特許 6720265 画像取得装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6720265

(24)【登録日】2020年6月19日

(45)【発行日】2020年7月8日

(54)【発明の名称】画像取得装置および方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20200629BHJP

   A61B 1/04 20060101ALI20200629BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20200629BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20200629BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 523

   A61B1/00 731

   A61B1/00 520

   A61B1/04 530

   G01N21/27 A

   G02B23/24 B

   G02B23/24 A

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2018-189044(P2018-189044)

(22)【出願日】2018年10月4日

(65)【公開番号】特開2019-88773(P2019-88773A)

(43)【公開日】2019年6月13日

【審査請求日】2019年2月5日

(31)【優先権主張番号】15/725,779

(32)【優先日】2017年10月5日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】596130705

【氏名又は名称】キヤノン ユーエスエイ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＮＯＮ Ｕ．Ｓ．Ａ．，ＩＮＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】山本 亮

(72)【発明者】

【氏名】井久田 光弘

【審査官】 北島 拓馬

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１７−５０６７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５０６５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２７９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２３０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／１６５５１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／１３９６５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／０２４１４５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００ − １／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４ −２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの回折格子または素子、および１つまたは複数の光ファイバを含むスペクトル符号化内視鏡検査（「ＳＥＥ」）プローブであって、前記少なくとも１つの回折格子または素子は、回折光ビームがターゲット領域上でオーバーラップするもしくは重なるか、または実質的にオーバーラップするもしくは実質的に重なるように、伝送光を、異なる次数の複数の分離された光ビームに分離および回折するように動作する、ＳＥＥプローブと、
検出光から１つまたは複数の強度を取得するように動作する少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器と、
少なくとも第１および第２の回折格子または素子であって、前記第１の回折格子または素子が、前記検出光の少なくとも第１の光ビームまたは第１の波長帯域を受け取るように動作し、前記第２の回折格子または素子が、前記検出光の少なくとも第２の光ビームまたは少なくとも第２の波長帯域を受け取るように動作する、少なくとも第１および第２の回折格子または素子と、
検出光から分離された複数の光ビームを結像するように動作する少なくとも第１および第２の結像光学系と、
前記伝送光を１つまたは複数の波長に応じて前記複数の分離された光ビームに分離するように動作する少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータと、
を備え、
前記少なくとも第１の結像光学系は、前記少なくとも第１の画像センサまたは検出器と前記少なくとも第１の回折格子または素子との間に配設され、前記少なくとも第２の結像光学系は、前記少なくとも第２の画像センサまたは検出器と前記少なくとも第２の回折格子または素子との間に配設され、
前記ＳＥＥプローブの前記少なくとも１つの回折格子または素子、前記少なくとも第１および第２の結像光学系、ならびに前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器は、前記検出光から分離された前記複数の光ビームのうちのそれぞれの光ビームのスペクトルデータを取得するために、前記検出光から分離された前記複数の光ビームのうちのそれぞれの光ビームごとに配設されており、
前記ＳＥＥプローブの前記少なくとも１つの回折格子または素子は、前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器の画像を変化させ、前記画像から２次元画像が取得されるように、回転するように動作し、
前記少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータによって分離される前記波長帯域が、カラー画像の赤色信号に対応した波長帯域と、少なくとも緑色信号または青色−緑色信号に対応した波長帯域との間にある、２次元画像取得装置。

【請求項2】

（ｉ）前記少なくとも１つの回折格子または素子が前記伝送光で照らされ、
（ｉｉ）前記ターゲット領域に位置付けられた試料またはターゲットが、前記重なったまたは実質的に重なった回折光ビームで照らされ、
（ｉｉｉ）前記試料または前記ターゲットから反射し分散した光が、前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器によって検出されるように、
前記１つまたは複数の光ファイバのうちの少なくとも１つを介して前記ＳＥＥプローブに前記伝送光を伝送させるように動作する光源を更に備える、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項3】

前記光源は、青色から赤外までの波長帯域を有するスーパーコンティニウム（ＳＣ）光源である、請求項２に記載の画像取得装置。

【請求項4】

前記少なくとも第１および第２の結像光学系は、前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器にそれぞれ接続されたまたは隣接し、それにより、前記検出光からの前記１つまたは複数の強度が、前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器によって第１および第２の電気信号に変換される、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項5】

（ｉ）前記第１および第２の電気信号を受け取り、前記２次元画像を生成するように動作する少なくとも１つのプロセッサと、（ｉｉ）前記生成された２次元画像を表示するように動作するディスプレイまたはスクリーンと、のうちの１つまたは複数を更に備える、請求項４に記載の画像取得装置。

【請求項6】

分光計を更に備え、前記分光計は、前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器と、前記少なくとも第１および第２の結像光学系と、前記検出され伝送された光を１つまたは複数の波長に応じて前記複数の分離された光ビームに分離するように動作する前記少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータと、前記少なくとも第１および第２の回折格子または素子とを含み、（ｉ）前記少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータが、前記少なくとも第１および第２の回折格子または素子間に、またはそれらに隣接して配設され、（ｉｉ）前記少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータが、前記少なくとも第１および第２の回折格子または素子の両方の前に光学的に配設され、ならびに（ｉｉｉ）前記第１の画像センサまたは検出器および前記第１の結像光学系が、前記少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータおよび前記第２の画像センサまたは検出器の一方の側に配設され、前記第２の結像光学系が、前記少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータの反対側に配設される、のうちの１つまたは複数である、請求項４に記載の画像取得装置。

【請求項7】

（ｉ）スペーサ素子と前記少なくとも１つの回折格子または素子が、隣接するおよび／または接続されるように前記ＳＥＥプローブの遠位端に配設されている前記スペーサ素子、
（ｉｉ）スペーサ素子に隣接しているまたは接続されて前記ＳＥＥプローブに配設された屈折率分布型レンズ、
（ｉｉｉ）前記ＳＥＥプローブを回転させるように動作するモータおよび／または回転接合部、
（ｉｖ）モータおよび／または回転接合部の速度を変えるように動作する運動制御構成要素、および
（ｖ）前記ＳＥＥプローブを収容するシース
のうちの１つまたは複数を更に備える、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項8】

（ｉ）前記２次元画像が生成されるとき、前記少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータが、前記少なくとも１つの回折格子または素子の回折効率に基づいて、前記２次元画像を生成するのに使用される波長帯域における効率よりも前記少なくとも１つの回折格子または素子の効率の方が低い波長帯域においてカラー分離を実行する、
（ｉｉ）前記検出光の前記少なくとも第２の光ビームまたは少なくとも第２の波長帯域が、複数の光ビームまたは複数の波長を含む、
（ｉｉｉ）前記少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータが、ダイクロイックミラーである、
のうちの１つまたは複数である、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項9】

前記画像センサの焦点の近傍に画像センサが配設されている、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項10】

（ｉ）前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器が、２つの画像センサを含み、前記２つの画像センサが、それぞれ、カラー画像の第１の信号に対応したスペクトルデータを取得するように構成された画像センサと、少なくとも第２および第３の信号に対応したスペクトルデータを取得するように構成された画像センサである、
（ｉｉ）前記第１の信号が、カラー画像の赤色信号であり、前記少なくとも第２および第３の信号が、青色および緑色信号である、
（ｉｉｉ）前記少なくとも第１および第２の回折格子または素子が、２つの回折素子を含み、前記２つの回折素子が、それぞれ、カラー画像の第１の信号または赤色信号に対応した波長帯域を分離するように構成された回折素子と、第２および第３の信号または青色および緑色信号に対応した波長帯域を分離するように構成された回折素子である、
（ｉｖ）前記少なくとも第１および第２の結像光学系が、２つの結像光学系を含み、前記２つの結像光学系が、それぞれ、カラー画像の第１の信号または赤色信号に対応した波長帯域を結像するように構成された結像光学系と、第２および第３の信号または青色および緑色信号に対応した波長帯域を結像するように構成された結像光学系である、
のうちの１つまたは複数である、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項11】

前記第１の信号または前記赤色信号に対応する前記波長帯域が、約６００ｎｍ以上約９００ｎｍ以下であり、前記第２および第３の信号または前記青色および緑色信号に対応する前記波長帯域が、約４００ｎｍ以上約６００ｎｍ以下である、請求項１０に記載の画像取得装置。

【請求項12】

前記画像取得装置が内視鏡装置である、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項13】

前記１つまたは複数の光ファイバは、（ｉ）前記ターゲット領域を光で照射するように前記少なくとも１つの回折格子または素子に光源からの光を送るように動作する１つまたは複数の照射ファイバと、（ｉｉ）前記ターゲット領域に配設されたターゲットまたは試料から反射され、前記少なくとも１つの回折格子または素子を通って戻り１つまたは複数の検出ファイバに入る光を受け取るように動作する前記１つまたは複数の検出ファイバとを含む、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項14】

２次元画像取得装置であって、
第１の回折格子および１つまたは複数の光ファイバを含むスペクトル符号化内視鏡検査（「ＳＥＥ」）プローブであって、前記第１の回折格子は、前記１つまたは複数の光ファイバのうちの第１の光ファイバを介して伝送された光を、回折光ビームがターゲット領域上でオーバーラップするもしくは重なるか、または実質的にオーバーラップするもしくは実質的に重なるように、異なる次数の複数の分離された光ビームに分離および回折するように動作し、前記１つまたは複数の光ファイバは、前記回折光が入射する前記ターゲット領域からの検出光を伝送するように動作する第２の光ファイバを含む、ＳＥＥプローブと、
前記第２の光ファイバによって伝送された前記光を、波長に応じて、第１の光ビームと第２の光ビームとを含む少なくとも２つの光ビームに分離するための波長またはカラーのセパレータと、
前記少なくとも２つのビームのうちの前記第１の光ビームを回折するように動作する第２の回折格子と
前記少なくとも２つのビームのうちの前記第２の光ビームを回折するように動作する第３の回折格子と、
前記第２の回折格子によって回折された前記第１の光ビームを受け、１つまたは複数の画像を提供するように動作する第１の結像光学部品と、
前記第３の回折格子によって回折された前記第２の光ビームを受け、１つまたは複数の画像を提供するように動作する第２の結像光学部品と、
前記第１の結像光学部品が第１の画像ピックアップデバイスと前記第２の回折格子との間に配設されるように配置された前記第１の画像ピックアップデバイスと、
前記第２の結像光学部品が第２の画像ピックアップデバイスと前記第３の回折格子との間に配設されるように配置された前記第２の画像ピックアップデバイスと、
を備え、
前記第１の回折格子が回転する間に、前記第１および第２の画像ピックアップデバイスによって取得された画像から２次元画像が得られ、
前記波長またはカラーのセパレータは、赤色信号に対応した波長の第１の帯域と、青色および緑色信号または緑色信号に対応した波長の第２の帯域との間で前記伝送光を分離し、
前記赤色信号に対応した波長の前記第１の帯域は、前記第２の回折格子に入射し、前記青色および緑色信号または前記緑色信号に対応した波長の前記第２の帯域は、前記第３の回折格子に入射する、２次元画像取得装置。

