JP5235651B2 - Optical scanning endoscope apparatus, optical scanning endoscope, and optical scanning endoscope processor - Google Patents
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Description
本発明は、光走査型内視鏡において照明光を走査するために変位させる光伝達路の実際の変位位置を検出可能な光走査型内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning endoscope apparatus that can detect an actual displacement position of a light transmission path that is displaced to scan illumination light in an optical scanning endoscope.
光走査型内視鏡が提案されている(特許文献1参照)。光走査型内視鏡では、照明光を伝達する光ファイバの先端を変位可能に支持し、光ファイバの先端を連続的に変位することにより照明光の走査が行なわれる。 An optical scanning endoscope has been proposed (see Patent Document 1). In an optical scanning endoscope, the tip of an optical fiber that transmits illumination light is supported so as to be displaceable, and illumination light is scanned by continuously displacing the tip of the optical fiber.
光ファイバの先端が支持される挿入管の先端は細径化が求められるため、位置検出センサを設けることが難しい。それゆえ、変位する光ファイバの先端の位置を正確に検出することは出来ず、光ファイバの先端を変異するための駆動信号に基づいて、位置が推定されていた。 Since the distal end of the insertion tube that supports the distal end of the optical fiber is required to be thin, it is difficult to provide a position detection sensor. Therefore, the position of the tip of the displaced optical fiber cannot be accurately detected, and the position is estimated based on the drive signal for mutating the tip of the optical fiber.
光ファイバの先端を所定の変位経路に沿って正確に変位させるときに、正確な位置の推定が可能である。しかし、光ファイバ先端の周囲温度や振動などにより正確な変位経路に沿って変位させることが困難な場合がある。このような場合に表示する画像に歪みが生じることがあった。
したがって、本発明では、照明光の走査するために変位させる光ファイバの先端の変位位置を簡潔な構成で検出することが可能な光走査型内視鏡装置の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical scanning endoscope apparatus that can detect the displacement position of the tip of an optical fiber that is displaced for scanning illumination light with a simple configuration.
本発明の光走査型内視鏡装置は、第1の光を出射する光源と、光源から出射された第1の光を第1の入射端から第1の出射端に伝達し伝達した第1の光を第1の出射端からビーム状に出射する供給光伝達路と、第1の出射端を伝達した光の出射方向に対して垂直な方向に変位させる駆動部と、第1の出射端から出射される第1の光の光路上に設けられ第1の光の一部を反射し第1の光の一部を透過する第1の光学フィルタと、第1の光学フィルタを透過して観察対象領域に照射される第1の光に対する観察対象領域における反射光または蛍光を第2の入射端に入射させ入射した光を第2の出射端まで伝達する撮像光伝達路と、第1の光学フィルタにより反射される第1の光の光路上に設けられ第1の光の入射位置に応じた透過率で第1の光を透過させる第2の光学フィルタと、第2の光学フィルタにより透過された第1の光を第3の入射端から第3の出射端まで伝達する検出光伝達路とを備え、第2の出射端から出射される第1の光または第1の光による蛍光の光量に基づいて、観察対象領域における画素信号を生成し、第3の出射端から出射される第1の光の光量に基づいて第1の端部の位置を検出することを特徴としている。 The optical scanning endoscope apparatus according to the present invention includes a light source that emits first light, and a first light that is transmitted from the first incident end to the first emission end by transmitting the first light emitted from the light source. Supply light transmission path for emitting the light from the first emission end in the form of a beam, a drive unit for displacing the light in the direction perpendicular to the emission direction of the light transmitted through the first emission end, and the first emission end A first optical filter that is provided on the optical path of the first light emitted from the first optical filter and reflects a part of the first light and transmits a part of the first light; and passes through the first optical filter. An imaging light transmission path for transmitting reflected light or fluorescence from the observation target region to the second incident end and transmitting the incident light to the second output end with respect to the first light applied to the observation target region; Provided on the optical path of the first light reflected by the optical filter, the first light is transmitted at a transmittance according to the incident position of the first light. A second optical filter that passes the second optical filter, and a detection light transmission path that transmits the first light transmitted by the second optical filter from the third incident end to the third outgoing end. A pixel signal in the observation target region is generated based on the first light emitted from the first light or the amount of fluorescence of the first light, and the first light is emitted based on the first light amount emitted from the third emission end. It is characterized in that the position of the end of 1 is detected.
なお、第1の光学フィルタを透過した第1の光の観察対象領域に向けての透過と遮光とを切替可能な第1のシャッタと、第1の光学フィルタに反射された第1の光の第3の入射端に向けての透過と遮光とを切替可能な第2のシャッタと、第2、第3の出射端から出射する光の光量に応じた受光信号を生成する受光部と、受光信号に基づいて第1の出射端の位置を検出する位置検出部と、受光信号に基づいて観察対象領域全体の画像を作成する画像信号処理部と、第1のシャッタによる第1の光の遮光第2のシャッタによる第1の光の透過および位置検出部による位置検出を実行させる第1の制御と第1のシャッタによる第1の光の透過第2のシャッタによる第1の光の遮光および画像信号処理部による画像の作成を実行させる第2の制御とを繰返す制御部とを備えることが好ましい。 In addition, the 1st shutter which can switch permeation | transmission toward the observation object area | region and light-shielding of the 1st light which permeate | transmitted the 1st optical filter, and the 1st light reflected by the 1st optical filter A second shutter that can switch between transmission and light shielding toward the third incident end, a light receiving unit that generates a light reception signal according to the amount of light emitted from the second and third emission ends, and light reception A position detection unit that detects the position of the first emission end based on the signal, an image signal processing unit that creates an image of the entire observation target region based on the light reception signal, and shielding of the first light by the first shutter Transmission of the first light by the second shutter and transmission of the first light by the first shutter and execution of the position detection by the position detection unit, blocking of the first light by the second shutter, and image A second control for executing image creation by the signal processing unit; It is preferable that a control unit to return.
あるいは、第2の出射端から出射する第1の光または第1の光による蛍光の光量に応じた画素信号を生成する撮像受光部と、画素信号に基づいて観察対象領域全体の画像を作成する画像信号処理部と、第3の出射端から出射する第1の光の光量に応じた変位位置信号を生成する位置検出受光部と、変位位置信号に基づいて第1の出射端の位置を検出する位置検出部とを備えることが好ましい。 Or the imaging light-receiving part which produces | generates the pixel signal according to the light quantity of the fluorescence by the 1st light or 1st light radiate | emitted from a 2nd output end, and the image of the whole observation object area | region is produced based on a pixel signal An image signal processing unit, a position detection light-receiving unit that generates a displacement position signal corresponding to the amount of first light emitted from the third emission end, and a position of the first emission end based on the displacement position signal It is preferable to provide the position detection part which performs.
また、光源は第2、第3の光を第1の光として別々に出射可能であり、第2の光学フィルタ上の第1の方向に沿って第2の光の透過率が変化し第2の光学フィルタ上の第1の方向と異なる第2の方向に沿って第3の光の透過率が変化し、位置検出部は光源に第2の光を出射させ第3の光を消灯させるときに第3の出射端から出射される第2の光の光量に基づいて第1の方向に対応する第3の方向に沿った第1の出射端の位置を検出し光源に第2の光を消灯させ第3の光を出射させるときに第3の出射端から出射される第3の光の光量に基づいて第2の方向に対応する第4の方向に沿った第1の出射端の位置を検出することが好ましい。 In addition, the light source can separately emit the second and third lights as the first light, and the transmittance of the second light changes along the first direction on the second optical filter. When the transmittance of the third light changes along a second direction different from the first direction on the optical filter, the position detection unit emits the second light to the light source and turns off the third light Based on the amount of the second light emitted from the third emission end, the position of the first emission end along the third direction corresponding to the first direction is detected, and the second light is sent to the light source. The position of the first emission end along the fourth direction corresponding to the second direction based on the amount of the third light emitted from the third emission end when turning off the light and emitting the third light Is preferably detected.
