特許 6846548 超小型内視鏡検査

(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】6846548

(24)【登録日】2021年3月3日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】超小型内視鏡検査

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20210315BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 732

   A61B1/00 500

   G02B23/24 B

【請求項の数】14

【外国語出願】

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-11461(P2020-11461)

(22)【出願日】2020年1月28日

(65)【公開番号】特開2020-116387(P2020-116387A)

(43)【公開日】2020年8月6日

【審査請求日】2020年3月30日

(31)【優先権主張番号】62/797,882

(32)【優先日】2019年1月28日

(33)【優先権主張国】US

(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

(72)【発明者】

【氏名】呉 紫瑜

【審査官】 井上 香緒梨

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／１３９６５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特許第６０４２０７３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１８−０３３５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／０１３９５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１８−０９４３９５（ＪＰ，Ａ）

(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】

イメージング対象から受け取った光を分光計に伝送するように構成されたマルチモード光ファイバの束を備え、前記マルチモード光ファイバのうちの少なくとも１つの基本モードを通して伝送される光の遠視野像は、前記分光計の光軸に非平行である、スペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項2】

前記マルチモード光ファイバの束の基本モードを通して伝送される光の遠視野像は、前記分光計の光軸に非平行である、
請求項１に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項3】

前記マルチモード光ファイバの束は、出力端において、前記分光計の前記光軸に対して傾斜している、
請求項２に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項4】

前記マルチモード光ファイバの束は、出力端において、前記分光計の前記光軸に対して傾斜しており、前記出力端は、前記分光計の光入力部に配置されている、
請求項２に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項5】

前記マルチモード光ファイバのうちの少なくとも１つは、前記マルチモード光ファイバのうちの前記少なくとも１つの光軸に対して曲げられた入力端及び出力端のうちの少なくとも１つを有する、
請求項２に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項6】

前記マルチモード光ファイバは、入力端及び出力端の少なくとも一方で斜め研磨されている、
請求項２に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項7】

前記マルチモード光ファイバは、前記分光計の光入力に配置されるとともに前記分光計の光軸に垂直である出力端において、斜め研磨されている、
請求項２に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項8】

前記マルチモード光ファイバの束と前記分光計の間に配置された光伝送媒体であり、光ファイバの追加の束及び導波路のうちの少なくとも１つを含む、光伝送媒体、
を更に備える、請求項２に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項9】

前記対象に照明光を供給する照明光学デバイスを更に備え、前記マルチモード光ファイバは、前記照明光学デバイスに束ねられ、かつ、前記対象から反射された前記照明光を受け取り、受け取った前記照明光を前記分光計に伝送するように配置される、
請求項１に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項10】

前記対象に照明光を供給する照明光学系を更に備え、前記マルチモード光ファイバは、前記照明光学系に束ねられ、かつ、前記対象から反射された前記照明光を受け取り、受け取った前記照明光を前記分光計に伝送するように配置される、
請求項１に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項11】

前記マルチモード光ファイバは、前記照明光学系の光軸を囲むように前記照明光学系の周りに束ねられ、スペクトル符号化内視鏡検査光プローブとして機能する、
請求項１０に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項12】

前記照明光学系は、カラーイメージングをサポートするための回折次数で、前記照明光を前記対象に供給する、
請求項１０に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項13】

前記照明光学系は、少なくとも４次の回折次数で、前記照明光を前記対象に供給する、
請求項１０に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【請求項14】

前記照明光は、４次、５次及び６次の回折次数を含む複数の回折次数をもつ、
請求項１０に記載のスペクトル符号化内視鏡検査光学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、内視鏡検査に関し、より詳細には、光結合効率が高められた超小型内視鏡プローブ及び超超小型内視鏡プローブに関する。

【背景技術】

【0002】

対象に向かって配置された回折格子を有するプローブ照明光学系を用いて、スペクトル符号化された照明を生成するスペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）プローブが知られている。プローブは、複数の検出光ファイバを通して、対象から反射された光を検出する。検出光ファイバは、照明光学系を囲んでいる。照明の視野をカバーし、大量の反射光を取得するために、高い開口数（ＮＡ）のマルチモード光ファイバ（約０．５以上）が、検出光ファイバとして使用される。検出光ファイバは分光計に接続され、検出光スペクトルは測定及び分析される。

