JP2008165236A - 走査型光ファイバを備えた内視鏡および光ファイバシステム - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく光を伝達し、簡易な構成によって被写体情報を得る。
【解決手段】スコープ先端部にアクチュエータを設け、光ファイバ先端部１２Ｐを螺旋状に振動させる。さらに、光ファイバ１２には、アクチュエータ１６の後方に光屈折部１２Ｔを設け、クラッド１２Ｂに傾斜面１２Ｘ、１２Ｙを形成する。そして、光屈折部１２Ｔの後方に複数のフォトセンサ１４を光ファイバ１２の周囲に設け、相対的にクラッド１２Ｂより高い屈折率をもつ樹脂１９をフォトセンサ１４とアクチュエータ１６の間に充填させる。クラッド１２Ｂを進行する反射光は傾斜面１２Ｘから射出し、フォトセンサ１４に入射する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバを使用する内視鏡に関し、特に、被写体情報を得るための観察装置に使用される光ファイバシステムに関する。

信号を遠隔地へ伝達する光ファイバシステムとして、１つのコアと、そのコアを囲むクラッドから成るシングルモード型光ファイバが知られている。このシングルモード型光ファイバは、観察対象の画像情報を得る場合にも利用可能であり、この場合、光ファイバのコアは照明光を伝達する一方、クラッドは被写体からの反射光を伝達する。

光ファイバを利用した観察装置としては、内視鏡、プローブなどが知られ、信号を長距離伝送する場合には、２つの光ファイバの間にビームスプリッタを介在させた光ファイバ機構が使用される。ビームスプリッタは、一方の光ファイバ内のコアを通ってきた光を他方の光ファイバのコアへそのまま入射させる一方、クラッドを通ってきた反射光を偏向させ、フォトセンサへ導く。また、共焦点顕微鏡にもシングルモード型光ファイバが利用されている（特許文献１参照）。

そのような観察装置の１つとして、走査型光ファイバを備えた内視鏡装置がある（例えば、非特許文献１、特許文献２、３参照）。そこでは、シングルモード型の光ファイバが内視鏡（スコープ）内部に設けられ、その先端部分は、圧電アクチュエータによって保持される。アクチュエータは、振動振幅を変調および増幅させながら、ファイバ先端部を螺旋状に振動させる（共振させる）。その結果、光ファイバのコアを通ってくる照明光は、観察部位へ向けて螺旋状に放射される。

観察部位で反射した光は、光ファイバのクラッドに入射し、スコープが接続されるプロセッサへ送信される。プロセッサにはフォトセンサが設けられており、フォトセンサによって検出される一連の信号から映像信号が生成され、これにより、フルカラー画像がモニタに表示される。
バーハウムその他、「極薄走査型ファイバ内視鏡の光学モデルおよび共焦点検出と非共焦点検出に関する予備的研究」、オプティックスエクスプレス、２００５年９月１９日、第１３巻、第１９号 Erek S. Barhoum et al. "Optical modeling of an ultrathin scanning fiber endoscope, a preliminary study of confocal versus non-confocal detection"Vol. 13, No. 19, OPTICS EXPRESS, September 19, 2005 米国特許第５，９２６，５９２号明細書 米国特許第６，８５６，７１２号明細書 国際公開第０６／０９６１５５号公報

照明光がスコープ先端部に向けてコアを進行する間、照明光の一部は、反射光を進行させるクラッドに進入してしまう。照明光が反射光に混入されることで、プロセッサでは、反射光の強度を正確に検出することができない。

また、ビームスプリッタを使用する光ファイバシステムの場合、温度変化、光ファイバ先端部の振動により、ビームスプリッタにミスアライメントが生じる。このミスアライメントによって、ビームスプリッタを通過する光の一部が誤ってクラッドに進入し、スコープ先端部へ向けてクラッドを進行する。クラッドを進行した光が観察部位を照射するため、コアとクラッド両方から射出する光が観察部位に照射され、ビームスポットが本来のサイズより拡大してしまう。このことは、反射光の輝度レベル検出にとって障害となり、観察画像を適切に再現できない。

