校準裝置和校準方法

校準裝置和校準方法
【專利摘要】本發明提供能夠通過1次操作來進行多個校準項目的校準裝置和校準方法。具有標準反射板（43），該標準反射板（43）在測定探針（3）插入到插入部（41a）中的狀態下配置在與測定探針（3）的前端部隔開規定距離L的位置，并且在該標準反射板（43）中，在測定對象波長范圍內，反射率在照射面內相同，并且反射特性穩定，與標準反射板（43）使用規定距離L確定的空間相干長度Lsc相比，構成標準反射板（43）的材料的散射平均自由行程較大。
【專利說明】校準裝置和校準方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及對計測與計測對象的內部構造有關的信息作為光的散射/吸收量的光學測定裝置進行校準的校準裝置和校準方法。
【背景技術】
[0002]以往，從活體組織等比較弱的散射介質朝向后方的散射返回光基于該照明光的空間可干涉度(空間相干性)而被觀察為干涉增強光是已知的(參照非專利文獻I)。利用該現象的分光信息計測技術被稱為LEBS (Low-Enhanced Backscattering Spectroscopy:低增強后散射光譜學)，認真研究了干涉圖案針對散射介質內的散射平均自由行程(散射系數的倒數)的特性(參照非專利文獻2)。該散射平均自由行程與散射介質的內部構造變化存在相關，用于檢測早期癌中可見的微小的組織構造變化。例如，能夠使用散射返回光的干涉圖案進行大腸癌的判別是已知的(參照非專利文獻3 )。
[0003]在上述LEBS中，已知有適用于通過插入內窺鏡中的細徑探針進行體內的非侵襲計測的技術(參照專利文獻I)。在該技術中，為了取得干涉圖案，在形成干涉圖案的面內的不同的多個位置配置檢測光纖，利用與各檢測光纖對應的檢測器來檢測信號。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻 1:美國專利申請公開第2009/0009759號說明書
[0007]非專利文獻
[0008]非專利文獻 1:Young L.Kim, et.al,:Low-coherence enhanced backscattering ；review of principles and applications for colon cancer screening, Journal ofBiomedical Optics’ll (4)，0411252006 年
[0009]非專利文獻 2:V, Turzhitsky, et.al,:Characterization of Light transportin Scattering Media at Subdiffusion Length Scales with Low-Coherence EnhancedBackscattering, IEEE journal of selected topics in quantum electronics, Vol.16,N0.3,619 (2010)
[0010]非專利文獻3:Hemant K.Roy, et.al, !Association between Rectal OpticalSignatures and Colonic Neoplasia !Potential Applications for Screening, CancerResearch,69 (10),4476 (2009)

【發明內容】

[0011]發明要解決的課題
[0012]但是，在上述LEBS中，為了得到準確的測定結果，需要進行包含多個檢測光纖和多個檢測器各自的檢測效率的校正、照明光纖照射的照明光的照射強度光譜的校正、基于散射介質上的檢測范圍的偏移的檢測信號的校正、去除來自散射介質以外的外界干擾光的校正和強度基準(強度U 7 7 > 7)的校正在內的多個校準項目。因此，必須按照每個校準項目使用單獨的裝置分別測定所需要的數據，煩雜的作業成為用戶的負擔。
[0013]本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供能夠通過I次操作來測定多個校準項目的校準裝置和校準方法。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]為了解決上述課題并實現目的，在本發明的校準裝置中，該校準裝置取得在光學測定裝置對來自測定對象物的返回光進行校正時使用的多個校準數據，所述光學測定裝置具有測定探針和多個檢測部，所述測定探針具有對所述測定對象物照射至少包含測定對象波長的光的照明光的照明光纖、以及接收在所述測定對象物進行反射和/或散射后的所述照明光的所述返回光的多個檢測光纖，所述多個檢測部檢測由所述多個檢測光纖分別接收的所述返回光，所述校準裝置的特征在于，其具有:插入部，其供所述測定探針插入；以及標準反射板，其配置于在所述測定探針插入所述插入部中的狀態下與所述測定探針的前端隔開規定距離的位置，在所述照明光的照射面內，所述測定對象波長范圍內的光的反射率相同，構成所述標準反射板的材料的散射平均自由行程大于所述規定距離內的空間相干長度。
[0016]并且，本發明的校準裝置的特征在于，在上述發明中，構成所述標準反射板的材料的散射平均自由行程大于所述空間相干長度的2倍，并且，各向異性參數為0.85以下。
[0017]并且，本發明的校準裝置的特征在于，在上述發明中，構成所述標準反射板的材料的散射平均自由行程與所述空間相干長度的2倍大致相等，并且，各向異性參數大于0.85。
[0018]并且，本發明的校準裝置的特征在于，在上述發明中，所述校準裝置還具有驅動部，在所述光學測定裝置取得所述校準數據時，該驅動部使所述標準反射板移動到所述測定探針的前端側。
