の存在を把握することはできても、異物の同定や異物の構造を詳細に把握することができないという問題がある。
【０００９】
更には、孔体内の状態をより詳細に検査しようとすると、視覚的な画像の取得のみでは十分な検査とは言い難い場合がある。対象部位から反射・散乱された光のスペクトル分析による検査や、対象部位の立体形状（奥行き）情報、対象部位の温度や硬さ等の物理的特性、等が分かれば、より詳細に対象部位を検査することが可能になる。
【００１０】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、透過波長帯域が制限された媒体が充填された孔体内の画像を得るに際して、特定波長を吸収する物体が存在する場合にも、対象部位を明確に画像化できるようにすること、光源から出射される光を効率的に利用し、光のエネルギーによって周辺が加熱されるなどの不都合が生じないようにすること、対象部位の各種情報を取得することでより詳細に対象部位を検査することができること、すなわち、画像の取得のみに留まらない孔体内検査装置の多機能化等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明による孔体内検査装置は、以下の特徴を少なくとも具備するものである。
【００１２】
すなわち、透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査する孔体内検査装置であって、二つ以上の異なる性質の光を出射する一つ又は複数の光源と、前記光源の出射光を前記孔体内の検査対象に向けて伝送し、前記検査対象からの反射・散乱光を孔体外に伝送する光伝送体と、前記光伝送体によって伝送された反射・散乱光を受光して検査情報を生成する検査情報生成手段と、を備え、前記光源は、その異なる性質の光の少なくとも一つとして、前記媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射し、前記検査情報生成手段は、前記異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
このような特徴を具備することで、本発明の孔体内検査装置は、透過波長帯域が制限された媒体が充填された孔体内の画像を得るに際して、特定波長を吸収する物体が存在する場合にも、対象部位を明確に画像化することができる。また、光源から出射される光を効率的に利用し、光のエネルギーによって周辺が加熱されるなどの不都合が生じないようにすることができる。また、検査対象の各種情報を取得することでより詳細に対象部位を検査することができる。これによって、透過波長帯域が制限された媒体が充填された孔体内の検査を前提にして、孔体内画像の取得のみに留まらない孔体内検査装置の多機能化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る孔体内検査装置の構成を示す説明図である。本発明の実施形態に係る孔体内検査装置は、透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査する装置であって、光源１０、光伝送体２０、検査情報生成手段３０を基本構成として備えている。また、光伝送体２０を孔体内に導入する導入部２３、検査情報生成手段３０の出力を演算処理する演算処理部４０、演算処理の結果を表示する表示部５０を更に必要に応じて備えている。
【００１５】
光源１０は、二つ以上の異なる性質の光を出射する一つ又は複数の光源からなり、その異なる性質の光の少なくとも一つとして、検査対象の孔体内に満たされた媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射するものである。
【００１６】
ここで言う異なる性質の光とは、光の性質を波長帯域、可干渉性、連続性（パルス光，ＣＷ光）、偏波状態、等の同一観点又は異なる観点で比較し、互いの光の性質が異なることを指している。また、媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光とは、透過波長帯域が複数の帯域幅存在する場合には、それら全てを含むような帯域幅を有するものと、各透過波長帯域のいずれかに主要な波長帯域幅を有するものの両方を含むものである。
【００１７】
光伝送体２０は、図示の例では、光源１０から出射された光を伝送するライトガイド２１と検査対象からの反射・散乱光を伝送するイメージガイド２２とを備えている。そして、ライトガイド２１の先端側に照射光学系２４を設けると共に、イメージガイド２２の先端側に対物光学系２５を設けている。ここでは、ライトガイド２１とイメージガイド２２とを分けているが、両者を一つの光伝送体で兼用することも可能である。
【００１８】
検査情報生成手段３０は、異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段を備えており、各検査情報が演算処理部４０で演算処理され、所望の検査結果を得る。得られた検査結果が表示部５０に表示される。
【００１９】
前述の媒体として血液を当てはめた場合、つまり血管内を検査対象とした場合には、透過波長帯域は、血液の透過窓（水分及びヘモグロビンの吸収が少ない波長範囲）に当たる、８００〜１３００ｎｍ、１４００〜１８００ｎｍ、２１００〜２４００ｎｍの少なくともいずれかが該当することになる。このような媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を合わせることができる光源としては、非線形光学媒体中を透過させることで種光源から出射される狭帯域光を広帯域化するＳＣ（Super Continuum）光源が有効である。
【００２０】
図２は、ＳＣ光源の構成と性質を説明する説明図である（同図（ａ）が基本構成、同図（ｂ），（ｃ）が出射光の性質を示している）。同図（ａ）に示すように、光源１０ＳＣは、種光源１１と非線形光学光ファイバ１２によって構成され、種光源１１から出射された狭帯域の出射光１１ｓが、非線形光学光ファイバ１２を通過する間に広帯域化され、広い帯域幅を有する出射光１０ｓとなる。
【００２１】
この光源１０ＳＣから血液の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を得るには、図２（ｂ）に示すように、種光源１１のピーク波長λを８００〜２４００ｎｍの中心（１６００ｎｍ）付近に設定し、非線形光学光ファイバ１２による広帯域化の程度を適宜調整することで、８００〜２４００ｎｍの全域をカバーする帯域幅を有する光を得ることができる。
【００２２】
また、図２（ｃ）に示すように、種光源１１のピーク波長λ１，λ２，λ３を血液の透過窓の中心付近に設定することで、各透過窓（８００〜１３００ｎｍ，１４００〜１８００ｎｍ，２１００〜２４００ｎｍ）をそれぞれカバーする帯域幅を有する光を得ることができる。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態の一つを示す説明図である。この実施形態では、光源１０を複数の光源（１０Ａ〜１０Ｍ）によって構成し、検査情報生成手段３０を複数の受光器（３０Ａ〜３０Ｎ）によって構成している。
【００２４】
各光源１０Ａ〜１０Ｍは、異なる性質の光を出射するものであり、制御部６０によって制御される。制御部６０の制御形態としては、各光源１０Ａ〜１０Ｍからの光を同時に出射させるようにしてもよいし、各光源１０Ａ〜１０Ｍの一つ又は複数から選択的に光を出射させるようにしても良い。ここで、各光源１０Ａ〜１０Ｍの少なくとも一つは、光源１０ＳＣのように、媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射するものである。
