(57)【要約】      （修正有）【課題】カテーテルの光学系はシースによって保護されることが多く、シースの円筒形形状によって非点収差が光学系に作り出される。シースによる非点収差を補償する装置を提供する。【解決手段】装置は、導光構成要素２０１、２０２と、光学構成要素２０３と、この光学構成要素２０３から光を受け取るとともに光を経路に沿って導くように構成されている光反射構成要素２０４とを備える。また、光学構成要素２０３および光反射構成要素２０４のうちの少なくとも一方は、接線方向に屈折力を有し、この屈折力は、接線方向のシース２３０の負のパワーを補償して収差を補正する。【選択図】図２
2019164330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光構成要素と、
光学構成要素と、
前記光学構成要素から光を受け取るとともに前記光を経路に沿って導くように構成されている光反射構成要素と
を備え、
前記光学構成要素または前記光反射構成要素のうちの少なくとも一方は、接線方向に負の屈折力を有する、装置。
【請求項２】
前記光反射構成要素は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光反射構成要素の光反射面は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記光反射構成要素の出射面は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記光学構成要素の少なくとも一部および前記光反射構成要素の少なくとも一部を囲み、矢状方向（サジタル方向）に屈折力を有するシースをさらに備え、
前記接線方向の前記光反射構成要素の前記負の屈折力は、前記矢状方向（サジタル方向）の前記シースの前記屈折力に本質的に等しい、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記接線方向の前記負の屈折力は、光干渉断層法イメージングについての光の波長における非点収差を補正するとともに、蛍光励起についての光の波長における非点収差を補正して、光干渉断層法イメージングについての前記光の波長の平均焦点距離が、蛍光励起についての前記光の波長の平均焦点距離の２ｍｍ以内となるようにする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記接線方向の前記負の屈折力は、光干渉断層法イメージングについての光の波長における非点収差を補正する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記接線方向の前記負の屈折力は、蛍光励起についての光の波長における非点収差を補正する、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記光学構成要素は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記光学構成要素の少なくとも一部および前記光反射構成要素の少なくとも一部を囲み、矢状方向（サジタル方向）に屈折力を有するシースをさらに備え、
前記光学構成要素の前記接線方向の前記負の屈折力は、前記矢状方向（サジタル方向）の前記シースの前記屈折力に本質的に等しい、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記光学構成要素は、レンズ、および別の導光構成要素を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記別の導光構成要素の光入射面は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記別の導光構成要素は、ガラスロッドまたはコアレスファイバである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記光学構成要素は、ＧＲＩＮレンズまたはボールレンズを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
シースと、
光学プローブと
を備え、
前記光学プローブは、
第１の導光構成要素、
光学構成要素、および
光反射構成要素を
含み、
前記光学プローブは、接線方向に負の屈折力を有する、装置。
【請求項１６】
前記光学構成要素または前記光反射構成要素のうちの少なくとも一方は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記光学構成要素は、入射面を備えており、
光は、前記入射面を通じて前記光学構成要素に入り、
前記入射面は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記光学構成要素は、ガラスロッドを含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記光反射構成要素は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記光反射構成要素は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する光出射面を有する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記光反射構成要素は、前記接線方向に前記負の屈折力を有する光反射面を有する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
