JP2001070229A

JP2001070229A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP2001070229A
Application number: JP2000196206A
Authority: JP
Inventors: Koichi Furusawa; 宏一古澤; Masaru Eguchi; 勝江口; Shinsuke Okada; 慎介岡田; Satoru Ozawa; 了小澤; Tetsuya Utsui; 哲也宇津井; Tetsuya Nakamura; 哲也中村
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な状態の通常画像及び蛍光画像とともに
断層像が得られる内視鏡装置を、提供する。【解決手段】内視鏡１における挿入部１１の先端に、
細長い略円柱状部分１１ａと、この略円柱状部分１１ａ
の先端に位置する扁平部分１１ｂと、これら略円柱状部
分１１ａ及び扁平部分１１ｂ間に位置する斜面１１ｃと
を、形成する。斜面１１ｃには、照明光学系１２の配光
レンズ１２ａ，及び対物光学系１３の対物レンズ１３ａ
が嵌め込まれている。また、扁平部分１１ｂには走査窓
Ｓが配置され、ＯＣＴ走査部１５は、この走査窓Ｓから
低可干渉性光を射出させて走査を行う。走査窓Ｓは、対
物光学系１３の視野外に配置されているので、通常画像
及び蛍光画像には、被検体のみが良好な状態で収められ
ている。さらに、この状態において、走査窓Ｓから低可
干渉性光が射出されて断層像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内部等におけ
る被検体表面の通常画像又は蛍光画像を得るとともに、
該被検体の断層像を撮像可能な内視鏡装置に、関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超高輝度発光ダイオード（ＳＬ
Ｄ）等の低可干渉性光源，及びマイケルソン型干渉計を
組み合わせることによって、生体の断層像を撮像する方
式（ＯＣＴ：Optical Coherent Tomography）が、開発
されてきている（米国特許第5,321,501号）。

【０００３】また、このＯＣＴによるプローブを内視鏡
に組み込んで用いる方式が、発表されている（A.M. Ser
geev et al,“In vivo endoscopic OCT imaging of pre
cancer and cancer states of human mucosa”22 Dec.1
997/Vol1,No.13/OPICS EXPRESS 432-440）。

【０００４】このＯＣＴでは、広範囲に亘る断層像を一
度に取得できないので、術者は、予め病変が発生した疑
いのある部位を特定しておき、そのうえで、当該部位に
対してＯＣＴによる断層像撮像を行う必要がある。例え
ば、内視鏡にＯＣＴを組み込んで利用する場合、まず術
者は、被検体である体腔内に内視鏡を挿入して通常観察
を行い、病変が発生した疑いのある部位を特定する。そ
のうえで、術者は、当該部位に対してＯＣＴ断層像撮像
を行うことになる。図６は、従来のＯＣＴ断層像撮像を
示す説明図である。

【０００５】この図６には、従来の内視鏡７の先端部分
が示されている。この内視鏡７は、その先端部分は略円
柱形であり、その先端面において照明窓７１，観察窓７
２，及び鉗子孔７３を有する。また、内視鏡７内には、
照明窓７１から可視光を射出させる図示せぬ照明光学系
が配置されている。さらに、内視鏡７は、その内部に、
観察窓７２から入射した光を所定の結像面に収束させる
図示せぬ対物光学系，及び当該結像面に撮像面を一致さ
せた図示せぬＣＣＤを、有する。

【０００６】照明光学系は、照明窓７１から可視光を射
出して被検体としての体腔壁を照明する。そして、この
体腔壁により反射された光は、観察窓７２から対物光学
系へ入射する。この対物光学系は、入射した光をＣＣＤ
の撮像面上に収束させ、体腔壁表面の像を形成する。す
ると、ＣＣＤは、この体腔壁の像を信号に変換して外部
のモニタ８に通常画像として表示させる。

【０００７】また、内視鏡７の外部には、超高輝度発光
ダイオード及びマイケルソン型干渉計を有する図示せぬ
ＯＣＴ装置が、配置されている。このＯＣＴ装置におけ
るマイケルソン型干渉計は、測定光学系及び参照光学系
を有し、その測定光学系は、ファイバプローブ９として
構成されている。このファイバプローブ９は、内視鏡７
中を引き通され、図６に示すようにその先端を内視鏡７
の鉗子孔７３から出すことができる。また、ＯＣＴ装置
は、モニタ８に接続されており、ファイバプローブ９先
端に対向した所定領域における被検体の断層像を形成し
て、このモニタ８に表示させる。

【０００８】術者は、患者の体腔内に内視鏡７を挿入
し、モニタ８を見ることにより体腔壁を通常観察する。
通常観察の結果、病変が発生した疑いのある部位が発見
されると、術者は、内視鏡７の鉗子孔７３からＯＣＴ装
置のファイバプローブ９を出して、当該部位に対向させ
る。この状態において、ＯＣＴ装置は、当該部位の断層
像を撮像してモニタ８に表示させる。

【０００９】モニタ８は、通常画像又は断層像を表示す
ることができ、術者は、内視鏡に設けられた図示せぬス
イッチや、モニタ近傍に配置されたキーボード６を介し
て、通常画像と断層像とを切替表示させることができ
る。図６には、通常画像表示状態のモニタ８と、断層像
に切り替えられた状態のモニタ８とが模式的に示されて
いる。術者は、これら通常画像及び断層像に基づいて診
断を行うわけである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の従来の内視
鏡７によると、その鉗子孔７３からＯＣＴ断層像撮像用
のファイバプローブ９が出ているので、対物光学系の視
野内にこのファイバプローブ９が入ってしまう。即ち、
モニタ８に表示された通常画像にはファイバプローブ９
が不可避的に映り込んで、死角が形成されるため、通常
の観察が妨げられてしまう。このため、術者は、通常画
像と断層像との位置関係を把握しにくくなる。

