JP2013244045A

JP2013244045A - 走査型内視鏡装置

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Publication number: JP2013244045A
Application number: JP2012117768A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshino; 真広吉野
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】挿入部の先端部を小型にして挿入部を細経化した走査型内視鏡の提供。
【解決手段】走査型内視鏡装置１は、挿入部１１と、先端部１２に配置され、生体に照明光を照射する光学素子１４と、生体からの戻り光を検出する受光部１６と、光学素子が挿通される接合部材と、接合部材に設けられ、光学素子の自由端を第１の方向に駆動させる第１の駆動部と、接合部材の第１の駆動部に対して９０°点対称の位置に設けられ、光学素子１４の自由端を第２の方向に駆動させる第２の駆動部と、照明領域が被写体像の所定のアスペクト比の有効画像領域を含むように、各駆動部を駆動制御して、光学素子の自由端を第２の方向よりも第１の方向が大きくなるように走査させる制御部２５と、先端部に配設され、光学素子からの照明光の光線が通過する領域に応じた外形を有する照明光学系１３と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明光を照射する照明ファイバを走査させて戻り光を検出して画像化する走査型内視鏡装置に関する。

周知の如く、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子を有した撮像装置により被検体像を光電変換して、モニタに取得画像を表示する電子内視鏡がある。近年、このような固体撮像素子の技術を用いず、被写体像を画像表示する装置として、光源からの光を導光する照明ファイバの先端を走査させ、被検体からの戻り光を照明ファイバの周囲に配置された照明ファイババンドルで受光し、経時的に検出した光強度信号を用いて画像化する走査型内視鏡装が知られている。このような照明ファイバを走査して画像を取得する技術は、例えば、特許文献１に記載の内視鏡を含む照明ファイバ走査装置に開示されている。

特表２００５−５０１２７９号公報

ところで、特許文献１に開示されるような従来の照明ファイバ走査装置は、照明ファイバを螺旋走査して被検体へ円形の照明を照射する。この従来の照明ファイバ走査装置を搭載した走査型内視鏡では、照明ファイバ走査装置を挿入部の先端部に設けたものがある。

しかしながら、このような照明ファイバ走査装置が先端部に設けられた従来の走査型内視鏡では、照明ファイバ走査装置の照明光学系および検出光学系の他に処置具などを挿通するチャンネルなどを設けるスペースが必要となり、先端部が大型化して挿入部の細径化を阻害するという問題があった。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、挿入部の先端部を小型にして挿入部を細経化した走査型内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の走査型内視鏡装置は、生体内に挿通される挿入部と、前記挿入部の先端部に配置され、前記生体に照明光を照射する光学素子と、前記生体からの戻り光を検出する受光部と、前記光学素子が挿通される貫通孔を有する接合部材と、前記接合部材に設けられ、前記光学素子の自由端を第１の方向に駆動させる第１の駆動部と、前記接合部材の前記第１の駆動部に対して９０°点対称の位置に設けられ、前記光学素子の自由端を第２の方向に駆動させる第２の駆動部と、照明領域が前記戻り光から生成される被写体像の所定のアスペクト比の有効画像領域を含むように、前記第１の駆動部および前記第２の駆動部を駆動制御して、前記光学素子の自由端を前記第２の方向よりも前記第１の方向が大きくなるように走査させる制御部と、前記先端部に配設され、前記光学素子からの照明光の光線が通過する領域に応じた外形が形成された照明光学系と、を具備する。

本発明によれば、挿入部の先端部を小型にして挿入部を細経化した走査型内視鏡装置を提供することができる。

走査型内視鏡を有する走査型内視鏡装置の構成を示す図同、挿入部の先端部の構成を示す正面図同、光走査ユニットの構成を示す断面図同、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図同、変形例のアクチュエータの断面図同、アクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図同、照明ファイバの走査軌跡の例を説明するための図同、光走査ユニットの照明窓方向から見た正面図本発明の第２の実施の形態に係り、位相制御によるアクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図同、位相制御による照明ファイバの走査軌跡の例を説明するための図本発明の第３の実施の形態に係り、照明ファイバの共振周波数の不一致によるＸ軸方向およびＹ軸方向での振幅差を示す図本発明の第４の実施の形態に係り、照明ファイバをラスタ走査させるアクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図同、照明ファイバのラスタ走査軌跡の例を示す図同、照明ファイバをリサージュ走査させるアクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図同、照明ファイバのリサージュ走査軌跡の例を示す図同、先端部の先端面の構成を示す平面図同、他の構成の先端部の先端面の構成を示す平面図

