特表 2024-504793 マルチモード光ファイバ、内視鏡システム、および試料を検査するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-01

(54)【発明の名称】マルチモード光ファイバ、内視鏡システム、および試料を検査するための方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/07 20060101AFI20240125BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20240125BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20240125BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

A61B1/07 732

A61B1/00 500

A61B1/00 732

G02B6/02 421

G02B6/42

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023546063

(86)(22)【出願日】2022-01-28

(85)【翻訳文提出日】2023-09-27

(86)【国際出願番号】 EP2022052041

(87)【国際公開番号】W WO2022162140

(87)【国際公開日】2022-08-04

(31)【優先権主張番号】102021102091.3

(32)【優先日】2021-01-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】316018133

【氏名又は名称】ライプニッツ－インスティテュート フュア フォトニサ テヒノロギエン イー．ファウ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ツィツマー，トマス

(72)【発明者】

【氏名】シルベイラ，ベアトリツ

【テーマコード（参考）】

2H137

2H250

4C161

【Ｆターム（参考）】

2H137AA08

2H137AA10

2H137AB05

2H137AB06

2H137BA04

2H137BB12

2H137BC51

2H137BC53

2H137DB08

2H250AC05

2H250AC08

2H250AC16

2H250AD35

2H250AD36

2H250AE71

4C161CC07

4C161FF40

4C161FF46

4C161MM10

4C161NN01

4C161QQ09

4C161RR01

4C161RR18

(57)【要約】

本発明は、光軸（２）を有するマルチモード光ファイバ（１）に関する。マルチモード光ファイバは、クラッディング（１２）によって囲まれた単一のファイバコア（１１）を有し、内視鏡システム（１３）への接続のための近位端（３）と、試料（１４）への導入のための遠位端（４）とを備える。遠位端（４）は、光軸（２）に実質的に平行に広がり、光軸（２）に対して半径方向に光を透過するように設計された光透過面（５）を有する。光透過面（５）は、実質的に平坦な面、球面の一部分、または放物面の一部分であり、ファイバコア（１１）の境界面である。さらに、遠位端（４）は、光反射面（６）であって、遠位端（４）における光軸（２）、光透過面（５）の法線、および光反射面（６）の法線が、実質的に１つの平面内に位置し、光反射面（６）と光軸（２）との間の角度が３０°と６０°の間であるように広がる、光反射面（６）を有する。さらに、本発明は、試料（１４）を検査するための内視鏡システム（１３）、および内視鏡システム（１３）によって試料（１４）を検査するための方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光軸（２）を有するマルチモード光ファイバであって、クラッディング（１２）によって囲まれた単一のファイバコア（１１）を有し、
内視鏡システム（１３）への接続のための近位端（３）と、
試料（１４）への導入のための遠位端（４）と
を備え、
前記遠位端（４）は、
前記光軸（２）に実質的に平行に広がり、前記光軸（２）に対して半径方向に光を透過させるように設計され、実質的に平坦な面、球面の一部分、または放物面の一部分であり、前記ファイバコア（１１）の境界面である光透過面（５）を有し、かつ
光反射面（６）であって、好ましくは、前記遠位端（４）における前記光軸（２）、前記光透過面（５）の法線、および前記光反射面（６）の法線が実質的に１つの平面内に位置し、かつ前記光反射面（６）と前記光軸（２）との間の角度が３０°と６０°の間であるように広がる、光反射面（６）を有する、マルチモード光ファイバ。

【請求項2】

前記光透過面（５）は、前記光軸（２）に平行に広がり、あるいは前記光透過面（５）は、前記光軸（２）に対して２°と１０°の間、特には４°～６°の角度にて傾斜している、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項3】

前記光反射面（６）と前記光軸（２）との間の角度は、４０°と５０°の間であり、特には約４５°である、請求項１または２に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項4】

前記光透過面（５）と前記光反射面（６）との間に鋭利なエッジ（８）が形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項5】

前記光反射面（６）は、実質的に平坦な面、球面の一部分、または放物面の一部分である、請求項１～４のいずれか１項に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項6】

