JPH0622968A - 散乱体内観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光散乱する散乱体に対し視野確保手段を必要
とせずに、散乱体壁からの反射光を効率よく検出するこ
とのできる散乱体内観察装置を得る。 【構成】 散乱体内観察装置１は、数ピコから数十ピコ
秒の極めて短いパルス光を発生する光源２と、血管４内
に挿入しやすく、前記パルス光を狭窄部３に照射し、か
つその反射光を受光するため、光ファイバーおよびイメ
ージガイドが内蔵され伸長で可撓でかつ細径な挿入部５
と、前記狭窄部３を血液１６による光散乱を抑制し撮影
するため、前記パルス光と同期し、かつ短時間シャッタ
ーを開いて前記イメージガイドの像を撮影する瞬間撮像
装置６と、前記瞬間撮像装置６より得られた画像を操作
者や医師らに見やすくするため、処理・表示する解析装
置７より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光を用いて、血液が満
たされた血管内や、霧の中、汚れた水中など、光散乱に
より見通しのきかない環境内を観察するのに適した散乱
体内観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】細径な内視鏡を下肢大動脈など体表に近
い血管部分から血管狭窄部などの患部まで挿入し、狭窄
の度合い等の観察・診断を行う血管内視鏡がある。

【０００３】また、赤色から近赤外領域の光は生体の各
組織に対して、高い透過性がある。このような特徴を利
用して、透過光から生体内部の光吸収情報を断層像や透
視像といった画像で表わし、さらに分光学的知見から酸
素代謝分布や癌の診断などを行う方法が、特開昭６２−
７２５４２号、特公平２−５０７３３号に示されてい
る。

【０００４】しかし、透過光により生体内部の断層像を
求める場合、生体の表皮や内部組織による強い散乱のた
め照射した光が広範囲に広がってしまい、空間分解能が
きわめて悪くなるといった問題がある。

【０００５】この問題の解決するため、受光角を制限
し、さらに空間的な差分により散乱光を取り除く方法
や、時間的に早く到達した光を検出し散乱光を取り除く
方法を、本出願人により出願した特開平３−２７９８４
３号および特開平４−１５５４２号に示した。

【０００６】また、通常、血管内は血液で満たされてお
り、血管内視鏡で直接血管壁を観察しようとすると、血
管内視鏡先端部より照射した光のほとんどが血液により
反射・散乱され、その光が血管内視鏡の観察窓に直接入
射するため、実際に見たい血管壁などの像を観察するこ
とが出来ない。そこで、血管内視鏡では、血管内を観察
する際に、カテーテルチューブや内視鏡チャンネルから
生理食塩水を血管内にフラッシュし、血液を排除するこ
とでシャッタを確保していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この生
理食塩水のフラッシュは、多量の生理食塩水を必要とす
るので血液が薄まり被検者にダメージを与えたり、血流
のため何度も生理食塩水をフラッシュしなければならな
いなど多くの問題がある。

【０００８】また、前述には近赤外光の透過性の高さと
光散乱を抑制する手段を組み合わせ、生体内を分解能高
く画像化する手段を示したが、その方法は透過光を用い
たものであり、血管内視鏡のように反射してきた光から
血管を画像化するものではない。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、光散乱する散乱体に対し視野確保手段を必要とせ
ずに、散乱体壁からの反射光を効率よく検出することの
できる散乱体内観察装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の散乱体内観察装
置は、パルス光を発生する光源と、前記光源により発生
したパルス光を被検体に導くパルス光伝送手段と、前記
被検体内部より散乱・反射してきた光を像として伝送す
る像伝送手段と、前記光源が発生する前記パルス光と同
期し、前記像伝送手段により伝送された像を一時的に撮
像する瞬間撮像手段とを備えている。

【００１１】

【作 用】前記瞬間撮像手段により、前記光源が発生す
る前記パルス光と同期し、前記像伝送手段により伝送さ
れた像を一時的に撮像する。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。

【００１３】図１は本発明の第１実施例に係る散乱体内
観察装置の構成を示す構成図である。

【００１４】第１実施例は、瞬間撮像装置として偏光子
とカー効果を起こす非線形光学材料を用いた実施例であ
る。

【００１５】図１に示すように、第１実施例の散乱体内
観察装置１は、数ピコから数十ピコ秒の極めて短いパル
ス光を発生する光源２と、血管４内に挿入しやすく、前
記パルス光を狭窄部３に照射し、かつその反射光を受光
するため、光ファイバーおよびイメージガイドが内蔵さ
れ伸長で可撓でかつ細径な挿入部５と、前記狭窄部３を
血液１６による光散乱を抑制し撮影するため、前記パル
ス光と同期し、かつ短時間シャッターを開いて前記イメ
ージガイドの像を撮影する瞬間撮像装置６と、前記瞬間
撮像装置６より得られた画像を操作者や医師らに見やす
くするため、処理・表示する解析装置７より構成され
る。

