校准装置和校准方法
【专利摘要】本发明提供能够通过1次操作来进行多个校准项目的校准装置和校准方法。具有标准反射板（43），该标准反射板（43）在测定探针（3）插入到插入部（41a）中的状态下配置在与测定探针（3）的前端部隔开规定距离L的位置，并且在该标准反射板（43）中，在测定对象波长范围内，反射率在照射面内相同，并且反射特性稳定，与标准反射板（43）使用规定距离L确定的空间相干长度Lsc相比，构成标准反射板（43）的材料的散射平均自由行程较大。
【专利说明】校准装置和校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对计测与计测对象的内部构造有关的信息作为光的散射/吸收量的光学测定装置进行校准的校准装置和校准方法。
【背景技术】
[0002]以往，从活体组织等比较弱的散射介质朝向后方的散射返回光基于该照明光的空间可干涉度(空间相干性)而被观察为干涉增强光是已知的(参照非专利文献I)。利用该现象的分光信息计测技术被称为LEBS (Low-Enhanced Backscattering Spectroscopy:低增强后散射光谱学)，认真研究了干涉图案针对散射介质内的散射平均自由行程(散射系数的倒数)的特性(参照非专利文献2)。该散射平均自由行程与散射介质的内部构造变化存在相关，用于检测早期癌中可见的微小的组织构造变化。例如，能够使用散射返回光的干涉图案进行大肠癌的判别是已知的(参照非专利文献3 )。
[0003]在上述LEBS中，已知有适用于通过插入内窥镜中的细径探针进行体内的非侵袭计测的技术(参照专利文献I)。在该技术中，为了取得干涉图案，在形成干涉图案的面内的不同的多个位置配置检测光纤，利用与各检测光纤对应的检测器来检测信号。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献 1:美国专利申请公开第2009/0009759号说明书
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献 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]非专利文献 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]非专利文献3:Hemant K.Roy, et.al, !Association between Rectal OpticalSignatures and Colonic Neoplasia !Potential Applications for Screening, CancerResearch,69 (10),4476 (2009)
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]但是，在上述LEBS中，为了得到准确的测定结果，需要进行包含多个检测光纤和多个检测器各自的检测效率的校正、照明光纤照射的照明光的照射强度光谱的校正、基于散射介质上的检测范围的偏移的检测信号的校正、去除来自散射介质以外的外界干扰光的校正和强度基准(強度U 7 7 > 7)的校正在内的多个校准项目。因此，必须按照每个校准项目使用单独的装置分别测定所需要的数据，烦杂的作业成为用户的负担。
[0013]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够通过I次操作来测定多个校准项目的校准装置和校准方法。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]为了解决上述课题并实现目的，在本发明的校准装置中，该校准装置取得在光学测定装置对来自测定对象物的返回光进行校正时使用的多个校准数据，所述光学测定装置具有测定探针和多个检测部，所述测定探针具有对所述测定对象物照射至少包含测定对象波长的光的照明光的照明光纤、以及接收在所述测定对象物进行反射和/或散射后的所述照明光的所述返回光的多个检测光纤，所述多个检测部检测由所述多个检测光纤分别接收的所述返回光，所述校准装置的特征在于，其具有:插入部，其供所述测定探针插入；以及标准反射板，其配置于在所述测定探针插入所述插入部中的状态下与所述测定探针的前端隔开规定距离的位置，在所述照明光的照射面内，所述测定对象波长范围内的光的反射率相同，构成所述标准反射板的材料的散射平均自由行程大于所述规定距离内的空间相干长度。
[0016]并且，本发明的校准装置的特征在于，在上述发明中，构成所述标准反射板的材料的散射平均自由行程大于所述空间相干长度的2倍，并且，各向异性参数为0.85以下。
[0017]并且，本发明的校准装置的特征在于，在上述发明中，构成所述标准反射板的材料的散射平均自由行程与所述空间相干长度的2倍大致相等，并且，各向异性参数大于0.85。
[0018]并且，本发明的校准装置的特征在于，在上述发明中，所述校准装置还具有驱动部，在所述光学测定装置取得所述校准数据时，该驱动部使所述标准反射板移动到所述测定探针的前端侧。
[0019]并且，本发明的校准·装置的特征在于，在上述发明中，所述校准装置还具有收纳所述标准反射板的收纳部，所述插入部和所述收纳部配置成彼此能够连结或切换。
[0020]并且，本发明的校准装置的特征在于，在上述发明中，所述插入部具有在内表面施加了吸收光的光吸收部件的呈筒状的光吸收部，所述多个校准数据是在所述收纳部内进行测定时的标准反射板校准数据、和在所述插入部内进行测定时的所述测定探针的内部反射校准数据。