前記光透過面（５）および／または前記光反射面（６）は、特には集束イオンビームによって、前記マルチモード光ファイバ（１）の前記遠位端（４）を研磨および／または切削することによって生成される、請求項１～５のいずれか１項に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項7】

前記光反射面（６）は、コーティング、特には誘電体コーティングおよび／または金属コーティングを備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項8】

前記光透過面（５）は、コーティング、特には誘電体コーティングを備える、請求項１～７のいずれか１項に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項9】

前記マルチモード光ファイバ（１）の直径は、５０μｍと３００μｍの間、特には８０μｍと１５０μｍの間である、請求項１～８のいずれか１項に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項10】

試料（１４）を検査するための内視鏡システムであって、コヒーレント光源（１５）と、光検出器（１８）と、請求項１～９のいずれか１項に記載のマルチモード光ファイバ（１）とを備え、前記コヒーレント光源（１５）は、前記マルチモード光ファイバ（１）の前記近位端（３）へと光を導入するように配置され、前記光検出器（１８）は、前記マルチモード光ファイバ（１）の前記近位端（３）から出射する光を検出するように配置される、試料（１４）を検査するための内視鏡システム。

【請求項11】

請求項１０に記載の内視鏡システム（１３）によって試料（１４）を検査するための方法であって、前記コヒーレント光源（１５）は、前記試料（１４）内の多数の対象点（７）を前記マルチモード光ファイバ（１）によって次々に照明するために使用され、前記マルチモード光ファイバ（１）を通って前記対象点（７）から反射された光が前記光検出器（１８）によって検出される、試料（１４）を検査するための方法。

【請求項12】

前記マルチモード光ファイバ（１）の光透過特性が、前記試料（１４）を検査する前に測定および／または計算される、請求項１１に記載の試料（１４）を検査するための方法。

【請求項13】

前記試料（１４）を検査するために、前記マルチモード光ファイバ（１）が前記試料（１４）へと導入され、特には前記マルチモード光ファイバ（１）の前記遠位端（４）における前記光透過面（５）と前記光反射面（６）との間の鋭利なエッジ（８）が、前記試料（１４）を切断する、請求項１１または１２に記載の試料（１４）を検査するための方法。

【請求項14】

前記試料（１４）の記録が、前記マルチモード光ファイバ（１）が前記試料（１４）へと導入されている間に取得され、結果として、前記マルチモード光ファイバ（１）の前記経路に沿った前記試料（１４）の記録が生成される、請求項１３に記載の試料（１４）を検査するための方法。

【請求項15】

前記マルチモード光ファイバ（１）が、その光軸（２）を中心にして前記試料（１４）に対して回転させられ、結果として、前記マルチモード光ファイバ（１）の前記遠位端（４）の周りの円筒状の領域における前記試料（１４）の記録が得られる、請求項１１～１４のいずれか１項に記載の試料（１４）を検査するための方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の分野
本発明は、マルチモード光ファイバ、試料を検査するための内視鏡システム、および内視鏡システムによって試料を検査するための方法に関する。

【0002】

背景
ホログラフィック内視鏡検査と称されるマルチモード光ファイバをプローブとして備える内視鏡システムによる内視鏡検査は、試料の高解像度画像を得る可能性を提供し、このプロセスにおいて、試料に最小限の悪影響しか与えない。ここで考慮される試料は、例えば動物またはヒトであり、例えば、とりわけこれらの試料の脳内のニューロンおよびニューロンネットワークの検査が当てはまる。

【0003】

この点に関し、マルチモード光ファイバの典型的な直径が約１００μｍにすぎないという事実から、試料への悪影響はわずかである。しかしながら、試料は、マルチモード光ファイバの導入経路に沿ってわずかに損傷を被り、動物またはヒトの例においては、結果として組織に細長い裂け目が生じ、マルチモード光ファイバの直前の組織も導入時の圧力によって損傷する。

【0004】

これらの問題にもかかわらず、試料の良好な画像を得るために、例えば、マルチモード光ファイバの直前の損傷した領域の代わりに、マルチモード光ファイバの前方の短い距離に位置する像面が検査される。このプロセスにおいて、試料の損傷は、検査される像面の領域において、仮にあったとしてもごくわずかである。しかしながら、この点に関し、検査光が試料の一部を通って伝播しなければならず、画像の品質の低下が認められるという問題が生じる。

