(57)【要約】  本発明は共焦点イメージング装置用（特に内視鏡用）のミニチュア型共焦点光学ヘッド（4）に関するもので、このヘッドは光ビーム（13）を発生する点光源（2b）と、光学ヘッドの一端に（一部外側に）配置され、検体（15）の表面下の観察視野（14）内に位置する励起点（19）に前記光ビームを収斂させるためのボールレンズ（12）と（このレンズの開口係数と点光源のサイズはアッセンブリの共焦点性を保障するようになっている）、励起点（19）が前記観察視野を走査するように点光源を回転変位させるための走査手段（10、21、22）とを備えている。本発明の装置は、非常に良好な光学品質を有し全視野にわたって均質な（ボールレンズの球対称により光収差は全視野にわたり一定である）共焦点画像をリアルタイムで（約１０画像／秒）得るのを可能にするもので、これをミニチュア型ヘッドにより達成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共焦点イメージング装置用、特に内視鏡用の、ミニチュア型共焦点光学ヘッド（4）であって、前記ヘッド（4）は光ビーム（13）を発生するための点光源（13）を備え、その特徴は、このヘッドは、更に、
−光学ヘッド（4）の端部に配置され、検体（15）の表面下の観察視野（14）上に位置する励起点（19）に前記光ビーム（13）を収斂するためのボールレンズ（12）と（このレンズの開口係数と点光源のサイズは全体の共焦点性を保障するようになっている）、
−励起点（19）が前記観察視野を走査するように点光源を回転変位させるための走査手段（10、21、22）、
とを備えていることを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
走査時には、点光源はボールレンズとは独立に枢動することを特徴とする請求項１に基づく光学ヘッド。
【請求項３】
走査時には、点光源とボールレンズの中心との間の距離は観察視野（14）が湾曲するべく一定に保持されることを特徴とする請求項２に基づく光学ヘッド。
【請求項４】
走査時には、点光源はボールレンズと連動することを特徴とする請求項２に基づく光学ヘッド。
【請求項５】
検体に対するボールレンズの滑りを容易にするため、ボールレンズの外側表面と検体との間に液体（23）を導入するための手段を更に備えていることを特徴とする請求項４に基づく光学ヘッド。
【請求項６】
検体に対してボールレンズが滑るのを可能にするための窓として剛性の湾曲した薄いプレートを更に備えていることを特徴とする請求項４に基づく光学ヘッド。
【請求項７】
走査手段（21、22）は直接にボールレンズに作用することを特徴とする請求項４から６のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項８】
走査手段（21、22）は直接に点光源に作用することを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項９】
点光源と一体的で、ボールレンズの残留収差を補正するために点光源とボールレンズ（12）との間に配置された、補正用光学手段（11）を更に備えていることを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項１０】
走査手段はリアルタイムで二次元画像を得るべくボールレンズの２つの回転軸線に沿って走査を行う手段を備えていることを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項１１】
２つの回転軸線に沿った走査はほぼ４kHzの周波数に達することを特徴とする請求項１０に基づく光学ヘッド。
【請求項１２】
走査手段はマイクロモータを有することを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項１３】
走査手段は圧電手段を有することを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項１４】
走査手段はMEM’s型のマイクロメカニック手段を有することを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項１５】
