WO2001024686A1 - Optical scanning probe system - Google Patents

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WO2001024686A1
WO2001024686A1 PCT/JP2000/006901 JP0006901W WO0124686A1 WO 2001024686 A1 WO2001024686 A1 WO 2001024686A1 JP 0006901 W JP0006901 W JP 0006901W WO 0124686 A1 WO0124686 A1 WO 0124686A1
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WO
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optical
light
optical fiber
scanning probe
optical scanning
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Application number
PCT/JP2000/006901
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French (fr)
Inventor
Atsushi Okawa
Hiroki Hibino
Hiroyuki Sangu
Original Assignee
Olympus Optical Co., Ltd.
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Publication date
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Priority to EP00964642A priority patent/EP1142529A4/en
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    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to an optical scanning probe system in which different types of optical scanning probes are connected according to an observation target, and optical scanning is performed according to the connected object to obtain optical image information.
  • an optical scanning probe device that transmits light generated by a light source device through an optical fiber, emits the light from the distal end surface to the part to be inspected, and scans the focal point position to obtain optical information on the part to be inspected.
  • an endoscope for magnifying and observing a tissue as a test portion is disclosed. Further, in this conventional example, there is disclosed a technique in which the tip of an optical fiber is scanned with an actuator to scan the focal point of a condensing lens disposed in front thereof.
  • U.S. Pat. No. 5,742,419 discloses the scanning of the focal point by a scanning mirror.
  • the applicant has proposed an optical fiber & (objective) lens scanning type optical scanning probe that scans the (objective) lens together with the optical fiber tip in such a case.
  • the tip of the optical fiber arranged along the optical axis of the lens does not decenter the relative position to the lens even by scanning, so that the numerical aperture can be increased in principle, so that the resolution is improved. Can be higher.
  • the optical fiber & lens scanning type optical scanning probe needs to scan the lens together with the tip of the optical fiber, so the optical fiber scanning type scans at a higher speed.
  • This is advantageous.
  • when used in a living body, etc. when observing a moving part such as the heart, use an optical fiber scanning type that can scan at high speed, and when observing a part with little movement. If an optical fiber and lens scanning type that can increase the resolution can be used, a very convenient system can be provided.
  • the present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide an optical scanning probe system that can be used as an optical scanning probe suitable for an observation target according to the observation target.
  • An optical scanning probe system includes a plurality of scanning means (16a, 16c, 16b) for scanning a target portion with a focal point of observation light emitted from a light source device (113). And detachable mounting means (1 19, 1 2 2) for detachably mounting at least one of the optical scanning probes (1 1 2 A, 1 1 2 B)
  • the optical scanning probe suitable for the observation target can be mounted and used.
  • FIGS. 1 to 11 relate to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a block diagram showing an entire optical probe system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the optical probe of the optical fiber & objective lens integrated scanning probe.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the optical unit in FIG. 2,
  • Fig. 4 is a sectional view showing the structure of an optical fiber scanning type optical probe.
  • Figure 5 shows the configuration of the light source unit.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the imaging device.
  • FIGS. 7A to 7D are diagrams showing a state of observing a living tissue
  • Fig. 8 is an explanatory diagram of the operation of sampling and imaging with only one of the reciprocating scans by the scanner
  • FIG. 9A to 9C are explanatory diagrams of the operation of sampling with non-equidistant pulses
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of line interpolation
  • FIG. 11 is a flow chart of a scanning flow including line interpolation
  • FIGS. 12A to 19 relate to the second embodiment of the present invention
  • FIGS. 12A to 12C correspond to the second embodiment.
  • FIG. 12D is a diagram showing a process of assembling the optical probe in the embodiment
  • FIG. 12D is a diagram showing a configuration in the case of a bimorph type
  • FIG. 13 is a perspective view showing a scanner part of an optical fiber & objective lens integrated scanning type.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a scanner part of an optical fiber scanning type.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of an optical fiber scanning type optical probe.
  • FIG. 16 is a diagram showing a panel board and the like of the first modification
  • FIG. 17 is a diagram showing a panel board material and the like of the second modification
  • FIGS. 18A and 18B are diagrams showing a panel board and the like of a third modification
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the structure on the distal end side of the optical fiber scanning type optical probe.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the structure on the distal end side of the optical probe according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing the structure of the distal end side of the optical probe according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing the structure of the distal end side of the optical probe according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 23 to 25 relate to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of an imaging device according to the sixth embodiment
  • Figure 24A is a diagram showing the hysteresis characteristics in which the displacement of the piezoelectric element with respect to the applied voltage differs between the forward path and the return path.
  • FIG. 24B is a diagram showing a table in which a correction coefficient for correcting the hysteresis characteristic is introduced.
  • FIG. 25 is a flowchart of an operation for correcting the hysteresis characteristic and forming an image using the table of FIG. 24.
  • FIGS. 26 to 32 relate to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 26 is a perspective view showing an optical unit according to the seventh embodiment.
  • Figure 27 is a block diagram showing the configuration of the main part of the control circuit.
  • Figure 28 is a block diagram showing the configuration of the X drive circuit.
  • FIGS. 29A to 29D are explanatory diagrams of the operation of correcting the waveform of the drive signal using the output of the strain sensor.
  • FIG. 30 is a perspective view showing an optical unit according to a first modification.
  • FIG. 31 is a perspective view showing an optical unit according to a second modification.
  • FIG. 32 is a perspective view showing an optical unit according to a third modification
  • FIG. 33 is a sectional view showing the structure of an optical probe according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 is a sectional view showing the schematic structure of an optical probe according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view showing a state in which an optical probe of a modification of the ninth embodiment is inserted through an endoscope.
  • FIGS. 36 to 38 relate to the tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 36 is a perspective view showing the structure of an optical unit according to the first Q embodiment.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view showing the structure of the distal end side of the optical probe of the modified example.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view seen from a direction orthogonal to FIG.
  • FIGS. 39 to 44 relate to the eleventh embodiment of the present invention
  • FIG. 39 is an overall configuration diagram of an optical scanning microscope according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 40 is a cross-sectional view showing the configuration of the tip of the optical probe
  • FIG. 41 is a perspective view showing the configuration of the optical unit provided at the distal end.
  • Fig. 42 is a block diagram showing the configuration of the control unit.
  • FIG. 43 is a diagram showing how the scanning surface is optically scanned
  • FIG. 44 is a perspective view showing the distal end of the endoscope with the optical probe inserted
  • FIGS. 45 and 46 relate to the 12th embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a tip portion of an optical probe according to the first and second embodiments.
  • FIG. 46 is a perspective view showing the configuration of the optical unit provided at the tip.
  • FIG. 47 is a perspective view showing the configuration of an optical unit provided at the distal end of the optical probe according to the thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 48 and 49 relate to the fourteenth embodiment of the present invention, and FIG. 48 is a cross-sectional view showing the configuration of the distal end portion of the optical probe in the fourteenth embodiment.
  • FIG. 49 is a perspective view showing the configuration of the optical unit provided at the distal end.
  • FIGS. 50 to 53 relate to a fifteenth embodiment of the present invention
  • FIG. 50 is an overall configuration diagram of an optical scanning microscope according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 51 is a cross-sectional view showing the configuration of the tip of the optical probe.
  • FIG. 52 is a perspective view showing the configuration of an optical unit provided at the distal end.
  • FIG. 53 is a cross-sectional view showing a scanning mechanism for scanning in the X and Y directions around the permanent magnet of FIG. 51,
  • FIGS. 54A to 54C are explanatory diagrams of the sampling operation for imaging in the prior example.
  • An object of the present embodiment is to provide a system that can selectively use an optical probe having a different scanning type so that an observation image suitable for that case is obtained according to an observation target.
  • the light source unit 113 detects the optical information from the optical probe 112 and outputs it as an electrical signal, and the control unit 1 drives the optical unit (the scanner inside) of the optical probe 112 14, an imaging device 1 15 for performing an imaging process for imaging from the signal from the light source unit 113, and a monitor 1 16 for displaying a video signal from the imaging device 115 And the drive waveform for driving the scanner, as well as the reference for image processing. And an external clock generator 1 1 7 for generating consisting clock.
  • the optical probe 1 1 2 1 has an electrical connector 1 1 8 a provided on the side of the connector 1 1 8 at the rear end of the optical cable 1 2 0 extending from the connector 1 1 9 of the controller 1 1 4. It is detachably connected to the connector 1 2 1 at the end.
  • the optical fin 6 ' built into the optical probe 1 12 I has a connector 1 18 with its rear end fixed, and a connector 1 2 2 on the light source unit 1 13 It is detachably connected to.
  • the control device 114 is electrically connected to the imaging device 115 via a signal line 115b.
  • the light source unit 113 is electrically connected to the imaging device 115 via a signal line 115a.
  • a monitor 116 is electrically connected to the imaging device 115 via a signal line 115d.
  • An external clock generator 117 is electrically connected to the imaging device 115 via a signal line 115c.
  • the light source unit 113 consists of a laser diode (hereinafter referred to as “LD”) 123 as a light source and a photomultiplier (hereinafter “PMT”) that detects weak optical signals with high sensitivity and multiplies them.
  • the unit includes a unit 1 2 4 and a 4-terminal power bracket 1 2 5.
  • the light source unit 1 13 has a connector 1 2 2 to which the connector 1 18 is connected, and a signal line 1 15 a Are connected to the connector 1 26 and the signal lines 1 27 a and 1 28 a of the drive power supply 1 2 7 and 1 2 8 are provided.
  • the four-terminal force bra 125 has four ends 125a, 125b, 125c, and 125d, and the end 125a is an optical fiber. 6b is optically connected to end 12513 is optically connected to 1_0123. The end 125c is terminated by an optical fiber end 125h, and the end 125d is optically connected to the PMT unit 124.
  • the PMT unit 124 is electrically connected to the connector 126 via the signal line 124b.
  • the PMT unit 124 is electrically connected to the drive power supplies 127 and 128 via the connector 129 to which the signal lines 124c and 124d are connected and the drive signal lines 127a and 128a. ing.
  • the control device 114 identifies the control circuit 130 including the X drive circuit 148 and the Y drive circuit 149 for driving the scanner two-dimensionally, and the connected optical probe 112 I (
  • the control circuit 130 is provided with a discriminating circuit (discriminating circuit) 13 1 at least.
  • the control circuit 130 is electrically connected to the connector 1 32 to which the signal line 115 b is connected via the signal line 130 a. Have been.
  • the control circuit 130 fetches a clock signal input from the connector ⁇ 32 via the signal line 130a, and directly receives the clock signal from the clock signal via the contact b of the switch SW, or the frequency divider 147.
  • the divided clock signal is input to the X drive circuit 148 and the Y drive circuit 149 via the contact a of the switch SW, and the X drive signal and the Y drive synchronized with the clock signal or the divided clock signal are input.
  • a signal is generated, and the signal can be output from the connector 119 to the optical probe 112 via the signal line 130b.
  • the identification circuit 1311 determines whether or not the connected optical probe 1 121 is an optical probe 1 depending on whether or not a resistor R is connected to the electrical connector 118 a as shown in FIGS. After identifying the type of 12A or 11B, an identification signal is applied to the selection switch SW via the signal line 13a to select the contacts a and b.
  • contact a is set to ON.
  • contact b is set to ON.
  • the frame rate (the number of images obtained per second) is set to 30 Hz, and when the contact a is set to ON, the clock signal is divided by the dividing circuit 147. For example, the frequency is divided by 1/6, in which case the frame rate is set to 5 Hz.
  • the imaging device 115 is a device for generating an imaging signal.
  • the connector 135 to which the signal line 115a is connected is connected to the signal lines 115b and 115c.
  • a connector 1336 and a connector 134 to which a signal line 115d is connected are provided.
  • the imaging device 115 is electrically connected to the control device 114 via a signal line 115b, and can transmit, for example, a clock signal to the control device 114. Further, a connector signal of the imaging device 1 15 is connected to a connector 1 36 via a signal line 1 15 c, which is a reference signal of a drive waveform for driving the scanner.
  • the PMT unit 124 of the light source unit 113 is electrically connected via the signal line 115a or the like, and the output signal of the PMT unit 124 is Then, a video signal is generated.
  • the optical probe 111 A is formed by fixing the distal end of a flexible tube 8 to an annular hard optical frame 10 to form a distal end portion 9.
  • An optical unit 11 G that performs two-dimensional scanning of light inside, and a (transparent and hard) tip cover unit 12 as a transparent window member that presses the tip of the optical frame 10 against the test part are attached. ing.
  • the elongated optical fiber 6b inserted into the tube 8 has its rear end fixed through the center hole of the connector 118, and the distal end of the optical fiber 6b is rigid, forming an optical unit 11G. It is inserted into a hole formed along the center of the base 14 (for example, at the position of its rear end) and fixed with an adhesive 27.
  • the optical fiber 6b emits the transmitted light from the tip (end) 20 thereof, and the emitted light is collected by the optical scanning mechanism (scanner) on the inspection target side to be inspected. It is irradiated with light and receives the reflected light (return light) from the part to be tested.
  • FIG. 3 is a perspective view of the optical unit 11G shown in the sectional view of FIG. This optical unit 11G has the following configuration.
  • the optical probe 112A shown in FIG. 2 has an optical unit 11G at its tip.
  • the base 14 of the optical unit 11 G is fixed to the optical frame 10.
  • the base 14 is configured to be heavier than the lens holder 17 and the objective lens 18 described later so as not to move easily.
  • the distal end side of the optical fiber 6b is inserted into the center hole of the base 14, and a part near the distal end of the optical fiber 6b is fixed at the rear end of the base 14.
  • the rear end sides of two sets of parallel thin plates 15a, 15b, 15c and 15d are fixed to the base 14.
  • the thin plates 15 & and 15 c constituting the parallel plate panel, and the thin plates 15 b and 15 d have parallel plate surfaces, respectively, and one thin plate 15 a (or 15 c) and the other thin plate
  • the thin plate 15b (or 15d) is arranged so that the plate surface is orthogonal to each other, and each rear end is fixed to the base 14; It is elastically deformable in the left-right direction.
  • the piezoelectric element 16 i uses a unimorph type piezoelectric element.
  • the electrodes on both sides of each piezoelectric element 16 i are connected to two cables 19 for driving the piezoelectric element 16 i, respectively, and these cables 19 are near the top, bottom, left and right of base 14. After passing through an insertion hole 14 a provided in the tube 8, and being fixed with an adhesive 28 near the rear end thereof, it passes through the inside of the tube 8 to reach the contact point of the electrical connector 118 a. Then, it is connected to the control circuit 130.
  • a lens holder 17 is adhesively fixed to the tips of the four thin plates 15 i.
  • the lens holder 17 has an objective lens 18 as a condensing optical system and an optical fiber 6 b as a light transmitting means.
  • the tip that is, the optical fiber tip 20 is fixed.
  • the lens holder 17 has a frame for mounting the objective lens 18 and a rear side from the frame. Extend the cone-shaped extension frame, and press-fit the optical fiber tip 20 into the small hole provided at the vertex of the extension frame located on the optical axis 0 of the objective lens 18. (The distal end of the optical fiber (the end of the optical fiber) 20 is arranged on the optical axis ⁇ of the objective lens 18).
  • the combination of the plate-shaped piezoelectric element 16 i and the thin plate 15 i is bent in the direction perpendicular to the plate surface at the leading end with respect to the rear end. So that the lens holder 17 held at the tip can also move in the direction bent by the deformation, and the optical fiber tip 20 held by the lens holder 17 is The objective lens 18 is moved together so that the emitted light can be scanned.
  • the light that is expanded and emitted with the extremely thin ⁇ final fiber fin tip 20 as the focal point> is condensed by the objective lens 18 and focused at the position of the focal point 21 on the part to be inspected. And emits such light.
  • the focal point 21 is moved in the horizontal direction (X direction) 22 and the vertical direction (Y direction) 23 in FIG.
  • the scanning plane 24 including the focal point 21 is scanned.
  • the scanning surface 24 is a plane substantially perpendicular to the axial direction of the optical probe 112A.
  • the objective lens 18 has, for example, a numerical aperture of 3 or more.
  • the piezoelectric elements 16a, 16b, 16c, and 16d were inserted into the optical fiber 6b, which was inserted through the center hole of the base 14 and fixed.
  • the driving cable 19 is inserted through upper and lower left and right insertion holes 14a eccentric from the center, and forms a separation portion or partition wall 14b which is separated by a base 14 between the two. ing.
  • each cable 19 is prevented from contacting the optical fiber 6b.
  • the tip cover unit 12 consists of a cover holder 25 and a cover glass 26 fixed to the cover holder 25, and the cover holder 25 is fixed to the tip of the optical frame 10. ing.
  • the probe tip 9 is sealed by these structures.
  • FIG. 4 shows the structure of a fiber scanning type optical probe 112B.
  • This optical probe 112B is an optical unit different from the optical unit 11G of the optical probe 112A of FIG. Cut 11H has been adopted.
  • the objective lens 18 was attached to the tip of the movable thin plate 15i via the lens holder 17 in the optical unit 11G.
  • the objective lens 18 was attached. Is mounted on the optical frame 10 side so as not to move, and only the optical fiber 6 b side is moved.
  • the optical unit 11 H provided at the distal end 9 of the optical probe 11 H has an objective by a ring-shaped lens holder 17 ′ inside the vicinity of the cover glass 26.
  • the lens 18 is fixed to the optical frame 10.
  • the tip end 20 of the optical fiber 6b which is adhered to the rear end of the base 14 along the optical axis ⁇ of the objective lens 18 with an adhesive 27 and extends forward from the base 14 It is pressed into the center hole of the fiber holder 29 and fixed.
  • the outer surface of the rectangular shape of the fiber holder 29 is fixed to the tip of the thin plate 15i as in the case of the lens holder 17 in FIG.
  • the resistor R is connected to the electrical connector 118a, but in the optical probe 112B, no resistor is connected, and the optical probe 111B is in an open state.
  • FIG. 5 shows the configuration of the light source unit 113.
  • the light source unit 113 includes an LD 123 and a PMT unit 124.
  • the PMT unit 124 includes a connector 151, a photomultiplier tube (PMT) 152, and a head.
  • the amplifier 153 is an element that converts an optical signal into an electric signal, and outputs the converted electric signal to the head amplifier 153.
  • the head amplifier 153 amplifies the electric signal from the PMT 152 and outputs the amplified electric signal to the connector 126.
  • the laser beam generated by the LD 123 is transmitted through an end 125b, a power bra 125, an end 125a, and a connector 122 as shown in FIG. Then, the light is transmitted to the optical probe 112 I, and the subject is optically scanned by the scanner in the optical probe 112 I.
  • the optical signal reflected from the subject is scanned by the scanner mechanism in the optical probe 1 12 I, and the optical signal reflected from the subject is the optical fiber 6 b, connector 122, end 125 a, force bra 125, end 125 d And via connector 15 1 to PMT 152.
  • the PMT 152 converts the optical signal into an electric signal by photoelectric conversion, and transmits the photoelectrically converted electric signal to the head amplifier 153.
  • the head amplifier 153 widens the input signal.
  • the amplified electric signal is supplied to the imaging device 115 via the signal line 124b, the connector 126, the signal line 115a, and the connector 135.
  • the signal line 115a is a double track, of which the electric signal is transmitted via the signal line 115a-1, while the signal line 115a_2 and the signal line 124c are transmitted.
  • a control signal for controlling the sensitivity of the PMT 1502 is transmitted from the imaging device 115 via —2.
  • the configuration of the imaging device 115 will be described with reference to FIG.
  • the imaging device 115 includes an A / D converter 140 that performs A / D conversion, a frame memory 144 that stores one frame of imaging signals, and temporarily stores imaging signals and the like.
  • Main memory 142 used for etc.
  • CPU 144 for controlling the imaging
  • I / O port 144 used for inputting and outputting signals
  • hard disk for storing the operation program of CPU 143 It has a device 150 and is connected to each other via an address bus 145 and a data bus 146 except for the A / D converter 140.
  • the clock signal from the external clock generator 117 is applied to each part of the I / O port 144 that needs a clock signal, such as the I / O port 144.
  • the drive signals of the X drive circuit 148 and the Y drive circuit 149 are the piezoelectric elements 16b, 16d and 16a constituting the scanner mechanism.
  • the piezoelectric elements 16b and 16d are vibrated in the X direction
  • the piezoelectric elements 16a and 16c are vibrated in the Y direction, and light is scanned in the vibration direction.
  • the operation of the imaging device 115 will be described.
  • the clock signal input to the imaging device 115 is sent to the control device 114 side, where the X drive signal 148 and the Y drive circuit 149, and the X drive signal and Y drive
  • the motion signal is applied to the scanner of the optical probe 1121, and the light emitted from the scanner is two-dimensionally scanned in the X and Y directions on the subject side.
  • the return light is received by the tip end of the optical fiber 6b, and is input to the A / D converter 140 of the imaging device 115 via the PMT unit 124 of the light source unit 113.
  • the A / D converter 140 performs A / D conversion of an electric signal input via the signal line 140a and outputs a digital signal.
  • This digital signal is stored as data in the frame memory 141 one line after another.
  • the data stored in the frame memory 141 is written to the main memory 142 via the I / O port 144 by the CPLM 43. That is, as shown in FIG. 6, the CPU 143 supplies the frame memory 141 via the control line 143a, the I / O port 144, and the control line 144a via the address bus 145. To specify the data address.
  • control is performed such that the data of the designated address is stored in the main memory 142 via the I / O port 144 and the data bus 146.
  • the address data specified by the CPU 143 via the address bus 145 is transferred to the I / O port 144 via the data bus 146. So that it is controlled via control line 143a.
  • a DA converter (not shown) in the I / O port 144 to be a video signal, sent to the monitor 116 via the signal line 144a, and displayed as an image.
  • scanning in the X direction is performed by resonance driving using a sine wave having a frequency of about several kHz.
  • scanning in the Y direction is performed at a frequency of about several Hz to several 10 Hz. More specifically, in the case of the optical probe 112B, the scanning frequency in the Y direction is set to be 30 Hz and a frequency compatible with the standard television signal frame rate. For the optical probe 1 1 2 A The scanning frequency is set to, for example, about 5 Hz.
  • optical probe system 111 having such a configuration will be described below.
  • the optical probe 112B When observing an organ near the heart, the optical probe 112B is connected to the light source unit 113 and the control unit 114.
  • the optical probe 112A When observing organs with little movement, such as those far away from the heart, connect the optical probe 112A. Then, the connected optical probe 1 1 2 1 is identified by the identification circuit 1 3 1, and the X drive circuit 1 4 8 and the Y drive circuit 1 4 9 have a frequency suitable for the identified optical probe 1 1 2 I. An external clock is input, and the clock (the X drive signal and the Y drive signal are generated in synchronization.
  • the X-drive signal and the Y-drive signal are set to higher frequencies than in the case of the optical probe 112A, so that an image with less influence of motion can be obtained. I do.
  • the optical probe 112A it is driven by the X drive signal and the Y drive signal having lower frequencies than in the case of the optical probe 112B. Since imaging is performed with the same clock as in the case of the probe 1 1 2 B, a high-resolution image can be obtained.
  • the probe tip 9 is pressed against the portion to be inspected. At this time, since the test portion is fixed at the distal end portion 9, image blurring is small.
  • FIG. 7A to 7D show a state in which observation is performed by pressing against the mucous membrane 30 or the like.
  • Fig. 7A shows a state in which the axis of the optical probe 1 12I is observed perpendicular to the surface of the mucous membrane 30, while Fig. 7B shows the tip of the optical probe 1 12I pressed against it. It shows the appearance of observation.
  • the mucous membrane 30 of the pressed portion is elongated and the mucous membrane 30 of the portion is relatively thinned.
  • the focal point 21 (by the observation plane Sf (or the scanning plane 24)) is set on the deep side of the mucous membrane 30, so that the deep side can be observed. In other words, the depth of observation can be adjusted by adjusting the strength of pressing against the subject.
  • the laser light incident on the rear end of the optical fiber 6b is spread out and emitted with the front end portion 20 of the optical fiber as the focal point, and then condensed by the objective lens 18 to form the cover glass 2 After passing through 2, focus 2 1 is formed at the test part.
  • the reflected light from the focal point 21 passes through the same optical path as the incident light, and is again incident on the optical fiber 6b at the fiber tip 20. That is, the optical fiber distal end portion 20 and the focal point 21 of the test portion are in a confocal relationship of the objective lens 18.
  • the reflected light from other than the focal point 21 cannot pass through the same optical path as the incident light, and is therefore hardly incident on the fiber of the optical fiber 20. Therefore, the optical probe 112I forms a confocal optical system.
  • the piezoelectric elements 16b and 16d are driven by the X drive circuit 148.
  • the operation of the piezoelectric element 16i will be described.
  • the piezoelectric element 16 i when a negative voltage is applied to the piezoelectric element 16 i, the piezoelectric element 16 i is deformed so as to become thinner, and accordingly, the piezoelectric element 16 i extends in the length direction.
  • the piezoelectric element 16 i is bonded to the thin plate 15 i whose length does not change, so that the piezoelectric element 16 i as a whole bends to the thin plate 15 "i side.
  • drive signals of opposite polarities are applied so that one of the piezoelectric elements 16b and 16d is deformed on the piezoelectric element side and the other is deformed on the thin plate side, these are deformed in the same horizontal direction 22. I do.
  • the lens holder 17 vibrates, which causes the objective lens 18 and the optical fiber to move.
  • the tip 20 also moves, and the position of the focal point 2 1 of the laser beam is
  • the focus moves upward while vibrating the scanning surface 24 in the horizontal direction at a high speed as shown in Fig. 43. Scan in order from the bottom (Y direction). Accordingly, the reflected light at each point on the scanning surface 24 is transmitted by the optical fiber 6b.
  • the light that has entered the distal end portion 20 of the optical fiber 6b from the test portion side is guided to the PMT unit 124 through the power brass 125 of the light source unit 113, and the light is changed according to the light intensity. After being converted into an electric signal, the electric signal is input to the imaging device 115.
  • the imaging device 115 determines the drive waveforms of the X drive circuit 148 and the Y drive circuit 149 based on the clock, and calculates the signal output when the focal position is obtained. The intensity of the reflected light at this point is calculated at this point, and by repeating these steps, the reflected light from the scanning surface 24 is imaged and temporarily stored as image data in the frame memory 144 in the imaging device 115. Then, the image data is read out in synchronization with the synchronization signal, and an image of the two-dimensional reflected light intensity at the focal position when the scanning surface 24 is scanned is displayed on the monitor 116. Also, record the image data on the hard disk device 150 as necessary.o
  • the optical probe 1 ⁇ 2 ⁇ having a high resolution and the optical probe 112 B having a high scanning speed can be selectively used according to the observation target. In the past, such use was not possible.
  • the scanning surface is scanned as shown in FIG. 8, but the piezoelectric element 16i exhibits a hysteresis characteristic in which the amount of displacement is different between the forward path and the return path even with a drive signal having the same value.
  • sampling is performed only on one of the outward path and the return path.
  • both the optical probe 112A with optical fiber and objective lens integrated scanning type and the optical probe 112B with optical fiber scanning type can be used, depending on the observation target.
  • an observation image suitable for the observation can be obtained.
  • optical probes 111A and 112B have been used in different scanning types.
  • the same type of optical probe 112A (or However, it is also possible to drive the scanner at different resonance frequencies by changing the diameter of the probe and the size of the scanner.
  • the scanning type is the same, a type that matches the application to be used is prepared, the type is identified by the identification circuit 131, and the built-in scanner is installed for the optical probe of the identified type.
  • the driving may be performed at the resonance frequency.
  • the imaging device 115 may receive the identification signal from the identification circuit 131 and perform an imaging process suitable for that case.
  • Fig. 54A since the X direction is driven by a non-linear sine wave, sampling with an A / D converter based on equally-spaced pulses (see Fig. 54B) As shown on the X axis (vertical axis), the area near the center in the X direction is coarse, and finer as it goes to the edges, it will be sampled finely. The part spreads out and collapses according to the line ⁇ to the end, resulting in a distorted image.
  • sampling is performed using non-equidistant pulses so that each pixel in the X direction is equally spaced when an image is formed using the sampling pulse shown in FIG. 9B (see FIG. 9A). Assume an image without distortion as shown in Fig. 9C.
  • the hard disk drive 1 5 At 0, create and save the non-equidistant pulse waveform along with the waveform data in the X direction as the same file based on the time axis.
  • the actual scan position B in the X direction has a 90 ° phase delay with respect to the drive waveform A as shown in Fig. 9A due to resonance drive. Create and save with 90 ° delay.
  • the image in the X direction is displayed only when the sine wave rises.
  • Data A / D-converted by the A / D converter 140 shown in FIG. 6 is stored in the frame memory 141 one line after another.
  • the stored data is not read out entirely by the CPU 143, but is read out, for example, at a rate of one line every two lines.
  • the thinned-out data is written to the main memory 142 via the I / O port 144 and the data bus 146.
  • the written data is read from the main memory 142 by the CPU 143.
  • the same line is read out a plurality of times by the number of times thinned out above, and output as an image to the monitor 116 via the I / O port 144.