[0019]并且，本發明的校準·裝置的特征在于，在上述發明中，所述校準裝置還具有收納所述標準反射板的收納部，所述插入部和所述收納部配置成彼此能夠連結或切換。
[0020]并且，本發明的校準裝置的特征在于，在上述發明中，所述插入部具有在內表面施加了吸收光的光吸收部件的呈筒狀的光吸收部，所述多個校準數據是在所述收納部內進行測定時的標準反射板校準數據、和在所述插入部內進行測定時的所述測定探針的內部反射校準數據。
[0021 ] 并且，本發明的校準裝置的特征在于，在上述發明中，所述插入部呈一端開口的有底筒狀，具有在供所述測定探針插入的插入口附近的位置的內表面施加了吸收光的光吸收部件的光吸收部，在底部設有所述標準反射板。
[0022]并且，本發明的校準裝置的特征在于，在上述發明中，所述插入部是彎曲的。
[0023]并且，本發明的校準裝置的特征在于，在上述發明中，所述校準裝置還具有--第I容器，其在內部施加有吸收光的光吸收部件；第2容器，其收納有所述標準反射板；切換部，其針對所述插入部切換所述第I容器和所述第2容器的位置；以及切換驅動部，其驅動所述切換部。
[0024]并且，本發明的校準方法，該校準方法對光學測定裝置使用校準裝置來取得校準數據，所述光學測定裝置具有測定探針和多個檢測部，所述測定探針具有對所述測定對象物照射至少包含測定對象波長的光的照明光的照明光纖、以及以不同的角度接收在所述測定對象物進行反射和/或散射后的所述照明光的所述返回光的多個檢測光纖，所述多個檢測部檢測由所述多個檢測光纖分別接收的所述返回光，所述校準方法的特征在于，其包括以下步驟:第I步驟，在使所述測定探針對所述校準裝置的在內部施加了吸收光的光吸部件的插入部照射所述照明光時，取得所述檢測部檢測的所述測定探針的內部反射校準用數據；以及第2步驟，在所述測定探針對所述校準裝置內的標準反射板照射所述照明光時，取得由所述檢測部檢測的標準反射板校準數據，所述標準反射板配置在與所述測定探針的前端隔開規定距離的位置，并且在所述標準反射板中，在所述照明光的照射面內，所述測定對象波長范圍內的光的反射率相同，構成所述標準反射板的材料的散射平均自由行程大于所述規定距離內的空間相干長度。
[0025]發明效果
[0026]根據本發明，校準裝置具有標準反射板，該標準反射板配置于在測定探針插入插入部中的狀態下與測定探針的前端部隔開規定距離L的位置，在該標準反射板中，在測定對象波長范圍內，反射率在照射面內相同，并且反射特性穩定，構成標準反射板的材料的散射平均自由行程大于規定距離內的空間相干長度。其結果，得到能夠容易地通過一個動作進行煩雜的多個校準項目的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是示意地示出本發明的實施方式I的光學測定裝置和校準裝置的結構的框圖。
[0028]圖2是示意地示出以包含測定探針的長度方向的中心軸的方式切斷本發明的實施方式I的光學測定裝置的測定探針的前端而得到的截面的圖。
[0029]圖3是從前端側觀察本發明的實施方式I的光學測定裝置的測定探針的主視圖。
[0030]圖4是示出在內窺鏡系統中使用本發明的實施方式I的光學測定裝置時的狀況的圖。
[0031]圖5是示意地示出本發明的實施方式I的光學測定裝置檢測的干涉圖案的圖。
[0032]圖6是示意地示出本發明的實施方式I的光學測定裝置檢測的信號的強度的圖。
[0033]圖7是示意地示出在對本發明的實施方式I的光學測定裝置的測定探針照射相同強度的光時的信號中各檢測部檢測的信號強度的圖。
[0034]圖8是示意地示出在對本發明的實施方式I的光學測定裝置的測定探針照射相同強度的光時、校準前的各檢測部檢測的信號強度的圖。
[0035]圖9是示意地示出對在對本發明的實施方式I的光學測定裝置的測定探針照射相同強度的光時由各檢測部檢測的信號強度進行了校準時的信號強度的圖。
[0036]圖10是示意地示出本發明的實施方式I的光學測定裝置的測定探針照射照明光的照明區域和檢測照明光的返回光的檢測區域的圖。
[0037]圖11是示出散射平均自由行程相對于空間相干長度的比值、與將看到的光源尺寸除以干涉圖案的半峰全寬而得到的比值之間的關系的圖。
[0038]圖12是示意地示出干涉圖案的半峰全寬的圖。 [0039]圖13是示意地示出用照明光纖的芯徑與到標準反射板的距離之比來表示的量的圖。
[0040]圖14是相當于與干涉圖案的半峰全寬相當的干涉峰收斂于照明光纖的芯內的情況的圖。
[0041]圖15是示出芯徑和包層厚度在照射光纖和檢測光纖中不同的情況的圖。
[0042]圖16是示出包含由本發明的實施方式I的光學測定裝置執行的校準處理的運算處理的概要的流程圖。
[0043]圖17是示意地示出本發明的實施方式2的校準裝置的截面的圖。
[0044]圖18是示意地示出本發明的實施方式2的變形例的校準裝置的截面的圖。
[0045]圖19是示意地示出本發明的實施方式3的校準裝置的截面的圖。
[0046]圖20是示意地示出本發明的實施方式3的光學測定裝置使用校準裝置進行的校準處理的概要的圖。
[0047]圖21是示意地示出本發明的實施方式4的校準裝置的截面的圖。
[0048]圖22是示意地示出本發明的實施方式5的校準裝置的截面的圖。
[0049]圖23是示意地示出本發明的實施方式5的校準裝置的截面的圖。
[0050]圖24是示意地示出本發明的實施方式6的校準裝置的截面的圖。
[0051]圖25是示意地示出在本發明的實施方式7的校準裝置上安裝了光學測定裝置的測定探針的狀態的 截面的圖。
【具體實施方式】
