WO2015182139A1 - 光走査型観察装置および光走査型観察方法 - Google Patents

光走査型観察装置および光走査型観察方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an optical scanning observation apparatus and an optical scanning observation method for observing an observation object by causing Lissajous scanning of illumination light by vibrating a fiber.
  • the tip of the optical fiber for illumination is held so as to be swingable, and this is vibrated to scan the observation object with illumination light, which is reflected or scattered, or generated on the observation object.
  • An optical scanning observation apparatus such as an optical scanning endoscope that detects light such as fluorescence and generates an image has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • an image is acquired by scanning illumination light in a spiral shape on the object to be observed (spiral scanning).
  • the amplitude is expanded from 0 to the maximum value every time one frame image is acquired, and further reduced to 0.
  • the attenuation to the vibration center of the fiber is delayed.
  • distortion and voids occur in the center of the image. Therefore, instead of spiral scanning, it is conceivable to perform image observation by driving the tip of the fiber with a Lissajous pattern and scanning the illumination light on the object to be observed.
  • Lissajous scanning is a waveform obtained by combining simple vibrations in a first direction (for example, the X direction) having different frequencies and simple vibrations in a second direction (for example, the Y direction) orthogonal to the first direction. It is.
  • the frequency in the first direction and the frequency in the second direction have an integer ratio.
  • the drive waveform of the Lissajous scan can be expressed by a mathematical formula as follows.
  • fps A x sin (2 ⁇ f x t)
  • Y A y sin (2 ⁇ f y t)
  • fps satisfies, for example, the following expression (n is an integer).
  • f x (n + 1)
  • ⁇ fps f y n ⁇ fps (Above, but the case of f x> f y, may be as f x ⁇ f y.)
  • FIG. 19 shows an example of a Lissajous scanning waveform.
  • the mesh of the scanning trajectory is coarse for illustration, but when used for image observation, a waveform that subdivides the scanning region more finely, that is, a waveform where n is a large integer is used.
  • the amplitude is not time-modulated, so that there is no void or distortion in the center of the screen as seen in spiral scanning, and scanning to the center of the screen is possible.
  • FIG. 20A and 20B are diagrams for explaining the phase shift between the drive electrical signal and the locus of the fiber tip, FIG. 20A shows the drive electrical waveform, and FIG. 20B shows the track of the fiber tip.
  • a scanning position of illumination light is calculated from the amplitude and phase of a drive signal and stored in a lookup table, and a signal obtained from an object to be observed is based on position information in the lookup table. Therefore, the drive electric signal and the fiber tip phase shift cause a shift and distortion of the display image.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining the distortion of the scanning pattern due to the phase shift.
  • the waveform of the Lissajous pattern is deformed from an ideal waveform, and the distortion of the scanning pattern becomes an image distortion as shown in the display image of FIG. 22B when the subject image of FIG. 22A is observed.
  • the difference in the amount of phase shift between the X direction and the Y direction results in a sparse area of the scanning curve compared to the ideal Lissajous scan. This not only causes distortion in the image, but also reduces the resolution of the optical scanning observation apparatus. Such a decrease in resolving power cannot be prevented even if the scanning position information stored in the lookup table is corrected.
  • an object of the present invention which has been made paying attention to these points, is to provide an optical scanning observation apparatus and an optical scanning observation method capable of observing an object to be observed without a decrease in resolution. .
  • a drive unit that drives the tip of the fiber with a Lissajous scanning pattern by vibrating with An optical system for irradiating the object to be observed with the light emitted from the tip of the fiber;
  • a light detection unit that detects light obtained from the object to be observed by the light irradiation and converts the light into an electrical signal;
  • An image processing unit that generates an image based on the electrical signal output by the light detection unit; In order to correct a phase shift between the drive waveform of the fiber tip by the drive unit and the vibration waveform of the fiber tip for both or any one of the first direction and the second direction, And a phase adjustment unit that adjusts the phase of the drive waveform of the drive unit.
  • phase adjustment unit adjusts the phase of the drive waveform so as to minimize distortion of an image generated by the image processing unit.
  • a display unit that displays an image generated by the image processing unit, and an input of an adjustment amount of a phase adjusted by the phase adjustment unit for both or one of the first direction and the second direction
  • an input unit configured to receive the signal.
  • the phase adjusting unit may be based on the phase of the drive waveform determined to maximize the resolving power of the image generated by the image processing unit based on a predetermined resolving power chart arranged at the observation position of the object to be observed.
  • the phase of the drive waveform of the drive unit may be adjusted.
  • a phase shift between the drive waveform and the vibration waveform of the fiber tip can be determined based on the resonance frequency and the Q value of the fiber tip.
  • the optical scanning observation apparatus can be configured to include a measurement unit that measures the resonance frequency and Q value of the fiber.
  • the measurement unit can measure the resonance frequency and the Q value of the fiber by measuring the impedance of the electric circuit of the drive unit.
  • the driving unit moves the tip of the fiber in at least one direction of the first direction and the second direction.
  • the invention of an optical scanning observation method that achieves the above object is as follows.
  • the tip of the fiber is vibrated at a first frequency in a first direction and at a second frequency different from the first frequency in a second direction substantially orthogonal to the first direction.
  • the tip of the fiber is driven with a Lissajous scanning pattern, and the light emitted from the tip of the fiber is irradiated toward the object to be observed.
  • the drive waveform of the drive unit is corrected so as to correct a phase shift between the drive waveform and the vibration waveform of the fiber tip portion by the drive unit in both or any one of the first direction and the second direction. Adjusting the phase; And observing an image by vibrating the tip of the fiber with the drive waveform having the phase adjusted.
  • the present invention in both or any one of the first direction and the second direction, so as to correct the phase shift between the drive waveform of the fiber tip by the drive unit and the vibration waveform of the fiber tip. Since the phase of the drive waveform of the drive unit is adjusted, the object to be observed can be observed without a decrease in resolution.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fiber light scanning endoscope apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is an external view schematically showing a scope of the optical scanning endoscope apparatus of FIG. 1. It is sectional drawing of the front-end
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a vibration drive mechanism of a drive unit of the optical scanning endoscope apparatus of FIG. 1, and FIG. 4A is a side view illustrating a drive unit and a swinging unit of an illumination optical fiber.
  • 4 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4 (a). It is a flowchart which shows the procedure of the image observation in 1st Embodiment.
  • FIG. 6A and 6B are diagrams showing drive signal waveforms in which the phase shift is adjusted.
  • FIG. 6A shows a drive signal in the X direction
  • FIG. 6B shows a drive signal in the Y direction.
  • amendment of the image shift by adjustment of phase shift It is a figure which shows an example of the chart for a correction
  • amendment which concerns on a 1st modification It is a figure which shows an example of the resolution chart which concerns on a 2nd modification.
  • FIGS. 20A and 20B are diagrams for explaining a phase shift between a driving electric signal and a fiber tip locus
  • FIG. 20A shows a driving electric waveform
  • FIG. 20B shows a fiber tip locus.
  • FIG. 20A shows a driving electric waveform
  • FIG. 20B shows a fiber tip locus.
  • FIG. 20 (a) shows a to-be-photographed object
  • FIG.22 (b) shows a display image.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical scanning endoscope apparatus 10 which is an example of an optical scanning observation apparatus according to the first embodiment.
  • the optical scanning endoscope apparatus 10 includes a scope 20, a control device main body 30, a display 40, and an input unit 41.
  • the control device main body 30 includes a control unit 31 that controls the entire optical scanning endoscope device 10, a light emission timing control unit 32, lasers 33R, 33G, and 33B, and a coupler 34.
  • the light emission timing control unit 32 controls the light emission timings of the three lasers 33R, 33G, and 33B that emit laser beams of the three primary colors of red, green, and blue under the control of the control unit 31.
  • the lasers 33R, 33G, and 33B for example, a DPSS laser (semiconductor excitation solid-state laser) or a laser diode can be used.
  • the laser beams emitted from the lasers 33R, 33G, and 33B are combined by the coupler 34 and are incident on the illumination optical fiber 11 (optical fiber) that is a single mode fiber as white illumination light.
  • the configuration of the light source of the optical scanning endoscope apparatus 10 is not limited to this, and a single laser light source or a plurality of other light sources may be used.
  • the lasers 33R, 33G, and 33B and the coupler 34 may be housed in a separate housing from the control device main body 30.
  • the illumination optical fiber 11 is connected to the distal end portion of the scope 20, and light incident on the illumination optical fiber 11 from the coupler 34 is guided to the distal end portion of the scope 20 and irradiated toward the object 100 to be observed.
  • the driving light 21 (actuator) is driven to vibrate, so that the illumination light emitted from the illumination optical fiber 11 can be two-dimensionally scanned on the observation surface of the object 100 to be observed.
  • the drive unit 21 is controlled by a drive control unit 38 of the control device body 30 described later.
  • Object light such as reflected light, scattered light, and fluorescence obtained from the object to be observed 100 by irradiation of illumination light is received at the tips of a plurality of detection optical fibers 12 constituted by multimode fibers, and the inside of the scope 20 is received.
  • the light is guided to the control device main body 30.
