少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器
【課題】サンプルの少なくとも一部分の画像を生成する構成を実現する。
【解決手段】少なくとも１つの電磁放射を伝播するようにする構成は、解剖学的構造に挿入されるプローブシースと、プローブシース内に設置される干渉計、および、プローブシース内に少なくとも部分的に設置され、サンプルからは少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を、基準からは少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受信するセクションのうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの装置と、を備え、第１の部分および第２の部分は実質的に同じ経路を進む。
【解決手段】少なくとも１つの電磁放射を伝播するようにする構成は、解剖学的構造に挿入されるプローブシースと、プローブシース内に設置される干渉計、および、プローブシース内に少なくとも部分的に設置され、サンプルからは少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を、基準からは少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受信するセクションのうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの装置と、を備え、第１の部分および第２の部分は実質的に同じ経路を進む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本出願は、２００６年１月１８日付で出願された米国特許出願第６０／７５９，９３６号に基づいており、この出願に伴う優先権の利益を主張するものであり、この開示内容は、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される。
【０００２】
（連邦政府の支援による研究に関する記述）
本発明は、米国科学財団によって付与された契約番号第ＢＥＳ−００８６７０９号の下における米国政府の支援によって行われたものである。従って、米国政府は、本発明における特定の権利を保有している。
【０００３】
本発明は、一般に、１つ又は複数の内視鏡顕微鏡検査法（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用してデータを生成するシステム及び方法に関し、更に詳しくは、例えば、１つ又は複数の高解像度の内視鏡顕微鏡検査法を使用したこの種のデータの生成に関する。
【背景技術】
【０００４】
医療画像生成技術の進歩により、患者の微視的な解剖構造に関する重要な情報が医師に提供されるようになっている。Ｘ線撮影、磁気共鳴画像生成、コンピュータ断層撮影、及び超音波診断などの画像生成法により、約１００μｍ〜１ｍｍの範囲の解像度による人体内の大規模な構造の非侵襲的検査（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ）を実行可能である。しかしながら、癌の早期発見などの多くの疾病プロセスにおいては、細胞よりも細かな核の特徴の画像を生成するためには（これは、正確な診断の実行に重要である）、更に高い解像度が望ましいであろう。
【０００５】
例えば、光干渉断層法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）及び共焦点顕微鏡検査法（Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＣＭ）という２つの光学画像生成法は、患者の非侵襲的な画像生成を提供可能である。ＯＣＴ及びＣＭのシステム及び方法は、いくつかの重要な診断上の問題点を解決するための可能性を有してはいるが、これらの技法は、内視鏡による細胞よりも細かなレベルの画像生成を困難にする特定の技術的要件を具備している。
【０００６】
例えば、ＯＣＴのシステム及び方法は、軸方向においては、高い解像度を提供可能であるが、大きな焦点深度を維持するため、ＯＣＴ断面画像生成において提供される横断方向の分解法が低い。また、ＣＭのシステム及び方法は、横断方向における１μｍの解像度を有するヒト組織内の画像を提供可能ではあるが、ＣＭの内視鏡における実装は、実現が困難であろう。内視鏡ＣＭシステムは、一般に小さな直径の内視鏡プローブを使用しているが、大きな開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ：ＮＡ）の対物レンズ（ＮＡ≧０．７）及び高速のビーム走査構成に関する要件から結果的に生じる特定の内視鏡プローブのサイズの制約に起因し、実装が困難である。また、ＯＣＴ及びＣＭのシステム及び方法は、いずれも、一般にレーザーを使用してサンプルを照射しているため、ＯＣＴ及びＣＭ画像には、大きなコヒーレント干渉又はスペックル雑音が含まれる可能性が高く、これにより、結果的に得られる画像の解像度が低下することになる（例えば、最大で１／４に低下する）。
【０００７】
ＯＣＴ及びＣＭのシステム及び方法の特定の限界を克服すると共に、真のミクロンレベルの解像度を有する内視鏡による画像生成を提供する１つの典型的な方法は、これら２つの技術の原理を合成する方法である。この結果得られる合成技術（これは、しばしば、ＯＣＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：光干渉顕微鏡検査法）と呼ばれている）は、一般に、ＣＭの高い横断方向の解像度とＯＣＴの高い軸方向の解像度を利用している。この結果、典型的なＯＣＭのシステム及び方法は、すべての３つの次元において１μｍのレベルの解像度を提供する能力を有している。また、ＯＣＭにおける光学的断面化には、開口数（ＮＡ）の大きなレンズが不要であるため、その他の従来のシステム及び方法と比べて、合焦光学系の複雑性及びサイズを相当に低減可能である。しかしながら、ＣＭの原理と同様に、ＯＣＭのシステム及び方法は、高速のビーム走査メカニズムを利用した合焦ビームの高速走査を利用する可能性が高く、従って、この場合にも、小さな直径の内視鏡プローブ内における実装が困難であろう。
【０００８】
空間的にインコヒーレントな照明及びパラレル二次元検出を使用することにより、ＯＣＭシステム及び方法を実装可能である。ＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ ＯＣＭ）又はＦＦＯＣＴ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれているこの技術は、微視的画像を形成するために高速のビーム走査を必要としておらず、かつ、光学画像生成システムによって提供される真の解像度を実現しつつ、スペックル雑音を大幅に低減可能である。
【０００９】
前述のＦＦＯＣＭシステム及び方法は、ヒト組織内におけるサブミクロンレベルの画像生成を円滑に実行可能である。このような画像は、複数の画像を取得することによって入手可能であり、それぞれの画像は、基準ミラーの異なる位置において取得可能である。この方式においては、サンプルの画像全体について、それぞれのミラー位置ごとに、基準及びサンプルアーム間における干渉をＣＣＤカメラによって検出可能である。基準及びサンプルアームが光のコヒーレンス長（これは、熱光源（例えば、従来の電球）の場合には、サブミクロンの範囲であろう）内において整合した際にのみ、縞が出現可能である。これらの画像を数学的に操作することにより、組織内部の深部における構造の高解像度の正面画像を生成可能である。これらの画像の軸方向の解像度は、光源のコヒーレンス長に等価なものとなろう。
【００１０】
ＦＦＯＣＭ法においては、一般に、ＯＣＴの原理をＣＭの原理と組み合わせることにより、これらの技法のそれぞれの特定の欠点を克服している。従来のＯＣＴのシステム及び方法と比べた場合のＦＦＯＣＭのシステム及び方法の典型的な利点は、例えば、廉価な白色光源（例えば、電球、ランプ、及びその他の熱光源）を使用して極めて高い解像度（サブミクロン）の画像生成を提供する能力を含んでいる。これらの光源に固有の広い帯域幅により、１．０μｍ未満の軸方向の解像度を有する画像生成を実現可能である。また、この光源の空間的なインコヒーレンスに起因し、スペックル雑音（これは、一般に、コヒーレントな画像生成法に関連するものである）を大幅に低減可能である。このスペックル雑音の低減により、ＯＣＴの診断能力と比べて、ＦＦＯＣＭ法の診断能力を大幅に向上させることができる。
【００１１】
次に、図１を参照すれば、従来のＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）システム１０が、リンニク（Ｌｉｎｎｉｋ）干渉計として構成されている。図１に示されているＦＦＯＣＭシステム１０は、光検出器（例えば、ＣＣＤカメラ１２）、レンズ１４、光源１６、レンズ１８、及び部分反射ミラー２０を含んでいる。また、このＦＦＯＣＭシステム１０は、基準アーム３０及びサンプルアーム３２をも含んでいる。基準アーム３０は、レンズ２２及び基準ミラー２４を包含可能である。サンプルアーム３２は、レンズ２６を包含可能である。特定の典型的な構成においては、ＦＦＯＣＭシステム１０は、拡張された（例えば、マルチモードの）光源１６（例えば、フィラメント光源であり、本明細書においては、これも熱光源と呼んでいる）を利用可能である。動作の際には、サンプルアーム３２は、光をサンプルに向かって伝送する。ＣＣＤカメラ１２は、基準アーム３０とサンプルアーム３２から光を受光可能である。
【００１２】
実線で描かれている（従来のＦＦＯＣＭシステム１０を使用して実装される）様々な光路は、自由空間光路である。図１のコンポーネントを小さな（例えば、５ｍｍ未満の）直径を具備した内視鏡プローブ内に収まるように小型化することは困難であろう。
【００１３】
共焦点顕微鏡検査法（Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＣＭ）法を使用したものと比べたＦＦＯＣＭのシステム及び方法の更なる利点は、大きな開口数の対物レンズを必要とすることなしに、サブミクロンレベルの画像生成を実現する能力を包含可能である。低パワー（例えば、１０倍、ＮＡ＝０．４）の顕微鏡対物レンズと組み合わせることにより、ＦＦＯＣＭのシステム及び方法は、大きな開口数の対物レンズを必要とすることなしに、ＣＭ法を利用したものに類似した横断方向における解像度によってヒト組織の画像を生成する能力を有することができる。また、ＦＦＯＣＭのシステム及び方法は、ビーム走査を伴うことなしに画像を取得しており、従って、実装が格段に簡単である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述のＦＦＯＣＭの技法、システム、及び方法の特性は、生体内における内視鏡による細胞画像生成におけるその使用の可能性を示唆してはいる。しかしながら、ＦＦＯＣＭシステムの小型化の複雑性に起因し、小さなプローブ直径を必要としている内視鏡ＦＦＯＣＭシステムの実現は困難であった。
【００１５】
従って、前述の欠点の少なくともいくつかを解決及び／又は克服することが有益であろう。
【００１６】
本発明の目的の１つは、従来技術によるシステム及び方法の（前述のものを含む）特定の不利益と欠点を克服すると共に、１つ又は複数の内視鏡顕微鏡検査法を使用してデータを生成するシステム及び方法の典型的な実施例を提供することにあり、更に詳しくは、例えば、１つ又は複数の高解像度を有する内視鏡顕微鏡検査法を使用して、この種のデータを生成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のシステム及び方法の１つの典型的な実施例によれば、サンプルの少なくとも一部分の画像を生成する典型的なシステム及び方法を提供可能である。例えば、このようなシステム及び方法の１つの典型的な実施例によれば、少なくとも１つの第１構成を使用することにより、サンプルから少なくとも１つの第１電磁放射と、基準から少なくとも１つの第２電磁放射を受光可能である。このような構成及び基準は、内視鏡エンクロージャ内に提供可能である。一部分と関連付けられた画像データを（例えば、少なくとも１つの第２構成を使用することによって）第１及び第２電磁放射の関数として生成可能である。
【００１８】
例えば、第１構成と通信状態にあると共に、更なる基準から少なくとも１つの第３電磁放射を受光するように構成可能である少なくとも１つの第３構成を提供可能である。第３構成は、内視鏡エンクロージャ外に提供可能である。更なる基準は、並進可能な基準であってよく、第３構成は、静止した基準から少なくとも１つの第４電磁放射を受光するように更に構成可能である。並進可能な基準及び静止した基準は、内視鏡エンクロージャの外部に提供可能である。並進可能な基準を移動させるように構成された第４構成（例えば、圧電トランスデューサ）を提供可能である。第１構成は、ファイバ構成（例えば、単一のファイバ及び／又は複数のファイバ）を介して第３構成と通信可能である。第１構成は、シングルモード及び／又はマルチモード構成であってよい。ファイバ構成の第１ファイバは、電磁放射をサンプルに伝送するように構成可能であり、ファイバ構成の第１ファイバ及び第２ファイバは、サンプルから第１電磁放射を、そして、基準から第２電磁放射を受光するように構成可能である。第１及び第２ファイバは、デュアルバランス検出を実行するように更なる電磁放射を伝送可能である。
【００１９】
本発明の１つの典型的な実施例によれば、更なる基準を固定可能であり、第３構成は、互いに位相がずれている第４電磁放射及び第５電磁放射を提供するビームスプリッタ構成を有することができる。第４及び／又は第５電磁放射を選択的に第１構成に転送可能である少なくとも１つの第４構成を提供可能である。少なくとも１つの第４構成は、光スイッチであってよい。
【００２０】
本発明の別の典型的な実施例においては、第１構成は、干渉計構成であってよい。このような干渉計構成は、マイケルソン干渉計、リンニク干渉計、マッハシェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計、共通光路干渉計、サニャク（Ｓａｇｎａｃ）干渉計、及び／又はミラウ（Ｍｉｒａｕ）干渉計を有することができる。また、干渉計構成は、モノリシックであってよい。別の典型的な変形においては、基準は、減衰器を包含可能であると共に／又は、並進可能であってよい。
【００２１】
更に別の典型的な実施例においては、サンプルの一部分の画像を生成するよう、内視鏡構成を提供可能である。この内視鏡構成は、サンプルから少なくとも１つの電磁放射を受光するように構成されていると共に、内視鏡構成の内視鏡エンクロージャ内にかつその一端に位置している少なくとも１つの干渉計構成を包含可能である。例えば、内視鏡エンクロージャの一端は、サンプルの近傍に提供可能である。干渉計構成は、リンニク干渉計構成であってよい。このような干渉計構成は、体液中に浸漬可能であると共に／又は、互いに位相がずれている第１の更なる電磁放射と第２の更なる電磁放射を提供する能力を有するビームスプリッタ構成を有することができる。第１及び／又は第２の更なる電磁放射を少なくとも１つのファイバ構成に選択的に転送可能である少なくとも１つの更なる構成を提供可能である。この第３構成は、光スイッチ及び／又は複数のファイバであってよい。
【００２２】
更に別の典型的な実施例によれば、少なくとも１つの第１リンニク干渉計構成（少なくとも１つの第２ファイバ構成が、この少なくとも１つの第１構成と光学的通信状態にある）を提供可能である。第２構成は、電磁放射を第１構成に伝送するように構成可能である。第１構成は、第１電磁放射と関連付け可能であるサンプルから更なる電磁放射を受光するように構成可能である。第１構成は、少なくとも１つの第２電磁放射と関連付けられた少なくとも１つの第３電磁放射を少なくとも１つの第２構成に転送するように構成可能である。
【００２３】
この典型的な実施例の更なる変形によれば、第２構成は、一部分と関連付けられた画像生成データを伝送するように構成可能であると共に／又は、ファイバ束であってよい。第３構成は、画像データを受信すると共に、画像データに基づいて一部分の少なくとも１つの画像を生成するように構成可能である。第２構成の少なくとも１つの第１ファイバは、第１電磁放射を伝送するように構成可能であり、少なくとも１つの第２構成の少なくも１つの第２ファイバは、第３電磁放射を伝送するように構成可能である。また、第２構成の少なくとも１つのファイバは、第１電磁放射及び第３電磁放射を伝送するように構成可能である。
【００２４】
別の典型的な変形においては、第１及び第２構成をカテーテルエンクロージャ又は内視鏡エンクロージャ内に提供可能である。干渉計構成は、体液中に浸漬可能である。第１構成は、互いに位相がずれている第３電磁放射及び第４電磁放射を提供可能であるビームスプリッタ構成を有することができる。第３及び／又は第４の更なる電磁放射を第２構成に選択的に転送可能である少なくとも１つの第３構成を提供可能である。第３構成は、光スイッチ及び／又は複数のファイバであってよい。
【００２５】
本発明の別の典型的な実施例においては、Ｅ−ＦＦＯＣＭ（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：内視鏡−ＦＦＯＣＭ）を実行する方法及びシステムを提供可能である。本発明の典型的な実施例の特定の変形は、リンニク干渉計内に配列された光ファイバ束を具備した内視鏡プローブを利用可能であり、この干渉計は、光を内視鏡プローブに提供可能である。光ファイバ束は、シングル又はマルチモードであってよいが、光源光の最適な結合とサンプルから送られる光の検出のためには、マルチモードであることが好ましい。光ファイバ束を通じた光の供給を実現することにより、このシステムは、カテーテル又は内視鏡内におけるＥ−ＦＦＣＯＭ法の使用を促進可能である。従って、この典型的な実施例は、例えば、内視鏡によってアクセス可能な身体表面の高解像度の顕微鏡検査法を実現可能である。
【００２６】
サンプル及び基準アーム間における自己空間コヒーレンスを消失可能であるため、この典型的な構成を実装するのは困難であろう。また、偏光をピクセルごとに容易に整合させることも不可能であり、この結果、干渉のコントラストが極わずかなものとなって、コヒーレンスゲート法を利用してサンプル内の深部において情報を取得することが困難となろう。
【００２７】
本発明の更に別の典型的な実施例によれば、サンプル及び基準アームの両方において画像生成光ファイバ束を使用可能である（サンプル及び基準アームは、空間及び時間的なコヒーレンスを提供するべく、実質的に同一である必要がある）。この典型的な構成は、アーム間の空間モードにおける空間コヒーレンスの不整合を低減可能ではあるが、診断手順において、サンプルアームの光ファイバ束が、基準アームの光ファイバ束との関係において変化可能である。この結果、基準及びサンプルアームの両方が空間及び時間の両面において不整合な状態となり、恐らくは、望ましい干渉のレベルが妨げられることになろう。
【００２８】
本発明の更に別の典型的な実施例においては、基準及びサンプルアーム間における時間及び空間的コヒーレンスの整合性を更に改善するために、１つの光ファイバ束を使用して基準及びサンプルアーム光の両方を伝送及び／又は受光可能である。このような典型的な実施例においては、干渉計を光ファイバ束の遠端に配置可能である。基準アーム及びサンプルアームの照明光を同一のファイバ束を通じて伝送可能である。内視鏡の遠端において、基準アーム経路は、圧電スタックなどの小さなリニアトランスレータに取り付けられたミラー上に入射可能である。遠端ビームスプリッタにおいてサンプル及び基準アーム光を合成し、ファイバ束を通じて返送可能である。サンプル及び基準アーム経路が同一のファイバ束を往来可能であるため、これらは、互いに空間及び時間的に略コヒーレントな状態に留まり、従って、ＣＣＤにおける高コントラストの干渉が促進されることになる。また、基準及びサンプルアームの共通経路に起因し、ファイバ束によって生じる分散の不整合をバランスさせることも可能である。
【００２９】
本発明の更に別の典型的な実施例によれば、内視鏡画像生成システムは、光ファイバ束と、この光ファイバ束に結合可能である内視鏡ブロープを包含可能である。この典型的な実施例の典型的な変形においては、内視鏡プローブは、干渉計基準アーム及び干渉計サンプルアームを包含可能である。その他の典型的な変形においては、干渉計基準アームは、リニナアクチュエータと、このリニアアクチュエータに結合されたミラーを包含可能である。更なる典型的な変形においては、内視鏡画像生成システムは、光源干渉計基準アーム及び光源干渉計サンプルアームを具備した光源干渉計を更に包含可能である。光源干渉計基準アームは、リニアアクチュエータと、このリニアアクチュエータに結合されたミラーを包含可能である。
【００３０】
本発明のその他の特徴及び利点については、添付の請求項との関連において、本発明の実施例に関する以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】リンニク干渉計として構成された従来の自由空間ＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）システムの概略図である。
【図２】ファイバ束を具備したリンニク干渉計の概略図である。
【図３】基準及びサンプルアームの両方の内部にファイバ束を具備したリンニク干渉計の概略図である。
【図４】基準及びサンプルアームの両方の内部において使用される単一のファイバ束を具備したＥ−ＦＦＯＣＭ（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：内視鏡−ＦＦＯＣＭ）システムの典型的な実施例の概略図であり、この場合には、例えば、内視鏡プローブ内などのＥ−ＦＦＯＣＭシステムの遠端にリンニク干渉計を配置している。
【図５】図４に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の典型的な実施例の概略図である。
【図６Ａ】図４に示されている典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム内において使用可能である、照明及び検出の両方に使用される単一のファイバ束を具備した内視鏡プローブアセンブリの遠端の概略図である。
【図６Ｂ】図３に示されている典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム内において使用可能である、照明及び検出に別個に使用される２つのファイバ束を具備した内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例の概略図である。
【図７Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、単一レンズの遠端光学系を具備した内視鏡プローブアセンブリの典型的な実施例の概略図である。
【図７Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、デュアルレンズの遠端光学系を具備した内視鏡プローブアセンブリの典型的な実施例の概略図である。
【図８】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、モノリシック遠端干渉計を具備した内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例の概略図である。
【図９Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、モノリシック遠端光学系を具備すると共に、基準アーム内に減衰器を具備した内視鏡プローブアセンブリの更なる典型的な実施例の概略図である。
【図９Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、モノリシック遠端光学系を具備すると共に、基準アーム内に減衰器を具備した内視鏡プローブアセンブリの更に別の実施例の概略図である。
【図１０】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、ミラウ（Ｍｉｒａｕ）構成における光学系を具備した内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例の概略図である。
【図１１】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、２つのファイバ束を有するデュアルバランス検出を具備した内視鏡プローブアセンブリの更なる典型的な実施例の概略図である。
【図１２】スペクトルドメインＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例の概略図である。
【図１３】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの更なる典型的な実施例の概略図である。
【図１４】光源干渉計を具備すると共に、図６Ａと同様の内視鏡プローブを含むＥ−ＦＦＯＣＭシステムの更に別の典型的な実施例の概略図である。
【図１５Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、側方観察プローブ構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの特定の典型的な実施例の概略図である。
