JP2018029708A - 走査型内視鏡装置 - Google Patents

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聡一郎 小鹿
Soichiro Kojika
聡一郎 小鹿
篤義 嶋本
Tokuyoshi Shimamoto
篤義 嶋本
大記 有吉
Daiki ARIYOSHI
大記 有吉
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Abstract

【課題】 内視鏡の先端部の外周側が押された場合においても、光学系の位置ずれを抑え、観察画像の歪み又はケラレを抑えることができる走査型内視鏡装置を提供する。【解決手段】 走査型内視鏡装置1は、照射光ファイバPと、保護パイプ62aと、アクチュエータ62eと、光学系62bよりも基端方向に配置された受光端Riを有するライトガイド63aと、保護パイプの外周を取り囲むように配置され、戻り光を透過させることができるように受光端Riと軸方向に隣り合うように基端が配置され、保護パイプ62a及びライトガイドの各々のよりも、低い剛性、または、高い剛性のいずれか一方の剛性を有する、保護部63bと、を有する。【選択図】図2

Description

本発明は、走査型内視鏡装置に関する。
従来、照射光ファイバから照射する照射光により、所定の走査パターンに沿って被写体を走査し、観察画像を取得する走査型内視鏡がある。
例えば、特開2014−94158号公報には、シースの内部に複数の受光用光ファイバが円環状に埋設され、光学系及びアクチュエータがシースに収容される走査型内視鏡が開示される。
特開2014−94158号公報
しかし、従来の走査型内視鏡では、内視鏡の先端部の外周側が、被写体等に当たって押されると、先端部の内周側に配置される光学系も押されて位置ずれし、観察画像に歪み又はケラレが生じることがある。
そこで、本発明は、内視鏡の先端部の外周側が押された場合においても、光学系の位置ずれを抑え、観察画像の歪み又はケラレを抑えることができる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、入射端から入射した照射光を照射端から照射する照射光ファイバと、前記照射光を集光し、前記照射光を被写体に照射する光学系と、前記光学系と、前記照射光ファイバとが取り付けられ、前記照射端が内側に配置される保護パイプと、前記照射端を搖動させるアクチュエータと、前記光学系よりも基端方向に配置された受光端を有し、前記受光端によって前記被写体の戻り光を受光するライトガイドと、前記保護パイプの外周を取り囲むように配置され、前記戻り光を透過させることができるように前記受光端と軸方向に隣り合うように基端が配置され、前記保護パイプ及び前記ライトガイドの各々のよりも、低い剛性、または、高い剛性のいずれか一方の剛性を有する、保護部と、を有する。
本発明によれば、内視鏡の先端部の外周側が押された場合においても、光学系の位置ずれを抑え、観察画像の歪み又はケラレを抑えることができる走査型内視鏡装置を提供することができる。
本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置の内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明するための断面図である。 本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置の内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明するための正面図である。 本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置の走査経路を説明するための説明図である。 本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置の走査経路を説明するための説明図である。 本発明の第2の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置の内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明するための断面図である。 本発明の第3の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置の内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明するための断面図である。 