[0052]下面，參照附圖對本發明的光學測定裝置和校準裝置的優選實施方式進行詳細說明。并且，在附圖的記載中，對相同部分標注相同標號進行說明。并且，附圖是示意性的，需要留意到各部件的厚度與寬度的關系、各部件的比率等與現實不同。并且，在附圖相互之間，也包含彼此的尺寸關系、比率不同的部分。另外，本發明不由本實施方式限定。
[0053](實施方式I)
[0054]圖1是示意地示出本發明的實施方式I的光學測定裝置和校準裝置的結構的框圖，是示出在光學測定裝置上連接了校準裝置的狀態的圖。
[0055]首先，對光學測定裝置進行說明。圖1所示的光學測定裝置I具有對作為散射體的活體組織等測定對象物進行光學測定并對測定對象物的性狀(特性)進行測定的主體部
2、以及相對于主體部2拆裝自如且被插入被檢體內的可拋棄型的測定探針3。
[0056]主體部2具有電源20、光源部21、連接器部22、第I檢測部23、第2檢測部24、第3檢測部25、輸入部26、輸出部27、記錄部28、控制部29。電源20對主體部2的各部供給電力。
[0057]光源部21經由連接器部22向測定探針3射出對測定對象物進行照射的不相干光的照明光。使用白色LED (Light Emitting Diode:發光二極管)、氙燈、鎢燈及鹵素燈這樣的不相干光源和多個透鏡來實現光源部21。作為這種透鏡，例如可以舉出聚光透鏡或準直透鏡等。光源部21射出具有包含在規定波段中的波長成分的照明光。
[0058]連接器部22以拆裝自如的方式連接測定探針3。連接器部22將光源部21射出的照明光傳播到測定探針3，并且，將從測定探針3入射的多個光分別傳播到第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25。
[0059]第I檢測部23檢測從測定探針3照射的照明光在測定對象物進行反射和/或散射后的照明光的返回光，將該檢測結果輸出到控制部29。具體而言，第I檢測部23檢測從測定探針3入射的散射光的光譜成分和強度分布，將該檢測結果輸出到控制部29。使用分光測定器或受光傳感器等來實現第I檢測部23。
[0060]第2檢測部24由與第I檢測部23相同的結構實現，檢測從測定探針3照射的照明光在測定對象物進行反射和/或散射后的照明光的返回光，將該檢測結果輸出到控制部29。
[0061]第3檢測部25由與第I檢測部23相同的結構實現，檢測從測定探針3照射的照明光在測定對象物進行反射和/或散射后的照明光的返回光，將該檢測結果輸出到控制部29。
[0062]輸入部26受理指示起動主體部2的指示信號、指示主體部2開始測定測定對象物SI的指示信號和指示構成處理的指示信號等的輸入，將其輸出到控制部29。使用按壓式開關或觸摸面板等來實現輸入部26。
[0063]輸出部27在控制部29的控制下輸出主體部2中的各種信息、例如測定對象物的測定結果。使用液晶或有機EL (Electro Luminescence:電致發光)等顯示器和揚聲器等來實現輸出部27。
[0064]控制部29通過進行與主體部2的各部對應的指示信息和數據的轉送等，總括地控制主體部2。控制部29使用CPU (Central Processing Unit:中央處理單元)等而構成。控制部29具有運算部291。
[0065]運算部291根據分別由第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25檢測到的檢測結果進行多個運算處理，計算與測定對象物的性狀有關的特性值。
[0066]接著，對測定探針3進行說明。圖2是示意地示出以包含測定探針3的長度方向的中心軸的方式切斷測定探針3·的前端而得到的截面的圖。圖3是從前端側觀察測定探針3的主視圖。
[0067]圖1~圖3所示的測定探針3具有照明光纖31、第I檢測光纖32、第2檢測光纖33、第3檢測光纖34、光纖保持部35、棒狀透鏡36(光學元件)。照明光纖31、第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34分別使用芯徑為P !且包層的厚度為P 2的光纖來實現。
[0068]照明光纖31使經由連接器部22從光源部21入射的照明光經由棒狀透鏡36照射到測定對象物或校準裝置4。
[0069]第I檢測光纖32檢測(接收)照明光纖31照射的、經由棒狀透鏡36在測定對象物或校準裝置4進行反射和/或散射后的照明光的返回光，將其傳播到第I檢測部23。
[0070]第2檢測光纖33檢測照明光纖31照射的、經由棒狀透鏡36在測定對象物或校準裝置4進行反射和/或散射后的照明光的返回光，將其傳播到第2檢測部24。
[0071]第3檢測光纖34檢測照明光纖31照射的、經由棒狀透鏡36在測定對象物或校準裝置4進行反射和/或散射后的照明光的返回光，將其傳播到第3檢測部25。
[0072]光纖保持部35以在一條直線上排列或不規則排列的方式保持照明光纖31、第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34各自的前端。具體而言，光纖保持部35以使照明光纖31、第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34的光軸相互平行的方式，保持照明光纖31、第2檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34。并且，光纖保持部35以使得照明光的返回光以不同角度入射的方式，分別在規定位置固定照明光纖31、第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34。例如，光纖保持部35以使從照明光纖31照射的照明光的返回光以角度Θ入射到第I檢測光纖32的方式保持照明光纖31和第I檢測光纖32。光纖保持部35使用玻璃、樹脂或金屬等而實現。
