(57)【要約】      （修正有）【課題】光照射位置を極めて速く走査でき、光軸方向における集光位置を極めて速く焦点調節できる生体装着型小型顕微鏡および内視鏡を提供する。【解決手段】生体装着型小型顕微鏡２１は、補助レンズ２３，可変焦点レンズ２４，ＸＹスキャナ２５，および対物レンズ２６から構成され、モデル動物の頭蓋骨２７に装着される。光ファイバ２２にはレーザー光Ｂが入射され、レーザー光ＢはＫＴＮ結晶で構成される可変焦点レンズ２４に導かれる。可変焦点レンズ２４は、ＫＴＮ結晶への印加電圧が変化させられて、レーザー光Ｂの焦点位置を極めて速く調節する。次に、レーザー光Ｂは、ＫＴＮ結晶で構成されるＸＹスキャナ２５に入射する。ＸＹスキャナ２５は、ＫＴＮ結晶への印加電圧が変化させられて、レーザー光Ｂを極めて速く走査する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由に動く生体に装着され、前記生体の組織表面または生体内に光を照射して前記組織表面または生体内を観察する生体装着型小型顕微鏡において、
印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈するタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶内に前記光を通し、前記印加電圧を制御して、前記印加電圧の印加方向において前記結晶の屈折率を傾斜させることで、前記光の走査方向を可変するスキャナを備えることを特徴とする生体装着型小型顕微鏡。
【請求項２】
自由に動く生体に装着され、前記生体の組織表面または生体内に光を照射して前記組織表面または生体内を観察する生体装着型小型顕微鏡において、
印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈するタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶内に前記光を通し、前記印加電圧を制御して、前記光の光軸中心が通る部分の前記結晶の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせることで、前記光が集光する光軸方向の位置を可変する焦点調節器を備えることを特徴とする生体装着型小型顕微鏡。
【請求項３】
自由に動く生体に装着され、前記生体の組織表面または生体内に光を照射して前記組織表面または生体内を観察する生体装着型小型顕微鏡において、
第１の印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈する第１のタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶内に前記光を通し、第１の前記印加電圧を制御して、前記光の光軸中心が通る部分の第１の前記結晶の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせることで、前記光が集光する光軸方向の位置を可変する焦点調節器と、
第２の印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈する第２のタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶内に前記焦点調節器によって光軸方向の集光位置が調節された前記光を通し、第２の前記印加電圧を制御して、第２の前記印加電圧の印加方向において第２の前記結晶の屈折率を傾斜させることで、前記光の走査方向を可変するスキャナと
を備えることを特徴とする生体装着型小型顕微鏡。
【請求項４】
先端を生体内部に挿入して前記先端から生体内部に光を照射する内視鏡において、
印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈するタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶内に前記光を通し、前記印加電圧を制御して、前記印加電圧の印加方向において前記結晶の屈折率を傾斜させることで、前記光の走査方向を可変するスキャナを備えることを特徴とする内視鏡。
【請求項５】
先端を生体内部に挿入して前記先端から生体内部に光を照射する内視鏡において、
印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈するタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶内に前記光を通し、前記印加電圧を制御して、前記光の光軸中心が通る部分の前記結晶の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせることで、前記光が集光する光軸方向の位置を可変する焦点調節器を備えることを特徴とする内視鏡。
【請求項６】
先端を生体内部に挿入して前記先端から生体内部に光を照射する内視鏡において、
第１の印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈する第１のタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶内に前記光を通し、第１の前記印加電圧を制御して、前記光の光軸中心が通る部分の第１の前記結晶の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせることで、前記光が集光する光軸方向の位置を可変する焦点調節器と、
第２の印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈する第２のタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶内に前記焦点調節器によって光軸方向の集光位置が調節された前記光を通し、第２の前記印加電圧を制御して、第２の前記印加電圧の印加方向において第２の前記結晶の屈折率を傾斜させることで、前記光の走査方向を可変するスキャナと
を備えることを特徴とする内視鏡。
【請求項７】
前記焦点調節器によって光軸方向の集光位置が調節される前記光の広がりを調節するリレーレンズを前記焦点調節器と前記スキャナとの間に備えることを特徴とする請求項３に記載の生体装着型小型顕微鏡または請求項６に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の組織表面または生体内に光を照射して生体の組織表面または生体内を観察する生体装着型小型顕微鏡、および、生体内部に挿入した先端から生体内部に光を照射する内視鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の生体装着型小型顕微鏡としては、例えば、非特許文献１に開示された動物の頭部に装着されるものがある。
【０００３】
この小型顕微鏡１は、図１（ａ）に示すように、自由に動き回るラットやマウスといったモデル動物２の頭部に装着され、その内部構成は同図（ｂ）に示される。小型顕微鏡１には光ファイバ３を介してレーザー光が導入される。このレーザー光は、ファイバスキャナ４，チューブレンズ５，およびビームスプリッタ６を経て、対物レンズ７を介して、モデル動物２の生体内に導かれ、モデル動物２の頭蓋骨２ａの開口部に露出する脳組織を照射する。この際、レーザー光は、モーター駆動される焦点調節器８によってその焦点が調節される。
【０００４】
