特許 6720379 スペクトル符号化プローブ

(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】6720379

(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】スペクトル符号化プローブ

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20200629BHJP

   A61B 1/002 20060101ALI20200629BHJP

   A61B 1/045 20060101ALI20200629BHJP

   A61B 1/07 20060101ALI20200629BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20200629BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20200629BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 510

   A61B1/00 523

   A61B1/00 715

   A61B1/00 731

   A61B1/002

   A61B1/045 610

   A61B1/07 733

   A61B1/07 734

   G02B23/26 C

   G02B23/26 B

   G02B23/24 B

【請求項の数】11

【外国語出願】

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2019-75552(P2019-75552)

(22)【出願日】2019年4月11日

(65)【公開番号】特開2019-217260(P2019-217260A)

(43)【公開日】2019年12月26日

【審査請求日】2019年12月26日

(31)【優先権主張番号】15/969,298

(32)【優先日】2018年5月2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】井久田 光弘

【審査官】 増渕 俊仁

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１７−５０５６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／０１３９５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５２３０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０７１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／０５７９２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７５８９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２２１７４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００７６１６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００５２３０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

Ｇ０１Ｇ ９／００−９／１０

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７−２１／６１

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドライブケーブルの長手方向軸に沿って配置される近位端および遠位端を有するプローブであって、
光ガイドコンポーネントと、
光集束コンポーネントと、
回折格子コンポーネントと
を備え、
前記プローブは、前記光ガイドコンポーネントからの光を、前記光集束コンポーネントを通じて、前記回折格子コンポーネントに導き、次いで前記回折格子コンポーネントからのスペクトル分散された光を画像平面に向けて送るように構成され、
前記回折格子コンポーネントは、前記画像平面上にスペクトル分散された光線を形成するように、前記スペクトル分散された光を前記画像平面上に送るように構成されている回折格子パターンを備え、
前記光ガイドコンポーネントと前記光集束コンポーネントと前記回折格子コンポーネントとを備える遠位光学部品アセンブリは、前記回折格子コンポーネントが前記スペクトル分散された光の少なくとも１つの波長の光を前記ドライブケーブルの前記長手方向軸の方に向けるように、前記ドライブケーブル内に配置され、
前記スペクトル分散された光は、前記画像平面の中心に対して前記スペクトル分散された光線の横方向シフトを生じる角度で前記画像平面上に投影され、
前記遠位光学部品アセンブリは、前記画像平面の中心に対して前記スペクトル分散された光線の前記横方向シフトを最小にするように、前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して角度をなして斜めに配置される、
プローブ。

【請求項2】

前記回折格子コンポーネントは、三角回折格子を備える、請求項１に記載のプローブ。

【請求項3】

前記プローブは、スペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）プローブである、請求項１又は請求項２に記載のプローブ。

【請求項4】

前記光は単色光であり、
前記回折格子コンポーネントは、透過される次数の回折単色光のうちの２つ以上で前記画像平面上に前記スペクトル分散された光線を形成するように、前記単色光をスペクトル分散させるように構成されている透過回折格子である、請求項１、２又は３のいずれか１項に記載のプローブ。

【請求項5】

前記回折格子コンポーネントは、４次、５次、および６次の回折単色光で前記画像平面上に前記スペクトル分散された光線を形成するように構成されている、請求項４に記載のプローブ。

【請求項6】

前記光集束コンポーネントは、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズまたはボールレンズである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブ。

【請求項7】

前記遠位光学部品アセンブリの１つまたは複数の要素は、前記スペクトル分散された光の前記少なくとも１つの波長の光が前記ドライブケーブルの前記長手方向軸の方に向かうように、前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して前記角度をなして配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプローブ。

【請求項8】

前記光集束コンポーネントおよび前記回折格子コンポーネントは、前記スペクトル分散された光の前記少なくとも１つの波長の光が前記ドライブケーブルの前記長手方向軸の方に向かうように、前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して前記角度をなして前記ドライブケーブル内に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプローブ。

【請求項9】

内視鏡プローブの遠位端光学部品を位置合わせする方法であって、
ドライブケーブルの長手方向軸に沿って光ガイドコンポーネント、光集束コンポーネント、および回折格子コンポーネントを備える遠位光学部品アセンブリを配置することと、
前記光ガイドコンポーネントからの光を、前記光集束コンポーネントを通じて、前記回折格子コンポーネントに導き、次いで前記回折格子コンポーネントからのスペクトル分散された光を画像平面に向けて送ることと
を含み、
前記回折格子コンポーネントは、前記画像平面上にスペクトル分散された光線を形成するように、前記スペクトル分散された光を前記画像平面上に送るように構成されている回折格子パターンを備え、
前記ドライブケーブルの内部に前記回折格子コンポーネントを配置することは、前記光ガイドコンポーネント、前記光集束コンポーネントおよび前記回折格子コンポーネントのうちの１つまたは複数を、前記回折格子コンポーネントが前記スペクトル分散された光の少なくとも１つの波長の光を前記ドライブケーブルの前記長手方向軸の方に向けるように、前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して角度をなして配置することを含み、
前記スペクトル分散された光は、前記画像平面の中心に対して前記スペクトル分散された光線の横方向シフトを生じる角度で前記画像平面上に投影され、
前記光ガイドコンポーネント、前記光集束コンポーネントおよび前記回折格子コンポーネントのうちの前記１つまたは複数は、前記画像平面の中心に対して前記スペクトル分散された光線の前記横方向シフトを最小にするように、前記ドライブケーブルの前記長手方向軸に対して前記角度をなして斜めに配置される、
方法。

【請求項10】

前記スペクトル分散された光の前記少なくとも１つの波長の光が前記ドライブケーブルの前記長手方向軸の方に向かっているかを判定することによって前記遠位端光学部品の正しい位置合わせを確認するようにイメージセンサまたはスクリーンを用いて前記スペクトル分散された光線のリアルタイム画像を解析すること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記スペクトル分散された光の前記少なくとも１つの波長の光が前記画像平面の前記中心に向かうように、前記画像平面上に投影された前記スペクトル分散された光の位置を調節すること、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
該当無し。

【0002】

本開示は、一般に、内視鏡に関し、より詳細には、本開示は、スペクトル符号化内視鏡プローブの遠位光学部品を位置合わせする方法に関する。

【背景技術】

【0003】

医療用内視鏡プローブは、患者の身体の内部から画像を送る能力を有する。異物が入ることで引き起こされる人体または動物身体への潜在的な損傷を検討するのに際して、内視鏡プローブは、できる限り小さいことが好ましい。さらに、非医療用途の場合、小管、パイプ、チュービング（ｔｕｂｉｎｇ）などの小さい導管内で撮像する能力、およびクラックおよび他の狭い区間などを通じての内部検査は、小さいサイズのプローブを必要とする。