【図１５Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、前方観察プローブ構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの更なる典型的な実施例の概略図である。
【図１６Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、静止ミラーを具備した側方観察プローブ構成を具備すると共に、１つの光ファイバを使用しているモノリシック内視鏡プローブアセンブリの第１の典型的な実施例の概略図である。
【図１６Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、静止ミラーを具備した前方観察プローブ構成を具備すると共に、１つの光ファイバを使用しているモノリシック内視鏡プローブアセンブリの第２の典型的な実施例の概略図である。
【図１６Ｃ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、静止ミラーを具備した前方観察プローブ構成を具備すると共に、それぞれ、照明及び検出用に２つの光ファイバを使用しているモノリシック内視鏡プローブアセンブリの第３の典型的な実施例の概略図である。
【図１６Ｄ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、静止ミラーを具備した側方観察プローブ構成を具備すると共に、それぞれ、照明及び検出用に２つの光ファイバを使用可能であるモノリシック内視鏡プローブアセンブリの第４の典型的な実施例の概略図である。
【図１７】例えば、図１４に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、２×１スイッチを介して干渉計との間において反射及び伝送光を提供する光源干渉計の典型的な実施例の概略図である。
【図１８】例えば、図１４に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、偏光変調を提供する光源干渉計の別の典型的な実施例の概略図である。
【図１９】例えば、図４に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、シングルモードファイバ干渉計及びマルチモード照明ファイバ束を有するコヒーレント光源を具備した光源干渉計の更に別の典型的な実施例の概略図である。
【図２０】内視鏡プローブ内における機械的な走査を伴うことなしに三次元ボリューム画像生成を実現可能である、走査用の可動ミラーを有する光源干渉計を具備したＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例の概略図である。
【図２１Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、横断方向における走査を提供する可動ビームスプリッタを有するライン走査画像生成を含む内視鏡プローブアセンブリの第１の典型的な実施例の概略図である。
【図２１Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、側方観察構成を具備すると共に、横断方向における走査を提供する可動遠端干渉計を有するライン走査画像生成を含む内視鏡プローブアセンブリの第２の典型的な実施例の概略図である。
【図２１Ｃ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、前方観察構成を具備すると共に、横断方向における走査を提供する可動遠端干渉計を有するライン走査画像生成を含む内視鏡プローブアセンブリの第３の典型的な実施例の概略図である。
【図２２Ａ】機械的な走査構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの第１の典型的な実施例の概略図である。
【図２２Ｂ】機械的な走査構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの第２の典型的な実施例の概略図である。
【図２２Ｃ】機械的な走査構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの第３の典型的な実施例の概略図である。
【図２２Ｄ】機械的な走査構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの第４の典型的な実施例の概略図である。
【図２３Ａ】図１３に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムを使用して生成された典型的な画像であり、この場合には、圧電（ＰＺＴ）リニアトランスレータがターンオフされている。
【図２３Ｂ】図１３の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステムを使用して生成された典型的なイメージであり、この場合には、ＰＺＴがターンオンされている。
【図２４】マイケルソン光源干渉計を有するＦＦＯＣＭシステムを使用して生成された画像であり、表面の下２００ｍｍにおける生体外において取得されたアフリカ蛙であるアフリカツメガエルのオタマジャクシの正面断面画像を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の更なる目的、特徴、及び利点については、本発明の例示用の実施例を示している添付の図面との関連において、以下の詳細な説明を参照することにより、明らかとなろう。
【００３３】
添付図面においては、特記されていない限り、同一の参照番号及び文字を使用することにより、図示の実施例の類似した特徴、要素、コンポーネント、又は部分を表示している。また、以下においては、添付図面を参照して本発明について詳細に説明しているが、これは、例示用の実施例との関連において説明しているものである。説明対象である実施例に対しては、添付の請求項によって定義されている本発明の真の範囲及び精神を逸脱することなしに、変更及び変形を実施可能であることに留意されたい。
【００３４】
本発明による内視鏡顕微鏡検査システム及び方法の様々な典型的な実施例に関する詳細な説明を提供する前に、まず、いくつかの基礎的な概念及び用語について説明しておく。本明細書に使用されている「内視鏡プローブ」という用語は、内視鏡システムの典型的な実施例の１つ又は複数の部分を表すべく使用可能であり、これは、身体内の組織の画像を取得するべく、人間又は動物の身体内に挿入可能である。
【００３５】
本明細書に使用されている「モノリシック」という用語は、単一片として形成された構造を表すべく使用可能であり、これは、複数の光学機能を具備可能である。本明細書に使用されている「ハイブリッド」という用語は、それぞれが１つの光学機能を具備している複数片として形成された構造を表すべく使用可能である。
【００３６】
以下において説明されている本発明による方法及びシステムの典型的な実施例は、可視光及び近赤外光を含む（ただし、これらに限定されない）光又は電磁放射の任意の波長と共に使用可能である。
【００３７】
図２を参照すれば、本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭ（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：内視鏡−ＦＦＯＣＭ）システムの典型的な実施例５０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）カメラ５２などの光検出器、レンズ５４、光源５６、レンズ５８、及び部分反射ミラー６０を包含可能である。また、Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム５０は、基準アーム７２及びサンプルアーム７４をも含んでいる。基準アーム７０は、レンズ６２及び基準ミラー６４を包含可能である。サンプルアーム７４は、レンズ６６、ファイバ束６８、及びレンズ７８を包含可能である。本発明の特定の実施例においては、レンズ７８を内視鏡プローブ７６内に配置することにより、Ｅ−ＦＦＯＣＭを円滑に実行可能である。レンズ７８が内視鏡プローブ７６内に提供されていない特定の典型的な実施例は、ＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を提供可能である。
【００３８】
Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例５０は、画像生成光ファイバ束６８と協働することにより、光を光源５６からサンプル７０に伝達可能である。また、光ファイバ束６８は、サンプル７０から画像を受光し、画像を光検出器５２に返送可能である。この結果、サンプルアーム７４からの画像は、例えば、ＣＣＤカメラ５２内などの光検出器５２内において、基準アーム７２からの光と干渉可能である。光ファイバ束６８は、シングル又はマルチモードにおいて動作可能であるが、マルチモード動作は、光源の光とサンプル７０から送られた受光光の好ましい結合を提供可能であるため、マルチモードにおいて動作するのが好ましい。
【００３９】
図２に示されているこの本発明の典型的な実施例の典型的な構成においては、サンプルアーム７４と基準アーム７２間の自己空間コヒーレンスが高解像度の画像を提供するのに十分なものにはならないであろう。更には、ピクセルごとの偏光の整合も不十分なものとなろう。この結果、干渉のコントラストが小さくなり、コヒーレンスゲート法を十分に利用してサンプル内の適切な深度において高品質の画像を入手することはできないであろう。
【００４０】
図３は、例えば、ＣＣＤカメラ１０２などの光検出器、レンズ１０４、光源１０６、レンズ１０８、及び部分反射ミラー１１０を包含可能なＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の典型的な実施例１００である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１００は、基準アーム１２４及びサンプルアーム１２６をも包含可能である。基準アーム１２４は、レンズ１１２、第１光ファイバ束１１４、基準ミラー１１６を包含可能である。サンプルアーム１２６は、レンズ１１８、第２光ファイバ束１２０（これは、第１光ファイバ束１１４と類似したものであってよい）、及びレンズ１２９を包含可能である。特定の典型的な実施例においては、レンズ１２９を内視鏡プローブ１２８内に提供可能であり、これにより、Ｅ−ＦＦＯＣＭを提供可能である。レンズ１２９が内視鏡プローブ内に位置していない典型的な実施例は、ＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を提供可能である。
【００４１】
２つの光ファイバ束１１４、１２０間における空間及び時間的コヒーレンスは、非常に類似している又は略同一になるため、これらを整合させることは困難であろう。この典型的な構成は、２つのアーム１２４、１２６間の空間モードにおける前述の空間的コヒーレンスの不整合を極小化することは可能であるが、当初、２つの光ファイバ束１１４、１２０を整合させた場合にも、診断手順において、サンプルアームの光ファイバ束１２０が基準アーム束１１４との関係において変化可能である。この結果、基準及びサンプルアーム１１４、１２０は、それぞれ、最適に空間及び時間的に整合された状態に至らず、従って、恐らくは、ＣＣＤカメラ１２０における望ましい干渉が妨げられる又は低減されることになろう。
【００４２】
図４は、例えば、ＣＣＤカメラ１５２などの光検出器、レンズ１５４、光源１５６、レンズ１５８、及び部分反射ミラー１６０を包含可能であるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の実施例１５０を示している。Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム１５０は、レンズ１６２、光ファイバ束１６４、内視鏡プローブ１６６をも包含可能である。プローブ１６６は、レンズ１６８、別の部分反射ミラー１７０、及び基準ミラー１７２を包含可能である。プローブ１６６は、基準アーム１７８及びサンプルアーム１８０を含んでいる。また、プローブ１６６は、基準ミラー１７２に結合された、例えば、圧電（ＰＺＴ）スタック１７４などのリニアアクチュエータをも包含可能である。サンプルアーム１８０は、光をサンプル１７６に向かって伝送可能である。
【００４３】
図４の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１５０は、光ファイバ束１６４と遠端を包含可能であり、この遠端は、本明細書においては、内視鏡プローブ１６６とも呼称可能である。プローブ１６６は、レンズ１６８、部分反射ミラー１７０、及びリニアアクチュエータ１７４に結合されたミラー１７２を具備した干渉計を包含可能である。動作の際には、リニアアクチュエータ１７４は、軸１８０に沿ってミラー１７２を移動させることができる。
【００４４】
このような動作の際には、１つの光ファイバ束１６４を使用することにより、光の伝送及び受光の両方を実行可能である。基準及びサンプルアーム１７８、１８０の両方からの光を同一の光ファイバ束１６４を通じて伝送可能である。この本発明による典型的な実施例は、前述のそれぞれ基準及びサンプルアーム１８７、１８０間における時間及び空間的コヒーレンスの潜在的な不整合を解決可能である。この典型的な構成においては、プローブ１６６内に（光ファイバ束１６４との関係において遠端に）干渉計を配置可能である。
【００４５】
光源１５６によって生成され、かつ、部分反射ミラー１７０（これは、ビームスプリッタとも呼称可能である）を通過した光は、内視鏡プローブ１６６の遠端においてミラー１７２に入射し、これにより、基準アーム１７８を形成可能である。光源１５６によって生成され、かつ、部分反射ミラー１７０から反射された光も、サンプル１７６に入射し、これにより、サンプルアーム１８０を形成可能である。サンプルアームから戻ってくる光と基準アームから戻ってくる光を部分反射ミラーにおいて合成することにより、ファイバ束１６４を通じて返送可能である。サンプル及び基準アームの経路が同一の光ファイバ束１６４を往来可能であるため、これらは、互いに空間及び時間的にコヒーレントな状態に留まり、これにより、ＣＣＤ光検出器１５２における高コントラストの干渉を促進可能である。また、同一の光ファイバ束１６４を通じた共通の経路に起因し、光ファイバ束１６４の分散の不整合も、同様にバランスさせることが可能である。
【００４６】
図５は、例えば、ＣＣＤカメラ２０２などの光検出器、レンズ２０４、光源２０６、レンズ２０８、及び部分反射ミラー２１０を包含可能である本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の典型的な実施例２００を示している。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム２００は、レンズ２１２、光ファイバ束２１４、及びプローブ２１６をも包含可能である。プローブ１２６は、レンズ２１８、別の部分反射ミラー２２０、及び基準ミラー２２４を包含可能である。Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム２００は、基準アーム２３０及びサンプルアーム２２８を含んでいる。プローブ２１８は、基準ミラーに結合された、例えば、圧電（ＰＺＴ）スタック２２６などのリニアアクチュエータをも包含可能である。サンプルアーム２２８は、光をサンプル（図示されてはいない）に向かって伝送可能である。
【００４７】
高輝度又は空間的にコヒーレントな光源を必要とする特定の画像生成技術とは異なり、典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１５０と共に使用可能な光源２０６は、広帯域であってインコヒーレントな光源を含む（ただし、これに限定されない）様々なタイプから構成可能である。電球などのフィラメントタイプの熱光源、白熱ランプ、放電ランプなどは、大きな出力パワー及び非常に大きなスペクトル帯域幅を非常に低コストで提供可能であるため、好ましいであろう。このタイプの光源の例は、ハロゲン、タングステン、キセノン、及び水銀を包含可能である。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）、ＳＬＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＥＤ：面発光ＬＥＤ）、ＥＥＬＥＤ（Ｅｄｇｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＥＤ：エッジ放射発光ダイオード）、及びマルチモードＡＳＥなどのその他の空間的にインコヒーレントな光源も利用可能である。その他の典型的な実施例においては、レーザーなどのコヒーレントな光源を使用可能である。コヒーレントな光源は、一般に、コストが相対的に高く、かつ、結果的に相対的に高いレベルのスペックル雑音を具備する画像をもたらす傾向を有している。
【００４８】
光ファイバ束２１４は、シングルモードであってもよいが、我々にとっては、マルチモードのファイバ束であることが好ましい。この代わりに、光ファイバ束２１４は、１つ又は複数の別個の光ファイバから構成することも可能であり、これは、それぞれがシングルモードであってもよいが、最適な結合効率のためには、マルチモードであることが好ましい。
【００４９】
図６Ａは、図４に示されている単一の光ファイバ束構成２５６と共に使用可能な前方観察内視鏡プローブアセンブリ２５０の典型的な実施例を示している。典型的なプローブアセンブリ２５０は、ウィンドウ２６７を有するシース２５９、固定レンズ２６０、キューブタイプのビームスプリッタ２６２、及びミラー２６４を具備したプローブ２５８を包含可能である。プローブ２５８は、光ファイバ束２５６に結合可能である。この典型的な構成においては、サンプルアーム２７２は、プローブ２５８の軸２７０に沿って配設可能であり、基準アーム２７４は、プローブ２５８の軸２７０に対して垂直に配設可能である。
【００５０】
動作の際には、照明光２５２は、キューブタイプのビームスプリッタ２６２において分離され、サンプル２６８及びミラー２６４の両方に入射可能である。ミラー２６４に入射する光が基準アーム２７４を形成可能であり、サンプル２６８に入射する光がサンプルアーム２７２を形成可能である。基準アーム及びサンプルアーム２７４、２７２の両方からの光は、光ファイバ束２５６を介して検出光２５４として戻ることができる。
【００５１】
図６Ｂは、図３に示されている２つの光ファイバ束構成３０６、３０８と共に使用可能な本発明による前方観察内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例３００を示している。典型的なプローブアセンブリ３００は、ウィンドウ３２１を有するシース３１１、固定レンズ３１４、別の固定レンズ３１６、キューブタイプのビームスプリッタ３１８、ミラー３２０、及び別のミラー３１６を包含可能である。プローブ３１０は、第１の光ファイバ束３０８及び第２の光ファイバ束３０６に結合可能である。サンプルアーム３２６は、プローブ３１０の軸３２４に沿って配設可能であり、基準アーム３２８は、プローブ３１０の軸３２４に対して垂直に配設可能である。
【００５２】
典型的な前方観察内視鏡プローブアセンブリ３００は、図３に示されている２つの光ファイバ束と共に使用可能である。図３のレンズは、プローブ３１０内に配設可能である。
【００５３】
動作の際には、照明光は、ミラー３１６上に入射し、キューブタイプのビームスプリッタ３１８において分離され、サンプル３２２及びミラー３２０の両方に入射可能である。ミラー３２０に入射可能である光が基準アーム３２８を形成可能であり、サンプル３２２に入射可能である光がサンプルアーム３２６を形成可能である。基準アーム及びサンプルアーム３２８、３２６の両方からの光は、検出光３０４として第２光ファイバ束３０８に戻ることができる。
【００５４】
図６Ａ及び図６Ｂのプローブアセンブリ２５０、３００を使用する本発明の特定の典型的な実施例は、波長掃引光源を使用することにより、ＯＦＤＩ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｉｍａｇｉｎｇ）を提供可能であり、これは、波長掃引光源を有するフーリエドメインＯＣＴと呼称可能である。この典型的な構成においては、基準ミラーを移動させる必要性を伴うことなしに、二次元検出器アレイ（例えば、エリアスキャンカメラ）によって受光した信号をフーリエ変換することとにより、サンプル内の異なる深度位置からの画像を生成可能である。光源の波長掃引周波数は、検出器アレイのフレームレートと整合可能である。
【００５５】
ＯＦＤＩの特定の実施例においては、波長掃引レーザを光源として使用可能であるが、細胞レベルの軸方向の解像度を提供するには、合計レージング帯域幅が十分に広くないであろう。また、レーザ光源を使用した場合には、そのコヒーレンシーに起因し、結果的にスペックル雑音が増大することにもなろう。
【００５６】
この代わりに、ＯＦＤＩのその他の典型的な実施例は、波長走査フィルタを有する広帯域光源を使用可能である。対物レンズ（図６Ａの要素２６０）の共焦点長がわずかに数十ミクロンとなるため、このような構成は、相対的に広い帯域を具備した波長走査フィルタを使用し、１波長チューニングサイクルにおいていくつかの波長成分を利用する必要があろう。特定の典型的な実施例においては、走査フィルタとしてＬｙｏｔフィルタを使用可能である。波長走査フィルタは、帯域通過タイプのフィルタ又は正弦波透過プロファイルを有するフィルタのいずれかであってよい。その他の典型的な実施例においては、波長走査フィルタは、検出器アレイの前に配置可能である。
【００５７】
また、ＯＦＤＩ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）構成は、多数の画像生成ピクセルを有する検出器アレイを使用して実装することも可能である。いくつかの異なる波長を大きな面積の検出器アレイの異なるセクションに導波することにより、画像生成光を検出器アレイにわたって波長多重化可能である。それぞれのアレイ検出器エリアにおいて検出された信号（これは、個別の波長に対応可能である）をフーリエ変換することにより、サンプルの様々な深度位置における正面画像を構築可能である。この典型的な技法は、大きな面積のアレイ検出器の単一のフレームを使用してそれぞれいくつかの異なる深度位置と関連付けられたいくつかの正面画像を取得可能であるため、有利な画像生成速度を提供可能である。
【００５８】
照明光源を画像生成光ファイバ束に結合可能である特定の典型的な構成においては、近端光学系により、照明光を光ファイバ束内に導波すると共に、サンプルから光ファイバ束に戻ってくる光を検出器アレイに対して導波可能である。照明光源を画像生成光ファイバ束から分離可能である典型的な実施例においては、近端光学系は、恐らくは、検出器アレイ上において、光ファイバ束の近端のみの画像を生成可能であろう。
【００５９】
光ファイバ束３０６、３０８は、１つ又は複数のファイバを包含可能であり、かつ、好ましくは、画像データを伝送するのに十分なファイバを含んでいる。これらのファイバは、シングルモード又はマルチモードであってよいが、サンプルからの光の検出を増大させると共に、最終的な画像内におけるスペックル雑音の寄与を低減するべく、マルチモードであることが好ましい。ファイバ束全体は、アプリケーションに応じて、溶融（ｆｕｓｅｄ)又は浸出（ｌｅａｃｈｅｄ）タイプから構成可能である。
【００６０】
典型的な内視鏡プローブ内に配置された１つ又は複数の遠端光学系レンズ（例えば、図６Ａの要素３１２、３１４）は、所望のアプリケーションに応じた横方向の解像度を提供可能である。共焦点顕微鏡検査法とは異なり、このレンズは、一般に、組織内の光学的断面化を実現するべく利用されてはおらず、従って、このレンズによって提供される軸方向の解像度は不要である。表１は、典型的な開口数を２つの異なる軸方向の空間解像度（例えば、１及び２ミクロン）における波長の関数として示している。可視及び近赤外における大部分の波長において、０．５未満の開口数により、内視鏡レンズの複雑性を大幅に低減可能である。これらの典型的な構成は、高解像度の画像生成のために０．７を上回る開口数が一般的に必要とされている共焦点顕微鏡検査法とは、大きく異なっている。
【００６１】
【表１】
【００６２】
図７Ａは、図４に示されている典型的な単一光ファイバ束構成と共に使用可能な側方観察内視鏡プローブの典型的な実施例３５０を示している。プローブ３５０は、シース３５２、固定レンズ３５４、部分反射ミラー３５６、及びリニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）３６０上に配設されたミラー３５８を包含可能である。プローブ３５０は、基準アーム３６２及びサンプルアーム３６４を包含可能である。
【００６３】
この典型的な実施例においては、画像生成レンズ３５４は、遠端干渉計の前に配設可能である。この典型的な構成は、同一のレンズ３５４が基準及びサンプルアーム経路に利用されており、これにより、恐らくは、基準及びサンプルアーム間におけるコヒーレンス、偏光、及び分散の不均衡が低減されるという利点を具備している。
【００６４】