また、光源は第2、第3の光を第1の光として第1の光と異なる第4の光を別々に出射可能であり、画像信号処理部は光源に第2の光を出射させ第3、第4の光を消灯させるときに第2の出射端から出射される第2の光または第2の光による蛍光の光量に基づく第2の光に応じた光学情報と光源に第3の光を出射させ第2、第4の光を消灯させるときに第2の出射端から出射される第3の光または第3の光による蛍光の光量に基づく3の光に応じた光学情報と光源に第4の光を出射させ第2、第3の光を消灯させるときに第2の出射端から出射される第4の光または第4の光による蛍光の光量に基づく第4の光に応じた光学情報とに基づいて観察対象領域の全体の画像を作成することが好ましい。 The light source can separately emit the fourth light different from the first light by using the second and third lights as the first light, and the image signal processing unit causes the light source to emit the second light. 3. When the fourth light is turned off, the second light emitted from the second emission end or the optical information and the light source according to the second light based on the light quantity of the fluorescence by the second light Optical information and light source corresponding to the third light based on the third light emitted from the second emission end or the amount of fluorescence by the third light when the light is emitted and the second and fourth lights are extinguished In response to the fourth light emitted from the second emission end when the fourth light is emitted and the second and third lights are turned off, or the fourth light based on the amount of fluorescence of the fourth light It is preferable to create an entire image of the observation target area based on the optical information.
また、第1の出射端を所定の変位経路に沿って変位させるように駆動部を制御するスキャン制御部と、検出された第1の出射端の位置が所定の変位経路から外れている場合に第1の出射端の変位位置を所定の変位経路上に戻すように補正する補正部とを備えることが好ましい。 In addition, when the scan control unit that controls the drive unit to displace the first emission end along the predetermined displacement path and the detected position of the first emission end are out of the predetermined displacement path It is preferable to include a correction unit that corrects the displacement position of the first emission end so as to return it to a predetermined displacement path.
また、第2の光学フィルタに透過された第1の帯域の光を集光して第2の入射端に向けて出射する集光レンズを備えることが好ましい。 In addition, it is preferable to include a condensing lens that condenses the light in the first band transmitted through the second optical filter and emits the light toward the second incident end.
本発明の光走査型内視鏡は、第1の光を第1の入射端から第1の出射端に伝達し伝達した第1の光を第1の出射端からビーム状に出射する供給光伝達路と、第1の出射端を伝達した光の出射方向に対して垂直な方向に変位させる駆動部と、第1の出射端から出射される第1の光の光路上に設けられ第1の光の一部を反射し第1の光の一部を透過する第1の光学フィルタと、第1の光学フィルタを透過して観察対象領域に照射される第1の光に対する観察対象領域における反射光または蛍光を第2の入射端に入射させ入射した光を第2の出射端まで伝達する撮像光伝達路と、第1の光学フィルタにより反射される第1の光の光路上に設けられ第1の光の入射位置に応じた透過率で第1の光を透過させる第2の光学フィルタと、第2の光学フィルタにより透過された第1の光を第3の入射端から第3の出射端まで伝達する検出光伝達路とを備えることを特徴としている。 The optical scanning endoscope according to the present invention supplies the first light transmitted from the first incident end to the first exit end and the transmitted first light in the form of a beam from the first exit end. A transmission path, a drive unit that is displaced in a direction perpendicular to the emission direction of the light transmitted through the first emission end, and a first light path provided on the optical path of the first light emitted from the first emission end. A first optical filter that reflects a part of the first light and transmits a part of the first light; and a first optical filter that passes through the first optical filter and is irradiated on the observation target area. An imaging light transmission path for transmitting reflected light or fluorescence to the second incident end and transmitting the incident light to the second output end, and an optical path for the first light reflected by the first optical filter. A second optical filter that transmits the first light at a transmittance according to the incident position of the first light; and a second optical filter It is characterized in that it comprises a detection light transmission path for transmitting the first light transmitted from the third incident end to the third exit end by.
本発明の光走査型内視鏡プロセッサは、第1の光を第1の入射端から第1の出射端に伝達し伝達した第1の光を第1の出射端からビーム状に出射する供給光伝達路と第1の出射端を伝達した光の出射方向に対して垂直な方向に変位させる駆動部と第1の出射端から出射される第1の光の光路上に設けられ第1の光の一部を反射し第1の光の一部を透過する第1の光学フィルタと第1の光学フィルタを透過して観察対象領域に照射される第1の光に対する観察対象領域における反射光または蛍光を第2の入射端に入射させ入射した光を第2の出射端まで伝達する撮像光伝達路と第1の光学フィルタにより反射される第1の光の光路上に設けられ第1の光の入射位置に応じた透過率で第1の光を透過させる第2の光学フィルタと第2の光学フィルタにより透過された第1の光を第3の入射端から第3の出射端まで伝達する検出光伝達路とを有する光走査型内視鏡における第1の入射端に第1の光を出射する光源を備え、第2の出射端から出射される第1の光または第1の光による蛍光の光量に基づいて観察対象領域における画素信号を生成し、第3の出射端から出射される第1の光の光量に基づいて第1の端部の位置を検出することを特徴としている。 The optical scanning endoscope processor of the present invention supplies the first light transmitted from the first incident end to the first emission end and emitted from the first emission end in the form of a beam. A drive unit for displacing the light transmission path and the first outgoing end in a direction perpendicular to the outgoing direction of the light transmitted through the first outgoing end and a first optical path provided on the optical path of the first light emitted from the first outgoing end. The first optical filter that reflects part of the light and transmits part of the first light, and the reflected light in the observation target region with respect to the first light that passes through the first optical filter and is irradiated on the observation target region Alternatively, the first optical filter is provided on the imaging light transmission path that transmits the incident light to the second incident end and transmits the incident light to the second output end and the first light path reflected by the first optical filter. The second optical filter and the second optical filter that transmit the first light with the transmittance according to the incident position of the light The first light is emitted to the first incident end in the optical scanning endoscope having the detection light transmission path that transmits the first light transmitted by the first incident end to the third emission end. A first light source including a light source, generating a pixel signal in the observation target region based on the first light emitted from the second emission end or the amount of fluorescence of the first light, and emitted from the third emission end; The position of the first end is detected on the basis of the amount of the light.
本発明によれば、光走査型内視鏡において照明光を走査するための光供給伝達路の変位位置を簡潔な構成で検出可能である。 According to the present invention, the displacement position of the light supply transmission path for scanning illumination light in the optical scanning endoscope can be detected with a simple configuration.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view schematically showing the external appearance of an optical scanning endoscope apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied.