【請求項15】

２次元画像取得装置であって、
光源と、
回折素子であって、前記光源からの光がファイバを介して伝送され、前記回折素子が前記伝送光で照らされ、ターゲットまたは被験体が、前記回折素子によって波長に応じて分離された光ビームで照らされ、前記ターゲットまたは被験体から反射され分散された光がファイバを介して伝送され、前記回折素子が、前記反射され分散され伝送された光を波長に応じて分離する、回折素子と、
前記反射され分散された光の検出光から１つまたは複数の強度を取得するように動作する少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器と、
少なくとも第１および第２の回折格子または素子であって、前記第１の回折格子または素子が、前記検出光の少なくとも第１の光ビームまたは第１の波長帯域を受け取るように動作し、前記第２の回折格子または素子が、前記検出光の少なくとも第２の光ビームまたは少なくとも第２の波長帯域を受け取るように動作する、少なくとも第１および第２の回折格子または素子と、
前記検出光から分離された複数の光ビームを結像するように動作する少なくとも第１および第２の結像光学系であって、前記少なくとも第１の結像光学系が、前記少なくとも第１の画像センサまたは検出器と前記少なくとも第１の回折格子または素子との間に配設され、前記少なくとも第２の結像光学系が、前記少なくとも第２の画像センサまたは検出器と前記少なくとも第２の回折格子または素子との間に配設される、少なくとも第１および第２の結像光学系と、
を備え、
前記回折素子は、前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器の画像を変化させるように回転され、前記画像から２次元画像が取得され、
前記反射され分散され伝送された光を波長に応じて分離するように構成された波長またはカラーのセパレータが提供され、
前記回折素子、前記少なくとも第１および第２の結像光学系、ならびに前記少なくとも第１および第２の画像センサまたは検出器は、前記反射され分散され伝送された光から分離された光ビームごとに配設され、前記反射され分散され伝送された光から分離された前記光ビームのうちのそれぞれの光ビームのスペクトルデータが取得され、
前記波長またはカラーのセパレータによって分離される前記波長帯域が、カラー画像の赤色信号に対応した波長帯域と、青色−緑色信号または緑色信号に対応した波長帯域との間にあり、
前記赤色信号に対応した波長の前記帯域は、前記少なくとも第１の回折格子または素子に入射し、前記青色および緑色信号または前記緑色信号に対応した波長の前記帯域は、前記少なくとも第２の回折格子または素子に入射する、２次元画像取得装置。

【請求項16】

２次元画像取得装置を制御するための方法であって、
前記２次元画像を取得するために使用する波長範囲のスペクトルを、スペクトル帯域が試料またはターゲット上でオーバーラップするかまたは実質的にオーバーラップするように定義するステップと、
前記試料またはターゲットから反射された光を検出するステップと、
前記定義された波長範囲外にカットオフ波長が設定された分光計の波長またはカラーのセパレータを使用して、前記検出された光を異なる波長または色を有する２つ以上の光ビームに分離するステップと、
前記検出された光から分離された前記光ビームを結像して前記２次元画像を取得または生成するステップと、
を備え、
前記２つ以上の光ビームのうちの１つの光ビームは、第１の回折格子に入射し、前記第１の回折格子から、前記検出された光から分離された複数の光ビームを結像するように動作する第１の結像システムへ移動し、前記第１の結像システムから、前記検出された光から１つまたは複数の強度を取得するための第１のセンサまたは検出器へ移動し、
前記２つ以上の光ビームのうちの第２の光ビームは、第２の回折格子に入射し、前記第２の回折格子から、前記検出された光から分離された複数の光ビームを結像するように動作する第２の結像システムへ移動し、前記第２の結像システムから、前記検出された光から１つまたは複数の強度を取得するための第２のセンサまたは検出器へ移動し、
前記波長またはカラーのセパレータによって分離された前記２つ以上の光ビームは、カラー画像の赤色信号に対応した少なくとも第１の光ビームと、青色−緑色信号または緑色信号に対応した少なくとも第２の光ビームとを含む、方法。

【請求項17】

プローブ回折格子を使用して、前記試料またはターゲット上でオーバーラップするかまたは実質的にオーバーラップするスペクトル帯域を生成するステップを更に備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記波長範囲内で回折効率が高くなるように、前記プローブ回折格子を最適化するステップを更に備える、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記複数の分離された光ビームの前記異なる次数は、
（ｉ）４次光、５次光、および６次光、または
（ｉｉ）３次光、４次光、および５次光、を含む、請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項20】

前記複数の分離された光ビームの前記異なる次数は、
（ｉ）４次光、５次光、および６次光、または
（ｉｉ）３次光、４次光、および５次光、を含む、請求項１４に記載の画像取得装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は内視鏡に関し、特に、得られた光ビームを波長に応じて分離および測定する、スペクトル符号化内視鏡検査（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ）（ＳＥＥ）装置およびシステムなどであるが、これに限定されない分光計、ならびに同分光計とともに使用するための方法および記憶媒体に関する。ＳＥＥの応用例は、これらに限定されないが胃腸、心臓、および／または眼科の用途向けに、生体または組織を結像、評価、および特徴付け／識別することを含む。

【背景技術】

【0002】

従来、管腔内測定で使用するための内視鏡装置が知られている。内視鏡は、管腔内情報をリアルタイムで観察することを可能にし、外径の小さい内視鏡ほど、より多くの様々な管腔に挿入することができ、観察エリアの増大につながる。

【0003】

スペクトル符号化内視鏡（Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ）（ＳＥＥ）は、広帯域光源、回転回折格子（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｇｒａｔｉｎｇ）、および分光検出器を使用して試料の空間情報を符号化する内視鏡技術である。試料に光を照射すると、１つの照射ラインに沿って光がスペクトル的に分散され、それにより分散した光が、照射ラインの特定の位置を特定の波長で照射する。試料からの反射光が分光計により検出されると、ラインに沿った反射率として強度分布が分析される。照射ラインを走査するように回折格子を回転させる、または前後に動かすことによって、試料の２次元画像が得られる。

【0004】

米国特許第６，３４１，０３６号で開示されているものなどのスペクトル符号化内視鏡は、小径内視鏡の例である。米国特許第６，３４１，０３６号に開示されているＳＥＥデバイスでは、白色光を回折格子に入射させて白色光のスペクトルを生成し、被験体はそのスペクトル系列で照射される。スペクトル系列のそれぞれの波長に対応した光ビームだけが、被験体のそれぞれの位置に到達し、したがってスペクトル系列の反射率を測定することによって、１次元の反射率情報を得ることができる。反射率情報を別の軸方向に移動させることによって、２次元画像を得ることができる。言い換えれば、波長情報が位置情報に変換され、それぞれの位置情報の反射率から画像が得られる。しかしながら、米国特許第６，３４１，０３６号開示されている技法では、得られる画像はモノクロ画像であり、カラー画像を得ることはできない。

【0005】

米国特許第９，２５４，０８９号は、ＳＥＥにおいてカラー画像を得るための技法を提案している。米国特許第９，２５４，０８９号は、以下の技術を記述している。具体的には、異なる波長の３つの光ビームがそれぞれのファイバによって導かれて単一の回折格子に相互に異なる角度で入射し、白色照射光が生成されてカラー画像が得られる。

【0006】

しかしながら、米国特許第９，２５４，０８９号の技法が使用される場合、それぞれのファイバに回転可能に接続される３つの機構が必要になり、これにより機構が複雑になる。それに加えて、３つのファイバが一緒に束ねられて使用され、それによりファイバ部分が分厚くなるという欠点につながる。

【0007】

それに加えて、画像を得るために、白色照射光の反射光が取り込まれ、それぞれの波長の反射率を算出するために分光計を使用して分光測定法が実行される。単一の回折格子および単一の結像システムを含む分光計を仮定する場合、赤色、緑色、および青色に対応した波長帯域は、画像の分解能が実質的に緑色の波長帯域の分解能に主に関連付けられる分布を有している。実質的に緑色の波長帯域とのそのような関連付けは、人間の目の感度に依存していることが原因である。緑色の分解能が増大するにつれて最終画像の分解能は増大するが、分光計の検出器上の緑色の分解能は低減し、したがって分解能を向上させるのは困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、少なくとも１つの実施形態において生体対象物または組織のカラー画像を含む、効率的で向上した画像の分解能を実現するために、少なくとも１つの光学デバイス、アセンブリ、またはシステムにおいて使用される少なくとも１つのＳＥＥ技法、記憶媒体、および／または装置もしくはシステムを、特に製造および保守のコストを削減または最小化するようなやり方で、提供することが望ましい。

【0009】

したがって本開示の大きな目的は、ＳＥＥ装置、システム、方法、および同ＳＥＥとともに使用するための記憶媒体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

