(57)【要約】  一つの実施形態において、本発明は光源、光センサ及び走査組立部品を備えた画像装置を提供する。幾つかの実施形態において、その光源は、細長いさや状物体の先端部に固定式に据え付けられ、標的を照射するのに適合しており、かつその光センサは、また細長いさや状物体の先端部にある走査組立部品上に据え付けられ、標的からの光のエネルギーを検出するのに適合している。他の実施形態においては、その光源は可動式に据え付けられ、かつその検出器は固定して取り付けられている。他の実施形態においては、その光源及び光センサの両方とも可動式に据え付けられている。その走査装置は、標的上の複数の位置のそれぞれからの光のエネルギー、光源による照射に起因する光のエネルギーを同期捕捉し、かつ標的画像を生成するために標的上の複数の位置のそれぞれからの光センサからの出力を同期デジタル化する。
2005515001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
さや状物体と、
第一プラットフォーム上に据え付けられ、かつ標的部分の少なくとも一部を照射するためにそのさや状物体内に配置された光源と、
第二プラットフォーム上に据え付けられ、かつ標的部分の少なくとも一部から受信した光のエネルギーを感知するためにそのさや状物体内に配置された光センサと、
第一プラットフォームを、標的部分に関して少なくとも二次元的に動かすのに適合した可動組立部品とを含む人体に挿入可能な画像装置。
【請求項２】
第一及び第二プラットフォームが同一のプラットフォームである請求項１の画像装置。
【請求項３】
前記可動組立部品が標的部分に関して少なくとも二次元的に動くようにさらに適合されている請求項１の画像装置。
【請求項４】
標的部分の少なくとも一部を照射するために配置された複数の光源をさらに含んでいる請求項１の画像装置。
【請求項５】
前記複数の光源のうち少なくとも一つはLED、又はレーザーダイオードである請求項４の画像装置。
【請求項６】
前記さや状物体は標的部分上の光の焦点を合わせるのに適合した絞りをさらに含んでいる請求項１の画像装置。
【請求項７】
前記絞りは発散レンズ、又は固定焦点距離レンズを含む請求項６の画像装置。
【請求項８】
前記光源は反射光、又は蛍光を与える請求項１の画像装置。
【請求項９】
前記光センサは単一ピクセル光センサである請求項１の画像装置。
【請求項１０】
前記さや状物体は、標的部分における複数の照射された位置のそれぞれから受信した光のエネルギーの焦点を光センサに合わせるのに適合した絞りをさらに含んでいる請求項１の画像装置。
【請求項１１】
前記絞りは固定焦点距離レンズ、又は発散レンズを含む請求項１０の画像装置。
【請求項１２】
前記可動組立部品は電磁物質を含む請求項１の画像装置。
【請求項１３】
前記可動組立部品は、第一プラットフォームの動作を制御するために可動プラットフォームと結合している電磁アクチュエータ、マイクロエレクトロニックマシン（MEMS）型アクチュエータ、又は圧電アクチュエータをさらに含んでいる請求項１の画像装置。
【請求項１４】
使い捨て可能である請求項１の画像装置。
【請求項１５】
光ファイバエレメントと、
その光ファイバエレメントの少なくとも一端を、標的部分に関して少なくとも二次元的に動かすことができるようにその光ファイバエレメントと結合した可動組立部品と、
標的部分の少なくとも一部を照射するためにその光ファイバエレメントと光通信する光源と、
標的部分の少なくとも一部から受信したエネルギーを感知するためにその光ファイバエレメントと光通信する光センサと、
その光源とその光ファイバエレメントとの間及びその光センサとその光ファイバエレメントとの間の光通信を提供するのに適合したビーム分離器／結合器とを含む人体に挿入可能な画像装置。
【請求項１６】
前記可動組立部品が、光的に、力学的に、電気的に、又は電気力学的に前記光ファイバエレメントと結合している請求項１５の画像装置。
【請求項１７】
人体内部の標的部分に関してさや状物体を配置し、
そのさや状物体内に配置された光源を用いて標的部分の少なくとも一部を照射し、
そのさや状物体内に配置された光センサを用いて標的部分の少なくとも一部から受信したエネルギーを感知し、
可動組立部品を用いて標的部分に関して少なくとも二次元的に光センサを動かすことからなる人体内部の標的部分を撮影する方法。