図７Ｂは、図４に示されている典型的な単一光ファイバ束構成と共に使用可能である、側方観察内視鏡プローブの別の典型的な実施例４００を示している。プローブ４００は、シース４０２、部分反射ミラー４０４、固定レンズ４０６、リニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）３４１０上に配設されたミラー４０８を包含可能である。又、プローブ４００は、別の固定レンズ４１２をも包含可能である。プローブ４００は、基準アーム４１４及びサンプルアーム４１６を包含可能である。
【００６５】
典型的なプローブ４００内においては、２つの対物レンズ４０６、４１２を利用可能である（例えば、１つは、サンプルアーム４１６用であり、もう１つは、基準アーム４１４用である）。この典型的な構成は、単一の対物レンズの作動距離が干渉計を収容できないようなものになる場合に有利であろう。この典型的な構成の２つのレンズ４１２、４０６は、それぞれ、基準及びサンプルアーム経路間における大きな分散の不均衡を誘発しないように、十分に類似したものになるように（即ち、整合されるように）選択可能である。
【００６６】
１つ又は複数のレンズ（例えば、図７Ａの要素３５４、並びに、図７Ｂの要素４１２及び４０６）の浸漬屈折率がヒト組織のもの（ｎ＝１．３３〜１．４０）と整合することが望ましいであろう。この結果、特定の実施例においては、組織内における最適な動作のために、対物レンズ及び遠端光学系を体液中に浸漬可能である（例えば、図７Ａ及び図７Ｂのシース３５２、４０２を体液によって充填可能であり、かつ、シース３５２、４０２、及びレンズ３５４、４１２、４０６を浸漬条件下において回折が制限された性能を有するように設計可能である）。
【００６７】
干渉計は、マッハシェンダー、サニャク、及びマイケルソンを含む多数の構成から構成可能である。干渉計を、それぞれ、図７Ａ及び図７Ｂの内視鏡プローブ３５０、４００内に嵌め込むために、典型的な小型化技法を利用可能である。特定の典型的な実施例（例えば、図６Ａ及び図６Ｂの典型的な構成）によれば、キューブタイプのビームスプリッタ（例えば、要素２６２、３１８）を使用可能である。その他の典型的な構成においては、部分反射ミラー３５６（図７Ａ）、４０４（図７Ｂ）、及びペリクルスプリッタ（ｐｅｌｌｉｃｌｅ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を含む（ただし、これらに限定されない）その他のビームスプリッタを使用可能である。ビームスプリッタは、様々な分離比率を具備可能であるが、好ましい比率は、５０：５０である。ただし、その他の典型的な比率は、８０：２０〜２０：８０の範囲をとることができる。
【００６８】
図８は、図４に示されている典型的な単一の光ファイバ束構成４５１と共に使用可能な本発明による側方観察内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例４５０を示している。典型的なプローブアセンブリ４５０は、シース４５２及び干渉計４５４を具備した内視鏡プローブ４５２を包含可能である。干渉計４５４は、固定レンズ４５６及びキューブタイプのビームスプリッタ４５８を包含可能である。プローブ４５２は、リニアアクチュエータ４６２（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）上に配設されたミラー４６０を更に包含可能である。プローブ４５２は、基準アーム４６４及びサンプルアーム４６６を包含可能であり、サンプルアームは、光をサンプル４６２に導波可能である。
【００６９】
干渉計４５４は、サイズを低減するためにモノリシックであってよい。モノリシック構造は、基準アームの振動動作の有害な影響をも低減可能である。
【００７０】
特定の典型的な実施例においては、基準ミラー４６０は、金属ミラーであってよい。その他の典型的な実施例によれば、基準ミラー４６０は、誘電体ミラー、又は干渉計内において使用されている光学コンポーネントの面であってよい。１つの典型的な実施例においては、基準ミラー４６０は、平坦で均質な媒体であってよく、基準反射は、ガラス／水の境界からのフレスネル反射から発生可能である。
【００７１】
図９Ａは、図４に示されている典型的な単一光ファイバ束構成５０１と共に使用可能な本発明による側方観察内視鏡プローブアセンブリの典型的な実施例５００を示している。典型的なプローブアセンブリ５００は、シース５０３、固定レンズ５０４、キューブタイプのビームスプリッタ５０６、及びリニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）５１２上に配設されたミラー５１０を具備する内視鏡プローブ５０２を包含可能である。プローブ５０２は、基準アーム５１６及びサンプルアーム５１８を包含可能であり、サンプルアームは、光をサンプル５１４に導波可能である。
【００７２】
また、プローブ５０２は、ミラー５１０上又はこの近傍に配設された減衰器５０８をも包含可能である。減衰器５０８は、一般に、基準アーム５１０とビームスプリッタ５０６の間に配設可能である。１つの典型的な実施例においては、減衰器５０８は、基準ミラー５１０に結合可能である。減衰器５０８は、基準アーム内の反射光が過大な強度を具備している際に有利であろう。
【００７３】
図９Ｂは、図４に示されている典型的な単一光ファイバ束構成５５１と共に使用可能な側方観察内視鏡プローブアセンブリ５５０の別の典型的な実施例を示している。プローブアセンブリ５５０は、シース５５３、固定レンズ５５４、キューブタイプのビームスプリッタ５５６、及びリニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）５６２上に配設されたミラー５６０を具備した内視鏡プローブ５５２を包含可能である。プローブ５５２は、基準アーム５６６及びサンプルアーム５６８を包含可能であり、サンプルアームは、光をサンプル５６４に導波可能である。
【００７４】
プローブ５５２は、ビームスプリッタ５５６上又はこの近傍に配設された減衰器５５８をも包含可能である。減衰器５５８は、一般に、基準ミラー５６０とビームスプリッタ５５６の間に配設可能である。１つの典型的な実施例においては、減衰器５５８は、ビームスプリッタ５５６に結合可能である。
【００７５】
前述のように、特定の典型的な実施例においては、基準ミラー５６０は、圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）５６２に結合可能であり、この圧電トランスデューサは、基準ミラー５６０の線形並進を提供可能である。基準及びサンプルアーム間における様々な位相の不整合を同期した方式で記録できるように、ＰＺＴ５６２の動きを光検出器（例えば、図５の光検出器２０２）に対して同期化可能である。別の典型的な実施例によれば、０、ｐ／４、ｐ／２、及び３ｐ／２の位相の不整合を提供可能である。
【００７６】
ＰＺＴ（例えば、図９Ａの要素５１２及び図９Ｂの要素５６２）は、任意の変調信号（例えば、正弦、方形、又は三角）によって駆動可能であり、かつ、相応して線形並進を提供可能である。構成の典型的な実施例においては、ＰＺＴは、直交変調（例えば、ｐ／２波長の増分に応じたミラー５１０の４つの位置）を提供可能である。変調信号は、滑らかな正弦波である必要はないが、ＰＺＴ共振周波数に近接した変調の高次項は、好ましくは、除去する必要がある。直交変調を得るための方法は、基準ミラーの機械的な動きに限定されるものではない。例えば、その他の典型的な方法は、直交変調を得るための電気光学位相変調や偏光変調などの使用を包含可能である。
【００７７】
画像構築手順も、直交変調に限定されるものではない。実際に、例えば、ｐ位相不整合を有する２位相、５位相、又は任意の数の位相セットを利用する様々な変調方式を画像構築に使用可能であり、その他のものも同様である。
【００７８】
前述のように、内視鏡プローブ（例えば、図９Ａの要素５０２及び図９Ｂの要素５５２）は、サンプルアーム内の透明なシース（例えば、図９Ａの要素５０３及び図９Ｂの要素５５３）、あるいは、この代わりに、透明なウィンドウを有する不透明なシース内に収容可能である。特定の典型的な実施例においては、シース又はウィンドウ自体は、内部表面を具備可能であり、この内部表面は、位相変調に非機械的な変調が使用される際には、それぞれ、図９Ａ及び図９Ｂの基準ミラー５１０、５５２の代わりに、基準反射器を形成可能である。この構成の典型的な実施例においては、内視鏡プローブの内部のすべての面及びインターフェイス（これらは、非反射性であるものと想定されている）は、不必要な反射を防止するべく反射防止コーティングを実施可能である。
【００７９】
図１０は、ミラウ構成を具備した干渉計を包含可能な内視鏡プローブアセンブリの更に別の典型的な実施例６００を示している。典型的な内視鏡プローブアセンブリ６００は、図４に示されている単一光ファイバ束構成６０２と共に使用可能である。典型的なプローブアセンブリ６００は、固定レンズ６０４と、ミラー化された表面６０８、６１０を具備した圧電（ＰＺＴ）リング６０６を包含可能である。ミラー化された表面６０８、６１０は、基準アームとサンプルアームを提供可能であり、サンプルアームは、光をサンプル６１２に導波可能である。
【００８０】
典型的なミラウ構成においては、基準経路は、サンプル経路と一致可能である。エタロン内のＰＺＴリング６０６を作動させることにより（例えば、直径を変更することにより）、基準及びサンプル経路間の位相差を変更可能である。エタロンのミラー化された表面６０８、６１０は、水、空気、あるいは、これらの代わりに、電気光学結晶（例えば、ＢＢＯ、ＬｉＮＢＯ３）によって分離可能である。この典型的な構成の特定の利点は、小さいこと及び安定性を包含可能である。
【００８１】
図１１は、図３の典型的な構成に類似した２つの光ファイバ束構成６５６、６６６と共に使用可能である前方観察内視鏡プローブアセンブリの更に別の典型的な実施例６５０を示している。この典型的な構成においては、図３の典型的な構成と比べて、第１ファイバ束６５６は、照明及び検出の両方に使用可能であり、第２の光ファイバ束６６８は、検出のためにのみ使用可能である。典型的なプローブアセンブリ６５０は、ウィンドウ６６５を有するシース６５９、固定レンズ６５８、別の固定レンズ６７０、キューブタイプのビームスプリッタ６６０、及びミラー６６２を具備したプローブ６５７を包含可能である。プローブ６５７は、第１光ファイバ束６５４と第２光ファイバ束６６８に結合可能である。サンプルアーム６７４は、プローブ６５７の軸６７８に沿って配設可能であり、基準アーム６７６は、プローブ６５７の軸６７８に対して垂直に配設可能である。
【００８２】
典型的なプローブアセンブリ６５０は、デュアルバランス検出構成を具備可能である。動作の際には、干渉計からの反射及び伝送干渉信号を、それぞれ、異なるファイバ束６５６、６６８を通じて、異なる検出器６７８、６８０によって検出可能である。干渉計からの反射及び伝送信号間には、ｐ位相差が存在しているため、干渉は、好ましくは、コヒーレントである。画像信号６８４は、例えば、差動増幅器６８２によって検出器６７８、６８０から信号を減算することにより、生成可能である。
【００８３】
光検出器（例えば、図５の光検出器２０２）は、二次元のＣＣＤカメラとして提供可能である。ただし、その他の典型的な実施例においては、光検出器は、一次元の線形ＣＣＤ、フォトダイオードアレイ、又は単一の光検出器（例えば、図１１の要素６７８、６８０）であってよい。
【００８４】
可視光の検出の場合には、光検出器の検出材料は、可視光（例えば、約０．３〜１．１μｍの波長）に反応するシリコンであってよい。近赤外光の検出の場合には、光検出器の検出材料は、近赤外光（例えば、約１．１〜２．５μｍの波長）に反応するＩｎＧａＡｓであってよい。光検出器の典型的な特徴（これは、改善された信号対雑音比を提供可能である）は、大きなフルウェル深度（ｆｕｌｌ ｗｅｌｌ ｄｅｐｔｈ）と高いフレームレートを包含可能である。特定の典型的な実施例においては、ショット雑音が制限された検出を保証するべく、基準アームを調節することにより、検出器のフルウェル深度の半分を充填可能である。
【００８５】
画像の再構築は、例えば、基準アームの４つの位置（Ｓ１＝０＋ａ、Ｓ２＝ｐ／２＋ａ、Ｓ３＝ｐ＋ａ、及びＳ４＝３ｐ／２＋ａ）のそれぞれにおいて画像を取得することによって実現可能である（直交変調）。これらの位置は、例えば、図５のＰＺＴスタック２２６によって決定可能である。最終的な画像は、次の式を使用して生成可能である。
【００８６】
【数１】
【００８７】
前述の構成は、基準及びサンプルアーム経路（例えば、図５の要素２３０、２２８）間の位相差を付与するために、一般に、基準アームミラー（例えば、図５の要素２２４）の動きを使用している。複数の画像を使用することにより、コヒーレンスゲート法及び光学断面化に利用される干渉情報を含む時間ドメイン信号を入手することになろう。この検出モードは、一般的な概念において、ＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）に類似している。
【００８８】
別の典型的な実施例によれば、基準アームミラーの位置を固定可能であり、代わりに、イメージを様々な波長において取得することによって干渉縞を再構築可能である。この検出モードは、一般的な概念において、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ−Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）に類似している。複数の波長を同時に取得する際には、このコヒーレンスゲート法の形態は、ＴＤ−ＯＣＴと比べて、改善された信号対雑音比（ＳＮＲ）を提供可能である。波長（例えば、周波数）又はフーリエドメインにおいて画像分光計を使用することにより、様々な波長において生成された画像を入手可能である。
【００８９】
図１２は、本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの更に別の典型的な実施例７００を示しており、これは、前述の波長ドメインにおいて動作可能であり、かつ、光検出器７０２、光フィルタ７０４、レンズ７０６、光源７０８、レンズ７１０、及び部分反射ミラー７１２を含んでいる。また、典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム７００は、レンズ７１４、光ファイバ束７１６、及びプローブ７１８をも包含可能である。プローブ７１８は、レンズ７２０、別の部分反射ミラー７２２、及び基準ミラー７２４を包含可能である。プローブ７１８は、基準アーム７２６及びサンプルアーム７２８を包含可能である。サンプルアーム７２８は、光をサンプル（図示せず）に向かって伝送可能である。
【００９０】
１つの典型的な実施例においては、光フィルタ７０４は、Ｌｙｏｔフィルタであってよく、これは、それぞれの個別の波長の画像を抽出するべく利用可能である。別の典型的な実施例においては、光フィルタ７０４は、Ｓａｇｎａｃオートコリレータであってよい。更に別の典型的な実施例においては、光フィルタ７０４は、格子に基づいた画像分光計であってよい。サニャクオートコリレータを利用することにより、ファイバ束面において自動相関機能を入手すると共に、コヒーレンスゲート処理された画像を再構築可能である。格子に基づいた画像分光計は、一次元ファイバ束アレイに対して垂直の方向において検出器７０２における波長情報を分解可能である。
【００９１】
図１３は、光源７５２（例えば、タングステンハロゲンランプ）を包含可能な本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの更なる典型的な実施例７５０を示している。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム７５０は、レンズ７５４、光ファイバ７５６、別のレンズ７５８、ミラー７６０、キューブタイプのビームスプリッタ７６２、別のミラー７６８、及びリニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタック）７７０をも包含可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム７５０は、更に別のレンズ７７４、光ファイバ束７７６、及び対物レンズ７７８を具備したＣＣＤカメラ７８０を更に包含可能である。ＣＣＤカメラ７８０は、フレームグラバモジュール７８６を具備したコンピュータ７８４に画像７８２を供給している。
【００９２】
動作の際には、光をサンプル７６４に向かって導波可能である。ＰＺＴコントローラ７８８は、ＣＣＤカメラ７８０からフレーム情報信号７９０を受信し、かつ、フレーム情報信号７９０に従って、制御信号７９２を生成することにより、ＰＺＴスタックを制御（例えば、軸７７２に沿ってミラー７７２の動きを制御）可能である。図１３の典型的なシステム７５０によって生成される典型的な画像が図２３Ａ及び図２３Ｂに示されており、これについては後述する。
【００９３】
図１４は、本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの更なる典型的な実施例８００を示しており、これは、内視鏡プローブ内の可動基準ミラーを回避するべく、光源干渉計８０２と関連付けられたマイケルソン干渉計を使用可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００は、光源干渉計８０２を包含可能であり、これは、光源８０４、レンズ８０６、部分反射ミラー８０８、ミラー８１０、及び別のミラー８１２を有することができる。ミラー８１２は、例えば、ＰＺＴスタックなどのリニアアクチュエータ８１４に結合可能である。光源干渉計８１０は、マイケルソン干渉計光源を形成可能である。
【００９４】
典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００は、例えば、ＣＣＤカメラ８２０などの光検出器をも包含可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００は、レンズ８１８、部分反射ミラー８１６、レンズ８２２、光ファイバ束８２４、及びプローブ８２６を更に包含可能である。プローブ８２６は、レンズ８２８、部分反射ミラー８３０、及び基準ミラー８３２を包含可能である。
【００９５】
動作の際には、光をサンプル８３４に向かって導波可能である。光源干渉計８０２（例えば、マイケルソン干渉計）の２つのアームは、これらの経路長遅延がプローブ８２６内の遠端干渉計の経路長遅延と同一になるように調節可能である。１波長にわたって、光源干渉計８０２の可動基準ミラー８１２の様々な場所において、画像再構築用の複数の画像を入手可能である。
【００９６】
ＯＣＭ画像生成用の光源干渉計８０２及び内視鏡プローブ８２６を具備した前述の典型的な構成を使用することにより、可動基準ミラーは不要である。この結果、プローブ８２６は、相対的に簡単な設計を具備可能であり、相対的に丈夫になり、かつ、プローブ８２６内に電流を必要としないようになろう。プローブ８２６は、可動基準ミラーを必要としていないため、基準ミラー８３２は、プローブ８２６の前部又は側部のいずれかに配置可能である。
【００９７】
図１５Ａは、光ファイバ束８５２及びプローブ８５４を包含可能な内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例８５０を示している。プローブ８５４は、レンズ８５６、部分反射ミラー８５８、及び基準ミラー８６０を有することができる。プローブ８５２は、光をサンプル８６２上に（プローブ８５２の側部に）導波可能である。図１５Ｂは、光ファイバ束９０２及びプローブ９０４を包含可能な内視鏡プローブアセンブリの更に別の実施例９００を示している。プローブ９０４は、レンズ９０６、部分反射ミラー９０８、及び基準ミラー９１２を有することができる。プローブ９０４は、光をサンプル９１０上に（プローブ９０４の端部に）導波可能である。
【００９８】
それぞれ、図１５Ａ及び図１５Ｂの基準ミラー８６０、９１２の位置の柔軟性により、内視鏡プローブ８５２、９０４は、側方観察及び前方観察構成の両方をサポート可能である。また、前述のように、図１５Ａ及び図１５Ｂの典型的なそれぞれの構成においては、基準ミラー８６０、９１２は静止しているため、基準ミラー８６０、９１２のそれぞれの代わりに、（できる限り、長さの整合及び適切な基準アーム反射率用の適切なコーティングを具備した）ビームスプリッタの反射面を使用することも可能である。
【００９９】
図１６Ａ〜図１６Ｄは、内視鏡アセンブリの更なる典型的な実施例９５０、１０００、１０５０、及び１１１０を示しており、このそれぞれは、できる限り、異なるモノリシック設計の選択肢を具備しており、かつ、ビームスプリッタの面上に個別の基準反射器９６０、１０１０、１０６４、１１１４を具備した個別のビームスプリッタ９５８、１００８、１０６２、１１１２を使用している。
【０１００】
光源干渉計変調によって生成された画像の再構築のためには、いくつかの異なる変調方式を使用可能である。例えば、ｐ位相シフトを有する２つの画像を生成可能である。別の典型的な実施例においては、直交（ｐ／２）変調を有する４つの画像を生成可能である。更に別の典型的な実施例においては、ｐ／２を下回る又は上回る位相シフトにおいて４つを上回る又は下回る数の画像を具備した変調方式を使用可能である。また、これらの典型的な変調は、変調をプローブ基準アーム長との関係において実行可能である典型的な実施例に対しても適用可能である。
【０１０１】
図１７は、例えば、図１４の光源干渉計８０２の代わりに使用可能である光源干渉計の典型的な実施例１１５０を示している。典型的な光源干渉計１１５０は、光源１１５２、レンズ１１５４、部分反射ミラー１１５６、別の部分反射ミラー１１５８、ミラー１１６０、ミラー１１６２、及び２×１光学スイッチ１１６４を包含可能である。動作の際には、反射光は、反射光ポート１１６６から出現可能であり、伝送光は、伝送ポート１１６８から出現する。
【０１０２】
反射ポート１１６６から出現する光は、伝送ポート１１６８から出現する光とは異なる経路長を伝播可能である。光源干渉計１１５０のアームは、固定されたものであってよく、反射ポート１１６６及び伝送ポート１１６８からの光は、２×１光スイッチ１１６４によって時間多重化可能である。従って、光源干渉計１１５０から出現する反射光及び伝送光は、前述の経路長差に従ってｐ位相差によってスペクトル的に変調可能である。光源干渉計１１５０の反射ポート１１６６及び伝送ポート１１６８の両方を画像の構築に利用可能である。このために、反射光及び伝送光によって得られた画像を互いに減算することにより、コヒーレントな画像を構築可能である。
【０１０３】
図１８は、光源干渉計の別の典型的な実施例１２００を示しており、これは、例えば、図１４の光源干渉計８０２の代わりに使用可能である。典型的な光源干渉計１２００は、光源１２０２、レンズ１２０４、偏光器１２０６、複屈折結晶１２０８、１／４波長プレート（例えば、λ／４プレート）、キューブタイプのビームスプリッタ１２１２、ミラー１２１４、オン／オフ光スイッチのペア１２１６、ミラー１２２２、別のキューブタイプのビームスプリッタ１２２４を包含可能である。光１２２６が光源干渉計１２００から出現可能である。典型的な光源干渉計１２００は、内視鏡プローブの遠端光学系内の可動基準ミラーを回避しつつ、スイッチ１２１８及び１２１６によって偏光光源変調を提供可能である。４５°偏光器１２０６、リターダ（複屈折結晶）１２０８、及び１／４波長プレート１２１０を通過した後に、Ｘ偏光を位相遅延ｄ（＝２ｐ（ｎｘ−ｘｙ）Ｌ／ｌ）によってスペクトル的に変調可能であり、Ｙ偏光も、ｐ位相差を有する同一の位相遅延によって変調可能である。Ｘ偏光及びＹ偏光によって得られた２つの画像を互いに減算すれば、遠端プローブ内において、経路長遅延ｚ＝（ｎｘ−ｎｙ）Ｌ／ｎｐｒｏｂｅに対応する深さから、コヒーレントゲート処理された正面画像を得ることができる。
【０１０４】
図１９は、例えば、図１４の典型的な光源干渉計８０２の代わりに使用可能な（例えば、マイケルソン干渉計として構成された）光源干渉計の更に別の典型的な実施例１２５０を示している。典型的な光源干渉計１２５０は、コヒーレントな広帯域光源１２５２、シングルモードの光ファイバ１２５４、光スプリッタ１２５６、別のシングルモードファイバ１２５８、レンズ１２６０、ミラー１２６２、別のミラー１２７０、別のレンズ１２６８、別のシングルモード光ファイバ１２６６、別のシングルモード光ファイバ１２７２、別のレンズ１２７４、マルチモード光ファイバ１２７６、任意選択のモードスクランブラ１２７８、及び別のマルチモード光ファイバ１２８０を包含可能である。コヒーレントな広帯域光源１２５２は、複数のコヒーレントな光源（例えば、ＳＤＬ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：半導体レーザダイオード）などのレーザ）を包含可能である。コヒーレントな光源１２５２により、この典型的な光源干渉計１２５０内においては、光ファイバ１２５４、１２５８、１２６６、１２７２を使用可能である。
【０１０５】
例えば、シングルモード光を使用することにより、相対的に良好な干渉信号の視認性を得ることができる。シングルモードファイバ（ＳＭＦ）１２７２からの光出力を生成することにより（これは、レンズ１２７４を介してマルチモードファイバ（ＭＭＦ）１２７６に結合可能である）、空間的にインコヒーレントな光１２８２を得ることができる。空間的にインコヒーレントな光１２８２は、スペクトル的にコヒーレントな光によって生成された画像と比べて、画像内のスペックル雑音を低減可能である。モードスクランブラ１２７８は、任意選択であり、これを使用することにより、マルチモード光ファイバ１２８０のマルチモード励起を支援可能である。
【０１０６】