  • step S1 the number of display pixels Xmax in the X direction and the number of display lines Ymax in the Y direction are determined in advance on the hard disk in the imaging device 115. In the storage device 150. Next, a ratio of the number of lines to be thinned out in step S2 and a multiple k of how many times are copied are set. Then, in step S3, the scan is opened, and in step S4, line interpolation processing, that is, scanning including line thinning and copy processing is executed. In step S5, the scan is continued unless the scan is completed.
  • the CPU 43 controls the data of the i-th line from the frame memory 41 in step S14 and writes the data to the main memory 42 in step S15.
  • step S16 it is determined whether or not the index: j is: j ⁇ k. If this judgment is true, the data of the i-th line written in the main memory 42 is read out in step S17, and this is used as the data of the (i + j) th line in step S18. Displayed on the monitor 1 16 via, the index j is incremented in step S 19, the process returns to step S 14, it is determined whether j ⁇ k in step S 16, and the copy is performed. Repeat until all displayed lines have been displayed.
  • step S16 j ⁇ k is false, that is, when the data of the i-th line is copied and displayed by the amount set in k, and in step S20, i + k is stored in i by "ii + k". Then, the process returns to the determination of whether it is i or Ymax, and the display of the data on the (i + k) th line and the display of the copied data are repeated.
  • step S12 when the determination of whether i is equal to Ymax is false, that is, when the display of one frame of data is completed, the subroutine is terminated, and it is determined whether the scan is to be terminated. Repeat the overwriting of the image of the next frame by the above flow. In this way, instead of displaying all the data stored in the frame memory 141, after thinning out, only the thinned out portion is copied. To display.
  • optical probes 170A, 170B, 176B, 201A, 221A, 231A, 401A, 431, and 451 described later can be driven in this embodiment.
  • An object of the present embodiment is to provide an optical probe that can be easily assembled and reduced in cost, and that can reduce the influence of interference due to resonance.
  • FIG. 12A is an exploded view of the drive unit 161 before assembly and a support member 162 attached to the rear end of the drive unit 161.
  • the drive unit 16 1 is made of a single panel material such as a stainless steel plate (SUS plate), and a rectangular bottom plate portion 163a and a side plate portion 163b are joined by a small connecting portion 163c on the rear end side.
  • a slit 163d is provided so as to be formed by being connected.
  • the bottom plate portion 163a and the side plate portion 163b rectangular thin plate-shaped unimorph piezoelectric elements 164a and 164b are respectively adhered.
  • the bottom plate portion 163a has a longer distal end side than the side plate portion 163b, and the outer surface of the distal end portion is attached to the distal end frame 165 as shown in FIG. Can be fixed with o
  • the panel board material shown in Fig. 12A is bent at a right angle at the connecting portion 163c, and the two right-angled surfaces inside the rear end portion are provided with holes through which the optical fiber 166 passes in a rectangular parallelepiped shape.
  • the supporting member 162 is fixed with an adhesive or the like.
  • a lens holder 168a to which the ends of the objective lens 166 and the optical fiber 167 shown in Fig. 12C are fixed is bonded to the two surfaces at the tip of the spring material bent as shown in Fig. 12B.
  • Scanner 170 A which is fixed with an agent or the like, and connects to the signal lines 169 (see Fig. 12C) for applying drive signals to the piezoelectric elements 164a and 164b to perform two-dimensional scanning Are formed as shown in FIG. FIG. 13 does not show the signal line 169.
  • Scanner 17 OA is a rigid tip frame attached to the tip opening of tube 17 1 6
  • the outer surface of the tip of the bottom plate 16 a is fixed to 5, and an optical probe and an objective lens integrated scanning probe 173 A are formed as shown in FIG. 12C.
  • the opening of the end frame 165 is closed with a cover glass 172.
  • a drive signal for driving in the X direction is applied to the piezoelectric element 164b by the signal line 169, and a drive signal for driving in the Y direction is applied to the other piezoelectric element 164a.
  • the tip of the optical fiber 167 and the objective lens 166 are integrally vibrated in the X and Y directions so that light can be scanned two-dimensionally.
  • the optical probe 173A can be easily manufactured by attaching two piezoelectric elements 164a and 164b to a single panel plate and bending it.
  • the optical probe 1773A can oscillate and scan with one piezoelectric element 164b and 164a in the X and Y directions respectively, it is simpler than the case where two piezoelectric elements are paired.
  • the simple structure enables easy assembly, low cost, and light weight.
  • the support member 162 has a function of preventing the front panel and the rear panel of the panel plate from being twisted. In other words, if the supporting member 162 is not used, there is a possibility that the front and rear ends of the panel plate material may be twisted. However, the supporting member 162 can effectively prevent the twisting.
  • plate-like piezoelectric elements 164a and 164b are attached to one surface of the panel plate material adjacently in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • a two-morph piezoelectric actuator was constructed, but as shown in Fig. 12D, a drive unit 16 1 ′, the other side of the panel plate also had plate-like piezoelectric elements 16 4 a, 16 4 b ′ may be attached to each other to form a bimorph piezoelectric actuator.
  • the piezoelectric elements 164a 'and 164b' have the same shape as the piezoelectric elements 164a and 164b, respectively.
  • FIG. 12D is a diagram viewed from the right side of FIG. 12A, for example.
  • a drive unit combining drive units 16 1 and 16 1 ′ may be employed.
  • the low-speed drive side is a unimorph piezoelectric actuator
  • the high-speed drive The moving side may be a bimorph piezoelectric actuator.
  • FIG. 14 shows the scanner 170B for the optical fiber scanning type.
  • the holder 168a was installed, but the scanner 1708 shown in Fig. 14 has a fiber holder with the tip of the optical fiber 166 fixed to the tip of the bottom plate 163a and side plate 163b. 1 6 8 b is installed.
  • the objective lens 1666 is fixed with a tip frame 165 to which the cover glass 172 is fixed in front of the tip face of the optical fiber 1667.
  • An optical probe 1773B shown in 15 is formed.
  • This optical probe 170B also has the same effect as that of the above-described optical probe 170OA.
  • FIG. 16 shows a panel board and the like of a first modification of FIG. 12A.
  • bottom plate 16 In Fig. 12 A, bottom plate 16
  • the length of the piezoelectric element 164a is shorter than that of the piezoelectric element 164b, and the signal line 169 is connected to the distal end side. According to this modification, the piezoelectric element 16
  • the other piezoelectric element side has a resonance point at a frequency different from the resonance frequency, so that it is possible to prevent one vibration from interfering with the other. .
  • the piezoelectric elements 164 a and 164 b having different lengths were adhered to the bottom plate part 163 a and the side plate part 163 b having the same length. Length as in the modified example However, even if the piezoelectric elements 1664a and 1664b with different lengths are attached to the bottom plate 163a and the side Can be.
  • FIG. 18A shows a panel board and the like of a third modification.
  • the slit portion 163d is formed by notching from the front end side, but in FIG. 18A, the slit portion 1 is further cut out from the rear end side to be adjacent to the slit portion 163d.
  • the panel material shown in FIG. 18A is bent at a right angle as shown in FIG. 18B.
  • FIG. 188 is a view of the panel board of FIG. 18A when it is bent at a right angle, viewed from the rear end side, that is, from the left side.
  • a fiber holder 175b to which the tip of an optical fiber 167 is fixed is attached to the tip of the bent panel board material of Fig.
  • the rear end of one of the bent spring plate members (that is, the bottom plate portion 164a) is fixed to the front end surface of the base member 177 with a bonding agent 178a.
  • an objective lens 166 is attached to the distal end cover 179 immediately before the distal end surface of the optical fiber 167.
  • a cover glass 172 is attached to the tip cover 179 at an opening in front of the objective lens 166.
  • the front end cover 179 is fixed to the front end of a hard front end tube 180, and the rear end of the front end tube 180 is fixed to the base member 177.
  • the tip of a flexible tube 171 is fixed to the base member 177.
  • the optical fiber 167 whose distal end is fixed by the fiber holder 175b extends through the through hole of the base member 177 and extends to the rear end side.
  • the hole is fixed with adhesive 178 b.
  • the signal line 169 connected to the piezoelectric elements 164a and 164b also extends through the through hole of the base member 177 and extends to the rear end side.
  • the optical probe 1811B of the optical fiber scanning type is fixed by adhesives 178c and 178d at the through holes.
  • FIG. 19 shows an optical fiber scanning type optical probe 18 1 B
  • a lens holder to which the objective lens 16 6 and the end of the optical fiber 67 are fixed is used instead of the fiber holder 1 75 b.
  • Optical fiber & objective lens integrated scanning by using A type of optical probe can be formed.
  • This modification also has substantially the same effect as that described with reference to FIG.
  • An object of the present embodiment is to provide an optical probe capable of obtaining a vertical tomographic image with a simple configuration.
  • the optical probe 201A shown in FIG. 20 for example, in the optical probe 112A shown in FIG.
  • the light emitted in the longitudinal direction by the prism 202 is reflected in the right angle direction, guided to the side, further condensed by the objective lens 203 arranged opposite in the side direction, and emitted to the side through the transparent cover glass 204.
  • the objective lens 203 arranged opposite in the side direction, and emitted to the side through the transparent cover glass 204.
  • a flexible tube 205 serving as an outer tube of the optical probe 201A has a closed end and is opened to the side, and a flexible tube 205 is provided inside the distal end of the tube 205.
  • a hard optical frame 206 with a cover glass 204 attached to a portion opening laterally is arranged to form a tip 207.
  • a base member 208 is fixed to the inside of the rear end of the optical frame 206.
  • the tip of the optical fiber 6b penetrating through the center hole of the base member 208 is fixed to the center hole of the fiber holder 209 by press fitting or the like.
  • the upper, lower, left and right surfaces of the holder 209 are held by thin plates 21a, 210c, 210b, 210d (210d is not shown).
  • the rear ends of the thin plates 210a, 210c, 210b, 210d are held by a base member 208, and the piezoelectric elements 211a, 21 1 b, 2 1 1 c, 2 1 1 d (2 1 1 b, 2 1 1 d are not shown) are attached.
  • a prism 202 is fixed to the front surface of the fiber holder 209 by bonding or the like.
  • the light emitted from the distal end portion 20 of the optical fiber 6b is totally reflected in the right angle direction on the inclined surface, and is incident on the opposite objective lens 203.
  • the objective lens 203 is attached to the opening provided on the tip side of the thin plate 210c with an adhesive or the like.
  • the opening of the optical frame 206 facing the objective lens 203 and the tube 205 The light exits laterally through the cover glass 204 attached to the opening of the lens, and converges at the focal point 215.
  • the drive signal from the X drive circuit is applied to the piezoelectric elements 2 11 b and 2 11 d that form a pair, and the drive signal from the Y drive circuit is applied to the piezoelectric elements 2 11 a and 2 11 c that form a pair. Then, they are driven in the X direction 2 1 2 (direction perpendicular to the paper surface in Fig. 20) and the Y direction 2 1 3 in the vertical direction in Fig. 20.
  • the scanning surface 2 14 is a plane perpendicular to the plane of the paper indicated by the bold line in FIG. 2 ⁇ and including the vertical direction, and the Y direction 2 13 An image having a scanning surface 2 14 in the vertical direction is obtained.
  • the prism 202 may be fixed at its slope via a fixing member 215 as shown in the figure, or may be fixed to the fiber holder 209 without using the fixing member 215. Is also good.
  • the optical probe 6b and the objective lens 203 are integrally scanned, but the objective lens 203 is set on the optical frame 206 side.
  • an optical probe of optical scanning type can be formed.
  • scanning in the horizontal direction (lateral direction) and the depth direction can be performed with a simple configuration for two-dimensional scanning, so that a vertical tomographic image can be obtained.
  • An object of the present embodiment is to provide an optical probe that can obtain a tomographic image having a component in the depth direction with a simple configuration.
  • the tip cover unit 12 of the tip 9 is perpendicular to the optical axis ⁇ , but in the optical probe 211A shown in FIG.
  • the distal end cover 22 provided at the distal end portion 222 has a predetermined angle different from 90 degrees with respect to the optical axis 0.
  • the tip cover unit 2 23 has a cover holder 2 24 and a cover glass 2 25
  • the cover glass 2 25 is covered with the cover holder 2 24, and the cover holder 2 24 is covered with the tube 8, and is a hard optical material cut at an angle with the end of the tube 8. It is adhesively fixed to the tip of the frame 10.
  • the image of the scanning surface 224 is scanned in the Y direction 233. Oblique tomographic images that become deeper as they get deeper are obtained.
  • the inclination angle of the tip cover 23 in FIG. 21 is merely an example, and may be configured to be inclined at various angles in order to obtain an arbitrary oblique tomographic image.
  • the observation surface is provided not obliquely perpendicular to the optical axis 0 direction but obliquely oblique, an image having a component in the depth direction can be obtained by the oblique observation. Obtainable.
  • the tip cover unit 12 shown in FIG. 2 and the tip cover unit 23 shown in FIG. 21 have a structure that can be selectively attached to and detached from the optical frame 10 and used. The user may be able to obtain a desired image.
  • An object of the present embodiment is to provide an optical probe having a wide range of application to various observation surfaces.
  • a direct-view optical probe when the probe is inserted into the endoscope channel and the probe tip is pressed against the object to be observed, the surface to be observed is perpendicular to the tip of the probe tip. It is effective if you have it, but it is difficult to push it when observing tubular tissue such as the esophagus.
  • the side-view type is effective for observing tubular tissue, but it is difficult to press it when observing tissue perpendicular to the tip of the probe. For this reason, the present embodiment has a structure that can be observed in any case as described below.
  • the tip 2 32 of the optical probe 2 31 A shown in FIG. 22 is formed by bending the tip of the optical unit 11 G in the optical probe 112 A of FIG. 2 at a predetermined angle (for example, about 45 degrees).
  • the configuration of the optical unit is 23 A.
  • the front end face is cut in an oblique direction (for example, at an angle of about 45 degrees), and the cover glass 2 34 is optically framed by the cover holder 2 3 3 into the opening that is obliquely pressed.
  • the front cover unit 235 has a cover glass 234 that faces diagonally forward.
  • the base 2336 to which the rear end of the optical frame 10 is fixed has an extended portion 237 which is formed to be narrow in a step shape and extends forward, and is formed in a through hole provided in the longitudinal direction thereof. Is inserted through the distal end of the optical fiber 6b.
  • Thin plates 238 a and 238 c are fixed to the extension portion 237 on the upper and lower surfaces thereof such that the distal ends are bent partway (for example, about 45 degrees).
  • Piezoelectric elements 239a and 239c are attached to the outer surface on the tip side of 8a and 238c, and a thin plate
  • the upper and lower outer surfaces of the lens holder 240 are fixed to the inner surface of the tip of 238a.
  • An objective lens 24 1 is fixed inside the tip of the lens holder 240, and its optical axis 0 is perpendicular to the surface of the cover glass 2 34 and the surface of the objective lens 24 1. Are arranged so as to coincide with the central axis.
  • the bent front end portion 242 of the optical fiber 6b is fixed to the hole at the rear end side of the lens holder 240 which is narrowed down in a cone shape.
  • the left and right sides of the extension 2 37 are provided with thin plates 2 3 8 d (and 2
  • a piezoelectric element 2 3 9 d (not shown 2 3 9 b) is attached to the outer surface on the tip side of each thin plate, and a lens holder 2 is attached to the inner surface at the tip of the two thin plates. 40 left and right surfaces are fixed.
  • the focal point 243 is moved in the horizontal direction (X direction in FIG. 22). 2) Scanning in the vertical direction (Y direction) 245 with 244 allows two-dimensional scanning of the scanning plane 246 including the focal point 243.
  • the distal end surface for observation of the distal end portion 232 is not perpendicular to the longitudinal direction of the distal end portion 232 but is inclined.
  • the tip side is tilted by, for example, about 45 degrees, whether it is a tissue perpendicular to the longitudinal direction of the tip 2 32 or a tissue of a tubular surface. As a result, it is easy to press against any tissue, and observation can be performed easily.
  • An object of the present embodiment is to provide an optical probe capable of improving the frame rate and improving the resolution in the Y direction.
  • a scanner using a piezoelectric element has a hysteresis characteristic, and the image is slightly different between the forward and return paths. Therefore, if the information of both the round trip and the return path is imaged, the images of the forward path and the return path are alternately lined by one line. The resulting image is distorted.
  • FIG. 23 shows the internal configuration of the imaging device 251 according to the present embodiment.
  • this image processing device 251 has a first frame memory 252 and a second frame memory 253 instead of the frame memory 144 connected to the I / O port 144, and the A / D converter 140
  • the A / D-converted digital signal for each line is alternately stored in the first frame memory 252 and the second frame memory 253 via signal lines 140b and 140c.
  • Switching of the first frame memory 252 or the second frame memory 253 by the A / D converter 140 is performed by the CPU 143 via the signal line 143a, the I / O port 144, and the signal line 144e. Control.
  • the data stored in the first frame memory 2 52 and the second frame memory 253 are provided by the CPU 143 to the signal line 144 a, the I / O port 144, and the signal line 144 a or 144 f. , So that the data is read from each frame memory alternately one line at a time.
  • the CPU 143 also specifies the data storage address of the first frame memory 252 and the second frame memory 253 via the address bus 145, and the main memory 142 via the data bus 146.
  • Is controlled to be stored in CPU 1 43 reads out the hysteresis characteristic conversion program stored in the hard disk device 150 in advance into the main memory 142, and thereby makes the data in the second frame memory 253 the same as the data stored in the first frame memory 252. Control to convert to the same characteristics.
  • the data of the first frame memory 252 and the converted data of the second frame memory 253 are alternately read out from the main memory 142 to the I / O port 144 for each line, and then to the monitor 116. Sent and imaged.
  • the hysteresis characteristics of the forward path and the return path shown in FIG. 24A in this case, for example, by converting the data so that the characteristics of the return path are the same as the characteristics of the forward path, the images of both the forward path and the return path are distorted. Display without.
  • the correction coefficient ⁇ is introduced as represented by (V), and the correction coefficient ⁇ is tabulated and prepared in the hard disk device 150 or the like as shown in FIG. Then, on the outward path, the display is performed at the monitor screen position corresponding to the displacement amount U, and on the return path, the characteristic in the case of the outward path is displayed at the monitor screen position corrected by the correction coefficient ⁇ .
  • the indices indicating the number of lines in the first frame memory 252 and the second frame memory 253 are i and j, respectively, and the number of lines in one image frame is 2 m (m is an integer).
  • This m is stored in a register or the like of the CPU 143 (step S21), and the indices and are initialized to 0 (step S22).
  • step S23 the CPU 143 compares the index i with "", and if they are equal, controls to store the second line data in the first frame memory 252 (step S24). Further, the CPU 143 writes the i-th line data to the main memory 142 and reads the line data (step S25), and the CPU 143 monitors the data via the I / O port 144. Control is performed so as to output the line data to the monitor 116 and display the line data on the monitor 116 (step S26). In the subsequent step S27, the index i is incremented by 1, and the process returns to step S23. Then, since i and j are not equal, the process proceeds to step S 28, where the CPU 14 3 controls the second frame memory 25 3 to store the line data, and writes the data to the main memory 14 2. And read out (step S29).
  • the CPU 144 controls the data read from the main memory 142 by using a hysteresis conversion program stored in the hard disk drive 150 in advance so that the hysteresis characteristics are converted to the same characteristics as those on the outward path. (Step S30). Then, the CPU 144 outputs the line data whose characteristics have been converted to the monitor 116 via the I / O port 144, and controls the display so that the line data is displayed on the monitor 116 (step S3). 1).
  • step S32 After incrementing j by 1, it is determined whether or not j is greater than or equal to m (step S33). If not, the process returns to step S23 and returns to step S2. Steps 3 to S32 are repeated: j is repeated until m is equal to or greater than m. In this way, a one-frame image is obtained. Then, in step S34, it is determined whether or not the processing is to be ended. When the next frame is to be displayed, the process returns to step S22, and the above processing is repeated. When the next frame is not displayed, finish.
  • an image for two lines can be obtained by reciprocating scanning, so that the frame rate can be improved. Also, the resolution in the vertical direction (Y direction of the image) can be improved without lowering the frame rate.
  • a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 26 to 29D.
  • a scanner of an optical probe 112 is provided with a distortion sensor for detecting displacement, and a hysteresis when the scanner is driven by the distortion sensor. This is to improve the characteristics.
  • the integrated scanning type optical probe according to the present embodiment is obtained by changing the optical unit 11 G portion of the optical probe 11 A shown in FIG. 2 to the optical unit 11 J shown in FIG. I have.
  • the optical unit 11J shown in FIG. 26 detects the displacement of the thin plate 15b on the thin plate 15b which is swung in the horizontal direction (X direction) in the optical unit 11G of FIG.
  • the strain sensor 302 is fixed by bonding.
  • the signal line 303 connected to the strain sensor 302 is electrically connected to the sensor drive circuit 305 in the control circuit 304, as shown in FIG.
  • the drive of 302 is controlled.
  • the output signal of the strain sensor 302 is input to the X drive circuit 307 via the signal line 306, and an electric signal corresponding to the displacement of the thin plate 150b is input, and the signal is driven in the X direction. Control.
  • a part of the signal line 303 and a part of the signal line 303 are common.
  • the X drive circuit 307 includes a sine wave generator 308 that generates a signal for driving in the X direction, a sine wave and a strain sensor
  • a drive signal correction circuit 309 that corrects the hysteresis characteristics of the forward and return scans by comparing the electrical signals indicating the displacements of 2 and amplifies the signals to drive the piezoelectric elements 16b and 16d It consists of an amplifier 310.
  • the sine wave signal generated by the sine wave generator 308 is input to the drive signal correction circuit 309. Further, the sensor signal of the distortion sensor 302 is input to the drive signal correction circuit 309 via the signal line 306, and the signal output to the amplifier 310 is corrected and output based on the sensor signal. I do.
  • a strain sensor is similarly attached to the thin plate 15b constituting the optical unit.
  • Other configurations are the same as those of the sixth embodiment, and description thereof will be omitted.
  • FIGS. 29A to 29D are operation explanatory diagrams for correcting waveforms when the drive signal and the output of the distortion sensor 302 are different.
  • the rising edge of the waveform indicates the forward path of scanning
  • the falling edge indicates the backward path of scanning.
  • the drive signal correction circuit 310 Compare the waveforms, and output a correction signal to the amplifier 310 to control the waveform of the return path so that the sine wave becomes flatter, while leaving the forward path as a sine wave, as shown in Figure 29C. Control is performed so that the waveform of the sensor output that is fed back from the distortion sensor 302 to the drive signal correction circuit 309 is line-symmetric between the forward path and the return path as shown in FIG. 29D. In other words, if the correction is not made with the sensor output, Even when the waveforms are different as shown in Fig. 29B, by correcting with the sensor output, a characteristic having almost no hysteresis characteristics between the forward path and the return path as shown in Fig. 29D is obtained.
  • the displacement of the piezoelectric element 16b or 16d is detected by a strain sensor (strain gauge), but a piezoelectric element having a small hysteresis characteristic may be used.
  • an image for two lines can be obtained by reciprocal scanning, so that the frame rate can be improved. Also, the resolution in the vertical direction (Y direction of the image) can be improved without lowering the frame rate.
  • FIG. 30 shows an optical unit 11 K according to a first modification.
  • This optical unit 11K has a different structure from that of the optical unit 11J in Fig. 41.
  • lenses 15b and 15d are attached to both sides of the base 14 with their rear ends adhesively fixed.
  • the front end side surfaces of the relay member 3 1 1 are fixed, and the rear ends of the thin plates 15 a and 15 c are fixed to the upper and lower surfaces on the rear end side of the relay member 3 11.
  • the upper and lower surfaces of the lens holder 17 are fixed to the ends of the thin plates 15a and 15c.
  • Piezoelectric elements 16b, 16d, 16a, 16c (16d, 16c are respectively attached to the outer surfaces of the thin plates 15b, 15d, 15a, and 15c. (Not shown in the figure) is attached.
  • a strain sensor 302 is attached to the inner surface of the thin plate 15b.
  • Other configurations are the same as those of the optical unit 11J.
  • the signal lines 19 and 303 are shown as one.
  • FIGS. 31 and 32 show the optical units 11 and 11M of the second and third modifications, respectively.
  • the strain sensor 302 is mounted on the upper surface of the piezoelectric element 16 b via an insulating plate 3 13 made of polyimide or the like.
  • FIG. 32 two piezoelectric elements 16b1 and 16b2 are used as the piezoelectric elements to be attached to the thin plate 15b, and one of the piezoelectric elements 16b2 is used as a sensor.
  • the functions and effects of these modifications are almost the same as those of the optical unit 11J. (Eighth embodiment)
  • the present embodiment can obtain tomographic images at different depths.
  • the purpose of the present invention is to provide an optical probe.
  • the optical probe 401A in FIG. 33 is the same as the optical probe 111A shown in FIG.
  • the optical unit 11N employs a liquid crystal lens 402 whose refractive index can be changed by applying a voltage.
  • the liquid crystal lens 402 encloses liquid crystal in a transparent and parallel container provided with a transparent electrode, and is attached to the tip of the optical frame 10 via a cover holder 25.
  • the rear end of the signal line 400 connected to both transparent electrodes is connected to the electrical contact of the electrical connector 118a, and the depth (or refractive index, not shown) provided in the controller 114 (see FIG. 1) ) Connected to the voltage generation circuit via the adjustment switch.
  • the applied voltage in, for example, three stages, it is possible to change the focal position in three stages and scan the scanning planes 24a, 24b, and 24c.
  • the applied voltage may be continuously changed so that scanning is performed at a portion having a continuously different depth.
  • optical probe 401A has been described in FIG. 33
  • An optical probe of an optical scanning type can also be configured.
  • An object of the present embodiment is to provide an optical probe capable of performing stable scanner vibration.
  • the optical probe 4 11 includes an optical fiber 4 12. Attach the rigid base member 4 14 to the end of the flexible tube 4 13 passed through, and attach a scanner (of optical fiber & objective lens integrated scanning type or optical scanning evening) to this base member 4 14 The base end of the scanner 4 15 is fixed to the base end of the rigid frame 4 16 that covers the scanner 4 15.
  • an opening is provided in a portion of the end frame 4 16 where the light emitted from the canna 4 15 hits, and the end frame 4 16 is closed with a cover glass 4 17 through which the light passes.
  • the optical fiber 4 12 inserted into the tube 4 13 is fixed at a fixing portion 4 19 near the connector 4 18 at the rear end of the tube 8. That is, the optical fiber 412 is fixed at a position where the vibration of the scanner 415 is not transmitted.
  • the vibration caused by the optical fiber 412 does not affect the fixed portion, and the scanner can be vibrated stably.
  • FIG. 35 shows a state in which the optical probe 421 of the first modified example is inserted into the channel 423 of the endoscope 422.
  • the endoscope 4 22 has an insertion section comprising a hard distal end 4 2 5, a bendable bending section 4 2 6, and an elongated flexible tube section 4 2 7 having flexibility.
  • the optical probe 4 21 is inserted through the channel 4 2 3 provided in the optical disc.
  • a fixing portion 419 for fixing the optical fiber 412 is provided at a position of the flexible tube portion 427 behind the bending portion 426. This position is behind the fixed portion of the scanner 415 and more than the length of the scanner 415, and is also a position of an integral multiple of the length L (m L where m is an integer).
  • this optical fiber 4 12 should be fixed with the fixed portion 4 19 with a play 4 20 (or slack) between the fixed portion of the scanner 4 15 and the fixed portion 4 19. I have to. By doing so, it is possible to cope with the case where the optical probe 421 is bent.
  • FIG. 36 shows an optical unit 431 in the tenth embodiment.
  • this optical unit 431 one side of a substantially ring-shaped base member 43 is cut.
  • the side face 432a is formed by being chipped, and the rear end of a plate-shaped piezoelectric actuator 433 serving as a low-speed drive side is fixed to the side face 432a, and this piezoelectric actuator 433 Is fixed to the outer side surface of the front end of the substantially L-shaped relay member 4 34 (when viewed from above).
  • the piezoelectric actuator 433 is a plate-like member to which a plate-like piezoelectric element having electrodes provided on both sides is attached.
  • the front end of the relay member 434 faces the side surface near the front end of the rectangular lens holder 436 to which the objective lens 435 is attached.
  • the lens holder 436 has a cylindrical extending portion 436a extending rearward, and the optical fiber 437 passing through the through holes of the base member 432 and the relay member 434. The tip is fixed.
  • the tip of the objective lens 435 and the optical fiber 437 is horizontally indicated by reference numeral 439h. Can be vibrated in any direction.
  • the relay member 434 has a side plate extending rearward in parallel with the plate-shaped piezoelectric actuator 433 and a rear end having a square support facing the front of the base member 432. It is integrally formed with the holding block 4 3 4a. On the upper surface of the support block 434a, a rear end of a plate-shaped piezoelectric actuator, which is a high-speed drive side, is fixed, and the tip of the piezoelectric actuator is connected to a lens holder. It is fixed to the upper surface of the front end of the.
  • a signal line 438b is fixedly connected to the electrode on the upper surface side of the piezoelectric element constituting the piezoelectric actuator 44 by solder 441 near the upper surface of the support block 434a, and is connected thereto.
  • the electrode on the lower surface side of the piezoelectric actuator 450 is electrically connected to this electrode (constituting the piezoelectric actuator 450).