【0005】

概要
本発明の目的は、前述の欠点を克服するマルチモード光ファイバ、マルチモード光ファイバを備える内視鏡システム、および内視鏡システムによって試料を検査するための方法を提案することである。この目的は、独立請求項の主題によって達成される。本発明の改良が、従属請求項および以下の説明から明らかになるであろう。

【0006】

本発明の一態様は、内視鏡システムへの接続のための近位端と試料への導入のための遠位端とを備える光軸を有するマルチモード光ファイバに関する。この場合に、遠位端は、光軸に実質的に平行に広がり、光軸に対して半径方向に光を透過するように設計された光透過面を有する。さらに、遠位端は、光反射面であって、好ましくは、遠位端における光軸、光透過面の法線、および光反射面の法線が、実質的に１つの平面内に位置し、かつ光反射面と光軸との間の角度が３０°と６０°の間であるように広がる、光反射面を有する。本発明のこの態様を、以下に開示されるすべての実施形態と組み合わせることができる。

【0007】

本発明のさらなる態様も、マルチモード光ファイバに関する。この点において、マルチモード光ファイバは、直径が複数の光モードを伝播させることができるように充分に大きいファイバコアを有する光ファイバまたは光導波路を意味すると理解される。当然ながら、これは使用される光の波長に依存し、通常は可視スペクトルの範囲内の光、すなわち約３８０ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内の波長を有する光が使用される。したがって、「マルチモード光ファイバ」という用語の同義語として、ファイバコアが充分に大きな直径を有するという条件で、本発明の文脈内で「光ファイバ」または「光導波路」という用語を使用することも可能である。

【0008】

マルチモード光ファイバは、光軸を有する。直線状の曲がっていないマルチモード光ファイバを仮定すると、光軸は、マルチモード光ファイバの回転対称の軸に相当する。したがって、光軸は、マルチモード光ファイバの長手方向に延び、結果として、マルチモード光ファイバは、光軸に垂直な断面において円形に見える。

【0009】

さらに、マルチモード光ファイバは、クラッディングによって囲まれた単一のファイバコアを有する。この場合、ファイバコアは、光軸を含むマルチモード光ファイバの最も内側の領域を指す。ファイバコアを円筒状に取り囲むクラッディングの結果として、ファイバコアにおける光の全反射は、マルチモード光ファイバの周囲の媒質と無関係であり、したがって、例えばマルチモード光ファイバに沿って媒質が変化することに起因する乱れが防止される。しかしながら、クラッディングを屈折率の段階的なプロファイルによって形成することも考えられる。

【0010】

加えて、マルチモード光ファイバは、近位端を有する。この点において、マルチモード光ファイバは、近位端によって内視鏡システムに接続される。

【0011】

さらに、マルチモード光ファイバは、近位端の反対側の遠位端を有する。この点で、マルチモード光ファイバの遠位端が、試料へと導入される。試料は、無機または有機試料、例えば動物またはヒトであってよい。

【0012】

マルチモード光ファイバの遠位端は、光軸に実質的に平行に広がる光透過面を有する。この場合、光軸の方向は、マルチモード光ファイバの遠位端の領域における方向を意味すると理解される。実質的に平行とは、光軸と光透過面との間の角度が１５°未満、特には１０°未満、さらに特には５°未満であることを意味する。この点において、光透過面は、光軸に対して半径方向に光を透過するように設計される。これにより、光を光透過面を通ってマルチモード光ファイバから出射させること、およびマルチモード光ファイバの外部からの光を光透過面を通ってマルチモード光ファイバに入射させることの両方が可能である。

【0013】

この点において、光透過面は、実質的に平坦な面である。これにより、マルチモード光ファイバの幾何学的形状がきわめて単純になり、したがって、光反射面を介し、光透過面を通過し、再び戻るマルチモード光ファイバからの光プロファイルを簡単に表すことができる。