  • the optical axis direction of the tip of the illumination optical fiber 11 is defined as the Z direction, and the directions orthogonal to the Z direction and orthogonal to each other are the X direction (first direction) and the Y direction (second direction).
  • the X direction and the Y direction are drive directions of the fiber tip.
  • the control device main body 30 further includes a photodetector 35 for processing object light, an ADC (analog-digital converter) 36, and an image processing unit 37.
  • the photodetector 35 decomposes the object light that has passed through the detection optical fiber 12 into spectral components, and converts each spectral component into an electrical signal by a photodiode or the like.
  • the ADC 36 converts the image signal converted into the analog electric signal into a digital signal and outputs the digital signal to the image processing unit 37.
  • the control unit 31 controls on / off, frequency, amplitude, phase, and the like of drive electric signals in the X direction and Y direction by the drive control unit 38 via a phase adjustment unit 39 described later.
  • control unit 31 calculates time-sequential inspection position information by Lissajous scanning and passes it to the image processing unit 37.
  • control unit 31 may store time-series position information in advance as a lookup table.
  • the image processing unit 37 obtains pixel data of the observation object 100 for each scanning position from the digital signal output from the ADC 36. Further, the image processing unit 37 sequentially stores the information of the scanning position and the pixel data in a memory (not shown), and generates an image of the object to be observed 100 by performing necessary processing such as interpolation processing after the scanning is completed or during the scanning. Is displayed on the display 40.
  • control unit 31 synchronously controls the light emission timing control unit 32, the photodetector 35, the drive control unit 38 (via the phase adjustment unit 39), and the image processing unit 37.
  • the control device main body 30 further includes a drive control unit 38, a phase adjustment unit 39, and an input unit 41.
  • the drive control unit 38 includes a transmitter that generates an oscillating voltage in two directions, the X direction and the Y direction.
  • the phase adjustment unit 39 can change the phase of the drive electrical signal by shifting the timing signal for synchronizing the phase of the drive voltage received from the control unit 31 in terms of time.
  • the phase adjustment unit 39 and the control unit 31 are executed by the CPU of the control device main body 30. Although the control unit 30 and the phase adjustment unit 39 are separated in FIG. 1, these may be executed by the same program in the control device main body 30.
  • the input unit 41 is an input device such as a keyboard or a mouse connected to the control device main body 30, and the user of the optical scanning endoscope apparatus 10 can use the input unit 41 to increase the intensity of illumination light, enlarge an image, Various operations such as saving and editing can be performed. Further, the control unit 31 can receive the input of the phase change operation of the image being displayed from the input unit 41 and set the phase change amount of the phase modulation unit 39 based on this.
  • FIG. 2 is an overview diagram schematically showing the scope 20.
  • the scope 20 includes an operation unit 22 and an insertion unit 23.
  • the operation unit 22 is connected to the illumination optical fiber 11, the detection optical fiber 12, and the wiring cable 13 from the control device main body 30.
  • the illumination optical fiber 11, the detection optical fiber 12, and the wiring cable 13 pass through the insertion portion 23 and are guided to the distal end portion 24 of the insertion portion 23 (portion in the broken line portion in FIG. 2).
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the distal end portion 24 of the insertion portion 23 of the scope 20 of FIG.
  • the distal end portion 24 is configured to include a drive unit 21, illumination lenses 25a and 25b, an illumination optical fiber 11 passing through the center portion, and a detection optical fiber 12 passing through the outer peripheral portion.
  • the drive unit 21 includes an actuator tube 27 fixed inside the distal end portion 24 of the insertion unit 23 of the scope 20 by a mounting ring 26, a fiber holding member 29 and piezoelectric elements 28a to 28d (inside the actuator tube 27). 4 (a) and 4 (b)).
  • the illuminating optical fiber 11 is supported by a fiber holding member 29 and a swinging portion 11b (a tip of the fiber 11) in which the fixed end 11a supported by the fiber holding member 29 is supported so as to be swingable from the emission end 11c. Part).
  • the detection optical fiber 12 is disposed so as to pass through the outer peripheral portion of the insertion portion 23 and extends to the distal end of the distal end portion 24. Furthermore, a detection lens (not shown) is provided at the distal end portion 12a of each fiber of the detection optical fiber 12.
  • the illumination lenses 25 a and 25 b constitute an optical system that irradiates laser light emitted from the emission end 11 c of the illumination optical fiber 11 toward the object to be observed 100, and condenses the laser light on the object to be observed 100. Are arranged to be.
  • the illumination lenses 25a and 25b are not limited to the two-lens configuration, and may be configured by one lens or three or more lenses.
  • the detection lens (not shown) has a laser beam condensed on the object 100 to be reflected, scattered, refracted, etc. by the object 100, or fluorescence generated by irradiation of illumination light. Is collected as object light and is condensed and coupled to the incident end of the detection optical fiber 12 disposed after the detection lens.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the vibration drive mechanism of the drive unit 21 of the optical scanning endoscope apparatus 10 of FIG. 1, and FIG. 4 (a) shows the drive unit and the oscillating unit of the illumination optical fiber.
  • FIG. 4B is a side view
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • the illumination optical fiber 11 passes through the center of the fiber holding member 29 having a prismatic shape, and is thereby held by the fiber holding member 29.
  • the four side surfaces of the fiber holding member 29 face the + Y direction and the + X direction, and the opposite directions, -Y direction and -X direction, respectively.
  • a pair of piezoelectric elements 28a and 28c for driving in the Y direction are fixed in the + Y direction and the ⁇ Y direction of the fiber holding member 29, and a pair of piezoelectric elements for driving in the X direction in the + X direction and ⁇ X direction. 28b and 28d are fixed.
  • the wiring cables 13 from the drive control unit 38 of the control device main body 30 are connected to the piezoelectric elements 28a to 28d.
  • a voltage having the opposite polarity and the same magnitude is always applied between the piezoelectric elements 28b and 28d in the X direction, and similarly, the voltage is always applied in the opposite direction between the piezoelectric elements 28a and 28c in the Y direction.
  • An equal voltage is applied.
  • the Q value of the vibration of the illumination fibers 11 when the Q, f x and f y At least one of fc ⁇ 1-1 / (2Q) ⁇ ⁇ f ⁇ fc ⁇ 1 + 1 / (2Q) ⁇
  • the phase delay increases from the drive waveforms of the piezoelectric elements 28a to 28d due to the vibration of the emission end 11c, so that the image of the object 100 to be obtained is not shifted or distorted as it is. A large coarse image is obtained.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of image observation in the first embodiment.
  • the user of the optical scanning endoscope apparatus 10 selects an image having a change in the observation field as the observation object, and displays the observation object (step S01).
  • the control unit 31 drives the drive control unit 38 via the phase adjustment unit 39 to apply an oscillating voltage for Lissajous scanning to the drive unit 21 and scan the illumination light on the object to be observed.
  • the light obtained by the irradiation of the object 100 is processed by the image processing unit 37 and displayed on the display 40 as an image.
  • the phase adjustment unit 39 does not adjust the phase, and the drive signals in the X direction and the Y direction can be expressed by the following equations.
  • X A x sin (2 ⁇ f x t)
  • Y A y sin (2 ⁇ f y t)
  • the frame rate fps satisfies, for example, the following expression (n is an integer).
  • f x (n + 1)
  • ⁇ fps f y n ⁇ fps
  • phase adjustment in the X direction while viewing the image displayed on the display 40 (step S02).
  • the phase adjustment can be performed by the input unit 41.
  • the user adjusts the phase ⁇ x in the X direction by using the arrow keys on the keyboard.
  • ⁇ x is input to the phase adjustment unit 39 via the control unit 31.
  • Phase adjusting unit 39 the phase of the received timing signals from the control unit 31 holds the theta x shifted theta x, is transmitted to the drive control unit 38.
  • the drive signal in the X direction generated by the drive control unit 38 changes as follows.
  • X A x sin (2 ⁇ f x t + ⁇ x )
  • the driving electric signal in the X direction at this time is as shown in FIG.
  • ⁇ x so as to cancel the phase shift between the drive electric signal and the scanning waveform of the fiber
  • the position in the X direction where the illumination light of the Lissajous scanning pattern of the control unit 31 is irradiated at each time point of observation The information matches the position where the illumination light is actually irradiated.
  • step S03 the drive signal in the Y direction generated by the drive control unit 38 changes as follows.
  • Y A y sin (2 ⁇ f y t + ⁇ y )
  • the driving electric signal at this time is as shown in FIG.
  • the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y in the X direction and the Y direction are determined and stored in the phase adjustment unit 39. Therefore, in the subsequent observation, the drive control unit 38 has the phase adjustment amount ⁇ x. , ⁇ y , the drive unit 21 is driven by a drive electrical signal that is shifted in phase, and the exit end 11c of the illumination optical fiber 11 can be Lissajous scanned.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining correction of image shift by adjusting phase shift.
  • the frame rate is 15 fps
  • f x 7545 Hz
  • f y 7530 Hz
  • the X direction resonance frequency is 7530 Hz ( ⁇ f x )
  • the Y direction resonance frequency is 7510 Hz ( ⁇ f y ).
  • FIG. 7A is a diagram showing a pattern of a subject as an object to be observed. When such an object to be observed is observed by Lissajous scanning without adjusting the phase, an image as shown in FIG. 7B is acquired.
