JPH06175041A - 結像用内視鏡、および位相共役結像技術を用いた内視鏡検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相共役光学素子の独特な特性を用いて、使
い捨てに一人の患者に使用するのにコスト上効果的であ
るように簡単且つ低コストであり、容易に製造可能であ
り、従来の光学内視鏡に比べて性能上の欠点を受けない
内視鏡を製造するようにした改良方法および装置を提供
することを目的としている。 【構成】 位相共役結像原理を用いた改良内視鏡はその
遠位先端部で受けた光線を中間フィルタ位置まで伝送す
るための第１透過性部材を有している。中間フィルタ位
置に設けられた位相共役フィルタが光線をそれらの入射
方向と全く逆の方向に第１透過性部材と光学的に同一の
第２透過部材に沿って差し向け直す。内視鏡から出た光
線は内視鏡の先端部に入るときのような正確な関係を支
持し、接眼鏡またはビデオスクリーンに結像され、すな
わち、表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は位相共役結像技術を用い
た改良内視鏡および内視鏡検査方法に関する。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】内視鏡
すなわち侵入を最小とする外科法、は在来の開放外科手
術にまさる多くの利点を有している。開放外科手術では
なく内視鏡外科手術を受ける患者は、非常に少ない創傷
を受けおよび非常に速く回復するので、質が向上し、健
康管理コストが低減される。これらの利点は内視鏡の広
範囲の開発に拍車をかけた。ここで使用する場合の語
「内視鏡」とは、細長い光学プローブを指し、接眼鏡に
より、或いはビデオスクリーン上で身体の空洞、関節、
臓器等の内部の可視像を外科医に示すことができる。こ
の内視鏡は、代表的には、光源を有していて、当分野で
は代表的には内視鏡（または内視鏡外装）とも称する他
の装置の孔、ならびに外科器具、水、空気、吸引などを
導入するための他の孔を通して身体の空洞に挿入され
る。種々の外科手順用に最適化されたような内視鏡は関
節鏡、結腸鏡、気管支鏡、子宮鏡および尿管鏡と称す
る。内視鏡は、代表的には、身体の空洞、骨、関節また
は臓器の内部の光学像を形成するための遠位対物レンズ
と、像をプローブの遠位端部からその近位端部へ伝送す
るための転送モジュール（時々、「リレー部分」と称す
る）と、この転送モジュールの近位端部に設けられ、像
を接眼鏡、ビデオカメラ等に送るための接眼レンズとよ
りなる。代表的には、接眼レンズは内視鏡の可動の収束
部品を含む。

【０００３】当業界は数年間、適当な使い捨て内視鏡を
開発しようとしてきた。これらの複雑な器具は在来の無
菌化技術を容易には容れないので、絶対無菌性の外科要
件は在来の内視鏡では満たし難い。感染性病気の広がり
は特に重大であり、無菌化工程中、管理および注意に専
心することを必要とする。従って、適当な使い捨て内視
鏡、すなわち、一人の患者に使用した後に捨てるのにコ
スト上効果的であるように十分安価に製造される内視鏡
の強い要望がある。満足すべき内視鏡を設計する際の困
難な仕事のうちの１つは転送モジュールを設計すること
である。この転送モジュールは対物レンズにより形成さ
れた像を、明るさまたは鮮明さを著しく失うことなしに
接眼レンズへ伝送することが可能でなければならない。
早期の設計は、各々が広範囲の磨き仕上げ且つコスト高
の反射防止被膜を必要とする多くの屈折性ガラス要素を
有していた。高い製造コストにより、これらの設計を使
い捨て内視鏡に使用することが妨げられていた。従っ
て、本発明の目的は、使い捨てで一人の患者に使用する
のに非常に高コストの複雑な設計を用いた在来の内視鏡
に比較して光学性能の損失を受けないで、一人の患者に
使用した後に使い捨てにするのにコスト上効果的である
ように安価に製造することができる内視鏡を提供するこ
とである。

【０００４】内視鏡の視界の角幅は光線を対物レンズに
より集める立体角に等しい。代表的には、視界がプロー
ブの延長軸線に対して角度をなす視軸のまわりに心出し
されることが望まれている。このように、より大きい効
果的な視界が得られ、すなわち、プローブをその延長軸
線を中心に回転させることにより、外科医は身体の空洞
等の中でより大きい効果的な視界にわたって走査するこ
とができる。視界の軸線がプローブの軸線と角度をなす
ためには、内視鏡の遠位先端部にプリズムを配置すれば
よい。このようなプリズムは、代表的には、視界の軸線
に沿って受け入れられた光線をプローブの軸線に沿って
差し向けるためにいくつかの内部反射面を備えている。
このようなプリズムの製造は、一般に、いくつかの高コ
ストのガラス要素の集合体を必要とし、プリズムを組み
入れたプローブを比較的複雑且つ高価にしていた。広い
視界を有する内視鏡が狭い視界を有する内視鏡より有用
であることは明らかである。従って、本発明の目的は内
視鏡プローブの遠位端部にプリズムを必要とせずに、比
較的広い視界を有し、且つ内視鏡を回転させる必要を無
くした内視鏡を提供することである。上記従来技術の欠
点のうちの１つまたはそれ以上を示す従来の内視鏡プロ
ーブの例として、下記の特許を参照ればよい。

