WO2016035265A1 - 光走査型観察装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a scanning observation apparatus that performs observation by scanning light on an object and detecting light obtained by irradiation with the light.
  • an optical scanning observation apparatus for example, see Patent Document 1.
  • This apparatus irradiates laser light emitted from a fiber so as to form a spot on an observation target, vibrates the tip of the fiber, and performs helical scanning or raster scanning on the irradiation position of the laser light. And thereby, signal light such as transmitted light, reflected light, or fluorescence obtained from the observation object is detected by a light detection unit including a light receiving element and converted into an electric signal, and a scanning position at each scanning time point The image data is generated by associating with the data.
  • An example of such an apparatus is an optical scanning endoscope apparatus for observing a living tissue.
  • a photodiode, a photomultiplier tube, or the like is used as the light receiving element of the light detection unit used in the optical scanning observation apparatus.
  • the photodetector outputs an analog signal corresponding to the received light, and it is known that the multiplication factor and offset of the signal fluctuate due to changes in usage conditions such as temperature changes during operation. For this reason, in order to obtain a stable output, it is necessary to appropriately detect the temperature and offset of the light detection unit, and to correct the light detection unit based on the detected temperature and offset.
  • a temperature correction method a temperature sensor for measuring the temperature of the light detection unit is provided, the temperature of the light detection unit in operation is detected, and a correction signal for the multiplication factor based on the detection result is appropriately sent to the light detection unit.
  • a method of outputting can be considered.
  • the output of the temperature sensor that performs temperature detection is a digital signal
  • the temperature sensor performs digital processing. Therefore, high-frequency noise may wrap around the output signal of the light detection unit due to the influence of the clock.
  • the generated image data also includes noise, resulting in degradation of the image quality of the output image.
  • the offset can be acquired from the photodetector with the laser beam irradiation stopped.
  • the signals may interfere with each other and the setting of the offset may become inaccurate. Even in such a case, an image with stable image quality cannot be obtained.
  • an object of the present invention made by paying attention to these points is an optical scanning observation apparatus capable of adjusting the detection characteristics of the light detection unit without affecting the image output of the observation object. It is to provide.
  • the invention of an optical scanning observation apparatus that achieves the above object is as follows.
  • An optical scanning observation apparatus that scans light from a light source onto an object to acquire an image of the object, A fiber that guides light from the light source and irradiates the object from a tip portion supported so as to be swingable; A drive unit that vibrates and drives the tip of the fiber; A light detection unit that detects light obtained from the object by the light irradiation and converts the light into an electrical signal; A signal processing unit that generates pixel information from the electrical signal output by the light detection unit; The electrical signal output from the light detection unit is used for generating effective pixel information of the image of the object in the signal processing unit, and detects the light obtained from the object and outputs the electrical signal.
  • the effective detection period is a period to perform
  • a light detection control unit that performs control of detection characteristics of the light detection unit outside the period of the effective detection period, It is characterized by providing.
  • pixel information of the object means pixel information used to generate an image of the object output for observation by the optical scanning observation apparatus.
  • the detection characteristic of the light detection unit is a light multiplication factor.
  • the detection characteristic of the light detection unit is an offset.
  • the light detection control unit may sequentially control the plurality of detection characteristics outside the effective detection period.
  • the drive unit drives the fiber with a predetermined scanning pattern, repeatedly performs scanning for one frame on the object, and the light detection control unit is positioned at a boundary between temporally adjacent frames.
  • the detection characteristic can be controlled outside the effective detection period.
  • the electrical signal output from the light detection unit upon irradiation with light is used for generation of effective pixel information of the image of the target in the signal processing unit, and detection of light obtained from the target and
  • the light detection control unit controls the detection characteristics of the light detection unit outside the effective detection period, which affects the image output of the observation object.
  • the detection characteristics of the light detection unit can be adjusted without giving
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an optical scanning endoscope apparatus that is an example of an optical scanning observation apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is an overview diagram schematically showing a scope of the optical scanning endoscope of FIG. 1. It is sectional drawing of the front-end
  • 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, and a display 40.
  • 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 outputs three lasers 33R, 33G, and 33B that emit laser beams of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), respectively, according to the light emission timing instructed by the control unit 31. The light is emitted at the designated timing.
  • the lasers 33R, 33G, and 33B for example, a DPSS laser (semiconductor excitation solid-state laser) or a laser diode can be used.
  • the paths of the laser beams emitted from the lasers 33R, 33G, and 33B are coupled by the coupler 34 to the illumination optical fiber 11 that is the same single mode fiber.
  • the configuration of the light source of the optical scanning endoscope apparatus 10 is not limited to this, and 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 that is connected to the control device main body 30 by a signal line.
  • 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 directed toward the object 100 as illumination light. Irradiated.
  • the actuator 21 (drive unit) is driven to vibrate, so that the illumination light emitted from the illumination optical fiber 11 scans the observation surface of the object 100 so as to draw a spiral trajectory.
  • the actuator 21 is controlled from the control unit 31 via the actuator driver 38 of the control device main body 30.
  • Signal light such as reflected light, scattered light, and fluorescence obtained from the object 100 by irradiation of illumination light is received at the tips of a plurality of detection optical fibers 12 constituted by multimode fibers, and passes through the scope 20. The light is guided to the control device main body 30.
  • the control device main body 30 further includes a light detector 35 (light detection unit), an ADC (analog-digital converter) 36 and a signal processing unit 37 for processing signal light.