このレーザー光の照射によって焦点面近傍にある蛍光分子だけが２光子励起し、蛍光を発する。この蛍光は、ビームスプリッタ６によってコリメートレンズ９に反射し、コリメートレンズ９によって集められてフォトマルチチューブ（ＰＭＴ）１０で検出される。ＰＭＴ１０で検出された信号は、測定線１１を介して観察系へ送られ、モデル動物２の脳組織が画像化される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Helmchen F, Denk W, Kerr JN. 著 「Miniaturization of two-photon microscopy for imaging in freely moving animals. 」 Cold Spring Harb Protoc. 2013 Oct 1;2013(10):904-13. doi: 10.1101/pdb.top078147.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の非特許文献１に開示される生体装着型小型顕微鏡１は、レーザー光を走査するファイバスキャナ４がピエゾ素子から構成される。試料へ照射するレーザー光は、ピエゾ素子によって光ファイバ３が機械的に振動されることで、焦点面のｘ−ｙ方向に走査される。
【０００７】
ピエゾ素子を用いて共振型スキャナを構成する場合、ピエゾ素子を共振させることで、一定の速度で光ファイバ３を振動させてレーザー光を走査（スキャン）することができる。しかし、ランダムスキャンをすることはできず、たとえできたとしても、光ファイバ３の振動が収まるまで待つ必要があり、時間がかかる。また、ｘ方向とｙ方向にピエゾ素子のペアを用いて、ｘ，ｙ２軸の非共振型スキャナを構成する場合には、ピエゾ素子の共振周波数以下の速度でラスタースキャンまたはランダムスキャンさせることが可能である。
【０００８】
しかしながら、ファイバスキャナ４が共振型および非共振型のどちらのタイプであっても、機械的に光ファイバ３を振動させるものであるため、共振周波数よりも高速な動作をさせることはできず、高々数ｋＨｚ程度でしか振動させられない。また、このような機械式では、ファイバスキャナ４を高速に動作させて長期間使用すると、ピエゾ素子に取り付けた電極が振動や熱の発生等によって破損する可能性が高まり、故障しやすい。また、ピエゾ素子では、無視できない大きさのヒステリシスが存在し、また、機械式に振動させるのでスキャナを小型化するのが難しく、さらに、スキャナの製造に手間がかかる。
【０００９】
また、上記従来の非特許文献１に開示される生体装着型小型顕微鏡１は、レーザー光の焦点調節が焦点調節器８によって行われ、小型顕微鏡１の光軸方向（ｚ方向）における位置がモーター駆動されることで、レーザー光の焦点が調節される。このため、このような機械式の焦点調節器８によっては、ライフサイエンス分野における速い生体現象を三次元的にリアルタイムに捉えることは、困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
自由に動く生体に装着され、生体の組織表面または生体内に光を照射して組織表面または生体内を観察する生体装着型小型顕微鏡において、
印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈するタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶（以下、ＫＴＮと記す）内に光を通し、印加電圧を制御して、印加電圧の印加方向において結晶の屈折率を傾斜させることで、光の走査方向を可変するスキャナを備えることを特徴とする。
【００１１】
本構成によれば、生体の組織表面または生体内に照射される光の走査方向は、ＫＴＮへの印加電圧に応じて、ＫＴＮの屈折率が印加電圧の印加方向において傾斜させられることで、制御される。ＫＴＮにおける電気光学効果によるこの屈折率の傾斜は、ＫＴＮに電圧を印加することでＫＴＮ内に生じる電磁場に由来するものであるため、極めて速く起こる。このため、光が試料面を照射する位置は、ＫＴＮへの印加電圧を変化させてＫＴＮ内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。
【００１２】
したがって、本構成のスキャナによれば、機械部品を使用せずに光を走査できるので、振動が発生せず、高速に走査して長期間使用しても故障することはない。また、従来よりも高速でランダムスキャンすることが可能になる。また、ＫＴＮで構成されるスキャナはヒステリシスを非常に小さくすることができる。また、顕微鏡を小型化して生体に装着するのに特に適しており、また、将来的に半導体製造技術を利用してさらに小型化して、製造の手間をさらに省くことができる可能性を持っている。
【００１３】
また、本発明は、
自由に動く生体に装着され、生体の組織表面または生体内に光を照射して組織表面または生体内を観察する生体装着型小型顕微鏡において、
印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈するＫＴＮ内に光を通し、印加電圧を制御して、光の光軸中心が通る部分のＫＴＮの屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせることで、光が集光する光軸方向の位置を可変する焦点調節器を備えることを特徴とする。
【００１４】
本構成によれば、生体の組織表面または生体内に照射される光が光軸方向に集光する位置は、ＫＴＮへの印加電圧に応じて、その光の光軸中心が通る部分のＫＴＮの屈折率がその周辺部の屈折率と異ならせられることで、変化する。ＫＴＮにおける電気光学効果によるこの屈折率の変化も、ＫＴＮに電圧を印加することでＫＴＮ結晶内に生じる電磁場に由来するものであるため、極めて速く起こる。このため、照射する光が試料において集光する光軸方向の位置は、ＫＴＮへの印加電圧を変化させてＫＴＮの屈折率を制御することで、極めて速く調節される。したがって、ライフサイエンス分野における速い生体現象などを三次元的にリアルタイムに十分捉えることが可能となる。
【００１５】
また、本発明は、
先端を生体内部に挿入して先端から生体内部に光を照射する内視鏡において、
印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈するＫＴＮ内に光を通し、印加電圧を制御して、印加電圧の印加方向において結晶の屈折率を傾斜させることで、光の走査方向を可変するスキャナを備えることを特徴とする。
【００１６】
本構成によれば、内視鏡の先端から照射される光の走査方向は、ＫＴＮへの印加電圧に応じて、ＫＴＮの屈折率が印加電圧の印加方向において傾斜させられることで、制御される。ＫＴＮにおける電気光学効果によるこの屈折率の傾斜は、上記のように極めて速く起こる。このため、生体内を照射する光の位置を極めて速く走査することができる内視鏡が提供される。
【００１７】
また、本発明は、
先端を生体内部に挿入して先端から生体内部に光を照射する内視鏡において、
印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈するＫＴＮ内に光を通し、印加電圧を制御して、光の光軸中心が通る部分のＫＴＮの屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせることで、光が集光する光軸方向の位置を可変する焦点調節器を備えることを特徴とする。
【００１８】
本構成によれば、内視鏡の先端から照射される光が光軸方向に集光する位置は、ＫＴＮへの印加電圧に応じて、その光の光軸中心が通る部分のＫＴＮの屈折率がその周辺部の屈折率と異ならせられることで、変化する。ＫＴＮにおける電気光学効果によるこの屈折率の変化も、上記のように極めて速く起こる。このため、照射する光が生体内において集光する光軸方向の位置を極めて速く調節することができる内視鏡が提供される。