[0073]棒狀透鏡36設置在光纖保持部35的前端。棒狀透鏡36使用具有規定的透射性的玻璃或塑料等而實現，呈圓柱狀，以使得照明光纖31、第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34各自的前端與測定對象物或校準裝置4之間的距離恒定。
[0074]接著，對校準裝置4進行說明。校準裝置4具有容器41、防止測定探針3插入的擋部42、以及校準處理中使用的標準反射板43。
[0075]容器41呈筒狀，具有測定探針3能夠插入的插入部41a、以及收納標準反射板43的收納部41b。容器41 一體形成有插入部41a和收納部41b。
[0076]擋部42呈圓環狀，設置在收納部41b上。擋部42防止測定探針3被插入收納部41b內。擋部42的內徑小于測定探針3的外徑。擋部42使從測定探針3的棒狀透鏡36的前端到標準反射板43的規定距離L維持恒定。
[0077]標準反射板43配置于在測定探針3插入插入部41a中的狀態下與測定探針3的前端部隔開規定距離L的位置。標準反射板43是使用在測定探針3照射的照明光的照射面內，測定對象波長范圍內的光的反射率相同的材料構成的。具體而言，構成標準反射板43的材料的散射平均自由行程被設定為大于規定距離L中的空間相干長度的值。
[0078]如上所述構成的光學測定裝置I在利用校準裝置4進行校準處理后，如圖4所示，測定探針3經由設于內窺鏡系統5的內窺鏡裝置51 (內窺鏡鏡體)中的處置器械通道51a被插入被檢體內，照 明光纖31對測定對象物照射照明光，第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34分別以不同的散射角度檢測在測定對象物進行反射和/或散射后的照明光的返回光，將其傳播到第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25。然后，運算部291根據第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25分別檢測到的檢測結果，運算示出測定對象物的性狀的特性值。
[0079]接著，對光學測定裝置I的校準項目進行詳細說明。圖5是示意地示出光學測定裝置I檢測的干涉圖案的圖。圖6是示意地示出光學測定裝置I檢測的信號的強度的圖。在圖5和圖6中，設照明光纖31為照明光纖S，設第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34分別為第I檢測光纖Cl1、第2檢測光纖d2和第3檢測光纖d3進行說明。并且，在圖5和圖6中，第I檢測光纖Cl1和第2檢測光纖d2對應于干涉圖案的下端(裾)部分的強度，第3檢測光纖屯對應于能夠忽略干涉影響的程度的擴散光成分的強度。并且，在圖6中，在設照明光纖31為檢測光纖S的情況下，還示出該檢測光纖S檢測的強度。另外，在圖6中，示出為與特定波長對應的信號值。
[0080]如圖5和圖6所示，由于檢測光纖S檢測的信號值對應于干涉圖案的最大值，所以強度最大。進而，由于位于與檢測光纖SI隔開相同距離的位置，因此第I檢測光纖Cl1和第2檢測光纖d2分別檢測的信號值的強度相同。并且，第3檢測光纖d3檢測的信號值的強度最小。但是，信號值受到檢測路徑的導光效率的偏差、以及第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25各自的檢測靈敏度的偏差的影響。因此，如圖7所示，在對測定探針3照射相同強度的光的情況下，第I檢測光纖Cl1、第2檢測光纖d2和第3檢測光纖d3分別檢測的信號值也不恒定(參照圖8)。因此，如圖9所示，需要進行校準，以使得第I檢測光纖Cl1、第2檢測光纖d2和第3檢測光纖d3分別檢測的檢測強度恒定。
[0081]并且，如圖10所示，由于照明光纖31照射照明光的照明區域A與第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34分別檢測照明光的返回光的檢測區域B不一致，所以，信號值產生偏差。例如，如圖10所示，照明光纖31照射照明光的照明區域A和第3檢測光纖34檢測照明光的返回光的檢測區域B不同。因此，光學測定裝置I需要進行基于測定對象物的檢測范圍的偏差的檢測信號的校正。
[0082]接著，對校準裝置4的標準反射板43進行詳細說明。為了進行上述校準項目，對應于標準反射板43上的空間可干涉度即空間相干長度Lsc來設定校準裝置4，以使得標準反射板43的材料特性滿足條件(I)或條件(2 )。
[0083](I):1s* ≥ 2Lsc、并且 g ≤ 0.85
[0084](2):ls* N 2Lsc、并且 g>0.85
[0085]這里，Is*表示構成標準反射板43的材料的散射平均自由行程，g表示標準反射板43的散射方向的各向異性參數。另外，在條件(2)中，只要是ls7Lsc=l~3的范圍即可。
[0086]并且，如圖1所示，在設棒狀透鏡36的光纖長度方向的長度為R，設從測定探針3的前端到標準反射板43的距離為L，進而設棒狀透鏡36對規定波長λ的折射率為η、照明光纖31的芯徑為P !的情況下，標準反射板43的檢測位置處的空間相干長度Lsc由以下的式(3)定義。
[0087]Lsc= λ (R/n+L) / Jip1*..(3)
