(57)【要約】【課題】複雑な機構を配置することなく、測定対象と光プローブの距離に関わらず測定範囲内で重畳や抜けが生じない連続した測定点を実現すること。【解決手段】筒状のプローブ外筒と、プローブ外筒の内部に配置され当該プローブ外筒に対して固定された光ファイバと、プローブ外筒の内部に配置され光ファイバから出射される光を偏向させる偏向面が光ファイバから出射される光の光軸を中心に回転可能な光偏向手段と、プローブ外筒の内部の光ファイバと光偏向手段の間に配置され光ファイバから出射される光の光軸方向に移動可能な集光レンズと、集光レンズの焦点距離をｆ、光軸方向について光ファイバの光の出射部分から集光レンズの入射側主点までの距離をｄ１とするときに、集光レンズの光軸方向の位置をｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で移動させる集光レンズ移動手段と、を有する。【選択図】図３
2010014667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のプローブ外筒と、
前記プローブ外筒の内部に配置され当該プローブ外筒に対して固定された光ファイバと、
前記プローブ外筒の内部に配置され前記光ファイバから出射される光を偏向させる偏向面が前記光ファイバから出射される光の光軸を中心に回転可能な光偏向手段と、
前記プローブ外筒の内部の前記光ファイバと前記光偏向手段の間に配置され前記光ファイバから出射される光の光軸方向に移動可能な集光レンズと、
前記集光レンズの焦点距離をｆ、前記光軸方向について前記光ファイバの光の出射部分から前記集光レンズの入射側主点までの距離をｄ１とするときに、前記集光レンズの前記光軸方向の位置をｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で移動させる集光レンズ移動手段と、
を有することを特徴とする光プローブ。
【請求項２】
前記光ファイバの光の出射部分から前記光偏向手段の前記偏向面の中心までの距離をＬとするときに、前記集光レンズ移動手段は、前記集光レンズの前記光軸方向の位置をｄ１がＬ／２の近傍となる範囲内で移動させること、
を特徴とする請求項１の光プローブ。
【請求項３】
筒状のプローブ外筒と、前記プローブ外筒の内部に配置され当該プローブ外筒に対して固定された光ファイバと、前記プローブ外筒の内部に配置され前記光ファイバから出射される光を偏向させる偏向面が前記光ファイバから出射される光の光軸を中心に回転可能な光偏向手段と、前記プローブ外筒の内部の前記光ファイバと前記光偏向手段の間に配置され前記光ファイバから出射される光の光軸方向に移動可能な集光レンズと、を有する光プローブからの照射光の集光位置および集光径を調整する光プローブの照射光調整方法であって、
前記集光レンズの焦点距離をｆ、前記光軸方向について前記光ファイバの光の出射部分から前記集光レンズの入射側主点までの距離をｄ１とするときに、前記集光レンズの前記光軸方向の位置をｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で移動させること、
を特徴とする光プローブの照射光調整方法。
【請求項４】
前記光ファイバの光の出射部分から前記光偏向手段の前記偏向面の中心までの距離をＬとするときに、前記集光レンズの前記光軸方向の位置をｄ１がＬ／２の近傍となる範囲内で移動させること、
を特徴とする請求項３の光プローブの照射光調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層装置、共焦点顕微内視鏡等のプローブ状光走査装置における光プローブおよび光プローブの照射光調整方法に係り、特に、測定対象に対する照射光の集光位置および集光径を調整する光プローブおよび光プローブの照射光調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織等の測定対象を切断せずに断面画像を取得する方法として光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法を利用した光断層画像化装置が知られている。
【０００３】
このＯＣＴ計測法は、光干渉計測法の一種であり、光源から出射された光を測定光と参照光との２つに分け、測定光と参照光との光路長が光源のコヒーレンス長以内の範囲で一致したときにのみ光干渉が検出されることを利用した計測方法である。
【０００４】
そして、測定光は光プローブにより測定対象まで導波され、また、測定対象からの戻り光もこの光プローブを導波させることとしている。このような光プローブは、光ファイバから出射される光をレンズやプリズムの光学系を通した後に、測定光として測定対象に照射している。
【０００５】
この光プローブに関し、特許文献１には、光ファイバやレンズやプリズムの各々の位置を変えることにより、測定光を測定対象に照射する際の集光位置について変化させること、が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、光ファイバから出射される光を平行光に変換し、当該平行光を
受光する受光レンズの位置を変えて集光位置を変化させること、が開示されている。
【特許文献１】特表２００４−５２８１１１号公報
【特許文献２】特開２００６−０９５１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２では、集光位置を変化させることは開示されているが、集光位置におけるビーム径（集光径）について、何ら考慮されていない。
