JPH05504845A - 飛点内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 冬−隻 飛点内視鏡 発明の青票および発明の概要 本発明は内視鏡装置に関するものであり、とくに「飛点」ファイバを含む光フア イバ内視鏡に関するものである。

ガラスまたはプラスチックの細いファイバを通じて光を伝送することにより、他 の手段では接近できな〜）人体内部の器官および組織を見るための各種の装置を 製作できるようになった。それらのＨＩＭは広（は内視鏡と呼ばれており、たと えば胃腸疾患および呼吸器疾患の診断および治療に有用であった。

近年、細（て、たわめることができる光ファイバによって器官および組織を離れ て観察したり、写真撮影、生検および手術を行えるようになった。光ファイバと しても知られているそのような細い可撓性の光学繊維は、観察される内部空間を 照明するために光を送ることを可能にすること、およびそのようにして照明され た物体を見ることを可能にすることの少な（とも１つを行うために、内視鏡に組 み込まれる。一般に、各ファイバの相対的な位置が束の各端部において同じであ るように、多数のファイバを整列させることにより見る性能が達成される。それ らでＷ！ｉ像を送る方法および装置は周知である。

光および画像伝送に加えて、流体をＩ［察場所へ、または観察場所から、送るこ とができ、または器具および用具を遠隔操作できるようにする補助通路をしばし ば有する。上記に加えて、手術、蛍光診断法および高輝度照明における応用のた めにレーザ光を導くのに光ファイバが用いられる。光ファイバおよび内視鏡は、 血液流、湿度、圧力等のようなパラメータを測定し、モニタするための各種のト ランスデユーサの開発にも応用されてきた。

最近の開発は、心臓内部の構造を見ることができるようにするだの心ｉｉｎとし て知られている内視鏡に、光ファイバを用いることができるようになった。血管 観察法としてより良く知られているこの分野は、心臓鏡により血管内面を観察す るための技術として定義できる。それの導入以来、心臓鏑の使用における進歩に より、光ファイバを動脈および血管の内部へ挿入できるようにされて、視覚化を 可能にした。可撓性光ファイバ・スコープは、レーバ会エネルギーをビーム状に して、患者の冠状動脈の口を観察するためにも最近使用されている。

内視鏡の応用におけるそれらの進歩のために、直径が非常に小さいが、上記機能 の全てを行うことができる光ファイバを開発する必要が絶えずあった。典型的な 内視鏡は光ファイバの束を有している。各光ファイバは光透過のコアと外部被覆 とからなっている。光はコアの端部に入り、内部反射により他端部までコアを通 る。そのようｔｉ光ファイバを一緒にまとめて束にする。その光ファイバ束を光 が通って、内視鏡の末端部において物体を照明する。コヒーレントなやり方で配 置された第２の束をも組み込んで、内視鏡の末端部における照明された区域を見 る手段を提供する。上記の他の種々の通路を流体を送るため、超小型の器具また は外科用器具を制御するため、または他の任意の希望する機能を行うために設げ ることがきでる。照明束、視覚化束および補助通路が多重ルーメン・シースまた は中空円間シースの中に一緒にまとめられる。シースは必然的に厚さを有し、そ のために内視鏡が太くなって、体のより細い管の内部での使用がしばしば阻止さ れる。光ファイバ内視鏡の解像力はコアとコアとの間の間隔により制限される。

ある間隔以下では、漏話が画質を低下させる。理論的な基本限界以上でも、間隔 が７ミクロン以下の「ルーズ・ファイバ」内視鏡の製造に実際的な問題がある。

したがって、直径が小さく、そのために、しだいに細くなる血管内の検査および その他の用途への内視鏡の応用が増すような内視鏡を製造することが望ましい。

本発明は実効ファイバ間隔がたとえば０．５〜２ミクロンである内視鏡を提供す るものである。

それは、隣接するコアの位相が一致していないマルチファイバ、飛点ファイバま たは飛点マルチファイバを用いることによりこれを達成する。

私の発明は、好適な実施例において、見るべき物体を照明するための光フアイバ 手段と、照明された物体を見るための光フアイバ手段とを有する飛点光学的画像 形成装置を有する光フアイバ内視鏡である。光ファイバは近端部と遠隔部を有す る。見た物体を表示する手段は近端部と通信状態にある。レンズが遠端部と光学 的な通信状態にある。Ｘ、Ｙラスタ、らせん走査、振動走査、回転走査の少なく とも一方の態様とすることができる走査モードを光ファイバへ伝えるための手段 が設けられる。

