JP2011050664A - 光走査型内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光走査型内視鏡装置における照明光を高速で変調する。
【解決手段】光源ユニット３０は緑色光レーザ３１ｇ、光量調整ファイバ３５、および光量調整アクチュエータ３６を有する。緑色光レーザ３１ｇは緑色光レーザービームを発する。緑色光レーザービームの強度はビームに垂直な断面においてガウシアン型分布状に変化する。光量調整ファイバ３５の入射端と緑色光レーザ３１ｇとが対向するように配置される。光量調整アクチュエータ３６は光量調整ファイバ３５の入射端付近に設けられる。光量調整アクチュエータ３６は光量調整ファイバ３５を屈曲させることにより光量調整ファイバの入射端を変位させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被写体を照射する照明光の光量を高速で変調させる光走査型内視鏡装置に関する。

光走査型内視鏡が提案されている（特許文献１参照）。光走査型内視鏡では、従来の撮像素子を用いた電子内視鏡と異なり、観察対象領域の部分毎に光学像が撮影される。観察対象領域の部分毎に照射する光の光量の変調が可能であれば、従来に無い様々な画像を作成することが可能である。

ところで、光走査型内視鏡では、観察対象領域内の微小な一点にむけて照明光を照射することが求められる。それゆえ、照明光としてレーザービームが用いられる。任意の色のレーザービームが照明光として用いられる。例えば、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームが照明光に用いられる。

赤色光レーザービームおよび青色光レーザービームを出射する半導体レーザが開発されており、これらのレーザービームの光量を高速で変調することは可能である。一方、緑色光レーザービームを出射するレーザ光源はＤＰＳＳレーザであり、光量の高速変調が難しい。それゆえ、緑色光レーザービームの光量の高速変調のためには、複雑な装置が必要であり、装置の複雑化および製造コストが増加していた。

国際公開第２００７／０８４９１５号パンフレット

したがって、本発明では、簡易な構成で照明光の光量を高速に変調することが可能な光走査型内視鏡装置の提供を目的とする。

本発明の光走査型内視鏡装置は、照射光を被写体に走査することにより前記被写体の光学像を撮像する光走査型内視鏡装置であって、照明光として光の進行方向に垂直な光束の断面である第１の断面における位置によって光強度が異なる第１のレーザービームを出射する第１のレーザ光源と、第１のレーザ光源から出射される第１のレーザービームが入射する第１の端部を有し第１の端部に入射する第１のレーザービームを伝達する第１の供給光伝達路と、第１のレーザービームの断面内における第１の端部の位置を変位させる第１の駆動アクチュエータとを備えることを特徴としている。

なお、第１の供給光伝達路により伝達された第１のレーザービームを被写体に向けて出射する第２の端部を有する第２の供給光伝達路と、第２の端部を任意で定めた基準点から第２の端部における第２の供給光伝達路の軸方向と垂直な方向に変位させる第２の駆動アクチュエータと、第２の端部から出射する第１のレーザービームの光量が所望の光量となるように第１の端部を変位させるように第１の駆動アクチュエータを制御する光量制御部とを備えることが好ましい。

また、第２の駆動アクチュエータは第２の端部を螺旋状の変位経路である第１の変位経路に沿って変位するように第２の端部を変位させ、光量制御部は第２の端部が第１の変位経路の螺旋の中心から離れるほど第２の端部から出射させる第１のレーザービームの光量を増加させるように第１の駆動アクチュエータを制御することが好ましい。

また、第１のレーザービームの強度分布はガウシアン型分布であり、第１の駆動アクチュエータは第１のレーザービームの光強度が最大となる位置を中心とした螺旋状の変位経路である第２の変位経路に沿って第１の端部を変位させ、光量制御部は第２の端部が第１の変位経路の螺旋の中心から離れるように変位する間に第１の端部を第２の変位経路の螺旋の中心に近付くように変位させおよび／または第２の端部が第１の変位経路の螺旋の中心に近付くように変位する間に第１の端部を第２の変位経路の螺旋の中心から離れるように変位させることが好ましい。

また、第１のレーザービームとは波長の異なる第２のレーザービームを出射する第２のレーザ光源と、第１の供給光伝達路により伝達された第１のレーザービームと第２のレーザ光源から出射される第２のレーザービームとを光学的に結合させ第２の供給光伝達路における第２の端部と異なる第３の端部に入射させることにより第１、第２のレーザービームを第２の端部に伝達させる第１の光結合機構とを備えることが好ましい。

また、第１、第２の供給光伝達路は一体的に形成されることが好ましい。

また、第３のレーザービームを出射する第３のレーザ光源と、第１の供給光伝達路により伝達された第１のレーザービームと第３のレーザ光源から出射される第１のレーザービームとを光学的に結合させ第２の供給光伝達路における第２の端部と異なる第３の端部に入射させることにより第１、第３のレーザ光源から出射される第１のレーザービームを第２の端部に伝達させる第２の光結合機構とを備えることが好ましい。

