JP2009254464A - 光走査型内視鏡、光走査型内視鏡プロセッサ、および光走査型内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共焦点観察および通常視界観察が可能な内視鏡を細径化する。
【解決手段】光走査型内視鏡は挿入管５１の先端に光供給ファイバ５３、第５のフィルタ５５、励起光供給光学系５６、通常光供給光学系５７、およびファイバ駆動部５９を有する。ファイバ駆動部５９は光供給ファイバ５３の先端の軸方向を傾斜させる。第５のフィルタ５５を光供給ファイバから出射される光の光路上に配置する。第５のフィルタ５５は励起光および蛍光を透過し、それ以外の帯域の光を反射する。通常光供給光学系５７を第５のフィルタ５５に反射される光の光路上に配置する。通常光供給光学系５７は入射する光を集光する。励起光供給光学系５６を第５のフィルタ５５を透過する光の光路上に配置する。励起光供給光学系５６の開口数は通常光供給光学系５７の開口数より大きい。励起光供給光学系５６は入射する光を集光する。
【選択図】図５

Description

本発明は、共焦点観察および通常観察のいずれにも用いることが可能な光走査型内視鏡光走査型内視鏡プロセッサ、および光走査型内視鏡装置に関する。

挿入管の先端から照射する光を観察対象領域において走査しながら、瞬間的に光が照射される点における反射光などを受光して、全体の画像を形成可能な光走査型内視鏡装置が知られている（特許文献１参照）。

また、光走査型内視鏡を用いて共焦点観察を行なうことが知られている。共焦点観察によれば、例えば１ｍｍに満たない範囲の顕微鏡的拡大観察像を得ることが可能となる。

内視鏡の挿入および体内において顕微鏡的拡大観察を行なう位置を決定するためには、通常の内視鏡の視界の画像を観察する必要がある。しかし、前述のように共焦点観察用のシステムでは極めて狭い範囲の観察対象領域を観察可能なように設計されるため、通常の内視鏡の視界を観察することが出来ない。それゆえ、共焦点内視鏡には、共焦点観察用の光供給ファイバおよび通常視界観察用の光供給ファイバを設ける必要があった。

従来の共焦点内視鏡では別々の光供給ファイバを設けるため、挿入管の細径化が困難であり、それぞれの光供給ファイバを別々に走査するための別々のプロセッサが必要なり、また、光供給ファイバを駆動するための駆動源も挿入管の先端に別々に設ける必要があるため、構成が複雑になり製造コストが増大する点が問題であった。
特表２００３−５３５６５９号公報

したがって、本発明では、共焦点観察および通常視界観察が可能で細径化および構成の簡素な光走査型内視鏡および光走査型内視鏡を制御する光走査型内視鏡プロセッサの提供を目的とする。

本発明の第１の光走査型内視鏡は、基端と先端とを有し基端および先端に入射する光をそれぞれ先端および基端に伝送する供給光伝送路と、供給光伝送路の先端の軸方向と垂直な方向に供給光伝送路の先端を駆動する駆動部と、供給光伝送路の先端側において先端から出射する光の光路上に設けられ第１の帯域の光を透過し第１の帯域以外の第２の帯域の光を反射する光学フィルタと、供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタを透過した光を集光して観察対象領域の一点に向けて出射し光が照射された観察対象領域の一点における光を供給光伝送路の先端に入射させる第１の光学系と、第１の光学系より開口数が小さく供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタに反射された光を集光して観察対象領域の一点に向けて出射する第２の光学系と、第２の光学系近辺に先端が設けられ第２の光学系から出射された光が照射された観察対象領域の一点における反射光を先端から基端に伝送する反射光伝送路とを備えることを特徴としている。

本発明の第２の光走査型内視鏡は、基端と先端とを有し基端および先端に入射する光をそれぞれ先端および基端に伝送する供給光伝送路と、供給光伝送路の先端の軸方向と垂直な方向に供給光伝送路の先端を駆動する駆動部と、供給光伝送路の先端側において先端から出射する光の光路上に設けられ第１の帯域の光を反射し第１の帯域以外の第２の帯域の光を透過する光学フィルタと、供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタに反射された光を集光して観察対象領域の一点に向けて出射し光が照射された観察対象領域の一点における光を供給光伝送路の先端に入射させる第１の光学系と、第１の光学系より開口数が小さく供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタを透過した光を集光して観察対象領域の一点に向けて出射する第２の光学系と、第２の光学系近辺に先端が設けられ第２の光学系から出射された光が照射された観察対象領域の一点における反射光を先端から基端に伝送する反射光伝送路とを備えることを特徴としている。

