JP5647942B2 - 光音響撮像装置およびそれに用いられるプローブユニット並びに内視鏡 - Google Patents
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Description
被検体内に測定光を照射する光照射部と、測定光の照射により被検体内で発生した光音響波を検出してこの光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
拡散板により拡散されたレーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、集光レンズ系により集光されたレーザ光を一端から入射させるように配置された光ファイバケーブルとを備え、
光照射部が、光ファイバケーブルにより導光されたレーザ光を上記測定光として照射するものであることを特徴とするものである。
光ファイバケーブルは、レーザ光のビーム径が光ファイバのコア径の1/2以上である状態でレーザ光を入射させるように配置されたものであることが好ましい。
ホログラフィックディフューザの拡散角は0.2〜2.0°であることが好ましい。
拡散板、集光レンズ系および光ファイバケーブルは、分岐したレーザ光の光路ごとに配置されることが好ましい。
拡散板は、1つであり、かつ分岐したレーザ光のうち少なくとも2以上を拡散させるように配置され、
集光レンズ系および光ファイバケーブルは、分岐したレーザ光の光路ごとに配置されることが好ましい。
光ファイバケーブルは複数存在し、
複数の光ファイバケーブル中の複数の光ファイバの端面であってレンズアレイ側の端面のそれぞれは、レンズアレイを構成するレンズ部にそれぞれ対応して配列していることが好ましい。
光ファイバケーブルが複数の光ファイバを包含するバンドルファイバケーブルであり、
バンドルファイバケーブル中の複数の光ファイバの端面であってマイクロレンズアレイ側の端面のそれぞれが、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズにそれぞれ対応して配列していることが好ましい。
被検体内に測定光を照射し、この測定光の照射により被検体内で発生した光音響波を検出してこの光音響波を電気信号に変換し、この電気信号に基づいて光音響画像を生成する光音響撮像装置に用いられるプローブユニットにおいて、
被検体内に測定光を照射する光照射部と、
測定光の照射により被検体内で発生した光音響波を検出してこの光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
拡散板により拡散されたレーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、集光レンズ系により集光されたレーザ光を一端から入射させるように配置された光ファイバケーブルとを備え、
光照射部が、光ファイバケーブルにより導光されたレーザ光を上記測定光として照射するものであることを特徴とするものである。
本発明の光音響撮像装置10の実施形態について説明する。図1は、本実施形態における光音響撮像装置10全体の構成を示す概略図である。図2は、図1の画像生成部2の構成を示すブロック図である。図3および図4はそれぞれ、拡散板12、集光レンズ系13および光ファイバケーブル14からなる本発明の光学系の実施形態の構成を示す概略断面図である。
本発明のプローブユニットは内視鏡に適用することも可能である。図12は本実施形態の内視鏡の構成を示す概略図であり、図13は本実施形態の内視鏡の挿入部の先端の構成を示す概略図である。
光音響撮像装置および内視鏡に用いられる本発明のプローブユニットは、上記で説明した実施形態に限定されるものではない。
2 画像生成部
3 電気音響変換部
4 システム制御部
5 操作部
6 表示部
7 被検体
8 内視鏡
10 光音響撮像装置
11 光源部
12 拡散板
13 集光レンズ系
14 耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブル
15 光照射部
40a〜e 保持部
41 光ファイバ
41a コア
41b クラッド
41c 接着剤
42 被覆部材
42a、42b フェルール
43 エアギャップ
44 バンドルファイバケーブル
45 ビームスプリッタ
46 ミラー
47 レンズアレイ
47a レンズ部
48 マイクロレンズアレイ
48a マイクロレンズ
70 プローブユニット
81 挿入部
82 操作部
83 接続コード
84 ユニバーサルコード
L 測定光
Lo レーザ光
U 光音響波
Claims (17)
- 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記集光レンズ系が、前記レーザ光の最小ビーム径が前記光ファイバのコア径の1/2以上となるように、前記レーザ光を集光するものであり、
前記光ファイバケーブルが、前記レーザ光のビーム径が前記光ファイバのコア径の1/2以上である状態で前記レーザ光を入射させるように配置されたものであることを特徴とする光音響撮像装置。 - 前記拡散板に入射する際の前記レーザ光の拡がり角φ、前記拡散板の拡散角θ、前記集光レンズ系の焦点距離fおよび前記光ファイバのコア径dが下記式(1)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光音響撮像装置。
- 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記集光レンズ系の焦点距離が4〜40mmであることを特徴とする光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記拡散板がホログラフィックディフューザであり、