少なくとも１つの実施形態では、２次元画像取得装置は、少なくとも１つの回折格子または素子、および１つまたは複数の光ファイバを含むスペクトル符号化内視鏡検査（「ＳＥＥ」）プローブであって、少なくとも１つの回折格子または素子は、回折光ビームがターゲット領域上でオーバーラップするもしくは重なるか、または実質的にオーバーラップするもしくは実質的に重なるように、伝送光を、異なる次数の複数の分離された光ビームに分離および回折するように動作する、ＳＥＥプローブと、検出光から１つまたは複数の強度を取得するように動作する少なくとも１つの画像センサまたは検出器と、検出光から分離された複数の光ビームを結像するように動作する少なくとも１つの結像光学系（ｉｍａｇｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）と、を含んでもよく、少なくとも１つの回折格子または素子、少なくとも１つの結像光学系、および少なくとも１つの画像センサまたは検出器は、検出光から分離された複数の光ビームのうちのそれぞれの光ビームのスペクトルデータを取得するために、検出光から分離された複数の光ビームのうちのそれぞれの光ビームごとに配設されており、少なくとも１つの回折格子または素子は、少なくとも１つの画像センサまたは検出器の画像を変化させるように回転するように動作し、画像から２次元画像が取得される。

【0011】

装置は、（ｉ）少なくとも１つの回折格子または素子が伝送光で照らされ、（ｉｉ）ターゲット領域に位置付けられた試料またはターゲットが、重なったまたは実質的に重なった回折光ビームで照らされ、（ｉｉｉ）試料またはターゲットから反射し、分散した光が、少なくとも１つの画像センサまたは検出器によって検出されるように、１つまたは複数の光ファイバのうちの少なくとも１つを介してＳＥＥプローブに伝送光を伝送するように動作する光源を含んでもよい。光源は、青色から赤外までの波長帯域を有するスーパーコンティニウム（ＳＣ）光源であってもよい。

【0012】

１つまたは複数の実施形態では、少なくとも１つの画像センサまたは検出器は、第１および第２の画像センサまたは検出器を備え、少なくとも１つの結像光学系は、第１および第２の画像センサまたは検出器にそれぞれ接続されたまたは隣接した第１および第２の結像光学系を備え、それにより、検出光からの１つまたは複数の強度が、第１および第２の画像センサまたは検出器によって第１および第２の電気信号に変換される。装置は、（ｉ）第１および第２の電気信号を受け取り、２次元画像を生成するように動作する少なくとも１つのプロセッサと、（ｉｉ）生成された２次元画像を表示するように動作するディスプレイまたはスクリーンのうちの少なくとも１つをさらに含んでもよい。装置は分光計をさらに含んでもよく、分光計は、第１および第２の画像センサまたは検出器と、第１および第２の結像光学系と、検出され伝送された光を１つまたは複数の波長に応じて複数の分離された光ビームに分離するように動作する少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータと、第１の回折格子および第２の回折格子とを、（ｉ）第１の結像光学系が、第１の回折格子と第１の画像センサまたは検出器との間に配設され、第２の結像光学系が、第２の回折格子と第２の画像センサまたは検出器との間に配設され、（ｉｉ）少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータが、第１の回折格子と第２の回折格子との間に、またはそれらに隣接して配設される。

【0013】

１つまたは複数の実施形態では、画像取得装置は、（ｉ）スペーサ素子と少なくとも１つの回折格子または素子が隣接するおよび／または接続されるように、ＳＥＥプローブの遠位端に配設されているスペーサ素子と、（ｉｉ）スペーサ素子に隣接したまたは接続されてＳＥＥプローブに配設された屈折率分布型レンズと、（ｉｉｉ）ＳＥＥプローブを回転させるように動作するモータおよび／または回転接合部と、（ｉｖ）モータおよび／または回転接合部の速度を変えるように動作する運動制御構成要素と、（ｖ）ＳＥＥプローブを収容するシースとのうちの少なくとも１つをさらに含んでもよい。

【0014】

画像取得装置は、伝送光を１つまたは複数の波長に応じて複数の分離された光ビームに分離するように動作する少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータをさらに含んでもよく、（ｉ）２次元画像が生成されるとき、少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータが、少なくとも１つの回折格子または素子の回折効率に基づいて、２次元画像を生成するのに使用される波長帯域における効率よりも少なくとも１つの回折格子または素子の効率の方が低い波長帯域においてカラー分離を実行する、（ｉｉ）少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータによって分離される波長帯域が、カラー画像の赤色信号に対応した波長帯域と緑色信号に対応した波長帯域との間にある、（ｉｉｉ）少なくとも１つのカラーまたは波長のセパレータが、ダイクロイックミラーである、のうちの少なくとも１つである。画像センサは、画像センサの焦点の近傍に配設されてもよい。

【0015】

１つまたは複数の実施形態では、（ｉ）少なくとも１つの画像センサまたは検出器が、２つの画像センサを含み、２つの画像センサがそれぞれ、カラー画像の赤色信号に対応したスペクトルデータを取得するように構成された画像センサと、青色および緑色信号に対応したスペクトルデータを取得するように構成された画像センサである、（ｉｉ）少なくとも１つの回折格子または素子が、２つの回折素子を含み、２つの回折素子がそれぞれ、カラー画像の赤色信号に対応した波長帯域を分離するように構成された回折素子と、青色および緑色信号に対応した波長帯域を分離するように構成された回折素子である、（ｉｉｉ）少なくとも１つの結像光学系が、２つの結像光学系を含み、２つの結像光学系がそれぞれ、カラー画像の赤色信号に対応した波長帯域を結像するように構成された結像光学系と、青色および緑色信号に対応した波長帯域を結像するように構成された結像光学系である、という条件のうちの１つまたは複数が含まれてもよい。１つまたは複数の実施形態では、赤色信号に対応した波長帯域は、約６００ｎｍ以上約９００ｎｍ以下であり、青色および緑色信号に対応した波長帯域は、約４００ｎｍ以上約６００ｎｍ以下である。

【0016】

画像取得装置は、１つまたは複数の実施形態において内視鏡装置であってもよい。

【0017】

１つまたは複数の光ファイバは、（ｉ）ターゲット領域を光で照射するように回折格子に光源からの光を送るように動作する１つまたは複数の照射ファイバと、（ｉｉ）ターゲット領域に配設されたターゲットまたは試料から反射され、回折格子を通過して戻り１つまたは複数の検出ファイバに入る光を受け取るように動作する１つまたは複数の検出ファイバとを含んでもよい。

【0018】

本開示の別の態様によれば、２次元画像取得装置は、第１の回折格子、および１つまたは複数の光ファイバを含むスペクトル符号化内視鏡検査（「ＳＥＥ」）プローブであって、第１の回折格子は、１つまたは複数の光ファイバのうちの第１の光ファイバを介して伝送された光を、回折光ビームがターゲット領域上でオーバーラップするもしくは重なるか、または実質的にオーバーラップするもしくは実質的に重なるように、異なる次数の複数の分離された光ビームに分離および回折するように動作し、１つまたは複数の光ファイバは、回折光が入射するターゲット領域からの検出光を伝送するように動作する第２の光ファイバを含む、ＳＥＥプローブと、第２の光ファイバによって伝送された光を、波長に応じて、第１の光ビームと第２の光ビームを含む少なくとも２つの光ビームに分離するための波長またはカラーのセパレータとを含んでもよく、光ビームごとに、画像取得装置はさらに、少なくとも２つのビームのうちの対応したビームを回折するための第２の回折格子、第２の回折格子によって回折された光を受け、画像を提供するための結像光学部品、および結像光学部品の焦点に、またはその周りに配置された画像ピックアップデバイスであって、第１の回折格子が回転する間に、画像ピックアップデバイスによって取得された画像から２次元画像が得られる、画像ピックアップデバイスを含んでもよく、波長またはカラーのセパレータは、赤色信号に対応した波長の第１の帯域と、青色および緑色信号または緑色信号に対応した波長の第２の帯域との間で、伝送光を分離する。

【0019】

本開示の別の態様によれば、２次元画像取得装置は、光源と、回折素子であって、光源からの光がファイバを介して伝送され、回折素子が伝送光で照らされ、ターゲットまたは被験体が、回折素子によって波長に応じて分離された光ビームで照らされ、ターゲットまたは被験体から反射され分散された光が、ファイバを介して伝送され、回折素子が、反射され分散され伝送された光を、波長に応じて分離する、回折素子と、分離された光ビームを結像するように構成された結像光学系と、画像センサの焦点の近傍に配設された画像センサと、を含んでもよく、回折素子は、画像センサの画像を変化させるように回転され、画像から２次元画像が取得され、反射され分散され伝送された光を波長に応じて分離するように構成された波長またはカラーのセパレータが提供され、回折素子、結像光学系、および画像センサが、反射され分散され伝送された光から分離された光ビームごとに配設され、それにより、反射され分散され伝送された光から分離された光ビームのうちのそれぞれの光ビームのスペクトルデータが取得され、波長またはカラーのセパレータによって分離される波長帯域は、カラー画像の赤色信号に対応した波長帯域と、青色−緑色信号または緑色信号に対応した波長帯域との間にある。

【0020】

本開示のさらなる態様によれば、２次元画像取得装置を制御するための方法は、２次元画像を取得するために使用する波長範囲のスペクトルを、スペクトル帯域が試料またはターゲットにオーバーラップするまたは実質的にオーバーラップするように定義するステップと、試料またはターゲットから反射された光を検出するステップと、定義された波長範囲外にカットオフ波長が設定された分光計の波長またはカラーのセパレータを使用して、検出された光を異なる波長または色を有する２つ以上の光ビームに分離するステップと、検出された光から分離された光ビームを結像して２次元画像を取得または生成するステップとを含んでもよい。方法は、プローブ回折格子を使用して、試料またはターゲット上でオーバーラップするまたは実質的にオーバーラップするスペクトル帯域を生成するステップをさらに含んでもよい。１つまたは複数の方法は、波長範囲内で回折効率が高くなるように、プローブ回折格子を最適化するステップをさらに含んでもよい。

【0021】

本開示のさらなる態様によれば、コンピュータ読取り可能記憶媒体が提供されてもよく、媒体は、本明細書において議論される方法のうちの１つまたは複数を、１つまたは複数のプロセッサに実行させるように動作する少なくとも１つのプログラムを記憶している。