以下、本発明である内視鏡について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（第１の実施の形態）
先ず、図１および図２を用いて、本発明の第１の実施の形態の走査型内視鏡を有する走査型内視鏡装置の構成について以下に説明する。図１は、走査型内視鏡を有する走査型内視鏡装置の構成を示す図であり、図２は挿入部の先端部の構成を示す正面図、図３は光走査ユニットの構成を示す断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は変形例のアクチュエータの断面図である。

図１に示すように、走査型内視鏡装置（以下、単に内視鏡装置という）１は、照明光を走査させながら被検体に照射し、被検体からの戻り光を得る走査型内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２に接続される本体装置３と、本体装置３で得られる被検体像を表示するモニタ４とを有して構成されている。

内視鏡２は、所定の可撓性を備えたチューブ体を主体として構成され、生体内に挿通される細長な挿入部１１を有する。挿入部１１の先端側には、先端部１２が設けられている。また、挿入部１１の基端側は、図示しないコネクタなどが設けられており、内視鏡２は、このコネクタなどを介して、本体装置３と着脱自在に構成されている。

先端部１２の先端面１２ａには、照明レンズ１３ａ，１３ｂにより構成される照明光学系１３および検出光学系１６ａが設けられている。また、挿入部１１の内部には、照明光学系１３と、基端側から先端側へ挿通され、後述する光源ユニット２４からの光を導光し、生体に照明光を照射する光学素子としての照明ファイバ１４と、照明ファイバ１４の先端側に設けられ、後述するドライバユニット２５からの駆動信号に基づき、照明ファイバ１４の先端を所望の方向に走査させるアクチュエータ１５と、が設けられた光走査ユニット４０が搭載されている。このような構成により、光走査ユニット４０の照明ファイバ１４によって導光された光源ユニット２４からの照明光が被写体に照射される。

また、挿入部１１の内部には、挿入部１１の内周に沿って基端側から先端側へ挿通され、被検体からの戻り光を受光する受光部としての検出ファイバ１６が設けられている。この検出ファイバ１６の先端には、上述の検出光学系１６ａが配設されている。

なお、検出ファイバ１６は、少なくとも２本以上のファイババンドルであっても良い。内視鏡２が本体装置３に接続された際に、検出ファイバ１６は後述する分波器３６に接続される。

また、挿入部１１の内部には、内視鏡２に関する各種情報を記憶したメモリ１７が設けられている。メモリ１７は、内視鏡２が本体装置３に接続された際に、図示しない信号線を介して、後述するコントローラ２３に接続され、内視鏡２に関する各種情報がコントローラ２３によって読み出される。

本体装置３は、電源２１と、メモリ２２と、コントローラ２３と、光源ユニット２４と、ドライバユニット２５と、検出ユニット２６とを有して構成されている。光源ユニット２４は、３つの光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。

ドライバユニット２５は、信号発生器３３と、デジタルアナログ（以下、Ｄ／Ａという）変換器３４ａおよび３４ｂと、アンプ３５とを有して構成されている。

検出ユニット２６は、分波器３６と、検出器３７ａ〜３７ｃと、アナログデジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換器３８ａ〜３８ｃとを有して構成されている。電源２１は、図示しない電源スイッチなどの操作に応じて、コントローラ２３への電源の供給を制御する。メモリ２２には、本体装置３全体の制御を行うための制御プログラムなどが記憶されている。

コントローラ２３は、電源２１から電源が供給されると、メモリ２２から制御プログラムを読み出し、光源ユニット２４、ドライバユニット２５の制御を行うとともに、検出ユニット２６で検出された被写体からの戻り光の光強度の解析を行い、得られた被写体像の周囲を所定のアスペクト比の画像としてマスキング処理してモニタ４に表示させる制御を行う。

光源ユニット２４の光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、コントローラ２３の制御に基づき、それぞれ異なる波長帯域の光、例えば、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の波長帯域の光を合波器３２に出射する。合波器３２は、光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃから出射されたＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域の光を合波し、照明ファイバ１４に出射する。

