(57)【要約】      （修正有）【課題】スペクトルコード化内視鏡技術に用いるカラーイメージングのための装置および方法を提供する。【解決手段】電子放射を構造物に提供する。少なくとも２つの導波路を有する第一の構成を含み、導波路は、互いに少なくとも部分的に区別される波長をもつ少なくとも２つの電磁放射を提供できる。また、分散用の第二の構成を含み、第二の構成は、電磁放射を受け、個々の電磁放射と関連した少なくとも２つの分散された放射を構造物の少なく一つの領域に送る。導波路は、分散用の構成に対して構造化されおよび／または空間的に配置され、構造物上での分散された放射の部分的な重なりを容易にする。少なくとも２つのさらなる導波路を含む他の構成が提供される。さらなる導波路は、分散用の構成から電磁放射を受ける。各々の導波路は、分散用の構成に対して構造化されおよび／または空間的に配置されて、波長に応じてそのような電磁放射の一つを受ける。【選択図】図４
2014064935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射と構造物に提供するための装置であって、
互いに少なくとも部分的に区別される波長をもつ、少なくとも２つの個別の電磁放射が、そこを通って提供されるように構成された少なくとも２つの導波路を含む第一の構成、および
該電磁放射を受け、そして該個別の電磁放射に関連した少なくとも２つの分散された電磁放射を該構造物の少なくとも一つの領域に送るように構成された分散用の第二の構成、
（ここで、該少なくとも２つの導波路は、該構造物上での分散された放射の少なくとも部分的な重なりを容易とするように、該分散用の構成に対して、少なくとも構造化または空間的に配置されている）、
を含む装置。
【請求項２】
少なくとも２つの導波路が、互いに空間的にオフセットの位置になるように空間配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも２つの導波路が、該導波路から出る個々の電磁放射が互いに異なった角度になるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
分散用の構成が少なくとも一つのグリズムまたは回析格子を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
分散用の構成が、レンズを含む請求項１に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも一つの導波路または分散用の構成が、構造物に対して回転するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも一つの導波路が、少なくとも一つの（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
さらに、分散用の第二の構成を通じて構造物から提供されるさらなる電磁放射と受けるように構成された第三の構成を含む、請求項１に記載の装置、
（ここで、該第三の構成は、該さらなる放射を受けるさらなる導波路を含み、かつ、該さらなる放射は、分散された電磁波と関連している）。
【請求項９】
少なくとも一つのさらなる導波路が、少なくとも一つの（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、
（ここで、分散用の第二の構成は、受けた電磁放射に基づいてさらなる個々の電磁放射を作り出すように構成されている）、さらに、
第二の電磁放射を受けるように構成されている、少なくともさらに２つの導波路を含む特別の構成、
（ここで、該少なくとも２つのさらなる導波路の各々は、分散用の第二の構成に対して、少なくとも構造化または空間的に配置されて、波長に応じて該さらなる個々の電磁放射の区別された一つの受取りを促進する）、
を含む装置。
【請求項１１】
互いに少なくとも部分的に区別された波長をもつ、少なくとも２つの第一の電磁放射を受けるように構成された分散用の第一の構成、
（ここで、該第一の電磁放射は、構造物の少なくとも一つの領域において影響しそして少なくとも部分的に重なる特定の放射と関連しており、該分離用の第一の構成は、受けた第一の電磁放射に基づいて第二の個々の電磁放射を作り出す、および
第二の電磁放射を受けるように構成された、少なくとも２つの導波路を含む第二の構成（ここで、該少なくも２つの導波路の各々は、分散用の構成に対して、少なくとも構造化されまたは空間的に配置されて、波長に応じて該第二の個々の電磁放射の区別された一つを受けることを容易にする）、
を含む、構造物の情報を取得するための装置。
【請求項１２】
少なくとも一つの追加の導波路が、少なくとも一つの（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
さらに、構造物に特別の放射を伝搬するように構成された第四の構成、
（ここで、第四の構成は、特別の放射を提供する、特別の導波路を含む）、
を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも一つの特別の導波路が、少なくとも一つの（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
さらに、第二の電磁放射に応じて、構造物の少なくとも一つの部分のために少なくとも一つのイメージを作るように構成された第五の構成を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