【請求項１８】
少なくとも二次元的に光センサを動かすことにより標的部分を走査することがさらに含まれている請求項１７の撮影法。
【請求項１９】
光センサを二次元的に動かすことに適合した一定速度のピポットジョイント上に可動組立部品を据え付けることがさらに含まれている請求項１８の撮影法。
【請求項２０】
約１ｋHz以上の掃引周波数で標的部分を走査することがさらに含まれている請求項１８の撮影法。
【請求項２１】
約２Hz以上のレートで標的部分を走査することがさらに含まれている請求項１８の撮影法。
【請求項２２】
標的部分の複数位置のそれぞれに対し順番にパルスを送るカラーLEDが順番に配列されたフィールドの光源を提供し、
標的部分のカラー画像を生成するために、少なくとも二次元的に光センサを動かすことにより標的部分を走査することがさらに含まれている請求項１７の撮影法。
【請求項２３】
標的部分のラスタ走査もしくは円形走査を作り出すために、二次元的に光センサを動かすことにより標的部分を走査することがさらに含まれている請求項１７の撮影法。
【請求項２４】
標的部分の画像を生成するために、標的部分の複数位置のそれぞれから光センサにより受信された感知エネルギーを同期デジタル化することがさらに含まれている請求項１７の撮影法。
【請求項２５】
光源から標的部分上の複数位置のそれぞれへの光を同期走査することがさらに含まれている請求項１７の撮影法
【請求項２６】
人体内部の標的部分に対して光ファイバエレメントを挿入し、
光ファイバエレメントと結合した可動組立部品を用いて、標的部分に対して少なくとも二次元的に光ファイバエレメントを動かし、
光ファイバエレメントと光通信している光源を介して、標的部分の少なくとも一部を照射し、
光ファイバエレメントと光通信している光センサを介して、標的部分の少なくとも一部から受信したエネルギーを感知することからなる人体内部の標的部分を撮影する方法。
【請求項２７】
標的部分の画像を生成するために、標的部分の複数位置のそれぞれから光センサにより受信された感知エネルギーを同期デジタル化することがさらに含まれている請求項２６の撮影法。
【請求項２８】
光源から標的部分上の複数位置のそれぞれへの光を同期走査することがさらに含まれている請求項２７の撮影法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、同時係属中の仮出願第６０／３４７３９１号、２００２年１月９日出願、に基づくものであり、米国特許法第１１９条第（ｅ）項に基づく出願日の特典を請求するものである。
【０００２】
本発明は画像装置に関するものである。より詳細には、一つの実施形態において、本発明は小型の画像装置及び関連方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
様々な様態の癌及び他の類型の病気をみつけるために、生体組織のスペクトル分析を利用することができる。スペクトル分析では、検査を受ける組織部分に光を照射し、光検出器は、その組織部分との相互作用により変化した光のエネルギーを予め定められた周波数及び振幅の領域内で測定することにより、その照射された組織部分の光学的性質を検出している。光学的性質には、吸収、ルミネッセンス、蛍光、組織部分に注入された様々な物質に対する周波数及び時間領域応答、さらに他の電磁的応答が含まれている。病変した組織を同定するには、得られたスペクトルと、同じ制御条件下で得られた正常組織のスペクトルとを比較すればよい。
【０００４】
伝統的画像センサは、同一チップ上もしくはチップに外付けされた電子機器により個々にアクセスされる光検出器（ピクセル）の二次元的配列を備えている。白黒画像は、各ピクセルでの振幅をデジタル化することにより形成され、グレイスケールを作り出す。カラー画像も同様に機能するが、カラーを計算するためには複雑なアルゴリズムを必要とする。一つの通常のカラーセンサは、画像センサ上に設置されたカラーマスクを備えている。そのカラーマスクは、ある波長の光のみを貫通させ、検出器に到達させる光フィルタである。次いで、近傍のピクセルにおける振幅と比較することにより、そのカラーが計算される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の画像センサの不便な点の一つは、高品質画像を生成するために要求されるピクセル（光検出器）数によるその大きさである。従来の画像センサの別の不便な点は、各ピクセル（光検出器）のアドレス指定にかかわる複雑な電子機器である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の概要）