【００１６】前記光源２は、波長 １０６４ｎｍ、半値
全幅 ５０ｐｓ、繰り返し３０Ｈｚ、平均出力４８ｍＷ
の光を発生するＹＡＧレーザ８と、前記ＹＡＧレーザ光
の第２高調波（波長５３２ｎｍ）を発生させるＫＴＰ、
ＫＤＰなど非線形光学素子よりなるＳＨＧ（セカンドハ
ーモニックジェネレータ）９と、前記光の基本波（１０
６４ｎｍ）と第２高調波を分離するダイクロイックミラ
ー１０と、このダイクロイックミラー１０により分離さ
れた前記第２高調波を励起光として赤色から近赤外光ま
での光を発生する色素レーザ１１とから構成される。
尚、色素レーザ１１の色素としてＬＤＳ６９８を使用
し、６９２ｎｍから７１４ｎｍまで自在に可変できるよ
うになっている。

【００１７】さらに、前記基本波は，ミラー１５により
ステッピングモータ１２とＸステージ１３に固定されＸ
方向（図中の矢印）のみに移動可能な光ファイバー１４
に導光され、瞬間撮像装置６に導かれるようになってい
る。この時、光ファイバー１４をＸ方向に移動すること
で光路長を変化させ、瞬間撮像装置６のシャッターのタ
イミングを変えることができるようになっている。

【００１８】挿入部５は、前記色素レーザ１１のパルス
光を血管４内に導くための光ファイバー１７と、血管４
内に照射された光を像として検出し、瞬間撮像装置６に
伝送するためのイメージガイド１９と、血管内に生理食
塩水や処置具などが挿入可能とするための弾性チューブ
２０よりなるチャンネル２３とを挿通し、外部は弾性部
材よりなるフレシキブルチューブ２１で覆われている。
尚、光ファイバー１７の直後には光を拡散させる凹レン
ズ１８と、イメージガイド１９の直前には結像レンズ２
２が配置されている。

【００１９】前記瞬間撮像装置６は，前記イメージガイ
ド１９の基端面２４の像を後述するイメージインテンシ
ファイアー（Ｉ．Ｉ）２６の撮像面２５に結像するため
の結像レンズ２７と、前記像の偏光面を制限する第１の
偏光子２８と、強い光を照射されたときカー効果による
副屈折を起こす２硫化炭素やニトロベンゼンからなる液
体が満たされた石英性の透明容器２９と、偏光面が回転
可能なようにベルト３０を介してステッピングモータ３
１と連動する第２の偏光子３２と、前記光ファイバー１
４により導かれた基本波の光を遮断し色素レーザの光を
通過させる光学フィルター３３と、前記偏光子２８、３
２及び前記基本波の光によって副屈折を起こす液体が満
たされた容器２９とにより瞬間的にシャッターが開き撮
像面２５に投影され、この投影像を増幅するイメージイ
ンテンシファイアー２６と、このイメージインテンシフ
ァイアー２６に接続され、画像処理等がしやすいようＮ
ＴＳＣの映像信号に変換するＣＣＤカメラ３４とから構
成される。さらに、前記ＹＡＧレーザ８の前記基本波を
２硫化炭素が満たされた前記透明容器２９に照射するよ
うに、前記光ファイバー１４の出射端３４が臨み、安定
にシャッターが動作するように、その直後に前記基本波
が前記透明容器２９内の当該中央で集光するように集光
レンズ３５が配置されている。

【００２０】前記解析装置７は、前記ＣＣＤカメラ３４
の画像信号をディジタル処理可能なようにディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器３６と、複数の画像信号をた
め込む画像メモリ３７と、その画像をフィルタリング処
理や画像間で演算するための画像処理装置３８と、その
処理結果を表示する表示装置３８より構成される。また
解析装置７には前記ＹＡＧレーザ光の照射タイミングや
前記シャッターのタイミング、シャッター動作のＯＮ・
ＯＦＦを制御するため、制御回路４０が内蔵されてお
り、ＹＡＧレーザ８、ステッピングモータ１２、３１と
接続している。さらに、前記制御回路４０や画像処理装
置３８とコンピュータ４１が接続されており、このコン
ピュータ４１により散乱体内観察装置１の全体的な制御
を行うようになっている。

