JP3650364B2 - Optical scanning probe device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光プローブ内の光伝達手段を介して光を伝達し、その先端から被検部側に集光照射された光を走査し、焦点位置からの戻り光を検出して光学画像情報を得る光走査プローブ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、被検体を光学的に拡大観察する通常の光学顕微鏡と異なり、共焦点関係に設定した状態で被検部側の焦点を走査することにより、その焦点位置の光学情報を得る共焦点顕微鏡が例えばWO 90/00754に開示されている。
【0003】
この従来技術では焦点距離が異なる2種類の対物レンズを並設し、光学系を移動して2種類の対物レンズを選択使用することによって焦点距離が異なる光走査顕微鏡が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記先行技術には、一方の対物レンズの光軸上で焦点位置を変更出来ないし、同じ光軸上で焦点を深さ方向に連続的に移動する手段が無い。
つまり、従来技術では被検部に対し、焦点の位置をその深さ方向に移動して調べようとした場合、集光手段としての対物レンズを一方から他方に変更すると、観察位置も変更されてしまうので、調べたい部分をその深さ方向に沿って調べるには不便である。
また、焦点を深さ方向に連続的に移動できないので、断層像や3次元情報を得ることができない。
【0005】
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、その目的は調べたい部分に対しその深さ方向に沿って観察像を得ることができる光走査プローブ装置を提供することにある。
【0006】
また、本発明の他の目的は、焦点を光軸方向に連続的に移動可能な光走査プローブ装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項1に記載の光走査プローブ装置は、体腔内に挿入される光プローブと、被検部に光を照射するための光を発生する光源と、前記光源からの光を光プローブの先端に導くための光伝達手段と、前記光を被検部に集光照射する集光手段と、前記集光手段によって被検部側に集光された焦点を該集光手段の光軸方向と直交する方向に走査する光走査手段と、前記被検部からの戻り光を光源からの光と分離する分離手段と、前記分離された光を検出する光検出手段と、を備え、前記被検部側に集光された焦点の位置を前記集光手段の光軸方向に沿って変更する変更手段を設けたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1ないし図5は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は第1の実施の形態の光走査プローブ装置の全体構成を示し、図2は光プローブの先端部の構成を示し、図3は光学ユニットの構成を示し、図4は制御部の構成を示し、図5は可動ミラーを駆動した場合の焦点の走査の様子を示す。
【0009】
図1に示すように本発明の第1の実施の形態の光走査プローブ装置1は、光を発生する光源部2と、この光を伝達する光伝達部3と、体腔内等に挿入できるように細長に形成され、光伝達部3を経た光をその先端側から被検体側に出射すると共に、その戻り光を光伝達部3に導光する光プローブ4と、光プローブ4からの戻り光を光伝達部3を経て検出し、画像化する信号処理及び光プローブ4内に設けた光走査手段の制御等を行う制御部5とから構成される。
【0010】
光源部2は例えばレーザ光を出力するレーザ発振装置で構成される。そのレーザ光は波長488mmのアルゴンレーザが細胞観察には適している。
光伝達部3は、光伝達用ファイバ(単にファイバと略記)6a,6b,6c,6dとこれらを双方向に分岐し、かつ光結合する4端子カプラ7とから構成される。ファイバ6a,6b,6c,6dは、シングルモードファイバである。
【0011】
ファイバ6aの端部は光源部2に接続され、ファイバ6cの端部は制御部5に接続され、ファイバ6dの端部は無反射するデバイス等に接続されている(閉鎖されている)。
【0012】
ファイバ6bは長尺になっており、光プローブ4の外套チューブを構成する例えば可撓性のチューブ8の内部を通って、先端部9まで導かれている。この光チューブ4は例えば内視鏡の処置具用チャンネル内に挿通した体腔内に挿入することもできる。
【0013】
図2に示すように先端部9は、チューブ8の先端にその一端が取り付けられた円環形状で硬質の光学枠10と、この光学枠10の内側に取り付けられた光学ユニット11と、光学枠10の先端に後述する圧電素子28を介して取り付けられた対象物に押し当てる透明窓部材としての(透明で硬質の)先端カバー12とからなる。
【0014】
チューブ8内に挿通された光ファイバ6bの先端は光学ユニット11に固定され、この光ファイバ6bの先端から出射される光を光走査機構(スキャナ)を介して検査対象となる被検部13側に集光照射し、その戻り光を受光する。
【0015】
図3は光学ユニットl1の詳細な構成を示す。
光学ユニット11は基板14と、その上面に設けたスペーサ15と、さらにスペーサ15の上面に設けた上板16とからなる。基板14には、レーザ光を対象物側に走査するために向きが可変の2枚の可動ミラー(回動ミラーとも言う)17,18が設けてある。
【0016】
この2枚の可動ミラー17、18は二つのヒンジ部17a,18aによって支持され、この可動ミラー17、18は図示しない電極により静電気力によって回転可動に構成されている。
【0017】
これらの電極と対向するグランド電極(図示しない)はケーブル19を介して制御部5へ接続されている。また、この2枚の可動ミラー17、18の回転軸は直交するように構成されている。さらにスペーサ15にはファイバ6bの端面に対向する部分にミラー21が、上板16にはミラー22と、レーザ光を集光して被検部13側に焦点23を結ばせるための回折格子レンズ24が設けてある。
【0018】
この回折格子レンズ24は回折現象により非常に短い焦点距離のレンズに対応した機能を有し、従ってこの焦点23を被検部19の深さ方向と直交する方向に2次元的に走査することにより、被検部13に対する顕微鏡的に拡大した画像を得ることができるようにしている。
【0019】
また、4端子カプラ7の光ファイバ6bは図2のように基板14とスペーサ15の間に固定されている。
そして、可動ミラー17、18(の電極)に駆動信号を印加してヒンジ部17a,18aをその回転軸として適宜の角度回転駆動することにより、焦点23を走査面25上で2次元的に走査できるようにしている。
【0020】
例えば可動ミラー17を駆動した場合には、光は図2の紙面垂直方向のX方向26に走査され、可動ミラー18を駆動した場合には、光は図2で左右方向のY方向27に走査される。つまり、可動ミラー17及び18を可動させることにより、被検部13側の焦点23をその深さ方向(Z方向)に垂直な走査面25上を2次元的に走査できるようにして、その走査面25上での反射光情報を得ることができる共焦点顕微鏡を成している。
【0021】
光学枠10には例えば周方向における直交する4個所に小型で板状ないしは棒状の圧電素子28の一端が接着され、この圧電素子28の他端は先端カバー12の基端が接着されている。また、圧電素子28はケーブル19を介して制御部5へ接続されている。
【0022】
そして、この圧電素子25に駆動信号を印加することにより、図2の符号29で示すように被検部13の深さ方向となるZ方向に圧電素子28を収縮させて、焦点23を符号30で示す切断面30上をZ方向に可変させることができるようにしている。
先端カバー12は透明な材質のカバー、例えばポリカーボネードで構成されている。
【0023】
図4は制御部5の構成を示したものである。
制御部5は光源部2を駆動するレーザ駆動回路31と、光プローブ4の可動ミラー17、18を駆動するXY駆動回路32と、Z駆動回路33と、アンプを内蔵したフォトディテクタ34と、共焦点画像を生成する画像処理を行う画像処理回路35と、この画像処理された画像を表示するモニタ36と、必要に応じて画像を記録する記録装置37とからなり、制御部5内部では図4のように接続されている。
【0024】
また、レーザ駆動回路31は光源部2と、ケーブル38で接続されている。また、XY制御回路32は可動ミラー17,18の電極およびこれらに対向するグランド電極とそれぞれケーブル19を介して接続されている。
【0025】
また、Z駆動回路33は圧電素子28にケーブル19を介して接続されており、図示しない例えばジョイスティック等の焦点位置の変更操作手段を変更する操作を行うことにより、その傾ける操作量に対応してZ駆動回路33は圧電素子28に駆動信号を印加して、圧電素子28を傾ける操作量に対応した量だけ収縮させる。
【0026】
そして、図2に示すように先端カバー12を被検部13に押しつけた状態で、上記圧電素子28が収縮することにより、被検部13側に集光照射された際の焦点23の位置を集光手段の光軸方向に沿って、(つまり被検部13の深さ方向に沿って)変更させることができるようにしている。
【0027】
つまり、本実施の形態では、光プローブ4の先端部9には被検部13側に焦点23が形成されるように集光照射し、焦点23を被検部13の深さ方向に直交する走査面25上で走査して共焦点顕微鏡画像情報を得られるようにすると共に、焦点23の位置を被検部13の深さ方向に連続的に移動する移動手段、より広義には集光手段としての回折格子レンズ24の光軸方向に焦点23の位置を変更可能とする手段を設けていることが特徴となっている。
【0028】
次に本実施の形態の作用を説明する。
本光プローブ4を使用するときは、検査したい部分に光プローブ4の先端の先端カバー12の先端面を押し当てる。このとき被検部13は光プローブ4の先端部9に対して固定され画像ぶれを少なくできる。
【0029】
レーザ駆動回路31により駆動された光源部2を形成するレーザ装置は、レーザ光を発生し、この光は光ファイバ6aに入射される。この光は4端子カプラ7によって、2つに分けられ、そのうちの1つは、閉鎖端に導かれ戻り光がない状態となり、もう一方の光は光ファイバ6bを介してプローブ4の先端部9へと導かれる。
【0030】
このレーザ光は、図2のように細いファイバ6bの先端面(の微小な面積部分)から出た後、対向する側に配置されたミラー21で反射し、その反射光側に配置された可動ミラー17で反射し、続いてその反射光側に配置されたミラー22で反射し、さらにその反射光側に配置された可動ミラー18で反射する。
【0031】
続いて回折格子レンズ24を通過し、先端カバー12を通った後に、焦点23を結ぶようにして被検部13側に集光照射される。また焦点23からの後方散乱光は入射光と同じ光路を通り、再びファイバ6bに入射される。この焦点23以外からの後方散乱光は、入射光と同じ光路を通ることができず、したがってピンホール状のファイバ6bの先端面に焦点を結ぶことができず、ほとんどピンホール状のファイバ6bの先端面に入射できない。
【0032】
つまり、本光プローブ装置1は焦点23とファイバ6bの先端面とは共焦点関係となる共焦点光学系を成し、焦点23からの戻り光のみを検出する光学系を構成している。
【0033】
また、この状態で制御部5のXY駆動回路32によって可動ミラー17を回転させると、これにともなってレーザ光の焦点23の位置は走査面25の符号26で示すX方向(紙面に垂直方向)に走査される。
【0034】
また、回転ミラー18を回転させると、これにともなってレーザ光の焦点23の位置は走査面25における符号27で示すY方向に走査される。ここでY方向の振動の周波数を、X方向の走査の周波数よりも充分に遅くすることによって、焦点23は図5のように走査面25を順次ラスタ走査する。これにともなって、この走査面25の各点の後方散乱光が光ファイバ6bによって伝えられる。
【0035】
このファイバ6bに入射された光は、4端子カプラ7によって二つに分けられ、ファイバ6cを通って制御部5のフォトディテクタ34に導かれ、フォトディテクタ34によって検出される。
【0036】
ここでフォトディテクタ34は入射された光の強度に応じた電気信号を出力し、さらに内蔵のアンプ(図示しない)によって増幅される。この信号は、画像処理回路35に送られる。画像処理回路35では、XY駆動回路32の駆動波形を参照して、焦点位置がどこのときの信号出力であるかを計算し、さらにこの点における後方散乱光の強さを計算し、これらを繰り返すことによって走査面25における後方散乱光を画像化し、モニタ36に表示する。また、必要に応じて画像データを記録装置37に記録する。
【0037】
この部分の共焦点顕微鏡画像に対し、その部分が例えば病変部の可能性がある場合等、その部分の状態をより詳しく調べたいような場合には、図示しない焦点位置の変更操作手段を操作し、被検部13における焦点23の位置を深さ方向に変更する。
【0038】
つまり、走査面25を被検部13に対して深さ方向に移動して調べたい場合には、Z駆動回路33に駆動の指示信号を送り、圧電素子28の収縮をコントロールする。これによって圧電素子28は符号29で示すZ方向に伸縮し、これにともなって先端カバー12もZ方向に移動する。
【0039】
このとき、焦点23の位置は移動しないが、先端カバー12の位置をZ方向に移動することによって被検部13における焦点23の位置は別の深さ位置に変更され、その位置を観察することができるようになる。このとき、圧電素子28に加えた電圧から、先端カバー12の深さ方向の位置変更量を計測できるので、どの深さでの画像を得ているかも分かる。
【0040】
また、ここでXY駆動回路32によって、例えば可動ミラー17のみ駆動し、可動ミラー18は停止させ、代わりにZ駆動回路33で圧電素子28をゆっくりと駆動すると、焦点23は深さ方向への切断面30上を2次元的に走査し、この切断面30の2次元画像情報を得ることつまり断層画像情報を得ることがができる。切断面30上を2次元的に走査する様子は図5において、Y方向をZ方向とすれば、走査面25が切断面30での走査となる。
【0041】
上述のようにこのファイバ6bに入射された光は、4端子カプラ7によって二つに分けられ、フォトディテクタ34によって検出され、その電気信号は画像処理回路35に入力され、この画像処理回路35ではXY駆動回路32、Z駆動回路33の駆動波形を参照して、焦点位置がどこのときの信号出力であるかを計算し、さらにこの点における後方散乱光の強さを計算し、これらを繰り返すことによって切断面30の後方散乱光を画像化し、モニタ36に表示する。また、必要に応じて画像データを記録装置37に記録する。