光学構成要素と、
光反射構成要素と
を備え、
前記光反射構成要素は、接線方向または矢状方向（サジタル方向）のうちの一方に屈折力を有する、装置。
【請求項２３】
前記光反射構成要素は、プリズムである、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記光学構成要素は、ＧＲＩＮレンズを含む、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
導光構成要素と、
光学構成要素と、
前記光学構成要素から光を受け取るとともに前記光を経路に沿って導くように構成されている光反射構成要素と
を備え、
前記光学構成要素または前記光反射構成要素のうちの少なくとも一方は、非対称の屈折力を有し、矢状方向（サジタル方向）の前記屈折力は、正である、装置。
【請求項２６】
前記光学構成要素は、前記非対称の屈折力を有し、前記矢状方向（サジタル方向）の前記屈折力は、正である、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記光学構成要素の光入射面は、前記非対称の屈折力を有し、前記矢状方向（サジタル方向）の前記屈折力は、正である、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記矢状方（サジタル方向）向に負の屈折力を有するシースをさらに備え、
前記光学構成要素の前記矢状方向（サジタル方向）の前記正の屈折力と、前記シースの前記矢状方向（サジタル方向）の前記負の屈折力との正味の屈折力は、実質的にゼロである、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
導光構成要素と、
光学構成要素と、
前記レンズから光を受け取るとともに前記光を経路に沿って導くように構成されている光反射構成要素と、
接線方向に負の屈折力を生む手段と
を備える、装置。
【請求項３０】
前記光学構成要素は、レンズを含む、請求項２９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、光学プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテルの光学系は、大抵壊れやすく、したがってシースによって保護されている。非点収差は、シースの円筒形形状によって光学系に作り出される。非点収差により、２つの直交方向の光のビーム焦点は、異なるビームサイズで異なる距離に集束し、またはある方向には発散する一方で別の方向には集束する。したがって、光学系の画質は、劣化する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
光学プローブのいくつかの実施形態は、第１の導光構成要素（ｌｉｇｈｔ−ｇｕｉｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）と、第２の導光構成要素と、レンズと、レンズから光を受け取るとともに光を経路に沿って導くように構成されている光反射構成要素（ｌｉｇｈｔ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）とを備える。導光構成要素および光反射構成要素のうちの少なくとも一方は、接線方向または矢状方向（サジタル方向）のうちの一方の屈折力（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｗｅｒ）を有する。
【０００４】
装置のいくつかの実施形態は、シースと、光学プローブとを備え、光学プローブは、第１の導光構成要素、第２の導光構成要素、レンズ、および光反射構成要素を含む。また、光学プローブは、接線方向に屈折力を有する。
【０００５】
装置のいくつかの実施形態は、レンズと、光反射構成要素とを備え、光反射構成要素は、接線方向または矢状方向（サジタル方向）のうちの一方に屈折力を有する。
【０００６】
光学プローブのいくつかの実施形態は、光ファイバと、スペーサと、レンズと、レンズから光を受け取るとともに光を経路に沿って導くように構成されている光反射構成要素と、補正要素（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ）とを備える。この補正要素は、少なくとも一部に透明である材料を含む。また、補正要素は、非対称の屈折力を有し、補正要素は、光反射構成要素からの光が少なくとも一部透明である材料を通じて移動するように経路に沿って位置する。
【０００７】
光学プローブのいくつかの実施形態は、第１の導光構成要素と、第２の導光構成要素と、レンズと、このレンズから光を受け取るとともに光を経路に沿って導くように構成されている光反射構成要素と、補正要素とを備える。この補正要素は、接線方向に屈折力を有し、補正要素は、光反射構成要素からの光を透過するように経路に沿って位置する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、光線の定義および座標系を示す図である。
【図２】図２は、光学プローブ、駆動ケーブル、およびシースの例示実施形態の部分破断図である。