【0004】

有用な医療用プローブの１つは、スペクトル符号化内視鏡検査（「ＳＥＥ：Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ Ｅｎｃｏｄｅｄ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ」）で用いるものであり、このＳＥＥは、サブミリ径のプローブを介して高精細撮像を行うことができる小型内視鏡検査法である。典型的なＳＥＥプローブでは、広帯域光が、光ファイバの遠位端で回折格子により回折させられ、試料に異なる波長（色）の分散スペクトルをもたらす。この試料から戻った光は分光計を用いて検出され、それぞれの分解可能な波長は、試料上の異なる点の反射率に対応する。このように、ＳＥＥプローブは、試料中の所与の点から反射した光を波長で符号化する。ＳＥＥ技法の原理、および０．５ｍｍ（５００μｍ）の直径を有するＳＥＥプローブについては、Ｄ．Ｙｅｌｉｎ他による刊行物名称「Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ」、Ｎａｔｕｒｅ Ｖｏｌ．４４３、７６５〜７６５（２００６年）によって説明されている。別の同様の例は、Ｇ．Ｔｅａｒｎｅｙ他による「Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ」、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．、２７（６）：４１２〜４１４ページ、２００２年によって説明されている。ＳＥＥを用いた撮像は、２次元または３次元の高品質画像をもたらすことができる。

【0005】

スペクトル符号化内視鏡検査は、波長に従って入射光を回折角へ偏向させる回折格子の能力を利用する。偏向された光が物体に当たるときに、光は、物体によって散乱される。波長ごとに散乱光強度を検出することは、対応する回折角からの強度を検出することに相当する。このように、物体の１次元のライン画像を得ることができる。２次元画像は、ＳＥＥプローブを回転させることによって得られる。３次元画像は、ＳＥＥプローブを回転および並進（直線的に移動）させることによって得ることができる。また、干渉計の試料アームに組み込まれるとき、ＳＥＥプローブは、試料（例えば、組織）からの深さ情報を取得することもできる。

【0006】

スペクトル符号化内視鏡プローブは、側方ビューまたは前方ビューの特徴を用いて設計されている。前方ビューＳＥＥプローブは、多くの用途にとって好ましい。前方ビューＳＥＥイメージングは、整形外科、耳鼻咽喉科（ＥＮＴ）、腹腔鏡手術、および小児科手術などの用途にとって特に有利である。前方ビュー（またはフロントビュー）プローブ型は、レンズ、スペーサ要素、プリズム、および回折格子を含む複数のコンポーネントからなり、これによりプローブ設計が複雑になっている。そのような設計の例は、例えば、Ｃ．Ｐｉｔｒｉｓ他、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｖｏｌ．１１ １２０〜１２４（２００３年）、および米国特許第８１４５０１８号に見付けることができ、これらの両方は、回折格子が２つのプリズム間に挟まれているデュアルプリズム構成（「グリズム」）を開示する。グリズムは、スペクトル分散された光を、波長の少なくとも１つがプローブの光軸に平行に伝搬するように向ける。グリズムは、適切な位置合わせを必要とする複数のコンポーネント（回折格子、プリズム）からなる。前方ビューのプローブを構成するためのグリズムの必要性により、プローブのコスト、製造の複雑さ、およびサイズは増加する。ＷＯ２０１５／１１６９５１は、角度の付いた反射側面によって、波長の少なくとも１つがレンズの光軸に平行に伝搬するように回折格子への光入射角をもたらす別の前方ビュー内視鏡を開示する。しかしながら、前方ビューＳＥＥプローブのこれらの知られている設計は、欠点を有する。

【0007】

特に、光学部品のサイズの小型化により、スペーサおよびレンズの位置合わせは、製造中の課題をもたらす。さらに、照明ファイバは、ＧＲＩＮレンズの軸外に概して配置され、これは、製造時のさらなる困難、および光学収差をもたらす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本明細書中で上に示した欠点の少なくとも一部に対処しおよび／または克服することが有益であり、それゆえ例えば小型光学部品における撮像のための、前方ビューを有する新しいＳＥＥプローブ、およびそのようなプローブを使用する装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、内視鏡プローブの遠位光学部品（ｄｉｓｔａｌ ｏｐｔｉｃｓ）を位置合わせ（ａｌｉｇｎ）する方法であって、光ガイドコンポーネント（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）の近位端に入れられる光が光ガイドコンポーネントの遠位端から放出し、光集束コンポーネント（ｌｉｇｈｔ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）により光拡散コンポーネント（ｌｉｇｈｔ ｄｉｆｆｕｓｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）上へ集束されて、それによって分散光線を生成することができるように、光ガイドコンポーネント、光集束コンポーネント、および光拡散コンポーネント（例えば、回折格子）を位置合わせすることと、分散光線の少なくとも１つの波長がドライブケーブル（ｄｒｉｖｅ ｃａｂｌｅ）の軸方向に向かうようにドライブケーブル内に光ガイドコンポーネント、光集束コンポーネント、および光拡散コンポーネントを配置することとを含む方法が提供される。

【0010】

別の実施形態によれば、ドライブケーブル内に配置される近位端および遠位端を有するプローブは、光ガイドコンポーネントと、光集束コンポーネントと、回折格子コンポーネント（ｇｒａｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）とを備える。このプローブは、光ガイドコンポーネントからの光を、光集束コンポーネントを通じて、回折格子コンポーネントに導き、次いで回折格子コンポーネントからのスペクトル分散された光線を試料に向けて送るように構成され、プローブの光学コンポーネントアセンブリは、スペクトル分散された光線の少なくとも１つの波長がドライブケーブルの軸方向に向かうようにドライブケーブル内に配置される。

【0011】

さらに別の実施形態によれば、光源と、ドライブケーブル内に配置される近位端および遠位端を有するプローブと、このプローブの遠位端に接続される回転要素（ｒｏｔａｒｙ ｅｌｅｍｅｎｔ）と、プローブの近位端を囲む１つまたは複数の検出ファイバと、１つまたは複数の検出器と、１つまたは複数のプロセッサとを備えるシステムが開示されている。プローブは、光源からの光を、光ガイドコンポーネントを通じ、光集束コンポーネントを通じて回折格子コンポーネントに導き、次いで回折格子コンポーネントからのスペクトル分散された光線を試料に向けて送るように構成され、プローブの光学コンポーネントアセンブリは、スペクトル分散された光線の少なくとも１つの波長がドライブケーブルの軸方向に向かうようにドライブケーブル内に配置される。

【0012】

本開示のこれらおよび他の目的、特徴、および利点は、添付図面および用意した特許請求の範囲と併せて見るときに、後述する本開示の例示的な実施形態の詳細な説明を読むと明らかになろう。

【0013】

本開示のさらなる目的、特徴、および利点は、本開示の説明的な実施形態を示す添付図面と併せて見るときに、以下の詳細な説明から明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本開示の例示的な一実施形態による例示的なＳＥＥプローブの図である。

【図2】図２Ａは、前方ビューの特徴を有する例示的なＳＥＥプローブのイメージングパラメータを示す図である。図２Ｂは、ＳＥＥプローブの視野（ＦＯＶ）で見られるスペクトル符号化照明線１１０を示す図である。

