JP2004144926A - 光学像取り込み装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振れ角を一定に制御して、画像生成を可能とする光学像取り込み装置を提供する。
【解決手段】光走査プローブには光源からの光を伝送する光ファイバ４が挿通されており、この先端面４ａから出射される光は固定ミラー１５で反射された後、スキャンミラーデバイス１６おける振れ角が可変されるミラー部１７で反射されて、集光レンズ１８を経て被検体側に２次元的に走査され、その際スキャンミラーデバイス１６の背面側に配置した光ファイバ２９から出射される光をミラー部１７の背面に照射してその反射光のスポットをミラー部１７に対向する基板面に設けたＰＳＤセンサにより受光して、そのスポットの位置を検出ことにより振れ角を検出可能にし、振れ角を一定に制御する等した。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査手段により光を被検体側に走査し、その戻り光を受光して画像を生成する光学像取り込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査手段により光を被検体側に走査し、その戻り光を受光して画像を生成する光学像取り込み装置の従来例として、例えば特開平１１−８４２５０号公報がある。
この従来例では、スキャンミラーにより光走査を行い、顕微鏡画像を得るものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−８４２５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振れ角を一定に制御するための検出手段を設けていないため、確実に所定の振れ角で走査できない欠点がある。また、所定の振れ角で走査していない場合にも画像の生成をしてしまう欠点がある。
【０００５】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、振れ角を一定に制御して、画像生成を可能とする光学像取り込み装置を提供することを目的とする。
また、画像化可能でないしきい値以下の振れ角の場合には、光源の発光等を停止して光源の寿命を長くできる光学像取り込み装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
被検体に照射するための光を発生する光源と、
光源からの光を集光出射するための集光手段と、
上記集光手段によって被検体側に集光された焦点を上記集光手段の光軸と直交する方向に走査する光走査手段と、
上記被検体からの戻り光を検出する光検出手段と、
を有する光学像取り込み装置において、
上記光走査手段がスキャンミラーデバイスであり、
上記ミラーデバイスに一体に形成された振れ角を変化できるミラー部と、
ミラー部の振れ角を検出する手段と、
を具備したことにより、ミラー部の振れ角を検出する手段の出力信号でスキャンミラーデバイスの駆動手段を制御することにより、ミラー部の振れ角を一定に制御等することを可能とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の光学像取り込み装置の全体構成を示し、図２は光走査プローブの先端側の構成を示し、図３はミラーデバイスのミラー部周辺の構造及びＰＳＤセンサを示し、図４は光走査プローブが挿通される内視鏡を示す。
【０００８】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の光学像取り込み装置１は、レーザ光等の光を発生する光源２と、この光を伝達する光ファイバ３ａ、３ｂと、この光ファイバ３ｂと接続された光ファイバ４によりその先端側に伝送される光走査プローブ５と、この光走査プローブ５によりその先端側の光走査光学系６を経て被検体７側に光が走査され、その戻り光を受光して、往路とは逆の光路を経て光ファイバ３ｂ側に伝送し、光カプラ８により他方の光ファイバ３ｃ側に導光される光を受光することにより、光学情報を取り込んで画像化する手段とを備えている。なお、光ファイバ３ｄに関しては、その端部での反射が少なくなるように閉鎖等されている。
【０００９】
光ファイバ３ｃに導光された光は光ディテクタ９で受光され、光電変換して、ＡＤコンバータ１１に出力する。このＡＤコンバータ１１によりアナログ信号から変換されたデジタル信号はパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略記）１２に取り込まれ、画像化する信号処理が行われ、映像信号としてディスプレイ１３に出力され、ディスプレイ１３の表示面には光走査光学系６による光走査で得られた戻り光による画像が表示される。
【００１０】
図２は光走査プローブ５の先端側の光走査光学系６の構成を示す。
光ファイバ４により伝送された光は、微小サイズの先端面４ａから出射され、対向配置された固定ミラー１５により反射され、この反射光側に対向配置されたスキャンミラーデバイス（以下、単にミラーデバイスと略記）１６におけるミラー部１７で反射され、この反射光側に配置された開口数の大きい集光レンズ１８に入射され、集光されて被検体７側に照射される。
【００１１】
ミラーデバイス１６は駆動信号線１９により、図１に示す光走査駆動手段２１から駆動信号が印加され、この駆動信号によりミラー部１７はそのミラー面の振れ角が２次元的に変化するように傾動駆動され、それに伴って集光レンズ１８に入射される光ビームがこの集光レンズ１８の光軸Ｏと直交する方向に２次元的に走査され、従って集光レンズ１８を経て被検体７側に照射される光も２次元的に走査される。