また、第１、第３のレーザービームの波長帯域は同じであることが好ましい。

本発明によれば、第１の供給光伝達路の第１の端部を第１のレーザービームの断面内で変位させることにより、第２の端部から出射する第１のレーザービームの光量を高速で変調させることが可能である。

本発明の第１の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。 第１の実施形態の光走査型内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態の光源ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。 光量調整ファイバの入射端付近における構造を示す部分断面図である。 光量調整ファイバの変位位置に対する緑色光レーザービームの光強度を示すグラフである。 第１の実施形態の光走査型内視鏡の内部構成を模式的に示すブロック図である。 第１、第２の実施形態の光供給ファイバ先端の第３、第４の方向に沿った変位量を示すグラフである。 先端駆動アクチュエータにより駆動される光供給ファイバの出射端の変位経路である。 第１の実施形態において、時間に応じて調整される緑色光レーザービームの供給光量を示すグラフである。 第１の実施形態の光量調整ファイバの入射端の第１、第２の方向に沿った変位量を示すグラフである。 集光レンズから光が出射する状態を説明するための図である。 第２の実施形態の光走査型内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。 第２の実施形態の光走査型内視鏡の内部構成を模式的に示すブロック図である。 第２の実施形態の光源ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。 第３の実施形態の光源ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。

光走査型内視鏡装置１０は、光走査型内視鏡プロセッサ２０、光走査型内視鏡５０、およびモニタ１１によって構成される。光走査型内視鏡プロセッサ２０は、光走査型内視鏡５０、およびモニタ１１に接続される。

なお、以下の説明において光供給ファイバ（図１において図示せず）の出射端および反射光ファイバ（図１において図示せず）の入射端は光走査型内視鏡５０の挿入管５１の遠位端側に配置され、光供給ファイバの入射端と反射光ファイバの出射端は光走査型内視鏡プロセッサ２０と接続されるコネクタ５２に配置される。

光走査型内視鏡プロセッサ２０から観察対象領域ＯＡに照射する光が供給される。供給された光は光供給ファイバ（供給光伝送路）により挿入管５１の遠位端に伝達され、観察対象領域ＯＡ内の一点（符号Ｐ１参照）に向かって照射される。光が照射された観察対象領域ＯＡ上の一点における反射光が、光走査型内視鏡５０の挿入管５１の遠位端から光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。

光供給ファイバの出射端の方向が、先端駆動アクチュエータ（図１において図示せず）により変えられる。出射端の方向を変えることにより、光供給ファイバから照射される光が観察対象領域上に走査される。先端駆動アクチュエータは、光走査型内視鏡プロセッサ２０により制御される。

光走査型内視鏡プロセッサ２０は光の照射位置において散乱する反射光を受光し、受光量に応じた画素信号を生成する。走査する領域全体の画素信号を生成することにより、１フレームの画像信号を生成する。生成した画像信号がモニタ１１に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。

図２に示すように、光走査型内視鏡プロセッサ２０には、光源ユニット３０、受光ユニット２１、画像信号処理回路２２、タイミングコントローラ２３（光量制御部）、およびシステムコントローラ２４などが設けられる。

後述するように、光源ユニット３０から観察対象領域ＯＡに照射する光が光供給ファイバ５３（第２の供給光伝達路）に供給される。タイミングコントローラ２３は、先端駆動アクチュエータ５４（第２の駆動アクチュエータ）に光供給ファイバ５３の出射端（第２の端部）を変位させる。光が照射された観察対象領域の反射光が、反射光ファイバ５５により光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達された光は、受光ユニット２１に入射される。

受光ユニット２１により、受光量に応じた画素信号が生成される。画素信号は、画像信号処理回路２２に送信される。画像信号処理回路２２では、画素信号が画像メモリ２５に格納される。観察対象領域全体に対応する画素信号が格納されると、画像信号処理回路２２は画素信号に所定の信号処理を施し、１フレームの画像信号としてエンコーダ２６を介してモニタ１１に送信する。

光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、光源ユニット３０と光走査型内視鏡５０に設けられる光供給ファイバ５３とが、および受光ユニット２１と反射光ファイバ５５とが光学的に接続される。

また、光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、タイミングコントローラ２３と光走査型内視鏡５０に設けられる先端駆動アクチュエータ５４とが電気的に接続される。

なお、先端駆動アクチュエータ５４だけでなく、光源ユニット３０、受光ユニット２１、画像信号処理回路２２、およびエンコーダ２６も、タイミングコントローラ２３により各部位の動作の時期が制御される。