本発明の好適な実施例においては、光ファイバはマルチファイバを有し、ファイ バはファイバ自体の動きにより走査する。対物レンズはほぼ球状である。出力信 号を標準的なＴＶ信号へ変換して表示できる。

図面の簡単な説明 図１は本発明の基本的な実施例の略図である。

図２は走査パターンの略図である。

図３はレンズの略図である。

図４はレンズと光ファイバの組合わせの略図である。

図５１図６９図７は本発明の画像形成技術の略図である。

図８１図９は光ファイバの端部を示す。

図１０９図１１は本発明のレンズを有する画像平面を示す。

図１２は回転走査を示す。

図１３．図１４１図１５．ｒｌ！Ｊ１６．図１７は光ファイバの構成の略図であ る。

図１８１図１９は別の走査モードを示す。

図２０９図２１．ｌＮ２２は回転走査に用いられる光ファイバの組合わせの光フ ァイバーパターンである。

図２３はマルチファイバの略図である。

図２４は光ファイバ束の略図である。

図２５１図２６は本発明を具体化する装置の略図である。

図２７は本発明に有用な時間ゲート装置を示す。

ｒｐ：Ｊ２８は照明とＨ察を同期して行うための実施例の略図である。

図２９は単一のユニットとして走査するために互いに固定されているファイバと し／ズの略図である。

好適な実施例の説明 本発明の最も簡単な実施例においては、１本のファイバがＸ、Ｙラスタを描く。

ファイバを電値駆動機へ固定できる。そのｗ１Ｍ駆動機は、Ｘ軸では高い振動数 ＷｌでＹ軸ではより低い振動数Ｗ２で正弦波振動させて、フォーマットがクロッ プ（ｃ　ｒ　ｏ　ｐ）され、帰線が消去されるならば、従来のラスタにかなり近 似させることができる。残りのフォーマット内で遠さが不快な非直線的でないよ うに、フォーマットがクロップされることが好ましい。観察を行うファイバと同 じファイバにおいて照明を行うことができる。物体が直接観察されないが、時間 の関数として観察光が検出され、ビデオ表示を発生するために用いられるものと すると、画像光から任意の前景反射光を電子的にさし引くことができる。図１に 示すように、視野の全体的な照明を、画像形成光学装置の周囲を回る光源で使用 できる。観察すべき物体が２で示されている。照明のための光ファイバ、４．は 画像形成光学装置、６．の周囲を動く。観察用の光ファイバ、８．の末遺部が画 像形成光学装置、６．と光学的に通信する。この実施例においては、ＴＶのよう に、照明を飛点で行って観察を走査しないで行い、または照明を走査しないでＷ ｌ案を飛点て行い、あるいは照明とＩＩＩ察を同期して行うことができる。ファ イバを電磁駆動＊１０で振動させることができる。ｘｔｉｕｉ数、Ｗ、、で自然 に振動し、したがって駆動磁石の移動が先端部のほんのわずかの移動より大きく ならないような長さにファイバを切断することが好ましい。あるいは、１つの軸 におけるＷｌの固有共振と、別の軸におけるＷ２の固有共振とを行わせるために 長方形ファイバを使用できる。また更に、磁石自体の変位により全ての運動が行 われるように、ファイバを非常に堅くでき、または駆動機をゆるい端部の近くに できる。動力を減少し、かつ磁石を小型にするためだけに共振作用が用いられる 。

別の実施例においては、図２８と図２ｂに示すように、走査をらせん状に行うこ とができる。これはファイバをそれの軸線を中心として速く回転させることによ り行うことができるａ　Ｗ　２　ａと１ｍ２ｂを１＃照して、ファイバ１２をそ 一夕１２の軸（図示せず）とともに回転させるために、ファイバはその軸へ固定 される。

ファイバの上にベアリング・スリーブ１６が固定される。回転する速さは一定に 保たれ、ファイバが中立になるまで、すなわち、遠心力とばねの復帰力が等しく なるまで、スリーブ１６はファイバの長手方向に沿って前後へ動かされる。