【０００８】
ここで、図８，９は、光プローブ１００を用いたラジアル走査による計測の概要を示す図である。図８は３６０°の走査を示し、光プローブ１００の軸方向に垂直な断面を示す図である。図９は３６０°に満たない角度の走査を示し、光プローブ１００の軸方向の概要を示す図である。
【０００９】
光プローブ１００は、シース１０２の内部に光ファイバＦＢと集光レンズ１０３とミラー１０４が構成されている。そして、光ファイバＦＢから出射される測定光が、集光レンズ１０３で集光された後、ミラー１０４により９０°偏向され、シース１０２を通過して測定対象Ｓ０に照射されている。
【００１０】
図８（ａ），図９（ａ）に示すように、測定対象Ｓ０の断面径が小さく測定対象Ｓ０の計測位置が光プローブ１００に対し近傍に位置する場合（例えば、測定対象Ｓ０が気管支などの場合）には測定範囲が小さくなる。
【００１１】
一方、図８（ｂ），図９（ｂ）に示すように、測定対象Ｓ０の断面径が大きく測定対象Ｓ０の計測位置が光プローブ１００に対し遠方に位置する場合（例えば、測定対象Ｓ０が食道などの場合）には測定範囲が大きくなる。
【００１２】
このように、測定対象Ｓ０が光プローブ１００に対し近傍に位置する場合と遠方に位置する場合とで、測定範囲が変化する。
【００１３】
そのため、測定対象Ｓ０と光プローブ１００の間の距離に関わらず測定対象Ｓ０における測定光のビーム径が一定ならば、測定範囲における測定光の走査による測定点を変える必要があり、測定光の走査回数（サンプリング点数）を変えて、測定データの取り込み頻度を変更させることが考えられる。
【００１４】
しかし、ＯＣＴ計測法においては、測定光の一回あたりの走査において、測定対象の深さ方向の計測（Ａスキャン）も行われる。そして、Ａスキャンを１回行なうにあたっては、レーザ光源の波長走査や参照光の光路長を調整するミラーの位置走査を行なう必要がある。このため、測定データの取り込み頻度を任意に変更させることは非常に困難である。
【００１５】
そのため、測定光の走査回数（サンプリング点数）は、一定とせざるをえない。したがって、図８，９に示すようなラジアル走査においては、１回転の計測（周回方向のスキャン＝Ｂスキャン）における測定光の走査回数（サンプリング点数）を、一定とせざるをえない。
【００１６】
このように、測定光の走査回数（サンプリング点数）を一定とする状況下において、ビーム径を一定としながら測定を行なうと、測定対象と光プローブの距離によって図１０のように測定点が変化する。測定対象と光プローブの距離がある範囲内にあるときには、図１０（ｂ）に示すように測定点は重畳することなく連続する。しかし、測定対象と光プローブの距離が近いときには、図１０（ａ）に示すように測定点は重畳してしまう。一方、測定対象と光プローブの距離が遠いときには、図１０（ｃ）に示すように測定点に抜けが生じてしまう。
【００１７】
そこで、測定対象と光プローブの距離によってビーム径を可変させて、測定対象と光プローブの距離が近いときにはビーム径を小さくする一方、測定対象と光プローブの距離が遠いときにはビーム径を大きくすることが望ましい。特に、測定対象と光プローブの距離が遠いときには、測定対象に対して光プローブを固定することが難しく、測定対象に対する光プローブ位置の決め精度が低下するおそれがある。そのため、測定対象と光プローブの距離が遠いときには、ビーム径を大きくし焦点深度を深くすることが望ましい。
【００１８】
しかしながら、光断層画像化装置や共焦点顕微内視鏡等に使用する光プローブは小型で細径である必要があるため、光プローブ内にビーム径可変ズーム機構などの複雑な機構を配置することは困難である。
【００１９】
そのため、複雑な機構を配置することなく、光プローブ内の現行の構成を用いて、測定対象と光プローブの距離によってビーム径を可変させることが望ましい。
【００２０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複雑な機構を配置することなく、測定対象と光プローブの距離に関わらず測定範囲内で重畳や抜けが生じない連続した測定点を実現することができる光プローブおよび光プローブのビーム調整方法を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、筒状のプローブ外筒と、前記プローブ外筒の内部に配置され当該プローブ外筒に対して固定された光ファイバと、前記プローブ外筒の内部に配置され前記光ファイバから出射される光を偏向させる偏向面が前記光ファイバから出射される光の光軸を中心に回転可能な光偏向手段と、前記プローブ外筒の内部の前記光ファイバと前記光偏向手段の間に配置され前記光ファイバから出射される光の光軸方向に移動可能な集光レンズと、前記集光レンズの焦点距離をｆ、前記光軸方向について前記光ファイバの光の出射部分から前記集光レンズの入射側主点までの距離をｄ１とするときに、前記集光レンズの前記光軸方向の位置をｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で移動させる集光レンズ移動手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、光プローブの照射光について、最小限の可動機構で光径（ビーム径）の可変光学系を構成することができる。また、光プローブの照射光の集光位置とビーム径の同期化を図ることができるので、ラジアル走査において光プローブの照射光の走査範囲の重畳や抜けが生じない。そのため、測定対象と光プローブの距離に関わらず測定範囲内で重畳や抜けが生じない連続した測定点を実現することができる。