本発明の内視鏡は、照明光を伝達するコアと、コアを覆い、被写体からの反射光を伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、反射光を検出する少なくとも１つのフォトセンサとを備える。

走査型光ファイバを構成する場合、被写体に対して照明光を走査させるように、光ファイバ先端部を振動させるアクチュエータを設けるのがよい。例えば、アクチュエータは、管状の圧電素子型アクチュエータによって構成される。光ファイバは、例えばシングルモード型光ファイバであり、シングルクラッド型もしくは２重クラッド型光ファイバが用いられる。反射光検出のため、複数のフォトセンサを、光ファイバの周囲に配置すればよい。

本発明では、クラッドの光ファイバ先端部において、先端部の反対方向に向けてテーパー状になった屈折傾斜面が設けられる。そして、フォトセンサが、屈折傾斜面から出てくる反射光を検出する。反射光は、スコープ先端部で検出されるため、反射光を減衰なしに集光することができ、正確に反射光の輝度レベル、すなわち画素信号レベルが検出される。例えば。屈折傾斜面は、クラッド又はクラッドの一部をエッチングすることによって形成される。

スコープ先端部にアクチュエータが設けられる場合、屈折傾斜面は、アクチュエータよりも光ファイバ先端部から離れた部分、すなわちアクチュエータの後方（プロセッサ側）に形成するのがよい。アクチュエータの振動の影響を受けることなく、反射光を検出できる。あるいは、傾斜面を、光ファイバの接続側端部付近（プロセッサ接続部分）に形成してもよい。

反射光を傾斜面から確実に射出させるため、屈折傾斜面を樹脂によって囲むのが望ましい。この場合、樹脂は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）によって生成され、透明であって、クラッドの屈折率より大きな屈折率を有する。特に、樹脂の屈折率を、屈折傾斜面から出てくる反射光がフォトセンサへ向かうように、定めるのがよい。

フォトセンサの配置については、例えば、フォトセンサは、フォトセンサの受光面が光ファイバの軸に沿った方向を向くように配置される。この場合、フォトセンサにできるだけ反射光を入射させるため、フォトセンサの受光面の前に配置され、反射光を受光面の向く方向へ屈折させる光学部材を設けるのがよい。

傾斜面とフォトセンサの配置角度については、屈折傾斜面を向くように、フォトセンサを光ファイバの軸に対し所定角度傾いて配置すればよい。あるいは、フォトセンサ配置角度が定められる場合、光ファイバの軸に対する屈折傾斜面の角度が、屈折傾斜面から出る反射光がフォトセンサへ向けて進行するように定められる。

反射光を同じ方向に射出するため、屈折傾斜面が、光ファイバの軸に関して対称的であるのが望ましい。例えば、屈折傾斜面が円錐面によって構成される。

ミスアライメントなどに起因して照明光がクラッドを進行するのを防ぐため、クラッドに、傾斜面と相対する減衰傾斜面を設けるのが望ましい。減衰傾斜面を覆うシールド部材をさらに設けるのがよい。

本発明の内視鏡先端部は、照明光を伝達するコアと、コアを覆い、反射光を伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバの先端部を振動させ、被写体に対して照明光を走査させるアクチュエータと、反射光を検出する少なくとも１つのフォトセンサとを備え、クラッドが、光ファイバ先端部の反対方向に向けてテーパー状になった屈折傾斜面を有し、フォトセンサが、屈折傾斜面から出てくる反射光を検出することを特徴とする。

本発明の光ファイバシステムは、被写体情報を獲得する装置に使用される光ファイバシステムであって、照明光を放射する光源と、照明光をその一方の端部へ向けて伝達するコアと、コアを覆い、被写体からの反射光を他方の端部へ向けて伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、反射光を検出する少なくとも１つのフォトセンサを有する光検出器とを備え、クラッドが、光検出器において、光ファイバ先端部の反対方向に向けてテーパー状になった屈折傾斜面を有し、フォトセンサが、屈折傾斜面から出てくる反射光を検出することを特徴とする。