  • the plate-like member has a signal at a position near the upper surface of the lens holder 436.
  • the wire 438b is fixedly connected with the solder 441.
  • signal lines 438b for applying a drive signal are connected near both ends of the piezoelectric actuator 440, respectively. By fixing in the vicinity of both ends in this way, it is not necessary to fix the solder to the large deformation part in the middle of the piezoelectric element. Vibration is not applied to the signal line 438b. Also, the signal line 438b is extended back along the side plate portion of the relay member 4334 and the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 433, and is spot-bonded at an appropriate interval in the middle thereof. To prevent unnecessarily violent vibrations.
  • the optical unit 43 as shown by a dotted line, is covered with a tip cap 4444 having a cover glass 443 attached to the tip.
  • the scanner portions that vibrate in the horizontal direction and the vertical (up and down) direction are composed of the piezoelectric actuators 433, 440 having a flat plate structure, respectively. Vibration can be made with a larger amplitude than in the case of a parallel plate structure, and a wide range can be observed.
  • a signal line 438b for applying a drive signal to the piezoelectric actuator 4400 on the high-speed drive side having the rear end fixed to the rear end of the relay member 434 is connected to the longitudinal direction of the relay member 434 and
  • the piezoelectric actuators on the low-speed drive side are arranged along the longitudinal direction of the piezoelectric element, and are fixed at appropriate intervals in the form of dots at appropriate intervals to ensure stable vibration.
  • vibration may cause the signal line to cling to the optical fiber, making the scanner unstable. May be entangled with the optical fiber and the signal line may be cut by the vibration of the optical fiber, but according to the present embodiment, these occurrences can be prevented.
  • FIG. 37 and FIG. 38 show an optical unit 453 provided at the tip of an optical probe 451 of a modified example.
  • a high-speed driven actuator is formed by two piezoelectric actuators arranged in parallel, and a low-speed driven actuator is formed by one piezoelectric actuator.
  • the optical unit 452 in this modified example is composed of two parallel thin films as shown in FIG. 37 on both upper and lower surfaces of the support block 434 a in the optical unit 431 in FIG. Fix the rear ends of the plates 45 3 a and 45 3 b, and clean the front ends of the thin plates 45 3 a and 45 3 b. Is fixed to the holder 4 3 6.
  • Plate-like high-speed piezoelectric elements 454a and 454b are adhered to the thin plates 453a and 4553b, respectively (forming a high-speed piezoelectric actuator).
  • the side plate portion extending forward from one side surface of the support block 4 3 4 a in the relay member 4 3 4 is formed shorter than in the case of FIG. 36, and the side plate portion and the base member 4 3 2 A piezoelectric actuator for low speed is installed between them.
  • the leading end and the trailing end of the thin plate 455 are fixed to the leading end of the side plate portion of the relay member 434 and the side surface of the base member 432, respectively.
  • a plate-like low-speed piezoelectric element 456 is adhered to.
  • the piezoelectric actuator driven at high speed is formed of two sets of parallel piezoelectric actuators, and the piezoelectric actuator driven at low speed is formed of one set.
  • the rest of the configuration is almost the same as that described in FIG. 36, and a description thereof will be omitted.
  • the light scanning microscope 1 having the first embodiment of the present invention includes a light source unit 2 for generating light, a light transmission unit 3 for transmitting this light, a body cavity, and the like.
  • An optical scanning probe device (hereinafter, referred to as an optical scanning probe) that is formed in a slender shape so that it can be inserted into , Simply abbreviated as an optical scanning probe or optical probe) 4, signal processing for detecting return light from the optical probe 4 via the light transmitting unit 3 and forming an image, control of optical scanning means provided in the optical probe 4, and the like.
  • a control unit 5 that performs the following.
  • the light source unit 2 is composed of, for example, a laser oscillation device that outputs laser light.
  • a laser oscillation device that outputs laser light.
  • an argon laser having a wavelength of 488 mm is suitable for cell observation.
  • the light transmission section 3 is composed of light transmission fibers (simply abbreviated as fibers) 6 a, 6 b, 6 c, 6 d and a four-terminal force bra 7 that bifurcates and optically couples these. .
  • the fibers 6a, 6b, 6c, 6d are single mode fibers.
  • the end of the fiber 6a is connected to the light source unit 2, the end of the fiber 6c is connected to the control unit 5, and the end of the fiber 6d is connected to a non-reflective device (closed). ).
  • the fiber 6 b is long, and is guided to the tip 9 through the inside of a flexible tube 8, for example, which constitutes the outer tube of the optical probe 4.
  • the optical probe 4 can be inserted into a body cavity by, for example, being inserted into a treatment tool channel of an endoscope.
  • the light source unit 2, the light transmission unit 3, and the control unit 5 constitute an observation device connected to the optical probe 4.
  • the image is converted into an image by a control unit 5 described later in the observation apparatus, and a confocal microscope image by optical scanning is displayed on a display unit.
  • the distal end portion 9 includes an annular hard optical frame 10 having one end attached to the distal end of a tube 8, and an optical unit 1 attached inside the optical frame 10. 1A, and a transparent (hard) tip cover unit 12 as a transparent window member pressed against an object (tested part) attached to the tip of the optical frame 10 via a piezoelectric element 28 described later. Consists of
  • the tip of the elongated optical fiber 6b passed through the tube 8 is fixed to the optical unit 11A, and the light emitted from the tip of the optical fiber 6b is passed through an optical scanning mechanism (scanner).
  • the light is condensed and irradiated on the part to be inspected and the reflected light (return light) from the part to be inspected is received.
  • the optical unit 11A shown in the sectional view of FIG. 40 is shown in detail in a perspective view in FIG.
  • This optical unit 11A has the following configuration.
  • a base 14 of an optical unit 11 A is fixed to the optical frame 10.
  • the base 14 is configured to be heavier than the lens holder 17 and the objective lens 18 described later so as not to move easily.
  • the distal end side of the optical fiber 6 b is inserted into the center hole of the base 14, and a part of the base 14 near the tip pressed into the inner wall of the hole is fixed.
  • the rear end of two sets of parallel thin plates 15a, 15b, 15c, and 15d is fixed to the base 14.
  • the thin plates 15 & and 15 c that constitute the parallel panel The thin plates 15b and 15d have parallel plate surfaces, respectively, and the thin plate 15a (or 15c) and the other thin plate 15b (or 15d) are orthogonal to each other
  • Each rear end is fixed to the base 14 so that the front end (relative to the rear end) is elastically deformable in the vertical and horizontal directions.
  • each thin plate 15 i a ⁇ d
  • the piezoelectric element 16 i uses a unimorph type piezoelectric element.
  • a cable 19 (see FIG. 39) for driving the piezoelectric element 16 i is connected to the electrodes on both sides of each piezoelectric element 16 i, and passes through the inside of the tube 8 to drive the control unit 5 ( Means).
  • a lens holder 17 is adhered to the tips of the four thin plates 15 i.
  • the lens holder 17 has an objective lens 18 as a condensing optical system and an optical fiber 6 b as a light transmitting means. , That is, the optical fiber tip 20 is fixed.
  • the lens holder 17 has a frame for mounting the objective lens 18 and a cone
  • the combination of 6 1 and the thin plate 15 is deformed so that the front end is bent perpendicular to the plate surface with respect to the rear end, and the lens holder 17 held at the front end is also deformed.
  • the tip of the optical fiber 20 held by the lens holder 17 and the objective lens 18 are moved together so that the emitted light can be scanned so that the emitted light can be scanned.
  • the light that has been expanded and emitted with the extremely thin optical fiber tip portion 20 as the focal point is condensed by the objective lens 18 and is focused at the position of the focal point 21 on the part to be inspected. And emits such light.
  • This scanning plane 24 is an optical probe
  • the objective lens 18 has, for example, a numerical aperture of 0.3 or more.
  • the tip cover unit 12 is composed of a cover holder 25 and a cover glass 26 fixed to the cover holder 25, and the cover holder 25 is fixed to the tip of the optical frame 10. ing.
  • the probe tip is hermetically sealed by these structures.
  • FIG. 42 shows the control unit 5.
  • the control unit 5 is a laser drive circuit 31 for driving the laser of the light source unit 2, an X drive circuit 32 for driving the piezoelectric elements 16b and 16d, and a Y drive for driving the piezoelectric elements 16a and 16c.
  • Circuit 33 Photodetector 34 with built-in amplifier for photoelectrically converting and amplifying output light from optical fiber 6c, Image processing circuit 35, which performs image processing on the output signal of photodetector 34, The video signal generated by the image processing circuit 35 is input, and the microscope image is displayed by the reflected light when the scanning surface 24 is scanned.
  • the monitor 36, the video signal generated by the image processing circuit 35 And a recording device 37 for recording the data.
  • the inside of the control unit 5 is connected as shown in FIG.
  • the laser drive circuit 31 is connected to the light source unit 2 by a cable 38.
  • the X drive circuit 32 is connected to the piezoelectric elements 16b and 16d, and the Y drive circuit 33 is connected to the piezoelectric elements 16a and 16c via cables 19, respectively.
  • the piezoelectric elements 16 b and 16 d are driven at high speed by the X drive circuit 32 via the cable 19, and the piezoelectric elements 16 a and 1 d are connected to the Y drive circuit 33 via the cable 19.
  • the scanning surface 24 is two-dimensionally scanned as shown in FIG.
  • the scanning range in the X direction 22 can be increased, and similarly, the piezoelectric elements 16a and 16c can be driven.
  • the scanning range in the Y direction 23 can be increased, and a desired scanning range can be easily obtained.
  • FIG. 44 is a diagram showing a case where the optical probe 4 is used in combination with an endoscope.
  • An endoscope distal end portion 40 is provided with an objective lens 41 for the endoscope, a nozzle 42 for cleaning the objective lens, a light guide 43, and a forceps channel 44.
  • Book The optical probe 4 is used by being inserted into a forceps channel 44 as shown in FIG.
  • a balloon 45 is provided on the outer surface of the distal end portion 9 of the probe 4 on the rear side, and an air supply tube (not shown) is connected thereto.
  • a syringe (not shown) is connected to the air supply tube. Have been.
  • light from the light source unit 2 is transmitted to the distal end side by an elongated optical fiber 6 b inserted into the optical probe 4, and is transmitted to the distal end by a lens holder 17 (as a fixing or holding means).
  • the objective lens 18 as a condensing optical system fixed (held) together with the surface emits the light to the part to be inspected.
  • the lens holder 17 is used as a piezoelectric element 16 b, 16 which constitutes the scanning means. Apply a sine wave as an AC signal to d to scan at high speed in the horizontal direction, and apply a low-frequency triangular wave to the piezoelectric elements 16a and 16c to scan light in the vertical direction and focus the position.
  • the lens holder 17 holding the distal end surface of the optical fiber 6b and the objective lens 18 is moved by the scanning means (driving means).
  • the scanning means driving means
  • the balloon 45 is inflated using a syringe (not shown) to fix the distal end portion 9 of the optical probe 4 to the endoscope distal end portion 40. Subsequently, the probe tip 9 is pressed against the portion to be inspected. At this time, since the distal end portion 9 of the portion to be inspected is fixed, image blurring is small.
  • the light source unit 2 driven by the laser drive circuit 31 emits laser light, and this light is incident on the optical fiber 6a.
  • This light is split into two laser beams by a four-terminal power bracket 7, one of which is guided to the closed end, and the other light is directed to the tip 9 of the probe 4 via the optical fiber 6b. It is led.
  • the laser light is expanded and emitted with the front end portion 20 of the optical fin as the focal point, then condensed by the objective lens 18, transmitted through the cover glass 22, and then focused at the target portion 2. Tie one.
  • the reflected light from the focal point 21 passes through the same optical path as the incident light, The light enters the fiber again at the fiber tip 20. That is, the optical fiber tip portion 20 and the focal point 21 of the test portion have a confocal relationship with the objective lens 18.
  • the reflected light from other than the focal point 21 cannot pass through the same optical path as the incident light, and therefore hardly enters the fiber of the optical fin 'end face 20. Therefore, the present optical probe device 4 forms a confocal optical system.
  • the piezoelectric elements 16b and 16d are driven by the X drive circuit 32 of the control unit 3.
  • the operation of the piezoelectric element 16i will be described.
  • the piezoelectric element 16i when a negative voltage is applied to the piezoelectric element 16i, the piezoelectric element 16i is deformed so as to become thinner, and the piezoelectric element 16i expands in the length direction.
  • the piezoelectric element 16i since the piezoelectric element 16i is bonded to the thin plate 15i whose length does not change, the piezoelectric element 16i is bent toward the thin plate 15i as a whole.
  • driving signals of opposite polarities are applied so that one of the two piezoelectric elements 16b and 16d facing each other is deformed to the piezoelectric element side and the other is deformed to the thin plate side, these are applied in the horizontal direction. 2 Deform in the same direction of 2.
  • the lens holder 17 vibrates, which causes the objective lens 18 and the optical fiber tip 20 to move, and the laser The position of the focal point 21 of the light is scanned in the X direction 22 (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 40) on the scanning surface 24.
  • the position of the focal point 21 of the laser beam is scanned in the Y direction 23 on the scanning surface 24 by the Y drive circuit 33.
  • the frequency of the vibration in the Y direction sufficiently slower than the frequency of the scanning in the X direction
  • the focal point moves upward from the bottom while vibrating the scanning surface 24 in the horizontal direction at high speed as shown in Fig. 43.
  • Scan sequentially in the direction (Y direction). Accordingly, the reflected light at each point on the scanning surface 24 is transmitted by the optical fiber 6b.
  • the light incident on the fiber 6b is split into two by a four-terminal force bra.
  • the light is guided to the photodetector 34 of the control unit 5 through the fiber 6 c, and is detected by the photodetector 34.
  • the photodetector 34 outputs an electric signal corresponding to the intensity of the incident light, and is amplified by a built-in amplifier (not shown).
  • the image processing circuit 35 refers to the drive waveforms of the X drive circuit 32 and the Y drive circuit 33 to calculate where the focus position is the signal output, and further reflects the reflected light at this point.
  • the intensity of the light is calculated, and by repeating these, the reflected light from the scanning surface 24 is imaged, temporarily stored as image data in the image memory in the image processing circuit 35, and this image data is synchronized with the synchronization signal. Then, an image of the two-dimensional reflected light intensity at the focal position when the scanning surface 24 is scanned is presented (displayed) on the monitor 36. Further, the image data is recorded in the recording device 37 as necessary.
  • the present embodiment an example using a single mode fiber has been described.
  • the present embodiment is not limited to this, and a multimode fiber that plays a similar role may be used.
  • the piezoelectric element is not limited to the unimorph type, and may be a bimorph type.o
  • This embodiment has the following effects.
  • the optical system is simple and good, and a high-performance optical system can be easily realized.
  • both are driven (moved), so that they are driven in a horse-driven state.
  • the relationship between the two is hardly changed from the state in which the lens is not moved, and it is possible to solve the problem that it is difficult to design a lens that focuses on only one of the conventional examples. That is, the design of the objective lens 18 is easy.
  • a special lens system need not be adopted.
  • the focal point of the objective lens 18 on the optical axis 0 is maintained.
  • the positional relationship between the optical fiber distal end portion 20 and the objective lens changes in the driving state, so that the light emitted from the optical fiber distal end portion 20 is changed. It is difficult to effectively use the lens with an objective lens (that is, it is substantially the same as a small aperture), and the resolution is reduced.
  • an image with higher resolution can be obtained by increasing the diameter of the objective lens 18.
  • the scanning range in the X direction can be increased.
  • FIG. The present embodiment differs from the first embodiment only in a part of the configuration of the optical unit 11 provided at the distal end portion 9. Therefore, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the optical frame 10 is fixed to the tube 8, and the base 14 of the optical unit 11 B is fixed to the optical frame 10. A part of the optical fiber 6b near the tip is fixed to the base 14. Further, two parallel thin plates 52 a and 52 b are fixed to the base 14.
  • Piezoelectric elements 53a and 53b are adhered to the thin plates 52a and 52b, respectively, at positions from the ends thereof. (The piezoelectric element 53b provided on the thin plate 52b is on the other side that is not visible in Fig. 7.) The tips of the thin plates 52a and 52b are fixed to the intermediate member 54. .
  • Piezoelectric elements 55a and 55b are bonded to the thin plates 54a and 54b, respectively, at positions near the ends.
  • a lens frame 17 similar to that of the first embodiment is fixed to the ends of the thin plates 54a and 54b, and an objective lens 18 and an optical fiber tip portion 20 are fixed to the lens frame 17. Also, the piezoelectric elements 53a and 53b are connected to the X drive circuit 32 via the cable 19, and the piezoelectric elements 55a and 55b are connected to the Y drive circuit 33 via the cable 19, respectively. Has been done.
  • the scanning means for scanning in the X and Y directions is connected in cascade in the longitudinal direction of the optical probe.
  • the piezoelectric elements 53a and 53b are driven by the X drive circuit 32, and the focal point 21 is moved in the X direction 22.
  • the Y driving circuit 33 drives the piezoelectric elements 55 a and 55 b to move the focal point 21 in the Y direction 23.
  • This embodiment has the following effects.
  • the thin plate for moving the focal point 21 is provided independently in the X direction and the Y direction, so that it does not interfere with each other's operation, and the focal point It is possible to move one.
  • This modification has the following effects.
  • the X-direction drive has been changed from a parallel-plate double-supported structure to a cantilevered structure, enabling greater displacement, and a wide-range scan image can be obtained by wide-range scanning.
  • the resonance frequency in the X direction can be reduced, the resonance frequency in the X direction and the resonance frequency in the Y direction can be made different, so that one scan hardly affects the other scan.
  • FIG. 47 shows an optical unit 11C according to the thirteenth embodiment.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the thin plates 15 a, 15 b, 15 c, and 15 d have a V- or W-shaped thin plate 60 a as shown in FIG. 47. , 60b, 60c, and 60d, but other configurations and operations are the same, and therefore, the description is omitted.
  • This embodiment has the following effects.
  • ⁇ It is easy to move the focal point, and an image with a wide scanning range can be obtained.
  • FIGS. 1-10 a fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • This embodiment is different from the first embodiment only in the optical unit 11D of the distal end portion 9 (the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted). Also in the present embodiment, the optical frame 10 to which the optical unit 11 D is attached is fixed to the tube 8.
  • a base 71 of an optical unit is fixed to the optical frame 10.
  • the tip of a tube 72 is adhered to the base 71.
  • the other end of the tube 72 is connected to a pneumatic device (not shown).
  • a movable base 73 disposed in front of the base 71 is slidably attached to the base 71 on the optical frame 10.
  • the movable base 73 is provided with an O-ring 74 for airtightness. And inject air from the pneumatic device through tube 72
  • the movable table 73 By moving (sucking air) or suctioning, the movable table 73 can be moved back and forth as indicated by reference numeral 85.
  • Fig. 49 shows the details around the mobile platform 73.
  • the movable base 73 is provided with a cylindrical piezoelectric element 75.
  • the cylindrical piezoelectric element 75 is provided with four electrodes 76a, 76b, 76c, and 76d so as to divide the circumferential direction into four parts. Also, an electrode 76 e is provided. Each electrode is connected to the control unit 5 via a cable 19.
  • a lens frame 77 is fixed to the tip of the cylindrical piezoelectric element 75, and an objective lens 78 and an optical fiber tip 79 are fixed to the lens frame 77.
  • the optical fiber 6b is fixed at the portion where it comes into contact with the movable base 73 and the base 71 at the hole as shown in Fig. 48. Is defined.
  • the optical fiber 6b has a play such as a loop in a space 80 between the base 71 and the movable base 73.
  • the optical frame 10 is provided with buffer rubbers 81a, 81b, 81c and 81d at four locations (81b and 81d are not shown). These are configured to hit the cushion rubber 81i when the stroke reaches the limit value when the piezoelectric element 75 is driven and used.
  • the cushioning rubber 81 i is provided at a position facing the tip of the piezoelectric element 75 o
  • the cylindrical piezoelectric element 75 swings in the X direction. I do. (Because the part of the electrode 76b contracts when the part of the electrode 76b expands, and the part of the electrode 76b contracts when the part of the electrode 76d expands). 8 Vibrates in two directions.
  • the cylindrical piezoelectric element 75 is moved in the Y direction 83. And the focal point 21 vibrates in the Y direction 83.
  • It may be driven or used at the resonance frequency of the system.
  • the moving table 73 is moved in the axial direction 85 of the optical frame 10. Can be moved.
  • the focal point 21 can be moved in the axial direction 85 in the Z direction 84.
  • images of planes having different depths can be obtained.
  • the piezoelectric element 75 hits the cushioning rubber 81a, 81b, 81c, 81d. However, since the impact is sucked, the piezoelectric element 75 is not easily broken. Also, this cushion rubber 8 1 a, 8 1b, 81c, and 81d may be provided on the piezoelectric element 75 side.
  • This embodiment has the following effects.
  • the configuration of the scanning means is simpler than in the eleventh embodiment.
  • the optical scanning microscope 1B shown in FIG. 50 includes a light source unit 2, a light transmitting unit 3, an optical probe 4, and a control unit 5, as in the first embodiment.
  • the light source unit 2 is formed by a laser oscillation device, and the light transmission unit 3 includes optical transmission fibers 90a, 90b, 90c, and 90d, and a four-terminal coupler 9 that bidirectionally branches these fibers. Consists of one.
  • the fibers 90a, 90b, 90c, and 90d are polarization maintaining fibers that maintain the polarization plane.
  • the fiber 90 a is connected to the light source unit 2, and the fiber 90 c is connected to the control unit 5. Also, the fiber 90d is closed.
  • the fiber 90 b is long and is guided to the tip 9 through the inside of the tube 8 of the optical probe 4.
  • a polarizing plate 92 is provided in front of a laser light source 2 a constituting the light source unit 2.
  • the light transmitted through the optical fiber 90 c is also input to the control unit 5 via the polarizing plate 93.
  • the polarizing plates 92 and 93 are arranged so that their polarization planes are orthogonal to each other (crossed Nicols state).
  • FIG. 51 shows the structure of the tip 9.
  • the optical frame 10 is fixed to the distal end of the tube 8 at the distal end portion 9, and the optical unit 11 E is mounted inside the optical frame 10.
  • FIG. 52 shows the optical unit 11E in a perspective view.
  • the base 95 of the optical unit 11E is fixed to the optical frame 1 ⁇ .
  • Four linear members, more specifically, rear ends of four wires 96a, 96b, 96c, and 96d are adhesively fixed to the base 95.
  • coils 98a, 98b, 98c, 98d functioning as voice coils are bonded to the lens frame 97. More specifically, coils 98a, 98c, 98b, and 98d are bonded in the vertical and horizontal directions of the lens frame 97, respectively.
  • the coil 98d is not shown, but is on the other side of the coil 98b. These coils are connected to the control unit 5 via a cable 19.
  • An objective lens 99 is fixed to the lens frame 97.
  • the optical frame 10 has four sets of permanent magnets 102a, 102b, 102c, and 102d, each with four coils 98a, 98b, 98c, and 98d. Adhesively fixed so as to face each other.
  • FIG. 53 shows a cross section of this permanent magnet portion. The poles of the permanent magnet 102 i are thus configured.
  • a wavelength plate holder 100 is fixed to the optical frame 10
  • a ⁇ wavelength plate 101 is fixed to the wavelength plate holder 100.
  • the laser beam transmits only light having a specific polarization plane to the optical fiber 90a by the polarizing plate 92, and a part of this light is transmitted to the optical fiber 90b. Since these fibers are polarization maintaining fibers, the polarization direction is maintained. This light is emitted from the end face 103 of the fiber 1 Ob.
  • This light forms a focal point 104 by the focusing function of the objective lens 99.
  • the light from the focal point 104 passes through the same optical path and is incident on the distal end face 113 of the optical fiber 90b. However, the light emitted from the fiber passes through the quarter-wave plate 101 twice. Is a light having a plane of polarization orthogonal to that of FIG.
  • This light is split by the four-terminal force bra 91 and transmitted to the control unit 5 via the optical fiber 90c. However, only light whose polarization direction of the detection light matches the polarization direction of the polarization plate 93 is transmitted by the polarization plate 93. it can. This allows only the signal from focus 104 Is detected, and the reflected light from the optical fiber end face 113 is not transmitted to the controller 5 because the polarization plane does not match.
  • the X drive circuit 32 when a current flows through the coils 98a and 98c, the current traverses the magnetic field, and the electromagnetic force, more specifically, the Lorentz force acts.
  • a force acts in the horizontal direction (X direction) 105 as shown, and the wires 96a, 96b, 96c, and 96d are deformed by this force, and the lens frame 97 moves in the horizontal direction 105.
  • the focal point 104 also moves in the horizontal direction 105.
  • the focal point 104 can be oscillated in the horizontal direction 105 by passing an alternating current through the coils 98a and 98c.
  • the driving may be performed at the resonance frequency of the system.
  • a current is supplied to the coils 102b and 102d to oscillate the focal point 104 in the vertical direction (Y direction) 106.
  • This embodiment has the following effects.

