JP6416277B2

JP6416277B2 - 光走査型内視鏡装置

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Description

本発明は、光走査型内視鏡装置に関する。

光源からの照明光を、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を用いて内視鏡先端部まで導光して、対象物に向けて射出させるとともに、ファイバの先端部を振動させて対象物上で照明光を２次元的に走査させ、対象物から得られる反射光、散乱光等の光を観察する光走査型内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。光走査型内視鏡装置では、光ファイバの先端部を駆動する駆動波形、駆動タイミング、および、受光した信号の検出タイミング等から、検出信号の画素位置を割り当てて、２次元画像を生成している。

光走査型内視鏡装置で、カラー画像を観察するには、光源としてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色のレーザ光源を用意し、これらから得られるレーザ光の光路を結合して対象物上を順次異なる色のパルス光で照射しながら走査させる。これによって、対象物から得られる反射光、散乱光等をＲ，Ｇ，Ｂの色成分ごとに検出し、補間処理等を行うなどした後、３色の画像を合成して、カラー画像を生成している。

特開２０１３−１２１４５５号公報

しかしながら、照明光を光ファイバ、特に、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を用いて導光する場合、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）は物理的に曲げると波長によって異なる曲げ損失が発生するため、出射光の波長バランスが崩れる可能性がある。例えば、可視光であるＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を導光する場合、曲げによる損失はＲ、Ｇ、Ｂの順に大きい。したがって、画像化した場合には、色バランスが変化してしまい、カラー画質が低下する可能性がある。

したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、照明ファイバに曲げが生じた場合でも、ホワイトバランスを補正できる光走査型内視鏡装置を提供することにある。

上記目的を達成する光走査型内視鏡装置の発明は、
複数の異なる波長の光からなる照明光を導光する、先端部が揺動可能に支持された、照明ファイバと、
前記照明ファイバの前記先端部を駆動して、前記照明光を対象物上で繰り返し走査させる走査部と、
前記照明光の走査により前記対象物から得られる光を検出する光検出部と、
前記光検出部の出力に基づいて画像を生成する信号処理部と、
前記照明ファイバの前記先端部から射出される前記照明光の一部から、前記複数の異なる波長ごとの光の光量を検出するホワイトバランス用光量検出部と
を備え、
前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記複数の異なる波長ごとの光の前記光量に基づいて、生成される前記画像のホワイトバランスを調整することを特徴とするものである。

一実施形態において、光走査型内視鏡装置は、前記照明ファイバから射出される前記照明光を前記対象物に向けて照射するためのレンズを備え、該レンズの外周部には反射部が設けられ、前記ホワイトバランス用光量検出部は、前記反射部により反射された前記照明光の少なくとも一部を検出するように構成することができる。

また、他の実施形態において、光走査型内視鏡装置は、前記照明ファイバから射出される前記照明光を前記対象物に向けて照射するためのレンズを備え、前記ホワイトバランス用光量検出部は、前記レンズの表面により反射された照明光の少なくとも一部を検出するように構成することができる。

さらに、他の実施形態において、光走査型内視鏡装置は、前記照明ファイバから射出される前記照明光を前記対象物に向けて照射するためのレンズを備え、前記ホワイトバランス用光量検出部は、前記レンズの外周部で前記照明光の少なくとも一部を検出するように配置された受光素子を備えるように構成することができる。

また、他の実施形態において、光走査型内視鏡装置は、前記照明光の照射により前記対象物から得られる光を受光して、前記光検出部に導光する受光ファイバと、前記照明ファイバから射出された前記照明光の少なくとも一部を反射させ、前記受光ファイバに入射させるように配置された反射領域を有するキャップとを備え、前記光検出部は、前記ホワイトバランス用光量検出部を兼ねるように構成することができる。

さらに、他の実施形態において、光走査型内視鏡装置は、前記照明光を出力する光源と、
前記照明ファイバから射出される照明光を前記対象物に向けて照射するためのレンズと、
前記照明光の一部が前記レンズの表面により反射され、前記照明ファイバの前記光源方向に伝搬された反射光の光路を、前記照明光の光路から分岐させる光分波器と
を備え、
前記ホワイトバランス用光量検出部は、前記光分波器で分岐された前記反射光を検出するように構成することができる。

また、上記目的を達成する他の光走査型内視鏡装置の発明は、
複数の異なる波長の光からなる照明光を導光する先端部が揺動可能に支持された照明ファイバと、
内部に前記照明ファイバが配設され、少なくとも可撓性部分を有するプローブと、
前記照明ファイバの前記先端部を駆動して、前記照明光を対象物上で繰り返し走査させる走査部と、
前記照明光の走査により前記対象物から得られる光を検出する光検出部と、
前記光検出部の出力に基づいて画像を生成する信号処理部と、
前記照明ファイバと同じ曲げ損失特性を有し、前記プローブ内の少なくとも前記可撓性部分に延在する光損失測定用ファイバと、
前記光損失測定用ファイバを導光された前記複数の異なる波長の光ごとの光量を検出するホワイトバランス用光量検出部と
を備え、
前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記複数の異なる波長の光ごとの前記光量に基づいて、生成される前記画像のホワイトバランスを調整することを特徴とするものである。

