JPWO2016017199A1 - 光走査型観察システム - Google Patents

Abstract

光走査型観察システムは、被写体を照明するための照明光を導光する光ファイバと、光ファイバを経て被写体へ出射される照明光の照射位置を変位させるアクチュエータ部と、被写体を渦巻状の走査経路に沿って走査するための駆動信号を生成して出力する駆動信号生成部と、照明光の戻り光を検出し、検出した戻り光に応じた信号を生成して出力する光検出部と、光検出部から出力される信号に基づいて観察画像を生成し、生成した観察画像を表示装置へ出力する画像生成部と、観察画像の解像度が変更された際に、渦巻状の走査経路における周回数を維持しつつ、渦巻状の走査経路による走査範囲を変更後の解像度に応じて変化させるための制御を行う走査制御部と、を有する。

Description

本発明は、光走査型観察システムに関し、特に、被写体を走査して画像を取得する光走査型観察システムに関するものである。

医療分野の内視鏡においては、被検者の負担を軽減するために、当該被検者の体腔内に挿入される挿入部を細径化するための種々の技術が提案されている。そして、このような技術の一例として、前述の挿入部に相当する部分に固体撮像素子を有しない走査型内視鏡、及び、当該走査型内視鏡を具備して構成された光走査型観察システム等が知られている。

具体的には、前述の光走査型観察システムは、例えば、光源から発せられた照明光を導光する光ファイバである照明用ファイバの先端部を揺動させることにより予め設定された走査経路に沿って被写体を走査し、当該被写体からの戻り光を照明用ファイバの周囲に配置された光ファイバである受光用ファイバで受光し、当該受光用ファイバで受光された戻り光に基づいて当該被写体の観察画像を生成するように構成されている。そして、このような光走査型観察システムに類似する構成を有するものとしては、例えば、日本国特開２０１０−１４２５９７号公報に開示された内視鏡装置が知られている。

具体的には、日本国特開２０１０−１４２５９７号公報には、被写体を渦巻状に走査して観察画像を取得する内視鏡装置において、通常観察と高解像度モードとを選択的に設定可能な構成が開示されている。また、日本国特開２０１０−１４２５９７号公報には、高解像度モードに設定された際に、通常観察における走査エリアを保ったまま、通常観察の２倍の周回数で被写体を走査するとともに、通常観察の半分のフレームレートで観察画像の取得に係る動作を行うための構成が開示されている。

しかし、日本国特開２０１０−１４２５９７号公報に開示された構成によれば、通常観察と高解像度モードとの切り替えの際にフレームレートが変化することに起因し、被写体を走査して得られた観察画像を見ながら観察を行う術者等に対して視覚的な違和感を与えてしまう、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、被写体を走査して得られる観察画像の解像度の変更に伴って生じ得る視覚的な違和感を軽減可能な光走査型観察システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様の光走査型観察システムは、被写体を照明するための照明光を導光して出射端部から出射するように構成された光ファイバと、前記出射端部を揺動することにより、前記光ファイバを経て前記被写体へ出射される前記照明光の照射位置を変位させるように構成されたアクチュエータ部と、前記被写体を渦巻状の走査経路に沿って走査するための駆動信号を生成して前記アクチュエータ部へ出力するように構成された駆動信号生成部と、前記被写体へ出射された前記照明光の戻り光を検出し、当該検出した戻り光に応じた信号を生成して出力するように構成された光検出部と、前記光検出部から出力される信号に基づいて観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置へ出力するように構成された画像生成部と、前記観察画像の解像度が変更された際に、前記渦巻状の走査経路における周回数を維持しつつ、前記渦巻状の走査経路による走査範囲を変更後の解像度に応じて変化させるための制御を行うように構成された走査制御部と、を有する。

実施例に係る光走査型観察システムの要部の構成を示す図。 アクチュエータ部の構成を説明するための断面図。 アクチュエータ部に供給される駆動信号の信号波形の一例を示す図。 中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図。 最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図。 観察画像の解像度をＲＬに設定した際に生成される駆動信号の信号波形の一例を示す図。 観察画像の解像度をＲＬに設定した場合における、中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図。 観察画像の解像度をＲＬに設定した場合における、最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図。 観察画像の解像度をＲＨに設定した際に生成される駆動信号の信号波形の一例を示す図。 観察画像の解像度をＲＨに設定した場合における、中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図。 観察画像の解像度をＲＨに設定した場合における、最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図。 実施例の変形例に係る光走査型観察システムの要部の構成を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