遠心力はファイバを中心から飛び放そうとし、ばね力はそれを元へ戻そうとする 。遠心力はＷ２Ｒであり、復帰するばね力はｈＲであるから、装置は第１の近似 で中立である。すなわち、それはちょうど正しい回転数で、任意の半径において 飛び回ることができるが、最後にはその回転数をこえて制御を外れて飛ぶ。臨界 回転数以下の任意の回転数に対しては、ファイバは中心に留まろうとする。中立 の速さを中心としてファイバの回転する速さを上昇および低下させることにより 、または中立回転数を変えるために支持位置を変えることにより、または質量を 変えることにより、ファイバは外方または内方へらせん状に回転させられる。

これは、ファイバ内の中空管内に液体を送りこんだり、吸い出したりすることに より行うことができる。

走査のやり方、Ｘ、Ｙまたはらせん状、のいずれにおいても、近端部と未嬉部が 同じパターンを同期して走査する限りは、物体を直接見ることができる。ビデオ 信号を見るために光検出器が用いられると、オッノロスコープにおける電子的走 査パターンがファイバの走査をくり返させられ、ファイバの走査パターンに同期 させられる。更に、電子信号が存在すると他の走査フォーマット変換装置を便　 。

用でき、他のそれらの走査フォーマット変換装置は当業者に十分良く含まれる。

発明の別の重要な面は高い屈折率、好ましくは複屈折率でない、球面レンズを使 用することである。屈折率が２．０である非常に小さい球面では、ａｍ遠にある 物体の画像表面は、図３に示すように球の表面上にある。画像は球すなわちレン ズ２２上に点２０で示されている。典型的には、私の発明の装置において用いら れるレンズの直径は０．２５〜０．５０ｍｍにできる。一般に、球面レンズは収 差が大きすぎるから、それらの用途には球面レンズは用いられない。しかし、開 口数（ｎａ）は約０．５に止められるから、収差はあまり大きくなく、収差の大 きさはレンズの直径に比例して小さくなる。直径が約０．０５１ｃｍ（０，０２ ０インチ）の球面では、可視単色光で約１ミクロンの解像点が測定された。これ は回折限界に近い。球面が大きくなるにつれて、回折点の大きさ自体が太き（な らない場合でも、収差は直線的に大きくなる。従来の装置が球面レンズを用いな い別の理由は、球面レンズをファイバへ結合することが容易ではないことである 。

ファイバがＩＪ像を軸から３０６ずれて見る時は、ファイバはいぜんとして接触 せねばならず、収差を最小にするためには球面の中心を見なければならない。こ れが図４に示されている。血管または尿管のような、円筒の壁を調べるために私 の発明の装置が用いられると、ファイバが（たとえば）軸から３０°ずれている ならば、それは遣い物体を見るのではなくて、非常に近い管の壁を見る。これが 図５に示されている。したがって、ある近似で「平らな面にされた」走査が、球 面レンズを介して見るように円筒のＩｍ画像表面近似する。図８に示されている ところにならうために、光ファイバはレンズの表面を追従せねばならない。たと えば屈折率が２．０の代わりに１．５の球面の場合には、無限遠にある物体に対 する映像表面２２はいぜんとして球面であるが、レンズの表面から離れている。

これが図７に示されている。

らせん状走査の利点は、ファイバの端部をレンズの表面またはそれの近くに保つ ために、ファイバをそれの軸線に沿ってレンズへ向かって、およびレンズから動 かすことができることである。Ｘ、Ｙラスタ走査では、球面の表面に追従させる ために必要な動きははるかに高い振動数を含む。すなわち、フレームごとに１回 動くのではなくてＸ走査ごとに１回動く。

球面収差を部分的に修正するために、図８に示すように、ファイバの先端部を偏 らせて切断して、出口の円離形を球面の中心へ向けて＃［ｌする。先端部が内向 きのままであるように、その先端部の傾きを走査に同期して回転させる。もちろ ん、走査のうち、ファイバが中心線の近くにある部分の間は、傾けることにより 収差が大きくなる。ファイバの先端部が球面に当たらないように、その先端部を 、図９に示すように、斜めにすることが好ましい。

鵞くべきことに、図１Ｏに示すような、形のレンズははるかに改善された像を与 え、偏向させない：ファイバの使用を許すことが発見されている。球面レンズ３ ０中に球面３４を生ずるために、レンズ３０内には段付きの表面３２が形成され る。球面３４の直径はレンズ３０の直径の０．５倍から０．８倍の間である。