【0042】
本実施の形態は以下の効果を有する。
細い光プローブ4の先端に共焦点顕微鏡を構成したので、体腔内を顕微鏡観察することができる。
【0043】
光プローブ4の軸方向を観察できるように構成したので、より観察対象に押し当てやすい。
【0044】
対象物に押し当てる透明窓部材を設けたので、対象物が光プローブ4の先端に対して動かない状態で観察することができる。
【0045】
レーザ光の焦点23の位置を被検部13の深さ方向に対して相対的に連続的に移動可能に構成しているので、被検部13の様々な深さの面の観察像を得ることができ、検査対象を詳しく調べたり、診断するのに便利である。また、断層像を得ることもできる。
【0046】
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態を図6を参照して説明する。本実施の形態は第1の実施の形態の構成を変形したもので、Z方向への焦点移動手段のみが異なる。他の部分の説明は省略する。
本実施の形態では圧電素子28はなく、透明な先端カバー12は光学枠10に接着されている。
【0047】
また、先端カバー12には液晶レンズ40がその内面に固定されている。この液晶レンズ40の内部には液晶を満たした例えば、平凸レンズ状の二つの液晶セル41,42が設けられている。液晶セル41,42はガラス板43,44にそれぞれ固定され、さらにその間をガラス部45が満たしている。
【0048】
また、液晶セル41の上面と下面にはそれぞれ透明電極(図示しない)が配置されており、これらは互いに絶縁されている。この透明電極間に電圧を加えると、液晶セル41内の液晶分子の配列が変わり、屈折率が変わるように構成されている。液晶セル42も同様である。これらの電極からの配線はケーブル19を介して図4に示した制御部5のZ駆動回路33へ接続されている。
その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
【0049】
次に本実施の形態の作用を説明する。
Z駆動回路33で液晶セル41,42の透明電極に加える電圧を変更することによって、液晶セル41,42の屈折率が変わり、これに伴って焦点23の位置をZ方向29に移動することができる。
【0050】
これによって被検部13の別の深さを観察することができるようになる。また、ここでXY駆動回路32によって、例えば可動ミラー17のみ駆動し可動ミラー18は停止させ、代わりにZ駆動回路33で液晶セル41、42の屈折率をゆっくりと駆動すると、焦点23は深さ方向に切った切断面30上を走査することができ、この切断面30の画像化ができる。
【0051】
本実施の形態は以下の効果を有する。
細い光プローブ4の先端に共焦点顕微鏡を構成したので、体腔内を顕微鏡観察することができる。
光プローブ4の軸方向を観察できるように構成したので、より観察対象に押し当てやすい。
対象物に押し当てる透明窓部材を設けたので、対象が光プローブ4の先端に対して動かない状態で観察することができる。
【0052】
レーザ光の焦点23を被検部13の深さ方向に対して相対的に移動可能に構成されているので、被検部13の様々な深さの面を観察することができる。また、断層像を得ることもできる。
焦点23の光軸方向の移動に液晶レンズ40を用いたので第1の実施の形態よりも簡単な構成で焦点23の光軸方向の移動が実現できる。
【0053】
(第3の実施の形態)
次に本発明の第3の実施の形態を図7を参照して説明する。
本実施の形態は第2の実施の形態を変形した構成であり、具体的には液晶レンズ40が形状を変化させる可変焦点レンズとしての変形レンズ50に変わっただけであるので他の部分の説明は省略する。
【0054】
つまり、先端カバー12の内面には変形レンズ50が固定されており、この変形レンズ50はその形状を変化させることにより、その変形レンズ50の焦点が変化するものである。
【0055】
この変形レンズ50の内部にはその中央部の周囲に複数の駆動ダイヤフラム51,52(図示ではその内の二つのみ)が設けてある。各ダイヤフラム51、52には板状の圧電素子53,54がそれぞれ貼り付けられている。また、変形レンズ50における周辺側の複数のダイヤフラム51、52の中央部には薄い膜で構成されたレンズ部55も設けてある。
【0056】
また、変形レンズ50の内部は透明な作動流体56で満たされている。圧電素子53,54からの配線はケーブル19を介して図4に示す制御部5のZ駆動回路33へ接続されている。
【0057】
そして、圧電素子53,54に電圧を加えるとダイヤフラム51、52が膨らみ、電圧を切るとほぼ平坦な形状になる。(図7では電圧を加えたときのものである。)また、これに伴って変形レンズ50のレンズ部55が変形するが、このときレンズ部55は適当な凸レンズ形状になるような膜厚を分布させた構成になっている。
【0058】
次に本実施の形態の作用を説明する。
Z駆動回路33で圧電素子53,54に加える電圧を変更することによって、駆動ダイヤフラム51、52が膨張して、これに伴って、変形レンズ50の曲率は減少して、焦点23は変形レンズ50から遠くなる方向に移動する。逆に圧電素子53、54に加える電圧を下げると、駆動ダイヤフラム51、52が平坦になり、これに伴って、変形レンズ50の曲率が大きくなり、焦点23は変形レンズ50に近くなる方向に移動する。
【0059】
このように焦点23の位置をZ方向29に移動することができる。これによって被検部13の別の深さを観察することができるようになる。また、ここでXY駆動回路32によって、例えば可動ミラー17のみ駆動し、可動ミラー18は停止させ、代わりにZ駆動回路33で圧電素子53、54をゆっくりと駆動すると、焦点23は深さ方向に切った切断面30上を走査することができ、この切断面30の画像化ができる。
【0060】
本実施の形態は以下の効果を有する。
細い光プローブ4の先端に共焦点顕微鏡を構成したので、体腔内を顕微鏡観察することができる。
光プローブ4の軸方向を観察できるように構成したので、より観察対象に押し当てやすい。
【0061】
対象物に押し当てる透明窓部材を設けたので、対象が光プローブ4の先端に対して動かない状態で観察することができる。
レーザ光の焦点23を被検部13の深さ方向に対して相対的に移動可能に構成されているので、被検部13の様々な深さの面を観察することができる。また、断層像を得ることもできる。
【0062】
焦点23の光軸方向の移動に変形レンズ50を用いたので第1の実施の形態よりも簡単な構成で焦点23の光軸方向の移動が実現できる。
【0063】
(第4の実施の形態)
次に本発明の第4の実施の形態を図8を参照して説明する。
本実施の形態は第1の実施の形態を変形した構成のものであり、先端カバー12を移動させる手段が変わっただけで他の部分の説明は省略する。
【0064】
本実施の形態では先端カバー12と光学枠10が嵌合して、先端カバー12は深さ方向29に移動自在になっている。また、先端カバー12と光学枠10との嵌合部にはOリング60が設けられており、内部の水密を保つ水密構造になっている。
【0065】
また、光学枠10にはその軸方向に孔61が設けられ、この孔61はチューブ62を介して(図4のZ駆動回路33の代わりに設けた)Z駆動装置64に接続されている。Z駆動装置64はポンプや弁によって構成され、チューブ62への流体の注入やチューブ62からの液体の吸出しが可能に構成されている。
【0066】
また、先端カバー12と光学枠10の間部63は透明な流体で満たされている。
また、本実施の形態のフォトディテクタ34の前面には図示しないフィルタが設けられている。このフィルタは、レーザの波長よりも長い波長のみを通過できるようになっている。
【0067】
次に本実施の形態の作用を説明する。
走査面25を被検部13に対して深さ方向に移動したい場合には、Z駆動装置64によって先端カバー12をZ方向29に移動させる。Z駆動装置64によってチューブ62、孔61を介して流体を間部63に送り込むと、先端カバーl2は光学ユニット11から遠ざかる方向に移動する。逆に間部63から液体を吸い出すと先端カバー12を光学ユニット11から近づく方向に移動する。
【0068】
このとき、焦点23の位置は移動しないので、先端カバー12をZ方向に移動することによって被検部13の別の深さを観察することができるようになる。このとき、供給した液体量を計測しておくことで、先端カバー12の位置を計測できるので、どの深さの画像を得ているかもわかる。
【0069】
また、ここでXY駆動回路32によって、例えば可動ミラー17のみ駆動し、可動ミラー18は停止させ、代わりにZ駆動装置64で先端カバー12をゆっくりと駆動(移動)すると、焦点23は深さ方向に切った切断面30上を走査し、この切断面30の画像化ができる。
【0070】
また、本実施の形態ではフォトディテクタ34の前面にフィルタを設けたので、被検部13からの自家蛍光を観察することができるようになる。
また、予め投与しておいた蛍光物質を観察しても良い。
【0071】
また、フォトディテクタ34の代わりに分光器を用いても良い。この場合、被検部13からの蛍光の波長を詳しく測定することができる。
また、流体の出し入れでなく、流体の熱膨張を用いて先端カバー12を移動しても良い。
また、光源として2フォトンレーザを用いても良い。
【0072】
本実施の形態は以下の効果を有する。
細い光プローブ4の先端に共焦点顕微鏡を構成したので、体腔内を顕微鏡観察することができる。
【0073】
光プローブ4の軸方向を観察できるように構成したので、より観察対象に押し当てやすい。
対象物に押し当てる透明窓部材を設けたので、対象が光プローブ4の先端に対して動かない状態で観察することができる。
【0074】
レーザ光の焦点23を被検部13の深さ方向に対して相対的に移動可能に構成されているので、被検部13の様々な深さの面を観察することができる。また、断層像を得ることもできる。
【0075】
また、被検部13からの蛍光を観察することができる。
さらに分光器を用いることによって、被検部13からの蛍光の波長を詳しく測定することができる。
【0076】
(第5の実施の形態)
次に本発明の第5の実施の形態を図9、図10を用いて説明する。
本実施の形態は第1の実施の形態と、光プローブ4の先端部9の構造が異なっただけであるので、他の部分の説明は省略する。
【0077】
本実施の形態では先端カバー12は光学枠10に着脱自在に接続される構成にしている。
また、本実施の形態で使用するレーザ光源は波長可変レーザで、このレーザもレーザ駆動回路31で駆動される。
また、本実施の形態ではZ駆動回路33は用いないで、可変波長レーザの波長を変える手段が設けてある。
【0078】
また、本実施の形態では先端カバー12を外して図10に示すようにその上面の中央付近に例えば凹面レンズ部71を設けた広角観察用の先端カバー72が取り付けられるようになっている。
【0079】
次に本実施の形態の作用を説明する。
図9に示すように走査面25を被検部13に対してその深さ方向に移動したい場合には、レーザ駆動回路31によって可変波長レーザの波長を変える。これにより、波長が変わると回折格子レンズ24による焦点23の位置が深さ方向に変わる。一般に波長が長くなるほど焦点23の位置が回折格子レンズ24側に近くなり、波長が短くなるほど焦点23の位置が遠くなる。
【0080】
これによって被検部13の走査面25をZ方向29に移動して観察することができるようになる。
【0081】
また、ここでXY駆動回路32によって、回転ミラー17,18に加わる電圧や周波数を変更することによって、走査する視野の範囲も変えることができる。また、広角観察用の先端カバー72を取り付けると図10のようにより遠い位置で焦点73を結び、広い範囲を走査できるようになる。
【0082】
この場合にも回転ミラー17,18に加わる電圧を変化させることにより、走査面74上で走査することができる。また、可変波長レーザの波長を変えることにより、深さ方向75に走査して、断層画像を得ることもできる。
【0083】
本実施の形態は以下の効果を有する。
細い光プローブ4の先端に共焦点顕微鏡を構成したので、体腔内を顕微鏡観察することができる。
光プローブ4の軸方向を観察できるように構成したので、より観察対象に押し当てやすい。
【0084】
対象物に押し当てる透明窓部材を設けたので、対象が光プローブ4の先端に対して動かない状態で観察することができる。
レーザ光の焦点23或いは73と被検部13が被検部13の深さ方向に対して相対的に移動可能に構成されているので、被検部13の様々な深さの面を観察することができる。
【0085】
また、可変波長レーザを用いて焦点23或いは73を移動させているので、光プローブ4の先端部9の構成が第1の実施の形態よりも簡単である。
また、走査範囲を変えることができるようになった。
【0086】
また、凹面レンズ部71を設けた先端カバー72を着脱自在にしたので、視野範囲を大きく変えることができる。
なお、凹面レンズ部71を設けた先端カバー72の場合で説明したが、凸面レンズを設けた先端カバーを取り付けて深さ方向の観察位置を変えられるようにしても良い。
【0087】
(第6の実施の形態)
次に本発明の第6の実施の形態を図11を参照して説明する。
本実施の形態は第5の実施の形態と、光プローブ4の先端部9が異なっただけで他の部分の説明は省略する。
本実施の形態では先端カバー12は光学枠10に接着されている。
【0088】
また、本実施の形態で使用する光源部2のレーザ光源は通常のレーザ光源である。
また、本実施の形態ではZ駆動回路33は用いない。
また、本実施の形態では光学ユニット11の上板16には複屈折レンズ76が貼り付けられている。この複屈折レンズ76は偏光の向きによって焦点位置が異なる。例えば、紙面に平行な方向の偏光に対しては焦点位置が焦点23となり、紙面に垂直な方向の偏光に対しては焦点位置が焦点77となる。
【0089】
次に本実施の形態の作用を説明する。
複屈折率レンズ76を通る光は、偏光の方向によって屈折率が異なるため、焦点23の他に焦点77を結ぶ。通常の押し付け観察時には、焦点77は被検部13の深部にあるので、ほとんど光はもどってこないため、走査面25の像のみがえられる。
【0090】
また、光プローブ4を被検部13からある程度離して、被検部13が2点鎖線で示す位置78にその表面位置がある場合は、焦点23には対象物がないため、この点からの光は戻ってこないのに対し、焦点77からの光は戻ってくるので、走査面79のみの像が観察される。
【0091】