なお、第１の帯域は生体に照射すると蛍光を発光させる励起光および前記蛍光を含む帯域であることが好ましい。

また、供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタに反射された光を光学フィルタを透過した光の光路と平行となるように反射して第２の光学系に到達させるミラーを備え、第２の光学系は光軸が第１の光学系と平行となるように配置されることが好ましい。

また、供給光伝送路はシングルモード光ファイバであることが好ましい。

また、反射光伝送路は複数設けられることが好ましい。

本発明の光走査型内視鏡プロセッサは、基端と先端とを有し基端および先端に入射する光をそれぞれ先端および基端に伝送する供給光伝送路と供給光伝送路の先端の軸方向と垂直な方向に供給光伝送路の先端を駆動する駆動部と供給光伝送路の先端側において先端から出射する光の光路上に設けられ第１の帯域の光を透過し第１の帯域以外の第２の帯域の光を反射する光学フィルタと供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタを透過した光を集光して観察対象領域の一点に向けて出射し光が照射された観察対象領域の一点における光を供給光伝送路の先端に入射させる第１の光学系と第１の光学系より開口数が小さく供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタに反射された光を集光して観察対象領域の一点に向けて出射する第２の光学系と第２の光学系近辺に先端が設けられ第２の光学系から出射された光が照射された観察対象領域の一点における反射光を先端から基端に伝送する反射光伝送路とを有する光走査型内視鏡の供給光伝送路の基端に第１の帯域に含まれる第１の光および第２の帯域に含まれる第２の光をそれぞれ供給する第１、第２の光源を有する光源ユニットと、供給光伝送路の先端に入射され基端に伝送された第１の帯域に含まれる第３の光を受光して第３の光の受光量を検出する拡大像受光部と、反射光伝送路の先端から基端に伝送された観察対象領域の反射光を受光して反射光の受光量を検出する通常像受光部と、駆動部に供給光伝送路から出射する光を観察対象領域に対して走査するように供給光伝送路の先端を駆動する駆動信号を送信する走査制御部と、駆動信号と拡大像受光部が受光する第３の光の受光量とに基づいて拡大画像を作成する拡大像作成部と、駆動信号と通常像受光部が受光する反射光の受光量とに基づいて通常画像を作成する通常画像作成部とを備えることを特徴としている。

なお、供給光伝送路と拡大像受光部との間に設けられ、供給光伝送路によって伝送された光の中の第３の光を透過する光学フィルタことが好ましい。

なお、第１、第２の光源はレーザ光源であることが好ましい。

本発明の光走査型内視鏡装置は、基端と先端とを有し基端および先端に入射する光をそれぞれ先端および基端に伝送する供給光伝送路と、供給光伝送路の先端の軸方向と垂直な方向に供給光伝送路の先端を駆動する駆動部と、供給光伝送路の先端側において先端から出射する光の光路上に設けられ第１の帯域の光を透過し第１の帯域以外の第２の帯域の光を反射する光学フィルタと、供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタを透過した光を集光して撮影対象領域の一点に向けて出射し光が照射された観察対象領域の一点における光を供給光伝送路の先端に入射させる第１の光学系と、第１の光学系より開口数が小さく供給光伝送路の先端から出射され光学フィルタに反射された光を集光して撮影対象領域の一点に向けて出射する第２の光学系と、第２の光学系近辺に先端が設けられ第２の光学系から出射された光が照射された撮影対象領域の一点における反射光を先端から基端に伝送する反射光伝送路と、供給光伝送路の基端に第１の帯域に含まれる第１の光および第２の帯域に含まれる第２の光をそれぞれ供給する第１、第２の光源を有する光源ユニットと、供給光伝送路の先端に入射され基端に伝送された第１の帯域に含まれる第３の光を受光して第３の光の受光量を検出する拡大像受光部と、反射光伝送路の先端から基端に伝送された観察対象領域の反射光を受光して反射光の受光量を検出する通常像受光部と、駆動部に供給光伝送路から出射する光を観察対象領域に対して走査するように供給光伝送路の先端を駆動する駆動信号を送信する走査制御部と、駆動信号と拡大像受光部が受光する第３の光の受光量とに基づいて拡大画像を作成する拡大像作成部と、駆動信号と通常像受光部が受光する反射光の受光量とに基づいて通常画像を作成する通常画像作成部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、第１の帯域の光および第２の帯域の光を供給するために単一の供給光伝送路を共用することにより、挿入管の細径化、構成の簡潔化、および製造コストの低減化が可能になる。