【００２３】
前記目的を達成するために、本願請求項２に係る発明は、請求項１の光プローブであって、前記光ファイバの光の出射部分から前記光偏向手段の前記偏向面の中心までの距離をＬとするときに、前記集光レンズ移動手段は、前記集光レンズの前記光軸方向の位置をｄ１がＬ／２の近傍となる範囲内で移動させること、を特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、光プローブの照射光について、集光位置の変化に応じてビーム径は一定の割合で変化させることができる。
【００２５】
なお、ｄ１がＬ／２の近傍となる範囲内とは、ｄ１＝Ｌ／２含むｄ１＝Ｌ／２近傍の範囲内である。
【００２６】
前記目的を達成するために、本願請求項３に係る発明は、筒状のプローブ外筒と、前記プローブ外筒の内部に配置され当該プローブ外筒に対して固定された光ファイバと、前記プローブ外筒の内部に配置され前記光ファイバから出射される光を偏向させる偏向面が前記光ファイバから出射される光の光軸を中心に回転可能な光偏向手段と、前記プローブ外筒の内部の前記光ファイバと前記光偏向手段の間に配置され前記光ファイバから出射される光の光軸方向に移動可能な集光レンズと、を有する光プローブからの照射光の集光位置および集光径を調整する光プローブの照射光調整方法であって、前記集光レンズの焦点距離をｆ、前記光軸方向について前記光ファイバの光の出射部分から前記集光レンズの入射側主点までの距離をｄ１とするときに、前記集光レンズの前記光軸方向の位置をｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で移動させること、を特徴とする。
【００２７】
前記目的を達成するために、本願請求項４に係る発明は、請求項３の光プローブの照射光調整方法であって、前記光ファイバの光の出射部分から前記光偏向手段の前記偏向面の中心までの距離をＬとするときに、前記集光レンズの前記光軸方向の位置をｄ１がＬ／２の近傍となる範囲内で移動させること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、現行の構成を用いて、測定対象と光プローブの距離に関わらず測定範囲内で重畳や抜けが生じない連続した測定点を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光プローブおよび光プローブの照射光調整方法について詳細に説明する。
【００３０】
〔光断層画像化装置の説明〕
図１は、本発明の光プローブを用いた光断層画像化装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図１では、ＴＤ−ＯＣＴを採用しているが、本発明ではＳＤ−ＯＣＴやＳＳ−ＯＣＴを採用してもよい。
【００３１】
図１に示す光断層画像化装置１０は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象の光断層画像を取得する装置である。そして、光断層画像化装置１０は、本発明の光プローブ１２を備えており、この光プローブ１２は、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象に向けて導波するとともに測定対象からの戻り光Ｌ３を導波する光ファイバＦＢ１を備える。
【００３２】
光断層画像化装置１０は、その他の構成として、測定のための出射光Ｌａを出射する光源部１６と、出射光Ｌａを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ１４と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光断層画像（以下、単に「断層画像」とも言う）を取得する処理部２２と、処理部２２で取得された光断層画像を表示する表示部２４とを有する。
【００３３】
また、光断層画像化装置１０は、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、光源部１６から出射された出射光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された干渉光Ｌ４およびＬ５を検出する検出部３０ａおよび３０ｂと、処理部２２や表示部２４等への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。
【００３４】
なお、図１に示す光断層画像化装置１０においては、上述した出射光Ｌａ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、光ファイバＦＢ１を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ２、ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６など）が用いられている。
【００３５】