ドライバユニット２５の信号発生器３３は、コントローラ２３の制御に基づき、照明ファイバ１４の先端を所望の方向、例えば、楕円螺旋状に走査させるための駆動信号を出力する。具体的には、信号発生器３３は、照明ファイバ１４の先端を挿入部１１の挿入軸に対して左右方向（Ｘ軸方向）に駆動させる駆動信号をＤ／Ａ変換器３４ａに出力し、挿入部１１の挿入軸に対して上下方向（Ｙ軸方向）に駆動させる駆動信号をＤ／Ａ変換器３４ｂに出力する。

Ｄ／Ａ変換器３４ａおよび３４ｂは、それぞれ入力された駆動信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、アンプ３５に出力する。アンプ３５は、入力された駆動信号を増幅してアクチュエータ１５に出力する。駆動部としてのアクチュエータ１５は、アンプ３５からの駆動信号に基づいて、照明ファイバ１４の先端（自由端）を揺動させ、楕円螺旋状に走査させる。これにより、光源ユニット２４から照明ファイバ１４に出射された光は、被検体に対して楕円螺旋状に順次照射される。

検出ファイバ１６は、被検体の表面領域で反射された戻り光を受光し、受光した戻り光を分波器３６に導光する。分波器３６は、例えば、ダイクロイックミラーなどであり、所定の波長帯域で戻り光を分波する。具体的には、分波器３６は、検出ファイバ１６により導光された戻り光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長帯域の戻り光に分波し、それぞれ検出器３７ａ、３７ｂ，３７ｃに出力する。

検出器３７ａ、３７ｂおよび３７ｃは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域の戻り光の光強度を検出する。検出器３７ａ、３７ｂおよび３７ｃで検出された光強度の信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器３８ａ、３８ｂ，３８ｃに出力される。Ａ／Ｄ変換器３８ａ〜３８ｃは、それぞれ検出器３７ａ〜３７ｃから出力された光強度の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、コントローラ２３に出力する。

コントローラ２３は、Ａ／Ｄ変換器３８ａ〜３８ｃからのデジタル信号に所定の画像処理を施して被写体像を生成し、モニタ４に表示する。

次に、挿入部１１の先端部１２の詳細な構成について図２を用いて説明する。
図２に示すように、挿入部の先端部１２の先端面１２ａには、照明光学系１３の照明レンズ１３ｂの表面としての照明窓１３ｃと、検出光学系１６ａの表面としての、ここでは２つの検出窓１６ｂと、処置具などを挿通したり、体内の体液、血液、汚物などを吸引したりするチャンネルのチャンネル開口部１９と、が設けられている。

なお、照明光学系１３の照明レンズ１３ｂは、照明窓１３ｃの表面形状が真円ではなく、真円の両側部が切り取られた形状、即ち、平行な直線状の２つの辺と、これら２つの辺を繋ぐ対向する円弧状の２つの辺と、を有した形状をしている。

チャンネル開口部１９は、先端部１２の先端面１２ａにおいて、照明窓１３ｃの一方の直線状の辺の近傍に配置されている。そして、２つの検出窓１６ｂは、先端部１２の先端面１２ａにおいて、照明窓１３ｃおよびチャンネル開口部１９を挟むように両脇の空いたスペースに配置されている。

ここで、挿入部１１の先端部１２の内部に設けられた光走査ユニット４０の詳細な構成について図３を用いて説明する。

図３に示すように、光走査ユニット４０は、照明レンズ１３ａ，１３ｂにより構成される照明光学系１３と、この照明光学系１３を保持する枠体４３と、照明ファイバ１４が挿通配置され、アクチュエータ１５が設けられたフェルール４１と、アクチュエータ１５と共にフェルール４１を枠体４３に保持する保持体４４と、を有して構成されている。なお、アクチュエータ１５からは、ドライバユニット２５（図１参照）から延設されたリード線４５が接続されている。

さらに、詳述すると、照明ファイバ１４と、アクチュエータ１５との間には、図４に示すように、接合部材としてのフェルール４１が配置されている。フェルール４１は、光通信の分野で用いられる部材であり、材質はジルコニア（セラミック）、ニッケルなどが用いられ、照明ファイバ１４の外径（例えば、１２５μｍ）に対して高精度（例えば、±１μｍ）での中心孔加工が容易に実現できる。