一つの実施形態において、本発明は、画像を生成するための一つのフォトダイオードを備えたディスプレイ型ラスタ走査と同種の走査システムを含んでいる。そうすることにより、本発明は伝統的な画像装置に比べ小型の画像装置を提供する。
【０００７】
一つの実施形態によれば、本発明の画像装置には、光源ユニット、光センサ及び走査組立部品が備わっている。光源ユニットは細長いさや状物体の先端部に固定式に据え付けられており、標的を照射するのに適合している。光センサは、走査組立部品上に据え付けられ、また細長いさや状物体の先端部に位置し、標的からの光のエネルギーを検出するように適合している。走査組立部品は、標的上の複数の位置のそれぞれからの光のエネルギーを光センサが検出できるように標的を走査している。さらなる実施形態によれば、本発明の画像装置は、標的の画像を生成するために標的上の複数の位置のそれぞれからの光センサからの出力を同期デジタル化する。さらなる実施形態によれば、光源ユニットは広角度／発散照明を提供する。一つの実施形態によれば、光のエネルギーには反射光が含められる。別の実施形態によれば、光のエネルギーは蛍光を含んでいる。
【０００８】
別の実施形態によれば、走査組立部品には、その走査組立部品が光センサを用いて標的を二次元的に走査できるように適合された、一定速度のピボットジョイント上に据え付けられた可動式プラットフォームが備えられている。一つの実施形態によれば、走査組立部品は約１ｋＨｚ以上の掃引周波数で標的を走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約５ｋＨｚを超える掃引周波数で標的を走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約１０ｋＨｚを超える掃引周波数で標的を走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約１５ｋＨｚを超える掃引周波数で標的を走査するように適合されている。別の実施形態によれば、走査組立部品は約２Ｈｚ以上の走査周波数で標的を完全に走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約５Ｈｚを超える走査周波数で標的を完全に走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約１０Ｈｚを超える走査周波数で標的を完全に走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約２０Ｈｚを超える走査周波数で標的を完全に走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約３０Ｈｚを超える走査周波数で標的を完全に走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約４０Ｈｚを超える走査周波数で標的を完全に走査するように適合されている。さらなる実施形態によれば、走査組立部品は約５０Ｈｚを超える走査周波数で標的を完全に走査するように適合されている。しかしながら、様々な掃引及び走査周波数が本発明の範囲を逸脱することなく使用されてもよい。さらなる実施形態によれば、走査組立部品はプラットフォームの動きを制御するための電磁アクチュエータを備えている。代わりの実施形態によれば、走査組立部品はプラットフォームの動きを制御するための圧電アクチュエータを備えている。別の代わりの実施形態によれば、走査組立部品はプラットフォームの動きを制御するためのマイクロエレクトロニックマシン（ＭＥＭＳ）アクチュエータを備えている。
【０００９】
