共焦点内視鏡装置
【課題】レーザ光の走査位置が多少ずれたとしても、集光レンズからレーザ光がはみ出さないよう自動校正可能な共焦点内視鏡装置を提供する。
【解決手段】共焦点内視鏡装置は、走査部材と、走査部材を第１の方向に揺動可能に支持するマウントと、先端部が走査部材の先端に固定されレーザ光を導光する光ファイバと、走査部材を第１の方向に揺動しレーザ光を第１の方向に走査させる主駆動手段と、光ファイバから出射されるレーザ光が入射面に入射され該レーザ光を出射面側の焦点位置に集光させる集光レンズとを内視鏡先端部に備え、焦点位置からの戻り光を検出する共焦点内視鏡装置であって、集光レンズの入射面の周縁部に入射したレーザ光を検出するエラー検出手段と、エラー検出手段の検出結果に基づいて主駆動手段を制御し、レーザ光が周縁部に入射しないように走査部材の揺動範囲を制御するエラー校正手段とを有する。
【解決手段】共焦点内視鏡装置は、走査部材と、走査部材を第１の方向に揺動可能に支持するマウントと、先端部が走査部材の先端に固定されレーザ光を導光する光ファイバと、走査部材を第１の方向に揺動しレーザ光を第１の方向に走査させる主駆動手段と、光ファイバから出射されるレーザ光が入射面に入射され該レーザ光を出射面側の焦点位置に集光させる集光レンズとを内視鏡先端部に備え、焦点位置からの戻り光を検出する共焦点内視鏡装置であって、集光レンズの入射面の周縁部に入射したレーザ光を検出するエラー検出手段と、エラー検出手段の検出結果に基づいて主駆動手段を制御し、レーザ光が周縁部に入射しないように走査部材の揺動範囲を制御するエラー校正手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織のスライス像を非侵襲的に観察するための装置として、共焦点内視鏡装置が利用されている。共焦点内視鏡装置は、レーザ光を、生体組織において観察を希望する観察面上で焦点を結ばせると共に、この焦点位置を、観察面上で連続的に変化させて走査を行う。
【０００３】
上記レーザ光の走査を行うため、共焦点内視鏡装置は、例えば特許文献１に記載されているもののような、チューニングフォーク（走査部材）を共焦点内視鏡の内視鏡先端部に内蔵している。チューニングフォーク及び、チューニングフォークを駆動するためのコイルの一例の側面図を図１１に示す。図１１に示されるチューニングフォーク１１４０は、長板状の基部１１４１と、この基部１１４１の先端から基部１１４１の大凡長軸方向に延びる一対のアーム１１４２及び１１４３を有する。アーム１１４２及び１１４３の夫々は、基部１１４１の厚さ方向を幅方向とする長板状の部材である。なお、以下の説明においては、基部１１４１の長軸方向をＺ軸方向、基部１１４１の厚さ方向（すなわち、アーム１１４２及び１１４３の幅方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向とＹ軸方向の双方に垂直な方向（すなわち、基部１１４１の幅方向）をＸ軸方向と定義する。
【０００４】
一対のアーム１１４２及び１１４３は、共にＸ軸コイル１１６１中に配置されている。また、一対のアームの一方１１４２（図中上側）には永久磁石（Ｘマグネット）１１６３が取りつけられている。また、上記一対のアームの一方１１４２は十分な大きさの板厚を有しており容易には撓まないようになっていると共に、上記一対のアームの他方１１４３は薄板状に形成されており容易に撓むようになっている。そのため、Ｘ軸コイル１１６１に交流電流を流すと、Ｘマグネット１１６３からの磁束とＸ軸コイル１１６１によって他方のアーム１１４３に作用する磁束との相互作用により、他方のアーム１１４３はアームの面に垂直な方向（すなわち、Ｘ軸方向）に振動するようになっている。他方のアーム１１４３の振動周期および振幅は、交流電流の大きさや周期並びにＸマグネット１１６３の磁力及び取りつけ位置によって決まる。
【０００５】
チューニングフォーク１１４０は、その中央部（基部１１４１において、一対のアーム１１４２、１１４３に近接する部分）がゴム製のマウント１１６６に保持されるようになっており、このマウント１１６６の位置を中心にＹ軸方向に揺動可能となっている。チューニングフォーク１１４０の基部１１４１はＹ軸コイル１１６２内に配置されていると共に、基部１１４１の基端（一対のアーム１１４２、１１４３に対して遠位となる端部）近傍には、永久磁石（Ｙマグネット）１１６４が配置されている。このような構成において、Ｙ軸コイル１１６２にのこぎり波状の電流を流すと、Ｙマグネット１１６４からの磁束とＹ軸コイル１１６２によって生じる磁束との相互作用により、チューニングフォーク１１４０は、マウント１１６６の位置を中心に、基部１１４１の面に垂直な方向（すなわちＹ軸方向）に揺動する。このとき、チューニングフォーク１１４０の基部１１４１の基端は、Ｙ軸コイル１１６２に流されるのこぎり波状の電流の大きさと方向に応じた位置に移動する。
【０００６】
共焦点観察の為のレーザ光を被検体としての生体組織に導く為の光ファイバ１１５０は、他方のアーム１１４３に沿って配置されており、その先端部１１５１は他方のアーム１１４３の先端部に固定されている。そのため、Ｘ軸コイル１１６１とＹ軸コイル１１６２に流す電流を制御することによって、他方のアーム１１４３の向き、すなわちレーザ光の射出方向を変化させることが可能である。そして、他方のアーム１１４３の振動周期の複数倍（観察するスライス像の解像度による。数１０倍〜数１０００倍程度）の周期で揺動させることによって、マウント１１６６の位置を中心とする球面の一部である観察面上をレーザ光の焦点で走査することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５１４９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、チューニングフォーク１１４０は、その略中央部をマウント１１６６によって支持されている。ここで、共焦点内視鏡をＹ軸方向が上下方向となるような状態のままにしておくと、Ｘマグネット１１６３の重量によるモーメントがマウント１１６６に加わった状態となる。このようなモーメントが長時間加え続けられると、ゴム製のマウント１１６６に劣化が生じ、モーメントが解除されてもチューニングフォーク１１４０がマウント１１６６に対してＹ軸方向に傾斜したままの状態となる可能性がある。
【０００９】
このような状態で走査を行うと、共焦点内視鏡において光ファイバ１１５０の先端側に配置された集光レンズからレーザ光がはみ出す可能性があり、正しい走査画像を取得できなくなる可能性がある。このような問題が発生した場合は、従来は共焦点内視鏡をメーカに送り、メーカ側でチューニングフォーク１１４０の位置調整を行う等修理を行っていた。
【００１０】
本発明は上記の問題を解決するものである。すなわち、本発明は、レーザ光の走査位置が多少ずれたとしても、集光レンズからレーザ光がはみ出さないよう自動校正可能な共焦点内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の共焦点内視鏡装置は、走査部材と、走査部材を第１の方向に揺動可能に支持するマウントと、先端部が走査部材の先端に固定されレーザ光を導光する光ファイバと、走査部材を第１の方向に揺動しレーザ光を第１の方向に走査させる主駆動手段と、光ファイバから出射されるレーザ光が入射面に入射され該レーザ光を出射面側の焦点位置に集光させる集光レンズとを内視鏡先端部に備え、焦点位置からの戻り光を検出する共焦点内視鏡装置であって、集光レンズの入射面の周縁部に入射したレーザ光を検出するエラー検出手段と、エラー検出手段の検出結果に基づいて主駆動手段を制御しレーザ光が周縁部に入射しないように走査部材の揺動範囲を制御するエラー校正手段とを有する。
【００１２】
このような構成とすると、光ファイバの先端から出射されるレーザ光が確実に集光レンズに入射されるように、走査部材の揺動範囲が自動制御される。すなわち、本発明によれば、集光レンズからレーザ光がはみ出さないよう自動校正される。
【００１３】
また、エラー検出手段が、周縁部に設けられ、光ファイバから出射されるレーザ光を反射して光ファイバに戻す反射ミラーと、反射ミラーで反射され光ファイバに戻された反射レーザ光を検出する反射レーザ光検出手段とを有する構成としても良い。
【００１４】
この場合は、反射ミラーは、マウントによる走査部材の支持点を中心とする球面状の凹面鏡である構成とすることが好ましい。このような構成とすると、反射ミラーで反射したレーザ光を確実に光ファイバの先端に戻すことが可能となる。
【００１５】
また、反射ミラーは、反射ミラーに入射したレーザ光の波長とは異なる波長の反射レーザ光を反射する構成とすることが好ましい。
【００１６】
このような構成とすると、反射レーザ光検出手段は、反射ミラーで反射したレーザ光のみを選択的に検出することが可能となる。
【００１７】
また、エラー検出手段が、反射レーザ光と戻り光とを波長に基づいて分光する分光手段を有する構成としても良い。
【００１８】