外部光源から光ビームを導くようになった光ファイバ端部部分を備え、光ビームは点光源を構成するファイバから出ることを特徴とする前記請求項のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項１６】
光ファイバは単モードであり、戻り信号の空間的濾過を可能にし、従って、ヘッドの共焦点性を保障するようなコア直径および開口係数を有することを特徴とする請求項１５に基づく光学ヘッド。
【請求項１７】
点光源は、共焦点装置に適合する開口係数およびキャビティー出口直径を有するVCSEL型のレーザ源からなり、後者はVCSELのキャビティーの背後に配置されたセンサーに接続されていることを特徴とする請求項１から１４のいづれかに基づく光学ヘッド。
【請求項１８】
−積分走査式の共焦点光学ヘッド（4）と；
−光ビームを発射するようになった光源（1、2a、2b）と；
−発射された信号を検出する手段（5）と；
−発射された信号を制御および処理してイメージング視野の共焦点画像を再構築するようになった電子制御手段（9）；
とを備え、光学ヘッド（4）は前記請求項のいづれかに基づくものであることを特徴とする共焦点イメージング装置。
【請求項１９】
光学ヘッド（4）まで及び光学ヘッド（4）から伝送するための伝送用光ファイバ（2b）と光ファイバ（2a）とを連結するための連結手段（3）とレーザ源（1）とに接続された光ファイバ（2a）と、発射された信号を検出手段まで伝送する伝送用ファイバ（2c）とを特徴とする請求項１８に基づく装置。
【請求項２０】
光学ヘッドはVCSELレーザ源と積分検出器を備え、この装置は光学ヘッドと信号処理手段との間の可撓性連結手段を備えていることを特徴とする請求項１８に基づく装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、均質な共焦点画像を形成するための積分走査式ミニチュア光学ヘッド、並びにこの光学ヘッドを用いた共焦点イメージング装置に関する。
【０００２】
本発明の特に有用な用途は、特に内視鏡の操作チャンネル（内径２〜３ｍｍ）を介して、又は、内視鏡に組み込まれた光学ヘッドを用いて、生体内式（in-vivo）その場式（in-situ）に生物組織の観察および分析を可能にする、高解像度の共焦点イメージングの分野である。本発明は、また、光学ヘッドのミニチュア化を強くは必要としない皮膚科学および婦人科学に適用することができ、或いは更にヒトや小動物に対するその場式の生物学的分析の分野に適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
第１のタイプの装置、特に特許出願WO 00/16151に記載された装置によれば、可撓性の光ファイバの束で構成されたイメージガイドが使用され、その遠位端には分析すべき検体に接触させるようになった集束用光学ヘッドが設けてある。励起ビームの走査手段は、ファイバを順々に走査するために設けたイメージガイドの近位端に位置する。共焦点特性は、この場合には、特に、ガイドの同一の光ファイバが励起信号と発射された戻り信号とを伝送するために使用されることに存する。このタイプの装置は、機械的な観点において光学ヘッドが簡素化されており、従って、ミニチュア化することの可能な集束用光学手段を基本的に備えているという利点を有する。他方、この装置は、複数の光ファイバのマトリックスを使用することに関連するある種の不都合、特に組織のサンプリングの問題（１本のファイバの照明に対応する複数の励起点間の連続性）、ファイバに１本づつ導入する問題、および特に後方散乱に関しイメージガイドの入口および出口におけるノイズ反射の問題、画像上のファイバのパターンを次に補正するために必要な画像の複雑な情報処理、などの問題を有する。
【０００４】
他のタイプの公知の装置によれば、ビーム走査手段は唯一の可撓性光ファイバの遠位端にある光学ヘッド内に位置する。共焦点特性は、この場合には、ファイバのコアの直径および開口係数を適切にすることにより、その光ファイバが励起信号と発射された戻り信号とを伝送するために使用されることによって得られる。
【０００５】
この種の装置の不都合は、この場合、基本的に、ヘッドを小型化することの困難さと、光ファイバから出るビームの走査を行うために用いる機械的手段の再現可能性および信頼性に関連している。
【０００６】