光源部１６は、ＯＣＴの信号光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を出射するものであり、レーザ光あるいは低コヒーレンスの出射光Ｌａを出射する光源１６ａと、出射光Ｌａを集光するレンズ１６ｂとを備えている。出射光Ｌａは、光ファイバＦＢ３、ＦＢ２を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光プローブ１２の光ファイバＦＢ１に入射される。
【００３６】
入射されたこの測定光Ｌ１を光ファイバＦＢ１によって伝送して、後述する集光レンズ、ミラーを介して測定対象Ｓに照射する。そして、測定対象Ｓからミラー、集光レンズを介して戻ってきた戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を光ファイバＦＢ１によって伝送するようになっている。
【００３７】
光ファイバカプラ１４は、例えば２×２の光ファイバカプラで構成されており、光ファイバＦＢ１、光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ４、光ファイバＦＢ６とそれぞれ光学的に接続されている。
【００３８】
光ファイバカプラ１４は、光源部１６から光ファイバＦＢ３およびＦＢ２を介して入射した出射光Ｌａを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を光ファイバＦＢ１に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ４に入射させる。
【００３９】
さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ４に入射され光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ４を戻った参照光Ｌ２と、光プローブ１２で取得され光ファイバＦＢ１から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ２（ＦＢ５）および光ファイバＦＢ６に出射する。
【００４０】
干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ５および光ファイバＦＢ６と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。
【００４１】
ここで、光断層画像化装置１０は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ５上に設けられ、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ６の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。
【００４２】
干渉光検出部２０は、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果に基づいて、光ファイバＦＢ５から検出する干渉光Ｌ４と光ファイバＦＢ６から検出する干渉光Ｌ５の強度のバランスを調整する。
【００４３】
処理部２２は、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から、断層画像を取得する。
【００４４】
表示部２４は、ＣＲＴあるいは液晶表示装置等で構成され、処理部２２から送信された断層画像を表示する。
【００４５】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ４の参照光Ｌ２の出射側（すなわち、光ファイバＦＢ４の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。
【００４６】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ４から出射された光を平行光にする第１光学レンズ３４と、第１光学レンズ３４で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ３６と、第２光学レンズ３６で集光された光を反射する反射ミラー３８と、第２光学レンズ３６および反射ミラー３８を支持する基台４０と、基台４０を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構４２とを有し、第１光学レンズ３４と第２光学レンズ３６との距離を変化させることで参照光Ｌ２の光路長を調整する。
【００４７】
第１光学レンズ３４は、光ファイバＦＢ４のコアから出射された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー３８で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ４のコアに集光する。
【００４８】
また、第２光学レンズ３６は、第１光学レンズ３４により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー３８上に集光するとともに、反射ミラー３８により反射された参照光Ｌ２を平行光にする。このように、第１光学レンズ３４と第２光学レンズ３６とにより共焦点光学系が形成されている。
【００４９】
さらに、反射ミラー３８は、第２光学レンズ３６で集光される光の焦点に配置されており、第２光学レンズ３６で集光された参照光Ｌ２を反射する。
【００５０】