本発明の光検出器は、照明光をその一方の端部へ向けて伝達するコアと、コアを覆い、被写体からの反射光を他方の端部へ向けて伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、光ファイバを囲むハウジングと、反射光を検出する少なくとも１つのフォトセンサとを備え、クラッドが、ハウジング内において、光ファイバ先端部の反対方向に向けてテーパー状になった屈折傾斜面を有し、フォトセンサが、屈折傾斜面から出てくる反射光を検出することを特徴とする。

本発明の光ファイバシステムは、被写体情報を獲得するための装置に使用される光ファイバシステムであって、照明光を放射する光源と、照明光をその一方の端部へ向けて伝達するコアと、コアを覆い、被写体からの反射光を他方の端部へ向けて伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、光源から放射されてクラッドを進行する光を減衰させる減衰器とを備え、クラッドが、光減衰器において、光ファイバ先端部に向けてテーパー状になった減衰傾斜面を有し、クラッドを進行する光が減衰傾斜面から出ていくことを特徴とする。

本発明の光減衰器は、照明光をその一方の端部へ向けて伝達するコアと、コアを覆い、被写体からの反射光を他方の端部へ向けて伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、光ファイバを囲むハウジングとを備え、クラッドが、ハウジングにおいて、光ファイバ先端部に向けてテーパー状になった減衰傾斜面を有し、クラッドを進行する光が減衰傾斜面から出ていくことを特徴とする。

本発明によれば、精度よく光を伝達し、簡易な構成によって被写体情報を得ることができる。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態である内視鏡システムのブロック図である。

内視鏡システムは、スコープ（内視鏡）１０、プロセッサ４０、モニタ５０を備える。スコープ１０はプロセッサ４０に対して着脱自在に接続され、挿入部１０Ａが体内に挿入される。モニタ５０は、プロセッサ４０に接続されている。

プロセッサ４０に設けられたレーザユニット４２は、レーザビームを照明光として放射し、照明光は、光ファイバ１２の入射端１２Ｉに入射する。光ファイバ１２は、シングルモード型光ファイバであって、スコープ１０全体に渡って延びている。光ファイバ１２を通った光は、スコープ先端部から射出し、これによって観察部位が照射される。

観察部位において反射した光は、スコープ１０の先端部１０Ｂに入り、光ファイバ１２のクラッドに入射する。そして、後述するように、反射光は光ファイバ１２の光屈折部１２Ｔから出ていく。光屈折部１２Ｔ付近に設けられた複数のフォトセンサ１４は、例えばフォトダイオードなどによって構成され、光屈折部１２Ｔから射出する光を検出する。フォトセンサ１４では、光電変換により生成される信号（画像信号）が順次読み出される。

読み出された一連の画像信号は、信号ケーブルＣＢ１を介してプロセッサ４０内の画像信号処理回路４４へ送られる。画像信号処理回路４４では、増幅処理、色調整、画素位置補正処理など、画像信号に対して様々な処理が施され、映像信号が生成される。生成された映像信号はモニタ５０へ出力され、これによってカラー観察画像がモニタ５０に表示される。

コントローラ４６は、プロセッサ４０の動作を制御し、また、スコープ先端部１０Ｂに設けられた圧電素子型アクチュエータ１６を制御する。タイミングコントローラ（図示せず）は、画像信号の読み出しとアクチュエータ１６の駆動を同期させるように、フォトセンサドライバ（図示せず）に対しクロックパルス信号を出力する。

図２は、スコープ先端部の内部構成を示した図である。

図２に示すように、スコープ先端部１０Ｂでは、外部管１３Ａがスコープ１０の挿入部１０Ａに取り付けられ、さらに、外部管１３Ａには内部管１３Ｂが同軸的に嵌挿されている。内部管１３Ｂは、光ファイバ１２の先端部１２Ｐを覆う。スコープ先端面付近に配置される光学系１７は、内部管１３Ｂに固定されたリング状保持部１３Ｃによって保持される。一方、チューブ状の圧電素子型アクチュエータ１６は、内部管１３Ｂに固定されたリング状保持部材１５によって同軸的に固定されている。