【0003】

複数の検出光ファイバを有するスペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）プローブも知られている。例えば、米国特許公開第２０１８／００１７７７８ Ａ１号の図１４は、複数の検出光ファイバを有するＳＥＥプローブの実施形態を開示している。更に、米国特許公開第２０１８／００１７７７８ Ａ１号の図９及び図１０は、内視鏡検出の視野を拡大するために、検出光ファイバ先端が斜め研磨（angle polish）されるＳＥＥプローブの実施形態を開示している。

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様によれば、スペクトル符号化内視鏡検査光学デバイスは、イメージング対象から受け取った光を分光計に伝送するマルチモード光ファイバの束を含む。マルチモード光ファイバのうちの少なくとも１つの基本モードを通して伝送される光の遠視野像は、分光計の入力センサにおける遠視野像の不均一性を低減するために、分光計の光軸に非平行である。

【0005】

本開示の別の態様によれば、そのような不均一性を更に低減するために、マルチモード光ファイバの束の基本モードを通して伝送される光の遠視野像は、分光計の光軸に非平行である。

【0006】

本開示の更なる特徴は、添付の図面を参照する以下の例示の実施形態の説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１Ａ及び図１Ｂは、本開示の様々な実施形態によって対処される問題を説明するための比較例の概略図である。

【図2】図２は、本開示の第１の例示の実施形態による、光ファイバ傾斜特徴を有するＳＥＥ検出光学系の概略画像である。

【図3】図３は、本開示の第１の例示の実施形態の部分分解図である。

【図4】図４Ａ及び図４Ｂは、本開示の第１の例示の実施形態の追加の部分分解図である。

【図5】図５は、本開示の第２の例示の実施形態による、光ファイバ斜め研磨特徴を有するＳＥＥ検出光学系の部分分解図である。

【図6】図６Ａ及び図６Ｂは、本開示の第２の例示の実施形態による、光ファイバ斜め研磨特徴を有するＳＥＥ検出光学系の部分分解図である。

【図7】図７は、本開示の第３の例示の実施形態による、光ファイバ傾斜特徴及び光ファイバ斜め研磨特徴を有するＳＥＥ検出光学系の部分分解図である。

【図8】図８は、本開示の第３の例示の実施形態による、光ファイバ傾斜特徴及び光ファイバ斜め研磨特徴を有するＳＥＥ検出光学系の部分分解図である。

【図9】図９は、本開示の第４の例示の実施形態による、検出光ファイバの束と分光計との間に追加の光ファイバの束又は導波路が配置されたＳＥＥ検出光学系の部分分解図である。

【図10】図１０は、本開示の第５の例示の実施形態による、光ファイバの束の端部及び／又は導波路の端部の少なくとも１つの接合部に斜め研磨特徴を有するＳＥＥ検出光学系の部分分解図である。

【図11】図１１は、本開示の第６の例示の実施形態による、例えばゴースト像を抑制するのに有益な高回折モードを有するＳＥＥ検出光学系の図である。

【図12】図１２は、本開示の第６の例示の実施形態による、例えばゴースト像を抑制するのに有益な高回折モードを有するＳＥＥ検出光学系の図である。

【図13】図１３は、本開示の第６の例示の実施形態による、例えばゴースト像を抑制するのに有益な高回折モードを有するＳＥＥ検出光学系の図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の様々な例示の実施形態、特徴及び態様を、図面を参照して説明する。本開示の一態様によれば、ＳＥＥプローブの検出光学系にマルチモード光ファイバを用いることができる。本開示の別の態様によれば、対象から反射された光は、マルチモード光ファイバに結合され、分光計に送られる。本開示の更に別の態様によれば、光ファイバの遠位端と分光計開口との間の光学系では、光学系の一部の光軸が次の部分の光軸に対して傾斜しているので、大きな視野角からの光のスループットは増大し、小さな視野角からの光のスループットは減少する。本開示のこれら及び他の態様をより完全に理解しやすくするために、ＳＥＥプローブの束ねられたマルチモード光ファイバの様々な態様を詳述する比較例を、図１Ａ及び図１Ｂを参照して次に論じる。