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Description

明細書
光走査プローブシステム
技術分野
本発明は観察対象に応じて種類の異なる光走査プローブを接続し、 接続された ものに応じて光走査を行って光学画像情報を得る光走査プローブシステムに関す o 背景技術
近年、 光源装置で発生した光を光ファイバで伝送し、 その先端面から被検部側 に出射し、 その際焦点位置を走査することにより、 被検部に対する光学情報を得 る光走査プローブ装置が実現されている。
その従来例として例えば U S P 5 , 1 2 0 , 9 5 3がある。
この従来例では被検部としての組織を拡大観察する内視鏡が開示されている。 また、 本従来例では光ファイバ先端をァクチユエ一夕で走査させることによって 、 その前に配置された集光するレンズによる焦点を走査する技術が開示されてい る。 U S P 5 , 7 4 2 , 4 1 9に示すようにスキャニングミラ一による焦点の走 査についても開示されている。
しかしながら、 レンズに対して光ファィバ先端側を走査する光ファィバ走査タ イブでは、 レンズの光軸に沿って配置された光ファイバが走査により、 光軸から 偏心するため、 分解能を高くすることが困難である。
このため、 本出願人は、 このような場合に光ファイバ先端と共に （対物） レン ズも走査させる光ファイバ & (対物） レンズ走査タイプの光走査プローブを提案 している。
この場合には、 レンズの光軸に沿って配置された光ファイバ先端は、 走査によ つてもレンズとの相対的な位置は偏心しないので、 原理的に開口数を大きくでき るので、 分解能を高くできる。
—方、 光ファイバ &レンズ走査タイプの光走査プローブでは、 光ファイバ &レ ンズ走査は光ファイバの先端と共にレンズも走査させる必要があるので、 光ファ ィバ走査タィプの方が高速で走査する場合に有利となる。 このため、 生体内等で使用するような場合、 心臓のように動きのある部位を観 察する場合には高速で走査ができる光ファイバ走査タイプを使用し、 動きの少な い部位を観察する場合には分解能を高くできる光フアイバ&レンズ走査タイプを 使用できるようにすると、 非常に便利なシステムを提供できることになる。 本発明は、 上述した点に鑑みてなされたもので、 観察対象に応じてその観察対 象に適した光走査プローブで使用できる光走査プローブシステムを提供すること を目的とする。
また、 分解能を大きくすることができる光走査プローブを提供することも目的 とする。 発明の開示
本発明の光走査プローブシステムは、 光源装置 （ 1 1 3 ) が発する観測光の焦 点を被検部に対して走査する走査手段 （ 1 6 a， 1 6 c , 1 6 b) を有する複数 種類の光走査プローブ （ 1 1 2 A、 1 1 2 B ) の内の少なくとも何れか 1つを着 脱自在な装着手段 （ 1 1 9、 1 2 2 ) と、
前記装着手段 （ 1 1 9 ) に装着される光走査プローブの種類を判別する判別手 段 （ 1 3 1 ) と、
前記判別手段 （ 1 3 1 ) で判別された光走査プローブに応じて前記光走査プロ ーブにおける前記走査手段 （ 1 6 a， 1 6 c , 1 6 b ) を制御する制御手段 （ 1 30 ) と、
を有する構成であるので、 観察対象に適した光走査プローブを装着して使用で きるようにしている。 図面の簡単な説明
図 1ないし図 1 1は本発明の第 1の実施の形態に係り、 図 1は第 1の実施の形 態の光プローブシステムの全体を示すプロック図、
図 2は光ファイバ &対物レンズ一体走査夕ィプの光プローブの構造を示す断面 図、 図 3は図 2における光学ュニッ 卜部分を示す斜視図、
図 4は光ファイバ走査タイプの光プローブの構造を示す断面図、
図 5は光源ュニッ 卜の構成を示す図、
図 6は画像化装置の構成を示すブロック図、
図 7 Aないし図 7 Dは生体組織を観察する様子を示す図、
図 8はスキャナで往復的に走査した場合にその一方のみでサンプリングして画 像化する動作の説明図、
図 9 Aないし図 9 Cは非等間隔パルスでサンプリングする動作の説明図、 図 1 0はライン補間の動作を示すフローチヤ一卜図、
図 1 1はライン補間を含むスキャニングの流れのフローチヤ一卜図、 図 1 2 Aないし図 1 9は本発明の第 2の実施の形態に係り、 図 1 2 Aないし図 1 2 Cは第 2の実施の形態における光プローブの組立てる工程等を示す図、 図 1 2 Dはバイモルフタイプにした場合の構成を示す図、
図 1 3は光ファイバ &対物レンズ一体走査タイプのスキャナ部分を示す斜視図 図 1 4は光ファィバ走査タィプのスキャナ部分を示す斜視図、
図 1 5は光ファイバ走査タイプの光プローブの構造を示す断面図、
図 1 6は第 1変形例のパネ板材等を示す図、
図 1 7は第 2変形例のパネ板材等を示す図、
図 1 8 A及び図 1 8 Bは第 3変形例のパネ板材等を示す図、
図 1 9は光ファィバ走査タイプの光プローブの先端側の構造を示す断面図、 図 2 0は本発明の第 3の実施の形態における光プローブの先端側の構造を示す 断面図、
図 2 1は本発明の第 4の実施の形態における光プローブの先端側の構造を示す 断面図、
図 2 2は本発明の第 5の実施の形態における光プローブの先端側の構造を示す 断面図、
図 2 3ないし図 2 5は本発明の第 6の実施の形態に係り、 図 2 3は第 6の実施 の形態における画像化装置の構成を示すブロック図、 図 2 4 Aは印加電圧に対する圧電素子の変位が往路と復路で異なるヒステリシ ス特性を示す図、
図 2 4 Bはヒステリシス特性を補正する補正係数を導入したテーブルを示す図 図 2 5は図 2 4のテーブルを用いてヒステリシス特性を補正して画像化する動 作のフローチャート図、
図 2 6ないし図 3 2は本発明の第 7の実施の形態に係り、 図 2 6は第 7の実施 の形態における光学ュニッ 卜を示す斜視図、
図 2 7は制御回路の主要部の構成を示すプロック図、
図 2 8は X駆動回路の構成を示すプロック図、
図 2 9 Aないし図 2 9 Dは歪みセンサの出力を用いて駆動信号の波形を補正す る作用の説明図、
図 3 0は第 1変形例の光学ュニッ 卜を示す斜視図、
図 3 1は第 2変形例の光学ュニッ トを示す斜視図、
図 3 2は第 3変形例の光学ュニッ 卜を示す斜視図、
図 3 3は本発明の第 8の実施の形態における光プローブの構造を示す断面図、 図 3 4は本発明の第 9の実施の形態の光プロ—ブの概略の構造を示す断面図、 図 3 5は第 9の実施の形態の変形例の光プロ一ブを内視鏡に挿通した状態で示 す断面図、
図 3 6ないし図 3 8は本発明の第 1 0の実施の形態に係り、 図 3 6は第 1 Qの 実施の形態おける光学ュニッ 卜の構造を示す斜視図、
図 3 7は変形例の光プローブの先端側の構造を示す断面図、
図 3 8は図 3 7と直交する方向から見た断面図、
図 3 9ないし図 4 4は本発明の第 1 1の実施の形態に係り、 図 3 9は第 1 1の 実施の形態の光走査型顕微鏡の全体構成図、
図 4 0は光プローブの先端部の構成を示す断面図、
図 4 1は先端部に設けた光学ュニッ 卜の構成を示す斜視図、
図 4 2は制御部の構成を示すブロック図、
図 4 3は走査面を光走査する様子を示す図、 図 4 4は光プロ—ブが挿通された状態の内視鏡の先端部を示す斜視図、 図 4 5及び図 4 6は本発明の第 1 2の実施の形態に係り、 図 4 5は第 1 2の実 施の形態における光プローブの先端部の構成を示す断面図、
図 4 6は先端部に設けた光学ュニッ 卜の構成を示す斜視図、
図 4 7は本発明の第 1 3の実施の形態におけるの光プローブの先端部に設けた 光学ュニッ 卜の構成を示す斜視図、
図 4 8及び図 4 9は本発明の第 1 4の実施の形態に係り、 図 4 8は第 1 4の実 施の形態における光プローブの先端部の構成を示す断面図、
図 4 9は先端部に設けた光学ュニッ 卜の構成を示す斜視図、
図 5 0ないし図 5 3は本発明の第 1 5の実施の形態に係り、 図 5 0は第 1 5の 実施の形態の光走査型顕微鏡の全体構成図、
図 5 1は光プローブの先端部の構成を示す断面図、
図 5 2は先端部に設けた光学ュニッ 卜の構成を示す斜視図、
図 5 3は図 5 1の永久磁石周辺部分の X及び Y方向に走査する走査機構を示す 断面図、
図 5 4 Aないし図 5 4 Cは先行例における画像化のためのサンプリング動作の 説明図である。 発明を実施するための最良の形態
(第 1の実施の形態）
本発明の第 1の実施の形態の光プローブシステムを図 1ないし図 1 1 を参照し て説明する。
本実施の形態では、 観察対象に応じてその場合に適した観察画像が得られるよ うに走査タイプが異なる光プロ一ブを選択使用できるシステムを提供することを 目的とする。
具体的には、 例えば心臓の付近の臓器を観察対象とする場合には、 走査速度が 大きい光ファイノ '走査タイプのものを使用することにより、 心臓の動きの影響の 少ない （つまり、 ブレの少ない） 観察画像を得ることができる。 また、 心臓から 離れた動きの少ない臓器を観察する場合には、 光ファイバ &レンズ一体走査夕ィ プの光プロ一ブを使用して分解能が高い画像を得ることができる。
図 1 に示す光プローブシステム 1 1 1は光ファイバ &対物レンズ一体走査タイ プの光プローブ （以下、 一体走査タイプの光プローブという） 1 1 2 Aと、 光フ アイバ走査タイプの光プローブ 1 1 2 Bと、 これらの光プローブ 1 1 2 A、 1 1 2 Bの任意の一方が着脱自在に接続されることにより、 前記光プローブ 1 1 2 1 ( I = A又は B ) に光を供給し、 光プローブ 1 1 2 Iからの光学情報を検出して 電気信号として出力する光源ユニット 1 1 3と、 光プローブ 1 1 2 1の光学ュニ ッ ト （内のスキャナ） を駆動する制御装置 1 1 4と、 前記光源ュニッ ト 1 1 3か らの信号から画像化する画像化処理を行う画像化装置 1 1 5と、 この画像化装置 1 1 5からの映像信号を表示するモニタ 1 1 6と、 スキャナを駆動する駆動波形 の基準となると共に、 画像処理する際の基準ともなるクロックを発生させる外部 クロック発生器 1 1 7とを備えている。
光プローブ 1 1 2 1は、 その後端のコネクタ 1 1 8の側部に設けた電気コネク タ 1 1 8 aが制御装置 1 1 4のコネクタ 1 1 9から延出された電気ケーブル 1 2 0の端部のコネクタ 1 2 1 に着脱自在に接続される。
また、 光プローブ 1 1 2 Iに内蔵した光ファイノ \' 6 b (図 2、 図 4参照） はそ の後端が固定されたコネクタ 1 1 8が光源ュニッ 卜 1 1 3のコネクタ 1 2 2に着 脱自在で接続される。 制御装置 1 1 4は、 信号線 1 1 5 bを介して画像化装置 1 1 5と電気的に接続されている。
画像化装置 1 1 5には、 光源ュニッ 卜 1 1 3が信号線 1 1 5 aを介して電気的 に接続されている。 画像化装置 1 1 5には、 モニタ 1 1 6が信号線 1 1 5 dを介 して電気的に接続されている。 また、 画像化装置 1 1 5には、 外部クロック発生 器 1 1 7が信号線 1 1 5 cを介して電気的に接続されている。
光源ユニッ ト 1 1 3は、 光源としてのレーザダイオード （以下、 「L D」 と称 す） 1 2 3と、 微弱な光信号を高感度で検出して增倍するフォトマルチプライア (以下、 「P M T」 と称す） ユニット 1 2 4と、 4端子力ブラ 1 2 5とを有する また、 光源ュニッ ト 1 1 3には、 コネクタ 1 1 8が接続されるコネクタ 1 2 2 、 信号線 1 1 5 aが接続されるコネクタ 1 2 6および駆動電源 1 2 7、 1 2 8の 信号線 1 2 7 a、 1 2 8 aが接続されるコネクタ 1 2 9が設けてある。 この光源ュニッ 卜 1 1 3において、 4端子力ブラ 1 25は、 4つの端部 1 25 a , 1 25 b, 1 25 c, 1 25 dを有しており、 端部 1 25 aは光ファイバ 6 bに光学的に接続され、 端部 1 2513は1_ 01 23に光学的に接続されている。 また、 端部 1 25 cは光ファイバ終端 1 25 hにより終端され、 端部 1 25 dは PMTユニッ ト 1 24に光学的に接続されている。
端部 1 25 a， 1 25 cから入った光はその一部が分岐されて端部 1 25 b, 1 25 dに伝えられ、 逆にまた、 端部 1 25 b, 1 25 dから入った光はその一 部が分岐されて、 端部 1 25 a， 1 25 cに伝えられる構成になっている。 また、 PMTユニッ ト 1 24は、 信号線 1 24 bを介してコネクタ 1 26に電 気的に接続されている。 PMTユニッ ト 1 24は、 信号線 1 24 c, 1 24 dが 接続されたコネクタ 1 29及び駆動信号線 1 27 a， 1 28 aを介して駆動電源 1 27、 1 28と電気的に接続されている。
制御装置 1 1 4においては、 スキャナを 2次元的に駆動する X駆動回路 1 48 及び Y駆動回路 1 49を内蔵した制御回路 1 30と、 接続された光プロ—ブ 1 1 2 Iを識別 （少なくとも判別） する識別回路 （判別回路） 1 3 1 とを備えている 制御回路 1 30は信号線 1 30 aを介して信号線 1 1 5 bが接続されるコネク 夕 1 32に電気的に接続されている。 この制御回路 1 30は、 コネクタ〗 32か ら信号線 1 30 aを介して入力されるクロック信号を取り込み、 このクロック信 号からスィッチ SWの接点 bを介して直接、 或いは分周回路 1 47で分周された クロック信号をスィツチ SWの接点 aを介して X駆動回路 1 48及び Y駆動回路 1 49に入力して、 クロック信号或いは分周されたクロック信号に同期した X駆 動信号と Y駆動信号とを生成し、 信号線 1 30 bを介してコネクタ 1 1 9から光 プローブ 1 1 2 I側に出力できるようになつている。
また、 識別回路 1 3 1は図 2及び図 4に示すように電気コネクタ 1 1 8 aに抵 抗 Rが接続されているか否かにより、 接続された光プローブ 1 1 21が光プロ— ブ 1 1 2 Aか 1 1 2 Bかの種類を識別して、 識別信号を信号線 1 3 1 aを介して 選択スィッチ SWに印加し、 接点 a、 bの選択を行う。
例えば、 プローブ 1 1 2 Aと識別した場合には接点 aが ONするように設定さ れ、 プローブ 1 1 2 Bと識別した場合には接点 bが O Nするように設定される。 接点 bが O Nの場合には、 フレームレート （毎秒得られる画像枚数） を 3 0 H z に設定され、 接点 aが O Nするように設定された場合にはクロック信号は分周回 路 1 4 7で例えば 1 / 6に分周され、 この場合にはフレームレ一卜が 5 H zに設 定される。
つまり、 プローブ 1 1 2 Bの場合には高速で 2次元的に走査することにより動 きのあるような検査部位でもブレの少ない画像が得られ、 一方、 プローブ 1 1 2 Aの場合には低速で 2次元的に走査し、 この場合には高い解像度の画像が得られ る。
画像化装置 1 1 5は、 画像化信号を生成する装置であり、 信号線 1 1 5 aが接 続されたコネクタ 1 3 5と、 信号線 1 1 5 b及び 1 1 5 cが接続されたコネクタ 1 3 6と、 信号線 1 1 5 dが接続されたコネクタ 1 3 4とを備えている。
画像化装置 1 1 5は信号線 1 1 5 bを介して制御装置 1 1 4に電気的に接続さ れ、 例えばクロック信号を制御装置 1 1 4に伝達可能になっている。 さらに、 画 像化装置 1 1 5のコネクタ 1 3 6には、 信号線 1 1 5 cを介して、 スキャナを駆 動する駆動波形の基準となるク口ック信号が入力される。
また、 画像化装置 1 1 5は、 信号線 1 1 5 a等を介して光源ユニッ ト 1 1 3の P M Tユニッ ト 1 2 4が電気的に接続され、 P M Tユニッ ト 1 2 4の出力信号か ら映像信号を生成する。
次に図 2及び図 3を参照して光プローブ 1 1 2 Aの構成を説明する。
図 2に示すように光プローブ 1 1 2 Aは、 可撓性のチューブ 8の先端を円環形 状で硬質の光学枠 1 0に固着して先端部 9を形成し、 この光学枠 1 0の内側に光 の 2次元走査を行う光学ュニッ 卜 1 1 Gと、 光学枠 1 0の先端に被検部に押し当 てる透明窓部材としての （透明で硬質の） 先端カバーュニッ 卜 1 2とを取り付け ている。
チューブ 8内に挿通された細長の光ファイバ 6 bはその後端がコネクタ 1 1 8 の中心孔に通して固定され、 また、 光ファイバ 6 bの先端側は光学ュニッ 卜 1 1 Gを形成する硬質のベース 1 4の中心に沿って形成した孔に挿通して （例えばそ の後端の位置で） 接着剤 2 7で固定されている。 この光ファイバ 6 bは伝送した光をその先端部 （末端部） 2 0から出射し、 そ の出射される光は、 光走査機構 （スキャナ） を介して検査対象となる被検部側に 集光して照射されると共に、 被検部側からの反射光を （戻り光） を受光する。 図 2の断面図で示す光学ュニッ 卜 1 1 G部分を図 3では斜視図で詳細に示す。 この光学ュニッ 卜 1 1 Gは以下の構成となっている。
図 2に示す光プローブ 1 1 2 Aはその先端に光学ユニッ ト 1 1 Gを有する。 光学枠 1 0には光学ュニッ 卜 1 1 Gのベース 1 4が固定されている。 ベース 1 4は容易に動かないように後述するレンズホルダ 1 7や対物レンズ 1 8よりも重 量が重くなるように構成されている。 ベース 1 4の中心の孔には光ファイバ 6 b の先端側が挿通され、 ベース 1 4の後端で光ファイバ 6 bの先端寄りの一部が固 定されている。
またベース 1 4には 2組の平行な薄板 1 5 a、 1 5 b、 1 5 c、 1 5 dの後端 側が固定されている。 つまり、 平行な板パネを構成する薄板 1 5 &及び1 5 cと 、 薄板 1 5 b及び 1 5 dとはそれぞれ板面が平行で、 一方の薄板 1 5 a (或いは 1 5 c ) と他方の薄板 1 5 b (或いは 1 5 d ) とは板面が直交するように配置さ れ、 各後端部がベース 1 4に固定され、 （後端部に対して） 先端側が上下方向及 び左右方向に弾性的に変形自在にしている。
さらに各薄板 1 5 i ( i = a〜d ) にはそれぞれ厚み方向に分極された板状の 圧電素子 1 6 i ( 1 6 dは図示しない） が各薄板 1 5 iの前寄りの位置に装着さ れている。 圧電素子 1 6 iはュニモルフタイプの圧電素子を用いている。 各圧電 素子 1 6 iの両面の電極はその圧電素子 1 6 i を駆動するための 2本のケーブル 1 9がそれぞれ接続されており、 それらケーブル 1 9はべ—ス 1 4の上下、 左右 付近に設けた挿通孔 1 4 aに通され、 その後端付近で接着剤 2 8で固定された後 、 チューブ 8の内部を通って電気コネクタ 1 1 8 aの接点に至る。 そして、 制御 回路 1 3 0に接続されるようになっている。
4枚の薄板 1 5 iの先端にレンズホルダ 1 7が接着固定されており、 このレン ズホルダ 1 7には集光光学系としての対物レンズ 1 8と、 光伝達手段としての光 ファイバ 6 bの先端部、 つまり光ファイバ先端部 2 0とが固定されている。 この レンズホルダ 1 7は対物レンズ 1 8を取り付ける枠部と、 この枠部から後方側に 円錐 （コーン） 形状の延出枠部を延出して、 対物レンズ 1 8の光軸 0上に位置す る延出枠部の頂点部分に設けた小さな孔に光ファィバ先端部 2 0を圧入する等し て固定している （対物レンズ 1 8の光軸〇上に光ファイバ先端部 （光ファイバ末 端部） 2 0が配置されている） 。
そして、 圧電素子 1 6 i に駆動信号を印加することにより、 板状の圧電素子 1 6 i と薄板 1 5 iの組合せは、 その後端側に対して先端側を板面に垂直方向に曲 がるように変形させて、 その先端に保持されたレンズホルダ 1 7もその変形によ り曲げられた方向に移動できるようにして、 このレンズホルダ 1 7で保持された 光ファイバ先端部 2 0と対物レンズ 1 8とを共に移動して、 出射される光を走査 できるようにしている。
この際、 極〈細い光ファイノ 先端部 2 0を焦点とするようにして拡開して出射 された光を対物レンズ 1 8で集光し、 被検部側の焦点 2 1の位置でフォーカスす るような光を出射する。
また、 上記圧電素子 1 6 a、 1 6 b、 1 6 c、 1 6 dでの駆動により、 焦点 2 1 を図 2の水平方向 （X方向） 2 2と縱方向 （Y方向） 2 3に走査して焦点 2 1 を含む走査面 2 4を走査できるようにしている。 この走査面 2 4は光プローブ 1 1 2 Aの軸方向に対して略垂直な平面となる。
なお、 対物レンズ 1 8は例えば開口数が◦. 3以上のものが採用される。 なお、 図 2から分かるようにべ一ス 1 4の中心の孔に挿通して固定された光フ アイバ 6 bに対し、 圧電素子 1 6 a、 1 6 b、 1 6 c、 1 6 dを駆動するケ一ブ ル 1 9は中心から偏心した上下、 左右の挿通孔 1 4 aを挿通して、 両者の間をべ —ス 1 4により離間させる離間部或いは隔壁部 1 4 bを形成している。 そして、 その先端側では各ケーブル 1 9が光ファイバ 6 bと接触しないようにしている。 —方、 先端カバ一ュニッ 卜 1 2はカバ一ホルダ 2 5とこのカバーホルダ 2 5に 固定されたカバ一ガラス 2 6からなり、 カバ—ホルダ 2 5は光学枠 1 0の先端部 に固定されている。 また、 これらの構造によりプローブ先端部 9は密閉されてい o
図 4はファイバ走査タイプの光プローブ 1 1 2 Bの構造を示す。 この光プロ— ブ 1 1 2 Bは図 2の光プローブ 1 1 2 Aの光学ュニッ 卜 1 1 Gと異なる光学ュニ ッ 卜 1 1 Hが採用されている。
図 2の光学ュニッ 卜 1 1 Gでは可動される薄板 1 5 iの先端にレンズホルダ 1 7を介して対物レンズ 1 8を取り付けていたが、 この光学ュニッ 卜 1 1 Hでは対 物レンズ 1 8を光学枠 1 0側に取付けて可動させない構造にし、 光ファイバ 6 b 側のみを可動させる構造にしている。
図 4に示すようにこの光プローブ 1 1 2 Bでは、 その先端部 9に設けた光学ュ ニッ ト 1 1 Hでは、 カバ一ガラス 26の近傍の内側にリング状のレンズホルダ 1 7' により対物レンズ 1 8が光学枠 1 0に固定されている。
また、 対物レンズ 1 8の光軸〇に沿うようにべ一ス 1 4の後端で接着剤 27で 接着され、 ベース 1 4から前方に延出された光ファイバ 6 bの先端部 20はファ ィバホルダ 29の中心孔に圧入されて固定されている。 このファイバホルダ 29 の四角形状の外面は図 2のレンズホルダ 1 7の場合と同様に薄板 1 5 iの先端に 固着されている。
また、 図 2の光プローブ 1 1 2 Aでは電気コネクタ 1 1 8 aに抵抗 Rを接続し ているが、 この光プローブ 1 1 2 Bでは抵抗が接続されていないで、 解放状態で ある。
その他の構成は図 2と同様であり、 同一の構成要素には同じ符号を付け、 その 説明を省略する。
図 5は光源ュニッ 卜 1 1 3の構成を示す。
光源ュニッ 卜 1 1 3は、 L D 1 23と、 PMTユニッ ト 1 24とを有し、 PM Tユニッ ト 1 24は、 コネクタ 1 5 1 と、 フォトマルチプライアチューブ （ PM T) 1 52と、 ヘッ ドアンプ 1 53とから構成されている。 PMT 1 52は、 光 信号を電気信号に変換する素子であり、 変換した電気信号をヘッ ドアンプ 1 53 に出力する。 へッ ドアンプ 1 53は、 PMT 1 52からの電気信号を増幅してコ ネクタ 1 26に出力する。
このような光源ユニット 1 1 3において、 L D 1 23で発生するレーザ光は、 図 1に示すように、 端部 1 25 b、 力ブラ 1 25、 端部 1 25 a、 コネクタ 1 2 2を介して光プローブ 1 1 2 Iへ伝送され、 光プローブ 1 1 2 I内のスキャナに て被検体を光走査する。 光プローブ 1 1 2 I内のスキャナ機構にて走査し、 被検体から反射する光信号 は、 光ファイバ 6 b、 コネクタ 1 22、 端部 1 25 a、 力ブラ 1 25、 端部 1 2 5 dおよびコネクタ 1 5 1 を介して、 PMT 1 52に伝送される。 PMT 1 52 は、 この光信号を電気信号に光電変換し、 その光電変換された電気信号をヘッド アンプ 1 53へ伝送し、 ヘッ ドアンプ 1 53は、 入力された信号を增幅する。 こ の増幅された電気信号は、 信号線 1 24 b、 コネクタ 1 26、 信号線 1 1 5 a、 コネクタ 1 35を介して画像化装置 1 1 5に与えられる。
なお、 信号線 1 1 5 aは複線になっており、 そのうち信号線 1 1 5 a— 1 を介 して上記電気信号を伝送し、 一方、 信号線 1 1 5 a_ 2及び信号線 1 24 c— 2 を介して PMT 1 52の感度を制御する制御信号を画像化装置 1 1 5から伝送す る。
画像化装置 1 1 5の構成について、 図 6を参照して説明する。
画像化装置 1 1 5は、 A/D変換を行う A/Dコンバータ 1 40と、 画像化の 信号を 1 フレーム分記憶するフレームメモリ 1 4 1 と、 画像化の信号等を一時的 に記憶する等に使用されるメインメモリ 1 42と、 画像化の制御動作を行う C P U 1 43と、 信号の入出力に使用される I/Oポート 1 44と、 C P U 1 43の 動作プログラム等を格納するハードディスク装置 1 50とを有し、 A/Dコンパ —タ 1 40以外はァドレスバス 1 45とデータバス 1 46を介して相互に接続さ れている。
また、 外部クロック発生器 1 1 7からのクロック信号が I/Oポー卜 1 44等 のクロック信号を必要とする各部に印加され、 かっこのクロック信号は信号線 1
1 5 bを介して制御装置 1 1 4側にも供給され、 上述したようにスキャナ機構に 対する駆動信号の生成に用いられる。 そして、 X駆動回路 1 48と Y駆動回路 1 49の各駆動信号はスキャナ機構を構成する圧電素子 1 6 b， 1 6 dと 1 6 a、
1 6 cに印加され、 圧電素子 1 6 b， 1 6 dを X方向に、 圧電素子 1 6 a、 1 6 cを Y方向に振動させ、 振動方向に光を走査させることになる。
この画像化装置 1 1 5の動作を説明する。
画像化装置 1 1 5に入力されるクロック信号は、 制御装置 1 1 4側に送られ、 X駆動回路 1 48と Y駆動回路 1 49それそれで生成された X駆動信号及び Y駆 動信号は光プローブ 1 1 21のスキャナに印加し、 スキャナから出射される光を 被検体側に X、 Y方向に 2次元的に走査する。 その戻り光は光ファイバ 6 bの先 端面で受光され、 光源ュニッ 卜 1 1 3の PMTユニッ ト 1 24を経て画像化装置 1 1 5の A/Dコンバータ 1 40に入力される。
A/Dコンバータ 1 40は、 信号線 1 40 aを介して入力される電気信号を A /D変換してデジタル信号を出力する。
このデジタル信号はフレームメモリ 1 41にデータとして 1ラインごとに次々 に格納される。
フレームメモリ 1 41に格納されたデータは、 C PLM 43により I/Oポ一 卜 1 44を介してメインメモリ 1 42に書き込まれる。 すなわち、 図 6に示すよ うに、 C P U 1 43は、 制御線 1 43 a、 I/Oポー卜 1 44、 制御線 1 44 a を介してフレームメモリ 1 41に対し、 ァドレスバス 1 45の経路を介してデ一 タのァドレスを指定する。
そして指定されたァドレスのデータを、 I/Oポ一卜 1 44およびデータバス 1 46の経路でメインメモリ 1 42に格納するよう制御する。 一方、 メインメモ リ 1 42に格納されたデータの読み出しは、 C P U 1 43によりァドレスバス 1 45を介して指定されたァドレスのデータがデータバス 1 46を介して I/Oポ —卜 1 44に転送されるよう、 制御線 1 43 aを介して制御する。
そして、 I/Oポ一卜 1 44内の図示しない D Aコンバータでアナログ信号に 変換されて映像信号となり、 信号線 1 44 aを介してモニタ 1 1 6へ送られ画像 表 される。
なお、 フレームメモリ 1 41へのデータ格納と、 フレームメモリ 1 41からの データを読み出しとは、 並行して実行される。 また、 C P U 1 43は、 上記デ一 夕の転送以外の、 画像化装置 1 1 5内の制御および演算処理を行う。