[0021 ] 并且，本发明的校准装置的特征在于，在上述发明中，所述插入部呈一端开口的有底筒状，具有在供所述测定探针插入的插入口附近的位置的内表面施加了吸收光的光吸收部件的光吸收部，在底部设有所述标准反射板。
[0022]并且，本发明的校准装置的特征在于，在上述发明中，所述插入部是弯曲的。
[0023]并且，本发明的校准装置的特征在于，在上述发明中，所述校准装置还具有--第I容器，其在内部施加有吸收光的光吸收部件；第2容器，其收纳有所述标准反射板；切换部，其针对所述插入部切换所述第I容器和所述第2容器的位置；以及切换驱动部，其驱动所述切换部。
[0024]并且，本发明的校准方法，该校准方法对光学测定装置使用校准装置来取得校准数据，所述光学测定装置具有测定探针和多个检测部，所述测定探针具有对所述测定对象物照射至少包含测定对象波长的光的照明光的照明光纤、以及以不同的角度接收在所述测定对象物进行反射和/或散射后的所述照明光的所述返回光的多个检测光纤，所述多个检测部检测由所述多个检测光纤分别接收的所述返回光，所述校准方法的特征在于，其包括以下步骤:第I步骤，在使所述测定探针对所述校准装置的在内部施加了吸收光的光吸部件的插入部照射所述照明光时，取得所述检测部检测的所述测定探针的内部反射校准用数据；以及第2步骤，在所述测定探针对所述校准装置内的标准反射板照射所述照明光时，取得由所述检测部检测的标准反射板校准数据，所述标准反射板配置在与所述测定探针的前端隔开规定距离的位置，并且在所述标准反射板中，在所述照明光的照射面内，所述测定对象波长范围内的光的反射率相同，构成所述标准反射板的材料的散射平均自由行程大于所述规定距离内的空间相干长度。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，校准装置具有标准反射板，该标准反射板配置于在测定探针插入插入部中的状态下与测定探针的前端部隔开规定距离L的位置，在该标准反射板中，在测定对象波长范围内，反射率在照射面内相同，并且反射特性稳定，构成标准反射板的材料的散射平均自由行程大于规定距离内的空间相干长度。其结果，得到能够容易地通过一个动作进行烦杂的多个校准项目的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是示意地示出本发明的实施方式I的光学测定装置和校准装置的结构的框图。
[0028]图2是示意地示出以包含测定探针的长度方向的中心轴的方式切断本发明的实施方式I的光学测定装置的测定探针的前端而得到的截面的图。
[0029]图3是从前端侧观察本发明的实施方式I的光学测定装置的测定探针的主视图。
[0030]图4是示出在内窥镜系统中使用本发明的实施方式I的光学测定装置时的状况的图。
[0031]图5是示意地示出本发明的实施方式I的光学测定装置检测的干涉图案的图。
[0032]图6是示意地示出本发明的实施方式I的光学测定装置检测的信号的强度的图。
[0033]图7是示意地示出在对本发明的实施方式I的光学测定装置的测定探针照射相同强度的光时的信号中各检测部检测的信号强度的图。
[0034]图8是示意地示出在对本发明的实施方式I的光学测定装置的测定探针照射相同强度的光时、校准前的各检测部检测的信号强度的图。
[0035]图9是示意地示出对在对本发明的实施方式I的光学测定装置的测定探针照射相同强度的光时由各检测部检测的信号强度进行了校准时的信号强度的图。
[0036]图10是示意地示出本发明的实施方式I的光学测定装置的测定探针照射照明光的照明区域和检测照明光的返回光的检测区域的图。
[0037]图11是示出散射平均自由行程相对于空间相干长度的比值、与将看到的光源尺寸除以干涉图案的半峰全宽而得到的比值之间的关系的图。
[0038]图12是示意地示出干涉图案的半峰全宽的图。 [0039]图13是示意地示出用照明光纤的芯径与到标准反射板的距离之比来表示的量的图。
[0040]图14是相当于与干涉图案的半峰全宽相当的干涉峰收敛于照明光纤的芯内的情况的图。
[0041]图15是示出芯径和包层厚度在照射光纤和检测光纤中不同的情况的图。
[0042]图16是示出包含由本发明的实施方式I的光学测定装置执行的校准处理的运算处理的概要的流程图。
[0043]图17是示意地示出本发明的实施方式2的校准装置的截面的图。
[0044]图18是示意地示出本发明的实施方式2的变形例的校准装置的截面的图。
[0045]图19是示意地示出本发明的实施方式3的校准装置的截面的图。
[0046]图20是示意地示出本发明的实施方式3的光学测定装置使用校准装置进行的校准处理的概要的图。
[0047]图21是示意地示出本发明的实施方式4的校准装置的截面的图。
[0048]图22是示意地示出本发明的实施方式5的校准装置的截面的图。
[0049]图23是示意地示出本发明的实施方式5的校准装置的截面的图。
[0050]图24是示意地示出本发明的实施方式6的校准装置的截面的图。
[0051]图25是示意地示出在本发明的实施方式7的校准装置上安装了光学测定装置的测定探针的状态的 截面的图。
【具体实施方式】
[0052]下面，参照附图对本发明的光学测定装置和校准装置的优选实施方式进行详细说明。并且，在附图的记载中，对相同部分标注相同标号进行说明。并且，附图是示意性的，需要留意到各部件的厚度与宽度的关系、各部件的比率等与现实不同。并且，在附图相互之间，也包含彼此的尺寸关系、比率不同的部分。另外，本发明不由本实施方式限定。
[0053](实施方式I)