【００１１】この問題を回避するために、通常画像用の
対物光学系と、ＯＣＴ装置の測定光学系先端部分を、単
一の光学系に統合することも考えられる。しかしなが
ら、このような場合、通常画像用の光路とＯＣＴ用の光
路とをハーフミラーやダイクロイックミラーによって分
割しなければならない。すると、ハーフミラーやダイク
ロイックミラーは、被検体から内視鏡７内へ入射してき
た光を分割する際に、その光量を減少させることにな
る。従って、得られる通常画像及び断層像の画質は、ど
うしても劣化してしまう。

【００１２】そこで、良好な通常画像が得られるとも
に、断層像を取得可能な内視鏡装置を提供することを、
本発明の課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡装置
は、上記課題を解決するために、以下のような構成を採
用した。

【００１４】即ち、請求項１記載の内視鏡装置は、被検
体を照明する照明光学系と、被検体表面からの光を収束
させて、被検体表面の像を形成する対物光学系と、該対
物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像する
撮像手段とを、備えた内視鏡装置であって、前記対物光
学系の視野外に配置されるとともに、該対物光学系の視
野内にある被検体に対向するように配置された走査窓
と、第１の導波路，第２の導波路，及びこれら両導波路
を光学的に結合する結合手段と、前記第１の導波路及び
第２の導波路のうちの一方の基端側に配置され、当該導
波路に低可干渉性光を入射させる低可干渉性光源と、前
記第１の導波路の先端から射出された低可干渉性光を、
前記走査窓から射出させて前記被検体上において走査さ
せるとともに、この被検体により反射されて前記走査窓
から入射した低可干渉性光を、測定光として再び前記第
１の導波路へ入射させる走査部と、前記第２の導波路の
先端から射出された低可干渉性光を反射させて、参照光
として再び前記第２の導波路へ入射させる反射手段と、
前記結合手段から前記第１の導波路を経由して被検体に
至る光路長と、前記結合手段から前記第２の導波路を経
由して前記反射手段に至る光路長とを、相対的に変化さ
せる光路長調整手段と、前記第１の導波路及び第２の導
波路のうちの他方の基端側に配置され、前記測定光及び
前記参照光が干渉して生じた干渉光を信号として検出す
る光検出器と、前記光路長調整手段が前記両導波路の光
路長を変化させるとともに前記走査部が低可干渉性光を
走査させている間に、前記光検出器から検出された信号
に基づき、前記被検体の断層像を形成する信号処理手段
とを、備えたことを特徴とする。

【００１５】このように構成されると、低可干渉性光源
から射出された低可干渉性光は、結合手段により２分さ
れて、夫々第１の導波路及び第２の導波路により導かれ
る。そして、第１の導波路先端から出た低可干渉性光
は、走査部によって走査窓から被検体へ射出されること
により、この被検体を走査する。被検体によって反射さ
れた低可干渉性光は、測定光として再び走査窓から第１
の導波路へ入射する。一方、結合手段により２分されて
第２の導波路に導かれた低可干渉性光は、第２の導波路
から射出されて参照ミラーに反射される。参照ミラーに
反射された低可干渉性光は、参照光として再び第２の導
波路へ入射する。これら測定光及び参照光は、結合手段
において干渉して干渉光となり、光検出器によって信号
として検出される。信号処理手段は、この信号を基に被
検体の断層像を形成し、この断層像を表示手段に表示さ
せる。この際、走査窓は、前記対物光学系の視野外に配
置されるとともに、該対物光学系の視野内にある被検体
に対向するように配置されているので、対物光学系によ
り形成される被検体表面の像には、被検体のみが収めら
れる。そして、この被検体表面の像における所定領域に
ついて断層像が得られるわけである。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、生体内に挿入されるとともに、円柱状部分，該円柱
状部分先端に形成された扁平部分，これら円柱状部分及
び扁平部分間に形成された斜面を有する挿入部を、さら
に備え、前記照明光学系は、前記挿入部の斜面に嵌め込
まれるとともに被検体へ光を射出する配光レンズを有
し、前記対物光学系は、前記挿入部の斜面に嵌め込まれ
るとともに被検体からの光を入射させる対物レンズを有
し、前記走査窓は、前記挿入部の扁平部分に配置される
ことで、特定したものである。

【００１７】なお、低可干渉性光源は、超高輝度発光ダ
イオードであってもよい。そして、この低可干渉性光源
が第１の導波路の基端側に配置され、光検出器が第２の
導波路の基端側に配置されることとしてもよい。代わり
に、低可干渉性光源が第２の導波路の基端側に配置さ
れ、光検出器が第１の導波路の基端側に配置されること
としてもよい。

【００１８】また、走査部は、被検体表面と略平行な面
内の所定範囲を走査することとしてもよい。そして、こ
の所定範囲は、１次元の走査線としてもよく、２次元の
走査面としてもよい。これら走査線又は走査面は、複数
の走査点を仮想的に有するものであり、これら各走査点
における被検体表面から所定の深さまでの範囲について
夫々深さ方向にスキャンされることとしてもよい。

【００１９】この場合、ある走査点に関して深さ方向の
スキャンが行われた後に、次の走査点に関して深さ方向
のスキャンが行われることとしてもよい。その代わり
に、まず、深さ方向のスキャン位置が固定された状態
で、走査線又は走査面に対する走査を終え、次に、深さ
方向のスキャン位置が変更されたうえで、再び走査線又
は走査面に対する走査が行われることとしてもよい。

【００２０】また、両導波路は、シングルモード光ファ
イバであってもよく、結合手段は光ファイバ・カップラ
であってもよい。ここで、結合手段は、ビームスプリッ
タプリズム等であってもよい。さらに、これら導波路及
び結合手段は、偏波面を保持する特性を有することとし
てもよい。