なお、 スキャナの 2次元走査のうち、 X方向の走査は、 周波数が数 k H z程度 の正弦波による共振駆動にて行う。 一方、 Y方向の走査は、 周波数が数 H z〜数 1 0 H z程度で駆動する。 より具体的には、 光プローブ 1 1 2 Bの場合には、 Y 方向の走査の周波数が 30 H zで標準のテレビ信号のフレームレー卜と互換性の ある周波数となるように設定され、 これに対し光プローブ 1 1 2 Aの場合は Y方 向の走査の周波数が例えば 5 H z程度にしている。
このような構成の光プローブシステム 1 1 1の動作を以下に説明する。
心臓の付近の臓器等を観察するような場合には、 光プローブ 1 1 2 Bを光源ュ ニッ ト 1 1 3及び制御装置 1 1 4に接続する。
—方、 心臓から離れた部分のように動きの少ない臓器等を観察する場合には、 光プローブ 1 1 2 Aを接続する。 すると、 接続された光プローブ 1 1 2 1が識別 回路 1 3 1で識別され、 X駆動回路 1 4 8及び Y駆動回路 1 4 9には識別された 光プローブ 1 1 2 Iに適した周波数の外部クロックが入力され、 そのクロック (こ 同期して X駆動信号と Y駆動信号とを生成する。
例えば、 光プローブ 1 1 2 Bの場合には、 光プローブ 1 1 2 Aの場合よりも高 い周波数の X駆動信号と Y駆動信号とに設定され、 動きの影響の少ない画像が得 られるようにする。 これに対し、 光プローブ 1 1 2 Aの場合には、 光プローブ 1 1 2 Bの場合よりも低い周波数の X駆動信号と Y駆動信号で駆動され、 この場合 画像化装置 1 1 5側では光プローブ 1 1 2 Bの場合と同じクロックで画像化を行 うので、 高い解像度の画像が得られるようになる。
続いてプローブ先端部 9を、 検査したい部分に押し当てる。 このとき被検部は 先端部 9で固定されているため画像ぶれが少な〈なる。
図 7 A〜図 7 Dは粘膜 3 0に押しつける等して観察する様子を示す。 図 7 Aは 粘膜 3 0の面に対し、 光プローブ 1 1 2 Iの軸方向を垂直にして観察する様子を 示し、 これに対し、 図 7 Bは光プローブ 1 1 2 Iの先端面を押しつけて観察する 様子を示す。
図 7 Bの場合には、 光プローブ 1 1 2 Iの先端面を粘膜 3 0に押しつけること により、 押しつけられた部分の粘膜 3 0が伸びてその部分の粘膜 3 0が薄くなり 、 相対的に粘膜 3 0の深部側に焦点 2 1 (による観察面 S f (或いは走査面 2 4 ) ) が設定され、 深部側をを観察できる状態になる。 つまり、 被検部に押しつけ る強さを調節することにより、 観察する深さを調整できる。
また、 図 7 C及び図 7 Dは図 7 A， 図 7 Bの場合における光プローブ 1 1 2 I の軸方向を粘膜 3 0の面と垂直な方向から、 垂直な方向と異なる傾けて観察した 様子を示す。 押しつける方向の角度を調整することにより、 観察面 S f の角度を 調整することができる。
続いて、 光プロ—プ 1 1 2 Iの光ファイバ 6 bにレーザ光が入射され、 光学ュ ニッ ト 1 1 G或いは 1 1 Hのスキャナで光走査を行う動作を説明する。
この光ファイバ 6 bの後端に入射されたレーザ光は光ファィバ先端部 2 0を焦 点とするようにして拡開して出射した後に、 対物レンズ 1 8によって集光され、 カバ—ガラス 2 2を透過した後に被検部で焦点 2 1 を結ぶ。
また焦点 2 1 からの反射光は入射光と同じ光路を通り、 再びファイバ先端部 2 0で光ファイバ 6 bに入射される。 つまり、 光ファイバ先端部 2 0と被検部の焦 点 2 1 とは対物レンズ 1 8の共焦点の関係にある。
この焦点 2 1以外からの反射光は、 入射光と同じ光路を通ることができず、 し たがって光ファイノ \'先端部 2 0のファイバに殆ど入射されない。 従って光プロ一 ブ 1 1 2 Iは共焦点光学系を形成する。
また、 この状態で X駆動回路 1 4 8によって圧電素子 1 6 b、 1 6 dを駆動さ せる。 ここで、 圧電素子 1 6 iの動作を説明する。
これらの圧電素子 1 6 i に電圧を加えると、 その厚みが変化する。 圧電素子 1 6 iに正の電圧を加えると厚みが厚くなるように変形し、 これに伴って圧電素子 1 6 は長さ方向には縮む。 この時、 圧電素子 1 6 iは長さが変わらない薄板 1 5 iに接着されているため、 全体として圧電素子 1 6 i側に曲がるように変形す るようになっている。
逆に圧電素子 1 6 i に負の電圧を加えると厚みが薄くなるように変形し、 これ に伴って圧電素子 1 6 iは長さ方向には伸びる。 ここで、 圧電素子 1 6 iは長さ が変わらない薄板 1 5 i に接着されているため、 全体として薄板 1 5 "i側に曲が るようになっている。 ここで、 向かい合った 2つの圧電素子 1 6 b、 1 6 dに一 方は圧電素子側に、 もう一方は薄板側に変形するように極性が逆の駆動信号を印 加すると、 これらは水平方向 2 2の同一方向に変形する。
光プローブ 1 1 2 Aの場合には、 圧電素子 1 6 b、 1 6 dに極性が逆の交流を 加えると、 レンズホルダ 1 7が振動し、 これによつて対物レンズ 1 8と光フアイ バ先端部 2 0も移動して、 レーザ光の焦点 2 1の位置は走査面 2 4の X方向 2 2
(図 2で紙面に垂直方向） に走査される。 図 4に示す光プローブ 1 1 2 Bの場合には対物レンズ 1 8は固定されており、 光ファィバ先端部 2 0側のみが移動して、 レーザ光の焦点 2 1の位置は走査面 2 4の X方向 2 2 (図 4で紙面に垂直方向） に走査される。
これらの場合、 その系の共振周波数で駆動すると大きな変位が得られる。 また 、 X駆動と同様に、 Y駆動回路 1 4 9によってレーザ光の焦点 2 1の位置は走査 面 2 4の Y方向 2 3に走査される。
ここで Y方向の振動の周波数を、 X方向の走査の周波数よりも充分に遅〈する ことによって、 焦点は図 4 3のように走査面 2 4を水平方向に高速で振動しなが ら上から下方向 （Y方向） に順に走査する。 これにともなって、 この走査面 2 4 の各点の反射光が光フアイバ 6 bによって伝えられる。
光ファイバ 6 bの先端部 2 0に被検部側から入射された光は、 光源ュニッ 卜 1 1 3の力ブラ 1 2 5を経て P M Tユニッ ト 1 2 4に導かれ、 光の強度に応じた電 気信号に変換された後、 画像化装置 1 1 5に入力される。
画像化装置 1 1 5では、 X駆動回路 1 4 8、 Y駆動回路 1 4 9の駆動波形をク ロックにより判断して、 焦点位置がどこのときの信号出力であるかを計算し、 さ らにこの点における反射光の強さを計算し、 これらを繰り返すことによつて走査 面 2 4の反射光を画像化し、 画像化装置 1 1 5内のフレームメモリ 1 4 1に画像 データとして一時格納し、 この画像データを同期信号に同期して読み出し、 モニ 夕 1 1 6に走査面 2 4を走査した場合の焦点位置の 2次元反射光強度の画像を表 示する。 また、 必要に応じて画像データをハードディスク装置 1 5 0に記録する o
本実施の形態によれば、 観察対象に応じて、 分解能が高い光プローブ 1 Γ2 Α と、 走査スピードが大きい光プローブ 1 1 2 Bを使い分けて使用できる。 従来で は、 このような使い分けができなかった。
本実施の形態では図 8に示すように走査面を走査するが、 圧電素子 1 6 iでは 同じ値の駆動信号でも往路と復路とは異なる変位量となるヒステリシス特性を示 すので、 このヒステリシス特性による画像の劣化を解消するため、 往路或いは復 路の一方のみでサンプリングを行うようにしている。
図 8で符号 a→ b→ c→d→e→f 〜n→o→p→o→r " d ~ c→b→aと 走査した場合、 従来は各走査の途中でサンプリングしたデータを画像化していた が、 本実施の形態では a→b、 c→d、 e→f 、 · ··、 m→n、 o→pの場合での 走査の際にサンプリングしてそのデータを画像化するようにしている。 このよう に一方の向きに傾動走査する場合でのみ、 サンプリングすることにより、 簡単な 構成でヒステリシス特性の影響のない画像を得られるようにしている。
本システム 1 1 1 によれば、 光ファイバ &対物レンズ一体走査タイプの光プロ ーブ 1 1 2 Aと、 光ファイバ走査タイプの光プローブ 1 1 2 Bとのいずれも使用 でき、 観察対象に応じてその観察に適した観察画像が得られる。
なお、 上述の説明では 2つのタイプの光プローブ 1 1 2 A、 1 1 2 Bの走査夕 イブの種類を使い分けて使用する例で説明したが、 同じタイプの光プローブ 1 1 2 A (或いは、 1 1 2 B ) でも、 プローブの径、 スキャナのサイズを変える等し て、 それぞれ異なる共振周波数でスキャナを駆動するようにすることもできる。 つまり走査タイプは同じでも、 使用する用途に応じた種類のものを用意し、 識別 回路 1 3 1でその種類を識別して、 その識別した種類の光プローブに対し、 それ に内蔵されたスキャナを共振周波数で駆動するようにしても良い。
また、 画像化装置 1 1 5側でも、 識別回路 1 3 1による識別信号を受けて、 そ の場合に適した画像化の処理を行うようにしても良い。
次に図 9 Bに示す非等間隔パルスによってサンプリングした場合について説明 する。
従来は図 5 4 Aに示すように、 X方向は非線形である正弦波で駆動するため、 等間隔パルス （図 5 4 B参照） を基準に A / Dコンバータでサンプリングすると 、 図 5 4 Aの X軸 （縦軸） のように、 X方向の中央部付近は粗く、 端部へ行くに 従って細か〈サンプリングされることになり、 モニタで画像化した場合、 図 5 4 Cのように、 中央部分が広がり、 端部へ行〈にしたがってつぶれ、 歪んだ画像と なってしまつ。
そこで、 本実施の形態では、 図 9 Bに示すサンプリングパルスにより画像化し た際に X方向の各画素が等間隔になるように （図 9 A参照） 、 非等間隔パルスに よってサンプリングして、 図 9 Cのような歪みのない画像とする。
このために、 まず、 あらかじめ画像化装置 1 1 5内のハードディスク装置 1 5 0に、 X方向の波形データと共に非等間隔パルス波形を、 時間軸を基準とした同 一のファイルとして作成、 保存しておく。 ただしこのとき、 共振駆動するため、 図 9 Aのように、 駆動波形 Aに対し、 実際の X方向の走査位置 Bは 90°位相が 遅れるので、 あらかじめ駆駆動波形に対して非等間隔パルス波形を 90°遅らせ て作成、 保存しておく。 また、 X方向の画像は正弦波の立上り時のみ表示するこ ととする。
非等間隔パルスのパルス数 pは、 X方向周波数を fx、 外部クロック発生器 1 1 7のクロック周波数を f elkとすると、 p = f clk/f Xである。 また、 非等間 隔パルスは、 任意の時間を t、 任意の X方向の走査位置を X、 X方向の画素数を X maxとすると、 t二 ( ρ/27Γ ) x a「 c c o s ( 1 -2 X/ ( Xmax- 1 ) ) が成り立つ。 この式に、 Xを 0から Xmax— 1 まで 1ずつィンクリメン卜したと きの各時間 tの値で非等間隔パルスの間隔を設定し、 非等間隔パルス波形を作成 する。
このように、 駆動波形 Aによってスキャナを駆動し、 なおかつ非等間隔パルス によってサンプリングすることで、 画像歪みがなく、 なおかつ共振駆動による位 相ずれのない画像が得られる。
次にフレームレ一卜を向上させることができるライン補間の方法を、 図 1 0を 用いて説明する。
図 6に示す A/Dコンバータ 1 40によって A/D変換されたデータは、 1ラ ィンごとに次々とフレームメモリ 1 41に蓄積されていく。 蓄積されたデータを 、 C P U 1 43によってすべて読み出すのではなく、 例えば 2ラインにっき 1ラ インの割合で間引いて読み出す。 間引いて読み出されたデータは、 I/Oポ一卜 1 44、 データバス 1 46を介してメインメモリ 1 42に書き込まれる。 書き込 まれたデータは C PU 1 43によりメインメモリ 1 42から読み出される。
このとき、 上記で間引かれた回数だけ同じラインを複数回読み出し、 I/Oポ 一卜 1 44を介して、 モニタ 1 1 6へ画像として出力される。
以上のラインを間引いて、 複数回同じラインを表示する流れを、 図 1 0のフロ —チャートを用いてい説明する。 まず、 ステップ S 1で X方向の表示画素数 Xma x、 Y方向の表示ライン数 Ymaxをあらかじめ画像化装置 1 1 5内のハードデイス ク装置 1 50内に記憶しておく。 次に、 ステップ S 2で間引かれるライン数の割 合、 および何倍にコピーされるかの倍数 kを設定する。 そして、 ステップ S 3に おいてスキャンを開殆し、 ステップ S 4でライン補間処理、 すなわちラインの間 引きおよびコピー処理を含むスキャニングを実行し、 ステップ S 5でスキャンを 終了しない限り実行し続ける。
このステップ S 4におけるライン補間を含むスキャニングの流れを、 図 1 1の フローチヤ一卜を参照して説明する。 まず、 ステップ S 1 1で表示される画像の ライン数を表すィンデックス iを i =0に初期化する。 つぎに、 ステップ S 1 2 でインデックス iが Ymax未満 （ iく Ymax) かどうか判断する. この判断が真で あれば、 ステップ S 1 3でコピーされるライン数を表すィンデックス： jを： j =0 に初期化する。 次にステップ S 1 4で iライン目のデータをフレームメモリ 41 から読み出し、 ステップ S 1 5でメイ ンメモリ 42に書き込むよう、 C PU 43 が制御する。
次に、 ステップ S 1 6でインデックス： jが： j < kかどうか判断する。 この判断 が真であれば、 ステップ S 1 7でメインメモリ 42に書き込まれた iライン目の データを読み出し、 これをステップ S 1 8で i + jライン目のデータとして、 I /0ポート 1 44を介してモニタ 1 1 6に表示して、 ステップ S 1 9でインデッ クス jをインクリメントし、 上記のステップ S 1 4に戻り、 ステップ S 1 6での j < kかどうかの判断し、 コピ一されるラインをすべて表示し終えるまで繰り返 す。
ステップ S 1 6において j <kが偽、 すなわち、 iライン目のデータを kで設 定した分だけコピーして表示し終えたら、 ステップ S 20で "i i +kにより i に i +kを格納して、 iく Ymaxかどうかの判断に戻り、 i +kライン目のデ一 夕、 およびそのデータをコピーしたデータを表示することを繰り返す。
ステップ S 1 2において iく Ymaxかどうかの判断が偽、 すなわち 1フレ一ム 分のデータを表示し終えたら、 本サブルーチンを終了し、 スキャンを終了するか どうかの判断をし、 終了しない限り、 次のフレームの画像を、 上記の流れによつ て上書きすることを繰り返す。 このようにして、 フレームメモリ 1 41に格納さ れている全データを表示するのではなく、 間引いた後、 間引かれた分だけコピー して表示する。
従って、 非等間隔パルスによるサンプリングをすることにより、 画像歪みがな く、 また共振駆動による位相ずれのない画像が得られる。 なお、 後述の光プロ一 ブ 1 70 A、 1 70 B、 1 76 B、 201 A、 22 1 A, 23 1 A、 40 1 A、 43 1 、 45 1 も本実施の形態で駆動できる。
(第 2の実施の形態）
次に図 1 2 Aないし図 1 9を参照して本発明の第 2の実施の形態を説明する。 本実施の形態は組立が簡単にできて低コス卜化が可能で、 しかも共振による干渉 の影響を軽減できる光プローブを提供することを目的とする。
図 1 2 Aは組立前の駆動ュニッ 卜 1 6 1及びこの駆動ュニッ 卜 1 6 1の後端に 取り付けられる支持部材 1 62とを分解して示す。 この駆動ュニッ 卜 1 6 1はス テンレス板 （ S U S板） 等の 1枚のパネ板材により長方形状の底板部 1 63 aと 側板部 1 63 bとが後端側の小さい連結部 1 63 cで連結して形成されるように スリット 1 63 dを設けている。
この底板部 1 63 aと側板部 1 63 bとには長方形の薄板状のュニモルフの圧 電素子 1 64 a及び 1 64 bとがそれそれ貼着される。 なお、 一方の板部、 例え ば底板部 1 63 aは側板部 1 63 bよりも先端側が長く形成され、 先端部の外面 部分が図 1 2 Cに示すように先端枠 1 65に接着剤等で固定できるようにしてい o
図 1 2 Aに示すパネ板材は連結部 1 63 cで直角に折り曲げられ、 そして、 そ の後端部分の内側の直角にされた 2面が直方体形状で光ファイバ 1 66を通す孔 が設けられた支持部材 1 62に接着剤等で固定される。
その後、 図 1 2 Bに示すように折り曲げられたバネ材の先端の 2面に、 図 1 2 Cに示す対物レンズ 1 66及び光ファイバ 1 67の先端が固定されたレンズホル ダ 1 68 aが接着剤等で固定され、 さらに圧電素子 1 64 a及び 1 64 bに駆動 信号を印加する信号線 1 69等 （図 1 2 C参照） を接続して 2次元的な走査を行 うスキャナ 1 70 Aが図 1 3のように形成される。 なお、 図 1 3は信号線 1 69 を示していない。
スキャナ 1 7 O Aはチュ—ブ 1 7 1の先端開口に取り付けた硬質の先端枠 1 6 5にその底板部 1 6 3 aの先端外面が固定され、 図 1 2 Cに示すように光フアイ バ&対物レンズ一体走査タイプの光プローブ 1 7 3 Aが形成される。 なお、 先端 枠 1 6 5の開口はカバ一ガラス 1 7 2で閉塞されている。
そして、 信号線 1 6 9により圧電素子 1 6 4 bには X方向に駆動する駆動信号 を印加し、 他方の圧電素子 1 6 4 aには Y方向に駆動する駆動信号を印加するこ とにより、 光ファイバ 1 6 7の先端と対物レンズ 1 6 6とを一体的に X及び Y方 向に振動させて光を 2次元的に走査することができるようにしている。
この光プローブ 1 7 3 Aは 1枚のパネ板材に 2つの圧電素子 1 6 4 a及び 1 6 4 bを貼着して、 折り曲げる等して簡単に製造することができる。 また、 この光 プローブ 1 7 3 Aでは X及び Y方向にそれぞれ 1つの圧電素子 1 6 4 b及び 1 6 4 aで振動して走査できるので、 対にした 2つの圧電素子で行う場合よりも簡単 な構成で組立が簡単にでき、 低コスト化することができるし、 軽量化することも できる。
また、 それぞれ対の圧電素子で 2次元的に振動させるスキャナの場合に比べ、 一方の振動による走査の影響が他方の振動による走査に影響を及ぼすことを軽減 できる。
なお、 支持部材 1 6 2は、 パネ板材の先端側と後端側とでねじれ等が発生する のを防止する機能を持つ。 つまり、 この支持部材 1 6 2を用いないと、 パネ板材 の先端側と後端側とでねじれが発生する可能性があるが、 支持部材 1 6 2により そのねじれの発生を有効に防止できる。
なお、 上述の説明では、 駆動ュニッ 卜 1 6 1ではパネ板材の一方の面に板状の 圧電素子 1 6 4 a、 1 6 4 bを、 長手方向に直交する方向に隣接して貼着してュ 二モルフの圧電ァクチユエータを構成したが、 図 1 2 Dに示す駆動ユニッ ト 1 6 1 ' のように、 パネ板材の他方の面にも板状の圧電素子 1 6 4 a ' 、 1 6 4 b ' をそれぞれ貼着してバイモルフの圧電ァクチユエ一夕を構成しても良い。 圧電素 子 1 6 4 a ' と 1 6 4 b ' はそれぞれ圧電素子 1 6 4 aと 1 6 4 bと同じ形状で ある。 なお、 図 1 2 Dは例えば図 1 2 Aの右側から見たような図で示している。 また、 駆動ュニッ 卜 1 6 1 と 1 6 1 ' とを組み合わせた駆動ュニッ 卜を採用し ても良い。 例えば、 低速駆動側をュニモルフの圧電ァクチユエ—夕とし、 高速駆 動側をバイモルフの圧電ァクチユエ一夕としても良い。
図 1 2 Aの駆動ュニヅト 1 6 1及び支持部材 1 6 2を用いて図 1 2 Cに示す光 ファイバ &対物レンズ一体走査タイプの光プローブ 1 7 3 Aを組み立てる場合を 説明したが、 駆動ュニッ 卜 1 6 1及び支持部材 1 6 2を用いて以下に説明するよ うに光ファイバ走査タイプの光プローブ 1 7 3 Bを組み立てることもできる。 図 1 4は光ファイバ走査タイプの場合のスキャナ 1 7 0 Bを示す。 図 1 3のス キヤナ 1 7 O Aでは直角に折り曲げられた底板部 1 6 3 aと側板部 1 6 3 bに対 物レンズ 1 6 6と光ファイノ S' 1 6 7の先端とを固定したレンズホルダ 1 6 8 aを 取り付けたが、 図 1 4に示すスキャナ 1 7 0 8では底板部 1 6 3 aと側板部 1 6 3 bの先端側に光ファイバ 1 6 7の先端を固定したファイバホルダ 1 6 8 bを取 り付けるようにしている。
そして、 図 1 5に示すように対物レンズ 1 6 6は光ファイバ 1 6 7の先端面の 前方側でカバ一ガラス 1 7 2が固定される先端枠 1 6 5で固定するようにしてこ の図 1 5に示す光プローブ 1 7 3 Bが形成される。
この場合には、 2つの圧電素子 1 6 4 a、 1 6 4 bに駆動信号を印加すると、 ファイバホルダ 1 6 8 bと共に光ファイバ 1 6 7の先端が 2次元的に振動される ことになる。 この光プローブ 1 7 0 Bも上述の光プローブ 1 7 O Aの場合と同様 の効果を有する。
図 1 6は図 1 2 Aの第 1変形例のパネ板材等を示す。 図 1 2 Aでは底板部 1 6
3 aが側板部 1 6 3 bより長く していたが、 図 1 6では底板部 1 6 3 aと側板部 1 6 3 bとの長さが同じで、 貼着される圧電素子 1 6 4 a及び 1 6 4 bの長さを 異なるようにしている。
図 1 6の場合には、 圧電素子 1 6 4 aの長さを圧電素子 1 6 4 bより短く し、 かつ信号線 1 6 9を先端側に接続している。 この変形例によれば、 圧電素子 1 6
4 a及び 1 6 4 bの一方を共振的に振動させても他方の圧電素子側はその共振周 波数と異なる周波数に共振点を持っため、 一方の振動により他方が干渉を受ける ことを防止できる。
図 1 6では同じ長さの底板部 1 6 3 a及び側板部 1 6 3 bに長さが異なる圧電 素子 1 6 4 a及び 1 6 4 bを貼着したが、 図 1 7に示す第 2変形例のように長さ が異なる底板部 1 6 3 a及び側板部 1 6 3 bに長さが異なる圧電素子 1 6 4 a及 び 1 6 4 bを貼着しても図 1 6の場合と同様に効果を有するようにできる。
図 1 8 Aは第 3変形例のパネ板材等を示す。 図 1 2 Aでは先端側から切り欠い てスリッ ト部 1 6 3 dを形成したが、 図 1 8 Aではさらに後端側からも切り欠い て前記スリッ 卜部 1 6 3 dに隣接したスリッ 卜部 1 6 3 eを形成したものである そして、 図 1 8 Aのパネ板材は直角に折り曲げられて図 1 8 Bのようにされる 。 なお、 図 1 8 8は図 1 8 Aのパネ板材は直角に折り曲げた場合、 その後端側、 つまり左側から見た図である。 図 1 8 Bの折り曲げられたパネ板材の先端には例 えば図 1 9に示すように光ファイバ 1 6 7の先端を固定したファイバホルダ 1 7 5 bが取り付けられてスキャナ 1 7 6 Bが形成される。 また、 折り曲げられたバ ネ板材の一方 （つまり底板部 1 6 4 a ) の後端はべ—ス部材 1 7 7の前端面に接 着剤 1 7 8 aで固定される。
また、 光ファイバ 1 6 7の先端面のすぐ前には対物レンズ 1 6 6が先端カバー 1 7 9に取り付けられている。 この先端カバ一 1 7 9には対物レンズ 1 6 6の前 の開口にカバーガラス 1 7 2が取り付けられている。 また、 この先端カバ一 1 7 9には硬質の先端筒 1 8 0の前端に固定され、 この先端筒 1 8 0の後端はベース 部材 1 7 7に固定されている。 また、 このべ—ス部材 1 7 7に、 可撓性のチュー ブ 1 7 1の先端が固着されている。
また、 先端がファイバホルダ 1 7 5 bで固定された光ファイバ 1 6 7はベース 部材 1 7 7の貫通孔を揷通されて後端側に延出されるが、 遊びを持たせた状態で 貫通孔部分で接着剤 1 7 8 bで固着されている。
また、 圧電素子 1 6 4 a、 1 6 4 bに接続された信号線 1 6 9もべ—ス部材 1 7 7の貫通孔を挿通されて後端側に延出されるが、 遊びを持たせた状態で貫通孔 部分で接着剤 1 7 8 c、 1 7 8 dでそれぞれ固着されて光ファイバ走査タイプの 光プローブ 1 8 1 Bが形成されている。
なお、 図 1 9では光ファイバ走査タイプの光プローブ 1 8 1 Bを示したが、 フ アイバホルダ 1 7 5 bの代わりに対物レンズ 1 6 6と光ファイノ 6 7の先端と を固定したレンズホルダを用いることにより、 光ファイバ &対物レンズ一体走査 タイプの光プローブを形成できる。
本変形例も図 1 2で説明したものとほぼ同様の効果を有する。
(第 3の実施の形態）
次に本発明の第 3の実施の形態を図 20を参照して説明する。 本実施の形態は 簡単な構成で垂直断層像を得ることができる光プロ一ブを提供することを目的と したものである。
一般に、 光プローブにより深さ方向の断層像を得るには、 深さ方向にスキャナ を駆動する必要があるが、 対物レンズと光ファイバを一体的に 2次元走査するス キヤナでは、 さらに深さ方向に駆動するには、 スキャナの構成がきわめて複雑と なり、 その組立も困難になるので、 以下に説明するように簡単な構成で深さ方向 の成分を持つ断層像を得られるようにする。
図 20に示す光プローブ 20 1 Aは例えば図 2の光プローブ 1 1 2 Aにおいて 、 光ファイバ 6 bの出射端 20の前に光路を直交する側方に変更するプリズム 2 02を配置し、 このプリズム 202により長手方向に出射される光を直角方向に 反射して側方に導き、 さらに側面方向に対向配置した対物レンズ 203で集光し 、 透明のカバ一ガラス 204を経て側方に出射するようにしている。
このため、 本実施の形態では、 光プローブ 20 1 Aの外套チューブとなる可撓 性のチューブ 205は先端が閉塞され、 側方に開口するものが採用され、 また、 このチューブ 205の先端内側には側方に開口する部分にカバ一ガラス 204を 取り付けた硬質の光学枠 206を配置して先端部 207を形成している。
光学枠 206の後端内側にベース部材 208が固着され、 このべ—ス部材 20 8の中心孔を貫通した光ファイバ 6 bの先端はファイバホルダ 209の中心孔に 圧入等で固着され、 このファイバホルダ 209の上下、 左右の 4面は薄板 2 1 〇 a、 2 1 0 c、 2 1 0 b、 2 1 0 d ( 2 1 0 dは図示していない） で保持されて いる。
薄板 2 1 0 a、 2 1 0 c、 2 1 0 b、 2 1 0 dの後端はべ—ス部材 208で保 持され、 先端側の外面にはそれぞれ圧電素子 2 1 1 a、 2 1 1 b、 2 1 1 c、 2 1 1 d ( 2 1 1 b、 2 1 1 dは図示していない） が貼着されている。
また、 ファイバホルダ 209の前面にはプリズム 202が接着等で固定され、 光ファイバ 6 bの先端部 2 0から出射される光を斜面で直角方向に全反射し、 対 向する対物レンズ 2 0 3に入射されるようにしている。
この対物レンズ 2 0 3は薄板 2 1 0 cの先端側に設けた開口に接着剤等で取り 付けられており、 対物レンズ 2 0 3に対向する光学枠 2 0 6の開口及びチューブ 2 0 5の開口に取り付けたカバ一ガラス 2 0 4を経て側方に出射され、 焦点 2 1 5で収束する。
対となる圧電素子 2 1 1 b、 2 1 1 dは X駆動回路からの駆動信号が印加され 、 対となる圧電素子 2 1 1 a、 2 1 1 cは Y駆動回路からの駆動信号が印加され それぞれ X方向 2 1 2 (図 2 0の紙面に垂直な方向） 及び Y方向 2 1 3 図 2 0 で上下方向） に駆動される。 この場合の走査面 2 1 4は図 2◦で太い線で示す紙 面に垂直で上下方向を含む平面となり、 また Y方向 2 1 3は被検部の深さ方向と —致するので、 深さ方向に走査面 2 1 4を持つ画像が得られることになる。 なお、 プリズム 2 0 2はその斜面を図示のように固定部材 2 1 5を介して固定 しても良いし、 固定部材 2 1 5を用いることなくファイバホルダ 2 0 9に固定し うるようにしても良い。
図 2 0に示した光プローブ 2 0 1 Aでは光ファ 6 bと対物レンズ 2 0 3と を一体的に走査するものを示したが、 対物レンズ 2 0 3を光学枠 2 0 6側に取り 付けると、 光ファ '走査タィプの光プロ一ブを形成できる。