このレンズによりはるかに改善された映像輪郭３６が与えられる。無限遠におけ る平面の像はより小さい球面３４の表面を約３０′″でほとんどおおい、ファイ バの主光線が大きいレンズの中心へ向かって内向きに傾げられるから、収差は大 幅に小さくされる。正確な像表面が図１１に示されている。図１Ｏと図１１のレ ンズはファイバを偏らせて切断することを要せず、像を球面の表面から僅かにず らせて動かす。したがって、修正されたレンズを使用すると、球面収差が小さく なる。

色収差を最小にするか、なくすために、好適な実施例について後で説明するよう に、第１のフレームが赤色専用にされ、第２のフレームが黄色または緑色専門に され、第３のフレームが青色専門にされる。近端部における回転するフィルタ輪 がこれを行う。ファイバの先端部と球面の間の間隔を僅かに変えて、ファイバに より走査される表面を各フレームにより、そのフレームの色を最も良く焦点を合 わせるようにできるだけ近くに置くようにする。理想的な像表面は見ているもの とともに変化することは明らかである。胃のような大きい空所を見ると、あらゆ るものが大きな距離−はぼ無限遠にあり、像は球面を囲む傾向がある。血管（円 ＠）を見ると像表面は非常に平らである。

したがって、ファイバにより掃引される表面をコンピュータおよび帰還により、 どのような妥当な物体形状に対してほぼ良いピントが合うように、特別に調整で きる。最良のピントを決定するための技術はカメラ技術の専門家にとっては周知 である。軸対称でない任意の修正は高周波ピント合わせ機構を必要とする。

本発明の別の実施例においては、図１２を参照して、ファイバが比較的堅い場合 には、らせん状走査を一層確実に行うことができる。ファイバは回転させられ、 二重回転運動が与えられる。′６１　は遣（、′？：５２　は１フレーム当たり １回転する。′６２　が内向きである時は、ファイバはらせんの中心にある。６ ２　が外向きである時は、ファイバはらせんの最も外側にある（δ１　は２つの 回転中心を結ぶ線に対して測定される）。

本発明の更に別の実施例においては、単一ファイバ飛点の代わりに多数ファイバ 飛点が用いられる。図１３には多数のコア４０が示されている。各ファイバは、 １本のファイバがＸとＹに走査する代わりに、Ｘ、Ｙラスタで１本のラインを走 査する。漏話を避けるために、コアは６〜８ｍ長だけ離隔される（ファイバのｎ 、ａ、が０．５であれば）。領域がまばらに走査されないようにするために、各 ファイバは全フレームをＸ方向に横切って急速に走査し、少なくともファイバの 間の距離をＹ方向にゆっくり走査する。図１４に示すように、これは最小許容フ ァイバ間間隔を保つが、Ｙ方向に密な走査アレイを提供する。

コアが位相を一致させられていなければ、コアの間隔を狭くできる。図１５には 交番するコアがある。４０が屈折率１．６５のガラスで製造され、４２が屈折率 １．６０のガラスで製造され、屈折率１．５２のガラスで被覆されるものとする と、２つのコアは約２０波長のうなり長さく可視光に対して約１０ミクロン）で 位相がずれる。これにより、１０ミクロンの長さで送られるパワーが小さいこと 、という要求がされる。これを行う（表面間の間隔）ために必要な間隔を計算す ることは技術の範囲に全く含まれる。それは約１〜２ミクロンである（コアの位 相が一致させられているとした時の３〜４ミクロンの代わりに）。

図１６には、間隔を更に狭くした実施例が示されている。ここでは１つおきのコ ア４０−４２の隣接するコアの間の間隔が約０．５ミクロンであり、コアの間に 自由空間がある。

３列アレイの図１７ではコア４０の屈折率は１．６５、コア４２の屈折率は！、 ６０、コア４４の屈折率は１．６３である。ファイバの近端部と末端部は同期し て走査され、または種々の電子的走査手段を設けることができる。たとえば、近 端部を１行の電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラに対して固定状態に保持できる。

Ｘ方向に隣接する画素の間でＹ走査を行うために、ＣＣＤは迅速に読出される。

これはくり返し行われる。Ｘ走査は遅く、Ｙ走査は速い。

図１８は、電磁駆動機を用いることなしに一次元振動子運動を発生する装置を示 す。比較的質量のある支え４６へ光ファイバ束４４が固定される。近端部から軸 により駆動され、適当に支持される回転偏心カム４８が光ファイバ４４に保合し て、図示のように光ファイバを振動させる。