【００２５】
光源１０から複数の異なる性質の光が同時に出射される場合には、それらの光が合波器１３で多重化されて、光学系１４を介してライトガイド２１に入射される。また、光源１０から異なる性質の光が選択的に出射される場合には、出射された光が直接光学系１４を介してライトガイド２１に入射される。
【００２６】
一方、この実施形態では、検査情報生成手段３０は、複数の受光器３０Ａ〜３０Ｎを備えている。光源１０からの多重化された光がライトガイド２１に入射された場合には、検査対象から反射・散乱した光がイメージガイド２２によって伝送され、光学系３１を介して、分波器３２によって分波され、各受光器３０Ａ〜３０Ｎで受光される。各受光器３０Ａ〜３０Ｎからの出力が光源１０による異なる性質の光毎に得られる異なる検査情報となり、これらの出力が検査情報毎に演算処理部４０で処理されることになる。また、光源１０から異なる性質の光が選択的に出射される場合には、イメージガイド２２から出射される光は選択的に各受光器３０Ａ〜３０Ｎに振り分けられ、各受光器３０Ａ〜３０Ｎから異なる検査情報が得られることになる。
【００２７】
また、本発明の実施形態としては、光源１０は二つ以上の異なる性質の光を出射することができればよく、前述した実施形態のように複数の光源を備えている必要はない。すなわち、一つの光源の出射光を切り替えることで、二つ以上の異なる性質の光を出射するものであってもよい。
【００２８】
図４は、本発明の一実施形態を示す説明図であって、一つの光源の出射光を切り替えることで、二つ以上の異なる性質の光を出射する例を示したものである。ここでは、前述したＳＣ光源を用いて、非線形光学光ファイバ１２を介して、種光源１１からの出射光を出射する場合（同図（ａ））と、非線形光学光ファイバ１２を介することなく、種光源１１からの出射光を直接出射する場合（同図（ｂ））を選択的に切り替えるものである。これによると、前者の場合には、非線形光学光ファイバ１２の広帯域化作用によって、同図（ａ）に示すように、帯域幅の広い光を得ることができ、後者の場合には、同図（ｂ）に示すように、種光源１１からの帯域幅の狭い光を得ることができる。
【００２９】
このような実施形態によると、光源１０は、少なくとも媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射するので、透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査するに際して、媒体を透過する光を効率的に出射させることができ、周囲を加熱させるなどの不都合が生じることなく孔体内の検査対象から得られる反射・散乱光によって所望の検査情報を得ることができる。
【００３０】
この際、光源１０は波長帯域幅を有する光を出射するので、検査対象に特定波長の光を吸収する物体が存在する場合や媒体内に特定波長の光を吸収・散乱させる物体が存在する場合にも、孔体内面から十分な反射・散乱光を得ることができ、孔体内を適正に検査することができる。
【００３１】
特に、孔体内面の画像化を行う場合には、孔体内の媒体の透過窓を介して帯域幅の広い光によって孔体内面から反射・散乱光を得ることができるので、検査対象に特定波長の光を吸収する物体が存在する場合や媒体内に特定波長の光を吸収・散乱させる物体が存在する場合にも、良好且つ情報量の豊富な画像を得ることができる。
【００３２】
また、光源１０は、多重化又は選択的に異なる性質の光を出射することができるので、前述したような孔体内の媒体における透過窓を透過する帯域幅を有する光による孔体内面の画像化等の検査に加えて、異なる性質の光（特に、可干渉性、連続性、偏波状態のいずれかが異なる光）による別観点の検査を行うことができる。これによって、より詳細に孔体内の対象部位を検査することができる。
【００３３】
以下に、光源１０の性質に関する態様とそれに対応する検査情報生成手段３０の態様を、具体例を挙げて説明する。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態を示す説明図であって、前述した具体例の一つを示したものである（前述した説明と共通する箇所は同一符号を付して重複説明を一部省略する）。この実施形態では、光源１０は、種光源１１及び非線形光学光ファイバ１２からなるＳＣ光源を基本とするものであり、種光源１１から出射される狭帯域光（或いは単一波長光）をそのまま光学系１４を介してライトガイド２１に入射させる第１の出射モードと、種光源１１から出射される狭帯域光（或いは単一波長光）を、非線形光学光ファイバ１２を通過させて広帯域化させた後、光学系１４を介してライドガイド２１に入射させる第２の出射モードとを、切り替え可能にしたものである。
【００３５】
一方、検出情報生成手段３０は、検査対象の画像情報を出力する撮像手段３０１と検出対象の物性情報を出力する物性検出手段３０２とを切り替えて採用するものであり、第１の出射モードを選択した際に、イメージガイド２２から光学系３１を介して得られる光を物性検出手段３０２側に切り替え、第２の出射モードを選択した際に、イメージガイド２２から光学系３１を介して得られる光を撮像手段３０１側に切り替える切り替え手段３３を備えている。
【００３６】
このような実施形態によると、光源１０が第１の出射モードを選択している場合には、狭帯域光或いは単一波長光がライトガイド２１を介して検査対象に照射されることになり、検査対象からの反射・散乱光がイメージガイド２２を介して取得され、これを物性検出手段３０２が受光することになる。これによって、第１の出射モード選択時には、検査対象の温度、硬さ、流速といった物性情報を得ることができる。
【００３７】
これに対して、光源１０が第２の出射モードを選択している場合には、孔体内に満たされた媒体の透過窓をカバーする広帯域の帯域幅を有する光がライトガイド２１を介して検査対象に照射されることになり、検査対象からの反射・散乱光がイメージガイド２２を介して取得され、これを撮像手段３０１が受光することになる。これによって、第２の出射モード選択時には、媒体を透過して孔体内面の画像を得ることができる。
【００３８】
このような実施形態によると、孔体内における媒体の透過窓を効果的に利用した広帯域光によって良好な孔体内画像を得ることができるだけでなく、異なる観点の検査情報を取得することができるので、より詳細に孔体内の検査を行うことができる。
【００３９】
図５に示した実施形態では、一つの光源の出射モードを切り替える例を示したが、別の態様としては、図３に示すように、複数の光源を用意し、単一波長光を出射する一つの光源と媒体の透過窓をカバーする帯域幅を有する光を出射する一つの光源（例えばＳＣ光源）を選択的に切り替えるようにしてもよい。
【００４０】
図６は、物性検出手段３０２の具体例を示した説明図である。同図（ａ）が温度検出、同図（ｂ）が硬さ検出、同図（ｃ）が流速検出の例を示している。
【００４１】
同図（ａ）では、光源１０には単一波長のレーザを用い、検出対象のラマン散乱のスペクトルが温度によって変化することを利用している。ラマン散乱は光源１０の照射光より長波長側にシフトした光が発生する。物性検出手段３０２では、このラマン散乱光は照射光と比べ微小であるため、反射・散乱光をフィルタ３１０でカットした後に、分光器３１１でスペクトルに分解して、受光器３１２で受光して検査情報を得る。検査対象の温度を測定することは、検査対象の識別やアブレーション等の治療において進捗度を知る上で参考になる。