【図３】図３は、光学プローブおよびシースの例示実施形態の斜視図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｄは、光学プローブおよびシースの例示実施形態の矢状方向（サジタル）ビューおよび接線方向ビューを示す図である。
【図５】図５は、レンズおよび光反射構成要素の例示実施形態のいくつかの測定値を示す図である。
【図６】図６は、レンズおよび光反射構成要素の例示実施形態のいくつかの測定値を示す図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｅは、光学プローブおよびシースの例示実施形態を示す図である。
【図８】図８は、図７Ａ〜図７Ｅに示されている光学プローブおよびシースの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）を示す図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｄは、光学プローブおよびシースの例示実施形態の矢状方向（サジタル）ビューおよび接線方向ビューを示す図である。
【図１０】図１０は、図９Ａ〜図９Ｄに示されている光学プローブおよびシースの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離を示す図である。
【図１１】図１１は、光学プローブの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離を示す図である。
【図１２】図１２は、光学プローブの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離を示す図である。
【図１３】図１３は、光学プローブ、駆動ケーブル、およびシースの例示実施形態の部分破断図である。
【図１４】図１４は、光学プローブの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離を示す図である。
【図１５】図１５は、光学プローブ、駆動ケーブル、およびシースの例示実施形態の部分破断図である。
【図１６】図１６Ａは、光学プローブの例示実施形態を示す図である。図１６Ｂは、光学プローブの例示実施形態を示す図である。図１６Ｃは、光学プローブの例示実施形態を示す図である。
【図１７】図１７は、光学プローブ、駆動ケーブル、およびシースの例示実施形態の部分破断図である。
【図１８】図１８は、光学プローブ、駆動ケーブル、およびシースの例示実施形態の部分破断図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下のパラグラフにより、いくつかの例示的な実施形態を説明する。他の実施形態は、代替例、均等例、および修正例を含み得る。さらに、例示的な実施形態は、いくつかの新規な特徴を含んでいてもよく、特定の特徴は、本明細書に記載されている装置、システム、および方法のいくつかの実施形態に必須でなくてもよい。
【００１０】
一部の光学プローブ（例えば、内視鏡）は、人間の患者などの被検体の内部からイメージを取り込むように構成されている。これらの光学プローブは、ファイバプローブを含むとともに、ファイバプローブの遠位先端にレンズとミラーの両方を備えることができる。レンズおよびミラーは、光のビームの焦点を合わせ、光のビームを集め、光のビームを導く。また、ファイバプローブ内の１つまたは複数の光ファイバは、光学プローブを試料（ｓａｍｐｌｅ）（例えば、器官、組織）へ誘導し、光を試料へ送り届け、試料から光を受け取るために使用することができる。
【００１１】
例えば、光干渉断層法（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）を実行するように構成されている一部の光学プローブは、血管の深さ分解画像を取り込むことができる。これらの光学プローブは、シースおよびコイルを備えるカテーテルの内部にあり得る。光学プローブからの光のビームが血管の表面を横切って回転させられるので、表面における血管の断面画像が得られる。３次元データを取得するために、光学プローブは、回転中に長手方向に平行移動することでき、ヘリカルスキャンパターンから画像を得るようになっている。このヘリカルスキャンは、光学プローブが回転させられている間に、光学プローブの先端を近位端に向けて引っ張り戻すことにより実行することができる。
【００１２】
カテーテルは、透明シースを備えることができ、これを光学プローブからの光のビームが通過する。透明シースの直径が小さくなるほど、透明シースが光学系の一軸に沿って加える光屈折力（ｄｉｏｐｔｒｉｃ  ｐｏｗｅｒ）が強くなり、光学系の非点収差が大きくなる。
【００１３】
図１は、光線の定義および座標系を示す図である。接線方向光線は、ｘp=0で瞳に交差し、一方、矢状方向（サジタル）光線は、ｙp=0で瞳に交差する。以下の説明は、これらの光線の定義を用いる。
【００１４】
図２は、光学プローブ２００、駆動ケーブル２２０、およびシース２３０の例示実施形態の部分破断図である。光学プローブ２００は、第１の導光構成要素２０１（例えば、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、ダブルクラッド光ファイバ）と、第２の導光構成要素２０２（例えば、ガラスロッド）と、レンズ２０３（例えば、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ）と、光反射構成要素２０４（例えば、プリズム）と、プロテクタ２０５（例えば、ＣＡＮ、エポキシ樹脂チューブ）とを備える。