  • the photodetector 35 includes a light receiving element such as a photodiode or a photomultiplier tube and a circuit for amplifying and reading the signal, and converts the signal light guided by the detection optical fiber 12 into an electrical signal. Convert.
  • the photodetector 35 is configured to be able to adjust the offset and the image magnification of the signal by an external control signal.
  • the output of the photodetector 35 is converted into a digital signal by the ADC 36 and output to the signal processing unit 37.
  • the control unit 31 calculates information on the scanning position on the scanning path from information such as the start time, amplitude, and phase of the oscillating voltage applied by the actuator driver 38 and passes the information to the signal processing unit 37. Thereby, the output signal from the photodetector 35 is associated with the scanning position information. Note that the control unit 31 may hold the scanning position information calculated in advance as a table.
  • the signal processing unit 37 synchronizes the signals of each wavelength output from the ADC 36 in a time division manner, performs necessary image processing such as interpolation processing, enhancement processing, and ⁇ processing to generate an image of the object 100, and displays 40 To display.
  • the signal processing unit 37 includes, for example, a signal processing processor, a memory, and a program executed by the signal processing processor.
  • control unit 31 synchronously controls the light emission timing control unit 32, the photodetector 35, the actuator driver 38, and the signal processing unit 37.
  • 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 tip 24 includes the actuator 21, projection lenses 25a and 25b, the illumination optical fiber 11 passing through the center, and the detection optical fiber 12 passing through the outer periphery.
  • the actuator 21 includes an actuator tube 27 fixed inside the insertion portion 23 of the scope 20 by a mounting ring 26, a fiber holding member 29 and piezoelectric elements 28a to 28d disposed in the actuator tube 27 (FIG. 4A). And (b)).
  • the illuminating optical fiber 11 is supported by a fiber holding member 29, and a fixed end 11a supported by the fiber holding member 29 to a tip end portion 11c constitute a swinging portion 11b that is swingably supported.
  • 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 of the insertion portion 23. Further, a detection lens (not shown) is provided at the tip of each fiber of the detection optical fiber 12.
  • the projection lenses 25a and 25b and the detection lens are arranged at the forefront of the tip 24.
  • the projection lenses 25 a and 25 b are arranged so that the laser light emitted from the distal end portion 11 c of the illumination optical fiber 11 is substantially condensed on the object 100. Therefore, the projection lenses 25 a and 25 b constitute an optical system that irradiates the light emitted from the illumination optical fiber 11 toward the object 100.
  • the detection lens captures light, such as light reflected or scattered or refracted by the object 100 or fluorescence, as signal light by the laser light collected on the object 100, and is disposed after the detection lens. It arrange
  • the projection lenses 25a and 25b are not limited to the two-lens configuration, and may be configured by one lens or a plurality of other lenses.
  • FIG. 4A is a diagram showing a vibration driving mechanism of the actuator 21 and the swinging portion 11b of the illumination optical fiber 11 of the optical scanning endoscope apparatus 10, and FIG. 4B is a diagram illustrating FIG. FIG.
  • the illumination optical fiber 11 passes through the center of the fiber holding member 29 having a prismatic shape, and is thereby fixed and 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, respectively.
  • the 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 the pair of piezoelectric elements 28b and 28d for driving in the X direction in the + X direction and ⁇ X direction. Is fixed.
  • the wiring cable 13 from the actuator driver 38 of the control device main body 30 is connected to each of the piezoelectric elements 28a to 28d.
  • the piezoelectric elements 28b and 28d arranged opposite to each other in the X direction with the fiber holding member 29 interposed therebetween cause the fiber holding member 29 to bend when one of the piezoelectric elements 28b and 28d expands and repeats this. Can generate vibration. The same applies to the vibration in the Y direction.
  • piezoelectric elements 28b and 28d in the X direction piezoelectric elements having the same expansion / contraction direction with respect to the polarity of the voltage to be applied can be used, and voltages having the same magnitude but opposite polarity can always be applied.
  • a piezoelectric element having the same expansion / contraction direction with respect to the polarity of the applied voltage can be used, and a voltage having the same magnitude in the opposite direction can always be applied.
  • the actuator driver 38 controls the piezoelectric elements 28a to 28d so that the distal end portion 11c of the illumination optical fiber 11 has a spiral trajectory. Specifically, an AC voltage whose amplitude changes from 0 to the maximum value is applied to the X-direction driving piezoelectric elements 28b and 28d and the Y-direction driving piezoelectric elements 28a and 28c. The AC voltages are 90 ° out of phase with each other, and the frequency is set in the vicinity of the same resonance frequency.
  • FIG. 5 is a diagram showing a vibration waveform in the X direction of the optical fiber for illumination.
  • the distal end portion 11c of the illumination optical fiber 11 vibrates at a predetermined cycle while increasing the amplitude from 0 to a predetermined maximum value in the X direction.
  • the application of the voltage to the piezoelectric elements 28b and 28d is stopped, or a voltage controlled to decrease the amplitude is applied, and the amplitude of the tip portion 11c of the illumination optical fiber 11 is Attenuated rapidly.
  • the amplitude is expanded and attenuated in the Y direction. In this way, the tip of the illumination optical fiber 11 is repeatedly driven.
  • control unit 31 controls the light emission of the lasers 33R, 33G, and 33B via the light emission timing control unit 32 in synchronization with the driving of the distal end portion 11c of the illumination optical fiber 11 by the actuator driver 38.