【００２１】なお、前記光路長調整手段は、反射手段を
第２の導波路に対して近接又は離反させる向きに変位さ
せることにより、結合手段から第１の導波路を経由して
被検体表面に至る光路長に対して、結合手段から第２の
導波路を経由して反射手段に至る光路長を変化させるこ
ととしてもよい。ここで、反射手段を駆動するための機
構として、ピエゾ素子を用いることとしてもよく、代わ
りに、ボイスコイルモータ又はサーボモータ等を用いる
こととしてもよい。

【００２２】また、前記光路長調整手段は、参照ミラー
を固定した状態で、前記結合手段から前記第１の導波路
を経由して被検体表面に至る光路長を変化させることと
してもよい。

【００２３】さらに、内視鏡装置は、可視光を射出する
可視光源と、励起光を射出する励起光源と、可視光源か
ら射出された可視光，又は励起光源から射出された励起
光のどちらかを、照明光学系に入射させる光源切替手段
とを、さらに備えることとしてもよい。このように構成
されると、光源切替手段により照明光学系に可視光を入
射させた場合、対物光学系は被検体の通常画像を形成
し、光源切替手段により照明光学系に励起光を入射させ
た場合、対物光学系は被検体の自家蛍光による蛍光画像
を形成する。

【００２４】なお、可視光源は白色光源としてもよい。
この場合、白色光源と照明光学系との間の光路に、ＲＧ
Ｂの３色のカラーフィルタを有する回転フィルタを設け
るとともに、対物光学系の結像面近傍にＣＣＤを設け、
面順次方式によりカラー画像を得ることとしてもよい。
また、前記回転フィルタを設けずに、対物光学系の結像
面近傍にカラーＣＣＤを設けることにより、カラー画像
を得ることとしてもよい。

【００２５】さらに、蛍光画像は、モノクロ画像に変換
されてもよく、自家蛍光の強度等に応じて色分けされた
カラー画像に変換されてもよい。

【００２６】また、表示手段は、ＣＲＴ，液晶ディスプ
レイ，又はプラズマディスプレイ等によりなることとし
てもよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
一実施形態を説明する。本実施形態の内視鏡装置は、内
視鏡１，該内視鏡１に接続された外部装置２，並びに，
該外部装置２に接続されたモニタ（表示手段）３，及び
入力装置４を、備える。図１は、この内視鏡装置の概略
構成図である。また、図２及び図３は、内視鏡１の先端
部分を示す概略構成図である。

【００２８】はじめに、内視鏡１の構成について説明す
る。この内視鏡１は、図２及び図３ではその挿入部１１
の先端のみが示されているが、実際には、その基端側
に、各種操作スイッチが設けられた操作部を、有する。

【００２９】図３に示すように、挿入部１１は、内視鏡
１の基端側から延びた細長い略円柱状部分１１ａと、こ
の略円柱状部分１１ａの先端に形成された断面略楕円形
の扁平部分１１ｂとを、有する。扁平部分１１ｂは、略
円柱状部分１１ａから嘴状に突出しており、これら略円
柱状部分１１ａ及び扁平部分１１ｂ間には、斜面１１ｃ
が形成されている。この斜面１１ｃには、３つの貫通孔
が開口しており、これらのうちの一つは鉗子孔Ｈとして
用いられ、他の２つは、夫々、照明用の配光レンズ１２
ａ，及び，観察用の対物レンズ１３ａが嵌め込まれるこ
とにより封止されている。また、扁平部分１１ｂには、
後述するＯＣＴ走査用の走査窓Ｓが形成されている。

【００３０】このような形状の挿入部１１内には、照明
光学系１２，対物光学系１３，撮像手段としてのＣＣＤ
１４，及びＯＣＴ走査部１５が、配置されている。照明
光学系１２は、前記の配光レンズ１２ａの他に、先端側
においてこの配光レンズ１２ａに対向配置されるととも
に内視鏡１内を引き通され、基端側において外部装置２
と接続されたライトガイド・ファイババンドル１２ｂ
（以下ライトガイドと略記）を、有する。

【００３１】対物光学系１３は、前記の対物レンズ１３
ａの他に、紫外光を遮光する図示せぬカットオフフィル
タ，プリズム，及び複数のレンズを有し、その対物レン
ズ１３ａから入射した被写体光をＣＣＤ１４の撮像面上
に収束させ、被写体（被検体である体腔壁）の像を形成
する。なお、ＣＣＤ１４は、カラーＣＣＤによりなり、
その面上に形成された被写体像のカラー（ＲＧＢ）画像
信号を取得する。また、このＣＣＤ１４は、信号線１４
ａを介して外部装置２と接続されており、得られた画像
信号を外部装置２へ送信する。

【００３２】ＯＣＴ走査部１５は、後述する光ファイバ
２３６先端に対向するとともに、光ファイバ２３６から
射出された光を走査窓Ｓへと反射させる走査プリズム１
５ａ，及びこの走査プリズム１５ａを光ファイバ２３６
の軸を中心として所定の角度範囲内で往復回転させる回
転駆動部１５ｂを、有する。

【００３３】なお、内視鏡１における挿入部１１の扁平
部１１ｂ及び走査窓Ｓは、対物光学系１３の視野外に配
置されている。また、走査窓Ｓは、該対物光学系１３の
視野内にある被検体に対向するように配置されている。

【００３４】このように構成された内視鏡１は、外部装
置２に接続されている。以下、この外部装置２の構成に
ついて説明する。図１に示すように外部装置２は、光源
部２１，プロセッサ２２，及びＯＣＴ部２３を、有す
る。