【００４２】
同図（ｂ）は、検査対象の硬さを測定する方法としてはラマン散乱と同じ光学非線形現象であるブリルアン散乱を用いている。ブリルアン散乱は元の励起光に対して長波長側に微少量シフトするもので、このブリルアンシフト量が硬さに関係する。ただし、このシフト量は周波数でGHzであり分光器では感知できない。
【００４３】
図示の例では、光源１０の照射光には周波数差がブリルアン周波数シフト近傍で調整できる2波長レーザ１０１を用いる。短波長光のみ検査対象にダメージを与えない程度のハイパワーで照射し、散乱されてきた光を長波長光と干渉させる。この干渉光を検出するとダウンコンバートされたスペクトルからブリルアン周波数シフトを見ることが出来る。このための物性検出手段３０２の構成要素として、波長板３２０，長波長抽出フィルタ３２１，ビームスプリッタ３２２，光電変換器３２３Ａとローパスフィルタ３２３Ｂとスペクトル測定器３２３Ｃを備えた受光器３２３を備えている。
【００４４】
２波長レーザ１０１については単一のレーザを二分し片方をマイクロ波で強度変調しそのサイドバンドを長波長光として、他方を増幅器でハイパワーにして短波長光として用いる方法を採用している。これによると、レーザの波長ドリフトの影響を受けないメリットがある。
【００４５】
同図（ｃ）に示す例では、光源１０には外部からの正弦波によって周期的なパルス光を発振する光源(能動モード同期レーザ)を用いる。この光源１０からの出射光を、速度を持った散乱体に当てると散乱光のパルス間隔が変化する。パルスの周期を決めている正弦波信号と高速の光電変換器で検出した信号をミキシングしてそのスペクトルを見る。速度に応じてスペクトルのピークがシフトすることで、流速を検出できる。このための物性検出手段３０２の構成要素は、光電変換器３３１，増幅器３３２，ミキサ３３３，ローパスフィルタ３３４からなる。流速が検出されると、例えば血管に狭窄が見られた場合に、その箇所における血液の流速が変化するのを検出することができる。
【００４６】
以下に、検査情報生成手段３０の一つとして採用できる具体例を説明する。以下に説明する検査情報生成手段３０の具体例は、前述した光源１０が二つ以上の異なる性質の光を出射することを前提にして、その異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段の中の一つになる。したがって、以下の説明では、一つの性質の光源に対応して検査情報を出力する一つの手段をそれぞれ説明する。
【００４７】
以下に説明する検査情報生成手段３０は、例えば、図５に示すような撮像手段３０１と組み合わせられ、光源１０としては、孔体内に満たされる媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射する光源と組み合わせられて、本発明の実施形態を構成するものである。
【００４８】
図７は、検査情報生成手段３０として、検査対象の奥行き情報を出力する例を示している。検査対象の凹凸を検知できると、例えば、血管内の検査などでは内壁面の状態を知るための重要な情報となる。高い精度で奥行き情報を得る技術として、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）が一般に知られている。
【００４９】
同図（ａ）に示す例では、光源１０の一つの性質として、広帯域光源(低コヒーレンス光源)を用い、参照光の遅延(τ)を調整しながら干渉光強度を測定している。この強度は光路差(d)が０の時に最大となるため検査対象の反射点の位置を特定できる。
【００５０】
すなわち、制御器６１からの調整信号によって可変遅延器１１１が移動し、光源１０から出射された光が偏光ビームスプリッタ１１０で分割されて形成される参照光の光路長が調整される。ライトガイド２１を介して検査対象に照射される光を走査しながら、イメージガイド２２を介して得られる反射・散乱光を、波長板３４１を介して偏光ビームスプリッタ３４２で参照光と合成し、参照光の光路長を調整しながら、受光器３４３で干渉光強度を測定する。可変遅延器１１１の調整信号は演算処理部４０に送られ、干渉光強度が最大となる光路長が検出され、それに基づいて検査対象の奥行きを演算処理部４０で把握できる。
【００５１】
同図（ｂ）に示す例では、やはり光源１０の一つの性質として、広帯域光源（低コヒーレンス光源）を用いるが、参照光の遅延を固定する代わりに干渉後に分光器でスペクトル分解する。この際、受光器３５４はアレイ状のものを用いる。
【００５２】
すなわち、光源１０から出射された光が偏光ビームスプリッタ１２０で分割されて一部が参照光になり、他の一部がライトガイド２１を介して検査対象に照射される。そして、イメージガイド２２を介して得られる反射・散乱光を、波長板３５１を介して偏光ビームスプリッタ３５２で参照光と合成し、分光器３５３によってスペクトル分解してアレイ状の受光器３５４で受光する。この受光器３５４で測定したスペクトルを演算処理部４０でフーリエ変換すると図（ａ）の例と同様の特性が得られる。
【００５３】
同図（ｃ）に示す例は、同図（ｂ）に示した例の変形であり、光源１０の一つの性質として広帯域光源を用いる代わりに波長掃引できる光源を用いている。そして、干渉光強度の時間変動を測定しそれをフーリエ変換することで、同様の特性を得ている。
【００５４】
すなわち、制御器６３からの信号に応じて、光源１０から波長掃引された光が出射される。光源１０から出射された光が偏光ビームスプリッタ１３０で分割されて一部が参照光になり、他の一部がライトガイド２１を介して検査対象に照射される。そして、イメージガイド２２を介して得られる反射・散乱光を、波長板３６１を介して偏光ビームスプリッタ３６２で参照光と合成し、分光器３６３によってスペクトル分解してアレイ状の受光器３６４で受光する。この受光器３６４で測定したスペクトルを制御器６３からの信号に応じて演算処理部４０でフーリエ変換すると、図（ａ）の例と同様の特性が得られる。
【００５５】
図８は、検査情報生成手段３０として、検査対象又は媒体のスペクトル分析情報を出力する例を示している。反射・散乱された光の波長に対するその強度の傾向をスペクトルとして測定し、ピークの強弱から測定対象の成分を判定することができる。特に、光源１０の一つの性質として近赤外光を用いたものは近赤外分光法と呼ばれ、食品、薬剤、生体に対する分析ツールとして有効である。
【００５６】
同図（ａ）は、光源１０の一つの性質として、特定の帯域幅を有する光を用いるものである。この際の帯域幅は収集した検査情報に応じて設定することができる。例えば、光源１０の一つの性質として、血液の透過窓に対応した帯域幅の光を出射して、血管内壁の画像を検査情報として得ると共に、血液の反射・散乱特性に対応する帯域幅の光を、光源１０のもう一つの性質として採用し、その反射・散乱光のスペクトル分析情報を得ることで、血液の成分情報を得る。
【００５７】
光源１０から出射された光はライトガイド２１を介して検査対象に照射され、イメージガイド２２を介して得られた反射・散乱光は、スリット３７１を通過させて、プリズムや回折格子などの分光素子３７２と受光器３７３とからなるスペクトル分析手段で検出し、スペクトル分析情報を出力する。受光器３７３で得たスペクトル分析情報を光源１０のスペクトル強度から差し引く計算を演算処理部４０で行うことで、検査対象の吸収特性を把握することができる。
【００５８】
同図（ｂ）に示す例は、光源１０として、所定の帯域幅を有する光を採用するのに換えて、波長掃引できる光源を用い、光源１０の波長掃引と受光器３８０での検出を同期させることでスペクトルデータを得る。