本発明の第3の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置の内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明するための断面図である。 本発明の第1、第2及び第3の実施形態の変形例1に係わる、走査型内視鏡装置の内視鏡挿入部の先端部の構成を説明するための断面図である。 本発明の第1、第2及び第3の実施形態の変形例2に係わる、走査型内視鏡装置の内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明するための断面図である。 本発明の第1、第2及び第3の実施形態の変形例3に係わる、走査型内視鏡装置の内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明するための断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
(構成)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置1の構成を説明するためのブロック図である。
走査型内視鏡装置1は、内視鏡プロセッサ2と、内視鏡3と、表示装置4とを有して構成される。内視鏡3及び表示装置4は、内視鏡プロセッサ2に、着脱自在に接続される。
内視鏡プロセッサ2は、光源ユニット11と、ドライバユニット21と、検出ユニット31と、操作部41と、制御部51と、を有して構成される。
光源ユニット11は、制御部51から入力される制御信号に基づいて、赤色、緑色及び青色の各レーザー光源12r、12g、12bから発生するレーザー光を、合波器13を介し、照射光として、順次、照射光ファイバPに出力する。
照射光ファイバPは、照射光が入射される入射端Piと、照射光を被写体に照射する照射端Poとを有し、入射端Piから入射した照射光を導光して照射端Poから照射する。
ドライバユニット21は、内視鏡3のアクチュエータ62eを駆動し、照射光ファイバPの照射端Poを搖動させる回路である。ドライバユニット21は、信号発生器22と、D/A変換器23a、23bと、アンプ24a、24bとを有して構成される。
信号発生器22は、制御部51から入力される制御信号に基づいて、アクチュエータ62eの駆動信号Dx、Dyを生成し、D/A変換器23a、23bに出力する。
駆動信号Dxは、照射光ファイバPの照射端Poを後述するX軸方向へ搖動できるように、出力される。駆動信号Dxは、例えば、下記の数式(1)によって規定される。数式(1)において、X(t)は時刻tにおける駆動信号Dxの信号レベルであり、Axは時刻tに依存しない振幅値であり、G(t)は正弦波sin(2πft)を変調する所定の関数である。
X(t)=Ax×G(t)×sin(2πft)…(1)
駆動信号Dyは、照射光ファイバPの照射端Poを、後述するY軸方向へ搖動できるように出力される。駆動信号Dyは、例えば、下記の数式(2)によって規定される。数式(2)において、Y(t)は時刻tにおける駆動信号Dyの信号レベルであり、Ayは時刻tに依存しない振幅値であり、G(t)は正弦波sin(2πft+φ)を変調する所定の関数であり、φは位相である。
Y(t)=Ay×G(t)×sin(2πft+φ)…(2)
D/A変換器23a、23bは、信号発生器22から入力される駆動信号Dx、Dyを、それぞれデジタル信号からアナログ信号に変換し、アンプ24a、24bに出力する。
アンプ24a、24bは、D/A変換器23a、23bから入力される駆動信号Dx、Dyを増幅し、増幅された駆動信号Dx、Dyをアクチュエータ62eに出力する。
検出ユニット31は、被写体から戻る戻り光を検出し、戻り光に応じた検出信号を制御部51に出力する回路である。検出ユニット31は、検出器32と、A/D変換器33とを有して構成される。
検出器32は、光電変換素子を有して構成され、受光部63からライトガイド63aを介して入力される被写体の戻り光を赤色、緑色及び青色の検出信号に変換し、A/D変換器33に出力する。
A/D変換器33は、検出器32から入力される検出信号をデジタル信号に変換し、制御部51に出力する。
操作部41は、制御部51に接続され、ユーザの指示入力を制御部51に出力できるように構成される。