[0054]图1是示意地示出本发明的实施方式I的光学测定装置和校准装置的结构的框图，是示出在光学测定装置上连接了校准装置的状态的图。
[0055]首先，对光学测定装置进行说明。图1所示的光学测定装置I具有对作为散射体的活体组织等测定对象物进行光学测定并对测定对象物的性状(特性)进行测定的主体部
2、以及相对于主体部2拆装自如且被插入被检体内的可抛弃型的测定探针3。
[0056]主体部2具有电源20、光源部21、连接器部22、第I检测部23、第2检测部24、第3检测部25、输入部26、输出部27、记录部28、控制部29。电源20对主体部2的各部供给电力。
[0057]光源部21经由连接器部22向测定探针3射出对测定对象物进行照射的不相干光的照明光。使用白色LED (Light Emitting Diode:发光二极管)、氙灯、钨灯及卤素灯这样的不相干光源和多个透镜来实现光源部21。作为这种透镜，例如可以举出聚光透镜或准直透镜等。光源部21射出具有包含在规定波段中的波长成分的照明光。
[0058]连接器部22以拆装自如的方式连接测定探针3。连接器部22将光源部21射出的照明光传播到测定探针3，并且，将从测定探针3入射的多个光分别传播到第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25。
[0059]第I检测部23检测从测定探针3照射的照明光在测定对象物进行反射和/或散射后的照明光的返回光，将该检测结果输出到控制部29。具体而言，第I检测部23检测从测定探针3入射的散射光的光谱成分和强度分布，将该检测结果输出到控制部29。使用分光测定器或受光传感器等来实现第I检测部23。
[0060]第2检测部24由与第I检测部23相同的结构实现，检测从测定探针3照射的照明光在测定对象物进行反射和/或散射后的照明光的返回光，将该检测结果输出到控制部29。
[0061]第3检测部25由与第I检测部23相同的结构实现，检测从测定探针3照射的照明光在测定对象物进行反射和/或散射后的照明光的返回光，将该检测结果输出到控制部29。
[0062]输入部26受理指示起动主体部2的指示信号、指示主体部2开始测定测定对象物SI的指示信号和指示构成处理的指示信号等的输入，将其输出到控制部29。使用按压式开关或触摸面板等来实现输入部26。
[0063]输出部27在控制部29的控制下输出主体部2中的各种信息、例如测定对象物的测定结果。使用液晶或有机EL (Electro Luminescence:电致发光)等显示器和扬声器等来实现输出部27。
[0064]控制部29通过进行与主体部2的各部对应的指示信息和数据的转送等，总括地控制主体部2。控制部29使用CPU (Central Processing Unit:中央处理单元)等而构成。控制部29具有运算部291。
[0065]运算部291根据分别由第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25检测到的检测结果进行多个运算处理，计算与测定对象物的性状有关的特性值。
[0066]接着，对测定探针3进行说明。图2是示意地示出以包含测定探针3的长度方向的中心轴的方式切断测定探针3·的前端而得到的截面的图。图3是从前端侧观察测定探针3的主视图。
[0067]图1~图3所示的测定探针3具有照明光纤31、第I检测光纤32、第2检测光纤33、第3检测光纤34、光纤保持部35、棒状透镜36(光学元件)。照明光纤31、第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34分别使用芯径为P !且包层的厚度为P 2的光纤来实现。
[0068]照明光纤31使经由连接器部22从光源部21入射的照明光经由棒状透镜36照射到测定对象物或校准装置4。
[0069]第I检测光纤32检测(接收)照明光纤31照射的、经由棒状透镜36在测定对象物或校准装置4进行反射和/或散射后的照明光的返回光，将其传播到第I检测部23。
[0070]第2检测光纤33检测照明光纤31照射的、经由棒状透镜36在测定对象物或校准装置4进行反射和/或散射后的照明光的返回光，将其传播到第2检测部24。
[0071]第3检测光纤34检测照明光纤31照射的、经由棒状透镜36在测定对象物或校准装置4进行反射和/或散射后的照明光的返回光，将其传播到第3检测部25。
[0072]光纤保持部35以在一条直线上排列或不规则排列的方式保持照明光纤31、第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34各自的前端。具体而言，光纤保持部35以使照明光纤31、第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34的光轴相互平行的方式，保持照明光纤31、第2检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34。并且，光纤保持部35以使得照明光的返回光以不同角度入射的方式，分别在规定位置固定照明光纤31、第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34。例如，光纤保持部35以使从照明光纤31照射的照明光的返回光以角度Θ入射到第I检测光纤32的方式保持照明光纤31和第I检测光纤32。光纤保持部35使用玻璃、树脂或金属等而实现。
[0073]棒状透镜36设置在光纤保持部35的前端。棒状透镜36使用具有规定的透射性的玻璃或塑料等而实现，呈圆柱状，以使得照明光纤31、第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34各自的前端与测定对象物或校准装置4之间的距离恒定。