図２０は、図１４の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００のものに類似した構成を具備したＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の典型的な実施例１３００を示している。図１４の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００と同様に、図２０の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１３００は、光源干渉計１３０２と関連付けられたマイケルソン干渉計を使用することにより、内視鏡プローブ内の可動基準ミラーを回避可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１３００は、光源干渉計１３０２を包含可能であり、これは、光源１３０２、レンズ１３０６、部分反射ミラー１３０８、可動ミラー１３１４、及び別の可動ミラー１３１０を有することができる。ミラー１３１０は、例えば、ＰＺＴスタックなどのリニアアクチュエータ１３１２に結合可能である。光源干渉計１３０２は、マイケルソン干渉計光源を形成している。
【０１０７】
動作の際には、ミラー１３１０、１３１４のいずれか又は両方が移動可能である。ミラー１３１０は、ＰＺＴスタック１３１２によって軸１３１３に沿って移動可能である。ミラー１３１６は、軸１３１６に沿って移動可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１３００は、例えば、ＣＣＤカメラ１３２２などの光検出器をも包含可能である。Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム１３００は、レンズ１３２０、部分反射ミラー１３１８、レンズ１３２４、光ファイバ束１３２６、及びプローブ１３２８をも包含可能である。プローブ１３２８は、対物レンズ１３３０、部分反射ミラー１３３２、及び基準ミラー１３３６を包含可能である。光をサンプル１３３４に向かって導波可能である。
【０１０８】
従来のＦＦＯＣＭシステムは、一般に、横断方向において画像を走査することなしに、正面断層撮影画像を提供している。しかしながら、従来のＦＦＯＣＭシステムを使用してサンプルの異なる深さにおいて正面画像を取得するには、プローブ又はサンプルのいずれかが、軸１３３８に沿って軸方向に移動する必要がある。
【０１０９】
画像におけるサブミクロンレベルの横方向の解像度が重要ではない典型的なアプリケーションにおいては、相対的に小さな開口数を具備した対物レンズ１３３０により、数百ミクロンの共焦点長を提供可能である。代わりに、この共焦点長の範囲を具備した対物レンズ１３３０を使用し、光源干渉計アームの１つを走査することにより（すなわち、前述のように、ミラー１３１０、１３１４の１つを並進させることにより）、軸方向の画像走査を得ることができる。この結果、内視鏡プローブの遠端における機械的な走査を伴うことなしに、５ｍｍ（横方向）×１ｍｍ（軸方向）を上回る解像度を有する三次元ボリューム画像の生成を実現可能である。
【０１１０】
Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム及び方法の感度は、画像生成カメラのフルウェル深度に直接的に比例可能である。ラインスキャンカメラの中には、フルウェル深度が、エリアスキャンカメラのフルウェル深度の１００倍を上回るものも存在している。高感度が重要である典型的なアプリケーションにおいては、エリアスキャンカメラの代わりに、前述の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステムと共に、ラインスキャンカメラを使用可能である。ラインスキャンカメラは、一般に一次元の画像しか提供しないため、機械的な走査を使用することにより、二次元画像を取得可能である。以下、機械的な走査の典型的な構成について、図２１Ａ〜図２１Ｃとの関連において説明する。
【０１１１】
図２１Ａ〜図２１Ｄは、ラインスキャンカメラと共に使用された際に内視鏡プローブとの関連において前述の機械的な走査を提供可能であるいくつかの典型的な実施例を示している。
【０１１２】
具体的には、図２１Ａを参照すれば、ラインアレイ光ファイバ束１３５２及びプローブ１３５４を包含可能な本発明による内視鏡プローブアセンブリの更なる典型的な実施例１３５０を提供可能である。プローブ１３５４は、レンズ１３５６、部分反射ミラー１３５８、及びミラー１３６０を包含可能である。ラインスキャンカメラとの関連において使用された際には、走査するべく、サンプル１３６４に対して横方向に方向付けされた軸１３６２に沿って部分反射ミラー１３５８を走査可能である。動作の際には、ラインアレイ光ファイバ束１３５２は、サンプル１３６４の一次元照射を提供する共に、サンプル１３６４からの反射光を収集し、ラインスキャンカメラに伝送することができる。部分反射ミラー１３５８が軸１３６２に沿って移動する際に、横及び深さの両方の画像生成を得ることができる。
【０１１３】
図２１Ｂは、ラインアレイ光ファイバ束１４０２と、内部アセンブリ１４０６を具備したプローブ１４０４を包含可能な本発明による側方観察内視鏡プローブアセンブリの更に別の典型的な実施例１４００を示している。内部アセンブリ１４０６は、レンズ１４０８、部分反射ミラー１４１０、及びミラー１４１２を包含可能である。ラインスキャンカメラとの関連において使用された際には、走査するべく、サンプル１４１４との関連において横方向に方向付けされた軸１４１６に沿って内部アセンブリ１４０６を走査可能である。動作の際には、ラインアレイ光ファイバ束１４０２は、サンプル１４１４の一次元の照射を提供すると共に、サンプル１４１４からの反射光を収集し、ラインスキャンカメラに対して伝送することができる。内部アセンブリ１４０６が軸１４１６に沿って移動する際に、横及び深さの両方の画像生成を得ることができる。
【０１１４】
図２１Ｃは、ラインアレイ光ファイバ束１４５２と、内部アセンブリ１４５６を具備したプローブ１４５４を包含可能な本発明による前方観察内視鏡プローブセンブリの典型的な実施例１４５０を示している。内部アセンブリ１４５６は、レンズ１４５８、部分反射ミラー１４６０、及びミラー１４６２を包含可能である。ラインスキャンカメラとの関連において使用される際には、走査するべく、サンプル１４１４との関係において垂直方向に方向付けされた軸１４６６に沿って内部アセンブリ１４５６を走査可能である。動作の際には、ラインアレイ光ファイバ束１４５２は、サンプル１４６４の一次元の照射を提供すると共に、サンプル１４６４からの反射光を収集し、ラインスキャンカメラに対して伝送することができる。内部アセンブリ１４５６が軸１４６６に沿って移動した際に、横及び深さの両方の画像生成を得ることができる。
【０１１５】
ただし、本発明による構成のその他の典型的な実施例においては、サブミクロンレベルの横方向の解像度を必要としていない場合には、光源干渉計アームの中の１つを走査することにより、内視鏡プローブ内の可動部品を伴うことなしに、ラインスキャンカメラを使用しつつ、二次元の断面画像を取得可能である。
【０１１６】
図２２Ａ〜図２２Ｄは、図２１Ｃの典型的な実施例との関連において前述した走査を実現するために使用可能な本発明による構成の更なる典型的な実施例を示している。
【０１１７】
具体的には、図２２Ａは、光ファイバ束１５０２と、内部アセンブリ１５０６を有するプローブ１５０４を包含可能である本発明による内視鏡プローブアセンブリの第１の特定の典型的な実施例１５００を示している。内部アセンブリ１５０６は、レンズ１５１４、部分反射ミラー１５１６、及びミラー１５２６を包含可能である。内部アセンブリ１５０６は、スプリング１５０８、１５１８、１５２０によって取り付け可能である。小型の並進モーター１５１２は、サンプル１５２４を走査するために、内部アセンブリ１５０６を軸１５２２に沿って移動させることができる。
【０１１８】
図２２Ｂは、光ファイバ束１５５２と、内部アセンブリ１５５６を有するプローブ１５５４を包含可能である本発明による内視鏡プローブアセンブリの第２の特定の典型的な実施例１５５０を示している。内部アセンブリ１５５６は、レンズ１５６４、部分反射ミラー１５６６、及びミラー１５７８を包含可能である。内部アセンブリ１５５６は、スプリング１５５８、１５６８、１５７０によって取り付け可能である。チューブ１５６０によってポンプ（図示されてはいない）に結合されている水圧又は空圧ピストン１５６２は、サンプル１５７４を走査するために、軸１５７２に沿って内部アセンブリ１５５６を移動させることができる。
【０１１９】
図２２Ｃは、光ファイバ束１６０２と、内部アセンブリ１６０６を有するプローブ１６０４を包含可能な本発明による内視鏡プローブアセンブリの第３の特定の典型的な実施例１６００を示している。内部アセンブリ１６０６は、レンズ１６１４、部分反射ミラー１６１６、及びミラー１６２６を包含可能である。内部アセンブリ１６１６は、スプリング１６０８、１６１８、１６２０によって取り付け可能である。スリーブ１６１０内において直線移動可能なワイヤ１６１０は、サンプル１６２４を走査するために、軸１６２２に沿って内部アセンブリ１６１６を移動可能である。
【０１２０】
図２２Ｄは、光ファイバ束１６５２と、内部アセンブリ１６５６を有するプローブ１６５４を包含可能である本発明による内視鏡プローブアセンブリの第４の特定の典型的な実施例１６５０を示している。内部アセンブリ１６５６は、レンズ１６６６、部分反射ミラー１６６８、及びミラー１６７８を包含可能である。内部アセンブリ１６５６は、スプリング１６５８、１６７０、１６７２によって取り付け可能である。スリーブ１６６２内において回転移動可能なワイヤ１６６０は、サンプル１６７６を走査するために、ネジタイプのマイクロメータ１６６６を移動させることにより、内部アセンブリ１６５６を軸１６７４に沿って移動させることができる。
【０１２１】
図２３Ａ及び図２３Ｂの典型的な画像を参照すれば、図１３の典型的なシステムを使用し、１９５１米空軍解像度チャート１７０２、１７５２の典型的な画像１７００、１７５０を取得したものである。図２３Ａに示されている画像の場合には、（図１３に示されている）ＰＺＴリニアアクチュエータ７７０は、ターンオフされており、図２３Ｂに示されている画像の場合には、ＰＺＴリニアアクチュエータ７７０は動作していた。典型的な画像１７００、１７５０は、１６μｍの厚さの１％のイントラリピッド溶液を通じて得られたものであり、これは、１６０μｍのヒト組織を通じた画像生成と等価である。望ましくは、画像品質が光ファイバ束７７６（図１３）の向きとは無関係であることが判明した。これらの典型的な画像は、マルチモード光ファイバ束７７６の使用に起因し、相対的に少ないスペックル雑音を具備している。
【０１２２】
図２４は、アフリカ蛙であるアフリカツメガエルのオタマジャクシの典型的な正面断面画像１８００を示しており、これは、マイケルソン光源干渉計を含むＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例を使用することにより、表面の下２００ｍｍにおいて生体外において得られたものである。この典型的な画像内には、細胞壁及び核１８０２が示されており、Ｅ−ＦＦＯＣＭの高解像度を実証している。
【０１２３】
以上の説明は、本発明の原理を例示しているものに過ぎない。当業者には、本明細書の開示内容に鑑み、前述の実施例に対する様々な変更及び変形が明らかとなろう。実際に、本発明の典型的な実施例による構成、システム、及び方法は、任意のＯＣＴシステム、ＯＦＤＩシステム、ＳＤ−ＯＣＴシステム、又はその他の画像生成システム、並びに、例えば、２００４年９月８日付けで出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９１４８号、２００５年１１月２日付けで出願された米国特許出願第１１／２６６，７７９号、及び２００４年７月９日付けで出願された米国特許出願第１０／５０１，２７６号と共に使用可能であると共に／又は、これらを実装可能である（これらの出願の開示内容は、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される）。従って、当業者であれば、本明細書に明示的に図示又は記述されていないが、本発明の原理を実施しており、かつ、本発明の精神及び範囲に属する多数のシステム、構成、及び方法を考案可能であることを理解されたい。更には、従来技術の知識は、本明細書における先程の引用によって明示的に包含されていないものも、そのすべてが本明細書に明示的に包含されている。本明細書において先程引用されたすべての文献は、引用によってそのすべてが本明細書に包含されている。
【符号の説明】
【０１２４】
５０ Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム
５２ ＣＣＤカメラ
５６ 光源
６０ 部分反射ミラー
６４ 基準ミラー
６８ 光ファイバ束
７０ サンプル
７２ 基準アーム
７４ サンプルアーム
７６ 内視鏡プローブ
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本出願は、２００６年１月１８日付で出願された米国特許出願第６０／７５９，９３６号に基づいており、この出願に伴う優先権の利益を主張するものであり、この開示内容は、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される。
【０００２】
（連邦政府の支援による研究に関する記述）
本発明は、米国科学財団によって付与された契約番号第ＢＥＳ−００８６７０９号の下における米国政府の支援によって行われたものである。従って、米国政府は、本発明における特定の権利を保有している。
【０００３】
本発明は、一般に、１つ又は複数の内視鏡顕微鏡検査法（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用してデータを生成するシステム及び方法に関し、更に詳しくは、例えば、１つ又は複数の高解像度の内視鏡顕微鏡検査法を使用したこの種のデータの生成に関する。
【背景技術】
【０００４】
医療画像生成技術の進歩により、患者の微視的な解剖構造に関する重要な情報が医師に提供されるようになっている。Ｘ線撮影、磁気共鳴画像生成、コンピュータ断層撮影、及び超音波診断などの画像生成法により、約１００μｍ〜１ｍｍの範囲の解像度による人体内の大規模な構造の非侵襲的検査（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ）を実行可能である。しかしながら、癌の早期発見などの多くの疾病プロセスにおいては、細胞よりも細かな核の特徴の画像を生成するためには（これは、正確な診断の実行に重要である）、更に高い解像度が望ましいであろう。
【０００５】
例えば、光干渉断層法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）及び共焦点顕微鏡検査法（Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＣＭ）という２つの光学画像生成法は、患者の非侵襲的な画像生成を提供可能である。ＯＣＴ及びＣＭのシステム及び方法は、いくつかの重要な診断上の問題点を解決するための可能性を有してはいるが、これらの技法は、内視鏡による細胞よりも細かなレベルの画像生成を困難にする特定の技術的要件を具備している。
【０００６】
例えば、ＯＣＴのシステム及び方法は、軸方向においては、高い解像度を提供可能であるが、大きな焦点深度を維持するため、ＯＣＴ断面画像生成において提供される横断方向の分解法が低い。また、ＣＭのシステム及び方法は、横断方向における１μｍの解像度を有するヒト組織内の画像を提供可能ではあるが、ＣＭの内視鏡における実装は、実現が困難であろう。内視鏡ＣＭシステムは、一般に小さな直径の内視鏡プローブを使用しているが、大きな開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ：ＮＡ）の対物レンズ（ＮＡ≧０．７）及び高速のビーム走査構成に関する要件から結果的に生じる特定の内視鏡プローブのサイズの制約に起因し、実装が困難である。また、ＯＣＴ及びＣＭのシステム及び方法は、いずれも、一般にレーザーを使用してサンプルを照射しているため、ＯＣＴ及びＣＭ画像には、大きなコヒーレント干渉又はスペックル雑音が含まれる可能性が高く、これにより、結果的に得られる画像の解像度が低下することになる（例えば、最大で１／４に低下する）。
【０００７】
ＯＣＴ及びＣＭのシステム及び方法の特定の限界を克服すると共に、真のミクロンレベルの解像度を有する内視鏡による画像生成を提供する１つの典型的な方法は、これら２つの技術の原理を合成する方法である。この結果得られる合成技術（これは、しばしば、ＯＣＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：光干渉顕微鏡検査法）と呼ばれている）は、一般に、ＣＭの高い横断方向の解像度とＯＣＴの高い軸方向の解像度を利用している。この結果、典型的なＯＣＭのシステム及び方法は、すべての３つの次元において１μｍのレベルの解像度を提供する能力を有している。また、ＯＣＭにおける光学的断面化には、開口数（ＮＡ）の大きなレンズが不要であるため、その他の従来のシステム及び方法と比べて、合焦光学系の複雑性及びサイズを相当に低減可能である。しかしながら、ＣＭの原理と同様に、ＯＣＭのシステム及び方法は、高速のビーム走査メカニズムを利用した合焦ビームの高速走査を利用する可能性が高く、従って、この場合にも、小さな直径の内視鏡プローブ内における実装が困難であろう。
【０００８】
空間的にインコヒーレントな照明及びパラレル二次元検出を使用することにより、ＯＣＭシステム及び方法を実装可能である。ＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ ＯＣＭ）又はＦＦＯＣＴ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれているこの技術は、微視的画像を形成するために高速のビーム走査を必要としておらず、かつ、光学画像生成システムによって提供される真の解像度を実現しつつ、スペックル雑音を大幅に低減可能である。
【０００９】
前述のＦＦＯＣＭシステム及び方法は、ヒト組織内におけるサブミクロンレベルの画像生成を円滑に実行可能である。このような画像は、複数の画像を取得することによって入手可能であり、それぞれの画像は、基準ミラーの異なる位置において取得可能である。この方式においては、サンプルの画像全体について、それぞれのミラー位置ごとに、基準及びサンプルアーム間における干渉をＣＣＤカメラによって検出可能である。基準及びサンプルアームが光のコヒーレンス長（これは、熱光源（例えば、従来の電球）の場合には、サブミクロンの範囲であろう）内において整合した際にのみ、縞が出現可能である。これらの画像を数学的に操作することにより、組織内部の深部における構造の高解像度の正面画像を生成可能である。これらの画像の軸方向の解像度は、光源のコヒーレンス長に等価なものとなろう。
【００１０】
ＦＦＯＣＭ法においては、一般に、ＯＣＴの原理をＣＭの原理と組み合わせることにより、これらの技法のそれぞれの特定の欠点を克服している。従来のＯＣＴのシステム及び方法と比べた場合のＦＦＯＣＭのシステム及び方法の典型的な利点は、例えば、廉価な白色光源（例えば、電球、ランプ、及びその他の熱光源）を使用して極めて高い解像度（サブミクロン）の画像生成を提供する能力を含んでいる。これらの光源に固有の広い帯域幅により、１．０μｍ未満の軸方向の解像度を有する画像生成を実現可能である。また、この光源の空間的なインコヒーレンスに起因し、スペックル雑音（これは、一般に、コヒーレントな画像生成法に関連するものである）を大幅に低減可能である。このスペックル雑音の低減により、ＯＣＴの診断能力と比べて、ＦＦＯＣＭ法の診断能力を大幅に向上させることができる。
【００１１】
次に、図１を参照すれば、従来のＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）システム１０が、リンニク（Ｌｉｎｎｉｋ）干渉計として構成されている。図１に示されているＦＦＯＣＭシステム１０は、光検出器（例えば、ＣＣＤカメラ１２）、レンズ１４、光源１６、レンズ１８、及び部分反射ミラー２０を含んでいる。また、このＦＦＯＣＭシステム１０は、基準アーム３０及びサンプルアーム３２をも含んでいる。基準アーム３０は、レンズ２２及び基準ミラー２４を包含可能である。サンプルアーム３２は、レンズ２６を包含可能である。特定の典型的な構成においては、ＦＦＯＣＭシステム１０は、拡張された（例えば、マルチモードの）光源１６（例えば、フィラメント光源であり、本明細書においては、これも熱光源と呼んでいる）を利用可能である。動作の際には、サンプルアーム３２は、光をサンプルに向かって伝送する。ＣＣＤカメラ１２は、基準アーム３０とサンプルアーム３２から光を受光可能である。
【００１２】
実線で描かれている（従来のＦＦＯＣＭシステム１０を使用して実装される）様々な光路は、自由空間光路である。図１のコンポーネントを小さな（例えば、５ｍｍ未満の）直径を具備した内視鏡プローブ内に収まるように小型化することは困難であろう。
【００１３】
共焦点顕微鏡検査法（Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＣＭ）法を使用したものと比べたＦＦＯＣＭのシステム及び方法の更なる利点は、大きな開口数の対物レンズを必要とすることなしに、サブミクロンレベルの画像生成を実現する能力を包含可能である。低パワー（例えば、１０倍、ＮＡ＝０．４）の顕微鏡対物レンズと組み合わせることにより、ＦＦＯＣＭのシステム及び方法は、大きな開口数の対物レンズを必要とすることなしに、ＣＭ法を利用したものに類似した横断方向における解像度によってヒト組織の画像を生成する能力を有することができる。また、ＦＦＯＣＭのシステム及び方法は、ビーム走査を伴うことなしに画像を取得しており、従って、実装が格段に簡単である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述のＦＦＯＣＭの技法、システム、及び方法の特性は、生体内における内視鏡による細胞画像生成におけるその使用の可能性を示唆してはいる。しかしながら、ＦＦＯＣＭシステムの小型化の複雑性に起因し、小さなプローブ直径を必要としている内視鏡ＦＦＯＣＭシステムの実現は困難であった。
【００１５】
従って、前述の欠点の少なくともいくつかを解決及び／又は克服することが有益であろう。
【００１６】
本発明の目的の１つは、従来技術によるシステム及び方法の（前述のものを含む）特定の不利益と欠点を克服すると共に、１つ又は複数の内視鏡顕微鏡検査法を使用してデータを生成するシステム及び方法の典型的な実施例を提供することにあり、更に詳しくは、例えば、１つ又は複数の高解像度を有する内視鏡顕微鏡検査法を使用して、この種のデータを生成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のシステム及び方法の１つの典型的な実施例によれば、サンプルの少なくとも一部分の画像を生成する典型的なシステム及び方法を提供可能である。例えば、このようなシステム及び方法の１つの典型的な実施例によれば、少なくとも１つの第１構成を使用することにより、サンプルから少なくとも１つの第１電磁放射と、基準から少なくとも１つの第２電磁放射を受光可能である。このような構成及び基準は、内視鏡エンクロージャ内に提供可能である。一部分と関連付けられた画像データを（例えば、少なくとも１つの第２構成を使用することによって）第１及び第２電磁放射の関数として生成可能である。
【００１８】
例えば、第１構成と通信状態にあると共に、更なる基準から少なくとも１つの第３電磁放射を受光するように構成可能である少なくとも１つの第３構成を提供可能である。第３構成は、内視鏡エンクロージャ外に提供可能である。更なる基準は、並進可能な基準であってよく、第３構成は、静止した基準から少なくとも１つの第４電磁放射を受光するように更に構成可能である。並進可能な基準及び静止した基準は、内視鏡エンクロージャの外部に提供可能である。並進可能な基準を移動させるように構成された第４構成（例えば、圧電トランスデューサ）を提供可能である。第１構成は、ファイバ構成（例えば、単一のファイバ及び／又は複数のファイバ）を介して第３構成と通信可能である。第１構成は、シングルモード及び／又はマルチモード構成であってよい。ファイバ構成の第１ファイバは、電磁放射をサンプルに伝送するように構成可能であり、ファイバ構成の第１ファイバ及び第２ファイバは、サンプルから第１電磁放射を、そして、基準から第２電磁放射を受光するように構成可能である。第１及び第２ファイバは、デュアルバランス検出を実行するように更なる電磁放射を伝送可能である。
【００１９】
本発明の１つの典型的な実施例によれば、更なる基準を固定可能であり、第３構成は、互いに位相がずれている第４電磁放射及び第５電磁放射を提供するビームスプリッタ構成を有することができる。第４及び／又は第５電磁放射を選択的に第１構成に転送可能である少なくとも１つの第４構成を提供可能である。少なくとも１つの第４構成は、光スイッチであってよい。
【００２０】