【００１５】
第２の導光構成要素２０２は、レンズ２０３の入射においてビームの開口数を変化させるように調整可能であるガラスロッドまたは別のスペーサとすることができる。光学構成要素間の界面は、界面からの後方反射を減少させるように４°〜８°の角度で傾けることができる。例えば、第２の導光構成要素２０２とレンズ２０３との間の界面は、８°の角度で傾けることができ、レンズ２０３とプリズム２０４との間の界面は、画像（例えば、ＯＣＴ画像）にアーチファクトを引き起こし得る後方反射を減少させるように４°〜８°の角度で傾けることができる。レンズ２０３は、光反射構成要素２０４の近位端に取り付けられるＧＲＩＮレンズとすることができる。光学プローブ２００のいくつかの実施形態は、第２の導光構成要素２０２（例えば、ガラスロッド、スペーサ）、レンズ２０３、または第２の導光構成要素２０２とレンズ２０３との組み合わせを含む光学構成要素を含む。
【００１６】
光反射構成要素２０４は、全反射（ｔｏｔａｌ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＴＩＲ）面またはミラーコーティング面を有することができる。光は、光反射構成要素２０４を出射面２０４ａから出る。プロテクタ２０５は、少なくとも１つの開口部を有し、光反射構成要素２０４と試料との間を移動する光は、少なくとも１つの開口部を通過する。また、シース２３０は、内側媒体２１１（例えば、空気、造影剤）を収容し、この内側媒体２１１は、シース２３０内部の媒体であり、シース２３０は、外側媒体２１２（例えば、空気、造影剤）によって囲まれ、この外側媒体２１２は、シース２３０の外側の媒体である。いくつかの実施形態では、内側媒体２１１は、屈折率１（ｎ＝１）の空気であり、外側媒体２１２は、屈折率１．４５（ｎ＝１．４５）の造影剤である。
【００１７】
駆動ケーブル２２０および光学プローブ２００は、互いに対して固定されている。駆動ケーブル２２０は、光学プローブ２００に取り付けられている遠位端をスピンさせるために近位端のモータから遠位端へトルクを送り届ける。光学プローブ２００をスピンさせることは、光学プローブが３６０°ビューを取り込むことを可能にする。シース２３０内で、光学プローブ２００は、シース２３０をスピンまたは回転させることなくその長手方向軸上で自由にスピンまたは回転することができる。したがって、シース２３０は、光学プローブ２００がスピンする間、静止したままであり得る。
【００１８】
第１の導光構成要素２０１および第２の導光構成要素２０２は、１つまたは複数の異なる波長の光のビームを光学プローブ２００の遠位先端へ送り届けることができる。いくつかの実施形態では、光学プローブ２００は、２本のビームを放出する。１本のビームはＯＣＴに使用され、いくつかの実施形態では、このビームは、１３１０ｎｍの中心波長を有する。ビームの波長は、広帯域であることができ、またはビームは、約１００ｎｍから１５０ｎｍの幅である帯域内で走査することができる。他のビームは、蛍光に関する励起の波長（例えば、６３３ｎｍ）を有する。シース２３０へのビームの入射角は、空気中で１０°よりも大きくかつ３０°未満であり得る。また、ＯＣＴの１つまたは複数の波長については、合焦されたビーム位置は、光学プローブ２００の光軸から垂直に測定されるとき１ｍｍから３．５ｍｍ離れている可能性がある。そして、蛍光ビームは、ＯＣＴ波長の焦点ビーム位置の近くのシース２３０の外側で合焦し得る。レンズ２０３の長さ、レンズ２０３の屈折率プロファイル、および第２の導光構成要素２０２の長さは、ビーム幅および作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）を所望の値に構成するために使用される。
【００１９】
光反射構成要素２０４は、接線方向または矢状方向（サジタル方向）に屈折力を有している出射面２０４ａ（例えば、凹面）を有する。出射面２０４ａの屈折力は、シース２３０によって引き起こされる非点収差を補償するまたは補正する。
【００２０】
図３は、光学プローブ３００およびシース３３０の例示実施形態の斜視図である。光学プローブ３００は、第１の導光構成要素３０１と、第２の導光構成要素３０２と、レンズ３０３と、光反射構成要素３０４とを備える。光学プローブ３００のいくつかの実施形態は、プロテクタを含むが、図３は、プロテクタを省略する。
【００２１】
シース３３０は屈折力を有するので、シース３３０は、非点収差を引き起こし得る。例えば、シースの矢状方向（サジタル）の屈折力は、
【数１】
2019164330.tif 000003
である場合、負である。ただし、ｎsheathはシース３３０の屈折率であり、ｎiは内側媒体３１１（例えば、空気、造影剤）の屈折率であり、ｎcaは外側媒体３１２（例えば、空気、造影剤）の屈折率である。また、ＲSiはシース３３０の内径であり、ＲSoはシース３３０の外径である。したがって、各実施形態では、ｎsheath＝１．５の場合、ＲSi／ＲSo＜１の場合、空気についてｎi＝１、またはエポキシについてｎi＝１．３〜１．４５のいずれかの場合、およびｎca＝１．４５の場合、上記式は、満足する（すなわち、シースは、負の屈折力を有する）。
【００２２】