図１から図１２は、本発明の実施例に係るものである。図１は、実施例に係る光走査型観察システムの要部の構成を示す図である。

光走査型観察システム１は、例えば、図１に示すように、被検者の体腔内に挿入される走査型の内視鏡２と、内視鏡２を接続可能な本体装置３と、本体装置３に接続される表示装置４と、本体装置３に対する情報の入力及び指示を行うことが可能な入力装置５と、を有して構成されている。

内視鏡２は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状を備えて形成された挿入部１１を有して構成されている。

挿入部１１の基端部には、内視鏡２を本体装置３のコネクタ受け部６２に着脱自在に接続するためのコネクタ部６１が設けられている。

コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２の内部には、図示しないが、内視鏡２と本体装置３とを電気的に接続するための電気コネクタ装置が設けられている。また、コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２の内部には、図示しないが、内視鏡２と本体装置３とを光学的に接続するための光コネクタ装置が設けられている。

挿入部１１の内部における基端部から先端部にかけての部分には、本体装置３の光源ユニット２１から供給された照明光を照明光学系１４へ導光する光ファイバである照明用ファイバ１２と、被写体からの戻り光を受光して本体装置３の検出ユニット２３へ導くための１本以上の光ファイバを具備する受光用ファイバ１３と、がそれぞれ挿通されている。

照明用ファイバ１２の光入射面を含む入射端部は、本体装置３の内部に設けられた合波器３２に配置されている。また、照明用ファイバ１２の光出射面を含む出射端部は、挿入部１１の先端部に設けられたレンズ１４ａの光入射面の近傍に配置されている。

受光用ファイバ１３の光入射面を含む入射端部は、挿入部１１の先端部の先端面における、レンズ１４ｂの光出射面の周囲に固定配置されている。また、受光用ファイバ１３の光出射面を含む出射端部は、本体装置３の内部に設けられた分波器３６に配置されている。

照明光学系１４は、照明用ファイバ１２の光出射面を経た照明光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た照明光を被写体へ出射するレンズ１４ｂと、を有して構成されている。

挿入部１１の先端部側における照明用ファイバ１２の中途部には、本体装置３のドライバユニット２２から供給される駆動信号に基づいて駆動するアクチュエータ部１５が設けられている。

照明用ファイバ１２及びアクチュエータ部１５は、挿入部１１の長手軸方向に垂直な断面において、例えば、図２に示す位置関係を具備するようにそれぞれ配置されている。図２は、アクチュエータ部の構成を説明するための断面図である。

照明用ファイバ１２とアクチュエータ部１５との間には、図２に示すように、接合部材としてのフェルール４１が配置されている。具体的には、フェルール４１は、例えば、ジルコニア（セラミック）またはニッケル等により形成されている。

フェルール４１は、図２に示すように、四角柱として形成されており、挿入部１１の長手軸方向に直交する第１の軸方向であるＸ軸方向に対して垂直な側面４２ａ及び４２ｃと、挿入部１１の長手軸方向に直交する第２の軸方向であるＹ軸方向に対して垂直な側面４２ｂ及び４２ｄと、を有している。また、フェルール４１の中心には、照明用ファイバ１２が固定配置されている。なお、フェルール４１は、柱形状を具備する限りにおいては、四角柱以外の他の形状として形成されていてもよい。

アクチュエータ部１５は、図２に示すように、側面４２ａに沿って配置された圧電素子１５ａと、側面４２ｂに沿って配置された圧電素子１５ｂと、側面４２ｃに沿って配置された圧電素子１５ｃと、側面４２ｄに沿って配置された圧電素子１５ｄと、を有している。

圧電素子１５ａ〜１５ｄは、予め個別に設定された分極方向を具備するとともに、本体装置３から供給される駆動信号に応じて伸縮するように構成されている。

挿入部１１の内部には、内視鏡２に関連する種々の情報を含む内視鏡情報が格納されたメモリ１６が設けられている。そして、メモリ１６に格納された内視鏡情報は、内視鏡２のコネクタ部６１と本体装置３のコネクタ受け部６２とが接続された際に、本体装置３のコントローラ２５により読み出される。

