JPWO2016063406A1 - 光イメージング用プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】光イメージング用プローブにおいて、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を軽減すると共に、光線を３６０度全周方向に放射すると共に軸線に対する放射角度を変更可能にして三次元の観察画像を得ることができる光イメージング用プローブを提供する。【解決手段】プローブの先端側と後方側との間で光を伝達する光ファイバーは先端側に集光レンズを備え、前記集光レンズの近傍の前記光ファイバーに軸線に対して角度を与える圧電素子または電歪素子を有し、前記集光レンズの先端には光路変換手段を同一線上に配置し、集光レンズから放射される光線が前記光路変換手段により放射角度を変化させて放射させることで、光線を立体的に放射でき、三次元走査を可能にした。【選択図】 図１

Description

本発明は、医療機器等において被検体に放射し反射させた光を立体的に取り込んで観察するために必要な三次元走査型の光イメージング用プローブに関するものである。

画像診断技術（光イメージング技術）は、各種機械部品、装置、設備等の検査、医療などの現場において広く利用されている技術である。例えば、医療現場や精密機器などの製造現場において、画像診断の手法として、一般的なカメラ観察や超音波診断装置に加えて、断層画像や三次元断層画像を撮影する事が可能なＸ線ＣＴ、核磁気共鳴、光の干渉性を利用したＯＣＴ画像(光干渉断層撮影)などの方式が研究されると共に活用されている。近年、この断層画像や三次元断層画像撮影はこれら方式の中で最も微細な撮影画像が得られるＯＣＴ画像診断技術の開発が注目されている。

ＯＣＴ画像は光源として波長１３００ナノメートル程度の近赤外線を用いる事が多いが、近赤外線は生体に対して透過可能かつ非侵襲性であり、また超音波よりも波長が短いために空間分解能に優れている。加えて、およそ１０マイクロメータ（超音波診断装置の５０分の１以下）の識別が可能となることから、この断層画像方式を内視鏡に組込み、特に医療現場で人体の気管部、胆のう部、動脈流等の血管部に内視鏡を挿入して、患部の発見、診断及び治療への活用が期待されている。このＯＣＴ画像技術を適用したＯＣＴ内視鏡の代表的な構造は、例えば、特許文献１に示されている通りである。

ところで、特許文献１に示すＯＣＴ内視鏡では、該文献中図８に示すようにモータの回転力を、ベルトを介して回転シャフトに伝達し、さらにチューブ状の光学シース内を通る光ファイバー等からなるフレキシブルシャフトを介してレンズユニットへ伝達するようにしている。そのため、光学シースの内周面とフキシブルシャフトとの擦れにより摩耗粉が発生する事があった。また、フレキシブルシャフトの擦れ、撓み、ねじれ、及び前記ベルトの弾性変形等に起因して、回転伝達遅れ、トルク損失の変動等を生じるため得られる解析画像が乱れ、目的に応じて要求される空間分解能が得られない場合があった。

また、特許文献２に示すＯＣＴ内視鏡では、該文献中図１に示される環状のガイドカテーテルの内部に細長のチューブ状のカテーテルが挿入され、カテーテル内部には、回転および摺動可能で光学的に接続された駆動軸と光ファイバーまたはコアを有し、前記光ファイバーを回転させると共に、文献中図３に示すように長さ方向に移動させて身体組織に照射を行い、解析画像を観察するＯＣＴの三次元画像システムである。しかしながらこの構成では、カテーテルの内周面と駆動軸外周面との擦れにより摩耗粉が発生する問題があった。また、駆動軸の擦れ、撓み、ねじれ、に起因して、回転伝達遅れ、トルク損失の変動等を生じるため、得られる解析画像が乱れ、目的に応じて要求される空間分解能が得られない場合があった。