  • the lasers 33R, 33G, and 33B are controlled so that they emit light during amplitude expansion and are extinguished during attenuation after the amplitude reaches the maximum value. In this way, by driving the distal end portion 11c of the illumination optical fiber 11, the illumination light emitted from the distal end portion 11c scans the object 100 as indicated by a solid line in FIG.
  • the detection characteristic is a characteristic of a multiplication factor of a signal by light detected by the photodetector 35.
  • the multiplication factor of the photodetector 35 changes with temperature. Therefore, the control device main body 30 is provided with a temperature sensor 39 for measuring the temperature of the photodetector 35.
  • a temperature sensor IC can be used as the temperature sensor 39, but another type of temperature sensor such as a thermistor or a thermocouple may be used.
  • the temperature sensor 39 outputs temperature data as a digital signal to the light detection control unit 31a of the control unit 31.
  • the light detection controller 31a calculates a multiplication factor of the photodetector 35 for obtaining a preferable output signal level based on the temperature data, and generates a signal for controlling the photodetector 35 to this multiplication factor.
  • the light detection control unit 31a is a part of the control unit 31 and can be realized as a part of a module of a program that executes the function of the control unit 31.
  • FIG. 7 is a timing chart showing the operating state of each part of the optical scanning endoscope apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the lasers 33 ⁇ / b> R, 33 ⁇ / b> G, and 33 ⁇ / b> B sequentially emit illumination light sequentially while performing one-frame scanning (one-cycle spiral scanning) on the object 100. There are a period in which the above is repeated and a period in which the light is extinguished.
  • the photodetector 35 the period during which the illumination light contributing to the image generation of the object is detected and the electrical signal is output is defined as an effective detection period.
  • the photodetector 35 and the signal processing unit 37 are in an operating state. However, since no signal light is generated from the object during the extinguishing period, effective pixel information is not detected or processed.
  • the light detection control unit 31a receives temperature data from the temperature sensor 39 and sets a multiplication factor for the light detector 35 during a period in which the lasers 33R, 33G, and 33B are turned off, that is, a period other than the effective detection period. Do. If it is not possible to complete the process from the reception of the temperature data to the transmission of the data of the multiplication factor set in the photodetector 35 within the period in which the lasers 33R, 33G, and 33B of one frame are turned off, a plurality of frames are included. It can also be transmitted across. In that case, the data instructing the change of the multiplication factor is divided into a plurality of pieces and sequentially transmitted during a period other than the valid detection period. The photodetector 35 changes the multiplication factor after receiving all the data.
  • the temperature change is detected by the temperature sensor 39. Can be transmitted to the light detection controller 31a.
  • the light detection control unit 31a determines the light multiplication factor of the light detector 35 based on the detected temperature, and sets this in the light detector 35. Therefore, an undesired change in output of the photodetector 35 is corrected, and a stable observation image can be obtained. Furthermore, since data for controlling the detection characteristics of the photodetector 35 is generated and set in the photodetector 35 during a period other than the effective detection period that does not contribute to image generation, the image quality of the generated image is affected. It is possible to set the detection characteristic of the photodetector 35 without giving the value.
  • image data of the object 100 is acquired during a period in which the amplitude of spiral scanning is increased, and data is not acquired during a period in which the amplitude is reduced.
  • the present invention is not limited to this.
  • one period of image data can be acquired at both the time of amplitude enlargement and reduction by setting the period for amplitude enlargement and reduction to the same length.
  • a period in which illumination light irradiation and detection used for generating effective pixel information is not performed at the boundary between frames. Can occur.
  • an area that is not displayed on the display 40 when an image is displayed is generated in the outermost peripheral part of the spiral scanning. Further, in the vicinity of the center of the helical scan, there is a point where sampling is omitted because the density of sampling points is high. Therefore, it is possible to adjust the multiplication factor of the detector 35 by turning off the laser light during a period other than the effective detection period that does not contribute to such image generation.
  • FIG. 8 is a timing chart showing the operating state of each part of the optical scanning endoscope apparatus according to the second embodiment. Since the optical scanning endoscope apparatus according to the present embodiment is composed of the same components as the optical scanning endoscope apparatus 10 according to the first embodiment shown in FIG. Description of is omitted.
  • the optical scanning endoscope apparatus 10 according to the present embodiment is different from the optical scanning endoscope apparatus 10 according to the first embodiment in the control of each unit by the control unit 31.
  • the lasers 33R, 33G, and 33B are turned off when reducing the amplitude of the helical scan.
  • the sequential pulse emission of the lasers 33R, 33G, and 33B is stopped.
  • the signal processing in the signal processing unit 37 is stopped.
  • the light obtained by irradiating the object 100 with illumination light during the period in which the amplitude of the helical scan on the object 100 decreases is detected by the photodetector 35 and then processed by the signal processing unit 37. Abandoned without being done. Therefore, an effective detection period in which light obtained from an object used to generate effective pixel information used for image generation and output of an electrical signal is a period in which the signal processing unit 37 is operating. .
  • the light detection control unit 31a receives the output of the temperature sensor 39 during a period in which the signal processing unit 37 is stopped, generates a signal for controlling the multiplication factor of the light detector 35, and Correct the multiplication factor.
  • the signal light detected by the photodetector 35 thereby does not contribute to the image formation of the optical scanning endoscope apparatus 10.
  • the generated image of the object 100 is not affected by distortion or noise.