【００２１】このように構成された散乱体内観察装置１
の作用について説明する。

【００２２】まず、ＹＡＧレーザ８により、１０６４ｎ
ｍの近赤外光を発生させ、この光をＳＨＧ９に通過させ
ることで第２高調波の５３２ｎｍの光を発生させる。こ
の２つの波長の光をダイクロイックミラー１０により分
離し、それぞれ第２高調波は色素レーザ１１に、基本波
は光ファイバー１４に入射する。

【００２３】ここで、光ファイバー１４は光軸方向（Ｘ
方向）に移動可能であり、透明容器２９までの光路長を
変化させることにより、瞬間撮像装置６のシャッター開
閉のタイミングを変えることができる。

【００２４】色素レーザ１１に入射された第２高調波
は、色素レーザ１１の励起光として色素ＬＤＳ６９８に
より波長６９８ｎｍの赤色光に変換される。この赤色光
を光ファイバー１７に導光し、凹レンズ１８で広げられ
て血管４の中に照射される。尚、６８０ｎｍから１２０
０ｎｍの波長領域の光は血液に対し透過性が高く、血管
内の視察に向いており、前記６９８ｎｍの赤色光の代わ
りに近赤外光を用いても良い。

【００２５】血管内に照射された光は、血液１６の中を
散乱させながらも一部の光は狭窄部３に照射され結像レ
ンズ２２によりイメージガイド１９の先端面に結像され
る。このとき、その像は、血液による光散乱のため狭窄
部３の像が埋もれた状態の像であり、通常は観察できな
い。

【００２６】このように散乱光に埋もれた像は、イメー
ジガイド１９を伝搬し、その基端面２４を出射した像
は、結像レンズ２７により偏光子２８、ＣＳ2 が満たさ
れた透明容器２９、偏光子３２、光学フィルター３３を
通過させ、イメージインテンシファイアー２６の撮像面
２５に結像される。尚、前記偏光子２８と３２の偏光面
はそれぞれ垂直となるうよに配置されており、このまま
では像は偏光子３２を透過しない。

【００２７】そこで、前記光ファイバー１４により導か
れた基本波の光を前記像の伝搬方向と当該垂直方向か
ら、レンズ３５により透明容器２９の内部のほぼ中央付
近に集光するように照射することで、照射された短時間
のみ透明容器２９内の２硫化炭素溶液に副屈折（カー効
果）が生じ、像の偏光面がほぼ垂直に変換され、偏光子
３２を透過する。この時、光学フィルター２５は赤色光
を通過させるバンドパスフィルターであり、ノイズとな
る基本波を遮断する。

【００２８】前記イメージインテンシファイアー２６に
より得られ像は、ＣＣＤカメラによりＮＴＳＣの映像信
号に変換され、解析装置７ではこの映像信号をＡ／Ｄ変
換器３６によりＡ／Ｄ変換し画像メモリ３７に記憶し、
画像メモリ３７に記憶された画像情報を画像処理装置３
８で輪郭強調や画像間演算により画質を向上させて表示
装置３９で表示する。

【００２９】したがって、第１実施例の散乱体内観察装
置１は、透明容器２９内の２硫化炭素に光を照射するタ
イミングを狭窄部３から反射してきた光に同期させるこ
とで、血液による光散乱を抑制し、生理食塩水等のフラ
ッシュなしでも観察することができる。

【００３０】また、照射光を凹レンズ１８で拡散させる
ことで、光の局所的な集中による加熱がないので安全で
あり、さらに、光源２の基本波を光ファイバー１４を通
じて瞬間撮像装置６に導くことで、この強力な光が空中
を飛ばないので安全である。

【００３１】また、偏光子３２を回転させることで、シ
ャッター像を通常の像の両方を撮影できる。さらに、、
シャッターを動作させる光をレンズ３５で集光すること
で、光強度が低下しても効率よくシャッター動作ができ
る。

【００３２】さらにまた、結像レンズ２７とイメージイ
ンテンシファイアー２６の結像面２５の当該中間または
絞り位置に、副屈折を起こす透明容器を配置すること
で、像の歪みや明るさの不均等の少ない像を得ることが
できる。

【００３３】尚、血液以外の光散乱のない場合はステッ
ピングモータ３１とベルト３０により偏光子３２の偏光
面を回転させることで通常の観察も可能となる。また、
偏光子３２または２８を取り外し可能とすることでも通
常の観察が可能となる。