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、本発明の一実施形態を適用した光走査型内視鏡および光走査型内視鏡プロセッサを有する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。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）および反射光ファイバ（図１において図示せず）の先端とは光走査型内視鏡５０の挿入管５１の先端側に配置される端部であり、基端と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に配置される端部である。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。

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により挿入管５１の先端に伝達され、観察対象領域内の一点（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上の一点における反射光および蛍光が、光走査型内視鏡５０の挿入管５１の先端から光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。

光供給ファイバの先端の方向が、ファイバ駆動部（図１において図示せず）により変えられる。先端の方向を変えることにより、光供給ファイバの先端から照射される光が観察対象領域上に走査される。ファイバ駆動部は、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、ファイバ駆動部の制御に応じて光供給ファイバの先端方向を推定する。光走査型内視鏡プロセッサ２０は光供給ファイバの先端方向における反射光および蛍光を受光し、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４０（通常像受光部）、スキャン駆動回路２１（走査制御部）、画像信号処理回路２２（拡大像作成部、通常画像作成部）、タイミングコントローラ２３、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から観察対象領域に照射する光が光供給ファイバに供給される。スキャン駆動回路２１は、ファイバ駆動部に光供給ファイバを駆動させる。光が照射された観察対象領域の反射光および蛍光が、光走査型内視鏡５０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４０または光源ユニット３０に受光される。

受光ユニット４０および光源ユニット３０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（供給光伝送路）とが、および受光ユニット４０と反射光ファイバ５４（反射光伝送路）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、スキャン駆動回路２１と光走査型内視鏡５０に設けられるファイバ駆動部５５とが電気的に接続される。

なお、光源ユニット３０、受光ユニット４０、画像信号処理回路２２、スキャン駆動回路２１、およびエンコーダ２６は、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、キーボード（図示せず）などにより構成される入力部２７により、使用者によるコマンド入力が可能である。

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の光源）、緑色光レーザ３１ｇ（第２の光源）、青色光レーザ３１ｂ（第２の光源）、励起光レーザ３２（第１の光源）、第１〜第４のフィルタ３３１〜３３４、集光レンズ３４、蛍光受光器３５（拡大像受光部）、およびレーザ駆動回路３６などによって構成される。

赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、青色光レーザ３１ｂは、それぞれ、赤色光レーザービーム（第２の光）、緑色光レーザービーム（第２の光）、青色光レーザービーム（第２の光）を発する。また、励起光レーザ３２は生体に照射すると蛍光（第３の光）を発光させる励起光レーザービーム（第１の光）を発する。

第１のフィルタ３３１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３３２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。第３のフィルタ３３３は、赤色光レーザ３１ｒが発する帯域の赤色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。第４のフィルタ３３４は、励起光レーザ３２が発する帯域の励起光を反射し、蛍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の基端側の光の出射方向に集光レンズ３４、第１のフィルタ３３１、第２のフィルタ３３２、第３のフィルタ３３３、第４のフィルタ３３４、および蛍光受光器３５が配置される。

第１〜第４のフィルタ３３１〜３３４は光供給ファイバ５３の基端側の光の出射方向に対して４５°傾斜させた状態で固定されており、青色光レーザ３１ｂが発する青色光レーザービームは第１のフィルタ３３１によって、緑色光レーザ３１ｇが発する緑色光レーザービームは第２のフィルタ３３２によって、赤色光レーザ３１ｒが発する赤色光レーザービームは第３のフィルタ３３３によって、励起光レーザ３２が発する励起光レーザービームが第４のフィルタ３３４によって光供給ファイバ５３の基端に向かって反射される。

第１のフィルタ３３１によって反射された青色光レーザービーム、第２のフィルタ３３２によって反射され第１のフィルタ３３１を透過した緑色光レーザービーム、第３のフィルタ３３３によって反射され第１、第２のフィルタ３３１、３３２を透過した赤色光レーザービーム、および第４のフィルタ３３４によって反射され第１〜第３のフィルタ３３１〜３３３を透過した励起光レーザービームは集光レンズ３４により集光されて、光供給ファイバ５３の基端に入射する。