【図3】図３は、ＳＥＥプローブの組み立てのための製造プロセスの例を示す図である。

【図4】図４は、例示的な組立式ＳＥＥ内視鏡を示す図である。

【図5】図５Ａは、一実施形態によるＳＥＥプローブの遠位光学部品の例における幾何学的パラメータを示す図である。図５Ｂは、直交座標系（第１の座標系）ｘ”，ｙ”，ｚ”を示す図である。図５Ｃは、直交座標系（第２の座標系）ｘ’，ｙ’，ｚ’を示す図である。

【図6】図６は、回折格子の表面に対して直角から見たときの回折格子表面パラメータを示す図である。

【図7】図７は、別の直交座標系（第３の座標系）ｘ，ｙ，ｚで見るときの回折格子２４０の入射面および回折光の面を示す図である。

【図8】図８Ａは、スペクトル分散された照明線（レインボー曲線（ｒａｉｍｂｏｗ ｃｕｒｖｅ））の視野角を示す図である。図８Ｂは、回折格子パターンの傾きαの関数としてレインボー横方向シフト（ｒａｉｎｂｏｗ ｌａｔｅｒａｌ ｓｈｉｆｔ）θ_RLSの角度を示す図である。

【図9】図９Ａおよび図９Ｂは、プローブ２００の遠位光学部品をドライブケーブル３１０に固定するプローブ製造プロセス中に実行される能動的位置合わせ（ａｃｔｉｖｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の方法の例を示す図である。

【図10】図１０Ａおよび図１０Ｂは、広帯域分散光線を用いる能動的位置合わせプロセス中の結像面で観察された視野を示す図である。

【図11】図１１Ａおよび図１１Ｂは、広帯域分散光スポットを用いる能動的位置合わせプロセス中の結像面で観察された視野を示す図である。

【図12】図１２Ａおよび図１２Ｂは、単色分散光スポットを用いる能動的位置合わせプロセス中の結像面で観察された視野を示す図である。

【図13】図１３は、本開示の例示的な一実施形態によるＳＥＥ内視鏡を含むイメージングシステムの図である。

【図14】図１４は、例示的なイメージングコンソールのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

各図全体にわたって、同じ参照数字および記号は、特段明記されない限り、同じ特徴、要素、コンポーネント、または図示した実施形態の一部を示すために使用される。また、本主題開示は、次に図を参照して詳細に説明するが、図示した例示的な実施形態に関連してそのように行われる。特許請求の範囲によって定められる本主題開示の真の範囲および精神から逸脱することなく、変更および修正は、記載された例示的な実施形態になされてもよいことが意図される。

【0016】

本明細書に開示した実施形態は、利用できる視野のより完全な使用により走査方向と分光方向の両方において良好な分解能を有することができるＳＥＥプローブを記載する。これらの実施形態は、最小の歪みで画像を提供もする。

【0017】

＜ＳＥＥプローブ構造＞
図１は、本開示による前方ビューＳＥＥプローブ１００の例示的な実施形態の図が示されている。この例示的なＳＥＥプローブ１００は、その近位端から遠位端まで、軸Ｏｘに沿って配置された光ファイバ１０（光ガイドコンポーネント）と、集束またはコリメートレンズ１２（光集束コンポーネント）と、スペーサアセンブリ１４とを備える。スペーサアセンブリ１４は、鏡面１５、および回折格子１６（回折格子コンポーネント）を含む。（左から右への矢印に示すような）広帯域光または他の電磁放射は、図示されていない光源からファイバ１０に結合または他の方法で供給することができる。光または電磁放射は、レンズ１２によって集束されて、実質的にコリメートされた光ビームを形成する。この光（または他の電磁放射）は、集束レンズ１２、スペーサ１４を通じて移動し、鏡面１５によって反射され、次いで回折格子１６に入射する。回折格子１６において、光は、光の波長および入射角に従って回折させられる。（波長λまたは波長帯Δλを有する）各回折光は、ターゲット試料１８（例えば、組織）上の特有の空間位置に集束する。

【0018】

図１に示すように、位置Ｘ₁、Ｘ₂、およびＸ₃は、波長λ₁、λ₂、およびλ₃の分散光が試料にそれぞれ当たってスペクトル分散された光線２０を、形成する試料１８上の特有の空間位置である。言い換えれば、回折格子１６によって、光（または他の電磁放射）は、試料上に形成された平面または線２０に集束させられる。図１に示す平面または線２０は、スペクトル符号化線と呼ばれる。回折格子１６は、光ビーム中の波長の１つ（例えば、図１のλ１）をプローブ１００の軸（Ｏｘ）に実質的に平行に伝搬させるように設計されている。他の波長（例えば、λ₂、λ₃など）は、軸Ｏｘに対して異なる角度で回析される。試料１８によって散乱される光（または他の電磁放射）は、ファイバ１０または異なるファイバ（図示せず）に結合され、または他の方法でそれに戻すことができ、次いで、集束された光は、分光計（図示せず）を含む検出器（図示せず）へ送り届けることができる。分光計において、戻る光（または他の電磁放射）のスペクトルは、電気信号として読み取ることができ、次いで、この電気信号は、コンピュータまたは他のデジタルプロセッサ（図示せず）を用いた組織の線画像を生成するように使用することができる。

【0019】

ターゲット試料（例えば、概して「体腔」と呼ばれる血管、食道、および鼻腔などの腔）の２次元（２Ｄ）画像を取得するために、例示的なＳＥＥプローブ１００は、例えば、当業者に理解されるうるやり方でプローブを回転または振動させることによって回転の矢印２２によって示されるように光軸Ｏｘのまわりに回転走査することができる。さらに、プローブ１００は、長手方向に移動（並進）することができ、それによってターゲット試料の画像が、異なる深さでまたは異なる作動距離で得られる。この長手方向の移動は、「プルバック」操作と呼ばれるプロセス中に近位端に向かってプローブの先端（遠位端）を引っ張り戻すことによって行うことができる。

【0020】

図２Ａは、例示的なＳＥＥプローブ２００のイメージングパラメータを示す。図２Ａでは、例示的なＳＥＥプローブ２００から放出される回折光は、結像面１５０（照明面）に入射して、動距離（Ｗｄ）でスペクトル分散された（符号化された）照明線１１０を形成する。図２Ａに示すように、プローブ軸Ｏｘはｚ軸であり、結像面１５０で、プローブ軸は、ｚ軸がｘ軸およびｙ軸に交差する中心点１２０を通過する。ＳＥＥプローブ２００の光学部品のいずれかが位置合わせ不良であるとき、例えば、回折格子の溝の方向が、プローブに対して傾斜している、または照明ファイバとレンズの接合が不良であるとき、照明線１１０は、結像面１５０の中心１２０からずれる。結果として、光線１１０の少なくとも一部は、プローブ軸の方向に向かわない。