【００３５】まず、光源部２１について説明する。光源
部２１は、白色光（可視光）を射出する可視光源として
の白色光源２１１，及び，励起光を射出する励起光源と
してのＵＶ光源２１２を、有する。なお、励起光とは、
その波長帯域が約３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外光であ
り、生体組織の自家蛍光（約４００ｎｍ〜６００ｎｍ）
を励起させるためのものである。

【００３６】白色光源２１１から射出された白色光の光
路上には、順に、コリメータレンズＬａ，切替ミラー２
１３，絞り２１５，及びコンデンサレンズＬｃが、配置
されている。切替ミラー２１３は、光源切替制御機構２
１４に接続されており、これら切替ミラー２１３及び光
源切替制御機構２１４は、光源切替手段として機能す
る。即ち、この光源切替制御機構２１４は、切替ミラー
２１３を、白色光の光路から退避させてこの白色光を通
過させる位置，又は，白色光を遮る位置のいずれかに配
置させる。また、絞り２１５は、絞り制御機構２１６に
接続されている。この絞り制御機構２１６は、絞り２１
５を制御することによって光量調節させることができ
る。

【００３７】そして、白色光源２１１からの白色光は、
コリメータレンズＬａにより平行光に変換される。この
とき、切替ミラー２１３が、白色光を通過させる位置に
配置されていれば、白色光は絞り２１５へ向うことがで
きる。この絞り２１５により光量調節された白色光は、
コンデンサレンズＬｃによってライトガイド１２ｂの基
端面に収束される。

【００３８】一方、ＵＶ光源２１２から射出された励起
光の光路上には、順に、コリメータレンズＬｂ，及びプ
リズムＰが配置されている。ＵＶ光源２１２からの励起
光は、コリメータレンズＬｂにより平行光に変換された
後、プリズムＰによって反射されて切替ミラー２１３へ
向う。そして、この切替ミラー２１３は、白色光を遮る
位置に配置された状態で、励起光を絞り２１５へ向けて
反射させる。切替ミラー２１３により反射された励起光
は、絞り２１５により光量調節された後、コンデンサレ
ンズＬｃによってライトガイド１２ｂの基端面に収束さ
れる。

【００３９】即ち、切替ミラー２１３は、白色光源２１
１からの白色光のみをライトガイド１２ｂへ導く通常観
察位置，又は，ＵＶ光源２１２からの励起光のみをライ
トガイド１２ｂへ導く蛍光観察位置のいずれかの位置を
とることになる。

【００４０】次に、プロセッサ２２について説明する。
このプロセッサ２２は、ＣＰＵ２２１，タイミングジェ
ネレータ２２２を、有する。ＣＰＵ２２１は、光源部２
１の光源切替制御機構２１４及び絞り制御機構２１６，
タイミングジェネレータ２２２，並びに，入力装置４
に、夫々接続されている。タイミングジェネレータ２２
２は、各種基準信号を生成するためのものであり、当該
プロセッサ２２における各種処理，及び，後述するＯＣ
Ｔ部２３における各種処理は、この基準信号に従って進
行する。

【００４１】そして、ＣＰＵ２２１は、光源切替制御機
構２１４を制御して、切替ミラー２１３を通常観察位置
又は蛍光観察位置に切替させることができる。即ち、内
視鏡１の図示せぬ操作部には、通常観察又は蛍光観察を
指定する図示せぬスイッチが設けられており、ＣＰＵ２
２１は、このスイッチの状態を検知し、光源切替制御機
構２１４を制御することにより、切替ミラー２１３を、
通常観察位置又は蛍光観察位置のうち前記操作部のスイ
ッチによって指定された状態に設定させる。さらに、Ｃ
ＰＵ２２１は、後述のＲＧＢメモリ２２４からの信号に
基づき、絞り制御機構２１６を制御して絞り２１５の開
口量を調節させる。

【００４２】また、ＣＰＵ２２１は、タイミングジェネ
レータ２２２を介して当該プロセッサ２２における処
理，及び，後述するＯＣＴ部２３における処理を制御す
ることになる。

【００４３】さらに、プロセッサ２２は、信号線１４ａ
を介して内視鏡１のＣＣＤ１４と接続された初段信号処
理回路２２３，ＲＧＢメモリ２２４，映像信号処理回路
２２５，及びモニタ３に接続されたビデオキャプチャ２
２６を、有する。初段信号処理回路２２３は、ＣＣＤ１
４から送信された画像信号に対して信号処理を行ったう
えでＡ／Ｄ変換し、変換されたデータをＲＧＢメモリ２
２４内に格納する。映像信号処理回路２２５は、ＲＧＢ
メモリ２２４内に格納されたデータを、所定のタイミン
グで取得して処理することにより映像信号を生成し、こ
の映像信号をビデオキャプチャ２２６へ送信する。ビデ
オキャプチャ２２６は、取得したデータをモニタ３に表
示させる。

【００４４】また、プロセッサ２２は、後述するＯＣＴ
部２３に接続されたＯＣＴ初段信号処理回路２２７，Ｏ
ＣＴメモリ２２８，及びＯＣＴ映像信号処理回路２２９
を、有する。信号処理手段としてのＯＣＴ初段信号処理
回路２２７は、後述するようにＯＣＴ部２３から送信さ
れた信号を処理してＡ／Ｄ変換し、ＯＣＴメモリ２２８
内に格納する。ＯＣＴ映像信号処理回路２２９は、ＯＣ
Ｔメモリ２２８内のデータを、所定のタイミングで取得
して処理することにより映像信号を生成し、この映像信
号をビデオキャプチャ２２６へ送信する。ビデオキャプ
チャ２２６は、取得したデータをモニタ３に表示させ
る。