光走査型内視鏡装置１０には、肉眼での観察と同程度の視界の範囲を観察するための通常観察モードと、１ｍｍに満たない範囲を顕微鏡的に拡大して観察するための拡大観察モードとが設けられている。

通常観察モードにおいては、青色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および赤色光レーザービームが混合されたビーム状の白色光が光供給ファイバ５３に供給される。一方、拡大観察モードにおいては、励起光レーザービームのみが光供給ファイバ５３に供給される。

赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、青色光レーザ３１ｂ、および励起光レーザ３２はレーザ駆動回路３６により駆動される。なお、レーザ駆動回路３６は、光走査型内視鏡プロセッサ２０に設けられるタイミングコントローラ２３により発光と消灯の時期を制御する。

なお、後述するように、励起光レーザービームが生体組織に照射され蛍光を発するときに、発した蛍光は光供給ファイバ５３により先端から基端まで伝達される。基端に伝達された蛍光は基端から出射して、集光レンズ３４、第１〜第４のフィルタ３３１〜３３４を介して蛍光受光器３５に到達する。

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４に示すように、光走査型内視鏡５０には、光供給ファイバ５３、反射光ファイバ５４、第５のフィルタ５５（光学フィルタ）、励起光供給光学系５６（第１の光学系）、通常光供給光学系５７（第２の光学系）、ミラー５８、およびファイバ駆動部５９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５４は、コネクタ５２から挿入管５１の先端まで延設される。前述のように、光源ユニット３０から出射される白色光または励起光が、光供給ファイバ５３の基端に入射する。基端に入射した光は先端まで伝達され、出射される。なお、光供給ファイバ５３はシングルモード光ファイバであり、基端において入射したビーム状の光をビーム状の光のまま出射する。

ファイバ駆動部５９が、光供給ファイバ５３の先端付近に設けられる（図５参照）。ファイバ駆動部５９は圧電素子を有する。圧電素子は、光供給ファイバ５３の径方向である第１、第２の径方向、すなわち光供給ファイバ５３の先端の軸方向と垂直な方向に光供給ファイバ５３を傾斜させる。なお、第１の径方向は図５において上下方向、第２の径方向は図５において裏表方向とする。光供給ファイバ５３の傾斜量は、スキャン駆動回路２１から送信されるファイバ駆動信号により調整される。

光供給ファイバ５３とから出射した光は、第５のフィルタ５５に到達する。第５のフィルタ５５は、励起光および蛍光を透過し、それ以外の帯域の光を反射するビームスプリッタである。第５のフィルタ５５は、挿入管５１の軸方向に対して傾斜するように固定される。

通常観察モードにおいては、ビーム状の白色光ＷＬが光供給ファイバ５３の先端から出射され、第５のフィルタ５５によって反射される。第５のフィルタ５５と平行な反射面を有するミラー５８によって、第５のフィルタ５５に反射されたビーム状の白色光ＷＬはさらに反射され、通常光供給光学系５７に到達する。

通常光供給光学系５７は集光光学系であり、基端側から入射する白色光ＷＬを先端側の一点（図６符号Ｐ２参照）に向けて出射する。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５４の先端に入射する。

光走査型内視鏡５０には複数の反射光ファイバ５４が設けられる。反射光ファイバ５４の先端は、通常光供給光学系５７の周囲を囲むように配置される。観察対象領域ＯＳ上の一点における散乱光は、各反射光ファイバ５４に入射する。

反射光ファイバ５４に入射した反射光は、反射光ファイバ５４の基端まで伝達される。前述のように、反射光ファイバ５４は基端において受光ユニット４０に接続される。反射光ファイバ５４に伝達された反射光は、受光ユニット４０に向かって出射する。

一方、拡大観察モードにおいては、励起光レーザービームＥＬが光供給ファイバ５３の先端から出射され、第５のフィルタ５５を透過して励起光供給光学系５６に到達する。

励起光供給光学系５６も集光光学系であり、基端側から入射する励起光ＥＬを先端側の一点（図７Ｐ３参照）に向けて出射する。なお、励起光供給光学系５６は、顕微鏡的拡大観察が可能なように、開口数が通常光供給光学系５７より大きく、焦点距離が短くなるように定められる。図５に示すように、光供給ファイバ５３を傾斜させるときの焦点の移動量は、励起光供給光学系５６から出射する光のほうが通常光供給光学系５７から出射する光より小さくなる。