  • the signal processing unit 37 is stopped during the period in which the amplitude at which the pixel data for spiral scanning is not acquired is reduced.
  • the detection operation of the photodetector 35 may be stopped.
  • two or more of the lasers 33R, 33G, and 33B, the photodetector 35, and the signal processing unit 37 may be stopped.
  • the light detection control unit 31a detects the signal light used for displaying the object image effective in the later processing and outputs the signal light as an electrical signal during a period other than the period during which the light detection unit 35a performs multiplication. Is controlled to set.
  • FIG. 9 is a timing chart showing the operating state of each part of the optical scanning endoscope apparatus according to the third embodiment.
  • the optical scanning endoscope apparatus according to the present embodiment is composed of the same components as the optical scanning endoscope apparatus 10 of the first embodiment shown in FIG. Description is omitted.
  • the light detection control unit 31a increases the number of the light detectors 35 based on the temperature detected by the temperature sensor 39 similar to the first embodiment.
  • the magnification control and the offset control are sequentially executed.
  • the offset control refers to, for example, detecting the output level from the ADC 36 in a state where the lasers 33R, 33G, and 33B are extinguished from the light detector 35, and using the offset as an offset. It is something to return.
  • the gain control and the offset control are performed at a predetermined timing that does not overlap in time. Alternatively, data to which a header indicating the type of data is added can be sequentially transferred between the light detection controller 31a and the light detector 35.
  • a plurality of types of detection characteristics can be set from the light detection control unit 31a to the light detector 35, so that a more stable pixel signal can be obtained. Furthermore, since control of the multiplication factor and offset is separated in time, interference between signals generated by mutual control of the two detection characteristics can be avoided, and stable control can be performed. In particular, the digital signal output from the temperature sensor 39 to the light detection control unit 31a interferes with the offset detection and control signal between the light detector 35 and the light detection control unit 31a. It can be avoided that the offset is set to an inaccurate value.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and many variations or modifications are possible.
  • the method of scanning the object is not limited to spiral scanning. Lissajous scanning or raster scanning may be used.
  • the laser irradiation can be stopped and the detection characteristics of the detector can be controlled from the light detection control unit while scanning both ends in the scanning direction at a lower speed. In this case, images are not displayed at both ends in the low-speed scanning direction of raster scanning.
  • the detection characteristics of the photodetector are controlled between frames of the display image.
  • the timing for controlling the detection characteristics of the photodetector is limited to this. Absent.
  • the detection characteristics may be controlled with respect to the light detection unit during irradiation of each pulsed light by each laser and readout of pixel data.
  • the drive mechanism of the optical scanning observation apparatus is not limited to that using a piezoelectric element, and can be driven by an electromagnetic force using an electromagnet.
  • Each laser of the light source of illumination light does not emit light sequentially at different timings, but lasers of three wavelengths are oscillated continuously (cw oscillation) at the same time, and white illumination light obtained by combining these lasers is used as an object. You may make it scan above.