光走査型内視鏡装置10は、光走査型内視鏡プロセッサ20、光走査型内視鏡60、およびモニタ11によって構成される。光走査型内視鏡プロセッサ20は、光走査型内視鏡60、およびモニタ11に接続される。
The optical
なお、以下の説明において光供給ファイバ(図1において図示せず)の出射端(第1の出射端)、反射光ファイバ(図1において図示せず)の入射端(第2の入射端)、および位置検出ファイバ(図1において図示せず)の入射端(第3の入射端)は光走査型内視鏡60の挿入管61の遠位端側に配置される端部であり、光供給ファイバの入射端(第1の入射端)、反射光ファイバの出射端(第2の出射端)、および位置検出ファイバの出射端(第3の出射端)は光走査型内視鏡プロセッサ20と接続されるコネクタ62に配置される端部である。
In the following description, the exit end (first exit end) of the light supply fiber (not shown in FIG. 1), the entrance end (second entrance end) of the reflection optical fiber (not shown in FIG. 1), The incident end (third incident end) of the position detection fiber (not shown in FIG. 1) is an end portion disposed on the distal end side of the
光走査型内視鏡プロセッサ20から観察対象領域OAに照射する光が供給される。供給された光は光供給ファイバ(供給光伝達路)により挿入管61の遠位端に伝達され、観察対象領域内の一点に向かって照射される。光が照射された観察対象領域上の一点における反射光が、光走査型内視鏡60の挿入管61の先端から光走査型内視鏡プロセッサ20に伝達される。
Light to be applied to the observation target area OA is supplied from the optical
光供給ファイバの出射端の向く方向が、ファイバ駆動部(図1において図示せず)により変えられる。先端の方向を変えることにより、光供給ファイバから照射される光が観察対象領域上に走査される。ファイバ駆動部は、光走査型内視鏡プロセッサ20により制御される。
The direction in which the emission end of the light supply fiber faces is changed by a fiber driving unit (not shown in FIG. 1). By changing the direction of the tip, the light irradiated from the light supply fiber is scanned over the observation target region. The fiber driving unit is controlled by the optical
光走査型内視鏡プロセッサ20は光の照射位置において散乱する反射光を受光し、受光量に応じた画素信号(光学情報)を生成する。走査する領域全体の画素信号を生成することにより、1フレームの画像信号を生成する。生成した画像信号がモニタ11に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ11に表示される。
The optical
図2に示すように、光走査型内視鏡プロセッサ20には、光源ユニット30(光源)、受光ユニット40(受光部)、信号処理ユニット50(画像信号処理部)、液晶駆動回路21、スキャン駆動回路22(位置検出部、スキャン制御部、補正部)、タイミングコントローラ23(制御部)、およびシステムコントローラ24などが設けられる。
As shown in FIG. 2, the optical
後述するように、光源ユニット30から観察対象領域に照射する光および光供給ファイバ63の変位位置の検出用の光が光供給ファイバ63に供給される。液晶駆動回路21は、第1、第2の液晶シャッタ71a、71bの透過と遮光とを切替える。スキャン駆動回路22は、ファイバ駆動部72(駆動部)に光供給ファイバ63を変位させる。
As will be described later, the light applied to the observation target region from the
光が照射された観察対象領域の反射光が、光走査型内視鏡60により光走査型内視鏡プロセッサ20に伝達される。また、光供給ファイバ63の位置に応じた検出用の光も光走査型内視鏡60により光走査型内視鏡プロセッサ20に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ20に伝達された反射光および検出用の光は、受光ユニット40に受光される。
The reflected light of the observation target region irradiated with the light is transmitted to the optical
受光ユニット40により、受光量に応じた受光信号が生成される。受光信号は信号処理ユニット50に画素信号として送信される。また、受光信号は、スキャン駆動回路22に変位位置信号として送信される。
The
信号処理ユニット50は、タイミングコントローラ23からスキャン駆動回路22に送信される光供給ファイバ63の出射端の変位位置を制御するための変位制御信号に応じて画像メモリ25上のアドレスに画素信号を格納する。観察対象領域全体に対応する画素信号を格納すると、信号処理ユニット50は画素信号に所定の信号処理を施し、1フレームの画像信号としてエンコーダ26を介してモニタ11に送信する。
The
後述するように、スキャン駆動回路22では変位位置信号に基づいて、光供給ファイバ63の出射端の実際の変位経路が認識される。認識された変位経路が所定の変位経路からずれている場合に、所定の変位経路に沿って変位するようにファイバ駆動部72が制御される。
As will be described later, the
光走査型内視鏡プロセッサ20と光走査型内視鏡60とを接続すると、光源ユニット30と光走査型内視鏡60に設けられる光供給ファイバ63とが、受光ユニット40と反射光ファイバ64(撮像光伝達路)および位置検出ファイバ65とが光学的に接続される。
When the optical
また、光走査型内視鏡プロセッサ20と光走査型内視鏡60とを接続すると、スキャン駆動回路22と光走査型内視鏡60に設けられるファイバ駆動部72とが電気的に接続される。
When the optical
なお、光源ユニット30、受光ユニット40、信号処理ユニット50、液晶駆動回路21、スキャン駆動回路22、およびエンコーダ26は、タイミングコントローラ23により各部位の動作の時期が制御される。また、タイミングコントローラ23および光走査型内視鏡装置10の各部位の動作はシステムコントローラ24により制御される。また、フロントパネル(図示せず)などにより構成される入力部27により、使用者によるコマンド入力が可能である。
In the
図3に示すように、光源ユニット30は、赤色光レーザ31r、緑色光レーザ31g、青色光レーザ31b、第1、第2のフィルタ32a、32b、集光レンズ33、およびレーザ駆動回路34などによって構成される。
As shown in FIG. 3, the
赤色光レーザ31r、緑色光レーザ31g、青色光レーザ31bは、それぞれ、赤色光レーザービーム(第1の光、第2の光)、緑色光レーザービーム、青色光レーザービーム(第1の光、第3の光)を発する。
The
第1のフィルタ32aは緑色光レーザ31gが発する帯域の緑色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。第2のフィルタ32bは青色光レーザ31bが発する帯域の青色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。
The
光供給ファイバ63と光源ユニット30とが接続された状態において、赤色光レーザ31rから出射される赤色光レーザービームを光供給ファイバ63の入射端に導くための光路中に、第1、第2のフィルタ32a、32b、および集光レンズ33が配置される。なお、第1、第2のフィルタ32a、32bは赤色光レーザービームの光路に対して45°傾斜させた状態で固定される。
In a state where the
緑色光レーザ31gが発する緑色光レーザービームが第1のフィルタ32aにより反射され第2のフィルタ32bを透過して光供給ファイバ63の入射端に入射するように、緑色光レーザ31gが配置される。
The
青色光レーザ31bが発する青色光レーザービームが第2のフィルタ32bにより反射され光供給ファイバ63の入射端に入射するように、青色光レーザ31bが配置される。
The blue
青色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および赤色光レーザービームは集光レンズ33により集光されて、光供給ファイバ63の入射端に入射する。
The blue light laser beam, the green light laser beam, and the red light laser beam are condensed by the condenser lens 33 and enter the incident end of the
挿入管61の遠位端付近のリアルタイム画像の観察時に、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームが別々のタイミングで光供給ファイバ63に供給される。なお、各レーザービームの出射、すなわち光供給ファイバ63への供給タイミングについては後述する。
When observing a real-time image near the distal end of the
赤色光レーザ31r、緑色光レーザ31g、および青色光レーザ31bはレーザ駆動回路34により駆動される。なお、レーザ駆動回路34は、タイミングコントローラ23により発光と消灯の時期を制御する。
The
次に、光走査型内視鏡60の構成について詳細に説明する。図4に示すように、光走査型内視鏡60には、光供給ファイバ63、反射光ファイバ64、位置検出ファイバ65、および先端ユニット70などが設けられる。
Next, the configuration of the
挿入管61の遠位端に先端ユニット70が配置される。光供給ファイバ63、反射光ファイバ64、および位置検出ファイバ65(検出光伝達路)は、コネクタ62から先端ユニット70まで延設される。
A
図5に示すように、先端ユニット70は、第1、第2の液晶シャッタ71a、71b、ファイバ駆動部72、中空管73、ハーフミラー74(第1の光学フィルタ)、位置検出フィルタ75(第2の光学フィルタ)、集光レンズ76、ミラー77、および出射レンズ78により構成される。
As shown in FIG. 5, the
中空管73は硬質部材により円筒形に形成され、遠位端における挿入管61の軸方向と中空管73の軸方向とが平行となるように、中空管73の取付け姿勢が調整される。
The
なお、以下の説明において、光供給ファイバ63の出射端の軸方向が中空管73の軸方向と平行な状態における出射端からの光の出射方向を第1の方向とする。また、第1の方向に垂直な任意の方向を第2の方向(第2、第4の方向)とする。
In the following description, the light emission direction from the emission end when the axial direction of the emission end of the
光供給ファイバ63は、中空管73内にファイバ駆動部72を介して支持される。なお、光供給ファイバ63がファイバ駆動部72により変位される前の状態において光供給ファイバ63の軸方向が第1の方向と平行となるように光供給ファイバ63の取付け姿勢が調整される。
The
図6に示すように、ファイバ駆動部72は、ファイバ支持部72sおよび屈曲部72bにより形成される。屈曲部72bは円筒形状であり、円筒内部に光供給ファイバ63が挿通されている。ファイバ支持部72sにより光供給ファイバ63は屈曲部72bの挿入管61の遠位端側の端部において支持される。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、屈曲部72bには第1、第2の屈曲源72b1、72b2が設けられる。第1、第2の屈曲源72b1、72b2はそれぞれ2組の圧電素子であり、スキャン駆動回路22から送信されるファイバ駆動信号に基づいて屈曲部72の円筒軸方向に伸縮する。
As shown in FIG. 7, the bending
第1の屈曲源72b1を構成する2つの圧電素子が、第2の方向に沿って並びながら屈曲部72bの円筒の中心を挟むように屈曲部72bの円筒外周面に固定される。また、第2の屈曲源72b2を構成する2つの圧電素子が、第1、第2の方向に垂直な第3の方向に沿って並びながら屈曲部72bの円筒の中心を挟むように屈曲部72bの円筒外周面に固定される。
The two piezoelectric elements constituting the first bending source 72b1 are fixed to the outer peripheral surface of the