【0009】

ここで図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、本開示の様々な実施形態によって対処される問題を説明するための比較例の概略図が示されている。マルチモード光ファイバは、複数のモードにわたって光を送ることができる。通常、低角入射光１０２は低次モードで光ファイバに結合し、高角入射光１０４は高次モードで結合する。一部のモード混合は、光ファイバ内部で発生する。しかしながら、低次モードで光ファイバに入る光は、光ファイバの他端でもほとんど低次モードのままであり、高次モードで光ファイバに入る光は、典型的には、光ファイバの他端でも高次モードのままである。

【0010】

光ファイバ２００の各々の他端が、そのそれぞれの光ファイバ軸に平行なそれぞれの法線をもつとき、センサ端（センサは図示せず）における遠視野像（ＦＦＰ）１２２は、図１Ａに示されるように、低入射角の光では中心ピーク形状であり、一方、センサ端におけるＦＦＰ１２４は、モードの次数が高くなるほど大きくなり、図１Ｂに示されるように、リング形状等の非単一ピーク形状であることがある（例えば、光強度ピークが中心にない）。

【0011】

中心での強度が低い、ＦＦＰの大きい光は、分光計開口で大量のケラレが発生する可能性がある（図１の入口分光計の入射瞳２５０として表される）。分光計入射瞳２５０の外側の光（開口２４０、レンズ２２２，２２６及び回折格子２２４等の分光計光学部品によって決定される）は、分光計のセンサでは適切に検出することができず、ＳＥＥイメージングの視野角が大きい場合、低い信号強度が原因で、画質が低くなってしまう（大きなノイズ）。

【0012】

イメージングサンプルから検出光ファイバへの結合効率は、光ファイバ端部の入射角に依存する。光ファイバの光軸が光ファイバ端部に対して垂直である場合、結合効率は通常、０度の入射角（法線に対して）で最大になり、高い入射角（法線に対して）では低くなる。したがって、前述した分光計での結合の不均一性とケラレにより、大きな視野角領域の画質が低下してしまう。

【0013】

ここで図２を参照すると、本開示の第１の例示の実施形態による、光ファイバ傾斜特徴を有するＳＥＥ検出光学系の概略画像が示されている。検出光ファイバ２００は、分光計２０２に接続されている。分光計２０２は、コリメーションレンズ２２２、回折格子２２４、結像レンズ２２６及びセンサ２２８を含む。センサ２２８は、例えばＣＣＤラインセンサであってよい。一例として、この実施形態では、コリメーションレンズ２２２の焦点距離は１２０ｍｍであり、回折格子２２４の溝密度は１２６０ライン／ｍｍであり、結像レンズ２２６の焦点距離は５５ｍｍである。したがって、回折格子２２４への入射角は１９．３度であり、センサ２２８のアクティブエリアの長さは、１２μｍ／画素×２０４８画素＝２４．５７６ｍｍである。上記は構成例にすぎず、他の密度や寸法も可能である。

【0014】

光ファイバ２００の遠位端２０６において、検出光ファイバは、ＳＥＥ照明光学系２０４のための空間を囲んでよい。例えば、光ファイバ２００は、リング形状として束ねられてよい。検出光ファイバ２００の遠位端２０６は、ＳＥＥ光プローブの入力として機能する。

【0015】

分光計２０２の入口にある近位端２０８では、検出光ファイバ２０２は、矩形形状として束ねられてよい。矩形形状の幅及び高さは、分光計の解像度及び倍率に合わせて最適化されてよい。検出光ファイバ２００は、例えば、開口数（ＮＡ）が０．２以上のマルチモード光ファイバであってよい。好ましくは、大きな入射角での光の入射を検出するために、光ファイバのＮＡは０．５以上である。検出光ファイバ２００は、ステップインデックス型又はグレーデッドインデックス型の光ファイバであってよい。コア径は、１０μｍよりも大きくてよく、例えば３０μｍ、５０μｍ、７０μｍ、９０μｍ又は１２０μｍであってよい。好ましくは、検出光ファイバ２００の数は２つ以上である。例として、検出光ファイバ２００の数は、１０、２０、３０、４５、６０、１２０又は２４０等であってよい。