【0022】

本開示の少なくとも１つの追加的な態様では、光源と、回折素子であって、光源からの光がファイバを介して伝送され、回折素子が伝送光で照らされ、被験体が、回折素子によって波長に応じて分離された光ビームで照らされ、被験体から反射され分散された光が、ファイバを介して伝送され、回折素子が、伝送光を波長に応じて再び分離する、回折素子と、分離された光ビームを結像するように構成された結像光学系と、画像センサの焦点の近傍に配設された画像センサと、を含む２次元画像取得装置が提供される。回折素子は、画像センサの画像を変化させるように回転され、画像から２次元画像が取得される。伝送光を波長に応じて分離するように構成されたカラー分離ユニットが提供される。回折素子、結像光学系、および画像センサは、分離された光ビームごとに配設され、それにより、分離された光ビームのうちのそれぞれ光ビームのスペクトルデータが取得される。回折素子によって分離された光ビームは、異なる回折次数の回折光ビームが所与の領域上で重なるように、回折される。少なくとも１つの実施形態において、２次元画像が生成されるとき、カラー分離ユニットは、回折素子の回折効率に基づいて、２次元画像を生成するのに使用される波長帯域における効率よりも回折素子の効率の方が低い波長帯域においてカラー分離を実行する。１つまたは複数の実施形態では、（ｉ）スペクトル帯域（例えばＲ、Ｇ、Ｂカラーについて）がターゲット上でオーバーラップする（例えば重なるまたは実質的に重なる）ように、波長範囲のスペクトルが（例えばＲ、Ｇ、Ｂスペクトル帯域について）定義されて結像に使用されること、（ｉｉ）その波長範囲内で回折効率が高くなるように、プローブ回折格子が最適化され、および（ｉｉｉ）分光計のビームスプリッタカットオフ波長が、定義された波長範囲外に設定される。

【0023】

ＳＥＥにおいてカラー画像を得るために、先端部に配設された回折格子の高次回折光を使用することにより、赤色、緑色、および青色の領域の回折光ビームを異なる回折次数で重ねることによって白色照射光が生成される。それに加えて、検出分光計の取得波長帯域が分割され、分割された領域は、プローブ側に配設された回折格子の回折効率が低い帯域に設定される。したがって、取得された画像の分解能を、取得された光の利用効率を損なうことなく向上させることができる。

【0024】

本開示の少なくとも別の態様によれば、本明細書において議論されるＳＥＥ技法は、干渉計などの干渉光学系の光学構成要素の数を減らすまたは最小限にすることによって、ＳＥＥデバイス、システム、および記憶媒体の製造および保守のうちの少なくとも１つのコストを低減させるために使用されてもよい。

【0025】

本開示の少なくともさらなる態様によれば、本明細書において議論されるＳＥＥ技法は、干渉計などの干渉光学系内で使用されてもよく、またはそれとともに使用されてもよい。

【0026】

本開示の他の態様によれば、ＳＥＥ技法を使用する１つまたは複数の追加的な装置、１つまたは複数のシステム、１つまたは複数の方法、および１つまたは複数の記憶媒体が、本明細書において議論される。本開示のさらなる特徴は、添付図面を参照する例示的な実施形態の以下の記述から明らかになろう。

【0027】

本開示の様々な態様を説明することを目的として、同様の符号は同様の要素を示しており、採用され得る簡略化された形態が図面で示されているが、本開示は、示されているまさにその配置および手段によってまたはそれらだけに限定されない。当業者がその主題を作製し使用するのを補助するために、添付図面が参照される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1A】図１Ａは、本開示の１つまたは複数の態様による、少なくとも第１の実施形態によるＳＥＥシステムのシステム図である。

【図1B】図１Ｂは、本開示の１つまたは複数の態様による、少なくともさらなる実施形態によるＳＥＥシステムのシステム図である。

【図2】図２は、少なくとも図１Ａおよび図１Ｂに示されている分光計の光学断面図である。

【図3】図３は、本開示の１つまたは複数の態様による、少なくとも第１の実施形態によるプローブ部分に配設された回折素子の回折効率を示す図である。

【図4】図４Ａおよび図４Ｂは、本開示の１つまたは複数の態様による、少なくとも第１の実施形態による回折素子によって形成された白色光照射を描写するための概略図である。

【図5】図５は、本開示の１つまたは複数の態様による、少なくとも第１の実施形態によるダイクロイックミラーの波長特性を示す図である。

【図6】図６は、本開示の１つまたは複数の態様による、少なくとも第２の実施形態による回折素子の回折効率を示す図である。

【図7】図７は、本開示の１つまたは複数の態様による、少なくとも第２の実施形態によるダイクロイックミラーの波長特性を示す図である。

【図8】図８は、本開示の１つまたは複数の態様による、少なくとも第３の実施形態による内視鏡システムを示す図である。

【図9】図９は、本開示の１つまたは複数の態様による、結像技法を実行する方法を示すフロー図である。

【図10】図１０は、本開示の１つまたは複数の態様による、本明細書において議論されるＳＥＥ装置もしくはシステム、または結像システム、または１つもしくは複数の方法の、１つまたは複数の実施形態で使用することができるコンピュータの実施形態を示す概略図である。

【図11】図１１は、本開示の１つまたは複数の態様による、本明細書において議論されるＳＥＥ装置もしくはシステム、または結像システム、または方法の、１つまたは複数の実施形態で使用することができるコンピュータの別の実施形態を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

ＳＥＥ技法を使用して組織などの被験体の画像の分解能を向上させるための、および／またはＳＥＥ技法を使用してカラー画像を得るための１つまたは複数のデバイス、光学系、方法、および記憶媒体が、本明細書において開示される。本開示の少なくとも１つの態様によれば、本明細書において議論される１つまたは複数のデバイス、光学系、方法、および記憶媒体は、画像分解能を向上させるため、および／または分解能を向上させながら画像をカラーで得るために、ＳＥＥ技法を使用する。

【0030】

図１Ａ〜図５を参照して、本開示の第１の実施形態が本明細書において記述される（以下に記述されるように、図１Ｂにはさらなるまたは代替的な実施形態が示されている）。図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれの本実施形態による分光計を含むそれぞれの全体的なＳＥＥシステムを示しており、図２は、図１ＡのＳＥＥシステムおよび図１ＢのＳＥＥシステムに配設された分光計の光学断面を示している。図１Ｂは、図１Ａに示された通りの分光計を含む全体的なＳＥＥシステム（例えばシステム１００を参照）を示しているが、光源１０１を回転接合部１０３および／またはプローブ区間１０４に接続するケーブルまたはファイバ１０２と、分光計１１１を回転接合部１０３および／またはプローブ区間１０４に接続するケーブルまたはファイバ１１０とが、偏向区間１１２（以下でさらに議論する）を通過し、それを介して接続されるように、図１Ｂのシステム１００’に偏向区間（ｄｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｏｒ ｄｅｆｌｅｃｔｅｄ ｓｅｃｔｉｏｎ）１１２が組み込まれている点が異なっている。図３は、本実施形態によるプローブ部分の回折素子の回折効率を示しており、図４Ａおよび図４Ｂは、回折素子によってどのように白色照射光が形成されるかを示しており、図５は、分光計に配設されたダイクロイックミラーの波長特性の例を示している。

【0031】

図１Ａに示されているように、白色光源１０１によって放射された光は、照射光伝送ファイバ１０２によって伝送され、回転接合部（以下、ＲＪ）１０３を介してプローブ部分１０４（本明細書において「プローブ区間１０４」とも呼ばれる）に入射する（例えばファイバ１０２は、ＲＪ１０３を通りプローブ部分１０４内へ延在していてもよい）。それに加えて、またはその代わりに、白色光源１０１によって放射された光は、照射光伝送ファイバ１０２によって伝送され、偏向区間１１２を介し、ＲＪ１０３を介してプローブ部分１０４に入射してもよい。プローブ部分１０４の１つまたは複数の実施形態では、白色光ビームは、屈折率分布型レンズ（以下ＧＲＩＮレンズ）１０５を介してスペーサ１０６に入射する。スペーサ１０６の先端部分に回折格子（以下、回折素子）１０７が設けられており（例えばＧＲＩＮレンズ１０５および回折格子１０７はスペーサ１０６の反対側に位置付けられる）、白色光ビームがこの回折素子１０７に入射すると、被験体１０８上にスペクトル系列１０９が形成される。１つまたは複数の実施形態では、プローブ部分１０４はスペーサ１０６を含まなくてもよく、ＧＲＩＮレンズ１０５は、被験体１０８上にスペクトル系列１０９を形成することができるように回折素子１０７に接続されてもよい。スペクトル系列１０９からの反射光（例えば被験体１０８上に形成され、被験体１０８によって反射されたスペクトル系列１０９からの光、被験体１０８によって反射された光など）は、検出ファイバまたはケーブル１１０によって取り込まれる。１つの検出ファイバ１１０が図１Ａおよび図１Ｂに示されているが、複数の検出ファイバが使用されてもよい。１つまたは複数の実施形態では、検出ファイバ１１０は、プローブ区間１０４の端部まで、および／またはその端部の近くに延在していてもよい。例えば、図１Ａのシステム１００および図１Ｂのシステム１００’では、検出ファイバ１１０は、ＲＪ１０３から、またはＲＪ１０３を通って、プローブ区間１０４の端部まで、および／またはその近くに（例えばプローブ区間１０４の端部に隣接して、プローブ部分１０４の端部周りに、試料１０８に最も近いプローブ部分１０４の端部の近くに、など）延在する検出ファイバ部分（図１Ａおよび図１Ｂのそれぞれのプローブ部分１０４を通って延在しているファイバ１１０を参照）を有してもよい（以下で議論される構成で検出ファイバ１１０を図示している図８も参照）。検出ファイバ１１０によって取り込まれた光は、スペクトル成分に分離され、検出ファイバ１１０の出口側に設けられた分光計１１１などであるがこれに限定されない少なくとも１つの検出器（および／または本明細書において議論されるその１つまたは複数の構成要素）によって検出される。１つまたは複数の実施形態では、反射光を取り入れる検出ファイバ１１０の端部は、回折格子１０７、スペーサ１０６の端部、プローブ部分１０４の端部などのうちの少なくとも１つ上に配設されてもよく、またはその近くに位置付けられてもよい。それに加えて、またはその代わりに、反射光は、プローブ部分１０４、ＧＲＩＮレンズ１０５、回転接合部１０３などのうちの少なくとも１つを通過してもよく、反射光は、偏向区間１１２を介して分光計１１１に向かって通過してもよい。図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、ＲＪ１０３からプローブ部分１０４に延在している部分が、プローブ部分１０４の長手方向に延在している回転軸周りに回転されると、スペクトル系列１０９は、スペクトル系列１０９に直交する方向に移動し、２次元方向における反射率情報を得ることができる。これらの情報（例えば２次元方向における反射率情報）を配列することによって、２次元画像を得ることが可能になる。