また、エラー検出手段は、周縁部へのレーザ光の入射が主駆動手段による走査の前半部分で発生したか後半部分で発生したかを検出可能であり、周縁部へのレーザ光の入射が走査の前半部分で発生したことを検出した時は、走査の開始位置が集光レンズの中央寄りに移動するように走査の開始位置及び終了位置をシフトさせ、周縁部へのレーザ光の入射が走査の後半部分で発生したことを検出した時は、走査の終了位置が集光レンズの中央寄りに移動するように走査の開始位置及び終了位置をシフトさせる構成としても良い。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、レーザ光の走査位置が多少ずれたとしても、集光レンズからレーザ光がはみ出さないよう自動校正可能な共焦点内視鏡装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の共焦点内視鏡装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の光学ユニットのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の共焦点内視鏡の内視鏡先端部の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態のチューニングフォークの斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の共焦点内視鏡の内視鏡先端部の断面図である。
【図６】チューニングフォークが正常な位置にあるときの図５のＡ−Ａ線図である。
【図７】チューニングフォークが異常な位置にあるときの図５のＡ−Ａ線図の一例である。
【図８】チューニングフォークが異常な位置にあるときの図５のＡ−Ａ線図の別例である。
【図９】本発明の実施の形態による、Ｙ方向スキャン制御信号およびレンズ枠反射信号のタイムチャートである
【図１０】本発明の実施の形態の、チューニングフォーク位置補正ルーチンのフローチャートである。
【図１１】従来構成のチューニングフォーク及びチューニングフォークを駆動するためのコイルの一例の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の共焦点内視鏡装置１のブロック図である。本実施形態の共焦点内視鏡装置１は、共焦点内視鏡１００と、画像処理装置２００とを有する。本実施形態の共焦点内視鏡装置１は、共焦点内視鏡１００内に挿通された光ファイバ１５０を用いて、共焦点内視鏡１００の内視鏡先端部１０１近傍の被検体の生体スライス像を取得するものである。
【００２２】
具体的には、光ファイバ１５０の光ファイバ基端部１５２は、画像処理装置２００の光学デバイス部２３０に接続されている。
【００２３】
図２は、光学デバイス部２３０のブロック図である。図２に示されるように、光学デバイス部２３０は内視鏡用レーザ光源２３３と、内視鏡観察用受光ユニット２３４と、反射光検出ユニット２３５と、第１分光ユニット２３１と、第２分光ユニット２３２を内蔵している。
【００２４】
第１分光ユニット２３１は、第１端２３１ａと一対の第２端２３１ｂを有しており、第１端２３１ａに入射した光を一対の第２端２３１ｂに分光して送ると共に、第２端２３１ｂに入射した光を第１端２３１ａに送る光カプラである。同様に、第２分光ユニット２３２は、第１端２３２ａと一対の第２端２３２ｂを有しており、第１端２３２ａに入射した光を一対の第２端２３２ｂに分光して送ると共に、第２端２３２ｂに入射した光を第１端２３２ａに送る光カプラである。第１分光ユニット２３１の第１端２３１ａは、光ファイバ１５０の光ファイバ基端部１５２に接続されており、一対の第２端２３１ｂは、夫々第２分光ユニット２３２の第１端２３２ａ及び反射光検出ユニット２３５に光ファイバ（点線で示す）を介して接続されている。また、第２分光ユニット２３２の一対の第２端２３２ｂは、夫々内視鏡用レーザ光源２３３及び内視鏡観察用受光ユニット２３４に光ファイバ（点線で示す）を介して接続されている。
【００２５】
内視鏡用レーザ光源２３３は、レーザ光αを出射する。レーザ光αは、第２分光ユニット２３２及び第１分光ユニット２３１を介して、光ファイバ基端部１５２に入射する。光ファイバ基端部１５２に入射したレーザ光は、光ファイバ１５０の内部を通って光ファイバ先端部１５１から出射し、内視鏡先端部１０１に内蔵されたレンズユニット１３０に入射される。レンズユニット１３０は、全体として正のパワーを有する組レンズを有しており、この組レンズによって、レーザ光は、内視鏡先端部１０１（図１）の近傍で焦点を結ぶようになっている。この焦点位置が生体組織の表面又は内部である場合は、レーザ光は焦点位置にて反射又は散乱し、一部の光が戻り光βとしてレンズユニット１３０を介して光ファイバ先端部１５１に入射する。
【００２６】
戻り光βは、光ファイバ１５０に導かれて光学デバイス部２３０に戻り、光学デバイス部２３０の第１分光ユニット２３１及び第２分光ユニット２３２を介して内視鏡観察用受光ユニット２３４に入射する。内視鏡観察用受光ユニット２３４は、レンズユニット１３０と同一のパワーを有するレンズユニット（不図示）と、このレンズユニットの焦点の位置に設けられたピンホール（不図示）と、ピンホールを通過した光を受光する受光素子（不図示）を備えている。ここで、ピンホールを通過した戻り光βの状態（輝度や色等）は、レンズユニット１３０の焦点位置の状態を示したものとなる。
【００２７】
また、図１に示されるように、内視鏡先端部１０１には、アクチュエータＭが内蔵されている。詳細は後述するが、アクチュエータＭは、光ファイバ先端部１５１を３軸方向に移動させることによって、レーザ光αの焦点位置を３軸方向に移動させることが可能である。アクチュエータＭを制御することによって、レーザ光αの焦点位置を特定の観察面上を走査させ、各焦点位置での戻り光βの情報を内視鏡観察用受光ユニット２３４にて取得することによって、上記観察面における生体組織の情報を得ることができる。この生体組織の情報は、画像処理装置２００のドライブ／プロセス回路２２０に送られる。ドライブ／プロセス回路２２０は、上記観察面上の生体組織の情報をデジタルデータに変換し、画像処理装置２００のシステムコントローラ２１０に送る。そして、システムコントローラ２１０は、上記デジタルデータから、観察面の状態を示す画像データを作成し、これを画像信号処理回路２４０に送る。画像信号処理回路２４０は、画像データをドライブ／プロセス回路２２０から入力される所定のタイミングに従って所定の形式のビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号）に変換して、ディスプレイコネクタ２４１に出力する。以上のような構成により、本実施形態の共焦点内視鏡装置１は、ディスプレイコネクタ２４１に接続される外部モニタ（不図示）に生体組織を上記観察面上でスライスしたスライス像を表示させることができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、アクチュエータＭは、共焦点内視鏡１００の長軸方向（Ｚ軸）に垂直な２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向にレーザ光αの焦点位置を移動させるように走査を行うように設定されている。この走査を行うための制御は、共焦点内視鏡１００の内視鏡基端部１０２に内蔵されているドライブ／プロセス回路１７１によって制御される。共焦点内視鏡１００側のドライブ／プロセス回路１７１と、画像処理装置２００側のドライブ／プロセス回路２２０とは、信号ケーブルによって接続されており、共焦点内視鏡１００側のドライブ／プロセス回路１７１及び画像処理装置２００側のドライブ／プロセス回路２２０とで走査タイミングやデータの取得タイミング周期等の同期をとるように構成される。従って、上記走査のタイミングや周期は、共焦点内視鏡１００側と画像処理装置２００側とで同期がとられてシステムコントローラ２１０に送られる。システムコントローラ２１０は、この走査タイミング等に基づいて、スライス像の画像データを作成する。
【００２９】
また、共焦点内視鏡１００側のドライブ／プロセス回路１７１には、操作部１７３が接続されている。操作部１７３は、複数のスイッチで構成され、操作部１７３を操作することによって、例えば、レーザ光αの焦点位置をＺ軸方向に移動させることができる（すなわち、観察面の深度を変更することができる）。
【００３０】
次に、アクチュエータＭの構成について説明する。図３は、共焦点内視鏡１００の内視鏡先端部１０１の斜視図である。図３に示されるように、内視鏡先端部１０１は、外筒１１０を有している。外筒１１０の先端側には、レンズユニット１３０が配置されている。また、外筒１１０の内部には、内筒１２０が摺動可能に配置されている。レンズユニット１３０は、内筒１２０に固定されている。また、内筒１２０の中途には、マウント１６６が固定されている。マウント１６６は、チューニングフォーク１４０（特許請求の範囲における「走査部材」）をその中途で保持している。
【００３１】
チューニングフォーク１４０について以下に説明する。図４は、チューニングフォーク１４０の斜視図である。図４に示されるように、チューニングフォーク１４０は、Ｙ軸方向が板厚方向、Ｚ軸方向が長軸方向となるような長板状の基部１４１と、基部１４１の先端で二又に別れてＺ軸方向に延びる第１アーム１４２及び第２アーム１４３を有している。第１アーム１４２及び第２アーム１４３は、共にＸ軸方向が大凡の板厚方向、Ｚ軸方向が大凡の長軸方向となるような長板状の部材である。また、第１アーム１４２には、Ｘマグネット１６３が固定されている。また、図４に示されるように、第１アーム１４２と第２アーム１４３とは、Ｘ軸方向に並べて配置されている。さらに、図３及び図４に示されるように、第２アーム１４３の外側面（第１アーム１４２に対して遠位となる側の面）１４３ａには、光ファイバ１５０が固定されており、光ファイバ先端部１５１は、第２アーム１４３の先端に配置されている。