また、タイミングコントローラ２３および光走査型内視鏡装置１０の各部位の動作はシステムコントローラ２４により制御される。また、フロントパネル（図示せず）などにより構成される入力部２７へのコマンド入力に基づいて、システムコントローラ２４は、各部位を制御する。

図３に示すように、光源ユニット３０は、赤色光レーザ３１ｒ（第２のレーザ光源）、緑色光レーザ３１ｇ（第１のレーザ光源）、青色光レーザ３１ｂ（第２のレーザ光源）、第１、第２のフィルタ３２ａ、３２ｂ（第１の光結合機構）、集光レンズ３３、レーザ駆動回路３４、光量調整ファイバ３５（第１の供給光伝達路）、および光量調整アクチュエータ３６（第１の駆動アクチュエータ）などによって構成される。

赤色光レーザ３１ｒおよび青色光レーザ３１ｂは半導体レーザであって、それぞれ、赤色光レーザービーム（第２のレーザービーム）および青色光レーザービーム（第２のレーザービーム）を発する。緑色光レーザ３１ｇはＤＰＳＳレーザであって、緑色光レーザービーム（第１のレーザービーム）を発する。

第１のフィルタ３２ａは青色光レーザ３１ｂが発する帯域の青色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。第２のフィルタ３２ｂは緑色光レーザ３１ｇが発する帯域の緑色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。

光供給ファイバ５３と光源ユニット３０とが接続された状態における光供給ファイバ５３の入射端側の軸方向に集光レンズ３３、第１のフィルタ３２ａ、第２のフィルタ３２ｂ、および赤色光レーザ３１ｒが配置される。第１、第２のフィルタ３２ａ、３２ｂは光供給ファイバ５３の入射端側の軸方向に対して４５°傾斜させた状態で固定される。

また、青色光レーザ３１ｂから発せられ第１のフィルタ３２ａにより反射される青色光レーザービームが光供給ファイバ５３の入射端に入射するように、青色光レーザ３１ｂが配置される。

また、光量調整ファイバ３５の出射端から出射され第２のフィルタ３２ｂにより反射される光が光供給ファイバ５３の入射端に入射するように、光量調整ファイバ３５が配置される。光量調整ファイバ３５はシングルモードファイバによって形成される。

図４に示すように、光量調整ファイバ３５は、入射端（第１の端部）付近において光量調整アクチュエータ３６を介してハウジングチューブ３７内に支持される。ハウジングチューブ３７は、中心軸が緑色光レーザ３１ｇから出射される緑色光レーザービームの光軸と重なるように固定される。また、光量調整ファイバ３５は、入射端が変位されない状態においてハウジングチューブ３７の中心軸に重なるように支持される。

緑色光レーザ３１ｇが発する緑色光レーザービームは、光学レンズ３８を透過して光量調整ファイバ３５の入射端に入射する。緑色光レーザービームは光量調整ファイバ３５により出射端から第２のフィルタ３２ｂに向かって出射する。さらに、緑色光レーザービームは第２のフィルタ３２ｂによって反射され、第１のフィルタ３２ｂを透過して、光供給ファイバ５３の入射端に入射する。

光量調整アクチュエータ３６は可撓性を有する中空管（図示せず）の周囲に圧電素子（図示せず）を貼付することにより形成される。なお、中空管の中心軸から互いに垂直な第１、第２の方向に圧電素子が設けられる。光量調整ファイバ３５は中空管に挿通された状態で支持される。

圧電素子は電力の印加により中空管の軸方向に伸縮する。圧電素子の伸縮により、光量調整ファイバ３５は中空管を介して屈曲させられる。光量調整ファイバ３５を屈曲させることにより光量調整ファイバ３５の入射端が変位する。

光量調整ファイバ３５の入射端は、第１、第２の方向に沿って振幅の増加と減少を繰返しながら振動するように駆動される。なお、振動の周波数は第１、第２の方向において同一となるように調整される。また、振幅の増加時期と減少時期も第１、第２の方向において一致するように調整される。

光量調整ファイバ３５の入射端をこのように振動させることにより、螺旋状の変位経路を通るように入射端は等角速度で変位する。

図３に示すように、光供給ファイバ５３の入射端における軸方向に赤色光レーザ３１ｒが配置される。赤色光レーザ３１ｒが発する赤色光レーザービームは第２、第１のフィルタ３２ｂ、３２ａ、および集光レンズ３３を順に透過して、光供給ファイバ５３の入射端に入射する。

挿入管５１の遠位端付近を撮像するときに、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームが混合された白色光レーザービームが光供給ファイバ５３に供給される。

光供給ファイバ５３に入射する赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームの光量は調整可能である。赤色光レーザービームおよび青色光レーザービームの入射光量は、赤色光レーザ３１ｒおよび青色光レーザ３１ｂからの出射光量の調整により調整される。これに対して、緑色光レーザービームの入射光量は、光量調整ファイバ３５の入射端を変位させることにより調整される。