【００１９】
また、本発明は、
自由に動く生体に装着され、生体の組織表面または生体内に光を照射して組織表面または生体内を観察する生体装着型小型顕微鏡、または、先端を生体内部に挿入して先端から生体内部に光を照射する内視鏡において、
第１の印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈する第１のＫＴＮ内に光を通し、第１の印加電圧を制御して、光の光軸中心が通る部分の第１のＫＴＮの屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせることで、光が集光する光軸方向の位置を可変する焦点調節器と、
第２の印加電圧に応じて結晶内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈する第２のＫＴＮ内に焦点調節器によって光軸方向の集光位置が調節された光を通し、第２の印加電圧を制御して、第２の印加電圧の印加方向において第２のＫＴＮの屈折率を傾斜させることで、光の走査方向を可変するスキャナと
を備えることを特徴とする。
【００２０】
本構成によれば、照射する光が試料または生体内において集光する光軸方向の位置は、第１のＫＴＮへの第１の印加電圧を変化させて第１のＫＴＮの屈折率を制御することで、極めて速く調節されると共に、光が試料面または生体内を照射する位置は、第２のＫＴＮへの第２の印加電圧を変化させて第２のＫＴＮ内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。また、試料または生体内に照射される光は、焦点調節器によって光軸方向の集光位置が調節された後、スキャナによって走査方向が可変される。このため、試料または生体内に照射される光がスキャナによって走査方向が可変された後に、焦点調節器によって光軸方向の集光位置が調節される場合のように、スキャナによって走査方向が可変された光が焦点調節器を構成するＫＴＮの光入射面から外れるようなことはない。
【００２１】
また、本発明は、
上記の生体装着型小型顕微鏡または内視鏡において、焦点調節器によって光軸方向の集光位置が調節される光の広がりを調節するリレーレンズを焦点調節器とスキャナとの間に備えることを特徴とする。
【００２２】
本構成によれば、焦点調節器によって光軸方向の集光位置が調節される光の広がりは、リレーレンズにより、スキャナを構成するＫＴＮの光入射面の大きさに合う最適な広がりに調節される。このため、最適な大きさで鮮明に像を観察できる生体装着型小型顕微鏡、または、的確な強度を有する光を生体内部に最適な面積で照射できる内視鏡を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、上記のように、試料面を照射する光の位置を極めて速く走査できる、または、照射する光の光軸方向における集光位置を極めて速く調節することができる、または、照射する光の光軸方向における集光位置を極めて速く調節することができると共に試料面を照射する光の位置を極めて速く走査できる生体装着型小型顕微鏡および内視鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は、従来の生体装着型小型顕微鏡の全体概略構成図、（ｂ）はその内部構成を示す図である。
【図２】共焦点顕微鏡として使用した本発明の第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示す生体装着型小型顕微鏡の可変焦点レンズを構成するＫＴＮモジュールの斜視図である。
【図４】図３に示すＫＴＮモジュールが２個組み合わされてレーザー光が直交する２方向に集光される状況を示す斜視図である。
【図５】図２に示す生体装着型小型顕微鏡のＸＹスキャナを構成するＫＴＮモジュールの側断面図である。
【図６】図２の構成で従来型焦点調節器を用いた本発明の第２の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図７】図２の構成で従来型スキャナを用いた本発明の第３の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図８】２光子励起顕微鏡として使用した本発明の第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図９】図８の構成で従来型焦点調節器を用いた本発明の第５の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】図８の構成で従来型スキャナを用いた本発明の第６の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】生体に突き刺して使用した本発明の第７の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】（ａ）は、超小型顕微鏡を内蔵する本発明の第８の実施形態による内視鏡の先端を示す図、（ｂ）は同内視鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】（ａ）は、超小型光照射装置を内蔵する本発明の第９の実施形態による内視鏡の先端を示す図、（ｂ）は同内視鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１４】カメラを備えてＬＥＤを光源とする本発明の第１０の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１５】カメラを備えて光源を光ファイバで引いてくる本発明の第１１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１６】カメラを備えてＬＥＤを光源とする本発明の第１２の実施形態による内視鏡の概略構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明による生体装着型小型顕微鏡を脳機能光学測定用の小型顕微鏡に適用した実施の形態について説明する。
【００２６】
図２は、共焦点顕微鏡として使用した第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１の概略構成を示す機能ブロック図である。
【００２７】
生体装着型小型顕微鏡２１は、光ファイバ２２に接続された補助レンズ２３，可変焦点レンズ２４，ＸＹスキャナ２５，および対物レンズ２６から構成され、自由に動き回るモデル動物の頭蓋骨２７に装着される。頭蓋骨２７の開口部には生体の脳組織２８が露出している。
【００２８】
光ファイバ２２には図示しないレーザー光源からレーザー光Ｂが入射され、レーザー光Ｂは補助レンズ２３を介して可変焦点レンズ２４に導かれる。可変焦点レンズ２４は、レーザー光Ｂが集光する光軸方向の位置を可変する焦点調節器を構成しており、図３の斜視図に構造が示されるＫＴＮモジュール１２が２個使用されて構成される。
【００２９】
ＫＴＮモジュール１２は、電気光学素子であるＫＴＮ結晶１３に二対の電極１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂが設けられて、構成されている。一方の一対の電極１４ａ，１４ｂは、直方体状をしたＫＴＮ結晶１３のレーザー光入射面１３ａにレーザー光Ｂの入射位置を挟んで間隔をあけて帯状に設けられている。他方の一対の電極１５ａ，１５ｂは、ＫＴＮ結晶１３のレーザー光出射面１３ｂにレーザー光Ｂの出射位置を挟んで、一対の電極１４ａ，１４ｂに対向して帯状に設けられている。