ここでのフェルール４１は、四角柱であり、Ｘ軸方向に対して垂直な側面４２ａ，４２ｃと、Ｙ軸方向に対して垂直な側面４２ｂ，４２ｄと、を有する。なお、フェルール４１は、四角柱に限定されるものではなく、如何なる形状の角柱であればよい。フェルール４１の略中心には、照明ファイバ１４の径に基づいた中心孔加工が施され、照明ファイバ１４が接着剤などにより固定される。中心孔加工は、クリアランス（隙間）を極力小さくし、接着剤層を極力薄くする。また、接着剤は粘性の低いものを使用する。

アクチュエータ１５は、ここでは４つのアクチュエータ１５ａ〜１５ｄにより構成され、各アクチュエータ１５ａ〜１５ｄは、四角柱のフェルール４１の各側面４２ａ〜４２ｄに隣接するそれぞれが９０°点対称の位置に設けられている。これらのアクチュエータ１５ａ〜１５ｄは、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）の離反する２つの面に電極が設けられた構成であり、ドライバユニット２５からの駆動信号に応じて伸縮する。

特に、第１の駆動部としての２つのアクチュエータ１５ａ，１５ｃは、Ｄ／Ａ変換器３４ａからの駆動信号に応じて駆動し、第２の駆動部としてのその他２つのアクチュエータ１５ｂ，１５ｄは、Ｄ／Ａ変換器３４ｂからの駆動信号に応じて駆動する。これにより、各アクチュエータ１５ａ〜１５ｄは、フェルール４１に振動を与えて、照明ファイバ１４の先端を揺動させ、照明ファイバ１４の先端を楕円螺旋状に走査させる。なお、各アクチュエータ１５ａ〜１５ｄは、一対の電極を有した圧電素子から構成された圧電振動子に限定されるものではなく、例えば、電磁駆動するコイル型振動子であってもよい。

各アクチュエータ１５ａ〜１５ｄのＧＮＤ電極は、フェルール４１にニッケルなどの導電素材を用いる場合、フェルール４１自体をＧＮＤ電極とする。また、各アクチュエータ１５ａ〜１５ｄのＧＮＤ電極は、フェルール４１にジルコニアなどの非導電素材を用いる場合、フェルール４１の表面に導電膜加工を施し、ＧＮＤ電極とする。

このように、内視鏡２は、アクチュエータ１５と照明ファイバ１４間に高精度な中心孔加工を施した接合部材であるフェルール４１を挿入することにより、照明ファイバ１４とフェルール４１との固定に必要な接着剤層を極力薄くし、温度変化の影響を極力低減し、照明ファイバ１４の安定駆動を実現している。

なお、図５に示すように、フェルール４１は、四角柱に限定されることなく、断面円形の円柱形状でも良い。このようにフェルール４１を円柱形状とした場合、円弧状の４つのアクチュエータ１５ａ〜１５ｄが用いられ、これらアクチュエータ１５ａ〜１５ｄがフェルール４１の外周面４１ａに面接触するようフェルール４１の長手軸回りに隙間を有して配設される。また、各アクチュエータ１５ａ〜１５ｄの隙間には、図５に示す、振動吸収部材１８を設けても良い。

次に、このように構成された内視鏡装置１の作用について図６および図７に基づいて以下に説明する。図６は、アクチュエータ１５に供給される信号波形の例を説明するための図であり、図７は、照明ファイバ１４の走査軌跡の例を説明するための図である。

なお、図６（ａ）は、Ｄ／Ａ変換器３４ａからアンプ３５を介して出力される第１の駆動信号の第１の信号波形である。この第１の信号波形は、照明ファイバ１４を第１の方向としてのＸ軸方向に駆動させるための所定の駆動電圧における第１の駆動信号であり、アクチュエータ１５ａおよび１５ｃに供給される。また、図６（ｂ）は、Ｄ／Ａ変換器３４ｂからアンプ３５を介して出力される第２の駆動信号の第２の信号波形である。この第２の信号波形は、照明ファイバ１４を第２の方向としてのＹ軸方向（Ｘ軸方向に直交する方向）に駆動させるための第２の駆動信号であり、アクチュエータ１５ｂおよび１５ｄに供給される。なお、図６（ｃ）は、図６（ａ）,（ｂ）の２つの信号波形を表示した図である。