一つの特徴によれば、ＭＥＭＳアクチュエータはシリコンによって製造されており、シリコンは光センサ及びレーザーダイオードの両方の共通基本物質でもある。その光センサかつ／もしくはレーザーダイオードは、標準的な半導体処理技術を用いることにより、ＭＥＭＳアクチュエータプレート上に直接製造されてもよい。これは、走査プラットフォームと分離した部品を結合する必要性を削減し、より高い走査レート及びより少ない動作電源を保ちつつプラットフォーム全体の質量を低減するであろうという利点を備えている。さらなる実施形態によれば、その光センサは、単一ピクセルの光センサである。
【００１０】
一つの実施形態によれば、その画像装置は、光センサの方向に向けられ、かつ標的からの光のエネルギーが光センサに到達することを制限するのに適合した絞りを備えている。一つの特徴によれば、その絞りにより、ある時刻のある標的位置からの光のエネルギーのみが実質上光センサに到達することができる。別の特徴によれば、その絞りは固定焦点距離レンズを備えている。
【００１１】
代わりの実施形態によれば、本発明の画像装置は、光源ユニット、光センサ及び走査組立部品を備えており、そこでは光源ユニット及び光センサの両方が細長いさや状物体の先端部における走査組立部品上に可動式に据え付けられている。光源は、走査組立部品が標的の複数の位置を走査するに従い標的を照射する。光センサは、標的上の走査された位置のそれぞれからの光のエネルギーを同期捕捉する。本発明の画像装置は、次いで、標的画像を生成するために標的の複数の位置のそれぞれからの光センサからの出力を同期デジタル化する。
【００１２】
別の代わりの実施形態によれば、本発明の画像装置は、光源ユニット、光センサ及び走査組立部品を備えており、そこでは、光センサは細長いさや状物体の先端部におけるプラットフォーム上に固定式に据え付けられ、かつ光源はやはりそのさや状物体の先端部における走査組立部品上に可動式で据え付けられている。この実施形態の一つの特徴によれば、その走査組立部品は、標的の複数の位置のそれぞれを別々に照射するために標的を走査する。さらなる特徴によれば、その光センサは、照射された位置のそれぞれからの光のエネルギーを同期捕捉する。別の特徴によれば、本発明の画像装置は、次いで、標的の画像を生成するために標的の各位置からの光センサからの出力をデジタル化する。
【００１３】
一つの実施形態によれば、光源には一つまたは複数のＬＥＤが使用されている。別の実施形態によれば、光源には一つまたは複数のレーザーダイオードが使用されている。さらなる実施形態において、光源ユニットでは、標的の個々の位置に光の焦点を合わせるための固定焦点距離レンズが使用されている。さらなる実施形態によれば、光センサには、標的上の走査された位置のそれぞれからの光のエネルギーを捕捉するための広角度レンズが使用されている。
【００１４】
さらなる実施形態によれば、細長いさや状物体の先端部は、光源からの光の焦点を標的上の走査される位置のそれぞれに合わせるのに適合したレンズを形成している。別の実施形態によれば、細長いさや状物体の先端部は、標的上の走査された位置のそれぞれから戻る光のエネルギーの焦点を光センサに合わせるのに適合したレンズを形成している。
【００１５】
別の代わりの実施形態によれば、本発明は、標的上のある位置に光を照射するための細長いさや状物体の先端部からは離れたところに位置している光源及び光センサの両方を備えた走査システムを提供している。ビーム分離器／結合器は、光源からの光を、光ファイバ接続により、細長いさや状物体の先端部に位置する光ファイバ接続の一端に結合させている。そのビーム分離器／結合器は、標的からの光のエネルギーを、細長いさや状物体の先端部及び同じ光ファイバ接続により、光センサにまた結合させている。さらなる実施形態によれば、その走査システムは、細長いさや状物体の先端部に位置し、光源から標的上の複数の位置のそれぞれへの光を同期走査するため及び標的上の複数の位置のそれぞれから光センサに戻る光のエネルギーを転送するために光ファイバ接続の端部を動かすのに適合した走査メカニズムを備えている。さらなる特徴によれば、本発明の走査システムは、標的の画像を生成するために、標的上の複数の走査位置のそれぞれによる光センサからの出力を同期デジタル化する。
【００１６】