本発明の別の典型的な実施例においては、第１構成は、干渉計構成であってよい。このような干渉計構成は、マイケルソン干渉計、リンニク干渉計、マッハシェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計、共通光路干渉計、サニャク（Ｓａｇｎａｃ）干渉計、及び／又はミラウ（Ｍｉｒａｕ）干渉計を有することができる。また、干渉計構成は、モノリシックであってよい。別の典型的な変形においては、基準は、減衰器を包含可能であると共に／又は、並進可能であってよい。
【００２１】
更に別の典型的な実施例においては、サンプルの一部分の画像を生成するよう、内視鏡構成を提供可能である。この内視鏡構成は、サンプルから少なくとも１つの電磁放射を受光するように構成されていると共に、内視鏡構成の内視鏡エンクロージャ内にかつその一端に位置している少なくとも１つの干渉計構成を包含可能である。例えば、内視鏡エンクロージャの一端は、サンプルの近傍に提供可能である。干渉計構成は、リンニク干渉計構成であってよい。このような干渉計構成は、体液中に浸漬可能であると共に／又は、互いに位相がずれている第１の更なる電磁放射と第２の更なる電磁放射を提供する能力を有するビームスプリッタ構成を有することができる。第１及び／又は第２の更なる電磁放射を少なくとも１つのファイバ構成に選択的に転送可能である少なくとも１つの更なる構成を提供可能である。この第３構成は、光スイッチ及び／又は複数のファイバであってよい。
【００２２】
更に別の典型的な実施例によれば、少なくとも１つの第１リンニク干渉計構成（少なくとも１つの第２ファイバ構成が、この少なくとも１つの第１構成と光学的通信状態にある）を提供可能である。第２構成は、電磁放射を第１構成に伝送するように構成可能である。第１構成は、第１電磁放射と関連付け可能であるサンプルから更なる電磁放射を受光するように構成可能である。第１構成は、少なくとも１つの第２電磁放射と関連付けられた少なくとも１つの第３電磁放射を少なくとも１つの第２構成に転送するように構成可能である。
【００２３】
この典型的な実施例の更なる変形によれば、第２構成は、一部分と関連付けられた画像生成データを伝送するように構成可能であると共に／又は、ファイバ束であってよい。第３構成は、画像データを受信すると共に、画像データに基づいて一部分の少なくとも１つの画像を生成するように構成可能である。第２構成の少なくとも１つの第１ファイバは、第１電磁放射を伝送するように構成可能であり、少なくとも１つの第２構成の少なくも１つの第２ファイバは、第３電磁放射を伝送するように構成可能である。また、第２構成の少なくとも１つのファイバは、第１電磁放射及び第３電磁放射を伝送するように構成可能である。
【００２４】
別の典型的な変形においては、第１及び第２構成をカテーテルエンクロージャ又は内視鏡エンクロージャ内に提供可能である。干渉計構成は、体液中に浸漬可能である。第１構成は、互いに位相がずれている第３電磁放射及び第４電磁放射を提供可能であるビームスプリッタ構成を有することができる。第３及び／又は第４の更なる電磁放射を第２構成に選択的に転送可能である少なくとも１つの第３構成を提供可能である。第３構成は、光スイッチ及び／又は複数のファイバであってよい。
【００２５】
本発明の別の典型的な実施例においては、Ｅ−ＦＦＯＣＭ（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：内視鏡−ＦＦＯＣＭ）を実行する方法及びシステムを提供可能である。本発明の典型的な実施例の特定の変形は、リンニク干渉計内に配列された光ファイバ束を具備した内視鏡プローブを利用可能であり、この干渉計は、光を内視鏡プローブに提供可能である。光ファイバ束は、シングル又はマルチモードであってよいが、光源光の最適な結合とサンプルから送られる光の検出のためには、マルチモードであることが好ましい。光ファイバ束を通じた光の供給を実現することにより、このシステムは、カテーテル又は内視鏡内におけるＥ−ＦＦＣＯＭ法の使用を促進可能である。従って、この典型的な実施例は、例えば、内視鏡によってアクセス可能な身体表面の高解像度の顕微鏡検査法を実現可能である。
【００２６】
サンプル及び基準アーム間における自己空間コヒーレンスを消失可能であるため、この典型的な構成を実装するのは困難であろう。また、偏光をピクセルごとに容易に整合させることも不可能であり、この結果、干渉のコントラストが極わずかなものとなって、コヒーレンスゲート法を利用してサンプル内の深部において情報を取得することが困難となろう。
【００２７】
本発明の更に別の典型的な実施例によれば、サンプル及び基準アームの両方において画像生成光ファイバ束を使用可能である（サンプル及び基準アームは、空間及び時間的なコヒーレンスを提供するべく、実質的に同一である必要がある）。この典型的な構成は、アーム間の空間モードにおける空間コヒーレンスの不整合を低減可能ではあるが、診断手順において、サンプルアームの光ファイバ束が、基準アームの光ファイバ束との関係において変化可能である。この結果、基準及びサンプルアームの両方が空間及び時間の両面において不整合な状態となり、恐らくは、望ましい干渉のレベルが妨げられることになろう。
【００２８】
本発明の更に別の典型的な実施例においては、基準及びサンプルアーム間における時間及び空間的コヒーレンスの整合性を更に改善するために、１つの光ファイバ束を使用して基準及びサンプルアーム光の両方を伝送及び／又は受光可能である。このような典型的な実施例においては、干渉計を光ファイバ束の遠端に配置可能である。基準アーム及びサンプルアームの照明光を同一のファイバ束を通じて伝送可能である。内視鏡の遠端において、基準アーム経路は、圧電スタックなどの小さなリニアトランスレータに取り付けられたミラー上に入射可能である。遠端ビームスプリッタにおいてサンプル及び基準アーム光を合成し、ファイバ束を通じて返送可能である。サンプル及び基準アーム経路が同一のファイバ束を往来可能であるため、これらは、互いに空間及び時間的に略コヒーレントな状態に留まり、従って、ＣＣＤにおける高コントラストの干渉が促進されることになる。また、基準及びサンプルアームの共通経路に起因し、ファイバ束によって生じる分散の不整合をバランスさせることも可能である。
【００２９】
本発明の更に別の典型的な実施例によれば、内視鏡画像生成システムは、光ファイバ束と、この光ファイバ束に結合可能である内視鏡ブロープを包含可能である。この典型的な実施例の典型的な変形においては、内視鏡プローブは、干渉計基準アーム及び干渉計サンプルアームを包含可能である。その他の典型的な変形においては、干渉計基準アームは、リニナアクチュエータと、このリニアアクチュエータに結合されたミラーを包含可能である。更なる典型的な変形においては、内視鏡画像生成システムは、光源干渉計基準アーム及び光源干渉計サンプルアームを具備した光源干渉計を更に包含可能である。光源干渉計基準アームは、リニアアクチュエータと、このリニアアクチュエータに結合されたミラーを包含可能である。
【００３０】
本発明のその他の特徴及び利点については、添付の請求項との関連において、本発明の実施例に関する以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】リンニク干渉計として構成された従来の自由空間ＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）システムの概略図である。
【図２】ファイバ束を具備したリンニク干渉計の概略図である。
【図３】基準及びサンプルアームの両方の内部にファイバ束を具備したリンニク干渉計の概略図である。
【図４】基準及びサンプルアームの両方の内部において使用される単一のファイバ束を具備したＥ−ＦＦＯＣＭ（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：内視鏡−ＦＦＯＣＭ）システムの典型的な実施例の概略図であり、この場合には、例えば、内視鏡プローブ内などのＥ−ＦＦＯＣＭシステムの遠端にリンニク干渉計を配置している。
【図５】図４に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の典型的な実施例の概略図である。
【図６Ａ】図４に示されている典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム内において使用可能である、照明及び検出の両方に使用される単一のファイバ束を具備した内視鏡プローブアセンブリの遠端の概略図である。
【図６Ｂ】図３に示されている典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム内において使用可能である、照明及び検出に別個に使用される２つのファイバ束を具備した内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例の概略図である。
【図７Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、単一レンズの遠端光学系を具備した内視鏡プローブアセンブリの典型的な実施例の概略図である。
【図７Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、デュアルレンズの遠端光学系を具備した内視鏡プローブアセンブリの典型的な実施例の概略図である。
【図８】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、モノリシック遠端干渉計を具備した内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例の概略図である。
【図９Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、モノリシック遠端光学系を具備すると共に、基準アーム内に減衰器を具備した内視鏡プローブアセンブリの更なる典型的な実施例の概略図である。
【図９Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、モノリシック遠端光学系を具備すると共に、基準アーム内に減衰器を具備した内視鏡プローブアセンブリの更に別の実施例の概略図である。
【図１０】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、ミラウ（Ｍｉｒａｕ）構成における光学系を具備した内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例の概略図である。
【図１１】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、２つのファイバ束を有するデュアルバランス検出を具備した内視鏡プローブアセンブリの更なる典型的な実施例の概略図である。
【図１２】スペクトルドメインＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例の概略図である。
【図１３】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの更なる典型的な実施例の概略図である。
【図１４】光源干渉計を具備すると共に、図６Ａと同様の内視鏡プローブを含むＥ−ＦＦＯＣＭシステムの更に別の典型的な実施例の概略図である。
【図１５Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、側方観察プローブ構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの特定の典型的な実施例の概略図である。
【図１５Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、前方観察プローブ構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの更なる典型的な実施例の概略図である。
【図１６Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、静止ミラーを具備した側方観察プローブ構成を具備すると共に、１つの光ファイバを使用しているモノリシック内視鏡プローブアセンブリの第１の典型的な実施例の概略図である。
【図１６Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、静止ミラーを具備した前方観察プローブ構成を具備すると共に、１つの光ファイバを使用しているモノリシック内視鏡プローブアセンブリの第２の典型的な実施例の概略図である。
【図１６Ｃ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、静止ミラーを具備した前方観察プローブ構成を具備すると共に、それぞれ、照明及び検出用に２つの光ファイバを使用しているモノリシック内視鏡プローブアセンブリの第３の典型的な実施例の概略図である。
【図１６Ｄ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、静止ミラーを具備した側方観察プローブ構成を具備すると共に、それぞれ、照明及び検出用に２つの光ファイバを使用可能であるモノリシック内視鏡プローブアセンブリの第４の典型的な実施例の概略図である。
【図１７】例えば、図１４に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、２×１スイッチを介して干渉計との間において反射及び伝送光を提供する光源干渉計の典型的な実施例の概略図である。
【図１８】例えば、図１４に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、偏光変調を提供する光源干渉計の別の典型的な実施例の概略図である。
【図１９】例えば、図４に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、シングルモードファイバ干渉計及びマルチモード照明ファイバ束を有するコヒーレント光源を具備した光源干渉計の更に別の典型的な実施例の概略図である。
【図２０】内視鏡プローブ内における機械的な走査を伴うことなしに三次元ボリューム画像生成を実現可能である、走査用の可動ミラーを有する光源干渉計を具備したＥ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例の概略図である。
【図２１Ａ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、横断方向における走査を提供する可動ビームスプリッタを有するライン走査画像生成を含む内視鏡プローブアセンブリの第１の典型的な実施例の概略図である。
【図２１Ｂ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、側方観察構成を具備すると共に、横断方向における走査を提供する可動遠端干渉計を有するライン走査画像生成を含む内視鏡プローブアセンブリの第２の典型的な実施例の概略図である。
【図２１Ｃ】Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例において使用可能である、前方観察構成を具備すると共に、横断方向における走査を提供する可動遠端干渉計を有するライン走査画像生成を含む内視鏡プローブアセンブリの第３の典型的な実施例の概略図である。
【図２２Ａ】機械的な走査構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの第１の典型的な実施例の概略図である。
【図２２Ｂ】機械的な走査構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの第２の典型的な実施例の概略図である。
【図２２Ｃ】機械的な走査構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの第３の典型的な実施例の概略図である。
【図２２Ｄ】機械的な走査構成を具備した内視鏡プローブアセンブリの第４の典型的な実施例の概略図である。
【図２３Ａ】図１３に示されているＥ−ＦＦＯＣＭシステムを使用して生成された典型的な画像であり、この場合には、圧電（ＰＺＴ）リニアトランスレータがターンオフされている。
【図２３Ｂ】図１３の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステムを使用して生成された典型的なイメージであり、この場合には、ＰＺＴがターンオンされている。
【図２４】マイケルソン光源干渉計を有するＦＦＯＣＭシステムを使用して生成された画像であり、表面の下２００ｍｍにおける生体外において取得されたアフリカ蛙であるアフリカツメガエルのオタマジャクシの正面断面画像を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の更なる目的、特徴、及び利点については、本発明の例示用の実施例を示している添付の図面との関連において、以下の詳細な説明を参照することにより、明らかとなろう。
【００３３】
添付図面においては、特記されていない限り、同一の参照番号及び文字を使用することにより、図示の実施例の類似した特徴、要素、コンポーネント、又は部分を表示している。また、以下においては、添付図面を参照して本発明について詳細に説明しているが、これは、例示用の実施例との関連において説明しているものである。説明対象である実施例に対しては、添付の請求項によって定義されている本発明の真の範囲及び精神を逸脱することなしに、変更及び変形を実施可能であることに留意されたい。
【００３４】
本発明による内視鏡顕微鏡検査システム及び方法の様々な典型的な実施例に関する詳細な説明を提供する前に、まず、いくつかの基礎的な概念及び用語について説明しておく。本明細書に使用されている「内視鏡プローブ」という用語は、内視鏡システムの典型的な実施例の１つ又は複数の部分を表すべく使用可能であり、これは、身体内の組織の画像を取得するべく、人間又は動物の身体内に挿入可能である。
【００３５】
本明細書に使用されている「モノリシック」という用語は、単一片として形成された構造を表すべく使用可能であり、これは、複数の光学機能を具備可能である。本明細書に使用されている「ハイブリッド」という用語は、それぞれが１つの光学機能を具備している複数片として形成された構造を表すべく使用可能である。
【００３６】
以下において説明されている本発明による方法及びシステムの典型的な実施例は、可視光及び近赤外光を含む（ただし、これらに限定されない）光又は電磁放射の任意の波長と共に使用可能である。
【００３７】
図２を参照すれば、本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭ（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：内視鏡−ＦＦＯＣＭ）システムの典型的な実施例５０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）カメラ５２などの光検出器、レンズ５４、光源５６、レンズ５８、及び部分反射ミラー６０を包含可能である。また、Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム５０は、基準アーム７２及びサンプルアーム７４をも含んでいる。基準アーム７０は、レンズ６２及び基準ミラー６４を包含可能である。サンプルアーム７４は、レンズ６６、ファイバ束６８、及びレンズ７８を包含可能である。本発明の特定の実施例においては、レンズ７８を内視鏡プローブ７６内に配置することにより、Ｅ−ＦＦＯＣＭを円滑に実行可能である。レンズ７８が内視鏡プローブ７６内に提供されていない特定の典型的な実施例は、ＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を提供可能である。
【００３８】
Ｅ−ＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例５０は、画像生成光ファイバ束６８と協働することにより、光を光源５６からサンプル７０に伝達可能である。また、光ファイバ束６８は、サンプル７０から画像を受光し、画像を光検出器５２に返送可能である。この結果、サンプルアーム７４からの画像は、例えば、ＣＣＤカメラ５２内などの光検出器５２内において、基準アーム７２からの光と干渉可能である。光ファイバ束６８は、シングル又はマルチモードにおいて動作可能であるが、マルチモード動作は、光源の光とサンプル７０から送られた受光光の好ましい結合を提供可能であるため、マルチモードにおいて動作するのが好ましい。
【００３９】
図２に示されているこの本発明の典型的な実施例の典型的な構成においては、サンプルアーム７４と基準アーム７２間の自己空間コヒーレンスが高解像度の画像を提供するのに十分なものにはならないであろう。更には、ピクセルごとの偏光の整合も不十分なものとなろう。この結果、干渉のコントラストが小さくなり、コヒーレンスゲート法を十分に利用してサンプル内の適切な深度において高品質の画像を入手することはできないであろう。
【００４０】
図３は、例えば、ＣＣＤカメラ１０２などの光検出器、レンズ１０４、光源１０６、レンズ１０８、及び部分反射ミラー１１０を包含可能なＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の典型的な実施例１００である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１００は、基準アーム１２４及びサンプルアーム１２６をも包含可能である。基準アーム１２４は、レンズ１１２、第１光ファイバ束１１４、基準ミラー１１６を包含可能である。サンプルアーム１２６は、レンズ１１８、第２光ファイバ束１２０（これは、第１光ファイバ束１１４と類似したものであってよい）、及びレンズ１２９を包含可能である。特定の典型的な実施例においては、レンズ１２９を内視鏡プローブ１２８内に提供可能であり、これにより、Ｅ−ＦＦＯＣＭを提供可能である。レンズ１２９が内視鏡プローブ内に位置していない典型的な実施例は、ＦＦＯＣＭ（Ｆｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を提供可能である。
【００４１】
２つの光ファイバ束１１４、１２０間における空間及び時間的コヒーレンスは、非常に類似している又は略同一になるため、これらを整合させることは困難であろう。この典型的な構成は、２つのアーム１２４、１２６間の空間モードにおける前述の空間的コヒーレンスの不整合を極小化することは可能であるが、当初、２つの光ファイバ束１１４、１２０を整合させた場合にも、診断手順において、サンプルアームの光ファイバ束１２０が基準アーム束１１４との関係において変化可能である。この結果、基準及びサンプルアーム１１４、１２０は、それぞれ、最適に空間及び時間的に整合された状態に至らず、従って、恐らくは、ＣＣＤカメラ１２０における望ましい干渉が妨げられる又は低減されることになろう。
【００４２】
図４は、例えば、ＣＣＤカメラ１５２などの光検出器、レンズ１５４、光源１５６、レンズ１５８、及び部分反射ミラー１６０を包含可能であるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の実施例１５０を示している。Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム１５０は、レンズ１６２、光ファイバ束１６４、内視鏡プローブ１６６をも包含可能である。プローブ１６６は、レンズ１６８、別の部分反射ミラー１７０、及び基準ミラー１７２を包含可能である。プローブ１６６は、基準アーム１７８及びサンプルアーム１８０を含んでいる。また、プローブ１６６は、基準ミラー１７２に結合された、例えば、圧電（ＰＺＴ）スタック１７４などのリニアアクチュエータをも包含可能である。サンプルアーム１８０は、光をサンプル１７６に向かって伝送可能である。
【００４３】
図４の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１５０は、光ファイバ束１６４と遠端を包含可能であり、この遠端は、本明細書においては、内視鏡プローブ１６６とも呼称可能である。プローブ１６６は、レンズ１６８、部分反射ミラー１７０、及びリニアアクチュエータ１７４に結合されたミラー１７２を具備した干渉計を包含可能である。動作の際には、リニアアクチュエータ１７４は、軸１８０に沿ってミラー１７２を移動させることができる。
【００４４】
このような動作の際には、１つの光ファイバ束１６４を使用することにより、光の伝送及び受光の両方を実行可能である。基準及びサンプルアーム１７８、１８０の両方からの光を同一の光ファイバ束１６４を通じて伝送可能である。この本発明による典型的な実施例は、前述のそれぞれ基準及びサンプルアーム１８７、１８０間における時間及び空間的コヒーレンスの潜在的な不整合を解決可能である。この典型的な構成においては、プローブ１６６内に（光ファイバ束１６４との関係において遠端に）干渉計を配置可能である。
【００４５】
光源１５６によって生成され、かつ、部分反射ミラー１７０（これは、ビームスプリッタとも呼称可能である）を通過した光は、内視鏡プローブ１６６の遠端においてミラー１７２に入射し、これにより、基準アーム１７８を形成可能である。光源１５６によって生成され、かつ、部分反射ミラー１７０から反射された光も、サンプル１７６に入射し、これにより、サンプルアーム１８０を形成可能である。サンプルアームから戻ってくる光と基準アームから戻ってくる光を部分反射ミラーにおいて合成することにより、ファイバ束１６４を通じて返送可能である。サンプル及び基準アームの経路が同一の光ファイバ束１６４を往来可能であるため、これらは、互いに空間及び時間的にコヒーレントな状態に留まり、これにより、ＣＣＤ光検出器１５２における高コントラストの干渉を促進可能である。また、同一の光ファイバ束１６４を通じた共通の経路に起因し、光ファイバ束１６４の分散の不整合も、同様にバランスさせることが可能である。