前記光損失測定用ファイバは、前記プローブの前記可撓性部分を往復するように設けることができる。

上記各発明の実施の形態において、光走査型内視鏡装置は、前記照明光を出力する光源を備え、前記ホワイトバランスの調整は、前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記波長ごとの光の前記光量に基づいて、前記光源を制御して前記複数の異なる波長の光ごとの発光強度を調整することにより行うことができる。

あるいは、前記ホワイトバランスの調整は、前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記波長ごとの光の前記光量に基づいて、前記信号処理部が生成する画像のホワイトバランスを調整することにより行うことができる。

本発明によれば、照明ファイバを通り伝搬された照明光の一部から、複数の異なる波長ごとの光の光量を検出するホワイトバランス用光量検出部を設け、前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記複数の異なる波長ごとの光の前記光量に基づいて、生成される前記画像のホワイトバランスを調整するようにしたので、照明ファイバに曲げが生じた場合でも、ホワイトバランスを補正できる光走査型内視鏡装置を提供することができる。

第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。図１のスコープを概略的に示す概観図である。図２のスコープの先端部の断面図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。図３のＢ−Ｂ線断面図である。図３のアクチュエータの振動駆動機構および照明ファイバの揺動部を示す側面図である。図６ＡのＡ−Ａ線断面図である。走査方法の一例としてのらせん状の走査を説明する図である。第２実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。図８のスコープの先端部の断面図である。第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置のスコープの先端部の断面図である。図１０のＡ−Ａ線断面図である。第４実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。図１２のスコープの先端部の断面図である。図１３のキャップを投影レンズの光軸に沿う方向に見た図である。第５実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。図１５の光損失測定用ファイバの配置を説明する図である。第６実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１〜図７を参照して、本発明の第１実施の形態を説明する。図１は、第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、光走査型内視鏡装置１０は、スコープ２０と、制御装置本体３０と、ディスプレイ４０とを、備えている。

まず、制御装置本体３０の構成を説明する。制御装置本体３０は、光走査型内視鏡装置１０全体を制御する制御部３１と、発光制御部３２と、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ（以下、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを包括的に「光源３３」ともいう。）と、結合器３４と、光検出器３５（光検出部）と、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）３６と、信号処理部３７と、アクチュエータドライバ３８と、ホワイトバランス用光量検出部（ＷＢ用光量検出部）３９とを、備えている。

レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂからなる光源３３は、発光制御部３２による制御に従って、複数の異なる波長（本実施の形態では、Ｒ、Ｇ及びＢの３色の波長）の光を選択的に射出する。ここで、「複数の異なる波長の光を選択的に射出する」とは、すなわち、発光制御部３２により選択されたいずれか１つの波長の光を、発光制御部３２により選択されたタイミングで射出することを意味する。レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂとしては、例えばＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）やレーザダイオードを使用することができる。

発光制御部３２は、制御部３１からの制御信号に応じて、光源３３の発光タイミングを制御する。本実施の形態において、発光制御部３２は、１回の走査中に、光源３３からのＲ、Ｇ、Ｂの光の波長を、所定の発光順序（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの順序）で、一定の時間間隔毎に切り替える。ここで、「１回の走査」とは、１画像を撮影するために、例えば、らせん状の所定の走査経路の始点から終点まで１回走査することを意味している。

レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂから射出されるレーザ光は、結合器３４により同軸に合成された光路を経て、照明光として、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）である照明ファイバ１１に入射される。結合器３４は、例えばファイバ合波器やダイクロイックプリズム等を用いて構成される。レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂおよび結合器３４は、制御装置本体３０と信号線で結ばれた、制御装置本体３０とは別の筐体に収納されていても良い。

結合器３４から照明ファイバ１１に入射した光は、スコープ２０の先端部まで導光され、対象物１００に照射される。その際、制御装置本体３０のアクチュエータドライバ３８は、スコープ２０のアクチュエータ２１を振動駆動することによって、照明ファイバ１１の先端部を振動駆動する。従って、走査部はアクチュエータドライバ３８およびアクチュエータ２１を含んで構成される。これにより、照明ファイバ１１から射出された照明光は、対象物１００の観察表面上を、所定走査経路に沿って、繰り返し２次元走査する。照明光の照射により対象物１００から得られる反射光や散乱光などの光は、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）により構成される受光ファイバ１２の先端で受光して、スコープ２０内を通り制御装置本体３０まで導光される。

光検出器３５は、光源３３の発光周期毎に、Ｒ、Ｇ又はＢのいずれかの波長（以下、「色」ともいう。）の光の照射により得られた光を対象物１００から受光ファイバ１２を介して検出して、アナログ信号（電気信号）を出力する。