本体装置３は、光源ユニット２１と、ドライバユニット２２と、検出ユニット２３と、メモリ２４と、コントローラ２５と、を有して構成されている。

光源ユニット２１は、光源３１ａと、光源３１ｂと、光源３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。

光源３１ａは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御により発光された際に、赤色の波長帯域の光（以降、Ｒ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

光源３１ｂは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御により発光された際に、緑色の波長帯域の光（以降、Ｇ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

光源３１ｃは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御により発光された際に、青色の波長帯域の光（以降、Ｂ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

合波器３２は、光源３１ａから発せられたＲ光と、光源３１ｂから発せられたＧ光と、光源３１ｃから発せられたＢ光と、を合波して照明用ファイバ１２の光入射面に供給するように構成されている。

ドライバユニット２２は、信号発生器３３と、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂと、アンプ３５と、を有して構成されている。

信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部をＸ軸方向に揺動させるための第１の駆動信号として、例えば、図３の破線で示すような、所定の変調を正弦波に施して得られる信号波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａへ出力する。また、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部をＹ軸方向に揺動させるための第２の駆動信号として、例えば、図３の一点鎖線で示すような、第１の駆動信号の位相を９０°ずらした信号波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂへ出力する。図３は、アクチュエータ部に供給される駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

Ｄ／Ａ変換器３４ａは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第１の駆動信号をアナログの第１の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

Ｄ／Ａ変換器３４ｂは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第２の駆動信号をアナログの第２の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

アンプ３５は、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂから出力された第１及び第２の駆動信号を増幅してアクチュエータ部１５へ出力するように構成されている。

ここで、例えば、図３の破線で示すような信号波形を具備する第１の駆動信号がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに供給されるとともに、図３の一点鎖線で示すような信号波形を具備する第２の駆動信号がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに供給されることにより、照明用ファイバ１２の出射端部が渦巻状に揺動され、このような揺動に応じて被写体の表面が図４及び図５に示すような渦巻状に走査される。図４は、中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。図５は、最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。

具体的には、まず、時刻Ｔ１においては、被写体の表面における照明光の照射位置の中心点Ａに相当する位置に照明光が照射される。その後、第１及び第２の駆動信号の振幅が時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて振幅変化率ＡＰで増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射位置が中心点Ａを起点として外側へ第１の渦巻状の走査経路を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２に達すると、被写体の表面における照明光の照射位置の最外点Ｂに照明光が照射される。そして、第１及び第２の駆動信号の振幅が時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて振幅変化率ＡＰで減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射位置が最外点Ｂを起点として内側へ第２の渦巻状の走査経路を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ３に達すると、被写体の表面における中心点Ａに照明光が照射される。

すなわち、アクチュエータ部１５は、ドライバユニット２２から供給される第１及び第２の駆動信号に基づいて照明用ファイバ１２の出射端部を揺動することにより、当該出射端部を経て被写体へ出射される照明光の照射位置を図４及び図５に示す渦巻状の走査経路に沿って変位させることが可能な構成を具備している。

なお、本実施例における振幅変化率は、図３の信号波形を例に挙げた場合、第１の渦巻状の走査経路に沿って被写体が走査される期間である時刻Ｔ１からＴ２までの期間の振幅の増加率、及び、第２の渦巻状の走査経路に沿って被写体が走査される期間である時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間の振幅の減少率をそれぞれ示しているものとする。また、本実施例における走査範囲は、図４及び図５の渦巻状の走査経路を例に挙げた場合、当該渦巻状の走査経路の最外点Ｂを含む最外周の経路よりも内側に属する領域として示されるものとする。

検出ユニット２３は、分波器３６と、検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃと、Ａ／Ｄ変換器３８ａ、３８ｂ及び３８ｃと、を有して構成されている。

分波器３６は、ダイクロイックミラー等を具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射された戻り光をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色成分毎の光に分離して検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃへ出射するように構成されている。

検出器３７ａは、例えば、アバランシェフォトダイオード等を具備し、分波器３６から出力されるＲ光の強度を検出し、当該検出したＲ光の強度に応じたアナログのＲ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ａへ出力するように構成されている。