また、特許文献３に示される内視鏡プローブでは、該文献中図２に示されるモータの回転軸の先端に反射鏡を直結するようにしている。しかしながら、この発明では、モータの本体が、反射鏡よりも前方側に位置するため、モータ用の給電配線が光ファイバー側に向けて引きまわす必要があり、この給電配線が前記反射鏡の側部に位置せざるを得ないため、給電配線が反射鏡によって反射された光を遮ってしまう。その為、反射鏡が全周回転し全周走査を行う場合、その一部が影となり３６０度全周の観察ができなかった。また、反射鏡よりも前方側にモータが突出するため、患部を走査する場合このモータ部が観察すべき被検体に当接してしまい、モータより後方に位置する前記反射鏡の光線が被検体に近赤外光線が届かず、内視鏡プローブ軸方向の撮像範囲が制限され、観察できない等の不具合を生じる場合があった。

日本特許第３８８５１１４号公報 日本特許第４５２０９９３号公報 日本特許第４４６１２１６号公報

本発明は上記従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、光ファイバー回転部のコスレ、トルク損失、摩耗の発生を軽減し、回転伝達遅れを防ぐと共に、軸線に対して光ファイバーの先端部に放射角度を変えるアクチュエータと光路変換手段を組合せて設けることにより、光線を３６０度全周方向、かつ立体的に放射して、三次元走査を実現する光イメージング用プローブである。

上記課題を解決するための一手段は、先端側に集光レンズを備える光ファイバーと、電圧を加えると変位を生じる振動子と、集光レンズから放射される光線の放射角度を変化させる光路変換手段とを備え、振動子が生じる変位が光ファイバーの先端側に曲げ角度を与えることにより、集光レンズから光路変換手段に照射される光線の角度を変化させるように光イメージング用プローブを構成する。
この構成により光ファイバーが長いチューブ内を回転する必要がなくなるので、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を皆無にすると共に、光線を３６０度全周方向に放射し、さらに放射角度と放射方向の変更を可能にして三次元の観察画像を得ることができる。

本発明によれば、内視鏡装置等のチューブ内において、光ファイバーは回転させる必要がなく、光線の軸線に対する放射角と放射方向を変えるので、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を撲滅できる。更に振動子に印加する電圧を昇降させることと、光線の前方に光路変換手段を配置することで光線を３６０度全周方向に放射し、さらに放射角度に変化を与えて立体的に放射し、三次元観察画像を得るコンパクトな光イメージングプローブを得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係わる光イメージング用プローブの斜視図 同光イメージング用プローブの印加電圧タイミングチャート 同光イメージング用プローブの回動動作説明図 同光イメージング用プローブの電圧と角度の説明図 同光イメージング用プローブの印加電圧変化説明図 同光イメージング用プローブの走査角度説明図 同光イメージング用プローブの走査範囲説明図 同光イメージング用プローブを用いた内視鏡画像装置構成図 本発明の第２の実施の形態に係わる揺動体部の斜視図 本発明の第３の実施の形態に係わる揺動体部の斜視図 本発明の第４の実施の形態に係わる揺動体部の斜視図 本発明の第５の実施の形態に係わる揺動体部の断面図 本発明の第６の実施の形態に係わる揺動体部の斜視図

本実施の形態の光イメージング用プローブの第一の特徴は、先端側に集光レンズを備える光ファイバーと、電圧を加えると変位を生じる振動子と、集光レンズから放射される光線の放射角度を変化させる光路変換手段とを備える。そして、振動子が生じる変位が光ファイバーの先端側に曲げ角度を与えることにより、集光レンズから光路変換手段に照射される光線の角度を変化させるようにしている。
この構成によれば、内視鏡装置等のチューブ内で光ファイバーを回転させる必要がなく、振動子が光線の放射方向を変化させるので、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を撲滅できる。更に振動子に印加する電圧を昇降させる事と、光線の前方に光路変換手段を配置することで光線を全周方向および放射角度を変化させて三次元観察画像が得られるコンパクトな光イメージングプローブを得ることができる。

第２の特徴としては、光路変換手段は略円錐状または砲弾形状の立体鏡として、集光レンズから放射される光線を軸線に対し全周方向に放射されるよう構成している。
この構成によれば、集光レンズから放射された光線は立体鏡に反射され、光イメージング用プローブは光軸線に対して円筒方向の領域を三次元観察することができる。