図１９に示すように、別の実施例においては、光ファイバ束のコアは、半分のコ アが他の半分のコアと交錯するように、位置させられる。束はそれの中心軸を中 心として回転させられる。前のように、照明のため、または見るために、あるい は両方のために、走査するファイバを使用できる。カムまたはファイバ束を、た とえば１秒間当たり１５〜３０回転で、単に回転させることにより、図１８と図 １９の走査を容易に行うことができる。

照明と見ることが走査により行われないとすると、光の使用効率は極めて低く、 ファイバの面とフレームの面積の比である。１本のファイバが走査されるならば 、横切って２００個の画素の場合には（１フレーム当たり４００００画素）、効 率は４００００分の１である。図２０に示すような、ファイバのまばらな二次元 アレイを走査することにより、効率を置くできる。

間隔を広くすると、用いられる光の効率を低くするが、解像力は低（しない。

近ａＩＢと末端部を同期して走査する口上により、分離しているマトリックスの 外観が消える。これは基本的には多数飛点走査器である。前記したようないくつ かの走査モードが可能である。

多数ファイバ飛点走査器５０による好適な走査モードは、図２１に示すように簡 単な回転である。

完全な１回転にわたって平均をとると、カバー範囲はかなり一様である。これは 、図２２に示すように２本のファイバの間の間隔以上には軸１１５２を移動させ ないようにして、軸線自身の回転を重ね合わせることにより、−要改善できる。

この二次元ファイバ束の末端部の輪郭形成は、前記単一ファイバ飛点走査器によ り発生される表面に類似し、同じレンズが育用である。この技術において知られ ているように、レーザビームのような非常に短い熱い領域を用いる引き抜き法に よりファイバ束にテーパーをつけることができる。しかし、回転対称でないどの ような歪みも回転走査モードにとって有害であり、表面が凹面状であれば振動走 査が非常に限られることがそれの欠点である。歪みによる損傷を最少にするため の妥協策は、図１８に示されているのと間Ｕ駆動手段により小さい移動の振動走 査を用いることである。

本発明の動作するファイバスコープにおいては、前記したように２つの見る装置 を使用できる。たとえば、１つの装置が前方を見ることができ、他の装置が直角 に見ることができる。互いに見ることを妨害しないように、一方または両方を引 きこめることができる。いずれの場合にも、レンズをファイバの走査回転で回転 させることができ、または別々にそれを回転させることができる。別の実施例に おいては、立体視を得るために２つの装置を使用できる。これでは、１つのスコ ープを通じて照明でき、他のスコープを通じて見て、ｌフレーム当たり１回とい うように、それから迅速に交番する。

Ｉｌｌ＋２３と図２４の本発明の好適な実施例においては、マルチファイバ６０ はおのおの六角形に引き抜かれた複数の光ファイバ束６２を有するから、マルチ ファイバが形成された時はそれらを一層容易に束にまとめることができる。各束 は、被覆マトリックス６４内に埋め込まれたコアＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄを含む。被覆６ ４は、コーニングφガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｇｌａｓｓ）またはオウエンス・ イリノイス（Ｏｗｅｎｓ　ｌ１ｌｉｎｏｉｓ）から入手できるような、屈折率が １゜５２である通常のソーダ石灰管である。オウエンスｅイリノイス管はＲ６と 呼ばれる。

下記のような屈折率を４種類のコアがおのおの有する。

Ａ、　１．５６　（ＢａＫ５）’ Ｂ、　１．５８　（ＬＦ５）” Ｃ，１，６０（Ｆ８）’ Ｄ、　１．６２　（Ｆ２）’ このコア材料は西ドイツのシ替ット・ガラス会社（Ｓｃｈｏｔｔ　ＧｌａｓｓＣ ｏ、）から入手できる。′シ冒ット・カタログ番号。＠似しないコアが互いに隣 接するように、コアは、図２４に示すように、配列される。コアと被覆は一緒に 引き抜かれて束６２を形成する。次に、束は外部ガラス・スリーブ内で引き抜か れて円形のマルチファイバ６０を形成する。束６２は六角形アレイとしておのお の示されているが、アレイは正方形、円形等とすることができる。結果としての マルチファイバ６０はいくつかの興なる光通路を有する。各光通路は光学的に分 離するためにそれ自身の被覆を有するが、希望の幾何学的アレイでそれの隣へ固 定される。