文献US 6,091,067には、１本の光ファイバが２つの同種二形型圧電楔に固定された走査装置が記載されており、一方の楔はファイバの軸方向に配置してあり、他方の楔は光軸に垂直な方向に配置してある。これらの楔は、観察視野に対する適切な動きを提供するためには、所定の長さを有しなければならない。光ファイバの軸線に垂直なので、この長さの制約は実際には本発明の目的とする生体内式その場式用途にとっては光学ヘッドの直径が大きすぎるという結果を招く。
【０００７】
幾つかの文献はマイクロメカニック（MEMs）形式のマイクロミラーを用いたミニチュア型共焦点光学ヘッドを記載している。
【０００８】
特許出願US 2002/0018276は１本の光ファイバを用いたミニチュア型共焦点装置を記載している。ファイバから出る光はレンズのメタライズ部へ反射される。この光は次にファイバを囲繞する二次元のマイクロミラーMEMs上で反射される。光はそれから光学系を介して検体の方へ送られる。検体から来る光は逆の経路を辿り、空間的濾過の作用をするファイバを通る。この装置はミニチュアであり、直径２ｍｍ、長さ２.５ｍを有する。
【０００９】
特許US 6,154,305、US 6,088,145、US 6,007,208、US 5,907,425、US 5,742,419、US 6,172,789およびUS 6,057,952は、静電気的に枢動する２つのマイクロミラーMEMsによって観察視野の走査が行われるようになった共焦点ヘッドを記載している。提案されたヘッドはミニチュア化可能であるが、他方、本発明が目的とする用途（例えば一般に数十μｍで離間した直径５μｍの複数の細胞核を観察できるには最小限100×100μｍの視野に対応する）に比してあまりにも小さな60×60μｍの観察視野を提供する。毎秒当たり画像数５〜８はリアルタイムのイメージング（640ラインの最も遅いモードで最低毎秒１０〜１２画像を必要とする）のためには更になお不充分である。更になお、それらの幾つかについては、観察視野は光ファイバの軸線に平行であり、これは実際の使用（プローブの正しい位置決め）が困難となるおそれがある。
【００１０】
一般に、マイクロミラー上で次々に起こる反射による光ビームの方向変化は、光学収差、特に視野の歪み又は湾曲を生じさせるのであり、これは補正する必要がある。
【００１１】
文献US 6,294,775は２つの軸線に沿って共鳴せられる光ファイバを用いたミニチュア型内視鏡装置を開示している。１つの光学素子は検体内でファイバから出るビームを集束させるのを可能にする。走査は螺旋状に行われるという特殊性を有する。しかしながら、得られた画像は観察視野全体にわたって不均質な品質を
呈する。
【発明の開示】
【００１２】
本発明は、全視野にわたって均質な画像を得ることの可能な装置を提供することにより、これらの不都合を解消することを目的とするものである。
本発明の他の目的は、例えば内視鏡の操作チャンネルに組み込むべく充分に小型の光学ヘッドを提供することである。
本発明の更に他の目的は、リアルタイムで（少なくとも１０画像／秒）画像を形成することが可能で、最低約100μｍ×100μｍ、好ましくは150μｍ×150μｍのオーダーのイメージング視野をカバーすることの可能な装置を提供することである。
【００１３】
前記目的の少なくとも１つは共焦点イメージング装置（特に内視鏡）のためのミニチュア型共焦点光学ヘッドによって達成されるもので、このヘッドは光ビームを発生するための点光源を備えている。本発明によれば、この光学ヘッドは、更に：
−光学ヘッドの端部に（好ましくは、部分的に外側に）配置され、検体の表面下の観察視野上に位置する励起点に前記光ビームを収斂するためのボールレンズと（このレンズの開口係数と点光源の仕様（直径と開口係数）は全体の共焦点性を保障するようになっている）、
−励起点が前記観察視野を走査するように点光源を回転変位させるための走査手段、
とを備えている。
【００１４】
走査はボールレンズの中心を通る２つの軸線に沿った回転運動からなる。
【００１５】
ボールレンズはレーザ光を検体の内部に集束させるのを可能にする。ボールレンズは以下のような多数の利点を呈する：
−球対称：回転走査に関連するこの球対称は均質な画像を得るのを可能にする。何故ならば、従来技術の大部分の装置とは異なり、収差は全視野にわたって一定にとどまるからである。