[0074]接着，对校准装置4进行说明。校准装置4具有容器41、防止测定探针3插入的挡部42、以及校准处理中使用的标准反射板43。
[0075]容器41呈筒状，具有测定探针3能够插入的插入部41a、以及收纳标准反射板43的收纳部41b。容器41 一体形成有插入部41a和收纳部41b。
[0076]挡部42呈圆环状，设置在收纳部41b上。挡部42防止测定探针3被插入收纳部41b内。挡部42的内径小于测定探针3的外径。挡部42使从测定探针3的棒状透镜36的前端到标准反射板43的规定距离L维持恒定。
[0077]标准反射板43配置于在测定探针3插入插入部41a中的状态下与测定探针3的前端部隔开规定距离L的位置。标准反射板43是使用在测定探针3照射的照明光的照射面内，测定对象波长范围内的光的反射率相同的材料构成的。具体而言，构成标准反射板43的材料的散射平均自由行程被设定为大于规定距离L中的空间相干长度的值。
[0078]如上所述构成的光学测定装置I在利用校准装置4进行校准处理后，如图4所示，测定探针3经由设于内窥镜系统5的内窥镜装置51 (内窥镜镜体)中的处置器械通道51a被插入被检体内，照 明光纤31对测定对象物照射照明光，第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34分别以不同的散射角度检测在测定对象物进行反射和/或散射后的照明光的返回光，将其传播到第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25。然后，运算部291根据第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25分别检测到的检测结果，运算示出测定对象物的性状的特性值。
[0079]接着，对光学测定装置I的校准项目进行详细说明。图5是示意地示出光学测定装置I检测的干涉图案的图。图6是示意地示出光学测定装置I检测的信号的强度的图。在图5和图6中，设照明光纤31为照明光纤S，设第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34分别为第I检测光纤Cl1、第2检测光纤d2和第3检测光纤d3进行说明。并且，在图5和图6中，第I检测光纤Cl1和第2检测光纤d2对应于干涉图案的下端(裾)部分的强度，第3检测光纤屯对应于能够忽略干涉影响的程度的扩散光成分的强度。并且，在图6中，在设照明光纤31为检测光纤S的情况下，还示出该检测光纤S检测的强度。另外，在图6中，示出为与特定波长对应的信号值。
[0080]如图5和图6所示，由于检测光纤S检测的信号值对应于干涉图案的最大值，所以强度最大。进而，由于位于与检测光纤SI隔开相同距离的位置，因此第I检测光纤Cl1和第2检测光纤d2分别检测的信号值的强度相同。并且，第3检测光纤d3检测的信号值的强度最小。但是，信号值受到检测路径的导光效率的偏差、以及第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25各自的检测灵敏度的偏差的影响。因此，如图7所示，在对测定探针3照射相同强度的光的情况下，第I检测光纤Cl1、第2检测光纤d2和第3检测光纤d3分别检测的信号值也不恒定(参照图8)。因此，如图9所示，需要进行校准，以使得第I检测光纤Cl1、第2检测光纤d2和第3检测光纤d3分别检测的检测强度恒定。
[0081]并且，如图10所示，由于照明光纤31照射照明光的照明区域A与第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34分别检测照明光的返回光的检测区域B不一致，所以，信号值产生偏差。例如，如图10所示，照明光纤31照射照明光的照明区域A和第3检测光纤34检测照明光的返回光的检测区域B不同。因此，光学测定装置I需要进行基于测定对象物的检测范围的偏差的检测信号的校正。
[0082]接着，对校准装置4的标准反射板43进行详细说明。为了进行上述校准项目，对应于标准反射板43上的空间可干涉度即空间相干长度Lsc来设定校准装置4，以使得标准反射板43的材料特性满足条件(I)或条件(2 )。
[0083](I):1s* ≥ 2Lsc、并且 g ≤ 0.85
[0084](2):ls* N 2Lsc、并且 g>0.85
[0085]这里，Is*表示构成标准反射板43的材料的散射平均自由行程，g表示标准反射板43的散射方向的各向异性参数。另外，在条件(2)中，只要是ls7Lsc=l~3的范围即可。
[0086]并且，如图1所示，在设棒状透镜36的光纤长度方向的长度为R，设从测定探针3的前端到标准反射板43的距离为L，进而设棒状透镜36对规定波长λ的折射率为η、照明光纤31的芯径为P !的情况下，标准反射板43的检测位置处的空间相干长度Lsc由以下的式(3)定义。
[0087]Lsc= λ (R/n+L) / Jip1*..(3)