検出器３７ｂは、例えば、アバランシェフォトダイオード等を具備し、分波器３６から出力されるＧ光の強度を検出し、当該検出したＧ光の強度に応じたアナログのＧ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｂへ出力するように構成されている。

検出器３７ｃは、例えば、アバランシェフォトダイオード等を具備し、分波器３６から出力されるＢ光の強度を検出し、当該検出したＢ光の強度に応じたアナログのＢ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｃへ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ａは、検出器３７ａから出力されたアナログのＲ信号をデジタルのＲ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｂは、検出器３７ｂから出力されたアナログのＧ信号をデジタルのＧ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｃは、検出器３７ｃから出力されたアナログのＢ信号をデジタルのＢ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

メモリ２４には、本体装置３の制御の際に用いられる制御情報として、例えば、図３の信号波形を特定するための信号レベル、周波数及び位相差等のパラメータを含む情報が格納されている。また、メモリ２４には、表示装置４へ出力される観察画像の生成の際に用いられる画像処理パラメータとして、例えば、検出ユニット２３から出力される信号を用いて観察画像を生成する際のフレームレートＦＲを含む情報が格納されている。

コントローラ２５は、図示しない信号線等を介してコネクタ受け部６２におけるコネクタ部６１の接続状態を検出することにより、挿入部１１が本体装置３に電気的に接続されているか否かを検出することができるように構成されている。また、コントローラ２５は、挿入部１１が本体装置３に電気的に接続されたことを検出した際に、メモリ１６から内視鏡情報を読み出してメモリ２４に格納させるための動作を行うように構成されている。

コントローラ２５は、光源制御部２５ａと、走査制御部２５ｂと、画像生成部２５ｃと、を有して構成されている。

光源制御部２５ａは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、光源３１ａ〜３１ｃを同時に発光させるための制御を行うように構成されている。

走査制御部２５ｂは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、図３に示すような信号波形を具備する駆動信号を生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行うように構成されている。また、走査制御部２５ｂは、表示装置４に表示される観察画像の解像度を所望の解像度に設定するための指示が入力装置５において行われたことを検出した際に、当該所望の解像度に応じた駆動信号を生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行うように構成されている。

画像生成部２５ｃは、メモリ２４から読み込んだ画像処理パラメータに基づき、フレームレートＦＲで観察画像を生成するように構成されている。また、画像生成部２５ｃは、メモリ２４から読み込んだ画像処理パラメータに基づき、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に相当する期間に検出ユニット２３から順次出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号を用いて画素情報を生成し、当該生成した画素情報を用いて１フレーム分の観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置４へ出力するように構成されている。また、画像生成部２５ｃは、メモリ２４から読み込んだ画像処理パラメータに基づき、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３に相当する期間に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号を用いて画素情報を生成し、当該生成した画素情報を用いて１フレーム分の観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置４へ出力するように構成されている。

表示装置４は、例えば、モニタ等を具備し、本体装置３から出力される観察画像を表示することができるように構成されている。

入力装置５は、例えば、キーボードまたはタッチパネル等を具備し、表示装置４に表示される観察画像の解像度を所望の解像度に設定するための指示を行うことができるように構成されている。なお、入力装置５は、図１に示したような、本体装置３とは別体の装置として構成されているものに限らず、例えば、本体装置３と一体化したインターフェースとして構成されていてもよい。

続いて、以上に述べたような構成を具備する光走査型観察システム１の作用について説明する。なお、以降においては、図３の信号波形が所定の解像度ＲＰに対応する信号波形としてメモリ２４に予め格納されている場合を例に挙げて説明を行う。また、以降においては、表示装置４に表示される観察画像の解像度を所定の解像度ＲＰ（現在の解像度）から変化させる場合を例に挙げて説明を行う。

術者等のユーザは、光走査型観察システム１の各部を接続して電源を投入した後、入力装置５を操作することにより、表示装置４に表示される観察画像の解像度を所定の解像度ＲＰより低い解像度ＲＬに設定するための指示を行う。なお、解像度ＲＬは、例えば、照明用ファイバ１２のコア径、照明光学系１４に含まれる各レンズのレンズ径、及び／または、圧電素子１５ａ〜１５ｄの周波数特性等に基づいて決定される所定の下限値を下回らない限りにおいては、任意の大きさに設定してもよい。