【００３４】次に、第２実施例について説明する。

【００３５】図２は、本発明の第２実施例に係る散乱体
内観察装置の構成を示す構成図である。

【００３６】第２実施例は、第１実施例におけるカー効
果によるシャッターの代わりに、電気的シャッターを用
いた実施例である。

【００３７】図２に示すように、散乱体内観察装置１ａ
は、前記ＹＡＧレーザ励起色素レーザまたは半導体レー
ザ、アルゴンレーザ励起チタンサファイアレーザなどに
より例えば半値全幅 ４ｐｓ、繰り返し３．８１ＭＨｚ
のパルス光を発生させるパルスレーザ４２と、前記パル
ス光のモードを固定し単一モードの光を発生するように
するモードロッカー４３と、前記モードロッカー４３と
同期して３．８１ＭＨｚまたはその分周の高周波信号を
発生させる周波数シンセサイザ４４と、前記高周波信号
の位相を自在に変化させる位相シフト４５と、位相がシ
フトされた高周波信号を増幅する超高速アンプ４６と、
前記超高速アンプ４６の出力の高周波信号出力と比例し
て増幅率を変えるイメージインテンシファイアー４７
と、前記イメージインテンシファイアーの画像をＮＴＳ
Ｃ信号に変換するＣＣＤカメラと、ＮＴＳＣ信号を蓄積
や各種画像処理を行う画像処理装置４８と、前記周波数
シンセサイザ４４、位相シフト４５および画像処理装置
４８を制御するコンピュータ４９とを備えて構成され
る。また、イメージインテンシファイアー４７と超高速
アンプ４６の間には切り替えスイッチング５１があり、
通常の観察の場合は高圧電源５２に切り替え可能になっ
ている。尚、この切り替えはコンピュータ４９により制
御されている。その他の構成については第１実施例と同
様であり、同じ符号を付して説明は省略する。

【００３８】このように構成された散乱体内観察装置１
ａの作用について説明する。

【００３９】まず、パルスレーザ４２により赤色から近
赤外領域のピコ秒のパルス光を発生させる。このときモ
ードロッカー４３により単一のモードのパルス光を繰り
返して発生させることができる。そして、このパルス光
をミラー１５を介してレンズ５０により光ファイバー１
７に導光し、第１の実施例同様に、血管内に照射し、関
心領域である狭窄部等からの反射光を結像レンズ２２、
イメージガイド１９を通じ検出する。イメージガイド１
９の端面２４は結像レンズ２７によりイメージインテン
シファイアー４７の結像面２５に結像される。その像は
イメージインテンシファイアー４７で数倍から数百倍に
増幅されるが、その増幅率は超高速アンプ４６の出力に
比例する。つまり、パルス光と超高速アンプ出力は同期
しており、関心領域である狭窄部からの反射光が最大に
増幅されるように、前記位相シフト４５により高周波信
号の位相シフト量を制御する。

【００４０】したがって、第２実施例の散乱体内観察装
置１ａは、第１実施例同様、関心領域である狭窄部から
の反射光が最大に増幅されるように、前記位相シフト４
５により高周波信号の位相シフト量を制御することで、
血液による光散乱を抑制し、生理食塩水等のフラッシュ
なしでも狭窄部を分解能高く観察する。

【００４１】さらに、カー効果によるシャッター手段を
用いた第１実施例では、副屈折物質として２硫化炭素や
ニトロベンゼンなど毒性や爆発性の高い物質を使用して
おり、取扱いの点で注意を必要としたが、第２実施例の
散乱体内観察装置１ａは、電気的に高速シャッターを実
現しているので安全性が高い。

【００４２】次に、第３実施例について説明する。

【００４３】図３は、本発明の第３実施例に係る散乱体
内観察装置の要部の構成を示す構成図である。

【００４４】第１実施例では通常観察を行う場合、偏光
子の偏光面を回転させていたが、第３実施例は、偏光子
及び複数のＮＤフィルターより構成される回転フィルタ
を用い、この回転フィルタにより複数のＮＤフィルター
を選択して通常の観察を行うものである。

【００４５】図３に示すように、副屈折を起こす物質が
満たされた透明容器２９と光学フィルター２５の間にス
テッピングモーター３１により回転可能な円板５３が配
置され、この円板５３には偏光子３２、透過率 ０．１
％のＮＤフィルター５４と、透過率１％のＮＤフィルタ
ー５５と、透過率１０％のＮＤフィルター５６が取り付
けられている。その他の構成は第１実施例と同じであ
る。