【００３２】
図３に示されるように、内筒１２０のマウント１６６よりも先端側には、Ｘ軸コイル１６１が固定されている。第１アーム１４２及び第２アーム１４３は、共にＸ軸コイル１６１の内部に挿通されている。チューニングフォーク１４０は、軟磁性材料（例えばケイ素鋼）であり、Ｘ軸コイル１６１に電流を流すことによって、チューニングフォーク１４０の内部に磁束が通過するようになり、第２アーム１４３を通過する磁束と、Ｘマグネット１６３から放射される磁束との相互作用により、第１アーム１４２及び第２アーム１４３には、Ｘ軸方向の力が加わる。ここで、第１アーム１４２の板厚は、第２アーム１４３の板厚よりも十分に大きく、上記Ｘ軸方向の力が加わった場合は、専ら第２アーム１４３が撓み、第１アーム１４２はほとんど撓まない。このように、Ｘ軸コイル１６１に電流を流すことにより、第２アーム１４３をＸ軸方向に屈曲させることができる。ここで、Ｘ軸コイル１６１に交流電流を流すことにより、極めて高い周波数で、第２アーム１４３の先端（すなわち、光ファイバ先端部１５１）をＸ軸方向に往復運動させることができる。換言すれば、Ｘ軸コイル１６１に交流電流を流すことにより、レーザ光α（図２）の焦点の位置がＸ軸方向に走査される。
【００３３】
次に、レーザ光αをＹ軸方向に走査させる機構について、図３、図４及び、内視鏡先端部１０１をＹＺ平面で切断した断面図である図５を参照して説明する。図３に示されるように、内筒１２０のマウント１６６よりも基端側には、Ｙ軸コイル１６２が固定されている。チューニングフォーク１４０の基部１４１はＹ軸コイル１６２の内部に通されている。さらに、内筒１２０の基端側端部には、Ｙマグネット１６４が固定されている。Ｙマグネット１６４は、図５に示されるように、その一方の磁極１６４ａが先端側の面のＹ軸方向中央部に配置されたマグネットである。また、Ｙマグネット１６４の磁極１６４ａと、チューニングフォーク１４０の基部１４１の基端面１４１ａとは近接している。前述のように、チューニングフォーク１４０は軟磁性材料から形成されているので、Ｙ軸コイル１６２に電流を流すと、チューニングフォーク１４０を通る磁束とＹマグネット１６４の磁極１６４ａからの磁束との相互作用により、チューニングフォーク１４０の基部１４１の基端面１４１ａには、Ｙ軸コイル１６２に流れる電流の方向及び大きさ並びに基端面１４１ａとＹマグネット１６４の磁極１６４ａの距離に応じた大きさの引力又は斥力が働き、この引力又は斥力によって、チューニングフォーク１４０は、マウント１６６による支持点Ｐ（図５）を中心としてＹ軸方向に揺動する。すなわち、本実施形態においては、Ｙ軸コイル１６２に流す電流の大きさ及び方向を制御することによって、Ｙ軸方向の所望の位置にチューニングフォーク１４０の基部１４１の基端面１４１ａを移動させることができる。そして、Ｙ軸コイル１６２に流す電流の大きさ及び方向を周期的に変化させることによって、基端面１４１ａを（すなわち、支持件Ｐを挟んで基端面１４１ａの反対側に位置する光ファイバ先端部１５１を）Ｙ軸方向に走査させることができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態においては、Ｘ軸コイル１６１及びＹ軸コイル１６２に流す電流を制御することによって、光ファイバ先端部１５１、すなわち、レーザ光α（図２）の焦点位置を、ＸＹ平面上で走査させることが可能となる。なお、本実施形態においては、第２アーム１４３の屈曲によるＸ軸方向の往復運動の周期を、基部１４１の揺動によるＹ軸方向の往復運動の周期の数１００倍〜数１０００分の位置とし、Ｘ軸方向の走査を主走査、Ｙ軸方向の走査を副走査としている。すなわち、Ｙ軸方向の往復運動の往路にて主走査を多数回繰り返すことによって、１枚のスライス像に相当する情報を得るようになっている。また、Ｙ軸方向の走査においては、復路でのチューニングフォーク１４０の揺動速度を、往路での揺動速度よりも大幅に速くすることにより、往路中での主走査の回数を極力多くとり、より解像度の高いスライス像を短い副走査期間で得られるようになっている。
【００３５】
また、Ｙマグネット１６４の基端側には、Ｚ軸アクチュエータ１６５が配置されている。Ｚ軸アクチュエータ１６５は、リニアモータ等により、内筒１２０を外筒１１０に対してＺ軸方向に進退させることによって、光ファイバ先端部１５１及びレンズユニット１３０をＺ軸方向に移動させ、レーザ光α（図２）の焦点の位置をＺ軸方向に移動させることができる。なお、図１に示されるアクチュエータＭは、Ｘ軸コイル１６１、Ｙ軸コイル１６２、Ｘマグネット１６３、Ｙマグネット１６４及びＺ軸アクチュエータ１６５によって構成されるものである。
【００３６】
次に、本実施形態の共焦点内視鏡装置１による、走査範囲の校正機構について説明する。図６は、チューニングフォーク１４０が正常な位置にあるときの図５のＡ−Ａ線図である。本実施形態においては、チューニングフォーク１４０が正常な位置にある状態では、走査を行っている時のレーザ光αの軌跡Ｌは、図６に示されるように、その全てがレンズユニット１３０のレンズ面１３１に位置する正常領域走査ＬＮを行う。
【００３７】
しかしながら、例えばＸ軸方向の走査の繰り返しによって、第２アーム１４３が自然状態でもＸ軸方向に屈曲したままとなる（第２アーム１４３が永久変形する）可能性がある。このような状態で走査を行うと、レーザ光αの軌跡Ｌの一部が、レンズ面１３１からはずれ、レンズ面の外側を走査する可能性がある。レンズ面の外側を走査するレーザ光αは観察対象となる生体組織に入射することはないため、上記のように、レーザ光αの軌跡Ｌの一部がレンズ面の外側を走査すると、正確な範囲のスライス像が得られないことになる。このため、本実施形態においては、第１アーム１４２の外側面（第２アーム１４３に対して遠位となる面）１４２ｂに、シート状の圧電センサ１６７を取りつけている（図４）。圧電センサ１６７は、Ｘ軸方向の振動を検出可能なセンサであり、圧電センサ１６７によって、第２アーム１４３の屈曲の方向及び程度を検出することができる。図１に示されるように、圧電センサ１６７は、共焦点内視鏡１００のドライブ／プロセス回路１７１に接続されている。ドライブ／プロセス回路１７１は、圧電センサ１６７を介して検出した第２アーム１４３の屈曲範囲から、レーザ光αのＸ軸方向の走査範囲を求め、このＸ軸方向の走査範囲が、確実にレンズユニット１３０のレンズ面１３１の範囲内となるように、Ｘ軸コイル１６１に与える電流を制御している。
【００３８】
また、共焦点内視鏡１００の内視鏡先端部１０１を、Ｙ軸が鉛直方向となるような状態にして、Ｘマグネット１６３の重量によってチューニングフォーク１４０がＹ軸方向に傾斜した状態が長期間に亙って続くと、上記Ｙ軸方向の傾斜によるＸ軸周りのモーメントがマウント１６６に加わったままの状態となる。マウント１６６はゴム製であるため、長期間に亙って一定の方向のモーメントを受け続けると劣化により、モーメントが除荷された後も、チューニングフォーク１４０がＹ軸方向に傾いたままとなる。図７は、このような状態において走査を行った時の、図５のＡ−Ａ線図である。チューニングフォーク１４０がＹ軸方向に傾いたままの状態で走査を行うと、図７に示されるように、レーザ光αの軌跡Ｌが全体的にＹ軸方向にシフトし、その一部が、レンズ面１３１に入射しない異常領域走査ＬＥを行うこととなる。このように異常領域走査ＬＥ（図中一点鎖線部）が生じた状態では、正確な範囲のスライス像を得ることができなくなる。
【００３９】
本実施形態においては、共焦点内視鏡装置１の起動時に、異常領域走査ＬＥが生じているかどうかの判定を行い、異常領域走査ＬＥが生じている時は、Ｙ軸コイル１６２に加える電流を調整して、異常領域走査ＬＥが発生しないよう、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲を調整するよう構成されている。
【００４０】
異常領域走査ＬＥの発生を検出するため、レンズユニット１３０のレンズ面１３１の周縁部には、図５、図６及び図７に示されるように、環状の反射ミラー１６８が固定されている。反射ミラー１６８は、図５に示されるように、反射面が支持点Ｐを中心とする球面状の凹面鏡である。前述のように、チューニングフォーク１４０は支持点Ｐを中心にＹ軸方向に揺動するものであり、また、マウント１６６は、第２アーム１４３の根本部分（すなわち、基部１４１と第２アーム１４３の境界）にてチューニングフォーク１４０を支持しているため、第２アーム１４３は、大凡支持点Ｐを中心に揺動するように屈曲する。従って、第２アーム１４３の先端部分、すなわち光ファイバ先端部１５１は、支持点Ｐを中心とする球面Ｃ（図５）上に位置する。そのため、光ファイバ先端部１５１から出射されるレーザ光αの光路は、支持点Ｐを通過する直線上に位置し、反射ミラー１６８で反射する反射光γ（図２）は、同じく支持点Ｐを通過する直線上を通過し、光ファイバ先端部１５１に確実に入射する。
【００４１】
反射光γは、図２に示されるように、光ファイバ１５０を通って第１分光ユニット２３１の第１端２３１ａに入射し、次いで、第２端２３１ｂから出射して反射光検出ユニット２３５に入射する。反射光検出ユニット２３５は、入射した反射光γを検出することによって、レンズユニット１３０のレンズ面１３１からはずれたレーザ光αがあるかどうか、すなわち、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲を調整する必要があるかどうかの検出を行うことができるようになっている。