【0014】

この代案として、光透過面は、球面の一部分または放物面の一部分である。これらの特定の表面形状は、変更される光の集束をもたらし、したがって、試料の特別な検査に有用となり得る。球面の一部分または放物面の一部分の場合、光透過面の位置合わせ、例えば角度は、光透過面を近似する平面の意味で理解されるべきである。

【0015】

光透過面は、ファイバコアの境界面でもある。すなわち、ファイバコアは、とりわけ、光透過面によって境界付けられる。

【0016】

加えて、遠位端は、光反射面を有する。この点で、光反射面は、好ましくは、遠位端における光軸と、光透過面の法線と、光反射面の法線とが、実質的に１つの平面内に位置するように広がる。加えて、光反射面と光軸との間の角度は、３０°と６０°の間である。したがって、光透過面を通ってマルチモード光ファイバに進入する光は、光反射面によって反射され、結果として、マルチモード光ファイバ内を光軸に沿って伝播することができる。同様に、マルチモード光ファイバの近位端を出る光は、光反射面によって反射され、結果として、やはり光透過面を通ってマルチモード光ファイバから出ることができる。

【0017】

このように、全体として、マルチモード光ファイバ内を光軸に沿って伝搬する光は、光反射面および光透過面によって光軸に対して半径方向に偏向される。したがって、マルチモード光ファイバに接続された内視鏡システムは、マルチモード光ファイバの遠位端において光軸に対して半径方向である試料の領域を検査することを可能にする。試料へのマルチモード光ファイバの導入は、特にはマルチモード光ファイバの前方の領域において、試料材料がそこで圧縮されるがゆえに、試料を損傷させる。対照的に、光軸に対する半径方向においては試料材料の損傷が著しく小さく、したがって、光軸に対して半径方向に位置する領域における試料の検査は、損傷を受けておらず、あるいは損傷がわずかでしかない試料材料を含む。したがって、マルチモード光ファイバの導入後に試料を治癒させる必要がなく、あるいはそのような治癒を短期間に限定することができる。さらに、光軸に対して半径方向の光透過面の直前の損傷を受けていない試料材料または損傷がわずかでしかない試料材料を検査することができるため、検査される像面がマルチモード光ファイバから遠く離れている必要がない。

【0018】

いくつかの実施形態において、光透過面は、光軸に平行に広がる。その場合、光軸に対して正確に半径方向の試料の検査が好ましい。

【0019】

いくつかの実施形態において、光透過面は、光軸に対して２°と１０°の間、特には４°～６°の角度で傾斜している。この点で、光反射面および光透過面を介するマルチモード光ファイバに対する光の入力および出力結合の場合に、まず光透過面で屈折し、次いで光反射面によって反射され、その後に光透過面において全反射によって再び反射する光のビームプロファイルが可能である。これにより、光を比較的大きな角度範囲からマルチモード光ファイバに入力結合させることが可能になり、より高い光学的分解能が可能となる。

【0020】

いくつかの実施形態において、光反射面と光軸との間の角度は、４０°と５０°の間であり、特には約４５°である。とりわけ、光軸に平行に広がる光透過面の場合、光軸に対して４５°傾斜した光反射面が、マルチモード光ファイバへの光の最適な入力および出力結合をもたらす。対照的に、光透過面が光軸に対して角度αだけ傾斜している場合、光軸に対して垂直な光の入力および出力結合は、光反射面が光軸に対して４５°から角度βの半分を引いた角度だけ傾斜しているときにもたらされ、ここで、ｎ_２ｓｉｎ（β）＝ｎ_１ｓｉｎ（α）であり、ｎ_２はマルチモード光ファイバの屈折率であって、ｎ_１はマルチモード光ファイバの周囲の媒質の屈折率である。

【0021】

いくつかの実施形態においては、光透過面と光反射面との間に鋭利なエッジが形成される。この鋭利なエッジは、光透過面と光反射面とが１つに集まることによって生成される。この点で、光透過面と光反射面との間の角度は、３０°と６０°の間であり、特には約４５°である。光透過面と光反射面とが１つに集まる場所に丸みが存在しない場合、このエッジは、種々の試料材料を切断するのに充分に鋭利であり、マルチモード光ファイバが試料へと導入されるときに単に材料を押しのけるだけではない。これは、試料材料の破壊をさらに低減し、したがって試料の検査を改善する。