[0088]這樣，校準裝置4根據條件(I)或條件(2)預先設定標準反射板43的散射平均自由行程ls%并且，設定距離L以成為滿足條件(I)或條件(2)的空間相干長度Lsc，或者預先設定標準反射板43的距離L，調整或選擇標準反射板43的材料以成為滿足條件(I)或條件(2)的散射平均自由行程Is'該情況下，標準反射板43需要選擇反射率恒定而與波長無關的材料，所以，優選設定標準反射板43的散射平均自由行程ls%并且，設定距離L以成為滿足條件(I)或條件(2)的空間相干長度Lsc。此時，即使未準確得知構成標準反射板43的材料的散射平均自由行程Is*的值，也可以改變標準反射板43的位置來檢測由第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34中的任意一方檢測的強度變化，將第I檢測光纖31和第2檢測光纖32中的檢測強度為最小值的位置設定為距離L。
[0089]這里，對條件(I)和條件(2)進行詳細說明。關于條件(I)和條件(2)，來自測定探針3的照明光在標準反射板43進行反射和/或散射而成為返回光，在測定探針3的前端形成的干涉圖案的形狀由標準反射板43的位置處的空間相干長度Lsc和標準反射板43的散射平均自由行程Is*決定(參照非專利文獻2)。
[0090]圖11是示出散射平均自由行程Is*相對于空間相干長度Lsc的比值、與將看到的光源尺寸α除以干涉圖案的半峰全寬w (FffHM=Full width at half maximum)而得到的比值之間的關系的圖。圖12是示意地示出半峰全寬w的圖。
[0091]如圖11所示，在標準反射板43的散射方向的各向異性參數g小于0.85的情況下，a /w的值示出從ls7Lsc的值超過2的附近起收斂的傾向。并且，在標準反射板43的散射方向的各向異性參數g為0.85以上的情況下，a /w的值在ls7Lsc的值為2附近時取最大值。即，在ls7Lsc的值為2附近α/w的值成為最大值時，干涉圖案的半峰全寬w成為最小。[0092]這樣，在干涉圖案的半峰全寬w最小的條件下，干涉圖案不會入射到第I檢測光纖32~第3檢測光纖34，在檢測光纖位置處得到相同強度的光束。由此，根據圖11所示的半峰全寬w與散射介質的散射特性(IsYLsc和g)之間的關系,能夠導出條件(I)或條件(2),作為半峰全寬w最小的條件。
[0093]并且，如圖13那樣，圖11和圖12所示的看到的光源尺寸α是將照明光纖31的芯徑P !作為分子、將從照明光纖31到標準反射板43的距離L與將棒狀透鏡36的長度R除以棒狀透鏡36的折射率η而得到的值R/n之和作為分母而表現的量，由以下的式(4)表示光源尺寸ct。
[0094]Ct=P1/ (R/n+L)...(4)
[0095]在式(4)的α較小時(α〈0.1)，α與圖13所示的角度a ’ [rad]相等。因此，可以說圖11的縱軸a/w是表示干涉圖案的半峰全寬w有多少收斂在與照明光纖31的芯P1相當的角度范圍α內的指標。
[0096]圖14是相當于a /w=l的情況、即與干涉圖案的半峰全寬w相當的干涉峰收斂在照明光纖31的芯P !內的情況的圖。
[0097]如圖14所示，光學測定裝置I還考慮使得干涉圖案的下端不進入第I檢測光纖32和第2檢測光纖33各自的芯中的條件。關于該條件，檢測光纖32的芯位于比相當于半峰全寬w的2倍(2w)的位置更靠外側的位置。具體而言，干涉圖案的下端不進入第I檢測光纖32和第2檢測光纖33各自的芯中是很重要的。另外，在圖14中示出a/W=l的情況，但是，半峰全寬w不需要位于照明光纖31的芯P1內。例如，在不是a/W=l的情況下，只要半峰全寬w不進入第I檢測光纖32和第2檢測光纖33各自的芯中即可。這種狀況是第I檢測光纖32~第3檢測光纖34和照明光纖31的包層的厚度較厚的情況。
[0098]并且，如圖3所示，在照明光纖31的芯徑為P1、包層的厚度(以下稱為“包層厚度”)為P 2的情況下，半峰全寬w滿足以下的條件(5)。
[0099](5):( P λ+4: P 2) / (R/n+L) >2w
[0100]與此相對，如圖15所示，在設照明光纖31的芯徑為P 1、包層厚度為P2、第I檢測光纖32、第2檢測光纖33和第3檢測光纖34各自的芯徑為P 3、包層厚度為P 4的情況下，半峰全寬w滿足以下的條件(6)。
[0101](6): ( P j+2 P 2+2 P4)/ (R/n+L) >2w
[0102]這樣，測定探針3為了維持各光纖的導光性，將包層的厚度設定為較厚，所以，滿足上述條件(5 )或條件(6 )。
[0103]接著，對包含由光學測定裝置I執行的校準處理的運算處理進行說明。圖16是示出包含由光學測定裝置I執行的校準處理的運算處理的概要的流程圖。另外，下面，Ch表不各檢測光纖的編號，λ表不波長。
[0104]如圖16所示，光學測定裝置I在校準裝置4的插入部41a內取得內部反射校準數據BA (ch, λ )(步驟S101)。具體而言，通過在校準裝置4的插入部41a內使照明光纖31照射照明光，光學測定裝置I取得由第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25檢測到的測定探針內的內部反射校準數據。
[0105]接著，光學測定裝置I在測定探針3的前端與擋部42抵接的狀態下取得標準反射板43的標準反射板校準數據IS (ch、λ )(步驟S102)。具體而言，通過在測定探針3的棒狀透鏡36的前端與擋部42抵接的狀態下由照明光纖31對標準反射板43照射照明光，光學測定裝置I取得第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25分別檢測到的標準反射板43的標準反射板校準數據。