【００４６】シャッター動作の際は偏光子３２を配置
し、通常の場合はＮＤフィルター５４、５５、５６と順
次変え、適当な光量となる所でＮＤフィルターを固定し
観察する。その他の作用は第１実施例と同じである。

【００４７】血液中では関心領域からの反射光に比べ血
液による光散乱強度が数十倍から数百倍も高い。このた
め、通常の観察の際、シャッターを開放するとイメージ
インテンシファイアーには極めて強い光が入射され、最
悪の場合には結像面が焼き付く危険性があるが、第３実
施例はその焼き付けを簡単に防ぐことができる。すなわ
ち、第３実施例は、第１実施例の効果に加え、ＮＤフィ
ルター５４、５５、５６と順次変えＴＥ透過率が０．１
〜１０％と順次変化させることで，急激な光量の上昇を
防ぐことができ，イメージインテンシファイアー２６の
焼き付けを防止することができる。

【００４８】尚、ＮＤフィルターを置き換える手段の他
に、照射レーザの強度を変化させても良い。

【００４９】次に、第４実施例について説明する。

【００５０】図４ないし図６は本発明の第４実施例に係
わり、図４は散乱体内観察装置の要部の構成を示す構成
図、図５は光学フィルタの透過特性を説明する特性図、
図６はパルス光のタイミングを示すタイミング図であ
る。

【００５１】２硫化炭素に強い光つまり高いエネルギー
を照射し続けると、黄色く変色することや、炭化物が生
成され透明溶液中にスス状の粒子が浮游する。このた
め、レーザ光が前記粒子に吸収されたり、散乱されたり
するため、シャッター動作が不安定になることがある
が、第４実施例は、ススなどによる透明溶液の劣化状態
をモニターし、かつ透明容器が取り外し可能とする実施
例である。

【００５２】図４に示すように、透明容器２９が取り外
し可能なように、光吸収物質よりなり開閉自在な蓋５７
と、前記蓋５７を開けた際前記透明容器２９を外枠５８
より取り出し可能とするため、押し出す弾性部材よりな
るバネ５９と、前記蓋５７の開閉の際透明容器２９の衝
撃を和らげる弾性部材６０と、前記透明容器２９を挾み
配置され、光反射面６３を持ったプリズム６１、６２
と、光学フィルター３３を透過しない波長領域の光を発
生するＬＥＤまたはレーザダイオードからなる光発生素
子６４と、前記光発生素子６４の光を当該ビーム光とす
る集光レンズ６５と、前記ビーム光が透明容器２９内を
通過した光検出するため直前に集光レンズ６６が配置さ
れた光検出器６７より構成される。その他の構成につい
ては第１実施例前述と同様であり省略する。尚、光発生
素子６４と光検出器６７の位置を取り替えても良い。

【００５３】ここで、図５に光学フィルター３３の透過
波長特性を示す。λ1は血管内に照射する波長の光であ
り、λ3 はシャッター動作をする波長の光である。それ
に対し、前記光発生素子６４に使用する波長はλ2 と前
記波長と異っている。つまり、前記λ2 およびλ3 の光
は光学フィルター３３を透過せず、観察光のλ1のみ透
過するのでイメージインテンシファイアー２６にはノイ
ズとなるλ2 、λ3 の光が入射しない。

【００５４】図６にタイミング特性を示す。観察光λ1
は約300ms の繰り返しで受光される（ａ）。また、これ
に同期してシャッターを動作させるため、シャッターを
動作させるλ3 は前記λ1 と同位相で繰り返される
（ｂ）。それに対し、光発生素子６４のλ2 の光は前記
光と位相を例えば180 °ずらし照射する（ｃ）。このた
め、光検出器６７には前記λ1 およびλ3 とλ2 が交互
に受光される（ｄ）。そこで、λ2 （ｃ）のタイミング
で光検出器６７にゲートをかけることで前記λ1 および
λ3 の影響を取り除くことができる。尚、光検出器６７
の直前にλ2 のみのの光を通過するバンドパスフィルタ
ーを配置しても良い。

【００５５】このように構成された第４実施例では ま
ず、光発生素子６４により波長λ2のパルス光を発生さ
せ、集光レンズ６５によりビーム状の光にする。この光
をプリズム６１の反射面６３で反射させ、副屈折物質が
満たされた透明容器２９とほぼ垂直になるように照射
し、前記透明容器内を通過させる。この通過した光をも
う一方のプリズム６２の反射面６３で図４中下方に反射
させ、集光レンズ６６で集光し、光検出器６７で検出す
る。透明容器２９内の溶液が劣化するとスス状の粒子が
浮游または透明容器表面に付着し始め、光発生素子６４
の波長λ2 の光は前記粒子により散乱あるいは吸収さ
れ、光検出器６７に入射する光量は減少する。