【００１２】
この場合、被検体７側に集光される光は焦点２２位置でスポット状にフォーカスし、この焦点２２位置で反射された光は逆の光路をたどり、光ファイバ４の微小サイズの先端面４ａに入射される。そして、焦点２２以外の位置での反射光は光ファイバ４の先端面４ａには入射されない。
【００１３】
つまり、光ファイバ４の先端面４ａは、固定ミラー１５，ミラーデバイス１６、集光レンズ１８により構成される光走査光学系６に関して焦点２２と共焦点或いはこれに近い関係となっている。
なお、図１に示すようにＰＣ１２は光走査駆動手段２１により光走査駆動の動作を制御する。
また、本実施の形態では、光走査光学系６部分には、図２及び図３（Ａ）に示すように光走査光学系６におけるミラー振れ角の検出手段２５が設けてある。
【００１４】
ミラーデバイス１６にはその板面の中央部分に直交する方向のヒンジ２６となる部分を残してエッチング等してジンバル構造のミラー部１７が形成され、その上面或いは表面は図２に示すように光ファイバ４からの光を反射して走査するのに利用される。
【００１５】
この場合、対のヒンジ２６（図３において、対となる他方のヒンジは紙面に垂直方向にある）の両側のミラー部１７とこれに対向する基板２７とは電極の機能を有する。例えばミラー部１７に対向する基板２７の面積の大半はＮ型のＧＮＤで、ミラー部１７を静電引力で駆動する対向電極となり、ミラー部１７との間に正弦波或いは鋸歯状波等の駆動信号を印加することにより、図３（Ａ）の実線の状態から点線で示す状態にミラー部１７が傾動される。
【００１６】
また、図５等で示すように、上記ヒンジ２６と直交する方向にも対のヒンジが設けてあり、そのヒンジの両側方向にもミラー部１７は傾動される。つまり、ミラー部１７は、図２の集光レンズ１８の光軸Ｏと直交する方向に２次元的に傾動され、従ってこのミラー部１７で反射され、集光レンズ１８により集光される光は光軸Ｏと直交する方向に２次元的に走査される。
【００１７】
本実施の形態では、図２及び図３（Ａ）に示すようにミラー部１７の中央部分に対向する基板２７の中央に孔２８が設けられ、光ファイバ２９等からの光をこの孔２８を通してミラー部１７の背面（裏面）に導光し、ミラー部１７の裏面中央で反射させるようにしている。
【００１８】
また、このミラー部１７の裏面でその中央付近に対向する基板２７のＮ型半導体部分にはＰ拡散によりＰＮ接合部分が形成され、ＰＳＤセンサ３０が設けてある。図３（Ｂ）はＰＳＤセンサ３０及びその４端子３１を示す。
【００１９】
図３（Ｂ）に示すようにＰＳＤセンサ３０は四方向に延びる４端子３１と接続され、使用時にはＰ側の４端子３１に同じ電圧で逆デバイスをかけると共に、端子間の電流値をセンサ信号線３２を介して光走査駆動手段２１はモニタする。
【００２０】
例えば駆動信号の印加により、ミラー部１７が傾くと、その背面での反射光が中央からずれ、その反射光がＰＳＤセンサ３０に当たる光スポットＰ１の位置が中央から周辺側にずれ、その当たった部分で発生した電荷は光スポットＰ１に近い端子側に多く流れ込むので、この電流比からミラー部１７の傾き角（振れ角）を検出することができる。
【００２１】
なお、図３の場合には光スポットＰ１が当たる位置は、ヒンジ２６で保持された部分の両側方向つまり、左右方向に変化するが、実際にはミラー部１７は第２の実施の形態で説明するように、このミラー部１７の外側部分がさらに別のヒンジにより傾動自在に保持され、従ってミラー部１７は２次元的に傾動される。
【００２２】
つまり、図３（Ａ）における紙面垂直方向にも傾動されるので、光スポットＰ１が当たる位置は図３（Ｂ）における上下方向にも変化する。そして、その変化もこのＰＳＤセンサ３０により検出できる。
【００２３】
センサ信号線３２によりＰＳＤセンサ３０の出力信号は走査駆動手段２１に伝送され、この走査駆動手段２１内で一定の振れ角の場合に相当する基準の値と比較して、その誤差信号により駆動信号出力手段となる駆動信号を増幅するゲインコントロールアンプのゲイン制御を行う。
【００２４】
このゲインコントロールアンプから駆動信号線１９を経てミラーデバイス１６側に印加される駆動信号の振幅を自動制御し、ミラー部１７の振れ角が一定の振れ角となるように制御する。そして、ミラー部１７が一定の振れ角の状態、換言すると光走査光学系６により走査範囲が一定の走査範囲となる状態で画像を取り込む状態を維持するように自動制御する。
【００２５】
このセンサ信号線３２によりＰＳＤセンサ３０の出力信号は光源２にも送られ、予め設定されたしきい値、つまり２次元画像化するまでもないような小さな振れ角以下の場合には、光源２による光の発光を停止し、無駄に光の照射を行わないようにすることにより、光源２を形成するレーザダイオードの寿命を長くできるようにしている。
【００２６】
なお、センサ信号線３２によりＰＳＤセンサ３０の出力信号を走査駆動手段２１と光源２とに伝送しているが、例えば走査駆動手段２１に伝送し、ここで予め設定した（２次元画像化するまでもないような小さな振れ角か否かを判断する基準の）第１のしきい値を越えるか否かを判断すると共に、この第１のしきい値より大きい場合には、一定の振れ角となるように制御する第２のしきい値と比較してその誤差信号で駆動信号の振幅を制御するようにしても良い。
【００２７】
この場合、第１のしきい値以下の場合には、走査駆動手段２１から光源２に、光源２の発光を停止させる信号を伝送線で伝送して、その発光を停止させるようにしても良い。
【００２８】