赤色光レーザ３１ｒおよび青色光レーザ３１ｂはレーザ駆動回路３４により駆動される。レーザ駆動回路３４により赤色光レーザ３１ｒおよび青色光レーザ３１ｂから出射する赤色光レーザービームおよび青色光レーザービームの出射光量が調整される。レーザ駆動回路３４はタイミングコントローラ２３に接続され、レーザービームの出射光量が調整される。なお、レーザ駆動回路３４は緑色光レーザ３１ｇにも接続され、緑色光レーザ３１ｇの出射と消灯とが切替えられる。

緑色光レーザービームの光の強度は、ビームに垂直な断面において中心を対称としてガウシアン型分布状に変化する。したがって、図５に示すように、光量調整ファイバ３５の入射端を非変位状態における軸ＡＸから変位させることにより、緑色光レーザービームの光量調整ファイバ３５への入射光量を減少させることが可能である。

前述のように、光量調整アクチュエータ３６の入射端は渦巻型の変位経路に沿って変位する。したがって、変位経路の渦巻の中心において緑色光レーザービームの入射光量は最大となり、中心から離れるにつれて入射光量は減少する。なお、後述するように、光供給ファイバ５３の出射端の変位動作に対応させて光量調整ファイバ３５の入射端の変位動作が制御される。

次に、光走査型内視鏡５０の構成について詳細に説明する。図６に示すように、光走査型内視鏡５０には、光供給ファイバ５３、先端駆動アクチュエータ５４、反射光ファイバ５５、および集光レンズ５６などが設けられる。

光供給ファイバ５３および反射光ファイバ５５は、コネクタ５２から挿入管５１の遠位端まで延設される。前述のように、光源ユニット３０から出射される白色光レーザービームが、光供給ファイバ５３の入射端に入射する。入射端に入射した白色光は出射端側に伝達される。

先端駆動アクチュエータ５４が、光供給ファイバ５３の出射端付近に設けられる。先端駆動アクチュエータ５４は、光量調整アクチュエータ３６と同様に可撓性を有する中空管（図示せず）の周囲に圧電素子（図示せず）を貼付することにより形成される。なお、中空管の中心軸から互いに垂直な第３、第４の方向に圧電素子が設けられる。

光供給ファイバ５３は、光量調整ファイバ３５と同様に、中空管に挿通された状態で支持される。中空管に貼付された圧電素子は電圧の印加により中空管の軸方向に伸縮する。圧電素子の伸縮により、光供給ファイバ５３は中空管を介して屈曲させられる。出射端を屈曲させることにより、光供給ファイバ５３の出射端が変位する。

図７に示すように、光供給ファイバ５３の出射端は第３、第４の方向に沿って振幅の増加と減少を繰返しながら振動するように駆動される。なお、振動の周波数は第３、第４の方向において同一となるように調整される。また、振幅の増加時期と減少時期も第３、第４の方向において一致するように調整される。

第３、第４の方向に沿ってこのような振動をさせることにより、図８に示すような螺旋型の変位経路を通るように光供給ファイバ５３の出射端は等角速度で変位し、白色光が観察対象領域上で走査される。

なお、光供給ファイバ５３を屈曲させない状態、すなわち静止状態における光供給ファイバ５３の出射端の位置が基準点に定められる。基準点から振幅を増加させながら振動させる期間（図７中、走査期間参照）に、観察対象領域への白色光の照射および画素信号の採取が実行される。

また、最大振幅になるまで変位させると一画像を作成するための走査を終了し、振幅を減少させながら振動させて光供給ファイバ５３の出射端を基準点にまで戻し（図７中、制動期間参照）、再び次の画像を作成するための走査が実行される。

光源ユニット３０では、基準点と光供給ファイバ５３の出射端の変位位置との間隔に応じて、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームの光供給ファイバ５３への供給光量を調整する。

図９に示すように、基準点と光供給ファイバ５３の出射端の変位位置との間隔が大きくなるほど供給光量が増加するように、供給光量は調整される。したがって、供給光量は、走査期間中に増加され、制動期間中に減少される。

なお、前述のように、緑色光レーザービームの供給光量は入射端を変位経路の渦巻の中心から離間させることにより、減少する。したがって、光量調整ファイバ３５の入射端は走査期間中に渦巻型変位経路の中心に近付くように変位し、制動期間中に中心から離れるように変位するように、光量調整アクチュエータ３６は光量調整ファイバ３５を屈曲させる。すなわち、図１０に示すように、光量調整ファイバ３５の入射端は第１、第２の方向に振幅の減少と増加とを繰返しながら振動するように駆動される。