ＡＤＣ３６は、光検出器３５からのアナログ信号の出力をデジタル信号（電気信号）に変換し、信号処理部３７に出力する。

信号処理部３７は、ＡＤＣ３６から入力された、各波長に対応するデジタル信号を、それぞれ発光タイミングと走査位置とに対応付けて、順次メモリ（図示せず）に記憶する。この発光タイミングと走査位置との情報は、制御部３１から得る。制御部３１では、アクチュエータドライバ３８により印加した振動電圧の振幅および位相などの情報から、走査経路上の走査位置の情報が算出される。そして、信号処理部３７は、走査終了後または走査中に、ＡＤＣ３６から入力された各デジタル信号に基づいて、強調処理、γ処理、補間処理等の画像処理を必要に応じて行って画像信号を生成し、対象物１００の画像をディスプレイ４０に表示する。

光量バランス検出ファイバ１４は、制御装置本体３０からスコープ２０の先端近傍まで延在するマルチモードファイバ（ＭＭＦ）である。光量バランス検出ファイバ１４のスコープ２０側の端部には、照明ファイバ１１から射出された照明光の一部が入射し、ホワイトバランス用光量検出部３９まで導光される。１回の走査中に、光量バランス検出ファイバ１４で受光される照明光の光量は、照明ファイバ１１から射出される照明光全体の光量に対して、一定比率となるように構成される。

ホワイトバランス用光量検出部３９は、光量バランス検出ファイバ１４を導光された照明光の一部から、Ｒ、Ｇ、Ｂの各異なる波長の光ごとに光量を検出する。本実施の形態では、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは、順次選択されたタイミングで発光するので、ホワイトバランス用光量検出部３９は、各波長の光の発光タイミングと同期して、各波長の光を検出することができる。検出した各波長の光の光量は、制御部３１に通知される。

制御部３１は、ホワイトバランス用光量検出部３９で検出されたＲ、Ｇ、Ｂの波長ごとの光の光量に基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長ごとの補正量を算出する。この場合の補正量は、例えば、ホワイトバランスを調整するために必要な、Ｒ、Ｇ、Ｂの各照明光強度の倍率として与えることができる。制御部３１は、発光制御部３２を制御して、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光強度を変化させることができる。

次に、スコープ２０の構成を説明する。図２は、スコープ２０を概略的に示す概観図である。スコープ２０は、操作部２２および挿入部２３（プローブ）を備える。操作部２２には、制御装置本体３０からの照明ファイバ１１、受光ファイバ１２、配線ケーブル１３、および、光量バランス検出ファイバ１４が、それぞれ接続されている。これら照明ファイバ１１、受光ファイバ１２、配線ケーブル１３、および光量バランス検出ファイバ１４は、挿入部２３内部を通り、挿入部２３の先端部２４（図２における破線部内の部分）まで延在している。挿入部２３は硬質性の先端部２４を除き可撓性を有しており、特に、先端部２４に近接する部分は湾曲自在に構成され、先端部２４を所望の方向に向けることができる。

図３は、図２のスコープ２０の挿入部２３の先端部２４を拡大して示す断面図である。スコープ２０の先端部２４は、外周をは円筒状の硬質性の外筒２４ａで覆われており、アクチュエータ２１、投影用レンズ２５（内レンズ２５ａ、外レンズ２５ｂ）、中心部を通る照明ファイバ１１、外筒２４ａの内部を通る複数の受光ファイバ１２、および、外筒２４ａの内周に沿って配設された光量バランス検出ファイバ１４を含んで構成される。

アクチュエータ２１は、照明ファイバ１１の先端部１１ｃを振動駆動するものである。アクチュエータ２１は、外筒２４ａの内部に固定された取付環２６により固定されたアクチュエータ管２７並びに、アクチュエータ管２７内に配置される可撓性のファイバ保持部材２９および圧電素子２８ａ〜２８ｄ（図６（ａ）および（ｂ）参照）を含んで構成される。照明ファイバ１１は、ファイバ保持部材２９で支持されるとともにファイバ保持部材２９で支持された固定端１１ａから先端部１１ｃまでが、揺動可能に支持された揺動部１１ｂとなっている。一方、受光ファイバ１２は外筒２４ａの内部を通るように配置され、先端部２４の先端まで延在している。

さらに、投影用レンズ２５は、２枚の凸レンズである内レンズ２５ａ、および、外レンズ２５ｂにより構成され、スコープ２０の挿入部２３の先端部２４の最先端部に配置される。投影用レンズ２５は、照明ファイバ１１の先端部１１ｃから射出されたレーザ光が、対象物１００上に照射されて略集光するように構成されている。投影用レンズ２５のうち、照明ファイバ１１側に位置する内レンズ２５ａは、対象物１００側に凸の平凸レンズである。図３および図３のＡ−Ａ線断面図である図４に示すように、内レンズ２５ａの照明ファイバ１１側平面の外周部分には、反射部５１が設けられている。反射部５１は、照明ファイバ１１からの照明光を反射させるために、内レンズ２５ａの平面部分に、例えば、銀やアルミニウム等を蒸着することにより形成される。一方、投影用レンズ２５のうち対象物１００側に配置される外レンズ２５ｂは、照明ファイバ１１側に凸の平凸レンズである。図３および図３のＢ−Ｂ線断面図である図５に示すように、外レンズ２５ｂには、内レンズ２５ａとは異なり、反射部を設けていない。なお、投影用レンズ２５は、二枚構成に限られず、一枚や他の複数枚のレンズにより構成しても良く、また、種々の形状のレンズで構成することができる。