好適な実施例においては、コアは六角形パック内にある。マルチファイバ内のコ アの使用可能な最小分離は、被覆およびコアの屈折率と、コアの直径とにより決 定される。

それから、マルチファイバ６０は滑らかな金属管６６の中に最終的に納められて 、ファイバスコープ６８を形成する。マルチファイバ６０内のコアの数は約１ｏ ｏｏｏ本である。各コアの直径は０．８ミクロンである。中心間で測定されたコ アとコアの間の間隔は２．５ミクロンである。

レンズ３０は次の寸法および光学的特性を有する。直径０．５ｍｍ、屈折率２゜ ０゜ 図２５を参照して、ファイバスコープ６８はモータ７２により駆動される。Ｄ、 Ｃ，モータのような、モータは中空軸を有する。ファイバスコープ６８は中空軸 とともに回転するために中空軸内に固定される。ファイバスコープの近端部はＣ ＣＤ　（電荷結合素子）カメラ７６と通信する。可動環軸受８０．８２がファイ バスコープ６８の長さに沿って前後にスライドし、それの長手軸を参照して走査 パターンを制御する。クセノン管のような光源７６が必要な照明を行う。

ファイバスコープ６８とレンズ３０はシース８４（内視鏡の先端部）の中に受け られる。そのシースは検査する空所の中に挿入される。（ファイバスコープ６８ は任意の内視鏡に使用できる。）シース８４は、モータ７２と軸受８０．８２を 適当な任意のやり方で支持するハウジングへ固定される。図２６を参照して、レ ンズ３０はシース８４へ固定される。また、窓８６がシース８４の端部へ固定さ れる。

ファイバスコープおよびレンズ３０は３０ｒｐｓで回転させられ、走査モードが 図２１に示されている。コアＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄが光を物体へ送る。好適な実施例に おける典型的な位相不一致うなり長さは３０ミクロンである。末端部と近端部は 同期して回転する。コアの末端部は画像面を走査し、走査された画像はコアＡ、 Ｂ、Ｃ，Ｄを介してファイバスコープの近端部へ戻され、そこで画像情報がＣＤ Ｄアレイにより読取られる。画像の伝送およびそれの表示は、表示器が固体画像 形成装置、ＴＶ、オッシロスコープのいずれであっても、当業者の技術範囲内で ある。画像を伝えるのと同じ経路を介して照明ビームを末端へ送ることが可能で あるが、望ましくない反射があるから、これを行うことが常に実際的であること はない。実際ＩＪＷとして、内視鏡においては、図２６に概略的に示すように、 それらはシース内に納められ、外来物をレンズから遠去けるためレンズ３０およ びこの場合には璽動するファイバをこえた末端に８６のような窓を典型的に含む 。ファイバがそれの走査を行うにつれて窓からの反射は変化する。反射問題を避 ける１つの方法はパルスレーザで照明し、レンズおよび窓からの反射を除くよう に戻り信号をゲートすることである。たとえば、与えられたパルスに対してレン ズからの反射がまず到達し、それから窓からの反射、次に物体からの反射が到達 する。物体が更に遠くへ動くにつれて、うまくゲートするために必要なフレーム 弁別は一層容易になる。適当なゲート機構はホモダイン法、すなわち、戻り信号 と遅延パルスの間にうなりを生じさせることである。遅延パルスは、光列のうち 物体に対応する部分に重ね合わされる。戻り画像光を３つまたは４つの経路へ分 割できる。これは光学的に行うことができ、または光ファイバで行うことができ る。いずれにしても、ホモダインと信号パルスの間の反射位相は検出器の間で１ ２０度（または検出器が４個であれば９０度）だけ変化する。電子論理回路が、 最も大きい信号差を有する検出器を選択する。その差は画像信号と解される。ホ モダイン法は物体信号だけを重ね合わせる。他の任意の表面からの反射はホモダ インされないから、検出器はそれらの信号に対して等しく応答する。

このホモダイン法に対するゲート時間は利用可能なパルス長により制限される。

ＩＱ−１１秒または１０−”秒というように短いパルスを得ることがこの技術内 で可能である。これは物体内の距離の約１１園または０．１−一に対応する。こ れに対して、最も速い光ダイオードの応答は約１０−９秒またはそれより少し短 い。