  • FIG.7 (c) adjusts the shift
  • the input unit 41 and the phase adjustment unit 39 are provided, and the waveform of the drive electrical signal generated by the drive control unit 38 and the emission end 11c of the illumination optical fiber 11 are provided. Since the phase of the drive waveform generated by the drive control unit 38 is shifted so as to correct the phase shift generated between the vibration waveform and the output waveform, the emission end 11c of the illumination optical fiber 11 is ideally adjusted in phase. In addition to being able to obtain an observation image that is scanned with a typical Lissajous pattern and that is free from deviations and distortions, the scanning pattern does not become coarse and dense, and the resolution of the observation image does not decrease.
  • a position detection element such as a PSD (position detection element) in order to detect the scanning position at each time point. Can be corrected. Furthermore, it is not necessary to hold a large-capacity memory in order to store the scanning position information at each scanning point in the scanning cycle.
  • phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y are input by the user of the optical scanning endoscope apparatus 10 while viewing the image, but the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y are the optical scanning endoscopes.
  • the mirror device 10 may be determined systematically. For example, it is also possible to identify shifted images generated in the vertical and horizontal directions of the image generated by the image processing unit 37 and to select the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y so that they overlap each other. It is.
  • the phase shift is corrected in both the X direction and the Y direction.
  • the drive frequency in one direction is close to the resonance frequency, and the drive frequency in the other direction is resonant.
  • the phase shift generated between the drive signal and the actual vibration waveform of the fiber tip is small. For this reason, it is sufficient to correct the phase shift only for the drive electric signal closer to the resonance frequency.
  • the phase can be adjusted by preparing a dedicated correction chart instead of the observation object 100.
  • FIG. 8 shows an example of the correction chart.
  • This correction chart is composed of grid lines with equal intervals.
  • the user adjusts the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y so that the image at the time of observation of the correction chart has a lattice shape.
  • the shift or distortion between the grid line and the observation image generated by the image processing unit 37 is digitized, and the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y are determined by the control unit 31 so as to minimize the distortion or shift amount. You can also.
  • phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y are selected so as to minimize the phase shift, the resolution of the Lissajous scanning becomes the highest, so that a resolution chart as shown in FIG. It is also possible to measure the resolving power in the X direction and the Y direction and select ⁇ x and ⁇ y so that the resolving power becomes the highest.
  • the resolution chart in the figure has multiple black-and-white stripes with different widths and intervals, and when observing in the direction crossing them, the level of resolution is determined by whether or not each stripe can be resolved. To do. It is also possible to automatically determine the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y while measuring the resolving power with a program incorporated in the control unit 31 with respect to a predetermined resolving power chart.
  • the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y are determined so that the phase shift caused by the Lissajous scan near the resonance frequency is corrected for the shift and distortion of the image formed by the acquired signal light. did.
  • the phase shift of the illumination optical fiber 11 with respect to the drive electrical signal can also be calculated by measuring the amplitude change of the illumination optical fiber 11 with respect to the frequency and measuring the resonance frequency and the Q value. Therefore, a method of measuring these resonance frequencies and Q values using the optical scanning endoscope apparatus 10 having the same configuration as that of the first embodiment will be described.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a procedure of image observation in the second embodiment.
  • a PSD position detection element
  • the scanning position of the illumination optical fiber 11 can be detected.
  • any of the lasers 33R, 33G, and 33B is oscillated, the piezoelectric elements 28b and 28d are oscillated while sequentially changing the drive frequency, and the amplitude change of the emission end 11c of the illumination optical fiber 11 in the X direction is measured.
  • FIG. 11 is a graph showing the frequency characteristics of vibration plotted with the fiber amplitude ratio on the vertical axis and the drive frequency on the horizontal axis when the maximum value of the fiber amplitude is 100 (%).
  • the resonance frequency f 0 is obtained as a drive frequency that gives the peak of the amplitude ratio of the fiber.
  • step S12 similarly to the X direction, the change in amplitude with respect to the drive frequency is measured in the vicinity of the resonance frequency in the Y direction (step S13), and the resonance frequency and the Q value are calculated (step S14).
  • the resonance frequency and the Q value of the fiber greatly affect the vibration trajectory of the emission end 11c of the illumination optical fiber 11. Therefore, based on the calculated resonance frequency and Q value, the drive voltage, drive frequency, and phase applied to the piezoelectric elements 28a to 28d of the drive unit 21 are changed, and the vibration locus of the emission end 11c of the illumination optical fiber 11 is changed. Can be adjusted to a predetermined trajectory.
  • the principle will be described.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the frequency of the optical fiber and the phase delay of the fiber.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the frequency and the amplitude of the optical fiber.
  • These graphs are generally known in the field of wave engineering.
  • ⁇ is a fiber vibration damping ratio
  • the Q value is There is a relationship.
  • the amplitude of the fiber increases rapidly in the vicinity of the resonance frequency, and the peak value increases as the Q value increases.
  • control unit 31 calculates the phase lag in the X direction and the Y direction of the illumination optical fiber 11 from the calculated resonance frequencies and Q values in the X direction and the Y direction, and the phase adjustment amounts ⁇ x , ⁇ y is stored in the phase adjustment unit 39 (step S15). Then, after removing the PSD from the distal end of the scope 20, the target object 100 can be observed using the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y calculated in this way (step S16). .
  • the emission end 11c of the illumination optical fiber 11 is scanned with an ideal Lissajous pattern whose phase is adjusted, and an observation image without deviation or distortion is obtained.
  • the values of the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y can be determined systematically by the apparatus of the optical scanning endoscope apparatus 10 without intervention by a person.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an optical scanning endoscope apparatus according to the third embodiment.
  • the optical scanning endoscope apparatus according to the third embodiment includes a drive control / resonance frequency detection unit 38A instead of the drive control unit 38 in the optical scanning endoscope apparatus according to the first embodiment.
  • the drive control / resonance frequency detection unit 38A also functions as a measurement unit that can measure the resonance frequency and the Q value of the oscillation unit 11b of the illumination optical fiber 11.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of the drive control / resonance frequency detection unit 38A.
  • the drive control / resonance frequency detection unit 38A is configured to drive the piezoelectric elements 28a to 28d of the drive unit 21, DDS (digital direct synthesis transmitter) 51x, 51y, DAC (digital-analog converter) 52x, 52y, amplifier 53x and 53y are provided.
  • DDS 51x and the DDS 51y receives a control signal from the control unit 31 and generates a digital drive signal waveform.
  • This signal is converted into an analog signal by the DACs 52x and 52y, amplified by the amplifiers 53x and 53y, and drives the piezoelectric elements 28a to 28d located at the distal end portion 24 of the scope 20 via the wiring cable 13.
  • These components are substantially the same as those of the drive control unit 38 of the first embodiment.
  • the drive control / resonance frequency detection unit 38A includes a resonance frequency detection mechanism that detects the resonance frequency of the oscillation unit 11b of the illumination optical fiber 11 in addition to the above components.
  • the resonance frequency detection mechanism includes a current detection circuit 55x and a voltage detection circuit 56x provided on a circuit from the amplifier 53x to the piezoelectric elements 28b and 28, and current signals and voltages detected by these circuits, respectively.
  • a current detection circuit 55y and a voltage detection circuit 56y are similarly provided, and their outputs are also input to the resonance frequency detection unit 59 via an ADC (not shown). It is configured to be.
  • the control unit 31 drives while gradually increasing the frequency of the drive electrical signal of the DDS 51x of the drive control unit 38A. While the frequency of the drive electrical signal increases, the current signal and the voltage signal detected by the current detection circuit 55x and the voltage detection circuit 56x, respectively, are monitored by the resonance frequency detection unit 59.
  • the resonance frequency detection unit 59 can detect the resonance frequency and the Q value in the X direction by a known method by measuring the impedance based on a phase shift between the current signal and the voltage signal for each frequency. Similarly, the resonance frequency and Q value in the Y direction can also be detected.
  • the control unit 31 calculates the phase delay of the illumination optical fiber 11 from the calculated resonance frequencies and Q values in the X direction and the Y direction, and stores them in the phase adjustment unit 39. Moreover, the control part 31 adjusts the amplitude given to a X direction and a Y direction as needed based on the calculated amplitude ratio.
  • the phase adjustment amount can be calculated by the circuit without performing illumination light irradiation. Therefore, according to the present embodiment, even when the resonance frequency or the Q value of the illumination optical fiber 11 changes, the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y can be adjusted in real time as necessary. Therefore, according to the present embodiment, in addition to obtaining an observation image that is free from displacement, distortion, and reduction in resolution, it is easy to adjust the phase shift of Lissajous scanning, which is more convenient for optical scanning type endoscope. A mirror device 10 can be provided. Further, as in the second embodiment, there is an advantage that it is not necessary to perform measurement by wearing a PSD.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an optical scanning endoscope apparatus according to the fourth embodiment.
  • a laser 33IR that oscillates infrared light is added as a light source in the optical scanning endoscope apparatus according to the first embodiment.
  • the laser 33IR is controlled by the light emission timing controller 32, and the output light is incident on the illumination optical fiber 11 by the coupler 34.
  • FIG. 17 is a diagram showing the light shielding unit 60.