これにより、光ファイバＦＢ４から出射した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ３４により平行光になり、第２光学レンズ３６により反射ミラー３８上に集光される。その後、反射ミラー３８により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ３６により平行光になり、第１光学レンズ３４により光ファイバＦＢ４のコアに集光される。
【００５１】
また、基台４０は、第２光学レンズ３６と反射ミラー３８とを固定し、ミラー移動機構４２は、基台４０を第１光学レンズ３４の光軸方向（図１矢印Ａ方向）に移動させる。
【００５２】
ミラー移動機構４２で、基台４０を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ３４と第２光学レンズ３６との距離を変更することができ、参照光Ｌ２の光路長を調整することができる。
【００５３】
操作制御部３２は、キーボード、マウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有し、処理部２２および表示部２４に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更や、表示部２４の表示設定の変更等を行う。
【００５４】
なお、操作制御部３２は、操作画面を表示部２４に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、光源部１６、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出部３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。
【００５５】
さらに、操作制御部３２で、光プローブ１２の動作制御や各種条件の設定を行なうことができる。
【００５６】
〔光プローブの説明〕
次に、本発明の光プローブ１２について説明する。
【００５７】
図２は、図１に示した光プローブ１２の先端部を拡大して示す部分断面図である。
【００５８】
図２に示すように、本実施形態の光プローブ１２は、シース５０、光ファイバＦＢ１、集光レンズ５２、ミラー５４、ピエゾ・アクチュエータ５６、第１固定枠５８、固定部材６０、レンズ枠６２、第２固定枠６４、モーター６６などを構成している。
【００５９】
シース５０は、可撓性を有する筒状のプローブ外筒であり、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、シース５０は、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が通過する部分（第１固定枠５８と第２固定枠６４の間の部分）が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよい。
【００６０】
光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、シース５０の内部にてシース５０に沿って収容されており、光ファイバＦＢ１から出射された測定光Ｌ１を集光レンズ５２まで導波するとともに、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を導波する。
【００６１】
ここで、光ファイバＦＢ１は、シース５０に固定され略筒状の第１固定枠５８の内周側に固定されている固定部材６０により、シース５０に対して固定された状態で配置されている。
【００６２】
集光レンズ５２は、シース５０の内部の光ファイバＦＢ１とミラー５４の間に配置されている。詳しくは、光ファイバＦＢ１の測定側先端（光ファイバＦＢ１の出射側先端）とミラー５４の間に配置されている。集光レンズ５２は、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１をミラー５４に対し集光させる一方、ミラー５４からの戻り光Ｌ３を集光し光ファイバＦＢ１に入射させる。
【００６３】
集光レンズ５２は、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１の光軸方向（ミラー５４により偏向される前の測定光Ｌ１の光軸方向、図２におけるＸ方向）に移動可能である。
【００６４】
ミラー５４は、シース５０の内部に配置され、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１を偏向させる偏向面が当該測定光Ｌ１の光軸を中心に、モーター６６により図２に示すＢ方向に３６０°回転可能である。本実施形態では、ミラーの偏向面は測定光Ｌ１の光軸に対し４５°の傾斜角度を有し、集光レンズ５２から受光した測定光Ｌ１を９０°偏向させている。
【００６５】
ミラー５４は、偏向面の中心軸の位置が測定光Ｌ１の光軸から外れないように、シース５０の内径方向について固定されている。また、ミラー５４は、後述する光ファイバＦＢ１との距離Ｌ（図３参照）を一定に維持するため、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１の光軸方向（図２におけるＸ方向）についても固定されている。
【００６６】
具体的には、ミラー５４はモーター６６に取り付けられており、このモーター６６はシース５０に固定された第２固定枠６４の内周側に固定されている。これにより、ミラー５４は、シース５０の内径方向および光ファイバＦＢ１から出射された測定光Ｌ１の光軸方向（図２におけるＸ方向）に対して固定されている。なお、ミラー５４は、図示したような回転ミラーに限らず、１軸または２軸中心に回転して角度変移が可能なガルバノミラーなどであってもよい。