光源制御部２５ａは、本体装置３の電源が投入された後、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを同時に発光させるための制御を行う。そして、このような制御に応じ、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を含む白色光が照明光として照明用ファイバ１２に供給される。

走査制御部２５ｂは、本体装置３の電源が投入された後、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づいて図３の信号波形を特定する。

走査制御部２５ｂは、表示装置４に表示される観察画像の解像度を解像度ＲＬに設定するための指示が入力装置５において行われたことを検出すると、図３の信号波形の周波数を維持しつつ、図３の信号波形における振幅変化率を振幅変化率ＡＰより大きい振幅変化率ＡＨに設定することにより、例えば、図６に示すような信号波形を具備する駆動信号を生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行う。すなわち、走査制御部２５ｂは、表示装置４に表示される観察画像の解像度を解像度ＲＬに設定するための指示が入力装置５において行われたことを検出した際に、当該解像度ＲＬに応じた信号波形を具備する駆動信号を生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行う。図６は、観察画像の解像度をＲＬに設定した際に生成される駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

そして、前述のような、解像度ＲＬに応じた制御が走査制御部２５ｂにおいて行われることにより、渦巻状の走査経路における周回数が維持されつつ、当該渦巻状の走査経路による走査範囲が解像度ＲＬに応じて拡張される。

そのため、解像度ＲＬに応じた制御が走査制御部２５ｂにおいて行われることにより、例えば、図７に示すように、図４の第１の渦巻状の走査経路に比べて低い走査密度で被写体が走査される。また、解像度ＲＬに応じた制御が走査制御部２５ｂにおいて行われることにより、例えば、図８に示すように、図５の第２の渦巻状の走査経路に比べて低い走査密度で被写体が走査される。図７は、観察画像の解像度をＲＬに設定した場合における、中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。図８は、観察画像の解像度をＲＬに設定した場合における、最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。

従って、以上に述べたような制御が走査制御部２５ｂにおいて行われることにより、解像度ＲＬに応じた観察画像として、所定の解像度ＲＰに設定された場合に比べて広い画角及び低い解像度を有する観察画像が表示装置４に表示される。

一方、ユーザは、光走査型観察システム１の各部を接続して電源を投入した後、入力装置５を操作することにより、表示装置４に表示される観察画像の解像度を所定の解像度ＲＰより高い解像度ＲＨに設定するための指示を行う。

なお、解像度ＲＨは、例えば、照明用ファイバ１２のコア径、及び、圧電素子１５ａ〜１５ｄの周波数特性等に基づいて決定される所定の上限値を上回らない限りにおいては、任意の大きさに設定してもよい。

走査制御部２５ｂは、表示装置４に表示される観察画像の解像度を解像度ＲＨに設定するための指示が入力装置５において行われたことを検出すると、図３の信号波形の周波数を維持しつつ、図３の信号波形における振幅変化率を振幅変化率ＡＰより小さい振幅変化率ＡＬに設定することにより、例えば、図９に示すような信号波形を具備する駆動信号を生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行う。すなわち、走査制御部２５ｂは、表示装置４に表示される観察画像の解像度を解像度ＲＨに設定するための指示が入力装置５において行われたことを検出した際に、当該解像度ＲＨに応じた信号波形を具備する駆動信号を生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行う。図９は、観察画像の解像度をＲＨに設定した際に生成される駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

そして、前述のような、解像度ＲＨに応じた制御が走査制御部２５ｂにおいて行われることにより、渦巻状の走査経路における周回数が維持されつつ、当該渦巻状の走査経路による走査範囲が解像度ＲＨに応じて縮小される。

そのため、解像度ＲＨに応じた制御が走査制御部２５ｂにおいて行われることにより、例えば、図１０に示すように、図４の第１の渦巻状の走査経路に比べて高い走査密度で被写体が走査される。また、解像度ＲＨに応じた制御が走査制御部２５ｂにおいて行われることにより、例えば、図１１に示すように、図５の第２の渦巻状の走査経路に比べて高い走査密度で被写体が走査される。図１０は、観察画像の解像度をＲＨに設定した場合における、中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。図１１は、観察画像の解像度をＲＨに設定した場合における、最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。

従って、以上に述べたような制御が走査制御部２５ｂにおいて行われることにより、解像度ＲＨに応じた観察画像として、所定の解像度ＲＰに設定された場合に比べて狭い画角及び高い解像度を有する観察画像が表示装置４に表示される。