このとき、焦点23と焦点77では複屈折レンズ76からの距離が異なるため、走査面79は走査面25よりも広くなる。従って、本光プローブ4では、光プローブ4の用い方によって2種類の走査範囲を選択することができる。
【0092】
本実施の形態は以下の効果を有する。
細い光プローブ4の先端に共焦点顕微鏡を構成したので、体腔内を顕微鏡観察することができる。
光プローブ4の軸方向を観察できるように構成したので、より観察対象に押し当てやすい。
【0093】
対象物に押し当てる透明窓部材を設けたので、対象が光プローブ4の先端に対して動かない状態で観察することができる。
走査範囲を選択することができる。
【0094】
(第7の実施の形態)
次に本発明の第7の実施の形態を図12〜図14を参照して説明する。
図12に示す本発明の第7の実施の形態の光走査プローブ装置81は、光診断等のための光の発光手段を内蔵した制御装置82と、この制御装置82にその基端部(後端部)が着脱自在で接続され、被検体内に挿入され、光伝達手段を内蔵した光プローブ83と、制御装置82と接続され、制御装置82内の映像信号生成手段から出力される映像信号を表示するモニタ84とから構成される。
【0095】
制御装置82は例えば白色光源85を内蔵し、この白色光源85からの光はコリメートレンズ86により平行光にされ、この平行光は偏光ビームスプリッタ87を経てこの偏光ビームスプリッタ87の偏光方向に平行な直線偏光となって、スポット状の光を通過させる複数のピンホール88が形成されたニポウディスク89に入射される。
【0096】
このニポウディスク89はモータ90により一定速度で回転される。この回転されたニポウディスク89のピンホール88を通過した光は集光レンズ91により集光されて光プローブ83側に入射される。
【0097】
光プローブ83は細長の伝達ファイバ92で構成され、その後端部を制御装置82に設けたコネクタ部82aに嵌合して着脱自在に接続される。そして、この後端部がコネクタ部82aに接続された場合、集光レンズ91で集光された位置に伝達ファイバ92の後端部が位置するようになっている。
【0098】
伝達ファイバ92はチューブ93とその内部に挿通されたファイババンドル94で構成されている。内部のファイババンドル94としては、直径2mm程度の画像伝送用光ファイバを用いる。これは1本が1画素に相当するもので、これを数万本束ねたものであり、集光レンズ91により集光されて入射される光を先端側に伝達する。
【0099】
この光プローブ83の先端部95は図13に示すような構成になっている。つまり、光プローブ83の外套管としてのチューブ93の先端及びファイババンドル94の先端には硬質部材の先端本体96が接着固定されている。
【0100】
この先端本体96には、ファイババンドル94の先端面に対向して、1/4波長板97と対物レンズ98とが固定されている。
【0101】
そして、ファイババンドル94を経て伝達された直線偏光の光は1/4波長板97を経て円偏光にされ、対物レンズ98により被検部(対称組織)99に集光照射されれる。被検部99に集光照射される光は結像位置(焦点)100でスポット光となる。
【0102】
また、被検部99側で反射された光は対物レンズ98で集光され、1/4波長板97を経て往路とは90度偏光方向が異なる直線偏光の光となり、ファイババンドル94、集光レンズ91を経てニポウディスク89に戻る。この場合、焦点100から戻る光のみがピンホール88を通り、焦点100以外からの光はピンホール88の周囲の遮光部で遮光される。
つまり、焦点100からの戻る光のみが往路とは逆の経路を経て偏光ビームスプリッタ87に入射する。
【0103】
そして、この偏光ビームスプリッタ87により反射されて、これに対向する結像レンズ101によりその結像位置に配置された電荷結合素子(CCDと略記)102に結像される。
【0104】
このCCD102で光電変換された光はコントローラ104内の映像信号生成回路に入力され、映像信号に変換されてモニタ84に出力され、モニタ84の表示面に共焦点画像を表示する。
また、コントローラ104には記録装置105が接続されており、映像信号を記録することができる。
【0105】
また、このコントローラ104は白色光源85の点灯動作を制御したり、モータ90の回転を制御する。また、モータ90の回転位置を検出する図示しないエンコーダからの信号が入力され、このモータ90の回転位置に同期して、映像信号生成の動作を行う。
【0106】
また、図13に示すように、先端部95には透明な先端カバー111の基端が嵌合するように取り付けられ、この先端カバー111は先端本体96に対して光軸方向112に移動可能になっている。この先端カバー111は組織を固定しやすいように凸状になっている。
【0107】
また、Oリング113によって先端カバー111の内部114は気密状態になっている。また、先端本体96には小型の圧力センサ115が設けられており、ケーブル116を介してコントローラ104に接続されており、先端カバー111の内部114の圧力を検知することにより、先端カバー111の光軸方向112の移動位置を検出できるようにしている。
【0108】
次に本実施の形態の作用を以下に説明する。
白色光源85から出射した光はコリメートレンズ86によって平行光となり、偏光ビームスプリッタ87では偏光の向きが一致する光のみが透過する。この光はニポウディスク89の上面に照射される。
【0109】
この照射光の内ピンホール88を通った光だけが集光レンズ91によって光プローブ83に導かれ、伝達ファイバ92の端部、つまりその内部のファイババンドル94の後端面94aに集光される。このファイババンドル94を伝播して、先端部94bから出射される。この照明光は、1/4波長板97で円偏光になった後、対物レンズ98によって集光され、透明窓部材としての先端カバー111の少し先に焦点100を結ぶ。
【0110】
光プローブ83は図13のように観察時には対象組織99に押し当てて用いられるので、組織内部で焦点100を結ぶようになる。このとき組織からの反射光は、同様の経路を通って戻り1/4波長板97を通ることにより、ファイババンドル94の先端部94bから出た光とは偏光の向きが90度異なる光となってファイババンドル94の先端部94bに入射される。
【0111】
この光は再びファイババンドル94を伝播して同じ光路を逆に戻り、集光レンズ91によってピンホール88に焦点を結ぶ。このとき、共焦点効果によって対象組織99上の焦点100で反射した光のみがピンホール88を通過し、焦点100以外からの反射光、散乱光はピンホール88に焦点が合わないため、除去される。
【0112】
ピンホール88を通過した光は偏光ビームスプリッタ87へ向かう。ここで、光の偏光面は最初に偏光ビームスプリッタ87を透過した光とは偏光面が90度異なるため偏光ビームスプリッタ87によって反射され、結像レンズ101によってCCD102に結像される。また、ニポウディスク89上、ファイババンドル94の端面94a,94bなどで反射した光は、偏光面がそのままなので偏光ビームスプリッタ87を透過して、CCD102で受光されない。
【0113】
続いてニポウディスク89を回転させたときの動作について述べる。なお、図14ではニポウディスク89に設けた複数のピンホール88を説明上88a,88b等で区別して説明する。
【0114】
図14のようにニポウディスク89が回転すると、ピンホール88aの位置が移動する。これに伴って、ピンホール88aを通過し、集光レンズ91により集光された光によってできる焦点120aもこれに伴って図14のような軌跡121aを描いて移動する。つまり、符号Aで示す方向に軌跡121aを描くように移動する。
【0115】
ニポウディスク89が更に回転して焦点120aが光プローブ3の基端部を外れると、次のピンホール88bを通過した光によってできた焦点が同様の軌跡121bを描いて移動する。
【0116】
このとき、ピンホール88bはピンホール88aよりも小さい半径上に位置するのでその焦点の軌跡121bも同様に軌跡121aからずれる。これを繰り返すことによって焦点は光プローブ83の後端部を2次元的に走査する。この場合、ファイババンドル94の後端部94a断面積は、焦点120aが走査される範囲よりも小さいように構成されている。
【0117】
また、ピンホール88aを通った光でファイババンドル94を伝播して先端部95に伝わり、対象組織99に照射され、その焦点100からの戻り光は同様の光路を通って再びピンホール88aに集光されてこのピンホール88aを通る光はCCD102上に焦点123を結び、この焦点123もニポウディスク89の回転に伴って同様に符号Bで示す方向にCCD102上を走査する。
【0118】
また、このスキャンにともない先端部95では光が出射される向きが変わるため、焦点100も対象組織99の焦点100を含む走査面125上を走査することになる。
このように、対象組織99上を焦点100が走査して、その情報がCCD102に結像される。
【0119】
コントローラ104はニポウディスク89の回転制御を行うと共に、CCD102の画像信号から映像信号に変換する処理を行い、この映像信号をモニタ84に送り、モニタ84の表示面に共焦点画像を表示する。また、必要に応じて記録装置105に保存する。
【0120】
また、対象組織99のより深い面の情報を得たい場合には、プロ―ブ83の先端部95を対象組織99により強く押し当てる等、押しつける強さを変更する。このとき、窓部材としての先端カバー111に対すして先端本体96の先端面は図13の右方向に移動し、焦点100は対象組織99のより深い部分側に移動し、その移動した位置で2次元的に走査することになる。
【0121】
このとき先端カバー111の内部の圧力が高くなり、この圧力は圧力センサ115で検出される。この信号はコントローラ104に送られ、この圧力情報から、どの深さを観察しているかを知ることができる。
また、対象組織99から光プローブ83の先端を押しつけた状態から先端を離すと、内部の圧力によって、先端カバー111は最初の位置に戻る。
【0122】
このように、本実施の形態では対象組織99に適度な強さで押し当てることにより、観察したい深さの情報を得ることができる。
【0123】
本実施の形態は以下の効果を有する。
細い光プローブ83の先端に共焦点顕微鏡を構成したので、体腔内を顕微鏡観察することができる。
光プローブ83の軸方向を観察できるように構成したので、より観察対象に押し当てやすい。
【0124】
光の走査手段としてニポウディスク89を用いたので、高速な走査が実現できる。
光の伝達にファイババンドル94を用いたので、走査を手元側で行うことができ、光プローブ83の先端部95の構成を簡単にできる。
また、対象物に押し付ける窓部材を凸状にしたので、第1の実施の形態よりも対象物を固定しやすくなる。
【0125】
また、窓部材を移動可能に構成したので、対象組織の深さの異なる面を観察できる。
また、圧力センサ115を設けたので、どの深さを観察しているかを知ることができる。
【0126】
(第8の実施の形態)
次に本発明の第8の実施の形態を図15を参照して説明する。
本実施の形態は第7の実施の形態の光プローブ83の先端部の変形例で、違う部分のみ記す。
【0127】
光プローブ83先端部95は次のようになっている。第7の実施の形態と同様にチューブ93の先端に先端本体96が接着固定されている。また、ファイババンドル94の先端にも先端本体96は固定されている。また、ファイババンドル94の先端面には1/4波長板97が固定されている。また、窓部材となる先端カバー111は先端本体96の先端に対して固定されている。
【0128】
また、対物レンズ98はレンズ枠130に固定されており、このレンズ枠130は対物レンズ98の光軸と平行な軸方向131に移動可能となっている。また、レンズ枠130には押し引きが可能なプッシュプルロッド132が固定されている。プッシュプルロッド132のもう一端は図示しない直動アクチュエータに接続されている。直動アクチュエータは図12のコントローラ104に接続されている。
【0129】
そして、この直動アクチュエータを介してプッシュプルロッド132を軸方向131に移動することにより、焦点100の位置を対象組織99の深さ方向に可変できるようにしている。
【0130】
また、先端本体96には1本の光ファイバ134がその先端がレンズ枠130に対向するように設けてあり、この光ファイバ134はコントローラ312内部の光源とディテクタ(図示しない)に接続されている。
そして、この光源からの光を光ファイバ134により伝送し、その先端面に対向するレンズ枠130からの反射光をディテクタで検出し、その検出された光強度により、レンズ枠130に取り付けられた対物レンズ98の軸方向131の位置或いは焦点100の位置を算出できるようにしている。
【0131】
次に本実施の形態の作用を説明する。
焦点100を走査面125上で得る作用は第7の実施の形態と同様である。従って、走査面125を軸方向131に移動させる機構の作用を説明する。
【0132】
コントローラ104によって直動アクチュエータを駆動すると、この動力はプッシュプルロッド132を伝わってレンズ枠130が軸方向に移動する。このとき対物レンズ98の移動にともなって、焦点100も光軸方向135に移動する。このとき走査面125も軸方向135に移動することができる。
【0133】
また、光ファイバ134はコントローラ104の内部の光源からの光を先端部に伝える。ここでこのファイバ134からの光はレンズ枠130におけるファイバ134の先端に対向する部分で反射して、再びファイバ134の先端面に入射し、コントローラ104の内部のディテクタに導かれる。
【0134】
ここでレンズ枠130が移動すると、ディテクタに導かれる光量が変化することを利用してレンズ枠130の移動量を正確に知ることができる。これによって、どの深さを観察しているかが分かる。
【0135】
また、本実施の形態では対物レンズ98を移動させたが、同様の方法でファイババンドル94の端部や、窓部材としての先端カバー111を軸方向131に移動させても良い。
【0136】
本実施の形態は以下の効果を有する。
細い光プローブ83の先端に共焦点顕微鏡を構成したので、体腔内を顕微鏡観察することができる。
光プローブ83の軸方向を観察できるように構成したので、より観察対象に押し当てやすい。
【0137】
走査としてニポウディスク89を用いたので、高速な走査が実現できる。
光の伝達にファイババンドル94用いたので、走査を手元側で行うことができ、光プローブ83の先端部95の構成を簡単にできる。
また、対象物に押し付ける窓部材を凸状にしたので、第1の実施の形態よりも対象物を固定しやすくなる。
【0138】