【００６７】
このようなミラー５４は、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１を９０°偏向（図２におけるＹ方向に偏向）させて、被照射物たる測定対象Ｓに照射させる。また、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を９０°偏向させて、集光レンズ５２に入射させる。
【００６８】
ピエゾ・アクチュエータ５６は、レンズ枠６２に設置された集光レンズ５２を、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１の光軸方向に移動させるための集光レンズ移動手段である。ピエゾ・アクチュエータ５６は、シース５０の内周側に固定された筒状の第１固定枠５８の内周側に突出した突出部５８ａとレンズ枠６２との間に配置されている。そして、ピエゾ・アクチュエータ５６は電圧を印加されると、伸長して集光レンズ５２を光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１の光軸方向（図２におけるＸ方向）に移動させる。
【００６９】
光プローブ１２は、以上のような構成であり、ミラー５４を図２中矢印Ｂ方向に回転させることで、集光レンズ５２により集光される測定光Ｌ１を偏向させ、かつ、矢印Ｂ方向（シース５０の円周方向）に対し走査しながら測定対象Ｓに対し照射させつつ、測定対象Ｓからの戻り光も取得する。これにより、シース５０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光を取得することができる。
【００７０】
なお、集光レンズ移動手段としてはピエゾ・アクチュエータ５６以外に、電磁機構手段、手動によるねじ移動手段、ワイヤ等による遠隔操作手段等も適用可能である。
【００７１】
〔集光レンズ配置範囲の説明〕
本発明では、以上のような構成を有する光プローブ１２における集光レンズ５２の配置範囲を規定すること、を提案する。
【００７２】
図３は、詳細には図２に示される光プローブ１２について、光ファイバＦＢ１と集光レンズ５２とミラー５４の位置関係を示した模式図である。
【００７３】
前記のように、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１の光軸方向について、光ファイバＦＢ１とミラー５４の位置を固定させる一方、集光レンズ５２を移動可能にしている。そして、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１は、集光レンズ５２で集光された後ミラー５４で偏向され、シース５０を通過して光プローブ１２の外部の集光位置Ｓ１にて集光する。
【００７４】
ここで、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１の光軸方向について、光ファイバＦＢ１における測定光Ｌ１の出射部分から集光レンズ５２の入射側主点までの距離をｄ１（以下、単に距離ｄ１ともいう）、集光レンズ５２の出射側主点から集光位置Ｓ１までの距離をｄ２（以下、単に距離ｄ２ともいう）、光ファイバＦＢ１における測定光Ｌ１の出射部分からミラー５４の偏向面の中心までの距離をＬとする。そして、シース５０の軸方向に垂直な断面の中心軸Ｃから測定光Ｌ１の集光位置Ｓ１までの距離をＲとする。なお、光ファイバＦＢ１から出射される測定光Ｌ１の光軸は、シース５０の中心軸Ｃに一致させている。
【００７５】
なお、図３では図面上における説明の便宜上、距離ｄ２を集光レンズ５２の出射側主点からミラー５４の仮想の透過光の集光位置Ｓ２までの距離として示したが、集光レンズ５２の出射側主点から当該集光位置Ｓ２までの距離と、集光レンズ５２の出射側主点からミラー５４を介した集光位置Ｓ１までの距離は等しいものとする。
【００７６】
また、説明の便宜上、以下、集光レンズ５２の入射側主点と出射側主点をレンズの中心と一致させ、集光レンズ５２の入射側主点と出射側主点の間の距離ｈ＝０として説明する。
【００７７】
そこで、以下の関係式が成立する。
【００７８】
【数１】
2010014667.tif 000003
【００７９】
なお、前記のように、ここでは集光レンズ５２の入射側主点と出射側主点の間の距離ｈ＝０として考えたが、集光レンズ５２として厚肉レンズやセルフォックスレンズなどを使用する場合には、距離ｈを考慮して、数１の距離Ｒについては距離ｈを加算した値として考えることが望ましい。
【００８０】
また、集光レンズ５２の焦点距離をｆ、集光位置Ｓ１における測定光Ｌ１の光径（ビーム径）である集光ビーム径をｗ２、光ファイバＦＢ１の測定光Ｌ１の出射部分の光径（ビーム径）であるファイバ出射ビーム径をｗ１とすると、以下の関係式で表わすことができる。
【００８１】
【数２】
2010014667.tif 000004
【００８２】
そのため、ファイバ出射ビーム径ｗ１に対する集光ビーム径ｗ２の比率を表わすビーム径の倍率ｍは、以下の式で表わすことができる。
【００８３】
【数３】
2010014667.tif 000005
【００８４】
ここで、図４は、（ａ）が距離ｄ１と距離Ｒの関係、（ｂ）が距離ｄ１と倍率ｍの関係を示している。
【００８５】