このように本実施の形態では、走査駆動手段２１等は振れ角検出手段２５を形成するＰＳＤセンサ３０からの出力信号をモニタし、２次元画像化するか否かの基準となりしきい値以下の振れ角か否かを判断して、その判断結果により、しきい値以下の振れ角の場合には光源２の発光を停止し、２次元画像化が可能な程度の振れ角が検出された場合には一定の振れ角となるように、駆動信号の振幅を自動制御するようにして、一定の走査範囲の画像（つまり、一定の倍率の画像）を表示したり、ＰＣ１２内でその画像を保存したりできるようにしている。
【００２９】
また、図４に示すように光走査プローブ５は細長で可撓性を有するシース３４で覆われており、内視鏡３５のチャンネル内に挿入可能である。内視鏡３５は細長の挿入部３６と、この挿入部３６の後端に設けられた操作部３７とを有し、操作部３７の前端付近には挿入部３６内部に設けられたチャンネルに連通する処置具挿入口３８が設けてあり、光走査プローブ５を挿入することができる。
【００３０】
そして、内視鏡３５による観察下で、病変組織か否かを調べたいような場合には、チャンネルの先端から光走査プローブ５の先端側を突出し、調べたい被検体７の表面近くに先端面を設定して光走査プローブ５により光走査を行い、この光走査した信号を取り込み、画像化することで、病変組織などを拡大観察して顕微鏡画像を得ることができるようにしている。
【００３１】
このような構成の第１の実施の形態によれば、光走査プローブ５の先端部内部に設けた光走査光学系６を形成するミラーデバイス１６におけるミラー部１７の振れ角（傾き角）をＰＳＤセンサ３０により検出するようにしているので、画像化が可能な程度にミラー部１７が振れる場合には、一定の振れ角で振れるように制御し、その振れ角に同期して被検体７からの戻り光に基づいて画像化の処理を行い、ディスプレイ１３に画像化された画像を表示する。
【００３２】
一方、ミラー部１７が画像化するまでもない小さな振れ角か、振れていないで停止しているような場合には、光源２の発光を停止させることにより、実質的に画像化しても意味がない、或いは画像化できない状態での無駄な光の発生を停止し、光源２の寿命が低下するのを防止できる。
【００３３】
従って、本実施の形態によれば、光走査による光走査画像を一定の振れ角、つまり所定の走査範囲を走査する状態で、安定して得ることができ、診断する場合に非常に有効となると共に、画像化できないような振れ角以下の状態では光源２の発光停止することにより、光源２の寿命を長くすることができる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態におけるミラーデバイス４１の正面図を示す。
このミラーデバイス４１は、ヒンジ２６ａ，２６ａで傾動自在に保持されたミラー外枠部（ジンバルリング）４２の内側にさらに上記ヒンジ２６ａ，２６ａと直交する方向のヒンジ２６ｂ、２６ｂで傾動自在に（内側）ミラー部１７が保持されている。
【００３５】
そして、ミラー外枠部４２は駆動信号で非共振で駆動され、その内側のミラー部１７は共振駆動で駆動されることにより、ミラー部１７で反射される光を２次元的に走査（傾動走査）する。
【００３６】
本実施の形態では、図６（Ａ）に拡大して示すように共振駆動されるミラー部１７における例えばヒンジ２６ａに近い部分の周縁付近の表面にはポリシリコン等により形成した歪みゲージ４４が設けてある。
【００３７】
図６（Ｂ）に示すように、この歪みゲージ４４は重り４５をミラー部１７の半径方向に突出させた端部に配置してその近傍の歪みゲージ部分に働く加速度を検出する加速度センサの機能を持つ。つまり、図６（Ｂ）の状態に対して図６（Ｃ）に示すようにミラー部１７の端部に加速度が働くと、歪みゲージ４４は伸び、その加速度を検出することができるようにしている。
この歪みゲージ４４は、振れ角演算手段４６に接続され、この振れ角演算手段４６は以下のようにして振れ角を演算により算出する。
【００３８】
この振れ角演算手段４６の出力信号は図１の光走査駆動手段２１と光源２に送られ、検出した振れ角により第１の実施の形態と同様に制御する。
次に本実施の形態における振れ角算出の作用を説明する。
【００３９】
ミラー部１７は駆動信号により駆動され、その駆動信号の角速度をω、時間をｔ　とすると、そのミラー部１７の傾きはＡｓｉｎωｔのように変化する。ここで、Ａ　は振幅を表している。
すると、ミラー部１７の端部（周縁部）の速度は、前記傾きを微分した値、つまりＡ　ωｃｏｓωｔに比例した値となる。
また、ミラー端部で働く加速度は、さらに微分した値、つまりＡω＾２　ｓｉｎωｔに比例した値となる。
【００４０】
以上の結果、端部に加速度センサとして機能する歪みゲージ４４を取付け、その出力信号、つまり加速度情報を振れ角演算手段４６に入力し、振れ角演算手段４６では加速度情報を２回積分する演算を行い、振れ角を算出することにより、共振駆動の状態における振れ角を検出することができる。
そして、その検出した振れ角により、所定の振れ角の場合には光走査する状態を維持し、しきい値以下の振れ角の場合には光源２の発光を停止する。
【００４１】
なお、上述の説明では、簡単化のため、共振駆動側のミラー部１７の振れ角の検出を説明したが、非共振駆動によりミラー外枠部４２を駆動する場合においても、歪みゲージを設けることにより、非共振駆動の駆動波形を数値的に参照して演算することにより、非共振駆動による振れ角を検出することもできる。
つまり、本実施の形態においても、第１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。図７は第３の実施の形態におけるミラーデバイス５１に設けた振れ角検出機構５２を示す。本実施の形態は（傾動される）ミラー部１７とこれに対向する基板２６との間の静電容量が両者の距離に応じて変化することを検出して振れ角を検出するものである。