【０００５】米国特許第 3,257,902号（ホプキン）はプ
ローブの転送モジュールにおいて多数の円筒形ロッド状
ガラスレンズを用いた内視鏡用の光学装置を示してい
る。この設計は、多くのガラス表面を別々に磨き仕上げ
しなければならないので、ロッド状レンズの形成が高価
であると言う欠点を有している。米国特許第 4,025,155
号（イマイ）は視野レンズおよびリレーレンズを用いた
ホプキンスの転送モジュールの改良を示している。この
転送モジュールも比較的複雑であって、構成が困難であ
る。米国特許第 4,138,192号（ヤマシタ）は上記のよう
なプリズムを有する内視鏡用の前方視光学装置を示して
いる。このプリズムは比較的複雑であって、製造費が高
い。米国特許第 4,165,917号（ヤマシタ等）は比較的複
雑であって、製造費が高い内視鏡用の対物レンズ集合体
を示している 米国特許第 4,168,882号（ホプキン）は上記米国特許第
3,257,902号の元のホプキン転送モジュール設計の改良
を示している。この改良設計も過度に複雑且つ高価であ
る。

【０００６】米国特許第 4,195,904号（ヤマシタ）は内
視鏡用の逆行目視装置を構成するための複雑なプリズム
構造体を示している。米国特許第 4,755,029号（オカ
ベ）は勾配屈折率(GAIN)の材料で形成された要素を有す
る内視鏡用の対物レンズを示している。この設計は勾配
屈折率材料の使用により製造複雑性を高めるのを犠牲に
して内視鏡における要素の数を減らしている。最後に、
米国特許第 4,964,710号（レイナー）は端部の平面なガ
ラスロッドと、これらのガラスロッドの中間に設けられ
た成形プラスチックレンズとを使用している内視鏡用の
転送モジュールを示している。もっと最近、使い捨て内
視鏡についてのブルーム名義の譲渡済みの米国特許出願
第 07/833,416 号が出願された。この特許出願の開示
は、実質的にすべてのガラス要素が平面状端部付きであ
るように、湾曲表面を有する細長いプローブの実質的に
すべての要素がプラスチックで成形されている内視鏡の
設計に関する。この設計は内視鏡の製造をかなり簡単に
しており、一人の患者に使用する使い捨てのためにコス
ト上効果的である。更に、ブルームの設計は高コストの
多要素ガラスプリズムを必要とすることなしに内視鏡の
効果的な視界を広げるための成形プラスチックプリズム
を特徴としている。ブルームの内視鏡の使い捨てプロー
ブはいくつかのガラス要素よりなる非使い捨ての収束レ
ンズと併用されるように設計されている。ブルームの設
計がなす実質的な改良にもかかわらず、常のように、内
視鏡の更なる簡単化およびコストの低減の要望が残って
いる。

【０００７】本発明は、位相共役結像技術を利用するこ
とによって上記特許出願に開示された内視鏡の設計およ
び他の従来の内視鏡の設計をさらに簡単にしようと試み
ている。本質的に、位相共役光学フィルタは無秩序の入
射角で多数の光線を受け、これらの光線を入射光線の経
路と本質的に逆の光路に沿って差し向け直すことが可能
な装置である。反射性位相共役フィルタは入射光線を正
確に反射させてそれらの入射経路に沿って戻し、透過性
位相共役フィルタは、透過性位相共役要素の対称平面に
対して、対応する入射光線が対称平面に出会う入射角に
等しい透過角をなす光路に沿って入射光線を再伝送す
る。例は位相共役光学フィルタの作用を理解するのを助
成するであろう。出射光線の反射角が入射光線の入射角
に全く等しいように、常平面鏡で反射が起こる。かくし
て、平面鏡で見るなら、人の目は光線が鏡により反射さ
れる角度で鏡に入射した対象物からの光線を検出する。
従って、平面鏡のところで直接見るときにのみ、すなわ
ち、入射角および反射角が共に９０°であるように、入
射光線が鏡の表面に対して正確に９０°であるときにの
み、人は平面鏡で自身の目を見る。対象物からの光線
が、鏡から反射されて人の目に出会う光線と全く同じ角
度で鏡に入射するときに、垂線から離れた対象物が見ら
れる。この理由で、鏡に結像された対象物を見ることが
可能であり、すなわち、鏡に入射した光線と人の目から
鏡が受けた光線との間に正確に１対１の対応関係がある
ので、像を形成することができる。このような１対１の
関係が存在しない場合、像を形成することができない。
例えば、対象物からの光線が様々な方向から目に受け入
れられると、例えば艶消しガラスまたは同様な拡散性表
面から拡散像が形成される。