【0032】

好ましくは、偏向区間１１２を含む１つまたは複数の実施形態（図１Ｂで最もよくわかる）では、偏向区間１１２は、光源１０１からの光をプローブ部分１０４に向けて偏向し、次いでプローブ部分１０４から受けた光を少なくとも１つの検出器（例えば分光計１１１、（図２に示されている）分光計１１１の検出器２０６−１および２０６−２などの分光計の１つまたは複数の構成要素など）に向けて送るように動作する。１つまたは複数の実施形態では、偏向区間（例えば図１Ｂに示されているシステム１００’の偏向区間１１２）は、本明細書において記述されるように動作する、サーキュレータ、ビームスプリッタ、アイソレータ、カプラ（例えば融着ファイバカプラ）、中に穴がある部分切断ミラー、タップがある部分切断ミラーなどを含むがこれらに限定されない１つまたは複数の干渉計、または光学干渉システムを含んでもよい。１つまたは複数の実施形態では、干渉計または光学干渉システムは、光源１０１、偏向区間１１２、回転接合部１０３、および／またはプローブ部分１０４（および／または１つもしくは複数のそれらの構成要素）のうちの１つまたは複数などであるがこれらに限定されないシステム１００またはシステム１００’の１つまたは複数の構成要素を含んでもよい。

【0033】

図２は、（例えば図１Ａのシステム１００、図１Ｂのシステム１００’などの）分光計１１１の光学断面図である。検出ファイバ１１０のファイバ端部から出た光ビームは、コリメータ２０１によって平行な光ビーム２０２に変換され、平行な光ビーム２０２がダイクロイックミラー２０３に入射する。平行な光ビーム２０２は、ダイクロイックミラー２０３によって２つの波長帯域の光ビーム２０２−１および２０２−２にスプリットされ、光ビーム２０２−１および２０２−２が、それぞれ回折格子２０４−１および２０４−２に入射する。回折格子２０４−１および２０４−２によって回折されると、光ビーム２０２−１および２０２−２は、それぞれ結像光学系２０５−１および２０５−２によって結像され、それぞれ１次元画像センサ２０６−１および２０６−２によって電気信号に変換され、それによりそれぞれの波長の強度情報に変換される。電気信号は、コンピュータ１２００（図１Ａ〜図１Ｂを参照）、コンピュータ１２００’、または以下でさらに議論する処理回路８０１などであるがこれらに限定されない１つまたは複数のプロセッサに、ケーブルまたはワイヤ１１３（図１Ａ〜図１Ｂを参照）などであるがこれらに限定されないケーブルまたはワイヤを介して送られてもよい。スペクトル系列１０９の移動の応じてこの強度情報を時間的に検出することによって、２次元画像を得ることができる。

【0034】

少なくとも１つの実施形態では、コンソールまたはコンピュータ１２００、１２００’は、運動制御ユニット（ＭＣＵ）１４０を介してＲＪ１０３の運動を制御するように動作し、分光計１１１の検出器（例えば検出器２０６−１および２０６−２）から強度データを取得し、走査画像を（例えば、以下でさらに議論される図１０のコンソール１２００および／または図１１のコンソール１２００’に示されているディスプレイ、スクリーン、またはモニタ１２０９などのモニタまたはスクリーン上に）表示する。１つまたは複数の実施形態では、ＭＣＵ１４０は、ＲＪ１０３のモータの速度、および／またはＲＪの速度を変えるように動作する。モータは、速度を制御し、位置精度を高めるためのステッピングモータまたはＤＣサーボモータであってもよい。

【0035】

スペーサ１０６に設けられた回折素子１０７が、図３、図４Ａ、および図４Ｂを参照しながら記述される。

【0036】

典型的には、白色光が回折格子に入射すると、１次回折光によって虹色のスペクトル系列が形成される。ＳＥＥでは、モノクロ画像を取得する場合には、そのような１次回折光の照射によっていかなる問題も生じない。しかしカラー画像が取得される場合には、１つまたは複数の実施形態において、被験体の同じ位置からの赤色、緑色、および青色の三原色に対応した反射率情報が必要である。１次回折光だけが使用される方法では、被験体の所与の部分からの反射光は、単一の波長についての情報だけを含んでいる（図４Ａ）。したがって、１次回折光だけが使用される１つまたは複数の方法とともに、カラー画像を取得するための別の方法が必要になる。

【0037】

したがって、図４Ｂに示されているように、１つまたは複数の実施形態において高次回折光が使用される。回折に関して、回折の角度は波長が長くなるにつれて大きくなる。それに加えて、高次回折光は回折の角度がより大きい。上記を使用して、例えば青色（短い波長）においては５次回折光が使用され、緑色（中間の波長）においては４次回折光が使用され、赤色（長い波長）においては３次回折光が使用される（図４Ｂを参照）。このとき、回折素子１０７のピッチを適切に選択することによって、３次回折光、４次回折光、および５次回折光が被験体上で互いに実質的に重なるように光ビームを回折することができる。そのような構成を用いると、青色スペクトル系列、緑色スペクトル系列、および赤色スペクトル系列を被験体上で重ねることができるかまたは実質的に重ねることができ、白色光に対応したスペクトル系列の照射光が形成される。

【0038】

高次回折光が使用される場合には、回折効率の問題が生じる。振幅タイプの回折素子が回折素子１０７として使用される場合、１次回折光は最も高い回折効率を有しており、回折の次数が増大するにつれて回折効率は低減する。それとは対照的に、位相タイプの回折格子が使用される場合、高次回折光の回折効率は、回折格子の格子高さおよびベース材料の屈折率を適切に選択することによって向上させることができる。例えば、表１にまとめられたものなどの位相タイプの回折格子が回折素子１０７として使用される場合、１つまたは複数の実施形態において、図３に示されているように、５次回折光が４０８ｎｍ〜４６８ｎｍ程度の最高効率を実現し、４次回折光が５１０ｎｍ〜５８５ｎｍ程度の最高効率を実現し、３次回折光が６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ程度の最高効率を実現するように、格子高さおよび屈折率を設定することができる。回折素子１０７のような形状の回折格子を使用することによって、被験体上で白色をもたらすスペクトル系列を得ることができる。

【表1】

【0039】

このようにして得られた反射率情報は、分光計１１１によって強度情報に変換されてもよく、そして画像にされる。ここで、赤色、緑色、および青色の三原色に対応した強度情報を重ねる、または実質的に重ねることによって、カラー画像を得ることができる。カラー画像の分解能は、分光計１１１による赤色、緑色、および青色の波長分解力に依存し、波長分解力が高いほど、分解能は増大する。しかしながら、分光計内に単一の回折格子しかない場合、以下の問題が生じ得る。

【0040】

人間の目は、緑色に対応した波長帯域の分解能に敏感であり、赤色、青色、および緑色の中で緑色の分解能がより高いとき、より高い分解能の画像として知覚する。しかしながら、回折格子（例えば回折格子２０４−１、回折格子２０４−２など）から、分光計１１１内の画像センサ（例えばそれぞれ画像センサ２０６−１、画像センサ２０６−２など）に延在している光学系が、単一の光学系によって構成されている場合、赤色領域は、回折の物理特性に起因して画像センサ上でより大きく現れる。その結果、赤色の分解能が最高になり、緑色の分解能は赤色の分解能よりも大幅に低い。

【0041】

高次回折光が使用される場合、回折効率が高い青色、緑色、および赤色に対応した領域間に、回効率が非常に低い領域が現れる（図３の領域Ｌ１）。少なくとも１つの実施形態では、回折効率が低い領域は、回折効率が、青色、緑色、および赤色の領域のそれぞれにおける最高回折効率の半分に等しいまたはそれ以下の領域である。分光計１１１内の回折格子２０４（例えば回折格子２０４−１および回折格子２０４−２）からそれぞれの画像センサ２０６（例えばそれぞれ画像センサ２０６−１、画像センサ２０６−２）に延在している光学系が、単一の光学系によって構成される場合、前述した領域に対応した画像センサの領域は非常に暗い画像になる。したがって、この領域の画素は無駄な画素ということになり、最終的な分解能の低下につながる。

【0042】

上述した問題に対処するために、本開示の１つまたは複数の実施形態では、回折格子（例えば回折格子２０４−１、回折格子２０４−２）から、画像センサ（例えばそれぞれ画像センサ２０６−１、画像センサ２０６−２など）に延在している部分が、図２に示されるように、波長帯域に応じて２つに分離される。少なくとも１つの実施形態では、ダイクロイックミラーの分離波長帯域（図５の領域Ｌ３）が、回折素子１０７において回折効率が低い波長帯域に設定される。

【0043】

この構成を用いると、特に緑色に対応する分解能を、以下の２つの効果によって向上させることができ、高分解能の画像を得ることができる。具体的には、それぞれの波長帯域ごとに適切な回折格子（例えば回折格子２０４−１、回折格子２０４−２など）を選択すること、および画像センサ（例えばそれぞれ画像センサ２０６−１、画像センサ２０６−２など）に適した回折の最適な角度を選択することによって、画像の分解能を向上させることができる。回折効率が低い領域を、画像の形成に寄与しない領域として設定すること、および画像センサ（例えばそれぞれ画像センサ２０６−１、画像センサ２０６−２など）上の無駄な画素を可能な限り減らすことによって、分解能を向上させることができる。表２には、少なくとも本実施形態で使用される回折格子２０４−１および２０４−２のパラメータがまとめられている。