【００５９】
また、検査情報生成手段３０は、光源１０が直線偏波の光を出射したことに応じて、検査対象からの反射・散乱光の偏波状態の変化を検出する偏波状態検出手段を含むものであってもよい。これによると、検査対象での反射時に生じる偏波回転を検出して、異なる成分を有するが反射率が等しい場合の特性の違い等を検査することができる。
【００６０】
以上説明したように、本発明の実施形態によると、透過波長帯域が制限された媒体が充填された孔体内の画像を得るに際して、特定波長を吸収する物体が存在する場合にも、対象部位を明確に画像化することができる。また、その際、光源から出射される光を効率的に利用し、光のエネルギーによって周辺が加熱されるなどの不都合が生じないようにすることができる。さらには、検査対象の各種情報を取得することで、より詳細に検査対象を検査することができ、画像の取得のみに留まらない孔体内検査装置の多機能化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係る孔体内検査装置の構成を示す説明図である。
【図２】ＳＣ光源の構成と性質を説明する説明図である（同図（ａ）が基本構成、同図（ｂ），（ｃ）が出射光の性質を示している）。
【図３】本発明の実施形態の一つを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す説明図であって、一つの光源の出射光を切り替えることで、二つ以上の異なる性質の光を出射する例を示したものである。
【図５】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態における物性検出手段の具体例を示した説明図である。
【図７】本発明の実施形態における検査情報生成手段の具体例を示した説明図である。
【図８】本発明の実施形態における検査情報生成手段の具体例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 光源、２０ 光伝送体、３０ 検査情報生成手段、４０ 演算処理部、５０ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔体内検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査するために、このような媒体に対して透過性の高い特定波長の光を検査対象に照射し、その反射・散乱光から孔体内の検査に必要な情報を得る技術が知られている。
【０００３】
例えば、血管内は血液で満たされており、血管内に可視光を照射して直接血管内壁の画像を得ようとしても、照射した光の殆どが血液によって反射・散乱され、その反射・散乱光が撮像光学系に入射するため、実際に見たい血管内壁の画像を得ることはできない。そこで、血管内を内視鏡で観察する際には、カテーテルチューブや内視鏡チャンネルから生理食塩水を血管内に照射するか、或いは血管内でバルーンを膨らませるなどして、血液を観察光路から一時的に排除することで視野確保を行うことが行われている。しかしながら、このような視野確保手段を用いると血管内にダメージを与える虞があるので、これを避けるために、血液に対する透過性が高い近赤外光を照射光として用いる画像取得技術が提案されている。
【０００４】
下記特許文献１に記載される従来技術では、光源として近赤外の発光ダイオード（ＬＤ）を用い、ＬＤから出射される単一波長の光（帯域幅の狭い光）を対象部位に照射し、その反射・散乱光を撮像装置で受光することで近赤外画像を得るようにしている。
【特許文献１】特表２００５−５０７７３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を画像化するために、その媒体で吸収される特定波長帯域を避けた単一波長のＬＤ光源を用いており、例えば、血管内の画像を得るためには、水分及びヘモグロビンの吸収が少ない近赤外の単一波長ＬＤ光源を採用している。
【０００６】
近赤外の光源を採用するには、ハロゲンランプのような広帯域光源の近赤外域をフィルタによって取り出すことも考えられるが、これでは光源から出射される光を効率的に利用することができず、媒体を透過する光の強度を十分に確保することができない。また、ハロゲンランプのような広帯域光源を用いた場合に、媒体を透過する光の強度を高めるために光源の出力を上げると、光源から出射される光エネルギーによって周囲や装置の光伝送体を無用に加熱するといった不都合が生じる。
【０００７】
一方、前述した従来技術のように媒体を透過する単一波長の光源を用いたとしても、対象部位にその単一波長を吸収する物体が存在する場合には、その部位からの反射が少なくなり、その物体やその周辺の画像化が困難になるという問題が生じる。また、使用するＬＤ光源の単一波長を吸収する物体が媒体の中に混在しているような場合には、吸収によって透過光の強度が低下し、この場合にも画像化が困難になる問題が生じる。
【０００８】
また、単一波長の光源では、基本的に濃淡画像しか得られないので、画像取得対象部位の視覚的な状態把握を詳細に行うことができない問題が生じる。例えば、血管内の表層形状を画像化する際には、濃淡画像によって異物の存在を把握することはできても、異物の同定や異物の構造を詳細に把握することができないという問題がある。
【０００９】
更には、孔体内の状態をより詳細に検査しようとすると、視覚的な画像の取得のみでは十分な検査とは言い難い場合がある。対象部位から反射・散乱された光のスペクトル分析による検査や、対象部位の立体形状（奥行き）情報、対象部位の温度や硬さ等の物理的特性、等が分かれば、より詳細に対象部位を検査することが可能になる。
【００１０】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、透過波長帯域が制限された媒体が充填された孔体内の画像を得るに際して、特定波長を吸収する物体が存在する場合にも、対象部位を明確に画像化できるようにすること、光源から出射される光を効率的に利用し、光のエネルギーによって周辺が加熱されるなどの不都合が生じないようにすること、対象部位の各種情報を取得することでより詳細に対象部位を検査することができること、すなわち、画像の取得のみに留まらない孔体内検査装置の多機能化等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明による孔体内検査装置は、以下の特徴を少なくとも具備するものである。
【００１２】
すなわち、透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査する孔体内検査装置であって、二つ以上の異なる性質の光を出射する一つ又は複数の光源と、前記光源の出射光を前記孔体内の検査対象に向けて伝送し、前記検査対象からの反射・散乱光を孔体外に伝送する光伝送体と、前記光伝送体によって伝送された反射・散乱光を受光して検査情報を生成する検査情報生成手段と、を備え、前記光源は、その異なる性質の光の少なくとも一つとして、前記媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射し、前記検査情報生成手段は、前記異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