第五の構成が、少なくとも一つの電荷結合素子（ＣＣＤ）、直線配列の検出器、または単一の検出器を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第五の構成が、少なくとも一つの分散用の構造を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
第五の構成が、さらに、第二の電磁放射と関連したデータを加工して、構造物の少なくとも一つの部分の少なくとも一つのカラーイメージを作るように構成されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
第五の構成が、構造物と関連したイメージ情報を得て、そして該イメージ情報および第二の電磁放射に基づいて、少なくとも一つのイメージを作る、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
構造物が、均一の反射特性を持っている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも一つのイメージが色情報を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
第五の構成が、（ｉ）第二の電磁放射に基づいて、構造物の少なくとも一つの部分のためのデータを作り、そして（ｉｉ）該データにガンマ補償処理を行って少なくとも一つのイメージを作る、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
第五の構成が、第二の電磁放射に基づいて、構造物の少なくとも一つの部分のためにデータを作る一つのみの電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む、
（ここで、第五の構成はさらに、該データを、少なくとも２つのさらなるデータに分割し、該さらなるデータのそれぞれが、構造物の少なくとも一つの部分と関連した異なった色に対応するように構成されている）、
請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の開示は、一般に、スペクトルコード化内視鏡検査のための装置および方法に関し、より具体的には、例えば、スペクトルコード化内視鏡検査技術を用いたカラーイメージングのための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の表示）
本出願は、２００８年７月１４日出願の米国特許出願第６１／０８０，５３４号と関連し、その出願の優先権を主張するものであり、かつその米国出願のすべての開示は引用することにより本明細書の一部である。
【０００３】
スペクトルコード化内視鏡検査（ＳＥＥ）は、サンプル上の空間情報をコード化するために波長を用いる技術であり、それによって、小さな直径の内視鏡プローブを通じて行われる高解像度イメージングを可能とする。ＳＥＥは、単一の光ファイバ中への、擬単色のまたは広帯域光のインプットを用いて達成されうる。ファイバの遠位端において、回析または分散の光学機器の構成部分が、サンプルを横断するように光を散乱させ、光は、反射されそして構成部分および光ファイバを通じて戻る。光ファイバからの光は、波長検出装置、例えば分光器で検出される。波長に応じた光強度を検出することによって、イメージが再構成されうる。ＳＥＥ技術は、例えば米国特許出願公開公報第２００７／０２３３３９６号および第２００８／００１３９６０号に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２３３３９６号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００１３９６０号
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００５／０４７８１３号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／００９３２７６号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／００１８２０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の内視鏡検査は、診断のための信号としてＲＧＢカラー情報を用いている。空間位置をコード化するために波長情報を用いるので、ＳＥＥイメージは、空間位置をコード化するために多くのカラー情報を利用し、そのため、重要なカラー情報を失うかもしれない。従って、上記した欠点の少なくともいくつかを注目および／または克服することが必要であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の開示の例示的な実施態様に従って、スペクトルコード化内視鏡技術に用いるカラーイメージングのための装置および方法が提供でき、それは、例えば、従来の赤−緑−青色空間を含む色情報を保持できる。
【０００７】