【表2】

【0044】

ここで、１次元画像センサ２０６−１および２０６−２は、同じ仕様を有している。この構成を用いると、画像センサ、および画像センサに関連した処理回路などを、一様にすることができる。それに加えて、画像センサが一様にされた場合、青色光と緑色光を分離する回折格子２０４−１のピッチが、赤色光を分離する回折格子２０４−２のピッチよりも細かくなる。この構成を用いると、小さい回折角度を有する短い波長側の光である青色光および緑色光を、より大きい角度で回折することができ、緑色の分解能を増大させることができる。

【0045】

１つまたは複数の実施形態について、回折効率が「低い」という表現は、回折効率が、各回折次数における最高回折効率の値よりも低いことを意味する。例えば１つまたは複数の実施形態では、回折効率は、回折効率のピークの値よりも約５０％以上低いことが望ましい。１つまたは複数の実施形態では、以下の条件が満たされることが好ましい。すなわち（ｉ）スペクトル帯域（例えばＲ、Ｇ、Ｂカラー）がターゲット上でオーバーラップする（例えば重なるまたは実質的に重なる）ように、波長範囲のスペクトルが（例えばＲ、Ｇ、Ｂスペクトル帯域について）定義されて結像に使用されること、（ｉｉ）その波長範囲内で回折効率が高くなるように、プローブ回折格子が最適化されること、および（ｉｉｉ）分光計のビームスプリッタカットオフ波長が、定義された波長範囲外に設定されることである。

【0046】

それに加えて、少なくとも本実施形態による分光計では、青色から緑色に対応する波長範囲は４０８ｎｍ〜５８５ｎｍに設定されてもよく、赤色に対応する波長範囲は６８０ｎｍ〜７８０ｎｍに設定されてもよいが、範囲はこれらに限定されない。ＳＥＥで使用するための分光計（例えば分光計１１１）を仮定する場合、青色から緑色の波長範囲は、短い波長側において約４００ｎｍに等しい、またはそれを越えることが望ましい。この理由は以下の通りである。１つまたは複数の実施形態では、光学系に使用される材料の透過率は、波長が短いほど低くなることから、４００ｎｍよりも短い波長範囲では充分な信号を得ることができない。さらに波長が４０５ｎｍを越える場合には、より高い透過率を得ることができ、したがってこれは望ましいものである。それに加えて、長い波長側の青色から緑色の波長範囲が、６００ｎｍまたはそれより低くなることが望ましい。この理由は以下の通りである。分光計（例えば分光計１１１）が生体組織を観察するためのデバイスとして使用される場合、体内に大量に存在しているヘモグロビンの吸収スペクトルが６００ｎｍあたりで急に変化することから、適切な反射画像を得ることができない可能性が高い。より具体的には、少なくとも１つの実施形態において波長が約５９０ｎｍまたはそれより低くなることが望ましい。この構成を用いると、より正確な反射画像を得ることができる。それに加えて、青色から緑色の上限についての理由と同じ理由から、赤色の波長範囲の下限が６００ｎｍより長くなることが望ましい。より具体的には、少なくとも１つの実施形態において、規定の下限が約６２０ｎｍまたはそれを越えることが望ましい。それに加えて、上限が約９００ｎｍまたはそれより低くなることが望ましい。この理由は以下の通りである。上限の波長が９００ｎｍよりも長い場合、典型的に画像センサとして使用されるＳｉベースのセンサにおいて充分な感度が可視光帯域で提供されていれば、９００ｎｍ以上の波長で感度が低減する。より具体的には、少なくとも１つの実施形態において上限が８５０ｎｍより低くなる場合、全体としてより高い感度を得ることができる。

【0047】

こうして、プローブ部分の回折素子の回折効率が低い波長帯域を、高次回折光を使用してカラー画像を得るＳＥＥの構成内の分光計の分離波長帯域と一致させることによって、得られたカラー画像の分解能を１つまたは複数の状況において向上させることができる（すなわち「低い」とは、回折効率が、各回折次数における最高回折効率の値よりも低いことを意味する。少なくとも１つの実施形態では、回折効率が、回折効率のピークの値よりも約５０％以上低い場合、回折効率は低い）。また、前述したように、１つまたは複数の実施形態では、以下の条件が満たされることが好ましい。すなわち（ｉ）スペクトル帯域（例えばＲ、Ｇ、Ｂカラー）がターゲット上でオーバーラップする（例えば重なるまたは実質的に重なる）ように、波長範囲のスペクトルが（例えばＲ、Ｇ、Ｂスペクトル帯域について）定義されて結像に使用されること、（ｉｉ）その波長範囲内で回折効率が高くなるように、プローブ回折格子が最適化されること、および（ｉｉｉ）分光計のビームスプリッタカットオフ波長が、定義された波長範囲外に設定されることである。

【0048】

次いで、図６Ａ〜図７を参照して、本開示の少なくとも第２の実施形態が記述される。少なくとも第２の実施形態は、回折素子１０７の高次回折光の使用に関して、少なくとも第１の実施形態とは異なる。具体的には、（少なくとも第１の実施形態に関して上述された）５次回折光、４次回折光、および３次回折光の代わりに、少なくとも第２の実施形態では、６次回折光、５次回折光、および４次回折光が使用される。それに加えて、以下の記述内の要素に使用されるのと同じ参照符号を有する要素は、上述した第１の実施形態の機能と同じまたは等しい機能を有している。

【0049】

表３には、少なくとも第２の実施形態による回折素子１０７のパラメータがまとめられており、図６には、対象の実施形態の回折素子１０７の回折効率が示されている。第２の実施形態では、４１５ｎｍ〜４７５ｎｍの６次回折光が青色照射光として使用され、４９８ｎｍ〜５７０ｎｍの５次回折光が、緑色照射光として使用され、６２２ｎｍ〜７１２ｎｍの４次回折光が赤色照射光として使用される。

【表3】

【0050】

上の設定が使用される場合、図６に示されるように、約５０ｎｍの波長帯域幅を有する回折効率が低い帯域（Ｌ４）が、５７０ｎｍ〜６２２ｎｍの間に存在する。この帯域は、ダイクロイックミラーのカラー分離のための帯域として設定される。例えば図７に示された波長特性を有するダイクロイックミラーを使用して、分離波長帯域（Ｌ５）をＬ４に一致させることによって、分解能を低減させることなく効率的にカラー画像を得ることができる。

【0051】

少なくとも第１の実施形態および少なくとも第２の実施形態では、ダイクロイックミラーの分離帯域は、赤色の波長帯域と緑色の波長帯域との間に割り当てられてもよいが、本開示の実施形態はこれに限定されない。例えば緑色と青色の間の領域（例えば図３の領域Ｌ２）が割り当てられてもよく、または、ダイクロイックミラーは、青色と緑色の間の低回折効率領域、および緑色と赤色の間の低回折効率領域（例えば図３の領域Ｌ１およびＬ２）にも配設されて、３つの結像光学系が配設されてもよい。しかし、青色と緑色の間の低回折効率領域の帯域幅は、赤色と緑色の間の低回折効率領域の帯域幅よりも小さい。したがって、ダイクロイックミラーの分離帯域は小さくなり、その波長特性はシャープになり、それにより多層フィルムを設計することがより困難になる。それに加えて、波長帯域が３つの結像光学系を有するように分離される場合、光学系のコストは大幅に増大する。上記に基づいて、１つまたは複数の実施形態におけるそのような条件を考えると、ダイクロイックミラーの分離帯域は、緑色と赤色の間の低回折効率領域に割り当てられるのが望ましい。

【0052】

図８を参照して、本開示の少なくとも第３の実施形態が本明細書において記述される。第３の実施形態では、少なくとも第１の実施形態で使用された光学系（または第１の実施形態で使用された光学系に類似した光学系）を含む内視鏡が提供される。それに加えてまたはその代わりに、分光計１１１は、ケーブルまたはファイバ１１０を介してプローブ部分１０４に連結されてもよく、ケーブルまたはファイバ１１０は、少なくとも１つの実施形態では、ＲＪ１０３を通過する前にプローブ部分１０４を通って分光計１１１まで延在している（図８で最もよくわかる）。図１Ａ〜図１Ｂでは、１次元画像センサ２０６−１および２０６−２によって取得された反射および分散された光の強度情報に関して、１次元画像センサ２０６−１よって取得され情報は、画像の青色チャネル（以降、Ｂチャネル）および緑色チャネル（以降、Ｇチャネル）に割り当てられ、１次元画像センサ２０６−２によって取得された強度情報は、画像の赤色チャネル（以降、Ｒチャネル）に割り当てられる。それに加えてまたはその代わりに、図８に示されるように、これらの情報は、（１つまたは複数の実施形態では、図１Ａ〜図１Ｂおよび／または図１０〜図１１に示されるコンピュータ１２００または１２００’とすることができる）画像処理回路８０１で、ＲＧＢの単一の画素アレイとして処理されてもよい。ここでプローブ部分１０４は、長手方向に延在している軸周りに回転され、１次元画像センサ２０６−１および２０６−２の情報が、回転に応じて連続的に読み出される。読み出されたこの画素のアレイは、プローブ部分１０４の回転ごとに単一の画像として配置され、それにより単一のカラー画像が形成される。

【0053】

形成された画像は、（１つまたは複数の実施形態では、図１０〜図１１に示され以下で議論されるディスプレイまたはスクリーン１２０９とすることができる）ディスプレイデバイス８０３に表示され、（１つまたは複数の実施形態では、図１０示されるハードディスク１２０４、または以下で議論される他のメモリのうちの１つもしくは複数とすることができる）メモリ８０４に記憶される。