図8に示すように、第1の屈曲源72b1を構成する2つの圧電素子を同時に逆方向に伸縮させることにより、第2の方向に沿って屈曲部72bは屈曲する。また、第2の屈曲源72b2を構成する2つの圧電素子を同時に逆方向に伸縮させることにより、第3の方向に沿って屈曲部72bは屈曲する。
As shown in FIG. 8, by simultaneously expanding and contracting the two piezoelectric elements constituting the first bending source 72b1 in the opposite directions, the bending
光供給ファイバ63はファイバ支持部72sを介して屈曲部72bに付勢され、第2、第3の方向、すなわち光供給ファイバ63の出射端からの光の出射方向に垂直な2方向に屈曲する。光供給ファイバ63が屈曲することにより、光供給ファイバ63の出射端は変位する。
The
なお、図9に示すように、光供給ファイバ63の出射端は第2、第3の方向に沿って振幅の増加と減少を繰返しながら振動するように駆動される。なお、振動の周波数は第2、第3の方向において同一となるように調整される。また、振幅の増加時期と減少時期も第1、第2の方向において一致するように調整される。
In addition, as shown in FIG. 9, the output end of the
第2、第3の方向に沿ってこのような振動をさせることにより、図10に示すような渦巻き型の変位経路(所定の変位経路)を通るように光供給ファイバ63の先端は変位し、光が観察対象領域上で走査される。
By causing such vibration along the second and third directions, the tip of the
なお、光供給ファイバ63を屈曲させない状態における光供給ファイバ63の出射端の位置が基準点spに定められる。基準点spから振幅を増加させながら振動させる期間(図9走査期間)に、観察対象領域への各色光の照射および画素信号の採取が実行される。
Note that the position of the emission end of the
また、最大振幅になるまで変位させると一画像を作成するための走査を終了し、振幅を減少させながら振動させて光供給ファイバ63の出射端を基準点spにまで戻し(図9制動期間参照)、再び次の画像を作成するための走査が実行される。
Further, when the displacement is made until the maximum amplitude is reached, scanning for creating one image is finished, and the emission end of the
光供給ファイバ63の出射端が基準点spに位置するときの光の出射方向に、ハーフミラー74、第1の液晶シャッタ71a、および出射レンズ78が配置される(図5参照)。ハーフミラー74は板状に形成され、入射面および出射面が第1の方向に対して45°傾斜した状態で中空管73に固定される。また、第1の液晶シャッタ71aは、光の入射面および出射面が第1の方向に垂直な状態で中空管73に固定される。また出射レンズ78は、光軸が第1の方向と平行な状態で中空管73に固定される。
The
ハーフミラー74は入射する光を100%未満の所定の反射率、例えば10%で反射し、90%を透過させる。したがって、光供給ファイバ63の出射端から出射する赤色光、緑色光、青色光それぞれの光量の90%がハーフミラー74を透過する。また、出射する赤色光、緑色光、青色光それぞれの光量の10%がハーフミラー74により第3の方向に反射される。
The
ハーフミラー74を透過した赤色光、緑色光、および青色光は、第1の液晶シャッタ71aに到達する。第1の液晶シャッタ71aは、液晶駆動回路21の制御に基づいて、入射する光の遮光状態と透過状態とを切替可能である。第1の液晶シャッタ71aの遮光状態および透過状態との切替については後述する。
The red light, green light, and blue light transmitted through the
第1の液晶シャッタ71aを透過した赤色光、緑色光、および青色光は出射レンズ78を透過して、観察対象領域の一点に向けて出射する(図11参照)。各色光が照射された観察対象領域OAの一点における反射光が散乱し、散乱した反射光が反射光ファイバ64の先端に入射する。
The red light, the green light, and the blue light transmitted through the first
光走査型内視鏡60には複数の反射光ファイバ64が設けられる。反射光ファイバ64の入射端は、出射レンズ78の周囲を囲むように配置される。観察対象領域OA上の一点における散乱光は、各反射光ファイバ64に入射する。
The
反射光ファイバ64に入射した反射光は、反射光ファイバ64の出射端まで伝達される。前述のように、反射光ファイバ64は出射端において受光ユニット40に接続される。反射光ファイバ64に伝達された反射光は、受光ユニット40に向かって出射する。
The reflected light incident on the reflected
ハーフミラー74による光の反射方向において、中空管73には孔部73hが形成される。孔部73hには、位置検出フィルタ75、集光レンズ76、および第2の液晶シャッタ71bが固定される。
A
位置検出フィルタ75は板状に形成され、表面が第1、第2の方向に平行となるように固定される。また、集光レンズ76は光軸が第3の方向に平行になるように固定される。また、第2の液晶シャッタ71bの入射面および出射面が第1、第2の方向に平行となるように固定される。
The
位置検出フィルタ75は入射する位置に応じた透過率で赤色光、および青色光を透過する。図12に示すように、位置検出フィルタ75への光の照射位置が第1の方向に変位するほど赤色光の透過率が大きくなるように、位置検出フィルタ75は形成される。また、位置検出フィルタ75への光の照射位置が第2の方向に変位するほど青色光の透過率が大きくなるように、位置検出フィルタ75は形成される。
The
ハーフミラー74により反射された赤色光および青色光は位置検出フィルタ75を透過して、集光レンズ76により集光される。集光された赤外光を中空管73の外側において中空管73の軸方向に反射するように、ミラー77が設けられる。
The red light and blue light reflected by the
集光レンズ76とミラー77との間に、第2の液晶シャッタ71bが設けられる。第2の液晶シャッタ71bは、液晶駆動回路21の制御に基づいて、入射する光の遮光と透過とを切替可能である。
A second
ミラー77による赤外光の反射方向に、位置検出ファイバ65の入射端が配置される。位置検出ファイバ65に入射した赤色光および青色光は位置検出ファイバ65により受光ユニット40に伝達される。
The incident end of the
受光ユニット40は、図13に示すように、コリメートレンズ41、受光器42、A/Dコンバータ43によって構成される。なお、複数の反射光ファイバ64と単一の位置検出ファイバ65とは束ねられ、バンドルとして受光ユニット40に光学的に接続される。反射光ファイバ64と位置検出ファイバ65とのファイババンドルの出射端からの光の出射方向にコリメートレンズ41および受光器42が配置される。
As shown in FIG. 13, the
反射光ファイバ64と位置検出ファイバ65とのファイババンドルの出射端から出射される赤色光、緑色光、青色光は、コリメートレンズ41を透過して、受光器42に入射する。受光器42は光電子増倍管であり、受光する赤外光、緑色光、および青色光の受光量に応じた信号強度である受光信号を生成する。受光信号は、A/Dコンバータ43によりデジタル信号に変換される。
The red light, the green light, and the blue light emitted from the emission end of the fiber bundle of the reflection
受光ユニット40による受光信号の生成時期は、光源ユニット30における発光/消灯時期および第1、第2の液晶シャッタ71a、71bの遮光/透過時期と関連するように、タイミングコントローラ23により制御される。
The generation timing of the light reception signal by the
図14に示すように、タイミングコントローラ23は、光源ユニット30に赤色光、緑色光、および青色光を交互に繰返し発光させる。光源ユニット30が赤色光を発光中に、タイミングコントローラ23は受光ユニット40に受光信号を異なるタイミング(タイミングt1、t2参照)で2回生成させる。
As shown in FIG. 14, the
さらに、赤色光の発光中の最初の受光信号の生成時、すなわちタイミングt1において、タイミングコントローラ23は、第1の液晶シャッタ71aを透過状態に、第2の液晶シャッタ71bを遮光状態に切替えるように、液晶駆動回路21を制御する。また、タイミングコントローラ23は、生成された受光信号を画素信号として信号処理ユニット50に受信させる。
Further, at the time of generation of the first light reception signal during red light emission, that is, at timing t1, the
また、赤色光の発光中の2番目の受光信号の生成時、すなわちタイミングt2において、タイミングコントローラ23は、第1の液晶シャッタ71aを遮光状態に、第2の液晶シャッタ71bを透過状態に切替えるように、液晶駆動回路21を制御する。また、タイミングコントローラ23は、生成された受光信号を画素信号としてスキャン駆動回路22に受信させる。
Further, at the time of generating the second light receiving signal during red light emission, that is, at the timing t2, the
光源ユニット30が緑色光を発光中に、タイミングコントローラ23は受光ユニット40に受光信号を1回生成させる(タイミングt3参照)。また、緑色光の発光および受光信号の生成時、すなわちタイミングt3において、タイミングコントローラ23は、第1の液晶シャッタ71aを透過状態に、第2の液晶シャッタ71bを遮光状態に切替えるように、液晶駆動回路21を制御する。また、タイミングコントローラ23は、生成された受光信号を画素信号として信号処理ユニット50に受信させる。
While the
光源ユニット30が青色光を発光中にも赤色光の発光中と同様に、タイミングコントローラ23は受光ユニット40に受光信号を異なるタイミング(タイミングt4、t5参照)で2回生成させる。
When the
さらに、青色光の発光中の最初の受光信号の生成時、すなわちタイミングt4において、タイミングコントローラ23は第1の液晶シャッタ71aを透過状態に、第2の液晶シャッタ71bを遮光状態に切替えるように、液晶駆動回路21を制御する。また、タイミングコントローラ23は、生成された受光信号を画素信号として信号処理ユニット50に受信させる。
Further, at the time of generating the first light reception signal during the blue light emission, that is, at the timing t4, the
また、青色光の発光中の2番目の受光信号の生成時、すなわちタイミングt5において、タイミングコントローラ23は第1の液晶シャッタ71aを遮光状態に、第2の液晶シャッタ71bを透過状態に切替えるように、液晶駆動回路21を制御する。また、タイミングコントローラ23は、生成された受光信号を画素信号としてスキャン駆動回路22に受信させる。
Further, at the time of generating the second light reception signal during the blue light emission, that is, at the timing t5, the
上述のように、画素信号として用いる受光信号を生成するときには、第1の液晶シャッタ71aを透過させることにより観察対象領域OAに光が照射され反射光ファイバ64に反射光が入射し、第2の液晶シャッタ71bを遮光することにより位置検出ファイバ65への光の入射が防がれる。したがって、受光ユニット40には、光の照射された観察対象領域OAにおける反射光のみが伝達される。
As described above, when the light reception signal used as the pixel signal is generated, the first
一方、変位位置信号として用いる受光信号を生成するときには、第1の液晶シャッタ71aを遮光することにより反射光ファイバ64への光の入射が防がれ、第2の液晶シャッタ71bを透過させることにより変位位置に応じた強度の光が位置検出ファイバ65に入射する。したがって、受光ユニット40には、位置検出フィルタ75を透過した光のみが伝達される。