【００４３】
図３の場合と同様に、ミラー部１７はヒンジ２６で傾動自在に保持されている。そして、このヒンジ２６を支点として傾動保持されるミラー部１７における両端は容量検出手段５３に接続され、グランド（ＧＮＤ）となる基板２７との間の静電容量（以下Ｃと略記）を検出する構成にしている。
【００４４】
ミラー部１７（の電極）にはこれに対向するＧＮＤとなる基板２６との間に正弦波状の駆動信号を印加され、その間に働く静電引力によって駆動される。ミラー部１７とＧＮＤ（基板２６）間の間隔が変化すれば、そのＣ成分の大きさが変わる。
【００４５】
他方、両者に印加される駆動信号（駆動電圧）に、振幅の小さい高周波成分を加えても、その周波数がミラー部１７の共振周波数よりも十分大きければ、ミラー部１７の駆動に影響を与えない。
【００４６】
そして、この高周波成分を利用すれば、Ｃ成分の大きさを測定することができ、よってミラー部１７の変化量を測定することができる。つまり、容量検出手段は、上記高周波成分を透過するバンドパスフィルタを介してその高周波成分を取り込み、その取り込んだ高周波成分の電流（振幅）によりそのＣ成分を検出することができ、このＣ成分の値からミラー部１７におけるヒンジ２６の両側の実効距離或いは振れ角を算出することができる。
【００４７】
図７の点線はミラー部１７が傾いた状態を示し、その場合に基板２７から離れた方（左側）では、Ｃが小さく算出され、他方ではＣが大きく算出される。なお、図中のＶａ、Ｖｂはミラー部１７を傾かせるための電圧を示している。
そして、対向する実効面積をＣで除することにより、距離に比例した値を算出することができ、振れ角を算出できる。
【００４８】
なお、本実施の形態においても、ミラー部１７部分のＣ成分の検出を説明したが、図５に示すようにミラー外枠部４２側のＣ成分の検出により、２次元の振れ角を検出することもできる。
【００４９】
本実施の形態によれば、ミラーデバイス５１の構造を殆ど変更することなく、２次元的に振れ角を検出することができる。つまり、簡単な構成で第１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を説明する。図８（Ａ）は第４の実施の形態におけるミラーデバイス４１に設けた振れ角検出機構を示し、図８（Ｂ）はミラーデバイス４１の断面を示す。
【００５１】
この振れ角検出機構は図５に示したミラーデバイス４１において、歪みゲージ４４を設けないで代わりに櫛型電極５７、５８を設けたものであり、櫛型電極５７、５８は図７に示したような容量検出手段にそれぞれ接続される。
図８（Ｂ）は一方の櫛型電極５７部分の構造を示す。なお、他方の櫛型電極５８も同様の構成である。
【００５２】
ミラー部１７における例えばヒンジ２６ａに対向する部分のミラー外枠部４２とその内側部分のミラー部１７との間にはそれらの面に垂直な方向で小さな板片５７ａ、５７ｂが対向するように配置して、櫛型電極５７が形成されている。
【００５３】
そして、ミラー部１７が傾動されて例えば図８（Ｂ）の点線で示すようにミラー部１７が傾くと、櫛型電極５７を構成する板片５７ａ、５７ｂの対向する面積部分が小さくなり、その面積に比例したＣ成分の値によりミラー部１７の振れ角（傾動角）を算出することができる。
また、同様に櫛型電極５８側においてもそのＣ成分の値によりミラー外枠部４２の振れ角を算出することができる。
【００５４】
本実施の形態による櫛歯電極５７，５８を採用した振れ角検出機構では、検出されるＣの大きさは、振れ角にほぼ線形に比例するようにでき、振れ角を簡単かつ高精度で検出できる。
【００５５】
また、駆動時において、変化するＣの値が、例えば０からＣの最大値まで変化するように設計できる。つまり、変化率を非常に大きく設計でき、検出精度を向上できる。その他は第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【００５６】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態を説明する。図９（Ａ）は第５の実施の形態におけるミラーデバイス４１に設けた振れ角検出機構を示し、図９（Ｂ）はミラーデバイス４１の断面を示す。
本実施の形態における振れ角検出機構は、図５において、ミラー部１７に歪みゲージ４４を設ける代わりに四角（或いは丸型）リング状のセンシングコイル６１を設け、また図９（Ｂ）に示すようにミラーデバイス４１の底面に永久磁石６２を配置し、その磁束Ｂが上方に配置したセンシングコイル６１を貫通するようにしている。
【００５７】
また、センシングコイル６１の両端は誘導起電力測定手段６３に接続され、センシングコイル６１で発生した誘導起電力を測定（検出）し、その誘導起電力からミラー部１７の傾動角（振れ角）を算出できるようにしている。
【００５８】
つまり、ミラー部１７が共振駆動されると、ミラー部１７の表面に設けたセンシングコイル６１を貫通する磁束Ｂの値が変化し、その変化に応じてセンシングコイル６１には誘導起電力が発生する。
【００５９】
この誘導起電力（電圧）は誘導起電力測定手段６３により測定され、その値によりミラー部１７（のセンシングコイル６１部分で）の角速度が検出でき、その積分量によってミラー部１７の振れ角のモニタリングが可能となる。
なお、ミラー外枠部４２側にもセンシングコイルを設けることにより、２次元的な振れ角の検出ができる。
【００６０】
本実施の形態も比較的に簡単な構成で、振れ角を精度良く検出することができる。その他、第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００６１】