  • the light shielding unit 60 has a characteristic of shielding only near infrared light emitted from the laser IR and transmitting visible light.
  • the illumination lens 25 is arranged in a rectangular area subjected to Lissajous scanning so as to shield the area excluding the central circular portion.
  • the shape of the light shielding portion is not limited to this, and various shapes can be used.
  • the photodetector 35 is configured to separate the light having the wavelength of the laser 33IR from the light from the other lasers 33R, 33G, and 33B, and to detect the separated near-infrared light, the laser 33IR. It has a detector corresponding to the wavelength.
  • the following procedure is executed to detect the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y .
  • the laser 33IR of the near-infrared light source is oscillated to acquire an image using only near-infrared rays and display it on the display 40.
  • the portion corresponding to the light shielding portion 60 does not transmit near-infrared light, and thus becomes a shadow of the light shielding portion as shown in FIG.
  • the phase in the X direction and the Y direction is adjusted so that the display image of the portion shielded by the light shielding unit 60 has a circular transmission region in the same manner as the shape of the light shielding unit 60.
  • the method of determining the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y is the same as in the first embodiment, and the optical scanning endoscope apparatus 10 automatically adjusts even if the user adjusts while viewing the image. You may do it.
  • the optical scanning endoscope apparatus 10 stores the phase adjustment amounts ⁇ x and ⁇ y determined in this way in the phase adjustment unit 39, and when observing an image of the observation object 100, these phase adjustment amounts.
  • the phase of the drive electric signal of the drive unit 21 is shifted according to ⁇ x and ⁇ y , and an image is acquired by irradiating the object to be observed 100 using the lasers 33R, 33G, and 33B other than the laser 33IR.
  • phase correction laser 33IR is used as necessary while performing image observation. It is possible to correct the phase shift by turning on the light. Therefore, the phase of the Lissajous scan can be corrected more flexibly.
  • the optical scanning observation apparatus of the present invention is not limited to an optical scanning endoscope apparatus, but can be applied to an optical scanning microscope or the like.
  • the drive unit is not limited to one using a piezoelectric element, and an electromagnetic drive unit using a permanent magnet and an electromagnetic coil can also be used.
  • the driving frequency of the fiber tip portion in the X direction and Y direction by the drive portion may be higher or lower than the resonance frequency of the fiber tip portion.
  • one direction may be higher than the resonance frequency and the other direction may be driven at a drive frequency lower than the resonance frequency.
  • Lissajous scanning means a scanning method in which driving frequencies in two orthogonal directions are different. Therefore, the present invention can also be applied to raster scanning in which scanning is performed at a frequency close to the resonance frequency in one direction and vibration is performed at a frequency considerably lower than the resonance frequency in the other direction.
  • Optical scanning endoscope apparatus 11 Illumination optical fiber 11a Fixed end 11b Oscillating part 11c Ejection end 12 Optical fiber for detection 13 Wiring cable 20 Scope 21 Drive part 22 Operation part 23 Insertion part 24 Tip part 25, 25a, 25b Illumination lens 26 Mounting ring 27 Actuator tube 28a to 28d Piezoelectric element 29 Fiber holding member 30 Control device body 31 Control unit 32 Light emission timing control unit 33R, 33G, 33B, 33IR Laser 34 Coupler 35 Photo detector 36 ADC 37 Image processing unit 38 Drive control unit 38A Drive control / resonance frequency detection unit 39 Phase adjustment unit 40 Display 41 Input unit 51x, 51y DDS 52x, 52y DAC 53x, 53y Amplifier 55x, 55y Current detection circuit 56x, 56y Voltage detection circuit 57, 58 ADC 59 Resonant frequency detection unit 60 Light shielding unit 100 Object to be observed

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Abstract

　光走査型内視鏡装置１０は、照明用光ファイバ１１と、照明用ファイバ１１の先端部をリサージュ走査パターンで駆動させる駆動部２１と、ファイバの先端部１１ｃから射出された光を被観察物１００に向けて照射する照明レンズ２５ａ，２５ｂと、光の照射により被観察物１００から得られた光を検出し、電気信号に変換する光検出器３５と、光検出器３５により出力された電気信号に基づいて像を生成する画像処理部３７と、駆動部２１によるファイバ先端部１１ｃの駆動波形と、ファイバ先端部の振動波形との位相ずれを補正するように、駆動部２１の駆動波形の位相を調整する位相調整部とを備える。

Description

光走査型観察装置および光走査型観察方法 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１４年５月２８日に出願された日本国特許出願２０１４－１１０６４１号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本発明は、ファイバを振動させることにより照明光をリサージュ走査させ、被観察物の観察を行う光走査型観察装置および光走査型観察方法に関する。