On the other hand, when the light reception signal used as the displacement position signal is generated, the first
図15に示すように、信号処理ユニット50は、セレクタ51、赤色メモリ52r、緑色メモリ52g、青色メモリ52b、座標変換回路53、および画像処理回路54によって構成される。
As shown in FIG. 15, the
A/Dコンバータ43から出力される画素信号は、赤色メモリ52r、緑色メモリ52g、または青色メモリ52bのいずれかに送信され、格納される。タイミングコントローラ23の制御に基づき、赤色光が照射されているとき(図14タイミングt1参照)に受信する画素信号をセレクタ51は赤色メモリ52rに送信し、格納させる。同様に、緑色光が照射されているとき(タイミングt3参照)に受信する画素信号をセレクタ51は緑色メモリ52gに送信し、格納させる。また、同様に、青色光が照射されているとき(タイミングt4参照)に受信する画素信号をセレクタ51は青色メモリ52bに送信し、格納させる。
The pixel signal output from the A /
図16に示すように、走査経路上の各点において照射される光は、赤色、緑色、および青色のいずれか一つの色の光である。それゆえ、各受光信号は照射される位置における赤色光成分、緑色光成分、および青色光成分のいずれかに応じた信号強度を有する。 As shown in FIG. 16, the light irradiated at each point on the scanning path is light of any one color of red, green, and blue. Therefore, each received light signal has a signal intensity corresponding to any of the red light component, the green light component, and the blue light component at the irradiated position.
例えば、第1の地点p1において赤色光が照射されるときに生成される画素信号は第1の地点p1における赤色光成分に相当する。また、第2の地点p2において緑色光が照射されるときに生成される画素信号は第2の地点p2における緑色光成分に相当する。また、第3の地点p3において青色光が照射されるときに生成される画素信号は第3の地点p3における青色光成分に相当する。 For example, the pixel signal generated when red light is irradiated at the first point p1 corresponds to the red light component at the first point p1. Further, the pixel signal generated when the green light is irradiated at the second point p2 corresponds to the green light component at the second point p2. Further, the pixel signal generated when the blue light is irradiated at the third point p3 corresponds to the blue light component at the third point p3.
一方で、第1の地点p1における緑色光成分および青色光成分に応じた画素信号は生成されない。また、第2の地点p2における赤色光成分および青色光成分に応じた画素信号は生成されない。また、第3の地点p3における赤色光成分および緑色光成分に応じた画素信号は生成されない。 On the other hand, a pixel signal corresponding to the green light component and the blue light component at the first point p1 is not generated. Further, the pixel signal corresponding to the red light component and the blue light component at the second point p2 is not generated. Further, the pixel signal corresponding to the red light component and the green light component at the third point p3 is not generated.
それゆえ、各点において照射される光の色と異なる色に相当する信号成分は、隣接する光の照射地点において生成された色信号成分が画像の作成に用いられる。 Therefore, as the signal component corresponding to the color different from the color of the light irradiated at each point, the color signal component generated at the adjacent light irradiation point is used for creating an image.
例えば、第1の地点p1においては、実際に生成される画素信号を赤色光成分として用い、次の緑色光の照射地点、すなわち第2の地点p2において生成される画素信号を緑色光成分として用い、第1の地点p1の一つ前の青色光の照射地点において生成される画素信号を青色光成分として用いる。 For example, at the first point p1, the pixel signal actually generated is used as the red light component, and the pixel signal generated at the next green light irradiation point, that is, the second point p2, is used as the green light component. The pixel signal generated at the blue light irradiation point immediately before the first point p1 is used as the blue light component.
同様に、第2の地点p2においては、第1の地点p1において生成される画素信号を赤色光成分として用い、第2に地点p2において生成される画素信号を緑色光成分として用い、第3の地点p3において生成される画素信号を青色光成分として用いる。 Similarly, at the second point p2, the pixel signal generated at the first point p1 is used as a red light component, and secondly, the pixel signal generated at the point p2 is used as a green light component, The pixel signal generated at the point p3 is used as a blue light component.
画像メモリ25は赤色光信号成分、緑色光信号成分、および青色光信号成分をそれぞれ格納する赤色光格納領域25r、緑色光格納領域25g、および青色光格納領域25bを有している(図15参照)。なお、赤色光格納領域25r、緑色光格納領域25g、および青色光格納領域25bは光が照射される各点に対応するアドレスを有している。すなわち、第1の地点p1に対応するアドレスが、各格納領域25r、25g、25bに設けられる。
The
座標変換回路53は、赤色メモリ52rに画素信号が格納されると、赤色メモリ52rから画素信号を読出し、赤色光格納領域25rにおいて赤色光の照射位置、赤色光の照射位置の一つ前の青色光の照射位置、および赤色光の照射位置の一つ後ろの緑色光の照射位置に対応する3つのアドレスに画素信号を格納する。なお、光の照射位置は、前述の変位制御信号に基づいて推定される。
When the pixel signal is stored in the
例えば、赤色メモリ52rに第1の地点p1で生成した画素信号が格納されると、座標変換回路53により赤色メモリ52rから画素信号が読出されて、赤色光格納領域25rにおける第1の地点p1、第1の地点p1の一つ前の照射地点である第0の地点p0、および第2の地点p2(図16参照)に対応するアドレスに、第1の地点p1で生成した画素信号が格納される。
For example, when the pixel signal generated at the first point p1 is stored in the
同様に、座標変換回路53は、緑色メモリ52gに画素信号が格納されると、緑色メモリ52gから画素信号を読出し、緑色光格納領域25gにおいて緑色光の照射位置、緑色光の照射位置の一つ前の赤色光の照射位置、および緑色光の照射位置の一つ後ろの青色光の照射位置に対応する3つのアドレスに画素信号を格納する。
Similarly, when the pixel signal is stored in the
例えば、緑色メモリ52gに第2の地点p2で生成した画素信号が格納されると、座標変換回路53により緑色メモリ52gから画素信号が読出されて、緑色光格納領域25gにおける第1の地点p1、第2の地点p2、および第3の地点p3に対応するアドレスに、第2の地点p2で生成した画素信号が格納される。
For example, when the pixel signal generated at the second point p2 is stored in the
同様に、座標変換回路53は、青色メモリ52bに画素信号が格納されると、青色メモリ52bから画素信号を読出し、青色光格納領域25bにおいて青色光の照射位置、青色光の照射位置の一つ前の緑色光の照射位置、および青色光の照射位置の一つ後ろの赤色光の照射位置に対応する3つのアドレスに画素信号を格納する。
Similarly, when the pixel signal is stored in the
例えば、青色メモリ52bに第3の地点p3で生成した画素信号が格納されると、座標変換回路53により青色メモリ52bから画素信号が読出されて、青色光格納領域25bにおける第2の地点p2、第3の地点p3、および第3の地点p3の一つ後ろの照射地点である第4の地点p4に対応するアドレスに、第3の地点p3で生成した画素信号が格納される。
For example, when the pixel signal generated at the third point p3 is stored in the
走査始点から走査終点までにおける各照射地点における画素信号の画像メモリ25への格納が終わると、すべての格納領域25r、25g、25bにおけるすべてのアドレスの画素信号が、1フレームの画像信号として画像処理回路54に読出される。
When the pixel signals at each irradiation point from the scanning start point to the scanning end point are stored in the
画像処理回路54では、画像信号に対して所定の信号処理が施される。所定の信号処理の施された画像信号が、前述のように、エンコーダ26に送信される。
The
前述のように、A/Dコンバータ43から出力される変位位置信号はスキャン駆動回路22に送信される。変位位置信号は、以下に説明するように、光供給ファイバ63の変位位置の補正に用いられる。
As described above, the displacement position signal output from the A /
再現性の高い画像を作成するためには、光供給ファイバ63の出射端が前述の渦巻き型変位経路に沿って変位することが必要である。しかし、ファイバ駆動部72周囲の温度や振動などの外部要因の影響を受け、所定の渦巻き型変位経路からずれることがある。
In order to create an image with high reproducibility, it is necessary that the emission end of the
例えば、図17に示すように、第3の方向に十分に変位せず、所定の渦巻き型変位経路(2点鎖線参照)から第3の方向にずれた第1の変異経路(実線参照)を通ることがある。 For example, as shown in FIG. 17, the first mutation path (refer to the solid line) that is not sufficiently displaced in the third direction and is shifted in the third direction from the predetermined spiral displacement path (refer to the two-dot chain line). May pass.