【００５６】つまり、λ2 の光量の減少を操作者に知ら
せることで、副屈折物質例えば２硫化炭素の劣化を知
り、必要によっては蓋５７を開け、透明容器２９ごと交
換する。

【００５７】したがって、第１実施例の効果に加えて、
操作者は正確に副屈折物質の劣化状態を知ることができ
るので、透明容器２９内の溶液が劣化した場合には、透
明容器２９が簡単に取り替え可能であるので観察途中で
もすぐにきれいな像を見ることができ、したがって、常
に良好な血管像が得ることができる。

【００５８】次に、第５実施例について説明する。

【００５９】図７ないし図９は本発明の第５実施例に係
わり、図７は散乱体内観察装置の概念構成を示す構成
図、図８は散乱体内観察装置の要部の構成を示す構成
図、図９は散乱体内観察装置の変形例の要部の構成を示
す構成図である。

【００６０】前述のようにカーシャッターを用いること
で血液による光散乱をある程度抑制することができる。
しかしながら、全血のような場合では、カーシャッター
による散乱光抑制に限界がある。そこで、第５実施例
は、偏光子を用い、血液による反射・散乱を抑制する方
法を示す。

【００６１】図７（ａ）に示すように、第５実施例の散
乱体内観察装置の概念構成は、ピコ秒パルスレーザ６８
によりパルス光を発生させ、そのパルス光の一部はビー
ムサンプラー６９で取り出し超高速光検出器７０でスト
リークカメラ７６の掃引のタイミングを決める。他の多
くの光はビームサンプラー６９を透過し、第１の偏光子
７１により直線偏光に変換され、さらにビームスプリッ
ター７２を透過し、血液７３の内部に配置された血管７
４に照射される。そして、前記血液７３および血管７４
より反射・散乱してきた光を再びビームスプリッター７
２でほぼ垂直方向に反射し、第２の偏光子７５を通しス
トリークカメラ７６が超高速度で測定する。尚、血液と
空間からの鏡面反射が入射されないように、その界面の
角度が調整されている。また、偏光による効果が分かる
ように血液はヘマトクリット値５％程度に薄めてある。

【００６２】図７（ｂ）に第１の偏光子７１と第２の偏
光子７５の偏光面が平行の時の反射パルスプロファイル
を示す。位置方向は血管の移動を示し、中央に血管のエ
ッジ端がある。血管からの反射・散乱光が血液による反
射・散乱光に埋もれている。それに対し、図７（ｃ）で
は第１の偏光子と第２の偏光子の偏光面を垂直となるよ
うに配置した場合では、血液による反射・散乱が抑制さ
れ、血管による反射・散乱光の多くが偏光面を保存され
ているが、それに対し、血管の場合では偏光面が乱さ
れ、入射光と温時偏光面を持つ光を遮断することで、血
液による反射・散乱を抑制し、血管の像をＳ／Ｎ良く測
定できる。

【００６３】上述した概念構成を実際の散乱体内観察装
置に適用する。光ファイバー１７と凹レンズ１８の間に
偏光子７７と、結像レンズ２２とイメージガイド１９の
間に偏光子７８を配置し、それぞれの偏光面が垂直なる
ようにする。その他の構成は第１実施例あるいは第２実
施例の構成を採用してもよいので、説明は省略する。

【００６４】光ファイバー１７より出射したパルス光
は、偏光子７７により、例えば、図８中紙面と垂直な方
向に偏光面を持つ直線偏光に変換される。この光を凹レ
ンズ１８で広げ、血液中の関心領域に照射し、その反射
・散乱光を結像レンズ２２で偏光子７８を通じイメージ
ガイド１９に結像する。このとき、偏光子７８は図８中
紙面と平行な方向に偏光面を持っており、血液による反
射・散乱光した光のうち、偏光面が保存された光が遮断
され、Ｓ／Ｎ良く血管像を測定できる。その他の作用、
効果は、第１あるいは第２実施例と同様である。