本実施の形態によれば、 2次元的に走査する簡単な構成で水平方向 （横方向） と、 深さ方向の走査が可能となるので、 垂直断層像を得ることができる。
(第 4の実施の形態）
次に本発明の第 4の実施の形態を図 2 1 を参照して説明する。 本実施の形態は 簡単な構成で深さ方向の成分を持つ断層像を得ることができる光プローブを提供 することを目的としたものである。
図 2に示した光プローブ 1 1 2 Aにおいては、 先端部 9の先端カバ—ユニッ ト 1 2が光軸〇に対して垂直であつたが、 図 2 1 に示す光プローブ 2 2 1 Aでは、 先端部 2 2 2に設けた先端カバ—ュニッ 卜 2 2 3が光軸 0に対して 9 0度とは異 なる所定の角度にしている。
先端カバーュニッ 卜 2 2 3は、 カバーホルダ 2 2 4とカバーガラス 2 2 5とか ら構成され、 カバ一ガラス 2 2 5はカバ一ホルダ 2 2 4に、 カバ一ホルダ 2 2 4 は、 チューブ 8で覆われ、 チューブ 8の先端と共に斜めで先端がカツ 卜された硬 質の光学枠 1 0の先端に接着固定されている。
その他は図 2で説明したものと同様であり、 その説明を省略する。
本実施の形態では、 先端カバーュニッ 卜 2 2 3の斜めの観察面となるカバーガ ラス 2 2 5の外面を組織に押し当てて観察すると、 走査面 2 4の画像は Y方向 2 3に走査していくにつれて深くなるような、 斜め断層像が得られる。
なお、 図 2 1の先端カバ—ュニッ 卜 2 2 3の傾斜角度は 1例に過ぎず、 任意の 斜め断層像を得るためにさまざまな角度で傾斜した構成としても良い。
本実施の形態によれば、 光軸 0方向と垂直でなく、 斜めに傾斜させた観察面を 設けているので、 傾斜により深さ方向の成分を持つ画像が得られるので、 斜め断 層像を得ることができる。
なお、 図 2に示した先端カバーユニッ ト 1 2と図 2 1 に示した先端カバ一ュニ ッ 卜 2 2 3とを光学枠 1 0に着脱自在で選択して装着できる構造にして、 使用者 が所望とする画像を得られるようにしても良い。
(第 5の実施の形態）
次に本発明の第 5の実施の形態を図 2 2を参照して説明する。 本実施の形態は 種々の観察面に対して適用範囲の広い光プローブを提供することを目的とする。 直視タイプの光プローブでは、 内視鏡チャンネルに挿入し、 プローブ先端部を 観察対象に押し当てて観察しようとした場合、 観察対象がプロ—プ先端部の先端 面に垂直であるような面を有する場合は有効であるが、 食道などの管状の組織を 観察する際に押し当てることが難しい。 一方、 側視タイプは、 管状の組織を観察 する際に有効であるが、 プローブ先端部に垂直な組織を観察する際に押し当てる ことが難しい。 このため、 本実施の形態では以下に説明するようにいずれの場合 でも観察できる構造にしている。
図 2 2に示す光プローブ 2 3 1 Aの先端部 2 3 2は、 図 2の光プローブ 1 1 2 Aにおける光学ュニッ 卜 1 1 Gの先端側を所定角度 （例えば 4 5度程度） 曲げた 構成の光学ュニッ 卜 2 3 2 Aにしている。
このため、 チューブ 8及びこのチューブ 8の先端内側に収納される光学枠 1 0 の先端面は （例えば 4 5度程度の角度で） 斜め方向でカツ 卜され、 この斜めに力 ッ 卜された開口部分にカバ一ホルダ 2 3 3によりカバ一ガラス 2 3 4を光学枠 1 0に取り付け、 斜め前方向にカバ—ガラス 2 3 4の面が臨むような先端カバ一ュ ニッ ト 2 3 5にしている。
また、 光学枠 1 0の後端を固定したベース 2 3 6は段差状に細幅にして前方側 に延出された延出部 2 3 7が形成され、 その長手方向に設けた貫通孔には光ファ ィバ 6 bの先端側が挿通されている。
この延出部 2 3 7にはその上下の面に先端側を途中で （例えば 4 5度程度） 折 り曲げたような薄板 2 3 8 a、 2 3 8 cが固着され、 その薄板 2 3 8 a、 2 3 8 cにおける先端側の外面には圧電素子 2 3 9 a、 2 3 9 cが貼着され、 また薄板
2 3 8 a . 2 3 8 cの先端内側の面にはレンズホルダ 2 4 0の上下の外面が固着 されている。
このレンズホルダ 2 4 0の先端内側には対物レンズ 2 4 1 が固着され、 その光 軸 0はカバ一ガラス 2 3 4の面及び対物レンズ 2 4 1の面と垂直で、 対物レンズ 2 4 1の中心軸に一致するように配置される。 またこのレンズホルダ 2 4 0にお けるコ一ン状に絞つた後端側の孔部に光ファイバ 6 bにおける屈曲した先端部 2 4 2が固着されている。
また、 延出部 2 3 7における左右の側面には薄板 2 3 8 d (及び図示しない 2
3 8 b ) が取り付けられ、 各薄板の先端側の外面には圧電素子 2 3 9 d (図示し ない 2 3 9 b ) が貼着され、 またその 2枚の薄板先端の内面にレンズホルダ 2 4 0の左右の面が固着されている。
そして、 圧電素子 2 3 9 a、 2 3 9 c及びこれらに垂直な圧電素子 2 3 9 d ( 及び 2 3 9 b ) を駆動することにより焦点 2 4 3を図 2 2の水平方向 （X方向） 2 4 4と垂直方向 （Y方向） 2 4 5に走査して、 焦点 2 4 3を含む走査面 2 4 6 を 2次元走査できるようにしている。
この光プローブ 2 3 1 Aによれば、 その先端部 2 3 2の観察用の先端面が先端 部 2 3 2の長手方向と垂直でなく、 傾斜しているので、 絰内視鏡チャンネル的に 光プローブ 2 3 1 Aで組織を観察する際、 先端部 2 3 2の長手方向に垂直な面の 組織の場合でも、 管状の面の組織の場合でも、 先端側を例えば 4 5度程度傾ける ことによりいずれの組織の場合にも容易に押し当て易く、 観察が容易に行うこと が可能となる。
(第 6の実施の形態）
次に本発明の第 6の実施の形態を図 23ないし図 25を参照して説明する。 本 実施の形態はフレームレー卜を向上したり、 Y方向の分解能を向上できる光プロ —ブを提供することを目的とする。 光プローブを用いてラスタスキャンを行う際 、 往復スキャンのうちの往路または復路のみの情報を画像化すると、 ライン数が 少なくなり、 フレームレ一卜が低く、 垂直方向 （画像の Y方向） の分解能が低下 してしまう。
—方、 圧電素子を用いたスキャナにはヒステリシス特性があり、 往路と復路で はわずかに異なる画像となるので、 往復両方の情報を画像化すると、 往路と復路 の画像を 1 ラインずつ交互に織り交ぜた歪んだ画像となってしまう。
このため、 以下に説明するような構成にして、 フレームレ一ト等を向上した画 像が得られるようにする。
図 23は本実施の形態における画像化装置 25 1の内部構成を示す。 この画像 処理装置 25 1は図 6において、 I/Oポート 1 44に接続されるフレームメモ リ 1 4 1の代わりに第 1 フレームメモリ 252と第 2フレームメモリ 253とし 、 A/Dコンバータ 1 40で A/D変換された 1 ライン毎のデジタル信号は信号 線 1 40 b及び 1 40 cを介して第 1 フレームメモリ 252及び第 2フレームメ モリ 253に交互に記憶されるようにしている。
A/Dコンバータ 1 40による第 1 フレームメモリ 252、 或いは第 2フレー ムメモリ 253の切換は、 信号線 1 43 a、 I/Oポート 1 44、 および信号線 1 44 eを介して、 C P U 1 43が制御する。 第 1 フレームメモリ 2 52および 第 2フレームメモリ 253に記憶されたデータは、 C P U 1 43により、 信号線 1 43 a, I/Oポート 1 44、 および信号線 1 44 aあるし、は 1 44 f を介し て、 各フレームメモリから 1ラインずつ交互に読み出されるように制御する。 また、 C P U 1 43は、 第 1 フレームメモリ 252および第 2フレームメモリ 253のデータの格納ァドレスを、 アドレスバス 1 45を経由して指定し、 デ一 夕バス 1 46を経由してメインメモリ 1 42に格納するよう制御する。 C P U 1 43は、 あらかじめハードディスク装置 1 50に記憶されているヒステリシス特 性変換プログラムをメインメモリ 1 42に読み出しておき、 それにより第 2フレ ームメモリ 253のデータを第 1 フレームメモリ 252に格納されたデータと同 じ特性に変換するよう制御する。
第 1フレームメモリ 252のデータと、 変換後の第 2フレームメモリ 253の データは、 1ラインごとに交互にメインメモリ 1 42から I/Oポー卜 1 44へ 読み出され、 モニタ 1 1 6へと送られ画像化される。
このようにして、 図 24 Aに示す往路と復路のヒステリシス特性を、 この場合 は例えば復路の特性を往路の特性と同じになるようにデータを変換することで往 路、 復路両方の画像を歪みなく表示する。
例えば、 印加電圧 Vに対する圧電素子の変位量を Uとした場合、 往路では変位 量 Uが U二 f (V) と表され、 復路では U二 g ( V) と表される場合、 U = af (V) と表されるように補正係数 αを導入し、 図 24 Βに示すように補正係数 α をハードディスク装置 1 50等にテーブル化して用意しておく。 そして、 往路で は変位量 Uに応じたモニタ画面位置で表示するようにし、 復路では往路の場合の 特性を補正係数 αで補正したモニタ画面位置で表示するようにする。
以上の流れを図 25に示すフローチヤ一卜によって説明する。 ここでは、 第 1 フレームメモリ 252および第 2フレームメモリ 253のライン数を表すィンデ ックスをそれぞれ i , jとし、 画像 1フレ一ムのライン数を 2 m (mは整数） と する。 この mを C PU 1 43のレジスタ等に記憶し （ステップ S 21 ) 、 また、 ィンデックス ， を 0に初期化する （ステップ S 22 ) 。
次のステップ S 23で C P U 1 43はインデックス i と」を比較し、 等しけれ ば第 1フレームメモリ 252へ，番目のラインデータを格納 （ステップ S 24 ) するよう制御する。 また C P U 1 43はその i番目のラインデータをメインメモ リ 1 42に書き込み、 かつそのラインデータを読み出し （ステップ S 25) 、 さ らに C P U 1 43は I/Oポー卜 1 44を介してモニタ 1 1 6に出力し、 モニタ 1 1 6にそのラインデータを表示するよう制御する （ステップ S 26 ) 。 その後 のステップ S 27でインデックス iを 1インクリメントし、 ステップ S 23の戻 o すると、 i と jが等しくなくなるので、 ステップ S 2 8に移り、 C P U 1 4 3 は第 2フレ一ムメモリ 2 5 3ヘラインデータを格納するように制御し、 また、 メ ィンメモリ 1 4 2に書き込み及び読み出すよう制御する （ステップ S 2 9 ) 。
C P U 1 4 3はメインメモリ 1 4 2から読み出したデータを、 ハ一ドディスク 装置 1 5 0に予め格納されたヒステリシス変換プログラムにより、 そのヒステリ シス特性を往路の場合と同じ特性に変換するよう制御する （ステップ S 3 0 ) 。 そして、 C P U 1 4 3はその特性変換したラインデータを I / Oポ一卜 1 4 4 を介してモニタ 1 1 6に出力し、 ものモニタ 1 1 6に表示するよう制御する （ス テツプ S 3 1 ) 。
その後のステップ S 3 2で： jを 1 インクリメントした後、 jが m以上であるか の判断を行い （ステップ S 3 3 ) 、 これに該当しない場合にはステップ S 2 3に 戻り、 ステップ S 2 3〜S 3 2の処理を： jが m以上になるまで繰り返す。 このよ うにして、 1フレームの画像が得られる。 そして、 ステップ S 3 4で終了かの判 断を行い、 次のフレームの表示を行う場合は、 ステップ S 2 2に戻り、 これらの 処理を繰り返し行い、 次のフレームの表示を行わない場合には終了する。
このように処理することにより、 往復スキャンにより、 2ライン分の画像が得 られるので、 フレームレ一卜を向上できる。 また、 フレームレー卜を下げること なく垂直方向 （画像の Y方向） の分解能を向上できる。
(第 7の実施の形態）
次に本発明の第 7の実施の形態を図 2 6ないし図 2 9 Dを参照して説明する。 第 7の実施の形態を備えた光プローブシステムは例えば図 1において、 光プロ —ブ 1 1 2 Iのスキャナに変位を検出する歪みセンサを設け、 この歪みセンサに よりスキャナを駆動する場合のヒステリシス特性を改善するものである。
このため、 本実施の形態における一体走査タイプの光プローブは図 2の光プロ —ブ 1 1 2 Aにおいて、 その光学ュニッ ト 1 1 G部分を図 2 6に示す光学ュニッ 卜 1 1 Jにしている。
図 2 6に示す光学ュニッ 卜 1 1 Jは図 3の光学ュニッ 卜 1 1 Gにおいて、 水平 方向 （X方向） に振られる薄板 1 5 b上に、 この薄板 1 5 bの変位を検出するた めに、 歪みセンサ 3 0 2が接着固定されている。 この歪みセンサ 3 0 2に接続された信号線 3 0 3は、 図 2 7に示すように、 制 御回路 3 0 4内のセンサ駆動回路 3 0 5と電気的に接続されており、 歪みセンサ 3 0 2の駆動を制御する。 歪みセンサ 3 0 2の出力信号は信号線 3 0 6を介して X駆動回路 3 0 7に入力され、 薄板 1 5 bの変位量に対応した電気信号を入力し 、 この信号で X方向の駆動を制御する。 なお、 図 2 7では信号線 3 0 3と信号線 3 0 6との一部が共通している。
本実施の形態における X駆動回路 3 0 7は、 図 2 8に示すように、 X方向に駆 動するための信号を発生する正弦波発生器 3 0 8と、 その正弦波と歪みセンサ 3 0 2の変位を示す電気信号を比較して、 走査の往路と復路のヒステリシス特性を 補正する駆動信号補正回路 3 0 9と、 圧電素子 1 6 b、 1 6 dを駆動するために 信号を増幅する増幅器 3 1 0から構成されている。
駆動信号補正回路 3 0 9には、 正弦波発生器 3 0 8で発生した正弦波の信号が 入力される。 また、 駆動信号補正回路 3 0 9には信号線 3 0 6を介して歪みセン サ 3 0 2のセンサ信号が入力され、 このセンサ信号により、 増幅器 3 1 0に出力 する信号を補正して出力する。
なお、 光ファイバ走査タイプの光プローブでも、 同様にその光学ュニッ トを構 成する薄板 1 5 bに歪みセンサが取り付けられている。 その他の構成は第 6の実 施の形態と同様の構成であり、 その説明を省略する。
図 2 9 A〜2 9 Dは、 駆動信号と歪みセンサ 3 0 2の出力が異なる場合に波形 を補正する動作説明図である。 この場合は、 波形の立上りが走査の往路、 立下り が走査の復路であることを表している。
図 2 9 Aの駆動信号である正弦波に対して、 図 2 9 Bに示す歪みセンサ 3 0 2 によるセンサ出力 （変位信号） が異なっている場合、 駆動信号補正回路 3 0 9は 、 これらの波形を比較し、 図 2 9 Cのように、 往路は正弦波のままで、 復路の波 形をより正弦波が平坦になるように制御する補正信号を増幅器 3 1 0に出力する そして、 再び歪みセンサ 3 0 2から駆動信号補正回路 3 0 9にフィ一ドバック して入力されるセンサ出力の波形が、 図 2 9 Dに示すように往路と復路で線対称 になるように制御する。 つまり、 センサ出力で補正しない場合には、 往路と復路 とでは図 2 9 Bに示すように波形が異なる場合でも、 センサ出力で補正すること により、 図 2 9 Dに示すように往路と復路とでヒステリシス特性を殆ど有しない 特性にする。
このようにして、 往路と復路のヒステリシスを補正して圧電素子 1 6 b、 1 6 dを駆動することにより、 往路と復路で歪みのない画像が得られることになる。 なお、 本実施の形態では歪みセンサ （歪みゲージ） で圧電素子 1 6 b或いは 1 6 dの変位を検出しているが、 ヒステリシス特性の小さい圧電素子を用いても良 い。
本実施の形態によれば、 往復スキャンにより、 2ライン分の画像が得られるの で、 フレームレ一卜を向上できる。 また、 フレームレー卜を下げることなく垂直 方向 （画像の Y方向） の分解能を向上できる。
図 30は第 1変形例の光学ュニッ 卜 1 1 Kを示す。 この光学ュニッ 卜 1 1 Kは 図 4 1の光学ュニッ 卜 1 1 Jと異なる構造になっているので、 その構造の説明を 行ラ
この光学ュニッ 卜 1 1 Kではベース 1 4の両側面にそれぞれの後端が接着固定 された薄板 1 5 b、 1 5 d ( 1 5 dは図に表れない） の先端側の両面にはレンズ ホルダでなく、 中継部材 3 1 1の先端側両側面が固定され、 またこの中継部材 3 1 1の後端側の上下両面には薄板 1 5 a、 1 5 cの後端が固着され、 これら薄板 1 5 a、 1 5 cの先端にレンズホルダ 1 7の上下の面が固着されている。
薄板 1 5 b、 1 5 dと 1 5 a、 1 5 cの各外側の面にはそれぞれ圧電素子 1 6 b、 1 6 dと 1 6 a、 1 6 c ( 1 6 d、 1 6 cは図に表れない） が貼着されてい る。 この第 1変形例では薄板 1 5 bの内側の面には歪みセンサ 302を貼着して いる。 その他は光学ュニッ 卜 1 1 Jと同様の構成である。 なお、 図 4 5では簡単 化のため、 信号線 1 9、 30 3を 1本で示している。
図 3 1及び図 3 2はそれぞれ第 2及び第 3変形例の光学ュニッ 卜 1 1 し、 1 1 Mを示す。 図 3 1では圧電素子 1 6 bの上面にポリイミド等の絶縁性を有する絶 緣板 3 1 3を介して歪みセンサ 302を取り付けている。
また、 図 3 2では薄板 1 5 bに貼着する圧電素子を 2つの圧電素子 1 6 b 1及 び 1 6 b 2とし、 その一方の圧電素子 1 6 b 2をセンサとして利用している。 これら変形例の作用効果は光学ュニッ 卜 1 1 Jの場合とほぼ同様である。 (第 8の実施の形態）
次に本発明の第 8の実施の形態を図 3 3を参照して説明する。 本実施の形態は 深さの異なる位置での断層像を得られる.光プローブを提供することを目的とする 図 3 3の光プローブ 4 0 1 Aは図 2に示す光プローブ 1 1 2 Aにおいて、 その 光学ュニッ 卜 1 1 Gを構成するカバーガラス 2 6の代わりに電圧の印加により屈 折率を変えられる液晶レンズ 4 0 2を採用した光学ュニッ 卜 1 1 Nとしている。 この液晶レンズ 4 0 2は透明電極を設けた透明で平行な容器内に液晶を封入し、 カバ—ホルダ 2 5を介して光学枠 1 0の先端に取り付けられている。 両透明電極 に接続された信号線 4 0 3の後端は電気コネクタ 1 1 8 aの電気接点に接続され 、 制御装置 1 1 4 (図 1参照） に設けた図示しない深さ （或いは屈折率） 調整ス ィツチを介して電圧発生回路に接続される。
そして、 深さ調整スィッチを操作することにより、 選択された深さに対応した 屈折率とする電圧が液晶レンズ 4 0 2に印加される。
そして、 印加する電圧を例えば 3段階で調整することにより、 3段階に焦点位 置を変えて走査面 2 4 a、 2 4 b、 2 4 cを走査するようにできる。 印加する電 圧を連続的に変化させて、 深さが連続的に異なる部分での走査を行うようにして も良い。
従って、 本実施の形態によれば、 深さの異なる部分での断層像を容易に得るこ とができる。
なお、 図 3 3では一体型走査タイプの光プローブ 4 0 1 Aで説明したが、 図 4 の光プローブ 1 1 2 Bに対しても液晶レンズ 4 0 2を採用した構成にすることに より、 光走査タイプの光プローブを構成することもできる。
(第 9の実施の形態）
次に本発明の第 9の実施の形態を図 3 4を参照して説明する。 本実施の形態は 安定したスキャナの振動を行うことができる光プローブを提供することを目的と する。
図 3 4に示すように本実施の形態の光プローブ 4 1 1は光ファイバ 4 1 2を揷 通した可撓性のチューブ 4 1 3の先端に硬質のベース部材 4 1 4を取付け、 この ベ—ス部材 4 1 4に （光ファイバ &対物レンズ一体走査タイプ、 或いは光走査夕 イブの） スキャナ 4 1 5の基端側を固定し、 かっこのスキャナ 4 1 5を覆う硬質 の先端枠 4 1 6の基端をべ—ス部材 4 1 4に固定している。
また、 先端枠 4 1 6におけるキヤナ 4 1 5から出射される光が当たる部分に開 口を設けて光を通すカバ一ガラス 4 1 7で閉塞している。
チューブ 4 1 3内に挿通された光ファイバ 4 1 2はチューブ 8の後端のコネク タ 4 1 8付近の固定部 4 1 9で固定されている。 つまり、 光ファイバ 4 1 2はス キヤナ 4 1 5による振動が伝達しない位置で固定している。
従って、 スキャナを振動させた場合、 光ファイバ 4 1 2による振動がその固定 部に及ぼさないで、 安定してスキャナを振動させることができる。
また、 図 3 5は第 1変形例の光プローブ 4 2 1 を内視鏡 4 2 2のチャンネル 4 2 3に挿通した状態で示す。
内視鏡 4 2 2はその挿入部が硬質の先端部 4 2 5、 湾曲自在の湾曲部 4 2 6、 及び可撓性を有する長尺の可撓管部 4 2 7からなり、 この揷入部に設けたチャン ネル 4 2 3に光プローブ 4 2 1が挿通されている。
この光プローブ 4 2 1では、 光ファイバ 4 1 2を固定する固定部 4 1 9を湾曲 部 4 2 6より後方の可撓管部 4 2 7の位置となるように設けている。 この位置は スキャナ 4 1 5の固定部からスキャナ 4 1 5の長さし以上後方で、 その長さ Lの 整数倍の位置 （mを整数として m Lの位置） でもある。
また、 この光ファイバ 4 1 2はスキャナ 4 1 5の固定部から固定部 4 1 9の間 では遊び 4 2 0を持たせた （或いはたるませた） 状態で固定部 4 1 9で固定する ようにしている。 このようにすることにより、 光プローブ 4 2 1が屈曲された場 合に対応可能にしている。
(第 1 0の実施の形態）
次に本発明の第 1 ◦の実施の形態を図 3 6を参照して説明する。 本実施の形態 も安定したスキャナの振動を行うことができる光プローブを提供することを目的 とする。 図 3 6は第 1 0の実施の形態における光学ュニッ 卜 4 3 1 を示す。 この光学ュニッ 卜 4 3 1では略リング状のベース部材 4 3 2の一方の側部が切 り欠かれて側面 4 3 2 aが形成され、 この側面 4 3 2 aに低速駆動側となる板状 の圧電ァクチユエ一タ 4 3 3の後端が固着され、 この圧電ァクチユエ—タ 4 3 3 の前端は （上部側から見た場合の形状が） 略 L字形状の中継部材 4 3 4の前端の 外側側面に固着されている。 なお、 圧電ァクチユエ—タ 4 3 3は板状部材に板状 で両面に電極を設けた圧電素子を貼着したものである。
また、 この中継部材 4 3 4の前端は対物レンズ 4 3 5を取り付けた四角形状の レンズホルダ 4 3 6の前端付近の側面に対向している。
また、 レンズホルダ 4 3 6には円筒形状にした延出部 4 3 6 aが後方に延出さ れ、 ベース部材 4 3 2及び中継部材 4 3 4の貫通孔を通した光ファイバ 4 3 7の 先端が固着されている。
そして、 圧電ァクチユエ一タ 4 3 3に信号線 4 3 8 aを介して駆動信号を印加 することにより、 対物レンズ 4 3 5及び光ファイバ 4 3 7の先端部を符号 4 3 9 hで示す水平方向に振動させることができる。
また、 中継部材 4 3 4はその側板部が板形状の圧電ァクチユエ一タ 4 3 3と平 行に後方側に延出され、 その後端はベース部材 4 3 2の前部に臨む四角形状の支 持ブロック 4 3 4 aと一体成形されている。 この支持ブロック 4 3 4 aの上面に は高速駆動側となる板状の圧電ァクチユエ—夕 4 4 0の後端が固着され、 この圧 電ァクチユエ一夕 4 4 0の先端はレンズホルダ 4 3 6の前端上面に固着されてい る。
また、 圧電ァクチユエ—タ 4 4 0を構成する圧電素子の上面側の電極には支持 ブロック 4 3 4 aの上面付近で信号線 4 3 8 bが半田 4 4 1で固着して接続され 、 またこの圧電ァクチユエ一夕 4 4 0の下面側の電極はこの電極に導通する （圧 電ァクチユエ一夕 4 4 0を構成する） 板状部材に、 レンズホルダ 4 3 6の上面付 近の位置で信号線 4 3 8 bが半田 4 4 1で固着して接続されている。
つまり、 圧電ァクチユエータ 4 4 0の両端付近で駆動信号を印加するための信 号線 4 3 8 bをそれぞれ接続している。 このように両端付近で固定することによ り、 圧電素子の中途部の大変形部に半田を固定する必要がないので圧電素子が割 れに〈いと共に、 中途部分で接続した場合よりも、 振動が信号線 4 3 8 bに及ぼ さないようにしている。 また、 信号線 4 3 8 bは中継部材 4 3 4の側板部及び圧電ァクチユエ—タ 4 3 3の長手方向に沿って折り返すようにして延出され、 その途中は適宜の間隔で点 付け接着して、 振動によりむやみに暴れないようにしている。
圧電ァクチユエ一夕 4 4 0に ί言号線 4 3 8 bを介して駆動信号を印加した場合 には、 対物レンズ 4 3 5及び光ファイバ 4 3 7の先端部を符号 4 3 9 vで示す上 下方向に振動させる。
なお、 この光学ュニッ 卜 4 3 1は点線で示すように先端にカバ一ガラス 4 4 3 を取り付けた先端キャップ 4 4 4で覆われる。
本実施の形態によれば、 水平方向及び垂直 （上下） 方向に振動させるスキャナ 部分をそれぞれ平板構造の圧電ァクチユエ—夕 4 3 3、 4 4 0で構成しているの で、 平行に対向配置した平行平板の構造の場合よりも大きい振幅で振動させるこ とができ、 広い範囲を観察することができる。
また、 中継部材 4 3 4の後端にその後端を固定した高速駆動側の圧電ァクチュ ェ―タ 4 4 0に駆動信号を印加する信号線 4 3 8 bを中継部材 4 3 4の長手方向 及び低速駆動側の圧電ァクチユエ—夕 4 3 3の長手方向に沿って配置し、 その途 中を適宜の間隔で点状に固定しているので安定した振動を確保できる。
例えば、 信号線 4 3 8 bを単に遊びを持たせた状態にしておくと、 振動により 信号線が光ファイバにからみついて、 スキャナの振動を不安定にするおそれがあ つたり、 また、 信号線が光ファイノ 'にからみつき、 光ファイバの振動によって信 号線が切断してしまう可能性があるが、 本実施の形態によればこれらの発生を防 止できる。
図 3 7及び図 3 8は変形例の光プローブ 4 5 1の先端部に設けた光学ュニッ 卜 4 5 3を示す。
本変形例では高速駆動のァクチユエ一夕を平行に配置した 2枚の圧電ァクチュ ェ―タで形成し、 低速駆動のァクチユエ一夕を 1枚の圧電ァクチユエ一タで形成 している。
この変形例における光学ュニッ 卜 4 5 2は、 図 3 6の光学ュニッ ト 4 3 1 にお ける支持ブロック 4 3 4 aの上下両面には、 図 3 7に示すように 2枚の平行な薄 板 4 5 3 a、 4 5 3 bの後端を固着し、 薄板 4 5 3 a及び 4 5 3 bの前端をレン ズホルダ 4 3 6に固着している。
薄板 4 5 3 a及び 4 5 3 bにはそれぞれ板状の高速用圧電素子 4 5 4 a、 4 5 4 bが貼着されて （高速用圧電ァクチユエ一タを形成して） いる。
また、 中継部材 4 3 4における支持ブロック 4 3 4 aの一方の側面から前方側 に延出された側板部は図 3 6の場合よりも短く形成され、 この側板部とベース部 材 4 3 2との間に低速用の圧電ァクチユエ一夕が取り付けられている。
つまり、 図 3 8に示すように薄板 4 5 5の先端及び後端が中継部材 4 3 4の側 板部の先端及びべ—ス部材 4 3 2の側面にそれぞれ固着され、 この薄板 4 5 5に 板状の低速用圧電素子 4 5 6が貼着されている。
この変形例では高速に駆動する圧電ァクチユエ—タは平行な 2組のもので形成 し、 低速で駆動する圧電ァクチユエ一タは 1組のもので形成している。 その他は 図 3 6で説明したものと殆ど同じ構成であるので、 その説明を省略する。
本変形例によれば、 図 3 6の場合と補完的な効果を有する。 つまり、 図 3 6の 場合に比べて走査範囲は狭くなるが、 より高速の走査を行い易いという効果を有 する。
(第 1 1の実施の形態）
次に本発明の第 1 1の実施の形態を図 3 9ないし図 4 4を参照して説明する。 図 3 9に示すように本発明の第 1 1の実施の形態を備えた光走査型顕微鏡 1は 、 光を発生する光源部 2と、 この光を伝達する光伝達部 3と、 体腔内等に挿入で きるように細長に形成され、 光伝達部 3を経た光をその先端側から被検体側に出 射すると共に、 その戻り光を光伝達部 3に導光する光走査プローブ装置 （以下、 単に光走査プローブ或いは光プローブと略記） 4と、 光プローブ 4からの戻り光 を光伝達部 3を経て検出し、 画像化する信号処理及び光プローブ 4内に設けた光 走査手段の制御等を行う制御部 5とから構成される。