このような特徴を具備することで、本発明の孔体内検査装置は、透過波長帯域が制限された媒体が充填された孔体内の画像を得るに際して、特定波長を吸収する物体が存在する場合にも、対象部位を明確に画像化することができる。また、光源から出射される光を効率的に利用し、光のエネルギーによって周辺が加熱されるなどの不都合が生じないようにすることができる。また、検査対象の各種情報を取得することでより詳細に対象部位を検査することができる。これによって、透過波長帯域が制限された媒体が充填された孔体内の検査を前提にして、孔体内画像の取得のみに留まらない孔体内検査装置の多機能化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る孔体内検査装置の構成を示す説明図である。本発明の実施形態に係る孔体内検査装置は、透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査する装置であって、光源１０、光伝送体２０、検査情報生成手段３０を基本構成として備えている。また、光伝送体２０を孔体内に導入する導入部２３、検査情報生成手段３０の出力を演算処理する演算処理部４０、演算処理の結果を表示する表示部５０を更に必要に応じて備えている。
【００１５】
光源１０は、二つ以上の異なる性質の光を出射する一つ又は複数の光源からなり、その異なる性質の光の少なくとも一つとして、検査対象の孔体内に満たされた媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射するものである。
【００１６】
ここで言う異なる性質の光とは、光の性質を波長帯域、可干渉性、連続性（パルス光，ＣＷ光）、偏波状態、等の同一観点又は異なる観点で比較し、互いの光の性質が異なることを指している。また、媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光とは、透過波長帯域が複数の帯域幅存在する場合には、それら全てを含むような帯域幅を有するものと、各透過波長帯域のいずれかに主要な波長帯域幅を有するものの両方を含むものである。
【００１７】
光伝送体２０は、図示の例では、光源１０から出射された光を伝送するライトガイド２１と検査対象からの反射・散乱光を伝送するイメージガイド２２とを備えている。そして、ライトガイド２１の先端側に照射光学系２４を設けると共に、イメージガイド２２の先端側に対物光学系２５を設けている。ここでは、ライトガイド２１とイメージガイド２２とを分けているが、両者を一つの光伝送体で兼用することも可能である。
【００１８】
検査情報生成手段３０は、異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段を備えており、各検査情報が演算処理部４０で演算処理され、所望の検査結果を得る。得られた検査結果が表示部５０に表示される。
【００１９】
前述の媒体として血液を当てはめた場合、つまり血管内を検査対象とした場合には、透過波長帯域は、血液の透過窓（水分及びヘモグロビンの吸収が少ない波長範囲）に当たる、８００〜１３００ｎｍ、１４００〜１８００ｎｍ、２１００〜２４００ｎｍの少なくともいずれかが該当することになる。このような媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を合わせることができる光源としては、非線形光学媒体中を透過させることで種光源から出射される狭帯域光を広帯域化するＳＣ（Super Continuum）光源が有効である。
【００２０】
図２は、ＳＣ光源の構成と性質を説明する説明図である（同図（ａ）が基本構成、同図（ｂ），（ｃ）が出射光の性質を示している）。同図（ａ）に示すように、光源１０ＳＣは、種光源１１と非線形光学光ファイバ１２によって構成され、種光源１１から出射された狭帯域の出射光１１ｓが、非線形光学光ファイバ１２を通過する間に広帯域化され、広い帯域幅を有する出射光１０ｓとなる。
【００２１】
この光源１０ＳＣから血液の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を得るには、図２（ｂ）に示すように、種光源１１のピーク波長λを８００〜２４００ｎｍの中心（１６００ｎｍ）付近に設定し、非線形光学光ファイバ１２による広帯域化の程度を適宜調整することで、８００〜２４００ｎｍの全域をカバーする帯域幅を有する光を得ることができる。
【００２２】
また、図２（ｃ）に示すように、種光源１１のピーク波長λ１，λ２，λ３を血液の透過窓の中心付近に設定することで、各透過窓（８００〜１３００ｎｍ，１４００〜１８００ｎｍ，２１００〜２４００ｎｍ）をそれぞれカバーする帯域幅を有する光を得ることができる。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態の一つを示す説明図である。この実施形態では、光源１０を複数の光源（１０Ａ〜１０Ｍ）によって構成し、検査情報生成手段３０を複数の受光器（３０Ａ〜３０Ｎ）によって構成している。
【００２４】
各光源１０Ａ〜１０Ｍは、異なる性質の光を出射するものであり、制御部６０によって制御される。制御部６０の制御形態としては、各光源１０Ａ〜１０Ｍからの光を同時に出射させるようにしてもよいし、各光源１０Ａ〜１０Ｍの一つ又は複数から選択的に光を出射させるようにしても良い。ここで、各光源１０Ａ〜１０Ｍの少なくとも一つは、光源１０ＳＣのように、媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射するものである。
【００２５】
光源１０から複数の異なる性質の光が同時に出射される場合には、それらの光が合波器１３で多重化されて、光学系１４を介してライトガイド２１に入射される。また、光源１０から異なる性質の光が選択的に出射される場合には、出射された光が直接光学系１４を介してライトガイド２１に入射される。
【００２６】
一方、この実施形態では、検査情報生成手段３０は、複数の受光器３０Ａ〜３０Ｎを備えている。光源１０からの多重化された光がライトガイド２１に入射された場合には、検査対象から反射・散乱した光がイメージガイド２２によって伝送され、光学系３１を介して、分波器３２によって分波され、各受光器３０Ａ〜３０Ｎで受光される。各受光器３０Ａ〜３０Ｎからの出力が光源１０による異なる性質の光毎に得られる異なる検査情報となり、これらの出力が検査情報毎に演算処理部４０で処理されることになる。また、光源１０から異なる性質の光が選択的に出射される場合には、イメージガイド２２から出射される光は選択的に各受光器３０Ａ〜３０Ｎに振り分けられ、各受光器３０Ａ〜３０Ｎから異なる検査情報が得られることになる。
【００２７】
また、本発明の実施形態としては、光源１０は二つ以上の異なる性質の光を出射することができればよく、前述した実施形態のように複数の光源を備えている必要はない。すなわち、一つの光源の出射光を切り替えることで、二つ以上の異なる性質の光を出射するものであってもよい。
【００２８】
図４は、本発明の一実施形態を示す説明図であって、一つの光源の出射光を切り替えることで、二つ以上の異なる性質の光を出射する例を示したものである。ここでは、前述したＳＣ光源を用いて、非線形光学光ファイバ１２を介して、種光源１１からの出射光を出射する場合（同図（ａ））と、非線形光学光ファイバ１２を介することなく、種光源１１からの出射光を直接出射する場合（同図（ｂ））を選択的に切り替えるものである。これによると、前者の場合には、非線形光学光ファイバ１２の広帯域化作用によって、同図（ａ）に示すように、帯域幅の広い光を得ることができ、後者の場合には、同図（ｂ）に示すように、種光源１１からの帯域幅の狭い光を得ることができる。
【００２９】