従って、本明細書の開示に従った装置および方法の例示的な実施態様が提供される。例えば、構造物に電磁放射を提供する装置が提供できる。例示的な装置は、少なくとも２つの導波路を有する第一の構成を含みことができ、導波路は、そこを通じて、互いに少なくとも複数の区別できる波長をもつ少なくとも２つの個々の電磁放射を提供するように構成されうる。例示的な装置はまた、分散用の第二の構成を含むことができ、第二の構成は、電磁放射を受け、そして個々の電磁放射と関連した少なくとも２つの分散された放射を構造物の少なく一つの領域に送ることができるように構造化されている。導波路は、構造物上での分散された放射の少なくとも部分的な重なりを容易にするように、分散用の配置に対して、構造化されおよび／または空間的に配置されうる。
【０００８】
例えば、導波路は、互いに空間的にオフセットになるようして空間配置されることができる。このような導波路はまた、導波路から出る個々の電磁放射が互いに異なった角度になるように構造化されうる。分散用の構成は、グリズム、回析格子および／またはレンズを含みことができる。導波路の少なくとも一つまたは分散用の構成は、構造物に対して回転するように構成されることもできる。さらに、導波路の少なくとも一つは、（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、および／または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバでありうる。
【０００９】
加えて、本明細書の開示の他の例示的な実施態様に従って、第三の構成を提供することができ、第三の構成は、分散用の第二の構成を通って、構造物から提供されるさらなる電磁放射を受けるように構成される。第三の構成は、さらなる放射を受けるためのさらなる導波路を含むことができ、さらなる放射は、分散された放射と関連している。少なくとも一つのさらなる導波路は、（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、および／または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバでありうる。さらに、分散用の第二の構成は、受け取った電磁放射に基づいて、さらなる個々の電磁放射を作り出すように構造化されうる。第二の電磁放射を受けるように構成された、少なくともさらに２つの導波路を含む特別な構成が提供できる。例えば、各々のさらなる導波路は、分散用の第二の構成に対して構造化されまたは空間的に配置されて、波長に応じてさらなる個々の電磁放射の区別される放射の受けとりを容易にすることができる。
【００１０】
本明細書の開示のさらに他の例示的な実施態様に従って、構造物の情報を得るための装置が提供される。例えば、装置は、分散用の第一の構成を含むことができ、第一の構成は、互いに少なくとも部分的に異なった波長をもつ、少なくとも２つの第一の電磁放射を受けるように構造化され、そして、構造物の少なくとも一つの領域において影響しそして少なくとも部分的に重なる、特定の放射と関連している。分散用の第一の構成は、受けとった第一の電磁放射に基づいて、第二の分散用の電磁放射を生じるように構造化されうる。装置はまた、第二の構成を含むことができ、第二の構成は、第二の電磁放射を受けるように構成された、少なくとも２つの導波路を持ちうる。導波路の各々は、分散用の構成に対して、構造化されおよび／または空間的に配置されて、波長に応じて第二の分散用の電磁放射の区別される放射の受取を容易にすることができる。
【００１１】
さらに、装置は、第三の構成を含むことができ、第三の構成は、分散用の第二の構成を通って構造物から提供されるさらなる電磁放射をうけるように構成される。第三の構成は、そのさらなる放射を受けるための追加の導波路を含むことができ、そのさらなる放射は、第二の電磁放射と関連させることができる。少なくとも一つの追加の導波路は、（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、および／または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバでありうる。
【００１２】
本明細書の開示のさらなる例示的な実施態様に従って、特別の放射を構造物に送るように構成された他の構成が提供されうる。例えば、このような構成は、特別の放射を提供する特別の導波路を含むことがきる。少なくとも一つの特別の導波路は、（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、および／または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバでありうる。この例示的な装置は、さらに第四の構成を含むことができ、第四の構成は、第二の電磁放射に応じて、構造物の少なくとも一つの部分のために少なくとも一つのイメージを生じるように構成される。
【００１３】
このようの実施態様の構成は、電荷結合素子（ＣＣＤ）、直線配列の検出器、単一の検出器、および／または少なくとも一つの分散用の構造物を含むことができる。この実施態様の構成はさらに、構造物の少なくとも一つの部分の少なくとも一つのカラーイメージを作り出すために第二の電磁放射と関連したデータを処理するために、構造物と関連したイメージ情報を取得するために、および／またはイメージ情報および第二の電磁放射に基づいた少なくとも一つのイメージを作り出すために構成されうる。構造物は、均一の反射率特性をもつことができ、イメージは、色情報を含むことができる。この構成はまた、（ｉ）第二の電磁放射に基づいて構造物の少なくとも一つの部分のためにデータを生じさせ、および（ｉｉ）イメージを作り出すためにデータに対してガンマ補正手順を行うように構成されうる。