光量バランス検出ファイバ１４は、外筒２４ａの内周に沿って、内レンズ２５ａの近傍まで延在する。これによって、光量バランス検出ファイバ１４は、照明ファイバ１１からの照明光が内レンズ２５ａの反射部５１で反射された光を受光することができる。図１〜３において光量バランス検出ファイバ１４は、一つのファイバとして表示しているが、複数のファイバを用いても良い。

図６Ａは、光走査型内視鏡装置１０のアクチュエータ２１の振動駆動機構および照明ファイバ１１の揺動部１１ｂを示す図であり、図６Ｂは図６ＡのＡ−Ａ線断面図である。振動駆動機構は、圧電素子２８ａ〜２８ｄおよびファイバ保持部材２９を含む。照明ファイバ１１は四角柱状の形状を有するファイバ保持部材２９の中央を貫通して、ファイバ保持部材２９に固定保持される。ファイバ保持部材２９の４つの側面は、それぞれ±Ｙ方向および±Ｘ方向に向いている。そして、ファイバ保持部材２９の±Ｙ方向の両側面にはＹ方向駆動用の一対の圧電素子２８ａ、２８ｃが固定され、±Ｘ方向の両側面にはＸ方向駆動用の一対の圧電素子２８ｂ、２８ｄが固定される。

各圧電素子２８ａ〜２８ｄは、制御装置本体３０のアクチュエータドライバ３８からの配線ケーブル１３が接続されており、アクチュエータドライバ３８によって電圧が印加されることによって駆動される。

Ｘ方向の圧電素子２８ｂと２８ｄとは、例えば、電圧の印加方向に対する伸縮方向が同じ圧電素子とし、常に正負が反対で大きさの等しい電圧を印加することができる。ファイバ保持部材２９を挟んで対向配置された圧電素子２８ｂ、２８ｄが、互いに一方が伸びるとき他方が縮むことによって、ファイバ保持部材２９に撓みを生じさせ、これを繰り返すことによりＸ方向の振動を生ぜしめる。Ｙ方向の振動についても同様である。

アクチュエータドライバ３８は、Ｘ方向駆動用の圧電素子２８ｂ、２８ｄとＹ方向駆動用の圧電素子２８ａ、２８ｃとに、同一の周波数の振動電圧を印加し、あるいは、異なる周波数の振動電圧を印加し、振動駆動させることができる。Ｙ方向駆動用の圧電素子２８ａ、２８ｃとＸ方向駆動用の圧電素子２８ｂ、２８ｄとをそれぞれ振動駆動させると、図３、図６Ａに示した照明ファイバ１１の揺動部１１ｂが振動し、先端部１１ｃが偏向するので、先端部１１ｃから出射されるレーザ光は対象物１００の表面を所定走査経路に沿って順次走査する。

本実施の形態では、上記振動駆動機構により、対象物１００上をらせん状の走査経路に従って走査を行う。各走査において、Ｘ方向駆動用の圧電素子２８ｂ、２８ｄに、振幅を０から所定の最大値まで拡大しながら所定の周期で振動をする振動電圧を印加する。また、Ｘ方向駆動用の圧電素子２８ｂ，２８ｄへの振動電圧の印加と同時に、Ｙ方向駆動用の圧電素子２８ａ、２８ｃには、周期と振幅が圧電素子２８ｂ，２８ｄを駆動する振動電圧と同じで、位相を９０°ずらした電圧を印加する。そして、振幅が最大値になると圧電素子２８ａ〜２８ｄへの電圧の印加が停止され、あるいは、振幅を減少させるように制御された電圧を印加して、照明ファイバ１１の先端部１１ｃの振幅が、急激に減衰される。このようにして、照明ファイバ１１は、らせん状の走査経路を繰り返し走査する。

また、制御部３１は、アクチュエータドライバ３８による照明ファイバ１１の先端部１１ｃの駆動と同期して、発光制御部３２を介してレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの発光を制御する。レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、振幅拡大中は順次発光し、振幅が最大値になった後、減衰中は消灯するように制御される。このように、照明ファイバ１１の先端部１１ｃは、図７に実線で示すような軌道で駆動され、対象物１００上をらせん状の走査経路で走査する。なお、図７において破線は、減衰中の先端部１１ｃの軌道を示す。また、図７は走査のイメージを示すものであって、実際には半径方向により密に走査される。