【００６５】次に、照射用の光ファイバー１７の代わり
にイメージガイド１９を光照射手段と兼用した変形例を
説明する。

【００６６】図９に示すように、血管内部を観察するた
めのパルス光をビームスプリッター７９によりイメージ
ガイド９１に入射する。このパルス光は偏光子８０、λ
／４板８１、結像レンズ２２を通じ、挿入部５の先端よ
り出射され、この時、前記パルス光は偏光子８０により
直線偏光にされ、さらに、前記偏光方向と光軸が４５°
に設置されたλ／４板８１により円偏光に変換される。
このように円偏光された光が血液・血管に照射され、前
述の場合と同様に血液からは偏光が保持されて反射・散
乱されると、先の円偏光の回転方向が逆廻りとなり、再
びλ／４板８１を通過すると、偏光子８０の偏光面９０
°となり、偏光子８０を透過することが出来なくなる。
したがって、血液による反射・散乱光した光のうち、偏
光面が保存された光が遮断され、Ｓ／Ｎ良く血管像を測
定できる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、本
発明の散乱体内観察装置は、視野確保手段を必要とせず
に、散乱体壁からの反射光を効率よく検出することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る散乱体内観察装置の構成を示
す構成図である。

【図２】第２実施例に係る散乱体内観察装置の構成を示
す構成図である。

【図３】第３実施例に係る散乱体内観察装置の要部の構
成を示す構成図である。

【図４】第４実施例に係る散乱体内観察装置の要部の構
成を示す構成図である。

【図５】第４実施例に係る光学フィルタの透過特性を説
明する特性図である。

【図６】第４実施例に係るパルス光のタイミングを示す
タイミング図である。

【図７】第５実施例に係る散乱体内観察装置の概念構成
を示す構成図である。

【図８】第５実施例に係る散乱体内観察装置の要部の構
成を示す構成図である。

【図９】第５実施例に係る散乱体内観察装置の変形例の
要部の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１…散乱体内観察装置 ２…光源 ５…挿入部 ６…瞬間撮像装置 ７…解析装置 ８…ＹＡＧレーザ １１…色素レーザ ２６…イメージインテンシファイアー ２８…偏光子 ２９…透明容器 ３２…偏光子 ３４…ＣＣＤカメラ