【００４２】
上述のように、光ファイバ先端部１５１に入射する光は、生体組織の表面又は内部で反射した戻り光βと反射ミラー１６８で反射した反射光γであるが、戻り光βと反射光γの波長とが同じである場合にはこれらを明確に区別することは困難である。そこで、本実施形態においては、反射ミラー１６８の反射面に波長変換機能を持たせた構成としている。具体的には、反射ミラー１６８上にコーティングを施し、反射ミラー１６８に入射するレーザ光αの波長とは異なる波長の反射光が反射するようになっている。そして、第１分光ユニット２３１は、戻り光βと反射光γとの波長の違いを利用してこれらを分光し、戻り光βは第２分光ユニット２３２ａに送られ、反射光γは反射光検出ユニット２３５にそれぞれ送られる。
【００４３】
なお、共焦点内視鏡１００の姿勢によっては、チューニングフォーク１４０がＹ軸方向とＺ軸周りの双方に傾いた状態となる可能性がある。そのような別例における図５のＡ−Ａ線図を図８に示す。チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の傾斜とＺ軸周りの傾斜（すなわち、Ｚ軸周りの回転）が同時に発生すると、図８に示されるように、レーザ光αの軌跡Ｌがレンズ面１３１の中心点ＣＰに対して回転した状態で、さらに、レーザ光αの一部がレンズ面１３１に入射しない異常領域走査ＬＥを行うこととなる。この場合、異常領域走査ＬＥは、図７の状態と比べるとレンズ面１３１の中心点ＣＰ周りに回転した位置に発生するが、本実施形態においては、反射ミラー１６８が円環状であるため、図８のような状態であっても、異常領域走査ＬＥの発生を検出可能である。
【００４４】
本実施形態による、異常領域走査ＬＥの発生の検出及び、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲の自動調整を行うための方法について、以下に説明する。図９は、画像処理装置２００のドライブ／プロセス回路２２０が、Ｙ軸コイル１６２を制御するためのＹ方向制御信号と、反射光検出ユニット２３５が検出する反射光信号を示すタイムチャートである。なお、Ｙ方向制御信号は、光ファイバ先端部１５１のＹ方向の目標位置を示す信号である。また、図１０は、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲の自動調整を行うために、画像処理装置２００のシステムコントローラ２１０によって実行されるルーチン（プログラム）のフローチャートである。なお、このプログラムは、画像処理装置２００の記憶デバイス２５０（図１）から読み出されて実行されるものである。
【００４５】
図１０のフローチャートに示されるルーチンは、共焦点内視鏡装置１の起動時に実行される。本ルーチンが開始すると、ステップＳ１が実行される。
【００４６】
ステップＳ１では、システムコントローラ２１０は、ドライブ／プロセス回路２２０を制御して、内視鏡用レーザ光源２３３（図２）を点灯させる。次いで、ステップＳ２に進む。
【００４７】
ステップＳ２では、システムコントローラ２１０は、ドライブ／プロセス回路２２０を制御して、Ｘ軸コイル１６１及びＹ軸コイル１６２を駆動して、レーザ光αのＸＹ方向の走査を開始する。次いでステップＳ３に進む。
【００４８】
ステップＳ３では、システムコントローラ２１０は、内蔵するタイマのカウントをリセットする。次いで、ステップＳ４に進む。
【００４９】
図９のタイムチャートに示されるように、走査が開始すると、Ｙ軸コイル１６２は、光ファイバ先端部１５１が副走査の開始位置（前述の往路の開始位置）に移動するような信号を生成する。光ファイバ先端部１５１が初期位置から副走査の開始位置に移動するまでの時間（ｔ０〜ｔ１間の時間）はＴｏである。そのため、ステップＳ４では、タイマが時間Ｔｏを示す（すなわち、光ファイバ先端部１５１が初期位置から副走査の開始位置に移動する）まで待機する（Ｓ４：ＮＯ）。タイマが時間Ｔｏを示した後（Ｓ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。
【００５０】
ステップＳ５では、反射光検出ユニット２３５による反射光γの検出を開始する。具体的には、反射光検出ユニット２３５から出力される反射光信号は、反射光γを検出した時にレベルＨとなるものであり、システムコントローラ２１０は、反射光信号がレベルＨになっている時間のカウントを開始する。次いで、ステップＳ６に進む。
【００５１】
本実施形態においては、副走査の開始（図９：ｔ１）から終了（図９：ｔ３）迄にかかる時間は２Ｔｉであり、走査の開始から副走査の前半が終了する（図９：ｔ２）迄の時間はＴｏ＋Ｔｉである。そのため、ステップＳ６では、タイマが時間Ｔｏ＋Ｔｉを示す（すなわち、副走査の前半が完了する）まで待機する（Ｓ６：ＮＯ）。タイマが時間Ｔｏ＋Ｔｉを示した後（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７に進む。
【００５２】
ステップＳ７では、ステップＳ５から現在まで（すなわち、図９のｔ１〜ｔ２間）に反射光γが検出された時間を変数Ｒ１に代入する。次いでステップＳ８に進む。
【００５３】
ステップＳ８では、タイマが時間Ｔｏ＋２Ｔｉを示す（すなわち、一回の副走査が完了する）まで待機する（Ｓ８：ＮＯ）。タイマが時間Ｔｏ＋２Ｔｉを示した後（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ９に進む。
【００５４】
ステップＳ９では、ステップＳ５から現在まで（すなわち、図９のｔ１〜ｔ３間）に反射光γが検出された時間を変数ＲＡに代入する。次いでステップＳ１０に進む。
【００５５】
ステップＳ１０では、反射光検出ユニット２３５による反射光γの検出を終了する。次いで、ステップＳ１１に進む。
【００５６】
ステップＳ１１では、変数ＲＡとＲ１の差分を演算し、演算結果を変数Ｒ２に代入する。変数Ｒ２の内容は、副走査の後半（図９のｔ２〜ｔ３間）に反射光γが検出された時間である。次いで、ステップＳ１２に進む。
【００５７】
ステップＳ１２では、変数Ｒ１の内容と変数Ｒ２の内容の比較が行われる。Ｒ１及びＲ２が０である場合、すなわち、副走査期間（図９のｔ１〜ｔ３）の全域に亙って反射光γが検出されなかった場合（Ｓ１２：Ｒ１＝Ｒ２＝０）、異常領域走査ＬＥが発生していないことを意味するため、ステップＳ１３に進む。
【００５８】
ステップＳ１３では、システムコントローラ２１０は、画像信号処理回路２４０の初期化などの、システム起動処理を行い、次いで、本ルーチンを終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１２において、変数Ｒ１が変数Ｒ２よりも十分大きい、すなわち、副走査の前半にて専ら反射光γが検出された場合（Ｓ１２：Ｒ１》Ｒ２）は、ステップＳ１４に進む。
【００６０】
ステップＳ１４では、次の副走査から、副走査の開始位置及び終了位置が、夫々正方向（副走査の開始位置から終了位置に向かう方向）に所定のオフセット値Δｙ（図９）だけ移動するよう、Ｙ方向制御信号の値を変更する。この結果、次回の副走査では、副走査の開始位置が、オフセット値Δｙだけレンズ面１３１の中心に近づく方向に移動する。次いで、ステップＳ１６に進む。
【００６１】
また、ステップＳ１２において、変数Ｒ２が変数Ｒ１よりも十分大きい、すなわち、副走査の後半にて専ら反射光γが検出された場合（Ｓ１２：Ｒ２》Ｒ１）は、ステップＳ１５に進む。
【００６２】
ステップＳ１５では、次の副走査から、副走査の開始位置及び終了位置が、夫々負方向（副走査の終了位置から開始位置に向かう方向）に所定のオフセット値Δｙ（図９）だけ移動するよう、Ｙ方向制御信号の値を変更する。すなわち、次回の副走査においては、図９に示されるＹ方向制御信号は、図中一点鎖線で示される波形となる。この結果、次回の副走査では、副走査の終了位置が、オフセット値Δｙだけレンズ面１３１の中心に近づく方向に移動する。次いで、ステップＳ１６に進む。
【００６３】
ステップＳ１６では、本ルーチンの開始から、ステップＳ１４又はＳ１５にて行われたオフセットの累計が、所定の上限値を超えたかどうかの判定を行っている。オフセットの累計が上限値を超えたのであれば、レンズユニット１３０に入射するレーザ光αのずれが、校正できる範囲を超えていることを意味するため（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７に進む。
【００６４】
ステップＳ１７では、システムコントローラ２１０は、レンズユニット１３０に入射するレーザ光αのずれが、校正できる範囲を超えていることを報知するエラー出力（例えば、故障ランプの点灯）を行った後、共焦点内視鏡装置１のシステム停止処理を行い、次いで本ルーチンを終了する。
【００６５】
一方、ステップＳ１６において、オフセットの累計が上限値を超えていないのであれば、仮に次回の副走査において、未だレーザ光αのずれが発生したとしても、校正する余地が残されていることを意味するため（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１８に進む。
【００６６】