  • the signal light for each wavelength can be obtained by separating the signal light for each wavelength in the previous stage of the light detection unit and detecting the light with different light detectors.
  • Optical scanning endoscope apparatus 11 Illumination optical fiber 11a Fixed end 11b Oscillating part 11c Tip part 12 Detection optical fiber 13 Wiring cable 20 Scope 21 Actuator 22 Operation part 23 Insertion part 24 Tip part 25a, 25b Projection lens 26 Mounting ring 27 Actuator tube 28a to 28d Piezoelectric element 29 Fiber holding member 30 Control device body 31 Control unit 31a Light detection control unit 32 Light emission timing control unit 33R, 33G, 33B Laser 34 Coupler 35 Photo detector 36 ADC 37 Signal processor 38 Actuator driver 40 Display

Abstract

　光走査型内視鏡装置１０は、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂからの光を導光し、揺動可能に支持された先端部から対象物１００へ照射する照明用光ファイバ１１と、照明用光ファイバ１１の先端部を振動駆動するアクチュエータ２１と、光の照射により対象物１００から得られる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から画素情報を生成する信号処理部３７と、有効検出期間の期間外に光検出器３５の検出特性を制御する信号を発生する光検出制御部３１ａとを備える。

Description

光走査型観察装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１４年９月１日に出願された日本国特許出願２０１４－１７７１６４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、対象物上で光を走査させ、該光の照射により得られた光を検出して観察を行う走査型観察装置に関する。
　従来、光走査型観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、ファイバから射出されるレーザ光を、観察対象物上でスポットを形成するように照射し、ファイバの先端部を振動させ、レーザ光の照射位置を螺旋走査やラスター走査させる。そして、これによって、観察対象物から得られる透過光、反射光、または、蛍光等の信号光を、受光素子を備える光検出部により検出して電気信号に変換し、各走査時点での走査位置のデータと対応付けることによって画像データを生成する。このような装置の一例としては、例えば、生体組織を観察するための光走査型内視鏡装置を挙げることができる。
特開２０１３－１２１４５５号公報
　光走査型観察装置で使用される光検出部の受光素子としては、フォトダイオードや光電子増倍管等が用いられる。光検出器は、受光した光に対応するアナログ信号を出力するが、動作中の温度変化など使用条件の変化によって、信号の増倍率やオフセットが変動することが知られている。このため、安定した出力を得るために、適宜光検出部の温度やオフセットを検出して、検出した温度やオフセットに基づいて光検出部の補正を行うことが必要となる。
　しかしながら、従来、そのような光検出部の補正を行うことを可能とする光走査型観察装置は提案されていない。温度補正の方法としては、光検出部の温度測定を行う温度センサを設け、動作中の光検出部に対して温度の検出を行い、適宜検出結果に基づく増倍率の補正信号を光検出部に対して出力する方法が考えられる。ここで、温度検出を行う温度センサの出力がデジタル信号の場合、光検出部で信号光の検出および電気信号の出力を行っているときに温度検出を行うと、温度センサでデジタル処理が動作するためクロックの影響により、光検出部の出力信号に高周波ノイズが回り込む可能性がある。光検出部の出力が高周波ノイズの影響を受けると、生成される画像データにもノイズが含まれ、出力される画像の画質の劣化をもたらす。
　また、オフセットはレーザ光の照射を停止した状態で、光検出器から取得することができる。しかし、温度センサによるデジタル信号の出力と、光検出器からのオフセットの検出および調整が時間的に重なると、両者の信号が干渉してオフセットの設定が不正確になることがある。そのような場合も、安定した画質の画像が得られなくなる。
　したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、観察対象物の画像出力に影響を与えることなく、光検出部の検出特性を調整することが可能な、光走査型観察装置を提供することにある。
　上記目的を達成する光走査型観察装置の発明は、
　光源からの光を対象物上に走査して該対象物の画像を取得する光走査型観察装置において、
　前記光源からの光を導光し、揺動可能に支持された先端部から前記対象物へ照射するファイバと、
　前記ファイバの前記先端部を振動駆動する駆動部と、
　前記光の照射により前記対象物から得られる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電気信号から画素情報を生成する信号処理部と、
　前記光検出部が出力する前記電気信号が、前記信号処理部において前記対象物の画像の有効な画素情報の生成に使用される、前記対象物から得られる光の検出および前記電気信号の出力をする期間を有効検出期間とするとき、前記有効検出期間の期間外に前記光検出部の検出特性の制御を実行する光検出制御部と、
を備えることを特徴とするものである。
　なお、対象物の「有効な」画素情報とは、光走査型観察装置により観察のために出力される対象物の画像を生成するのに使用される画素情報を意味する。
　好ましくは、前記光検出部の前記検出特性は、光増倍率である。あるいは、前記光検出部の前記検出特性は、オフセットである。
　また、前記光検出部の前記検出特性が複数あり、前記光検出制御部は、前記有効検出期間の期間外に、前記複数の検出特性を順次制御するようにしても良い。
　前記駆動部は、所定の走査パターンで前記ファイバを駆動して、前記対象物上で1フレーム分の走査を繰り返し行い、前記光検出制御部は時間的に隣接する各フレームの境界に位置する期間であって、前記有効検出期間の期間外に、前記検出特性を制御することができる。
　本発明によれば、光の照射により光検出部が出力する電気信号が、信号処理部において対象物の画像の有効な画素情報の生成に使用される、対象物から得られた光の検出および電気信号の出力をする期間を有効検出期間とするとき、光検出制御部が、有効検出期間の期間外に光検出部の検出特性を制御するようにしたので、観察対象物の画像出力に影響を与えることなく、光検出部の検出特性を調整することができる。
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の光走査型内視鏡のスコープを概略的に示す概観図である。 図２のスコープの先端部の断面図である。 光走査型内視鏡装置のアクチュエータおよび照明用光ファイバの揺動部を示す図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 照明用光ファイバのｘ方向及びｙ方向の振動波形を示す図である。 観察対象物上の照射光の走査軌跡を示す図である。 第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の各部の稼働状態を示すタイミングチャートである。 第２実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の各部の稼働状態を示すタイミングチャートである。 第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の各部の稼働状態を示すタイミングチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