光ファイバ先端部１２Ｐは、内部管１３Ｂ（スコープ先端部１０Ｂ）の軸Ｌに沿って延び、アクチュエータ１６から光学系１７に向けて延出する。対物レンズを含む光学系１７は、光ファイバ先端部１２Ｐから出てくる光を屈折させ、これによって観察部位が照射される。光学系１７の光軸Ｅは、スコープ先端部１０Ｂの軸Ｌと一致し、光ファイバ先端部１２Ｐの軸はスコープ先端部１０Ｂの軸と一致する。

軸Ｌに沿ってアクチュエータ１６から突出する光ファイバ先端部１２Ｐは、片持ち梁状に保持される。さらに、光ファイバ先端部１２Ｐを確実に保持するため、接着剤がアクチュエータ１６の端部に塗布されている。アクチュエータ１６は、ここではピエゾ素子を使った圧電素子型アクチュエータが使用され、例えばＰＺＴ圧電セラミックスによって構成されている。

圧電アクチュエータ１６は、逆ピエゾ効果によって変形し、光ファイバ先端部１２Ｐを２次元的に駆動する。すなわち、互いに直交する２軸の座標系に基づいてファイバ先端部１２Ｐを振動させる。このとき、ファイバ先端部１２Ｐの先端面付近が螺旋パターンを描くように、振幅を変調、および増幅させる。その結果、光ファイバ先端部１２Ｐから射出した照明光は、螺旋パターンとなって観察部位を照射する。ここでは、光ファイバ先端部１２Ｐは一次共振モードによって振動する。アクチュエータ１６は、図１に示すケーブルＣＢと接続するケーブルＣＢ４に接続される。

光学系１７は、光ファイバ端部１２Ｐから射出した照明光が光学系１７の中心点を通って観察部位へ進むように、照明光を屈折させる。そして、光ファイバ先端部１２Ｐが所定のフレーム間隔で繰り返し螺旋状に駆動されるのに従い、観察部位には螺旋状のスポットが繰り返し当たる。観察部位において反射した光は、ファイバ先端部１２Ｐのクラッドに入射し、プロセッサ側へ進行する。

アクチュエータ１６の後方では、光屈折部１２Ｔが光ファイバ１２の一部に形成され、さらにその後方には、複数のフォトセンサ１４が光ファイバ１２の周囲に所定間隔で配置されている。ただし、アクチュエータ１６から光ファイバ先端部１２Ｐへ向けた方向を前方、その逆を後方とする。フォトセンサ１４はスリーブ１４Ａの周囲に取り付けられ、スリーブ１４Ａの内部を光ファイバ１２が通っている。フォトセンサ１４には、ケーブルＣＢ３が接続され、ケーブルＣＢ３は、図１の信号ケーブルＣＢ１と接続する。

後述するように、光ファイバ先端部１２Ｐを進行する反射光は、光屈折部１２Ｔにおいて光ファイバ１２から射出し、フォトセンサ１４に入射する。フォトセンサ１４では、順次入射する照明光から生じる一連の信号（画素信号）が読み出され、図１に示す画像信号処理回路４４へ送られる。各フォトダイオード１４には、それぞれＲ，Ｇ，Ｂいずれかのカラーフィルタが配置されていて、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の比が概して等しくなるように割り当てられている。

画像信号処理回路４４では、光ファイバ先端部１２Ｐの螺旋パターン運動に従って検出される画素信号に応じた（画面上での）画素位置が定められ、各画素の色は、複数のフォトセンサ１４から送られてくる信号の色成分に基づいて検出される。例えば、Ｒのカラーフィルタをもつフォトセンサから送られてくる画像信号がＧ，Ｂのカラーフィルタをもつフォトセンサから送られてくる画像信号より多い場合、その画素の色は赤味を帯びた色に定められる。

図３は、光ファイバ１２の光屈折部１２Ｔを示した図である。

シングルクラッド型光ファイバ１２では、ドープコア１２Ａが光ファイバ１２の軸に沿って延び、コア１２Ａを囲むようにクラッド１２Ｂが形成されている。クラッド１２Ｂは、例えばガラスなどの素材によって構成される。