（第６の実施の形態）
次に本発明の第６の実施の形態を説明する。図１０は第６の実施の形態におけるミラーデバイス４１に設けた振れ角検出機構を示す。
本実施の形態における振れ角検出機構は、図５において、ミラー部１７に歪みゲージ４４を設ける代わりに、２つのヒンジ２６ａ、２６ｂ上にそれぞれ歪みゲージ７１，７２を設け、それぞれ抵抗変化測定手段７３に接続し、歪みゲージ７１，７２によりヒンジ２６ａ、２６ｂがどれだけ曲げられたかを、曲げられた場合の抵抗変化で測定して、振れ角を検出できるようにしている。
【００６２】
より具体的には一方のヒンジ２６ａ上に取り付けた歪みゲージ７１の両端は、振れ角センシング用の配線７４を介して抵抗変化測定手段７３に接続され、また他方のヒンジ２６ｂ上に取り付けた歪みゲージ７２の両端は、振れ角センシング用の配線７５を介して抵抗変化測定手段７３に接続されている。
【００６３】
また、ミラー部１７におけるヒンジ２６ｂ、２６ｂを結ぶ線の両側に形成されたミラーの機能を持つ電極７６ａ、７６ｂはミラー駆動線７７ａ、７７ｂにより走査駆動手段２１に接続され、駆動信号が印加される。
また、ミラー外枠部４２におけるヒンジ２６ａ、２６ａを結ぶ線の両側に形成された電極７８ａ、７８ｂはミラー駆動線７９ａ、７９ｂにより走査駆動手段２１に接続され、駆動信号が印加される。
【００６４】
このように本実施の形態では、駆動信号線とミラー振れ角センシング用の配線とをそれぞれ設けた構成にしている。そして、抵抗変化測定手段７３により、歪みゲージ７１，７２の抵抗変化を検出してミラー外枠部４２及びミラー部１７の振れ角を検出することができるようにしている。
【００６５】
図１１は変形例を示し、この変形例では駆動用配線とセンシング用の配線を兼用化したものである。
通常、静電駆動型のデバイスは、Ｃ成分はあるが、抵抗（以下、Ｒと略記）が殆ど無限大であるので電流は流れ続けない。よって、ここに並列に歪みゲージ（＝Ｒ成分）をつけたとすると、歪みゲージの抵抗値変化量のみを駆動用配線から検出することが可能である。
【００６６】
この原理により、図１１に示すような構成にしている。つまり、ミラー部１７の両電極７６ａ、７６ｂはミラー駆動及びセンシングを兼ねる配線８０ａ、８０ｂを介して抵抗変化測定と走査駆動を兼ねる抵抗変化測定＆走査駆動手段８１に接続される。
【００６７】
また、ミラー外枠部４２の両電極７８ａ、７８ｂもミラー外枠駆動及びセンシングを兼ねる配線８２ａ、８２ｂを介して抵抗変化測定と走査駆動を兼ねる抵抗変化＆走査駆動手段８１に接続される。
また、電極７８ａ及び７８ｂに接続された配線８２ａ及び８２ｂはヒンジ２６ａ上に設けた歪みゲージ７１の一端及び他端に接続され、この歪みゲージ７１の抵抗を抵抗変化測定＆走査駆動手段８１により検出できるようにしている。
【００６８】
また、電極７６ａに接続された配線８０ａはヒンジ２６ｂ上に設けた歪みゲージ７２の一端に接続され、この歪みゲージ７２の他端は電極７６ｂからヒンジ２６ｂ上に延出した配線部分に接続され、この歪みゲージ７２の抵抗を抵抗変化測定＆走査駆動手段８１により検出できるようにしている。
本変形例によれば、より簡単な構成で２次元的に振れ角の検出ができる。その他、第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００６９】
（第７の実施の形態）
次に本発明の第７の実施の形態を説明する。図１２（Ａ）は第７の実施の形態における光走査光学系６に設けた振れ角検出機構を示す。
本実施の形態ではミラー部１７の振れ角の範囲をこれまでより大きくし、集光レンズ１８の有効径外にも光が当たるタイミングを作る。画像の取得はレンズ有効径内に光が収まるミラー振れ角の範囲で行い、それ以上の振れ角で有効径外に光があたるタイミングを用いて振れ角の検出や校正を行うようにしたものである。
【００７０】
本実施の形態における振れ角検出機構は、集光レンズ１８におけるミラーデバイス１６に対向する背面側におけるレンズ有効径の外になる部分にＰＤ（＝フォトダイオード）８５を設置している。そして、ＰＤ８５の出力から、ミラー部１７によりＰＤ８５に光を当てる角度まで振れたことが分かる。これとその時の駆動電圧から、電圧・振れ角の関係を校正できる。
【００７１】
なお、ＰＤ８５はミラー部１７により２次元的な走査方向にそれぞれ複数配置されている（図１２（Ａ）における紙面垂直方向にも２つ配置されている）。
【００７２】
なお、その他の部分は図２で説明した構成と同様である。本実施の形態によれば、簡単な構成で２次元的に振れ角の検出ができる。その他、第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００７３】
図１２（Ｂ）は第１変形例を示す。図１２（Ｂ）では、レンズ有効径外に反射鏡（ミラー）８６を設けたものである。図１２（Ａ）の場合と同様にミラー部１７により走査された光が有効径外まで大きく振れると、この光はミラー８６によって反射し、ミラー部１７→固定ミラー１５の順に反射して光ファイバ４に戻る。この時の戻り光は、生体観察による後方散乱光に比べてはるかに強度が強いため、ミラー部１７の振れ角信号として取り出すことができ、振れ角検出ができる。
【００７４】
図１３（Ａ）は、第２変形例を示す。
実際のプローブ内は高密度実装が行われており、狭い。集光レンズ１８とミラーデバイス１６の間には、それぞれの位置関係を固定するためのスペーサが設置される。
【００７５】