【0021】

図２Ｂは、ＳＥＥプローブが回転されるときに、ＳＥＥプローブ２００の視野（ＦＯＶ）で見られるスペクトル符号化照明線１１０を示す。軸Ｏｘのまわりにプローブ２００を回転させることによって、スペクトル符号化線１１０は、２次元（２Ｄ）エリア１３０内のターゲット試料を走査することができる。しかしながら、照明線１１０が中心１２０からずれているとき、視野の中心に照明光が当たらないエリア１４０があることになる。これは、ＳＥＥ画像再構成プロセスにおいてターゲット試料のこのエリア１４０から情報を得ることができないことを意味する。言い換えれば、照明されていないエリア１４０は、視野の中心において不明瞭エリア（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ ａｒｅａ）として働く。この不明瞭を防ぎ、エリア１４０から情報を得ることを可能にするために、プローブの遠位端は、結像面１５０のｘ方向およびｙ方向に移動または傾斜することができるが、そのような移動は、機械的に制限され得る、または被験者にとって好ましくないものであり得る。さらに、小さいサイズの筒状ターゲット試料を撮像するとき（例えば、毛細管などの狭い内腔を撮像するとき）、空間的な制限により結像面のｘおよびｙ方向にプローブを移動または傾斜することができない可能性がある。したがって、本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、プローブ２００の遠位光学部品の適切な位置合わせは、視野の中心に不明瞭が生じないことを確実にする。別な形で表現するならば、プローブ２００の遠位光学部品の適切な位置合わせは、より良い撮像を実現することができるように視野全体が適切に照明されることを確実にする。

【0022】

＜プローブ製造プロセス＞
図３は、ＳＥＥプローブ２００を組み立てる製造プロセスの例を示す。図３のステップ１では、ファイバ２０２およびレンズ２１０は、当業者に知られているやり方で接合または接続することによって共に組み立てられる。平行して、ステップ２で、スペーサアセンブリ２２０は、ガラス棒を所望のスペーサ形状に研磨し、次いで鏡面２３０を作製し、回折格子２４０を形成することによって作られる。図３に与えられた図面は、例示的なファイバ、レンズ、およびスペーサの要素を単に例示のために示すことを理解されたい。これらの要素の形状および寸法は、限定するものでなく、これらの要素が多数の他の形状および寸法を作り、とる。例えば、スペーサについては、異なる寸法のいくつかのガラス（またはプラスチック）棒が使用されてもよい。鏡面２３０および回折格子２４０を形成するために、ガラス棒は、所望の角度で研磨することができる。研磨後、研磨された面は、清掃され研磨されて鏡を形成し、同じやり方で、回折格子２４０は、スペーサ２２０の異なる研磨された面に形成することができる。

【0023】

ステップ３で、レンズ２１０は、例えば、接合または接続することによってスペーサアセンブリ２２０と共に組み立てられる。結果として、プローブ２００の遠位光学部品が組み立てられる。次に、ステップ４で、プローブ２００の遠位光学部品およびファイバは、ドライブケーブル３１０（ドライブケーブル、またはガイドケーブル）に挿入され、そこに固定されて一体ボディ（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｂｏｄｙ）を形成する。最後に、プローブ２００の遠位光学部品を内側に収容するドライブケーブル３１０は、以下にさらに説明するように、内視鏡アセンブリの内側シース３２０の内部にさらに配置される。プローブ２００における遠位光学部品の適切な位置合わせは、高品位の撮像にとって重要であることが当業者には理解されよう。しかしながら、ファイバを遠位光学部品に位置合わせすることに注意が払われる場合でも、完全な位置合わせが実現され得ることはありえず、ファイバと遠位光学部品要素の間でいくらかの横方向および回転の位置合わせ不良となる可能性がより高い。

【0024】

図４は、内側にＳＥＥプローブ２００を収容する組立式ＳＥＥ内視鏡３００を示す。内視鏡３００において、組立式プローブ２００の遠位光学部品は、例えば、接合することによって、ドライブケーブル３１０の内径内部に配置される。プローブ２００の遠位光学部品は、ドライブケーブル３１０と共に、プローブの近位端に位置する図示していないトルク発生モータによって内側シース３２０内で回転させられる。少なくとも内視鏡アセンブリの遠位端で、検出ファイバ３３０は、内側シース３２０の外面のまわりに配置される。検出ファイバを保護するために、外側シース３４０が、検出ファイバ３３０を覆う。外側シース３４０の遠位先端で、少なくともプローブ２００の遠位光学部品および検出ファイバ３３０を覆うように、透明窓カバー３５０が設けられる。

【0025】

図３のステップ１〜４のアセンブリプロセス中、ドライブケーブル３１０内部の遠位光学部品の位置合わせ不良、またはＳＥＥプローブ２００の位置合わせ不良の蓄積により製造誤差が生じ得る。具体的には、プローブ２００における遠位光学部品の適切な位置合わせは、高品質撮像にとって重要であることが、当業者により理解されよう。しかしながら、撮像ファイバを遠位光学部品に位置合わせすることに注意が払われる場合でも、完全な位置合わせが実現される得ることはありえず、ファイバと遠位光学部品要素の間でいくらかの横方向および回転の位置合わせ不良となる可能性がより高い。小さい位置合わせ不良の蓄積により、スペクトル符号化照明線１１０が視野の中心を通過しなくなる。そのような製造誤差は、ファイバ２０２およびレンズ２１０の位置合わせ不良、（例えば、研磨の誤差による）鏡面２３０の位置合わせ不良、（例えば、スペーサの製造時の誤差による）回折格子２４０の表面の位置合わせ不良、回折格子パターンの方向の位置合わせ不良、およびレンズ２１０とスペーサ２２０の接合の位置合わせ不良を含む。例えば、以下により詳細に説明するように、回折格子パターンが１度傾いている場合、上述した設計の照明光学部品からのスペクトル符号化照明線は、ｎ＝１．５２８、かつ鏡面および回折格子表面の角度Θ_MおよびΘ_Gがそれぞれ４１．４および４２．７度にあるとき、視野角の観点から約１．６度だけ光軸からずれ得る。回折格子２４０は、６５０ｌｉｎｅ／ｍｍの溝密度を有する。この場合には、青色の場合、４１６ｎｍの光がプローブ２００の軸Ｏｘの方向に−６次で回折される。この例では、パターン傾斜と照明線のずれ角度の間の比１：１．６は、特定のプローブパラメータについて、以下により詳細に説明する式（１３）から計算される。言い換えれば、パターン傾斜と照明線のずれ角度の間の比は、様々なプローブパラメータで異なる。

【0026】

＜ＳＥＥプローブ幾何学的パラメータ＞
図５Ａは、実施形態によるＳＥＥプローブ２００の遠位光学部品の例における幾何学的パラメータを示す。図５Ａに示すように、遠位光学部品は、レンズ２１０に接合されたファイバ２０２と、スペーサ２２０に接続されたレンズ２１０とを含む。スペーサ２２０は、鏡面２３０と、回折格子２４０とを含む。一実施形態では、ファイバ２０２は、シングルモードファイバまたはマルチモードファイバであり得る。レンズ２１０は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズまたはボールレンズであり得る。スペーサ２２０は、ガラスまたは成形プラスチックで作製することができる。