いくつかの実施形態では、非点収差補正は、第２の導光構成要素３０２の寸法、レンズ３０３の寸法、および光反射構成要素３０４の出射面３０４ａの寸法を適切に構成することによって達成される。
【００２３】
光学プローブ３００のいくつかの実施形態は、１．３１ｕｍの波長を有する光を用いたＯＣＴイメージング、および０．６３３ｕｍの波長を有する光を用いた蛍光マッピングを同時に実行するマルチモダリティシステムのために構成される。構造的な情報を提供できるＯＣＴ波長を、設計された最適な作動距離で合焦させて横分解能を提供することは、イメージングの仕様によっては重要であることがあるが、一方で蛍光波長は、ＯＣＴイメージングの最適な作動距離からわずかにずれて合焦され、それにより蛍光波長は、ＯＣＴイメージングの最適な作動距離においてより低い横方向分解能となるより大きいビームサイズを有することとなる。
【００２４】
例えば、冠状動脈では、関心の動脈の直径は、しばしば約２ｍｍから４ｍｍである。光学プローブ３００が動脈の中心に設置されると仮定すると、動脈の半径は作動距離に対応し、光学プローブ３００の光軸から１ｍｍから２ｍｍである。
【００２５】
ＯＣＴおよび蛍光の波長はともに、血管を貫き、したがって、いくつかの実施形態では、焦点位置または作動距離が１ｍｍから３ｍｍで最適である。これらの作動距離内で、焦点は、２つのモダリティ間で異なり得る。（例えば、冠状動脈測定の場合）光学プローブ３００のいくつかの実施形態は、互いの２ｍｍ以内である焦点距離または作動距離を有する。いくつかの実施形態は、より大きい血管（例えば、末梢動脈）に使用される例示実施形態の場合、血管の直径および所望の作動距離に対応する焦点距離または作動距離により大きい差を有する。
【００２６】
焦点の最適化は、２つの波長について複数の屈折率を用いるとともに、最適化問題を解決することによって達成され得る。最適化するとき、１つまたは複数の光学構成要素を分割することにより、またはスペーサを加えることにより、２つの波長について複数の屈折率の異なる組み合わせを用いて、別の材料を加えることが効率的であり得る。
【００２７】
また、光学プローブ３００のいくつかの実施形態は、ＯＣＴイメージングおよび蛍光イメージングに加えてまたは代替として、近赤外分光法などの他のモダリティのために構成される。
【００２８】
図４Ａ〜図４Ｄは、光学プローブおよびシースの例示実施形態の矢状方向（サジタル）ビューおよび接線方向ビューを示す図である。この実施形態では、０．０９の開口数（ＮＡ）を有するダブルクラッドファイバを通過した光は、約０．９ｍｍの長さであるコアレスファイバ４０２（例えば、溶融シリカ）の長さを通過し、次いで０．５２ｍｍの長さおよび３５０μｍの直径を有するＧＲＩＮレンズ４０３に入る。光は、レンズ４０３から出て、プリズム４０４の反射面によって反射され、このプリズム４０４の反射面は、傾斜角５０±２°を有する（すなわち、レンズ４０３からの主光線は、入射角５０±２°を有する）とともに、屈折率１．５２（ｎ＝１．５２）を有する。次いで、光は、接線方向にのみ屈折力を有するプリズム４０４の円柱面を通過し、次いで矢状方向（サジタル方向）にのみ屈折力を有するシース４３０を通過する。プリズム４０４の曲率および屈折率は、非点収差補正を実現するために接線方向のプリズム４０４の屈折力が矢状方向（サジタル方向）のシース４３０の屈折力と本質的に同じであるように構成されている。いくつかの実施形態では、プリズム４０４の曲率および屈折率は、所望の開口数および接線方向の所望の作動距離を実現するように非点収差の量を制御するように構成されている。空気中では、主光線は、シース４３０に対して２０°の入射角を有する。シース４３０から出た後、次いで、光は造影剤４１２を通過する。
【００２９】
レンズ４０３の光学パラメータは、以下の表１に示される。
【表１】
2019164330.tif 000004
【００３０】
また、１３１０ｎｍの波長では、シースの外径からの作動距離が２．１ｍｍであり、光軸からの作動距離は２．５ｍｍである。
【００３１】
図５は、レンズ５０３および光反射構成要素５０４の例示実施形態のいくつかの測定値を示す図である。レンズ５０３、シース５３０、および第２の導光構成要素５０２は、図４Ａ〜図４Ｄのレンズ４０３、シース４３０、および第２の導光構成要素４０２と同じパラメータを有する。光軸５１０に沿って、光反射構成要素は、レンズ５０３の長手方向軸に平行である方向に約０．１３０ｍｍの長さであり、レンズ５０３の長手方向軸に直交する方向に約０．１２５ｍｍの長さである。曲率の中心において、光反射構成要素５０４は、シース５３０から約０．１７０ｍｍである。シース２３０は、約０．５９ｍｍの内径を有し、壁厚が約０．１ｍｍである。
【００３２】
光反射構成要素５０４の出光面５０４ａは、接線方向に約−０．６ｍｍ（凹面）の半径を有する（図５のｘ−ｚ平面）。プリズム５０４の円柱面は、プリズムの反射面を曲率の中心に接続する線が光軸５１０に垂直である位置に曲率の中心を有する。
【００３３】
また、いくつかの実施形態では、プリズム５０４の円柱面は、その径の中心がプリズム５０４の光反射面によって反射された主光線の延長上にあるように構成されている。この構成は、出光面５０４ａへの軸外入射を減少させ、したがって収差を減少させることができる。
【００３４】