アクチュエータ１６の後方にある光屈折部１２Ｔは、クラッド１２Ｂの外面に傾斜面１２Ｘを形成することによって構成されている。傾斜面１２Ｘは、光ファイバ先端部１２Ｐの反対方向（後方）に向けてテーパー状に形成され、光ファイバ１２の軸Ｌに対し対称的である。傾斜面１２Ｘは円錐面であり、傾斜角θは一定である。

また、光屈折部１２Ｔには円錐面となる傾斜面１２Ｙが形成され、光ファイバ先端部１２Ｐ（前方）に向けてテーパー状に形成されている。傾斜面１２Ｘと傾斜面１２Ｙは、薄厚部分１２Ｚを間にして互いに向き合う。薄厚部分１２Ｚの径“ｄ’”は、光ファイバ１２のそれ以外の部分の径ｄよりも小さい。光屈折部１２Ｔは、例えば、径を減少させるようにクラッド１２Ｂをエッチングすることによって形成される。

スリーブ状の樹脂１９は、光屈折部１２Ｔを囲むようにフォトセンサ１４とアクチュエータ１６との間に配置され、各フォトセンサ１４の受光面１４Ｂとアクチュエータ１６の端面１６Ｓとの間で密着して装填されている。樹脂１９は、ここではＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）から成り、透明である。

樹脂１９は、クラッド１２Ｂよりも大きな屈折率を有する。その結果、クラッド１２Ｂを通ってきた反射光ＲＢは、クラッド１２Ｂと樹脂１９との境界面に当たる傾斜面１２Ｘで屈折して傾斜面１２Ｘから射出し、フォトセンサ１４に向かって進行する。その結果、フォトセンサ１４に入射した光から一連の画素信号が発生し、所定間隔で読み出される。光ファイバ１２の軸Ｌに対する傾斜面１２Ｘの傾斜角θは、樹脂１９、およびクラッド１２Ｂの屈折率、さらにフォトセンサ１４の配置場所に従って定められる。

一方、図１のレーザユニット４２からの照明光の一部は、誤ってクラッド１２Ｂに進入し、スコープ先端部に向けて進行していく。これには様々な要因が考えられ、光ファイバ１２の入射面１２Ｉとレーザユニット４２との間のミスアライメントが１つの原因である。しかしながら、クラッド１２Ｂに入って進行する光ＩＢ’は、図３に示すように、傾斜面１２Ｙによって屈折し、傾斜面１２Ｙから光ファイバ１２の外部へ出ていく。これによって、コア１２Ａを進行した光のみによって観察部位が照射され、必要ない光が観察部位に照射されることを防ぐ。

このように第１の実施形態によれば、光屈折部１２Ｔが光ファイバ１２のアクチュエータ１６より後方に設けられ、クラッド１２Ｂには傾斜面１２Ｘ、１２Ｙが形成される。そして、相対的にクラッド１２Ｂより高い屈折率をもつ樹脂１９によって光屈折部１２Ｔが覆われる。

プロセッサ側まで反射光を伝送せずにスコープ先端部において画素信号を検出するため、反射光を減衰なしに集光することができ、正確に反射光のレベル、すなわち画素信号レベルを検出することができる。また、アクチュエータ１６の後方に光屈折部１２Ｔが形成されるため、光ファイバ端部１２の振動に影響されることなく、反射光をもれなく検出できる。

次に、図４を用いて第２の実施形態である内視鏡システムについて説明する。第２の実施形態では、２重クラッド型光ファイバが使用されている点で第１の実施形態と異なる。それ以外の構成については、実質的に第１の実施形態と同じである。

図４は、第２の実施形態における光ファイバの光屈折部を示した図である。図４に示すように、シングルモード型光ファイバ１２’は、コア１２Ａ’と、内部クラッド１２’Ｂ１、外部クラッド１２’Ｂ２から成る２重クラッドを備え、軸Ｌに沿って延びている。光屈折部１２’Ｔでは、外部クラッド１２’Ｂ２、内部クラッド１２Ｂ’１両方から成る傾斜面１２’Ｘが形成される。さらに、傾斜面１２’Ｙが形成され、薄厚部１２’Ｚを挟んで傾斜面１２’Ｘ、１２’Ｙとが相対する。光屈折部１２’Ｔは、内部クラッド１２’Ｂ１と外部クラッド１２’Ｂ２をエッチングすることによって形成される。