【００４５】次に、ＯＣＴ部２３について説明する。図
４は、ＯＣＴ部２３の光路を示す模式図であり、以下こ
の図を併せて参照する。このＯＣＴ部２３は、ＯＣＴ
（Optical Coherence Tomography）によって体腔壁表面
下の断層像を得るためのものであり、超高輝度発光ダイ
オード２３１（以下ＳＬＤと略記），光検出器２３２，
参照ミラー２３３，ミラー駆動機構２３４，及び走査制
御回路２３５を、有する。

【００４６】ＳＬＤ２３１は、近赤外域の低可干渉性の
光を射出する光源である。このＳＬＤ２３１から射出さ
れる光の可干渉距離は、例えば１０〜１０００μｍのオ
ーダーであり、非常に短い。また、光検出器２３２は、
例えばフォトダイオードによりなり、プロセッサ２２の
ＯＣＴ初段信号処理回路２２７に接続されている。

【００４７】光路長調整手段としてのミラー駆動機構２
３４は、後述するように反射手段としての参照ミラー２
３３を高速変位させるためのもので、プロセッサ２２の
タイミングジェネレータ２２２に接続されている。ま
た、走査制御回路２３５は、内視鏡１におけるＯＣＴ走
査部１５の回転駆動部１５ｂに接続されるとともに、プ
ロセッサ２２のタイミングジェネレータ２２２に接続さ
れている。

【００４８】さらに、ＯＣＴ部２３は、第１の光ファイ
バ２３６及び第２の光ファイバ２３７，カップラ２３
８，並びに，ピエゾ変調素子２３９を、有する。なお、
導波路としての両光ファイバ２３６，２３７は、どちら
もシングルモード光ファイバである。

【００４９】第１の光ファイバ２３６は、その基端面を
ＳＬＤ２３１に対向させるとともに、内視鏡１内を引き
通され、その先端面を内視鏡１におけるＯＣＴ走査部１
５の走査プリズム１５ａに対向させて、配置されてい
る。また、第２の光ファイバ２３７は、その基端面を光
検出器２３２に対向させるとともに、その先端面を参照
ミラー２３３に対向させて、配置されている。なお、参
照ミラー２３３は、ミラー駆動機構２３４によって駆動
されることにより、光ファイバ２３７の軸方向（光ファ
イバ２３７の先端面に垂直な方向）に往復変位すること
ができる。

【００５０】そして、これら光ファイバ２３６，２３７
は、結合手段としての光ファイバ・カップラ２３８によ
り光学的に結合されている。なお、第１の光ファイバ２
３６におけるカップラ２３８から先端までの光路長と、
第２の光ファイバ２３７におけるカップラ２３８から先
端までの長さは、同一に設定されている。また、第１の
光ファイバ２３６は、カップラ２３８から先端までの間
の所定の位置において、円筒形状のピエゾ変調素子２３
９の周面に回巻されている。このピエゾ変調素子２３９
は、その径方向に拡大／縮小を高速に繰り返すことによ
り、回巻された光ファイバ２３６内を通過する光の周波
数及び位相を変調させることができる。

【００５１】なお、ＳＬＤ２３１，光検出器２３２，参
照ミラー２３３，両光ファイバ２３６，２３７，及びカ
ップラ２３８は、上述のように配置されることにより、
マイケルソン型干渉計を構成することになる。

【００５２】そして、このＯＣＴ部２３は、内視鏡１の
挿入部１１における走査窓Ｓを被検体に対向させた状態
で、この被検体（体腔壁）の断層像を撮像可能である。
以下、この断層像撮像の原理を説明する。

【００５３】ＳＬＤ２３１から射出された低可干渉性の
光は、第１の光ファイバ２３６内へ入射し、カップラ２
３８により２分され、第１の光ファイバ２３６及び第２
の光ファイバ２３７内において、夫々先端側へ向う。第
１の光ファイバ２３６内の光は、後述するように内視鏡
１におけるＯＣＴ走査部１５の走査プリズム１５ａによ
って偏向され、走査窓Ｓから射出される。ここで、この
走査窓Ｓが被検体としての体腔壁に対向配置されている
と、走査窓Ｓから射出された光は、体腔壁の表面及び表
面近傍の様々な深さの組織によって反射される。反射さ
れた光は、走査窓Ｓから内視鏡１内へ入射し、ＯＣＴ走
査部１５の走査プリズム１５ａを経て光ファイバ２３６
内へ入射し、測定光としてカップラ２３８へ向う。

【００５４】一方、カップラ２３８により２分されて第
２の光ファイバ２３７内へ入った光は、その先端から射
出されて参照ミラー２３３により反射される。参照ミラ
ー２３３によって反射された光は、再び光ファイバ２３
７内へ入射し、参照光としてカップラ２３８へ向う。

【００５５】第１の光ファイバ２３６内の測定光と、第
２の光ファイバ２３７内の参照光とは、カップラ２３８
において干渉する。但し、測定光は、体腔壁を構成する
組織の各層において反射されてきたので、ある程度の時
間的な幅を持ってカップラ２３８へ入射してくる。即
ち、体腔表面において反射された光はより早くカップラ
２３８へ到達し、表面よりも深い層において反射された
光は、やや遅れてカップラ２３８へ到達するわけであ
る。

【００５６】しかし、参照光は、参照ミラー２３３によ
って反射されてきたので、ほとんど時間的な幅を持たず
にカップラ２３８へ入射してくる。従って、測定光のう
ち実際に参照光と干渉するのは、カップラ２３８から第
２の光ファイバ２３７を経由して参照ミラーに至る光路
長と同じ光路長を経てきたものだけである。即ち、測定
光のうち、体腔壁表面下のある深さの層において反射さ
れたものだけが、参照光と干渉するわけである。

【００５７】そして、カップラ２３８において干渉した
光（干渉光）は、光ファイバ２３７内を基端側へ進み、
光検出器２３２によって検出されることになる。従っ
て、ミラー駆動機構２３４が参照ミラー２３３の位置を
変位させると、参照光側の光路長が変化するため、体腔
壁における測定位置の深さが変位することになる。