別の実施形態によれば、本発明は標的のカラー画像を生成するのに適合された走査システムを提供している。一つの実施形態によれば、本発明の走査システムは、標的のカラー画像を得るために、標的上の照射された複数の位置のそれぞれに対し順番にパルスを送るカラー（例えば、赤、青、緑）LEDが順番に配列されたフィールドを使用する。一つの好ましい実施形態によれば、本発明の画像装置及び方法は生体組織の解析に特に適合されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本特許もしくは出願書類は、少なくとも一つのカラーで作成された図面を含んでいる。カラー図面を含めた本特許もしくは特許出願公報のコピーは、請求及び必要手数料の支払いにより、特許庁から提供されるだろう。
【００１８】
本発明の前述及び他の目的、それからその様々な特徴をより完全に理解するには、以下の説明を添付図面と合わせて読むとよいであろう。図面中では、異なった図全体に渡り、同一の参照記号は、一般に同一もしくは同種の部品を参照している。また、そこに示されている構成部品は一定の縮尺で描写されている必要はない。
【００１９】
（例示の実施形態の説明）
上記概要において説明したように、本発明は、一つの実施形態において、小型の画像装置に関するものである。一つの実施形態において、その画像装置は、例えばカテーテルのような細長いさや状の物体の先端に位置している。そのさや状物体は、標的組織の外形を観察するために人体に挿入されることが可能である。一つの実施形態によれば、本発明の画像装置は、従来の内視鏡が大き過ぎて使用不能な場合に使用されるものである。
【００２０】
図１Ａは、本発明の例示の実施形態に従った走査検出器を使用している画像装置１００を示す概略図である。示されているように、その画像装置１００は、固定式に据え付けられた光源１０２及び走査光センサ組立部品１０４を備えている。その走査光センサ組立部品１０４は、二つの軸（ｘ，ｙ）に沿って移動するのに適合した走査装置１０８上に据え付けられた一つのフォトダイオード１０６を備えている。また、その画像装置１００は、光源１０２に関して据え付けられ、かつ光源１０２から標的１１４全体への光の焦点を合わせるのに適合した広角度レンズ１１２を備えている。走査装置１０８は、標的１１４上の複数の位置、例えば位置１１６ａ−１１６ｃのそれぞれからの光のエネルギーを受信するためにフォトダイオード１０６を同期走査する。フォトダイオード１０６に関して設置された焦点レンズ１１０は、標的からの光のエネルギーがフォトダイオード１０６に到達するのを制限する。より詳細には、その焦点レンズ１１０は、いかなる時でも、複数の走査された標的位置のうちある特別な位置からの光のみを実質上フォトダイオードまで到着させる。標的全体もしくは関心のある部分の走査に引き続き、走査装置１００は、標的１１４の高品質画像を生成するために、標的１１４上の複数の走査位置のそれぞれに対応する同期捕捉画像に対するフォトダイオード１０６からの出力をデジタル化する。
【００２１】
図１Ｂは、固定位置光源及び図１Ａにおいて説明されたタイプの走査検出器を使用した画像装置１２０の概略側面図である。図１Ｃは、図１Ｂの画像装置の概略上面図である。図１Ｂ及び図１Ｃを参照すると、画像装置１２０は、４つの光源組立部品１２２、１２３、１２５及び１２７、光センサ組立部品１２４、プラットフォーム１２６、支持体１２８、ピボット１３０、ｘ軸アクチュエータ１３２ａ及び１３２ｂ、ｙ軸アクチュエータ１３３ａ及び１３３ｂを備え、これら全ては細長いさや状物体１３９の端部１３４に位置している。光源組立部品１２２、１２３、１２５及び１２７は、支持体１２８の前面に全て固定式に据え付けられている。各光源組立部品は、ＬＥＤ及び標的１３６を照射するのに適合した広角度レンズを備えている。より詳細には、光源組立部品１２２は、ＬＥＤ１２２ａ及び広角度焦点レンズ１２２ｂを備えている。同様に、光源組立部品１２３は、ＬＥＤ１２３ａ及び広角度焦点レンズ１２３ｂを備え、光源組立部品１２５は、ＬＥＤ及び広角度焦点レンズを備え、さらに光源組立部品１２７は、ＬＥＤ及び広角度焦点レンズを備えている。また、各ＬＥＤはＬＥＤ電力ワイヤ（例えば、１２１ａ及び１２１ｂ）により電力供給されている。一つの例示の実施形態によれば、光源組立部品１２２、１２３、１２５及び１２７は標的１３６にいかなる周波数の光を、同時もしくは順々のどちらかで、照射してもよい。一つの実施例においては、光源組立部品１２２、１２３、１２５及び１２７は標的１３６に、白黒画像の生成のためには白色光を、カラー画像生成のためには順番に配列された赤、緑及び青の光を照射してもよい。