スキャン駆動回路22では、連続的に受信する変位位置信号に基づいて光供給ファイバ63の出射端の実際の変位位置が検出される。また、スキャン駆動回路22では、連続的に変位する変位位置に基づいて所定の渦巻き型変位経路からずれているかが判別される。渦巻き型変位経路からずれている場合は、スキャン駆動回路22はズレを補正するように調整したファイバ駆動信号を生成し、ファイバ駆動部72に送信する。
The
以上のように、第1の実施形態の光走査型内視鏡装置によれば、光供給ファイバ63の出射端の変位位置を検出可能である。また、変位位置に基づく変位経路が所定の変位経路からずれている場合に、所定の変位経路に沿うように補正することが可能なので表示する画像の歪みを低減化することが出来る。
As described above, according to the optical scanning endoscope apparatus of the first embodiment, the displacement position of the emission end of the
また、単一の受光器41により、撮像および位置検出が可能なので、構成の簡潔化および製造コストの低減化が可能である。
Further, since imaging and position detection can be performed by the
なお、第1の実施形態の光走査型内視鏡装置では、撮影のための光を照射した瞬間における位置の検出は困難であるが、撮影のための光の照射位置に隣接する位置を検出することが可能なので、実際の光の照射位置を近似的に検出することが可能である。 In the optical scanning endoscope apparatus according to the first embodiment, it is difficult to detect a position at the moment when light for photographing is irradiated, but a position adjacent to the light irradiation position for photographing is detected. Therefore, it is possible to approximately detect the actual light irradiation position.
次に、本発明の第2の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置について説明する。第2の実施形態では先端ユニットおよび光走査型内視鏡プロセッサの構成が第1の実施形態と異なる。第1の実施形態と異なる点を中心にして、第2の実施形態の光走査型内視鏡について説明する。なお、第1の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付する。 Next, an optical scanning endoscope apparatus to which the second embodiment of the present invention is applied will be described. In the second embodiment, the configurations of the tip unit and the optical scanning endoscope processor are different from those of the first embodiment. The optical scanning endoscope according to the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which has the same function as 1st Embodiment.
図18に示すように、光走査型内視鏡プロセッサ200には、第1の実施形態と同様に、光源ユニット30、撮像受光ユニット40(撮像受光部)、信号処理ユニット50、スキャン駆動回路22、タイミングコントローラ23、およびシステムコントローラ24などが設けられる。なお、第1の実施形態と異なり、液晶駆動回路は設けられずに、位置検出受光ユニット80(位置検出受光部)が設けられる。
As shown in FIG. 18, the optical
第1の実施形態と同様に、光走査型内視鏡プロセッサ200と光走査型内視鏡60とを接続すると、光源ユニット30と光供給ファイバ63とが光学的に接続され、スキャン駆動回路22とファイバ駆動部72とが電気的に接続される。
As in the first embodiment, when the optical
第1の実施形態と異なり、光走査型プロセッサ200と光走査型内視鏡60とを接続すると撮像受光ユニット40と反射光ファイバ64とが、位置検出ユニット80と位置検出ファイバ65とが光学的に接続される。
Unlike the first embodiment, when the
光源ユニット30の構成および機能は、第1の実施形態と同じである。したがって、タイミングコントローラ23の制御に基づいて、赤色光、緑色光、および青色光それぞれの発光と消灯とが切替えられる。
The configuration and function of the
光走査型内視鏡60における先端ユニット700以外の部位と反射光ファイバ64および位置検出ファイバ65の出射端の構成以外とは、第1の実施形態と同じである。
The portions other than the
図19に示すように、先端ユニット700には、第1の実施形態と同じく、中空管73、ファイバ駆動部72、ハーフミラー74、位置検出フィルタ75、集光レンズ76、ミラー77、および出射レンズ78が設けられる。なお、第1の実施形態と異なり、第1、第2の液晶シャッタが設けられない。
As shown in FIG. 19, the
中空管73、ファイバ駆動部72、ハーフミラー74、位置検出フィルタ75、集光レンズ76、ミラー77、および出射レンズ78の配置や機能は第1の実施形態と同じである。
The arrangement and functions of the
したがって、光供給ファイバ63の出射端から光が出射されると、全光量の90%の光がハーフミラー74および出射レンズ78を透過して観察対象領域OAに照射される。照射された光の反射光が反射光ファイバ64の入射端に入射し、撮像受光ユニット40に伝達される。
Accordingly, when light is emitted from the emission end of the
また、光供給ファイバ63の出射端から光が出射されると、全光量の10%の光がハーフミラー74に反射され位置検出フィルタ75に到達する。第1の実施形態と同様に、位置検出フィルタ75に到達した赤色光の照射位置が第1の方向に変位するほど大きな透過率で透過され、位置検出フィルタ75に到達した青色光の照射位置が第2の方向に変位するほど大きな透過率で透過される(図12参照)。位置検出フィルタ75を透過した赤色光および青色光は位置検出ファイバ65の入射端に入射され、位置検出受光ユニット80に伝達される。
When light is emitted from the emission end of the
撮像受光ユニット40の構成および機能は、第1の実施形態の受光ユニットと同じである。したがって、反射光ファイバ64によって伝達された反射光の光量に応じた画素信号が生成される。第1の実施形態と同じく、生成される画素信号は赤色光、緑色光、および青色光のいずれかの光量に応じた信号強度である。なお、第1の実施形態と異なり、撮像受光ユニット40はスキャン駆動回路22に接続されない。画素信号はデジタル信号に変換された後、信号処理ユニット50に送信される。
The configuration and function of the imaging
位置検出ユニット80は、図20に示すように、コリメートレンズ81、受光器82、A/Dコンバータ83によって構成される。位置検出ファイバ65の出射端から出射される赤色光、緑色光、青色光は、コリメートレンズ81を透過して、受光器82に入射する。受光器82は光電子増倍管であり、受光する赤外光、緑色光、および青色光の受光量に応じた信号強度である変位位置信号を生成する。変位位置信号は、A/Dコンバータ83によりデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された変位位置信号は、スキャン駆動回路22に送信される。
As shown in FIG. 20, the
撮像受光ユニット40による画素信号の生成時期、および位置検出受光ユニット80による変位位置信号の生成時期は、光源ユニット30における発光/消灯時期と関連するように、タイミングコントローラ23により制御される。
The generation timing of the pixel signal by the imaging light-receiving
図21に示すように、タイミングコントローラ23は、光源ユニット30に赤色光、緑色光、および青色光を交互に繰返し発光させる。光源ユニット30が赤色光を発光中の別々の期間に、タイミングコントローラ23は撮像受光ユニット40に画素信号を(タイミングt1参照)、位置検出受光ユニット80に変位位置信号を(タイミングt2参照)生成させる。
As shown in FIG. 21, the
光源ユニット30が緑色光を発光中に、タイミングコントローラ23は撮像受光ユニット40に画素信号を生成させる(タイミングt3参照)。
While the
光源ユニット30が青色光を発光中の別々の期間にも赤色光の発光中と同様に、タイミングコントローラ23は撮像受光ユニット40に画素信号を(タイミングt4参照)、位置検出受光ユニット80に変位位置信号を(タイミングt5参照)生成させる。
The
信号処理ユニット50の構成および機能も、第1の実施形態と同じである。したがって、信号処理ユニット50により、画像メモリ25の各格納領域25r、25g、25bにおける照射位置に対して定められた3つのアドレスに画素信号が格納される。第1の実施形態と同じく、走査始点から走査終点までにおける各照射地点における画素信号を格納することにより1フレームの画像信号が形成される。
The configuration and function of the
変位位置信号は、スキャン駆動回路22に送信される。第1の実施形態と同様に、変位位置信号に基づいて、スキャン駆動回路22は光供給ファイバ63の出射端の変位位置を検出して、変位経路を補正させる。
The displacement position signal is transmitted to the
以上のように、第2の実施形態の光走査型内視鏡装置によっても、光供給ファイバ63の出射端の変位位置を検出可能であり、かつ変位経路のズレを補正させることが可能である。また、第1の実施形態と異なり、先端ユニット700に第1、第2の液晶シャッタ71a、71bが設けられないので、構成の簡潔化および製造コストの低減化が可能である。
As described above, the optical scanning endoscope apparatus according to the second embodiment can detect the displacement position of the emission end of the
また、第1の実施形態と同様に、撮影のための光を照射した瞬間における位置の検出は困難であるが、撮影のための光の照射位置に隣接する位置を検出することが可能なので、実際の光の照射位置を近似的に検出することが可能である。 Further, as in the first embodiment, it is difficult to detect the position at the moment when the light for shooting is irradiated, but it is possible to detect a position adjacent to the irradiation position of the light for shooting. It is possible to approximately detect the actual light irradiation position.