なお、本実施例によれば、解像度ＲＬに応じた制御として、例えば、図３の信号波形の振幅変化率を維持しつつ、図３の信号波形の周波数に比べて低い周波数に設定した信号波形を具備する駆動信号を生成させるための制御が走査制御部２５ｂにおいて行われるようにしてもよい。

また、本実施例によれば、解像度ＲＨに応じた制御として、例えば、図３の信号波形の振幅変化率を維持しつつ、図３の信号波形の周波数に比べて高い周波数に設定した信号波形を具備する駆動信号を生成させるための制御が走査制御部２５ｂにおいて行われるようにしてもよい。さらに、このような制御に応じ、駆動信号の周波数が圧電素子１５ａ〜１５ｄの共振周波数に近い周波数に設定された際に、例えば、図３の信号波形の振幅変化率に比べて低い振幅変化率に設定することにより、渦巻状の走査経路による走査範囲が維持されるように（拡張されないように）してもよい。

以上に述べたように、本実施例によれば、フレームレートＦＲを変更することなく、表示装置４に表示される観察画像の解像度を変更することができる。従って、本実施例によれば、被写体を走査して得られる観察画像の解像度の変更に伴って生じ得る視覚的な違和感を軽減することができる。

なお、本実施例は、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を同時に照射して被写体の走査を行うように構成された光走査型観察システム１に対して適用されるものに限らず、例えば、図１２に示すような、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を順次照射して被写体の走査を行うように構成された光走査型観察システム１Ａに対しても適用することができる。図１２は、実施例の変形例に係る光走査型観察システムの要部の構成を示す図である。

ここで、光走査型観察システム１Ａの具体的な構成について説明する。なお、以降においては、簡単のため、光走査型観察システム１と同様の構成を適用可能な部分についての詳細な説明を適宜省略する。

光走査型観察システム１Ａは、例えば、図１２に示すように、内視鏡２と、内視鏡２を接続可能な本体装置３Ａと、本体装置３Ａに接続される表示装置４と、本体装置３Ａに対する情報の入力及び指示を行うことが可能な入力装置５と、を有して構成されている。

本体装置３Ａは、光源ユニット２１と、ドライバユニット２２と、検出ユニット２３Ａと、メモリ２４と、コントローラ２５と、を有して構成されている。

検出ユニット２３Ａは、検出器３７ｄと、Ａ／Ｄ変換器３８ｄと、を有して構成されている。

検出器３７ｄは、例えば、アバランシェフォトダイオード等を具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から順次出射される戻り光（Ｒ光、Ｇ光及びＢ光）の強度に応じたアナログ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｄへ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｄは、検出器３７ｄから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

一方、光走査型観察システム１Ａの光源制御部２５ａは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを順次かつ周期的に発光させるための制御を行うように構成されている。そして、このような光源制御部２５ａの制御によれば、例えば、渦巻状の走査経路に沿って照射される照明光が、Ｒ光→Ｇ光→Ｂ光→Ｒ光…の順にかつ周期的に切り替わる。

そして、以上に述べたような、本実施例の変形例に係る光走査型観察システム１Ａにおいても、光走査型観察システム１と同様の制御を走査制御部２５ｂにおいて行うことができ、すなわち、光走査型観察システム１と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本実施例の変形例に係る光走査型観察システム１Ａによれば、走査制御部２５ｂにおいて生成される駆動信号の信号波形を変化させる制御を行うことにより、渦巻状の走査経路に沿って被写体を走査して得られる画像の径方向の解像度を変更するものに限らず、例えば、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの発光間隔と、Ａ／Ｄ変換器３８ｄのサンプリング周波数と、の組み合わせを変化させる制御を行うことにより、当該画像の周方向の解像度を変更するようにしてもよい。

そして、前述のような場合においては、例えば、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの発光間隔を減少させつつＡ／Ｄ変換器３８ｄのサンプリング周波数を増加させる制御を行うことにより、渦巻状の走査経路における周回数を維持しつつ、当該渦巻状の走査経路に沿って被写体を走査して得られる画像の周方向の解像度を向上させることができる。また、前述のような場合においては、例えば、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの発光間隔を増加させつつＡ／Ｄ変換器３８ｄのサンプリング周波数を減少させる制御を行うことにより、渦巻状の走査経路における周回数を維持しつつ、当該渦巻状の走査経路に沿って被写体を走査して得られる画像の周方向の解像度を低下させることができる。