【0027】

ファイバ２０２を通じて、広帯域光は、図示されていない光源から送り届けられ、この光は、ＧＲＩＮレンズ２１０に導かれる。次いで、この光は、レンズ２１０によってコリメートされ、コリメートされたビームは、スペーサ２２０に送り届けられる。スペーサ２２０は、鏡面２３０などの光反射面を有する。鏡面２３０は、スペーサの一部を研磨することによって、または反射金属層でスペーサの一部をコーティングすることによって作製することができる。スペーサ２２０を通じて移動する光ビームは、鏡面２３０に対して臨界角よりも大きい角度で鏡面２３０に入射し、したがって、面２３０に入射した光は、回折格子２４０に向かって完全に反射する。回折格子２４０は、スペーサ２２０の別の面上に形成された回折格子パターンを有する。回折格子パターンは、知られているやり方でガラスまたは樹脂で作製することができる。鏡面２３０で反射された光は、回折格子２４０の回折格子表面に入射し、次いでターゲット試料（図示せず）に向かって回折される。この回折光は、ターゲット試料の異なる点に入射する異なる波長（λ₁、λ₂、λ₃）を有するスペクトル符号化光における照明光としてターゲット試料に向かう。

【0028】

ファイバは、シングルモードファイバまたはマルチモードファイバであり得る。レンズは、ＧＲＩＮレンズまたはボールレンズであり得る。スペーサは、ガラスまたはプラスチックからなり得る。このファイバ広帯域光（または単色光）が光源からレンズへ送り届けられることを考慮した。例示的な一実施形態では、スペーサ材料は、屈折率ｎ＝１．５２８を有し、鏡面および回折格子表面の角度Θ_MおよびΘ_Gは、それぞれ４１．４度および４２．７度である。回折格子２４０は、６５０ｌｉｎｅ／ｍｍの溝密度を有する。この場合には、青色の場合、４１６ｎｍの光が、プローブ２００の軸Ｏｘの方向に−６次で回折される。緑色および赤色の場合、４９８ｎｍおよび６２１ｎｍの光がそれぞれ−５次および−４次内で回折される。

【0029】

図５Ａに示す前方ビューＳＥＥプローブ２００では、プローブの光軸がｚ”軸であり、鏡の法線および回折格子の法線がｘ”−ｚ”平面であるように直交座標系（第１の座標系）ｘ”，ｙ”，ｚ”を定める。図５Ｂは、直交座標系（第１の座標系）ｘ”，ｙ”，ｚ”を示す。ｚ’軸が回折格子表面の法線に平行であり、ｙ’軸がｙ”軸に平行であるように別の直交座標系（第２の座標系）ｘ’，ｙ’，ｚ’を定めることもできる。図５Ｃは、直交座標系（第２の座標系）ｘ’，ｙ’，ｚ’を示す。

【0030】

＜ＳＥＥプローブの入射角の計算およびシミュレーション＞
図６は、回折格子２４０の表面から直角に見たときの回折格子表面を示す。ここで、回折格子の回折格子ベクトルがｘ軸に平行であり、ｚ軸がｚ’軸に平行であるように別の直交座標系（第３の座標系）ｘ，ｙ，ｚを導入する。この第３の座標系では、回折格子パターン（図６のｘ方向）は、ｘ’方向に対して角度αだけ傾いていると仮定する。

【0031】

次に、上述した３つの異なる直交座標系を考慮し、図７は、回折格子２４０の入射面および回折光の面を示す。図７では、ここで、スペーサ２２０における入射ビームの主光線の波動ベクトルをｋ_sと定め、空気中の回折ビームの波動ベクトルをｋ_dと定める。次いで、座標系ｘ，ｙ，ｚ中のベクトルｋ_sおよびｋ_dの各成分を、それぞれ（ｋ_sx，ｋ_sy，ｋ_sz）、および（ｋ_dx，ｋ_dy，ｋ_dz）と定める。

【0032】

前述の定義に基づいて、次に、波動ベクトルの大きさを以下のように計算することができる。波動ベクトルの大きさは、

【数1】

【0033】

図６および図７に定めたジオメトリから、式（３）を得る。

【数2】

【数3】

【0034】

【数4】

【0035】

回折光の波動ベクトルｋ_dy"のｙ”成分は、式（１０）によって与えられ、ただし、ｋ_dy"は、αがゼロでないとき、ゼロではないことに留意されたい。
ｋ_dy"＝−ｋ_dxｓｉｎα＋ｋ_dyｃｏｓα
＝−（ｋ_sx＋２πｍＧ）ｓｉｎα＋ｋ_syｃｏｓα
＝−２πｍＧｓｉｎα (10)

【0036】

これは、回折格子パターンが傾いているときに、回折光レインボーがプローブ軸の方向に向かないことを意味する。言い換えると、ＳＥＥ光の少なくとも一部は、横方向シフトにより視野の中心に到達しない。

【0037】

ここで、照明のレインボー横方向シフトの角度θ_RLSを式（１１）のように定める。

【数5】

【0038】

次に、α＝０およびｋ_dx"＝０のときに回折格子の式を満足する波長であるλ₀を導入する。

【数6】

【0039】

αが小さく、ｋ_dy"＜＜ｋ_dであるとき、θ_RLSは、

【数7】

のように近似することができる。

【0040】

これは、レインボーの横方向シフト角度（ｌａｔｅｒａｌ ｓｈｉｆｔ ａｎｇｌｅ）θ_RLSが回折格子パターン傾斜角αに比例することを意味する。

【0041】

シミュレーション結果
表１は、出願の出願人により製造されたプロトタイプカラーＳＥＥプローブの例示的な設計に基づくパラメータを示す。ここで、照明面上の視野の中心に対する青チャンネル光のレインボー曲線ずれを調べるためにシミュレーションが行われた。

【0042】

表１：試料プローブパラメータ

【表1】

【0043】

Ｓ−ＢＳＬ７の屈折率については、表２に示されたセルマイヤーの式の係数を用いてセルマイヤーの式

【数8】

を使用し、ここで、合計の各項は、波長√Ｃ_iにおける強度Ｂ_iの吸収共鳴を表す。

【0044】

表２ Ｓ−ＢＳＬ７のセルマイヤー係数

【表2】

【0045】

次に、図８Ａは、式（９）によって計算されたレインボー曲線の視野角を示す。波長範囲は、４００から４８０ｎｍである。回折格子パターンの傾きαは、０、０．５、１．０、および１．５度である。視野角は、プローブ軸（ｚ”）から測定される。視野角は、ｙ”およびｘ”の方向について、それぞれ、

【数9】

のアークタンジェントとして計算される。ｘ”は、スペクトル符号化方向であることに留意されたい。

【0046】

図８Ｂは、式（１１）によって計算される回折格子パターンの傾きαについてのレインボー横方向シフトθ_RLSの角度、および式（１３）によって計算されるその近似を示す。この波長および角度の範囲内で、図８Ｂにプロットした結果は、式（１３）が、式（１１）によって計算される値の良好な近似であることを示す。ここで、−ｍＧλ₀は１．６２である。この結果は、回折格子パターンが１度傾いており、他のプローブ／シース部が上記の例における設計として組み立てられているとき、後処理中に撮像データを補正する場合でも、ＦＯＶ中心における直径で３．２度のブラインドエリア（不明瞭エリア）が存在することを示す。