また、対物レンズ98を移動可能に構成したので、対象組織の深さの異なる面を観察できる。
【0139】
また、第7の実旋の形態よりも正確に深さ方向の位置が分かる。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【0140】
[付記]
(0)体腔内に挿入される光プローブと、
被検部に光を照射するための光を発生する光源と、
前記光源からの光を光プローブの先端に導くための光伝達手段と、
前記光を被検部に集光照射する集光手段と、
前記集光手段によって被検部側に集光された焦点を該集光手段の光軸方向と直交する方向に走査する光走査手段と、
前記被検部からの戻り光を光源からの光と分離する分離手段と、
前記分離された光を検出する光検出手段と、
からなる光走査プローブ装置において、
前記被検部側に集光された焦点の位置を前記集光手段の光軸方向に沿って変更可能とする変更手段を設けたことを特徴とする光走査プローブ装置。
【0141】
(1)体腔内に挿入されるプローブと、
被検部に光を照射するための光を発生する光源と、
前記光源からの光をプローブ先端に導くための光ファイバと、
前記光を被検部に集光照射させる集光手段と、
前記集光手段によって集光された焦点を走査する光走査手段と、
前記被検部からの戻り光を光源からの光の光路から分離する分離手段と、
前記分離された光を検出する光検出手段と、
からなる光走査プローブ装置において、
前記集光手段によって集光された光の焦点を光軸方向に連続的に移動させる焦点移動手段を設けたことを特徴とする光走査プローブ装置。
【0142】
(2)前記光源はレーザ光源であることを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(3)前記焦点移動手段はプローブの軸方向に焦点を移動させることを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(4)前記光走査手段はプローブ先端部に設けられたスキャニングミラーであることを特徴とする付記1記載の光走査プローブ走査装置。
【0143】
(5)前記光ファイバはバンドルファイバで、前記光走査手段はバンドルファイバに入射される光を走査することを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(6)前記光走査手段はピンホールを設けたニポウディスクを有することを特徴とする付記5記載の光走査プローブ装置。
(7)前記光走査プローブ装置は共焦点光学系をなすことを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
【0144】
(8)前記被検部からの戻り光は光源からの光と同じ光ファイバを通ってプローブ外部に導かれることを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(9)前記分離手段は光ファイバによってプローブ外部に導かれた光を分離することを特徴とする付記8記載の光走査プローブ装置。
(10)前記光検出装置は分光手段を有することを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
【0145】
(11)前記戻り光から蛍光のみを抽出する手段を設けたことを特徴とする付記1の光走査プローブ装置。
(12)前記焦点移動手段は可変焦点レンズであることを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(13)前記焦点移動手段は屈折率を変化させる可変焦点レンズであることを特徴とする付記12記載の光走査プローブ装置。
【0146】
(14)前記焦点移動手段は形状を変化させる可変焦点レンズであることを特徴とする付記12記載の光走査プローブ装置。
(15)前記焦点移動手段は前記レーザ光源の波長を変化させることによって行うことを特徴とする付記12記載の光走査プローブ装置。
(16)前記焦点移動手段は、プローブ先端部に対して集光手段が移動することを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
【0147】
(17)前記焦点移動手段は、プローブ先端部が集光手段に対して移動することを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(18)前記焦点移動手段は、光ファイバ先端部を軸方向に移動することを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(19)前記移動量を測定する測定手段を有することを特徴とする付記16,17,18記載の光走査プローブ装置。
【0148】
(20)前記焦点移動手段は、プローブ先端部に設けられたアクチュエータによって駆動されることを特徴とする付記16,17,18記載の光走査プローブ装置。
(21)前記アクチュエータは圧電素子であることを特徴とする付記20記載の光走査プローブ装置。
(22)前記アクチュエータは流体の移動によって駆動されることを特徴とする付記20記載の光走査プローブ装置。
【0149】
(23)前記焦点移動手段は、プローブ後端部付近に設けられたアクチュエータによって駆動されることを特徴とする付記19記載の光走査プローブ装置。
(24)前記アクチュエータの動力をプローブ先端部に伝達する伝達要素を有することを特徴とする付記23記載の光走査プローブ装置。
(25)前記焦点移動手段はプローブ先端部に加わった外力によってプローブ先端部が受動的に移動可能となる移動手段であることを特徴とする付記17記載の光走査プローブ装置。
(26)前記の移動に伴って変化する圧力を測定する測定手段を有することを特徴とする付記25記載の光走査プローブ装置。
【0150】
(27)前記焦点移動手段はプローブ先端部に着脱自在に設けられた第2の集光手段で、第2の集光手段を着脱することによって焦点を移動することを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(28)前記焦点移動手段は、前記集光手段が複数の焦点を結ぶように構成されており、前記焦点を選択することによって焦点を移動させることを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(付記27,28の背景)
(従来技術の問題点)従来技術では、対物レンズを選択するために光学系を光プローブの軸方向に移動させている。このような系では光プローブの軸方向の観察が難しく、扱いにくいという問題点がある。
(目的)光プローブの軸方向の観察が容易にできる光走査プローブ装置を提供することを目的として、付記27、28の構成にした。
(作用)直視状態でも容易に焦点距離を変えることができることである。
【0151】
(29)前記スキャニングミラーは駆動する周波数、電圧によって前記焦点の走査範囲が変わることを特徴とする付記4記載の光走査プローブ装置。
(30)前記焦点移動手段によって、焦点の走査範囲が変わることを特徴とする付記1記載の光走査プローブ装置。
(付記29,30の背景)
(従来技術の問題点)先行技術には、焦点の走査される範囲を連続的に変える手段が無く、倍率或いは走査範囲を様々に変えることができないという欠点がある。
(目的)倍率或いは走査範囲を連続的に変更可能な光走査プローブ装置を提供することであり、その目的を達成するために付記29、30の構成にした。
(作用)焦点の走査される範囲を連続的に変化させることができる。
【0152】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、調べたい部分に対して焦点の位置をその光軸方向に変えることによって、その深さ方向に沿って観察像を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の光走査プローブ装置の全体構成を示す図。
【図2】光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【図3】光学ユニットの構成を示す透視図。
【図4】制御部の構成を示すブロック図。
【図5】可動ミラーを駆動した場合の焦点の走査の様子を示す図。
【図6】本発明の第2の実施の形態における光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【図7】本発明の第3の実施の形態における光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【図8】本発明の第4の実施の形態における光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【図9】本発明の第5の実施の形態における光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【図10】広角観察用の先端カバーを取り付けた状態での光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【図11】本発明の第6の実施の形態における光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【図12】本発明の第7の実施の形態の光走査プローブ装置の全体構成を示す図。
【図13】光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【図14】ニポウディスクを回転させた場合の作用説明図。
【図15】本発明の第8の実施の形態における光プローブの先端部の構成を示す断面図。
【符号の説明】
1…光走査プローブ装置
2…光源部
3…光伝達部
4…光プローブ
5…制御部
6a,6b,6c,6d…光伝達用ファイバ
7…4端子カプラ
8…チューブ
9…先端部
10…光学枠
11…光学ユニット
12…先端カバー
13…被検部
14…基板
15…スペーサ
16…上板
17,18…可動ミラー(回動ミラー)
19…ケーブル
21、22…ミラー
23…焦点
24…回折格子レンズ
25…走査面
28…圧電素子
29…被検部の深さ方向
30…切断面
31…レーザ駆動回路
32…XY駆動回路
33…Z駆動回路
34…フォトディテクタ
35…画像処理回路
36…モニタ
37…記録装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention transmits light through a light transmission means in an optical probe, scans light focused and irradiated from the tip to the test portion side, detects return light from the focal position, and detects optical image information. The present invention relates to an optical scanning probe device for obtaining
[0002]
[Prior art]
In recent years, unlike a normal optical microscope that optically magnifies and observes a subject, a confocal microscope that obtains optical information of the focal position by scanning the focal point on the side of the subject under a confocal relationship is provided. For example, it is disclosed in WO 90/00754.
[0003]
This prior art discloses an optical scanning microscope having different focal lengths by arranging two types of objective lenses having different focal lengths in parallel, moving the optical system and selectively using the two types of objective lenses.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art cannot change the focal position on the optical axis of one objective lens, and there is no means for continuously moving the focal point in the depth direction on the same optical axis.
That is, in the conventional technique, when the focus position is moved in the depth direction with respect to the part to be examined, the observation position is also changed when the objective lens as the condensing means is changed from one to the other. Therefore, it is inconvenient to examine the part to be examined along the depth direction.
In addition, since the focal point cannot be continuously moved in the depth direction, a tomographic image and three-dimensional information cannot be obtained.
[0005]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an optical scanning probe apparatus capable of obtaining an observation image along a depth direction of a portion to be examined.