しかしながら、他のいかなる波長の組合わせを本発明の範囲から逸脱することなく使用してもよい。他の実施形態において、例えば血液を貫通する必要のある走査のような特別な応用では、光源組立部品は、標的１３６に赤外線を照射する。例示の実施形態の一つの特徴によれば、各光源組立部品はプラットフォーム１２６の平面に関してある角度で据え付けられている。図１Ｂ及び図１Ｃの実施形態では、４つの光源組立部品が示されているが、大きさ及び電力の制約によって制限される数ならば、それは幾つであってもよい。
【００２２】
プラットフォーム１２６上には、光センサ組立部品１２４が固定式に据え付けられている。そのプラットフォーム１２６が、同様に、汎用ピボットジョイント１３０を介して支持体１２８に可動式で据え付けられている。プラットフォーム１２６は、汎用ピボットジョイント１３０により、ｘ，ｙ軸の両方向に移動することができる。アクチュエータ１３２ａ、１３２ｂ、１３３ａ及び１３３ｂは、支持体１２８に対するプラットフォーム１２６の動きを引き起こす。より詳細には、アクチュエータ１３２ａ及び１３２ｂは、プラットフォーム１２６をｘ軸に沿って動かし、アクチュエータ１３３ａ及び１３３ｂは、プラットフォーム１２６をｙ軸に沿って動かす。一つの実施形態において、そのアクチュエータはプロセッサ制御される。一つの好ましい実施形態によれば、そのアクチュエータは電磁的である。しかしながら、他の実施形態によれば、そのアクチュエータはＭＥＭＳ、又は圧電アクチュエータでもよい。制御信号は、走査制御ワイヤ（例えば、１３１ａ及び１３１ｂ）を介してアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂ、１３３ａ及び１３３ｂに送信される。
【００２３】
その例示の実施形態によれば、アクチュエータ１３２ａ、１３２ｂ、１３３ａ及び１３３ｂは、光センサ組立部品１２４が標的１３６上の複数の位置のそれぞれからの光のエネルギーを検出できるように標的１３６を走査するために、予め定められたパターン（例えば、スパイラル、円、ラスタ走査等）でプラットフォーム１２６を作動させる。検出される光は、例えば、蛍光もしくは反射光であってもよく、可視光線及び赤外線を含めたスペクトルの中のどこかに由来するものであってもよい。一つの実施形態において、アクチュエータ１３２ａ、１３２ｂ、１３３ａ及び１３３ｂはプラットフォーム１２６の動きを引き起こすために脈動する。さらなる実施形態において、プラットフォームを動かすのに必要な電力を削減するために、アクチュエータを共鳴動作させる。例示の実施形態によれば、光センサ組立部品１２４は、光センサ１２４ａ（望ましくは、一つのフォトダイオード）及び焦点レンズかつ／もしくは絞り１２４ｂを備えている。その焦点レンズもしくは絞り１２４ｂは、標的から光センサ１２４ａに到達できる光のエネルギーの量を制限する。一つの特徴によれば、そのレンズ／絞り１２４ｂは、ある瞬間、ある標的位置からの光のエネルギーのみを光センサ１２４ａに到達させる。オプションとして、光センサ組立部品１２４は、視野（つまり、選択性）をさらに狭くするための光センサ１２４ａ上のマスクを備えている。別の特徴によれば、そのレンズは、固定焦点距離被覆レンズである。一つに実施形態において、そのレンズは勾配屈折率レンズである。別の特徴によれば、細長いさや状物体１３９の端部１３４は、光源組立部品から標的１３６への光の供給かつ／もしくは標的１３６から戻る光のエネルギーの焦点を光センサ１２４ａに合わせることを補助するためのレンズ１４０を形成もしくは含んでいる。
【００２４】
さらなる特徴によれば、例示の画像装置１２０はその動作と捕捉回路を同期させ、標的１３６の画像を生成するために、標的１３６上の複数の位置（例えば、１３８）それぞれに対応する光センサ１２４ａからの出力をデジタル化する。
【００２５】
一つの実施形態によれば、例示の画像装置は約１平方ｍｍの大きさであり、約１００ミクロンの解像度を提供する。