このような実施形態によると、光源１０は、少なくとも媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射するので、透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査するに際して、媒体を透過する光を効率的に出射させることができ、周囲を加熱させるなどの不都合が生じることなく孔体内の検査対象から得られる反射・散乱光によって所望の検査情報を得ることができる。
【００３０】
この際、光源１０は波長帯域幅を有する光を出射するので、検査対象に特定波長の光を吸収する物体が存在する場合や媒体内に特定波長の光を吸収・散乱させる物体が存在する場合にも、孔体内面から十分な反射・散乱光を得ることができ、孔体内を適正に検査することができる。
【００３１】
特に、孔体内面の画像化を行う場合には、孔体内の媒体の透過窓を介して帯域幅の広い光によって孔体内面から反射・散乱光を得ることができるので、検査対象に特定波長の光を吸収する物体が存在する場合や媒体内に特定波長の光を吸収・散乱させる物体が存在する場合にも、良好且つ情報量の豊富な画像を得ることができる。
【００３２】
また、光源１０は、多重化又は選択的に異なる性質の光を出射することができるので、前述したような孔体内の媒体における透過窓を透過する帯域幅を有する光による孔体内面の画像化等の検査に加えて、異なる性質の光（特に、可干渉性、連続性、偏波状態のいずれかが異なる光）による別観点の検査を行うことができる。これによって、より詳細に孔体内の対象部位を検査することができる。
【００３３】
以下に、光源１０の性質に関する態様とそれに対応する検査情報生成手段３０の態様を、具体例を挙げて説明する。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態を示す説明図であって、前述した具体例の一つを示したものである（前述した説明と共通する箇所は同一符号を付して重複説明を一部省略する）。この実施形態では、光源１０は、種光源１１及び非線形光学光ファイバ１２からなるＳＣ光源を基本とするものであり、種光源１１から出射される狭帯域光（或いは単一波長光）をそのまま光学系１４を介してライトガイド２１に入射させる第１の出射モードと、種光源１１から出射される狭帯域光（或いは単一波長光）を、非線形光学光ファイバ１２を通過させて広帯域化させた後、光学系１４を介してライドガイド２１に入射させる第２の出射モードとを、切り替え可能にしたものである。
【００３５】
一方、検出情報生成手段３０は、検査対象の画像情報を出力する撮像手段３０１と検出対象の物性情報を出力する物性検出手段３０２とを切り替えて採用するものであり、第１の出射モードを選択した際に、イメージガイド２２から光学系３１を介して得られる光を物性検出手段３０２側に切り替え、第２の出射モードを選択した際に、イメージガイド２２から光学系３１を介して得られる光を撮像手段３０１側に切り替える切り替え手段３３を備えている。
【００３６】
このような実施形態によると、光源１０が第１の出射モードを選択している場合には、狭帯域光或いは単一波長光がライトガイド２１を介して検査対象に照射されることになり、検査対象からの反射・散乱光がイメージガイド２２を介して取得され、これを物性検出手段３０２が受光することになる。これによって、第１の出射モード選択時には、検査対象の温度、硬さ、流速といった物性情報を得ることができる。
【００３７】
これに対して、光源１０が第２の出射モードを選択している場合には、孔体内に満たされた媒体の透過窓をカバーする広帯域の帯域幅を有する光がライトガイド２１を介して検査対象に照射されることになり、検査対象からの反射・散乱光がイメージガイド２２を介して取得され、これを撮像手段３０１が受光することになる。これによって、第２の出射モード選択時には、媒体を透過して孔体内面の画像を得ることができる。
【００３８】
このような実施形態によると、孔体内における媒体の透過窓を効果的に利用した広帯域光によって良好な孔体内画像を得ることができるだけでなく、異なる観点の検査情報を取得することができるので、より詳細に孔体内の検査を行うことができる。
【００３９】
図５に示した実施形態では、一つの光源の出射モードを切り替える例を示したが、別の態様としては、図３に示すように、複数の光源を用意し、単一波長光を出射する一つの光源と媒体の透過窓をカバーする帯域幅を有する光を出射する一つの光源（例えばＳＣ光源）を選択的に切り替えるようにしてもよい。
【００４０】
図６は、物性検出手段３０２の具体例を示した説明図である。同図（ａ）が温度検出、同図（ｂ）が硬さ検出、同図（ｃ）が流速検出の例を示している。
【００４１】
同図（ａ）では、光源１０には単一波長のレーザを用い、検出対象のラマン散乱のスペクトルが温度によって変化することを利用している。ラマン散乱は光源１０の照射光より長波長側にシフトした光が発生する。物性検出手段３０２では、このラマン散乱光は照射光と比べ微小であるため、反射・散乱光をフィルタ３１０でカットした後に、分光器３１１でスペクトルに分解して、受光器３１２で受光して検査情報を得る。検査対象の温度を測定することは、検査対象の識別やアブレーション等の治療において進捗度を知る上で参考になる。
【００４２】
同図（ｂ）は、検査対象の硬さを測定する方法としてはラマン散乱と同じ光学非線形現象であるブリルアン散乱を用いている。ブリルアン散乱は元の励起光に対して長波長側に微少量シフトするもので、このブリルアンシフト量が硬さに関係する。ただし、このシフト量は周波数でGHzであり分光器では感知できない。
【００４３】
図示の例では、光源１０の照射光には周波数差がブリルアン周波数シフト近傍で調整できる2波長レーザ１０１を用いる。短波長光のみ検査対象にダメージを与えない程度のハイパワーで照射し、散乱されてきた光を長波長光と干渉させる。この干渉光を検出するとダウンコンバートされたスペクトルからブリルアン周波数シフトを見ることが出来る。このための物性検出手段３０２の構成要素として、波長板３２０，長波長抽出フィルタ３２１，ビームスプリッタ３２２，光電変換器３２３Ａとローパスフィルタ３２３Ｂとスペクトル測定器３２３Ｃを備えた受光器３２３を備えている。
【００４４】
２波長レーザ１０１については単一のレーザを二分し片方をマイクロ波で強度変調しそのサイドバンドを長波長光として、他方を増幅器でハイパワーにして短波長光として用いる方法を採用している。これによると、レーザの波長ドリフトの影響を受けないメリットがある。
【００４５】
同図（ｃ）に示す例では、光源１０には外部からの正弦波によって周期的なパルス光を発振する光源(能動モード同期レーザ)を用いる。この光源１０からの出射光を、速度を持った散乱体に当てると散乱光のパルス間隔が変化する。パルスの周期を決めている正弦波信号と高速の光電変換器で検出した信号をミキシングしてそのスペクトルを見る。速度に応じてスペクトルのピークがシフトすることで、流速を検出できる。このための物性検出手段３０２の構成要素は、光電変換器３３１，増幅器３３２，ミキサ３３３，ローパスフィルタ３３４からなる。流速が検出されると、例えば血管に狭窄が見られた場合に、その箇所における血液の流速が変化するのを検出することができる。
【００４６】
以下に、検査情報生成手段３０の一つとして採用できる具体例を説明する。以下に説明する検査情報生成手段３０の具体例は、前述した光源１０が二つ以上の異なる性質の光を出射することを前提にして、その異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段の中の一つになる。したがって、以下の説明では、一つの性質の光源に対応して検査情報を出力する一つの手段をそれぞれ説明する。