【０００８】比較して、位相共役反射器は実質的に任意
の入射角から受け入れられた入射光線を正確に入射光路
に沿って戻るように反射させる特性を有している。２環
式反射器は位相共役反射器の１つの例である。任意の方
向から２環式反射器に入射した光は反射されて源に戻さ
れる。かくして、人が夜にヘッドライトを点灯して、す
なわち、方向ビームを出して、自動車を運転している場
合、この人はヘッドライトのビームが２環式反射器の表
面に対して直角でなくても、２環式反射器から反射され
た光を見ることができる。２環式反射器を平面鏡と置き
換えた場合、非常に限られた状況下で、すなわち、反射
光が本質的に入射ビームの経路に沿って戻るように、ヘ
ッドライトからの光ビームが鏡にその表面と実質的に直
角に入射したとき、人がヘッドライトからの光の反射を
見るだけであることは直観的に明らかである。２環式反
射器は、３つの反射面が互いに直角に合流して内部角部
を構成する多面反射器構造体を設けることにより位相共
役特性を示す。上記内部角部は位相共役特性を有し、す
なわち、互いに直角に合流する３つの反射器で形成され
た内部角部に任意の角度で入射した光線は反射して入射
光線の方向に沿って戻る。横断面の小さいワイヤ構造体
または同様な構造体に一般に設けられるレーダ反射器に
は、レーダ受信者がこの構造体を見るために、同じ原理
が使用されている。

【０００９】また、或る光屈折性固体または気体によ
り、適切な状況下で位相共役特性が示される。位相共役
特性のこれらの例は内部反射を伴わないが、媒体の光学
特性の刺激式周期的立体変化を伴う。例えば、「刺激式
ブリュアン散乱」および「非線形媒体における光４波混
合」により位相共役を行うことができる。IEEEの会報
（８０巻、第３版、１９９２年３月）におけるエイの
「光屈折性位相共役器」を参照せよ。この論文は位相共
役の理論基礎を十分に論述しており、この特性を示すの
に用いたり、或いは刺激されたりすることができる物質
の有用な例を挙げている。位相共役器の特性はサイエン
ティフィック・アメリカ（１９８５年、５４〜５９頁）
のシュクノフ等の「光学位相共役」にも論述されてい
る。シュクノフ等は位相共役光学素子の特性の例を示し
ている。艶消しガラスのような拡散性媒体を通過した干
渉性光は、位相共役反射器から反射され、且つ同じ媒体
を通してもどされるなら、その元の特性を回復する。内
視鏡に位相共役技術を適用することを詳細に論述してい
る本発明者に知られている唯一の公報はゴールドマン等
の米国特許第 4,928,695号である。ゴールドマン等は身
体内の患った組織を治療する装置を開示している。この
装置の結像部分は光を内視鏡内に第１光ファイバに沿っ
て遠位方向に通す。この光は興味対象の身体組織から反
射されて内視鏡内を第２光ファイバに沿って近位方向に
通り、位相共役反射器により反射され、第２光ファイバ
を通って遠位方向に戻り、２度目に身体組織から反射さ
れ、第１光ファイバを通って近位方向に戻ってビュイン
グスクリーンに結像される。ゴールドマン等の特許はこ
の工程の正確な理由については明らかでない。反射光に
よる第２光ファイバの近位方向横断と遠位方向横断との
間の像経路における位相共役反射器の存在は対象物のい
ずれの像をも対象物の近傍に戻すのに役立つだけであ
る。対象物の像を形成するための、或いは接眼鏡または
ビデオ結像チップにこのような像を伝送するための手段
を示していない。従って、ゴールドマン等の特許におけ
る開示は本発明の上記目的を満たすことが可能な装置を
教示していない。

【００１０】上述のように、光位相共役の一形態では、
いわゆる４波混合技術を用いる。この技術は干渉性光
源、すなわち、レーザまたは同等物を必要とする。この
ような複雑さを必要としない内視鏡を提供することが明
らかに望まれている。他の位相共役技術はホログラフィ
ック技術を用いており、これらのホログラフィック技術
もレーザのような干渉性光源を必要とする。例えば、ブ
ロディ等の米国特許第 4,921,333号は光位相共役を使用
した位相コントラスト像顕微鏡検査法を論述している。
ブロディはホログラフィック位相技術を用いており、か
くして干渉性光源を必要としており、また「透明位相対
象物」の結像に関している。このような顕微鏡は内視鏡
用途に可能でないと思われる。種々の目的で位相共役用
途に向けられた他の特許としては、フェインベルグの米
国特許第 4,500,855号、コッカーンの米国特許第 4,75
0,818号、ショーエンの米国特許第 4,927,251号、ガウ
シーア等の米国特許第 4,938,596号、チェン等の米国特
許第 5,018,852号、およびスチーブンの米国特許第 5,0
59,197号がある。これらの特許のどれも内視鏡結像に直
接関しておらず、本発明の目的を満たすことが可能でな
いと思われる。最後に、ウィスト等の米国特許第 4,94
5,239号は、明らかに像を向上させるために、位相共役
技術を用いた胸部癌等を検出するための透過装置を教示
している。ウィスト等の装置は内視鏡像形成に適してい
るとは思われない。