【００４６】
図５は、例えば、ＣＣＤカメラ２０２などの光検出器、レンズ２０４、光源２０６、レンズ２０８、及び部分反射ミラー２１０を包含可能である本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の典型的な実施例２００を示している。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム２００は、レンズ２１２、光ファイバ束２１４、及びプローブ２１６をも包含可能である。プローブ１２６は、レンズ２１８、別の部分反射ミラー２２０、及び基準ミラー２２４を包含可能である。Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム２００は、基準アーム２３０及びサンプルアーム２２８を含んでいる。プローブ２１８は、基準ミラーに結合された、例えば、圧電（ＰＺＴ）スタック２２６などのリニアアクチュエータをも包含可能である。サンプルアーム２２８は、光をサンプル（図示されてはいない）に向かって伝送可能である。
【００４７】
高輝度又は空間的にコヒーレントな光源を必要とする特定の画像生成技術とは異なり、典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１５０と共に使用可能な光源２０６は、広帯域であってインコヒーレントな光源を含む（ただし、これに限定されない）様々なタイプから構成可能である。電球などのフィラメントタイプの熱光源、白熱ランプ、放電ランプなどは、大きな出力パワー及び非常に大きなスペクトル帯域幅を非常に低コストで提供可能であるため、好ましいであろう。このタイプの光源の例は、ハロゲン、タングステン、キセノン、及び水銀を包含可能である。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）、ＳＬＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＥＤ：面発光ＬＥＤ）、ＥＥＬＥＤ（Ｅｄｇｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＥＤ：エッジ放射発光ダイオード）、及びマルチモードＡＳＥなどのその他の空間的にインコヒーレントな光源も利用可能である。その他の典型的な実施例においては、レーザーなどのコヒーレントな光源を使用可能である。コヒーレントな光源は、一般に、コストが相対的に高く、かつ、結果的に相対的に高いレベルのスペックル雑音を具備する画像をもたらす傾向を有している。
【００４８】
光ファイバ束２１４は、シングルモードであってもよいが、我々にとっては、マルチモードのファイバ束であることが好ましい。この代わりに、光ファイバ束２１４は、１つ又は複数の別個の光ファイバから構成することも可能であり、これは、それぞれがシングルモードであってもよいが、最適な結合効率のためには、マルチモードであることが好ましい。
【００４９】
図６Ａは、図４に示されている単一の光ファイバ束構成２５６と共に使用可能な前方観察内視鏡プローブアセンブリ２５０の典型的な実施例を示している。典型的なプローブアセンブリ２５０は、ウィンドウ２６７を有するシース２５９、固定レンズ２６０、キューブタイプのビームスプリッタ２６２、及びミラー２６４を具備したプローブ２５８を包含可能である。プローブ２５８は、光ファイバ束２５６に結合可能である。この典型的な構成においては、サンプルアーム２７２は、プローブ２５８の軸２７０に沿って配設可能であり、基準アーム２７４は、プローブ２５８の軸２７０に対して垂直に配設可能である。
【００５０】
動作の際には、照明光２５２は、キューブタイプのビームスプリッタ２６２において分離され、サンプル２６８及びミラー２６４の両方に入射可能である。ミラー２６４に入射する光が基準アーム２７４を形成可能であり、サンプル２６８に入射する光がサンプルアーム２７２を形成可能である。基準アーム及びサンプルアーム２７４、２７２の両方からの光は、光ファイバ束２５６を介して検出光２５４として戻ることができる。
【００５１】
図６Ｂは、図３に示されている２つの光ファイバ束構成３０６、３０８と共に使用可能な本発明による前方観察内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例３００を示している。典型的なプローブアセンブリ３００は、ウィンドウ３２１を有するシース３１１、固定レンズ３１４、別の固定レンズ３１６、キューブタイプのビームスプリッタ３１８、ミラー３２０、及び別のミラー３１６を包含可能である。プローブ３１０は、第１の光ファイバ束３０８及び第２の光ファイバ束３０６に結合可能である。サンプルアーム３２６は、プローブ３１０の軸３２４に沿って配設可能であり、基準アーム３２８は、プローブ３１０の軸３２４に対して垂直に配設可能である。
【００５２】
典型的な前方観察内視鏡プローブアセンブリ３００は、図３に示されている２つの光ファイバ束と共に使用可能である。図３のレンズは、プローブ３１０内に配設可能である。
【００５３】
動作の際には、照明光は、ミラー３１６上に入射し、キューブタイプのビームスプリッタ３１８において分離され、サンプル３２２及びミラー３２０の両方に入射可能である。ミラー３２０に入射可能である光が基準アーム３２８を形成可能であり、サンプル３２２に入射可能である光がサンプルアーム３２６を形成可能である。基準アーム及びサンプルアーム３２８、３２６の両方からの光は、検出光３０４として第２光ファイバ束３０８に戻ることができる。
【００５４】
図６Ａ及び図６Ｂのプローブアセンブリ２５０、３００を使用する本発明の特定の典型的な実施例は、波長掃引光源を使用することにより、ＯＦＤＩ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｉｍａｇｉｎｇ）を提供可能であり、これは、波長掃引光源を有するフーリエドメインＯＣＴと呼称可能である。この典型的な構成においては、基準ミラーを移動させる必要性を伴うことなしに、二次元検出器アレイ（例えば、エリアスキャンカメラ）によって受光した信号をフーリエ変換することとにより、サンプル内の異なる深度位置からの画像を生成可能である。光源の波長掃引周波数は、検出器アレイのフレームレートと整合可能である。
【００５５】
ＯＦＤＩの特定の実施例においては、波長掃引レーザを光源として使用可能であるが、細胞レベルの軸方向の解像度を提供するには、合計レージング帯域幅が十分に広くないであろう。また、レーザ光源を使用した場合には、そのコヒーレンシーに起因し、結果的にスペックル雑音が増大することにもなろう。
【００５６】
この代わりに、ＯＦＤＩのその他の典型的な実施例は、波長走査フィルタを有する広帯域光源を使用可能である。対物レンズ（図６Ａの要素２６０）の共焦点長がわずかに数十ミクロンとなるため、このような構成は、相対的に広い帯域を具備した波長走査フィルタを使用し、１波長チューニングサイクルにおいていくつかの波長成分を利用する必要があろう。特定の典型的な実施例においては、走査フィルタとしてＬｙｏｔフィルタを使用可能である。波長走査フィルタは、帯域通過タイプのフィルタ又は正弦波透過プロファイルを有するフィルタのいずれかであってよい。その他の典型的な実施例においては、波長走査フィルタは、検出器アレイの前に配置可能である。
【００５７】
また、ＯＦＤＩ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）構成は、多数の画像生成ピクセルを有する検出器アレイを使用して実装することも可能である。いくつかの異なる波長を大きな面積の検出器アレイの異なるセクションに導波することにより、画像生成光を検出器アレイにわたって波長多重化可能である。それぞれのアレイ検出器エリアにおいて検出された信号（これは、個別の波長に対応可能である）をフーリエ変換することにより、サンプルの様々な深度位置における正面画像を構築可能である。この典型的な技法は、大きな面積のアレイ検出器の単一のフレームを使用してそれぞれいくつかの異なる深度位置と関連付けられたいくつかの正面画像を取得可能であるため、有利な画像生成速度を提供可能である。
【００５８】
照明光源を画像生成光ファイバ束に結合可能である特定の典型的な構成においては、近端光学系により、照明光を光ファイバ束内に導波すると共に、サンプルから光ファイバ束に戻ってくる光を検出器アレイに対して導波可能である。照明光源を画像生成光ファイバ束から分離可能である典型的な実施例においては、近端光学系は、恐らくは、検出器アレイ上において、光ファイバ束の近端のみの画像を生成可能であろう。
【００５９】
光ファイバ束３０６、３０８は、１つ又は複数のファイバを包含可能であり、かつ、好ましくは、画像データを伝送するのに十分なファイバを含んでいる。これらのファイバは、シングルモード又はマルチモードであってよいが、サンプルからの光の検出を増大させると共に、最終的な画像内におけるスペックル雑音の寄与を低減するべく、マルチモードであることが好ましい。ファイバ束全体は、アプリケーションに応じて、溶融（ｆｕｓｅｄ)又は浸出（ｌｅａｃｈｅｄ）タイプから構成可能である。
【００６０】
典型的な内視鏡プローブ内に配置された１つ又は複数の遠端光学系レンズ（例えば、図６Ａの要素３１２、３１４）は、所望のアプリケーションに応じた横方向の解像度を提供可能である。共焦点顕微鏡検査法とは異なり、このレンズは、一般に、組織内の光学的断面化を実現するべく利用されてはおらず、従って、このレンズによって提供される軸方向の解像度は不要である。表１は、典型的な開口数を２つの異なる軸方向の空間解像度（例えば、１及び２ミクロン）における波長の関数として示している。可視及び近赤外における大部分の波長において、０．５未満の開口数により、内視鏡レンズの複雑性を大幅に低減可能である。これらの典型的な構成は、高解像度の画像生成のために０．７を上回る開口数が一般的に必要とされている共焦点顕微鏡検査法とは、大きく異なっている。
【００６１】
【表１】
【００６２】
図７Ａは、図４に示されている典型的な単一光ファイバ束構成と共に使用可能な側方観察内視鏡プローブの典型的な実施例３５０を示している。プローブ３５０は、シース３５２、固定レンズ３５４、部分反射ミラー３５６、及びリニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）３６０上に配設されたミラー３５８を包含可能である。プローブ３５０は、基準アーム３６２及びサンプルアーム３６４を包含可能である。
【００６３】
この典型的な実施例においては、画像生成レンズ３５４は、遠端干渉計の前に配設可能である。この典型的な構成は、同一のレンズ３５４が基準及びサンプルアーム経路に利用されており、これにより、恐らくは、基準及びサンプルアーム間におけるコヒーレンス、偏光、及び分散の不均衡が低減されるという利点を具備している。
【００６４】
図７Ｂは、図４に示されている典型的な単一光ファイバ束構成と共に使用可能である、側方観察内視鏡プローブの別の典型的な実施例４００を示している。プローブ４００は、シース４０２、部分反射ミラー４０４、固定レンズ４０６、リニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）３４１０上に配設されたミラー４０８を包含可能である。又、プローブ４００は、別の固定レンズ４１２をも包含可能である。プローブ４００は、基準アーム４１４及びサンプルアーム４１６を包含可能である。
【００６５】
典型的なプローブ４００内においては、２つの対物レンズ４０６、４１２を利用可能である（例えば、１つは、サンプルアーム４１６用であり、もう１つは、基準アーム４１４用である）。この典型的な構成は、単一の対物レンズの作動距離が干渉計を収容できないようなものになる場合に有利であろう。この典型的な構成の２つのレンズ４１２、４０６は、それぞれ、基準及びサンプルアーム経路間における大きな分散の不均衡を誘発しないように、十分に類似したものになるように（即ち、整合されるように）選択可能である。
【００６６】
１つ又は複数のレンズ（例えば、図７Ａの要素３５４、並びに、図７Ｂの要素４１２及び４０６）の浸漬屈折率がヒト組織のもの（ｎ＝１．３３〜１．４０）と整合することが望ましいであろう。この結果、特定の実施例においては、組織内における最適な動作のために、対物レンズ及び遠端光学系を体液中に浸漬可能である（例えば、図７Ａ及び図７Ｂのシース３５２、４０２を体液によって充填可能であり、かつ、シース３５２、４０２、及びレンズ３５４、４１２、４０６を浸漬条件下において回折が制限された性能を有するように設計可能である）。
【００６７】
干渉計は、マッハシェンダー、サニャク、及びマイケルソンを含む多数の構成から構成可能である。干渉計を、それぞれ、図７Ａ及び図７Ｂの内視鏡プローブ３５０、４００内に嵌め込むために、典型的な小型化技法を利用可能である。特定の典型的な実施例（例えば、図６Ａ及び図６Ｂの典型的な構成）によれば、キューブタイプのビームスプリッタ（例えば、要素２６２、３１８）を使用可能である。その他の典型的な構成においては、部分反射ミラー３５６（図７Ａ）、４０４（図７Ｂ）、及びペリクルスプリッタ（ｐｅｌｌｉｃｌｅ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を含む（ただし、これらに限定されない）その他のビームスプリッタを使用可能である。ビームスプリッタは、様々な分離比率を具備可能であるが、好ましい比率は、５０：５０である。ただし、その他の典型的な比率は、８０：２０〜２０：８０の範囲をとることができる。
【００６８】
図８は、図４に示されている典型的な単一の光ファイバ束構成４５１と共に使用可能な本発明による側方観察内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例４５０を示している。典型的なプローブアセンブリ４５０は、シース４５２及び干渉計４５４を具備した内視鏡プローブ４５２を包含可能である。干渉計４５４は、固定レンズ４５６及びキューブタイプのビームスプリッタ４５８を包含可能である。プローブ４５２は、リニアアクチュエータ４６２（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）上に配設されたミラー４６０を更に包含可能である。プローブ４５２は、基準アーム４６４及びサンプルアーム４６６を包含可能であり、サンプルアームは、光をサンプル４６２に導波可能である。
【００６９】
干渉計４５４は、サイズを低減するためにモノリシックであってよい。モノリシック構造は、基準アームの振動動作の有害な影響をも低減可能である。
【００７０】
特定の典型的な実施例においては、基準ミラー４６０は、金属ミラーであってよい。その他の典型的な実施例によれば、基準ミラー４６０は、誘電体ミラー、又は干渉計内において使用されている光学コンポーネントの面であってよい。１つの典型的な実施例においては、基準ミラー４６０は、平坦で均質な媒体であってよく、基準反射は、ガラス／水の境界からのフレスネル反射から発生可能である。
【００７１】
図９Ａは、図４に示されている典型的な単一光ファイバ束構成５０１と共に使用可能な本発明による側方観察内視鏡プローブアセンブリの典型的な実施例５００を示している。典型的なプローブアセンブリ５００は、シース５０３、固定レンズ５０４、キューブタイプのビームスプリッタ５０６、及びリニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）５１２上に配設されたミラー５１０を具備する内視鏡プローブ５０２を包含可能である。プローブ５０２は、基準アーム５１６及びサンプルアーム５１８を包含可能であり、サンプルアームは、光をサンプル５１４に導波可能である。
【００７２】
また、プローブ５０２は、ミラー５１０上又はこの近傍に配設された減衰器５０８をも包含可能である。減衰器５０８は、一般に、基準アーム５１０とビームスプリッタ５０６の間に配設可能である。１つの典型的な実施例においては、減衰器５０８は、基準ミラー５１０に結合可能である。減衰器５０８は、基準アーム内の反射光が過大な強度を具備している際に有利であろう。
【００７３】
図９Ｂは、図４に示されている典型的な単一光ファイバ束構成５５１と共に使用可能な側方観察内視鏡プローブアセンブリ５５０の別の典型的な実施例を示している。プローブアセンブリ５５０は、シース５５３、固定レンズ５５４、キューブタイプのビームスプリッタ５５６、及びリニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタックなど）５６２上に配設されたミラー５６０を具備した内視鏡プローブ５５２を包含可能である。プローブ５５２は、基準アーム５６６及びサンプルアーム５６８を包含可能であり、サンプルアームは、光をサンプル５６４に導波可能である。
【００７４】
プローブ５５２は、ビームスプリッタ５５６上又はこの近傍に配設された減衰器５５８をも包含可能である。減衰器５５８は、一般に、基準ミラー５６０とビームスプリッタ５５６の間に配設可能である。１つの典型的な実施例においては、減衰器５５８は、ビームスプリッタ５５６に結合可能である。
【００７５】
前述のように、特定の典型的な実施例においては、基準ミラー５６０は、圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）５６２に結合可能であり、この圧電トランスデューサは、基準ミラー５６０の線形並進を提供可能である。基準及びサンプルアーム間における様々な位相の不整合を同期した方式で記録できるように、ＰＺＴ５６２の動きを光検出器（例えば、図５の光検出器２０２）に対して同期化可能である。別の典型的な実施例によれば、０、ｐ／４、ｐ／２、及び３ｐ／２の位相の不整合を提供可能である。
【００７６】
ＰＺＴ（例えば、図９Ａの要素５１２及び図９Ｂの要素５６２）は、任意の変調信号（例えば、正弦、方形、又は三角）によって駆動可能であり、かつ、相応して線形並進を提供可能である。構成の典型的な実施例においては、ＰＺＴは、直交変調（例えば、ｐ／２波長の増分に応じたミラー５１０の４つの位置）を提供可能である。変調信号は、滑らかな正弦波である必要はないが、ＰＺＴ共振周波数に近接した変調の高次項は、好ましくは、除去する必要がある。直交変調を得るための方法は、基準ミラーの機械的な動きに限定されるものではない。例えば、その他の典型的な方法は、直交変調を得るための電気光学位相変調や偏光変調などの使用を包含可能である。
【００７７】
画像構築手順も、直交変調に限定されるものではない。実際に、例えば、ｐ位相不整合を有する２位相、５位相、又は任意の数の位相セットを利用する様々な変調方式を画像構築に使用可能であり、その他のものも同様である。
【００７８】
前述のように、内視鏡プローブ（例えば、図９Ａの要素５０２及び図９Ｂの要素５５２）は、サンプルアーム内の透明なシース（例えば、図９Ａの要素５０３及び図９Ｂの要素５５３）、あるいは、この代わりに、透明なウィンドウを有する不透明なシース内に収容可能である。特定の典型的な実施例においては、シース又はウィンドウ自体は、内部表面を具備可能であり、この内部表面は、位相変調に非機械的な変調が使用される際には、それぞれ、図９Ａ及び図９Ｂの基準ミラー５１０、５５２の代わりに、基準反射器を形成可能である。この構成の典型的な実施例においては、内視鏡プローブの内部のすべての面及びインターフェイス（これらは、非反射性であるものと想定されている）は、不必要な反射を防止するべく反射防止コーティングを実施可能である。
【００７９】
図１０は、ミラウ構成を具備した干渉計を包含可能な内視鏡プローブアセンブリの更に別の典型的な実施例６００を示している。典型的な内視鏡プローブアセンブリ６００は、図４に示されている単一光ファイバ束構成６０２と共に使用可能である。典型的なプローブアセンブリ６００は、固定レンズ６０４と、ミラー化された表面６０８、６１０を具備した圧電（ＰＺＴ）リング６０６を包含可能である。ミラー化された表面６０８、６１０は、基準アームとサンプルアームを提供可能であり、サンプルアームは、光をサンプル６１２に導波可能である。
【００８０】
典型的なミラウ構成においては、基準経路は、サンプル経路と一致可能である。エタロン内のＰＺＴリング６０６を作動させることにより（例えば、直径を変更することにより）、基準及びサンプル経路間の位相差を変更可能である。エタロンのミラー化された表面６０８、６１０は、水、空気、あるいは、これらの代わりに、電気光学結晶（例えば、ＢＢＯ、ＬｉＮＢＯ３）によって分離可能である。この典型的な構成の特定の利点は、小さいこと及び安定性を包含可能である。
【００８１】
図１１は、図３の典型的な構成に類似した２つの光ファイバ束構成６５６、６６６と共に使用可能である前方観察内視鏡プローブアセンブリの更に別の典型的な実施例６５０を示している。この典型的な構成においては、図３の典型的な構成と比べて、第１ファイバ束６５６は、照明及び検出の両方に使用可能であり、第２の光ファイバ束６６８は、検出のためにのみ使用可能である。典型的なプローブアセンブリ６５０は、ウィンドウ６６５を有するシース６５９、固定レンズ６５８、別の固定レンズ６７０、キューブタイプのビームスプリッタ６６０、及びミラー６６２を具備したプローブ６５７を包含可能である。プローブ６５７は、第１光ファイバ束６５４と第２光ファイバ束６６８に結合可能である。サンプルアーム６７４は、プローブ６５７の軸６７８に沿って配設可能であり、基準アーム６７６は、プローブ６５７の軸６７８に対して垂直に配設可能である。
【００８２】
典型的なプローブアセンブリ６５０は、デュアルバランス検出構成を具備可能である。動作の際には、干渉計からの反射及び伝送干渉信号を、それぞれ、異なるファイバ束６５６、６６８を通じて、異なる検出器６７８、６８０によって検出可能である。干渉計からの反射及び伝送信号間には、ｐ位相差が存在しているため、干渉は、好ましくは、コヒーレントである。画像信号６８４は、例えば、差動増幅器６８２によって検出器６７８、６８０から信号を減算することにより、生成可能である。
【００８３】
光検出器（例えば、図５の光検出器２０２）は、二次元のＣＣＤカメラとして提供可能である。ただし、その他の典型的な実施例においては、光検出器は、一次元の線形ＣＣＤ、フォトダイオードアレイ、又は単一の光検出器（例えば、図１１の要素６７８、６８０）であってよい。
【００８４】
可視光の検出の場合には、光検出器の検出材料は、可視光（例えば、約０．３〜１．１μｍの波長）に反応するシリコンであってよい。近赤外光の検出の場合には、光検出器の検出材料は、近赤外光（例えば、約１．１〜２．５μｍの波長）に反応するＩｎＧａＡｓであってよい。光検出器の典型的な特徴（これは、改善された信号対雑音比を提供可能である）は、大きなフルウェル深度（ｆｕｌｌ ｗｅｌｌ ｄｅｐｔｈ）と高いフレームレートを包含可能である。特定の典型的な実施例においては、ショット雑音が制限された検出を保証するべく、基準アームを調節することにより、検出器のフルウェル深度の半分を充填可能である。
【００８５】
画像の再構築は、例えば、基準アームの４つの位置（Ｓ１＝０＋ａ、Ｓ２＝ｐ／２＋ａ、Ｓ３＝ｐ＋ａ、及びＳ４＝３ｐ／２＋ａ）のそれぞれにおいて画像を取得することによって実現可能である（直交変調）。これらの位置は、例えば、図５のＰＺＴスタック２２６によって決定可能である。最終的な画像は、次の式を使用して生成可能である。
【００８６】
【数１】
【００８７】
前述の構成は、基準及びサンプルアーム経路（例えば、図５の要素２３０、２２８）間の位相差を付与するために、一般に、基準アームミラー（例えば、図５の要素２２４）の動きを使用している。複数の画像を使用することにより、コヒーレンスゲート法及び光学断面化に利用される干渉情報を含む時間ドメイン信号を入手することになろう。この検出モードは、一般的な概念において、ＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）に類似している。
【００８８】
別の典型的な実施例によれば、基準アームミラーの位置を固定可能であり、代わりに、イメージを様々な波長において取得することによって干渉縞を再構築可能である。この検出モードは、一般的な概念において、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ−Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）に類似している。複数の波長を同時に取得する際には、このコヒーレンスゲート法の形態は、ＴＤ−ＯＣＴと比べて、改善された信号対雑音比（ＳＮＲ）を提供可能である。波長（例えば、周波数）又はフーリエドメインにおいて画像分光計を使用することにより、様々な波長において生成された画像を入手可能である。
【００８９】
図１２は、本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの更に別の典型的な実施例７００を示しており、これは、前述の波長ドメインにおいて動作可能であり、かつ、光検出器７０２、光フィルタ７０４、レンズ７０６、光源７０８、レンズ７１０、及び部分反射ミラー７１２を含んでいる。また、典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム７００は、レンズ７１４、光ファイバ束７１６、及びプローブ７１８をも包含可能である。プローブ７１８は、レンズ７２０、別の部分反射ミラー７２２、及び基準ミラー７２４を包含可能である。プローブ７１８は、基準アーム７２６及びサンプルアーム７２８を包含可能である。サンプルアーム７２８は、光をサンプル（図示せず）に向かって伝送可能である。