第３の特徴としては、集光レンズと光路変換手段の間に凹レンズを設け、この集光レンズから放射される光線は凹レンズを通して光路変換手段に照射されるように構成した。
この構成によって光線が変化する軸角度を広くでき、より軸方向に長い範囲の三次元観察を行うことができる。

第４の特徴としては、振動子は、少なくとも２つが、各々Ｘ方向、Ｙ方向に伸縮するように配置されており、振動子の伸縮が光ファイバーおよび集光レンズを軸線に対し角度を変えて放射するように構成した。
この構成によっても集光レンズに軸方向に角度を変え、光線の方向を変えることができ、コンパクトな構成で三次元観察を行うことができる。

第５の特徴としては、光路変換手段は同一線上にスライド可能に構成し、スライドすることにより軸線からピントが合う観察点までの距離を可変させるよう構成した。
この構成により、光線は半径方向に広範囲にピントを合わすことが可能になり、半径方向により広範囲に三次元観察を行うことができる。

第６の特徴は、振動子は、複数の板状の圧電素子または電歪素子であって、略多角柱の構造体の外周面の少なくとも複数の面に配置している。そして、光ファイバーは、構造体の中央部を貫通しており、振動子が生じる変位が構造体と光ファイバーおよび集光レンズに軸方向の角度を変えて、光線を放射するように構成した。
この構成によっても広い範囲に光線の方向を変えることができ、コンパクトな構成で三次元観察を行うことができる。

第７の特徴は、Ｘ方向に変位を与える振動子とＹ方向に変位を与える振動子に与える電圧波形は、該振動子の隣接する順序で略正弦波で電圧位相をずらせて順次印加して、光ファイバーと集光レンズに旋回運動を与えるとともに、略正弦波の電圧を徐々に増減させることで光ファイバーに軸線に対して角度を変えるよう構成した。
この構成によれば、前記集光レンズから放出される光線は円を描いて放出され、また光線は軸線方向に徐々に角度を変えるので反射光をコンピュータで解析して立体画像を作る際にコンピュータの演算が容易になり、スムーズな画像表示が行える。

次に本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１〜図８本発明に係る光イメージング用プローブの実施形態１を示している。
図１は本発明の第１の実施形態に係わる光イメージング用プローブの斜視図である。図１において、光ファイバー３の先端近傍は略角柱形状の揺動体１の略中心を貫通し光ファイバー３の最先端部分は揺動体１から突出するよう設けられている。略角柱形状の揺動体１の複数の外周面には、振動子としてパターン状の電極２２を有する薄板状の圧電素子（または電歪素子）２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが貼り付けられ、電極２２は電線２１により配線されている。

光ファイバー３の先端部３ａの前方には光路変換手段として立体ミラー４を略軸線上（光ファイバー３の先端側を直線的に延長した場合の仮想線上）に配置し、この立体ミラー４の反射面は砲弾形状、または略円錐形状をしている。また、揺動体１、立体ミラー４は透光部１３ａを先端近傍に有する軟質または硬質のチューブ１３の中に収納されている。また、揺動体１は、その略軸線上の立体ミラーに面する側が揺動する自由端であり、その反対側（後方側）は固定端であり、さらにこの固定端はチューブ１３と一体的に固定されている。

図１から図８の光イメージング用プローブの動作について以下に説明する。

図１において光ファイバー３の後方から放射された近赤外等の光線は、光ファイバー３の先端部３ａから立体ミラー４に向け放射され、光線は、中心軸線から約３０度〜約９０度の角度方向に反射し、透光部１３ａを通過して外部向けて放出され、被検体（医療用内視鏡では血管や胆管周辺の患部、工業用内視鏡では円筒状の被測定面、等）から反射した光線は、再び透光部１３ａを通して立体ミラー４で反射し、光ファイバー３を経由して図８に示す分析装置１６に戻るよう構成されている。