【００１１】従って、本発明の目的は、位相共役光学素
子の独特な特性を用いて、使い捨てに一人の患者に使用
するのにコスト上効果的であるように簡単且つ低コスト
であり、容易に製造可能であり、従来の光学内視鏡に比
べて性能上の欠点を受けない内視鏡を製造するようにし
た改良方法および装置を提供することである。本発明の
なお一層の目的は上記のような位相共役光学技術を用
い、しかも比較的広い視界を与え、内視鏡における複雑
なプリズム等の必要を無くした方法および装置を提供す
ることである。

【００１２】

【課題を解決する手段】本発明のこれらの目的および他
の目的および当業界の要求は本発明の内視鏡により満た
される。細長いプローブは内視鏡の遠位端部から中間位
置まで延びる第１の光透過性要素を有している。中間位
置には、位相共役光ファイバ要素が位置決めされてお
り、中間位置から内視鏡の近位端部まで第２の光透過性
要素がのびている。第１および第２光透過性要素は光学
的に同一であり、位相共役要素により間隔を隔てられて
いる。従って、第１透過性要素から出て位相共役フィル
タに入射した光線は位相共役フィルタにより入射光路と
は逆の光路に沿って再伝送される。第１透過性要素に沿
って伝送された光が受けるいずれのゆがみまたは内部反
射は第２要素に沿った伝送中に効果的に反転される。従
って、光線は内視鏡プローブの近位先端部から出て、遠
位先端部における入射時に得られるような互いに対する
正確な関係を保持する。本質的にあたかも内視鏡の遠位
端部に像が形成されたように、内視鏡の近位端部に並置
された接眼鏡またはビデオチップに像を形成するのに、
在来の像形成技術を用いることができる。本発明による
位相共役要素を有する内視鏡はプローブの近位先端部お
よび遠位先端部に同じ光学特性の対物レンズおよび接眼
レンズを有するのがよい。かかるレンズは代表的にはプ
ローブの集光能力を高めるように機能する。位相共役要
素のいずれの側にも、中間レンズを設けるのがよく、こ
れらの中間レンズは光学的に同一でなければならない。
第１および第２透過性要素は、各々、明確な界面で出会
うコアおよび被覆体を有する単一の光ファンバ、光ファ
イバ束、または例えば上記ブルームの特許出願に記載の
ような成形ガラスレンズを介在した複数のガラスロッド
を有する。しかしながら、各場合、第１および第２透過
性要素は、位相共役要素がプローブの遠位先端部に入る
光線を事実上光学的に反転し、これらの光線をプローブ
の近位端部へ再伝送するために、光学的に同一でなけれ
ばならない。かくして、同一の透過性光路が設けられる
ので、光は、例えば上記のシュクノフの論説からの例に
おけるように光ビームを同じ光学要素に２回通過させる
のと光学的に同等な方法で透過性光路を横切る。

【００１３】

【実施例】図１には、本発明による位相共役技術を用い
た内視鏡１０の第１実施例が示されている。この内視鏡
１０は、その遠位端部が全体として１６で示すような検
査すべき身体の内部分、臓器等に並置されるように、門
脈１４を通って全体として１２で示す身体の空洞の中へ
延びる細長い管を備えている。光源１８を図示のように
内視鏡プローブ１０と一体化してもよいし、或いは別々
に設けてもよい。以上で指摘したように、本発明の内視
鏡は外科器具、灌注、吸引等のための孔を含む大きい器
具の孔内を摺動するのがよい。図示の実施例では、光源
１８用の電力が電源により供給される。光源１８から発
生された光は不干渉性であり、すなわち、光源１８は干
渉性放射線のレーザ源または同様な源よりなるに及ばな
い。従って、光源１８からの光は広い放射角度にわたっ
て発生され、対象物、即ち、身体部分１６から多くの異
なる方向に反射される。可視像を形成することができる
ように、これらの分散光線を集めることは内視鏡の機能
である。対象物からの光線を集めるために、内視鏡の遠
位端部に対物レンズ２２を設けるのがよい。しかしなが
ら、技術の在来の教示に反して、内視鏡の遠位端部に或
いはその近くに対象物の像を形成するのに、対物レンズ
２２は必要とされない。この像は、表示用のビデオ信号
を発生するための電荷結合ダイオード（ＣＣＤ）チップ
３４に直接形成されてもよい。対物レンズ２２を設ける
場合、光透過路が光学的に同一であるように、光学的に
同一の接眼レンズ４６を設けなければならない。任意
に、内視鏡の近位端部から出る光は内視鏡の接眼端部す
なわち近位端部の第２接眼レンズ３２まで伝送される。
任意の接眼レンズ３２は光線を直接目視用の接眼鏡（図
示せず）に、或いはＣＣＤチップ３４に収束することに
よって像を形成する。接眼レンズ３２は、像をチップ３
４の活性表面に合わせたり、直接目視の際に、光線を便
宜上無限遠に現れるように平行化したりするのにも用い
ることができる。