【0016】

例えば、コア径が６８μｍ、クラッド径が７０μｍ、ＮＡが０．６６のマルチモード光ファイバ２００を４５本用いると、ＳＥＥ照明光学系２０４のための円形空間を含む管材（tubing）（外径９８０μｍ、内径７５０μｍ）を囲むことができる。光ファイバ２００は、近位端２０８において矩形形状（１５行×３列）として束ねられてよい。この例では、分光計２０２の横倍率は０．４５×であり、センサ２２８の画素高さは５００μｍである。したがって、矩形の光ファイバ束の画像高さは、約７０×１５×０．４５＝４７２．５μｍになり、これは、センサ高さ５００μｍ（センサ２２８の画素高さ５００μｍ）よりも小さい。

【0017】

分光計２０２は、少なくとも１つの光学開口絞り２４０を有する。開口絞り２４０は、物理的開口、又は分光計２０２の任意の光学部品の有効開口（clear aperture）によって提供されてよい。開口絞りは、矩形や楕円形等の任意の形状であってよい。分光計２０２は、分光計光学系の前面を通して（検出光ファイバ側から）見られる開口絞りの像である入射瞳をもつ。入射瞳に基づいて、分光計には許容角度範囲がある。これは、光ファイバ２００からの光が許容角度範囲の外にあるとき、その光は分光計２０２に受け取られることができないことを意味する。例えば、角度範囲は、−１１．５度〜＋１１．５度（開口数０．２）であってよい。

【0018】

図２に示すように、後述する図面を分かりやすくするために、分光計２０２の光軸は直線として示されているので、分光計２０２の構造及び動作の理解が容易になり、特に、分光計を通る光の軌跡とセンサ２２８での光密度とがどのように影響を受けるかを理解することが容易になるが、第１の例示の実施形態の分光計２０２の光軸は回折格子２２４で方向を変え、これは、後述する更なる例示の実施形態にも当てはまる。

【0019】

ここで図３、図４Ａ及び図４Ｂも参照すると、第１の例示の実施形態によるＳＥＥ検出光学系の部分分解図が示されている。図３、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、検出光ファイバ２００の束は、分光計２０２の入口で傾斜している。検出光ファイバ２００の束の基本モードを通して送られる光のＦＦＰピーク方向は、分光計入口において、分光計２０２の光軸に平行ではない。傾斜軸は、傾斜が光の波長とセンサ２２８の画素指標（pixel index）との関係に影響を及ぼさないように、回折格子２２４の溝方向と同じ面（plane）内にあってよい。

【0020】

この構成では、図４に示されるように、光ファイバ２００からの光の遠視野像（ＦＦＰ）は、分光計２０２の入射瞳２５０に対してシフト（傾斜）する。ＦＦＰ傾斜角度θ_fは、以下の式Ｅｘ．１によって計算することができる。
θ_f＝θ_t （Ｅｘ．１）
式中、θ_tは、図３に示されるように、分光計２０２の光軸ｚに対する光ファイバ傾斜角度である。例として、光ファイバ傾斜角度は、５度、１０度又は１５度等であってよい。センサ２２８は、光ファイバ２００の像がセンサ面で焦点が合うように、光ファイバ束の傾斜及び分光計倍率に基づいて傾斜させることができる。

【0021】

光ファイバを傾斜させることにより、小さな視野角検出では、光ファイバ２００からセンサ２２８への光学スループットが低下するが（図４Ａ）、大きな視野角検出では、光学スループットが大幅に増大する（図４Ｂ）。サンプルから遠位端の光ファイバ２００への結合は、小さな視野角検出よりも大きな視野角検出の方が低いので、光ファイバを傾斜させることは、例えば、ＳＥＥ光プローブの視野全体で信号レベルを正規化するのに有益である。また、図３に示されるように、光ファイバ２００の像がセンサ面で焦点が合うように、光ファイバ２００の傾斜に基づいて（例えば、光ファイバ２００の傾斜の反対方向に）センサ２２８を傾斜させることも、有益である。