[0006]
Another object of the present invention is to provide an optical scanning probe apparatus capable of continuously moving the focal point in the optical axis direction.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical scanning probe apparatus according to claim 1, wherein an optical probe inserted into a body cavity, a light source for generating light for irradiating light to a test part, and light from the light source A light transmitting means for guiding the light to the tip of the optical probe, a light collecting means for condensing and irradiating the light to the test part, and a focus focused on the test part side by the light collecting means An optical scanning unit that scans in a direction perpendicular to the optical axis direction, a separating unit that separates return light from the test portion from light from a light source, and a light detecting unit that detects the separated light. Provided with a changing means for changing the position of the focal point condensed on the test portion side along the optical axis direction of the condensing means.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 to 5 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows the overall configuration of the optical scanning probe apparatus of the first embodiment, and FIG. 2 shows the configuration of the tip of the optical probe. 3 shows the configuration of the optical unit, FIG. 4 shows the configuration of the control unit, and FIG. 5 shows the state of focus scanning when the movable mirror is driven.
[0009]
As shown in FIG. 1, the optical scanning probe device 1 according to the first embodiment of the present invention can be inserted into a body cavity or the like, a light source unit 2 that generates light, a light transmission unit 3 that transmits the light, and the like. And an optical probe 4 for emitting light passing through the light transmission unit 3 from the tip side to the subject side and guiding the return light to the light transmission unit 3, and return light from the optical probe 4 And a control unit 5 that performs signal processing to detect and image the light through the light transmission unit 3 and control of the optical scanning means provided in the optical probe 4.
[0010]
The light source unit 2 is configured by a laser oscillation device that outputs laser light, for example. An argon laser having a wavelength of 488 mm is suitable for cell observation.
The optical transmission unit 3 includes optical transmission fibers (simply abbreviated as “fibers”) 6a, 6b, 6c, and 6d, and a four-terminal coupler 7 that bifurcates them and optically couples them. The fibers 6a, 6b, 6c, and 6d are single mode fibers.
[0011]
The end of the fiber 6a is connected to the light source unit 2, the end of the fiber 6c is connected to the control unit 5, and the end of the fiber 6d is connected to a non-reflective device or the like (closed).
[0012]
The fiber 6b is long and is guided to the tip end portion 9 through, for example, the inside of the flexible tube 8 constituting the outer tube of the optical probe 4. For example, the light tube 4 can be inserted into a body cavity inserted into a treatment instrument channel of an endoscope.
[0013]
As shown in FIG. 2, the distal end portion 9 includes an annular rigid optical frame 10 with one end attached to the distal end of the tube 8, an optical unit 11 attached inside the optical frame 10, and an optical frame. And a tip cover 12 (transparent and hard) as a transparent window member pressed against an object attached to the tip of the pin 10 via a piezoelectric element 28 described later.
[0014]
The tip of the optical fiber 6b inserted into the tube 8 is fixed to the optical unit 11, and the light emitted from the tip of the optical fiber 6b is to be inspected via the optical scanning mechanism (scanner) on the side of the test part 13 The light is condensed and irradiated, and the return light is received.
[0015]
FIG. 3 shows a detailed configuration of the optical unit l1.
The optical unit 11 includes a substrate 14, a spacer 15 provided on the upper surface thereof, and an upper plate 16 provided on the upper surface of the spacer 15. The substrate 14 is provided with two movable mirrors (also called rotating mirrors) 17 and 18 whose directions are variable in order to scan the laser beam toward the object side.
[0016]
The two movable mirrors 17 and 18 are supported by two hinge portions 17a and 18a, and the movable mirrors 17 and 18 are configured to be rotatable by electrostatic force by electrodes (not shown).
[0017]
A ground electrode (not shown) facing these electrodes is connected to the control unit 5 via a cable 19. Further, the rotational axes of the two movable mirrors 17 and 18 are configured to be orthogonal to each other. Further, the spacer 15 has a mirror 21 at a portion facing the end face of the fiber 6b, the upper plate 16 has a mirror 22, and a diffraction grating lens for condensing the laser beam and converging the focal point 23 to the test portion 13 side. 24 is provided.
[0018]
The diffraction grating lens 24 has a function corresponding to a lens having a very short focal length due to a diffraction phenomenon. Therefore, the focal point 23 is two-dimensionally scanned in a direction perpendicular to the depth direction of the test portion 19. Thus, it is possible to obtain a microscopically magnified image of the portion 13 to be examined.
[0019]
The optical fiber 6b of the four-terminal coupler 7 is fixed between the substrate 14 and the spacer 15 as shown in FIG.
Then, a driving signal is applied to the movable mirrors 17 and 18 (electrodes thereof), and the focal points 23 are scanned two-dimensionally on the scanning surface 25 by rotating the hinges 17a and 18a with appropriate rotation angles. I can do it.
[0020]
For example, when the movable mirror 17 is driven, the light is scanned in the X direction 26 in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2, and when the movable mirror 18 is driven, the light is scanned in the Y direction 27 in the horizontal direction in FIG. Is done. In other words, the movable mirrors 17 and 18 are moved so that the focal point 23 on the test portion 13 side can be two-dimensionally scanned on the scanning surface 25 perpendicular to the depth direction (Z direction). A confocal microscope capable of obtaining reflected light information on the surface 25 is formed.
[0021]
One end of a small plate-like or rod-like piezoelectric element 28 is bonded to the optical frame 10 at, for example, four orthogonal positions in the circumferential direction, and the base end of the tip cover 12 is bonded to the other end of the piezoelectric element 28. The piezoelectric element 28 is connected to the control unit 5 through the cable 19.
[0022]
Then, by applying a drive signal to the piezoelectric element 25, the piezoelectric element 28 is contracted in the Z direction, which is the depth direction of the test portion 13, as indicated by reference numeral 29 in FIG. The cutting surface 30 shown by can be varied in the Z direction.
The tip cover 12 is made of a transparent material cover such as polycarbonate.
[0023]
FIG. 4 shows the configuration of the control unit 5.
The control unit 5 includes a laser drive circuit 31 that drives the light source unit 2, an XY drive circuit 32 that drives the movable mirrors 17 and 18 of the optical probe 4, a Z drive circuit 33, a photo detector 34 that includes an amplifier, and a confocal point. The image processing circuit 35 that performs image processing for generating an image, a monitor 36 that displays the image processed image, and a recording device 37 that records the image as necessary. So connected.
[0024]
The laser drive circuit 31 is connected to the light source unit 2 by a cable 38. In addition, the XY control circuit 32 is connected to the electrodes of the movable mirrors 17 and 18 and the ground electrode facing them via the cables 19.
[0025]
Further, the Z drive circuit 33 is connected to the piezoelectric element 28 via the cable 19 and corresponds to the operation amount to be tilted by performing an operation of changing a focus position changing operation means such as a joystick (not shown). The Z drive circuit 33 applies a drive signal to the piezoelectric element 28 and contracts it by an amount corresponding to an operation amount for tilting the piezoelectric element 28.
[0026]
As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 28 contracts in a state where the tip cover 12 is pressed against the test portion 13, so that the position of the focal point 23 when the focused irradiation is performed on the test portion 13 side. It can be changed along the optical axis direction of the condensing means (that is, along the depth direction of the test part 13).
[0027]
In other words, in the present embodiment, the distal end portion 9 of the optical probe 4 is focused and irradiated so that the focal point 23 is formed on the test portion 13 side, and the focal point 23 is orthogonal to the depth direction of the test portion 13. A scanning unit that scans on the scanning surface 25 to obtain confocal microscope image information, and a moving unit that continuously moves the position of the focal point 23 in the depth direction of the test portion 13. A feature is that means for changing the position of the focal point 23 in the optical axis direction of the diffraction grating lens 24 is provided.
[0028]
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the present optical probe 4 is used, the distal end surface of the distal end cover 12 at the distal end of the optical probe 4 is pressed against a portion to be inspected. At this time, the test portion 13 is fixed with respect to the distal end portion 9 of the optical probe 4 and image blurring can be reduced.
[0029]
The laser device forming the light source unit 2 driven by the laser driving circuit 31 generates laser light, and this light is incident on the optical fiber 6a. This light is divided into two parts by the four-terminal coupler 7, one of which is guided to the closed end and no return light is present, and the other light is passed through the optical fiber 6b to the tip 9 of the probe 4. Led to.
[0030]
As shown in FIG. 2, this laser light exits from the end face (a small area portion) of the thin fiber 6b, is reflected by the mirror 21 disposed on the opposite side, and is movable on the reflected light side. The light is reflected by the mirror 17, subsequently reflected by the mirror 22 arranged on the reflected light side, and further reflected by the movable mirror 18 arranged on the reflected light side.
[0031]
Subsequently, after passing through the diffraction grating lens 24, passing through the tip cover 12, it is focused and irradiated on the test portion 13 side so as to form the focal point 23. Further, the backscattered light from the focal point 23 passes through the same optical path as the incident light and enters the fiber 6b again. Backscattered light from other than the focal point 23 cannot pass through the same optical path as the incident light, and therefore cannot be focused on the tip surface of the pinhole-shaped fiber 6b. Cannot enter the tip surface.
[0032]
That is, the present optical probe device 1 forms a confocal optical system in which the focal point 23 and the distal end surface of the fiber 6b are in a confocal relationship, and constitutes an optical system that detects only the return light from the focal point 23.
[0033]
Further, when the movable mirror 17 is rotated by the XY drive circuit 32 of the control unit 5 in this state, the position of the focal point 23 of the laser beam is accordingly in the X direction indicated by reference numeral 26 on the scanning surface 25 (perpendicular to the paper surface). Scanned.
[0034]
When the rotating mirror 18 is rotated, the position of the focal point 23 of the laser beam is scanned in the Y direction indicated by reference numeral 27 on the scanning surface 25 accordingly. Here, by making the frequency of vibration in the Y direction sufficiently slower than the frequency of scanning in the X direction, the focal point 23 sequentially raster scans the scanning surface 25 as shown in FIG. Accordingly, the back scattered light at each point on the scanning surface 25 is transmitted by the optical fiber 6b.
[0035]
The light incident on the fiber 6b is divided into two by the four-terminal coupler 7, guided to the photodetector 34 of the controller 5 through the fiber 6c, and detected by the photodetector 34.
[0036]
Here, the photodetector 34 outputs an electrical signal corresponding to the intensity of incident light, and is further amplified by a built-in amplifier (not shown). This signal is sent to the image processing circuit 35. The image processing circuit 35 refers to the drive waveform of the XY drive circuit 32 to calculate the signal output at which the focal position is, and further calculates the intensity of the backscattered light at this point. By repeating, the backscattered light on the scanning surface 25 is imaged and displayed on the monitor 36. Further, the image data is recorded in the recording device 37 as necessary.
[0037]
For a confocal microscope image of this part, for example, when there is a possibility that the part is a lesioned part, if you want to examine the state of the part in more detail, operate the focal position change operation means (not shown), The position of the focal point 23 in the test part 13 is changed in the depth direction.
[0038]
In other words, when it is desired to move the scanning surface 25 in the depth direction with respect to the test portion 13, a drive instruction signal is sent to the Z drive circuit 33 to control the contraction of the piezoelectric element 28. As a result, the piezoelectric element 28 expands and contracts in the Z direction indicated by reference numeral 29, and the tip cover 12 moves in the Z direction accordingly.
[0039]
At this time, the position of the focal point 23 does not move, but the position of the focal point 23 in the test portion 13 is changed to another depth position by moving the position of the tip cover 12 in the Z direction, and the position is observed. Will be able to. At this time, since the position change amount in the depth direction of the tip cover 12 can be measured from the voltage applied to the piezoelectric element 28, it is also understood at which depth the image is obtained.
[0040]
If, for example, only the movable mirror 17 is driven by the XY drive circuit 32, the movable mirror 18 is stopped, and the piezoelectric element 28 is driven slowly by the Z drive circuit 33 instead, the focal point 23 is cut in the depth direction. It is possible to scan the surface 30 two-dimensionally to obtain the two-dimensional image information of the cut surface 30, that is, tomographic image information. The state in which the cut surface 30 is scanned two-dimensionally is shown in FIG. 5, if the Y direction is the Z direction, the scan surface 25 is scanned by the cut surface 30.