【手続補正書】

【提出日】平成４年８月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】また、通常、血管内は血液で満たされてお
り、血管内視鏡で直接血管壁を観察しようとすると、血
管内視鏡先端部より照射した光のほとんどが血液により
反射・散乱され、その光が血管内視鏡の観察窓に直接入
射するため、実際に見たい血管壁などの像を観察するこ
とが出来ない。そこで、血管内視鏡では、血管内を観察
する際に、カテーテルチューブや内視鏡チャンネルから
生理食塩水を血管内にフラッシュし、血液を排除するこ
とで視野を確保していた。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】前記光源２は、波長 １０６４ｎｍ、半値
全幅 ５０ｐｓ、繰り返し３０Ｈｚ、平均出力４８０ｍ
Ｗの光を発生するＹＡＧレーザ８と、前記ＹＡＧレーザ
光の第２高調波（波長５３２ｎｍ）を発生させるＫＴ
Ｐ、ＫＤＰなど非線形光学素子よりなるＳＨＧ（セカン
ドハーモニックジェネレータ）９と、前記光の基本波
（１０６４ｎｍ）と第２高調波を分離するダイクロイッ
クミラー１０と、このダイクロイックミラー１０により
分離された前記第２高調波を励起光として赤色から近赤
外光までの光を発生する色素レーザ１１とから構成され
る。尚、色素レーザ１１の色素としてＬＤＳ６９８を使
用し、６９２ｎｍから７１４ｎｍまで自在に可変できる
ようになっている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】前記解析装置７は、前記ＣＣＤカメラ３４
の画像信号をディジタル処理可能なようにディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器３６と、複数の画像信号をた
め込む画像メモリ３７と、その画像をフィルタリング処
理や画像間で演算するための画像処理装置３８と、その
処理結果を表示する表示装置３９より構成される。また
解析装置７には前記ＹＡＧレーザ光の照射タイミングや
前記シャッターのタイミング、シャッター動作のＯＮ・
ＯＦＦを制御するため、制御回路４０が内蔵されてお
り、ＹＡＧレーザ８、ステッピングモータ１２、３１と
接続している。さらに、前記制御回路４０や画像処理装
置３８とコンピュータ４１が接続されており、このコン
ピュータ４１により散乱体内観察装置１の全体的な制御
を行うようになっている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】そこで、前記光ファイバー１４により導か
れた基本波の光を前記像の伝搬方向と当該垂直方向か
ら、レンズ３５により透明容器２９の内部のほぼ中央付
近に集光するように照射することで、照射された短時間
のみ透明容器２９内の２硫化炭素溶液に副屈折（カー効
果）が生じ、像の偏光面がほぼ垂直に変換され、偏光子
３２を透過する。この時、光学フィルター３３は赤色光
を通過させるバンドパスフィルターであり、ノイズとな
る基本波を遮断する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】図２に示すように、散乱体内観察装置１ａ
は、前記ＹＡＧレーザ励起色素レーザまたは半導体レー
ザ、アルゴンレーザ励起チタンサファイアレーザなどに
より例えば半値全幅 ４ｐｓ、繰り返し３．８１ＭＨｚ
のパルス光を発生させるパルスレーザ４２と、前記パル
ス光のモードを固定し単一モードの光を発生するように
するモードロッカー４３と、前記モードロッカー４３と
同期して３．８１ＭＨｚまたはその分周の高周波信号を
発生させる周波数シンセサイザ４４と、前記高周波信号
の位相を自在に変化させる位相シフト４５と、位相がシ
フトされた高周波信号を増幅する超高速アンプ４６と、
前記超高速アンプ４６の出力の高周波信号出力と比例し
て増幅率を変えるイメージインテンシファイアー４７
と、前記イメージインテンシファイアーの画像をＮＴＳ
Ｃ信号に変換するＣＣＤカメラ３４と、ＮＴＳＣ信号を
蓄積や各種画像処理を行う画像処理装置４８と、前記周
波数シンセサイザ４４、位相シフト４５および画像処理
装置４８を制御するコンピュータ４９とを備えて構成さ
れる。また、イメージインテンシファイアー４７と超高
速アンプ４６の間には切り替えスイッチング５１があ
り、通常の観察の場合は高圧電源５２に切り替え可能に
なっている。尚、この切り替えはコンピュータ４９によ
り制御されている。その他の構成については第１実施例
と同様であり、同じ符号を付して説明は省略する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】血液中では関心領域からの反射光に比べ血
液による光散乱強度が数十倍から数百倍も高い。このた
め、通常の観察の際、シャッターを開放するとイメージ
インテンシファイアーには極めて強い光が入射され、最
悪の場合には結像面が焼き付く危険性があるが、第３実
施例はその焼き付けを簡単に防ぐことができる。すなわ
ち、第３実施例は、第１実施例の効果に加え、ＮＤフィ
ルター５４、５５、５６と順次変えて透過率が０．１〜
１０％と順次変化させることで，急激な光量の上昇を防
ぐことができ，イメージインテンシファイアー２６の焼
き付けを防止することができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６２】図７（ｂ）に第１の偏光子７１と第２の偏
光子７５の偏光面が平行の時の反射パルスプロファイル
を示す。位置方向は血管の移動を示し、中央に血管のエ
ッジ端がある。血管からの反射・散乱光が血液による反
射・散乱光に埋もれている。それに対し、図７（ｃ）で
は第１の偏光子と第２の偏光子の偏光面を垂直となるよ
うに配置した場合では、血液による反射・散乱が抑制さ
れ、血管のエッジ像がはっきり捉えられているのがわか
る。つまり、血管による反射・散乱光の多くが偏光面を
保存されているが、それに対し、血管の場合では偏光面
が乱され、入射光と同じ偏光面を持つ光を遮断すること
で、血液による反射・散乱を抑制し、血管の像をＳ／Ｎ
良く測定できる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】図９に示すように、血管内部を観察するた
めのパルス光をビームスプリッター７９によりイメージ
ガイド１９に入射する。このパルス光は偏光子８０、λ
／４板８１、結像レンズ２２を通じ、挿入部５の先端よ
り出射され、この時、前記パルス光は偏光子８０により
直線偏光にされ、さらに、前記偏光方向と光軸が４５°
に設置されたλ／４板８１により円偏光に変換される。
このように円偏光された光が血液・血管に照射され、前
述の場合と同様に血液からは偏光が保持されて反射・散
乱されると、先の円偏光の回転方向が逆廻りとなり、再
びλ／４板８１を通過すると、偏光子８０の偏光面と９
０°となり、偏光子８０を透過することが出来なくな
る。したがって、血液による反射・散乱光した光のう
ち、偏光面が保存された光が遮断され、Ｓ／Ｎ良く血管
像を測定できる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス光を発生する光源と、 前記光源により発生したパルス光を被検体に導くパルス
   光伝送手段と、 前記被検体内部より散乱・反射してきた光を像として伝
   送する像伝送手段と、 前記光源が発生する前記パルス光と同期し、前記像伝送
   手段により伝送された像を一時的に撮像する瞬間撮像手
   段とを備えたことを特徴とする散乱体内観察装置。