【００１４】かくして、本発明によれば、身体部分１６
から反射された光は従来技術におけるように内視鏡プロ
ーブの遠位先端部に結像されるに及ばない。すなわち、
従来技術では、対物レンズが内視鏡の遠位先端部に像を
形成し、転送モジュールが像を遠位先端部から近位端部
まで転送して、代表的にはプローブの長さに沿った幾つ
かの箇所に中間像を形成し、接眼レンズが接眼鏡に像を
与え、チップ等にビデオ結像する。本発明によれば、内
視鏡の集光特性を向上させるために、図示のようなレン
ズ２２を内視鏡１０の遠位端部に設けてもよいが、像自
身は必ずしも内視鏡の先端部に形成されるわけではな
い。本発明によれば、光線は広い立体角度内のあらゆる
方向から内視鏡１０の遠位先端部に入るので、広い視界
を得るのにプリズムを必要としない。内視鏡にその遠位
先端部で入る光線は第１透過性要素２４を横切り、位相
共役フィルタ２６により逆の光路に沿って差し向け直さ
れる。フィルタ２６を透過された光線は内視鏡１０の近
位先端部３０まで第２透過性部材２８に沿って進む。近
位先端部３０から出る光線は接眼レンズ内に対象物の同
一像を形成する。上述のように、近位先端部３０のとこ
ろの接眼レンズ３２を使用して光線を収束して適切な大
きさの像をＣＣＤチップ３４に形成することができる。
ＣＣＤチップ３４は出力信号をビデオドラバー３６に供
給して在来のビデオ信号をビデオディスプレーに供給す
る。接眼レンズ３２はまた、内視鏡の近位先端部３０か
ら出る光線を平行化して接眼鏡によって直接見るときに
無限遠に現れる像を形成することができる。

【００１５】上記のように、第１および第２透過性部材
２４、２８は同一でなければならなく、各々、図示のよ
うにコア４０および被覆体４２を有する単一の光ファイ
バよりなる。変更例として、部材２４、２８は各々、
（図４と関連して論述するように）比較的小さい光ファ
イバ束よりなるか、或いは上記の従来技術により例示さ
れるように、好ましくはブルームの特許出願第 SN 07/8
33416 号に開示されるように、一連のロッドおよびレン
ズよりなってもよい。透過性部材２４、２８の基本機能
は、実質的に同一の光学特性をもたらしながら、明るさ
および鮮明度の最小のロスで内視鏡の遠位先端部に入る
光線を中間位相共役フィルタ２６、従って、近位端部３
０まで運ぶだけである。上述のように、対物レンズ２２
を設ける場合には、位相共役要素の両側の光透過光路が
光学的に同一であるように、光学的に同一のレンズ４６
を設けなければならない。上述のように、中間位相共役
フィルタ２６に達する光線は必ずしも中間像を構成する
わけではないが、内視鏡の遠位先端部に入る光線の角度
および透過性部材２４の光学特性により定められる多く
の方向に移動する。第１透過性部材２４に入る光線の無
秩序の方向を本質的に概略形態で示す図２を参照せよ。
このような本質的未収束の無秩序の光線は透過性部材２
４を横切り、透過性位相共役フィルタ２６に入る。上述
のように、位相共役フィルタは入射光線に対して全く光
学的に逆の光線を発する独特な特性を有している。（双
環式反射器のような）反射性位相共役フィルタの場合に
は、光線は対応する入射光線の光路に正確に沿って発生
され、位相共役透過性フィルタ２６の場合には、対称平
面４４（図２）に対する透過光線の出射角度は平面４４
上の入射光線の入射角度と全く同じである。従って、位
相共役透過性フィルタ２６を出る光線は位相共役透過性
フィルタ２６上の入射光線と逆である。