[0088]这样，校准装置4根据条件(I)或条件(2)预先设定标准反射板43的散射平均自由行程ls%并且，设定距离L以成为满足条件(I)或条件(2)的空间相干长度Lsc，或者预先设定标准反射板43的距离L，调整或选择标准反射板43的材料以成为满足条件(I)或条件(2)的散射平均自由行程Is'该情况下，标准反射板43需要选择反射率恒定而与波长无关的材料，所以，优选设定标准反射板43的散射平均自由行程ls%并且，设定距离L以成为满足条件(I)或条件(2)的空间相干长度Lsc。此时，即使未准确得知构成标准反射板43的材料的散射平均自由行程Is*的值，也可以改变标准反射板43的位置来检测由第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34中的任意一方检测的强度变化，将第I检测光纤31和第2检测光纤32中的检测强度为最小值的位置设定为距离L。
[0089]这里，对条件(I)和条件(2)进行详细说明。关于条件(I)和条件(2)，来自测定探针3的照明光在标准反射板43进行反射和/或散射而成为返回光，在测定探针3的前端形成的干涉图案的形状由标准反射板43的位置处的空间相干长度Lsc和标准反射板43的散射平均自由行程Is*决定(参照非专利文献2)。
[0090]图11是示出散射平均自由行程Is*相对于空间相干长度Lsc的比值、与将看到的光源尺寸α除以干涉图案的半峰全宽w (FffHM=Full width at half maximum)而得到的比值之间的关系的图。图12是示意地示出半峰全宽w的图。
[0091]如图11所示，在标准反射板43的散射方向的各向异性参数g小于0.85的情况下，a /w的值示出从ls7Lsc的值超过2的附近起收敛的倾向。并且，在标准反射板43的散射方向的各向异性参数g为0.85以上的情况下，a /w的值在ls7Lsc的值为2附近时取最大值。即，在ls7Lsc的值为2附近α/w的值成为最大值时，干涉图案的半峰全宽w成为最小。[0092]这样，在干涉图案的半峰全宽w最小的条件下，干涉图案不会入射到第I检测光纤32~第3检测光纤34，在检测光纤位置处得到相同强度的光束。由此，根据图11所示的半峰全宽w与散射介质的散射特性(IsYLsc和g)之间的关系,能够导出条件(I)或条件(2),作为半峰全宽w最小的条件。
[0093]并且，如图13那样，图11和图12所示的看到的光源尺寸α是将照明光纤31的芯径P !作为分子、将从照明光纤31到标准反射板43的距离L与将棒状透镜36的长度R除以棒状透镜36的折射率η而得到的值R/n之和作为分母而表现的量，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较小时(α〈0.1)，α与图13所示的角度a ’ [rad]相等。因此，可以说图11的纵轴a/w是表示干涉图案的半峰全宽w有多少收敛在与照明光纤31的芯P1相当的角度范围α内的指标。
[0096]图14是相当于a /w=l的情况、即与干涉图案的半峰全宽w相当的干涉峰收敛在照明光纤31的芯P !内的情况的图。
[0097]如图14所示，光学测定装置I还考虑使得干涉图案的下端不进入第I检测光纤32和第2检测光纤33各自的芯中的条件。关于该条件，检测光纤32的芯位于比相当于半峰全宽w的2倍(2w)的位置更靠外侧的位置。具体而言，干涉图案的下端不进入第I检测光纤32和第2检测光纤33各自的芯中是很重要的。另外，在图14中示出a/W=l的情况，但是，半峰全宽w不需要位于照明光纤31的芯P1内。例如，在不是a/W=l的情况下，只要半峰全宽w不进入第I检测光纤32和第2检测光纤33各自的芯中即可。这种状况是第I检测光纤32~第3检测光纤34和照明光纤31的包层的厚度较厚的情况。
[0098]并且，如图3所示，在照明光纤31的芯径为P1、包层的厚度(以下称为“包层厚度”)为P 2的情况下，半峰全宽w满足以下的条件(5)。
[0099](5):( P λ+4: P 2) / (R/n+L) >2w
[0100]与此相对，如图15所示，在设照明光纤31的芯径为P 1、包层厚度为P2、第I检测光纤32、第2检测光纤33和第3检测光纤34各自的芯径为P 3、包层厚度为P 4的情况下，半峰全宽w满足以下的条件(6)。
[0101](6): ( P j+2 P 2+2 P4)/ (R/n+L) >2w
[0102]这样，测定探针3为了维持各光纤的导光性，将包层的厚度设定为较厚，所以，满足上述条件(5 )或条件(6 )。
[0103]接着，对包含由光学测定装置I执行的校准处理的运算处理进行说明。图16是示出包含由光学测定装置I执行的校准处理的运算处理的概要的流程图。另外，下面，Ch表不各检测光纤的编号，λ表不波长。
[0104]如图16所示，光学测定装置I在校准装置4的插入部41a内取得内部反射校准数据BA (ch, λ )(步骤S101)。具体而言，通过在校准装置4的插入部41a内使照明光纤31照射照明光，光学测定装置I取得由第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25检测到的测定探针内的内部反射校准数据。
[0105]接着，光学测定装置I在测定探针3的前端与挡部42抵接的状态下取得标准反射板43的标准反射板校准数据IS (ch、λ )(步骤S102)。具体而言，通过在测定探针3的棒状透镜36的前端与挡部42抵接的状态下由照明光纤31对标准反射板43照射照明光，光学测定装置I取得第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25分别检测到的标准反射板43的标准反射板校准数据。
[0106]然后，光学测定装置I取得测定对象物的计测数据T (ch、λ )(步骤S103)。具体而言，通过由照明光纤31对测定对象物照射照明光，光学测定装置I取得第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25分别检测到的计测数据。