なお、第1、第2の実施形態において、位置検出フィルタ75により透過率の変化する方向である第1、第2の方向は互いに垂直であるが、交差する関係であればよい。ただし、第1、第2の屈曲部72b1、72b2による屈曲方向に出射端を変位させるときのハーフミラー74による反射光の変位方向に対して透過率が変化することが、光供給ファイバ63を駆動するために好ましい。
In the first and second embodiments, the first and second directions, which are directions in which the transmittance is changed by the
また、第1、第2の実施形態において、位置検出フィルタ75において異なる2方向に沿って透過率が変化する構成であるが、何方向であってもよいし、1方向であってもよい。1方向である場合には、その方向に対応する方向への変位量しか検出できない。ただし、従来の光走査型内視鏡装置では光供給ファイバ63を駆動するためのファイバ駆動信号のみに基づいて光供給ファイバ63の出射端の位置を推定していた。そこで、1方向における正確な位置を用いることにより、従来の光走査型内視鏡装置に比べて位置の推定精度が向上する。
In the first and second embodiments, the transmittance is changed along two different directions in the
また、第1、第2の実施形態において、位置検出フィルタ75に照射される位置に応じて透過率が変わる光は赤色光および青色光であるが、光源ユニット30から出射される他の帯域の光であってもよい。
In the first and second embodiments, the light whose transmittance varies depending on the position irradiated on the
また、第1、第2の実施形態において、光供給ファイバ63の出射端の変位経路が所定の渦巻き型変位経路からずれる場合に所定の渦巻き型変位経路に戻すように修正する構成であるが、修正しなくてもよい。前述のように、変位位置が求められれば、画像処理などに用いることが可能である。
Further, in the first and second embodiments, when the displacement path of the emission end of the
また、第1、第2の実施形態において、光供給ファイバ63の出射端を渦巻き型変位経路に沿って変位させる構成であるが、変位経路は渦巻き型に限られない。他の変位経路に沿って変位させても本実施形態と同じ効果を得ることは可能である。
In the first and second embodiments, the emission end of the
また、第1、第2の実施形態において、光源ユニット30から赤色光、緑色光、および青色光が出射される構成であるが、生体組織に蛍光を励起させる励起光が出射される構成であってもよい。反射光ファイバ64の入射端に入射する自家蛍光が受光ユニット40および撮像受光ユニット40に伝達され、自家蛍光に基づく画像が形成されてもよい。
In the first and second embodiments, red light, green light, and blue light are emitted from the
また、第1、第2の実施形態の光走査型内視鏡装置では、赤色光、緑色光、および青色光を出射する光源にレーザを用いる構成であるが、他の種類の光源を用いてもよい。ただし、光走査型内視鏡では、観察対象領域内の極小の一点に対して光が照射されることが好ましく、強い指向性を有する光を出射するためにレーザを用いることが好ましい。 In the optical scanning endoscope apparatus according to the first and second embodiments, a laser is used as a light source that emits red light, green light, and blue light. However, other types of light sources are used. Also good. However, in the optical scanning endoscope, it is preferable that light is applied to one minimal point in the observation target region, and it is preferable to use a laser to emit light having strong directivity.
10 光走査型内視鏡装置
20、200 光走査型内視鏡プロセッサ
21 液晶駆動回路
22 スキャン駆動回路
23 タイミングコントローラ
25 画像メモリ
25r、25g、25b 赤色光格納領域、緑色光格納領域、青色光格納領域
30 光源ユニット
40 受光ユニット、撮像受光ユニット
42 受光器
50 信号処理ユニット
51 セレクタ
52r、52g、52b 赤色メモリ、緑色メモリ、青色メモリ
53 座標変換回路
60 光走査型内視鏡
63 光供給ファイバ
64 反射光ファイバ
65 位置検出ファイバ
70、700 先端ユニット
71a、71b 第1、第2の液晶シャッタ
74 ハーフミラー
75 位置検出フィルタ
80 位置検出受光ユニット
82 受光
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光源から出射された前記第1の光を第1の入射端から第1の出射端に伝達し、伝達した前記第1の光を前記第1の出射端からビーム状に出射する供給光伝達路と、
前記第1の出射端を、伝達した光の出射方向に対して垂直な方向に変位させる駆動部と、
前記第1の出射端から出射される前記第1の光の光路上に設けられ、前記第1の光の一部を反射し、前記第1の光の一部を透過する第1の光学フィルタと、
前記第1の光学フィルタを透過して観察対象領域に照射される前記第1の光に対する前記観察対象領域における反射光または蛍光を第2の入射端に入射させ、入射した光を第2の出射端まで伝達する撮像光伝達路と、
前記第1の光学フィルタにより反射される前記第1の光の光路上に設けられ、前記第1の光の入射位置に応じた透過率で前記第1の光を透過させる第2の光学フィルタと、
前記第2の光学フィルタにより透過された前記第1の光を第3の入射端から第3の出射端まで伝達する検出光伝達路とを備え、
前記第2の出射端から出射される前記第1の光または前記第1の光による前記蛍光の光量に基づいて、前記観察対象領域における画素信号を生成し、
前記第3の出射端から出射される前記第1の光の光量に基づいて前記第1の端部の位置を検出する
ことを特徴とする光走査型内視鏡装置。 A light source that emits first light;
Supply light transmission for transmitting the first light emitted from the light source from a first incident end to a first emission end and emitting the transmitted first light in a beam form from the first emission end. Road,
A drive unit that displaces the first emission end in a direction perpendicular to the emission direction of the transmitted light;
A first optical filter provided on an optical path of the first light emitted from the first emission end, reflects a part of the first light, and transmits a part of the first light. When,
Reflected light or fluorescence in the observation target region with respect to the first light that passes through the first optical filter and is irradiated on the observation target region is incident on the second incident end, and the incident light is output to the second emission. An imaging light transmission path that transmits to the end;
A second optical filter provided on an optical path of the first light reflected by the first optical filter and transmitting the first light at a transmittance according to an incident position of the first light; ,
A detection light transmission path for transmitting the first light transmitted by the second optical filter from a third incident end to a third emission end,
Based on the amount of fluorescence emitted by the first light or the first light emitted from the second emission end, a pixel signal in the observation target region is generated,
An optical scanning endoscope apparatus, wherein the position of the first end portion is detected based on the amount of the first light emitted from the third emission end.