光供給ファイバ５３の出射端から白色光を出射すると、白色光は集光レンズ５６を透過して、観察対象領域ＯＡの一点に向けて出射する（図１１参照）。光が照射された観察対象領域ＯＡの一点における反射光が散乱し、散乱した反射光が反射光ファイバ５５の入射端に入射する。

光走査型内視鏡５０には複数の反射光ファイバ５５が設けられる。反射光ファイバ５５の入射端は、集光レンズ５６の周囲を囲むように配置される。観察対象領域ＯＡ上の一点における散乱光は各反射光ファイバ５５に入射し、受光ユニット２１に伝達される。

前述のように、受光ユニット２１では、反射光の赤色光成分、緑色光成分、および青色光成分毎の受光量を検出し、それぞれの受光量に応じた画素信号が生成される。画素信号は画像信号処理回路２４に送信される。

画像信号処理回路２４では、先端駆動アクチュエータ５４を制御するための信号に基づいて、瞬間における光の照射位置が推定される。画像信号処理回路２４は推定した位置に対応する画像メモリ２５のアドレスに、受信した画像信号を格納する。

前述のように、照射する光が観察対象領域ＯＡ上に走査され、それぞれの位置における反射光に基づいて画素信号が生成され、対応する画像メモリ２５のアドレスに格納される。走査始点から走査終点までの間に格納した各位置における画素信号により、観察対象領域の像に対応する画像信号が形成される。画像信号は前述のように所定の信号処理が施されてから、モニタ１１に送信される。

以上のように、第１の実施形態の光走査型内視鏡装置によれば、出射光量の高速変調が困難な光源を用いても、被写体に照射する照明光の光量を高速で変調することが可能である。

また、本実施形態では、観察対象領域ＯＡの外縁付近に近付くほど、照明光の光量を増加させるので、モニタ１１に表示される画像の外縁付近も十分に明るくすることが可能である。

観察対象領域ＯＡ上において、照明光が等角速度の螺旋状の経路を通るように走査される場合には、螺旋の中心から離れるほど照射位置の移動速度が大きい。したがって、単一の画素信号を生成するための受光期間中の照明光の変位量は、螺旋の中心から離れるほど大きくなる。それゆえ、受光期間中の単位広さ当たりの露光量は、螺旋の中心から離れるほど低くなる。その結果、最終的にモニタ１１に表示される画像は、螺旋の中心から離れるほど暗くなることが一般的であった。

しかし、本実施形態の光走査型内視鏡装置によれば、光供給ファイバ５３の出射端の位置が基準点から離れるほど照明光の供給光量を増加させるので、表示画像の外縁付近も十分に明るくすることが可能である。

次に、本発明の第２の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置について説明する。第２の実施形態の光走査型内視鏡装置は、すべての色のレーザを光量調整ファイバおよび光量調整アクチュエータを用いて変調させる点において第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。

図１２に示すように、光走査型内視鏡プロセッサ２００には、第１の実施形態と同様に、光源ユニット３００、受光ユニット２１、画像信号処理回路２２、タイミングコントローラ２３０、およびシステムコントローラ２４などが設けられる。

受光ユニット２１、画像信号処理回路２２、およびシステムコントローラ２４の構成および機能は第１の実施形態と同じである。光源ユニット３００およびタイミングコントローラ２３０の構成および機能が第１の実施形態と異なっている。

第１の実施形態と同じく、光走査型内視鏡プロセッサ２００と光走査型内視鏡５００（１３参照）とを接続すると、光源ユニット３００と光供給ファイバ５３とが、および受光ユニット２１と反射光ファイバ５５とが光学的に接続される。また、第１の実施形態と同じく、光走査型内視鏡プロセッサ２００と光走査型内視鏡５００とを接続すると、タイミングコントローラ２３０と先端駆動アクチュエータ５４とが電気的に接続される。

なお、後述するように、第２の実施形態では、光量調整アクチュエータ５７は光走査型内視鏡５００に設けられており、光走査型内視鏡プロセッサ２００と光走査型内視鏡５００とを接続すると、第１の実施形態と異なり、タイミングコントローラと光量調整アクチュエータ５７とが電気的に接続される。

第１の実施形態と同様に、タイミングコントローラ２３０により光走査型内視鏡装置１０の各部位の動作の時期が制御される。また、第１の実施形態と同様に、システムコントローラ２４により光走査型内視鏡装置１０の各部位の動作が制御される。また、第１の実施形態と同様に、入力部２７へのコマンド入力に基づいて、システムコントローラ２４は各部位を制御する。

図１４に示すように、光源ユニット３００は、赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、青色光レーザ３１ｂ、第１、第２のフィルタ３２ａ、３２ｂ、集光レンズ３３、およびレーザ駆動回路３４０によって構成される。第１の実施形態と異なり、光量調整ファイバおよび光量調整アクチュエータが設けられない。