図４（ａ）に示すように、距離Ｒは、距離ｄ１の増加に対して、ｄ１＝（２×ｆ）を極小値とする曲線を描く。一方、図４（ｂ）に示すように、倍率ｍは、距離ｄ１の増加に対して、単調減少する曲線を描く。より具体的には、距離ｄ１について、ｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）の範囲では距離Ｒと倍率ｍはともに単調減少するが、（２×ｆ）＜ｄ１の範囲では倍率ｍはなおも単調減少する一方で距離Ｒは増加に転ずる。
【００８６】
このことは、ファイバ出射ビーム径ｗ１が一定であるとの前提のもと、距離ｄ１についてｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）の範囲では、距離Ｒを小さくすると集光ビーム径ｗ２も小さくなる一方で、距離Ｒを大きくすると集光ビーム径ｗ２も大きくなることを示している。
【００８７】
そこで、本発明では、距離ｄ１がｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）となるように、集光レンズ５２の配置範囲を規定する。これにより、測定対象Ｓと光プローブ１２の間の距離に応じて、測定対象Ｓに照射させる集光ビーム径ｗ２を変化させることができる。すなわち、測定対象Ｓと光プローブ１２の間の距離と、測定対象Ｓに照射させる集光ビーム径ｗ２との同期化を図ることができる。
【００８８】
具体的には、ピエゾ・アクチュエータ５６により、集光レンズ５２の測定光Ｌ１の光軸方向の位置をｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で移動させる。そして、測定対象Ｓと光プローブ１２の距離が近い場合には、集光レンズ５２を光ファイバＦＢ１から遠ざけて、測定対象Ｓに照射させる集光ビーム径ｗ２を小さくする。一方、測定対象Ｓと光プローブ１２の距離が遠い場合には、光ファイバＦＢ１側に近づけて、集光レンズ５２を測定対象Ｓに照射させる集光ビーム径ｗ２を大きくする。
【００８９】
そのため、例えば、光プローブ１２を用いてラジアル走査による計測を行う際に、測定対象Ｓと光プローブ１２の距離が遠い場合（集光位置が遠い場合）であっても、集光レンズ５２の測定光Ｌ１の光軸方向の位置をｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で移動させて集光ビーム径ｗ２を調整することにより、測定データの取り込みの頻度を増加させる必要がなくなる。したがって、図５に示すように、Ｂスキャン方向について、測定範囲内における測定点数を変えることなく測定点の抜けをなくすことができ、測定範囲について漏れなく測定することができる。
【００９０】
また、例えば、光プローブ１２を用いてラジアル走査による計測を行う際に、測定対象Ｓと光プローブ１２の距離が近い場合（集光位置が近い場合）であっても、集光レンズ５２の測定光Ｌ１の光軸方向の位置をｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で移動させて集光ビーム径ｗ２を調整することにより、測定データの取り込みの頻度を減少させる必要がなくなる。したがって、図５に示すように、Ｂスキャン方向について、測定範囲内における測定点数を変えることなく測定点の重畳をなくすことができ、測定範囲について重複することなく測定することができる。
【００９１】
ここで具体例を説明する。通常、内視鏡下で使用されるＯＣＴは、シース５０の外径（直径）は２ｍｍ程度であり、シース５０の表面近傍に１０μｍφ〜数１０μｍφのビーム径で集光させる。
【００９２】
ここで、光ファイバＦＢ１として、シングルモードファイバの代表的なものとして、コーニング社のＳＭＦ２８がある。出射光のウエスト径は、波長１．３μｍで約１０μｍφである。
【００９３】
一例として、シース５０の外径を２ｍｍ、距離Ｌ＝３ｍｍ、焦点距離ｆ＝１ｍｍとする。
【００９４】
すると、距離ｄ１＝１．５ｍｍとすれば、距離ｄ２＝３ｍｍとなる。このとき、距離Ｒ＝１．５ｍｍとなり、測定光Ｌ１の集光位置Ｓ１は、シース５０の外周部分から０．５ｍｍ遠ざかった位置になる。そして、このときの集光ビーム径ｗ２は、２０μｍφとなる。
【００９５】
一方、距離ｄ１＝１．２ｍｍとすれば、距離ｄ２＝６ｍｍとなる。このとき、距離Ｒ＝４．２ｍｍとなり、測定光Ｌ１の集光位置Ｓ１は、シース５０の外周部分から３．２ｍｍ遠ざかった位置になる。そして、このときの集光ビーム径ｗ２は、５０μｍφとなる。
【００９６】
このように、ｆ＜ｄ１＜（２×ｆ）を満たす範囲内で距離ｄ１を調整して、距離Ｒを小さくすると集光ビーム径ｗ２は小さくなる一方で、距離Ｒを大きくすると集光ビーム径ｗ２は大きくなる。
【００９７】
なお、距離ｄ１＝２ｍｍとすれば、距離ｄ２＝２ｍｍとなる。このとき、距離Ｒ＝１ｍｍとなり、測定光Ｌ１の集光位置Ｓ１がシース５０の外周部分の位置と一致することになる。
【００９８】
以上のような効果を実現する集光レンズ５２の配置位置の移動による調整は、例えば、測定対象Ｓを変更するタイミングで行なうことが考えられる。また、集光レンズ５２の配置位置の移動による調整は、予め測定対象Ｓごとに決められた設定条件に合わせて行なってもよく、測定対象Ｓを見ながら行なってもよい。また、バルーンで測定対象Ｓを広げる場合には、バルーンを広げるごとに集光レンズ５２の配置位置の移動による調整を行う。
【００９９】