【００５８】なお、体腔壁表面下の組織の状態に応じ
て、反射される光の強度が異なるため、この体腔壁表面
から所定の深さまでの反射光の強度の分布に基づいて、
断層像が得られるわけである。

【００５９】また、上述の如く光検出器２３２は、干渉
光を信号として出力し、干渉しなかった光を低レベルの
ノイズとして出力するが、この信号とノイズとのＳ／Ｎ
比が低いと高精度の信号抽出ができない。そこで、この
Ｓ／Ｎ比を高めるために、光へテロダイン検出法が利用
されている。即ち、第１の光ファイバ２３６内を通る光
は、ピエゾ変調素子２３９によってその周波数及び位相
が変調される。すると、測定光と参照光の周波数及び位
相がわずかにずれるので、干渉光にはうなりが発生す
る。従って、光検出器２３２がこの状態の干渉光を受光
すると、該光検出器２３２からはビート信号が出力され
ることになる。

【００６０】そして、プロセッサ２２のＯＣＴ初段信号
処理回路２２７は、光検出器２３２から出力されたビー
ト信号を復調することにより、高精度に信号成分を抽出
することができる。なお、このＯＣＴ初段信号処理回路
２２７は、復調された信号をさらにＡ／Ｄ変換し、ＯＣ
Ｔメモリ２２８内へ格納させる。

【００６１】以上のように構成された本実施形態の内視
鏡装置の動作について、以下、説明する。まず、術者が
外部装置２の電源を投入すると、白色光源２１１及びＵ
Ｖ光源２１２が点灯する。なお、切替ミラー２１３は、
初期状態において通常観察位置に配置されているため、
白色光源２１１からの白色光のみがライトガイド１２ｂ
内へ入射する。ライトガイド１２ｂに入射した光は、該
ライトガイド１２ｂに導かれて進み、配光レンズ１２ａ
から射出される。

【００６２】そして、術者が内視鏡１の挿入部１１を患
者の体腔内へ挿入し、対物光学系１３の対物レンズ１３
ａ，及び走査窓Ｓが、観察対象となる体腔壁に対向配置
されると、配光レンズ１２ａから射出された光はこの体
腔壁を照明することになる。

【００６３】すると、この体腔壁の像が、対物光学系１
３によってＣＣＤ１４の面上に形成される。ＣＣＤ１４
は、体腔壁の像をカラー画像信号に変換して初段信号処
理回路２２３へ送信する。初段信号処理回路２２３は、
この画像信号を受信し、該画像信号に対して増幅その他
の信号処理を施したうえでＡ／Ｄ変換する。変換されて
得られたデータは、ＲＧＢメモリ２２４内に格納され
る。映像信号処理回路２２５は、ＲＧＢメモリ２２４内
のデータを、所定のタイミングで取得して処理すること
により映像信号を生成し、生成された映像信号をビデオ
キャプチャ２２６へ送信する。ビデオキャプチャ２２６
は、取得したデータを通常画像としてモニタ３に表示さ
せる。術者は、モニタ３を見ることにより、患者の体腔
壁表面を観察（通常観察）することができる。

【００６４】ここで、術者が操作部のスイッチを切り替
えて蛍光観察を指定すると、ＣＰＵ２２１は、この切替
を検知し、光源切替制御機構２１４を制御して切替ミラ
ー２１３を蛍光観察位置に切り替えさせる。すると、白
色光源２１１からの白色光が遮光されるとともに、ＵＶ
光源２１２からの励起光がライトガイド１２ｂ内へ導か
れる。ライトガイド１２ｂ内へ導かれた光は、内視鏡１
の配光レンズ１２ａから射出されて体腔壁を照射する。

【００６５】体腔壁表面の組織は、励起光（紫外領域）
を受けるとこの励起光と異なる波長（緑光領域）の自家
蛍光を発する。なお、癌や腫瘍等による病変が生じた組
織において発生する自家蛍光は、健康な組織において発
生する自家蛍光よりも弱いという特徴がある。

【００６６】この自家蛍光は、体腔壁で反射された励起
光とともに対物光学系１３に入射する。しかし、対物光
学系１３は、そのカットオフフィルタによって、励起光
を遮断するとともに自家蛍光のみを透過させる。そし
て、対物光学系１３は、自家蛍光をＣＣＤ１４の面上近
傍に収束させる。従って、ＣＣＤ１４の撮像面上には、
自家蛍光による像が形成される。

【００６７】ＣＣＤ１４は、この像を画像信号に変換し
て初段信号処理回路２２３へ送信する。初段信号処理回
路２２３は、この画像信号を受信し、該画像信号に対し
て増幅その他の信号処理を施したうえでＡ／Ｄ変換す
る。変換されて得られたデータは、ＲＧＢメモリ２２４
内に格納される。映像信号処理回路２２５は、ＲＧＢメ
モリ２２４内に格納されたデータを、所定のタイミング
で取得して処理することにより映像信号を生成し、生成
された映像信号をビデオキャプチャ２２６へ送信する。
ビデオキャプチャ２２６は、取得したデータを蛍光画像
としてモニタ３に表示させる。

【００６８】術者は、モニタ３を見ることにより、患者
の体腔壁に生じた自家蛍光の状態を観察（蛍光観察）す
ることができる。そして、術者は、この自家蛍光が他の
部位よりも弱くなった部位を、癌や腫瘍が形成された病
変部である可能性が高い部位であると識別することがで
きる。