【００３０】
ＫＴＮ結晶１３は、カリウム（Ｋ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）からなるタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶で、化学式はＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ３で表される。このＫＴＮ結晶１３は、正方晶と立方晶の相転移温度より数度高い温度に保たれて、立方晶の状態で用いられ、金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）などからなる金属製の二対の電極１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂ間に電圧が印加されることで、電気光学効果を呈する。生体装着型小型顕微鏡２１では、２個のＫＴＮモジュール１２の各ＫＴＮ結晶１３内に上記のようにしてレーザー光Ｂを通過させ、二対の電極１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂ間への印加電圧を制御することで、印加電圧に応じてＫＴＮ結晶１３素子内部の屈折率を変化させ、レーザー光Ｂが試料中に集光する光軸方向の位置を可変させる。
【００３１】
すなわち、ＫＴＮ結晶１３の一方の一対の電極１４ａ，１４ｂと他方の一対の電極１５ａ，１５ｂとの間に電圧が印加されると、一方の一対の電極１４ａ，１４ｂと他方の一対の電極１５ａ，１５ｂとの各間におけるＫＴＮ結晶１３内部に図示するように電界Ｅが発生する。この電界Ｅは、一方および他方の各電極１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂが対向していない素子部分にも分布するが、電気光学効果による屈折率変化は電界Ｅの二乗に比例して起こるので、電極１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂに近い電界Ｅが大きい素子部分で屈折率が大きく変化し、電極１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂから離れた一対の電極間の中央の電界Ｅが小さい素子部分では、屈折率はあまり変化しない。したがって、レーザー光Ｂの光軸中心が通る部分のＫＴＮ結晶１３の屈折率は、その周辺部の屈折率と異ならせられる。
【００３２】
光は屈折率の高い方に進んでいく傾向があるので、一方の一対の電極１４ａ，１４ｂに挟まれたレーザー光入射面１３ａに入射したレーザー光Ｂは、素子内部で光軸方向に偏向されて、他方の一対の電極１５ａ，１５ｂに挟まれたレーザー光出射面１３ｂから出射される。一方および他方の電極１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂ間に高い電圧を印加するほど、レーザー光Ｂの光軸中心が通る部分の周辺部の屈折率変化は大きくなるので、レーザー光Ｂは素子内部で光軸方向に強く偏向され、それにより焦点はＫＴＮ結晶１３に近づく。従って、一方および他方の電極１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂ間に印加する電圧の大きさを制御することで、試料中の光軸方向（ｚ軸方向）における焦点位置が可変されることとなる。
【００３３】
ＫＴＮ結晶１３の電気光学効果は入射光の偏光面に依存的であるため、いわばシリンドリカルレンズとして作用し、図４に概念的に示すように、レーザー光Ｂの光を一方向にのみ集光する。また、ＫＴＮ結晶１３の集光効果は入射レーザー光Ｂの偏波面に強く依存するので、生体装着型小型顕微鏡２１では、第１のＫＴＮモジュール１２のＫＴＮ結晶１３でｘ方向に集光されたレーザー光Ｂの偏光を図示しない１／２波長板で９０度回転させてから、第２のＫＴＮモジュール１２に入射させ、第２のＫＴＮモジュール１２のＫＴＮ結晶１３によってｘ方向に直交するｙ方向にレーザー光Ｂを集光させて、集光させる。
【００３４】
可変焦点レンズ２４で光軸方向の焦点調節が行われたレーザー光Ｂは、次に、ＸＹスキャナ２５に入射する。ＸＹスキャナ２５は、レーザー光Ｂの走査方向を可変するスキャナを構成しており、図５の側断面図に構造が示されるＫＴＮモジュール１６が２個使用されて構成される。
【００３５】
ＫＴＮモジュール１６は、ＫＴＮ結晶１３と同様なＫＴＮ結晶１７に一対の電極１８ａ，１８ｂが対向して設けられて、構成されている。生体装着型小型顕微鏡２１では、２個のＫＴＮモジュール１６の各ＫＴＮ結晶１７内にレーザー光Ｂを通過させ、電極１８ａ，１８ｂ間への印加電圧を制御することで、印加電圧の印加方向においてＫＴＮ結晶１７の屈折率を傾斜させることで、レーザー光Ｂの走査方向を可変する。
【００３６】
すなわち、電極１８ａ，１８ｂ間に電圧を印加すると、電極１８ａ，１８ｂから結晶内に電荷１９が注入され、電極１８ａ，１８ｂ間の電界Ｅの分布が、ＫＴＮ結晶１７の呈する電気光学効果によって一様な屈折率の傾斜に転化される。したがって、ＫＴＮ結晶１７に入射したレーザー光Ｂは、素子内部でレーザー光Ｂの光軸中心Ｃからｘ方向またはｙ方向に偏向されて出射される。電極１８ａ，１８ｂ間に高い電圧を印加するほど屈折率の傾斜は大きくなるので、レーザー光Ｂは素子内部でｘ方向またはｙ方向に強く偏向される。生体装着型小型顕微鏡２１では、第１のＫＴＮモジュール１６のＫＴＮ結晶１７でｘ方向に偏向されたレーザー光Ｂは、図示しない１／２波長板を介して第２のＫＴＮモジュール１６に入射され、第２のＫＴＮモジュール１６のＫＴＮ結晶１７によってｘ方向に直交するｙ方向に偏向されて、走査される。
【００３７】
このように走査されたレーザー光Ｂは、最後に対物レンズ２６を介して顕微鏡外へ出射され、頭蓋骨２７の開口部に露出した生体の脳組織２８を照射する。この際のレーザー光Ｂの照射位置Ｐは、可変焦点レンズ２４によってｚ方向の焦点が調節され、ＸＹスキャナ２５によってｘ，ｙ方向に走査される。
【００３８】
脳組織２８に照射されたレーザー光Ｂは照射位置Ｐで反射して同じ光路を戻り、図示しない共焦点ピンホール上に集光して、照射位置Ｐで励起された蛍光だけが取り出される。取り出された蛍光は光ファイバ２２を経由して信号Ｓとして検出器へ送出され、脳組織２８の画像が観察されることとなる。
【００３９】
このような本実施形態の生体装着型小型顕微鏡２１によれば、脳組織２８の表面に照射されるレーザー光Ｂの走査方向は、上述のように、ＸＹスキャナ２５を構成するＫＴＮ結晶１７（図５参照）への印加電圧に応じて、ＫＴＮ結晶１７の屈折率が印加電圧の印加方向において傾斜させられることで、制御される。ＫＴＮ結晶１７における電気光学効果によるこの屈折率の傾斜は、ＫＴＮ結晶１７に電圧を印加することでＫＴＮ結晶１７内に生じる電磁場に由来するものであるため、極めて速く起こる。このため、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面を照射する位置Ｐは、ＫＴＮ結晶１７への印加電圧を変化させてＫＴＮ結晶１７内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。
【００４０】