光源部 2は例えばレーザ光を出力するレーザ発振装置で構成される。 そのレ— ザ光は波長 4 8 8 m mのアルゴンレーザが細胞観察には適している。
光伝達部 3は、 光伝達用ファイバ （単にファイバと略記） 6 a , 6 b , 6 c , 6 dとこれらを双方向に分岐し、 かつ光結合する 4端子力ブラ 7とから構成され る。 ファイバ 6 a , 6 b， 6 c , 6 dは、 シングルモードファイバである。 ファイバ 6 aの端部は光源部 2に接続され、 ファイバ 6 cの端部は制御部 5に 接続され、 ファイバ 6 dの端部は無反射するデバイス等に接続されている （閉鎖 されている） 。
ファイバ 6 bは長尺になっており、 光プローブ 4の外套チューブを構成する例 えば可撓性のチューブ 8の内部を通って、 先端部 9まで導かれている。 この光プ ローブ 4は例えば内視鏡の処置具用チャンネル内に挿通して体腔内に揷入するこ ともできる。
なお、 光源部 2、 光伝達部 3及び制御部 5は光プローブ 4と接続される観測装 置を構成し、 光プローブ 4の光走査により被検部側からの反射光を検出して観測 装置に導き、 観測装置内の後述する制御部 5により画像化して表示手段に光走査 による共焦タイプの顕微鏡像を表示するようにしている。
図 4 0に示すように先端部 9は、 チューブ 8の先端にその一端が取り付けられ た円環形状で硬質の光学枠 1 0と、 この光学枠 1 0の内側に取り付けられた光学 ユニッ ト 1 1 Aと、 光学枠 1 0の先端に後述する圧電素子 2 8を介して取り付け られた対象物 （被検部） に押し当てる透明窓部材としての （透明で硬質の） 先端 カバーュニッ ト 1 2とからなる。
チューブ 8内に揷通された細長の光ファイバ 6 bの先端は光学ュニッ 卜 1 1 A に固定され、 この光ファイバ 6 bの先端から出射される光を光走査機構 （スキヤ ナ） を介して検査対象となる被検部側に集光して照射し、 被検部側からの反射光 を （戻り光） を受光する。
図 4 0の断面図で示す光学ュニッ卜 1 1 A部分を図 4 1では斜視図で詳細に示 す。 この光学ュニッ 卜 1 1 Aは以下の構成となっている。
光学枠 1 0には光学ュニッ 卜 1 1 Aのべ一ス 1 4が固定されている。 ベース 1 4は容易に動かないように後述するレンズホルダ 1 7や対物レンズ 1 8よりも重 量が重くなるように構成されている。 ベース 1 4の中心の孔には光ファイバ 6 b の先端側が挿通され、 ベース 1 4の孔の内壁に圧入された先端寄りの一部が固定 されている。
またべ—ス 1 4には 2組の平行な薄板 1 5 a、 1 5 b、 1 5 c、 1 5 dの後端 側が固定されている。 つまり、 平行な板パネを構成する薄板 1 5 &及び1 5 cと 、 薄板 1 5 b及び 1 5 dとはそれぞれ板面が平行で、 一方の薄板 1 5 a (或いは 1 5 c ) と他方の薄板 1 5 b (或いは 1 5 d ) とは板面が直交するように配置さ れ、 各後端部がベース 1 4に固定され、 （後端部対して） 先端側が上下方向及び 左右方向に弾性的に変形自在にしている。
さらに各薄板 1 5 i ( i = a ~ d ) にはそれぞれ厚み方向に分極された板状の 圧電素子 1 6 i ( 1 6 dは図示しない） が各薄板 1 5，の前寄りの位置に装着さ れている。 圧電素子 1 6 iはュニモルフタイプの圧電素子を用いている。 各圧電 素子 1 6 iの両面の電極は該圧電素子 1 6 i を駆動するためのケーブル 1 9 (図 3 9参照） が接続されており、 チューブ 8の内部を通って制御部 5 (の駆動手段 ) に接続されている。
4枚の薄板 1 5 iの先端にレンズホルダ 1 7が接着されており、 このレンズホ ルダ 1 7には集光光学系としての対物レンズ 1 8と、 光伝達手段としての光ファ ィバ 6 bの先端部、 つまり光ファイバ先端部 2 0とが固定されている。 このレン ズホルダ 1 7は対物レンズ 1 8を取り付ける枠部と、 この枠部から後方側に円錐
(コーン） 形状の延出枠部を延出して、 対物レンズ 1 8の光軸 0上に位置する延 出枠部の頂点部分に設けた小さな孔に光ファィバ先端部 2 0を嵌入する等して固 定している （対物レンズ 1 8の光軸上に光ファイバ先端部 （光ファイバ末端部）
2 0が配置されている） 。
そして、 圧電素子 1 6 iに駆動信号を印加することにより、 板状の圧電素子 1
6 1 と薄板 1 5 の組合せは、 その後端側に対して先端側を板面に垂直方向に曲 がるように変形させて、 その先端に保持されたレンズホルダ 1 7もその変形によ り曲げられた方向に移動できるようにして、 このレンズホルダ 1 7で保持された 光ファイバ先端部 2 0と対物レンズ 1 8とを共に移動して、 出射される光を走査 できるようにしている。
この際、 極く細い光ファィバ先端部 2 0を焦点とするようにして拡開して出射 された光を対物レンズ 1 8で集光し、 被検部側の焦点 2 1の位置でフォーカスす るような光を出射する。
また、 上記圧電素子 1 6 a、 1 6 b、 1 6 c、 1 6 dでの駆動により、 焦点 2
1 を図 4 0の水平方向 （X方向） 2 2と縱方向 （Y方向） 2 3に走査して焦点 2 1 を含む走査面 2 4を走査できるようにしている。 この走査面 2 4は光プローブ
4の軸方向に対して略垂直な平面となる。
なお、 対物レンズ 1 8は例えば開口数が 0 . 3以上のものが採用される。 また、 先端カバ一ユニッ ト 1 2はカバ一ホルダ 2 5とカバ一ホルダ 2 5に固定 されたカバ一ガラス 2 6からなり、 カバ一ホルダ 2 5は光学枠 1 0の先端部に固 定されている。 また、 これらの構造によりプローブ先端部は密閉されている。 図 4 2は制御部 5を示したものである。
制御部 5は光源部 2のレーザを駆動するレーザ駆動回路 3 1 、 圧電素子 1 6 b ， 1 6 dを駆動する X駆動回路 3 2、 圧電素子 1 6 a， 1 6 cを駆動する Y駆動 回路 3 3、 光ファイバ 6 cからの出力光を光電変換し、 増幅するアンプを内蔵し たフォトディテクタ 3 4、 フォ卜ディテクタ 3 4の出力信号に対し、 画像処理を 行う画像処理回路 3 5、 この画像処理回路 3 5で生成された映像信号が入力され ることにより、 走査面 2 4を走査した場合の反射光による顕微鏡画像を表示する モニタ 3 6、 画像処理回路 3 5で生成された映像信号を記録する記録装置 3 7と からなり制御部 5内部では図 4 2のように接続されている。
また、 レ一ザ駆動回路 3 1は光源部 2とケーブル 3 8で接続されている。 また 、 X駆動回路 3 2は圧電素子 1 6 b、 1 6 dと、 Y駆動回路 3 3は圧電素子 1 6 a、 1 6 cとそれぞれケーブル 1 9を介して接続されている。
そして、 X駆動回路 3 2によりケーブル 1 9を介して圧電素子 1 6 b、 1 6 d を高速に駆動し、 かつ Y駆動回路 3 3にはケーブル 1 9を介して圧電素子 1 6 a 、 1 6 cをゆつく りと駆動することにより、 図 4 3に示すように走査面 2 4を 2 次元的に走査するようにしている。
例えば、 圧電素子 1 6 b、 1 6 dを駆動する電圧の振幅を大きくすることによ り、 X方向 2 2の走査範囲を大き〈でき、 同様に圧電素子 1 6 a、 1 6 cを駆動 する電圧の振幅を大きくすることにより、 Y方向 2 3の走査範囲を大きくでき、 所望とする走査範囲を簡単に得られる。
また、 図 4 4は本光プローブ 4を内視鏡と組み合わせて使用する場合を示した 図である。 内視鏡先端部 4 0には内視鏡用の対物レンズ 4 1 と対物レンズ洗浄用 のノズル 4 2、 ライ 卜ガイ ド 4 3、 鉗子用チャンネル 4 4が設けられている。 本 光プローブ 4は図 4 4のように鉗子用チャンネル 4 4に挿通して用いられる。 ま た、 プローブ 4の先端部 9における後方寄りの外表面にはバルーン 4 5が設けら れており、 図示しない送気チューブが接続されており、 また、 送気チューブには 図示しないシリンジが接続されている。
本実施の形態では、 光源部 2からの光を光プローブ 4に挿通された細長の光フ アイバ 6 bでその先端側に伝達し、 （固定或いは保持手段としての） レンズホル ダ 1 7によりその先端面と共に固定 （保持） された集光光学系としての対物レン ズ 1 8により、 被検部側に出射し、 その際レンズホルダ 1 7を走査手段を構成す る圧電素子 1 6 b , 1 6 dに交流信号として正弦波を印加して、 水平方向に高速 に走査し、 かつ圧電素子 1 6 a， 1 6 cに周波数の低い三角波を印加して縱方向 にも光を走査して焦点位置からの反射光を得て、 走査画像を得る構成にしている このように、 光ファイバ 6 bの先端面と対物レンズ 1 8とを保持したレンズホ ルダ 1 7を走査手段 （駆動手段） で移動する構成とすることにより、 所望とする 走査範囲をカバ一でき、 かつ対物レンズ 1 8として特殊なものを不必要とし、 レ ンズ設計が容易となり、 かつ開口数を大きく して分解能を向上することも容易と なるようにしていることが特徴となっている。
次に本実施の形態の作用を説明する。
まず、 内視鏡先端部 4 0に対して光プローブ 4の先端部 9を固定させるために バルーン 4 5を図示しないシリンジを用いて膨張させる。 続いてプローブ先端部 9を、 検査したい部分に押し当てる。 このとき被検部は先端部 9が固定されてい るため画像ぶれが少な〈なる。
レーザ駆動回路 3 1により駆動された光源部 2は、 レーザ光を照射し、 この光 は光ファイバ 6 aに入射される。 この光は 4端子力ブラ 7によってレーザ光は、 2つの分岐され、 そのうちの 1つは、 閉鎖端に導かれ、 もう一方の光は光フアイ バ 6 bを介してプローブ 4の先端部 9へと導かれる。
このレーザ光は光ファイノ 先端部 2 0を焦点とするようにして拡開して出射し た後に、 対物レンズ 1 8によって集光され、 カバ一ガラス 2 2を透過した後に被 検部で焦点 2 1 を結ぶ。 また焦点 2 1からの反射光は入射光と同じ光路を通り、 再びファイバ先端部 2 0でファイバに入射される。 つまり、 光ファイバ先端部 2 0と被検部の焦点 2 1 とは対物レンズ 1 8の共焦点の関係にある。
この焦点 2 1以外からの反射光は、 入射光と同じ光路を通ることができず、 し たがって光ファイノ '端面 2 0のファイバにほとんど入射されない。 従って本光プ □ -ブ装置 4は共焦点光学系を形成する。
また、 この状態で制御部 3の X駆動回路 3 2によって圧電素子 1 6 b、 1 6 d を駆動させる。 ここで、 圧電素子 1 6 iの動作を説明する。
これらの圧電素子 1 6 i に電圧を加えると、 その厚みが変化する。 圧電素子 1 6 iに正の電圧を加えると厚みが厚くなるように変形し、 これに伴って圧電素子 1 6 は長さ方向には縮む。 この時、 圧電素子 1 6 iは長さが変わらない薄板 1 5 iに接着されているため、 全体として圧電素子 1 6 i側に曲がるように変形す るようになっている。
逆に圧電素子 1 6 i に負の電圧を加えると厚みが薄〈なるように変形し、 これ に伴って圧電素子 1 6 iは長さ方向には伸びる。 ここで、 圧電素子 1 6 iは長さ が変わらない薄板 1 5 iに接着されているため、 全体として薄板 1 5 i側に曲が るようになっている。 ここで、 向かい合った 2つの圧電素子 1 6 b、 1 6 dに一 方は圧電素子側に、 もう一方は薄板側に変形するように極性が逆の駆動信号を印 加すると、 これらは水平方向 2 2の同一方向に変形する。
ここで圧電素子 1 6 b、 1 6 dに極性が逆の交流を加えると、 レンズホルダ 1 7が振動し、 これによつて対物レンズ 1 8と光ファイバ先端部 2 0も移動して、 レーザ光の焦点 2 1の位置は走査面 2 4の X方向 2 2 (図 4 0で紙面に垂直方向 ) に走査される。
この場合この系の共振周波数で駆動すると大きな変位が得られる。 また、 X駆 動と同様に、 Y駆動回路 3 3によってレーザ光の焦点 2 1の位置は走査面 2 4の Y方向 2 3に走査される。 ここで Y方向の振動の周波数を、 X方向の走査の周波 数よりも充分に遅くすることによって、 焦点は図 4 3のように走査面 2 4を水平 方向に高速で振動しながら下から上方向 （Y方向） に順に走査する。 これにとも なって、 この走査面 2 4の各点の反射光が光ファイバ 6 bによって伝えられる。 このファイバ 6 bに入射された光は、 4端子力ブラ 7によって二つに分けられ 、 ファイバ 6 cを通って制御部 5のフ才 卜ディテクタ 3 4に導かれ、 フォ トディ テクタ 3 4によって検出される。 ここでフォ トディテクタ 3 4は入射された光の 強度に応じた電気信号を出力し、 さらに内蔵のアンプ （図示しない） によって増 幅される。
この信号は、 画像処理回路 3 5に送られる。 画像処理回路 3 5では、 X駆動回 路 3 2、 Y駆動回路 3 3の駆動波形を参照して、 焦点位置がどこのときの信号出 力であるかを計算し、 さらにこの点における反射光の強さを計算し、 これらを繰 り返すことによって走査面 2 4の反射光を画像化し、 画像処理回路 3 5内の画像 メモリに画像データとして一時格納し、 この画像データを同期信号に同期して読 み出し、 モニタ 3 6に走査面 2 4を走査した場合の焦点位置の 2次元反射光強度 の画像を提示 （表示） する。 また、 必要に応じて画像データを記録装置 3 7に記 録する。
本実施の形態では、 シングルモードファイバを用いた例を示したが、 本実施の 形態はこれに限るものではなく、 同様の役割を果たすマルチモードファイバを用 いても良い。
また、 圧電素子もュニモルフタイプに限らずバイモルフタイプを用いても良い o
本実施の形態は以下の効果を有する。
光ファイバ先端部 2 0と対物レンズ 1 8とを共に駆動するようにしたので、 光 学系が単純で良く、 容易に高性能な光学系を実現できる。
より具体的に説明すると、 光ファイバ先端部 2 0のみ、 或いは対物レンズ 1 7 のみを駆動するのでなく、 両者を共に駆動 （移動） するようにしているので、 馬区 動された状態と駆動されていない状態とで両者の関係は殆ど変化なく、 従来例の 場合における一方のみを駆動した場合での焦点を結ぶようなレンズ設計が困難に なるようなことを解消できる。 つまり、 対物レンズ 1 8の設計が容易である。 或 いは特殊なレンズ系を採用しなくても良い。
また、 上述のように駆動状態に殆ど影響されることなく、 光ファイバ先端部 2 0と対物レンズ 1 8との位置関係を保持しているので、 対物レンズ 1 8の光軸 0 上でその焦点位置に配置された光ファイバ先端部 2 0から出射される光を効率良 く対物レンズ 1 8で集光できるように設計しておけば、 駆動されてもその関係が 保持され、 分解能の高し、走査画像を得ることができる。
これに対し、 一方のみを駆動する従来例によれば、 光ファイバ先端部 2 0と対 物レンズとの位置関係が駆動状態で変化するので、 光ファイノ '先端部 2 0から出 射される光を対物レンズで有効利用することが困難となり （つまり、 実質的には 口径が小さいのと同様となり） 、 分解能が低下する。
また、 本実施の形態によれば、 対物レンズ 1 8の口径を大きくすることにより 、 より分解能が高い画像を得ることもできる。
また、 高速で駆動する方の例えば X方向を共振周波数で駆動することにより、 X方向の走査範囲を大きくすることができる。
(第 1 2の実施の形態）
次に本発明の第 1 2の実施の形態を図 4 5及び図 4 6を参照して説明する。 本実施の形態は第 1 1の実施の形態と先端部 9に設けた光学ュニッ 卜 1 1 巳の 構成が一部異なるのみである。 従って、 第 1 1の実施の形態と同じ部分は同じ番 号を記してその説明は省略する。
本実施の形態においても、 光学枠 1 0はチューブ 8に固定され、 この光学枠 1 0に光学ュニッ卜 1 1 Bのべ一ス 1 4が固定されている。 このベース 1 4には光 ファイバ 6 bの先端寄りの一部が固定されている。 また、 ベース 1 4には 2枚の 平行な薄板 5 2 a、 5 2 bが固定されている。
各薄板 5 2 a、 5 2 bにはその先端よりの位置に圧電素子 5 3 a、 5 3 bがそ れぞれ接着されている。 （薄板 5 2 bに設けた圧電素子 5 3 bは図 7では見えな い向こう側の面にある。 ） 薄板 5 2 a、 5 2 bの先端部は中間部材 5 4に固定さ れている。
また、 この中間部材 5 4の上面及び底面には 2枚の平行な薄板 5 4 a、 5 4 b の後端が固定されている。 薄板 5 4 a、 5 4 bには圧電素子 5 5 a、 5 5 bがそ れぞれ先端寄りの位置に接着されている。
薄板 5 4 a、 5 4 bの先端には第 1の実施の形態と同様なレンズ枠 1 7が固定 され、 レンズ枠 1 7には対物レンズ 1 8、 光ファイバ先端部 2 0が固定されてい また、 圧電素子 5 3 a、 5 3 bはケーブル 1 9を介して X駆動回路 3 2に、 圧 電素子 5 5 a、 5 5 bはケーブル 1 9を介して Y駆動回路 3 3にそれぞれ接続さ れている。
本実施の形態では、 X方向と Y方向にされそれ走査する走査手段を光プローブ の長手方向に縱列 （直列） 接続した構成にしている。
次に本実施の形態の作用を説明する。
X駆動回路 3 2で圧電素子 5 3 a、 5 3 bを駆動し、 焦点 2 1 を X方向 2 2に 移動させる。
Y駆動回路 3 3で圧電素子 5 5 a、 5 5 bを駆動し、 焦点 2 1を Y方向 2 3に 移動させる。
系の共振周波数で駆動して用いても良い。 その他は第 1 1の実施の形態と同様 のため省略する。
本実施の形態は以下の効果を有する。
第 1 1の実施の形態と比べて、 焦点 2 1 を移動させるための薄板 X方向及び Y 方向で独立して設けるようにしているため、 互いの動作に干渉することが無く、 より大きく焦点 2 1 を移動させることが可能である。
その他は第 1 1の実施の形態と同様の効果を有する。
次に第 1 2の実施の形態の変形例を説明する。
第 1 2の実施の形態において、 薄板 5 2 b、 圧電素子 5 3 bを取り除いただけ で他の構成、 作用は同じ為、 説明は省略する。
本変形例は以下の効果を有する。
X方向の駆動を平行平板の両持ち構造から、 片持ち構造にしたためより大きな 変位が可能となり、 広範囲の走査による広範囲の走査画像が得られる。
また、 X方向の共振周波数を低下させることができるので、 X方向と Y方向の 共振周波数に差を持たせることができ、 片方の走査がもう一方の走査に影響を与 えることが少なくなる。
(第 1 3の実施の形態）
次に本発明の第 1 3の実施の形態を図 4 7を参照して説明する。 図 4 7は第 1 3の実施の形態における光学ュニッ 卜 1 1 Cを示す。 本実施の形態は第 1 1の実施の形態において、 薄板 1 5 a、 1 5 b , 1 5 c , 1 5 dが、 図 4 7に示すように Vないしは W状形状にした薄板 6 0 a、 6 0 b、 6 0 c、 6 0 dに置き変わっただけで他の構成、 作用は同様のため、 説明は省略 する。
本実施の形態は以下の効果を有する。
第 1 1の実施の形態よりも大き〈焦点を移動させることが容易であり、 走査範 囲の広い画像を得ることが出来る。
(第 1 4の実施の形態）
次に本発明の第 1 4の実施の形態を図 4 8及び図 4 9を参照して説明する。 本実施の形態は第 1 1の実施の形態と先端部 9の光学ュニッ ト 1 1 Dのみ異な る （第 1 1の実施の形態と同じ部分は同じ番号を記して説明は省略する） 。 本実施の形態においても、 光学ュニッ 卜 1 1 Dが取り付けられる光学枠 1 0は チューブ 8に固定されている。
また、 光学枠 1 0には光学ュニッ 卜のベース 7 1が固定されている。 ベース 7 1にはチューブ 7 2の先端が接着されている。 チューブの 7 2の反対側の端部は 図示しない空圧機器に接続されている。
また、 光学枠 1 0にはベース 7 1の前方に配置された移動台 7 3が摺動可能に ベース 7 1に取り付けられている。 また、 移動台 7 3には気密のための 0リング 7 4が設けられている。 そして、 空圧機器からチュ一ブ 7 2を介して空気を注入
(送気） したり、 吸引することにより、 この移動台 7 3を符号 8 5で示すように 前後に移動できるようにしている。
移動台 7 3付近の詳細を図 4 9に示す。
移動台 7 3には円筒型の圧電素子 7 5が設けられている。 この円筒型の圧電素 子 7 5には 4枚の電極 7 6 a、 7 6 b、 7 6 c、 7 6 dが周方向を 4分割するよ うに設けられ、 さらに圧電素子 7 5の内面にも電極 7 6 eが設けられている。 ま た、 それぞれの電極はケーブル 1 9を介して制御部 5と接続されている。
また、 円筒型の圧電素子 7 5の先端にはレンズ枠 7 7が固定され、 レンズ枠 7 7には対物レンズ 7 8と、 光ファイバ先端部 7 9が固定されている。 また、 光フ アイバ 6 bは移動台 7 3、 ベ一ス 7 1 と図 4 8のように孔部で接触する部分で固 定されている。 また、 光ファイバ 6 bはベース 7 1 と移動台 7 3の間の空間 8 0 でループにする等遊びを持たせている。
また、 光学枠 1 0には 4個所に緩衝ゴム 8 1 a、 8 1 b、 8 1 c、 8 1 dが設 けられている （ 8 1 b、 8 1 dは図示しない） 。 これらは、 圧電素子 7 5を駆動 使用した際のス卜ロークの限界値に来た時に、 緩衝ゴム 8 1 iに当たるように構 成されている。 緩衝ゴム 8 1 iは圧電素子 7 5の先端に対向する位置に設けてあ る o
次に本実施の形態の作用を説明する。
X駆動回路 3 2で、 内面の電極 7 6 cをグランドに接続し、 電極 7 6 b、 7 6 dに極性が逆の交流を印加すると円筒型の圧電素子 7 5は X方向に首振り振動を 行う。 （電極 7 6 bの部分が伸びる時に、 電極 7 6 dの部分が縮み、 電極 7 6 d の部分が伸びる時に、 電極 7 6 bの部分が縮むため） これによつて焦点 2 1 は X 方向 8 2方向に振動する。
また、 同様に Y駆動回路 3 3で内面の電極 7 6 cをグランドに接続し、 電極 7 6 a、 7 6 cに電圧を印加することにより、 円筒型の圧電素子 7 5を Y方向 8 3 に振動させ、 焦点 2 1 を Y方向 8 3に振動させる。
系の共振周波数で駆動しても用いても良い。
その他は第 1 1の実施の形態と同様な走査を行わせる。
また、 図示しない空圧機器を用いてチューブ 7 2を介して空間 8 0の部分に空 気を吸引したり注入したりすることにより、 移動台 7 3を光学枠 1 0の軸方向 8 5に移動させることができる。
これにともなって、 焦点 2 1 を軸方向 8 5の Z方向 8 4に移動することができ る。 これにより、 焦点 2 1 を Z方向 8 4に移動させることにより、 深さの異なる 面の画像を得ることができる。 また、 これらの機能を組み合わせることにより、 プローブの軸に垂直な面のみでなく、 プローブの軸に垂直な断面や、 さらに斜め 方向の断面を得ることもできる。
また、 電圧を圧電素子 7 5に加えすぎた場合や、 プローブに衝撃が加わった場 合でも、 圧電素子 7 5が緩衝ゴム 8 1 a、 8 1 b、 8 1 c、 8 1 dに当って、 衝 撃を吸引するため、 圧電素子 7 5が壊れにくい。 また、 この緩衝ゴム 8 1 a、 8 1 b、 8 1 c、 8 1 dは圧電素子 7 5側に設けても良い。
本実施の形態は以下の効果を有する。
第 1 1の実施の形態と比べて、 走査手段の構成が簡単である。
また、 プローブの軸方向に焦点 2 1 を移動させる機能を設けたので、 様々な断 面の画像を得ることができる。
また、 圧電素子 7 5のストロークエンドに緩衝部材を設けたので、 圧電素子 7
5が壊れにくい。
(第 1 5の実施の形態）
次に本発明の第 1 5の実施の形態を図 5 0〜図 5 3を参照して説明する。 なお、 第 1 1の実施の形態と異なる部分のみ記す。 第 1 1の実施の形態と同じ 部分は同じ番号を記してその説明は省略する。
図 5 0に示す光走査型顕微鏡 1 Bは、 第 1 1の実施の形態と同様に、 光源部 2 と、 光伝達部 3と光プローブ 4と、 制御部 5とから構成される。
光源部 2は、 レーザー発振装置で形成され、 光伝達部 3は、 光伝送用ファイバ 9 0 a、 9 0 b、 9 0 c、 9 0 dと、 これらを双方向に分岐する 4端子カップラ 9 1から構成される。 ファイバ 9 0 a、 9 0 b、 9 0 c、 9 0 dは、 偏波面を保 存する偏波面保存ファイバである。
ファイバ 9 0 aは光源部 2に、 またファイバ 9 0 cは制御部 5に接続されてい る。 また、 ファイバ 9 0 dは閉鎖されている。
ファイバ 9 0 bは長尺になっており、 光プローブ 4のチューブ 8の内部を通つ て、 先端部 9まで導かれている。
また、 光源部 2を構成するレーザ光源 2 aの前面には偏光板 9 2が設置されて いる。 また、 光ファイバ 9 0 cで伝送された光は制御部 5にも、 偏光板 9 3を介 して入力される。
偏光板 9 2、 9 3は互いに偏光面が直交するよう （クロスニコル状態） に配置 されている。
図 5 1は先端部 9の構造を示す。 この先端部 9には光学枠 1 0がチューブ 8の 先端に固定され、 この光学枠 1 0の内側に光学ュニッ 卜 1 1 Eが取り付けられて いる。 図 5 2は光学ュニッ 卜 1 1 Eを斜視図で示す。 光学枠 1 〇には光学ュニッ ト 1 1 Eのベース 95が固定されている。 ベース 9 5には 4本の線状部材、 より具体的には 4本のワイヤ 96 a、 96 b、 96 c、 96 dの後端が接着固定されている。 また、 4本のワイヤ 96 iの先端には、 レ ンズ^ =97が固定されている。
このレンズ枠 97にはボイスコイルとして機能する 4つのコイル 98 a、 98 b、 98 c、 98 dが接着されている。 より具体的には、 レンズ枠 97の上下、 左右の方向にそれぞれコイル 98 a、 98 c、 98 b、 98 dが接着されている o
コイル 98 dは図示しないがコイル 98 bの向こう側の面にある。 これらのコ ィルはケーブル 1 9を介して制御部 5に接続されている。
また、 レンズ枠 97には対物レンズ 99が固定されている。 また、 光学枠 1 0 には 4組の永久磁石 1 02 a、 1 02 b、 1 02 c、 1 02 d力、'、 それそれ 4つ のコイル 98 a、 98 b、 98 c、 98 dに対向するように接着固定されている 。 この永久磁石部分の断面を図 53に示す。 このように永久磁石 1 02 iの極は 構成されている。
また、 光学枠 1 0には波長板ホルダ 1 00が固定されており、 さらに波長板ホ ルダ 1 00には 1 /4波長板 1 01が固定されている。
次に本実施の形態の作用を説明する。
レーザ光は偏光板 92によって特定の偏光面を持つ光のみを光ファイバ 90 a に伝達し、 この光の一部が光ファイバ 90 bに伝えられる。 また、 これらのファ ィバは偏波面保存ファイバなので、 偏光の向きが維持される。 この光はファイバ 1 O bの先端面 1 03から出射される。
この光は対物レンズ 99の集光機能によって、 焦点 1 04を結ぶ。 この焦点 1 04からの光は同じ光路を通って、 光ファイバ 90 bの先端面 1 1 3に入射され るが、 1 /4波長板 1 01を 2度通過することにより、 ファイバから出射した光 とは直交する偏光面を持つ光となっている。
この光は 4端子力ブラ 91によって分岐され、 光ファイバ 90 cを介して制御 部 5へ伝えられるが、 偏光板 93によって検出光の偏光方向が偏光板 93の偏光 方向と一致する光のみが透過できる。 これによつて、 焦点 1 04からの信号のみ が検出され、 光ファイバの先端面 1 1 3などからの反射光は偏光面が合わないた め、 制御部 5へ伝達されな〈なる。
X駆動回路 32で、 コイル 98 a、 98 cに電流を流すことによって、 磁界の 中を電流が横切るため、 電磁力、 より具体的にはローレンツ力が作用するため、 図 5 1或いは図 53で示す水平方向 （X方向） 1 05に力が働き、 この力に伴つ てワイヤ 96 a、 96 b、 96 c、 96 dが変形して、 レンズ枠 97が水平方向 1 05に移動する。