【００６９】そして、術者は、通常観察及び蛍光観察に
よって病変の疑いのある部位を特定すると、その部位の
断層像を観察して診断を行う。即ち、術者が内視鏡の操
作部を操作して断層像撮像を指示すると、ＣＰＵ２２１
は、ＯＣＴ部２３を制御し、そのＳＬＤ２３１から低可
干渉性の光を射出させるとともに、ミラー駆動機構２３
４及び走査制御回路２３５を制御して、断層像撮像を開
始させる。同時に、ＣＰＵ２２１は、タイミングジェネ
レータ２２２を制御し、該タイミングジェネレータ２２
２にＲＧＢメモリ２２４及びＯＣＴメモリ２２８へ信号
を送信させる。この信号に従って、ＲＧＢメモリ２２４
及びＯＣＴメモリ２２８は、夫々所定のタイミングで映
像信号処理回路２２５及びＯＣＴ映像信号処理回路２２
９へ信号を送信することになる。

【００７０】走査制御回路２３５は、内視鏡１内におけ
るＯＣＴ走査部１５の回転駆動部１５ｂを制御し、走査
プリズム１５ａを光ファイバ２３６の軸を中心とする所
定の角度範囲内で往復回転させる。すると、光ファイバ
２３６の先端から射出された光は、走査窓Ｓから射出さ
れ、内視鏡１の挿入部１１の軸方向に垂直な所定範囲を
繰り返し走査する。即ち、体腔壁表面に線分状の走査線
が形成されることになる。この走査線は、仮想的に複数
の走査点を有し、走査窓Ｓから射出された光はこれら走
査点を順次走査してゆく。

【００７１】このとき、ミラー駆動機構２３４は、参照
ミラー２３３を光ファイバ２３７の軸と平行な方向に高
速往復させている。なお、このミラー駆動機構２３４及
び走査制御回路２３５は、タイミングジェネレータ２２
２からの基準信号によって同期をとっている。即ち、走
査窓Ｓから射出された光が、ある１つの走査点を照射し
ているとみなせる間に、参照ミラー２３４が１往復す
る。従って、走査窓Ｓから射出された光が走査線を一回
掃引する間に、この走査線上の各走査点において、当該
走査点の体腔壁表面から測定対象となる所定の深さ（例
えば２ｍｍ）までの範囲が夫々掃引されることになる。

【００７２】実際には、各走査点における深さ方向の走
査は、体腔壁表面よりも走査窓Ｓに近接した位置から開
始され、測定対象の所定の深さよりも深い位置まで行わ
れる。この走査の間、ＯＣＴ初段信号処理回路２２７
は、光検出器２３２からの出力を常に監視している。そ
の際、ＯＣＴ初段信号処理回路２２７は、ある走査点に
おける深さ方向の走査位置が体腔壁表面に達していない
うちは信号を検知しないが、深さ方向の走査位置が体腔
壁表面に達すると同時に信号を検知する。そして、ＯＣ
Ｔ初段信号処理回路２２７は、当該走査点において最初
に信号が検知された深さを体腔壁表面とみなして零点調
節を行う。即ち、ＯＣＴ初段信号処理回路２２７は、最
初に信号が検知された深さを体腔表面（深さ０）と認識
して、その位置から所定の深さ（例えば２ｍｍ）範囲に
おいて得られた信号を測定対象とする。

【００７３】そして、ＯＣＴ初段信号処理回路２２７
は、測定対象とされた信号に対して復調，増幅，及びＡ
／Ｄ変換の処理を行う。処理により得られたデータは、
ＯＣＴメモリ２２８に格納される。ＯＣＴ映像信号処理
回路２２９は、ＯＣＴメモリ２２８内に格納されたデー
タを、所定のタイミングで取得して処理することにより
映像信号を生成し、生成された映像信号をビデオキャプ
チャ２２６へ送信する。ビデオキャプチャ２２６は、取
得したデータをモニタ３に表示させる。モニタ３には、
体腔壁表面から所定の深さまでの断層像が表示される。

【００７４】ここで、ビデオキャプチャ２２６は、この
断層像Ｄ１，並びに通常画像Ｄ２及び蛍光画像Ｄ３を、
モニタ３に並列表示させることもできる。図５は、モニ
タ３における表示例を模式的に示す図である。即ち、Ｒ
ＧＢメモリ２２４及びＯＣＴメモリ２２８は、ＣＰＵ２
２１の指令に基づくタイミングジェネレータ２２２から
の信号を受信し、この信号に従って、夫々所定のタイミ
ングで映像信号処理回路２２５及びＯＣＴ映像信号処理
回路２２９へ信号を送出する。ビデオキャプチャ２２６
は、映像信号処理回路２２５からの信号，及びＯＣＴ映
像信号処理回路２２９からの信号を、モニタ３の画面内
における所定の領域に夫々表示させる。

【００７５】図５において、モニタ３の画面は３分割さ
れ、断層像Ｄ１，並びに通常画像Ｄ２及び蛍光画像Ｄ３
が、夫々表示されている。ここで、通常画像Ｄ２及び蛍
光画像Ｄ３のうちの一方は動画として表示され、他方は
静止画として表示される。

【００７６】なお、内視鏡１における挿入部１１の扁平
部１１ｂ及び走査窓Ｓは、対物光学系１３の視野外に配
置されているので、通常画像Ｄ２及び蛍光画像Ｄ３に
は、内視鏡１の構成部品等が映り込むことはない。従っ
て、術者は、対物光学系の視野全体に亘って被検体を観
察することができる。

【００７７】また、走査窓Ｓは、該対物光学系１３の視
野内にある被検体に対向するように配置されているの
で、得られる断層像Ｄ１は、通常画像Ｄ２及び蛍光画像
Ｄ３中の所定領域に関するものとなる。従って、術者
は、通常画像Ｄ２及び蛍光画像Ｄ３と、断層像Ｄ１との
位置関係を正しく認識することができる。