このＹ軸方向の第２の信号波形は、Ｘ軸方向の第１の信号波形の位相を９０°ずらした信号波形となっている。具体的には、Ｘ軸方向の第１の信号波形とＹ軸方向の第２の信号波形との位相差は、振動軸数Ｎが偶数の場合には下記の（式１）、振動軸数Ｎが奇数の場合には下記の（式２）により算出される。

位相差＝３６０°／（２×振動軸数Ｎ）・・・（式１）
位相差＝３６０°／振動軸数Ｎ・・・（式２）
本実施の形態では、振動軸数Ｎが２（偶数：Ｘ軸およびＹ軸）のため、上記（式１）から、位相差は９０°となる。

このように、ドライバユニット２５は、アクチュエータ１５ａ，１５ｃに供給する第１の駆動信号と、アクチュエータ１５ｂ，１５ｄに出力する第２の駆動信号とを生成し、第１の駆動信号の位相と第２の駆動信号の位相との位相差を振動軸数Ｎに基づいて制御する制御部を構成する。

さらに、この制御部としてのドライバユニット２５は、ここではアクチュエータ１５ａ，１５ｃに出力する第１の駆動電圧に対して、アクチュエータ１５ｂ，１５ｄに出力する第２の駆動電圧が所定の数値だけ小さくなるように制御した第２の駆動信号を出力し、Ｘ軸方向の第１の信号波形の振幅に対してＹ軸方向の第２の信号波形の振幅が所定の値だけ小さくなるように差をつけて変調をかけている。

つまり、ドライバユニット２５は、アクチュエータ１５に出力する第１の駆動信号と第２の駆動信号を、同一周波数であって、Ｘ軸方向の振幅よりもＹ軸方向の振幅が所定の値だけ小さくなるように差をつけ、かつ変調して、位相差が９０°となるように制御する。

これら第１の信号波形および第２の信号波形は、図３（ａ），（ｂ）,（ｃ）に示すように、共に時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて徐々に振幅が大きくなり、時間Ｔ２で最大の振幅値となる。そして、第１および第２の信号波形は、共に時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて徐々に振幅が小さくなり、時間Ｔ３で最小の振幅値となる。

このときの光走査ユニット４０に設けられた照明ファイバ１４の走査軌跡は、その照明軌跡がアクチュエータ１５に印加された電圧信号として、上述したように第１の駆動信号および第２の駆動信号がドライバユニット２５によって制御されることで決定され、図７に示すような楕円螺旋軌跡となる。

詳述すると、照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ１において、Ｘ軸とＹ軸との交点Ｏの位置となる。そして、照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて第１および第２信号波形の振幅が大きくなると、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の振幅値の違いから交点Ｏから外側にＸ軸方向が大きく振れる楕円螺旋状に走査され、時間Ｔ２において、例えば、Ｙ軸との交点Ｙ１の位置となる。つまり、照明ファイバ１４の先端は、Ｘ軸方向を長軸とし、Ｙ軸方向を短軸とした楕円螺旋状に走査される。

さらに、照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて第１および第２信号波形の振幅が小さくなると、図示を省略しているが、ここでもＸ軸方向およびＹ軸方向の振幅値の違いから交点Ｙ１から内側にＸ軸方向が大きく振れる楕円螺旋状に走査され、時間Ｔ３において、交点Ｏの位置となる。

つまり、本実施の形態では、従来のように第１および第２信号波形を同一周波数、同一振幅、かつ変調なし（電圧信号に振幅変調をかける場合もある）として、位相差が９０°とした真円の螺旋走査とは異なり、上述したように第１の駆動信号と第２の駆動信号をドライバユニット２５によって制御して、第１および第２信号波形を同一周波数であって、Ｘ軸方向の振幅よりもＹ軸方向の振幅が所定の値だけ小さくなるように差をつけ、かつ変調して、位相差が９０°としたＸ軸方向が大きく振れる楕円螺旋状に走査している。