【0054】

ここで、回折を使用することによって光が分離され、画像センサ２０６−１および２０６−２が同じ仕様を有していることから、ＲＧＢチャネルごとの画像センサ上の画素の数は、常にＲが最も多く、Ｂが最も少ない。しかし、少なくとも第１の実施形態において記述されたように、画像の最終的な分解能は、人間の目の特性に起因して、Ｇの分解能に依存する。したがって画像処理を実行する段階で、Ｇの画素数に応じてＲの画素数を圧縮する処理、および補間などによりＢの画素数を補間する処理が実行される。この構成を用いると、１つまたは複数の実施形態では、（１つまたは複数の実施形態では、図１０〜図１１に示され以下で議論されるディスプレイまたはスクリーン１２０９とすることができる）ディスプレイデバイス８０３に最後に表示される画像は、Ｒ、Ｇ、およびＢの画素数が互いに等しい画像になる。

【0055】

このプローブ部分１０４は、測定波長帯域において透過性であるシース８０２に挿入され、プローブ部分１０４はシース８０２の内側で回転する（シースは回転しない）。この構成を用いると、プローブ部分を身体の空洞内に挿入することができ、内視鏡として使用することができる。本明細書において議論される１つまたは複数の実施形態のプローブ部分１０４の任意のものは、その使用法に応じてシース８０２とともに使用されてもよい。

【0056】

ここで、ＲＪ１０３より後のプローブ部分１０４およびシース８０２は、取り外され、交換されてもよい。プローブ部分１０４およびシース８０２が身体内に挿入された後、プローブ部分１０４およびシース８０２は取り外されて廃棄されてもよく、新しいプローブ部分が装着されてもよい。したがって、洗浄工程を減らすことができ、そのような装置またはシステムの保守および組立てに関するコストを低減させることができる。

【0057】

内視鏡は、照射するための光ファイバ（例えばファイバ１０２（図１Ａ〜図１Ｂ、および図８に最も良く示される））と、検出ファイバ（例えばファイバ１１０（図１Ａ〜図１Ｂ、および図８に最も良く示される）によって構成され、したがって、約１ｍｍの直径を有する非常に細い内視鏡を構築することができる。したがって、内視鏡がよく適用される消化器の他に、内視鏡は、循環器、呼吸器、および泌尿器を含む多様な部位に適用することができる。

【0058】

本開示の１つまたは複数の実施形態によれば、２次元結像を実行するための１つまたは複数の方法が、本明細書において提供される。図９は、２次元結像を実行するための方法の少なくとも１つの実施形態のフローチャートを示す。好ましくは、方法は以下のうちの１つまたは複数を含んでもよい。すなわち、（ｉ）２次元画像を取得するために使用する波長範囲のスペクトルを、スペクトル帯域が試料またはターゲット上でオーバーラップするまたは実質的にオーバーラップするように定義するステップ（図９のステップＳ４０００を参照）、（ｉｉ）試料またはターゲットから反射された光を検出するステップ（図９のステップＳ４００１を参照）、（ｉｉｉ）定義された波長範囲外にカットオフ波長が設定された分光計の波長またはカラーのセパレータを使用して、検出された光を異なる波長または色を有する２つ以上の光ビームに分離するステップ（図９のステップＳ４００２を参照）、および検出された光から分離された光ビームを結像して２次元画像を取得または生成するステップ（図９のステップＳ４００３を参照）。１つまたは複数の方法は、プローブ回折格子を使用して、試料またはターゲットにオーバーラップするまたは実質的にオーバーラップするスペクトル帯域を生成するステップと、回折効率が波長範囲内で高くなるようにプローブ回折格子を最適化するステップとをさらに含んでもよい。１つまたは複数の実施形態では、ＳＥＥプローブは、接続部材またはインターフェイスモジュールを用いて、１つまたは複数のシステム（例えばシステム１００、システム１００’、システム１０００など）に接続されてもよい。例えば、接続部材またはインターフェイスモジュールがＳＥＥプローブの回転接合部である場合、回転接合部は、接触回転接合部、レンズレス回転接合部、レンズベース回転接合部、または当業者に知られている他の回転接合部のうちの少なくとも１つであってもよい。回転接合部は、１チャネルの回転接合部であってもよく、または２チャネルの回転接合部であってもよい。１つまたは複数の実施形態では、ＳＥＥプローブの照射部分は、ＳＥＥプローブの検出部分から分離していてもよい。例えば１つまたは複数の用途では、プローブとは、照射ファイバ１０２（例えば単一モードファイバ、ＧＲＩＮレンズ、スペーサ、およびスペーサの研磨面上の回折格子など）を含む照射アセンブリを指してもよい。１つまたは複数の実施形態では、内視鏡（ｓｃｏｐｅ）とは、例えば駆動ケーブル、シース、およびシース周りの検出ファイバ（例えばマルチモードファイバ（ＭＭＦ））によって囲まれ保護され得る照射部分を指してもよい。１つまたは複数の用途に関して、回折格子の有効範囲は、検出ファイバ（例えばＭＭＦ）上で任意選択である。照射部分は、回転ジョイントに接続されてもよく、ビデオ速度で継続的に回転してもよい。１つまたは複数の実施形態では、検出部分は、検出ファイバ１１０、分光計１１１、コンピュータ１２００、コンピュータ１２００’、処理回路８０１などのうちの１つまたは複数を含んでもよい。検出ファイバ１１０などの検出ファイバは、ＩＦ１０２などの照射ファイバを囲んでもよく、検出ファイバは、回折格子１０７などの回折格子によって覆われても覆われなくてもよい。

【0059】

本明細書において別段の記載のない限り、同様の数字は同様の要素を指す。例えば、システム１００、システム１００’、システム１１００などであるがこれらに限定されないシステム間で、変形形態または相違点が存在するが、その光源１０１または他の構成要素など（例えばコンソール１２００、コンソール１２００’、ＲＪ１０３、プローブ部分１０４など）であるがこれらに限定されないその１つまたは複数の特徴は、互いに同じまたは同様であってもよい。当業者であれば、光源１０１、ＲＪ１０３、ＭＣＵ１４０、分光計１１１、分光計１１１（その１つもしくは複数の構成要素）、および／またはシステム１００の１つもしくは複数の他の要素が、本明細書において議論されたシステム１００’、システム１０００などであるがこれらに限定されない１つまたは複数の他のシステムの同様に番号付けされた要素と同じまたは同様の態様で動作し得ることを理解するであろう。当業者であれば、システム１００、システム１００’、システム１０００、および／またはそのようなシステムのうちの１つの同様に番号付けされた１つまたは複数の要素の代替的な実施形態は、本明細書において議論された他の変形形態を有するが、本明細書において議論された他のシステム（またはその構成要素）のうちの任意のものの同様に番号付けされた要素と同じまたは同様の態様で動作し得ることを理解するであろう。実際に、本明細書において議論されたシステム１００、システム１００’、およびシステム１０００の間で特定の相違点が存在している一方で、類似点もある。同様に、１つまたは複数のシステム（例えばシステム１００、システム１００’、システム１０００など）においてコンソールもしくはコンピュータ１２００が使用されてもよいが、コンソールもしくはコンピュータ１２００’もしくは処理回路８０１（ならびに／または構成要素８０３および８０４）などの１つまたは複数の他のコンソールもしくはコンピュータが、それに加えてまたはその代わりに使用されてもよい。

【0060】

強度、粘度、分解能（１つまたは複数の画像の分解能を増大させることを含む）、カラー画像の生成、または本明細書において議論された任意の他の測定値を算出するための、デジタルおよびアナログの多くの方法が存在する。少なくとも１つの実施形態では、コンソールまたはコンピュータ１２００、１２００’などのコンピュータは、本明細書において記述されたＳＥＥデバイス、システム、方法、および／または記憶媒体を制御および監視するための専用のものであってもよい。

【0061】

コンピュータシステム１２００（図１Ａ〜図１Ｂに示されているコンソールまたはコンピュータ１２００を参照）の様々な構成要素が、図１０に提供されている。コンピュータシステム１２００は、中央処理装置（「ＣＰＵ」）１２０１、ＲＯＭ１２０２、ＲＡＭ１２０３、通信インターフェイス１２０５、ハードディスク（および／または他の記憶デバイス）１２０４、スクリーン（またはモニタインターフェイス）１２０９、キーボード（または入力インターフェイス、キーボードに加えてマウスまたは他の入力デバイスも含み得る）１２１０、および前述した（例えば図１０に示されている）構成要素のうちの１つまたは複数間のＢＵＳまたは他の接続ライン（例えば接続ライン１２１３）を含んでもよい。それに加えて、コンピュータシステム１２００は、前述した構成要素のうちの１つまたは複数を備えてもよい。例えば、コンピュータシステム１２００は、ＣＰＵ１２０１、ＲＡＭ１２０３、入／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス（通信インターフェイス１２０５など）、およびバス（バスは、コンピュータシステム１２００の構成要素間の通信システムとして１つまたは複数のライン１２１３を含んでもよく、１つまたは複数の実施形態では、コンピュータシステム１２００および少なくともそのＣＰＵ１２０１は、本明細書において上で議論したシステム１００、システム１００’、および／またはシステム１０００などであるがこれらに限定されないＳＥＥデバイスもしくはシステムの１つまたは複数の前述した構成要素と、１つまたは複数のライン１２１３を介して通信してもよい）を含んでもよく、１つまたは複数の他のコンピュータシステム１２００は、他の前述した構成要素の１つまたは複数の組合せを含んでもよい（例えばコンピュータ１２００の１つまたは複数のライン１２１３は、ライン１１３を介して（図１Ａ〜図１Ｂに図示されているように）他の構成要素に接続されてもよい）。ＣＰＵ１２０１は、記憶媒体に記憶されたコンピュータ実行可能命令を読み出し実行するように構成される。コンピュータ実行可能命令は、本明細書において記述された方法および／または計算を実行するための命令を含んでいてもよい。システム１２００は、ＣＰＵ１２０１に加えて１つまたは複数の追加的なプロセッサを含んでもよく、ＣＰＵ１２０１を含むそのようなプロセッサは、ＳＥＥの組織特徴付け、診断、評価、および結像のために使用されてもよい。システム１２００は、ネットワーク接続を介して（例えばネットワーク１２０６を介して）接続された１つまたは複数のプロセッサをさらに含んでもよい。システム１２００によって使用されるＣＰＵ１２０１および任意の追加的なプロセッサは、同じ通信ネットワーク内に位置付けられてもよく、または異なる通信ネットワークに位置付けられてよい（例えばＳＥＥ技法の実行は遠隔で制御されてもよい）。