[0107]接着，运算部291使用内部反射校准数据BA (ch、λ )和标准反射板校准数据IS(ch、λ )将计测数据T (ch、λ )转换为校准后数据S (ch、λ )(步骤S104)。具体而言,运算部291通过以下的式(7)，将计测数据T (ch、λ)转换为校准后数据S (?、λ)。
[0108]S (ch、λ ) = (T (ch、λ ) —BA (ch、A)) / (IS(ch、A) —BA (ch、A))...(7)
[0109]根据以上说明的本发明的实施方式1，校准装置具有标准反射板43，该标准反射板43配置于在测定探针3插入插入部41a中的状态下与测定探针3的前端部隔着规定距离L的位置，在照射面内，测定对象波长范围内的光的反射率相同，并且反射特性稳定，与标准反射板43使用规定距离L确定的空间相干长度Lsc相比，构成标准反射板43的材料的散射平均自由行程被设定为较大。其结果，能够容易地通过一个动作取得烦杂的多个校准项目。
[0110](实施方式2)
[0111]接着，对本发明的实施方式2进行说明。在本实施方式2中，校准装置的结构与上述实施方式I的校准装置不同。因此，下面对本实施方式2的校准装置的结构进行说明。另外，对与上述实施方式 I的光学测定装置I和校准装置4相同的结构标注相同标号进行说明。
[0112]图17是示意地示出本实施方式2的校准装置的截面的图。图17所示的校准装置6具有大致长方体的容器61、以及防止测定探针3插入的挡部62。
[0113]容器61具有测定探针3能够插入的插入部61a、以及内表面由标准反射部件构成的收纳部61b。
[0114]挡部62呈圆环状，设置在收纳部61b内。挡部62防止测定探针3被插入收纳部61b内。挡部62的内径小于测定探针3的外径。挡部62使从测定探针3的棒状透镜36的前端到收纳部61b的底面距离L维持恒定。
[0115]根据以上说明的本发明的实施方式2，仅通过将测定探针3插入校准装置6的插入部61a中，就能够容易地通过I次操作进行烦杂的多个校准项目。
[0116]另外，在本发明的实施方式2中，也可以形成为球状。图18是示意地示出本实施方式2的变形例的校准装置的截面的图。图18所示的校准装置7具有呈大致球状的容器71、以及防止测定探针3插入的挡部72。
[0117]容器71具有测定探针3能够插入的插入部71a、以及内表面由标准反射部件构成的收纳部71b。
[0118]根据以上说明的本发明的实施方式2的变形例，仅通过将测定探针3插入校准装置7中，就能够容易地通过I次操作进行烦杂的多个校准项目。
[0119](实施方式3)
[0120]接着，对本发明的实施方式3进行说明。在本实施方式3中，校准装置的结构不同。因此，下面对本实施方式3的校准装置的结构进行说明。另外，对与上述实施方式I的光学测定装置I和校准装置4相同的结构标注相同标号进行说明。
[0121]图19是示意地示出本实施方式3的校准装置的截面的图。图19所示的校准装置8具有容器81、挡部42、标准反射板43。
[0122]容器81具有测定探针3能够插入的插入部81a、以及收纳标准反射板43的收纳部81b，容器81 —体形成有插入部81a和收纳部81b。
[0123]插入部81a具有在内表面施加了不反射光的部件或吸收光源部21射出的光的波长的光吸收部件的光吸收部81c。具体而言，光吸收部81c被涂黑。
[0124]对使用这样构成的校准装置8而进行的校准处理进行说明。图20是示意地示出光学测定装置I使用校准装置8进行的校准处理的概要的图。
[0125]如图20所示，首先，在照明光纤31在插入部81a内的光吸收部81c处照射照明光时，光学测定装置I取得第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25分别检测到的内部反射校准数据(图20的(a)—图20的(b))。该情况下，也可以在用户在插入部81a内的中途停止插入测定探针3时，光学测定装置I取得内部反射校准数据。进而，运算部291也可以在测定探针3与挡部42抵接之前连续取得内部反射校准数据，从所取得的内部反射校准数据中选择示出最小强度的数据作为校准处理中使用的内部反射校准数据。
[0126]接着，在照明光纤31对标准反射板43照射照明光时，光学测定装置I取得第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25检测到的标准反射板校准数据(图20的(b))。优选在测定探针3的前端与挡部42抵接时，运算部291选择第I检测部23、第2检测部24和第3检测部25检测到的 示出最大强度的数据作为标准反射板结构数据。
[0127]根据以上说明的本发明的实施方式3，仅通过将测定探针3插入校准装置8的插入部81a中的I次操作，就能够同时进行多个校准项目。由此，能够减轻烦杂的作业，并且，能够防止校准处理时的测定探针3的破损和校准数据的忘取。
[0128]并且，根据本发明的实施方式3，能够通过简单的结构同时进行多个校准项目。
[0129]另外，在本发明的实施方式3中，也可以是，通过电动机等驱动部能够移动地设置标准反射板43的位置，一边调整从测定探针3到标准反射板43的距离，光学测定装置I 一边测定标准反射板校准数据和内部反射校准数据。
[0130](实施方式4)
[0131]接着，对本发明的实施方式4进行说明。在本实施方式4中，校准装置的结构不同。因此，下面对本实施方式4的校准装置的结构进行说明。另外，对与上述实施方式I的光学测定装置I和校准装置4相同的结构标注相同标号进行说明。