　図１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とを含んで構成されている。
　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によって指示される発光タイミングに従って、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の三原色のレーザ光を射出する３つのレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを順次指定されたタイミングで発光させる。
　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から出射されるレーザ光の経路は、結合器３４により同一のシングルモードファイバである照明用光ファイバ１１に結合される。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、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と信号線で結ばれた制御装置本体３０とは別の筐体に収納されていても良い。
　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照明光として対象物１００に向けて照射される。その際、アクチュエータ２１（駆動部）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、対象物１００の観察表面上を、螺旋軌道を描くように走査する。このアクチュエータ２１は、制御装置本体３０のアクチュエータドライバ３８を介して制御部３１から制御されている。照明光の照射により対象物１００から得られる反射光、散乱光、蛍光などの信号光は、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。
　制御装置本体３０は、信号光を処理するための光検出器３５（光検出部）、ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換器）３６および信号処理部３７をさらに備える。光検出器３５は、フォトダイオードや光電子増倍管等の受光素子および信号の増幅、読み出しのための回路を含んで構成され、検出用光ファイバ１２により導光されてきた信号光を電気信号に変換する。また、光検出器３５は、外部からの制御信号によって、オフセットおよび信号の像倍率を調整可能に構成される。
　この光検出器３５の出力は、ＡＤＣ３６でデジタル信号に変換され、信号処理部３７に出力される。制御部３１は、アクチュエータドライバ３８により印加した振動電圧の起動時刻、振幅および位相などの情報から走査経路上の走査位置の情報を算出し、信号処理部３７に渡す。これにより、光検出器３５からの出力信号と、走査位置情報とが関連付けられる。なお、制御部３１は、事前に算出された走査位置情報を予めテーブルとして保持していても良い。信号処理部３７は、ＡＤＣ３６から時分割で出力される各波長の信号を同時化し、補間処理、強調処理、γ処理等の必要な画像処理を行って対象物１００の画像を生成し、ディスプレイ４０に表示する。信号処理部３７は、例えば、信号処理用のプロセッサ、メモリおよび信号処理用のプロセッサで実行されるプログラム等により構成される。
　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、アクチュエータドライバ３８、および、信号処理部３７を同期制御する。
　図２は、スコープ２０を概略的に示す概観図である。スコープ２０は、操作部２２および挿入部２３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、アクチュエータ２１、投影用レンズ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。
　アクチュエータ２１は、取付環２６によりスコープ２０の挿入部２３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から先端部１１ｃまでが、揺動可能に支持された揺動部１１ｂとなっている。一方、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、挿入部２３の先端部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には図示しない検出用レンズを備える。
　さらに、投影用レンズ２５ａ、２５ｂおよび検出用レンズ（図示せず）は、先端部２４の最先端に配置される。投影用レンズ２５ａ、２５ｂは、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃから射出されたレーザ光が、対象物１００上に略集光するように配置されている。したがって、投影用レンズ２５ａ，２５ｂは、照明用光ファイバ１１から射出された光を対象物１００に向けて照射する光学系を構成する。また、検出用レンズは、対象物１００上に集光されたレーザ光が、対象物１００により反射、散乱、屈折等をした光、又は、蛍光等を信号光として取り込み、検出用レンズの後に配置された検出用光ファイバ１２に集光、結合させるように配置される。なお、投影用レンズ２５ａ，２５ｂは、二枚構成に限られず、一枚や他の複数枚のレンズにより構成しても良い。
　図４（ａ）は、光走査型内視鏡装置１０のアクチュエータ２１の振動駆動機構および照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂを示す図であり、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によって固定され保持される。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のアクチュエータドライバ３８からの配線ケーブル１３が接続される。
　ファイバ保持部材２９を挟んでＸ方向に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ことができる。Ｙ方向の振動についても同様である。例えば、Ｘ方向の圧電素子２８ｂおよび２８ｄとして、印加する電圧の極性に対して伸縮方向の同じ圧電素子を用い、常に正負が反対で大きさの等しい電圧を印加することができる。同様に、Ｙ方向の圧電素子２８ａと２８ｃとの間にも、印加する電圧の極性に対して伸縮方向の同じ圧電素子を用い、常に反対方向で大きさの等しい電圧を印加することができる。
　アクチュエータドライバ３８は、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃが螺旋状の軌道を描くように、圧電素子２８ａ～２８ｄを制御する。具体的には、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、振幅が０から最大値まで時間的に変化する交流電圧を印加する。この交流電圧は、互いに位相が９０°異なり、周波数は同一の共振周波数の近傍に設定される。
　図５は、照明用光ファイバのＸ方向の振動波形を示す図である。この図のように、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃは、Ｘ方向について振幅を０から所定の最大値まで拡大しながら所定の周期で振動をする。振幅が、最大値になると圧電素子２８ｂ，２８ｄへの電圧の印加が停止され、あるいは、振幅を減少させるように制御された電圧を印加して、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃの振幅は、急激に減衰される。Ｙ方向についても、同様に振幅の拡大、減衰が行われる。このようにして、照明用光ファイバ１１の先端部が繰り返し駆動される。
　また、制御部３１は、アクチュエータドライバ３８による照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃの駆動と同期して、発光タイミング制御部３２を介してレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの発光を制御する。レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、振幅拡大中は発光し、振幅が最大値になった後減衰中は消灯するように制御される。このように、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃを駆動することによって、先端部１１ｃから射出された照明光は、図６に実線で示すように対象物１００上を走査する。