副走査の完了（図９：ｔ３）から、光ファイバ先端部１５１が初期位置に戻る（図９：ｔ０´）までの時間はＴｏである。ステップＳ１８では、タイマが時間２Ｔｏ＋２Ｔｉを示す（すなわち、光ファイバ先端部１５１が初期位置に戻る）まで待機する（Ｓ１８：ＮＯ）。タイマが時間２Ｔｏ＋２Ｔｉを示した後（Ｓ１８）は、ステップＳ３に戻り、次の副走査での反射光γの検出を行う。
【００６７】
以上のように、本ルーチンが実行されると、反射光γが検出されなくなるか、レンズユニット１３０に入射するレーザ光αのずれが校正できる範囲を超えていることが分かるまで、ステップＳ３〜Ｓ１８のループが繰り返される。従って、最初の副走査でのレーザ光αのずれが校正できる範囲内であれば、ステップＳ３〜Ｓ１８のループを繰り返すことにより、最終的に、走査時に全てのレーザ光αがレンズ面１３１に入射する状態となるよう、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲の自動調整が行われることになる。
【００６８】
以上説明した本実施形態においては、反射ミラー１６８によって、レンズユニット１３０のレンズ面１３１からはずれたレーザ光αを反射ミラー１６８によって反射させて光ファイバ１５０に戻し、画像処理装置２００側に内蔵された反射光検出ユニット２３５にて反射光γを検出する構成としているが、本発明は上記構成に限定されるものではない。例えば、反射ミラー１６８の代わりに、レンズユニット１３０のレンズ面１３１からはずれたレーザ光αを入射させる為の、円環状の入射面を有するライトガイドを反射ミラー１６８の代わりに使用し、ライトガイドによって導かれる光を、共焦点内視鏡１００に内蔵された受光センサで検出する構成としてもよい。或いは、反射ミラー１６８の代わりに、円環状の入射面を備えた受光センサを使用して、レンズ面１３１からはずれたレーザ光αを直接検出する構成としてもよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、反射ミラー１６８の反射面に波長変換機能を持たせた構成とし、第１分光ユニット２３１は、戻り光βと反射光γとの波長の違いを利用してこれらを分光する構成としたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、戻り光βは反射光γと比較して光量が著しく小さくなるため、この光量差を利用してこれらを分光しても良い。この場合、反射ミラー１６８の反射面は一般的なミラー面で構成され、第１分光ユニット２３１は、光ファイバ先端部１５１に入射される光の光量に応じて分岐を切換える光スイッチで構成される。
【符号の説明】
【００７０】
１ 共焦点内視鏡装置
１００ 共焦点内視鏡
１０１ 内視鏡先端部
１０２ 内視鏡基端部
１１０ 外筒
１２０ 内筒
１３０ レンズユニット
１３１ レンズ面
１４０ チューニングフォーク
１４１ 基部
１４１ａ 基端面
１４２ 第１アーム
１４３ 第２アーム
１４３ａ 外側面
１４３ｂ 内側面
１５０ 光ファイバ
１５１ 光ファイバ先端部
１５２ 光ファイバ基端部
１６１ Ｘ軸コイル
１６２ Ｙ軸コイル
１６３ Ｘマグネット
１６４ Ｙマグネット
１６４ａ 磁極
１６５ Ｚ軸アクチュエータ
１６６ マウント
１６７ 圧電センサ
１６８ 反射ミラー
１７１ ドライブ／プロセス回路
１７３ 操作部
２００ 画像処理装置
２１０ システムコントローラ
２２０ ドライブ／プロセス回路
２３０ 光学デバイス部
２３１ 第１分光ユニット
２３１ａ 第１端
２３１ｂ 第２端
２３２ 第２分光ユニット
２３２ａ 第１端
２３２ｂ 第２端
２３３ 内視鏡用レーザ光源
２３４ 内視鏡観察用受光ユニット
２３５ 反射光検出ユニット
２４０ 画像信号処理回路
２４１ ディスプレイコネクタ
２５０ 記憶デバイス
ＣＰ 中心点
Ｌ 軌跡
ＬＮ 正常領域走査
ＬＥ 異常領域走査
Ｍ アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織のスライス像を非侵襲的に観察するための装置として、共焦点内視鏡装置が利用されている。共焦点内視鏡装置は、レーザ光を、生体組織において観察を希望する観察面上で焦点を結ばせると共に、この焦点位置を、観察面上で連続的に変化させて走査を行う。
【０００３】
上記レーザ光の走査を行うため、共焦点内視鏡装置は、例えば特許文献１に記載されているもののような、チューニングフォーク（走査部材）を共焦点内視鏡の内視鏡先端部に内蔵している。チューニングフォーク及び、チューニングフォークを駆動するためのコイルの一例の側面図を図１１に示す。図１１に示されるチューニングフォーク１１４０は、長板状の基部１１４１と、この基部１１４１の先端から基部１１４１の大凡長軸方向に延びる一対のアーム１１４２及び１１４３を有する。アーム１１４２及び１１４３の夫々は、基部１１４１の厚さ方向を幅方向とする長板状の部材である。なお、以下の説明においては、基部１１４１の長軸方向をＺ軸方向、基部１１４１の厚さ方向（すなわち、アーム１１４２及び１１４３の幅方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向とＹ軸方向の双方に垂直な方向（すなわち、基部１１４１の幅方向）をＸ軸方向と定義する。
【０００４】
一対のアーム１１４２及び１１４３は、共にＸ軸コイル１１６１中に配置されている。また、一対のアームの一方１１４２（図中上側）には永久磁石（Ｘマグネット）１１６３が取りつけられている。また、上記一対のアームの一方１１４２は十分な大きさの板厚を有しており容易には撓まないようになっていると共に、上記一対のアームの他方１１４３は薄板状に形成されており容易に撓むようになっている。そのため、Ｘ軸コイル１１６１に交流電流を流すと、Ｘマグネット１１６３からの磁束とＸ軸コイル１１６１によって他方のアーム１１４３に作用する磁束との相互作用により、他方のアーム１１４３はアームの面に垂直な方向（すなわち、Ｘ軸方向）に振動するようになっている。他方のアーム１１４３の振動周期および振幅は、交流電流の大きさや周期並びにＸマグネット１１６３の磁力及び取りつけ位置によって決まる。
【０００５】
チューニングフォーク１１４０は、その中央部（基部１１４１において、一対のアーム１１４２、１１４３に近接する部分）がゴム製のマウント１１６６に保持されるようになっており、このマウント１１６６の位置を中心にＹ軸方向に揺動可能となっている。チューニングフォーク１１４０の基部１１４１はＹ軸コイル１１６２内に配置されていると共に、基部１１４１の基端（一対のアーム１１４２、１１４３に対して遠位となる端部）近傍には、永久磁石（Ｙマグネット）１１６４が配置されている。このような構成において、Ｙ軸コイル１１６２にのこぎり波状の電流を流すと、Ｙマグネット１１６４からの磁束とＹ軸コイル１１６２によって生じる磁束との相互作用により、チューニングフォーク１１４０は、マウント１１６６の位置を中心に、基部１１４１の面に垂直な方向（すなわちＹ軸方向）に揺動する。このとき、チューニングフォーク１１４０の基部１１４１の基端は、Ｙ軸コイル１１６２に流されるのこぎり波状の電流の大きさと方向に応じた位置に移動する。
【０００６】
共焦点観察の為のレーザ光を被検体としての生体組織に導く為の光ファイバ１１５０は、他方のアーム１１４３に沿って配置されており、その先端部１１５１は他方のアーム１１４３の先端部に固定されている。そのため、Ｘ軸コイル１１６１とＹ軸コイル１１６２に流す電流を制御することによって、他方のアーム１１４３の向き、すなわちレーザ光の射出方向を変化させることが可能である。そして、他方のアーム１１４３の振動周期の複数倍（観察するスライス像の解像度による。数１０倍〜数１０００倍程度）の周期で揺動させることによって、マウント１１６６の位置を中心とする球面の一部である観察面上をレーザ光の焦点で走査することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５１４９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、チューニングフォーク１１４０は、その略中央部をマウント１１６６によって支持されている。ここで、共焦点内視鏡をＹ軸方向が上下方向となるような状態のままにしておくと、Ｘマグネット１１６３の重量によるモーメントがマウント１１６６に加わった状態となる。このようなモーメントが長時間加え続けられると、ゴム製のマウント１１６６に劣化が生じ、モーメントが解除されてもチューニングフォーク１１４０がマウント１１６６に対してＹ軸方向に傾斜したままの状態となる可能性がある。
【０００９】
このような状態で走査を行うと、共焦点内視鏡において光ファイバ１１５０の先端側に配置された集光レンズからレーザ光がはみ出す可能性があり、正しい走査画像を取得できなくなる可能性がある。このような問題が発生した場合は、従来は共焦点内視鏡をメーカに送り、メーカ側でチューニングフォーク１１４０の位置調整を行う等修理を行っていた。
【００１０】