【００９０】
１つの典型的な実施例においては、光フィルタ７０４は、Ｌｙｏｔフィルタであってよく、これは、それぞれの個別の波長の画像を抽出するべく利用可能である。別の典型的な実施例においては、光フィルタ７０４は、Ｓａｇｎａｃオートコリレータであってよい。更に別の典型的な実施例においては、光フィルタ７０４は、格子に基づいた画像分光計であってよい。サニャクオートコリレータを利用することにより、ファイバ束面において自動相関機能を入手すると共に、コヒーレンスゲート処理された画像を再構築可能である。格子に基づいた画像分光計は、一次元ファイバ束アレイに対して垂直の方向において検出器７０２における波長情報を分解可能である。
【００９１】
図１３は、光源７５２（例えば、タングステンハロゲンランプ）を包含可能な本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの更なる典型的な実施例７５０を示している。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム７５０は、レンズ７５４、光ファイバ７５６、別のレンズ７５８、ミラー７６０、キューブタイプのビームスプリッタ７６２、別のミラー７６８、及びリニアアクチュエータ（例えば、圧電（ＰＺＴ）スタック）７７０をも包含可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム７５０は、更に別のレンズ７７４、光ファイバ束７７６、及び対物レンズ７７８を具備したＣＣＤカメラ７８０を更に包含可能である。ＣＣＤカメラ７８０は、フレームグラバモジュール７８６を具備したコンピュータ７８４に画像７８２を供給している。
【００９２】
動作の際には、光をサンプル７６４に向かって導波可能である。ＰＺＴコントローラ７８８は、ＣＣＤカメラ７８０からフレーム情報信号７９０を受信し、かつ、フレーム情報信号７９０に従って、制御信号７９２を生成することにより、ＰＺＴスタックを制御（例えば、軸７７２に沿ってミラー７７２の動きを制御）可能である。図１３の典型的なシステム７５０によって生成される典型的な画像が図２３Ａ及び図２３Ｂに示されており、これについては後述する。
【００９３】
図１４は、本発明によるＥ−ＦＦＯＣＭシステムの更なる典型的な実施例８００を示しており、これは、内視鏡プローブ内の可動基準ミラーを回避するべく、光源干渉計８０２と関連付けられたマイケルソン干渉計を使用可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００は、光源干渉計８０２を包含可能であり、これは、光源８０４、レンズ８０６、部分反射ミラー８０８、ミラー８１０、及び別のミラー８１２を有することができる。ミラー８１２は、例えば、ＰＺＴスタックなどのリニアアクチュエータ８１４に結合可能である。光源干渉計８１０は、マイケルソン干渉計光源を形成可能である。
【００９４】
典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００は、例えば、ＣＣＤカメラ８２０などの光検出器をも包含可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００は、レンズ８１８、部分反射ミラー８１６、レンズ８２２、光ファイバ束８２４、及びプローブ８２６を更に包含可能である。プローブ８２６は、レンズ８２８、部分反射ミラー８３０、及び基準ミラー８３２を包含可能である。
【００９５】
動作の際には、光をサンプル８３４に向かって導波可能である。光源干渉計８０２（例えば、マイケルソン干渉計）の２つのアームは、これらの経路長遅延がプローブ８２６内の遠端干渉計の経路長遅延と同一になるように調節可能である。１波長にわたって、光源干渉計８０２の可動基準ミラー８１２の様々な場所において、画像再構築用の複数の画像を入手可能である。
【００９６】
ＯＣＭ画像生成用の光源干渉計８０２及び内視鏡プローブ８２６を具備した前述の典型的な構成を使用することにより、可動基準ミラーは不要である。この結果、プローブ８２６は、相対的に簡単な設計を具備可能であり、相対的に丈夫になり、かつ、プローブ８２６内に電流を必要としないようになろう。プローブ８２６は、可動基準ミラーを必要としていないため、基準ミラー８３２は、プローブ８２６の前部又は側部のいずれかに配置可能である。
【００９７】
図１５Ａは、光ファイバ束８５２及びプローブ８５４を包含可能な内視鏡プローブアセンブリの別の典型的な実施例８５０を示している。プローブ８５４は、レンズ８５６、部分反射ミラー８５８、及び基準ミラー８６０を有することができる。プローブ８５２は、光をサンプル８６２上に（プローブ８５２の側部に）導波可能である。図１５Ｂは、光ファイバ束９０２及びプローブ９０４を包含可能な内視鏡プローブアセンブリの更に別の実施例９００を示している。プローブ９０４は、レンズ９０６、部分反射ミラー９０８、及び基準ミラー９１２を有することができる。プローブ９０４は、光をサンプル９１０上に（プローブ９０４の端部に）導波可能である。
【００９８】
それぞれ、図１５Ａ及び図１５Ｂの基準ミラー８６０、９１２の位置の柔軟性により、内視鏡プローブ８５２、９０４は、側方観察及び前方観察構成の両方をサポート可能である。また、前述のように、図１５Ａ及び図１５Ｂの典型的なそれぞれの構成においては、基準ミラー８６０、９１２は静止しているため、基準ミラー８６０、９１２のそれぞれの代わりに、（できる限り、長さの整合及び適切な基準アーム反射率用の適切なコーティングを具備した）ビームスプリッタの反射面を使用することも可能である。
【００９９】
図１６Ａ〜図１６Ｄは、内視鏡アセンブリの更なる典型的な実施例９５０、１０００、１０５０、及び１１１０を示しており、このそれぞれは、できる限り、異なるモノリシック設計の選択肢を具備しており、かつ、ビームスプリッタの面上に個別の基準反射器９６０、１０１０、１０６４、１１１４を具備した個別のビームスプリッタ９５８、１００８、１０６２、１１１２を使用している。
【０１００】
光源干渉計変調によって生成された画像の再構築のためには、いくつかの異なる変調方式を使用可能である。例えば、ｐ位相シフトを有する２つの画像を生成可能である。別の典型的な実施例においては、直交（ｐ／２）変調を有する４つの画像を生成可能である。更に別の典型的な実施例においては、ｐ／２を下回る又は上回る位相シフトにおいて４つを上回る又は下回る数の画像を具備した変調方式を使用可能である。また、これらの典型的な変調は、変調をプローブ基準アーム長との関係において実行可能である典型的な実施例に対しても適用可能である。
【０１０１】
図１７は、例えば、図１４の光源干渉計８０２の代わりに使用可能である光源干渉計の典型的な実施例１１５０を示している。典型的な光源干渉計１１５０は、光源１１５２、レンズ１１５４、部分反射ミラー１１５６、別の部分反射ミラー１１５８、ミラー１１６０、ミラー１１６２、及び２×１光学スイッチ１１６４を包含可能である。動作の際には、反射光は、反射光ポート１１６６から出現可能であり、伝送光は、伝送ポート１１６８から出現する。
【０１０２】
反射ポート１１６６から出現する光は、伝送ポート１１６８から出現する光とは異なる経路長を伝播可能である。光源干渉計１１５０のアームは、固定されたものであってよく、反射ポート１１６６及び伝送ポート１１６８からの光は、２×１光スイッチ１１６４によって時間多重化可能である。従って、光源干渉計１１５０から出現する反射光及び伝送光は、前述の経路長差に従ってｐ位相差によってスペクトル的に変調可能である。光源干渉計１１５０の反射ポート１１６６及び伝送ポート１１６８の両方を画像の構築に利用可能である。このために、反射光及び伝送光によって得られた画像を互いに減算することにより、コヒーレントな画像を構築可能である。
【０１０３】
図１８は、光源干渉計の別の典型的な実施例１２００を示しており、これは、例えば、図１４の光源干渉計８０２の代わりに使用可能である。典型的な光源干渉計１２００は、光源１２０２、レンズ１２０４、偏光器１２０６、複屈折結晶１２０８、１／４波長プレート（例えば、λ／４プレート）、キューブタイプのビームスプリッタ１２１２、ミラー１２１４、オン／オフ光スイッチのペア１２１６、ミラー１２２２、別のキューブタイプのビームスプリッタ１２２４を包含可能である。光１２２６が光源干渉計１２００から出現可能である。典型的な光源干渉計１２００は、内視鏡プローブの遠端光学系内の可動基準ミラーを回避しつつ、スイッチ１２１８及び１２１６によって偏光光源変調を提供可能である。４５°偏光器１２０６、リターダ（複屈折結晶）１２０８、及び１／４波長プレート１２１０を通過した後に、Ｘ偏光を位相遅延ｄ（＝２ｐ（ｎｘ−ｘｙ）Ｌ／ｌ）によってスペクトル的に変調可能であり、Ｙ偏光も、ｐ位相差を有する同一の位相遅延によって変調可能である。Ｘ偏光及びＹ偏光によって得られた２つの画像を互いに減算すれば、遠端プローブ内において、経路長遅延ｚ＝（ｎｘ−ｎｙ）Ｌ／ｎｐｒｏｂｅに対応する深さから、コヒーレントゲート処理された正面画像を得ることができる。
【０１０４】
図１９は、例えば、図１４の典型的な光源干渉計８０２の代わりに使用可能な（例えば、マイケルソン干渉計として構成された）光源干渉計の更に別の典型的な実施例１２５０を示している。典型的な光源干渉計１２５０は、コヒーレントな広帯域光源１２５２、シングルモードの光ファイバ１２５４、光スプリッタ１２５６、別のシングルモードファイバ１２５８、レンズ１２６０、ミラー１２６２、別のミラー１２７０、別のレンズ１２６８、別のシングルモード光ファイバ１２６６、別のシングルモード光ファイバ１２７２、別のレンズ１２７４、マルチモード光ファイバ１２７６、任意選択のモードスクランブラ１２７８、及び別のマルチモード光ファイバ１２８０を包含可能である。コヒーレントな広帯域光源１２５２は、複数のコヒーレントな光源（例えば、ＳＤＬ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：半導体レーザダイオード）などのレーザ）を包含可能である。コヒーレントな光源１２５２により、この典型的な光源干渉計１２５０内においては、光ファイバ１２５４、１２５８、１２６６、１２７２を使用可能である。
【０１０５】
例えば、シングルモード光を使用することにより、相対的に良好な干渉信号の視認性を得ることができる。シングルモードファイバ（ＳＭＦ）１２７２からの光出力を生成することにより（これは、レンズ１２７４を介してマルチモードファイバ（ＭＭＦ）１２７６に結合可能である）、空間的にインコヒーレントな光１２８２を得ることができる。空間的にインコヒーレントな光１２８２は、スペクトル的にコヒーレントな光によって生成された画像と比べて、画像内のスペックル雑音を低減可能である。モードスクランブラ１２７８は、任意選択であり、これを使用することにより、マルチモード光ファイバ１２８０のマルチモード励起を支援可能である。
【０１０６】
図２０は、図１４の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００のものに類似した構成を具備したＥ−ＦＦＯＣＭシステムの別の典型的な実施例１３００を示している。図１４の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム８００と同様に、図２０の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１３００は、光源干渉計１３０２と関連付けられたマイケルソン干渉計を使用することにより、内視鏡プローブ内の可動基準ミラーを回避可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１３００は、光源干渉計１３０２を包含可能であり、これは、光源１３０２、レンズ１３０６、部分反射ミラー１３０８、可動ミラー１３１４、及び別の可動ミラー１３１０を有することができる。ミラー１３１０は、例えば、ＰＺＴスタックなどのリニアアクチュエータ１３１２に結合可能である。光源干渉計１３０２は、マイケルソン干渉計光源を形成している。
【０１０７】
動作の際には、ミラー１３１０、１３１４のいずれか又は両方が移動可能である。ミラー１３１０は、ＰＺＴスタック１３１２によって軸１３１３に沿って移動可能である。ミラー１３１６は、軸１３１６に沿って移動可能である。典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステム１３００は、例えば、ＣＣＤカメラ１３２２などの光検出器をも包含可能である。Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム１３００は、レンズ１３２０、部分反射ミラー１３１８、レンズ１３２４、光ファイバ束１３２６、及びプローブ１３２８をも包含可能である。プローブ１３２８は、対物レンズ１３３０、部分反射ミラー１３３２、及び基準ミラー１３３６を包含可能である。光をサンプル１３３４に向かって導波可能である。
【０１０８】
従来のＦＦＯＣＭシステムは、一般に、横断方向において画像を走査することなしに、正面断層撮影画像を提供している。しかしながら、従来のＦＦＯＣＭシステムを使用してサンプルの異なる深さにおいて正面画像を取得するには、プローブ又はサンプルのいずれかが、軸１３３８に沿って軸方向に移動する必要がある。
【０１０９】
画像におけるサブミクロンレベルの横方向の解像度が重要ではない典型的なアプリケーションにおいては、相対的に小さな開口数を具備した対物レンズ１３３０により、数百ミクロンの共焦点長を提供可能である。代わりに、この共焦点長の範囲を具備した対物レンズ１３３０を使用し、光源干渉計アームの１つを走査することにより（すなわち、前述のように、ミラー１３１０、１３１４の１つを並進させることにより）、軸方向の画像走査を得ることができる。この結果、内視鏡プローブの遠端における機械的な走査を伴うことなしに、５ｍｍ（横方向）×１ｍｍ（軸方向）を上回る解像度を有する三次元ボリューム画像の生成を実現可能である。
【０１１０】
Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム及び方法の感度は、画像生成カメラのフルウェル深度に直接的に比例可能である。ラインスキャンカメラの中には、フルウェル深度が、エリアスキャンカメラのフルウェル深度の１００倍を上回るものも存在している。高感度が重要である典型的なアプリケーションにおいては、エリアスキャンカメラの代わりに、前述の典型的なＥ−ＦＦＯＣＭシステムと共に、ラインスキャンカメラを使用可能である。ラインスキャンカメラは、一般に一次元の画像しか提供しないため、機械的な走査を使用することにより、二次元画像を取得可能である。以下、機械的な走査の典型的な構成について、図２１Ａ〜図２１Ｃとの関連において説明する。
【０１１１】
図２１Ａ〜図２１Ｄは、ラインスキャンカメラと共に使用された際に内視鏡プローブとの関連において前述の機械的な走査を提供可能であるいくつかの典型的な実施例を示している。
【０１１２】
具体的には、図２１Ａを参照すれば、ラインアレイ光ファイバ束１３５２及びプローブ１３５４を包含可能な本発明による内視鏡プローブアセンブリの更なる典型的な実施例１３５０を提供可能である。プローブ１３５４は、レンズ１３５６、部分反射ミラー１３５８、及びミラー１３６０を包含可能である。ラインスキャンカメラとの関連において使用された際には、走査するべく、サンプル１３６４に対して横方向に方向付けされた軸１３６２に沿って部分反射ミラー１３５８を走査可能である。動作の際には、ラインアレイ光ファイバ束１３５２は、サンプル１３６４の一次元照射を提供する共に、サンプル１３６４からの反射光を収集し、ラインスキャンカメラに伝送することができる。部分反射ミラー１３５８が軸１３６２に沿って移動する際に、横及び深さの両方の画像生成を得ることができる。
【０１１３】
図２１Ｂは、ラインアレイ光ファイバ束１４０２と、内部アセンブリ１４０６を具備したプローブ１４０４を包含可能な本発明による側方観察内視鏡プローブアセンブリの更に別の典型的な実施例１４００を示している。内部アセンブリ１４０６は、レンズ１４０８、部分反射ミラー１４１０、及びミラー１４１２を包含可能である。ラインスキャンカメラとの関連において使用された際には、走査するべく、サンプル１４１４との関連において横方向に方向付けされた軸１４１６に沿って内部アセンブリ１４０６を走査可能である。動作の際には、ラインアレイ光ファイバ束１４０２は、サンプル１４１４の一次元の照射を提供すると共に、サンプル１４１４からの反射光を収集し、ラインスキャンカメラに対して伝送することができる。内部アセンブリ１４０６が軸１４１６に沿って移動する際に、横及び深さの両方の画像生成を得ることができる。
【０１１４】
図２１Ｃは、ラインアレイ光ファイバ束１４５２と、内部アセンブリ１４５６を具備したプローブ１４５４を包含可能な本発明による前方観察内視鏡プローブセンブリの典型的な実施例１４５０を示している。内部アセンブリ１４５６は、レンズ１４５８、部分反射ミラー１４６０、及びミラー１４６２を包含可能である。ラインスキャンカメラとの関連において使用される際には、走査するべく、サンプル１４１４との関係において垂直方向に方向付けされた軸１４６６に沿って内部アセンブリ１４５６を走査可能である。動作の際には、ラインアレイ光ファイバ束１４５２は、サンプル１４６４の一次元の照射を提供すると共に、サンプル１４６４からの反射光を収集し、ラインスキャンカメラに対して伝送することができる。内部アセンブリ１４５６が軸１４６６に沿って移動した際に、横及び深さの両方の画像生成を得ることができる。
【０１１５】
ただし、本発明による構成のその他の典型的な実施例においては、サブミクロンレベルの横方向の解像度を必要としていない場合には、光源干渉計アームの中の１つを走査することにより、内視鏡プローブ内の可動部品を伴うことなしに、ラインスキャンカメラを使用しつつ、二次元の断面画像を取得可能である。
【０１１６】
図２２Ａ〜図２２Ｄは、図２１Ｃの典型的な実施例との関連において前述した走査を実現するために使用可能な本発明による構成の更なる典型的な実施例を示している。
【０１１７】
具体的には、図２２Ａは、光ファイバ束１５０２と、内部アセンブリ１５０６を有するプローブ１５０４を包含可能である本発明による内視鏡プローブアセンブリの第１の特定の典型的な実施例１５００を示している。内部アセンブリ１５０６は、レンズ１５１４、部分反射ミラー１５１６、及びミラー１５２６を包含可能である。内部アセンブリ１５０６は、スプリング１５０８、１５１８、１５２０によって取り付け可能である。小型の並進モーター１５１２は、サンプル１５２４を走査するために、内部アセンブリ１５０６を軸１５２２に沿って移動させることができる。
【０１１８】
図２２Ｂは、光ファイバ束１５５２と、内部アセンブリ１５５６を有するプローブ１５５４を包含可能である本発明による内視鏡プローブアセンブリの第２の特定の典型的な実施例１５５０を示している。内部アセンブリ１５５６は、レンズ１５６４、部分反射ミラー１５６６、及びミラー１５７８を包含可能である。内部アセンブリ１５５６は、スプリング１５５８、１５６８、１５７０によって取り付け可能である。チューブ１５６０によってポンプ（図示されてはいない）に結合されている水圧又は空圧ピストン１５６２は、サンプル１５７４を走査するために、軸１５７２に沿って内部アセンブリ１５５６を移動させることができる。
【０１１９】
図２２Ｃは、光ファイバ束１６０２と、内部アセンブリ１６０６を有するプローブ１６０４を包含可能な本発明による内視鏡プローブアセンブリの第３の特定の典型的な実施例１６００を示している。内部アセンブリ１６０６は、レンズ１６１４、部分反射ミラー１６１６、及びミラー１６２６を包含可能である。内部アセンブリ１６１６は、スプリング１６０８、１６１８、１６２０によって取り付け可能である。スリーブ１６１０内において直線移動可能なワイヤ１６１０は、サンプル１６２４を走査するために、軸１６２２に沿って内部アセンブリ１６１６を移動可能である。
【０１２０】
図２２Ｄは、光ファイバ束１６５２と、内部アセンブリ１６５６を有するプローブ１６５４を包含可能である本発明による内視鏡プローブアセンブリの第４の特定の典型的な実施例１６５０を示している。内部アセンブリ１６５６は、レンズ１６６６、部分反射ミラー１６６８、及びミラー１６７８を包含可能である。内部アセンブリ１６５６は、スプリング１６５８、１６７０、１６７２によって取り付け可能である。スリーブ１６６２内において回転移動可能なワイヤ１６６０は、サンプル１６７６を走査するために、ネジタイプのマイクロメータ１６６６を移動させることにより、内部アセンブリ１６５６を軸１６７４に沿って移動させることができる。
【０１２１】
図２３Ａ及び図２３Ｂの典型的な画像を参照すれば、図１３の典型的なシステムを使用し、１９５１米空軍解像度チャート１７０２、１７５２の典型的な画像１７００、１７５０を取得したものである。図２３Ａに示されている画像の場合には、（図１３に示されている）ＰＺＴリニアアクチュエータ７７０は、ターンオフされており、図２３Ｂに示されている画像の場合には、ＰＺＴリニアアクチュエータ７７０は動作していた。典型的な画像１７００、１７５０は、１６μｍの厚さの１％のイントラリピッド溶液を通じて得られたものであり、これは、１６０μｍのヒト組織を通じた画像生成と等価である。望ましくは、画像品質が光ファイバ束７７６（図１３）の向きとは無関係であることが判明した。これらの典型的な画像は、マルチモード光ファイバ束７７６の使用に起因し、相対的に少ないスペックル雑音を具備している。
【０１２２】
図２４は、アフリカ蛙であるアフリカツメガエルのオタマジャクシの典型的な正面断面画像１８００を示しており、これは、マイケルソン光源干渉計を含むＦＦＯＣＭシステムの典型的な実施例を使用することにより、表面の下２００ｍｍにおいて生体外において得られたものである。この典型的な画像内には、細胞壁及び核１８０２が示されており、Ｅ−ＦＦＯＣＭの高解像度を実証している。
【０１２３】
以上の説明は、本発明の原理を例示しているものに過ぎない。当業者には、本明細書の開示内容に鑑み、前述の実施例に対する様々な変更及び変形が明らかとなろう。実際に、本発明の典型的な実施例による構成、システム、及び方法は、任意のＯＣＴシステム、ＯＦＤＩシステム、ＳＤ−ＯＣＴシステム、又はその他の画像生成システム、並びに、例えば、２００４年９月８日付けで出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９１４８号、２００５年１１月２日付けで出願された米国特許出願第１１／２６６，７７９号、及び２００４年７月９日付けで出願された米国特許出願第１０／５０１，２７６号と共に使用可能であると共に／又は、これらを実装可能である（これらの出願の開示内容は、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される）。従って、当業者であれば、本明細書に明示的に図示又は記述されていないが、本発明の原理を実施しており、かつ、本発明の精神及び範囲に属する多数のシステム、構成、及び方法を考案可能であることを理解されたい。更には、従来技術の知識は、本明細書における先程の引用によって明示的に包含されていないものも、そのすべてが本明細書に明示的に包含されている。本明細書において先程引用されたすべての文献は、引用によってそのすべてが本明細書に包含されている。
【符号の説明】
【０１２４】
５０ Ｅ−ＦＦＯＣＭシステム
５２ ＣＣＤカメラ
５６ 光源
６０ 部分反射ミラー
６４ 基準ミラー
６８ 光ファイバ束
７０ サンプル
７２ 基準アーム
７４ サンプルアーム
７６ 内視鏡プローブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器であって、
解剖構造に挿入されるように構成されるプローブシースと、
前記シースの内部に位置する干渉計、または、前記プローブシースの内部に少なくとも部分的に位置し、かつサンプルから少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を受光すると共に基準から少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受光するように構成されるセクションであって、前記第１の部分および前記第２の部分は、実質的に同じ経路を伝わるセクション、のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの装置と、
を備えることを特徴とする機器。
【請求項２】
前記セクションはその全体が前記プローブシース内に位置する請求項１に記載の機器。
【請求項３】
少なくとも１つの光ファイバを備え、
前記第１の部分のうちの少なくとも一部および前記第２の部分のうちの少なくとも一部が、前記少なくとも１つの光ファイバを伝わる請求項１に記載の機器。
【請求項４】
前記プローブシース内に位置する、少なくとも１つの電磁放射を第１の部分と第２の部分とに分割することができるビームスプリッタ装置をさらに備える請求項１に記載の機器。
【請求項５】
前記ビームスプリッタ装置は、屈折率インターフェイス、誘電体ミラー、部分反射金属ミラー、前記プローブシースの内部表面、前記プローブシースの外部表面、キューブタイプのビームスプリッタ、回折光学系、またはペリクルビームスプリッタのうちの少なくとも１つを含む請求項４に記載の機器。
【請求項６】