以上のような構成によって、光走査型内視鏡装置１０は、以下のように対象物１００の観察およびホワイトバランスの調整を行う。

制御部３１は、発光制御部３２を介して光源３３を制御して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光を順次射出させる。射出されたＲ、Ｇ、Ｂの各波長の光は、結合器３４で光路を結合され、照明ファイバ１１によりスコープ２０へ導光される。これと同時に、制御部３１はアクチュエータドライバ３８を介してアクチュエータ２１に、照明ファイバ１１の揺動部１１ｂのらせん状の走査を駆動させる。照明ファイバ１１の先端部１１ｃから射出された照明光は、内レンズ２５ａを通る位置での照明光の走査の振幅（らせん状の走査の中心からの半径）が反射部５１の内周側の半径よりも小さいときは、内レンズ２５ａ、外レンズ２５ｂを透過し、対象物１００に照射される。この照射により、対象物１００から得られる反射光や散乱光等が、受光ファイバ１２により受光され、光検出器３５によって検出され、ＡＤＣ３６でデジタル信号に変換され、信号処理部３７で対象物の座標情報と対応させた画素情報として記憶される。

信号処理部３７は、照明光が、走査中心から内レンズ２５ａの反射部５１の内側部分を通る範囲で振幅を拡大する間に、１フレーム分の画素情報を取得する。従って、内レンズ２５ａの反射部５１は、画像生成に使用されない照明光の光路上に配置されている。

さらに、照明ファイバ１１の走査振幅を拡大し、内レンズ２５ａを通る位置での照明光の走査の振幅（らせん状の走査の中心からの半径）が反射部５１の内周側の半径（図４のｒ₀）よりも大きくなると、照明光が反射部５１に反射され、その一部が光量バランス検出ファイバ１４に入射し、ホワイトバランス用光量検出部３９により検出される。ホワイトバランス用光量検出部３９は、制御部３１に検出した光量を出力する。制御部３１は、発光制御部３２に発光を指示したタイミングに基づいて、受光した反射光がＲ、Ｇ、Ｂの何れの波長の光であるかを識別することができる。制御部３１は、例えば、１回の走査ごとに、ホワイトバランス用光量検出部３９により検出される、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光の反射光の光量の合計を算出し、その変化を監視する。

このように、照明光の反射部５１による反射光を監視している状態で、光走査型内視鏡装置１０を操作部２２により操作して、挿入部２３に曲げが生じた場合、照明ファイバ１１を伝搬する照明光に曲げ損失が生じる。照明ファイバ１１は、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）であるため、曲げによる損失割合は波長により異なる。制御部３１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光の反射光の光量の変化に基づいて、ホワイトバランスを調整するための異なる波長の光ごとの補正量を算出する。例えば、挿入部２３に曲げによる損失が無く、ホワイトバランスが良好な場合のＲ、Ｇ、Ｂの各波長の光の反射光の光量を予め測定しておき、それぞれ１とする。仮に、挿入部２３の曲げによって、ホワイトバランス用光量検出部３９によって検出されたＲ、Ｇ、Ｂの波長の反射光の光量が、それぞれＲ_ｒ、Ｒ_ｇ、Ｒ_ｂの割合に（Ｒ_ｒ，Ｒ_ｇ，Ｒ_ｂ＜１）に減少したとすれば、照明光のＲ、Ｇ、Ｂの各波長の光の発光強度をそれぞれ、１／Ｒ_ｒ，１／Ｒ_ｇ，１／Ｒ_ｂ倍になるように調整することにより、ホワイトバランスを補正することができる。従って、制御部３１は、補正量として１／Ｒ_ｒ，１／Ｒ_ｇ，１／Ｒ_ｂを、算出する。

次に、制御部３１は発光制御部３２に補正量を送信し、これに従って、各レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの発光強度を変化させる。これによって、照明ファイバ１１の曲げよって波長により異なる損失が生じる場合でも、照明ファイバ１１の先端部１１ｃから射出される照明光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光のバランスがとれた状態となる。

なお、受光ファイバ１２および光量バランス検出ファイバ１４は、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）であるため、曲げによる損失がシングルモードファイバ（ＳＭＦ）ほど波長に強く依存しない。したがって、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）である照明ファイバ１１による損失割合の差異のみを補正することによって、ホワイトバランスの調整が可能になる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、照明ファイバ１１を通り伝搬された照明光を反射させ、該反射光の一部からＲ、Ｇ、Ｂの波長ごとの光の光量を検出するホワイトバランス用光量検出部３９を設け、検出されたＲ、Ｇ、Ｂの波長ごとの光の光量に基づいて、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの発光強度を補正するための補正量を算出し、生成される画像のホワイトバランスを調整するようにしたので、照明ファイバに曲げが生じた場合でも、ホワイトバランスを補正することができる。

（変形例）
上記第１実施の形態では、制御部からの補正量に基づいて、光源の発光強度を変更するようにしたが、ホワイトバランスの調整は、信号処理部３７における画素信号の強度を補正することによって行うことも可能である。その場合、制御部３１はＲ、Ｇ、Ｂの各色の信号の補正量を信号処理部３７に送信し、信号処理部３７でＲ、Ｇ、Ｂの画素ごとに対応する補正量を乗算する。この場合、光源３３の各レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの光量を変化させることなく、得られる画像のホワイトバランスを調整することが可能になる。