　照明用の光ファイバの先端部を揺動可能に保持し、これを振動させることによって被観察物上を照明光で走査させ、反射、散乱等された光、あるいは、被観察物上で発生する蛍光等の光を検出して画像を生成する光走査型内視鏡などの光走査型観察装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような装置では、被観察物上に照明光をスパイラル（らせん）状に走査（スパイラル走査）させ画像を取得している。
特許第５１９０２６７号明細書
　スパイラル走査では１フレーム画像の取得ごとに、振幅を０から最大値へ拡大し、さらに０へ縮小するが、共振周波数近傍でファイバを励振させると、ファイバの振動中心への減衰が遅くなるので、フレームレートを上げようとすると画像の中心部に歪みや中抜けが生じる。そこで、スパイラル走査に代えて、ファイバの先端をリサージュパターンで駆動し、被観察物上に照明光をリサージュ走査することにより画像観察をすることが考えられる。
　リサージュ走査とは、周波数の異なる第１の方向（例えば、Ｘ方向）の単振動と、第１の方向に直交する第２の方向（例えば、Ｙ方向）の単振動とを組み合わせて得られる波形である。第１の方向の周波数と第２の方向の周波数とは、整数比となっている。リサージュ走査の駆動波形は、次のように数式で表すことができる。
Ｘ＝Ａxｓｉｎ（２πｆxｔ）
Ｙ＝Ａyｓｉｎ（２πｆyｔ）
　このとき、フレームレートｆｐｓは、例えば、以下の式を満足する（ｎは整数）。
ｆx＝（ｎ＋１）×ｆｐｓ
ｆy＝ｎ×ｆｐｓ
（上記は、ｆx＞ｆyの場合だが、ｆx＜ｆyとしても良い。）
　図１９にリサージュ走査波形の一例を示す。図１９は例示のため走査軌跡のメッシュが粗くなっているが、画像観察に用いる場合は、走査領域をより細かく細分化する波形、すなわちｎを大きい整数とした波形を用いる。リサージュパターンで走査することによって、振幅を時間変調しないため、スパイラル走査で見られたような画面中心部の中抜けや歪みは生じず、画面中心までの走査が可能になる。
　しかしながら、ファイバの先端部をエネルギー効率の高い共振周波数の近傍で走査させると、ファイバの駆動部に印加する駆動電気信号波形に対し、ファイバ先端部の振動波形には位相遅れが生じる。この位相の遅れは、ファイバの駆動周波数が共振周波数に近づくほど大きくなる。図２０は、駆動電気信号とファイバ先端部の軌跡の位相のずれを説明する図であり、図２０（ａ）は駆動電気波形、図２０（ｂ）はファイバ先端の軌跡を示す。ファイバを用いた光走査型観察装置では、照明光の走査位置を駆動信号の振幅および位相から算出してルックアップテーブルに記憶し、被観察物から得られる信号をルックアップテーブルの位置情報に基づいて配置して画像を形成するので、駆動電気信号とファイバ先端部位相ずれは表示画像のずれと歪みをもたらす。
　図２１は、位相ずれによる走査パターンの歪みを説明する図である。リサージュパターンの波形は、理想的な波形から変形し、走査パターンの歪みは、図２２（ａ）の被写体画像を観察した時に、図２２（ｂ）の表示画像に示すような画像の歪みとなって観察される。さらに、図２１から分かるように、Ｘ方向とＹ方向との位相ずれの量の差によって、理想的なリサージュ走査に比べて走査曲線の疎な領域が生じる。このため、画像に歪みが生じるだけではなく、光走査型観察装置の解像力が低下する。このような解像力の低下は、仮にルックアップテーブルに記憶される走査位置の情報を補正したとしても、防ぐことはできない。
　したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、解像力の低下を伴わずに被観察物を観察することができる光走査型観察装置および光走査型観察方法を提供することにある。
　上記目的を達成する請求項１に係る光走査型観察装置の発明は、
　光源からの光を導光する、先端部が揺動部可能に支持されたファイバと、
　前記ファイバの先端部を、第１の方向に第１の周波数で振動させるとともに、前記第１の方向と実質的に直交する第２の方向に、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で振動させることにより、前記ファイバの先端部をリサージュ走査パターンで駆動させる駆動部と、
　前記ファイバの先端部から射出された光を被観察物に向けて照射する光学系と、
　前記光の照射により前記被観察物から得られた光を検出し、電気信号に変換する光検出部と、
　前記光検出部により出力された前記電気信号に基づいて画像を生成する画像処理部と、
　前記第１の方向および前記第２の方向の双方または何れか一方について、前記駆動部による前記ファイバ先端部の駆動波形と、前記ファイバ先端部の振動波形との位相ずれを補正するように、前記駆動部の駆動波形の位相を調整する位相調整部と
を備えることを特徴とするものである。
　前記位相調整部は、前記画像処理部が生成する画像の歪みを最小化するように、前記駆動波形の位相を調整することが好ましい。
　あるいは、前記画像処理部が生成した画像を表示する表示部と、前記第１の方向および前記第２の方向の双方または何れか一方について、前記位相調整部により調整される位相の調整量の入力を受けるように構成された入力部とを備えるように構成されていることが好ましい。
　または、前記位相調整部は、前記被観察物の観察位置に配置された所定の解像力チャートにより前記画像処理部が生成する画像の該解像力を最大化するように決定された前記駆動波形の位相により、前記駆動部の駆動波形の位相を調整しても良い。
　あるいは、前記ファイバの先端部の共振周波数およびＱ値に基づいて、前記ファイバ先端部の駆動波形と振動波形との位相ずれを判定ように構成することもできる。
　その場合、光走査型観察装置は、前記ファイバの共振周波数およびＱ値を測定する測定部を備えるように構成することができる。
　さらに、前記測定部は、前記駆動部の電気回路のインピーダンス測定により、前記ファイバの共振周波数およびＱ値を測定するようにすることができる。
　前記駆動部は、前記光ファイバの先端部の共振周波数をｆｃ、Ｑ値をＱとするとき、前記ファイバの先端部を、前記第１の方向および前記第２の方向の少なくとも一方向に、
ｆｃ｛１－１／（２Ｑ）｝＜ｆ＜ｆｃ｛１＋１／（２Ｑ）｝
を満たす周波数ｆで駆動するように構成することができる。
　上記目的を達成する光走査型観察方法の発明は、
　ファイバの先端部を、第１の方向に第１の周波数で振動させるとともに、前記第１の方向と実質的に直交する第２の方向に、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で振動させることにより、前記ファイバの先端部をリサージュ走査パターンで駆動させ、前記ファイバの先端部から射出された光を被観察物に向けて照射し、前記光の照射により前記被観察物から得られた光を検出し、電気信号に変換し、前記光検出部により出力された前記電気信号に基づいて画像を生成する光走査型観察方法であって、
　前記第１の方向および前記第２の方向の双方または何れか一方について、前記駆動部による前記ファイバ先端部の駆動波形と振動波形との位相ずれを補正するように、前記駆動部の駆動波形の位相を調整するステップと、
　前記位相が調整された駆動波形により前記ファイバ先端部を振動させて画像観察を行うステップと
を備えることを特徴とするものである。
　本発明によれば、第１の方向および第２の方向の双方または何れか一方について、駆動部によるファイバ先端部の駆動波形と、ファイバ先端部の振動波形との位相ずれを補正するように、駆動部の駆動波形の位相を調整するようにしたので、解像力の低下を伴わずに被観察物を観察することができる。
第１実施の形態に係るファイバ光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の光走査型内視鏡装置のスコープを概略的に示す外観図である。 図２のスコープの先端部の断面図である。 図１の光走査型内視鏡装置の駆動部の振動駆動機構を説明する図であり、図４（ａ）は、駆動部と照明用光ファイバの揺動部を示す側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 第１実施の形態における画像観察の手順を示すフローチャートである。 位相ずれを調整した駆動信号波形を示す図であり、図６（ａ）はＸ方向の駆動信号、図６（ｂ）はＹ方向の駆動信号を示している。 位相ずれの調整による画像ずれの補正を説明する図である。 第１変形例に係る補正用チャートの一例を示す図である。 第２変形例に係る解像力チャートの一例を示す図である。 第２実施の形態における画像観察の手順を示すフローチャートである。 共振周波数およびＱ値を検出する方法を説明する図である。 光ファイバの周波数とファイバの位相遅れの関係を示す図である。 光ファイバの周波数と振幅との関係を説明する図である。 第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 図１４の駆動制御／共振周波数検出部の概略構成を示すブロック図である。 第４実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 図１６の遮光部の一例を示す図である。 図１７の遮光部を用いた場合に取得される位相補正前の画像の一例を示す図である。 リサージュ走査波形の一例を示す図である。 駆動電気信号とファイバ先端の軌跡の位相のずれを説明する図であり、図２０（ａ）は駆動電気波形、図２０（ｂ）はファイバ先端の軌跡を示す。 位相ずれによる走査パターンの歪みを説明する図である。 位相ずれによる表示画像のずれおよびひずみを示す図であり、図２２（ａ）は被写体を、図２２（ｂ）は表示画像を示す。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
　図１は、第１実施の形態に係る光走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置１０の概略構成を示すブロック図である。光走査型内視鏡装置１０は、スコープ２０と、制御装置本体３０とディスプレイ４０、入力部４１とによって構成されている。
　制御装置本体３０は、光走査型内視鏡装置１０全体を制御する制御部３１、発光タイミング制御部３２、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、および結合器３４を含んで構成される。発光タイミング制御部３２は、制御部３１の制御の下で、赤、緑および青の三原色のレーザ光を射出する３つのレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光タイミングを制御する。レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂとしては、例えばＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）やレーザダイオードを使用することができる。レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂから射出されたレーザ光は、結合器３４により合波され、白色の照明光としてシングルモードファイバである照明用光ファイバ１１（光ファイバ）に入射される。もちろん、光走査型内視鏡装置１０の光源の構成はこれに限られず、一つのレーザ光源を用いるものであっても、他の複数の光源を用いるものであっても良い。また、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂおよび結合器３４は、制御装置本体３０とは別の筐体に収納されていても良い。