【0047】

図８Ａおよび図８Ｂに示された結果は、回折格子パターンが傾いているときにＦＯＶ中心にブラインドエリアが存在し得ることを示す。同じタイプの誤差は、上述したように、任意の他の位置合わせ不良で予期される。この不明瞭を防ぐために、１つの選択肢は、傾斜の公差を可能な限りゼロ近くにさせるようにアセンブリの精度を高めることができる。しかしながら、この解決策は、製造の時間と費用を増大させる。別の選択肢は、他の部品アセンブリの角度を変更することによってこの傾斜の影響を補償する。

【0048】

選択肢の１つは、ｋ_dx"＝０であるときにｋ_dy"＝０であるように、ファイバ／ＧＲＩＮレンズアセンブリをスペーサ上に取り付けることであり得る。式（３）の代わりに、

【数10】

を満足するように、ＧＲＩＮレンズから回折格子表面までの光線の角度を変化させる。

【0049】

別の選択肢は、ドライブケーブル回転軸からレインボー横方向シフトθ_RLSの角度だけプローブ光軸を傾斜させることである。したがって、製造ステップにおいて、位置合わせプロセスを能動的に実行することが有利であり、例えば、プローブからのレインボー光が回転軸方向に通り抜けることができることを確実にするように、レーザビームをプローブに導入して遠位光学部品の位置合わせを助けることができる。どちらの場合も、内視鏡のサイズが制限されている場合、大きい角度だけ部分を傾斜させることは簡単ではないので、回折格子パターンの傾きを最小にすることが重要である。

【0050】

したがって、能動的位置合わせの効果を知るために、出願人は、前方ビューＳＥＥイメージングにおいて傾いた回折格子パターンのシミュレーションモデルを開発した。例示的なＳＥＥカラープローブについてのシミュレーション結果は、パターンが傾斜され、他の部分が従来のように設計されたように組み立てられる場合、ＦＯＶ中心にブラインドエリアが存在することを立証する。したがって、本明細書に示された位置合わせの解決策は、中心ＦＯＶの不明瞭を防ぐまたは少なくとも最小にすることができ、したがって、改善された撮像結果を達成することができる。特に、シミュレーションモデルは、照明ＦＯＶの中心で不明瞭が生じないことを確実にするために、傾斜量（位置合わせ範囲）を演繹的に評価するために使用することができる。

【0051】

＜位置合わせのＳＥＥプローブ方法＞
図９Ａおよび図９Ｂは、プローブ２００の遠位光学部品をドライブケーブル３１０に固定するプローブ製造プロセス中に行われる能動的位置合わせの例を示す。図１０Ａおよび図１０Ｂは、能動的位置合わせプロセス中に結像面において観察される視野を示す。

【0052】

能動的位置合わせの例は、図９Ａおよび図９Ｂに示されるように実行され得る。図９Ａは、ｘ，ｙ，ｚ座標系内でｘ方向から見たプローブ２００の照明光学部品アセンブリおよびドライブケーブル３１０を示す。この例では、プローブ２００の照明光学部品およびドライブケーブル３１０は、ドライブケーブル軸５００が光プローブの軸Ｏｘに平行である（これと同心にある）ように位置合わせされる。この場合には、上記の製造誤差により、スペクトル符号化照明線５１０は、プローブ２００の照明光学部品の軸Ｏｘを通らない。結果として、この視野における照明光は、ドライブケーブル軸５００を通らず、したがって、図１０Ａに示すように、それは、走査されたエリア１３０の中心１２０のまわりのエリア１４０を照らさない。

【0053】

照明光が走査エリア１３０の中心１２０を照らすことを確実にするために、プローブ２００の照明光学部品およびドライブケーブル３１０を固定する製造ステップにおいて、能動的位置合わせが実行される。能動的位置合わせにおいて、光のビーム（例えば、レーザビーム）は、プローブ２００を通じて伝達することができ、プローブ２００の遠位端の正面に、例えば作動距離（Ｗｄ）に、位置するスクリーンまたはセンサは、ドライブケーブル軸５００がスクリーンまたはセンサ上に位置するか能動的に確認するために使用することができる。次いで、スーパーコンティニウムレーザ、ＬＥＤ、またはランプのような広帯域光源からの光を照明光学部品のファイバ２０２に導入することによって、照明線１１０が軸５００を通るときを直接または間接的にモニタすることが可能である。プローブ２００の照明光学部品とドライブケーブル３１０を固定（固着）するときに、図９Ｂに示すように、プローブ２００の照明光学部品を傾斜させることができ、それによってスペクトル符号化照明線１１０がドライブケーブル軸５００を通り、図１０Ｂに示すように、照明光が視野の中心に到達する。位置合わせプロセスが、スペクトル符号化照明線１１０がドライブケーブル軸５００を通り、照明光が視野の中心に到達することを確実にすると、図９Ｂに示すように、例えば機械的保持要素９６０および９６２によって、プローブ２００の光学部品をドライブケーブル３１０に固定することが可能である。プローブ２００の光学部品をドライブケーブル３１０に位置合わせし、固定（固着）するために使用される機械的保持要素９６０および９６２は、前もって製造された筒状構造であり得、または所望の角度でプローブ２００の光学要素を１つまたは複数保持するために働くエポキシまたは樹脂の付着であり得る。

【0054】

このようにして、ＳＥＥ光プローブ２００は、プローブ軸Ｏｘがドライブケーブル３１０の軸５００に対して傾斜角αであるように配置することができる。この傾斜角は、上記の傾斜の計算およびシミュレーションから得ることができる。すなわち、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、傾斜角および対応するレインボー横方向シフト角度の範囲は、照明光が視野の中心に到達し、不明瞭が防がれることを確実にするように、ＳＥＥプローブの遠位光学部品を位置合わせするために使用することができる。

【0055】

上記の位置合わせにおいて、広帯域光源を用いる代わりに、異なる波長を有する複数の単色光源を使用することができる。この場合、回折格子２４０によって回折される特定の波長の光である複数の光スポット６１０（６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃ）は、図１１Ａに示されるように、スクリーンまたはセンサ上に現れる。スポット６１０から、プローブ２００の照明光学部品からの回折光であるスペクトル符号化照明線１１０の位置を評価することが可能である。したがって、不明瞭エリアが視野内に残らないことを確実にするために、図１１Ｂに示すように、スペクトル符号化照明線１１０がドライブケーブル軸５００を通るまで、図１０Ｂに示すように、ドライブケーブル３１０内でプローブ２００の照明光学部品を傾斜させることができる。

【0056】

プローブが回折光を複数の次数で発生させるとき、１つの単色光源が、上記の位置合わせに使用されてもよい。例えば、図５Ａのプローブは、青い光を−６次で発生させることができるが、ここで同時に、他の次数で、例えば、（それぞれラムダ（ｌａｍｂｄａ）１〜３として示される）−５次および−４次で回析される光である。