図２は本発明光イメージング用プローブの圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに印加される電圧のタイミングチャートを示している。図２において、図中ＰａからＰｄは図１における圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ印加されるほぼ正弦波状の電圧を示している。また、これらＰａからＰｄの電圧波形は位相角を一定角度ずつ、ずらせているため、図３の矢印に示すように、揺動体１は回動運動を行う。この回動運動が生じると、図１において、光線は立体ミラ−４の外周方向の３６０度全周に放射され、例えばチューブ１３が人体の血管内に挿入された場合は血管を光線が透過し、その外周の約直径２〜６ミリメートルの範囲に光線にピントが合い、病巣や脂肪からの反射光をとらえてそれらの状態の断面断層を観察することができる。

図２の記号Ｓは１回転に１回のパルスを装置本体１６から発生しているものであり、これをトリガー信号にして一般的な回転型レーダーの画像状の断層画像を図８のモニター２０に描くことができる。

図１の圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、これに印加される電圧にほぼ比例して図４に示すように図１のθ１に示す揺動角度、または図３に示す揺動体１の回動径は大きくなる。これにより放射角度は図１に示す記号θ１からθ２の範囲で変化することにより、光線の放射角度は記号αのように変化する。

さらに圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに印加される電圧波形が図５に示すように徐々に電圧が変化する連続的な正弦波であった場合は、光線は図７に示すように三次元範囲に放射される。

図８の装置本体１６から発光された例えば近赤外光線は、光ファイバー３に導光され、図１に示す先端部３ａから前方に放射され、光路変換手段４により放射角が変換され、また、光線は圧電式アクチュエータ２により回動させられるため、光線は図中外周方向の３６０全周方向に放射される。この光線は透光部１３ａを通過し、人体の患部等の被検体に照射され、被検体からの反射光は、光線が導光された方向とは反対方向に、光路変換手段４、光ファイバー３を通って、装置本体１６に戻っていく。これにより装置本体１６は３６０度全周の三次元の断層画像を取り込むことができる。

図８は光イメージング用プローブを用いた内視鏡画像装置構成図であり、チューブ１３はガイドカテーテル１５と共に装置本体１６に取り付けられ、ガイドカテーテル先端にはＣＣＤカメラ２３が付けられている。装置本体１６には圧電式素子２のドライバー回路１７、光干渉解析部１８、画像解析コンピュータ１９が内蔵されモニター２０には、ＣＣＤカメラ２３の画像と、コンピュータ１９で解析して作られた光干渉三次元断層画像の両方が表示される。

チューブ１３の内部に貫通する光ファイバー３は、屈曲自在なグラスファイバーであり直径は０．２〜０．４ミリメートル程度のものを使っている。

透光部１３ａは、透明なプラスチックス又はガラス等で構成されるが、光線の透過率を高め、反射を防ぐために表面にコーティングを施している。

なお、集光レンズ５は例えば図６に示すようにボールレンズ５が使われているが、円錐状の集光レンズやプリズムを用いても同じである。

揺動体１はバネ性を有し、容易に変形し易いことが望まれるため、ステンレス鋼、またはジルコニヤセラミックス等により角柱形状、または薄板箱状に加工される。

図１および図２において、チューブ１３の後方から先端までの全長に渡る内部で光ファイバー３は、長いチューブ１３の中で回転させる必要が無いため擦れる事がなく、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を軽減される。

本発明によれば、振動子である圧電素子２が光ファイバー３の先端に回動運動を与え、立体ミラー４等の光路変換手段事に光線が照射され反射して３６０度全周の光線の照射と走査が行われるが、３６０度の走査範囲内に信号線や電線を設けない構成であるため、３６０度全周に欠落に無い画像を得ることができる。さらに圧電素子２に印加する電圧に変化を与えることにより光線を三次元範囲に放射することができる。また、圧電素子２が１個だけて三次元方向にを行うので光イメージングプローブがコンパクトに構成できる。