このようなドライバユニット２５による楕円螺旋状の照明ファイバ１４を走査する駆動制御は、コントローラ２３によりマスキング処理してモニタ４に表示させる所定のアスペクト比の有効画像領域Ｓ（図７の破線）に応じて予め決定されるものである。即ち、本実施の形態の内視鏡装置１は、被検体に照明する照明領域内に少なくとも有効画像領域Ｓが含まれれば良く、モニタ４に映し出されないマスキング処理される不要な照明領域をできるだけ少なくして無駄を省いた照明光の照明領域を制御している。

そして、光走査ユニット４０は、図８に示すように、照明ファイバ１４による楕円螺旋状に走査による照明光の光線Ｌが通過する必要な領域に合わせて、照明光学系１３の外形形状が決定されている。つまり、照明光学系１３は、照明光の走査軌跡に合わせて、Ｘ軸方向の長さがＹ軸方向よりも長い外形が設定されている。

したがって、光走査ユニット４０は、中心軸（長手軸）周りの形状が、上述したように、照明光学系１３の照明窓１３ｃが真円ではなく、真円の両側部（Ｙ軸方向における上下部分）が切り取られ、平行な直線状の２つの辺と、これら２つの辺を繋ぐ対向する円弧状の２つの辺と、を有した形状をしている。なお、図８は、光走査ユニット４０の照明窓１３ｃ方向から見た正面図である。

このように、本実施の形態の光走査ユニット４０は、長手軸に直交する短手軸方向の断面外形状が真円ではなく、真円の両側部が切り取られた形状として、外形を小型する構成となっている。即ち、光走査ユニット４０は、図８の２点鎖線で示す部分だけ外形が従来構成よりも小型化できる。

そして、本実施の形態の内視鏡２は、以上のように構成された挿入部１１の先端部１２に搭載される光走査ユニット４０によって、先端部１２内のスペースを有効利用できるように最適化して、ここでは先端部１２にチャンネル（不図示）が配設され、図２に示したように、先端部１２の先端面１２ａにチャンネル開口部１９を光走査ユニット４０の照明窓１３ｃの直線状の一辺の近傍に配置することで、先端部１２が大型化とならず、細径の挿入部１１とすることができる。以上の説明から、本実施の形態の内視鏡装置１は、挿入部１１の先端部１２を小型にできるため、挿入部１１の外径が細経にできる利点がある。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の走査型内視鏡装置について図９および図１０を用いて以下に説明する。図９は、位相制御によるアクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図、図１０は位相制御による照明ファイバの走査軌跡の例を説明するための図である。なお、ここでの走査型内視鏡装置１の構成は、第１の実施の形態の変形例であり、既述の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

ここでは、制御部としてのドライバユニット２５がＸ軸方向の第１の信号波形の振幅に対してＹ軸方向の第２の信号波形の振幅が所定の値だけ小さくなるように差をつけて制御する電圧信号の振幅制御とは異なり、電圧信号の位相制御によって照明ファイバ１４を楕円螺旋状に走査させる例である。なお、図９および図１０では、説明の簡素化のために振幅変調がない場合の楕円走査軌跡を示している。

上述の第１の実施の形態では、第１および第２の信号波形を同一周波数、同一振幅、かつ変調なし（電圧信号に振幅変調をかける場合もある）として、位相差が９０°とした場合に真円の軌跡になる説明をしたが、例えば、図９に示すような位相差θ≠ｎπ／２である場合は、図１０に示すようにＸ軸方向−Ｙ軸方向の合成ベクトルの軌跡が、その合成ベクトルの振幅が変化しながら回転するため楕円状となる。そして、ここでは図９のＸ方向の信号およびＹ方向の信号は、振幅を同一で示しているが、これら振幅に変調をかければ第１の実施の形態と同様な楕円螺旋形状の軌跡となる。

つまり、本実施の形態では、同一周波数、同一振幅の第１および第２信号波形が位相差θ≠ｎπ／２である場合、光走査ユニット４０のアクチュエータ１５に供給される第１および第２の駆動信号をドライバユニット２５によって制御して、第１および第２信号波形の振幅に変調をかけるだけで、第１の実施の形態と同様に照明ファイバ１４を楕円螺旋走査することができる。その他の構成および作用効果は、第１の実施の形態と同じである。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態の走査型内視鏡装置について図１１を用いて以下に説明する。図１１は、共振周波数の不一致によるＸ軸方向およびＹ軸方向での振幅差を示す図である。なお、ここでの走査型内視鏡装置１の構成も、第１の実施の形態の変形例であり、既述の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