緑色光レーザ３１ｇ以外の光源ユニット３００内における配置は、第１の実施形態と同じである。緑色光レーザ３１ｇから発せられ第２のフィルタ３２ｂにより反射される緑色光レーザービームが光供給ファイバ５３の入射端に入射するように、緑色光レーザ３１ｇが配置される。

赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、青色光レーザ３１ｂ、第１、第２のフィルタ３２ａ、３２ｂ、集光レンズ３３の機能は、第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と異なり、レーザ駆動回路３４０は赤色光レーザービームおよび青色光レーザービームの出射光量を調整せず、赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、および青色光レーザ３１ｂの出射と消灯とを切替える。

第１の実施形態と同様に、リアルタイム画像の観察時に、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームが混合された白色光レーザービームが光供給ファイバ５３に供給される。なお、光源ユニット３００から出射される白色光レーザービームの光の強度は、ビームに垂直な断面において中心を対称としてガウシアン型分布状に変化する。

第１の実施形態と同じく、光走査型内視鏡５００には、光供給ファイバ５３、反射光ファイバ５５、集光レンズ５６、および先端駆動アクチュエータ５４などが設けられる（図１３参照）。第１の実施形態と異なり、光走査型内視鏡５００には、光量調整アクチュエータ５７が設けられる。

反射光ファイバ５５、集光レンズ５６、および先端駆動アクチュエータ５４の構成および機能は第１の実施形態と同じである。また、光供給ファイバ５３の機能および出射端の配置は第１の実施形態と同じである。

したがって、第１の実施形態と同じく、光源ユニット３００から供給される白色光が螺旋状の変位経路に沿って変位させられる光供給ファイバ５３の出射端から出射される。また、白色光が照射された位置における反射光が反射光ファイバ５５により受光ユニット２１に伝達され、画素信号が生成される。

第１の実施形態と異なり、光供給ファイバ５３は、入射端付近に光量調整アクチュエータ５７が設けられる。第１の実施形態における光量調整ファイバ３５と同様に、光供給ファイバ５３は入射端付近において光量調整アクチュエータ５７を介してハウジングチューブ（図示せず）内に支持される。

光走査型内視鏡プロセッサ２００と光走査型内視鏡５００とが接続された状態において光源ユニット３００から出射する白色光レーザービームの光軸と中心軸とが重なるように、ハウジングチューブは固定される。また、光供給ファイバ５３は、入射端が変位されない状態においてハウジングチューブの中心軸に重なるように支持される。

光量調整アクチュエータ５７は第１の実施形態における光量調整アクチュエータ３６と同じ構成と機能とを有しており、光供給ファイバ５３の入射端を任意に変位させることが可能である。なお、第１の実施形態と同様に、光量調整アクチュエータ５７はタイミングコントローラ２３０によって、屈曲量が調整される（図１４参照）。

第１の実施形態における緑色光レーザービームと同様に、光供給ファイバ５３の入射端を変位させることにより赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームの光供給ファイバ５３への供給光量を調整可能である。

なお、第１の実施形態と同様に、光供給ファイバ５３の出射端の変位位置と基準点との間隔が大きくなるほど供給光量が増加するように、供給光量は調整される。すなわち、光供給ファイバ５３の入射端の変位量が走査期間中に減少し、制動期間中に増加するように、光量調整アクチュエータ５７は光供給ファイバ５３の入射端を屈曲させる。

以上のように、第２の実施形態の光走査型内視鏡装置によっても、被写体に照射する照明光の光量を高速で変調することが可能である。また、第１の実施形態と同じく、モニタ１１に表示される画像の外縁付近も十分に明るくすることが可能である。

さらに、第２の実施形態の光走査型内視鏡装置によれば、レーザービームの供給光量を個別に調整する必要が無いため、光量調整の制御の簡潔化が可能である。

次に、本発明の第３の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置について説明する。第３の実施形態の光走査型内視鏡装置は光源ユニットの構成が第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。

光源ユニット以外の光走査型内視鏡装置の各部位の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。図１５に示すように、第３の実施形態の光源ユニット３０１は、第１、第２の光源部３９ａ、３９ｂ、光量調整ファイバ３５１、光量調整アクチュエータ３６１、接続用ファイバ４０、および光カプラ４１（第２の光結合機構）などによって構成される。

第１、第２の光源部３９ａ、３９ｂは、第２の実施形態における光源ユニット３００と同じ構成であり、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームを混合した白色光レーザービームを出射する。

第１、第２の光源部３９ａ、３９ｂから出射する白色光レーザービームがそれぞれ接続用ファイバ４０および光量調整ファイバ３５１の入射端に入射するように、第１、第２の光源部３９ａ、３９ｂ、接続用ファイバ４０、および光量調整ファイバ３５１が配置される。