本発明は上記の問題を解決するものである。すなわち、本発明は、レーザ光の走査位置が多少ずれたとしても、集光レンズからレーザ光がはみ出さないよう自動校正可能な共焦点内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の共焦点内視鏡装置は、走査部材と、走査部材を第１の方向に揺動可能に支持するマウントと、先端部が走査部材の先端に固定されレーザ光を導光する光ファイバと、走査部材を第１の方向に揺動しレーザ光を第１の方向に走査させる主駆動手段と、光ファイバから出射されるレーザ光が入射面に入射され該レーザ光を出射面側の焦点位置に集光させる集光レンズとを内視鏡先端部に備え、焦点位置からの戻り光を検出する共焦点内視鏡装置であって、集光レンズの入射面の周縁部に入射したレーザ光を検出するエラー検出手段と、エラー検出手段の検出結果に基づいて主駆動手段を制御しレーザ光が周縁部に入射しないように走査部材の揺動範囲を制御するエラー校正手段とを有する。
【００１２】
このような構成とすると、光ファイバの先端から出射されるレーザ光が確実に集光レンズに入射されるように、走査部材の揺動範囲が自動制御される。すなわち、本発明によれば、集光レンズからレーザ光がはみ出さないよう自動校正される。
【００１３】
また、エラー検出手段が、周縁部に設けられ、光ファイバから出射されるレーザ光を反射して光ファイバに戻す反射ミラーと、反射ミラーで反射され光ファイバに戻された反射レーザ光を検出する反射レーザ光検出手段とを有する構成としても良い。
【００１４】
この場合は、反射ミラーは、マウントによる走査部材の支持点を中心とする球面状の凹面鏡である構成とすることが好ましい。このような構成とすると、反射ミラーで反射したレーザ光を確実に光ファイバの先端に戻すことが可能となる。
【００１５】
また、反射ミラーは、反射ミラーに入射したレーザ光の波長とは異なる波長の反射レーザ光を反射する構成とすることが好ましい。
【００１６】
このような構成とすると、反射レーザ光検出手段は、反射ミラーで反射したレーザ光のみを選択的に検出することが可能となる。
【００１７】
また、エラー検出手段が、反射レーザ光と戻り光とを波長に基づいて分光する分光手段を有する構成としても良い。
【００１８】
また、エラー検出手段は、周縁部へのレーザ光の入射が主駆動手段による走査の前半部分で発生したか後半部分で発生したかを検出可能であり、周縁部へのレーザ光の入射が走査の前半部分で発生したことを検出した時は、走査の開始位置が集光レンズの中央寄りに移動するように走査の開始位置及び終了位置をシフトさせ、周縁部へのレーザ光の入射が走査の後半部分で発生したことを検出した時は、走査の終了位置が集光レンズの中央寄りに移動するように走査の開始位置及び終了位置をシフトさせる構成としても良い。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、レーザ光の走査位置が多少ずれたとしても、集光レンズからレーザ光がはみ出さないよう自動校正可能な共焦点内視鏡装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の共焦点内視鏡装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の光学ユニットのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の共焦点内視鏡の内視鏡先端部の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態のチューニングフォークの斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の共焦点内視鏡の内視鏡先端部の断面図である。
【図６】チューニングフォークが正常な位置にあるときの図５のＡ−Ａ線図である。
【図７】チューニングフォークが異常な位置にあるときの図５のＡ−Ａ線図の一例である。
【図８】チューニングフォークが異常な位置にあるときの図５のＡ−Ａ線図の別例である。
【図９】本発明の実施の形態による、Ｙ方向スキャン制御信号およびレンズ枠反射信号のタイムチャートである
【図１０】本発明の実施の形態の、チューニングフォーク位置補正ルーチンのフローチャートである。
【図１１】従来構成のチューニングフォーク及びチューニングフォークを駆動するためのコイルの一例の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の共焦点内視鏡装置１のブロック図である。本実施形態の共焦点内視鏡装置１は、共焦点内視鏡１００と、画像処理装置２００とを有する。本実施形態の共焦点内視鏡装置１は、共焦点内視鏡１００内に挿通された光ファイバ１５０を用いて、共焦点内視鏡１００の内視鏡先端部１０１近傍の被検体の生体スライス像を取得するものである。
【００２２】
具体的には、光ファイバ１５０の光ファイバ基端部１５２は、画像処理装置２００の光学デバイス部２３０に接続されている。
【００２３】
図２は、光学デバイス部２３０のブロック図である。図２に示されるように、光学デバイス部２３０は内視鏡用レーザ光源２３３と、内視鏡観察用受光ユニット２３４と、反射光検出ユニット２３５と、第１分光ユニット２３１と、第２分光ユニット２３２を内蔵している。
【００２４】
第１分光ユニット２３１は、第１端２３１ａと一対の第２端２３１ｂを有しており、第１端２３１ａに入射した光を一対の第２端２３１ｂに分光して送ると共に、第２端２３１ｂに入射した光を第１端２３１ａに送る光カプラである。同様に、第２分光ユニット２３２は、第１端２３２ａと一対の第２端２３２ｂを有しており、第１端２３２ａに入射した光を一対の第２端２３２ｂに分光して送ると共に、第２端２３２ｂに入射した光を第１端２３２ａに送る光カプラである。第１分光ユニット２３１の第１端２３１ａは、光ファイバ１５０の光ファイバ基端部１５２に接続されており、一対の第２端２３１ｂは、夫々第２分光ユニット２３２の第１端２３２ａ及び反射光検出ユニット２３５に光ファイバ（点線で示す）を介して接続されている。また、第２分光ユニット２３２の一対の第２端２３２ｂは、夫々内視鏡用レーザ光源２３３及び内視鏡観察用受光ユニット２３４に光ファイバ（点線で示す）を介して接続されている。
【００２５】
内視鏡用レーザ光源２３３は、レーザ光αを出射する。レーザ光αは、第２分光ユニット２３２及び第１分光ユニット２３１を介して、光ファイバ基端部１５２に入射する。光ファイバ基端部１５２に入射したレーザ光は、光ファイバ１５０の内部を通って光ファイバ先端部１５１から出射し、内視鏡先端部１０１に内蔵されたレンズユニット１３０に入射される。レンズユニット１３０は、全体として正のパワーを有する組レンズを有しており、この組レンズによって、レーザ光は、内視鏡先端部１０１（図１）の近傍で焦点を結ぶようになっている。この焦点位置が生体組織の表面又は内部である場合は、レーザ光は焦点位置にて反射又は散乱し、一部の光が戻り光βとしてレンズユニット１３０を介して光ファイバ先端部１５１に入射する。
【００２６】
戻り光βは、光ファイバ１５０に導かれて光学デバイス部２３０に戻り、光学デバイス部２３０の第１分光ユニット２３１及び第２分光ユニット２３２を介して内視鏡観察用受光ユニット２３４に入射する。内視鏡観察用受光ユニット２３４は、レンズユニット１３０と同一のパワーを有するレンズユニット（不図示）と、このレンズユニットの焦点の位置に設けられたピンホール（不図示）と、ピンホールを通過した光を受光する受光素子（不図示）を備えている。ここで、ピンホールを通過した戻り光βの状態（輝度や色等）は、レンズユニット１３０の焦点位置の状態を示したものとなる。
【００２７】
また、図１に示されるように、内視鏡先端部１０１には、アクチュエータＭが内蔵されている。詳細は後述するが、アクチュエータＭは、光ファイバ先端部１５１を３軸方向に移動させることによって、レーザ光αの焦点位置を３軸方向に移動させることが可能である。アクチュエータＭを制御することによって、レーザ光αの焦点位置を特定の観察面上を走査させ、各焦点位置での戻り光βの情報を内視鏡観察用受光ユニット２３４にて取得することによって、上記観察面における生体組織の情報を得ることができる。この生体組織の情報は、画像処理装置２００のドライブ／プロセス回路２２０に送られる。ドライブ／プロセス回路２２０は、上記観察面上の生体組織の情報をデジタルデータに変換し、画像処理装置２００のシステムコントローラ２１０に送る。そして、システムコントローラ２１０は、上記デジタルデータから、観察面の状態を示す画像データを作成し、これを画像信号処理回路２４０に送る。画像信号処理回路２４０は、画像データをドライブ／プロセス回路２２０から入力される所定のタイミングに従って所定の形式のビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号）に変換して、ディスプレイコネクタ２４１に出力する。以上のような構成により、本実施形態の共焦点内視鏡装置１は、ディスプレイコネクタ２４１に接続される外部モニタ（不図示）に生体組織を上記観察面上でスライスしたスライス像を表示させることができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、アクチュエータＭは、共焦点内視鏡１００の長軸方向（Ｚ軸）に垂直な２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向にレーザ光αの焦点位置を移動させるように走査を行うように設定されている。この走査を行うための制御は、共焦点内視鏡１００の内視鏡基端部１０２に内蔵されているドライブ／プロセス回路１７１によって制御される。共焦点内視鏡１００側のドライブ／プロセス回路１７１と、画像処理装置２００側のドライブ／プロセス回路２２０とは、信号ケーブルによって接続されており、共焦点内視鏡１００側のドライブ／プロセス回路１７１及び画像処理装置２００側のドライブ／プロセス回路２２０とで走査タイミングやデータの取得タイミング周期等の同期をとるように構成される。従って、上記走査のタイミングや周期は、共焦点内視鏡１００側と画像処理装置２００側とで同期がとられてシステムコントローラ２１０に送られる。システムコントローラ２１０は、この走査タイミング等に基づいて、スライス像の画像データを作成する。