したがって、本構成のＸＹスキャナ２５によれば、機械部品を使用せずにレーザー光Ｂを走査できるので、振動が発生せず、高速に走査して長期間使用しても故障することはない。また、従来よりも高速でランダムスキャンすることが可能になる。また、ＫＴＮ結晶１７で構成されるＸＹスキャナ２５はヒステリシスを非常に小さくすることができる。また、顕微鏡を小型化してモデル動物等の生体に装着するのに特に適しており、また、将来的に半導体製造技術を利用してさらに小型化して、製造の手間をさらに省くことができる可能性を持っている。
【００４１】
また、本実施形態の生体装着型小型顕微鏡２１によれば、脳組織２８の表面に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置は、上述のように、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３（図３参照）への印加電圧に応じて、そのレーザー光Ｂの光軸中心が通る部分のＫＴＮ結晶１３の屈折率がその周辺部の屈折率と異ならせられることで、変化する。ＫＴＮ結晶１３における電気光学効果によるこの屈折率の変化も、ＫＴＮ結晶１３に電圧を印加することでＫＴＮ結晶１３内に生じる電磁場に由来するものであるため、極めて速く起こる。このため、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面において集光する光軸方向の位置は、ＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させてＫＴＮ結晶１３の屈折率を制御することで、極めて速く調節される。したがって、ライフサイエンス分野における速い生体現象などを三次元的にリアルタイムに十分捉えることが可能となる。
【００４２】
また、一般的にスキャナで光が走査された後に設けられるレンズはある程度のサイズが必要であるが、本実施形態のように可変焦点レンズ２４にＫＴＮ結晶１３を用いる場合、可変焦点レンズ２４の口径が小さくなるため、ＸＹスキャナ２５で走査されたレーザー光Ｂを可変焦点レンズ２４に通すと、走査したレーザー光Ｂが可変焦点レンズ２４の口径から外れてしまう。しかし、本実施形態の生体装着型小型顕微鏡２１においては、脳組織２８の表面に照射されるレーザー光Ｂは、可変焦点レンズ２４によって光軸方向の集光位置が調節された後、ＸＹスキャナ２５によって走査方向が可変される。このため、照射されるレーザー光ＢがＸＹスキャナ２５によって走査方向が可変された後に、可変焦点レンズ２４によって光軸方向の集光位置が調節される場合のように、ＸＹスキャナ２５によって走査方向が可変されたレーザー光Ｂが可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３のレーザー光入射面１３ａから外れるようなことはない。
【００４３】
図６は、共焦点顕微鏡として使用した第２の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ａの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００４４】
この第２の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ａは、上記の第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１における可変焦点レンズ２４を備えておらず、従来型焦点調節器２９を備える点だけが、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と相違する。従来型焦点調節器２９は、モータ駆動等によって装置全体を光軸方向に機械的に移動させる。その他の構成は第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同じである。
【００４５】
この第２の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ａにおいては、脳組織２８の表面に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置Ｐは、焦点調節器２９によって機械的に移動させられるため、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１の可変焦点レンズ２４に比較して低速で調節される。しかし、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面を照射する位置Ｐは、ＸＹスキャナ２５を構成するＫＴＮ結晶１７への印加電圧を変化させてＫＴＮ結晶１７内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。このため、レーザー光Ｂのｘ，ｙ方向への走査に関しては、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同様な作用効果が奏される。
【００４６】
図７は、共焦点顕微鏡として使用した第３の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ｂの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００４７】
この第３の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ｂは、上記の第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１におけるＸＹスキャナ２５を備えておらず、従来型スキャナ３０を備える点だけが、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と相違する。従来型スキャナ３０は、ピエゾ素子等によって構成され、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面を照射する位置Ｐを、従来と同様に機械的に走査する。その他の構成は第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同じである。
【００４８】
この第３の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ｂにおいては、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面を照射する位置Ｐは、従来型スキャナ３０によって機械的に走査させられるため、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１のＸＹスキャナ２５に比較して低速で走査される。しかし、脳組織２８の表面に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置Ｐは、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、レーザー光Ｂの光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。このため、レーザー光Ｂのｚ方向における焦点位置調節に関しては、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同様な作用効果が奏される。
【００４９】
図８は、２光子励起顕微鏡として使用した第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１の概略構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５０】