　次に、図１に戻り、光検出器３５の検出特性を制御する方法について説明する。ここで検出特性とは、光検出器３５において検出した光による信号の増倍率の特性である。光検出器３５の増倍率は、温度によって変化する。そこで、制御装置本体３０には、光検出器３５の温度を測定するための温度センサ３９が設けられている。温度センサ３９としては、温度センサＩＣを用いることができるが、サーミスタや熱電対など他の種類の温度センサを使用したものでも良い。温度センサ３９は、制御部３１の光検出制御部３１ａに対して、温度データをデジタル信号で出力する。光検出制御部３１ａは、この温度データに基づいて、好ましい出力信号レベルを得るための光検出器３５の増倍率を算出し、この増倍率に光検出器３５を制御する信号を発生する。なお、光検出制御部３１ａは、制御部３１の一部であり、制御部３１の機能を実行するプログラムの一部のモジュールとして実現することができる。
　次に、光検出制御部３１ａから光検出器３５を制御するタイミングについて説明する。図７は、第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置１０の各部の稼働状態を示すタイミングチャートである。レーザ３３Ｒ,３３Ｇ，３３Ｂは、図５、図６を用いて説明したように、照明光を対象物１００上で１フレームの走査（１サイクルの螺旋走査）を行う間に、順次連続的に発光を繰り返している期間と、消灯している期間とがある。レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが発光している期間中は、光検出器３５で照明光の照射により対象物から得られる反射光、散乱光が検出され、ＡＤＣ３６で検出された信号がデジタル化された後、信号処理部３７で処理される。このように、光検出器３５において、対象物の画像生成に寄与する照明光の検出、および、電気信号の出力が行われている期間を有効検出期間とする。一方、図７に示すように、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが消灯していても、光検出器３５および信号処理部３７は稼働状態となっている。しかし、消灯期間中は、対象物からの信号光が発生しないため、有効な画素情報の検出、処理は行われない。
　光検出制御部３１ａは、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが消灯している期間、すなわち、有効検出期間以外の期間に、温度センサ３９からの温度データの受信及び光検出器３５に対する増倍率の設定を行う。仮に、温度データの受信から光検出器３５に設定する増倍率のデータの送信までが、１つのフレームのレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの消灯している期間内に完了できない場合は、複数のフレームにまたがって伝送することもできる。その場合、増倍率の変更を指示するデータを複数に分割して、有効検出期間以外の期間に順次送信を行う。光検出器３５は全てのデータを受け取ってから、増倍率の変更を実行する。
　このようにすることによって、本実施の形態によれば、光走査型内視鏡装置１０による観察中に、光検出器３５の温度が変化しても、その温度変化を温度センサ３９で検出して、光検出制御部３１ａに送信することができる。光検出制御部３１ａは、検出された温度に基づいて、光検出器３５の光増倍率を決定し、光検出器３５にこれを設定する。したがって、光検出器３５の不所望な出力の変化が補正され、安定した観察画像を得ることができる。さらに、画像の生成に寄与しない有効検出期間以外の期間に、光検出器３５の検出特性を制御するデータを発生させ光検出器３５に設定するようにしたので、生成される画像の画質に影響を与えることなく光検出器３５の検出特性を設定することが可能になる。
　なお、本実施の形態では、螺旋走査の振幅を拡大させる期間に、対象物１００の画像データを取得し、振幅を縮小させる期間には、データを取得しない例を示したが、螺旋走査の方法はこれに限られず、例えば、振幅の拡大および縮小に係る期間を同程度の長さとして、振幅の拡大と縮小時の双方で１フレームの画像データを取得するようにすることもできる。そのような場合は、螺旋走査の最外周および／または中心を走査する際に、フレームとフレームとの境界で、有効な画素情報の生成に使用される照明光の照射および検出が行われない期間が生じ得る。他例えば、螺旋走査の最外周部には、画像表示したときにディスプレイ４０上に表示されない領域が生じる。また、螺旋走査の中心付近では、サンプリング点の密度が高いので、サンプリングを省略する点がある。したがって、そのような画像生成に寄与しない有効検出期間以外の期間にレーザ光を消灯して、検出器３５の増倍率の調整を行うことができる。
（第２実施の形態）
　図８は、第２実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の各部の稼働状態を示すタイミングチャートである。本実施の形態に係る光走査型内視鏡装置は、図１に示した第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置１０と同様の構成要素で構成されているので、装置構成についての説明は省略する。
　本実施の形態に係る光走査型内視鏡装置１０は、第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置１０と、制御部３１による各部の制御が異なっている。第１実施の形態では、螺旋走査の振幅を減少させる際に、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを消灯していたが、本実施の形態では、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの順次のパルス発光は停止せず、信号処理部３７における信号処理を停止させる。このため、対象物１００上での螺旋走査の振幅が減少する期間に、対象物１００への照明光の照射によって得られる光は、光検出器３５で検出された後、信号処理部３７において処理されることなく棄てられる。そのため、画像生成に使用される有効な画素情報の生成に使用される対象物から得られる光の検出および電気信号の出力を行う有効検出期間は、信号処理部３７が稼働している期間となる。
　光検出制御部３１ａは、信号処理部３７が停止している期間に、温度センサ３９の出力を受信し、光検出器３５の増倍率を制御するための信号を発生させ、光検出器３５の増倍率を補正する。このように、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが発光している期間であっても、これによって光検出器３５で検出される信号光が、光走査型内視鏡装置１０の画像の形成に寄与しないときは、光検出器３５の検出特性を制御しても、生成される対象物１００の画像に歪みやノイズなどの影響を与えない。
　なお、上記説明では、螺旋走査の画素データを取得しない振幅が減少する期間に、信号処理部３７を停止するものとしたが、これに代えて光検出器３５の検出動作を停止させても良い。あるいは、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ、光検出器３５、信号処理部３７のうち２以上を停止させても良い。光検出制御部３１ａは、光検出器３５が後の処理で有効な対象物画像の表示に使用される信号光を検出し電気信号として出力する期間以外の期間に、光検出器３５の増倍率を設定するように制御される。
（第３実施の形態）
　図９は、第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の各部の稼働状態を示すタイミングチャートである。第１実施の形態では、光検出器３５の検出特性として増倍率のみを制御していたが、第３実施の形態では、これに加えてオフセットを制御する。本実施の形態に係る光走査型内視鏡装置は、図１に示した第１実施の形態の光走査型内視鏡装置１０と同様の構成要素で構成されているので、装置構成についての説明は省略する。