　照明用光ファイバ１１は、スコープ２０の先端部まで繋がっており、結合器３４から照明用光ファイバ１１に入射した光は、スコープ２０の先端部まで導光され被観察物１００に向けて照射される。その際、駆動部２１（アクチュエータ）が振動駆動されることによって、照明用光ファイバ１１を出射した照明光は、被観察物１００の観察表面上を２次元走査することができる。この駆動部２１は、後述する制御装置本体３０の駆動制御部３８によって制御されている。照明光の照射により被観察物１００から得られる反射光、散乱光、蛍光などの物体光は、マルチモードファイバにより構成される複数の検出用光ファイバ１２の先端で受光して、スコープ２０内を通り制御装置本体３０まで導光される。なお、以下において、照明用光ファイバ１１の先端部の光軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交しかつ互いに直交する方向をＸ方向（第１の方向）およびＹ方向（第２の方向）としており、Ｘ方向とＹ方向とはファイバ先端部の駆動方向である。
　制御装置本体３０は、物体光を処理するための光検出器３５、ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換器）３６および画像処理部３７をさらに備える。光検出器３５は、検出用光ファイバ１２を通って来た物体光をスペクトル成分に分解し、フォトダイオード等により、それぞれのスペクトル成分を電気信号に変換する。ＡＤＣ３６はアナログ電気信号に変換された画像信号をデジタル信号に変換し、画像処理部３７に出力する。制御部３１は、後述する位相調整部３９を介して、駆動制御部３８によるＸ方向およびＹ方向の駆動電気信号のオン・オフ、周波数、振幅、位相等を制御する。さらに制御部３１は、リサージュ走査による時系列的な査位置情報を算出し、画像処理部３７に受け渡す。あるいは、制御部３１は時系列的な位置情報を、ルックアップテーブルとして予め格納しておいても良い。画像処理部３７は、ＡＤＣ３６から出力されたデジタル信号から、当該走査位置ごとの被観察物１００の画素データを得る。さらに、画像処理部３７は、走査位置と画素データの情報を順次図示しないメモリに記憶し、走査終了後または走査中に補間処理等の必要な処理を行って被観察物１００の画像を生成し、ディスプレイ４０に表示する。
　上記の各処理において、制御部３１は、発光タイミング制御部３２、光検出器３５、駆動制御部３８（位相調整部３９を介して）、および、画像処理部３７を同期制御する。
　また、制御装置本体３０は、駆動制御部３８、位相調整部３９および入力部４１をさらに備える。駆動制御部３８は、Ｘ方向およびＹ方向の２つの方向について振動電圧を発生させる発信器を備える。また、位相調整部３９は、制御部３１から受信する駆動電圧の位相を同期させるためのタイミング信号を時間的にずらして、駆動電気信号の位相を変化させることができる。位相調整部３９と制御部３１は、制御装置本体３０のＣＰＵで実行される。図１では、制御部３０と位相調整部３９とを分けているが、これらは、制御装置本体３０内で同一のプログラムにより実行されても良い。入力部４１は、制御装置本体３０に接続されたキーボードやマウスなどの入力装置であり、光走査型内視鏡装置１０の使用者は、入力部４１から照明光の強度や画像の拡大、画像の保存、編集等種々の操作を行うことができる。また、制御部３１は、入力部４１から表示中の画像の位相変更操作の入力を受け、これに基づいて、位相変調部３９の位相変化量を設定することができる。
　図２は、スコープ２０を概略的に示す概観図である。スコープ２０は、操作部２２および挿入部２３を備える。操作部２２には、制御装置本体３０からの照明用光ファイバ１１、検出用光ファイバ１２、および、配線ケーブル１３が、それぞれ接続されている。これら照明用光ファイバ１１、検出用光ファイバ１２および配線ケーブル１３は挿入部２３内部を通り、挿入部２３の先端部２４（図２における破線部内の部分）まで導かれている。
　図３は、図２のスコープ２０の挿入部２３の先端部２４を拡大して示す断面図である。先端部２４は、駆動部２１、照明レンズ２５ａ，２５ｂ、中心部を通る照明用光ファイバ１１および外周部を通る検出用光ファイバ１２を含んで構成される。
　駆動部２１は、取付環２６によりスコープ２０の挿入部２３の先端部２４の内部に固定されたアクチュエータ管２７、並びに、アクチュエータ管２７内に配置されるファイバ保持部材２９および圧電素子２８ａ～２８ｄ（図４（ａ）および（ｂ）参照）を含んで構成される。照明用光ファイバ１１は、ファイバ保持部材２９で支持されるとともにファイバ保持部材２９で支持された固定端１１ａから出射端１１ｃまでが、揺動可能に支持された揺動部１１ｂ（ファイバ１１の先端部）となっている。一方、検出用光ファイバ１２は挿入部２３の外周部を通るように配置され、先端部２４の先端まで延びている。さらに、検出用光ファイバ１２の各ファイバの先端部１２ａには図示しない検出用レンズを備える。
　照明レンズ２５ａ，２５ｂは、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃから射出されたレーザ光を、被観察物１００に向けて照射する光学系を構成し、レーザ光を被観察物１００上に集光するように配置されている。照明レンズ２５ａ，２５ｂは、２枚構成に限られず、１枚または３枚以上のレンズにより構成しても良い。
　検出用レンズ（図示せず）は、被観察物１００上に集光されたレーザ光が、被観察物１００により反射、散乱、屈折等をした光、または、照明光の照射により発生した蛍光等を物体光として取り込み、検出用レンズの後に配置された検出用光ファイバ１２の入射端に集光、結合させるように配置される。
　図４は、図１の光走査型内視鏡装置１０の駆動部２１の振動駆動機構を説明する図であり、図４（ａ）は、駆動部と照明用光ファイバの揺動部を示す側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ断面図である。照明用光ファイバ１１は角柱状の形状を有するファイバ保持部材２９の中央を貫通し、これによってファイバ保持部材２９によって保持される。ファイバ保持部材２９の４つの側面は、それぞれ＋Ｙ方向および＋Ｘ方向並びにこれらの反対方向の－Ｙ方向および－Ｘ方向に向いている。そして、ファイバ保持部材２９の＋Ｙ方向および－Ｙ方向には、Ｙ方向駆動用の一対の圧電素子２８ａ、２８ｃが固定され、＋Ｘ方向および－Ｘ方向には、Ｘ方向駆動用の一対の圧電素子２８ｂ、２８ｄが固定される。
　各圧電素子２８ａ～２８ｄは、制御装置本体３０の駆動制御部３８からの配線ケーブル１３が接続される。Ｘ方向の圧電素子２８ｂと２８ｄとの間には常に正負が反対で大きさの等しい電圧が印加され、同様に、Ｙ方向の圧電素子２８ａと２８ｃとの間にも常に反対方向で大きさの等しい電圧が印加される。ファイバ保持部材２９を挟んで対向配置された圧電素子２８ｂ、２８ｄが、互いに一方が伸びるとき他方が縮むことによって、ファイバ保持部材２９に撓みを生じさせ、これを繰り返すことによりＸ方向の振動を生ぜしめる。Ｙ方向の振動についても同様である。
　駆動制御部３８は、Ｘ方向駆動用の圧電素子２８ｂ、２８ｄとＹ方向駆動用の圧電素子２８ａ、２８ｃとに、異なる周波数ｆx，ｆyの振動電圧を印加し振動駆動させる。ここで、ｆxは第１の周波数、ｆyは第２の周波数である。これによって、照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂが振動し、それに伴い出射端１１ｃが走査される。しかし、周波数ｆx，ｆyが照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂの共振周波数ｆｃに近い場合、特に、照明用光ファイバ１１の振動のＱ値をＱとするとき、ｆxおよびｆyの少なくとも何れか一方が、
ｆｃ｛１－１／（２Ｑ）｝＜ｆ＜ｆｃ｛１＋１／（２Ｑ）｝
を満たす周波数ｆの範囲内にあるとき、出射端１１ｃの振動に圧電素子２８ａ～２８ｄの駆動波形から位相遅れが大きくなるため、そのままでは、得られる被観察物１００の画像は、ずれや歪みが大きい粗い画像となる。
　次に、本実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の位相ずれの調整方法について説明する。図５は、第１実施の形態における画像観察の手順を示すフローチャートである。まず、光走査型内視鏡装置１０の使用者により、被観察物として観察視野内で変化のある画像を選択して、被観察物を表示させる（ステップＳ０１）。このとき、制御部３１は位相調整部３９を介して駆動制御部３８を駆動して、リサージュ走査のための振動電圧を駆動部２１に印加させ、照明光を被観察物上で走査させる。被観察物１００の照射により得られた光は、画像処理部３７で処理されてディスプレイ４０に画像として表示される。このとき、位相調整部３９は、位相の調整を行わず、Ｘ方向およびＹ方向の駆動信号は、次の数式で表すことができる。
　　　　Ｘ＝Ａxｓｉｎ（２πｆxｔ）
　　　　Ｙ＝Ａyｓｉｎ（２πｆyｔ）
　ここで、フレームレートｆｐｓは、例えば、以下の式を満足する（ｎは整数）。
　　　　ｆx＝（ｎ＋１）×ｆｐｓ
　　　　ｆy＝ｎ×ｆｐｓ
　次に、使用者は、ディスプレイ４０に表示される画像を見ながら、Ｘ方向の位相調整を行う（ステップＳ０２）。位相調整は、入力部４１により行うことができる。例えば、使用者はキーボードの矢印キーにより、Ｘ方向の位相θxの加減を行う。θxは制御部３１を介して位相調整部３９に入力される。位相調整部３９は、θxを保持し制御部３１からの受信するタイミング信号の位相をθxずらして、駆動制御部３８に送信する。これによって、駆動制御部３８が発生するＸ方向の駆動信号は、次のように変化する。
　　　　Ｘ＝Ａxｓｉｎ（２πｆxｔ＋θx）
　このときのＸ方向の駆動電気信号は図６（ａ）のようになる。θxを、駆動電気信号とファイバの走査波形との位相ずれを打ち消すように選択することによって、観察の各時点において、制御部３１の有するリサージュ走査パターンの照明光が照射されるＸ方向の位置情報と、実際に照明光が照射される位置とが一致する。
　次に、使用者は、ディスプレイ４０に表示される画像を見ながら、ステップＳ０２のＸ方向の調整と同様に、Ｙ方向の位相調整を行う（ステップＳ０３）。これによって、駆動制御部３８が発生するＹ方向の駆動信号は、次のように変化する。
　　　　Ｙ＝Ａyｓｉｎ（２πｆyｔ＋θy）
　このときの駆動電気信号は、図６（ｂ）に示されるようになる。
　以上のステップＳ０１～Ｓ０３により、Ｘ方向およびＹ方向の位相調整量θx，θyが決定され位相調整部３９に格納されるので、以降の観察では、駆動制御部３８は位相調整量θx，θyだけ位相をずらした、駆動電気信号により駆動部２１を駆動して、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃをリサージュ走査させることができる。