[0132]图21是示意地示出本实施方式4的校准装置的截面的图。图21所示的校准装置9具有容器91、挡部42、标准反射板43。
[0133]容器91具有供测定探针3插入的插入部91a、以及收纳标准反射板43的收纳部91b。收纳部91b—体形成有插入部91a和收纳部91b。插入部91a呈筒状，一部分弯曲而与收纳部91b连接。
[0134]在使用这样构成的校准装置9进行校准处理的情况下，光学测定装置I在插入部91a弯曲之前取得内部反射校正数据。此时，由于从测定探针3射出的照明光未照射到标准反射板43，所以，能够在测定探针3中防止照明光的返回光的影响。[0135]根据以上说明的本发明的实施方式4，由于插入部91a的一部分弯曲，所以，在内部反射校正的校准时，能够防止来自标准反射板43的返回光的影响，因此，能够进行准确的校准处理。
[0136]另外，在本发明的实施方式4中，插入部91a的弯曲角度为大致90度，但是，只要弯曲到在测定探针3的正面看不到标准反射板43的程度即可，为了确保操作性，可以适当变更弯曲角度。
[0137]另外，在本发明的实施方式4中，也可以是，通过电动机等驱动部能够移动地设置标准反射板43的位置，一边调整从测定探针3到标准反射板43的距离，光学测定装置I 一边测定标准反射板校准数据和内部反射校准数据。
[0138](实施方式5)
[0139]接着，对本发明的实施方式5进行说明。在本实施方式5中，校准装置的结构不同。因此，下面对本实施方式5的校准装置的结构进行说明。另外，对与上述实施方式I的光学测定装置I和校准装置4相同的结构标注相同标号进行说明。
[0140]图22和图23是示意地示出本实施方式5的校准装置的截面的图。图22和图23所示的校准装置10具有容器101、挡部42、标准反射板43、遮挡件(shutter) 102、驱动部103。
[0141]容器101具有供测定探针3插入的插入部101a、以及收纳标准反射板43的收纳部101b。容器101 —体形成有插入部IOla和收纳部101b。并且，在插入部IOla中设有孔101c，遮挡件102能够以可进退的方式插入该孔IOlc中。进而，在插入部IOla中设有挡部42。
[0142]遮挡件102呈圆形，遮蔽由测定探针3照射的照明光。遮挡件102由使用光吸收部件等的黑色板构成。
[0143]驱动部103驱动遮挡件102以使得该遮挡件102能够相对于孔IOlc进退。驱动部103使用DC电动机或步进电动机等而构成。
[0144]对由光学测定装置I使用这样构成的校准装置10而执行的校准处理进行说明。首先，光学测定装置I取得内部反射校准数据。该情况下，如图22所示，遮挡件102配置在测定探针3照射的照明光的光轴上，遮蔽测定探针3照射的照明光。
[0145]接着，校准装置10使驱动部103驱动，使遮挡件102从插入部IOla的孔IOlc退避(参照图23)。
[0146]然后，通过对标准反射板43照射照明光，光学测定装置I取得标准反射板校准数据。
[0147]根据以上说明的本发明的实施方式5，由于能够自动切换光学测定装置I的校准项目，所以，能够容易地通过I次操作来进行多个校准项目。
[0148](实施方式6)
[0149]接着，对本发明的实施方式6进行说明。在本实施方式6中，校准装置的结构不同。因此，下面对本实 施方式6的校准装置的结构进行说明。另外，对与上述实施方式I的光学测定装置I和校准装置4相同的结构标注相同标号进行说明。
[0150]图24是示意地示出本实施方式6的校准装置的截面的图。图24所示的校准装置11具有:收纳部111b，其在内部具有空间，经由插入部Illa插入测定探针3 ;挡部42，其设置在插入部Illa中，防止测定探针3插入；旋转板112，其以规定的轴为中心旋转；驱动部113，其使旋转板112旋转；第I容器114，其在内表面施加了光吸收部件，该第I容器114在取得内部反射校准数据时使用；以及第2容器115，其收纳与挡部42隔开距离L的标准反射板43。
[0151]对由光学测定装置I使用这样构成的较正装置11而执行的校准处理进行说明。首先，光学测定装置I将测定探针3插入插入部Illa中。该情况下，校准装置11通过驱动部113的驱动，使旋转板112旋转，第I容器114移动到插入部Illa的位置。由此，光学测定装置I能够取得内部反射校准数据。
[0152]接着，校准装置11通过驱动部113的驱动，使旋转板112旋转，第2容器115移动到插入部Illa的位置。由此，光学测定装置I能够取得标准反射板校准数据。
[0153]根据以上说明的本发明的实施方式6，由于能够自动切换光学测定装置I的校准项目，所以，不用进行烦杂的作业，能够通过一次操作而取得校准处理的数据。
[0154]另外，在本发明的实施方式6中，只要能够相对地变更测定探针3与第I容器114或第2容器115之间的位置关系即可，例如，也可以设置成插入部Illa能够相对于收纳部Illb的主面旋转。
[0155](实施方式7)
[0156]接着，对本发明的实施方式7进行说明。在本实施方式7中，在测定探针上安装有校准装置的状态下执行校准处理。因此，下面对本实施方式7的校准装置的结构进行说明。另外，对与上述实施方式I的 光学测定装置I和校准装置4相同的结构标注相同标号进行说明。
[0157]图25是示意地示出在本实施方式7的校准装置上安装有光学测定装置的测定探针的状态的截面的图。图25所示的校准装置12呈有底的长方体，在与测定探针3隔开规定的距离L的位置处具有标准反射板43。并且，校准装置12保护测定探针3的前端不受外力。