　光検出制御部３１ａは、螺旋走査中の振幅減少時にレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが消灯されると、第１実施の形態と同様の温度センサ３９で検知された温度に基づく光検出器３５の増倍率の制御と、オフセットの制御とを、順次実行する。オフセットの制御とは、例えば、光検出器３５からレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが消灯した状態でのＡＤＣ３６からの出力レベルを検出してオフセットとし、オフセットにずれが生じている場合は所望の値に戻すものである。増幅率の制御とオフセットの制御とは、時間的に重ならない予め決められたタイミングで行う。あるいは、光検出制御部３１ａと光検出器３５との間は、データの種類を示すヘッダを付加したデータを順次受け渡すようにすることもできる。
　以上のような構成によって、複数の種類の検出特性を、光検出制御部３１ａから光検出器３５に設定することができるので、より安定した画素信号を得ることができる。さらに、増倍率とオフセットとの制御が時間的に分離されているので、２つの検出特性の相互の制御によって発生する信号間の干渉を回避でき、安定した制御を行うことが可能になる。特に、温度センサ３９から光検出制御部３１ａに出力されるデジタル信号と、光検出器３５と光検出制御部３１ａとの間のオフセットの検出および制御の信号とが干渉することにより、光検出器３５にオフセットが不正確な値に設定されることを避けることができる。
　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、対象物を走査する方法は、螺旋走査に限られない。リサージュ走査やラスター走査でも良い。例えば、ラスター走査の場合、より低速で走査される方向の両端部を走査中に、レーザ照射を停止して光検出制御部から検出器に対する検出特性の制御を行うようにすることができる。この場合、ラスター走査の低速走査方向の両端部は、画像表示されない。
　また、上記各実施の形態では、表示画像のフレームとフレームとの間で、光検出器の検出特性の制御を行うようにしたが、光検出器の検出特性を制御するタイミングはこれに限られない。例えば、それぞれのレーザによる各パルス光の照射および画素データの読み出しの間に、光検出部に対して検出特性の制御を行うようにしても良い。
　さらに、光走査型観察装置の駆動機構としては、圧電素子を用いたものに限られず、電磁石を用いて電磁力により駆動すすることもできる。照明光の光源の各レーザは、順次別々のタイミングでパルス発光するのではなく、３つの波長のレーザを同時に連続的に発振（ｃｗ発振）させ、これらを合波した白色の照明光を対象物上で走査させるようにしても良い。その場合、光検出部の前段で信号光を波長ごとに分離して、それぞれ異なる光検出器で検出することで、波長ごとの信号を得ることができる。
　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　　先端部
　１２　　検出用光ファイバ
　１３　　配線ケーブル
　２０　　スコープ
　２１　　アクチュエータ
　２２　　操作部
　２３　　挿入部
　２４　　先端部
　２５ａ、２５ｂ　　投影用レンズ
　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
　３１ａ　　光検出制御部
　３２　　発光タイミング制御部
　３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ　　レーザ
　３４　　結合器
　３５　　光検出器
　３６　　ＡＤＣ
　３７　　信号処理部
　３８　　アクチュエータドライバ
　４０　　ディスプレイ

Claims (5)

  1. 　光源からの光を対象物上に走査して該対象物の画像を取得する光走査型観察装置において、
    　前記光源からの光を導光し、揺動可能に支持された先端部から前記対象物へ照射するファイバと、
    　前記ファイバの前記先端部を振動駆動する駆動部と、
    　前記光の照射により前記対象物から得られる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電気信号から画素情報を生成する信号処理部と、
    　前記光検出部が出力する前記電気信号が、前記信号処理部において前記対象物の画像の有効な画素情報の生成に使用される、前記対象物から得られる光の検出および前記電気信号の出力をする期間を有効検出期間とするとき、前記有効検出期間の期間外に前記光検出部の検出特性の制御を実行する光検出制御部と、
    を備える光走査型観察装置。
  2. 　前記光検出部の前記検出特性は、光増倍率であ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. 　前記光検出部の前記検出特性は、オフセットであ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。
  4. 　前記光検出部の前記検出特性が複数あり、前記光検出制御部は、前記有効検出期間の期間外に、前記複数の検出特性を順次制御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。
  5. 　前記駆動部は、所定の走査パターンで前記ファイバを駆動して、前記対象物上で1フレーム分の走査を繰り返し行い、前記光検出制御部は時間的に隣接する各フレームの境界に位置する期間であって、前記有効検出期間の期間外に、前記検出特性を制御する請求項１～４に記載の走査型観察装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018094695A1 (zh) * 2016-11-25 2018-05-31 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种内窥镜系统及其控制方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7224985B2 (ja) * 2019-03-19 2023-02-20 ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 医療用光源装置及び医療用観察システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002360510A (ja) * 2001-06-08 2002-12-17 Fuji Photo Film Co Ltd 内視鏡装置およびその制御方法
JP2004073532A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Fuji Photo Film Co Ltd 撮像装置
JP2013121455A (ja) * 2011-12-12 2013-06-20 Hoya Corp 走査型内視鏡システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007084915A2 (en) * 2006-01-17 2007-07-26 University Of Washington Scanning fiber-optic nonlinear optical imaging and spectroscopy endoscope
JP6006199B2 (ja) * 2011-03-31 2016-10-12 オリンパス株式会社 蛍光観察装置
JP2014145942A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Olympus Corp 光走査型観察装置
JP6314008B2 (ja) * 2014-03-20 2018-04-18 オリンパス株式会社 内視鏡システム
CN106456146B (zh) * 2014-05-02 2019-10-25 奥林巴斯株式会社 内窥镜用粘膜提起器具及内窥镜处置系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002360510A (ja) * 2001-06-08 2002-12-17 Fuji Photo Film Co Ltd 内視鏡装置およびその制御方法
JP2004073532A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Fuji Photo Film Co Ltd 撮像装置
JP2013121455A (ja) * 2011-12-12 2013-06-20 Hoya Corp 走査型内視鏡システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018094695A1 (zh) * 2016-11-25 2018-05-31 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种内窥镜系统及其控制方法

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