制御部51は、走査型内視鏡装置1内の各部の動作を制御できるように構成される。制御部51は、中央処理装置(以下「CPU」という)52と、ROM及びRAMを含むメモリ53と、画像処理部54と、を有する。制御部51の処理部の機能は、CPU52によってメモリ53に記憶された各種プログラムが実行されることによって実現される。
メモリ53には、走査型内視鏡装置1内の各部の動作を制御するプログラムが記憶される。
画像処理部54は、検出ユニット31から出力されるデジタル化された検出信号に基づいて、観察画像を生成する回路である。より具体的には、画像処理部54は、渦巻き状の走査経路に沿って取得された赤色、緑色及び青色の検出信号に対して、図示しないマッピングテーブルに基づくマッピング処理を行い、ラスター形式の観察画像を生成し、表示装置4に出力する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置1の内視鏡3の挿入部61の先端部の構成を説明するための断面図である。図2では、内視鏡3の先端部を軸方向に沿って切断した図を表している。図2の1点鎖線は、被写体の戻り光を表している。図3は、本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置1の内視鏡3の挿入部61の先端部の構成を説明するための正面図である。図3では、カバー65及び光学系62bは、透過して表される。図3では、X軸方向は、照射光ファイバPの長手軸に対して直交する方向であり、Y軸方向は、照射光ファイバPの長手軸及びX軸方向に対して直交する方向である。図4及び図5は、本発明の第1の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置1の走査経路を説明するための説明図である。
内視鏡3は、挿入部61を有し、被写体内に挿入され、光源ユニット11によって発した光を被写体に照射し、被写体の戻り光を撮像できるように構成される。
挿入部61は、細長状に形成され、被写体の体内に挿入可能である。挿入部61の先端部には、光照射部62と、受光部63と、外筒64と、カバー65と、外皮66と、を有する。
光照射部62は、被写体に照射光を照射できるように構成される。光照射部62は、保護パイプ62aと、光学系62bと、保持部62cと、折れ止め62dと、アクチュエータ62eと、を有する。
保護パイプ62aは、金属等を材質とし、筒状に形成される。保護パイプ62aは、光学系62bと、照射光ファイバPとが取り付けられる。保護パイプ62aには、照射端Poが内側に配置される。
光学系62bは、照射光を集光し、照射光を被写体に照射できるように構成される。光学系62bは、2枚の平凸レンズによって構成される。なお、図2では、光学系62bは、保護パイプ62a内に取り付けられるが、図示しない鏡枠に取り付けられ、鏡枠によって保護パイプ62aに取り付けられても構わない。また、図2では、光学系62bは、2枚の平凸レンズによって構成されるが、これに限定されるものではなく他のレンズによって構成されても構わない。
保持部62cは、樹脂又は金属等を材質として構成される。保持部62cは、照射光ファイバP及びアクチュエータ62eを片持ち梁状に保持できるように、フェルール62efを挿通され、保護パイプ62aの基端に取り付けられる。すなわち、照射光ファイバPは、保持部62cによって保護パイプ62aの基端に取り付けられる。
折れ止め62dは、樹脂等を材質とし、筒状に形成される。折れ止め62dは、外筒64に取り付けられた外皮66がり取付け部位で折れないように、保持部62cの基端に取り付けられる。
アクチュエータ62eは、照射端Poを搖動させ、照射光の照射位置を所定の走査経路に沿って移動させることができるように構成される。所定の走査経路は、例えば、後述する渦巻き状の走査経路である。アクチュエータ62eは、フェルール62efと、圧電素子62ex、62eyとを有する。
フェルール62efは、ジルコニア(セラミック)等を材質として構成される。フェルール62efは、照射端Poを搖動させることができるように、照射端Poの近傍における照射光ファイバPの外周を固定する。
圧電素子62ex、62eyは、フェルール62efの外周に配設され、ドライバユニット21に接続され、ドライバユニット21から入力される駆動信号Dx、Dyに応じて振動し、照射端Poを搖動させることができるように構成される。照射端Poは、圧電素子62exによってX軸方向へ搖動し、圧電素子62eyによってY軸方向へ搖動する(図3)。