観察対象領域ＯＡの一点に励起光が照射されると、励起光の反射光が散乱し、また生体が蛍光を発する。反射光および蛍光が、励起光供給光学系５６および第５のフィルタ５５を介して光供給ファイバ５３の先端に入射する。

なお、励起光供給光学系５６から励起光が観察対象領域上の一点に向かって照射されるが、回折限界により、照射される一点を中心とした観察対象領域上の周囲にガウス分布の強度の励起光ＥＬが照射される（図８参照）。顕微鏡的拡大観察を行なうためには、照射される一点のみの反射光または蛍光を検出する必要がある。

そこで、本実施形態では、光供給ファイバ５３の先端に対して共焦点となる一点からの反射光および蛍光のみが光供給ファイバ５３の先端に入射するため、励起光が照射される点の周囲の反射光および蛍光が排除される。

光供給ファイバ５３に入射した反射光および蛍光は、光供給ファイバ５３の基端まで伝達される。前述のように、光供給ファイバ５３は基端において光源ユニット３０に接続される。光供給ファイバ５３に伝達された反射光および蛍光は、光源ユニット３０に向かって出射する。

次に、反射光ファイバ５４から出射された反射光、および光供給ファイバ５３から出射された反射光と蛍光に基づき画像を作成する動作について説明する。以下に説明するように、通常画像モードにおいて反射光ファイバ５４から出射された反射光を受光ユニット４０が受光することにより、通常画像が作成される。また、拡大観察モードにおいて光供給ファイバ５３から出射された反射光および蛍光を光源ユニット３０が受光することにより、拡大画像が作成される。

まず、通常観察モードにおける通常画像の作成について説明する。前述のように、反射光ファイバ５４から受光ユニット４０に反射光が出射される。図９に示すように、受光ユニット４０は、コリメータレンズ４１、第１、第２のビームスプリッタ４２、４３、赤色受光器４４ｒ、緑色受光器４４ｇ、および青色受光器４４ｂが設けられる。

反射光ファイバ５４の基端からの散乱光の出射方向に、コリメータレンズ４１、第１、第２のビームスプリッタ４２、４３が配置される。複数の反射光ファイバ５４が束ねられたバンドルから出射する光は、コリメータレンズ４１により平行光として第１のビームスプリッタ４２に到達する。

第１のビームスプリッタ４２はコリメータレンズ４１から出射する光に対して傾斜しており、青色光成分を反射して青色受光器４４ｂに入射させる。また、第１のビームスプリッタは青色光帯域以外の成分の光を透過して、第２のビームスプリッタ４３に到達させる。

第２のビームスプリッタ４３は第１のビームスプリッタ４３から出射する光に対して傾斜しており、緑色光成分を反射して緑色受光器４４ｇに入射させる。また、第２のビームスプリッタ４３は緑色光帯域以外の成分の光を透過して、赤色受光器４４ｒに入射させる。

赤色受光器４４ｒ、緑色受光器４４ｇ、および青色受光器４４ｂは光電子倍増管であって、それぞれ反射光ファイバ５４により伝達された観察対象領域上の一点における散乱光の青色光成分、緑色光成分、および赤色光成分の受光量に応じた画素信号を生成する。

赤色受光器４４ｒ、緑色受光器４４ｇ、および青色受光器４４ｂが生成した画素信号は、画像信号処理回路２２に送信される。また、画像信号処理回路２２には、タイミングコントローラ２３からスキャン駆動回路２１を制御するのに必要なタイミング信号も送信される。

画像信号処理回路２２は、タイミング信号に基づいて、光が照射されている位置を推定し、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素信号を格納する。前述のように、照射する光を観察対象領域上に走査し、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。

１フレームの画像信号が生成されると、画像信号処理回路２２は画像信号に所定の信号処理を施し、エンコーダ２６に送信する。エンコーダ２６により画像信号が符号化され、モニタ１１に送信される。前述のように、モニタ１１には、受信した画像信号に基づいて、通常の肉眼での視界と同程度の範囲の観察対象領域の画像が表示される。