ここで、特に、距離Ｒと集光ビーム径ｗ２が比例すれば、距離Ｒに応じた測定対象Ｓにおける集光ビーム径ｗ２を設定することが容易となり、測定対象Ｓについての画像形成のうえで望ましい。そこで、本発明では、集光レンズ５２の配置範囲についてさらなる条件を限定することで、光プローブ１２のいわゆる走査距離である距離Ｒと、ファイバ出射ビーム径ｗ１に対する集光ビーム径ｗ２の比率を表わすビーム径の倍率ｍの比を一定にさせること、を提案する。
【０１００】
ここで、距離Ｒと倍率ｍの比を倍率比Ｍとすると、以下の関係式を表わすことができる。
【０１０１】
【数４】
2010014667.tif 000006
【０１０２】
次に、倍率比Ｍを距離ｄ１について微分すると、以下の関係式を表わすことができる。
【０１０３】
【数５】
2010014667.tif 000007
【０１０４】
そして、数５で表わされる式の値が０となるのは、ｄ１＝（Ｌ／２）のときである。
【０１０５】
そのため、ｄ１＝（Ｌ／２）のとき、距離ｄ１の変化に対する倍率比Ｍの変化が０になり、ファイバ出射ビーム径ｗ１は一定なので、距離Ｒと集光ビーム径ｗ２が比例することなる。
【０１０６】
そこで、本発明では、測定光Ｌ１の光軸方向について、ピエゾ・アクチュエータ５６により集光レンズ５２の配置位置を距離ｄ１が（Ｌ／２）の近傍となる範囲内で調整する。これにより、距離Ｒと集光ビーム径ｗ２を比例させる（リニアに変化させる）ことができる。
【０１０７】
ここで、図６は距離ｄ１と倍率比Ｍの関係を示す図である。図６では、距離ｄ１の単位を焦点距離ｆで表わしたものであり、光ファイバＦＢ１とミラーの間の距離Ｌを、２．５ｆ（焦点距離ｆの２．５倍）、３ｆ（焦点距離ｆの３倍）、３．５ｆ（焦点距離ｆの３．５倍）としたときの関係を示す。
【０１０８】
図６に示すように、距離Ｌ＝２．５ｆのときはｄ１＝１．２５ｆ近傍において、距離Ｌ＝３ｆのときはｄ１＝１．５ｆ近傍において、距離Ｌ＝３．５ｆのときはｄ１＝１．７５ｆ近傍において、図中の矢印に示すように、それぞれ傾きがほぼ０になっている。
【０１０９】
これより、ｄ１＝Ｌ／２の近傍において、距離ｄ１の変化に対する倍率比Ｍの変化が０になり、距離Ｒと集光ビーム径ｗ２が比例することが分かる。
【０１１０】
以上のように、本発明では、集光レンズ５２を距離ｄ１＝Ｌ／２となる位置の近傍で移動させること、を提案する。これにより、集光位置Ｓ１により集光ビーム径ｗ２を連動させて変化させることができ、集光位置Ｓ１に応じた最適な集光ビーム径ｗ２として、測定点数を増減させることなく、データ取り込みの頻度を変更する必要を無くすことができる。
【０１１１】
また、図７に示すように、光ファイバＦＢ１と集光レンズ５２の間に縮小光学系として、集光レンズである縮小光学レンズ６８を入れる仕様も考えられる。そして、光ファイバＦＢ１から出射された測定光Ｌ１を縮小光学レンズ６８により一旦集光させた後、さらに集光レンズ５２にて集光させてミラー５４で偏向させる。これにより、光ファイバＦＢ１の出射径以下に集光ビーム径ｗ２を絞ることが可能となる。
【０１１２】
なお、図７においては、前記の図３に示すような光ファイバＦＢ１の測定光Ｌ１の出射部分の代わりに、縮小光学レンズ６８による集光位置を基準に、距離ｄ１、距離ｄ２、距離Ｌを設定する。
【０１１３】
以上のように、本発明の光プローブ１２は、内視鏡用プローブ等に使用可能な小型、小径光学系において最小限の可動要素でビーム径可変光学系が構成できる。ラジアル走査系に適合した、集光位置とビーム径が連動して変化させることができる。
【０１１４】
以上、本発明の光プローブ及び光プローブの照射光調整方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】光断層画像化装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】光プローブの先端部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】光プローブについて、光ファイバと集光レンズとミラーの位置関係を示した模式図である。
【図４】（ａ）が距離ｄ１と距離Ｒの関係、（ｂ）が距離ｄ１と倍率ｍの関係を示す図である。
【図５】本発明において、Ｂスキャン方向についての測定点の位置の様子を示す図である。
【図６】距離ｄ１と倍率比Ｍの関係を示す図である。
【図７】縮小光学系を入れる仕様を示す図である。
【図８】光プローブを用いたラジアル走査（３６０°走査）による計測の概要を示す図である。
【図９】光プローブを用いたラジアル走査（３６０°に満たない角度の走査）による計測の概要を示す図である。
【図１０】従来において、Ｂスキャン方向についての測定点の位置の様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０…光断層画像化装置、１２…光プローブ、５０…シース、５２…集光レンズ、５４…ミラー、５６…ピエゾ・アクチュエータ、６２…レンズ枠、６６…モーター
【図１】
2010014667.tif 000008
【図２】
2010014667.tif 000009
【図３】
2010014667.tif 000010
【図４】
2010014667.tif 000011
【図５】
2010014667.tif 000012
【図６】
2010014667.tif 000013
【図７】
2010014667.tif 000014
【図８】
2010014667.tif 000015
【図９】
2010014667.tif 000016
【図１０】
2010014667.tif 000017