【００１４】
さらに、このようなさらなる構成は、第二の電磁放射に基づいて構造物の部分のためのデータを作る出すためにたった一つ電荷結合素子（ＣＣＤ）を含むことができる。この例示的な構成はまた、少なくとも２つのさらなるデータへとそのデータを分割するように構成することもできる。さらなるデータの各々は、構造物の部分に関連した異なった色に対応しうる。
【００１５】
本明細書の開示の例示的な実施態様のこれらおよび他の対象、特徴および利点は、添付の特許請求の範囲との関連において、本明細書の開示の例示的な実施態様の以下の詳細な記載を読むことにより明らかとなろう。
【００１６】
本明細書の開示のさらなる対象、特徴および利点は、本明細書の開示の実施態様を説明している添付の図との関連において、以下の詳細な記載から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、ＳＥＥ装置の例示的実施態様の概略図である。
【図２】図２は、図１に記載の例示的なＳＥＥ装置の例示的な適用の図である。
【図３】図３は、本明細書の開示に従った、自由空間カラーＳＥＥ構成をもった例示的な実施態様の例示的な適用の図である。
【図４】図４は、本明細書の開示に従った、サイドビューイング特性をもったプローブカラーＳＥＥ構成をもつ装置の例示的な適用および例示的な実施態様の図である。
【図５】図５は、本明細書の開示に従った、フォワードビューイング特性をもったＳＥＥプローブ構成をもつ装置の、他の例示的な適用および例示的な実施態様の図である
【図６】図６は、本明細書の開示に従った、フォワードビューイングＳＥＥのために構成されたＤＰ−ＧＲＩＳＭの例示的な実施態様の説明図である。
【図７】フォワードビューイング特性をもつ本明細書の開示に従ったＳＥＥカラープローブ構成の、他の例示的な適用および例示的な実施態様の概略図である。
【図８】図８Ａは、区別される伝送および受光チャンネルをもつ、本明細書の開示に従ってＳＥＥカラープローブ光ファイバ構成をもった装置の他の例示的な実施態様の断面図である。図８Ｂは、区別される伝送および受光チャンネル、および伝送および受光のための光波長の一部である他の受光チャンネルをもった、本明細書の開示に従ったＳＥＥカラープローブ光ファイバ構成をもつ装置の別の例示的な実施態様の概略図である。図８Ｃは、デュアルクラッドファイバを含む区別される伝送および受光チャンネルをもった、本明細書の開示に従ったＳＥＥカラープローブ光ファイバ構成をもつ装置の他の例示的実施態様の概略図である。図８Ｄは、電磁放射の伝搬および受光のためにそこでファイバコアの区別されるセットが用いられるファイバ束をもった、本明細書の開示に従ったＳＥＥカラープローブ光ファイバ構成をもつ装置の他の例示的な実施態様の概略図である。
【図９】図９は、カラーイメージングを提供するために、単一波長バンドまたは多重回析次数を用いた本明細書の開示に従った、ＳＥＥカラープローブ構成をもつ装置の他の例示的な実施態様の例示的な適用の図である。
【図１０】図１０Ａは、２つ以上のファイバを有する内視鏡プローブを回転させるための波長分割ユニットを用いた、本明細書の開示に従ったＳＥＥカラープローブ光ファイバ構成をもつ本発明の装置の例示的実施態様のブロック図である。図１０Ｂは、波長分割ユニットを用い、かつ照明および検出のための伝搬が波長分割ユニットを通って行われないための追加のファイバを有する、本明細書の開示に従ったＳＥＥカラープローブ光ファイバ構成をもつ装置の例示的な実施態様のブロック図である。
【図１１】図１１は、本明細書の開示の例示的な実施例に従ったＳＥＥカラープローブ構成をもつ例示的な装置から得られるデータの画像処理方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面においては、同じ参照番号及び符号は、特に断りのない限り、図解された実施態様の、同様の特徴、要素、構成要素又は部分を示すために用いられる。さらに、本発明の主題の開示は、図面を参照して詳細に記載されるが、それは、図解の実施態様と関連してなされる。添付の特許請求の範囲で定められた主題の開示の本来の範囲及び精神から離れることなしに、記載された例示的な実施態様に対して変更及び修正することができると、意図されている。
【００１９】
単色のＳＥＥ装置の例示的な実施態様の概略図を図１に示す。この例示的な装置は、広帯域または波長可変光源１００、ファイバまたは自由空間カプラ１１０、参照ミラー１２０、ＳＥＥプローブ１４０、および分光計１５０を含む。電磁放射（例えば、広帯域光）は、サンプル１３０の横方向面に沿って分散され、分光計１５０によるスペクトルの記録がＳＥＥ画像の一つのラインを提供する。他の横方向に沿ってプローブを走査することによりＳＥＥ画像を提供できる。分光計１５０は、ＳＥＥプローブのスペクトル解像度を超える解像度を持つことができ、従って、分光計カメラによって測定されるスペクトル上に重ねることができる干渉縞を提供できる。例示的なＳＥＥ装置は、慣用の2次元画像モード、例えば、参照ミラー１２０を遮断して、操作できる。参照ミラー１２０を遮断していない場合は、サンプル１３０および参照ミラー１２０から反射した光の干渉に関する相情報を得ることができる。この相情報は、サンプル１３０の、３次元の表面または容量情報あるいは動きを得るために用いることができる。
【００２０】