次に、拡大画像モードにおける拡大画像の作成について説明する。前述のように光供給ファイバ５３から光源ユニット３０に励起光の反射光および蛍光が出射される。前述のように、光供給ファイバ５３から光の出射方向には、第１〜第４のフィルタ３３１〜３３４が配置される（図３参照）。励起光の反射光は第１〜第３のフィルタ３３１〜３３３を透過するが、第４のフィルタ３３４により反射される。一方、蛍光は第１〜第４のフィルタ３３１〜３３４を透過して、蛍光受光器３５に入射する。

蛍光受光器３５は光電子倍増管であり、光供給ファイバ５３に伝達された観察対象領域上の一点における励起光により発する蛍光の受光量に応じた画素信号を生成する。生成された画素信号は、画像信号処理回路２２に送信される。通常画像作成のときと同様に、画像信号処理回路２２には、タイミングコントローラ２３からスキャン駆動回路２１を制御するのに必要なタイミング信号も送信される。

通常画像作成のときと同様に、画像信号処理回路２２はタイミング信号に基づいて光が照射されている位置を推定し、推定され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素信号を格納する。前述のように、照射する光を観察対象領域上に走査し、それぞれの位置における蛍光に基づいて、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。

通常画像作成のときと同様に、１フレームの画像信号が生成されると、画像信号処理回路２２は画像信号に所定の信号処理を施し、エンコータ２６を介してモニタ１１に送信される。前述のように、モニタ１１には、受信した画像信号に基づいて、極めて狭い範囲内の顕微鏡的拡大像が表示される。

以上のように、本実施形態の光走査型内視鏡によれば、単一の光供給ファイバを用いて、通常観察用の光（赤色光、緑色光、および青色光）および拡大観察用の光（励起光）を光走査型内視鏡プロセッサから挿入管５１の先端まで伝達可能である。別々の光供給ファイバを用いる必要が無いため、挿入管５１の細径化、構成の簡潔化、および製造コストの低減化が可能である。また、照射光を走査せるためのファイバの駆動も別々に制御する必要が無いため、制御装置（プロセッサ）の構成の簡潔化および制御装置の製造コストの低減化が可能である。

また、本実施形態の光走査型内視鏡プロセッサによれば、本実施形態の光走査型内視鏡５０に拡大観察に必要な光（励起光）と通常観察に必要な光（赤色光、緑色光、および青色光）を供給可能であり、また、光走査型内視鏡５０から伝達される反射光または蛍光に基づいて、通常画像に相当する画像信号および拡大画像に相当する画像信号を作成可能である。

なお、本実施形態の光走査型内視鏡および光走査型内視鏡プロセッサでは、励起光を用いて発する蛍光により共焦点観察を行なう構成であるが、通常観察を行なうための光とは帯域の異なる光を用いて、その反射光により共焦点観察を行なってもよい。ただし、本実施形態のように顕微鏡的拡大画像を作成するためには、短波長の光を照射して共焦点観察を行なうことが好ましい。

また、本実施形態の光走査型内視鏡では、第５のフィルタ５５は励起光および蛍光を透過し、赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、および青色光レーザ３１ｂから出射される赤色光、緑色光、および青色光を反射する構成であるが、逆であってもよい。

すなわち、励起光および蛍光が反射され、赤色光、緑色光、および青色光が透過される光学フィルタを第５のフィルタとして用いてもよい。ただし、この場合、第５のフィルタを透過した赤色光、緑色光、および青色光の光路上に通常光供給光学系５７が配置され、第５のフィルタおよびミラーに反射された励起光の光路上に励起光供給光学系５６が配置される必要がある。

また、本実施形態の光走査型内視鏡では、励起光供給光学系５６と通常光供給光学系５７との光軸が平行になるように配置される構成であるが、異なっていてもよい。ただし、通常画像の観察時に通常画像中の一部について拡大観察を行なうことが望まれており、通常観察モードおよび拡大観察モードにおける観察方向を同じにするために、両光学系５６、５７の光軸が平行となるように配置することが好ましい。

また、本実施形態の光走査型内視鏡では、光供給ファイバ５３はシングルモード光ファイバであるが、他の種類の光ファイバであってもよい。ただし、光走査型内視鏡および共焦点型内視鏡では観察対象領域に対して照射される光の集光径を小さくすることが好ましく、そのためには光供給ファイバ５３にシングルモード光ファイバを用いることが好ましい。

また、本実施形態の光走査型内視鏡では、複数の反射光ファイバ５４が設けられる構成であるが、単数であっても構わない。ただし、反射光の検出感度を高くするためには、多数の反射光ファイバ５４を設けることが好ましい。