該ホログラフィックディフューザの拡散角が0.2〜2.0°であることを特徴とする光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記光ファイバのコア径が100〜600μmであることを特徴とする光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記光ファイバケーブルが、前記光ファイバの端面近傍の側面が露出するように前記光ファイバを被覆する被覆部材をさらに備えたことを特徴とする光音響撮像装置。 - 前記光ファイバが、クラッドの損傷閾値エネルギー密度がコアの損傷閾値エネルギー密度と同程度である前記コア/クラッド構造を有するものであり、
前記被覆部材が、前記光ファイバの前記クラッドの端面近傍の側面が露出するように前記光ファイバを被覆するものであることを特徴とする請求項6に記載の光音響撮像装置。 - 前記光ファイバが、損傷閾値エネルギー密度がコアの損傷閾値エネルギー密度と同程度である材料から構成された部材が端部に接続されたエンドギャップ構造を有するものであり、
前記被覆部材が、前記光ファイバの前記部材の端面近傍の側面が露出するように前記光ファイバを被覆するものであることを特徴とする請求項6に記載の光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記光ファイバケーブルが、前記光ファイバを被覆する被覆部材であって損傷閾値エネルギー密度が前記光ファイバのコアの損傷閾値エネルギー密度と同等以上である材料から構成された前記被覆部材をさらに備え、
前記光ファイバの側面と前記被覆部材の内周面とが端面近傍以外の部分で接着剤により固定されたものであることを特徴とする光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルと、
前記集光レンズ系および前記光ファイバケーブルを一体化して保持する保持部とを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであることを特徴とする光音響撮像装置。 - 前記保持部が、前記拡散板も含めて一体化して保持するものであることを特徴とする請求項10に記載の光音響撮像装置。
- 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルと、
前記レーザ光を分岐させる分岐部とを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記拡散板、前記集光レンズ系および前記光ファイバケーブルが、分岐した前記レーザ光の光路ごとに配置されたことを特徴とする光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルと、
前記レーザ光を分岐させる分岐部をと備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記拡散板が、1つであり、かつ分岐した前記レーザ光のうち少なくとも2以上を拡散させるように配置され、
前記集光レンズ系および前記光ファイバケーブルが、分岐した前記レーザ光の光路ごとに配置されたことを特徴とする光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記集光レンズ系がレンズアレイであり、
前記光ファイバケーブルが複数存在し、
複数の前記光ファイバケーブル中の複数の前記光ファイバの端面であって前記レンズアレイ側の端面のそれぞれが、該レンズアレイを構成するレンズ部にそれぞれ対応して配列していることを特徴とする光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射する光照射部と、前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気信号に基づいて光音響画像を生成する画像生成部とを備える光音響撮像装置において、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記集光レンズ系がマイクロレンズアレイであり、
前記光ファイバケーブルが複数の前記光ファイバを包含するバンドルファイバケーブルであり、
該バンドルファイバケーブル中の複数の前記光ファイバの端面であって前記マイクロレンズアレイ側の端面のそれぞれが、該マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズにそれぞれ対応して配列していることを特徴とする光音響撮像装置。 - 被検体内に測定光を照射し、該測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換し、該電気信号に基づいて光音響画像を生成する光音響撮像装置に用いられるプローブユニットにおいて、
被検体内に測定光を照射する光照射部と、
前記測定光の照射により前記被検体内で発生した光音響波を検出して該光音響波を電気信号に変換する電気音響変換部と、
光学系の上流側から入射したレーザ光を拡散させる拡散板と、
該拡散板により拡散された前記レーザ光を集光する集光レンズ系と、
コア/クラッド構造の光ファイバを包含しかつ前記集光レンズ系側の端部に耐光エネルギー構造を有する光ファイバケーブルであって、前記集光レンズ系により集光された前記レーザ光を一端から入射させるように配置された前記光ファイバケーブルとを備え、
前記光照射部が、該光ファイバケーブルにより導光された前記レーザ光を前記測定光として照射するものであり、
前記集光レンズ系が、前記レーザ光の最小ビーム径が前記光ファイバのコア径の1/2以上となるように、前記レーザ光を集光するものであり、
前記光ファイバケーブルが、前記レーザ光のビーム径が前記光ファイバのコア径の1/2以上である状態で前記レーザ光を入射させるように配置されたものであることを特徴とするプローブユニット。 - 請求項16に記載のプローブユニットを備えることを特徴とする内視鏡。
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