【0022】

いくつかの実施形態において、光反射面は、実質的に平坦な面である。これにより、マルチモード光ファイバの幾何学的形状がきわめて単純になり、したがって、光反射面を介し、光透過面を通過し、再び戻るマルチモード光ファイバからの光プロファイルを簡単に表すことができる。

【0023】

いくつかの実施形態において、光反射面は、球面の一部分または放物面の一部分である。これらの特定の表面形状は、光のマルチモード光ファイバへの入力および出力結合時に集束をもたらし、したがって試料の特別な検査に有用となり得る。球面の一部分または放物面の一部分の場合、光反射面の位置合わせ、例えば角度は、光反射面を近似する平面の意味で理解されるべきである。

【0024】

いくつかの実施形態において、光透過面および／または光反射面は、マルチモード光ファイバの遠位端を研磨することによって生成される。結果として、特には平坦な面および球面の一部分を、光透過面および／または光反射面として生成することができる。この点において、表面の平滑性は、研磨手段の細かさに依存する。

【0025】

いくつかの実施形態において、光透過面および／または光反射面は、特には集束イオンビームによって、切削によって生成される。このやり方で生成される光透過面および／または光反射面は、複雑な形状も有することができる。

【0026】

いくつかの実施形態において、光反射面は、コーティング、特には誘電体コーティングおよび／または金属コーティングを備える。結果として、コーティングのない光反射面と比較して反射係数が高められ、光収率、したがって得られる画像の品質の改善がもたらされる。この場合、コーティングは、例えば蒸着やスパッタリングによって光反射面に適用される。

【0027】

いくつかの実施形態において、光透過面は、コーティング、特には誘電体コーティングを備える。結果として、例えば、コーティングのない光反射面と比較して透過係数を高めることが可能であり、その結果、光収率が改善され、邪魔な反射が低減され、したがって得られる画像の全体的な品質が改善される。この場合、コーティングは、例えば蒸着やスパッタリングによって光反射面に適用される。

【0028】

いくつかの実施形態において、光軸に垂直な断面において測定されるマルチモード光ファイバの直径は、５０μｍと３００μｍの間、特には８０μｍと１５０μｍの間である。マルチモード光ファイバの直径を小さく保ち、すなわち試料の損傷をきわめてわずかにするために、マルチモード光ファイバのクラッディングの厚さは小さく保たれ、特には２０μｍ未満、とりわけ１０μｍ未満または５μｍ未満に保たれる。より小さい直径を有するマルチモード光ファイバは、試料の損傷をより少なくするが、より大きい直径を有するマルチモード光ファイバにおいては、より多数の光モードが伝播することができ、したがってより高い分解能を有する画像がもたらされる。

【0029】

本発明のさらなる態様は、試料を検査するための内視鏡システムに関する。この点において、試料は、無機または有機試料、例えば動物またはヒトであってよい。

【0030】

ここで、内視鏡システムは、コヒーレント光源と、光検出器と、マルチモード光ファイバとを備え、マルチモード光ファイバは、上記の説明に従って設計される。

【0031】

コヒーレント光源は、例えばレーザである。コヒーレント光源は、マルチモード光ファイバの近位端に光を導入するようなやり方で配置される。このプロセスにおいて、好ましくは、マルチモード光ファイバにおける光モードが、マルチモード光ファイバの遠位端の光透過面の前方の領域内の一点を照明するようなやり方で励起されるように、コヒーレント光源からの光が変更される。

【0032】

光検出器は、マルチモード光ファイバの近位端から出る光を検出するようなやり方で配置される。この点に関し、この光は、光透過面の前方の領域内のコヒーレント光によって照明された点によって発せられ、光透過面、光反射面、およびマルチモード光ファイバを介して近位端へと導かれる。照明および検出を同時に実行することを可能にするために、コヒーレント光源および光検出器は、例えばビームスプリッタを介して内視鏡システムの光学的配置に組み込まれる。