次に、図５を用いて、第３の実施形態である内視鏡システムについて説明する。第３の実施形態では、スコープの近接端側、すなわちプロセッサとの接続部付近に光屈折部が設けられる。それ以外の構成については、第１、第２の実施形態と同じである。

図５は、第３の実施形態における内視鏡システムのブロック図である。スコープ１０’では、シングルモード型、および２重クラッド型の光ファイバ１２’がスコープ１０’内に設けられ、光屈折部１２’Ｔは、スコープ１０’の近接端に形成されている。フォトセンサ１４’は、光屈折部１２’Ｔの周囲に配置される。また、第１の実施形態と同様、樹脂（図示せず）が光屈折部１２’Ｔの周囲に配置される。２重クラッド型光ファイバ１２’は、光の減衰を防止し、スコープ１０’の近接端まで反射光を漏れなく伝達する。これによって、反射光がフォトセンサ１４’においてそのまま検出され、適切な画像信号が生成される。

次に、図６を用いて、第４の実施形態である被写体観察用光ファイバシステムについて説明する。

図６は、第４の実施形態である光ファイバシステムのブロック図である。光ファイバシステム６０は、レーザユニット６２、光検出器６４、ファイバスキャナ６６を備え、それらの間をシングルモード型、２重クラッド型である光ファイバ６８が通っている。

レーザユニット６２から放射される光は光ファイバ６８を通り、ファイバスキャナ６６へ伝達される。ファイバスキャナ６６では、第１の実施形態と同様に、光ファイバ６８の先端部が螺旋状に駆動され、観察部位に光が照射される。反射光は、光ファイバ６８を通って光検出器６４に到達し、光検出器６４において反射光が画像信号に変換される。画像信号はプロセッサ６７へ伝送され、プロセッサ６７において映像信号が生成される。

図７は、第４の実施形態における光検出器６４の内部構成を示した図である。光ファイバ６８は、コア６８Ａと、内部クラッド６８Ｂ１および外部クラッド６８Ｂ２から成る２重クラッドを備える。さらに、光ファイバは光屈折部６８Ｔを備え、薄厚部６８Ｚを間に挟んで傾斜面６８Ｘおよび傾斜面６８Ｙが形成されている。

フォトセンサ７４は、光屈折部６８Ｔの周囲に配置され、各フォトダイオードの受光面７４Ｂが傾斜面６８Ｘを向くように、支持部材７４Ａによって支持されている。ＰＭＭＡなどの樹脂６９は、ハウジング６４Ａと支持部材７４Ａによって形成される内部空間に充填される。また、光を遮断するシールド部材６５が、傾斜面６８Ｙを覆う。

第４の実施形態によれば、光検出器６４の傾斜面６８Ｙから反射光が光ファイバ６８の外部へ射出し、フォトセンサ７４が反射光を検出する。これにより、反射光を確実に検出できる。

次に、図８を用いて、第５の実施形態である光ファイバシステムについて説明する。第５の実施形態では、フォトセンサ前面にレンズが設けられている。それ以外の構成については、第４の実施形態と実質的に同じである。

図８は、第５の実施形態における光検出器８０の内部構成を示した図である。光検出部８０は、ハウジング８０Ａを有し、複数のフォトセンサ８４が光屈折部６８Ｔの周囲に配置されている。フォトセンサ８４は、その受光面８４Ｂが光ファイバ６８の長手方向を向くように支持部材８４Ａによって支持されている。各フォトセンサの前面にはガラスレンズ８５が設けられ、各レンズは、傾斜面６８Ｘから出てくる光を受光面８４Ｂの方向へ屈折させる。

このように第５の実施形態によれば、フォトセンサを傾斜させることなく反射光を検出することができる。

次に、図９を用いて、第６の実施形態である光減衰器を備えた光ファイバシステムについて説明する。

図９は、第６の実施形態である光ファイバシステムのブロック図である。光ファイバシステム９０は、レーザユニット９２、光減衰器９４、ファイバスキャナ９６を備え、それらの間をシングルモード型、２重クラッド型の光ファイバ９８が通っている。被写体からの反射光は、ファイバスキャナ９６に設けられたフォトセンサ（図示せず）によって画像信号に変換され、プロセッサ９５へ画像信号が転送される。