ここでは、制御部としてのドライバユニット２５がＸ軸方向の第１の信号波形の振幅に対してＹ軸方向の第２の信号波形の振幅が所定の値だけ小さくなるように差をつけて制御する電圧信号の振幅制御とは異なり、駆動周波数の設定によって照明ファイバ１４を楕円螺旋状に走査させる例である。なお、図９および図１０では、説明の簡素化のために振幅変調がない場合の楕円走査軌跡を示している。

ところで、内視鏡２は、光走査ユニット４０内に設けられる照明ファイバ１４を共振振動することにより駆動させている。Ｘ軸方向とＹ軸方向の共振周波数は、完全に一致することが理想的であるが、ものづくりにおける個体差などにより、図１１に示すようにＸ軸方向とＹ軸方向の照明ファイバ１４の共振周波数特性のピーク（ｆｘ,ｆｙ）にずれが生じる。

このように、照明ファイバ１４の共振周波数特性のピーク（ｆｘ,ｆｙ）にずれが生じた場合、所定の周波数ｆでアクチュエータ１５を駆動させると圧電素子に入力する信号の振幅が同一の場合でも、図１１に示すようにＸ軸方向およびＹ軸方向の共振周波数特性の違いにより照明ファイバ１４の振幅（Ａｘ,Ａｙ）に差が生じる。

このようにＸ軸方向およびＹ軸方の照明ファイバ１４の共振周波数特性が異なる場合には、適当な駆動周波数ｆを設定することによりＸ軸方向とＹ軸方向の照明ファイバ１４の振幅（Ａｘ,Ａｙ）に差を生じさせることができ、これを利用して第１の実施の形態と同様に照明ファイバ１４を楕円螺旋走査することができる。その他の構成および作用効果は、第１の実施の形態と同じである。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態の走査型内視鏡装置について図１２から図１５を用いて以下に説明する。図１２は、照明ファイバをラスタ走査させるアクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図、図１３は照明ファイバのラスタ走査軌跡の例を示す図、図１４は、照明ファイバをリサージュ走査させるアクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図、図１５は照明ファイバのリサージュ走査軌跡の例を示す図である。なお、ここでの走査型内視鏡装置１の構成も、第１の実施の形態の変形例であり、既述の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

ここでは、上述の各実施の形態での照明ファイバ１４を楕円螺旋走査する構成ではなく、ラスタ走査またはリサージュ走査させる構成例を明示する。

ここでは制御部としてのドライバユニット２５は、アクチュエータ１５に供給する第１の駆動信号および第２の駆動信号を制御して、図１２に示すように、第１の信号波形および第２の信号波形の周波数および振幅を制御して、図１３に示すように、照明ファイバ１４を有効画像領域Ｓに合わせてラスタ走査（スキャン）させるようにしている。

また、ドライバユニット２５は、アクチュエータ１５に供給する第１の駆動信号および第２の駆動信号を制御して、図１４に示すように、第１の信号波形および第２の信号波形の周波数および振幅を制御して、図１５に示すように、照明ファイバ１４を有効画像領域Ｓに合わせてリサージュ走査（スキャン）させるようにしても良い。

このように、照明ファイバ１４を有効画像領域Ｓに合わせてラスタ走査またはリサージュ走査させることで、第１の実施の形態の効果に加え、モニタ４に映し出されない不要な領域に照明することなく無駄のない照明光の照明領域を制御することができる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態の走査型内視鏡装置について図１６および図１７を用いて以下に説明する。図１６は、先端部の先端面の構成を示す平面図、図１７は他の構成の先端部の先端面の構成を示す平面図である。なお、ここでの走査型内視鏡装置１の構成も、第１の実施の形態の変形例であり、既述の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

ここでは、第１の実施の形態で図２を用いた先端部１２における先端面１２ａの構成と異なる例を説明する。
ここでの内視鏡２は、検出ファイバ１６が先端部１２の外周側に周方向に配置され、図１６に示すように、光走査ユニット４０およびチャンネル開口部１９を囲むように検出窓１６ｂを設けた構成となっている。このように検出ファイバ１６を先端部１２の外周側に周方向に配置することで、被検体に照射した照明光の戻り光を効率よく検出することができる。