（第２実施の形態）
図８は、本発明の第２実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。また、図９は、図８のスコープの先端部の断面図である。本実施の形態は、第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置１０において、投影用レンズ２５に反射部５１を設けることなく、内レンズ２５ａのフレネル反射による反射光を検出するようにしたものである。反射光の検出のためには、スコープ２０の先端部２４に配置した反射光受光部５４を用いる。このため、光量バランス検出ファイバ１４およびホワイトバランス用光量検出部３９は設けていない。反射光受光部５４は、光信号を電気信号に変換する素子であり、受光面を内レンズ２５ａの平面に対向して配置される。反射光受光部５４としては、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）を用いることができる。反射光受光部５４は、スコープ２０の内部を通る配線により制御部３１に接続されている。その他の構成、作用は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

本実施の形態によれば、第１実施の形態の効果に加え、反射部５１を設けることなく、内レンズ２５ａのフレネル反射を検出するようにしたので、対象物１００上の走査位置に関わらず、常に照明光のＲ、Ｇ、Ｂの光量のバランスを監視することができる。さらに、スコープ２０の挿入部２３の内部に光量バランス検出ファイバ１４を通す必要がないので、挿入部２３をより細く構成することができる。

（第３実施の形態）
図１０は、本発明の第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。また、図１１は、図１０のＡ−Ａ線断面図である。本実施の形態は、第２実施の形態に係る光走査型内視鏡装置１０において、反射光受光部５４に代えて、反射光受光部５６（受光素子）を内レンズ２５ａの入射平面の外周に沿って配置したものである。反射光受光部５６は、制御部３１と図示しない配線で電気的に接続されている。その他の構成、作用は、第２実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

本実施の形態によれば、第１実施の形態の効果に加え、第２実施の形態と同様にスコープ２０の挿入部２３の内部に光量バランス検出ファイバ１４を通す必要がないので、挿入部２３をより細く構成することができる。

（第４実施の形態）
図１２は、本発明の第４実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。また、図１３は、図１２のスコープの先端部の断面図である。本実施の形態に係る光走査型内視鏡装置１０は、第１実施の形態の光走査型内視鏡装置１０において、内レンズ２５ａの反射部５１に代えて、スコープの先端を覆うように円板状の透明な素材（例えばガラス）により形成されたキャップ５８を装着したものである。キャップ５８の内部には図１４に示すように、キャップ５８の外周に沿って円環状の反射領域６０が設けられている。キャップ５８の反射領域６０が形成された面と、受光ファイバ１２の入射面との間は離間している。反射領域６０は、画像形成に使用される照明光の光路の外側に形成され、１回の走査で照明光の走査振幅が拡大し、反射領域６０に反射されると、反射光の少なくとも一部が受光ファイバ１２に入射するように配置されている。一方、第１実施の形態の光量バランス検出ファイバ１４およびホワイトバランス用光量検出部３９は設けていない。その他の構成、作用は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

以上のような構成によって、本実施の形態では、１回の走査中において、照明ファイバ１１を駆動して、キャップ５８の反射領域６０の内側を通って対象物１００を走査しているときは、第１実施の形態と同様に受光ファイバ１２で対象物１００による反射光や散乱光を受光して、光検出部３５で検出した信号から、信号処理部３７で画素データの記憶や画像形成を行う。さらに、走査振幅が拡大し照明光が反射領域６０で反射される時は、この反射光を受光ファイバ１２で受光して、光検出器３５で検出する。光検出器３５で受光された反射光の光量は、ＡＤＣ３６を介して制御部３１に入力される。制御部３１は、発光制御部３２の発光タイミングに基づいて、反射光の信号をＲ、Ｇ、Ｂのいずれの波長の光のであるか識別して、１回の走査ごとにＲ、Ｇ、Ｂの各波長の光の光量の合計を算出する。従って、本実施の形態では、光検出器３５が、第１実施の形態におけるホワイトバランス用光量検出部３９を兼ねている。これによって、制御部３１は、検出したＲ、Ｇ、Ｂの各波長の光の光量に基づいて、第１実施の形態と同様に生成する画像のホワイトバランスを調整する。

本実施の形態によれば、第１実施の形態の効果に加え、スコープ２０の挿入部２３の内部に光量バランス検出ファイバ１４を通す必要がないので、挿入部２３をより細く構成することができる。また、ホワイトバランス用光量検出部３９を配置しないので、光走査型内視鏡装置１０の構成がより単純となる。

（第５実施の形態）
図１５は、本発明の第５実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。また、図１６は、図１５の光損失測定用ファイバの配置を説明する図である。図１６は、簡単のため各部の構成を、一部省略しまたは単純化して示している。本実施の形態は、第１実施の形態において、結合器３４に代えて、結合・分波器３４ａを配置する。また、光量バランス検出ファイバ１４に代えて、２本の光損失測定用ファイバ６２が配置される。結合・分波器３４ａは、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの光路を同軸に結合するとともに、出力の一部を一方の光損失測定用ファイバ６２に分岐させる。光損失測定用ファイバ６２は、照明ファイバ１１と同じ曲げ損失特性を有し、スコープ２０内を少なくとも挿入部２３の可撓性部分２３ａを往復するように延在するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）である。２本の光損失測定用ファイバ６２は、スコープ２０の先端部２４の近傍で融着されるとともに、融着された端面が反射面６４となっている。また、結合・分波器に接続されていない他方の光損失測定用ファイバ６２は、ホワイトバランス用光量検出部６６に接続されている。本実施の形態では、第１実施の形態と異なり内レンズ２５ａに反射部５１は設けられていない。その他の構成、作用は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