−開口係数が大きい（空気中でNA＝１）：この大きな開口係数は集束面から来る光子を最大限に回収するのを可能にすると共に、点光源の小さな直径に関連して、装置全体の良好な共焦点性を保障するのを可能にする。
−直径が小さい：ボールレンズの直径は数十マイクロメーターから数十ミリメーターまで変えることができ、装置のサイズを決めるボールレンズ直径は、非侵襲特性を授与するために、観察すべき視野のサイズと研究したいサイトとに応じて選ぶことができる。
−組立の容易性：ボールレンズは円柱形のヘッド内に配置しなければならないので、ボールレンズを使用すれば傾動の問題がない。
【００１６】
本発明の光学ヘッドによれば、充分なミニチュア化が達成される。即ち、ボールレンズと点光源を使用すれば、例えば１本の光ファイバだけを用いて、検体に対する大きな開口係数および非常に良好な共焦点基準を保持しながら、装置の嵩（従って総直径）を低減することが可能になる。
【００１７】
共焦点特性と視野内での収差の均質化は、光学装置に関連する視野の中央と縁との間の差を呈することのない良好な品質の画像を得るために必要である。
【００１８】
本発明の第１変化形によれば、走査時には、点光源はボールレンズとは独立に枢動する。この場合には、点光源とボールレンズの中心との間の距離は観察視野が湾曲するべく一定に保持される。従って、走査手段は、ボールレンズの半球の周りの回転運動に沿って点光源を変位させながら直接に点光源に作用する。好ましくは、ボールレンズは固定したまゝである。
【００１９】
本発明の第２変化形によれば、点光源はボールレンズと連動する。従って、ボールレンズはその中心を通る２つの回転軸線に沿って枢動することができる。好ましくは、走査手段は直接にボールレンズに作用する。また、ボールレンズと点光源に１つの動作を与えることができる。ボールレンズが枢動するこの走査モードにおいては、画像を形成するためボールレンズは検体に対して動くので、ボールレンズは検体上で滑らなければならない。従って、これは、検体はヘッドに対して（より詳しくは、ボールレンズに対して）静止したまゝであることを前提とするものである。このため、本発明の光学ヘッドは、好ましくは、検体に対するボールレンズの滑りを容易にするため、ボールレンズの外側表面と検体との間に液体を導入するための手段を備えている。この液体は例えば光学ヘッド経由で導入した又は自然に形成した水膜からなることができる。或いは、検体に対してボールレンズが滑るのを可能にするための窓として剛性の湾曲した薄いプレートを設けることができる。
【００２０】
好ましくは、光学ヘッドは、点光源と一体的で、ボールレンズの残留収差を補正するために点光源とボールレンズとの間に配置された、補正用光学手段を更に備えている。
【００２１】
従って、ボールレンズを静止したまゝにしておくことができる第１走査モードによれば、点光源は補正レンズと連動し、これら二者は共にボールレンズに関してθおよびφの２つの回転軸線に沿って枢動する。補正レンズとボールレンズとの間の距離はずっと一定に保持される。第２の走査モードによれば、点光源＋補正レンズ＋ボールレンズのアッセンブリは回転中心としてのボールレンズの中心に対してθおよびφの２つの軸線に沿って枢動する。この場合には、補正レンズとボールレンズは接着することができる。
【００２２】
これら２つの場合には、走査手段は好ましくはリアルタイムで二次元画像を得るべくボールレンズの２つの回転軸線θおよびφに沿って走査を行う手段を備えている。その場合には、１０から１２画像／秒のレートを保障するべく走査の周波数は１方向に沿ってほぼ４kHzに設定する。
【００２３】
更に、走査手段は点光源と１以上の光学系（補正レンズのみ、若しくは、補正レンズ＋ボールレンズ）の変位を支えるようになっている。マイクロメカニック走査は、想定可能な任意の形式のアクチュエータ（静電式、磁気式、熱式）を備えた、マイクロモータ、圧電手段、又はMEM’s手段により行うことができる。これらの走査手段は、好ましくはボールレンズの表面に完全に沿った半球面内で走査を行うべく高精度で制御することができる。従って、イメージング視野は湾曲している。
【００２４】
本発明の好ましい実施態様によれば、光学ヘッドは外部光源から光ビームを導くようになった光ファイバ端部部分を備え、光ビームは点光源を構成するファイバから出る。好ましくは、光ファイバは単モードであり、戻り信号の空間的濾過を可能にし、従って、ヘッドの共焦点性を保障するようなコア直径および開口係数を有する。