また、 これに伴って、 焦点 1 04も水平方向 1 05に移動する。 ここで、 コィ ル 98 a、 98 cに交流を流すことによって、 焦点 1 04を水平方向 1 05に振 動させることができる。
このとき系の共振周波数で駆動しても良い。
また、 同様に Y駆動回路 33で、 コイル 1 02 b、 1 02 dに電流を流し、 焦 点 1 04を縱方向 （Y方向） 1 06に振動させる。
その他は同様に第 1 1の実施の形態で説明したような走査を行わせる。
本実施の形態は以下の効果を有する。
第 1 1の実施の形態と比べて、 広範囲の走査手段を実現できる。
また、 偏光板を用いて焦点以外の光が検出されにくい構成にしたので、 信号の みを感度良く検出でき、 S/Nの良い、 つまり画質の良い画像を得ることができ る o
なお、 上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実施の形 態も本発明に属する。

Claims

請求の範囲
1 . 光源装置 （ 1 1 3 ) が発する観測光の焦点を被検部に対して走査する走査部 ( 1 6 a, 1 6 c, 1 6 b) を有する複数種類の光走査プローブ （ 1 1 2 A、 1
1 2 B) の内の少なくとも何れか 1つを着脱自在な装着部 （ 1 1 9、 1 22 ) と 前記装着部 （ 1 1 9 ) に装着される光走査プローブの種類を判別する判別部 （ 1 3 1 ) と、
前記判別部 （ 1 3 1 ) で判別された光走査プローブに応じて前記光走査プロ— ブにおける前記走査部 （ 1 6 a， 1 6 c, 1 6 b) を制御する制御装置 （ 1 30 ) と、
を有する光走査プローブシステム （ 1 1 1 ) 。
2. 光源装置 （ 1 1 3 ) が発する観測光の焦点を被検部に対して走査し、 該走査 により得られる前記被検部からの前記観測光の反射光を観測装置 （ 1 1 3, 1 1 4 , 1 1 5 ) に伝達する光走査プローブ装置において、
前記光源装置 （ 1 1 3 ) が発する前記観測光を伝達して該観測光を末端面より 出射するとともに、 前記被検部からの前記観測光の前記反射光を前記末端面より 入射して前記観測装置 （ 1 1 3， 1 1 4 , 1 1 5 ) に伝達する伝達部材 （6 b) と、
前記伝達部材 （ 6 b) の前記末端面から出射される前記観測光を集光する集光 光学系 （ 1 8 ) と、
前記伝達部材 （ 6 b) の前記末端面と共に前記集光光学系 （ 1 8 ) を固定する 固定部材 （ 1 7 ) と、
前記固定部材 （ 1 7 ) を移動し、 前記観測光の焦点を被検部に対して走査する 走査部 （ 1 6 a， 1 6 c， 1 6 b) と、
を有する光走査プローブ装置。
3. 前記走査部 （ 1 6 a, 1 6 c, 1 6 b ) は、 前記固定部材 （ 1 7 ) を所定の 第 1の方向に移動する第 1の移動装置 （ 1 6 a， 1 6 c) と、
前記固定部材を前記第 1の方向とは異なる第 2の方向に移動する第 2の移動装 置 （ 1 6 b) と、 からなる請求の範囲 2記載の光走査プロ一ブ装置。
4. 光源装置 （ 1 1 3) が発する観測光の焦点を被検部に対して走査し、 該走査 により得られる前記被検部からの前記観測光の反射光を観測装置 （ 1 1 3， 1 1 4, 1 1 5 ) に伝達する光走査プローブ装置において、
前記光源装置 （ 1 1 3 ) が発する前記観測光を伝達して該観測光を末端面より 出射するとともに、 前記被検部からの前記観測光の前記反射光を前記末端面より 入射して前記観測装置に伝達する伝達部材 （6 b) と、
前記伝達部材 （6 b) の前記末端面から出射される前記観測光を集光する集光 光学系 （ 1 8 ) と、
前記伝達部材 （6 b) の前記末端面と前記集光光学系 （ 1 8 ) との相対的な位 置関係を維持したまま走査することを特徴とする光走査プロ一ブ装置。
5. 観察光を出射する光源装置 （ 1 1 3 ) 、
前記観察光を伝達する光ファイバ （ 6 b) 、
前記観察光を光ファイバ （6 b) の出射端部側に導光すると共に、 前記光ファ ィバ （6 b) の基端側から入射される戻り光を光検出器側に導光する光力ブラ （ 1 25 ) 、
前記戻り光を検出し、 光電変換する光検出器 （ 1 24) 、
前記光ファイバ 6 b) の出射端部に対向配置される対物レンズ （ 1 8) と前記 光ファイバ (6 b) の先端部を一体的に走査し、 前記光ファイバ （ 6 b) の出射 端部と共焦点関係の焦点位置を走査するスキャナ （ 1 6 a, 1 6 c, 1 6 b) を 有する光走査プローブ （ 1 1 2 A) 、
前記光検出器 （ 1 24) の出力信号に対して、 画像化する信号処理を行う画像 化装置 （ 1 1 5) 、
前記スキャナ （ 1 6 a, 1 6 c, 1 6 b) を駆動するスキャナ駆動装置 （ 1 4 8 , 1 49 ) 、
前記画像化装置 （ 1 1 5 ) の出力信号を表示する表示装置 （ 1 1 6 ) 、 とからなる光走査プローブシステム。
6. 光ファイバ （6 b) の少なくとも出射端部と対物レンズ （ 203 ) を一体的 に固定し、 出射光を側方へ反射しその戻り光を検出するように反射部材 （ 202 ) を設けた光走査プローブ装置。
7. 光ファイノ ( 6 b) の少な〈とも出射端部と対物レンズ （ 1 8， 241 ) を —体的に固定して走査する光走査プローブの先端カバ一ガラス （ 225， 234 ) を光軸に対して垂直とは異なる角度を持って構成した光走査プローブ装置。
8. 光走査プローブの軸に対して、 光走査プローブの先端カバ—ガラス （ 234 ) を垂直から垂直とは異なる角度を持って構成し、 このカバ一ガラス （ 234 ) に対して光軸が垂直となるように 2次元スキャナ （ 239 a, 239 c, 239 d) を構成した光走査プローブ装置。
9. 体腔内に挿入されるプローブ （8) と、 被検部に光を照射するための光源 （ 1 23， 2) と、 前記光源 （ 1 23， 2 ) からの光をプローブ （8 ) 先端に導く ための光ファイバ （ 6 b) と、 前記光ファイバ （ （ 6 b) からの光を被検部に合 焦させ、 被検部からの光を前記光ファイバ （ 6 b) 端面に集光させる合焦光学系
( 1 8) と、 前記合焦光学系 （ 1 8) によって合焦された焦点を被検部に対して 走査する光走査部 （ 1 6 a, 1 6 c， 1 6 b) と、 前記被検部からの戻り光の少 な〈とも一部を光源 （ 1 23， 2 ) からの光の光路から分離する分離デバイス （ 1 25, 7 ) と、 前記分離された光を検出する光検出器 （ 1 24， 34) からな る光走査プローブ装置において、
前記走査部 （ 1 6 a， 1 6 c, 1 6 b) はプローブ先端部 （ 9) において合焦 光学系 （ 1 8) と光ファイノ \' (6 b) 先端部を一体的に走査することを特徴とす る光走査プローブ装置。
1 0. 前記走査部 （ 1 6 a， 1 6 c， 1 6 b) は二つ以上の方向に焦点を走査さ せることを特徴とする請求の範囲 9記載の光走査プロ一ブ装置。
1 1 . 前記走査部 （ 55 a, 55 b， 55 c) は異なる方向の走査部を二つ直列 に接続したことを特徴とする請求の範囲 9記載の光走査プロ一ブ装置。
1 2. 前記走査部 （ 1 6 a， 1 6 c， 1 6 b) の少な〈とも一つ （ 1 6 b) は共 振周波数で駆動されることを特徴とする請求の範囲 9記載の光走査プローブ装置
1 3. 前記走査部 （ 1 6 a， 1 6 c, 1 6 b) は少なくとも一つの剛性の低い変 形部 （ 1 5 a, 1 5 c, 1 5 b) を有することを特徴とする請求の範囲 9記載の 光走査プローブ装置。
1 4 · 前記変形部は平行な平板構造 （ 1 5 a， 1 5 c , 1 5 b, 1 5 d ) を有す ることを特徴とする請求の範囲 1 3記載の光走査プロ一ブ装置。
1 5. 前記変形部は線状部材 （ 96 a, 96 b， 96 c， 96 d ) で構成される ことを特徴とする請求の範囲 1 3記載の光走査プローブ装置。
1 6. 前記プローブ先端部 （ 9) を密閉構造にしたことを特徴とする請求の範囲 9記載の光走査プローブ装置。
1 7. 前記走査部 （ 1 6 a， 1 6 c, 1 6 b ) は密閉部内部で走査され、 プロ— ブ先端の外部は移動しないことを特徴とする請求の範囲 9記載の光走査プロ一ブ
1 8. 前記プローブ （ 8) には前記走査部 （ 1 5 a， 1 5 c , 1 5 b) を固定す る為の基部 （ 1 4 ) を有することを特徴とする請求の範囲 9記載の光走査プロ一 ブ装置。
1 9. 前記基部 （ 1 4) は走査されるレンズ （ 1 8) と比較して重量を重く構成 したことを特徴とする請求の範囲 1 8記載の光走査プロ一ブ装置。
20. 前記基部 （ 1 4 ) に光ファイバ (6 b) の一部を固定したことを特徴とす る請求の範囲 1 8記載の光走査プローブ装置。
2 1 . 前記走査部 （ 76 a, 76 c， 76 b) の走査範囲のス卜口—クェンドに 衝撃緩和装置 （8 1 a， 8 1 c) を設けたことを特徴とする請求の範囲 9記載の 光走査プローブ装置。
22. 前記プローブ先端部 （ （9 ) 付近を内視鏡に対して固定する装置 （45 ) を設けたことを特徴とする請求の範囲 9記載の光走査プロ一ブ装置。
23. 前記走査部 （ 76 a， 76 c, 76 b) は焦点をプローブの軸方向に焦点 を移動させる部材 （ 73 ) を有することを特徴とする請求の範囲 9記載の光走査 プローブ装置。
24. 前記光ファイバはシングルモ一ドファイノ S' (6 b) であることを特徴とす る請求の範囲 9記載の光走査プロ一ブ装置。
25. 前記光ファイバはマルチモードファイバであることを特徴とする請求の範 囲 9記載の光走査プロ一ブ装置。
26. 前記光ファイバは偏波面保存ファイバ （ 90 b) であることを特徴とする 請求の範囲 9記載の光走査プロ一ブ装置。
27. 光源装置 （ 1 1 3) が発する観測光を所定のレンズ （ 1 8) で集光し、 該 観測光の焦点を被検部に対して走査する光走査プローブ装置において、
所定の第 1の方向に変形自在な単一の第 1の変形部 （ 1 63 a) と、 前記第 1の変形部 （ 1 63 a) の一端に接続部 （ 1 63 c) を介して接続され た、 前記第 1の方向とは直交する第 2の方向に変形自在な単一の第 2の変形部 （
1 63 b) と、
前記第 1の変形部 （ 1 63 a) における前記接続部 （ 1 63 c) の一端に対す る他端側に形成された、 前記第 1の変形部 （ 1 63 a) をプローブ本体 （ 1 65 ) 側に固定するための固定部と、
前記第 2の変形部 （ 1 63 b) における前記接続部 （ 1 63 c) の一端に対す る他端側に形成された、 前記第 2の変形部 （ 1 63 b) に前記光源装置 （ 1 1 3 ) が発する観測光を集光する集光装置 （ 1 66 ) を固定する集光装置固定部 （ 1 68 a) と、
前記第 1の変形部 （ 1 63 a) に設けられた、 前記第 1の方向に駆動自在な第 1の駆動装置 （ 1 64 a) と、
前記第 2の変形部 （ 1 63 b) に設けられた、 前記第 2の方向に駆動自在な第 2の駆動装置 （ 1 64 b) と、
を有する光走査プローブ装置。
28. 光源装置 （ 1 1 3 ) が発する観測光の焦点を被検部に対して走査する光プ ローブ装置において、
所定の範囲で弾性変形可能な弾性板に接続部 （ 1 63 c ) ) 9を残しつつ所定 幅の切り欠き溝 （ 1 63 d ) を形成して第 1の変形部 （ 1 63 a) と第 2の変形 部 （ 1 63 b) とを形成し、
前記第 1の変形部 （ 1 63 a) の変形方向と、 前記第 2の変形部 （ 1 63 b) の変形方向とが直交するよう前記接続部 （ 1 63 c) を折り曲げ、
前記第 1の変形部 （ 1 63 a) における前記接続部 （ 1 63 c) の一端に対す る他端側をプローブ本体 （ 1 65 ) 側に固定し、 前記第 2の変形部 （ 1 63 b) における前記接続部 （ 1 63 c) の一端に対す る他端側に前記光源装置 （ 1 1 3 ) が発する観測光を集光する集光装置 （ 1 66 ) を配置した
ことを特徴とする光走査プローブ装置。
29. 光ファイバ ( 6 b) のみを 2次元走査する 2次元スキャナを有する光走査 プローブ装置において、
2次元スキャナは平行な平板構造 （ 1 6 a， 1 6 c ; 1 6 b、 1 6 d ) を 2組 有する光走査プローブ装置。
30. 光ファイバ ( 6 b) の少なくとも出射端部 （ 20) と対物レンズ （ 1 8 ) を一体的に固定し、 一体的に 2次元走査する 2次元スキャナを有する光走査プロ ーブ装置において、
2次元スキャナは平行な平板構造 （ 1 6 a， 1 6 c ; 1 6 b、 1 6 d ) を 2組 有する光走査プローブ装置。
3 1 . 前記 2次元スキャナは、 平行な平板構造 （ 1 6 a， 1 6 c ; 1 6 b、 1 6 d ) を 2組有し、 各々は中間部材 （ 3 1 1 ) で連結されていることを特徴とする 請求の範囲 29記載の光走査プローブ装置。
32. 2次元スキャナは、 平行な平板構造 （ 1 6 a， 1 6 c ; 1 6 b、 1 6 d ) を 2組有し、 各々は中間部材 （ 3 1 1 ) で連結されていることを特徴とする請求 の範囲 30記載の光走査プローブ装置。
33. 光ファイノ、' ( 437 ) のみを 2次元走査、 又は光ファイバ （ 437 ) の少 な〈とも出射端部と対物レンズ （ 435 ) を一体的に固定し、 一体的に 2次元走 査する 2次元スキャナを有する光走査プローブ装置において、
2次元スキャナはそれぞれ別方向に走査する 2枚の平板状ァクチユエ一夕 （ 4
33 , 440) と中間部材 （ 434 ) から構成され、 2次元スキャナの手許側で 固定された平板状ァクチユエ一夕 （433) の先端側は中間部材 （434) の先 端側に固着され、 2次元スキャナの先端側に配置された平板状ァクチユエ一夕 （
440) の手許側は中間部材 （434) の手許側に固着される光走査プローブ装
34. 前記平板状圧電ァクチユエ—タ （ 440) の固定部に位置する部分で電極 のハンダ付けをしたことを特徴とする請求の範囲 33記載の光走査プローブ装置
35. 光ファイバ (437 ) のみ 2次元走査、 又は光ファイバ （ 437 ) の少な くとも出射端部と対物レンズ （ 435 ) を一体的に固定し一体的に 2次元走査す る 2次元スキャナを有する光走査プローブ装置において、
2次元スキャナは、 平行な平板構造ァクチ タ （453 a 454 a, 4 53 b 454 b) を 1組と、 平板状ァクチユエ一タ （ 455 456 ) と中間 部材 （ 434) とから構成され、 前記平板状ァクチユエ一夕 （ 455 456 ) の手許側は 2次元スキャナの手許固定部 （432 ) 側に固定され、 平板状ァクチ タ （ 455 456 ) の先端側は中間部材 （ 434 ) の先端部側に固定さ れ、 平行な平板構造のァクチ タ （453 a 454 a , 453 b 454 b) の手許側は中間部材 （434 ) の手許側に固定され、 平行な平板構造のァク チ タ （453 a, 454 a 453 b, 454 b) の先端部側は光フアイ (434 ) または、 光ファ 434) と対物レンズ （ 435 ) と固定され る o
36. 光ファ ' ( 1 67 ) のみ 2次元走査、 又は光ファイバ （ 1 67 ) の少な 〈とも出射端部と対物レンズ （ 1 66 ) を一体的に固定し一体的に 2次元走査す る 2次元スキャナを有する光走査プローブ装置において、
2次元スキャナはスリッ ト （ 1 63 d ) を有する 1枚の曲げ平板 （ 1 63 a 1 63 b ) にスリッ ト （ 1 63 d ) を間に挟んで 2枚の圧電素子 （ 1 64 a, 1 64 b) が貼着された 2個のュニモルフからなる光走査プローブ装置。
37. 光ファイバ （ 1 67 ) のみ 2次元走査、 又は光ファイバ （ 1 67 ) の少な くとも出射端部と対物レンズ （ 1 66 ) を一体的に固定し一体的に 2次元走査す る 2次元スキャナを有する光走査プローブ装置において、
2次元スキャナはスリッ ト （ 1 63 d) を有する 1枚の曲げ平板 （ 1 63 a 1 63 b) にスリッ ト （ 1 63 d ) を間に挟んで両面を各々 2枚の圧電素子 （ 1 64 a, 1 64 a' ； 1 64 b , 1 64 b ' ) が貼着された 2個のバイモルフか らなる光走査プローブ装置。
38. 光ファイバ （ 1 67 ) のみ 2次元走査、 又は光ファイバ （ 1 67 ) の少な くとも出射端部と対物レンズ （ 1 66) を一体的に固定し一体的に 2次元走査す る 2次元スキャナを有する光走査プローブ装置において、
2次元スキャナは、 2枚の平板状圧電ァクチ タ （ 1 63 a 1 64 a ; 1 63 b, 1 64 b) から構成され、 圧電素子の長手方向の長さを異ならせた光 走査プローブ装置。
39. 光ファ \' (41 2 ) の出射端部、 又は光ファイバ （4 1 2) の出射端部 と対物レンズを一体的に 2次元走査する 2次元スキャナ （ 4 1 5 ) を有する光走 査プローブ装置において、
光ファイバ （4 1 2 ) と光走査プローブとの固定部 （4 1 9 ) の位置を 2次元 スキャナによる振動が伝達しない位置とした光走査プローブ装置。
40. 光ファイバ ( 6 b) の出射端部、 又は光ファイバ （ 6 b) の出射端部と対 物レンズ （ 1 8 ) を一体的に 2次元走査する 2次元スキャナを有する光走査プロ —ブ装置において、
光ファイバ （ 6 b) と光走査プローブとの固定部 （ 27 ) の位置を光走査プロ ーブの先端硬質部 （ 9 ) 内とした光走査プローブ装置。
4 1 . 光ファ \' (4 1 2 ) の出射端部、 又は光ファイバ （4 1 2) の出射端部 と対物レンズを一体的に 2次元走査する 2次元スキャナ （ 4 1 5 ) を有する光走 査プローブ装置において、
光ファイバ （4 1 2 ) と光走査プローブとの固定部 （4 1 9) の位置を 2次元 スキャナと同じ長さ以上後ろとした光走査プローブ装置。
42. 光ファイバ （4 1 2) の出射端部、 又は光ファイバ （4 1 2) の出射端部 と対物レンズを一体的に 2次元走査する 2次元スキャナ （4 1 5 ) を有する光走 査プローブ装置において、
光ファ \' (4 1 2 ) と光走査プローブの固定部 （4 1 9) の位置を 2次元ス キヤナの長さの整数倍の位置とした光走査プローブ装置。
43. 光ファイノ （4 1 2) の出射端部、 又は光ファイバ （41 2) の出射端部 と対物レンズを一体的に 2次元走査する 2次元スキャナ （4 1 5 ) を有する光走 査プローブ装置において、
光ファ \' ( 4 1 2 ) の固定部 （4 1 9 ) の位置より先端側の光フアイバ （4 1 2 ) をたるませた （ 420 ) 光走査プローブ装置。
44. 光ファイバ ( 6 b) の出射端部、 又は光ファイバ （ 6 b) の出射端部と対 物レンズ （ 1 8) を一体的に 2次元走査する 2次元スキャナを有する光走査プロ ーブ装置において、
光ファイノ ' ( 6 b) と 2次元スキャナを駆動する信号線 （ 1 9 ) との間に隔壁 部 （ 1 4 b) が形成されるようにした光走査プローブ装置。
45. 光ファイバ （ 6 b) の出射端部、 又は光ファイバ （ 6 b) の出射端部と対 物レンズ （ 1 8) を一体的に 2次元走査する 2次元スキャナを有する光走査プロ ーブ装置において、
2次元スキャナを駆動する信号線 （ 1 9 ) を 2次元スキャナの後端部 （ 28) で固定した光走査プロ一ブ装置。
46. 光ファイバ （ 6 b) の出射端部、 又は光ファイバ （ 6 b) の出射端部と対 物レンズ （ 1 8 ) を一体的に 2次元走査する 2次元スキャナを有する光走査プロ —ブ装置において、
2次元スキャナと接続された信号線がその固定部 （ 28) から先端側で光ファ ィバ （6 b) が接触しないようにした光走査プローブ装置。
47. 往復駆動するスキャナを内蔵したプローブ （8) と、 前記スキャナを駆動 する制御装置 （ 1 1 4 ) と、 被検部に光を照射する光源 （ 1 23) と、 前記光源 ( 1 23) からの光をプローブ先端に導くための光ファイバ （ 6 b) と、 前記光 ファイバ （ 6 b) からの光を被検部に合焦させ、 前記被検部からの光を前記光フ アイバ （ 6 b) 端面に集光させる合焦光学系 （ 1 8) と、 前記被検部からの戻り 光の少な〈とも一部を前記光源 （ 1 23 ) からの光の光路から分離する分離デバ イス （ 1 25 ) と、 前記分離された光を検出する検出器 （ 1 24) と、 前記検出 器 （ 1 24 ) からの信号を画像化して表示装置 （ 1 1 6 ) に画像を表示する画像 化装置 （ 1 1 5 ) とを有する光走査プローブ装置において、
前記画像化装置 （ 1 1 5 ) は、 往路と復路の画像を合成する画像合成装置 （ 1 40, 1 4 1 , 1 42 , 1 44， 1 50， 252 , 253 ) を有する光走査プロ ーブ装置。
48. 前記画像合成装置は、 往路の画像を記憶する第 1フレームメモリ （ 252 ) と、 復路の画像を記憶する第 2フレームメモリ （ 253 ) と、 往路あるいは復 路のヒステリシス特性の少なくとも一方の特性に合わせ込む特性補正装置 （ 1 5 〇） を有する請求の範囲 47記載の光走査プローブ装置。
49. 前記特性補正装置 （ 1 50) は、 前記スキャナを駆動する駆動電圧の各値 に一意に対応する、 往路の変位量、 ヒステリシス補正係数、 ならびに復路の変位 量を含む参照テ一ブルからなる。
50. 往復駆動するスキャナを内蔵したプローブ （ 8 ) と、 前記スキャナを駆動 する制御装置 （ 1 1 4) と、 被検部に光を照射する光源 （ 1 23 ) と、 前記光源
( 1 23 ) からの光をプローブ先端に導くための光ファイバ （6 b) と、 前記光 ファイバ ( 6 b) からの光を被検部に合焦させ、 前記被検部からの光を前記光フ アイバ （ 6 b) 端面に集光させる合焦光学系 （ 1 8) と、 前記被検部からの戻り 光の少なくとも一部を前記光源 （ 1 23 ) からの光の光路から分離する分離デバ イス （ 1 25 ) と、 前記分離された光を検出する検出器 （ 1 24) と、 前記検出 器 （ 1 24 ) からの信号を画像化して表示装置 （ 1 1 6 ) に画像を表示する画像 化装置 （ 1 1 5) とを有する光走査プローブ装置において、
前記スキャナは、 往路および復路の走査位置を、 往路あるいは復路の走査位置 のいずれか一方に一致させる走査位置補正装置 （ 302 ) を有する光走査プロ— ノ iko
5 1 . 前記画像化装置 （ 1 1 5 ) は、 前記位置補正装置 （ 302 ) からの信号を 受け取り、 スキャナを駆動する駆動信号を補正する駆動信号補正回路 （ 309 ) を有する。
52. 非線形駆動信号で駆動するスキャナを内蔵したプローブ （8) と、 前記スキャナを駆動する制御装置 （ 1 1 4) と、
被検部に光を照射する光源 （ 1 23) と、
前記光源 （ 1 23) からの光をプローブ先端に導くための光ファイバ （6 b) と、
前記光ファイバ （ 6 b) からの光を被検部に合焦させ、 前記被検部からの光を 前記光ファイバ端面に集光させる合焦光学系 （ 1 8) と、
前記被検部からの戻り光の少な〈とも一部を前記光源 （ 1 23 ) からの光の光 路から分離する分離デバイス （ 1 25 ) と、
前記分離された光を検出する検出器 （ 1 24) と、
前記検出器 ( 1 24) からの信号を画像化して表示装置 （ 1 1 6 ) に画像を表 示する画像化装置 （ 1 1 5 ) と、
を有する光走査プローブ装置において、
前記画像化装置 （ 1 1 5 ) は前記表示装置 （ 1 1 6 ) に表示される画像を線形 補正する線形補正装置を有し、 前記線形補正装置は前記非線形駆動信号を発生す る非線形駆動信号発生装置と、 非等間隔パルスを発生する非等間隔パルス発生装 置と、 前記非等間隔パルスをサンプリングクロックとして A/D変換する A/D 変換器 （ 1 40) を具備していることを特徴とする共焦点光走査プローブ装置。
53. 往復駆動するスキャナを有するプローブ （ 8) と、 前記スキャナを駆動す る制御装置 （ 1 1 4 ) と、 被検部に光を照射する光源 （ 1 23 ) と、 前記光源 （ 1 23 ) からの光をプローブ先端に導くための光ファイバ （ 6 b) と、 前記光フ アイバ （6 b) からの光を被検部に合焦させ、 前記被検部からの光を前記光ファ ィバ （6 b) 端面に集光させる合焦光学系 （ 1 8) と、 前記被検部からの戻り光 の少なくとも一部を前記光源 （ 1 23 ) からの光の光路から分離する分離デバィ ス （ 1 25 ) と、 前記分離された光を検出する検出器 （ 1 24) と、 前記検出器 ( 1 24) からの信号を画像化して表示装置 （ 1 1 6 ) に画像を表示する画像化 装置 （ 1 1 5 ) とを有する光走査プローブ装置において、
前記画像化装置 （ 1 1 5 ) は、 往路あるいは復路のいずれか一方の画像のみを 表示する、 片道方向表示装置を有する共焦点光走査プローブ装置。
54. 非線形駆動信号で駆動するスキャナを内蔵したプローブ （8) と、 前記スキャナを駆動する制御装置 （ 1 1 4) と、
被検部に光を照射する光源 （ 1 23) と、
前記光源 （ 1 23 ) からの光をプローブ先端に導くための光ファイバ （6 b) と、
前記光ファイバ （ 6 b) からの光を被検部に合焦させ、 前記被検部からの光を 前記光ファイバ端面に集光させる合焦光学系 （ 1 8) と、
前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を前記光源 （ 1 23 ) からの光の光 路から分離する分離デバイス （ 1 25 ) と、
前記分離された光を検出する検出器 （ 1 24) と、
前記検出器からの信号を A/D変換して画像化し表示装置に画像を表示する画 像化装置と、
を有する光走査プローブ装置において、
前記画像化装置 （ 1 1 5 ) は、 非線形駆動波形に対して前記 A/D変換のサン プリングパルスの位相を調整して画像を表示する表示タイミング装置を有し、 前記表示タイミング装置は、 前記非線形駆動波形に対して、 前記サンプリング パルスの位相を 90° ずらして発生させることを特徴とする共焦点光走査プロ一 プ装置。
55. 非線形駆動信号で駆動するスキャナを内蔵したプローブ （ 8 ) と、 前記スキャナを駆動する制御装置 （ 1 1 4 ) と、
被検部に光を照射する光源 （ 1 23 ) と、
前記光源 （ 1 23 ) からの光をプローブ先端に導くための光ファイバ （6 b) と、
前記光ファイバ （6 b) からの光を被検部に合焦させ、 前記被検部からの光を 前記光ファイバ端面に集光させる合焦光学系 （ 1 8) と、
前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を前記光源 （ 1 23 ) からの光の光 路から分離する分離デバイス （ 1 25 ) と、
前記分離された光を検出する検出器 （ 1 24) と、
前記検出器 （ 1 24 ) からの信号を画像化して表示装置 （ 1 1 6 ) に画像を表 示する画像化装置 （ 1 1 5 ) と、
を有する光走査プローブ装置において、
前記画像化装置 （ 1 1 59は、 前記画像をライ ンデータとして蓄積するフレ— ムメモリ （ 1 4 1 ) と、 前記フレームメモリ （ 1 4 1 ) に蓄積されたラインデ一 タを補間するライン補間装置を有し、
前記ライン補間装置は、 前記フレームメモリ （ 1 4 1 ) からラインデータを整 数分の 1の割合で間引いて読み出す間引き装置と、 前記間引き装置で読み出され たラインデータを複数倍にコピーするコピー装置を有し、 前記フレームメモリに蓄積されるラインデータのライン数と、 前記コピー装置 によりコピーされた後のラインデータのライン数は同数であることを特徴とする 共焦点光走査プローブ装置。
56. 光走査プローブ （ 1 1 2A, 1 1 2 B) の先端部を被検部に押しつける強 さを調節することにより観察深さを、 押しつける角度を調節することにより観察 面の角度を調節する観察方法。
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