三次元操作画像診断装置において最も重要な要求性能は三次元画像の空間分解能を高める事であるが、空間分解能を阻害する要因には、回転速度ムラ、機構部の振れ精度や振動、集光レンズ５等の部品の表面精度等がある。これらの中で影響度が大きいのは回転速度ムラであるが、本発明は、チューブ１３の先端部に揺動体１を内蔵することで、光ファイバーを回転させない方式であるため、ファイバーの摺動抵抗の変化や、ねじり振動が全く発生せず、その結果回転精度が高いので、装置本体１６はたとえば１０マイクロメータ以下の高い三次元の空間分解能を得られる精密な観察画像を表示することができる。

次に、本発明に係わる光イメージング用プローブの実施形態２について説明する。
図９は、本発明の第２の実施例の形態に係わる揺動体７の斜視図であり、第２の実施形態はこの圧電素子１２、揺動体７の構成以外は第１の実施形態と同じである。

揺動体７は固定部７ａ、バネ部7ｂ、回動部7ｃから構成され、圧電素子１２ｂ、１２ｄは一端がバネ部7ｂに固定され、他端の自由端側が回動部７ｃに固定され、固定部７ａはチューブ１３の内部に取りつけられ固定されている。一方、圧電素子１２ａ、１２ｃは固定部７ａに固定され、その自由端側は回動部７ｃに当接するが固定はしない状態にして構成している。光ファイバー３は揺動体７の略中央に貫通し、先端側には必要に応じて集光レンズ５が取り付けられる。

図９の光イメージング用プローブの動作について以下に説明する。

圧電素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに図２及び図５にように電圧が順次印加されると、圧電素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは順番に撓みを生じ、図３にように回動運動を生じる。以降は図１の実施例１と同様の動きをし、光線は図７に示すように三次元範囲に放射され、装置本体１６は三次元画像を表示することができる。

尚、圧電素子１２から発生する撓み方向の力は、貼り付けられた圧電素子１２の面積と電圧と枚数にほぼ比例するため、この原理を考慮して圧電素子１２の形状や大きさ、及び枚数を決めており、必要な場合は圧電素子を２枚重ねにする等の設計上の工夫が行われる。

本発明によれば圧電素子１２に発生する力を大きくし、揺動体に変位と光ファイバー３の回動径が大きくでき、軸線方向に内外範囲に渡る三次元立体画像が得られる。

次に、本発明に係わる三次元走査型光イメージング用プローブの実施形態３について説明する。
図１０は、本発明の第３の実施例の形態に係わる揺動体部の斜視図である。図１０においては、光ファイバー３と光路変換手段である立体ミラー４の間に凹レンズ１８を設けている。他の構成は図１の第１の実施形態と同じである。

図１０の光イメージング用プローブの動作について以下に説明する。

図１０では、圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに図２及び図５にように電圧が順次印加されると、圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは順番に撓みを生じ、図３にように回動運動を生じ、図１の実施例１と同様の動きにより、光線は図７に示すように三次元範囲に放射される。図１０においては光ファイバー３と立体ミラー４の間に凹レンズ１８が配置されるため、光線はより大きな角度で曲げられ、軸線方向に長い範囲に放射されるため、装置本体１６はより広範囲に三次元画像を表示できる。

次に、本発明に係わる光イメージング用プローブの実施形態４について説明する。
図１１は本発明の第３の実施例の形態に係わる揺動体部の斜視図である。
図１１において、Ｘ方向多層圧電素子１０と、Ｙ方向多層圧電素子１１はケース９ａに固定され、光ファイバー３はケース固定部９ｂ、多層圧電素子１０、１１に固定され、必要に応じて集光レンズ５を取り付けている。

図１１の光イメージング用プローブの揺動体の動作について以下に説明する。

図１１のＸ方向多層圧電素子１０と、Ｙ方向多層圧電素子１１に、電圧が順次印加されると、多層圧電素子１０、１１は順番に伸縮し、集光レンズ５は図３にように回動運動を生じる。以降は図１の実施例１と同様の動きをし、光線は図７に示すように三次元範囲に放射され、装置本体１６は三次元画像を表示することができる。

本実施形態によれば圧電素子１０，１１が多層圧電素子であるため、低電圧でも大きな力を発生するため、光ファイバー３が太くて撓みにくい場合でも集光レンズ５に十分大きな回動運動を与えることができる。