図２に示されるように、例示的な単色のＳＥＥ装置は、サンプル２５０についての空間反射率情報２４０をコード化するために、広帯域光２００、２０５、回析または分散要素２２０およびレンズ２３０を用いることができる。色情報、例えば、サンプルの吸収および／または分散特性によって変化する反射率情報は、少なくとも部分的に損失されうる。従って、得られた例示的なＳＥＥ画像は、単色である。色情報は、サンプル、例えば生物またはヒトの組織を画像化するために重要であるので、色情報を保持しながらＳＥＥを実施することが望ましいであろう。
【００２１】
図３は、色情報を保持できる、本明細書の開示に従った自由空間カラーＳＥＥ構成をもった装置の例示的な実施態様の例示的な適用を示す図である。単一の広帯域幅の光を用いる場合に対して、この例示的な装置は、複数の広帯域幅の光源を用いてまたは単一光源を用いて、電磁放射（例えば、光）を２以上の波長バンド、例えば赤バンド３００，緑バンド３０５および青バンド３１０に分割することができる。赤、緑および青（ＲＧＢ）スペースでは、これらのバンド３００、３０５、３１０は、次の通りのスペクトルを含むことができる。赤−５７２〜６３８ｎｍ、緑−５１６〜５７２ｎｍ、および青−４５０〜５１６ｎｍ。多くの他の波長レンジおよび／または波長バンドの組合せが、好ましくそして所望の色スペースである色情報のタイプに応じて可能である。
【００２２】
本明細書の開示の一つの例示的な実施態様において、これらのバンドは、自由空間内で空間的に分離されていることができ、そして、他の例示的な実施態様では、これらの波長バンドからの電磁放射（例えば、光）は、区別される導波性チャンネル、例えば光ファイバ中へと分離されうる。光が自由空間中で分離されている例示的な実施態様において、バンドは、図３に示されるように、要素３１５、３２５、３３５として空気中を伝搬され、回析または分散要素、例えば回析格子３４５上にぶつかる。個々のバンドは、区別される入射角および／または区別される位置、３２０、３３０、３４０で、回析格子３４５を照らす。入射角および／または位置３２０、３３０、３４０は、各々のバンドからの光が、サンプル３７０の横方向の位置３６０上で重なるように構成することもできる。
【００２３】
サンプル３７０から反射された光は、同じ光学システムを通じて複数の区別されるチャンネルへと逆方向に伝搬するか、あるいは、検出のために別途のチャンネルへと伝搬させることもできる。各バンドからのスペクトルを受けそして検出するために、１つまたはそれ以上の分光計が構成されうる。バンドが赤、緑および青波長に及ぶ、本明細書の開示の一つの例示的な実施態様において、画像のＲＧＢラインは、このようなバンドからの光を記録しホワイトバランスで修正することによって作られまたは提供されうる。画像の他の次元または残りは、格子またはプローブを、波長をコード化したラインの方向とは異なる他の方向で走査して、スペクトルコード化ラインを取得することにより得ることができる。
【００２４】
本明細書の開示の他の例示的な実施態様は、光プローブまたは小型内視鏡において、本明細書中で上記した少なくともいくつかの例示的な特徴を含む。例えば、図４に示されるように、２以上の光ファイバ（例えば、赤バンド４００、緑バンド４０５および青４１０バンド）を含む光ファイバ）が、光スペーサーの近位端において横方向の区別される位置にて、光スペーサーへと入射されうる。すべてのバンドからの光は、スペーサー４３０を通ってレンズ４４０（例えば、屈折率分布の（ＧＲＩＮ）またはボールの、ドラムのまたは他の組合せの本技術分野で公知のレンズ要素）上へと伝搬されうる。回析または分散要素、例えば、回析格子４５０は、直接レンズに、または他の光学要素（例えば、プリズム４４５）に固定されうる。ファイバの横方向の位置および格子の角度および溝密度は、各バンド４００、４０５、４１０からの光が、レンズ４６０の焦点においてサンプル上で重なるように構成されうる。各バンド４００、４０５、４１０からの重なったスペクトルコード化ラインは、プローブが回転するまたは動くこと４２０に伴い、分離した（例えば、赤、緑および青）の画像を作りまたは提供する。図４に示された例示的な実施態様は、プローブ軸に対する角度において画像を提供できる。
【００２５】
他の例示的な実施態様において、プローブは、フォワードカラースペクトルコード化画像のために構成されうる。図５に示されるようにこの例示的な実施態様において、光ファイバ５００は、スペーサー５１５およびレンズ構成５２０を照射できる。レンズ構成５２０からの光は、光学要素５２２、例えば、本字術分野において公知の二重プリズムグリズム（ＤＰ−ＧＲＩＳＭ）へと伝搬されうる。ＤＰ−ＧＲＩＳＭ５２２は、回析された光をプローブ軸に対して実質的に平行に保ちながら、スペクトルバンドからの光を回析できる。
【００２６】
ＤＰ−ＧＲＩＳＭの一つの例示的な実施態様をより詳細に図６に示す。この例示的な実施態様において、ＤＰ−ＧＲＩＳＭは、低屈折率プリズム６００（例えば、融解シリカ、ＣａＦ2またはＢａＦ2の物質であるか、あるいは曲面化した前面６４７をもつ）を含むことができる。高屈折率物質例えば、クリアトラン（Cleartran）、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳＦ５６、ＬＡＳＦＮ９、シリコン等を含む高屈折率プリズム６３０は、低屈折率プリズム６００に隣接するように構成できる。伝送回析格子６５０は、高屈折率プリズム６３０の他の端に付けられうる。格子６５０の次には、他の高屈折率プリズム６４０、そして他の低屈折率プリズム６１０あるいは他の曲面化表面６４８がある。一つの例示的な実施態様において、低屈折率プリズム６００、６１０そして高屈折率プリズム６３０、６４０の屈折率および角度は、同様に、光およびプローブと実質的に同様の軸に沿った回析を提供することができる。