[0106]然后，光學測定裝置I取得測定對象物的計測數據T (ch、λ )(步驟S103)。具體而言，通過由照明光纖31對測定對象物照射照明光，光學測定裝置I取得第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25分別檢測到的計測數據。
[0107]接著，運算部291使用內部反射校準數據BA (ch、λ )和標準反射板校準數據IS(ch、λ )將計測數據T (ch、λ )轉換為校準后數據S (ch、λ )(步驟S104)。具體而言,運算部291通過以下的式(7)，將計測數據T (ch、λ)轉換為校準后數據S (?、λ)。
[0108]S (ch、λ ) = (T (ch、λ ) —BA (ch、A)) / (IS(ch、A) —BA (ch、A))...(7)
[0109]根據以上說明的本發明的實施方式1，校準裝置具有標準反射板43，該標準反射板43配置于在測定探針3插入插入部41a中的狀態下與測定探針3的前端部隔著規定距離L的位置，在照射面內，測定對象波長范圍內的光的反射率相同，并且反射特性穩定，與標準反射板43使用規定距離L確定的空間相干長度Lsc相比，構成標準反射板43的材料的散射平均自由行程被設定為較大。其結果，能夠容易地通過一個動作取得煩雜的多個校準項目。
[0110](實施方式2)
[0111]接著，對本發明的實施方式2進行說明。在本實施方式2中，校準裝置的結構與上述實施方式I的校準裝置不同。因此，下面對本實施方式2的校準裝置的結構進行說明。另外，對與上述實施方式 I的光學測定裝置I和校準裝置4相同的結構標注相同標號進行說明。
[0112]圖17是示意地示出本實施方式2的校準裝置的截面的圖。圖17所示的校準裝置6具有大致長方體的容器61、以及防止測定探針3插入的擋部62。
[0113]容器61具有測定探針3能夠插入的插入部61a、以及內表面由標準反射部件構成的收納部61b。
[0114]擋部62呈圓環狀，設置在收納部61b內。擋部62防止測定探針3被插入收納部61b內。擋部62的內徑小于測定探針3的外徑。擋部62使從測定探針3的棒狀透鏡36的前端到收納部61b的底面距離L維持恒定。
[0115]根據以上說明的本發明的實施方式2，僅通過將測定探針3插入校準裝置6的插入部61a中，就能夠容易地通過I次操作進行煩雜的多個校準項目。
[0116]另外，在本發明的實施方式2中，也可以形成為球狀。圖18是示意地示出本實施方式2的變形例的校準裝置的截面的圖。圖18所示的校準裝置7具有呈大致球狀的容器71、以及防止測定探針3插入的擋部72。
[0117]容器71具有測定探針3能夠插入的插入部71a、以及內表面由標準反射部件構成的收納部71b。
[0118]根據以上說明的本發明的實施方式2的變形例，僅通過將測定探針3插入校準裝置7中，就能夠容易地通過I次操作進行煩雜的多個校準項目。
[0119](實施方式3)
[0120]接著，對本發明的實施方式3進行說明。在本實施方式3中，校準裝置的結構不同。因此，下面對本實施方式3的校準裝置的結構進行說明。另外，對與上述實施方式I的光學測定裝置I和校準裝置4相同的結構標注相同標號進行說明。
[0121]圖19是示意地示出本實施方式3的校準裝置的截面的圖。圖19所示的校準裝置8具有容器81、擋部42、標準反射板43。
[0122]容器81具有測定探針3能夠插入的插入部81a、以及收納標準反射板43的收納部81b，容器81 —體形成有插入部81a和收納部81b。
[0123]插入部81a具有在內表面施加了不反射光的部件或吸收光源部21射出的光的波長的光吸收部件的光吸收部81c。具體而言，光吸收部81c被涂黑。
[0124]對使用這樣構成的校準裝置8而進行的校準處理進行說明。圖20是示意地示出光學測定裝置I使用校準裝置8進行的校準處理的概要的圖。
[0125]如圖20所示，首先，在照明光纖31在插入部81a內的光吸收部81c處照射照明光時，光學測定裝置I取得第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25分別檢測到的內部反射校準數據(圖20的(a)—圖20的(b))。該情況下，也可以在用戶在插入部81a內的中途停止插入測定探針3時，光學測定裝置I取得內部反射校準數據。進而，運算部291也可以在測定探針3與擋部42抵接之前連續取得內部反射校準數據，從所取得的內部反射校準數據中選擇示出最小強度的數據作為校準處理中使用的內部反射校準數據。
[0126]接著，在照明光纖31對標準反射板43照射照明光時，光學測定裝置I取得第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25檢測到的標準反射板校準數據(圖20的(b))。優選在測定探針3的前端與擋部42抵接時，運算部291選擇第I檢測部23、第2檢測部24和第3檢測部25檢測到的 示出最大強度的數據作為標準反射板結構數據。
[0127]根據以上說明的本發明的實施方式3，僅通過將測定探針3插入校準裝置8的插入部81a中的I次操作，就能夠同時進行多個校準項目。由此，能夠減輕煩雜的作業，并且，能夠防止校準處理時的測定探針3的破損和校準數據的忘取。
[0128]并且，根據本發明的實施方式3，能夠通過簡單的結構同時進行多個校準項目。
[0129]另外，在本發明的實施方式3中，也可以是，通過電動機等驅動部能夠移動地設置標準反射板43的位置，一邊調整從測定探針3到標準反射板43的距離，光學測定裝置I 一邊測定標準反射板校準數據和內部反射校準數據。
[0130](實施方式4)