次に、本発明に係わる光イメージング用プローブの実施形態５について説明する。
図１２は、本発明の第５の実施例の形態に係わる揺動体部の断面図である。

図１２において、光路変更手段である立体ミラー４は図中、略軸線上を４ａから４ｂの間でスライド可能に構成している。立体ミラーが４ａの位置では光線は軸線から例えば半径３ミリメートル付近で焦点が合うため、約半径２〜４ミリメートル範囲の物体の断層画像を取り組んでいる。一方、立体ミラーが４ｂの位置にスライドすると、光線は半径５ミリメートル付近でピントが合い、約半径４〜６ミリメートル範囲の物体から反射した光線を捉え、物体の断層画像を取組みことができる。立体ミラー４はネジ等で手動で、又は電動式でスライドさせられ、光線のピント合わせを行うようになっている。

このように本実施形態によれば、光線のピントが範囲を広く変更できるため、光線に対して径方向に広範囲に三次元画像を取り組むことができる。

次に、本発明に係わるイメージング用プローブの実施形態６について説明する。
図１３は、本発明の第６の実施例の形態に係わる揺動体部の斜視図である。

図１３においては光路変換装置が凹レンズ８に該当するよう構成しており、光ファイバー３から放射された光線は凹レンズ８で放射角度をさらに広げつつ前方に放射される。

図１３の光イメージング用プローブの動作について以下に説明する。

図１３では、圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに図２及び図５にように電圧が順次印加されると、圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは順番に撓みを生じ、図３にように回動運動を生じ、図１の実施例１と同様の動きをし、光線は前方に丸い渦巻きを描くように三次元範囲に放射される。図１３においては、光ファイバー３から放射された光線は凹レンズ８で放射角度がさらに広げつつ前方に放射され、前方にある被検体に照射し、反射光を放射とは逆方向に凹レンズ８を通過して光ファイバーに取り込んでいる。

図８の装置本体１６から発光された例えば近赤外光線は、人体の患部等の被検体に照射され、被検体からの反射光は、光線が導光された方向とは反対方向に、凹レンズ８、光ファイバー３を通って、装置本体１６に戻っていく。これにより装置本体１６は前方方向の三次元の断層画像を取り込むことができる。

なお、図１３において圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに印加される電圧波形は必ずしも図２及び図５に示すようでなくても、例えば、圧電素子２ｂ、２ｄがＹ方向に約５２５回振動する間に、圧電素子２ａ、２ｃが１往復のゆっくりの振動をするように印加する事で前記した丸い渦巻き状の操作ではなく、一般のテレビジョン画面と同様の四角状の画面走査を行ってもよい。

本実施形態によれば、光ファイバーの前方の三次元断層画像が得られるので、例えば、人体の内臓の手術において、体内に覆われた脂肪塊を切り開きつつ患部にＣＣＤカメラとメスを入れて行き、患部の切除と縫合を行うに当り、脂肪塊の中に隠れて大変見えにくい血管を避けつつ脂肪塊を切り開く場合、従来は経験豊富なベテラン医師にしか隠れた血管が発見できず、若手医師には見えにくい血管に傷を付け、出血させてしまうリスクが高かく重要課題になっていたが、本実施形態の光イメージング用プローブの画像をＣＣＤカメラ２３の画像と平行して見ながら手術することで、脂肪塊を透過した反射光が脂肪塊内の血管をきれいに画面表示し、医師は安全に手術することが可能になる。

本発明によれば、内視鏡装置等のチューブ内で光ファイバーは回転させる必要がなく、圧電式アクチュエータが旋回運動する事で光線が回転放射されるので、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を撲滅できる。更に圧電素子または電歪素子に印加する電圧を昇降させ、さらに光線の前方に光路変換手段を配置することで光線を全周方向および放射角度を変化させて立体的に放射し、反射光により三次元観察画像を得るコンパクトな光イメージングプローブを得ることができる。