【００２７】
再び図５を参照する。ＤＰ−ＧＲＩＳＭ５２２からの光は、他のレンズ５４０によって焦点が合わされ、サンプル５５０の横方向に沿って分散された光が提供できる。プローブは、連続的に、部分的または完全に回転５１０して、それぞれ領域のまたは回状の走査をすることができる。
【００２８】
図７は、図５および６に示されているのと類似のまたは同じ、フォワードカラーイメージングのための構成されたＤＰ−ＧＲＩＳＭ設計を示している。図７に示された例示的な実施態様において、３つの別々の波長バンド、赤７００、緑７０５および青７１０を用いることが可能であり、それらは、区別される横方向の位置においてプローブの末端構成部分へと入射される。各バンドからの光は、スペーサー７１５、７２０、ＤＰ−ＧＲＩＳＭ７２５および他のレンズ７３０を照射できる。３つのファイバ７００、７０５、７１０およびＤＰ−ＧＲＩＳＭ７２５の横方向の位置は、サンプル７６０上でバンドの重なりを提供するように構成されうる。同様に、プローブが回転するに伴い、領域または回状画像が得られ、単一または複数の分光計により、各バンドのスペクトル検出が行われる。
【００２９】
区別されるファイバチャンネルをもつ内視鏡プローブを提供するために、複数の異なった構成が実施されうる。
例えば、図８Ａは、赤光８００，緑光８１０，および青光８１５を運ぶ、３つのシングルまたはマルチモードの光ファイバを例示的に用いた、例示的な実施態様を叙述している。ファイバは、横方向にオフセットの状態で構成されうる。光は、ファイバ８００、８１０および／または８１５のいずれかによって検出されうるか、または、光はさらに、プローブ８０５、８０６内に存在できるシングルモードまたはマルチモードの他のファイバによって検出することもできる。図８Ｂは、赤の導波性領域８２０、緑の導波性領域８２５および青の導波性領域８３０を含む単一のファイバを含む他の例示的な実施態様を示している。光は、ファイバの、他のクラッドまたは導波性領域であると考えられる、他の導波性領域８３５から集められうる。
【００３０】
図８Ｃは、デュアルクラッドの赤ファイバ８５０、緑ファイバ８５５および青ファイバ８６０をもつ例示的な実施態様を示している。個々のバンドからの光は、各デュアルクラッドファイバのコアを通って伝搬され、これらのファイバ８５０、８５５、８６０の内部クラッドによって検出されうる。あるいは、波長バンド光は、内部クラッドに通ってサンプルに伝えられ、コアによって検出されうる。図８Dは、単一のファイバ束８７０を含む、さらに他の例示的な実施態様を示している。例えば、単一のファイバコアまたは隣接するファイバコアのセットからなるファイバ束８７０の３つの領域は、赤バンド８７５、緑バンド８８０および青バンド８８５からの光を伝搬するために用いることができる。光は、ファイバ束８７０のファイバコアのすべてまたは一部によって集められうる。
【００３１】
図９に示される本明細書の開示のさらなる例示的な実施態様において、波長バンドは、自由空間内またはファイバ内で分離されておらず、その代わりに、すべての３つのバンドを含む広帯域光９００、９１０が分散または回析要素９２０上に入射することができる。回析格子９２０及び入射角９１５は、区別される波長バンドの異なった次数（例えば、ｍ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）が、サンプル９５０の横方向９４０に沿って実質的に重なり合うように構成されうる。
【００３２】
２つ以上のファイバをもつ内視鏡プローブを回転させるために、いくつかの異なった構成を用いることができる。例えば、図１０Ａは、広帯域光が、自由空間構成部分１００５または直接の接触により、ファイバ１０００の遠位端から他のファイバ１０１０の近位端へと伝搬される、例示的な実施態様を示している。ファイバ１０１０からの広帯域光は、波長分割構成１０１５によって分割され、そして３つのファイバ、赤バンド１０２０、緑バンド１０２５，および青バンド１０３０中へと伝搬されうる。３つのファイバの光は、内視鏡プローブ１０４０へと伝搬されうる。ファイバ１０１０は、ファイバ１０００に対して回転１００７でき、その結果、波長分割構成１０１５、３つのファイバ１０２０、１０２５、１０３０、および内視鏡プローブ１０４０を回転させることができる。図１０Ｂは、２つの追加のファイバ（そのうちの一つは、他のファイバに対して回転できる）を含む他の例示的な実施態様を示している。この例示的な実施態様において、追加のファイバ１０４５からの光は、自由空間構成部分１００５または直接の接触によって、他の追加のファイバ１０５０へと伝搬されうる。ファイバ１０５０は、図８Ａに示されたファイバ８０５、８０６として、照射または検出のいずれかのために用いることができる。ファイバ１０１０、１０５０は、ファイバ１０００および１０４５に対して、回転１００７できる。
【００３３】