図６は、レンズ６０３および光反射構成要素６０４の例示実施形態のいくつかの測定値を示す図である。レンズ６０３は、図４Ａ〜図４Ｄのレンズ４０３または図５のレンズ５０３と同じパラメータを有することができる。また、図６は、光反射構成要素６０４の曲率に適合する曲率を有する円を示す。この円は、１．２ｍｍの直径を有する。
【００３５】
図７Ａ〜図７Ｅは、光学プローブ７００およびシース７３０の例示実施形態を示す図である。光学プローブの本例示実施形態の測定値の一部は、図５または図６に示されているレンズおよび光反射構成要素の測定値と同じであり得る。図７Ａは、光学プローブ７００の実施形態の斜視図である。光学プローブ７００は、第１の導光構成要素７０１と、第２の導光構成要素７０２と、レンズ７０３と、光反射構成要素７０４とを含む。
【００３６】
図７Ｂは、図７Ａのｘ−ｙ平面からの光学プローブ７００の図である。図７Ｂは、レンズ７０３および光反射構成要素７０４の測定値のいくつかを示す。
【００３７】
図７Ｃは、図７Ａのｘ−ｚ平面からの光学プローブ７００の図である。図７Ｃは、第２の導光構成要素７０２、レンズ７０３、および光反射構成要素７０４の測定値のいくつかを示す。
【００３８】
図７Ｄは、図７Ａの線ＣＤの眺めからの光学プローブ７００の図である。図７Ｄは、第２の導光構成要素７０２、レンズ７０３、および光反射構成要素７０４の測定値のいくつかを示す。
【００３９】
図７Ｅは、図７Ａの線ＣＤの眺めからの光学プローブ７００の図である。図７Ｅは、第２の導光構成要素７０２、レンズ７０３、および光反射構成要素７０４の測定値のいくつかを示す。
【００４０】
図８は、図７Ａ〜図７Ｅに示されている光学プローブおよびシースの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離を示す図である。図８は、１．３１μｍの波長において、接線方向と矢状方向（サジタル方向）の両方のビームが、レンズの光軸から同様の作動距離（〜２．５ｍｍ）に合焦することを示す。図８は、０．６３３μｍの波長において、接線方向と矢状方向（サジタル方向）の両方のビームが、レンズの光軸から同様の作動距離（〜１．２ｍｍ）に合焦することも示す。光学プローブの本例示実施形態は、１．３１μｍのビームと０．６３３μｍのビームの両方における非点収差を本質的に補正する。色収差によるものである０．６３３μｍの波長と１．３１μｍの波長との間の焦点シフトは、約１．３ｍｍである。
【００４１】
図９Ａ〜図９Ｄは、光学プローブおよびシースの例示実施形態の矢状方向（サジタル）ビューおよび接線方向ビューを示す図である。本実施形態の構造的構成は、図４Ａ〜図４Ｄのものと同様である。差異は、ＧＲＩＮレンズおよびスペーサの各長さは、レンズ９０３の光軸から３ｍｍの作動距離を有するように最適化されていることである。本実施形態では、開口数０．０９を有するダブルクラッドファイバを通過した光は、約１ｍｍの長さであるコアレスファイバ９０２（例えば、溶融シリカ）を通過し、次いで長さ０．５ｍｍを有するＧＲＩＮレンズであるレンズ９０３に入る。光は、レンズ９０３から出て、屈折率１．５２および傾斜角５０±２°を有するプリズム９０４の反射面によって反射される（プリズム９０４の反射面は、レンズ９０３からの主光線が入射角５０±２°を有するように角度を有する）。また、プリズム９０４の光出射面は、接線方向に約−０．６ｍｍの半径を有する。
【００４２】
次いで、光は、接線方向にのみ屈折力を有するプリズム９０４の出射面である円柱面を通過し、次いで、矢状方向（サジタル方向）にのみ屈折力を有するシース９３０を通過する。シース９３０は、約０．５ｍｍの内径、および約０．１ｍｍの壁厚を有する。空気中で、主光線は、シース９３０の法線に対して２０°の入射角を有する。次いで、光は、屈折率１．４５（ｎ＝１．４５）を有する造影剤９１２を通過する。
【００４３】
図１０は、図９Ａ〜図９Ｄに示されている光学プローブおよびシースの実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離を示す図である。図１０は、１．３１μｍの波長において、接線方向と矢状方向（サジタル方向）の両方のビームが、レンズの光軸から同様の作動距離（〜３ｍｍ）に合焦することも示す。
【００４４】
図１１は、光学プローブの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離を示す図である。光学プローブの本実施形態の構造的構成は、図４Ａ〜図４Ｄのものと同様である。差異は、ＧＲＩＮレンズおよびスペーサの各長さが、本実施形態の作動距離がレンズの光軸から１．５ｍｍであるように最適化されていることである。本実施形態では、開口数０．０９を有するダブルクラッドファイバを通過した光は、１．１ｍｍの長さであるコアレスファイバ （例えば、溶融シリカ）を通過し、次いで長さ０．５ｍｍおよび直径３５０μｍを有するＧＲＩＮレンズであるレンズに入る。レンズの他のパラメータは、表１に示されている。
【００４５】
光は、レンズから出て、屈折率１．５２および傾斜角５０±２°を有するプリズムの反射面によって反射される。したがって、プリズムの反射面は、レンズからの主光線が入射角５０±２°を有するように角度を有する。また、プリズムの光出射面は、接線方向に−０．６ｍｍの半径を有する。次いで、光は、円柱面であるとともに接線方向にのみ屈折力を有するプリズムの出射面を通過し、次いで、矢状方向（サジタル方向）にのみ屈折力を有するシースを通過する。空気中で、主光線は、シースに対して１４°の入射角を有する。シースは、約０．５ｍｍの内径、約０．１ｍｍの壁厚、および屈折率１．５（ｎ＝１．５）を有する。