なお、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２０１４年７月３１日に日本国に出願された特願２０１４−１５６８６６号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

本発明の一態様の光走査型観察システムは、出射端部から照明光を出射するように構成された光ファイバと、駆動信号に応じて前記出射端部を振動させ、前記照明光の照射位置を渦巻状の走査経路に沿って変位させるように構成されたアクチュエータ部と、前記駆動信号を出力し、第１モードと第２モードとの間で前記駆動信号の周波数を維持しつつ前記駆動信号の振幅変化率を変化させるように構成された駆動信号生成部と、前記照明光の戻り光を所定のサンプリング周波数で検出し、検出した前記戻り光に応じた検出信号を出力し、前記第１モードと前記第２モードとの間で前記サンプリング周波数を維持するように構成された光検出部と、前記検出信号に基づいて観察画像を生成するように構成された画像生成部と、を有する。

本発明の一態様の光走査型観察システムは、出射端部から照明光を出射するように構成されているとともに、円形の断面形状を具備する光ファイバと、駆動信号に応じて前記出射端部を振動させ、前記照明光の照射位置を渦巻状の走査経路に沿って変位させるように構成されたアクチュエータ部と、前記駆動信号を出力し、第１解像度と第２解像度との間で前記駆動信号の周波数を維持しつつ前記駆動信号の振幅変化率を変化させるように構成された駆動信号生成部と、前記照明光の戻り光を所定のサンプリング周波数で検出し、検出した前記戻り光に応じた検出信号を出力し、前記第１解像度と前記第２解像度との間で前記サンプリング周波数を維持するように構成された光検出部と、前記検出信号に基づいて観察画像を生成するように構成された画像生成部と、四角柱に形成され、前記光ファイバの周囲を固定するように配置されたフェルールと、を有し、前記アクチュエータ部は、前記フェルールの周囲に配置される２対の圧電素子を有し、前記２対の圧電素子の各々は、２枚の平行平板に形成されている。

Claims (5)

1. 被写体を照明するための照明光を導光して出射端部から出射するように構成された光ファイバと、
   前記出射端部を揺動することにより、前記光ファイバを経て前記被写体へ出射される前記照明光の照射位置を変位させるように構成されたアクチュエータ部と、
   前記被写体を渦巻状の走査経路に沿って走査するための駆動信号を生成して前記アクチュエータ部へ出力するように構成された駆動信号生成部と、
   前記被写体へ出射された前記照明光の戻り光を検出し、当該検出した戻り光に応じた信号を生成して出力するように構成された光検出部と、
   前記光検出部から出力される信号に基づいて観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置へ出力するように構成された画像生成部と、
   前記観察画像の解像度が変更された際に、前記渦巻状の走査経路における周回数を維持しつつ、前記渦巻状の走査経路による走査範囲を変更後の解像度に応じて変化させるための制御を行うように構成された走査制御部と、
   を有することを特徴とする光走査型観察システム。
2. 前記走査制御部は、前記観察画像の解像度が現在の解像度に比べて低い解像度に変更された際に、前記渦巻状の走査経路における周回数を維持しつつ、前記渦巻状の走査経路による走査範囲を変更後の解像度に応じて拡張するための制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の光走査型観察システム。
3. 前記走査制御部は、前記駆動信号生成部により生成される前記駆動信号の振幅変化率を大きくすることにより、前記渦巻状の走査経路による走査範囲を拡張する
   ことを特徴とする請求項２に記載の光走査型観察システム。
4. 前記走査制御部は、前記観察画像の解像度が現在の解像度に比べて高い解像度に変更された際に、前記渦巻状の走査経路における周回数を維持しつつ、前記渦巻状の走査経路による走査範囲を変更後の解像度に応じて縮小するための制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の光走査型観察システム。
5. 前記走査制御部は、前記駆動信号生成部により生成される前記駆動信号の振幅変化率を小さくすることにより、前記渦巻状の走査経路による走査範囲を縮小する
   ことを特徴とする請求項４に記載の光走査型観察システム。

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