【0033】

マルチモード光ファイバの利点、とりわけ試料材料がマルチモード光ファイバの導入による損傷を受けておらず、あるいはわずかしか損傷を受けていない場所である光軸に対して半径方向の試料の検査が、内視鏡システムにも伝達される。

【0034】

本発明のさらなる態様は、上記の説明による内視鏡システムによって試料を検査するための方法に関する。この点において、試料は、無機または有機試料、例えば動物またはヒトであってよい。内視鏡システムによって達成することができる高い分解能の結果として、それは、例えば動物またはヒトの脳内などのニューロンおよびニューロンネットワークの検査に適する。

【0035】

この方法の過程において、コヒーレント光源が、マルチモード光ファイバによって試料内の多数の対象点を次々に照明するために使用される。異なる対象点の照明は、ここではコヒーレント光の異なる変更によってもたらされる。ここで、照明される対象点は、マルチモード光ファイバの遠位端において光軸に対して半径方向に、光透過面の前方に位置する。対象点は、例えば、格子パターンで次々に照明されてよい。対象点によって発せられ、例えば反射、蛍光、ラマン散乱、誘導ラマン散乱、コヒーレントアンチストークスラマン散乱、自己蛍光、および／または周波数倍増によってもたらされる応答光が、光透過面を通ってマルチモード光ファイバに再び入射し、光反射面で反射され、マルチモード光ファイバを通って近位端に導かれる。そこで、光はマルチモード光ファイバを出て、光検出器によって検出される。結果として、個々の対象点の画像情報が次々と受信される。コヒーレント光のさらなる変更によって、光透過面の前方のさまざまな平面内の対象点を照明し、したがって試料の複数の平面を検査することも可能である。

【0036】

検査される対象点はマルチモード光ファイバの遠位端において光軸に対して半径方向にあるため、試料へのマルチモード光ファイバの導入による損傷を受けておらず、あるいはわずかな損傷しか受けていない試料材料が検査される。

【0037】

いくつかの実施形態においては、マルチモード光ファイバの光透過特性が、試料が検査される前に測定される。このプロセスにおいて、好ましくは、例えば直線状または湾曲など、後に試料に対して有することになるマルチモード光ファイバの形態が維持される。この点において、定められたコヒーレント光が、マルチモード光ファイバの一方側においてマルチモード光ファイバに導入され、結果が、マルチモード光ファイバの他方側において測定される。このようにして、単一の対象点の照明を得るためにコヒーレント光のどのような変更が必要であるかを確認することができる。

【0038】

光透過特性の測定に代え、あるいは加えて、マルチモード光ファイバの光透過特性を、波動伝播に基づくモデリングによって計算することもできる。

【0039】

いくつかの実施形態において、マルチモード光ファイバは、試料を検査するために試料に導入される。この場合、特にはマルチモード光ファイバの遠位端における光透過面と光反射面との間の鋭利なエッジが、試料を切断する。したがって、試料材料は、単に側方に押されるだけでなく、切断され、結果として試料の破壊が低減される。

【0040】

いくつかの実施形態においては、試料の記録が、マルチモード光ファイバが試料へと導入されている間に取得され、結果として、マルチモード光ファイバの経路に沿った試料の記録が生成される。得られる画像が用意されているときに、合成画像を生成することができるように、マルチモード光ファイバが試料へとどれだけ遠くまで挿入されたかを特定するそれぞれの画像に属する情報も存在すると有用である。

【0041】

いくつかの実施形態において、マルチモード光ファイバは、その回転軸を中心にして試料に対して回転させられる。結果として、マルチモード光ファイバの遠位端の周りの円筒状の領域での試料の記録が得られる。

【0042】

マルチモード光ファイバがプローブに導入され、同時に回転させられている間に記録を取得することも可能である。結果として、試料の長い円筒状の領域の記録が得られる。

【0043】

好ましい実施形態を、従属請求項をそれぞれの独立請求項と組み合わせることによって得ることができることは、言うまでもない。

【0044】

本発明を、さらなる明確化のために、図面に示される例示的な実施形態に基づいて説明する。これらの実施形態は、限定としてではなく、あくまでも例として理解されるべきである。