接続用ファイバ４０の入射端と出射端との間に、光カプラ４１が設けられる。光量調整ファイバ３５１は光カプラ４１を介して接続用ファイバ４０に光学的に接続され、光量調整ファイバ３５１から出射する光が接続用ファイバ４０の出射端に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、接続用ファイバ４０の出射端と光供給ファイバ５３の入射端とが光学的に接続される。

第１の実施形態と同様に、光量調整ファイバ３５１は、入射端付近において光量調整アクチュエータ３６１を介してハウジングチューブ（図示せず）内に支持される。ハウジングチューブは、中心軸が第２の光源部３９ｂから出射する白色光レーザービームの光軸と重なるように固定される。また、光量調整ファイバ３５１は、入射端が変位されない状態においてハウジングチューブの中心軸に重なるように支持される。

光量調整アクチュエータ３６１の構成および機能は第１の実施形態と同じであり、光量調整ファイバ３５１の入射端を任意に変位させることが可能である。第１の実施形態と同様に、光量調整アクチュエータ３５１はタイミングコントローラ２３１によって、屈曲量が調整される。

第１の実施形態における緑色光レーザービームと同様に、光量調整ファイバ３５１の入射端を変位させることにより第２の光源部３９ｂから出射する白色光レーザービームの光供給ファイバ５３への供給光量を調整可能である。

なお、第１の実施形態と同様に、光供給ファイバ５３の出射端の変位位置と基準点との間隔が大きくなるほど供給光量が増加するように、供給光量は調整される。すなわち、光量調整ファイバ３５１の入射端の変位量が走査期間中に減少し、制動期間中に増加するように、光量調整アクチュエータ３６１は光量調整ファイバ３５１の入射端を屈曲させる。

以上のように、第３の実施形態の光走査型内視鏡装置によっても、被写体に照射する照明光の光量を高速で変調することが可能である。また、第１の実施形態と同じく、モニタ１１に表示される画像の外縁付近も十分に明るくすることが可能である。

さらに、第３の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置によれば、第１の光源部３９ａから一定の光量の白色光レーザービームを出射することにより一定の照射光量を確保しながら、第２の光源部３９ｂから出射する白色光レーザービームの入射光量を変調することにより、被写体への照明光の照射光量を微調整可能である。

なお、第１〜第３の実施形態において、光供給ファイバ５３の出射端が基準点から離れるほど光量調整ファイバ３５、３５１の入射端または光供給ファイバ５３の入射端を大きく変位させることにより観察対象領域への照明光の光量を調整する構成であるが、他の所定の規則や使用者の操作に基づいて照明光の光量を調整する構成であってもよい。本発明は、光供給ファイバ５３から出射する光の光量を高速で変調する必要があるどのような用途にも用いることが可能である。

また、第１〜第３の実施形態において、光量調整アクチュエータ３６、４７、３６１は光量調整ファイバ３５、３５１の入射端または光供給ファイバ５３の入射端を渦巻型の変位経路に沿って変位させる構成であるが、渦巻型の変位経路に沿って変位させなくてもよい。入射端に入射するビームの中心軸から入射端が離間するように変位させることにより、ビームの入射光量を調整することは可能である。ただし、第１〜第３の実施形態のように、光供給ファイバ５３の出射端の渦巻型の変位と同じ等角速度で、入射端を渦巻型変位経路に沿って変位させることにより容易に、照明光の照射光量を調整することが可能である。

また、第１〜第３の実施形態において、光量調整アクチュエータ３６、４７、３６１は光量調整ファイバ３５、３５１の入射端または光供給ファイバ５３の入射端を渦巻型の変位経路に沿って変位させる構成であるが、緑色光レーザ３１ｇ、光源ユニット３００、または第２の光源部３９ｂから出射されるレーザービームの光束の断面内でファイバの入射端を変位させることが可能な他の種類のアクチュエータを用いてもよい。

また、第１〜第３の実施形態において、先端駆動アクチュエータ５４は、光供給ファイバ５３の出射端を屈曲させることにより変位させる構成であるが、出射端における軸方向に垂直な方向に光供給ファイバ５３の出射端を変位させることが可能な他の種類のアクチュエータを用いてもよい。

また、第１の実施形態における緑色光レーザ３１ｇから出射される緑色光レーザービーム、第２の実施形態における光源ユニット３００から出射される白色光レーザービーム、および第３の実施形態における第２の光源部３９ｂから出射される白色光レーザービームの光の強度はビームに垂直な断面においてガウシアン型分布状に変化する構成であるが、ガウシアン型分布状に強度が変化するレーザービーム以外のレーザービームであっても適用可能である。ビームの光束の断面内における位置によって、光強度が変化するビームであればいかなるビームであっても、第１〜第３の実施形態に適用可能である。