【００４６】
図１１は、１．３１μｍ波長において、ビームが接線方向と矢状方向（サジタル方向）の両方で光学プローブの光軸から約１ｍｍに合焦することを示す。
【００４７】
図１２は、光学プローブの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対レンズの光軸からの作動距離を示す図である。本実施形態の構造的構成 は、図４Ａ〜図４Ｄのものと同様である。差異は、ＧＲＩＮレンズの長さおよび屈折率プロファイル、ならびにスペーサの長さが、１．３１μｍの波長においてレンズの光軸から２．５ｍｍの所望の作動距離を得るように最適化されていることである。本実施形態では、開口数０．０９を有するダブルクラッドファイバを通過した光は、長さ１．２ｍｍのコアレスファイバ（例えば、溶融シリカ）を通過し、次いで長さ０．３ｍｍおよび直径２５０μｍを有するＧＲＩＮレンズであるレンズに入る。レンズの他のパラメータは、表２に示されている。
【表２】
2019164330.tif 000005
【００４８】
光は、レンズから出て、この例では屈折率１．５２および傾斜角５０±２°を有するプリズムの反射面によって反射される。したがって、プリズムの反射面は、レンズからの主光線が入射角５０±２°を有するように角度を有する。また、プリズムの光出射面は、接線方向に−０．５５ｍｍの半径を有する。次いで、光は、円柱面であるとともに接線方向にのみ屈折力を有するプリズムの出射面を通過し、次いで、矢状方向（サジタル方向）にのみ屈折力を有するシースを通過する。空気中で、主光線は、 接線方向にシースに対して２０°の入射角を有する。シースは、約０．５ｍｍの内径、および約０．１ｍｍの壁厚を、屈折率１．５（ｎ＝１．５）と共に有する。次いで、光は、屈折率１．４５（ｎ＝１．４５）を有する造影剤を通過する。
【００４９】
図１２は、１．３１μｍの波長において、接線方向と矢状方向（サジタル方向）の両方のビームが、光学プローブの光軸から約２．５ｍｍに合焦することを示す。
【００５０】
図１３は、光学プローブ１３００、駆動ケーブル１３２０、およびシース１３３０の例示実施形態の部分破断図である。光学プローブ１３００は、第１の導光構成要素１３０１と、第２の導光構成要素１３０２（例えば、ガラスロッド）と、レンズ１３０３と、光反射構成要素１３０４と、プロテクタ１３０５とを備える。本実施形態では、光学プローブ１３００は、光反射構成要素１３０４の反射面１３０４ｂに屈折力を導入することによって非点収差を補正する。いくつかの実施形態では、光反射構成要素１３０４の出光面１３０４ａも、屈折力を導入する。
【００５１】
図１４は、光学プローブの例示実施形態についての光学的ビーム幅半径のガウシアンビーム幅対光学プローブの光軸からの作動距離を示す図である。図１３のように、光学プローブの本実施形態は、光反射構成要素の反射面に屈折力を導入することによって非点収差を補正する。屈折率プロファイル、ＧＲＩＮレンズの長さ、およびスペーサの長さは、所望の作動距離を実現するように最適化されている。本実施形態は、１．３１μｍの波長においレンズの光軸から〜２．５ｍｍの作動距離を有する。
【００５２】
本実施形態では、開口数０．１を有するダブルクラッドファイバを通過した光は、長さ１．１５ｍｍのコアレスファイバ（例えば、溶融シリカ）を通過し、次いで長さ０．３ｍｍおよび直径２５０μｍを有するＧＲＩＮレンズであるレンズに入る。ＧＲＩＮレンズの他のパラメータは、表２に記載されている。
【００５３】
光は、レンズから出て、屈折率１．５２および傾斜角５０±２°を有するプリズムの反射面によって反射される。したがって、プリズムの反射面は、レンズからの主光線が入射角５０±２°を有するように角度を有する。また、プリズムの光反射面は、接線方向に半径５．５ｍｍ（凹面）を有する。プリズムの反射面の曲率の半径は、シースによって引き起こされる非点収差を補正するように最適化されている。接線方向の湾曲した反射面の負の屈折力は、矢状方向（サジタル方向）のシースの負の屈折力とほぼ同じである。次いで、光は、プリズムの出射面の平坦面を通過し、矢状方向（サジタル方向）にのみ屈折力を有するシースを通過する。空気中で、主光線は、接線方向にシースに対して２０°の入射角を有する。シースは、約０．５ｍｍの内径、０．１ｍｍの壁厚、および屈折率１．５（ｎ＝１．５）を有する。次いで、光は、屈折率１．４５（ｎ＝１．４５）を有する造影剤を通過する。また、内側媒体は、屈折率１（ｎ＝１）の空気であり、外側媒体は、屈折率１．４５（ｎ＝１．４５）の造影剤である。
【００５４】
図１４は、１．３１μｍの波長において、接線方向と矢状方向（サジタル方向）の両方のビームが、光学プローブの光軸から約２．１５ｍｍに合焦することを示す。
【００５５】
図１５は、光学プローブ１５００、駆動ケーブル１５２０、およびース１５３０の例示実施形態の部分破断図である。光学プローブ１５００は、第１の導光構成要素１５０１と、第２の導光構成要素１５０２と、レンズ１５０３と、光反射構成要素１５０４と、プロテクタ１５０５とを備える。プロテクタ１５０５は、窓１５０５ａを有する。光学プローブ１５００は、光反射構成要素１５０４から出る光の少なくとも一部が窓１５０５ａを通じて移動するように構成されている。本実施形態では、第２の導光構成要素１５０２は、外径２５０μｍを有するガラスロッドであり、レンズ１５０３は外径３５０μｍを有するＧＲＩＮレンズである。第２の導光構成要素１５０２とレンズ１５０３との間のステップ１５０２ａは、光のビームがケラレなしで窓１５０５ａを通過することができるように、光学プローブ１５００のｚ軸位置を位置合わせするために使用することができる。