[0041]
As described above, the light incident on the fiber 6b is divided into two by the four-terminal coupler 7, detected by the photodetector 34, and the electric signal is input to the image processing circuit 35. In the image processing circuit 35, XY Referring to the drive waveforms of the drive circuit 32 and the Z drive circuit 33, calculate the signal output at which the focal position is, calculate the intensity of backscattered light at this point, and repeat these As a result, the back scattered light of the cut surface 30 is imaged and displayed on the monitor 36. Further, the image data is recorded in the recording device 37 as necessary.
[0042]
The present embodiment has the following effects.
Since the confocal microscope is configured at the tip of the thin optical probe 4, the inside of the body cavity can be observed with a microscope.
[0043]
Since it is configured so that the axial direction of the optical probe 4 can be observed, it is easier to press against the observation target.
[0044]
Since the transparent window member pressed against the object is provided, the object can be observed in a state where it does not move relative to the tip of the optical probe 4.
[0045]
Since the position of the focal point 23 of the laser beam is configured to be continuously movable relative to the depth direction of the test part 13, observation images of various depth surfaces of the test part 13 are obtained. This is useful for examining and diagnosing the test object in detail. A tomographic image can also be obtained.
[0046]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a modification of the configuration of the first embodiment, and only the focal point moving means in the Z direction is different. Description of other parts is omitted.
In this embodiment, there is no piezoelectric element 28, and the transparent tip cover 12 is bonded to the optical frame 10.
[0047]
A liquid crystal lens 40 is fixed to the inner surface of the tip cover 12. Inside the liquid crystal lens 40, for example, two liquid crystal cells 41 and 42 in the shape of plano-convex lenses filled with liquid crystal are provided. The liquid crystal cells 41 and 42 are fixed to glass plates 43 and 44, respectively, and a glass portion 45 is filled between them.
[0048]
Further, transparent electrodes (not shown) are arranged on the upper and lower surfaces of the liquid crystal cell 41, respectively, and these are insulated from each other. When a voltage is applied between the transparent electrodes, the arrangement of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell 41 changes and the refractive index changes. The same applies to the liquid crystal cell 42. The wiring from these electrodes is connected to the Z drive circuit 33 of the control unit 5 shown in FIG.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0049]
Next, the operation of this embodiment will be described.
By changing the voltage applied to the transparent electrodes of the liquid crystal cells 41 and 42 by the Z drive circuit 33, the refractive index of the liquid crystal cells 41 and 42 is changed, and accordingly, the position of the focal point 23 can be moved in the Z direction 29. it can.
[0050]
This makes it possible to observe another depth of the test part 13. Further, here, for example, when only the movable mirror 17 is driven by the XY drive circuit 32 and the movable mirror 18 is stopped, and instead the refractive index of the liquid crystal cells 41 and 42 is slowly driven by the Z drive circuit 33, the focal point 23 becomes deep. The cut surface 30 cut in the direction can be scanned, and the cut surface 30 can be imaged.
[0051]
The present embodiment has the following effects.
Since the confocal microscope is configured at the tip of the thin optical probe 4, the inside of the body cavity can be observed with a microscope.
Since it is configured so that the axial direction of the optical probe 4 can be observed, it is easier to press against the observation target.
Since the transparent window member pressed against the object is provided, the object can be observed in a state where it does not move with respect to the tip of the optical probe 4.
[0052]
Since the focal point 23 of the laser beam is configured to be relatively movable with respect to the depth direction of the test part 13, the surface of the test part 13 having various depths can be observed. A tomographic image can also be obtained.
Since the liquid crystal lens 40 is used for the movement of the focal point 23 in the optical axis direction, the movement of the focal point 23 in the optical axis direction can be realized with a simpler configuration than in the first embodiment.
[0053]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The present embodiment has a configuration obtained by modifying the second embodiment. Specifically, the liquid crystal lens 40 is merely changed to a deformable lens 50 as a variable focus lens that changes its shape, so that other parts are described. Is omitted.
[0054]
That is, the deformable lens 50 is fixed to the inner surface of the distal end cover 12, and the focal point of the deformable lens 50 is changed by changing the shape of the deformable lens 50.
[0055]
Inside the deformable lens 50, a plurality of drive diaphragms 51 and 52 (only two of them are shown in the figure) are provided around the central portion thereof. Plate-like piezoelectric elements 53 and 54 are attached to the diaphragms 51 and 52, respectively. In addition, a lens portion 55 made of a thin film is also provided at the center of the plurality of diaphragms 51 and 52 on the peripheral side of the deformable lens 50.
[0056]
Further, the inside of the deformable lens 50 is filled with a transparent working fluid 56. The wiring from the piezoelectric elements 53 and 54 is connected to the Z drive circuit 33 of the control unit 5 shown in FIG.
[0057]
When a voltage is applied to the piezoelectric elements 53 and 54, the diaphragms 51 and 52 swell, and when the voltage is turned off, the shape becomes almost flat. (In FIG. 7, the voltage is applied.) In addition, the lens portion 55 of the deformable lens 50 is deformed accordingly. At this time, the lens portion 55 has a film thickness so as to have an appropriate convex lens shape. It has a distributed configuration.
[0058]
Next, the operation of this embodiment will be described.
By changing the voltage applied to the piezoelectric elements 53 and 54 by the Z drive circuit 33, the drive diaphragms 51 and 52 expand, and accordingly, the curvature of the deformable lens 50 decreases, and the focal point 23 becomes the deformable lens 50. Move away from Conversely, when the voltage applied to the piezoelectric elements 53 and 54 is lowered, the drive diaphragms 51 and 52 become flat, and accordingly, the curvature of the deformable lens 50 increases and the focal point 23 moves in a direction closer to the deformable lens 50. To do.
[0059]
In this way, the position of the focal point 23 can be moved in the Z direction 29. This makes it possible to observe another depth of the test part 13. Further, here, for example, only the movable mirror 17 is driven by the XY drive circuit 32, the movable mirror 18 is stopped, and when the piezoelectric elements 53 and 54 are slowly driven instead by the Z drive circuit 33, the focal point 23 is moved in the depth direction. The cut surface 30 can be scanned and the cut surface 30 can be imaged.
[0060]
The present embodiment has the following effects.
Since the confocal microscope is configured at the tip of the thin optical probe 4, the inside of the body cavity can be observed with a microscope.
Since it is configured so that the axial direction of the optical probe 4 can be observed, it is easier to press against the observation target.
[0061]
Since the transparent window member pressed against the object is provided, the object can be observed in a state where it does not move with respect to the tip of the optical probe 4.
Since the focal point 23 of the laser beam is configured to be relatively movable with respect to the depth direction of the test part 13, the surface of the test part 13 having various depths can be observed. A tomographic image can also be obtained.
[0062]
Since the deformable lens 50 is used to move the focal point 23 in the optical axis direction, the focal point 23 can be moved in the optical axis direction with a simpler configuration than in the first embodiment.
[0063]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is a modification of the first embodiment, and only the means for moving the tip cover 12 is changed, and the description of the other parts is omitted.
[0064]
In the present embodiment, the tip cover 12 and the optical frame 10 are fitted, and the tip cover 12 is movable in the depth direction 29. In addition, an O-ring 60 is provided at a fitting portion between the tip cover 12 and the optical frame 10 to form a watertight structure that keeps watertight inside.
[0065]
The optical frame 10 is provided with a hole 61 in its axial direction, and this hole 61 is connected to a Z driving device 64 (provided instead of the Z driving circuit 33 in FIG. 4) via a tube 62. The Z drive device 64 is configured by a pump or a valve, and is configured to be able to inject fluid into the tube 62 and suck out liquid from the tube 62.
[0066]
Further, a portion 63 between the tip cover 12 and the optical frame 10 is filled with a transparent fluid.
Further, a filter (not shown) is provided on the front surface of the photodetector 34 of the present embodiment. This filter can pass only wavelengths longer than the wavelength of the laser.
[0067]
Next, the operation of this embodiment will be described.
When it is desired to move the scanning surface 25 in the depth direction with respect to the test portion 13, the tip cover 12 is moved in the Z direction 29 by the Z driving device 64. When the fluid is sent to the intermediate portion 63 through the tube 62 and the hole 61 by the Z driving device 64, the tip cover 12 moves in a direction away from the optical unit 11. On the contrary, when the liquid is sucked out from the intermediate portion 63, the tip cover 12 is moved in a direction approaching the optical unit 11.
[0068]
At this time, since the position of the focal point 23 does not move, it is possible to observe another depth of the test portion 13 by moving the tip cover 12 in the Z direction. At this time, since the position of the tip cover 12 can be measured by measuring the amount of the supplied liquid, it is possible to know which depth image is obtained.
[0069]
Further, here, for example, only the movable mirror 17 is driven by the XY drive circuit 32, the movable mirror 18 is stopped, and instead, the tip cover 12 is slowly driven (moved) by the Z drive device 64. By scanning the cut surface 30 cut into two, the cut surface 30 can be imaged.
[0070]
In the present embodiment, since a filter is provided on the front surface of the photodetector 34, it is possible to observe autofluorescence from the test portion 13.
Moreover, you may observe the fluorescent substance administered beforehand.
[0071]
Further, a spectroscope may be used in place of the photodetector 34. In this case, the wavelength of the fluorescence from the test part 13 can be measured in detail.
Moreover, you may move the front-end | tip cover 12 using the thermal expansion of a fluid instead of taking in and out of a fluid.
A two-photon laser may be used as the light source.
[0072]
The present embodiment has the following effects.
Since the confocal microscope is configured at the tip of the thin optical probe 4, the inside of the body cavity can be observed with a microscope.
[0073]
Since it is configured so that the axial direction of the optical probe 4 can be observed, it is easier to press against the observation target.
Since the transparent window member pressed against the object is provided, the object can be observed in a state where it does not move with respect to the tip of the optical probe 4.
[0074]
Since the focal point 23 of the laser beam is configured to be relatively movable with respect to the depth direction of the test part 13, the surface of the test part 13 having various depths can be observed. A tomographic image can also be obtained.
[0075]
Moreover, the fluorescence from the test part 13 can be observed.
Further, by using a spectroscope, the wavelength of the fluorescence from the test portion 13 can be measured in detail.
[0076]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Since the present embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the distal end portion 9 of the optical probe 4, the description of other portions is omitted.
[0077]
In the present embodiment, the tip cover 12 is configured to be detachably connected to the optical frame 10.
The laser light source used in this embodiment is a wavelength variable laser, and this laser is also driven by the laser drive circuit 31.
In the present embodiment, means for changing the wavelength of the variable wavelength laser is provided without using the Z drive circuit 33.
[0078]
Further, in this embodiment, the front end cover 12 is removed and a front end cover 72 for wide-angle observation provided with, for example, a concave lens portion 71 is attached near the center of the upper surface thereof as shown in FIG.
[0079]
Next, the operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 9, when it is desired to move the scanning surface 25 in the depth direction with respect to the test portion 13, the wavelength of the variable wavelength laser is changed by the laser driving circuit 31. Thereby, when the wavelength changes, the position of the focal point 23 by the diffraction grating lens 24 changes in the depth direction. Generally, the position of the focal point 23 becomes closer to the diffraction grating lens 24 side as the wavelength becomes longer, and the position of the focal point 23 becomes farther as the wavelength becomes shorter.
[0080]
As a result, the scanning surface 25 of the test portion 13 can be moved in the Z direction 29 for observation.
[0081]
In addition, by changing the voltage and frequency applied to the rotary mirrors 17 and 18 by the XY drive circuit 32, the range of the visual field to be scanned can be changed. Further, when the tip cover 72 for wide-angle observation is attached, the focal point 73 is formed at a farther position as shown in FIG. 10, and a wide range can be scanned.
[0082]
In this case as well, the scanning surface 74 can be scanned by changing the voltage applied to the rotating mirrors 17 and 18. Further, by changing the wavelength of the variable wavelength laser, it is possible to obtain a tomographic image by scanning in the depth direction 75.
[0083]
The present embodiment has the following effects.
Since the confocal microscope is configured at the tip of the thin optical probe 4, the inside of the body cavity can be observed with a microscope.
Since it is configured so that the axial direction of the optical probe 4 can be observed, it is easier to press against the observation target.
[0084]
Since the transparent window member pressed against the object is provided, the object can be observed in a state where it does not move with respect to the tip of the optical probe 4.
Since the focal point 23 or 73 of the laser beam and the test part 13 are configured to be relatively movable with respect to the depth direction of the test part 13, the surface of the test part 13 having various depths is observed. be able to.
[0085]
In addition, since the focal point 23 or 73 is moved using a variable wavelength laser, the configuration of the tip 9 of the optical probe 4 is simpler than that of the first embodiment.