そこで本変形例では図１３（Ａ）に示すように集光レンズ１２を固定するスペーサ８７の内周側にＰＤを設置したものである。ここでのＰＤは多機能集積薄膜（Ｍｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｆｉｌｍ、以下ＭＩＦと略記）８８と呼ばれるもので、ポリイミドフィルムからなる可撓性配線と一体に、数μｍオーダーまで薄膜化されたシリコンデバイスを形成することができる。この構成は例えば特開平７−８６５５１号公報に開示されている。
【００７６】
複数の薄膜化シリコンデバイスを一つのポリイミド配線上に一体形成することもできる。シリコンが薄いため、ある程度の曲面なら薄膜化シリコン部分も貼ることができ、また、小さなＰＤを複数並べることもできるので、いずれかの方法によってスペーサ８７の内面への実装も可能となる。この場合もほぼ同様の効果を得ることができる。
【００７７】
図１３（Ｂ）は第３変形例を示す。
本変形例では、観察のための光（λ１、ただしＳＬＤ（超高輝度発光ダイオード）等の様に波長に帯域を持っている場合もある）の他に、駆動状態観察のための光（λ２）を入射させた例である。集光レンズ１８の表面には波長λ１の光へ対応するための反射防止膜（ＡＲコート）９１が形成されている。
【００７８】
しかしながら、波長の違うλ２の光には、ＡＲコート９１の反射機能が小さく、レンズ表面で反射されたλ２の光はある程度、光ファイバ４に戻り、プローブ外部から検出することができる。よって共振周波数や非共振周波数を確認することができる。
【００７９】
この変形例の画像取り込み装置１Ｂの構成を図１４に示す。この画像取り込み装置１Ｂは図１の画像取り込み装置１において、波長λ１の光を発生する光源２の他に波長λ２の光を発生する光源９２が設けられ、光源２，９２の光は光ファイバ３ｅ、３ｆにそれぞれ入射され、光カプラ９３で混合されて光ファイバ３ａ側に導光される。なお、光ファイバ３ｇは光ファイバ３ｄと同様にその端部での反射光が小さくなるように閉鎖されている。
【００８０】
上記光ファイバ３ａに導光された光は、光走査プローブ５Ｂ内に挿通された光ファイバ４を経て図１３（Ｂ）に示した光走査光学系６側に伝送され、被検体７側に照射される。なお、この光走査プローブ５Ｂは図１の光走査プローブ５と振れ角検出手段の構成が異なるのみである。
【００８１】
被検体７側での戻り光や、レンズ表面での反射光は、往路の逆をたどり、その一部が光ファイバ３ｃを経てダイクロイックプリズム９４により、反射光と透過光に分離される。反射された波長λ１の光は光ディテクタ９で受光される。
【００８２】
一方、透過した波長λ２の光は光ディテクタ９５で受光され、光電変換された信号は動作状態判定手段９６に入力され、動作状態判定手段９６はその判定結果により光源２，９２の動作を制御する。その他の構成は図１と同じ構成であり、その説明を省略する。
【００８３】
動作状態判定手段９６は、ミラー部１７が傾動された場合には、波長λ２の光が周期的に検出され、その場合には、光源２，９２の発光の動作状態を維持する。一方、ミラー部１７が傾動されないか、小さく傾動された場合のように、波長λ２の光が常時或いは殆ど常時検出されるような場合には、所定の振れ角で振れていないので、画像化することが無意味となるので光源２，９２の発光の動作を停止し、光源２，９２の寿命が無用に短くなることを防止する。
【００８４】
（第８の実施の形態）
次に本発明の第８の実施の形態を説明する。図１５は第８の実施の形態におけるミラーデバイス周辺部に設けた振れ角動作判断手段を示す。本実施の形態ではミラーデバイス４１のミラー部１７が駆動しているかどうかを判別する手段を設けたものである。
図１５に示すようにミラーデバイス４１の周辺、例えばミラーデバイス４１上か、プローブ内でミラーデバイス４１の近くに音センサ９７を設置している。
【００８５】
ミラーデバイス４１の共振動周波数はおよそ３ＫＨｚであり、共振駆動が行われていればそれは音となって周囲に伝わる。また低速スキャン側は２０Ｈｚ付近のノコギリ波駆動であるが、一定速度で角度を振り、また初期位置に戻るところでは変位置が急激に変わるので、その高調波成分を音として取り出せる可能性がある。
以上のように、音センサ９７によってミラーデバイス４１の駆動状態を判断できる。そして、その判断結果で図１の光源２の動作を制御する。
【００８６】
（第９の実施の形態）
次に本発明の第９の実施の形態を説明する。図１６は第９の実施の形態におけるミラーデバイスに設けた振れ角検出機構を示す。この振れ角検出機構は第１の実施の形態の変形例に近い構成である。
【００８７】
図２ではミラー部１７の背面側の基板２７の孔２８を通して光ファイバ２９からの光をミラー部１７の背面側に照射し、その反射スポットをＰＳＤセンサ３０により検出していたが、本実施の形態ではより大きな孔２８′とし、その底面側に配置したＬＥＤ（もしくは面発光レ−ザ）９８によりミラー部１７の裏面に照射し、その反射光をＬＥＤ９８の下部等に設けた２分割（或いは４分割）ＰＤ９９で受光する構成にしている。その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
本実施の形態は第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【００８８】
（第１０の実施の形態）
次に本発明の第１０の実施の形態を説明する。図１７は第１０の実施の形態における光走査プローブ内の光走査光学系６を示し、この光走査光学系６におけるミラーデバイス６には振れ角検出機構が設けてある。この振れ角検出機構は第１の実施の形態の変形例に近い構成であが、振れ角検出に用いる光として光源２からの光を用いるようにしたものである。
【００８９】