【００５６】
図１６Ａは、光学プローブ１６００の例示実施形態を示す図である。光学プローブ１６００は、第１の導光構成要素１６０１と、第２の導光構成要素１６０２と、レンズ１６０３と、光反射構成要素１６０４とを備える。本実施形態では、第１の導光構成要素１６０１の直径は、第２の導光構成要素１６０２の直径よりも小さく、また、第２の導光構成要素１６０２の直径は、レンズ１６０３の直径よりも小さい。さらに、駆動ケーブル（例えば、図２の駆動ケーブル２２０）とともに使用されるとき、駆動ケーブルの内径は、第１の導光構成要素１６０１の外径と第２の導光構成要素１６０２の外径との両方よりも大きくてもよい。さらに、駆動ケーブルの内径は、レンズ１６０３の外径よりも小さくてもよく、かつプロテクタの内径よりも小さくてもよい。
【００５７】
図１６Ｂは、光学プローブ１６００の例示実施形態を示す図である。光学プローブ１６００は、第１の導光構成要素１６０１と、第２の導光構成要素１６０２と、レンズ１６０３と、光反射構成要素１６０４とを備える。本実施形態では、第２の導光構成要素１６０２は、第１の導光構成要素１６０１の取り付けの近くにテーパ１６０２ａを有する。
【００５８】
図１６Ｃは、光学プローブ１６００の例示実施形態を示す図である。光学プローブ１６００は、第１の導光構成要素１６０１と、第２の導光構成要素１６０２と、レンズ１６０３と、光反射構成要素１６０４とを備える。本実施形態では、第２の導光構成要素１６０２は、第１の導光構成要素１６０１の接続の近くにテーパ１６０２ａを有する。また、第２の導光構成要素１６０２は、取り付け箇所付近にテーパを形成する透明エポキシ樹脂１６０２ｂによってレンズ１６０３に取り付けられている。
【００５９】
図１７は、光学プローブ１７００、駆動ケーブル１７２０、およびシース１７３０の例示実施形態の部分破断図である。光学プローブ１７００は、第１の導光構成要素１７０１と、第２の導光構成要素１７０２と、レンズ１７０３と、光指向性構成要素１７０４と、プロテクタ１７０５とを備える。第２の導光構成要素１７０２は、光が第２の導光構成要素１７０２に入る凹面１７０２ｃを有する。本実施形態では、凹面１７０２ｃは、矢状方向（サジタル方向）のシース１７３０の負の力を補償するために、接線方向の屈折力を導入する。いくつかの実施形態では、凹面１７０２ｃの接線方向屈折力は、例えば、
φsr,tan＝φsheath,sag、
φsr,tan＜０、および
φsheath,sag＜０
に記載したように、矢状方向（サジタル方向）のシース１７３０の負の力に等しい。ただし、φsr,tanは、接線方向の第２の導光構成要素１７０２の屈折力であり、φsheath,sagは、矢状方向（サジタル方向）のシース１７３０の屈折力である。
【００６０】
図１８は、光学プローブ１８００、駆動ケーブル１８２０、およびシース１８３０の例示実施形態の部分破断図である。光学プローブ１８００は、第１の導光構成要素１８０１と、第２の導光構成要素１８０２と、レンズ１８０３と、光反射構成要素１８０４と、プロテクタ１８０５とを備える。本実施形態では、レンズ１８０３は、半ボールレンズである。第２の導光構成要素１８０２は、光が第２の導光構成要素１８０２に入る凹面１８０２ｃを有する。凹面１８０２ｃは、矢状方向（サジタル方向）のシース１８３０の負のパワーを補償するために、接線方向に屈折力を導入する。いくつかの実施形態では、凹面１８１０の接線方向の屈折力は、矢状方向（サジタル方向）のシース１８３０の負の力に等しい。
【００６１】
特許請求の範囲に係る範囲は、上記の実施形態に限定されず、様々な修正例および均等例の構成を含む。また、本明細書中に使用されるとき、接続詞「または」は、「または」が排他的な「または」でなければならないことが明示的に示されている場合または文脈上示している場合、「または」は排他的な「または」を指し得るが、一般には、包括的な「または」を指す。
【図１】
2019164330.tif 000006
【図２】
2019164330.tif 000007
【図３】
2019164330.tif 000008
【図４】
2019164330.tif 000009
【図５】
2019164330.tif 000010
【図６】
2019164330.tif 000011
【図７】
2019164330.tif 000012
【図８】
2019164330.tif 000013
【図９】
2019164330.tif 000014
【図１０】
2019164330.tif 000015
【図１１】
2019164330.tif 000016
【図１２】
2019164330.tif 000017
【図１３】
2019164330.tif 000018
【図１４】
2019164330.tif 000019
【図１５】
2019164330.tif 000020
【図１６】
2019164330.tif 000021
【図１７】
2019164330.tif 000022
【図１８】
2019164330.tif 000023
【外国語明細書】
2019164330000001.pdf