　なお、リサージュ走査の場合は、このように画像を確認しながらの位相の調整が容易である。図７は位相ずれの調整による画像ずれの補正を説明する図である。この例では、フレームレートを１５ｆｐｓ、ｆx＝７５４５Ｈｚ、ｆy＝７５３０Ｈｚ、Ｘ方向の共振周波数を７５３０Ｈｚ（＜ｆx）、Ｙ方向の共振周波数を７５１０Ｈｚ（＜ｆy）としている。図７（ａ）は、被観察物としての被写体のパターンを示す図である。このような被観察物を位相の調整無しでリサージュ走査により観察すると、図７（ｂ）のような画像が取得される。画像の変形は、上下方向および／または左右方向の画像のずれと、対角線方向の画像のずれとして現れる。次に、図７（ｃ）は、Ｘ方向の位相のずれを調整したものである。Ｘ位相の調整により上下方向のずれのみが残っている。さらに、Ｙ方向の位相を調整することにより、ずれや歪みのない観察画像図７（ｄ）を得ることができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、入力部４１および位相調整部３９を設けて、駆動制御部３８の生成する駆動電気信号の波形と、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃの振動波形との間に生じる位相ずれを補正するように、駆動制御部３８の生成する駆動波形の位相をずらすようにしたので、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃは、位相が調整された理想的なリサージュパターンで走査され、ずれや歪みのない観察画像を得ることができることに加え、走査パターンに粗密が生じず観察画像の解像力の低下も発生しない。
　さらに、本実施の形態によれば、各時点の走査位置を検出するためにＰＳＤ（位置検出素子）のような位置検出素子を用いる必要がなく、経時的な走査波形の変化に対して、簡単に補正をすることができる。さらに、走査周期中の各走査時点の走査位置情報を格納するために、大容量のメモリを保持する必要もない。
　なお、上記位相調整量θx，θyは、光走査型内視鏡装置１０の使用者が画像を見ながら入力するものとしたが、位相調整量θx，θyは光走査型内視鏡装置１０がシステム的に判定するようにすることもできる。例えば、画像処理部３７の生成する画像の上下、左右方向に生じるずれ画像を識別して、それらが重なり合うように制御部３１が位相調整量θx，θyを選択するようにすることも可能である。
　また、上記実施の形態では、Ｘ方向とＹ方向の双方について、位相ずれの補正を行うものとしたが、例えば、一方の方向の駆動周波数が共振周波数に近く、他方の方向の駆動周波数が共振周波数から遠い場合には、後者の方では駆動信号と実際のファイバ先端部の振動波形との間に生じる位相ずれは小さい。このため、位相ずれの補正は共振周波数に近い方の駆動電気信号に対してのみ行えば良い。
　（第１変形例）
　位相調整量θx，θyを求めるために、被観察物１００に代えて、専用の補正用チャートを用意して位相の調整を行うこともできる。図８は補正用チャートの一例を示すものである。この補正用チャートは、間隔の等しい格子線により構成されている。使用者が、補正用チャート観察時の画像が格子状となるように、位相調整量θx，θyを調整する。あるいは、格子線と画像処理部３７が生成する観察画像とのずれまたは歪みを数値化し、制御部３１によりその歪みまたはずれ量を最小化するように位相調整量θx，θyを決定することもできる。
　（第２変形例）
　位相ずれを最小化するように位相調整量θx，θyを選ぶと、リサージュ走査の解像力が最も高くなることから、被観察物１００に代えて図９に示すような解像力チャートを用いて、Ｘ方向およびＹ方向の解像力を測定し、解像力が最も高くなるようにθx，θyを選択することもできる。図の解像力チャートは、それぞれ幅および間隔の異なる白黒のストライプが複数並んでおり、これを横断する方向に観察した時に、各ストライプを分解できるか否かによって、どのレベルの解像力があるかを判断するものである。所定の解像力チャートに対して、制御部３１に組み込まれたプログラムにより解像力を測定しながら自動的に位相調整量θx，θyを決定させることも可能である。
　（第２実施の形態）
　第１実施の形態では、共振周波数近傍でのリサージュ走査により生じる位相のずれを、取得した信号光により形成される画像のずれや歪みを補正するように、位相調整量θx，θyを決定した。しかし、駆動電気信号に対する照明用光ファイバ１１の位相ずれは、周波数に対する照明用光ファイバ１１の振幅変化を測定し、共振周波数およびＱ値を測定することによっても算出することができる。そこで、第１実施の形態と同様の構成の光走査型内視鏡装置１０を用いて、これら共振周波数とＱ値を測定する方法を説明する。図１０は、第２実施の形態における画像観察の手順を示すフローチャートである。
　まず、スコープ２０の先端部の照明光が集光する平面に、ＰＳＤ（位置検出素子）を配置する。これによって、照明用光ファイバ１１の走査位置を検出することができる。この状態で、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの何れかを発振させ、駆動周波数を順次変化させながら圧電素子２８ｂ，２８ｄを振動させ、Ｘ方向について照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃの振幅変化の計測を行う（ステップＳ１１）
　次に、照明用ファイバ１１の揺動部１１ｂのＸ方向の共振周波数およびＱ値を算出する（ステップＳ１２）。図１１は、縦軸にファイバ振幅の最大値を１００（％）としたときのファイバの振幅比を、横軸に駆動周波数をそれぞれとってプロットした振動の周波数特性を示すグラフである。このグラフ上で、共振周波数ｆ0は、ファイバの振幅比のピークを与える駆動周波数として得られる。また、Ｑ値は共振周波数ｆ0の低周波数側および高周波数側で、それぞれ、ファイバの振幅比が約７０．７％（＝１／√２×１００）となる駆動周波数ｆ1、ｆ2から、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 により算出することができる。
　ステップＳ１２の後、上記のＸ方向と同様に、Ｙ方向についても共振周波数近傍における、駆動周波数に対する振幅の変化を測定し（ステップＳ１３）、共振周波数およびＱ値を算出する（ステップＳ１４）。
　ここで、ファイバの共振周波数およびQ値は、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃの振動軌道に大きな影響を与えることが知られている。そこで、算出された共振周波数およびＱ値に基づいて、駆動部２１の圧電素子２８ａ～２８ｄに印加する駆動電圧、駆動周波数、位相を変化させて、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃの振動軌跡を所定の軌道となるように調整することができる。以下、その原理について説明する。
　図１２は、光ファイバの周波数とファイバの位相遅れの関係を示す図である。また、図１３は、光ファイバの周波数と振幅との関係を説明する図である。これらのグラフは、波動工学の分野で一般に公知のものである。図１２では、異なるζごとに複数のグラフが描かれている。ここで、ζはファイバ振動の減衰比であり、Ｑ値とは
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 の関係が有る。一般にファイバの振動のＱ値は、Ｑ＝５０～３００程度と非常に大きい値となる。図１２から、駆動部２１に振動駆動電流を印加すると、ファイバは位相が遅れて振動するが、その位相遅れ量は共振周波数の近傍で急激に変化する。そして、Ｑ値が大きいほどその変化は急峻となる。また、図１３によれば、ファイバの振幅は共振周波数の近傍で急激に増大し、Ｑ値が大きいほど、そのピーク値が大きくなることがわかる。
　したがって、制御部３１は、算出したＸ方向およびＹ方向の共振周波数、Ｑ値から、照明用光ファイバ１１のＸ方向およびＹ方向の位相遅れを算出し、これらに対応する位相調整量θx，θyを位相調整部３９に格納する（ステップＳ１５）。そして、ＰＳＤをスコープ２０の先端から外した後、このようにして算出された位相調整量θx，θyを用いて、目的とする被観察物１００の観察を行うことができる（ステップＳ１６）。
　本実施の形態によれば、第１実施の形態と同様に、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃは、位相が調整された理想的なリサージュパターンで走査され、ずれや歪みのない観察画像を得ることができることに加え、走査パターンに粗密が生じず観察画像の解像力の低下も発生しないという効果が得られる。また、本実施の形態では、人による調整を介在させることなく、光走査型内視鏡装置１０の装置によってシステム的に位相調整量θx，θyの値を決定することができる。
　（第３実施の形態）
　図１４は、第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置は、第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置において、駆動制御部３８に代えて、駆動制御／共振周波数検出部３８Ａを設けている。駆動制御／共振周波数検出部３８Ａは、照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂの共振周波数およびＱ値を測定することができる測定部としても機能する。
　図１５は、駆動制御／共振周波数検出部３８Ａの概略構成を示すブロック図である。駆動制御／共振周波数検出部３８Ａは、駆動部２１の圧電素子２８ａ～２８ｄを駆動するために、ＤＤＳ（デジタル直接合成発信器）５１ｘ、５１ｙ、ＤＡＣ（デジタル－アナログ変換器）５２ｘ、５２ｙ、増幅器５３ｘ、５３ｙを備える。ＤＤＳ５１ｘとＤＤＳ５１ｙとは、それぞれ制御部３１からの制御信号を受信して、デジタル駆動信号波形を生成する。この信号は、ＤＡＣ５２ｘ，５２ｙによりアナログ信号に変換され、増幅器５３ｘ、５３ｙで増幅され、配線ケーブル１３を介してスコープ２０の先端部２４に位置する圧電素子２８ａ～２８ｄを駆動する。これらの構成要素は、第１実施の形態の駆動制御部３８とほぼ同様である。
　駆動制御／共振周波数検出部３８Ａは、上記各構成要素に加え、照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂの共振周波数を検出する共振周波数検出機構を有する。共振周波数検出機構は、図１５に示すように、増幅器５３ｘから圧電素子２８ｂ、２８に向かう回路上に設けられた電流検出回路５５ｘおよび電圧検出回路５６ｘと、これらによりそれぞれ検出された電流信号および電圧信号をデジタル信号に変換する、ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換器）５７、５８と、２つのＡＤＣ５７およびＡＤＣ５８の出力信号の位相差からＸ方向の振動の共振周波数を検出する共振周波数検出部５９により構成されている。なお、Ｙ方向の振動の共振周波数を検出するために、同様に電流検出回路５５ｙ、電圧検出回路５６ｙが設けられ、これらの出力もＡＤＣ（図示せず）を介して共振周波数検出部５９に入力されるように構成されている。