この第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１においては、可変焦点レンズ２４によってｚ方向の焦点位置が調節され、ＸＹスキャナ２５によってｘ，ｙ方向に走査されたレーザー光Ｂは、ダイクロイックミラー３２を通過した後、対物レンズ２６を介して、頭蓋骨２７の開口部に露出した生体の脳組織２８を照射する。２光子励起顕微鏡では、共焦点顕微鏡のように試料での反射光を同じ光路に戻して、ピンホールにより蛍光検出をする必要はない。このため、レーザー光Ｂが照射されて２光子励起した蛍光は、ダイクロイックミラー３２で反射させられ、補助レンズ３３を介して光ファイバ３４により信号Ｓとして検出器へ送出され、脳組織２８の画像が観察されることとなる。
【００５１】
このような第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１によっても、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面を照射する位置Ｐは、ＸＹスキャナ２５を構成するＫＴＮ結晶１７への印加電圧を変化させてＫＴＮ結晶１７内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。また、脳組織２８の表面に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置Ｐは、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、レーザー光Ｂの光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。このため、第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１によっても、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同様な作用効果が奏される。
【００５２】
図９は、２光子励起顕微鏡として使用した第５の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１Ａの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において図６および図８と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５３】
この第５の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１Ａは、上記の第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１における可変焦点レンズ２４を備えておらず、従来型焦点調節器２９を備える点だけが、第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１と相違する。従来型焦点調節器２９は、モータ駆動等によって装置全体を光軸方向に機械的に移動させる。その他の構成は第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１と同じである。
【００５４】
この第５の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１Ａにおいては、脳組織２８の表面に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置Ｐは、焦点調節器２９によって機械的に移動させられるため、第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１の可変焦点レンズ２４に比較して低速で調節される。しかし、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面を照射する位置Ｐは、ＸＹスキャナ２５を構成するＫＴＮ結晶１７への印加電圧を変化させてＫＴＮ結晶１７内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。このため、レーザー光Ｂのｘ，ｙ方向への走査に関しては、第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１と同様な作用効果が奏される。
【００５５】
図１０は、２光子励起顕微鏡として使用した第６の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１Ｂの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において図７および図８と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５６】
この第６の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１Ｂは、上記の第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１におけるＸＹスキャナ２５を備えておらず、従来型スキャナ３０を備える点だけが、第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１と相違する。従来型スキャナ３０は、ピエゾ素子等によって構成され、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面を照射する位置Ｐを、従来と同様に機械的に走査する。その他の構成は第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１と同じである。
【００５７】
この第６の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１Ｂにおいては、レーザー光Ｂが脳組織２８の表面を照射する位置Ｐは、従来型スキャナ３０によって機械的に走査させられるため、第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１のＸＹスキャナ２５に比較して低速で走査される。しかし、脳組織２８の表面に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置Ｐは、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、レーザー光Ｂの光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。このため、レーザー光Ｂのｚ方向における焦点位置調節に関しては、第４の実施形態による生体装着型小型顕微鏡３１と同様な作用効果が奏される。
【００５８】
図１１は、共焦点顕微鏡として使用した第７の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ｃの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５９】