【００２５】
換言すれば、光ファイバは、検体の照明が可能な限り最も均質であることと、戻りの空間的濾過が可能な限り最良であることとを同時に可能にするべく、長手方向に単モードである。光ファイバの開口係数は変えることができ、励起ビームを最適化するべく装置の所望の倍率に応じて選ぶことができる。
【００２６】
変化形によれば、点光源は、共焦点装置に適合する開口係数およびキャビティー出口直径を有するVCSEL型のレーザ源からなり、後者はVCSELのキャビティーの背後に配置されたセンサーに接続されている。
【００２７】
本発明の他の観点によれば、本発明は共焦点イメージング装置を提供するもので、この装置は：
−前述したような積分走査式の共焦点光学ヘッドと；
−光ビームを発射するようになった光源と；
−発射された信号を検出する手段と；
−発射された信号を制御および処理してイメージング視野の共焦点画像を再構築するようになった電子制御手段とを備えている。
【００２８】
この装置は、更に、光学ヘッドまで及び光学ヘッドから伝送するための伝送用光ファイバと光ファイバとを連結するための連結手段とレーザ源とに接続された光ファイバと、発射された信号を検出手段まで伝送する伝送用ファイバとを有することができる。
【００２９】
本発明によれば、光学ヘッドがVCSELレーザ源と積分検出器を備えている場合には、この装置は光学ヘッドと信号処理手段との間の可撓性連結手段を備えている。
【００３０】
本発明の他の利点や特徴は非限定的な実施例の詳細な説明と添付図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本発明のミニチュアヘッドを組み込むことの可能なファイバ付き共焦点イメージング装置を概略的に示す。
【００３２】
この装置は例えばレーザ源のような光源１を備え、後者は検体中に蛍光又は後方散乱による戻り信号を発生することの可能な波長を有する励起信号を発射するようになっており、前記信号は単モードの第１の光ファイバ２ａによって例えば50／50ファイバカプラーのような連結手段３まで搬送され、この連結手段は、光源１から来る励起信号を１本の単モード光ファイバ２ｂ（その末端には本発明のミニチュア光学ヘッド４がある）内へ指向させるべく設けてあると共に、励起された部位から来る戻り信号を第３の単モード光ファイバ２ｃによって例えばフォトセンサーのような検出手段５の方へ指向させるべく設けてある。この装置は光源１と光学ヘッド４の走査手段と検出手段５とを同期して制御するための制御・操作・同期用電子手段６を備えた電子制御ユニット９を備え、この電子制御ユニットは特に検体中における信号の位置を検出してリアルタイムで画像を構成するのを可能にする。ユニット９は、更に、検出手段５によって検出された信号を増幅し成形しA/D変換するための電子手段７と、取得カードとグラフィックカードを有する情報処理手段８と、得られた画像を表示する手段を備えている。
【００３３】
この装置は全体的には次のように作動する：ミニチュア光学ヘッド４は例えば内視鏡の操作チャンネルを介して分析すべき検体に接触せられる。光源１は所定の波長を有する励起信号をファイバ部分２ａ内へ送る。カプラー３は励起信号をファイバ部分２ｂ内へ指向させて、信号を光学ヘッド４へ導き、光学ヘッド内では信号は走査され、検体内の所与の深度のところの分析表面（又は、分析視野）上に集束される。検体内の走査された表面から出た戻り信号は励起信号とは逆の経路を辿ってカプラー３に至る。即ち、戻り信号は光学ヘッド４の光学手段によって捕集され、ファイバ部分２ｂ内に再結合され、次いでファイバ部分２ｃ内のカプラー３によって検出器５の方へ指向せられる。検出された信号は増幅され、ディジタル信号に変換され、次いでデータ処理され、リアルタイムで表示される画像要素を構成する。
【００３４】
次に図２から図５に示した選ばれた実施例を参照しながら本発明のミニチュアヘッドを詳細に説明する。
【００３５】
図２および図３には本発明の光学ヘッド４の実施例を示す。このヘッド４は例えば管状のレンズホルダーのような中空の本体１６からなる機械的支持構造であり、その第１端部１７は開口しており、第２端部１８は密閉されている。光ファイバ２ｂは開口１７を介してヘッド４内まで貫入している。光ファイバ２ｂの端部は補正レンズ１１と一体になっている。