また、内視鏡２は、チャンネルを有しておらず、チャンネル開口部１９を先端部１２の先端面１２ａに設けなくて良い構成の場合、図１７に示すように、光走査ユニット４０の照明光学系１３を保持する保持枠４２の平行な直線状の一辺に沿った直線と先端部１２の外周部に沿った円弧で囲んだ形状（三日月状）の検出窓１６ｂを、照明窓１３ｃを挟むように２つ設けた構成としても良い。このような構成とすることで、先端部１２の先端面１２ａのスペースを有効利用できるように最適化して、さらに先端部１２を小型にできるため、挿入部１１の外径が細経にできる。

なお、上述の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

１…走査型内視鏡装置
２…走査型内視鏡
３…本体装置
４…モニタ
１１…挿入部
１２…先端部
１２ａ…先端面
１３…照明光学系
１３ａ，１３ｂ…照明レンズ
１３ｃ…照明窓
１４…照明ファイバ
１５…アクチュエータ
１６…検出ファイバ
１６ａ…検出光学系
１６ｂ…検出窓
１７…メモリ
１８…振動吸収部材
１９…チャンネル開口部
２１…電源
２２…メモリ
２３…コントローラ
２４…光源ユニット
２５…ドライバユニット
２６…検出ユニット
３１ａ−３１ｃ…光源
３２…合波器
３３…信号発生器
３４ａ，３４ｂ…変換器
３５…アンプ
３６…分波器
３７ａ…検出器
３８ａ…変換器
４０…光走査ユニット
４１…フェルール
４１ａ…外周面
４２…保持枠
４２ａ−４２ｄ…側面
４３…枠体
４４…保持体
４５…リード線
ｆ…駆動周波数
ｆ…周波数
Ｌ…光線
Ｎ…振動軸数
Ｎ…振動軸数
Ｏ…交点
Ｓ…有効画像領域
Ｔ１…時間
Ｔ２…時間
Ｔ３…時間
Ｙ１…交点
θ…位相差

Claims

生体内に挿通される挿入部と、
前記挿入部の先端部に配置され、前記生体に照明光を照射する光学素子と、
前記生体からの戻り光を検出する受光部と、
前記光学素子が挿通される貫通孔を有する接合部材と、
前記接合部材に設けられ、前記光学素子の自由端を第１の方向に駆動させる第１の駆動部と、
前記接合部材の前記第１の駆動部に対して９０°点対称の位置に設けられ、前記光学素子の自由端を第２の方向に駆動させる第２の駆動部と、
照明領域が前記戻り光から生成される被写体像の所定のアスペクト比の有効画像領域を含むように、前記第１の駆動部および前記第２の駆動部を駆動制御して、前記光学素子の自由端を前記第２の方向よりも前記第１の方向が大きくなるように走査させる制御部と、
前記先端部に配設され、前記光学素子からの照明光の光線が通過する領域に応じた外形が形成された照明光学系と、
を具備することを特徴とする走査型内視鏡装置。
前記制御部は、前記第１の駆動部および前記第２の駆動部に供給するそれぞれの駆動波形の振幅、周波数または位相を制御して、前記光学素子の自由端を前記第２の方向よりも前記第１の方向が大きくなるように走査させることを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡装置。
前記受光部材は、前記先端部の先端面において、前記照明光学系を挟んだ前記第２の方向の対称位置に複数配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査型内視鏡装置。
前記制御部は、前記光学素子の自由端が前記第１の方向を長軸とし、前記第２の方向を短軸とした楕円螺旋状に走査するように前記第１の駆動部および前記第２の駆動部を駆動制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の走査型内視鏡装置。
前記制御部は、前記光学素子の自由端が前記有効画像領域をラスタ走査するように前記第１の駆動部および前記第２の駆動部を駆動制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の走査型内視鏡装置。
前記制御部は、前記光学素子の自由端が前記有効画像領域をリサージュ走査するように前記第１の駆動部および前記第２の駆動部を駆動制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の走査型内視鏡装置。