図１１は、例示的なＳＥＥカラープローブからのデータ（例えば、生データ）を処理してカラー画像を作るための例示的な実施態様のフロー図を示している。例えば、サンプルを測定する前に、参照サンプルをイメージングする際の参照データ１１１０が、一つの検出器または一連の検出器から得られる。参照サンプルは、例えば、均一な反射スペクトルをもつホワイトカードでありうる。次いで、サンプルの測定データ１１００を、一つの検出器または一連の検出器から得ることができる。測定データ１１００は、さらに、青１１０１、緑１１０２および赤１１０３の３つのサブセットへと分けられる。不均一性補償処理１１２０をスペクトルに対して行うことができ、そこでは、３つの分割データのそれぞれが、参照データ１１１０の対応するサブセットによって割られ、光源出力および例示的なＳＥＥカラープローブにおいて用いられる光学構成要素の光スループットによるペクトル不均一性を補償することができる。
【００３４】
スペクトル不均一性補償工程１１２０からのこのような３つのサブセット出力は、次いで、ガンマ補償１１３０を行うことができる。補償１１３０のために用いるガンマ値ｇは、一つの検出器または一連の検出器に特有のガンマ値によって決定できる。３つのガンマ補償されたサブセットを、例えば、スケーリング工程１１４０中の一定のスカラ値κで乗ずることができる。一定値κは、カラーイメージ１１６０のカラービット深度およびカラーイメージ１１６０の所望の輝度に基づいて決定できる。例えば、もし参照データ１１１０を生じるように使用されてきている参照サンプルの最終カラーイメージ１１６０が、例えば、２４ビットカラー深度で飽和すべきである場合は、κは、２５５に設定できる。３つのスケール補正されたサブセットは、次いで、カラーイメージ１１６０中へと合併１１５０される。
【００３５】
例示的なイメージプロセッシングの実施
一つの例示的な実施において、ラインスキャンカメラが、例えば２次元１０ビット単色像（例えば、約２０４８×５００ピクセル／像）を作ることができる。暗電流雑音レベルまたはそれ以下のピクセル強度を、最初にゼロに設定できる。次いで、原画像を、赤、緑および青色を表す、３つの単色像（５００×５００ピクセル／像）に分割できる。各スペクトルコード化ラインは、光源および光学構成要素の光スループット変化のための不均一性を補償され、そして以下の処理によってガンマ補償されることができる。色Ｃ（Ｃは、赤、緑または青でありうる）のための分割されたイメージのスペクトルコード化されたライン上のｉ’番のピクセルにおける１０ビットのグレースケール強度Ｉは、以下の式により、８ビットグレースケール値ｐへと変換できる。
ｐ（ｉ，Ｃ）＝ｐw［Ｉ（ｉ，Ｃ）／Ｉw（ｉ，Ｃ）］1/2.2
ここで、ｐwは、ホワイトの参照カード（例えば、Gretag Macbeth（登録商標） Color Checker（登録商標） White balanceカード、Ｘ−Ｒｉｔｅ社、米国ミシガン州；ＯＤ＝０．０５）のための参照８ビットグレースケール値であり、Ｉwは、ホワイトの参照カードのために測定された１０ビットグレースケール強度である。参照スペクトルＩwは、ホワイトの参照カードを前もってイメージングすることにより得ることができ、そしてｐwは、製造業者から提供された参照値に合わせて２４３に設定できる。次いで、３つの加工された８ビットグレースケールイメージは、組み合わされ、赤、緑および青のチャンネルによって併合することにより、２４ビットのカラーイメージを形成する。
【００３６】
本明細書に記載した例示的な処理は、コンピューターがアクセス可能な記憶媒体上に保存された１またはそれ以上の実行可能命令を実行するプロセッシング装置（例えば、１またはそれ以上のマイクロプロセッサーまたはそれの集積）の上でおよび／またはそれよってあるいはそれの制御下で実行することができる。例えば、プロセッシング装置が、コンピューターがアクセス可能な媒体にアクセスし、そこから実行可能命令を読み出し、次いで、実行可能な命令を実行する。加えてまたはその代わりに、ソフトウエアが、コンピューターがアクセスできる媒体とは別に提供され、それがプロセッシング装置に命令を提供し、上記した処理を実行するようにプロセッシング装置を構成することができる。
【００３７】
加えて、コンピューターがアクセス可能な媒体の例示的な実施態様は、一般的な目的または特殊な目的のコンピューターによってアクセスされうる、任意の利用可能な媒体である。一例として、これに限定はされないが、そして上記の本明細書中である程度示されているように、このようなコンピューターがアクセス可能な媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ、または他の磁気ストレージデバイス、または、コンピューター実行可能命令あるいはデータ構造の形式での所望のプログラムコード手段を持ち運びまたは保存するために用いることができ、かつ一般的な目的または特殊な目的のコンピューターでアクセス可能な他の媒体を含む。ネットワークあるいは他のコミュニケーションリンクまたは接続（接続配線、無線、または接続配線と無線の組合せ、のいずれかの）上で、情報がコンピューターに転送または提供される場合は、コンピューターは、適切にその接続をコンピューターがアクセス可能な媒体と見なす。従って、このような接続も、コンピューターがアクセス可能な媒体として適切に称されることができる。上記の組合せもまた、コンピューターがアクセス可能な媒体の範囲に含まれる。
【００３８】