【００２９】
また、共焦点内視鏡１００側のドライブ／プロセス回路１７１には、操作部１７３が接続されている。操作部１７３は、複数のスイッチで構成され、操作部１７３を操作することによって、例えば、レーザ光αの焦点位置をＺ軸方向に移動させることができる（すなわち、観察面の深度を変更することができる）。
【００３０】
次に、アクチュエータＭの構成について説明する。図３は、共焦点内視鏡１００の内視鏡先端部１０１の斜視図である。図３に示されるように、内視鏡先端部１０１は、外筒１１０を有している。外筒１１０の先端側には、レンズユニット１３０が配置されている。また、外筒１１０の内部には、内筒１２０が摺動可能に配置されている。レンズユニット１３０は、内筒１２０に固定されている。また、内筒１２０の中途には、マウント１６６が固定されている。マウント１６６は、チューニングフォーク１４０（特許請求の範囲における「走査部材」）をその中途で保持している。
【００３１】
チューニングフォーク１４０について以下に説明する。図４は、チューニングフォーク１４０の斜視図である。図４に示されるように、チューニングフォーク１４０は、Ｙ軸方向が板厚方向、Ｚ軸方向が長軸方向となるような長板状の基部１４１と、基部１４１の先端で二又に別れてＺ軸方向に延びる第１アーム１４２及び第２アーム１４３を有している。第１アーム１４２及び第２アーム１４３は、共にＸ軸方向が大凡の板厚方向、Ｚ軸方向が大凡の長軸方向となるような長板状の部材である。また、第１アーム１４２には、Ｘマグネット１６３が固定されている。また、図４に示されるように、第１アーム１４２と第２アーム１４３とは、Ｘ軸方向に並べて配置されている。さらに、図３及び図４に示されるように、第２アーム１４３の外側面（第１アーム１４２に対して遠位となる側の面）１４３ａには、光ファイバ１５０が固定されており、光ファイバ先端部１５１は、第２アーム１４３の先端に配置されている。
【００３２】
図３に示されるように、内筒１２０のマウント１６６よりも先端側には、Ｘ軸コイル１６１が固定されている。第１アーム１４２及び第２アーム１４３は、共にＸ軸コイル１６１の内部に挿通されている。チューニングフォーク１４０は、軟磁性材料（例えばケイ素鋼）であり、Ｘ軸コイル１６１に電流を流すことによって、チューニングフォーク１４０の内部に磁束が通過するようになり、第２アーム１４３を通過する磁束と、Ｘマグネット１６３から放射される磁束との相互作用により、第１アーム１４２及び第２アーム１４３には、Ｘ軸方向の力が加わる。ここで、第１アーム１４２の板厚は、第２アーム１４３の板厚よりも十分に大きく、上記Ｘ軸方向の力が加わった場合は、専ら第２アーム１４３が撓み、第１アーム１４２はほとんど撓まない。このように、Ｘ軸コイル１６１に電流を流すことにより、第２アーム１４３をＸ軸方向に屈曲させることができる。ここで、Ｘ軸コイル１６１に交流電流を流すことにより、極めて高い周波数で、第２アーム１４３の先端（すなわち、光ファイバ先端部１５１）をＸ軸方向に往復運動させることができる。換言すれば、Ｘ軸コイル１６１に交流電流を流すことにより、レーザ光α（図２）の焦点の位置がＸ軸方向に走査される。
【００３３】
次に、レーザ光αをＹ軸方向に走査させる機構について、図３、図４及び、内視鏡先端部１０１をＹＺ平面で切断した断面図である図５を参照して説明する。図３に示されるように、内筒１２０のマウント１６６よりも基端側には、Ｙ軸コイル１６２が固定されている。チューニングフォーク１４０の基部１４１はＹ軸コイル１６２の内部に通されている。さらに、内筒１２０の基端側端部には、Ｙマグネット１６４が固定されている。Ｙマグネット１６４は、図５に示されるように、その一方の磁極１６４ａが先端側の面のＹ軸方向中央部に配置されたマグネットである。また、Ｙマグネット１６４の磁極１６４ａと、チューニングフォーク１４０の基部１４１の基端面１４１ａとは近接している。前述のように、チューニングフォーク１４０は軟磁性材料から形成されているので、Ｙ軸コイル１６２に電流を流すと、チューニングフォーク１４０を通る磁束とＹマグネット１６４の磁極１６４ａからの磁束との相互作用により、チューニングフォーク１４０の基部１４１の基端面１４１ａには、Ｙ軸コイル１６２に流れる電流の方向及び大きさ並びに基端面１４１ａとＹマグネット１６４の磁極１６４ａの距離に応じた大きさの引力又は斥力が働き、この引力又は斥力によって、チューニングフォーク１４０は、マウント１６６による支持点Ｐ（図５）を中心としてＹ軸方向に揺動する。すなわち、本実施形態においては、Ｙ軸コイル１６２に流す電流の大きさ及び方向を制御することによって、Ｙ軸方向の所望の位置にチューニングフォーク１４０の基部１４１の基端面１４１ａを移動させることができる。そして、Ｙ軸コイル１６２に流す電流の大きさ及び方向を周期的に変化させることによって、基端面１４１ａを（すなわち、支持件Ｐを挟んで基端面１４１ａの反対側に位置する光ファイバ先端部１５１を）Ｙ軸方向に走査させることができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態においては、Ｘ軸コイル１６１及びＹ軸コイル１６２に流す電流を制御することによって、光ファイバ先端部１５１、すなわち、レーザ光α（図２）の焦点位置を、ＸＹ平面上で走査させることが可能となる。なお、本実施形態においては、第２アーム１４３の屈曲によるＸ軸方向の往復運動の周期を、基部１４１の揺動によるＹ軸方向の往復運動の周期の数１００倍〜数１０００分の位置とし、Ｘ軸方向の走査を主走査、Ｙ軸方向の走査を副走査としている。すなわち、Ｙ軸方向の往復運動の往路にて主走査を多数回繰り返すことによって、１枚のスライス像に相当する情報を得るようになっている。また、Ｙ軸方向の走査においては、復路でのチューニングフォーク１４０の揺動速度を、往路での揺動速度よりも大幅に速くすることにより、往路中での主走査の回数を極力多くとり、より解像度の高いスライス像を短い副走査期間で得られるようになっている。
【００３５】
また、Ｙマグネット１６４の基端側には、Ｚ軸アクチュエータ１６５が配置されている。Ｚ軸アクチュエータ１６５は、リニアモータ等により、内筒１２０を外筒１１０に対してＺ軸方向に進退させることによって、光ファイバ先端部１５１及びレンズユニット１３０をＺ軸方向に移動させ、レーザ光α（図２）の焦点の位置をＺ軸方向に移動させることができる。なお、図１に示されるアクチュエータＭは、Ｘ軸コイル１６１、Ｙ軸コイル１６２、Ｘマグネット１６３、Ｙマグネット１６４及びＺ軸アクチュエータ１６５によって構成されるものである。
【００３６】
次に、本実施形態の共焦点内視鏡装置１による、走査範囲の校正機構について説明する。図６は、チューニングフォーク１４０が正常な位置にあるときの図５のＡ−Ａ線図である。本実施形態においては、チューニングフォーク１４０が正常な位置にある状態では、走査を行っている時のレーザ光αの軌跡Ｌは、図６に示されるように、その全てがレンズユニット１３０のレンズ面１３１に位置する正常領域走査ＬＮを行う。
【００３７】
しかしながら、例えばＸ軸方向の走査の繰り返しによって、第２アーム１４３が自然状態でもＸ軸方向に屈曲したままとなる（第２アーム１４３が永久変形する）可能性がある。このような状態で走査を行うと、レーザ光αの軌跡Ｌの一部が、レンズ面１３１からはずれ、レンズ面の外側を走査する可能性がある。レンズ面の外側を走査するレーザ光αは観察対象となる生体組織に入射することはないため、上記のように、レーザ光αの軌跡Ｌの一部がレンズ面の外側を走査すると、正確な範囲のスライス像が得られないことになる。このため、本実施形態においては、第１アーム１４２の外側面（第２アーム１４３に対して遠位となる面）１４２ｂに、シート状の圧電センサ１６７を取りつけている（図４）。圧電センサ１６７は、Ｘ軸方向の振動を検出可能なセンサであり、圧電センサ１６７によって、第２アーム１４３の屈曲の方向及び程度を検出することができる。図１に示されるように、圧電センサ１６７は、共焦点内視鏡１００のドライブ／プロセス回路１７１に接続されている。ドライブ／プロセス回路１７１は、圧電センサ１６７を介して検出した第２アーム１４３の屈曲範囲から、レーザ光αのＸ軸方向の走査範囲を求め、このＸ軸方向の走査範囲が、確実にレンズユニット１３０のレンズ面１３１の範囲内となるように、Ｘ軸コイル１６１に与える電流を制御している。
【００３８】