本実施の形態ではミラーデバイス１６におけるミラー部１７の裏面側の基板２７表面には、ＰＤ１００が設けてあり、ミラー部１７の端部を通り、傾動に応じた光を受光してその傾動（振れ角）を検出する構成にしている。
【００９０】
図１８（Ａ）はミラーデバイス１６の断面構造を示し、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）における点線で示す部分の拡大図を示す。
図１７で示したように光ファイバ４から出射した光は、固定ミラー１５で反射されてミラーデバイス１６にある角度をもって入射している。
【００９１】
この場合、図１８に示すようにミラーバイス１６への光の入射角度は２５度前後であり、またミラーデバイス１６のミラー部１７の振れ角は数度（図１８（Ａ）では３度を想定）となる。ミラー部１７の端部の拡大図に示すように３度の振れ角でも、その影となる基板２７上の部分は移動するため、この部分にＰＤ１００を配置して、その出力から振れ角情報を得ることができる。
本実施の形態も簡単な構成で振れ角を検出することができる。
【００９２】
なお、上述の説明では、ミラー部１７が画像化するまでもない振れ角の場合には光源２の発光を停止、つまり照射光を停止させると説明したが、光源２として例えばレーザダイオードの場合のように温度によりその出力や波長が変動し、安定した動作になるまでに時間がかかるような場合には、光源２の発光を停止させる代わりに、被検体側への光を遮断するようにしても良い。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【００９３】
［付記］
４．上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が上記スキャンミラーデバイスの基板中に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光学像取り込み装置。
５．上記集光手段が共焦点光学系であることを特徴とする請求項１，２，３，付記４に記載の光学像取り込み装置。
６．上記光学像取り込み装置によって取得した画像と、
上記被検体上の実際の大きさを示すスケールとを同一画面上に表示できる表示装置と共に使用されることを特徴とする請求項１〜３，付記４，５に記載の光学像取り込み装置。
【００９４】
７ａ．請求項１において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部の裏面側に面して配置された光検出手段と、
上記光検出手段に投光するための光源と、
上記検出手段にあたる光をミラー部の振れ角の変化に応じて変化させる手段と、からなる。
７ｂ．請求項２において、ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、　上記ミラー部の裏面側に面して配置された光検出手段と、
上記光検出手段に投光するための光源と、
上記検出手段にあたる光をミラー部の振れ角の変化に応じて変化させる手段と、からなる。
８ａ．請求項１において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部の振れ角変化に応じて静電容量が変化するキャパしタと、
この静電容量を測定する手段と、
からなる。
【００９５】
８ｂ．請求項２において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部の振れ角変化に応じて静電容量が変化するキャパしタと、
この静電容量を測定する手段と、
からなる。
９ａ．請求項１において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記スキャンミラーデバイスと上記ミラー部を接続するヒンジ部と、
このヒンジ部上に形成された歪みゲージと、
この歪みゲージの抵抗値変化を測定する手段と、
からなる。
９ｂ．請求項２において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記スキャンミラーデバイスと上記ミラー部を接続するヒンジ部と、
このヒンジ部上に形成された歪みゲージと、
この歪みゲージの抵抗値変化を測定する手段と、
からなる。
【００９６】
１０ａ．請求項１において、
上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部よりも光学的に観察対象に近い部位における対物レンズ系の有効範囲の外にはみ出た光を検出する手段と、
上記有効範囲外に光をはみ出させるのに要する上記スキャンミラーデバイスの駆動力から駆動力とミラー部変位角の関係を校正する手段と、
からなる。
１０ｂ．請求項２において、
上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部よりも光学的に観察対象に近い部位における対物レンズ系の有効範囲の外にはみ出た光を検出する手段と、
上記有効範囲外に光をはみ出させるのに要する上記スキャンミラーデバイスの駆動力から駆動力とミラー部変位角の関係を校正する手段と、
からなる。
【００９７】
１１ａ．請求項１において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部を貫いて磁界を発生させる手段と、
上記ミラー部と一体に形成されたコイルと、
コイルに発生する誘導起電力を測定する手段と、
からなる。
１１ｂ．請求項２において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部を貫いて磁界を発生させる手段と、
上記ミラー部と一体に形成されたコイルと、