【００３６】
光ファイバ２ｂを出たレーザビームの軸線上には、補正レンズ１１の後に、このレーザビームを検体１５（これは例えば生きている器官の組織である）内に位置する励起点（スポット１９）に集束させるのを可能にするボールレンズ１２がある。補正レンズとボールレンズは検体内の数十ミクロンの深度に光を集束させるのを可能にする。
【００３７】
組織１５を出た光は光ファイバ２ｂ（これは空間的濾過の作用をする）内に再結合される前に光学ヘッドアッセンブリ内に戻る。この深度から来る光子しか検出しないというこの装置の共焦点特性は、光ファイバ２ｂの特性と補正レンズ１１とボールレンズ１２とのアッセンブリの特性によって保障される。
【００３８】
光ファイバは、組織１５の照明が出来るだけ均質であることと、戻りの空間的濾過が出来るだけ最良であることとを同時に可能にするべく、長手方向単モードである。ファイバの開口係数は、光子の回収を最適化すると共に、適切なコア直径と相俟って、光ファイバ２ｂ内への戻り信号の連結（従って、空間的濾過）が可能な限り最良になるように選ばれる。典型的には、開口係数は装置の所望の倍率に応じて０.２〜０.４であり、コアの直径は１〜２μｍである。
【００３９】
光ファイバ２ｂとボールレンズ１２との間に配置された補正レンズ１１は特にボールレンズ１２の残留収差を補正すると共に場合により走査に関連する収差を最小限にする機能を有する。この補正レンズは１つ若しくは複数の屈折レンズ（二枚玉レンズ、三枚玉レンズ、屈折率分布レンズ、等）又は回折レンズで構成することができる。レンズの数は走査時に変位重量が小さくなるように比較的制限される。図２および図３の実施例では、補正レンズ１１は光ファイバ２ｂと連動するが、ボールレンズ１３とは連動しない。
【００４０】
ボールレンズは光学ヘッドの出口窓２０内に形成した円形オリフィス内に気密に楔止してある。このボールレンズ１２は、ヘッド４を組織１５の上に置いた時にボールレンズの外側部分が組織１５内に押し込まれる突出部を構成するように、部分的に本体１６の外側に配置してある。
【００４１】
観察視野１４の二次元画像を形成するため、スポット１９がこの観察視野１４を描くようにレーザ光を走査する。このため、光学ヘッド４は、本体１６に支持され、かつ、光ファイバ２ｂと補正レンズ１１との組立体を半球面内で変位させるように配置された走査手段１０を備えている。観察視野１４はその場合半球形の（又は、より一般的には、湾曲した）視野である。補正レンズ１２は、ボールレンズ１２に決して接触することなく、ボールレンズ１２の形と対偶する面を有する。走査中は補正レンズ１１とボールレンズ１２との間の隙間は一定に保たれる。この走査はボールレンズの中心を通る２つの軸に沿って行われる。図３には、走査の２つの極端位置を示す。枢動角は大きなサイズの観察視野１４を可能にするように選ばれ、走査速度はリアルタイムで（少なくとも１０画像／秒）画像が得られる程度である。走査装置は、第１軸線に沿ったほぼ４kHzの周波数の迅速な走査と、第１軸線に垂直な第２軸線に沿ったほぼ10〜15Hzの周波数の緩慢な走査とを夫々行うべく、圧電手段（図示せず）とMEMs手段（図示せず）とを有することができる。
【００４２】
光学ヘッド４内に含まれる構成要素の組立体は、総外径が最大で２〜３ｍｍでなければならないようなヘッドのミニチュア化に適合するサイズを有する。走査手段によって作動される構成要素は耐久性があると共に機械的要求に応えることができなければならない。
【００４３】
図２および図３の実施例では、ボールレンズ１２は光ファイバ２ｂと一体ではないので、固定しておくことができる。これに対して、図４および図５に示した第２実施例は、光ファイバ２ｂと補正レンズ１１とボールレンズ１２からなる一体の組合せからなる。補正レンズ１１とボールレンズ１２との間の隙間は廃止してある。第２実施例は、また、走査手段２１および２２は出口窓２０に関連づけてあり、かつ、ボールレンズ１２の中心を通る２つの回転軸線に沿ってボールレンズ１２を枢動させる点で、図２および図３の第１実施例とは異なる。
【００４４】
ボールレンズ１２に直接に走査する場合には、組織１５の外部表面上で滑るのを容易にするべくボールレンズの外側面上に水膜２３を形成する。水は図示しない導管を介して光学ヘッド４経由で導入することができるが、水膜は他の手段によって形成することもできる。また、それに代えて、或いはそれと組み合わせて、前述したような窓を使用することもできる。