この第７の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ｃは、その先端が脳組織２８の内部に突き刺され、脳組織２８の内部にレーザー光Ｂが照射されて脳組織２８の内部が観察される。この生体装着型小型顕微鏡２１Ｃにおいても、レーザー光Ｂが脳組織２８の内部を照射する位置Ｐは、ＸＹスキャナ２５を構成するＫＴＮ結晶１７への印加電圧を変化させてＫＴＮ結晶１７内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。また、脳組織２８の内部に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置Ｐは、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、レーザー光Ｂの光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。このため、第７の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１Ｃによっても、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同様な作用効果が奏される。
【００６０】
次に、本発明による内視鏡を血管内手術用内視鏡に適用した実施の形態について説明する。
【００６１】
図１２（ａ）は、本発明の第８の実施形態による血管内手術用内視鏡４１の先端を示す。内視鏡４１は、その先端が血管４２の内部に挿入され、先端からレーザ光Ｂを出射して血管内病変４３を照射する。内視鏡４１の先端には、超小型顕微鏡４４が内蔵されている。
【００６２】
超小型顕微鏡４４は、その概略構成が同図（ｂ）の機能ブロック図に示され、光ファイバ２２に接続された補助レンズ２３，可変焦点レンズ２４，ＸＹスキャナ２５，および対物レンズ２６から構成される。なお、同図（ｂ）において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６３】
光ファイバ２２には図示しないレーザー光源からレーザー光Ｂが入射され、レーザー光Ｂは補助レンズ２３を介して可変焦点レンズ２４に導かれ、光軸方向の集光位置Ｐが可変される。可変焦点レンズ２４を通過したレーザー光ＢはＸＹスキャナ２５によってさらに走査方向が可変される。このように焦点調節および走査されることで、レーザー光Ｂは血管内病変４３の各部位を照射し、血管内病変４３の画像が観察されることとなる。
【００６４】
このような内視鏡４１においても、血管内病変４３に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置Ｐは、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、レーザー光Ｂの光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。また、レーザー光Ｂが血管内病変４３を照射する位置Ｐは、ＸＹスキャナ２５を構成するＫＴＮ結晶１７への印加電圧を変化させてＫＴＮ結晶１７内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。このため、第８の実施形態による内視鏡４１によっても、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同様な作用効果が奏され、血管４２の内部を照射するレーザー光Ｂの位置Ｐを極めて速く走査することができると共に、レーザー光Ｂが血管４２の内部において集光する光軸方向の位置Ｐを極めて速く調節することができる。
【００６５】
また、第８の実施形態による内視鏡４１においても、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同様に、血管内病変４３に照射されるレーザー光Ｂは、可変焦点レンズ２４によって光軸方向の集光位置が調節された後、ＸＹスキャナ２５によって走査方向が可変される。このため、血管内病変４３に照射されるレーザー光ＢがＸＹスキャナ２５によって走査方向が可変された後に、可変焦点レンズ２４によって光軸方向の集光位置が調節される場合のように、ＸＹスキャナ２５によって走査方向が可変されたレーザー光Ｂが可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３のレーザー光入射面１３ａから外れるようなことはない。
【００６６】
図１３（ａ）は、本発明の第９の実施形態による血管内手術用内視鏡４１Ａの先端を示す。なお、同図において図１２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。内視鏡４１Ａの先端には、超小型光照射装置４５が内蔵されている。
【００６７】
超小型光照射装置４５は、その概略構成が同図（ｂ）の機能ブロック図に示され、検出器へ信号Ｓを送出する部分の光ファイバ２２が存在せず、レーザー光Ｂの反射戻り光を検出する構成が存在しない点だけが、図１２（ｂ）に示す超小型顕微鏡４４と異なる。
【００６８】
この内視鏡４１Ａでは、血管内病変４３をレーザー光Ｂで照射はするが、血管内病変４３の観察は行わない。超小型光照射装置４５からされるレーザー光Ｂは、可変焦点レンズ２４の焦点調節機能により、その照射範囲が広げられたり、焦点位置Ｐに絞られる。レーザー光Ｂの照射範囲を広げることで、同図（ａ）に示すように広い範囲の血管内病変４３が照明される。また、レーザー光Ｂの照射範囲を絞ることで、血管内病変４３を切断して切除することも可能となる。
【００６９】
このような内視鏡４１Ａにおいても、血管内病変４３に照射されるレーザー光Ｂが光軸方向に集光する位置Ｐは、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、レーザー光Ｂの光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。また、レーザー光Ｂが血管内病変４３を照射する位置Ｐは、ＸＹスキャナ２５を構成するＫＴＮ結晶１７への印加電圧を変化させてＫＴＮ結晶１７内における屈折率の傾斜を制御することで、極めて速く走査される。このため、第９の実施形態による内視鏡４１Ａによっても、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同様な作用効果が奏され、血管４２の内部を照射するレーザー光Ｂの位置Ｐを極めて速く走査することができると共に、レーザー光Ｂが血管４２の内部において集光する光軸方向の位置Ｐを極めて速く調節することができる。
【００７０】
次に、本発明による生体装着型小型顕微鏡および内視鏡によって観察される画像をカメラで撮影する実施の形態について説明する。
【００７１】
図１４は、本発明の第１０の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１の概略構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００７２】
この第１０の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１においては、ＬＥＤ５２から出射される光をレンズ５３を介して顕微鏡内に取り込み、ダイクロイックミラー５４で反射させて、頭蓋骨２７の開口部に露出した脳組織２８を照射する。この際、ＬＥＤ５２は、電源ケーブル５５を経由する電源供給によって発光する。脳組織２８に照射される光の焦点位置は、可変焦点レンズ２４によって調節される。脳組織２８に照射されて反射した光は、ダイクロイックミラー５４を通過し、レンズ５６を介してＣＣＤまたはＣＭＯＳカメラ５７に入射し、カメラ５７で脳組織２８の３次元画像が撮影される。カメラ５７は、カメラ制御ケーブル５８を経由する信号によって制御される。
【００７３】