図4に示すように、ドライバユニット21が信号レベルを増加させながら駆動信号Dx、Dyを出力すると、照射光ファイバPは、アクチュエータ62eにより搖動され、照射光ファイバPの照射位置は、Z1からZ2へ向かい、漸次中心から遠ざかる渦巻き状の走査経路に沿って移動する。図5に示すように、その後、ドライバユニット21が信号レベルを減少させながら駆動信号Dx、Dyを出力すると、照射光ファイバPの照射位置は、Z2からZ1へ向かい、漸次中心へ近づく渦巻き状の走査経路に沿って移動する。これにより、光源ユニット11によって順次発生する赤色、緑色及び青色の各レーザー光が、渦巻き状に被写体に照射され、被写体の戻り光が受光部63に受光され、被写体が渦巻き状に走査される。
図2に戻り、受光部63は、被写体の戻り光を受光できるように構成される。受光部63は、ライトガイド63aと、保護部63bと、反射部63cとを有する。
ライトガイド63aは、光学系62bよりも基端方向に配置された受光端Riを有し、受光端Riによって戻り光を受光する。ライトガイド63aは、複数の光ファイバを束ね、各光ファイバの先端側の外周を互いに接着して構成される。ライトガイド63aは、保護パイプ62aを取り囲むように、環状に形成される。ライトガイド63aは、検出ユニット31に接続され、受光端Riによって受光された光を、導光し、検出ユニット31に出力する。なお、図3では、受光端Riを構成する各光ファイバの先端面が、模式的に、複数の小円によって表される。
保護部63bは、保護パイプ62a及び光学系62bを保護することができるように、径方向に所定の厚みを有し、保護パイプ62aの外周を取り囲むように配置される。保護部63bは、被写体の戻り光を透過させることができる材質によって構成される。保護部63bは、受光端Riと軸方向に隣り合うように基端を配置し、透過させた戻り光を受光端Riに入射させる。保護部63bの所定の厚みは、経験的又は実験的に保護パイプ62aを保護できる厚みに設定される。すなわち、保護部63bは、保護パイプ62aの外周を取り囲むように配置され、被写体の戻り光を透過させることができるように受光端Riと軸方向に隣り合うように基端が配置される。
言い換えれば、保護部63bは、環状に形成された空気層であり、外筒64が内周側へ変形しても外筒64が保護パイプ62aに当たらないように、保護パイプ62a及び外筒64の間に配置され、かつ挿入部61の先端面から入射された戻り光が受光端Riに届くように、カバー65及び受光端Riの間に配置される。
反射部63cは、戻り光を反射させることができるように、保護部63bの壁面に施された金属のコーティング膜によって構成される。すなわち、保護部63bは、外筒64側及び保護パイプ62a側に戻り光を反射する反射部63cを有する。なお、図2では、反射部63cは、模式的に、実際よりも厚く表される。
すなわち、保護部63bは、保護パイプ62a及びライトガイド63aの各々の剛性よりも、低い剛性を有する。挿入部61では、保護部63b、ライトガイド63a、保護パイプ62aの順に、変形しやすく、低い剛性を有する。
外筒64は、ステンレス等を材質として構成され、ライトガイド63aよりも高い剛性を有して変形しにくく、保護部63bの外周を取り囲むように配置される。なお、外筒64は、液晶ポリマ、ナイロン、ポリエステル等の樹脂によって構成されても構わない。
カバー65は、照明光及び戻り光を透過させることができるように、ガラス等を材質として構成される。カバー65は、挿入部61の先端に配置される。
外皮66は、樹脂等を材質とし、チューブ状に形成される。外皮66は、外筒64に取り付けられ、内視鏡プロセッサ2に接続される。
内視鏡3では、外筒64及び保護パイプ62aの間に保護部63bがあり、外周側が押された場合においても、外筒64は、保護部63bの厚みを超えて変形するまで、内側に光学系62bを有する保護パイプ62aに当たらない。
上述の第1の実施形態によれば、内視鏡3は、外筒64の外周側が押された場合においても、光学系62bの位置ずれを抑え、観察画像の歪み又はケラレを抑えることができる。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、保護部63bは、環状の空気層によって構成されるが、透明軟質パイプによって構成されても構わない。本実施形態の説明では、他の実施形態及び変形例と同じ構成については、図面に同じ符号を付し、説明は省略する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置1の内視鏡3aの挿入部61の先端部の構成を説明するための断面図である。