[0131]接著，對本發明的實施方式4進行說明。在本實施方式4中，校準裝置的結構不同。因此，下面對本實施方式4的校準裝置的結構進行說明。另外，對與上述實施方式I的光學測定裝置I和校準裝置4相同的結構標注相同標號進行說明。
[0132]圖21是示意地示出本實施方式4的校準裝置的截面的圖。圖21所示的校準裝置9具有容器91、擋部42、標準反射板43。
[0133]容器91具有供測定探針3插入的插入部91a、以及收納標準反射板43的收納部91b。收納部91b—體形成有插入部91a和收納部91b。插入部91a呈筒狀，一部分彎曲而與收納部91b連接。
[0134]在使用這樣構成的校準裝置9進行校準處理的情況下，光學測定裝置I在插入部91a彎曲之前取得內部反射校正數據。此時，由于從測定探針3射出的照明光未照射到標準反射板43，所以，能夠在測定探針3中防止照明光的返回光的影響。[0135]根據以上說明的本發明的實施方式4，由于插入部91a的一部分彎曲，所以，在內部反射校正的校準時，能夠防止來自標準反射板43的返回光的影響，因此，能夠進行準確的校準處理。
[0136]另外，在本發明的實施方式4中，插入部91a的彎曲角度為大致90度，但是，只要彎曲到在測定探針3的正面看不到標準反射板43的程度即可，為了確保操作性，可以適當變更彎曲角度。
[0137]另外，在本發明的實施方式4中，也可以是，通過電動機等驅動部能夠移動地設置標準反射板43的位置，一邊調整從測定探針3到標準反射板43的距離，光學測定裝置I 一邊測定標準反射板校準數據和內部反射校準數據。
[0138](實施方式5)
[0139]接著，對本發明的實施方式5進行說明。在本實施方式5中，校準裝置的結構不同。因此，下面對本實施方式5的校準裝置的結構進行說明。另外，對與上述實施方式I的光學測定裝置I和校準裝置4相同的結構標注相同標號進行說明。
[0140]圖22和圖23是示意地示出本實施方式5的校準裝置的截面的圖。圖22和圖23所示的校準裝置10具有容器101、擋部42、標準反射板43、遮擋件(shutter) 102、驅動部103。
[0141]容器101具有供測定探針3插入的插入部101a、以及收納標準反射板43的收納部101b。容器101 —體形成有插入部IOla和收納部101b。并且，在插入部IOla中設有孔101c，遮擋件102能夠以可進退的方式插入該孔IOlc中。進而，在插入部IOla中設有擋部42。
[0142]遮擋件102呈圓形，遮蔽由測定探針3照射的照明光。遮擋件102由使用光吸收部件等的黑色板構成。
[0143]驅動部103驅動遮擋件102以使得該遮擋件102能夠相對于孔IOlc進退。驅動部103使用DC電動機或步進電動機等而構成。
[0144]對由光學測定裝置I使用這樣構成的校準裝置10而執行的校準處理進行說明。首先，光學測定裝置I取得內部反射校準數據。該情況下，如圖22所示，遮擋件102配置在測定探針3照射的照明光的光軸上，遮蔽測定探針3照射的照明光。
[0145]接著，校準裝置10使驅動部103驅動，使遮擋件102從插入部IOla的孔IOlc退避(參照圖23)。
[0146]然后，通過對標準反射板43照射照明光，光學測定裝置I取得標準反射板校準數據。
[0147]根據以上說明的本發明的實施方式5，由于能夠自動切換光學測定裝置I的校準項目，所以，能夠容易地通過I次操作來進行多個校準項目。
[0148](實施方式6)
[0149]接著，對本發明的實施方式6進行說明。在本實施方式6中，校準裝置的結構不同。因此，下面對本實 施方式6的校準裝置的結構進行說明。另外，對與上述實施方式I的光學測定裝置I和校準裝置4相同的結構標注相同標號進行說明。
[0150]圖24是示意地示出本實施方式6的校準裝置的截面的圖。圖24所示的校準裝置11具有:收納部111b，其在內部具有空間，經由插入部Illa插入測定探針3 ;擋部42，其設置在插入部Illa中，防止測定探針3插入；旋轉板112，其以規定的軸為中心旋轉；驅動部113，其使旋轉板112旋轉；第I容器114，其在內表面施加了光吸收部件，該第I容器114在取得內部反射校準數據時使用；以及第2容器115，其收納與擋部42隔開距離L的標準反射板43。
[0151]對由光學測定裝置I使用這樣構成的較正裝置11而執行的校準處理進行說明。首先，光學測定裝置I將測定探針3插入插入部Illa中。該情況下，校準裝置11通過驅動部113的驅動，使旋轉板112旋轉，第I容器114移動到插入部Illa的位置。由此，光學測定裝置I能夠取得內部反射校準數據。
[0152]接著，校準裝置11通過驅動部113的驅動，使旋轉板112旋轉，第2容器115移動到插入部Illa的位置。由此，光學測定裝置I能夠取得標準反射板校準數據。
[0153]根據以上說明的本發明的實施方式6，由于能夠自動切換光學測定裝置I的校準項目，所以，不用進行煩雜的作業，能夠通過一次操作而取得校準處理的數據。
[0154]另外，在本發明的實施方式6中，只要能夠相對地變更測定探針3與第I容器114或第2容器115之間的位置關系即可，例如，也可以設置成插入部Illa能夠相對于收納部Illb的主面旋轉。
[0155](實施方式7)
[0156]接著，對本發明的實施方式7進行說明。在本實施方式7中，在測定探針上安裝有校準裝置的狀態下執行校準處理。因此，下面對本實施方式7的校準裝置的結構進行說明。另外，對與上述實施方式I的 光學測定裝置I和校準裝置4相同的結構標注相同標號進行說明。
[0157]圖25是示意地示出在本實施方式7的校準裝置上安裝有光學測定裝置的測定探針的狀態的截面的圖。圖25所示的校準裝置12呈有底的長方體，在與測定探針3隔開規定的距離L的位置處具有標準反射板43。并且，校準裝置12保護測定探針3的前端不受外力。