これは物体内の約１０ｃ■の距離に対応する。

戻り光は光学的マブハーゼングー（Ｍａｃｈ　−Ｚｅｎｄｅｒ）　等でゲートで でき、１０″′秒〜１０−”秒はこの用途に対するほぼ実際的な限界である。

マブハーゼンダ、ホモダイン装置または高速光ダイオードのいずれを選択するか は、遭遇すると予測される物体までの距離に主として依存する。

したがって、この実施例では、光ｉｊ像ファイバ装置を走査する通路（コア）は 、照明のため、および物体信号と、装置内の望ましくない後方散乱または反射と の間で弁別するために時間ゲート技術を用いる処理のために、同じ経路を少な（ とも部分的に用いる。一般に、装置は２つ以上の通路を育し、各信号路に対して 時間ゲート操作が行われる。時間ゲート操作により、物体信号の到達時刻に注目 して、レーダのやり方で三次元画像を得ることもできる。

時間弁別法の代わりとして、照明を１つの通路を介して送り、戻り画像を別の通 路で送って、後方散乱を間層ではなくする方法もある。

本発明の更に別の実施例においては、図２８を参照して、照明と観察が同期して 走査される。ファイバ９０は照明光をレンズ９２を介して物体９４へ送る。レン ズ９６はＩＩ像の焦点を合わせる。角度ど　の置だけコンバーゼンスのＢＭがあ る。物体距離が大きくなるとその角度は太き（なる。照明効率をぎせいにして、 光点をＩ［察点より大きくするために照明ビームをぼけさせることができる。コ ンバーゼンスを制御することの欠点は潜在的な利点である。−像を乙　で掃引、 次に６．で、それから６３　で掃引することにより、距離次元をトレースできる 。第２の潜在的な利点は、ある走査で照明光をＡで送り、観察をＢで行い、次の 走査では照明光をＢで送り、観察をＡで行う、という交互走査で立体視できるこ とである。

以上の説明においては二次元物体について述べた。本発明のファイバスコープは 、スケール上のバーコードのような一次元物体、またはスケールに沿う物体縁部 位置のような横に並べられた二次元物体を走査するためにも用いられる。