【0022】

入射瞳２５０を決定する開口２４０がコリメーションレンズ２２２の後にあるとき、光ファイバ束２００及びコリメーションレンズ２２２を残りの分光計部品の光軸からシフトさせると、図１３に示されるような効果（後述する）を得ることができる。この場合、θ_tは、入射瞳の中心に向かう方向に対する光ファイバ傾斜角度であり、θ_fは、入射瞳の中心に向かう方向に対するＦＦＰ傾斜角度である。ＦＦＰ傾斜角度θ_fは、以下の式Ｅｘ．２を用いて計算することができる。
θ_f＝sin^-1（ｙ／ｆ） （Ｅｘ．２）
式中、ｆはコリメーションレンズの焦点距離であり、ｙはレンズシフトである。光ファイバ傾斜角度θ_tは、式Ｅｘ．１を用いて、つまりθ_f＝θ_tによって計算することができる。例えば、コリメーションレンズ２２２の焦点距離が１２０ｍｍであり、レンズシフトが２１ｍｍであるとき、ＦＦＰ傾斜角度θ_fは１０．０８度であり、光ファイバ傾斜角度θ_tは１０．０８度である。

【0023】

更なる例示の実施形態の以下の説明では、上述した第１の例示の実施形態からの様々な差異が開示される。第１の例示の実施形態との違いをより明確に示すために、場合によっては、第１の例示の実施形態の構成要素は、第１の例示の実施形態に関して上述されたものと同じ場合には、図示されず、又は議論されない。

【0024】

ここで図５、図６Ａ及び図６Ｂも参照すると、本開示の第２の例示の実施形態による、光ファイバ斜め研磨特徴を有するＳＥＥ検出光学系の部分分解図が示されている。第２の例示の実施形態では、図５に示されるように、傾斜特徴の代わりに、光ファイバ２００の束は、分光計２０２の入口で斜め研磨されている。検出光ファイバ束２００の基本モードを通して送られる光のＦＦＰピーク方向は、分光計入口において、分光計２０２の光軸に平行ではない。ＦＦＰ傾斜角度θ_fは、以下の式Ｅｘ．３を用いて計算することができる。
θ_f＝sin^-1（ｎsinθ_p）−θ_p （Ｅｘ．３）
式中、ｎは光ファイバコア屈折率であり、角度θ_pは光ファイバ研磨角度である。例えば、光ファイバ屈折率が１．５であり、光ファイバ束２００が２０度研磨されているとき、ＦＦＰは１０．８６度傾斜することになる。センサ２２８は、光ファイバ２００の像がセンサ面で焦点が合うように、光ファイバ束２００の研磨角度に基づいて傾斜させることができる。第２の例示の実施形態の利点は、光ファイバ軸をｚ方向に平行にすることができるので、ｘ方向及びｙ方向の位置を変えることなく、光ファイバ束のｚ方向の位置合せ（alignment）を容易に行えることである。

【0025】

ここで図７及び図８も参照すると、本開示の第３の例示の実施形態による、光ファイバ傾斜特徴及び光ファイバ斜め研磨特徴を有するＳＥＥ検出光学系の部分分解図が示されている。第３の例示の実施形態では、分光計入口において、光ファイバ束の傾斜と斜め研磨が組み合される。検出光ファイバ束２００の基本モードを通して送られる光のＦＦＰピーク方向は、分光計入口において、分光計２０２の光軸に平行ではない。ＦＦＰ傾斜角度θ_fは、以下の式Ｅｘ．４を用いて計算することができる。
θ_f＝θ_t＋sin^-1（ｎsinθ_p）−θ_p （Ｅｘ．４）