【0045】

図面の簡単な説明
図面において、

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】マルチモード光ファイバの一実施形態の縦断面図を示している。

【図2】マルチモード光ファイバの別の実施形態の縦断面図を示している。

【図3】マルチモード光ファイバのさらに別の実施形態の縦断面図を示している。

【図4】マルチモード光ファイバのさらに別の実施形態の縦断面図を示している。

【図5】マルチモード光ファイバのさらに別の実施形態の縦断面図を示している。

【図6】マルチモード光ファイバのさらに別の実施形態の縦断面図を示している。

【図7】内視鏡システムの一実施形態の概略図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0047】

実施形態の詳細な説明
図において、同じ参照符号は、同じ要素または同等の機能を有する要素のいずれかを示している。すでに説明された要素は、必ずしも後続の図において再び説明されない。

【0048】

図１が、マルチモード光ファイバ１の一実施形態の縦断面図を示している。マルチモード光ファイバ１は、直線状の曲がっていないマルチモード光ファイバ１の場合の回転対称の軸に相当する光軸２を有する。

【0049】

加えて、マルチモード光ファイバ１は、近位端３を有する。内視鏡システムは、マルチモード光ファイバ１を用いた内視鏡検査のために、近位端３に接続される。

【0050】

さらに、マルチモード光ファイバ１は、近位端３の反対側の遠位端４を有する。遠位端４は、マルチモード光ファイバ１を試料へと導入するように設計される。この点において、試料は、無機または有機試料、例えば動物またはヒトであってよい。マルチモード光ファイバ１を備える内視鏡システムで得ることができる高い分解能は、例えば、試料の脳内などのニューロンおよびニューロンネットワークの検査を可能にする。

【0051】

遠位端４は、光軸２に実質的に平行に延びる光透過面５を有する。光は、光透過面５を通って、明確に定義されたやり方でマルチモード光ファイバ１から出ることができ、あるいはマルチモード光ファイバ１に進入することができる。

【0052】

さらに、光透過面５にコーティング、特には誘電体コーティングを設けてもよい。これは、光の透過を改善し、邪魔な反射を低減する。

【0053】

加えて、遠位端４は、光反射面６を有する。この点において、光反射面６は、光軸２と、光透過面５の法線と、光反射面６の法線とが、１つの平面内に位置するように位置する。光反射面６と光軸２との間の角度は、ここでは約４５°である。光透過面５を通ってマルチモード光ファイバ１に進入する光は、マルチモード光ファイバ１によって運ぶことができるようなやり方で、光反射面６によって反射される。同様に、マルチモード光ファイバ１の近位端３からの光は、光透過面５を通ってマルチモード光ファイバ１から出ることができるようなやり方で、光反射面５によって反射される。

【0054】

さらに、光反射面６に、コーティング、特には金属おコーティングよび／または誘電体コーティングを設けてもよく、その結果、光反射面６における光反射、したがって光収率が改善される。

【0055】

光反射面６および光透過面５の配置のおかげで、マルチモード光ファイバ１を、光透過面５の前方の遠位端４の領域において光軸２から半径方向に離れた対象点７を検査するために使用することができる。マルチモード光ファイバ１を試料へと導入するときに破壊される試料材料は、主にマルチモード光ファイバ１の前方に位置する試料材料であるため、この側面検査によれば、破壊されておらず、あるいはわずかにしか破壊されていない試料材料を検査することができる。

【0056】

さらに、光透過面５と光反射面６との間に、鋭利なエッジ８が形成されている。この鋭利なエッジ８は、マルチモード光ファイバ１が試料へと導入されるときに試料材料を切断することができる。結果として、鈍い端部を試料を通って押し込む場合と対照的に、試料があまり破壊されない。

【0057】

マルチモード光ファイバ１の図２に示される例示的な実施形態においては、図１の例示的な実施形態とは対照的に、マルチモード光ファイバ１が、光透過面５に近位端３の方向に隣接する傾斜面９を有する。この傾斜面９は、マルチモード光ファイバ１の試料への導入をより容易にし、試料の破壊を抑制する。