【００４５】
次に、本発明のレーザ走査式ミニチュア光学ヘッドの可能な３つの実施例を以下に掲げる：
実施例１：
−光源視野：500μｍ×500μｍ
−走査角（θ、φ）：±3.7°
−光ファイバ２ｂの開口係数：NA＝0.25
−光ファイバ２ｂのコアの直径：φコア＝2.1μｍ
−ボールレンズ１２の直径：φＬ＝２ｍｍ
−ファイバ端部−ボールレンズ中心の距離≦3.8ｍｍ
−ボールレンズの開口係数： NAL＝水中で1.25
−光学系の倍率：Ｇ＝５
−組織１５内のイメージング視野１４：100μｍ×100μｍ
−組織内に集束されたスポット１９の直径：全視野内で回折によって制限される
【００４６】
実施例２：
−光源視野：500μｍ×500μｍ
−走査角（θ、φ）：±6.22°
−光ファイバ２ｂの開口係数：NA＝0.4
−光ファイバ２ｂのコアの直径：φコア＝1.31μｍ
−ボールレンズ１２の直径：φＬ＝２ｍｍ
−ファイバ端部−ボールレンズ中心の距離≦2.29ｍｍ
−ボールレンズの開口係数： NAL＝水中で1.20
−光学系の倍率：Ｇ＝３
−組織１５内のイメージング視野１４：166μｍ×166μｍ
−組織内に集束されたスポット１９の直径：全視野内で回折によって制限される
【００４７】
実施例３：
−光源視野：300μｍ×300μｍ
−走査角（θ、φ）：±7.5°
−光ファイバ２ｂの開口係数：NA＝0.4
−光ファイバ２ｂのコアの直径：φコア＝1.31μｍ
−ボールレンズ１２の直径：φＬ＝１ｍｍ
−ファイバ端部−ボールレンズ中心の距離≦1.14ｍｍ
−ボールレンズの開口係数： NAL＝水中で1.20
−光学系の倍率：Ｇ＝３
−組織１５内のイメージング視野１４：100μｍ×100μｍ
−組織内に集束されたスポット１９の直径：全視野内で回折によって制限される。
【００４８】
実施例２に対して実施例１はより大きな倍率を呈し、従って、最良の横方向および軸方向解像度を呈するが、観察視野が犠牲になる。実施例２に対して実施例３はより小さなイメージング視野を有するが、より小さな嵩を有し（２ｍｍの代わりに、φ＝１ｍｍ）、従って、最良のアクセス性を有する。本発明の他の利点は、前述した走査の２つの場合には、走査の振幅が小さく、従って、デザインをするのがより容易であるということである。その結果、装置の寸法決めは研究対象、用途、および作動モード（蛍光によるイメージングモードか、或いは後方散乱によるイメージングモード）に適合させなければならないであろう。
【００４９】
本発明は、光学品質が非常に良好で全視野にわたって均質な共焦点画像をリアルタイム（約１０画像／秒）で得るのを可能にする；これはレーザ走査式のミニチュア光学ヘッド（直径数ｍｍ）を用いて行われる。このような構成は、ヒト又は動物の生体内（in-vivo）アクセスが困難なサイトのイメージングを、非侵襲式に（内視鏡の場合）或いは極く僅かな侵襲をもって（微小切開）、可能にしなければならない。
【００５０】
勿論、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更を加えることができる。即ち、点光源（光ファイバ、VCSEL）と補正レンズとボールレンズとが一体である場合には、走査手段が点光源と（第１モード）及び／又は補正レンズと直接に連結されるような走査モードを想定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明のミニチュアヘッドを用いたファイバ式共焦点イメージング装置の実施例の概略図である。
【図２】図２は第１実施例に基づくミニチュアヘッドの横からの断面図である。
【図３】図３は図２のミニチュアヘッドの２つの異なる走査位置の断面図である。
【図４】図４は第２実施例に基づくミニチュアヘッドの横からの断面図である。
【図５】図５は図４のミニチュアヘッドの２つの異なる走査位置の断面図である。 
【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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【国際調査報告】
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