コイルに発生する誘導起電力を測定する手段と、
からなる。
【００９８】
１２ａ．請求項１において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部と一体に形成された加速度センサと、
この加速度センサから得られた加速度情報から振れ角を計算する手段と、
からなる。
１２ｂ．請求項２において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部と一体に形成された加速度センサからなる。
【００９９】
１３．請求項２において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記スキャンミラーデバイス付近に配置、もしくは上記スキャンミラーデバイスに一体に形成されてなる音センサからなる。
１４．請求項１〜３，付記４〜１３において、体内に挿入可能なチューブ内に実装されていることを特徴とする。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、走査駆動手段はスキャンミラーデバイスに対する振れ角検出手段からの出力信号をモニタし、一定の振れ角となるように、駆動信号の振幅を自動制御するようにしているので、一定の走査範囲の画像（つまり、一定の倍率の画像）を表示したりすることができ、診断する場合に非常に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光学像取り込み装置の全体構成図。
【図２】光走査プローブの先端側の構成を示す図。
【図３】ミラーデバイスのミラー部周辺の構造及びＰＳＤセンサを示す図。
【図４】光走査プローブが挿通される内視鏡を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるミラーデバイスの正面図。
【図６】図５におけるミラー部に設けた歪みゲージ部分を拡大した図。
【図７】本発明の第３の実施の形態における振れ角検出機構部分を示す図。
【図８】本発明の第４の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図９】本発明の第５の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図１０】本発明の第６の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図１１】変形例における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態及び第１変形例における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図１３】第２変形例及び第３変形例における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図１４】第３変形例の光学像取り込み装置の全体構成図。
【図１５】本発明の第８の実施の形態におけるミラーデバイス周辺部に設けた振れ角動作判断手段を示す図。
【図１６】本発明の第９の実施の形態におけるミラーデバイスにおける振れ角検出機構部分を示す図。
【図１７】本発明の第１０の実施の形態における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図１８】ミラーデバイス及びその一部を拡大して示す図。
【符号の説明】
１…光学像取り込み装置
２…光源
３ａ〜３ｄ、４、２９…光ファイバ
５…光走査プローブ
６…光走査光学系
７…被検体
８…光カプラ
９…光ディテクタ
１２…ＰＣ
１３…ディスプレイ
１５…固定ミラー
１６…（スキャン）ミラーデバイス
１７…ミラー部
１８…集光レンズ
１９…駆動信号線
２２…焦点
２５…振れ角検出手段
２６…ヒンジ
２７…基板
３０…ＰＳＤセンサ
３１…端子

Claims (3)

1. 被検体に照射するための光を発生する光源と、
   光源からの光を集光出射するための集光手段と、
   上記集光手段によって被検体側に集光された焦点を上記集光手段の光軸と直交する方向に走査する光走査手段と、
   上記被検体からの戻り光を検出する光検出手段と、
   を有する光学像取り込み装置において、
   上記光走査手段がスキャンミラーデバイスであり、
   上記ミラーデバイスに一体に形成された振れ角を変化できるミラー部と、
   ミラー部の振れ角を検出する手段と、
   を持つことを特徴とする光学像取り込み装置。
2. 被検体に照射するための光を発生する光源と、
   光源からの光を集光出射するための集光手段と、
   上記集光手段によって被検体側に集光された焦点を上記集光手段の光軸と直交する方向に走査する光走査手段と、
   上記被検体からの戻り光を検出する光検出手段と、
   を有する光学像取り込み装置において、
   上記光走査手段がスキャンミラーデバイスであり、
   上記スキャンミラーデバイスに一体に形成された振れ角を変化できるミラー部と、
   上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段と、
   照射光の照射の停止ないしは被検体への照射を遮断する手段と、
   を有することを特徴とする光学像取り込み装置。
3. 上記ミラー部の振れ角を検出する手段が上記ミラーデバイスの基板中に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学像取り込み装置。

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