【0062】

Ｉ／Ｏまたは通信インターフェイス１２０５は、光源１０１、分光計（分光計１１１（例えばコンピュータ１２００の通信インターフェイスは、（図１Ａ〜図１Ｂに図示されている）ライン１１３を介して他の構成要素に接続されてもよい）、マイクロフォン、通信ケーブルおよびネットワーク（ワイヤードまたはワイヤレス）、キーボード１２１０、マウス（例えば図１１に示されるマウス１２１１を参照）、タッチスクリーンまたはスクリーン１２０９、ライトペンなどを含み得る入力および出力デバイスに対する通信インターフェイスを提供する。モニタインターフェイスまたはスクリーン１２０９は、それらに対する通信インターフェイスを提供する。

【0063】

本明細書において議論されたＳＥＥの組織特徴付け、診断、検査、および／または結像（画像分解能を増大させることを含むがこれに限定されない）を実行するための方法など、本開示の任意の方法および／またはデータは、コンピュータ読取り可能記憶媒体に記憶されてもよい。ハードディスク（例えばハードディスク１２０４、磁気ディスなど）、フラッシュメモリ、ＣＤ、光学ディスク（例えばコンパクトディスク（「ＣＤ」）、デジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスクなど）、磁気光学ディスク、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）（ＲＡＭ１２０３など）、ＤＲＡＭ、読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、分散型コンピューティングシステムの記憶装置、メモリカードなど（例えば不揮発性メモリカード、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）（図１１のＳＳＤ１２０７を参照）、ＳＲＡＭなどであるがこれらに限定されない他の半導体メモリ）、それらの任意選択の組合せ、サーバ／データベースなどのうちの１つまたは複数などであるがこれらに限定されない、一般的に使用されるコンピュータ読取り可能および／または書込み可能記憶媒体は、前述したコンピュータシステム１２００のプロセッサまたはＣＰＵ１２０１などのプロセッサに、本明細書において開示した方法のステップを実行させるために使用されてもよい。コンピュータ読取り可能記憶媒体は、非一時的なコンピュータ読取り可能媒体とすることができ、および／またはコンピュータ読取り可能媒体は、すべてのコンピュータ読取り可能媒体を備えてもよいが、１つまたは複数の実施形態における一時的な伝播信号だけは例外である。コンピュータ読取り可能記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュなどの所定の期間、または限定された期間、または短期間、および／または電力が存在する期間のみ情報を記憶する媒体を含んでもよい。本開示の実施形態は、上述した実施形態のうちの１つまたは複数の実施形態の機能を実行するための記憶媒体（より完全には「非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体」とも呼ばれ得る）に記録されたコンピュータ実行可能命令（例えば１つまたは複数のプログラム）を読み出し実行するシステムまたは装置のコンピュータによって、および／または、上述した実施形態のうちの１つまたは複数の実施形態の機能を実行するための１つまたは複数の回路（例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））を含むシステムまたは装置のコンピュータによって、ならびに、上述した実施形態のうちの１つまたは複数の実施形態の機能を実行するためのコンピュータ読取り可能命令を例えば記憶媒体から読み出し実行することにより、および／または、上述した実施形態のうちの１つまたは複数の実施形態の機能を実行するように１つまたは複数の回路を制御することにより、システムまたは装置のコンピュータによって実行される方法によって、実現されてもよい。

【0064】

本開示の少なくとも１つの態様によれば、前述したコンピュータ１２００のプロセッサなどであるがこれに限定されないプロセッサに関連した上述した方法、システム、およびコンピュータ読取り可能記憶媒体は、図に示されたものなどの適切なハードウェアを利用して実現されてもよい。本開示の１つまたは複数の態様の機能は、図１０に示されているものなどの適切なハードウェアを利用して実現されてもよい。そのようなハードウェアは、標準デジタル回路などの知られている技術のうちの任意のもの、ソフトウェアおよび／またはファームウェアプログラムを実行するように動作可能な、知られているプロセッサのうちの任意のもの、プログラマブル読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、プログラマブルアレイ論理デバイス（ＰＡＬ）などの１つまたは複数のプログラマブルデジタルデバイスまたはシステムを利用して実装されてもよい。（図１０に示される）ＣＰＵ１２０１は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、ナノプロセッサ、１つまたは複数のグラフィクスプロセッシングユニット（「ＧＰＵ」、ビジュアルプロセッシングユニット（「ＶＰＵ」）とも呼ばれる）、１つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、または他のタイプの処理構成要素（例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））も含んでもよく、および／またはそれらから作られてもよい。さらに、本開示の様々な態様は、適切な記憶媒体（例えば、コンピュータ読取り可能記憶媒体、ハードドライブなど）、または持ち運びおよび／または分配することができる媒体（フロッピーディスク、メモリチップなど）に記憶することができるソフトウェアおよび／またはファームウェアによって、実装されてもよい。コンピュータは、コンピュータ実行可能命令を読み出し、実行するために、別個のコンピュータまたは別個のプロセッサのネットワークを含んでもよい。コンピュータ実行可能命令は、例えばネットワークまたは記憶媒体からコンピュータに提供されてもよい。

【0065】

前述したように、コンピュータまたはコンソール１２００’の代替的な実施形態のハードウェア構造が図１１に示されている。コンピュータ１２００’は、中央処理装置（ＣＰＵ）１２０１と、グラフィカルプロセッシングユニット（ＧＰＵ）１２１５と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２０３と、ネットワークインターフェイスデバイス１２１２と、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などのオペレーションインターフェイス１２１４と、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）１２０７などのメモリとを含む。好ましくは、コンピュータまたはコンソール１２００’はディスプレイ１２０９を含む。コンピュータ１２００’は、オペレーションインターフェイス１２１４またはネットワークインターフェイス１２１２を介して（例えば図１Ａ〜図１Ｂに同様に示されているケーブルまたはファイバ１１３などのケーブルまたはファイバを介して）、ＭＣＵ１４０および分光計１１１に接続されてもよい。コンピュータ１２００’などのコンピュータは、１つまたは複数の実施形態では、ＭＣＵ１４０を含んでもよい。オペレーションインターフェイス１２１４は、マウスデバイス１２１１、キーボード１２１０、またはタッチパネルデバイスなどのオペレーションユニットに接続される。コンピュータ１２００’は、それぞれの構成要素を２つ以上含んでもよい。

【0066】

少なくとも１つのコンピュータプログラムは、ＳＳＤ１２０７に記憶され、ＣＰＵ１２０１は、少なくとも１つのプログラムをＲＡＭ１２０３上にロードし、その少なくとも１つのプログラム内の命令を実行して、本明細書において記述された１つまたは複数の工程、ならびに基本的な入力、出力、計算、メモリ書込み、およびメモリ読出し工程を実行する。

【0067】

コンピュータ１２００、１２００’などのコンピュータは、ＭＣＵ１４０と通信して結像を実行し、取得した強度データから画像を再構築する。モニタまたはディスプレイ１２０９は、再構築された画像を表示し、結像条件についてまたは結像される対象物についての他の情報を表示してもよい。またモニタ１２０９は、ＳＥＥシステム（例えばシステム１００、システム１００’、システム１０００など）を操作するためのグラフィカルユーザインターフェイスをユーザに提供する。動作信号は、コンピュータ１２００’内のオペレーションインターフェイス１２１４にオペレーションユニット（マウスデバイス１２１１、キーボード１２１０、タッチパネルデバイスなどであるがこれらに限定されない）から入力され、そのオペレーション信号に対応して、コンピュータ１２００’は、結像条件の設定または変更（例えば、１つまたは複数の画像の分解能を向上させること）を行うように、および結像を開始または終了するように、システム（例えばシステム１００、システム１００’、システム１０００など）に命令する。レーザ源１０１および分光計１１１は、状態情報および制御信号を送受信するためにコンピュータ１２００、１２００’と通信するインターフェイスを有してもよい。

【0068】

本開示、および／またはそのデバイス、システムおよび記憶媒体、および／または方法の１つもしくは複数の構成要素は、Ｔｅａｒｎｅｙらに対する米国特許第６，３４１，０３６号、第７，４４７，４０８号、第７，５５１，２９３号、第７，７９６，２７０号、第７，８５９，６７９号、第７，８７２，７５９号、第７，８８９，３４８号、第８，０４５，１７７号、第８，１４５，０１８号、第８，２８９，５２２号、第８，８３８，２１３号、第８，９２８，８８９号、第９，２５４，０８９号、第９，２９５，３９１号、および第９，５５７，１５４号、Ｊａｆｆｅｒに対する米国特許第９，３３２，９４２号、ならびに米国特許出願公開第２０１６／０３４１９５１号、第２０１７／００３５２８１号、第２０１７／０１６８２３２号、第２０１７／０１７６７３６号、第２０１７／１６７８６１号、ＷＯ２０１７／０２４１４５、ＷＯ２０１７／１１７２０３、およびＷＯ２０１７／１３９６５７、および２０１７年１月２７日に出願された米国非仮特許出願第１５／４１８，３２９号における開示などに記載のＳＥＥプローブ技術を含むがこれらに限定されない任意の適切な光学アセンブリと併せて使用されてもよく、これらの特許および特許文献は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0069】

本明細書の開示が、特定の実施形態を参照しながら記述されたが、これらの実施形態は、本開示の原理および用途の単なる例示に過ぎず（こられに限定されるものではなく）、本発明は開示された実施形態に限定されるものではないことが理解されるべきである。したがって、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に多数の修正を加えることができ、他の配置が考えられてもよいことが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲は、そのような修正ならびに等価な構造および機能のすべてを包含するように最も広義に解釈されるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】