【００４７】
以下に説明する検査情報生成手段３０は、例えば、図５に示すような撮像手段３０１と組み合わせられ、光源１０としては、孔体内に満たされる媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射する光源と組み合わせられて、本発明の実施形態を構成するものである。
【００４８】
図７は、検査情報生成手段３０として、検査対象の奥行き情報を出力する例を示している。検査対象の凹凸を検知できると、例えば、血管内の検査などでは内壁面の状態を知るための重要な情報となる。高い精度で奥行き情報を得る技術として、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）が一般に知られている。
【００４９】
同図（ａ）に示す例では、光源１０の一つの性質として、広帯域光源(低コヒーレンス光源)を用い、参照光の遅延(τ)を調整しながら干渉光強度を測定している。この強度は光路差(d)が０の時に最大となるため検査対象の反射点の位置を特定できる。
【００５０】
すなわち、制御器６１からの調整信号によって可変遅延器１１１が移動し、光源１０から出射された光が偏光ビームスプリッタ１１０で分割されて形成される参照光の光路長が調整される。ライトガイド２１を介して検査対象に照射される光を走査しながら、イメージガイド２２を介して得られる反射・散乱光を、波長板３４１を介して偏光ビームスプリッタ３４２で参照光と合成し、参照光の光路長を調整しながら、受光器３４３で干渉光強度を測定する。可変遅延器１１１の調整信号は演算処理部４０に送られ、干渉光強度が最大となる光路長が検出され、それに基づいて検査対象の奥行きを演算処理部４０で把握できる。
【００５１】
同図（ｂ）に示す例では、やはり光源１０の一つの性質として、広帯域光源（低コヒーレンス光源）を用いるが、参照光の遅延を固定する代わりに干渉後に分光器でスペクトル分解する。この際、受光器３５４はアレイ状のものを用いる。
【００５２】
すなわち、光源１０から出射された光が偏光ビームスプリッタ１２０で分割されて一部が参照光になり、他の一部がライトガイド２１を介して検査対象に照射される。そして、イメージガイド２２を介して得られる反射・散乱光を、波長板３５１を介して偏光ビームスプリッタ３５２で参照光と合成し、分光器３５３によってスペクトル分解してアレイ状の受光器３５４で受光する。この受光器３５４で測定したスペクトルを演算処理部４０でフーリエ変換すると図（ａ）の例と同様の特性が得られる。
【００５３】
同図（ｃ）に示す例は、同図（ｂ）に示した例の変形であり、光源１０の一つの性質として広帯域光源を用いる代わりに波長掃引できる光源を用いている。そして、干渉光強度の時間変動を測定しそれをフーリエ変換することで、同様の特性を得ている。
【００５４】
すなわち、制御器６３からの信号に応じて、光源１０から波長掃引された光が出射される。光源１０から出射された光が偏光ビームスプリッタ１３０で分割されて一部が参照光になり、他の一部がライトガイド２１を介して検査対象に照射される。そして、イメージガイド２２を介して得られる反射・散乱光を、波長板３６１を介して偏光ビームスプリッタ３６２で参照光と合成し、分光器３６３によってスペクトル分解してアレイ状の受光器３６４で受光する。この受光器３６４で測定したスペクトルを制御器６３からの信号に応じて演算処理部４０でフーリエ変換すると、図（ａ）の例と同様の特性が得られる。
【００５５】
図８は、検査情報生成手段３０として、検査対象又は媒体のスペクトル分析情報を出力する例を示している。反射・散乱された光の波長に対するその強度の傾向をスペクトルとして測定し、ピークの強弱から測定対象の成分を判定することができる。特に、光源１０の一つの性質として近赤外光を用いたものは近赤外分光法と呼ばれ、食品、薬剤、生体に対する分析ツールとして有効である。
【００５６】
同図（ａ）は、光源１０の一つの性質として、特定の帯域幅を有する光を用いるものである。この際の帯域幅は収集した検査情報に応じて設定することができる。例えば、光源１０の一つの性質として、血液の透過窓に対応した帯域幅の光を出射して、血管内壁の画像を検査情報として得ると共に、血液の反射・散乱特性に対応する帯域幅の光を、光源１０のもう一つの性質として採用し、その反射・散乱光のスペクトル分析情報を得ることで、血液の成分情報を得る。
【００５７】
光源１０から出射された光はライトガイド２１を介して検査対象に照射され、イメージガイド２２を介して得られた反射・散乱光は、スリット３７１を通過させて、プリズムや回折格子などの分光素子３７２と受光器３７３とからなるスペクトル分析手段で検出し、スペクトル分析情報を出力する。受光器３７３で得たスペクトル分析情報を光源１０のスペクトル強度から差し引く計算を演算処理部４０で行うことで、検査対象の吸収特性を把握することができる。
【００５８】
同図（ｂ）に示す例は、光源１０として、所定の帯域幅を有する光を採用するのに換えて、波長掃引できる光源を用い、光源１０の波長掃引と受光器３８０での検出を同期させることでスペクトルデータを得る。
【００５９】
また、検査情報生成手段３０は、光源１０が直線偏波の光を出射したことに応じて、検査対象からの反射・散乱光の偏波状態の変化を検出する偏波状態検出手段を含むものであってもよい。これによると、検査対象での反射時に生じる偏波回転を検出して、異なる成分を有するが反射率が等しい場合の特性の違い等を検査することができる。
【００６０】
以上説明したように、本発明の実施形態によると、透過波長帯域が制限された媒体が充填された孔体内の画像を得るに際して、特定波長を吸収する物体が存在する場合にも、対象部位を明確に画像化することができる。また、その際、光源から出射される光を効率的に利用し、光のエネルギーによって周辺が加熱されるなどの不都合が生じないようにすることができる。さらには、検査対象の各種情報を取得することで、より詳細に検査対象を検査することができ、画像の取得のみに留まらない孔体内検査装置の多機能化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係る孔体内検査装置の構成を示す説明図である。
【図２】ＳＣ光源の構成と性質を説明する説明図である（同図（ａ）が基本構成、同図（ｂ），（ｃ）が出射光の性質を示している）。
【図３】本発明の実施形態の一つを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す説明図であって、一つの光源の出射光を切り替えることで、二つ以上の異なる性質の光を出射する例を示したものである。
【図５】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態における物性検出手段の具体例を示した説明図である。
【図７】本発明の実施形態における検査情報生成手段の具体例を示した説明図である。
【図８】本発明の実施形態における検査情報生成手段の具体例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 光源、２０ 光伝送体、３０ 検査情報生成手段、４０ 演算処理部、５０ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査する孔体内検査装置であって、
二つ以上の異なる性質の光を出射する一つ又は複数の光源と、