前記ビームスプリッタと連携するよう備えられ、前記プローブシース内に位置し、ビームを所定の方向に方向付けするビーム方向付け要素をさらに備える請求項４に記載の機器。
【請求項７】
前記ビームスプリッタ装置は、ビーム方向付け要素を含む請求項４に記載の機器。
【請求項８】
前記ビームスプリッタ装置と連携するよう備えられ、前記プローブシース内に位置し、ビームを合焦するレンズ構成をさらに備える請求項４に記載の機器。
【請求項９】
前記ビームスプリッタ装置は、レンズ構成を含む請求項４に記載の機器。
【請求項１０】
前記プローブシースは、透明なシースである請求項１に記載の機器。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電磁放射は広帯域の光源によって生成され、前記セクションから返送されたさらなる放射が分光計によって受光されるよう構成される請求項１に記載の機器。
【請求項１２】
前記セクションから返送されたさらなる放射を受光し、前記さらなる放射を検出装置へ向かうよう方向付けするよう構成される放射受光構成をさらに備える請求項１に記載の機器。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電磁放射の前記第１の部分は、サンプルについて走査される請求項１に記載の機器。
【請求項１４】
走査された前記サンプルの情報と関連付けられた前記セクションから受光したさらなる放射は、前記サンプルの少なくとも一部の画像を生成する検出および画像生成装置へ伝送される請求項１３に記載の機器。
【請求項１５】
前記干渉計は、マイケルソン干渉計、マッハシェンダー干渉計およびサニャク干渉計のうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の機器。
【請求項１６】
前記干渉計は、サンプルから少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を受光すると共に基準から少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受光するように構成されるセクションであって、前記第１の部分および前記第２の部分は、実質的に同じ経路を伝わるセクションを含む請求項１に記載の機器。
【請求項１７】
少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器であって、
サンプルから少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を受光すると共に基準から少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受光するように構成される少なくとも１つのセクションを備え、
前記第１の部分および前記第２の部分は、実質的に同じ経路を伝わり、
前記少なくとも１つの電磁放射が、調節可能な中心波長を有し、狭帯域の光源によって生成されること、または、前記第１の部分および前記第２の部分が、少なくとも１つの光ファイバを介して少なくとも部分的に伝送されること、のうちの１つであることを特徴とする機器。
【請求項１８】
プローブシースをさらに備え、
前記サンプルおよび少なくとも１つのセクションは、前記プローブシース内に少なくとも部分的に位置する請求項１７に記載の機器。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのセクションはその全体が前記プローブシース内に位置する請求項１８に記載の機器。
【請求項２０】
少なくとも１つの電磁放射を第１の部分と第２の部分とに分割することができるビームスプリッタ装置をさらに備える請求項１７に記載の機器。
【請求項２１】
前記ビームスプリッタ装置は、屈折率インターフェイス、誘電体ミラー、部分反射金属ミラー、前記プローブシースの内部表面、前記プローブシースの外部表面、キューブタイプのビームスプリッタ、回折光学系、またはペリクルビームスプリッタのうちの少なくとも１つを含む請求項２０に記載の機器。
【請求項２２】
前記ビームスプリッタ装置と連携するよう備えられ、ビームを所定の方向に方向付けするビーム方向付け要素をさらに備える請求項２０に記載の機器。
【請求項２３】
前記ビームスプリッタ装置は、ビーム方向付け要素もしくはレンズ構成のうちのいずれか１つを含む請求項２０に記載の機器。
【請求項２４】
前記ビームスプリッタ装置と連携するよう備えられた、ビームを合焦するレンズ構成をさらに備える請求項２０に記載の機器。
【請求項２５】
前記プローブシースは、透明なシースである請求項１７に記載の機器。
【請求項２６】
前記サンプルおよび前記少なくとも１つのセクションから返送されたさらなる放射を受光し、前記さらなる放射を検出装置へ向かうよう方向付けするよう構成される放射受光構成をさらに備える請求項１７に記載の機器。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの電磁放射の前記第１の部分は、サンプルについて走査される請求項１７に記載の機器。
【請求項２８】
走査された前記サンプルの情報と関連付けられた前記セクションから受光したさらなる放射は、前記サンプルの少なくとも一部の画像を生成する検出および画像生成装置へ伝送される請求項２７に記載の機器。
【請求項２９】
少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器であって、
少なくとも１つの電磁放射を第１の部分と第２の部分とに分割する装置と、
サンプルへ伝送されるよう意図されている前記第１の部分を伝播するように構成された第１のセクションと、
前記第２の部分を基準へ伝播するように構成された第２のセクションと、
解剖構造に挿入されるように構成されるプローブシースと、
を備え、
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは、前記プローブシース内に少なくとも部分的に位置し、前記装置は、前記少なくとも１つの電磁放射の光源よりもサンプルに近い位置に配置されることを特徴とする機器。
【請求項３０】
前記機器は、内視鏡プローブを備える請求項２９に記載の機器。
【請求項３１】
前記セクションはその全体が前記プローブシース内に位置する請求項２９に記載の機器。
【請求項３２】
少なくとも１つの光ファイバを備え、
前記第１の部分のうちの少なくとも一部および前記第２の部分のうちの少なくとも一部が、前記少なくとも１つの光ファイバを伝わる請求項２９に記載の機器。
【請求項３３】
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは、それぞれ前記第１の部分および前記第２の部分を異なる方向に伝播するように構成される請求項２９に記載の機器。
【請求項３４】
少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器であって、
サンプルから少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を受光すると共に基準から少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受光するように構成される少なくとも１つのセクションであって、前記第１の部分および前記第２の部分は、実質的に同じ経路を伝わるセクションと、
解剖構造に挿入されるように構成されるプローブシースと、
前記第２の部分の光学的経路長を制御するように構成される装置、または、少なくとも１つの電磁放射を一方が前記第１の部分に関連付けられもう一方が前記第２の部分に関連付けられる２つのセクションに分割するスプリッタ構成であって、前記スプリッタ構成は、結果生じる放射として前記第１の部分および前記第２の部分を受光するよう構成され、前記結果生じる放射を少なくとも２つのさらなる放射部分にさらに分割するスプリッタ構成、のうちの１つを有する装置と、
を備え、
前記装置は、前記プローブシース内に少なくとも部分的に位置することを特徴とする機器。
【請求項３５】
前記装置は、多くても１つの波長によって光学的経路長を変更するよう構成される請求項３４に記載の機器。
【請求項３６】
生じた少なくとも１つの第１の放射は、前記第２の部分の第１の光学的経路長から検出され、生じた少なくとも１つの第２の放射は、前記第２の部分の第２の光学的経路長から検出される請求項３４に記載の機器。
【請求項３７】
前記第２の部分の前記光学的経路長は、前記基準に関連付けてさらなる機器の形を機械的に変換することによって制御される請求項３６に記載の機器。
【請求項３８】
前記さらなる機器の形を機械的に変換するさらなる装置をさらに備え、
前記さらなる装置は、線形並進器および圧電トランスデューサのうちの少なくとも１つを含む請求項３７に記載の機器。
【請求項３９】
前記機器は、内視鏡プローブを備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの電磁放射の前記第１の部分は、サンプルについて走査される請求項３４に記載の機器。
【請求項４１】
走査された前記サンプルの情報と関連付けられた前記セクションから受光したさらなる放射は、前記サンプルの少なくとも一部の画像を生成する検出および画像生成装置へ伝送される請求項４０に記載の機器。
【請求項４２】
それぞれが前記さらなる放射部分のうちの１つを伝播するように構成される少なくとも２つの光ファイバをさらに備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４３】
前記さらなる放射部分を伝播するように構成される光ファイバをさらに備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４４】
前記少なくとも第１の部分に関連する少なくとも１つの第１の放射と、前記少なくとも第２の部分に関連する少なくとも１つの第２の放射と、の間の干渉を検出する少なくとも１つのデュアルバランス受信機をさらに備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４５】
前記さらなる放射部分を干渉するように構成される装置をさらに備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４６】
前記装置は干渉計である請求項４５に記載の機器。
【請求項４７】
前記干渉計は、互いに相手の干渉計から制御可能な遅延で提供される第１のアームおよび第２のアームを含む請求項４６に記載の機器。
【請求項４８】
前記第１のアームおよび前記第２のアームからの更なる放射を受光するように構成される検出器をさらに備える請求項４７に記載の機器。
【請求項４９】
前記装置は、生じた第１の放射および第２の放射を伝播するように構成されて、生じた前記第１の放射および前記第２の放射を検出器構成上でオーバーラップするようにする請求項４５に記載の機器。
【請求項５０】
前記検出器構成は、複数の検出器を含む請求項４９に記載の機器。
【請求項５１】
前記さらなる放射部分は、個別に着脱可能である請求項３４に記載の機器。
【請求項１】
少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器であって、
解剖構造に挿入されるように構成されるプローブシースと、
前記シースの内部に位置する干渉計、または、前記プローブシースの内部に少なくとも部分的に位置し、かつサンプルから少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を受光すると共に基準から少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受光するように構成されるセクションであって、前記第１の部分および前記第２の部分は、実質的に同じ経路を伝わるセクション、のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの装置と、
を備えることを特徴とする機器。
【請求項２】
前記セクションはその全体が前記プローブシース内に位置する請求項１に記載の機器。
【請求項３】
少なくとも１つの光ファイバを備え、
前記第１の部分のうちの少なくとも一部および前記第２の部分のうちの少なくとも一部が、前記少なくとも１つの光ファイバを伝わる請求項１に記載の機器。
【請求項４】
前記プローブシース内に位置する、少なくとも１つの電磁放射を第１の部分と第２の部分とに分割することができるビームスプリッタ装置をさらに備える請求項１に記載の機器。
【請求項５】
前記ビームスプリッタ装置は、屈折率インターフェイス、誘電体ミラー、部分反射金属ミラー、前記プローブシースの内部表面、前記プローブシースの外部表面、キューブタイプのビームスプリッタ、回折光学系、またはペリクルビームスプリッタのうちの少なくとも１つを含む請求項４に記載の機器。
【請求項６】
前記ビームスプリッタと連携するよう備えられ、前記プローブシース内に位置し、ビームを所定の方向に方向付けするビーム方向付け要素をさらに備える請求項４に記載の機器。
【請求項７】
前記ビームスプリッタ装置は、ビーム方向付け要素を含む請求項４に記載の機器。
【請求項８】
前記ビームスプリッタ装置と連携するよう備えられ、前記プローブシース内に位置し、ビームを合焦するレンズ構成をさらに備える請求項４に記載の機器。
【請求項９】
前記ビームスプリッタ装置は、レンズ構成を含む請求項４に記載の機器。
【請求項１０】
前記プローブシースは、透明なシースである請求項１に記載の機器。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電磁放射は広帯域の光源によって生成され、前記セクションから返送されたさらなる放射が分光計によって受光されるよう構成される請求項１に記載の機器。
【請求項１２】
前記セクションから返送されたさらなる放射を受光し、前記さらなる放射を検出装置へ向かうよう方向付けするよう構成される放射受光構成をさらに備える請求項１に記載の機器。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電磁放射の前記第１の部分は、サンプルについて走査される請求項１に記載の機器。
【請求項１４】
走査された前記サンプルの情報と関連付けられた前記セクションから受光したさらなる放射は、前記サンプルの少なくとも一部の画像を生成する検出および画像生成装置へ伝送される請求項１３に記載の機器。
【請求項１５】
前記干渉計は、マイケルソン干渉計、マッハシェンダー干渉計およびサニャク干渉計のうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の機器。
【請求項１６】
前記干渉計は、サンプルから少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を受光すると共に基準から少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受光するように構成されるセクションであって、前記第１の部分および前記第２の部分は、実質的に同じ経路を伝わるセクションを含む請求項１に記載の機器。
【請求項１７】
少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器であって、
サンプルから少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を受光すると共に基準から少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受光するように構成される少なくとも１つのセクションを備え、
前記第１の部分および前記第２の部分は、実質的に同じ経路を伝わり、
前記少なくとも１つの電磁放射が、調節可能な中心波長を有し、狭帯域の光源によって生成されること、または、前記第１の部分および前記第２の部分が、少なくとも１つの光ファイバを介して少なくとも部分的に伝送されること、のうちの１つであることを特徴とする機器。
【請求項１８】
プローブシースをさらに備え、
前記サンプルおよび少なくとも１つのセクションは、前記プローブシース内に少なくとも部分的に位置する請求項１７に記載の機器。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのセクションはその全体が前記プローブシース内に位置する請求項１８に記載の機器。
【請求項２０】
少なくとも１つの電磁放射を第１の部分と第２の部分とに分割することができるビームスプリッタ装置をさらに備える請求項１７に記載の機器。
【請求項２１】
前記ビームスプリッタ装置は、屈折率インターフェイス、誘電体ミラー、部分反射金属ミラー、前記プローブシースの内部表面、前記プローブシースの外部表面、キューブタイプのビームスプリッタ、回折光学系、またはペリクルビームスプリッタのうちの少なくとも１つを含む請求項２０に記載の機器。
【請求項２２】
前記ビームスプリッタ装置と連携するよう備えられ、ビームを所定の方向に方向付けするビーム方向付け要素をさらに備える請求項２０に記載の機器。
【請求項２３】
前記ビームスプリッタ装置は、ビーム方向付け要素もしくはレンズ構成のうちのいずれか１つを含む請求項２０に記載の機器。
【請求項２４】
前記ビームスプリッタ装置と連携するよう備えられた、ビームを合焦するレンズ構成をさらに備える請求項２０に記載の機器。
【請求項２５】
前記プローブシースは、透明なシースである請求項１７に記載の機器。
【請求項２６】
前記サンプルおよび前記少なくとも１つのセクションから返送されたさらなる放射を受光し、前記さらなる放射を検出装置へ向かうよう方向付けするよう構成される放射受光構成をさらに備える請求項１７に記載の機器。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの電磁放射の前記第１の部分は、サンプルについて走査される請求項１７に記載の機器。
【請求項２８】
走査された前記サンプルの情報と関連付けられた前記セクションから受光したさらなる放射は、前記サンプルの少なくとも一部の画像を生成する検出および画像生成装置へ伝送される請求項２７に記載の機器。
【請求項２９】
少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器であって、
少なくとも１つの電磁放射を第１の部分と第２の部分とに分割する装置と、
サンプルへ伝送されるよう意図されている前記第１の部分を伝播するように構成された第１のセクションと、
前記第２の部分を基準へ伝播するように構成された第２のセクションと、
解剖構造に挿入されるように構成されるプローブシースと、
を備え、
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは、前記プローブシース内に少なくとも部分的に位置し、前記装置は、前記少なくとも１つの電磁放射の光源よりもサンプルに近い位置に配置されることを特徴とする機器。
【請求項３０】
前記機器は、内視鏡プローブを備える請求項２９に記載の機器。
【請求項３１】
前記セクションはその全体が前記プローブシース内に位置する請求項２９に記載の機器。
【請求項３２】
少なくとも１つの光ファイバを備え、
前記第１の部分のうちの少なくとも一部および前記第２の部分のうちの少なくとも一部が、前記少なくとも１つの光ファイバを伝わる請求項２９に記載の機器。
【請求項３３】
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは、それぞれ前記第１の部分および前記第２の部分を異なる方向に伝播するように構成される請求項２９に記載の機器。
【請求項３４】
少なくとも１つの電磁放射を伝播するよう構成される機器であって、
サンプルから少なくとも１つの電磁放射の第１の部分を受光すると共に基準から少なくとも１つの電磁放射の第２の部分を受光するように構成される少なくとも１つのセクションであって、前記第１の部分および前記第２の部分は、実質的に同じ経路を伝わるセクションと、
解剖構造に挿入されるように構成されるプローブシースと、
前記第２の部分の光学的経路長を制御するように構成される装置、または、少なくとも１つの電磁放射を一方が前記第１の部分に関連付けられもう一方が前記第２の部分に関連付けられる２つのセクションに分割するスプリッタ構成であって、前記スプリッタ構成は、結果生じる放射として前記第１の部分および前記第２の部分を受光するよう構成され、前記結果生じる放射を少なくとも２つのさらなる放射部分にさらに分割するスプリッタ構成、のうちの１つを有する装置と、
を備え、
前記装置は、前記プローブシース内に少なくとも部分的に位置することを特徴とする機器。
【請求項３５】
前記装置は、多くても１つの波長によって光学的経路長を変更するよう構成される請求項３４に記載の機器。
【請求項３６】
生じた少なくとも１つの第１の放射は、前記第２の部分の第１の光学的経路長から検出され、生じた少なくとも１つの第２の放射は、前記第２の部分の第２の光学的経路長から検出される請求項３４に記載の機器。
【請求項３７】
前記第２の部分の前記光学的経路長は、前記基準に関連付けてさらなる機器の形を機械的に変換することによって制御される請求項３６に記載の機器。
【請求項３８】
前記さらなる機器の形を機械的に変換するさらなる装置をさらに備え、
前記さらなる装置は、線形並進器および圧電トランスデューサのうちの少なくとも１つを含む請求項３７に記載の機器。
【請求項３９】
前記機器は、内視鏡プローブを備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの電磁放射の前記第１の部分は、サンプルについて走査される請求項３４に記載の機器。
【請求項４１】
走査された前記サンプルの情報と関連付けられた前記セクションから受光したさらなる放射は、前記サンプルの少なくとも一部の画像を生成する検出および画像生成装置へ伝送される請求項４０に記載の機器。
【請求項４２】
それぞれが前記さらなる放射部分のうちの１つを伝播するように構成される少なくとも２つの光ファイバをさらに備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４３】
前記さらなる放射部分を伝播するように構成される光ファイバをさらに備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４４】
前記少なくとも第１の部分に関連する少なくとも１つの第１の放射と、前記少なくとも第２の部分に関連する少なくとも１つの第２の放射と、の間の干渉を検出する少なくとも１つのデュアルバランス受信機をさらに備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４５】
前記さらなる放射部分を干渉するように構成される装置をさらに備える請求項３４に記載の機器。
【請求項４６】
前記装置は干渉計である請求項４５に記載の機器。
【請求項４７】
前記干渉計は、互いに相手の干渉計から制御可能な遅延で提供される第１のアームおよび第２のアームを含む請求項４６に記載の機器。
【請求項４８】
前記第１のアームおよび前記第２のアームからの更なる放射を受光するように構成される検出器をさらに備える請求項４７に記載の機器。
【請求項４９】
前記装置は、生じた第１の放射および第２の放射を伝播するように構成されて、生じた前記第１の放射および前記第２の放射を検出器構成上でオーバーラップするようにする請求項４５に記載の機器。
【請求項５０】
前記検出器構成は、複数の検出器を含む請求項４９に記載の機器。
【請求項５１】
前記さらなる放射部分は、個別に着脱可能である請求項３４に記載の機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１６Ｄ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２２Ｃ】
【図２２Ｄ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１６Ｄ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２２Ｃ】
【図２２Ｄ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−６０７１（Ｐ２０１３−６０７１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２１４７５４（Ｐ２０１２−２１４７５４）
【出願日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【分割の表示】特願２００９−６３５５３（Ｐ２００９−６３５５３）の分割
【原出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（５９２０１７６３３）ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション (177)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【分割の表示】特願２００９−６３５５３（Ｐ２００９−６３５５３）の分割
【原出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（５９２０１７６３３）ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション (177)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]