図２Ａ及び２Ｂは本発明の別の実施形態２００を表し、そこでは光源組立部品１２２、１２３、１２５及び１２７と光センサ組立部品１２４との両方がプラットフォーム１２６に据え付けられ、それゆえ、標的１３６上の複数の位置のそれぞれの方向を向くことができる。図1Ｂ及び１Ｃの実施形態において使用された広角度発散レンズよりむしろ、図２Ａ及び２Ｂの例示の実施形態に従った光源組立部品レンズ（例えば、１２２ｂ及び１２３ｂ）は、光源組立部品から標的１３６上の走査される複数の位置のそれぞれへの光の焦点を合わせる固定焦点距離レンズである。この相違点以外は、図２Ａ及び２Ｂの実施形態は、図１Ｂ及び１Ｃの実施形態と本質的に同様に動作する。
【００２６】
本発明の例示の実施形態によれば、図３は走査光源及び固定位置検出器を使用した画像装置３００の概略側面図である。図３に例示の実施形態によれば、光源組立部品１２２はプラットフォーム１２６上に固定式に据え付けられている。先の実施形態のように、プラットフォーム１２６は汎用ピボット１３０を介して支持体１２８に可動式に据え付けられており、ｘ軸アクチュエータ１３２ａ、１３２ｂ及びｙ軸アクチュエータにより動作する。光センサ組立部品１２４は、支持体１２８上のプラットフォーム１２６と隣り合った位置に固定式に据え付けられている。この実施形態においては、光源組立部品１２２には固定焦点距離レンズ１２２ｂが使用され、光センサ組立部品１２４には広角度レンズ１２４ｂが使用されている。
【００２７】
図３に例示の実施形態によれば、光源組立部品１２２が標的１３６上の複数の位置のそれぞれに、例えば白黒画像生成のためには白色光を、もしくはカラー画像生成のためには順番に配列された赤、緑、青の光を、離散的に照射できるように標的１３６を走査するために、予め定められたパターン（例えば、スパイラル、円、ラスタ走査等）でｘ及びｙ軸方向に沿って、アクチュエータはプラットフォーム１２６を動かす。上で議論したように、図３において一つの光源組立部品のみが示されているが、本発明の範囲を逸脱することなく、いかなる数の光源組立部品がプラットフォーム１２６に据え付けられていてもよい。
【００２８】
図３の実施形態によれば、光センサ組立部品１２４は光センサ１２４ａ（望ましくは、一つのフォトダイオード）及び広角度レンズ１２４ｂを備えている。そのレンズにより、光源組立部品１２２からの光に起因する標的１３６からの実質上全ての光のエネルギーが光センサ１２４ａに到達する。標的１３６上の複数の位置のそれぞれにわたって離散的に光源が同期走査すること、及びその複数の位置のそれぞれに対応する光センサ１２４ａからの出力をデジタル化することを行い、図３のセンサ装置は標的１３６の画像を生成する。
【００２９】
図４は、本発明の例示の実施形態による光センサシステム４００を表す。そのシステム４００は、光源４０２及び光センサ４０４を備え、そのどちらも標的１３６上の位置に光を照射するための細長いさや状物体４０８の先端部４０６からは分離した場所に位置している。ビーム分離器／結合器４１０は、光ファイバ接続４１２を介して、光源４０２からの光を細長いさや状物体４０８の先端部４０６に位置した光ファイバ接続４１２の一端４１４に結合させる。また、ビーム分離器／結合器４１０は、標的１３６からの光のエネルギーを、細長いさや状物体４０８の先端部４０６及び光ファイバ接続４１２を介して、光センサ４０４に結合させる。図４に例示の実施形態によれば、その走査システム４００は、細長いさや状物体４０８の先端部４０６に位置した走査メカニズム４１６を備えており、それは、光源４０２から標的１３６上の複数の位置のそれぞれへの光を同期走査するため、及び標的１３６の複数の位置のそれぞれから光センサ４０４に戻る光のエネルギーを転送するために光ファイバ接続４１２の端部４１４を動かすのに適合している。一つの例示の特徴によれば、システム４００では、光源４０２かつ／もしくは光センサ４０４は、細長いさや状物体４０８からは離れて位置するよう構成されている。図４に例示の実施形態のさらなる特徴によれば、走査システム４００は、標的１３６の画像を生成するために、標的１３６上の複数の走査位置のそれぞれによる光センサ４０４からの出力を同期デジタル化する。
【００３０】
上記実施形態では、標的を直接に走査することが説明されたが、代わりの実施形態では、レンズ１４０のようなレンズが画像縮小のために用いられてもよい。その時、その縮小された画像が走査されてもよい。このように、プラットフォーム１２６の必然的な運動及び走査時間を削減できる。
【００３１】