【００７８】さらに、対物光学系１３の光路は、ＯＣＴ
部２３の光路から独立しており、当該対物光学系１３の
光路内にはハーフミラーやダイクロイックミラー等が介
在していないので、明るく鮮明な通常画像Ｄ２及び蛍光
画像Ｄ３が得られる。

【００７９】このように表示された断層像Ｄ１，並びに
通常画像Ｄ２及び蛍光画像Ｄ３を観察することにより、
術者は、迅速かつ正確な診断を行うことができるように
なる。さらに、術者は、体腔壁の表面下に形成された早
期の癌や小さな腫瘍等を発見することができるようにな
る。

【００８０】そのうえ、術者は、診断の結果に応じて直
ちに必要な処置を施すことができる。即ち、鉗子孔Ｈか
ら鉗子やレーザ処置具その他を出して、各種の処置をそ
の場で済ませてしまうこともできるのである。従って、
患者の負担は軽減されることになる。

【００８１】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の内視鏡
装置によると、対物光学系の視野内には、被検体のみを
収めることができ、この状態で当該被検体の断層像を取
得することができる。従って、被検体表面の像を良好な
状態で取得可能であるとともに、当該被検体の断層像を
取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による内視鏡装置の概略
構成図

【図２】本発明の一実施形態による内視鏡装置の先端
部を示す概略構成図

【図３】本発明の一実施形態による内視鏡装置の先端
部を示す概略構成図

【図４】ＯＣＴ部の光路を示す模式図

【図５】モニタによる表示例を示す模式図

【図６】従来のＯＣＴ断層像撮像を示す説明図

【符号の説明】

１内視鏡装置１２照明光学系１３対物光学系１４ＣＣＤ１５ＯＣＴ走査部２外部装置２１光源部２１１白色光源２１２ＵＶ光源２１３切替ミラー２１４光源切替制御機構２２プロセッサ２２７ＯＣＴ初段信号処理回路２３ＯＣＴ部２３１低可干渉性光源２３２光検出器２３３参照ミラー２３４ミラー駆動機構２３５走査制御回路２３６第１の光ファイバ２３７第２の光ファイバ２３８光ファイバ・カップラ３モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田慎介東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者小澤了東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者宇津井哲也東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者中村哲也東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2G059 AA06 BB12 EE07 EE09 EE13 GG06 GG09 GG10 HH02 HH03 JJ02 JJ15 JJ17 JJ22 KK04 LL01 MM10 NN01 PP04 4C061 AA00 BB01 BB08 CC02 CC06 DD00 FF40 FF50 LL02 NN01 PP11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体を照明する照明光学系と、被検体表
面からの光を収束させて、被検体表面の像を形成する対
物光学系と、該対物光学系によって形成された被検体表
面の像を撮像する撮像手段とを、備えた内視鏡装置であ
って、前記対物光学系の視野外に配置されるとともに、該対物
光学系の視野内にある被検体に対向するように配置され
た走査窓と、第１の導波路，第２の導波路，及びこれら両導波路を光
学的に結合する結合手段と、前記第１の導波路及び第２の導波路のうちの一方の基端
側に配置され、当該導波路に低可干渉性光を入射させる
低可干渉性光源と、前記第１の導波路の先端から射出された低可干渉性光
を、前記走査窓から射出させて前記被検体上において走
査させるとともに、この被検体により反射されて前記走
査窓から入射した低可干渉性光を、測定光として再び前
記第１の導波路へ入射させる走査部と、前記第２の導波路の先端から射出された低可干渉性光を
反射させて、参照光として再び前記第２の導波路へ入射
させる反射手段と、前記結合手段から前記第１の導波路を経由して被検体に
至る光路長と、前記結合手段から前記第２の導波路を経
由して前記反射手段に至る光路長とを、相対的に変化さ
せる光路長調整手段と、前記第１の導波路及び第２の導波路のうちの他方の基端
側に配置され、前記測定光及び前記参照光が干渉して生
じた干渉光を信号として検出する光検出器と、前記光路長調整手段が前記両導波路の光路長を変化させ
るとともに前記走査部が低可干渉性光を走査させている
間に、前記光検出器から検出された信号に基づき、前記
被検体の断層像を形成する信号処理手段とを備えたこと
を特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】生体内に挿入されるとともに、円柱状部
分，該円柱状部分先端に形成された扁平部分，これら円
柱状部分及び扁平部分間に形成された斜面を有する挿入
部を、さらに備え、前記照明光学系は、前記挿入部の斜面に嵌め込まれると
ともに被検体へ光を射出する配光レンズを有し、前記対物光学系は、前記挿入部の斜面に嵌め込まれると
ともに被検体からの光を入射させる対物レンズを有し、前記走査窓は、前記挿入部の扁平部分に配置されること
を特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
【請求項３】前記光路長調整手段は、前記反射手段を前
記第２の導波路先端に対して近接又は離反させる向きに
変位させることにより、前記結合手段から前記第１の導
波路を経由して被検体に至る光路長に対して、前記結合
手段から前記第２の導波路を経由して前記反射手段に至
る光路長を変化させることを特徴とする請求項１又は２
記載の内視鏡装置。
【請求項４】可視光を射出する可視光源と、励起光を射出する励起光源と、前記可視光源から射出された可視光，又は前記励起光源
から射出された励起光のどちらかを、前記照明光学系に
入射させる光源切替手段とを、さらに備え、該光源切替手段により前記照明光学系に可視光を入射さ
せた場合、前記対物光学系は被検体の通常画像を形成
し、該光源切替手段により前記照明光学系に励起光を入射さ
せた場合、前記対物光学系は被検体の自家蛍光による蛍
光画像を形成することを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載の内視鏡装置。
【請求項５】前記撮像手段により取得された前記被検体
表面の像，及び前記信号処理手段により形成された前記
被検体の断層像を表示する表示手段をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡装
置。