以上のような構成によって、本実施の形態の光走査型内視鏡装置１０は、対象物１００の観察を行う際に、光源３３から射出される照明光の一部が、結合・分波器３４ａで分岐され、２本の光損失測定用ファイバ６２を、反射面６４の反射により折り返すことにより往復して、ホワイトバランス用光量検出部６６によって検出される。光損失測定用ファイバ６２は、照明ファイバ１１と同じ曲げ損失特性を有するので、制御部３１はホワイトバランス用光量検出部６６から出力されるＲ、Ｇ、Ｂの各波長の光量に基づいて、照明ファイバ１１で曲げにより生じる損失量の変化を監視することができる。これによって、制御部３１は、第１実施の形態と同様に、生成する画像のホワイトバランスを調整することが可能になる。

したがって、本実施の形態によれば、第１実施の形態の効果に加え、投影用レンズ２５に反射部５１を配置する必要が無い。さらに、投影用レンズ２５から入射してくる外界からの光の影響を受けないという利点も有する。また、照明ファイバ１１の走査振幅に関わらず、常にホワイトバランスの変化を監視することが可能である。

（第６実施の形態）
図１７は、第６実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。第６実施の形態は、照明ファイバ１１を通り先端部から射出された照明光の一部が、投影用レンズ２５で反射された反射光を、同じ照明ファイバ１１で受光して制御装置本体３０に導光して検出するものである。このため、第１実施の形態の光走査型内視鏡装置１０において、結合器３４と照明ファイバ１１との間に光分波器６８を設け、光分波器６８の一方の出力側にホワイトバランス用光量検出部７０を接続している。光分波器６８は、結合器３４からの照明光を照明ファイバ１１に出射させるとともに、投影用レンズ２５の表面で反射され、照明ファイバ１１を光源３３方向に伝搬された反射光を、照明光の光路から分岐させてホワイトバランス用光量検出部７０に出射させる。（説明のため、図１７において、光分波器６８の前後の光の進行方向を矢印でしめしている。）したがって、本実施の形態の照明ファイバ１１は、第１実施の形態の光量バランス検出ファイバ１４の機能を兼ねている。本実施の形態では、第１実施の形態と異なり内レンズ２５ａに反射部５１は設けられていない。その他の構成、作用は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素、には同一参照符号を付して説明を省略する。

以上のような構成によって、本実施の形態の光走査型内視鏡装置１０は、対象物１００の観察を行う際に、スコープ２０の先端部で照明ファイバ１１から射出される照明光の一部が、投影用レンズ２５で反射され、照明ファイバ１１に再度入射し、戻り光となって光分波器６８まで伝搬される。この戻り光は、光分波器６８からホワイトバランス光量検出部７０に出力されて検出される。制御部３１はホワイトバランス用光量検出部７０から出力されるＲ、Ｇ、Ｂの各波長の光量に基づいて、照明ファイバ１１で曲げにより生じる損失量の変化を監視することができる。これによって、制御部３１は、第１実施の形態と同様に、生成する画像のホワイトバランスを調整することが可能になる。

したがって、本実施の形態によれば、第１実施の形態の効果に加え、投影用レンズ２５に反射部５１を配置する必要が無い。また、スコープ２０の挿入部２３の内部に光量バランス検出ファイバ１４を通す必要がないので、挿入部２３をより細く構成することができる。さらに、スコープ２０内に受光素子を配置する必要が無いので、スコープ２０をより単純な構成にすることができるという利点もある。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。たとえば、照明ファイバを走査させる駆動機構は圧電素子を用いたものに限られず、例えば電磁的力を利用したものでも良い。また、照明ファイバの走査方法としては、らせん状の走査を行うものに限られず、ラスター走査やリサージュ走査、あるいは、その他の走査形態で走査を行うものであっても良い。例えば、第１実施の形態の場合、ラスター走査やリサージュ走査を採用する場合は、画像生成に使用する矩形の領域を取り囲むように、反射部を四角い枠形状としても良い。光源は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光を順次射出するものとしたが、これに限られない。光源として他の波長の光を射出するレーザを使用し、あるいは、４つ以上の光源を組み合わせて使用することもできる。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各レーザ光を射出するレーザを同じタイミングでパルス発振させ、結合器で合波させた白色光を対象物に照射しても良い。その場合、光検出器およびホワイトバランス用光量検出部では、光を波長成分ごとに分離するためにダイクロイックミラー等を用いた分離手段が必要になる。