【0026】

θ_t＝θ_pのとき、分光計２０２の入口における光ファイバの束の端部は、図７に示されるように、分光計の光軸（ｚ）に垂直になることができる。有利なことに、この構成によれば、センサ２２８の表面は分光計の軸に垂直になることができ、これにより、分光計の光学的位置合せが容易になる。この構成では、光ファイバ傾斜／研磨方向は、図８に示されるように、縦方向（回折格子２２４の非回折方向）だけでなく、横方向（回折方向）であってもよい。例えば、光ファイバ屈折率が１．５であり、光ファイバ束２００が７度研磨され、かつ同じ方向に７度傾斜している場合、ＦＦＰは１０．５３度傾斜することになる。

【0027】

ここで図９も参照すると、本開示の第４の例示の実施形態による、検出光ファイバ２００の束と分光計２０２との間に光伝送媒体が配置されたＳＥＥ検出光学系の部分分解図が示され、光伝送媒体は、光ファイバの追加の束及び導波路のうちの少なくとも１つを含む。例えば、図９に示されるように、導波路９０２は、検出光ファイバ２００の束に取り付けられてよく、別の光ファイバの束９０４は、一端が導波路９０２に取り付けられ、他端が分光計２０２に取り付けられてよい。一例として、導波路９０２は、シングルコアのマルチモード光ファイバであってよい。別の例として、導波路９０２は、マルチモード光ファイバの束であってよい。光ファイバ２００の束は、例えば、導波路９０２との接合部９１２において円形形状を有してよい。光ファイバの束９０４は、例えば、導波路９０２との接合部９１４において円形形状を有してよい。光ファイバの束９０４は、例えば、形状の幅及び高さを制御するために、分光計入口９１６において矩形形状を有してよい。接合部９１２及び９１４は、例えばコネクタ化され（connectorized）、取外し可能であってよい。光ファイバの束９０４は、第１、第２及び第３の実施形態（上述）と同様に、光ファイバ２００の検出束の基本モードを通して送られる光のＦＦＰピーク方向が、分光計入口において分光計２０２の光軸に平行ではないように、分光計入口９１６において傾斜及び／又は斜め研磨されてよい。

【0028】

ここで図１０も参照すると、本開示の第５の例示の実施形態による、接合部９１２又は９１４において光ファイバ束／導波路２００、９０２又は９０４のうちの少なくとも１つの斜め研磨特徴を有するＳＥＥ検出光学系の部分分解図が示されている。例えば、図１０に示されるように、光ファイバの束、光ファイバ／導波路２００、９０２又は９０４のうちの少なくとも１つは、接合部９１２又は９１４において曲げられて（angled）よい。この曲げは、分光計入口９１６における端部の曲げの代わりに提供されてよい。この場合、検出光ファイバ束２００の基本モードを通して送られる光は、分光計２０２に接続された光ファイバ束９０４の高次モードに結合されることになる。すなわち、検出光ファイバ束２００の基本モードを通して送られる光のＦＦＰピーク方向は、分光計入口において、分光計２０２の光軸に平行ではない。一方、検出光ファイバ束２００の高次モードを通して送られる一部の光は、光ファイバ束９０４の低次モード（基本モードを含む）に結合されることになる。或いは、光ファイバの束、光ファイバ／導波路２００、９０２又は９０４のうちの少なくとも１つを曲げることは、分光計９１６の入口において光ファイバの端部を曲げることに加えて、提供されてよい。

【0029】

例えば、上記の実施形態における光ファイバの束、光ファイバ／導波路２００、９０２又は９０４は、ステップインデックスファイバ、屈折率分布型（gradient index）ファイバ、フォトニック結晶ファイバ、又はこれらのファイバの組合せであってよい。例えば、ファイバ束の端部は、研磨及び／又は融合されてよい。

【0030】

ここで図１１、図１２及び図１３も参照すると、本開示の第６の例示の実施形態による、例えばゴースト像を抑制するのに有益な高回折モードを有するＳＥＥ検出光学系の図が示されている。図１１は、ＳＥＥプローブ１４０の例の概略画像を示す。広帯域光は、シングルモード光ファイバ１５０に結合される。シングルモード光ファイバ１５０は、ＧＲＩＮレンズ１５２及びスペーサ１５４に取り付けられている。スペーサ１５４は、鏡表面１５８及び回折格子表面１５６を有する。シングルモード光ファイバ１５０からの光は、ＧＲＩＮレンズ１５２により集束され、ミラー１５８によって反射され、回折格子１５６によって回折される。光ファイバ１５０、ＧＲＩＮレンズ１５２及びスペーサ１５４は、駆動ケーブル１６０の内側にあり、これらはシース管材１６２の内側で回転する。シース管材１６２には、窓１６４が取り付けられている。回折格子からの照明光は、窓１６４を通って、イメージング対象に合焦される。検出光ファイバ束２００は、シース管材１６２を囲む。