上記は、本発明の原理を単に説明するものである。記載された実施態様に対しての、種々の変更及び置換は、本明細書に記載された教示より当業者にとって明らかである。確かに、本発明の例示的な実施態様に従った構成、システム及び方法は、任意のＯＣＴシステム、ＯＦＤＩシステム、ＳＤ−ＯＣＴシステムまたは他のイメージングシステムにおいておよび／またはその実施において用いることができ、そして、例えば、２００４年９月８日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９１４８号（それは、２００５年５月２６日に、国際公開ＷＯ２００５／０４７８１３号として公開された）、２００５年１１月２日に出願された米国特許出願第１１／２６６，７７９号（それは、２００６年５月４日に米国特許出願公開第２００６／００９３２７６号として公開された）、および２００４年７月９日に出願された米国特許出願第１０／５０１，２７６号（それは、２００５年１月２７日に米国特許出願公開第２００５／００１８２０１号として公開された）に記載されたシステムにおいて用いることができる。それらの公報の開示のすべては、引用することにより本明細書の一部である。従って、本技術分野の当業者は、本明細書に明白に示され又は記載されてはいないが、本発明の原理を具現化する多数のシステム、構成及び方法を考えることができるということが理解され、それらは本発明の範囲に含まれる。加えて、本明細書中に明示的に引用されていない従来技術の知識も、ここにおいて、それらのすべての開示は本明細書に明示的に引用される。本明細書で参照された上記すべての公報及び文献の開示のすべては、引用されることにより本明細書の一部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月27日(2013.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに少なくとも部分的に区別された波長をもつ少なくとも２つの第一の電磁放射を受けるように構成された分散用の第一の構成と、
ここで、該第一の電磁放射は、構造物の少なくとも一つの領域において影響しそして少なくとも部分的に重なる特定の放射と関連しており、該分離用の第一の構成は、受けた第一の電磁放射に基づいて第二の個々の電磁放射を作り出し、
第二の電磁放射を受けるように構成された、少なくとも２つの導波路を含む第二の構成と、
ここで、該少なくも２つの導波路の各々は、分散用の構成に対して、少なくとも構造化されまたは空間的に配置されて、波長に応じて該第二の個々の電磁放射の区別された一つを受けることを容易にする、
を含む、構造物の情報を取得するための装置。
【請求項２】
少なくとも一つの追加の導波路が、少なくとも一つの（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
さらに、構造物に特別の放射を伝搬するように構成された第四の構成、
ここで、第四の構成は、特別の放射を提供する、特別の導波路を含む、
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも一つの特別の導波路が、少なくとも一つの（ｉ）シングルモードファイバ、（ｉｉ）マルチモードファイバ、（ｉｉｉ）マルチクラッドファイバ、または（ｉｖ）ファイバ束内のファイバである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
さらに、第二の電磁放射に応じて、構造物の少なくとも一つの部分のための少なくとも一つのイメージを作るように構成された第五の構成を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第五の構成が、少なくとも一つの電荷結合素子（ＣＣＤ）、直線配列の検出器、または単一の検出器を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
第五の構成が、少なくとも一つの分散用の構造を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
第五の構成が、さらに、第二の電磁放射と関連したデータを加工して、構造物の少なくとも一つの部分の少なくとも一つのカラーイメージを作るように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
第五の構成が、構造物と関連したイメージ情報を得て、そして該イメージ情報および第二の電磁放射に基づいて、少なくとも一つのイメージを作る、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
構造物が、均一の反射特性を持っている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも一つのイメージが色情報を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
第五の構成が、（ｉ）第二の電磁放射に基づいて、構造物の少なくとも一つの部分のためのデータを作り、そして（ｉｉ）該データにガンマ補償処理を行って少なくとも一つのイメージを作る、請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
第五の構成が、第二の電磁放射に基づいて、構造物の少なくとも一つの部分のためのデータを作る一つのみの電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む、
ここで、第五の構成はさらに、該データを、少なくとも２つのさらなるデータに分割し、該さらなるデータのそれぞれが、構造物の少なくとも一つの部分と関連した異なった色に対応するように構成されている、
請求項５に記載の装置。