In addition, the scanning range can be changed.
[0086]
In addition, since the tip cover 72 provided with the concave lens portion 71 is made detachable, the field of view range can be greatly changed.
In addition, although the case of the front end cover 72 provided with the concave lens portion 71 has been described, a front end cover provided with a convex lens may be attached so that the observation position in the depth direction can be changed.
[0087]
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is different from the fifth embodiment only in the tip portion 9 of the optical probe 4, and the description of other portions is omitted.
In the present embodiment, the tip cover 12 is bonded to the optical frame 10.
[0088]
The laser light source of the light source unit 2 used in the present embodiment is a normal laser light source.
In the present embodiment, the Z drive circuit 33 is not used.
In the present embodiment, a birefringent lens 76 is attached to the upper plate 16 of the optical unit 11. The birefringent lens 76 has a focal position that varies depending on the direction of polarization. For example, the focal position becomes the focal point 23 for the polarized light in the direction parallel to the paper surface, and the focal position becomes the focal point 77 for the polarized light in the direction perpendicular to the paper surface.
[0089]
Next, the operation of this embodiment will be described.
The light passing through the birefringent lens 76 has a refractive index that differs depending on the direction of polarization, and thus forms a focal point 77 in addition to the focal point 23. At the time of normal pressing observation, since the focal point 77 is in the deep part of the test part 13, almost no light returns, so that only the image of the scanning surface 25 is obtained.
[0090]
Further, when the optical probe 4 is separated from the test part 13 to some extent, and the surface of the test part 13 is located at a position 78 indicated by a two-dot chain line, there is no object at the focal point 23. While light does not return, light from the focal point 77 returns, so that only an image of the scanning plane 79 is observed.
[0091]
At this time, since the distance from the birefringent lens 76 is different between the focal point 23 and the focal point 77, the scanning surface 79 is wider than the scanning surface 25. Therefore, in the present optical probe 4, two types of scanning ranges can be selected depending on how the optical probe 4 is used.
[0092]
The present embodiment has the following effects.
Since the confocal microscope is configured at the tip of the thin optical probe 4, the inside of the body cavity can be observed with a microscope.
Since it is configured so that the axial direction of the optical probe 4 can be observed, it is easier to press against the observation target.
[0093]
Since the transparent window member pressed against the object is provided, the object can be observed in a state where it does not move with respect to the tip of the optical probe 4.
A scanning range can be selected.
[0094]
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
An optical scanning probe device 81 according to the seventh embodiment of the present invention shown in FIG. 12 includes a control device 82 having a built-in light emitting means for optical diagnosis and the like, and a base end portion (rear side) of the control device 82. Video signal output from the video signal generating means in the control device 82 and connected to the control device 82 and the optical probe 83 which is inserted in the subject and is incorporated in the subject, and is inserted into the subject. And a monitor 84 for displaying.
[0095]
The control device 82 includes, for example, a white light source 85, and the light from the white light source 85 is collimated by a collimator lens 86, and the parallel light passes through the polarization beam splitter 87 and is parallel to the polarization direction of the polarization beam splitter 87. It becomes linearly polarized light and enters a nipou disc 89 in which a plurality of pinholes 88 that allow spot-like light to pass therethrough are formed.
[0096]
The Nipkow disc 89 is rotated at a constant speed by a motor 90. The light that has passed through the pinhole 88 of the rotated Nipkow disk 89 is collected by the condenser lens 91 and incident on the optical probe 83 side.
[0097]
The optical probe 83 is composed of an elongated transmission fiber 92, and its rear end is fitted to a connector portion 82a provided in the control device 82 and is detachably connected. When the rear end portion is connected to the connector portion 82a, the rear end portion of the transmission fiber 92 is positioned at the position where the light is condensed by the condensing lens 91.
[0098]
The transmission fiber 92 includes a tube 93 and a fiber bundle 94 inserted into the tube 93. As the internal fiber bundle 94, an optical fiber for image transmission having a diameter of about 2 mm is used. This is one pixel corresponding to one pixel, which is a bundle of several tens of thousands, and transmits the light collected and incident by the condensing lens 91 to the tip side.
[0099]
The distal end portion 95 of the optical probe 83 is configured as shown in FIG. In other words, the distal end main body 96 of a hard member is bonded and fixed to the distal end of the tube 93 as an outer tube of the optical probe 83 and the distal end of the fiber bundle 94.
[0100]
A quarter-wave plate 97 and an objective lens 98 are fixed to the tip body 96 so as to face the tip surface of the fiber bundle 94.
[0101]
Then, the linearly polarized light transmitted through the fiber bundle 94 is converted into circularly polarized light through the quarter-wave plate 97, and condensed and irradiated onto the test portion (symmetrical structure) 99 by the objective lens 98. The light focused and irradiated on the test part 99 becomes spot light at the imaging position (focal point) 100.
[0102]
In addition, the light reflected on the test portion 99 side is collected by the objective lens 98, passes through the quarter-wave plate 97, and becomes linearly polarized light having a polarization direction different from that of the forward path by 90 degrees. Return to the Niipou disc 89 via the lens 91. In this case, only light returning from the focal point 100 passes through the pinhole 88, and light from other than the focal point 100 is shielded by the light shielding portion around the pinhole 88.
That is, only the light returning from the focal point 100 enters the polarization beam splitter 87 through a path opposite to the forward path.
[0103]
Then, the light is reflected by the polarization beam splitter 87 and imaged on a charge coupled device (abbreviated as CCD) 102 disposed at the image forming position by the image forming lens 101 facing the polarizing beam splitter 87.
[0104]
The light photoelectrically converted by the CCD 102 is input to a video signal generation circuit in the controller 104, converted into a video signal, output to the monitor 84, and a confocal image is displayed on the display surface of the monitor 84.
A recording device 105 is connected to the controller 104 and can record a video signal.
[0105]
The controller 104 controls the lighting operation of the white light source 85 and the rotation of the motor 90. In addition, a signal from an encoder (not shown) that detects the rotational position of the motor 90 is input, and an image signal generation operation is performed in synchronization with the rotational position of the motor 90.
[0106]
Further, as shown in FIG. 13, the distal end portion 95 is attached so that the proximal end of the transparent distal end cover 111 is fitted, and the distal end cover 111 is movable in the optical axis direction 112 with respect to the distal end body 96. It has become. The tip cover 111 has a convex shape so as to easily fix the tissue.
[0107]
Further, the inside 114 of the tip cover 111 is airtight by the O-ring 113. The tip body 96 is provided with a small pressure sensor 115, which is connected to the controller 104 via the cable 116. By detecting the pressure inside the tip cover 111, the light of the tip cover 111 is detected. The moving position in the axial direction 112 can be detected.
[0108]
Next, the operation of the present embodiment will be described below.
The light emitted from the white light source 85 is converted into parallel light by the collimating lens 86, and only the light having the same polarization direction is transmitted through the polarization beam splitter 87. This light is applied to the upper surface of the Nipkow disc 89.
[0109]
Only the light that has passed through the inner pinhole 88 of the irradiated light is guided to the optical probe 83 by the condensing lens 91, and is condensed at the end of the transmission fiber 92, that is, the rear end surface 94 a of the fiber bundle 94 inside thereof. It propagates through the fiber bundle 94 and is emitted from the tip portion 94b. This illumination light is circularly polarized by the quarter-wave plate 97, then collected by the objective lens 98, and a focal point 100 is formed slightly ahead of the tip cover 111 as a transparent window member.
[0110]
Since the optical probe 83 is used by being pressed against the target tissue 99 at the time of observation as shown in FIG. 13, the focal point 100 is formed inside the tissue. At this time, the reflected light from the tissue returns through the same path and passes through the quarter-wave plate 97, so that the direction of polarization is 90 degrees different from the light emitted from the tip portion 94b of the fiber bundle 94. Then, the light enters the front end portion 94b of the fiber bundle 94.
[0111]
This light propagates again through the fiber bundle 94 and returns in the same optical path, and is focused on the pinhole 88 by the condenser lens 91. At this time, only the light reflected by the focal point 100 on the target tissue 99 due to the confocal effect passes through the pinhole 88, and the reflected light and scattered light from other than the focal point 100 are not focused on the pinhole 88 and thus are removed. The
[0112]
The light that has passed through the pinhole 88 is directed to the polarization beam splitter 87. Here, the polarization plane of the light is reflected by the polarization beam splitter 87 because the polarization plane is 90 degrees different from the light initially transmitted through the polarization beam splitter 87, and is imaged on the CCD 102 by the imaging lens 101. Further, the light reflected by the end faces 94a and 94b of the fiber bundle 94 on the Nipkow disk 89 passes through the polarization beam splitter 87 and is not received by the CCD 102 because the polarization plane remains unchanged.
[0113]
Next, the operation when the Nipkow disc 89 is rotated will be described. In FIG. 14, a plurality of pinholes 88 provided in the Niipou disc 89 are described by distinguishing them by 88a, 88b and the like.
[0114]
When the nipou disc 89 rotates as shown in FIG. 14, the position of the pinhole 88a moves. Along with this, the focal point 120a formed by the light passing through the pinhole 88a and condensed by the condenser lens 91 also moves along a locus 121a as shown in FIG. That is, it moves so as to draw the locus 121a in the direction indicated by the symbol A.
[0115]
When the Nipkow disc 89 further rotates and the focal point 120a deviates from the proximal end portion of the optical probe 3, the focal point formed by the light passing through the next pinhole 88b moves along the same locus 121b.
[0116]
At this time, since the pinhole 88b is located on a radius smaller than that of the pinhole 88a, the locus 121b of the focal point similarly deviates from the locus 121a. By repeating this, the focal point scans the rear end portion of the optical probe 83 two-dimensionally. In this case, the cross-sectional area of the rear end portion 94a of the fiber bundle 94 is configured to be smaller than the range in which the focal point 120a is scanned.
[0117]
Further, the light passing through the pinhole 88a propagates through the fiber bundle 94 and is transmitted to the distal end portion 95, and is irradiated onto the target tissue 99. The return light from the focal point 100 is collected again in the pinhole 88a through the same optical path. The light that passes through the pinhole 88 a forms a focal point 123 on the CCD 102, and the focal point 123 also scans on the CCD 102 in the direction indicated by the symbol B as the Nipkow disc 89 rotates.
[0118]
In addition, since the direction in which light is emitted changes at the distal end portion 95 due to this scanning, the focal point 100 also scans the scanning surface 125 including the focal point 100 of the target tissue 99.
As described above, the focal point 100 scans the target tissue 99 and the information is imaged on the CCD 102.
[0119]
The controller 104 controls the rotation of the Nipkow disc 89 and converts the image signal of the CCD 102 into a video signal, sends this video signal to the monitor 84, and displays a confocal image on the display surface of the monitor 84. Further, it is stored in the recording device 105 as necessary.
[0120]
Further, when it is desired to obtain information on a deeper surface of the target tissue 99, the pressing strength is changed, for example, the tip portion 95 of the probe 83 is strongly pressed against the target tissue 99. At this time, the distal end surface of the distal end main body 96 moves to the right in FIG. 13 with respect to the distal end cover 111 as a window member, and the focal point 100 moves to a deeper portion side of the target tissue 99, and at the moved position. Two-dimensional scanning is performed.
[0121]
At this time, the pressure inside the tip cover 111 increases, and this pressure is detected by the pressure sensor 115. This signal is sent to the controller 104, and from this pressure information, it is possible to know which depth is being observed.
Further, when the tip is released from the state in which the tip of the optical probe 83 is pressed from the target tissue 99, the tip cover 111 returns to the initial position due to the internal pressure.
[0122]
As described above, in this embodiment, the depth information desired to be observed can be obtained by pressing the target tissue 99 with an appropriate strength.
[0123]
The present embodiment has the following effects.
Since the confocal microscope is configured at the tip of the thin optical probe 83, the inside of the body cavity can be observed with a microscope.
Since the configuration is such that the axial direction of the optical probe 83 can be observed, it can be more easily pressed against the observation target.
[0124]
Since the Nipou disk 89 is used as the light scanning means, high-speed scanning can be realized.
Since the fiber bundle 94 is used for light transmission, scanning can be performed on the hand side, and the configuration of the tip portion 95 of the optical probe 83 can be simplified.
Moreover, since the window member pressed against the object is convex, it becomes easier to fix the object than in the first embodiment.