本発明の例示の実施形態によれば、図５は円形走査パターンを示している。標的の画像領域の中心から出発し、その走査により直径の増加を伴う円形パターンが作られるように走査装置を動かすことにより、その画像は取得される。その直径は、検査領域の端に辿り着くまで増加する。その走査スポットは、次のフレームにおいてその中心に戻る必要はない。代わって、本発明の例示の画像装置は、増加する直径の円の場合のデータとは異なるデータを取得する。そのデータは、画像領域の中心に辿り着くまで直径が減少していく円形パターンを用いることにより、取得される。一つの実施形態において、奇数番目のフレームには増加する直径の走査が用いられ、一方、偶数番目のフレームには減少する直径の走査が用いられる。本発明の走査装置は、走査パターンの相（つまり、増加、又は減少する直径）に基づいて、その情報を適切にデジタル化する。その取得されたデータは、本質的に極座標（r，θ）におけるものである。極座標は、画像再構成のために、カルテシアン座標に変換できる。本発明の別の例示の実施形態によれば、図６はスパイラル走査パターンを表している。他の例示の実施形態によれば、多角形走査パターン、例えば正方形走査パターンが使用される。いかなる走査パターンも本発明の範囲から逸脱することなしに使用できることを注意すべきである。
【００３２】
図７Aは、本発明の原理に従って構成された実際の装置を用いて走査された画像を表している。図７Bは、図７Aの画像に対応する三次元斜視図の加工していないデータを表しており、単一ピクセル光センサを使用する本発明の例示の実施形態により生成されたものである。図７Cは、図７Aの画像に対応する振幅カラーマップであり、単一ピクセル光センサを使用する本発明の例示の実施形態により生成されたものである。図８Aは、本発明の例示の実施形態により生成された走査画像の別の例を表している。図８Aにおいて、ｘ，ｙ軸で示された次元の単位はミリメータである。図８Bは、走査された画像の別の例を表し、そこでの画像には配向を示すためにタブが含められている。図８Bにおいて、ｘ軸に沿って示された次元の単位はミリメータである。
【００３３】
上記例示の実施形態から見て取れるように、本発明は、安価に加工することができ、かつ従来技術におけるものに比べより小型の光センサ装置を提供する。一つの実施形態において、本発明は、一列の検出器もしくはファイバの束とは対照的な一つの小型検出器を使用する。本発明により解決された一つの問題は、内視鏡が進入できない人体領域に進入できることである。加えて、本発明の装置は安価に製造することができるので、使い捨てにすることができる。加えて、例示の実施形態の装置は、利用できるいかなるディスプレイ技術を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】本発明の例示の実施形態に従った走査検出器を使用した画像装置を示す概略図。
【図１Ｂ】本発明の例示の実施形態に従った固定位置光源及び走査検出器を使用した画像装置の概略側面図。
【図１Ｃ】図１Bの画像装置の概略上面図。
【図２Ａ】本発明の例示の実施形態に従った走査光源及び走査検出器を使用した画像装置の概略側面図。
【図２Ｂ】図２Aの画像装置の概略上面図。
【図３】本発明の例示の実施形態に従った走査光源及び固定位置検出器を使用した画像装置の概略側面図。
【図４】本発明の別の例示の実施形態に従った光源及び検出器からは離れて位置する走査装置を使用した画像装置を示す概略図。
【図５】本発明の例示の実施形態に従った円形画像走査パターン。
【図６】本発明の別の例示の実施形態に従ったスパイラル形画像走査パターン。
【図７Ａ】本発明の例示の実施形態に従ったテストパターンとして使用された画像パターン。
【図７Ｂ】本発明の例示の実施形態に従った単一ピクセル走査カメラにより認識された画像としての図７Aの画像パターン。
【図７Ｃ】本発明の例示の実施形態に従った振幅カラーマップとしての図７Bの画像パターン。
【図８Ａ】一枚の紙の上に描かれた画像の別の例示の走査。
【図８Ｂ】配向を示すタブを追加した図８Aと同一画像の走査。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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