[0158]在由光学测定装置I取得标准反射板校准数据后，从测定探针3上取下这样构成的校准装置12。然后，通过对在内部施加了光吸收部件的容器照射照明光，光学测定装置I取得内部反射校准数据。
[0159]根据以上说明的本发明的实施方式7，能够防止从测定探针3到标准反射板43的规定的距离L的偏差，能够进行更加准确的校准处理。
[0160]另外，在本发明的实施方式7中，在能够使用内窥镜装置51的处置器械通道51a作为光吸收空间的情况下，光学测定装置I也可以在内窥镜装置51的处置器械通道51a内取得内部反射校正数据。
[0161]标号说明
[0162]1:光学测定装置；2:主体部；3:测定探针；4、6、7、8、9、10、11、12:校准装置；5:内窥镜系统；20:电源；21:光源部；22:连接器部；23 --第I检测部；24 --第2检测部；25 --第3检测部；26:输入部；27:输出部；28:记录部；29:控制部；31:照明光纤；32:第I检测光纤；33:第2检测光纤；34:第3检测光纤；35:光纤保持部；36:棒状透镜；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:收纳部；42、62:挡部；43:标准反射板；51:内窥镜装置；51a:处置器械通道；101c:孔；102；遮挡件；103、104；驱动部；112；旋转板；114：第1容器；115：第二容器；291：运算部。
【权利要求】
1.一种校准装置，该校准装置取得在光学测定装置对来自测定对象物的返回光进行校正时使用的多个校准数据，所述光学测定装置具有测定探针和多个检测部，所述测定探针具有对所述测定对象物照射至少包含测定对象波长的光的照明光的照明光纤、以及接收在所述测定对象物进行反射和/或散射后的所述照明光的所述返回光的多个检测光纤，所述多个检测部检测由所述多个检测光纤分别接收的所述返回光，所述校准装置的特征在于，其具有: 插入部，其供所述测定探针插入；以及 标准反射板，其配置于在所述测定探针插入所述插入部中的状态下与所述测定探针的前端隔开规定距离的位置，在所述照明光的照射面内，所述测定对象波长范围内的光的反射率相同， 构成所述标准反射板的材料的散射平均自由行程大于所述规定距离内的空间相干长度。
2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于， 构成所述标准反射板的材料的散射平均自由行程大于所述空间相干长度的2倍，并且，各向异性参数为0.85以下。
3.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于， 构成所述标准反射板的材料的散射平均自由行程与所述空间相干长度的2倍大致相等，并且，各向异性参数大于0.85。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的校准装置，其特征在于， 所述校准装置还具有驱动部，在`所述光学测定装置取得所述校准数据时，该驱动部使所述标准反射板移动到所述测定探针的前端侧。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的校准装置，其特征在于， 所述校准装置还具有收纳所述标准反射板的收纳部， 所述插入部和所述收纳部配置成彼此能够连结或切换。
6.根据权利要求5所述的校准装置，其特征在于， 所述插入部具有在内表面施加了吸收光的光吸收部件的呈筒状的光吸收部， 所述多个校准数据是在所述收纳部内进行测定时的标准反射板校准数据、和在所述插入部内进行测定时的所述测定探针的内部反射校准数据。
7.根据权利要求1~4中的任意一项所述的校准装置，其特征在于， 所述插入部呈一端开口的有底筒状，具有在供所述测定探针插入的插入口附近的位置的内表面施加了吸收光的光吸收部件的光吸收部，在底部设有所述标准反射板。
8.根据权利要求7所述的校准装置，其特征在于， 所述插入部是弯曲的。
9.根据权利要求1~4中的任意一项所述的校准装置，其特征在于， 所述校准装置还具有: 第I容器，其在内部施加有吸收光的光吸收部件； 第2容器，其收纳有所述标准反射板； 切换部，其针对所述插入部切换所述第I容器和所述第2容器的位置；以及 切换驱动部，其驱动所述切换部。
10.一种校准方法，该校准方法对光学测定装置使用校准装置来取得校准数据，所述光学测定装置具有测定探针和多个检测部，所述测定探针具有对所述测定对象物照射至少包含测定对象波长的光的照明光的照明光纤、以及以不同的角度接收在所述测定对象物进行反射和/或散射后的所述照明光的所述返回光的多个检测光纤，所述多个检测部检测由所述多个检测光纤分别接收的所述返回光，所述校准方法特征在于，其包括以下步骤: 第I步骤，在使所述测定探针对所述校准装置的在内部施加了吸收光的光吸部件的插入部照射所述照明光时，取得所述检测部检测的所述测定探针的内部反射校准用数据；以及 第2步骤，在所述测定探针对所述校准装置内的标准反射板照射所述照明光时，取得由所述检测部检测的标准反射板校准数据，所述标准反射板配置在与所述测定探针的前端隔开规定距离的位置，并且在所述标准反射板中，在所述照明光的照射面内，所述测定对象波长范围内的光的反射率相同， 构成所述标准反射板的材料的散射平均自由行程大于所述规定距离内的空间相干长度。
【文档编号】A61B1/00GK103796567SQ201280043402
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年9月20日 优先权日:2011年9月20日
【发明者】伊藤辽佑 申请人:奥林巴斯株式会社