図１０は、第６の実施形態における光減衰器９４の内部構成を示した図である。

光減衰器９４では、樹脂９９がハウジング９４Ａに充填されている。光ファイバ９８は、コア９８Ａと、内部クラッド９８Ｂ１および外部クラッド９８Ｂ２から成る２重クラッドを備える。光ファイバ９８は、光屈折部９８Ｔを有し、そこでは、傾斜面６８Ｘ、６８Ｙ、および薄厚部９８Ｚが形成されている。また、傾斜面９８Ｘは、シールド部材９５に覆われていて、シールド部材９５は傾斜面９８Ｘを通して光ファイバ９８に進入しようとする光を遮断する。

内部クラッド９８Ｂ１を進行する光は、傾斜面９８Ｙによって屈折し、傾斜面９８Ｙから出ていく。その結果、誤って内部クラッド９８Ｂ１に進入した照明光は光ファイバ９８から外部へ放出され、観察エリアまで到達しない。

このように第６の実施形態によれば、コアを通った照明光だけを観察部位まで送ることができる。

樹脂に関しては、相対的に屈折率の高いＰＭＭＡ以外の素材を用いることもできる。あるいは、照明光、反射光を樹脂なしで屈折させ、ファイバ外部へ射出させるようにしてもよい。この場合、スネルの法則に従い、光の入射角が臨界角度を超えないように傾斜面の角度を定めればよい。また、ガラスレンズ以外の光学部材をフォトセンサの受光面前に設置してもよい。

第１の実施形態である内視鏡システムのブロック図である。 スコープ先端部の内部構成を示した図である。 光ファイバの光屈折部を示した図である。 第２の実施形態における光ファイバの光屈折部を示した図である。 第３の実施形態における内視鏡システムのブロック図である。 第４の実施形態である光ファイバシステムのブロック図である。 第４の実施形態における光検出器の内部構成を示した図である。 第５の実施形態における光検出器の内部構成を示した図である。 第６の実施形態である光ファイバシステムのブロック図である。 第６の実施形態における光減衰器の内部構成を示した図である。

符号の説明

１０ スコープ（内視鏡）
１２ 光ファイバ
１２Ａ コア
１２Ｂ クラッド
１２Ｐ 光ファイバ先端部
１２Ｔ 光屈折部
１２Ｘ 傾斜面（屈折傾斜面）
１２Ｙ 傾斜面（減衰傾斜面）
１４ フォトセンサ
１６ アクチュエータ
１９ 樹脂
４０ プロセッサ

Claims (27)