[0125]
In addition, since the window member is configured to be movable, it is possible to observe surfaces having different depths of the target tissue.
Further, since the pressure sensor 115 is provided, it is possible to know which depth is being observed.
[0126]
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is a modification of the distal end portion of the optical probe 83 of the seventh embodiment, and only different portions will be described.
[0127]
The tip portion 95 of the optical probe 83 is as follows. As in the seventh embodiment, a tip main body 96 is bonded and fixed to the tip of the tube 93. The tip body 96 is also fixed to the tip of the fiber bundle 94. A quarter wavelength plate 97 is fixed to the front end surface of the fiber bundle 94. The front end cover 111 serving as a window member is fixed to the front end of the front end main body 96.
[0128]
The objective lens 98 is fixed to a lens frame 130, and the lens frame 130 can move in an axial direction 131 parallel to the optical axis of the objective lens 98. A push-pull rod 132 that can be pushed and pulled is fixed to the lens frame 130. The other end of the push-pull rod 132 is connected to a linear actuator not shown. The linear actuator is connected to the controller 104 in FIG.
[0129]
The position of the focal point 100 can be varied in the depth direction of the target tissue 99 by moving the push-pull rod 132 in the axial direction 131 via this linear motion actuator.
[0130]
Further, the distal end main body 96 is provided with one optical fiber 134 so that the distal end thereof faces the lens frame 130, and this optical fiber 134 is connected to a light source and a detector (not shown) inside the controller 312. .
Then, the light from the light source is transmitted through the optical fiber 134, the reflected light from the lens frame 130 facing the tip surface thereof is detected by the detector, and the objective attached to the lens frame 130 is detected by the detected light intensity. The position of the lens 98 in the axial direction 131 or the position of the focal point 100 can be calculated.
[0131]
Next, the operation of this embodiment will be described.
The operation for obtaining the focal point 100 on the scanning plane 125 is the same as in the seventh embodiment. Therefore, the operation of the mechanism for moving the scanning surface 125 in the axial direction 131 will be described.
[0132]
When the linear actuator is driven by the controller 104, this power is transmitted through the push-pull rod 132 and the lens frame 130 moves in the axial direction. At this time, the focal point 100 moves in the optical axis direction 135 as the objective lens 98 moves. At this time, the scanning surface 125 can also move in the axial direction 135.
[0133]
The optical fiber 134 transmits light from the light source inside the controller 104 to the tip. Here, the light from the fiber 134 is reflected by the portion of the lens frame 130 that faces the tip of the fiber 134, enters the tip surface of the fiber 134 again, and is guided to the detector inside the controller 104.
[0134]
Here, when the lens frame 130 moves, the amount of movement of the lens frame 130 can be accurately known by utilizing the change in the amount of light guided to the detector. This tells you what depth you are observing.
[0135]
In this embodiment, the objective lens 98 is moved. However, the end portion of the fiber bundle 94 and the tip cover 111 as a window member may be moved in the axial direction 131 by the same method.
[0136]
The present embodiment has the following effects.
Since the confocal microscope is configured at the tip of the thin optical probe 83, the inside of the body cavity can be observed with a microscope.
Since the configuration is such that the axial direction of the optical probe 83 can be observed, it can be more easily pressed against the observation target.
[0137]
Since the Niipou disc 89 is used for scanning, high-speed scanning can be realized.
Since the fiber bundle 94 is used for light transmission, scanning can be performed on the hand side, and the configuration of the tip portion 95 of the optical probe 83 can be simplified.
Moreover, since the window member pressed against the object is convex, it becomes easier to fix the object than in the first embodiment.
[0138]
In addition, since the objective lens 98 is configured to be movable, surfaces with different depths of the target tissue can be observed.
[0139]
Further, the position in the depth direction can be determined more accurately than in the seventh embodiment.
Note that embodiments and the like configured by partially combining the above-described embodiments and the like also belong to the present invention.
[0140]
[Appendix]
(0) an optical probe inserted into the body cavity;
A light source for generating light for irradiating the test part with light;
A light transmission means for guiding light from the light source to the tip of the optical probe;
A condensing means for condensing and irradiating the light to be examined;
An optical scanning unit that scans the focal point focused on the test portion side by the condensing unit in a direction orthogonal to the optical axis direction of the condensing unit;
Separating means for separating the return light from the test portion from the light from the light source;
A light detecting means for detecting the separated light;
In the optical scanning probe device comprising:
An optical scanning probe apparatus comprising: a changing unit that can change a position of a focal point focused on the test portion side along an optical axis direction of the focusing unit.
[0141]
(1) a probe inserted into a body cavity;
A light source for generating light for irradiating the test part with light;
An optical fiber for guiding light from the light source to the probe tip;
Condensing means for condensing and irradiating the light to be examined;
Optical scanning means for scanning the focal point collected by the light collecting means;
Separating means for separating the return light from the test part from the optical path of the light from the light source;
A light detecting means for detecting the separated light;
In the optical scanning probe device comprising:
An optical scanning probe apparatus comprising: a focus moving means for continuously moving the focus of the light collected by the light collecting means in the optical axis direction.
[0142]
(2) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the light source is a laser light source.
(3) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the focal point moving means moves the focal point in the axial direction of the probe.
(4) The optical scanning probe scanning device according to appendix 1, wherein the optical scanning means is a scanning mirror provided at a probe tip.
[0143]
(5) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the optical fiber is a bundle fiber, and the optical scanning means scans light incident on the bundle fiber.
(6) The optical scanning probe apparatus according to appendix 5, wherein the optical scanning means has a nippo disk provided with pinholes.
(7) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the optical scanning probe apparatus forms a confocal optical system.
[0144]
(8) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the return light from the test part is guided to the outside of the probe through the same optical fiber as the light from the light source.
(9) The optical scanning probe apparatus according to appendix 8, wherein the separating means separates light guided to the outside of the probe by an optical fiber.
(10) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the light detection apparatus includes a spectroscopic unit.
[0145]
(11) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein means for extracting only fluorescence from the return light is provided.
(12) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the focus moving means is a variable focus lens.
(13) The optical scanning probe apparatus according to appendix 12, wherein the focus moving means is a variable focus lens that changes a refractive index.
[0146]
(14) The optical scanning probe apparatus according to appendix 12, wherein the focus moving means is a variable focus lens that changes its shape.
(15) The optical scanning probe apparatus according to appendix 12, wherein the focal point moving means is performed by changing the wavelength of the laser light source.
(16) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the focal point moving means moves the condensing means relative to the probe tip.
[0147]
(17) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the focal point moving means moves the probe tip with respect to the light collecting means.
(18) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the focal point moving means moves the tip of the optical fiber in the axial direction.
(19) The optical scanning probe device according to any one of supplementary notes 16, 17, and 18, further comprising a measuring means for measuring the amount of movement.
[0148]
(20) The optical scanning probe apparatus according to any one of appendices 16, 17, and 18, wherein the focal point moving means is driven by an actuator provided at a probe tip.
(21) The optical scanning probe device according to appendix 20, wherein the actuator is a piezoelectric element.
(22) The optical scanning probe apparatus according to appendix 20, wherein the actuator is driven by movement of fluid.
[0149]
(23) The optical scanning probe apparatus according to appendix 19, wherein the focal point moving means is driven by an actuator provided in the vicinity of the rear end of the probe.
(24) The optical scanning probe device according to appendix 23, further comprising a transmission element for transmitting the power of the actuator to the probe tip.
(25) The optical scanning probe apparatus according to appendix 17, wherein the focal point moving means is a moving means that allows the probe tip to move passively by an external force applied to the probe tip.
(26) The optical scanning probe apparatus according to appendix 25, further comprising measurement means for measuring a pressure that changes with the movement.
[0150]
(27) The focus moving means is a second light collecting means detachably provided at the probe tip, and the focus is moved by attaching and detaching the second light collecting means. Optical scanning probe device.
(28) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein the focal point moving unit is configured such that the condensing unit forms a plurality of focal points, and the focal point is moved by selecting the focal point. .
(Background to Appendix 27 and 28)
(Problems of the prior art) In the prior art, the optical system is moved in the axial direction of the optical probe in order to select the objective lens. In such a system, there is a problem that it is difficult to handle in the axial direction of the optical probe and is difficult to handle.
(Purpose) For the purpose of providing an optical scanning probe device capable of easily observing the optical probe in the axial direction, the configurations of appendixes 27 and 28 are adopted.
(Operation) The focal length can be easily changed even in a direct view state.
[0151]
(29) The optical scanning probe apparatus according to appendix 4, wherein the scanning range of the focal point varies depending on the driving frequency and voltage of the scanning mirror.
(30) The optical scanning probe apparatus according to appendix 1, wherein a scanning range of the focal point is changed by the focal point moving means.
(Background to Addendum 29 and 30)
(Problem of the prior art) The prior art has a drawback that there is no means for continuously changing the scanning range of the focal point, and the magnification or scanning range cannot be changed variously.
(Purpose) To provide an optical scanning probe device capable of continuously changing the magnification or scanning range. In order to achieve the purpose, the configurations of Supplementary Notes 29 and 30 are adopted.
(Operation) The scanning range of the focus can be continuously changed.
[0152]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is an effect that an observation image can be obtained along the depth direction by changing the focus position in the optical axis direction with respect to the portion to be examined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an optical scanning probe apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a tip portion of an optical probe.
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of an optical unit.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit.
FIG. 5 is a diagram showing how a focus is scanned when a movable mirror is driven.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a distal end portion of an optical probe in a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a tip portion of an optical probe according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a distal end portion of an optical probe according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a distal end portion of an optical probe according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a tip portion of an optical probe in a state where a tip cover for wide-angle observation is attached.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a tip portion of an optical probe according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an overall configuration of an optical scanning probe device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the tip of the optical probe.
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation when the Nipkow disc is rotated.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of a tip portion of an optical probe according to an eighth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Optical scanning probe device
2 ... Light source
3 Light transmission part
4. Optical probe
5. Control unit
6a, 6b, 6c, 6d ... optical transmission fiber
7 ... 4 terminal coupler
8 ... Tube
9 ... Tip
10 ... Optical frame
11 ... Optical unit
12 ... Tip cover
13 ... test area
14 ... Board
15 ... Spacer
16 ... Upper plate
17, 18 ... Movable mirror (rotating mirror)
19 ... Cable
21, 22 ... Mirror
23 ... Focus
24 ... Diffraction grating lens
25 ... Scanning surface
28: Piezoelectric element
29 ... Depth direction of test part
30 ... cut surface
31 ... Laser drive circuit
32 ... XY drive circuit
33 ... Z drive circuit
34 ... Photo detector
35. Image processing circuit
36 ... Monitor
37 ... Recording device

Claims (3)

体腔内に挿入される光プローブと、被検部に光を照射するための光を発生する光源と、前記光源からの光を光プローブの先端に導くための光伝達手段と、前記光を被検部に集光照射する集光手段と、前記集光手段によって被検部側に集光された焦点を該集光手段の光軸方向と直交する方向に走査する光走査手段と、前記被検部からの戻り光を光源からの光と分離する分離手段と、前記分離された光を検出する光検出手段と、を備え、前記被検部側に集光された焦点の位置を前記集光手段の光軸方向に沿って変更する変更手段を設けたことを特徴とする光走査プローブ装置。An optical probe to be inserted into the body cavity, a light source for generating light for irradiating light to the test portion, a light transmission means for guiding the light from the light source to the tip of the optical probe, and the light to be detected A condensing means for condensing and irradiating the detecting portion; an optical scanning means for scanning the focal point condensed on the test portion side by the condensing means in a direction perpendicular to the optical axis direction of the condensing means; Separating means for separating the return light from the detection part from the light from the light source, and light detection means for detecting the separated light, and the position of the focus focused on the test part side is collected. An optical scanning probe apparatus comprising a changing means for changing along the optical axis direction of the optical means. 前記光走査手段は、前記光集光手段によって集光された光の焦点を光軸方向に連続的に移動させる焦点移動手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の光走査プローブ装置。The optical scanning probe apparatus according to claim 1, wherein the optical scanning unit includes a focal point moving unit that continuously moves a focal point of the light collected by the light condensing unit in an optical axis direction. . 前記焦点移動手段は、プローブの軸方向に焦点を移動させることを特徴とする請求項1に記載の光走査プローブ装置。The optical scanning probe apparatus according to claim 1, wherein the focal point moving unit moves the focal point in the axial direction of the probe.
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