　共振周波数を検出する場合は、制御部３１が駆動制御部３８ＡのＤＤＳ５１ｘの駆動電気信号の周波数を徐々に増加させながら駆動する。駆動電気信号の周波数が増加する間、電流検出回路５５ｘおよび電圧検出回路５６ｘによりそれぞれ検出される電流信号及び電圧信号は、共振周波数検出部５９によりモニターされる。共振周波数検出部５９は、周波数ごとの電流信号および電圧信号の位相のズレによりインピーダンスを測定することにより、公知の方法によりＸ方向の共振周波数およびＱ値を検出することができる。また、同様にＹ方向の共振周波数およびＱ値も検出することができる。
　一方、ファイバの位相遅れおよび振幅比は、前出の図１２、図１３のグラフに示されるように、共振周波数、Ｑ値から理論的に算出することができる。そこで、制御部３１は、算出したＸ方向およびＹ方向の共振周波数およびＱ値から、照明用光ファイバ１１の位相遅れを算出し位相調整部３９に格納する。また、制御部３１は、算出した振幅比に基づいて、必要に応じてＸ方向とＹ方向に与える振幅を調整する。
　以上のように、本実施の形態によれば、駆動制御／共振周波数検出部３８Ａを設けたことにより、照明光の照射を行わなくとも、回路により位相調整量を算出することができる。したがって、本実施の形態によれば、照明用光ファイバ１１の共振周波数やＱ値が変化した場合でも、必要に応じてリアルタイムに位相調整量θx，θyを調整することができる。したがって、本実施の形態によれば、ずれや歪み、解像力の低下のない観察画像が得られることに加え、リサージュ走査の位相ずれの調整が容易であり、より利便性の高い光走査型内視鏡装置１０を提供することができる。さらに、第２実施の形態のように、ＰＳＤを装着して測定を行う必要もないという利点もある。
　（第４実施の形態）
　図１６は、第４実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。この光走査型内視鏡装置では、第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置において、光源として赤外光を発振するレーザ３３ＩＲを追加している。レーザ３３ＩＲは、他のレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂと同様に、発光タイミング制御部３２により制御され、また出力光は結合器３４により照明用光ファイバ１１に入射される。
　また、スコープ２０先端に配置された照明レンズ２５の被観察物１００側の表面には、遮光部６０が設けられている。図１７は、この遮光部６０を示す図である。遮光部６０は、レーザＩＲの射出する近赤外光のみを遮光し、可視光を透過する特性を有している。図１７に示すように、照明レンズ２５はリサージュ走査される矩形の領域内に、中央の円形部分を除く領域を遮光するように配置されている。なお、遮光部の形状はこれに限られず、種々の形状とすることが可能である。
　さらに、光検出器３５は、レーザ３３ＩＲの波長の光を他のレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂからの光から分離するように構成されるとともに、分離された近赤外光を検出するため、レーザ３３ＩＲの波長に対応した検出器を有する。
　本実施の形態では、位相調整量θx，θyを検出するために、以下の手順を実行する。
　まず、近赤外線光源のレーザ３３ＩＲを発振させ、近赤外光線のみによる画像を取得し、ディスプレイ４０に表示させる。表示される画像のうち、遮光部６０に該当する部分は、近赤外光が透過しないので、図１８に示すように遮光部の影となる。この遮光部６０により遮光された部分の表示画像を、遮光部６０の形状と同じように円形の透過領域を有するように、Ｘ方向およびＹ方向の位相を調整する。位相調整量θx，θyを決定する方法は、第１実施の形態と同様であり、使用者が画像を見ながら調整しても、光走査型内視鏡装置１０が自動的に調整するようにしても良い。
　光走査型内視鏡装置１０は、このようにして決定した位相調整量θx，θyを位相調整部３９に格納し、被観察物１００の画像観察をする際は、これらの位相調整量θx，θyに従って、駆動部２１の駆動電気信号の位相をずらし、レーザ３３ＩＲ以外のレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを用いて、被観察物１００を照射して画像を取得する。
　さらに、本実施の形態によれば、位相補正用のレーザ３３ＩＲと画像観察用のレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとで異なる光源を用いているので、画像観察を行いながら、必要に応じてレーザ３３ＩＲを点灯させて、位相ずれの補正を行うことが可能になる。したがって、リサージュ走査の位相の補正をより柔軟に行うことが可能になる。
　なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。たとえば、本発明の光走査型観察装置は、光走査型内視鏡装置に限られず、光走査型顕微鏡などにも適用することが可能である。駆動部は圧電素子を用いたものに限られず、永久磁石と電磁コイルとを用いた電磁的駆動手段を用いることもできる。また、駆動部によるファイバ先端部のX方向およびY方向の駆動周波数は、ファイバ先端部の共振周波数より高くても低くても良い。あるいは、一方の方向は共振周波数よりも高く、他方の方向は共振周波数より低い駆動周波数で駆動されても良い。さらに、本願においてリサージュ走査は、直交する２方向の駆動周波数が異なる走査方法を意味する。したがって、本発明は一方向について共振周波数に近い周波数で走査し、他の方向については共振周波数よりもかなり小さい周波数で振動させるラスター走査にも適用することが可能である。
　１０　　光走査型内視鏡装置
　１１　　照明用光ファイバ
　１１ａ　　固定端
　１１ｂ　　揺動部
　１１ｃ　　出射端
　１２　　検出用光ファイバ
　１３　　配線ケーブル
　２０　　スコープ
　２１　　駆動部
　２２　　操作部
　２３　　挿入部
　２４　　先端部
　２５，２５ａ，２５ｂ　　照明レンズ
　２６　　取付環
　２７　　アクチュエータ管
　２８ａ～２８ｄ　　圧電素子
　２９　　ファイバ保持部材
　３０　　制御装置本体
　３１　　制御部
　３２　　発光タイミング制御部
　３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、３３ＩＲ　　レーザ
　３４　　結合器
　３５　　光検出器
　３６　　ＡＤＣ
　３７　　画像処理部
　３８　　駆動制御部
　３８Ａ　　駆動制御／共振周波数検出部
　３９　　位相調整部
　４０　　ディスプレイ
　４１　　入力部
　５１ｘ、５１ｙ　　ＤＤＳ
　５２ｘ、５２ｙ　　ＤＡＣ
　５３ｘ、５３ｙ　　増幅器
　５５ｘ、５５ｙ　　電流検出回路
　５６ｘ、５６ｙ　　電圧検出回路
　５７、５８　　ＡＤＣ
　５９　　共振周波数検出部
　６０　　遮光部
　１００　　被観察物

Claims (9)

  1. 　光源からの光を導光する、先端部が揺動部可能に支持されたファイバと、
    　前記ファイバの先端部を、第１の方向に第１の周波数で振動させるとともに、前記第１の方向と実質的に直交する第２の方向に、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で振動させることにより、前記ファイバの先端部をリサージュ走査パターンで駆動させる駆動部と、
    　前記ファイバの先端部から射出された光を被観察物に向けて照射する光学系と、
    　前記光の照射により前記被観察物から得られた光を検出し、電気信号に変換する光検出部と、
    　前記光検出部により出力された前記電気信号に基づいて画像を生成する画像処理部と、
    　前記第１の方向および前記第２の方向の双方または何れか一方について、前記駆動部による前記ファイバ先端部の駆動波形と、前記ファイバ先端部の振動波形との位相ずれを補正するように、前記駆動部の駆動波形の位相を調整する位相調整部と
    を備える光走査型観察装置。
  2. 　前記位相調整部は、前記画像処理部が生成する画像の歪みを最小化するように、前記駆動波形の位相を調整することを特徴とする請求項１に記載の光走査型観察装置。
  3. 　前記画像処理部が生成した画像を表示する表示部と、前記第１の方向および前記第２の方向の双方または何れか一方について、前記位相調整部により調整される位相の調整量の入力を受けるように構成された入力部とを備える請求項１に記載の光走査型観察装置。
  4. 　前記位相調整部は、前記被観察物の観察位置に配置された所定の解像力チャートにより前記画像処理部が生成する画像の該解像力を最大化するように決定された前記駆動波形の位相により、前記駆動部の駆動波形の位相を調整する請求項１に記載の光走査型観察装置。
  5. 　前記ファイバの先端部の共振周波数およびＱ値に基づいて、前記ファイバ先端部の駆動波形と振動波形との位相ずれを判定するように構成された請求項１に記載の光走査型観察装置。
  6. 　前記ファイバの共振周波数およびＱ値を測定する測定部を備える請求項５に記載の光走査型観察装置。
  7. 　前記測定部は、前記駆動部の電気回路のインピーダンス測定により、前記ファイバの共振周波数およびＱ値を測定する請求項６に記載の光走査型観察装置。
  8. 　前記駆動部は、前記光ファイバの先端部の共振周波数をｆｃ、Ｑ値をＱとするとき、前記ファイバの先端部を、前記第１の方向および前記第２の方向の少なくとも一方向に、
    ｆｃ｛１－１／（２Ｑ）｝＜ｆ＜ｆｃ｛１＋１／（２Ｑ）｝
    を満たす周波数ｆで駆動するように構成される請求項１から７の何れか一項に記載の光走査型観察装置。
  9. 　ファイバの先端部を、第１の方向に第１の周波数で振動させるとともに、前記第１の方向と実質的に直交する第２の方向に、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で振動させることにより、前記ファイバの先端部をリサージュ走査パターンで駆動させ、前記ファイバの先端部から射出された光を被観察物に向けて照射し、前記光の照射により前記被観察物から得られた光を検出し、電気信号に変換し、前記光検出部により出力された前記電気信号に基づいて画像を生成する光走査型観察方法であって、
    　前記第１の方向および前記第２の方向の双方または何れか一方について、前記駆動部による前記ファイバ先端部の駆動波形と振動波形との位相ずれを補正するように、前記駆動部の駆動波形の位相を調整するステップと、
    　前記位相が調整された駆動波形により前記ファイバ先端部を振動させて画像観察を行うステップと
    を備える光走査型観察方法。
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