【0031】

カラーイメージングを実現するために、３つの波長範囲（λ_R1…λ_RN、λ_G1…λ_GN、λ_B1…λ_BN）の光は、それぞれ−４次、−５次、−６次等の高次で回折され、イメージング対象に合焦する。３つの波長（λ_R1、λ_G1、λ_B1）の光は、回折格子１５６によってそれぞれ−４次、−５次、−６次で回折され、イメージング対象に向かって進む。検出光ファイバ２００は、イメージング対象によって反射されたこれらの波長（λ_R1、λ_G1、λ_B1）の光を検出する。プローブ回折効率は、これらの波長と回折次数に応じて、視野角に合わせて最適化される。

【0032】

このような、スペクトル符号化された照明に複数の回折次数が用いられる状況では、適切な次数で回折されない照明光が存在する。例えば、図１２に示されるように、波長λ_Cの光がｍ次で回折され、イメージング対象の位置Ｘに合焦するとき、同じ波長の光が異なる次数（低次）ｍ’で回折され、異なる位置Ｘ’に合焦することがある。Ｘ’では、検出光ファイバの結合効率がより大きい可能性があり、また、Ｘの視野角θ_XがＸ’の視野角θ_X'よりも大きい波長の場合、Ｘ’のプローブ回折効率は低くない可能性がある。したがって、位置Ｘからの信号は、画像再構成プロセスにおいて位置Ｘ’からの偽信号と混合されること（ゴーストノイズの生成）によって、劣化するおそれがある。しかしながら、本実施形態によれば、前述の実施形態と組み合せて、検出光ファイバ束２００の基本モードを通して送られる光のＦＦＰピーク方向が分光計入口において分光計２０２の光軸に平行ではないようにすることにより、そのような劣化が抑制される。更に、θ_Xがθ_X'よりも小さい波長では、Ｘ’の回折効率は低いものの、そのような劣化は小さく、重要ではない。

【0033】

他の実施形態
本開示の実施形態は、また、記憶媒体（より完全には「非一時的コンピュータ可読記憶媒体」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つ以上のプログラム）を読み出して実行して、上記の実施形態の１つ以上の機能を実行し、かつ／又は、上記の実施形態の１つ以上の機能を実行するための１つ以上の回路（例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））を含むシステム又は装置のコンピュータ化構成によって実現することができ、また、例えば記憶媒体からコンピュータ実行可能命令を読み出して実行して、上記の実施形態の１つ以上の機能を実行し、かつ／又は上記の実施形態の１つ以上の機能を実行するための１つ以上の回路を制御することにより、システム又は装置のコンピュータ化構成によって実行される方法によって、実現することもできる。コンピュータ化構成は、１つ以上のプロセッサ、１つ以上のメモリ、回路、又はその組合せ（例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、超小型演算処理装置（ＭＰＵ）等）を備えてよく、また、コンピュータ実行可能命令を読み出して実行するために、別個のコンピュータ又は別個のプロセッサのネットワークを含んでよい。コンピュータ実行可能命令は、例えばネットワーク又は記憶媒体から、コンピュータ化構成に提供されてよい。記憶媒体は、例えば、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、分散コンピュータシステムのストレージ、光ディスク（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（商標）ディスク（ＢＤ）等）、フラッシュメモリデバイス、メモリカード及び同様のものを含んでよい。

【0034】

本開示は例示の実施形態を参照して説明されたが、本開示は開示された例示の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、そのような全ての修正並びに均等の構造及び機能を包含するように、最も広い解釈が与えられるべきである。

【0035】

本願は、２０１９年１月２８日に出願された米国仮出願第６２／７９７，８８２号から優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【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】