内視鏡3aでは、保護部63baは、光を透過可能なゲル部材等を材質とする、透明軟質パイプによって構成される。
すなわち、保護部63baは、保護パイプ62a及びライトガイド63aの各々のよりも、低い剛性を有する、透明軟質パイプによって構成される。
これにより、内視鏡3aでは、保護部63baの厚みを超えて変形するまで外筒64が保護パイプ62aに当たらず、保護パイプ62a内に配置される光学系62bの位置ずれが抑えられ、観察画像の歪み又はケラレを抑えることができる。
また、内視鏡3dでは、被写体内の水が透明軟質パイプによって遮られ、ライトガイド63aの水密性が向上する。
(第3の実施形態)
第2の実施形態では、保護部63baは、透明軟質パイプによって構成されるが、透明硬質導光パイプによって構成されても構わない。本実施形態の説明では、他の実施形態及び変形例と同じ構成については、図面に同じ符号を付し、説明は省略する。
図7及び図8は、本発明の第3の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置1の内視鏡3bの挿入部61の先端部の構成を説明するための断面図である。
内視鏡3bでは、保護部63bbは、ポリエステル等の樹脂を材質とする、透明硬質導光パイプによって構成される。
すなわち、保護部63bbは、保護パイプ62a及びライトガイド63aの各々の剛性よりも、高い剛性を有する透明硬質導光パイプによって構成される。
これにより、内視鏡3bでは、保護パイプ62a及びライトガイド63aよりも変形しにくく構成された保護部63bbによって保護パイプ62aが保護され、保護パイプ62a内に配置される光学系62bの位置ずれが抑えられ、観察画像の歪み又はケラレを抑えることができる。
なお、内視鏡3bでは、外筒64が設けられるが、外筒64は設けなくても構わない。その場合、図8に示すように、保護部63bbの外周を覆うように、外皮66bが配置される。
(第1、第2及び第3の実施形態の変形例1)
第1、第2及び第3の実施形態では、ライトガイド63aの受光端Riは、光学系62bよりも基端方向、かつ保護パイプ62aの基端よりも先端方向に配置されるが、保護パイプ62aよりも基端方向に配置されても構わない。
図9は、本発明の第1、第2及び第3の実施形態の変形例1に係わる、走査型内視鏡装置1の内視鏡3cの挿入部61の先端部の構成を説明するための断面図である。本変形例の説明では、他の実施形態及び変形例と同じ構成については、図面に同じ符号を付し、説明は省略する。
図9に示すように、内視鏡3cでは、ライトガイド63aは、保護パイプ62aよりも基端方向において、保持部62cの外周に取り付けられる。ライトガイド63aの受光端Ricは、保護パイプ62aよりも基端方向に配置される。
保護部63bcは、保護パイプ62a及び保持部62cを取り囲むように配置される。
これにより、内視鏡3cでは、挿入部61の先端部の外周側が押された場合においても、光学系62bの位置ずれを抑えるとともに、照射光ファイバPを保持する保持部62cの位置ずれも抑え、観察画像の歪み又はケラレを抑えることができる。
(第1、第2及び第3の実施形態の変形例2)
第1、第2及び第3の実施形態の変形例1では、ライトガイド63aの受光端Riは、保護パイプ62aよりも基端方向に配置されるが、保持部62cよりも基端方向に配置されても構わない。
図10は、本発明の第1、第2及び第3の実施形態の変形例2に係わる、走査型内視鏡装置1の内視鏡3bの挿入部61の先端部の構成を説明するための断面図である。本変形例の説明では、他の実施形態及び変形例と同じ構成については、図面に同じ符号を付し、説明は省略する。
図10に示すように、内視鏡3dでは、ライトガイド63aは、保持部62cよりも基端方向において、折れ止め62dの外周に取り付けられる。ライトガイド63aの受光端Ridは、保持部62cよりも基端方向に配置される。
保護部63bdは、保護パイプ62a及び保持部62cを取り囲むように配置される。
これにより、内視鏡3dでは、挿入部61の先端部の外周側が押された場合においても、光学系62bの位置ずれを抑えるとともに、照射光ファイバPを保持する保持部62cと折れ止め62dの位置ずれも抑え、観察画像の歪み又はケラレを抑えることができる。
(第1、第2及び第3の実施形態の変形例3)
第1、第2及び第3の実施形態では、挿入部61の先端にカバー65が配置されるが、カバー65は配置されなくても構わない。