【0058】

図３が、マルチモード光ファイバ１の別の例示的な実施形態の縦断面図を示している。ここで、光透過面５は、光軸２に対してわずかな角度だけ傾斜している。したがって、図２の例示的な実施形態のような傾斜面９は、もはや必要ではない。加えて、光反射面６の傾斜は、光透過面５を通ってマルチモード光ファイバ１に入射する光がマルチモード光ファイバ１へと最適に導入されるようなやり方で構成され、光透過面５を通って出射される光についても同様である。

【0059】

さらに、光透過面５の傾斜は、対象点７から生じる光を、光透過面５を通ってマルチモード光ファイバ１に進入させ、光反射面６によって反射させ、光モードとしてマルチモード光ファイバ１に入力結合させる前に、光透過面５において再び全反射させることができるという利点をもたらす。当然ながら、この光路は、反対方向に延びてもよい。結果として、比較的大きな角度範囲からの光をマルチモード光ファイバ１に入力結合させることができ、これが、分解能の向上につながる。拡張モードの一部である光ビーム１０．３を含む３つの例示的な光ビーム１０が、図３に示されている。

【0060】

図４が、マルチモード光ファイバ１のさらに別の例示的な実施形態を示している。図３の例示的な実施形態と比較すると、光透過面５および光反射面６の両方が、平坦な面ではなく、球面の一部分である。また、２つの面の一方が平坦な面であり、他方が球面の一部分であってもよいと考えられる。さらに、面の一方または両方が、放物面の一部分であってもよい。光透過面５および／または光反射面６のこの形状は、例えば特定の検査を可能にするために、入射光および出射光のビーム経路を変更する。

【0061】

図５が、マルチモード光ファイバ１のさらに別の例示的な実施形態を示しており、ファイバコア１１がクラッディング１２によって囲まれていることが明示的に示されている。この点において、クラッディング１２は、ファイバコア１１における光の全反射が、マルチモード光ファイバ１の周囲の媒質と無関係であることを保証し、したがって、例えばマルチモード光ファイバ１に沿って媒質が変化することに起因する乱れが防止される。光透過面５は、ファイバコア１１の境界面でもあり、すなわち、ファイバコア１１は、とりわけ光透過面５によって境界付けられる。

【0062】

図６が、マルチモード光ファイバ１のさらに別の例示的な実施形態を示しており、この場合、光透過面５は、拡大された光透過面２０としてクラッディング１２に続いている。また、光反射面６は、拡大された光反射面２１としてクラッディング１２に続いている。

【0063】

最後に、図７が、試料１４を検査するための内視鏡システム１３を示している。マルチモード光ファイバ１が、試料１４へと導入され、マルチモード光ファイバ１の光軸２から半径方向に離れ、光透過面５の前方に配置された対象点７を検査するように、位置合わせされる。

【0064】

さらに、内視鏡システム１３は、ここではレーザ１６および改質器１７として概略的に示されているコヒーレント光源１５を備え、改質器１７は、レーザ１６が発する光の波面を改質するように設計される。

【0065】

加えて、内視鏡システム１３は、光検出器１８を備える。さらに、ビームスプリッタ１９が、コヒーレント光源１５からマルチモード光ファイバ１へと光を放出すること、および光検出器１８を用いてマルチモード光ファイバ１からの光を検出することの両方が可能であるように配置される。

【0066】

内視鏡システム１３の動作時に、コヒーレント光源１５は、試料内の多数の対象点７が次々に照明され、各々の対象点７が発する応答光が光検出器１８によって検出されるようなやり方で動作する。

【0067】

さらに、マルチモード光ファイバ１を、その光軸２を中心にして試料１４に対して回転させることができ、結果として、光透過面５の前方の平面内の対象点７だけでなく、マルチモード光ファイバ１の遠位端４の周囲を円筒状に検査することができる。

【0068】

加えて、マルチモード光ファイバ１を試料１４へと導入するときにすでに記録を行うことができ、結果として、マルチモード光ファイバ１に沿った長い記録を生成することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】