また、本実施形態の光走査型内視鏡プロセッサでは、通常観察モードにおいて赤色光、緑色光、および青色光を混合した白色光が光走査型内視鏡５０に供給される構成であるが、どのような帯域の光を照射してもよい。

また、本実施形態の光走査型内視鏡プロセッサでは、赤色光、緑色光、青色光、および励起光を出射する光源にレーザを用いる構成であるが、他の種類の光源を用いてもよい。ただし、前述のように、観察対象領域に対して照射される光の集光性を小さくすることが好ましく、強い指向性を有する光を出射するためにレーザを用いることが好ましい。

また、本実施形態の光走査型内視鏡プロセッサでは、赤色受光器４４ｒ、緑色受光器４４ｇ、青色受光器４４ｂ、および蛍光受光器３５は光電子倍増管であるが、受光量に応じた受光量を検出する受光器を用いてもよい。例えば、フォトダイオードも適用可能である。

本発明の一実施形態を適用した光走査型内視鏡および光走査型内視鏡プロセッサを有する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。 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。 光走査型内視鏡の内部構成を概略的に示すブロック図である。 光走査型内視鏡の挿入管先端の内部構造を示す挿入管の軸方向に沿った断面図である。 通常光供給光学系から光が出射する状態を説明するための図である。 励起光供給光学系から光が出射する状態を説明するための図である。 励起光供給光学系から出射された励起光の焦点付近における励起光の照射強度を示すグラフである。 受光ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１０ 光走査型内視鏡装置
２０ 光走査型内視鏡プロセッサ
２２ 画像信号処理回路
２５ 画像メモリ
３０ 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
３２ 励起光レーザ
３３１〜３３４ 第１〜第４のフィルタ
３５ 蛍光受光器
４０ 受光ユニット
４２ 第１のビームスプリッタ
４３ 第２のビームスプリッタ
４４ｒ、４４ｇ、４４ｂ 赤色受光器、緑色受光器、青色受光器
５０ 光走査型内視鏡
５３ 光供給ファイバ
５４ 反射光ファイバ
５５ 第５のフィルタ
５６ 励起光供給光学系
５７ 通常光供給光学系
５９ ファイバ駆動部

Claims (10)