先の実施例においては、固定レンズと、レンズに対して走査するファイバとがあ った。この実施例においては、ファイバとレンズは固定された関係で互いに固定 される。これの欠点は、ファイバーレンズによる走査がより大きなスペースを占 めることである。しかし、皮下注射針のような狭い穴を通って、胃のような大き い空所の中に通る時は、走査を行うのに十分広い余地がある。利点は、２つが輸 銀上でファイバに固定されているから、ファイバがレンズに対して軸纏外れに動 いても画像の質の低下の問題はない。図２９に示すように、ファイバ１００自体 （またはファイバ支持部材）はある曲率半径で永久に曲げられる。ファイバ１０ ０は長い軸受１０２で支持される。軸受がファイバの先端部へ動かされるにつれ て、ファイバはまっすぐにさせられる。軸受が先端部から引き離されるにつれて 、軸受から先の自由なファイバの長さに応じて角度とまで曲がる。ファイバーレ ンズは回転させられて、らせん走査である走査運動を行う。単一ファイバについ て述べたが、明らかに多数のファイバを使用できる。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、　７　ＦＩＧ、８　ＦＩＧ、　９ＦＩＧ、ｌＯＦＩＧ、ｌｌ　ＦＩＧ、 ｌ２ＦＩＧ、　２３　ＦＩＧ、　２４ ＦＩＧ　２５ ＦＩＧ、２６ ＦＩＧ、２７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．末端部における画像の領域の一部から近端部まで光を送るためのコアを含む ファイバと、 物体の画像を前記ファイバの末端部上に形成する末端部光学装置と、前記コアを 走査して画像の連接する領域を順次掃引する手段と、画像を表示する手段と、 を備える光ファイバ画像伝送装置。 ２．請求項１記載の装置において、 末端部において走査される画像の領域が近端部において再構成されるように、近 端部において受けた光を順次表示する手段、を備える装置。 ３．請求項１記載の装置において、 末端部の走査と同基して、類似のパターンで近端部を走査する手段、を備える装 置。 ４．請求項３記載の装置において、表示する手段は陰極線管であり、陰極線が類 似のパターンを同期して走査する装置。 ５．請求項１記載の装置において、ファイバは、末端部における画像の領域のア レイから光を伝送するためのコアの一次元直線アレイと、前記アレイを走査して 画像の連続領域を掃引する手段と、を備える装置。 ６．請求項１記載の装置において、ファイバは、コアの二次元アレイと、 前記コアのアレイを走査して画像の連続する領域を順次掃引し、コアの間の画像 領域を充たす手段と、 を備える装置。 ７．請求項６記載の装置において、 ファイバをそれの長手軸線を中心として回転きせることにより走査する手段、を 備える装置。 ８．請求項１記載の装置において、 物体とファイブの末端部の間に球面レンズ、を備える装置。 ９．請求項８記載の装置において、レンズは円形の肩を含み、より小さい球面レ ンズがその肩から延長する装置。 １０．請求項１記載の装置において、ファイバの末端部は片寄せられて切断され る装置。 １１．請求項１０記載の装置において、末端部は斜めにされる装置。 １２．請求項１記載の装置において、末端部光学装置は走査中にファイバと共に 動かされる装置。 １３．請求項１記載の装置において、 屈折率がＮ１である第１のコア群と、 屈折率がＮ２である第２のコア群と、 を備え、コアはマトリックス内に位置きせられ、任意のコアの隣接するコアが他 の群の構成部材であるように群のコアは配列され、屈折率Ｎ１とＮ２は周囲のマ トリックスの屈折率より高く、Ｎ１とＮ２の間の屈折率の差は、コア内の伝播定 数を大幅に不一致にするのに十分大きく、かつ１っの群の任意のコアと他の群の コアの間の漏話を大きく減少きせるのに十分大きい、 装置。 １４．請求項１３記載のマルチファイバにおいて、前記マルチファイバの末端部 上に物体の画像を形成する末端部光学装置、を備えるマルチファイバ。 １５．請求項１３記載のマルチファイバにおいて、マルチファイバの近端部に画 像を投射する近端部光学装置、を備えるマルチファイバ。 １６．請求項１４または１５記載のマルチファイバにおいて、観察する物件を照 明する手段、 を備えるマルチファイバ。 １７．少なくとも１つのコアを有するファイバと、末端部を少なくとも一次元で 走査する手段と、を備え、それにより前記コアは画像平面に形成されている画像 の少なくとも線分を周期的に走査する、光ファイバ走査装置。 １８．請求項１１記載のマルチファイバにおいて、末端部は斜めにされる装置１ ９．請求項１８記載のマルチファイバにおいて、末端部光学装置は球面レンズで あるマルチファイバ。 ２０．請求項１７記載の装置において、表示された画像をファイバの近端部に再 形成する手段、を備える装置。 ２１．請求項１７記載の装置において、ファイバの近端部を、末端部における走 査パターンに類似する走査パターンで動かす手段、 を備える装置。 ２２．請求項１７記載の装置において、光信号を検出し、その光信号を電気信号 列へ変換し、その電気信号列を、末端部における走査バクーンに類似する走査パ ターンで走査する電子ビームへ変調するために光信号は伝送される装置。 ２３．請求項１７記載の装置において、物体を照明するためにコアは光を伝え、 その物体の画像が画像面に形成される装置。 ２４．請求項２３記載の装置において、コアは物体を見るための光を伝える装置 。 ２５．請求項１７記載の装置において、おのおの少なくとも１つのコアを有する ２本のファイバと、両方のファイバを同期走査パターンで動かす手段と、を備え る装置。 ２６．請求項１７記載の装置において、走査手段は、各走査サイクルの一部の間 に、ほぼ全ての画像領域を少なくとも１つのコアで覆わせる装置。 ２７．請求項１７記載の装置において、コアのアレイを含み、それらのコアは直 線状に配列され、そのアレイは、直交する方向に沿って走査する手段、 を備える装置。 ２８．請求項１７記載の装置において、コアのアレイを含み、コアのアレイは一 次元に沿って走査する手段、 を備える装置。 ２９．請求項２７記載の装置において、ファイバの長手軸を中心として回転可能 に走査する手段、を含む装置。 ３０．請求項２８または２９記載の装置において、漏話を減少させるためにコア の位相は異ならされる装置。 ３１．請求項２８または２９記載の装置において、隣接するコアの屈折率は異な る装置。 ３２．請求項１記載のマルチファイバにおいて、末端部に形成されている画像を 横切って走査し、画像のほぼ全領域を順次見るようにする手段、 を含むマルチファイバ。 ３３．請求項３２記載のマルチファイバにおいて、走査された画像を再構成し、 表示する手段と、を備えるマルチファイバ。 ３４．請求項３１記載のマルチファイバにおいて、再構成する手段は、近端部と 末端部を同期して走査する手段、を備えるマルチファイバ。 ３５．請求項１記載のマルチファイバにおいて、マルチファイバの長手軸を中心 として同転可能に走査する手段、を含むマルチファイバ。