【００１６】従って、フィルタ２６を出る光線が次いで
第１透過性部材２４と光学的に同じ第２透過性部材２８
を横切ると、光線は内視鏡の近位端部３０を出て内視鏡
の遠位先端部に入射するときに得られたものと互いに全
く同じ関係を支持する。従って、接眼レンズ（用いられ
る場合）は内視鏡の遠位先端部に配置するための対物レ
ンズと完全に光学的に同一であるのがよく、すなわち、
レンズ３２は、あたかも接眼レンズ３２およびＣＣＤチ
ップ３４が内視鏡の遠位先端部に配置されたように設計
されるのがよい。接眼レンズ３２は、チップ３４に像を
収束するための軸方向位置決め調整手段（図示せず）を
備えるのがよい。また、接眼レンズ３２およびチップ３
４は、対象物帯域の全範囲を走査するために、角方向位
置決め調整手段（図示せず）を設けるのがよい。かくし
て、上記のように、本発明による位相共役透過性部材を
用いた内視鏡は、その遠位先端部と位相共役フィルタ２
６との間、およびフィルタ２６と接眼レンズ３２との間
の光路が同一であることを必要とする。従って、追加の
光を集める（或いは像を形成する）のに対物レンズ２２
を使用する場合、内視鏡の近位先端部に光学的に同一の
レンズ４６を配置しなければならない。同様に、第１透
過性部材２４と位相共役フィルタ２６との間にレンズ４
８を用いるのが有利であるとわかる場合、位相共役フィ
ルタ２６と第２透過性部材２８との間に光学的に同一の
レンズ５０を配置しなければならない。例えば、透過性
部材２４、２８の有効孔を位相共役透過性部材２６の孔
に整合させるのにレンズ４８、５０が有用である。

【００１７】図２は対物レンズ２２を通って内視鏡１０
に入り、コア４０および被覆体４２を有する単一の光フ
ァイバ部材として構成された第１透過性部材を通過する
光線を示している。光線は図示のようにコアと被覆体と
の間の界面に沿った種々の箇所で反射する。次いで、光
線は位相共役透過性フィルタ２６に入り、効果的に光学
的に反転される。次いで、フィルタ２６に入った光線
は、透過性部材２４からの入射光線がなす角度と全く同
じ角度をフィルタ２６の対称平面４４に対して形成する
光路に沿って第１透過性部材２４と光学的に同一の第２
透過性部材２８に入る。従って、対物レンズ２２と光学
的に同一のレンズ４６を内視鏡１０の近位先端部３０に
設置する場合には、内視鏡を出る光線は、内視鏡に入る
光線と同じ互いの関係を有することになり、従って、Ｃ
ＣＤチップ３４の表面に結像されて適当なビデオ信号を
与えることができる。当業界で在来のように、ＣＣＤチ
ップ３４を在来の接眼鏡と置き換えることができる。ま
た、対物レンズ２２により目視される対象物１６は、光
学接眼レンズ３２のを必要とすることなしに内視鏡の近
位先端部のところでレンズ４６により正確に結像され
る。図３は、内視鏡１０’が反射性位相共役要素５０
と、一方向鏡５１と、平面鏡５２とを有する本発明のな
お一層の実施例を示している。本発明のこの実施例で
は、第１透過性要素２４は第２透過性要素２８と軸線が
ずれており、反射性位相共役フィルタ５０、一方向鏡５
１および平面鏡５２は、光線を第１透過性要素２４から
第２透過性要素２８へ直接差し向けるように配置されて
いる。すなわち、透過性部材２４から出た光線は一方向
鏡５１を通過し、反射性位相共役要素５０に入射し、そ
れにより差し向けられ直され、一方向鏡５１および平面
鏡５２から反射され、そして第２透過性部材２８に入
る。また、透過性部材２４、２８は光学的に同一でなけ
ればならなく、対物レンズ２２を使用する場合、光学的
に同一のレンズ４６を接眼レンズに設けなければならな
い。透過性要素２４、２８と反射性位相共役要素５０と
の間の光路長さが同一であるために、要素２４は図示の
ように位相共役要素５０から軸方向に間隔を隔てられて
いる。同様に、透過性要素２４、２８と反射性位相共役
フィルタおよび鏡５２との間にレンズが配置されている
場合、これらのレンズも光学的に同一でなければならな
い。以上で指摘したように、透過性要素２４、２８は、
図示のように、コア４０および被覆体４２を有する中実
の光ファイバ部材であってもよいし、光ファイバ束より
なってもよいし、或いは好ましくは上記ブルームの特許
出願に論じられているように一連のロッドおよび中間レ
ンズであってもよい。