前記第1の光学フィルタに反射された前記第1の光の前記第3の入射端に向けての透過と遮光とを切替可能な第2のシャッタと、
前記第2、第3の出射端から出射する光の光量に応じた受光信号を生成する受光部と、
前記受光信号に基づいて、前記第1の出射端の位置を検出する位置検出部と、
前記受光信号に基づいて前記観察対象領域全体の画像を作成する画像信号処理部と、
前記第1のシャッタによる前記第1の光の遮光、前記第2のシャッタによる前記第1の光の透過、および前記位置検出部による位置検出を実行させる第1の制御と、前記第1のシャッタによる前記第1の光の透過、前記第2のシャッタによる前記第1の光の遮光、および前記画像信号処理部による前記画像の作成を実行させる第2の制御とを繰返す制御部とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の光走査型内視鏡装置。 A first shutter capable of switching between transmission and shading of the first light transmitted through the first optical filter toward the observation target region;
A second shutter capable of switching between transmission and shielding of the first light reflected by the first optical filter toward the third incident end;
A light receiving unit that generates a light reception signal according to the amount of light emitted from the second and third emission ends;
A position detector for detecting a position of the first emission end based on the light reception signal;
An image signal processing unit that creates an image of the entire observation target region based on the received light signal;
A first control for executing shielding of the first light by the first shutter, transmission of the first light by the second shutter, and position detection by the position detector; and the first shutter A controller that repeats the transmission of the first light by the first light, the shielding of the first light by the second shutter, and the second control for causing the image signal processing unit to create the image. The optical scanning endoscope apparatus according to claim 1.
前記画素信号に基づいて、前記観察対象領域全体の画像を作成する画像信号処理部と、
前記第3の出射端から出射する前記第1の光の光量に応じた変位位置信号を生成する位置検出受光部と、
前記変位位置信号に基づいて、前記第1の出射端の位置を検出する位置検出部とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の光走査型内視鏡装置。 An imaging light-receiving unit that generates a pixel signal according to the amount of fluorescence emitted by the first light or the first light emitted from the second emission end;
An image signal processing unit that creates an image of the entire observation target region based on the pixel signal;
A position detection light-receiving unit that generates a displacement position signal according to the amount of the first light emitted from the third emission end;
The optical scanning endoscope apparatus according to claim 1, further comprising: a position detection unit that detects a position of the first emission end based on the displacement position signal.
前記第2の光学フィルタ上の第1の方向に沿って前記第2の光の透過率が変化し、前記第2の光学フィルタ上の前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って前記第3の光の透過率が変化し、
前記位置検出部は、前記光源に前記第2の光を出射させ前記第3の光を消灯させるときに前記第3の出射端から出射される前記第2の光の光量に基づいて前記第1の方向に対応する第3の方向に沿った前記第1の出射端の位置を検出し、前記光源に前記第2の光を消灯させ前記第3の光を出射させるときに前記第3の出射端から出射される前記第3の光の光量に基づいて前記第2の方向に対応する第4の方向に沿った前記第1の出射端の位置を検出する
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の光走査型内視鏡装置。 The light source can separately emit second and third light as the first light,
The transmittance of the second light varies along a first direction on the second optical filter, and the second light varies along a second direction different from the first direction on the second optical filter. The transmittance of the third light changes,
The position detector is configured to output the first light based on a light amount of the second light emitted from the third emission end when the light source emits the second light and turns off the third light. When the position of the first emission end along a third direction corresponding to the direction of the first light is detected and the second light is turned off by the light source and the third light is emitted, the third emission is performed. The position of the first emission end along a fourth direction corresponding to the second direction is detected based on the amount of the third light emitted from the end. The optical scanning endoscope apparatus according to claim 3.
前記画像信号処理部は、前記光源に前記第2の光を出射させ前記第3、第4の光を消灯させるときに前記第2の出射端から出射される前記第2の光または前記第2の光による前記蛍光の光量に基づく前記第2の光に応じた光学情報と、前記光源に前記第3の光を出射させ前記第2、第4の光を消灯させるときに前記第2の出射端から出射される前記第3の光または前記第3の光による前記蛍光の光量に基づく前記3の光に応じた光学情報と、前記光源に前記第4の光を出射させ前記第2、第3の光を消灯させるときに前記第2の出射端から出射される前記第4の光または前記第4の光による前記蛍光の光量に基づく前記第4の光に応じた光学情報とに基づいて、前記観察対象領域の全体の画像を作成する
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の光走査型内視鏡装置。 The light source is capable of separately emitting second and third lights as the first light and a fourth light different from the first light,
The image signal processing unit emits the second light emitted from the second emission end or the second light when the second light is emitted from the light source and the third and fourth lights are turned off. Optical information corresponding to the second light based on the amount of fluorescence by the light, and the second emission when the third light is emitted to the light source and the second and fourth lights are turned off. Optical information corresponding to the third light based on the amount of the fluorescence emitted by the third light or the third light emitted from the end, and the second and second light emitted from the light source to the light source. When the third light is turned off, the fourth light emitted from the second emission end or the optical information corresponding to the fourth light based on the amount of the fluorescence by the fourth light. An entire image of the observation target region is created. Item 4. The optical scanning endoscope apparatus according to Item 3.
検出された前記第1の出射端の位置が前記所定の変位経路から外れている場合に、前記第1の出射端の変位位置を前記所定の変位経路上に戻すように補正する補正部とを備える
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の光走査型内視鏡装置。 A scan control unit that controls the drive unit to displace the first emission end along a predetermined displacement path;
A correction unit that corrects the displacement position of the first emission end to return to the predetermined displacement path when the detected position of the first emission end is out of the predetermined displacement path; The optical scanning endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記第1の出射端を、伝達した光の出射方向に対して垂直な方向に変位させる駆動部と、
前記第1の出射端から出射される前記第1の光の光路上に設けられ、前記第1の光の一部を反射し、前記第1の光の一部を透過する第1の光学フィルタと、
前記第1の光学フィルタを透過して観察対象領域に照射される前記第1の光に対する前記観察対象領域における反射光または蛍光を第2の入射端に入射させ、入射した光を第2の出射端まで伝達する撮像光伝達路と、
前記第1の光学フィルタにより反射される前記第1の光の光路上に設けられ、前記第1の光の入射位置に応じた透過率で前記第1の光を透過させる第2の光学フィルタと、
前記第2の光学フィルタにより透過された前記第1の光を第3の入射端から第3の出射端まで伝達する検出光伝達路とを備える
ことを特徴とする光走査型内視鏡。 A supply light transmission path for transmitting the first light from the first incident end to the first emission end and emitting the transmitted first light in a beam form from the first emission end;
A drive unit that displaces the first emission end in a direction perpendicular to the emission direction of the transmitted light;
A first optical filter provided on an optical path of the first light emitted from the first emission end, reflects a part of the first light, and transmits a part of the first light. When,
Reflected light or fluorescence in the observation target region with respect to the first light that passes through the first optical filter and is irradiated on the observation target region is incident on the second incident end, and the incident light is output to the second emission. An imaging light transmission path that transmits to the end;
A second optical filter provided on an optical path of the first light reflected by the first optical filter and transmitting the first light at a transmittance according to an incident position of the first light; ,
An optical scanning endoscope comprising: a detection light transmission path configured to transmit the first light transmitted by the second optical filter from a third incident end to a third emission end.
請求項8に記載の光走査型内視鏡における前記第2の出射端から出射される前記第1の光または前記第1の光による前記蛍光の光量に基づいて、前記観察対象領域における画素信号を生成し、
請求項8に記載の光走査型内視鏡における前記第3の出射端から出射される前記第1の光の光量に基づいて前記第1の出射端の位置を検出する
ことを特徴とする光走査型内視鏡プロセッサ。 A light source that emits the first light is provided at the first incident end in the optical scanning endoscope according to claim 8,
The pixel signal in the observation target region based on the first light emitted from the second emission end in the optical scanning endoscope according to claim 8 or the light quantity of the fluorescence by the first light. Produces
The light of the optical scanning endoscope according to claim 8, wherein a position of the first emission end is detected based on a light amount of the first light emitted from the third emission end. Scanning endoscope processor.
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