1. 基端と先端とを有し、基端および先端に入射する光をそれぞれ先端および基端に伝送する供給光伝送路と、
   前記供給光伝送路の先端の軸方向と垂直な方向に、前記供給光伝送路の先端を駆動する駆動部と、
   前記供給光伝送路の先端側において先端から出射する光の光路上に設けられ、第１の帯域の光を透過し、前記第１の帯域以外の第２の帯域の光を反射する光学フィルタと、
   前記供給光伝送路の先端から出射され前記光学フィルタを透過した光を集光して観察対象領域の一点に向けて出射し、光が照射された前記観察対象領域の一点における光を前記供給光伝送路の先端に入射させる第１の光学系と、
   前記第１の光学系より開口数が小さく、前記供給光伝送路の先端から出射され前記光学フィルタに反射された光を集光して前記観察対象領域の一点に向けて出射する第２の光学系と、
   前記第２の光学系近辺に先端が設けられ、前記第２の光学系から出射された光が照射された前記観察対象領域の一点における反射光を先端から基端に伝送する反射光伝送路とを備える
   ことを特徴とする光走査型内視鏡。
2. 基端と先端とを有し、基端および先端に入射する光をそれぞれ先端および基端に伝送する供給光伝送路と、
   前記供給光伝送路の先端の軸方向と垂直な方向に、前記供給光伝送路の先端を駆動する駆動部と、
   前記供給光伝送路の先端側において先端から出射する光の光路上に設けられ、第１の帯域の光を反射し、前記第１の帯域以外の第２の帯域の光を透過する光学フィルタと、
   前記供給光伝送路の先端から出射され前記光学フィルタに反射された光を集光して観察対象領域の一点に向けて出射し、光が照射された前記観察対象領域の一点における光を前記供給光伝送路の先端に入射させる第１の光学系と、
   前記第１の光学系より開口数が小さく、前記供給光伝送路の先端から出射され前記光学フィルタを透過した光を集光して前記観察対象領域の一点に向けて出射する第２の光学系と、
   前記第２の光学系近辺に先端が設けられ、前記第２の光学系から出射された光が照射された前記観察対象領域の一点における反射光を先端から基端に伝送する反射光伝送路とを備える
   ことを特徴とする光走査型内視鏡。
3. 前記第１の帯域は、生体に照射すると蛍光を発光させる励起光および前記蛍光を含む帯域であることを特徴とする請求項１に記載の光走査型内視鏡。
4. 前記供給光伝送路の先端から出射され前記光学フィルタに反射された光を、前記光学フィルタを透過した光の光路と平行となるように反射して、前記第２の光学系に到達させるミラーを備え、
   前記第２の光学系は、光軸が前記第１の光学系と平行となるように配置される
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の光走査型内視鏡。
5. 前記供給光伝送路は、シングルモード光ファイバであることを特徴とする請求項１〜請求項４に記載の光走査型内視鏡。
6. 前記反射光伝送路は、複数設けられることを特徴とする請求項１〜請求項５に記載の光走査型内視鏡。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡の前記供給光伝送路の基端に、前記第１の帯域に含まれる第１の光および前記第２の帯域に含まれる第２の光をそれぞれ供給する第１、第２の光源を有する光源ユニットと、
   前記供給光伝送路の先端に入射され基端に伝送された前記第１の帯域に含まれる第３の光を受光して、前記第３の光の受光量を検出する拡大像受光部と、
   前記反射光伝送路の先端から基端に伝送された前記観察対象領域の反射光を受光して、前記反射光の受光量を検出する通常像受光部と、
   前記駆動部に、前記供給光伝送路から出射する光を前記観察対象領域に対して走査するように前記供給光伝送路の先端を駆動する駆動信号を送信する走査制御部と、
   前記駆動信号と前記拡大像受光部が受光する前記第３の光の受光量とに基づいて拡大画像を作成する拡大像作成部と、
   前記駆動信号と前記通常像受光部が受光する反射光の受光量とに基づいて通常画像を作成する通常画像作成部とを備える
   ことを特徴とする光走査型内視鏡プロセッサ。
8. 前記供給光伝送路と前記拡大像受光部との間に設けられ、前記供給光伝送路によって伝送された光における前記第３の光を透過する光学フィルタを備えることを特徴とする請求項７に記載の光走査型内視鏡プロセッサ。
9. 前記第１、第２の光源はレーザ光源であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光走査型内視鏡プロセッサ。
10. 基端と先端とを有し、基端および先端に入射する光をそれぞれ先端および基端に伝送する供給光伝送路と、
    前記供給光伝送路の先端の軸方向と垂直な方向に、前記供給光伝送路の先端を駆動する駆動部と、
    前記供給光伝送路の先端側において先端から出射する光の光路上に設けられ、第１の帯域の光を透過し、前記第１の帯域以外の第２の帯域の光を反射する光学フィルタと、
    前記供給光伝送路の先端から出射され前記光学フィルタを透過した光を集光して撮影対象領域の一点に向けて出射し、光が照射された前記観察対象領域の一点における光を前記供給光伝送路の先端に入射させる第１の光学系と、
    前記第１の光学系より開口数が小さく、前記供給光伝送路の先端から出射され前記光学フィルタに反射された光を集光して前記撮影対象領域の一点に向けて出射する第２の光学系と、
    前記第２の光学系近辺に先端が設けられ、前記第２の光学系から出射された光が照射された前記撮影対象領域の一点における反射光を先端から基端に伝送する反射光伝送路と、
    前記供給光伝送路の基端に、第１の帯域に含まれる第１の光および第２の帯域に含まれる第２の光をそれぞれ供給する第１、第２の光源を有する光源ユニットと、
    前記供給光伝送路の先端に入射され基端に伝送された前記第１の帯域に含まれる第３の光を受光して、前記第３の光の受光量を検出する拡大像受光部と、
    前記反射光伝送路の先端から基端に伝送された前記観察対象領域の反射光を受光して、前記反射光の受光量を検出する通常像受光部と、
    前記駆動部に、前記供給光伝送路から出射する光を前記観察対象領域に対して走査するように前記供給光伝送路の先端を駆動する駆動信号を送信する走査制御部と、
    前記駆動信号と前記拡大像受光部が受光する前記第３の光の受光量とに基づいて拡大画像を作成する拡大像作成部と、
    前記駆動信号と前記通常像受光部が受光する反射光の受光量とに基づいて通常画像を作成する通常画像作成部とを備える
    ことを特徴とする光走査型内視鏡装置。

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