このような第１０の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１によっても、脳組織２８の表面に照射される光が光軸方向に集光する位置は、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。このため、第１０の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１によっても、第１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡２１と同様な作用効果が奏され、極めて速く焦点調節が行えて、脳組織２８の３次元画像を瞬時に撮影することができる。また、この第１０の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１によれば、蛍光画像に限らず、明視野画像の撮影を行うことも可能である。
【００７４】
図１５は、本発明の第１１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１Ａの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において図１４と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００７５】
この第１１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１Ａにおいては、顕微鏡内に入射される光の光源が上記の第１０の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１と異なる。その他の構成は、上記の第１０の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１と同じである。この第１１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１Ａにおいては、図示しないレーザー光源から出射されて光ファイバ５９によって伝搬されるレーザー光Ｂをレンズ５３を介して顕微鏡内に取り込み、ダイクロイックミラー５４で反射させて、頭蓋骨２７の開口部に露出した脳組織２８を照射する。
【００７６】
このような第１１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１Ａによっても、脳組織２８の表面に照射される光が光軸方向に集光する位置は、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。このため、第１１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１Ａによっても、極めて速く焦点調節が行えて、脳組織２８の３次元画像を瞬時に撮影することができる。また、この第１１の実施形態による生体装着型小型顕微鏡５１Ａにおいても、蛍光画像に限らず、明視野画像の撮影を行うことも可能である。
【００７７】
図１６は、本発明の第１２の実施形態による血管内手術用内視鏡６１の先端を示す。なお、同図において図１２および図１４と同一または相当する部分には同一符号を付して説明する。内視鏡６１は、図１２に示す内視鏡４１と同様にその先端が血管４２の内部に挿入され、先端から光を出射して血管内病変４３を照射する。内視鏡６１の先端には、超小型顕微鏡６２が内蔵されている。
【００７８】
超小型顕微鏡６２は、その概略構成が同図の機能ブロックに示され、ＬＥＤ５２から出射される光をレンズ５３を介してダイクロイックミラー５４で反射させ、血管内病変４３を照射する。この際、ＬＥＤ５２は、電源ケーブル５５を経由する電源供給によって発光する。血管内病変４３に照射される光の焦点位置は、可変焦点レンズ２４によって調節される。血管内病変４３に照射されて反射した光は、ダイクロイックミラー５４を通過し、レンズ５６を介してＣＣＤまたはＣＭＯＳカメラ５７に入射し、カメラ５７で血管内病変４３の３次元画像が撮影される。カメラ５７は、カメラ制御ケーブル５８を経由する信号によって制御される。
【００７９】
このような第１２の実施形態による血管内手術用内視鏡６１によっても、血管内病変４３に照射される光が光軸方向に集光する位置は、可変焦点レンズ２４を構成するＫＴＮ結晶１３への印加電圧を変化させて、光軸中心が通る部分の屈折率をその周辺部の屈折率と異ならせる制御をすることで、極めて速く可変する。このため、第１２の実施形態による血管内手術用内視鏡６１によっても、極めて速く焦点調節が行えて、血管内病変４３の３次元画像を瞬時に撮影することができる。また、この第１２の実施形態による血管内手術用内視鏡６１においても、蛍光画像に限らず、明視野画像の撮影を行うことも可能である。
【００８０】
なお、可変焦点レンズ２４とＸＹスキャナ２５との双方を備える第１の実施形態による図２に示す生体装着型小型顕微鏡２１、第４の実施形態による図８に示す生体装着型小型顕微鏡３１、第７の実施形態による図１１に示す生体装着型小型顕微鏡２１Ｃ、第８の実施形態による図１２に示す内視鏡４１、および、第９の実施形態による図１３に示す内視鏡４１Ａにおいて、レーザー光Ｂのビーム径を調節するリレーレンズを可変焦点レンズ２４とＸＹスキャナ２５との間に備えるように構成してもよい。本構成によれば、可変焦点レンズ２４によって光軸方向の集光位置が調節されるレーザー光Ｂのビーム径は、リレーレンズにより、ＸＹスキャナ２５を構成するＫＴＮ結晶１７の光入射面の大きさに合う最適なビーム径に調節される。例えば、可変焦点レンズ２４において２〜３ｍｍ径であったレーザー光Ｂのビーム径は、ガリレオ式またはケプラー式のリレーレンズ系により１ｍｍ径弱にされ、２〜３倍にビーム径が絞られて、ＸＹスキャナ２５に照射される。このため、最適な大きさで鮮明に像を観察できる生体装着型小型顕微鏡２１，２１Ｃ，３１、および、的確な強度を有するレーザー光Ｂを血管内病変４３に最適な面積で照射できる内視鏡４１，４１Ａを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
近年では内視鏡手術もポピュラーなものとなってきており、腹部の手術でも皮膚を大きく切開することなく外科的治療が可能になってきている。本発明は医療用器具として有用であり、手術用または検査用の内視鏡等に適用して、血栓除去や動脈硬化等の予防・治療に用いることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１２，１６…ＫＴＮモジュール
１３，１７…ＫＴＮ結晶（タンタル酸ニオブ酸カリウム結晶）
１３ａ…光入射面
１３ｂ…光出射面
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１８ａ，１８ｂ…電極
１９…電荷
２１，２１Ａ〜２１Ｃ，３１，３１Ａ，３１Ｂ，５１，５１Ａ…生体装着型小型顕微鏡
２２，３４，５９…光ファイバ
２３，３３，５３…補助レンズ
２４…可変焦点レンズ
２５…ＸＹスキャナ
２６…対物レンズ
２７…頭蓋骨
２８…脳組織
２９…従来型焦点調節器
３０…従来型スキャナ
３２，５４…ダイクロイックミラー
４１，４１Ａ，６１…血管内手術用内視鏡
４２…血管
４３…血管内病変
４４，６２…超小型顕微鏡
４５…超小型光照射装置
５２…ＬＥＤ
５５…ＬＥＤ用電源ケーブル
５６…レンズ
５７…ＣＣＤまたはＣＭＯＳカメラ
５８…カメラ制御ケーブル
【図１】
2016202613.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
2016202613.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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