【００１８】上述のように、従来技術は多数の異なる種
類の位相共役光要素を示しており、これらの要素のうち
の多くは本発明の内視鏡の幾つかの実施例に用いるられ
るようになっている。また以上で指摘したように、本発
明の好適な実施例は受動位相共役光ファイバ要素を有し
ており、すなわち、或る４波混合位相共役要素またはブ
リュアン散乱を用いた位相共役要素に見られるように、
レーザビーム等による励起を必要としないフィルタを有
している。従って、透過性構成に配置されようと、反射
性構成に配置されようと、いずれにしても、位相共役フ
ィルタ用に、位相共役物質の固体結晶が一般に好適であ
る。本発明の実施に適した更に他の位相共役フィルタは
いわゆる「二元光学素子」技術を用いている。ベルドカ
ンプ等のサイエンチフィックアメリカの「二元光学素
子」、１９９２年５月、９２〜９７頁を参照せよ。ベル
ドカンプ等が述べているように、二元光学素子は光ビー
ムを適切に曲げるための屈折ではなく、回折を用いた薄
いフィルム光学素子である。二元光学素子作製技術は、
電子回路素子および同じ半導体材料の多くを形成するの
に使用される同じ順序の平面状部材のマスキング、反応
およびエッチングを使用する。スワンソン等の米国特許
第4,895,790 号を参照せよ。予備の設計の研究は、位相
共役フィルタの機能を行うように二元光学素子を作製す
ることができることを指摘している。しかも、二元光学
素子を光ファイバ素子束の端部に直接作製して第１およ
び第２透過性部材を構成することができる。変更例とし
て、二元光ファイバ素子を組付けて、このような光ファ
イバ素子束とすることができる。このような二元光学位
相共役フィルタを用いた内視鏡プローブの例示的設計を
図４に示してある。

【００１９】図４を参照して説明すると、内視鏡１
０’’の更に他の実施例では、第１および第２透過性要
素２４、２８を一括して構成するように束状に形成され
た数対の光ファイバ素子の一方または両方の対向端部に
形成された複数の二元光学素子により、位相共役結像が
行われる。ベルドカンプ等が上で指摘しているように、
このような二元光学素子５６を光ファイバ５８の端部に
直接形成し、次いで、これらの光ファイバを一緒に結束
して透過性部材を形成することが可能である。二元光学
素子を平面状部材上に作製して平面状部材を光ファイバ
束の対向端部間に配置してもよい。また、二元光学素子
を透過性位相共役部材ではなく反射性として作製しても
よい。反射性レンズ２２、４８、５０、４６、３２の代
わりに、回折性二元光学レンズを用いることもできる。
ベルドカンプの米国特許第 4,994,664号を参照せよ。ま
た、透過性要素は、ブルームの特許出願に開示されてい
るように中間レンズをロッド間に介在させる代わりに、
二元光学部材を隣接ロッド間に介在させた中実ロッドよ
りなることができる。また、例えば、光ファイバの長い
束に沿ったゆがみを制限するために、内視鏡プローブに
沿った間隔を隔てた位置に複数の位相共役ファイバを用
いることも本発明の範囲内である。

【００２０】これらの変更例の各々は、技術的に実施可
能である場合、および特許請求の範囲から除外されない
場合に本発明の範囲内であると思われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】患者の身体の門脈から結像すべき内部臓器等の
表面まで延びる本発明による内視鏡を可視像を形成する
ための関連装置とともに示す長さ方向断面図である。

【図２】光線の光路を示す図１の内視鏡プローブの拡大
切欠き長さ方向断面図である。

【図３】反射性移送共役要素を用いた本発明の更にの実
施例の切欠き長さ方向断面図である。

【図４】「二元光学」移送共役要素を用いた本発明の更
に他のの実施例の切欠き長さ方向断面図である。

【符号の説明】 １０ 内視鏡 １２ 身体の空洞 １４ 門脈 １６ 検査すべき身体部分 １８ 光源 ２０ 電源 ２２ 対物レンズ ２４、２８ 透過性部材 ２６ 移送共役フィルタ ３０ 内視鏡の近位端部 ３２、４６ 接眼レンズ ３４ 電荷結合ダイオードチップ ３８ ビデオディスプレー ４０ コア ４２ 被覆体 ４６ レンズ ５０ 反射性位相共役要素 ５１ 一方向鏡 ５２ 平面鏡