[0158]在由光學測定裝置I取得標準反射板校準數據后，從測定探針3上取下這樣構成的校準裝置12。然后，通過對在內部施加了光吸收部件的容器照射照明光，光學測定裝置I取得內部反射校準數據。
[0159]根據以上說明的本發明的實施方式7，能夠防止從測定探針3到標準反射板43的規定的距離L的偏差，能夠進行更加準確的校準處理。
[0160]另外，在本發明的實施方式7中，在能夠使用內窺鏡裝置51的處置器械通道51a作為光吸收空間的情況下，光學測定裝置I也可以在內窺鏡裝置51的處置器械通道51a內取得內部反射校正數據。
[0161]標號說明
[0162]1:光學測定裝置；2:主體部；3:測定探針；4、6、7、8、9、10、11、12:校準裝置；5:內窺鏡系統；20:電源；21:光源部；22:連接器部；23 --第I檢測部；24 --第2檢測部；25 --第3檢測部；26:輸入部；27:輸出部；28:記錄部；29:控制部；31:照明光纖；32:第I檢測光纖；33:第2檢測光纖；34:第3檢測光纖；35:光纖保持部；36:棒狀透鏡；41、61、71、81、91、101,111:容器;41a、61a、71a、81a、91a、101a、llla:插入部;41b、61b、71b、81b、91b、101b、Illb:收納部；42、62:擋部；43:標準反射板；51:內窺鏡裝置；51a:處置器械通道；101c:孔；102；遮擋件；103、104；驅動部；112；旋轉板；114：第1容器；115：第二容器；291：運算部。
【權利要求】
1.一種校準裝置，該校準裝置取得在光學測定裝置對來自測定對象物的返回光進行校正時使用的多個校準數據，所述光學測定裝置具有測定探針和多個檢測部，所述測定探針具有對所述測定對象物照射至少包含測定對象波長的光的照明光的照明光纖、以及接收在所述測定對象物進行反射和/或散射后的所述照明光的所述返回光的多個檢測光纖，所述多個檢測部檢測由所述多個檢測光纖分別接收的所述返回光，所述校準裝置的特征在于，其具有: 插入部，其供所述測定探針插入；以及 標準反射板，其配置于在所述測定探針插入所述插入部中的狀態下與所述測定探針的前端隔開規定距離的位置，在所述照明光的照射面內，所述測定對象波長范圍內的光的反射率相同， 構成所述標準反射板的材料的散射平均自由行程大于所述規定距離內的空間相干長度。
2.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于， 構成所述標準反射板的材料的散射平均自由行程大于所述空間相干長度的2倍，并且，各向異性參數為0.85以下。
3.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于， 構成所述標準反射板的材料的散射平均自由行程與所述空間相干長度的2倍大致相等，并且，各向異性參數大于0.85。
4.根據權利要求1~3中的任意一項所述的校準裝置，其特征在于， 所述校準裝置還具有驅動部，在`所述光學測定裝置取得所述校準數據時，該驅動部使所述標準反射板移動到所述測定探針的前端側。
5.根據權利要求1~4中的任意一項所述的校準裝置，其特征在于， 所述校準裝置還具有收納所述標準反射板的收納部， 所述插入部和所述收納部配置成彼此能夠連結或切換。
6.根據權利要求5所述的校準裝置，其特征在于， 所述插入部具有在內表面施加了吸收光的光吸收部件的呈筒狀的光吸收部， 所述多個校準數據是在所述收納部內進行測定時的標準反射板校準數據、和在所述插入部內進行測定時的所述測定探針的內部反射校準數據。
7.根據權利要求1~4中的任意一項所述的校準裝置，其特征在于， 所述插入部呈一端開口的有底筒狀，具有在供所述測定探針插入的插入口附近的位置的內表面施加了吸收光的光吸收部件的光吸收部，在底部設有所述標準反射板。
8.根據權利要求7所述的校準裝置，其特征在于， 所述插入部是彎曲的。
9.根據權利要求1~4中的任意一項所述的校準裝置，其特征在于， 所述校準裝置還具有: 第I容器，其在內部施加有吸收光的光吸收部件； 第2容器，其收納有所述標準反射板； 切換部，其針對所述插入部切換所述第I容器和所述第2容器的位置；以及 切換驅動部，其驅動所述切換部。
10.一種校準方法，該校準方法對光學測定裝置使用校準裝置來取得校準數據，所述光學測定裝置具有測定探針和多個檢測部，所述測定探針具有對所述測定對象物照射至少包含測定對象波長的光的照明光的照明光纖、以及以不同的角度接收在所述測定對象物進行反射和/或散射后的所述照明光的所述返回光的多個檢測光纖，所述多個檢測部檢測由所述多個檢測光纖分別接收的所述返回光，所述校準方法特征在于，其包括以下步驟: 第I步驟，在使所述測定探針對所述校準裝置的在內部施加了吸收光的光吸部件的插入部照射所述照明光時，取得所述檢測部檢測的所述測定探針的內部反射校準用數據；以及 第2步驟，在所述測定探針對所述校準裝置內的標準反射板照射所述照明光時，取得由所述檢測部檢測的標準反射板校準數據，所述標準反射板配置在與所述測定探針的前端隔開規定距離的位置，并且在所述標準反射板中，在所述照明光的照射面內，所述測定對象波長范圍內的光的反射率相同， 構成所述標準反射板的材料的散射平均自由行程大于所述規定距離內的空間相干長度。
【文檔編號】A61B1/00GK103796567SQ201280043402
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年9月20日 優先權日:2011年9月20日
【發明者】伊藤遼佑 申請人:奧林巴斯株式會社