本発明の三次元走査型光イメージング用プローブは、長いチューブ内の光ファイバーを回転させることなく、チューブの先端近傍にアクチュエータにより回動する光線の放射手段と光路変換手段を設けて回転走査することにより、回転部のコスレ、トルク損失、摩耗の発生を軽減することで光線を回転放射する部分回転伝達遅れを防ぐとともに、光線を３６０度全周方向に放射すると共に放射角度を変更可能にするため、軸線に対して光ファイバーの先端部に旋回運動を与えるアクチュエータと光路変換手段を組合せて光線を立体的に放射して、三次元走査を実現することができる。
三次元走査と観察により人体内部の患部の観察と診断が切開手術せずに行え、また、従来の診断装置であったＸ線ＣＴ、核磁気共鳴などでは不可能であった高分解能で緻密は診断が可能となる。また小径でコンパクトに構成できるため、特に医療現場や、小型精密な機械部品の観察や精密測定機に応用した取組みに期待されている。

１、６ 揺動体
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 圧電素子（電歪素子）
３ 光ファイバー
３ａ 先端部
４ａ、４ｂ 立体ミラー
５ 集光レンズ
７ 揺動体
７ａ 固定部
７ｂ バネ部
７ｃ 回動部
８、１８ レンズ
９ａ ケース
９ｂ ケース固定部
１０ Ｘ方向多層圧電素子
１１ Ｙ方向多層圧電素子
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 圧電素子
１３ チューブ
１３ａ 透光部
１４ ＭＥＭＳスキャナー
１５ ガイドカテーテル
１６ 装置本体
１７ アクチュエータドライバー回路
１８ 光干渉解析部
１９ コンピュータ
２０ モニター
２１ 電線
２２ パターン電極
２３ ＣＣＤカメラ

Claims (7)

1. 先端側に集光レンズを備える光ファイバーと、
   電圧を加えると変位を生じる振動子と、
   前記集光レンズから放射される光線の放射角度を変化させる光路変換手段とを備え、
   前記振動子が生じる変位が、前記光ファイバーの先端側に曲げ角度を与えることにより、
   前記集光レンズから前記光路変換手段に照射される光線の角度を変化させることを特徴とする光イメージング用プローブ。
   
2. 前記光路変換手段は略円錐状または砲弾形状の立体鏡であり、前記集光レンズから放射される光線を軸線から全周方向に放射されることを特徴とする請求項１記載の光イメージング用プローブ。
   
3. 前記集光レンズと前記光路変換手段との間に凹レンズを設け、前記集光レンズから放射される光線は前記凹レンズを通して前記光路変換手段に照射されることを特徴とする請求項１または２記載の光イメージング用プローブ。
   
4. 前記振動子は、少なくとも２つが、各々Ｘ方向、Ｙ方向に伸縮するように配置されており、前記振動子の伸縮が前記光ファイバーおよび前記集光レンズに軸線に対し角度を変えて放射することを特徴とする請求項１から３何れか１項記載の光イメージング用プローブ。
   
5. 前記光路変換手段は同一線上にスライド可能に構成し、スライドすることにより軸線からピントが合う観察点までの距離を可変させることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の光イメージング用プローブ。
   
6. 前記振動子は、複数の板状の圧電素子または電歪素子であって、略多角柱の構造体の外周面の少なくとも複数の面に配置されており、
   前記光ファイバーは、前記構造体の中央部を貫通しており、
   前記振動子が生じる変位が前記構造体と前記光ファイバーおよび前記集光レンズに軸方向の角度を変えて、光線を放射することを特徴とする請求項１から５何れか１項記載の光イメージング用プローブ。
   
7. Ｘ方向に変位を与える前記振動子とＹ方向に変位を与える前記振動子に与える電圧波形は、該振動子の隣接する順序で略正弦波で電圧位相をずらせて順次印加して、前記光ファイバーと集光レンズに旋回運動を与えるとともに、略正弦波の電圧を徐々に増減させることで前記光ファイバーに軸線に対して角度を変えることを特徴とする請求項６記載の光イメージング用プローブ。

Images