【0057】

回折光を複数の次数で有する場合には、１つの光スポット７１０および２つの光スポット７２０（７２０ａ、７２０ｂ）は、回折格子２４０によってそれぞれ−６次および−５次／−４次で回折される光であり、図１２Ａに示すように、スクリーンまたはセンサ上に現れる。スポット７１０および７２０から、広帯域光がプローブに入力されるときに、プローブ２００の照明光学部品からの回折光であるスペクトル符号化照明線１１０の位置を正確に評価することが可能である。ここでも、スペクトル符号化照明線１１０がドライブケーブル軸５００を通り、図１２Ｂに示すように視野全体が正確に照明されるように、図１０Ｂに示すように、プローブ２００の照明光学部品を傾斜させることができる。

【0058】

上述したように、技術的シミュレーションにおいて、ターゲット試料上のスペクトル符号化照明線１１０は、わずかに湾曲していることができる。任意のネガティブな効果は、画像上のこの湾曲によって、後処理で安全かつ正確に補償することができる。例えば、グリッドのような一定パターンを有することができる較正チャートを用いたＳＥＥ撮像によって湾曲した照明線について波長−時間座標（分光計からのデータ）と極座標または直交座標（処理された画像）との間の関係を理解することができる。この関係を後処理に適用することによって、分光計センサからの波長−時間領域内のデータを、補正された画像に補償することができる。

【0059】

＜イメージングシステム＞
本開示の例示的な一実施形態によるＳＥＥプローブを用いて画像を取得するシステム１３００は、図１３の図に示されている。図１３のシステム１３００は、例えば、光源１３７０と、検出器／分光計１３８０と、光ファイバ回転接合（ＦＯＲＪ）１３３０と、撮像用ワンド（ｉｍａｇｉｎｇ ｗａｎｄ）１３４０と、画像処理コンピュータ１３５０とを備える。光源１３７０は、広帯域スペクトルの光を出力するスーパーコンティニウムレーザまたはランプ、あるいは単色または狭帯域スペクトルの光を出力するレーザダイオードまたはＬＥＤ、あるいは他の電磁放射源であり得る。波長の範囲は、約４００ｎｍから８００ｎｍまでである可視領域内であり得る。しかしながら、他の波長も使用可能である。例示的なイメージングシステム１３００では、光は、直接ガイドすることができ、または他の方法で照明ファイバ１３７２と呼ばれ得るソースファイバの中に結合することができる。照明ファイバ１３７２は、ＦＯＲＪ１３３０に接続することができ、この光は、撮像用ワンドまたはＳＥＥプローブ１３４０の照明ファイバ１３０２にさらにガイドされる（および／または関連付けられる）。

【0060】

ＳＥＥプローブ１３４０は、その近位端でＦＯＲＪ１３３０に接続される。ＳＥＥプローブ１３４０は、照明ファイバ１３０２と、ドライブケーブル１３１０内に配置された遠位光学部品１３１５のアセンブリとを備え、このドライブケーブル１３１０は、外側シース１３２０内に配置される。このように、光源１３７０から放出された照明光は、遠位光学部品アセンブリ１３１５へ送り届けられ、次いで回折格子によって前方ビュー結像面上へ回折される。物体またはターゲット試料（例えば、組織）から戻る散乱された光は、ＳＥＥプローブ１３４０の遠位端のまわりに配置された検出ファイバによって集めることができ、この集められた光は、ＦＯＲＪ１３３０の外側に配置される１つまたは複数の検出ファイバ１３８２によってガイドされる。検出ファイバ１３８２は、コリメート用または分散用光学システム１３８４を介して検出器／分光計１３８０に接続することができる。検出器／分光計１３８０は、選択した波長の強度を検出することができる。選択した波長を検出するこの例示的な機能は、分光計によって実行することができる。

【0061】

ＦＯＲＪ１３３０内に収容される機械的走査ユニットによって方向１３２８にワンドまたはプローブ１３４０を機械的に回転させることによって、ターゲット試料の２次元画像を得ることができる。機械的走査ユニット（図示せず）は、照明ファイバ１３０２および遠位光学部品アセンブリ１３１５とともにドライブケーブル３１０を回転させるために、例えば、ガルバノスキャナまたはモータによって実行することができる。コンピュータ１３５０は、コンピュータ実行可能命令（プログラムコード）を実行して、システム１３００の様々な部分を制御し動作させるように構成された１つまたは複数のマイクロプロセッサを備えている。コンピュータ１３５０は、検出器／分光計１３８０から得た信号に基づいて画像を再構成するようにプログラムすることも可能である。

【0062】

図１４は、図１３に示されるシステムに適用できる制御処理システムの概略ブロック図である。図１４に示すように、コンピュータ制御システムは、図１３に示すコンピュータ１３５０の典型である。図１４では、コンピュータ１３５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１４０１と、記憶メモリ（ＲＡＭ）１４０２と、ユーザ入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース１４０３と、システムインタフェース１４０４とを備える。図１４に示されるコンピュータ１３５０は、システムインタフェース１４０４を介してイメージングシステム１３００へ送信できる指令を発することができる。タッチパネルスクリーンは、キーボード、マウス、ジョイスティック、ボールコントローラ、およびフットペダルに加えて、ユーザインタフェースユニット／イメージングプロセッサの一部として含まれ得るが、フットペダルもユーザインタフェースの一部として含まれ得る。ユーザは、ユーザインタフェースユニット／イメージングプロセッサを用いて例示的なフロントビューＳＥＥプローブを介して人体の内腔の内部を観察し始めるように指令することができる。例えば、ユーザがユーザインタフェース１４０３を介して指令を入力するとき、この指令は、実行のために中央処理装置ＣＰＵ１４０１へ送信され、それによってＣＰＵにシステムインタフェース１４０４を介して光源１３７０、検出器／分光計１３８０、またはＦＯＲＪ１３３０のうちの１つまたは複数に指令を発させる。

【0063】

ＣＰＵ１４０１は、記憶メモリ１４０２に記憶されたコンピュータ可読命令を読み出して実行するように構成された１つまたは複数のプロセッサ（マイクロプロセッサ）で構成されている。コンピュータ可読命令は、本明細書に開示した新規のプロセス、方法、および／または計算の実行に関するプログラムコードを含むことができる。

【0064】

コンピュータ１３５０は、ノイズリダクション、座標歪み補正、コントラスト改善等などの例示的な画像処理を適用するようにプログラムできるイメージングプロセッサとして機能する。画像処理が実行された後または画像処理中に、データは、イメージングプロセッサからディスプレイ（図示せず）へ送信することができる。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、ディスプレイであり得る。ディスプレイは、例えば、本開示の様々な例示的な実施形態による単色または合成カラー画像から得られる個々の画像を表示することができる。ディスプレイは、観察の日付、人体の一部が観察されているもの、患者の名前、オペレータの名前等などの画像以外の他の情報を表示することもできる。