前記光源の出射光を前記孔体内の検査対象に向けて伝送し、前記検査対象からの反射・散乱光を孔体外に伝送する光伝送体と、
前記光伝送体によって伝送された反射・散乱光を受光して検査情報を生成する検査情報生成手段と、を備え、
前記光源は、その異なる性質の光の少なくとも一つとして、前記媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射し、
前記検査情報生成手段は、前記異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段を備えることを特徴とする孔体内検査装置。
【請求項２】
前記媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射する光源として、ＳＣ（Super Continuum）光源を用いることを特徴とする請求項１に記載の孔体内検査装置。
【請求項３】
前記媒体の透過波長帯域は、８００〜１３００ｎｍ，１４００〜１８００ｎｍ，２１００〜２４００ｎｍの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の孔体内検査装置。
【請求項４】
前記光伝送体は、前記光源から出射された光を伝送するライトガイドと前記検査対象からの反射・散乱光を伝送するイメージガイドとを備え、
前記ライトガイドの先端側に照射光学系を設けると共に、前記イメージガイドの先端側に対物光学系を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項５】
前記検査情報生成手段は、前記光源が前記媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射したことに応じて、前記検査対象の画像情報を出力する撮像手段を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項６】
前記検査情報生成手段は、前記光源が帯域幅を有する光を出射したことに応じて、前記検査対象のスペクトル分析情報を出力するスペクトル分析手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項７】
前記検査情報生成手段は、前記光源が低コヒーレンス光を出射したことに応じて、前記反射・散乱光と当該光源の出射光との干渉光強度を検出することで前記検査対象の奥行き情報を出力する奥行き検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項８】
前記検査情報生成手段は、前記光源が単一波長の光を出射したことに応じて、前記反射・散乱光を検出することで前記検査対象の物性情報を出力する物性検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項９】
前記検査情報生成手段は、前記光源が複数のパルス光を出射したことに応じて、前記検査対象からの散乱光のパルス到達時間の変動から前記検査対象の移動速度情報を出力する移動速度検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項１０】
前記検査情報生成手段は、前記光源が直線偏波の光を出射したことに応じて、前記検査対象からの反射・散乱光の偏波状態の変化を検出する偏波状態検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項１】
透過波長帯域が制限された媒体で満たされた孔体内を光学的に検査する孔体内検査装置であって、
二つ以上の異なる性質の光を出射する一つ又は複数の光源と、
前記光源の出射光を前記孔体内の検査対象に向けて伝送し、前記検査対象からの反射・散乱光を孔体外に伝送する光伝送体と、
前記光伝送体によって伝送された反射・散乱光を受光して検査情報を生成する検査情報生成手段と、を備え、
前記光源は、その異なる性質の光の少なくとも一つとして、前記媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射し、
前記検査情報生成手段は、前記異なる性質の光毎に異なる検査情報を出力する複数の手段を備えることを特徴とする孔体内検査装置。
【請求項２】
前記媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射する光源として、ＳＣ（Super Continuum）光源を用いることを特徴とする請求項１に記載の孔体内検査装置。
【請求項３】
前記媒体の透過波長帯域は、８００〜１３００ｎｍ，１４００〜１８００ｎｍ，２１００〜２４００ｎｍの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の孔体内検査装置。
【請求項４】
前記光伝送体は、前記光源から出射された光を伝送するライトガイドと前記検査対象からの反射・散乱光を伝送するイメージガイドとを備え、
前記ライトガイドの先端側に照射光学系を設けると共に、前記イメージガイドの先端側に対物光学系を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項５】
前記検査情報生成手段は、前記光源が前記媒体の透過波長帯域に主要な波長帯域幅を有する光を出射したことに応じて、前記検査対象の画像情報を出力する撮像手段を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項６】
前記検査情報生成手段は、前記光源が帯域幅を有する光を出射したことに応じて、前記検査対象のスペクトル分析情報を出力するスペクトル分析手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項７】
前記検査情報生成手段は、前記光源が低コヒーレンス光を出射したことに応じて、前記反射・散乱光と当該光源の出射光との干渉光強度を検出することで前記検査対象の奥行き情報を出力する奥行き検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項８】
前記検査情報生成手段は、前記光源が単一波長の光を出射したことに応じて、前記反射・散乱光を検出することで前記検査対象の物性情報を出力する物性検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項９】
前記検査情報生成手段は、前記光源が複数のパルス光を出射したことに応じて、前記検査対象からの散乱光のパルス到達時間の変動から前記検査対象の移動速度情報を出力する移動速度検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【請求項１０】
前記検査情報生成手段は、前記光源が直線偏波の光を出射したことに応じて、前記検査対象からの反射・散乱光の偏波状態の変化を検出する偏波状態検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の孔体内検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２５９７４３（Ｐ２００８−２５９７４３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０６０４９（Ｐ２００７−１０６０４９）
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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