1. 照明光を伝達するコアと、前記コアを覆い、被写体からの反射光を伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、
   反射光を検出する少なくとも１つのフォトセンサとを備え、
   前記クラッドが、光ファイバ先端部の反対方向に向けてテーパー状になった屈折傾斜面を有し、
   前記フォトセンサが、前記屈折傾斜面から出てくる反射光を検出することを特徴とする内視鏡。
2. 被写体に対して照明光を走査させるように、前記光ファイバ先端部を振動させるアクチュエータをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記屈折傾斜面が、前記アクチュエータよりも前記光ファイバ先端部から離れた部分に形成されることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記アクチュエータが、管状の圧電素子型アクチュエータを有することを特徴とする請求項２または３に記載の内視鏡。
5. 前記屈折傾斜面を囲む樹脂をさらに有し、
   前記樹脂が、前記クラッドの屈折率より大きな屈折率を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内視鏡。
6. 前記樹脂が、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を有することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
7. 前記樹脂が透明であることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
8. 前記樹脂の屈折率が、前記屈折傾斜面から出てくる反射光が前記フォトセンサへ向かうように、定められていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の内視鏡。
9. 前記光ファイバが、シングルモード型光ファイバであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の内視鏡。
10. 前記光ファイバが、シングルクラッド型光ファイバであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の内視鏡。
11. 前記光ファイバが、２重クラッド型光ファイバであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の内視鏡。
12. 前記屈折傾斜面が、前記光ファイバの接続側端部付近に形成されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
13. 前記フォトセンサが、前記フォトセンサの受光面が前記光ファイバの軸に沿った方向を向くように配置されることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の内視鏡。
14. 前記フォトセンサの受光面の前に配置され、反射光を前記受光面の向く方向へ屈折させる光学部材を有することを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡。
15. 前記フォトセンサが、前記屈折傾斜面を向くように、前記光ファイバの軸に対し所定角度傾いて配置されることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の内視鏡。
16. 複数のフォトセンサが、前記光ファイバの周囲に配置されることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の内視鏡。
17. 前記光ファイバの軸に対する前記屈折傾斜面の角度が、前記屈折傾斜面から出る反射光が前記フォトセンサへ向けて進行するように定められることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の内視鏡。
18. 前記屈折傾斜面が、前記光ファイバの軸に関して対称的であることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の内視鏡。
19. 前記クラッドが、前記傾斜面と相対する減衰傾斜面を有することを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の内視鏡。
20. 前記減衰傾斜面を覆うシールド部材をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の内視鏡。
21. 前記屈折傾斜面が、円錐面を有することを特徴とする請求項１８に記載の内視鏡。
22. 前記屈折傾斜面が、前記クラッド又はクラッドの一部をエッチングすることによって形成されることを特徴とする請求項１から２１のいずれかに記載の内視鏡。
23. 照明光を伝達するコアと、前記コアを覆い、反射光を伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバの先端部を振動させ、被写体に対して照明光を走査させるアクチュエータと、
    反射光を検出する少なくとも１つのフォトセンサとを備え、
    前記クラッドが、光ファイバ先端部の反対方向に向けてテーパー状になった屈折傾斜面を有し、
    前記フォトセンサが、前記屈折傾斜面から出てくる反射光を検出することを特徴とする内視鏡先端部。
24. 被写体情報を獲得する装置に使用される光ファイバシステムであって、
    照明光を放射する光源と、
    照明光をその一方の端部へ向けて伝達するコアと、前記コアを覆い、被写体からの反射光を他方の端部へ向けて伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、
    反射光を検出する少なくとも１つのフォトセンサを有する光検出器とを備え、
    前記クラッドが、前記光検出器において、光ファイバ先端部の反対方向に向けてテーパー状になった屈折傾斜面を有し、
    前記フォトセンサが、前記屈折傾斜面から出てくる反射光を検出することを特徴とする光ファイバシステム。
25. 照明光をその一方の端部へ向けて伝達するコアと、前記コアを覆い、被写体からの反射光を他方の端部へ向けて伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、
    前記光ファイバを囲むハウジングと、
    反射光を検出する少なくとも１つのフォトセンサとを備え、
    前記クラッドが、前記ハウジング内において、光ファイバ先端部の反対方向に向けてテーパー状になった屈折傾斜面を有し、
    前記フォトセンサが、前記屈折傾斜面から出てくる反射光を検出することを特徴とする光検出器。
26. 被写体情報を獲得するための装置に使用される光ファイバシステムであって、
    照明光を放射する光源と、
    照明光をその一方の端部へ向けて伝達するコアと、前記コアを覆い、被写体からの反射光を他方の端部へ向けて伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、
    前記光源から放射されて前記クラッドを進行する光を減衰させる減衰器とを備え、
    前記クラッドが、前記光減衰器において、光ファイバ先端部に向けてテーパー状になった減衰傾斜面を有し、
    前記クラッドを進行する光が前記減衰傾斜面から出ていくことを特徴とする光ファイバシステム。
27. 照明光をその一方の端部へ向けて伝達するコアと、前記コアを覆い、被写体からの反射光を他方の端部へ向けて伝達する少なくとも１つのクラッドとを有する光ファイバと、
    前記光ファイバを囲むハウジングとを備え、
    前記クラッドが、前記ハウジングにおいて、光ファイバ先端部に向けてテーパー状になった減衰傾斜面を有し、
    前記クラッドを進行する光が前記減衰傾斜面から出ていくことを特徴とする光減衰器。

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