【0065】

ＣＰＵ１４０１は、記憶部／ＲＡＭ１４０２に記憶されたコンピュータ可読命令を読み出して実行するように構成されている。コンピュータ可読命令は、本明細書に記載の方法および／または計算の実行のためにそれらを含むことができる。例えば、ＣＰＵ１４０１は、ＳＥＥプローブの角運動量または回転速度を計算することができ、その情報（回転速度または角運動量）を使用してＦＯＲＪを動作させることができる。このように、コンピュータ１３５０は、その角度位置が補正されている新しい画像セットを得ることができる。記憶部／ＲＡＭ１４０２は、１つまたは複数のコンピュータ可読および／または書き込み可能媒体を備えるとともに、例えば、磁気ディスク（例えば、ハードディスク）、光ディスク（例えば、ＤＶＤ、ブルーレイ）、光磁気ディスク、半導体メモリ（例えば、不揮発性メモリカード、フラッシュメモリ、固体ドライブ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどを含むことができる。記憶部／ＲＡＭ１４０２は、コンピュータ可読データおよび／またはコンピュータ可読命令を記憶することができる。プロセッサのコンポーネントは、バスを介して通信することができる。

【0066】

システムＩ／Ｏインタフェース１４０４は、キーボード、ディスプレイ、マウス、印刷装置、タッチスクリーン、光ペン、光記憶装置、スキャナ、マイクロフォン、カメラ、ドライブ、通信ケーブル、およびネットワーク（有線または無線）が含まれ得る入出力デバイスへの通信インタフェースを提供する。

【0067】

システムＩ／Ｏインタフェース１４０４も、入出力デバイスへの通信インタフェースを提供する。検出器は、例えば、光電子倍増管（ＰＭＴ）、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード検出器（ＡＰＤ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）、マルチピクセルフォトンカウンタ（ＭＰＰＣ）、または他のものを含むことができる。また、検出器の機能は、記憶部／ＲＡＭ１４０２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）によって実現することができる。

【0068】

例示的な動作では、ユーザは、例示的なＳＥＥプローブをシースに中に配置することができ、次いでそのような装置／構成を人体の予め定められた位置に挿入することができる。シース単独が、前もって人体に挿入されてもよく、シースの挿入後にＳＥＥプローブをシースに挿入することが可能である。例示的なプローブは、人体の内部で観察するために使用することができ、関節鏡、気管支鏡、副鼻腔鏡、血管内視鏡などの内視鏡として働く。

【0069】

＜定義＞
説明を参照するのに際して、開示した例を十分に理解するために具体的な詳細が説明される。他の例では、よく知られている方法、手順、コンポーネント、および回路については、本開示を必ずしも長くする必要がないので詳細には説明していない。

【0070】

要素または部分が、別の要素または部分の「の上」、「に対して」、「に接続される」、または「に結合される」と本明細書において言及している場合、要素または部分は、他の要素または部分の上に直接あってもよく、他の要素または部分に直接対してもよく、他の要素または部分に直接接続または結合されてもよく、あるいは要素または部分に介在するものが存在してもよいことを理解されたい。逆に、要素が別の要素または部分の「直接上」、別の要素または部分に「直接接続される」、または別の要素または部分に「直接結合される」ことを指している場合、介在する要素または部分は存在しない。使用されるとき、「および／または」という用語は、そのように与えられる場合、関連して列挙した項目のうちの１つまたは複数のいずれかおよび全ての組み合わせを含む。

【0071】

「下」、「真下」、「下方」、「下側」、「上方」、「上側」、「近位」、「遠位」などの空間的に相対的な用語は、様々な図に示されるようにある要素または特徴と別の要素または特徴の関係を説明するのを容易にするために本明細書に使用され得る。しかしながら、空間的に相対的な用語は、図に示した向きに加えて使用または動作時に装置の異なる向きを含むことが意図されることを理解されたい。例えば、図中の装置がひっくり返された場合、他の要素または特徴の「下方」または「真下」として記載された要素は、そのときこの他の要素または特徴の「上方」に向けられる。したがって、「下方」などの空間的に相対的な用語は、上方と下方の向きの両方を含み得る。装置は、他のやり方で向けられてもよく（９０度または他の向きで回転されてもよく）、明細書に使用される空間的に相対的な説明は、それに応じて解釈されるべきである。同様に、空間的に相対的な用語は、「近位」および「遠位」は、適用された場合、適用可能な場合、交換可能とすることもできる。

【0072】

本明細書に使用されるとき、「約」という用語は、例えば、１０％以内、５％以内、それ以下を意味する。いくつかの実施形態では、「約」という用語は、測定誤差の範囲内を意味し得る。

【0073】

「実質的に」という用語は、本明細書に使用されるとき、製造パラメータおよび／または測定誤差の範囲内であることを意味する。

【0074】

第１、第２、第３などの用語は、様々な要素、コンポーネント、領域、部分、および／またはセクションを説明するために本明細書中で使用される場合がある。これらの要素、コンポーネント、領域、部分、および／またはセクションは、これらの用語に限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素、コンポーネント、領域、部分、またはセクションを、別の領域、部分、またはセクションと区別するためにのみ使用されてきた。したがって、以下に説明される第１の要素、コンポーネント、領域、部分、またはセクションは、本明細書中の教示から逸脱することなく、第２の要素、コンポーネント、領域、部分、またはセクションと名付けられてもよい。

【0075】

本明細書において使用されている専門用語は、特定の実施形態の説明するためのものに過ぎず、限定することを意図したものではない。本明細書において使用されとき、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「前記（ｔｈｅ）」という単数形は、文脈上特段明確に示していない限り、複数形をも含むことが意図される。「備える、含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および／または「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用されるときには、記述されている特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／またはコンポーネントの存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／または明示的に述べられていないこれらの群の存在もしくは追加を排除するものではないことをさらに理解されたい。

【0076】

前述したものは、本開示の原理を示すものに過ぎない。説明している例示的な実施形態への様々な修正および変更は、本明細書中の教示に鑑みて当業者に明らかであろう。実際には、本開示の例示的な実施形態による配置、システム、および方法は、任意のＳＥＥシステム、または他のイメージングシステム、例えば、米国特許第６，３４１，０３６号、第７，７９６，２７０号、第７，８４３，５７２号、第７，８５９，６７９号、第８，０４５，１７７号、第８，１４５，０１８号、第８，７８０，１７６号、および第８，８１２，０８７号、ならびに米国特許出願第２００８／００１３９６０号、および第２０１１／０２３７８９２号、ならびにＰＣＴ国際公開ＷＯ２０１５／１１６９５１、およびＷＯ２０１５１１６９３９に記載されているものとともに使用することができ、これらの開示は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

【0077】

図面に示された例の実施形態を説明する際に、特定の専門用語が明確化のために用いられる。しかしながら、本特許出願の本開示は、そう選択される特定の専門用語に限定されることは意図しておらず、各特定の要素は、同様のやり方で動作する全ての技術的な均等物を含むと理解されたい。

【0078】

例示的な実施形態を参照して本開示を説明してきたが、本開示は、開示した例示的な実施形態に限定されないことを理解されたい。添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正および均等な構造および機能を含むように最も広い解釈が与えられるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】