また、第１〜第３の実施形態において、光供給ファイバ５３の出射端が螺旋状の変位経路に沿って等角速度で変位させる構成であるが、観察対象領域全体に照明光が走査されるように光供給ファイバ５３の出射端が変位させられれば、どのような変位経路に沿っていてもよい。

また、第１〜第３の実施形態において、光供給ファイバの出射端が基準点から振幅を増加させながら振動させる期間を走査期間とし、振幅を減少させながら振動させる期間を制動期間としているが、逆であってもよい。

１０ 光走査型内視鏡装置
２０、２００ 光走査型内視鏡プロセッサ
２３、２３０、２３１ タイミングコントローラ
３０、３００、３０１ 光源ユニット
３１ｒ、３１ｇ、３１ｂ 赤色光レーザ、緑色光レーザ、青色光レーザ
３４、３４０ レーザ駆動回路
３５、３５１ 光量調整ファイバ
３６、３６１ 光量調整アクチュエータ
３９ａ、３９ｂ 第１、第２の光源部
４１ 光カプラ
５０、５００ 光走査型内視鏡
５３ 光供給ファイバ
５４ 先端駆動アクチュエータ
５５ 反射光ファイバ
５７ 光量調整アクチュエータ

Claims (8)

1. 照射光を被写体に走査することにより前記被写体の光学像を撮像する光走査型内視鏡装置であって、
   前記照射光として、光の進行方向に垂直な光束の断面である第１の断面における位置によって光強度が異なる第１のレーザービームを出射する第１のレーザ光源と、
   前記第１のレーザ光源から出射される前記第１のレーザービームが入射する第１の端部を有し、前記第１の端部に入射する前記第１のレーザービームを伝達する第１の供給光伝達路と、
   前記第１の断面内における前記第１の端部の位置を変位させる第１の駆動アクチュエータとを備える
   ことを特徴とする光走査型内視鏡装置。
2. 前記第１の供給光伝達路により伝達された前記第１のレーザービームを前記被写体に向けて出射する第２の端部を有する第２の供給光伝達路と、
   前記第２の端部を、任意で定めた基準点から前記第２の端部における前記第２の供給光伝達路の軸方向と垂直な方向に変位させる第２の駆動アクチュエータと、
   前記第２の端部から出射する前記第１のレーザービームの光量が所望の光量となるように、前記第１の端部を変位させるように前記第１の駆動アクチュエータを制御する光量制御部とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
3. 前記第２の駆動アクチュエータは、前記第２の端部を螺旋状の変位経路である第１の変位経路に沿って変位させ、
   前記光量制御部は、前記第２の端部が前記第１の変位経路の螺旋の中心から離れるほど前記第２の端部から出射させる前記第１のレーザービームの光量を増加させるように、前記第１の駆動アクチュエータを制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の光走査型内視鏡装置。
4. 前記第１のレーザービームの強度分布はガウシアン型分布であり、
   前記第１の駆動アクチュエータは、前記第１のレーザービームの光強度が最大となる位置を中心とした螺旋状の変位経路である第２の変位経路に沿って前記第１の端部を変位させ、
   前記光量制御部は、前記第２の端部が前記第１の変位経路の螺旋の中心から離れるように変位する間に前記第１の端部を前記第２の変位経路の螺旋の中心に近付くように変位させ、および／または前記第２の端部が前記第１の変位経路の螺旋の中心に近付くように変位する間に前記第１の端部を前記第２の変位経路の螺旋の中心から離れるように変位させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の光走査型内視鏡装置。
5. 前記第１のレーザービームとは波長の異なる第２のレーザービームを出射する第２のレーザ光源と、
   前記第１の供給光伝達路により伝達された前記第１のレーザービームと前記第２のレーザ光源から出射される前記第２のレーザービームとを光学的に結合させ、前記第２の供給光伝達路における前記第２の端部と異なる第３の端部に入射させることにより前記第１、第２のレーザービームを前記第２の端部に伝達させる第１の光結合機構とを備える
   ことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡装置。
6. 前記第１、第２の供給光伝達路は一体的に形成されることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡装置。
7. 第３のレーザービームを出射する第３のレーザ光源と、
   前記第１の供給光伝達路により伝達された前記第１のレーザービームと前記第３のレーザ光源から出射される前記第３のレーザービームとを光学的に結合させ、前記第２の供給光伝達路における前記第２の端部と異なる第３の端部に入射させることにより前記第１、第３のレーザ光源から出射される前記第１のレーザービームを前記第２の端部に伝達させる第２の光結合機構とを備える
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡装置。
8. 前記第１、第３のレーザービームの波長帯域は同じであることを特徴とする請求項７に記載の光走査型内視鏡装置。

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