図11は、本発明の第1、第2及び第3の実施形態の変形例3に係わる、走査型内視鏡装置1の内視鏡3eの挿入部61の先端部の構成を説明するための断面図である。本変形例の説明では、他の実施形態及び変形例と同じ構成については、図面に同じ符号を付し、説明は省略する。
図11に示すように、内視鏡3eでは、保護部63bは、外部に開放される。
これにより、内視鏡3eでは、部品点数を少なくすることができ、生産性が向上する。
なお、実施形態及び変形例では、ライトガイド63aは、保護パイプ62aよりも低い剛性を有するが、保護パイプ62aよりも高い剛性を有しても構わない。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
1 走査型内視鏡装置
2 内視鏡プロセッサ
3 内視鏡
3a 内視鏡
3b 内視鏡
3c 内視鏡
3d 内視鏡
3e 内視鏡
4 表示装置
11 光源ユニット
13 合波器
21 ドライバユニット
22 信号発生器
23a D/A変換器
23b D/A変換器
24a アンプ
24b アンプ
31 検出ユニット
32 検出器
33 A/D変換器
41 操作部
51 制御部
52 CPU
53 メモリ
54 画像処理部
61 挿入部
62 光照射部
62a 保護パイプ
62b 光学系
62c 保持部
62d 折れ止め
62e アクチュエータ
62ef フェルール
62ex 圧電素子
62ey 圧電素子
63 受光部
63a ライトガイド
63b 保護部
63ba 保護部
63bb 保護部
63bc 保護部
63bd 保護部
63c 反射部
64 外筒
65 カバー
66 外皮
66b 外皮
Dx 駆動信号
Dy 駆動信号
P 照射光ファイバ
Pi 入射端
Po 照射端
Ri 受光端
Ric 受光端
Rid 受光端

Claims (9)

  1. 入射端から入射した照射光を照射端から照射する照射光ファイバと、
    前記照射光を集光し、前記照射光を被写体に照射する光学系と、
    前記光学系と、前記照射光ファイバとが取り付けられ、前記照射端が内側に配置される保護パイプと、
    前記照射端を搖動させるアクチュエータと、
    前記光学系よりも基端方向に配置された受光端を有し、前記受光端によって前記被写体の戻り光を受光するライトガイドと、
    前記保護パイプの外周を取り囲むように配置され、前記戻り光を透過させることができるように前記受光端と軸方向に隣り合うように基端が配置され、前記保護パイプ及び前記ライトガイドの各々のよりも、低い剛性、または、高い剛性のいずれか一方の剛性を有する、保護部と、
    を有する走査型内視鏡装置。
  2. 前記保護部の外周を取り囲むように配置される外筒を有する、請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
  3. 前記保護部は、前記保護パイプ及び前記ライトガイドの各々の剛性よりも、低い剛性を有し、
    前記外筒は、前記ライトガイドよりも高い剛性を有する、
    請求項2に記載の走査型内視鏡装置。
  4. 前記保護部は、空気層によって構成される、請求項2に記載の走査型内視鏡装置。
  5. 前記保護部は、前記外筒側及び前記保護パイプ側に、前記戻り光を反射する反射部を有する、請求項2に記載の走査型内視鏡装置。
  6. 前記受光端は、前記保護パイプよりも基端方向に配置された、請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
  7. 前記照射光ファイバは、保持部によって前記保護パイプの基端に取り付けられ、
    前記受光端は、前記保持部よりも基端方向に配置された、請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
  8. 前記保護部は、前記保護パイプ及び前記ライトガイドの各々のよりも、低い剛性を有する、透明軟質パイプによって構成される、請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
  9. 前記保護部は、前記保護パイプ及び前記ライトガイドの各々の剛性よりも、高い剛性を有する透明硬質導光パイプによって構成される、請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
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