１０光走査型内視鏡装置
１１照明ファイバ
１１ａ固定端
１１ｂ揺動部
１１ｃ先端部
１２受光ファイバ
１３配線ケーブル
１４光量バランス検出ファイバ
２０スコープ
２１アクチュエータ
２２操作部
２３挿入部（プローブ）
２３ａ可撓性部分
２４先端部
２４ａ外筒
２５投影用レンズ
２５ａ内レンズ
２５ｂ外レンズ
２６取付環
２７アクチュエータ管
２８ａ〜２８ｄ圧電素子
２９ファイバ保持部材
３０制御装置本体
３１制御部
３２発光制御部
３３光源
３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂレーザ
３４結合器
３４ａ結合・分波器
３５光検出器
３６ＡＤＣ
３７信号処理部
３８アクチュエータドライバ
３９ホワイトバランス用光量検出部（ＷＢ用光量検出部）
４０ディスプレイ
５１反射部
５４反射光受光部
５６反射光受光部
５８キャップ
６０反射領域
６２光損失測定用ファイバ
６４反射面
６６ホワイトバランス用光量検出部（ＷＢ用光量検出部）
６８光分波器
７０ホワイトバランス用光量検出部（ＷＢ用光量検出部）
１００対象物

Claims

複数の異なる波長の光からなる照明光を導光する、先端部が揺動可能に支持された、照明ファイバと、
前記照明ファイバの前記先端部を駆動して、前記照明光を対象物上で繰り返し走査させる走査部と、
前記照明光の走査により前記対象物から得られる光を検出する光検出部と、
前記光検出部の出力に基づいて画像を生成する信号処理部と、
前記照明ファイバの前記先端部から射出される前記照明光の一部から、前記複数の異なる波長ごとの光の光量を検出するホワイトバランス用光量検出部と
を備え、
前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記複数の異なる波長ごとの光の前記光量に基づいて、生成される前記画像のホワイトバランスを調整する光走査型内視鏡装置。
前記照明ファイバから射出される前記照明光を前記対象物に向けて照射するためのレンズを備え、該レンズの外周部には反射部が設けられ、前記ホワイトバランス用光量検出部は、前記反射部により反射された前記照明光の少なくとも一部を検出する、請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
前記照明ファイバから射出される前記照明光を前記対象物に向けて照射するためのレンズを備え、前記ホワイトバランス用光量検出部は、前記レンズの表面により反射された照明光の少なくとも一部を検出する、請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
前記照明ファイバから射出される前記照明光を前記対象物に向けて照射するためのレンズを備え、前記ホワイトバランス用光量検出部は、前記レンズの外周部で前記照明光の少なくとも一部を検出するように配置された受光素子を備える、請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
前記照明光の照射により前記対象物から得られる光を受光して、前記光検出部に導光する受光ファイバと、前記照明ファイバから射出された前記照明光の少なくとも一部を反射させ、前記受光ファイバに入射させるように配置された反射領域を有するキャップと
を備え、前記光検出部は、前記ホワイトバランス用光量検出部を兼ねる請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
前記照明光を出力する光源と、
前記照明ファイバから射出される照明光を前記対象物に向けて照射するためのレンズと、
前記照明光の一部が前記レンズの表面により反射され、前記照明ファイバの前記光源方向に伝搬された反射光の光路を、前記照明光の光路から分岐させる光分波器と
を備え、
前記ホワイトバランス用光量検出部は、前記光分波器で分岐された前記反射光を検出する、請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
複数の異なる波長の光からなる照明光を導光する先端部が揺動可能に支持された照明ファイバと、
内部に前記照明ファイバが配設され、少なくとも可撓性部分を有するプローブと、
前記照明ファイバの前記先端部を駆動して、前記照明光を対象物上で繰り返し走査させる走査部と、
前記照明光の走査により前記対象物から得られる光を検出する光検出部と、
前記光検出部の出力に基づいて画像を生成する信号処理部と、
前記照明ファイバと同じ曲げ損失特性を有し、前記プローブ内の少なくとも前記可撓性部分に延在する光損失測定用ファイバと、
前記光損失測定用ファイバを導光された前記複数の異なる波長の光ごとの光量を検出するホワイトバランス用光量検出部と
を備え、
前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記複数の異なる波長の光ごとの前記光量に基づいて、生成される前記画像のホワイトバランスを調整する光走査型内視鏡装置。
前記光損失測定用ファイバは、前記プローブの前記可撓性部分を往復するように設けられている、請求項７に記載の光走査型内視鏡装置。
前記照明光を出力する光源を備え、
前記ホワイトバランスの調整は、前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記波長ごとの光の前記光量に基づいて、前記光源を制御して前記複数の異なる波長の光ごとの発光強度を調整することにより行う請求項１から５、７および８の何れか一項に記載の光走査型内視鏡装置。
前記ホワイトバランスの調整は、前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記波長ごとの光の前記光量に基づいて、前記光源を制御して前記複数の異なる波長の光ごとの発光強度を調整することにより行う請求項６に記載の光走査型内視鏡装置。
前記ホワイトバランスの調整は、前記ホワイトバランス用光量検出部により検出された前記波長ごとの光の前記光量に基づいて、前記信号処理部が生成する画像のホワイトバランスを調整することにより行う請求項１から８の何れか一項に記載の光走査型内視鏡装置。