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 近位端部で位相共役像形成するために細
   長い内視鏡プローブと、ブローブの遠位端部近くで対象
   物を照射するために配置された照明用光線源との組み合
   わせにおいて、上記プローブは、 上記プローブの遠位端部から上記プローブの遠位端部と
   上記プローブの近位端部との中間のフィルタ位置まで延
   びる第１透過性部材と、 上記中間フィルタ位置から上記プローブの近位端部まで
   延びる第２透過性部材とを備えており、上記第１および
   第２透過性部材が実質的に同一の光透過特性を示し、 上記第１および第２透過性部材間で上記中間フィルタ位
   置に外地された位相共役フィルタを備えていることを特
   徴とする組み合わせ。
2. 【請求項２】 上記プローブは更に、その遠位先端部お
   よび近位端部に並んで配置された屈折性の対物レンズお
   よび接眼レンズを備えており、上記対物レンズおよび接
   眼レンズは光学的に実質的に同一であることを特徴とす
   る請求項１に記載の組み合わせ。
3. 【請求項３】 上記中間フィルタ位置で上記位相共役フ
   ィルタの両側に対称に配置された実質的に同一の屈折性
   レンズを備えていることを特徴とする請求項１に記載の
   組み合わせ。
4. 【請求項４】 上記源により供給された照明用光線は干
   渉性でないことを特徴とする請求項１に記載の組み合わ
   せ。
5. 【請求項５】 上記第１および第２透過性部材は各々、
   単一の光ファイバ部材よりなることを特徴とする請求項
   １に記載の組み合わせ。
6. 【請求項６】 上記第１および第２透過性部材は各々、
   光ファイバ部材の束よりなることを特徴とする請求項１
   に記載の組み合わせ。
7. 【請求項７】 上記位相共役フィルタは第１および第２
   の両側面、および対称平面を有する透過性部材であり、
   それにより上記対称平面に対する入射角度で上記第１側
   面から上記フィルタに入る各々の光線が上記フィルタに
   より上記第２側面から上記対称平面に対して同じ出射角
   度をなす光路に沿って再伝送されるようにしたことを特
   徴とする請求項１に記載の組み合わせ。
8. 【請求項８】 上記位相共役フィルタは入射光線をそれ
   らの入射角度に沿って反射させる反射性フィルタである
   ことを特徴とする請求項１に記載の組み合わせ。
9. 【請求項９】 上記反射光線を内視鏡の光軸に沿って差
   し向けるために上記反射性位相共役フィルタに並置され
   た鏡を更に備えたことを特徴とする請求項８に記載の組
   み合わせ。
10. 【請求項１０】 上記位相共役フィルタは、入射光の位
    相共役濾過を行うように上記フィルタに入射した光を回
    折する１つまたはそれ以上の二元光学素子よりなること
    を特徴とする請求項１に記載の組み合わせ。
11. 【請求項１１】 上記二元光学回折素子は上記第１およ
    び第２透過性部材の一方または両方を構成する複数の光
    ファイバ部材の端部に構成されていることを特徴とする
    請求項１０に記載の組み合わせ。
12. 【請求項１２】 上記位相共役フィルタは位相共役光学
    特性を示す材料よりなる中実部材であることを特徴とす
    る請求項１０に記載の組み合わせ。
13. 【請求項１３】 上記プローブの近位端部に配置され、
    上記プローブの遠位端部に並置された対象物の像を形成
    するために接眼レンズを更に備えたことを特徴とする請
    求項１に記載の組み合わせ。
14. 【請求項１４】 上記像を表示する手段を更に備えたこ
    とを特徴とする請求項１に記載の組み合わせ。
15. 【請求項１５】 上記像を表示する手段はビデオディス
    プレーであることを特徴とする請求項１に記載の組み合
    わせ。
16. 【請求項１６】 身体の空洞の内部における対象物の可
    視像を形成する方法において、 対象物を照明し、 対象物から反射された光を集め、 上記光を上記空洞内へ延びる内視鏡の遠位端部から中間
    フィルタ位置まで上記内視鏡に沿って近位方向に伝送
    し、 上記中間フィルタ位置に配置された位相共役フィルタ要
    素を用いて上記光を差し向け直し、 上記の差し向け直された光を内視鏡の近位端部まで上記
    内視鏡に沿って近位方向に再伝送し、 対象物の可視像を形成する諸工程を有することを特徴と
    する方法。
17. 【請求項１７】 一方が上記内視鏡の上記遠位端部と上
    記中間フィルタ位置との間に配置され、他方が上記中間
    フィルタ位置と内視鏡の上記近位端部との間に配置され
    ている２つの光学的に同一の透過性部材を用いて上記伝
    送および再伝送工程を行う工程を更に有することを特徴
    とする請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 上記位相共役フィルタ要素は第１およ
    び第２側面および対象平面を有する透過性要素であり、
    それにより上記要素はその対象平面に対して特定の角度
    で上記第１側面から上記要素に入る光線を差し向け直し
    て、上記構成が上記第２側面から上記対象平面に対して
    同じ角度をなす光路に沿って上記要素を出ることを特徴
    とする請求項１６に記載の方法。
19. 【請求項１９】 光を集める上記工程を行うために上記
    内視鏡の上記遠位先端部にレンズを配置する工程と、上
    記内視鏡の上記近位端部に更に他の実質的に同一のレン
    ズを配置する工程を更に有することを特徴とする請求項
    １６に記載の方法。
20. 【請求項２０】 対象物の可視像を形成する上記工程
    は、上記内視鏡の上記近位端部に伝送された光を収束
    し、ビデオ信号形成装置を上記像平面に配置して上記収
    束光に応答するビデオ信号を形成し、上記ビデオ信号を
    用いてビデオディスプレーを駆動する諸工程を有するこ
    とを特徴とする請求項１６に記載の方法。