また、共焦点内視鏡１００の内視鏡先端部１０１を、Ｙ軸が鉛直方向となるような状態にして、Ｘマグネット１６３の重量によってチューニングフォーク１４０がＹ軸方向に傾斜した状態が長期間に亙って続くと、上記Ｙ軸方向の傾斜によるＸ軸周りのモーメントがマウント１６６に加わったままの状態となる。マウント１６６はゴム製であるため、長期間に亙って一定の方向のモーメントを受け続けると劣化により、モーメントが除荷された後も、チューニングフォーク１４０がＹ軸方向に傾いたままとなる。図７は、このような状態において走査を行った時の、図５のＡ−Ａ線図である。チューニングフォーク１４０がＹ軸方向に傾いたままの状態で走査を行うと、図７に示されるように、レーザ光αの軌跡Ｌが全体的にＹ軸方向にシフトし、その一部が、レンズ面１３１に入射しない異常領域走査ＬＥを行うこととなる。このように異常領域走査ＬＥ（図中一点鎖線部）が生じた状態では、正確な範囲のスライス像を得ることができなくなる。
【００３９】
本実施形態においては、共焦点内視鏡装置１の起動時に、異常領域走査ＬＥが生じているかどうかの判定を行い、異常領域走査ＬＥが生じている時は、Ｙ軸コイル１６２に加える電流を調整して、異常領域走査ＬＥが発生しないよう、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲を調整するよう構成されている。
【００４０】
異常領域走査ＬＥの発生を検出するため、レンズユニット１３０のレンズ面１３１の周縁部には、図５、図６及び図７に示されるように、環状の反射ミラー１６８が固定されている。反射ミラー１６８は、図５に示されるように、反射面が支持点Ｐを中心とする球面状の凹面鏡である。前述のように、チューニングフォーク１４０は支持点Ｐを中心にＹ軸方向に揺動するものであり、また、マウント１６６は、第２アーム１４３の根本部分（すなわち、基部１４１と第２アーム１４３の境界）にてチューニングフォーク１４０を支持しているため、第２アーム１４３は、大凡支持点Ｐを中心に揺動するように屈曲する。従って、第２アーム１４３の先端部分、すなわち光ファイバ先端部１５１は、支持点Ｐを中心とする球面Ｃ（図５）上に位置する。そのため、光ファイバ先端部１５１から出射されるレーザ光αの光路は、支持点Ｐを通過する直線上に位置し、反射ミラー１６８で反射する反射光γ（図２）は、同じく支持点Ｐを通過する直線上を通過し、光ファイバ先端部１５１に確実に入射する。
【００４１】
反射光γは、図２に示されるように、光ファイバ１５０を通って第１分光ユニット２３１の第１端２３１ａに入射し、次いで、第２端２３１ｂから出射して反射光検出ユニット２３５に入射する。反射光検出ユニット２３５は、入射した反射光γを検出することによって、レンズユニット１３０のレンズ面１３１からはずれたレーザ光αがあるかどうか、すなわち、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲を調整する必要があるかどうかの検出を行うことができるようになっている。
【００４２】
上述のように、光ファイバ先端部１５１に入射する光は、生体組織の表面又は内部で反射した戻り光βと反射ミラー１６８で反射した反射光γであるが、戻り光βと反射光γの波長とが同じである場合にはこれらを明確に区別することは困難である。そこで、本実施形態においては、反射ミラー１６８の反射面に波長変換機能を持たせた構成としている。具体的には、反射ミラー１６８上にコーティングを施し、反射ミラー１６８に入射するレーザ光αの波長とは異なる波長の反射光が反射するようになっている。そして、第１分光ユニット２３１は、戻り光βと反射光γとの波長の違いを利用してこれらを分光し、戻り光βは第２分光ユニット２３２ａに送られ、反射光γは反射光検出ユニット２３５にそれぞれ送られる。
【００４３】
なお、共焦点内視鏡１００の姿勢によっては、チューニングフォーク１４０がＹ軸方向とＺ軸周りの双方に傾いた状態となる可能性がある。そのような別例における図５のＡ−Ａ線図を図８に示す。チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の傾斜とＺ軸周りの傾斜（すなわち、Ｚ軸周りの回転）が同時に発生すると、図８に示されるように、レーザ光αの軌跡Ｌがレンズ面１３１の中心点ＣＰに対して回転した状態で、さらに、レーザ光αの一部がレンズ面１３１に入射しない異常領域走査ＬＥを行うこととなる。この場合、異常領域走査ＬＥは、図７の状態と比べるとレンズ面１３１の中心点ＣＰ周りに回転した位置に発生するが、本実施形態においては、反射ミラー１６８が円環状であるため、図８のような状態であっても、異常領域走査ＬＥの発生を検出可能である。
【００４４】
本実施形態による、異常領域走査ＬＥの発生の検出及び、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲の自動調整を行うための方法について、以下に説明する。図９は、画像処理装置２００のドライブ／プロセス回路２２０が、Ｙ軸コイル１６２を制御するためのＹ方向制御信号と、反射光検出ユニット２３５が検出する反射光信号を示すタイムチャートである。なお、Ｙ方向制御信号は、光ファイバ先端部１５１のＹ方向の目標位置を示す信号である。また、図１０は、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲の自動調整を行うために、画像処理装置２００のシステムコントローラ２１０によって実行されるルーチン（プログラム）のフローチャートである。なお、このプログラムは、画像処理装置２００の記憶デバイス２５０（図１）から読み出されて実行されるものである。
【００４５】
図１０のフローチャートに示されるルーチンは、共焦点内視鏡装置１の起動時に実行される。本ルーチンが開始すると、ステップＳ１が実行される。
【００４６】
ステップＳ１では、システムコントローラ２１０は、ドライブ／プロセス回路２２０を制御して、内視鏡用レーザ光源２３３（図２）を点灯させる。次いで、ステップＳ２に進む。
【００４７】
ステップＳ２では、システムコントローラ２１０は、ドライブ／プロセス回路２２０を制御して、Ｘ軸コイル１６１及びＹ軸コイル１６２を駆動して、レーザ光αのＸＹ方向の走査を開始する。次いでステップＳ３に進む。
【００４８】
ステップＳ３では、システムコントローラ２１０は、内蔵するタイマのカウントをリセットする。次いで、ステップＳ４に進む。
【００４９】
図９のタイムチャートに示されるように、走査が開始すると、Ｙ軸コイル１６２は、光ファイバ先端部１５１が副走査の開始位置（前述の往路の開始位置）に移動するような信号を生成する。光ファイバ先端部１５１が初期位置から副走査の開始位置に移動するまでの時間（ｔ０〜ｔ１間の時間）はＴｏである。そのため、ステップＳ４では、タイマが時間Ｔｏを示す（すなわち、光ファイバ先端部１５１が初期位置から副走査の開始位置に移動する）まで待機する（Ｓ４：ＮＯ）。タイマが時間Ｔｏを示した後（Ｓ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。
【００５０】
ステップＳ５では、反射光検出ユニット２３５による反射光γの検出を開始する。具体的には、反射光検出ユニット２３５から出力される反射光信号は、反射光γを検出した時にレベルＨとなるものであり、システムコントローラ２１０は、反射光信号がレベルＨになっている時間のカウントを開始する。次いで、ステップＳ６に進む。
【００５１】
本実施形態においては、副走査の開始（図９：ｔ１）から終了（図９：ｔ３）迄にかかる時間は２Ｔｉであり、走査の開始から副走査の前半が終了する（図９：ｔ２）迄の時間はＴｏ＋Ｔｉである。そのため、ステップＳ６では、タイマが時間Ｔｏ＋Ｔｉを示す（すなわち、副走査の前半が完了する）まで待機する（Ｓ６：ＮＯ）。タイマが時間Ｔｏ＋Ｔｉを示した後（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７に進む。
【００５２】
ステップＳ７では、ステップＳ５から現在まで（すなわち、図９のｔ１〜ｔ２間）に反射光γが検出された時間を変数Ｒ１に代入する。次いでステップＳ８に進む。
【００５３】
ステップＳ８では、タイマが時間Ｔｏ＋２Ｔｉを示す（すなわち、一回の副走査が完了する）まで待機する（Ｓ８：ＮＯ）。タイマが時間Ｔｏ＋２Ｔｉを示した後（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ９に進む。
【００５４】
ステップＳ９では、ステップＳ５から現在まで（すなわち、図９のｔ１〜ｔ３間）に反射光γが検出された時間を変数ＲＡに代入する。次いでステップＳ１０に進む。
【００５５】
ステップＳ１０では、反射光検出ユニット２３５による反射光γの検出を終了する。次いで、ステップＳ１１に進む。
【００５６】
ステップＳ１１では、変数ＲＡとＲ１の差分を演算し、演算結果を変数Ｒ２に代入する。変数Ｒ２の内容は、副走査の後半（図９のｔ２〜ｔ３間）に反射光γが検出された時間である。次いで、ステップＳ１２に進む。
【００５７】
ステップＳ１２では、変数Ｒ１の内容と変数Ｒ２の内容の比較が行われる。Ｒ１及びＲ２が０である場合、すなわち、副走査期間（図９のｔ１〜ｔ３）の全域に亙って反射光γが検出されなかった場合（Ｓ１２：Ｒ１＝Ｒ２＝０）、異常領域走査ＬＥが発生していないことを意味するため、ステップＳ１３に進む。
【００５８】
ステップＳ１３では、システムコントローラ２１０は、画像信号処理回路２４０の初期化などの、システム起動処理を行い、次いで、本ルーチンを終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１２において、変数Ｒ１が変数Ｒ２よりも十分大きい、すなわち、副走査の前半にて専ら反射光γが検出された場合（Ｓ１２：Ｒ１》Ｒ２）は、ステップＳ１４に進む。
【００６０】
ステップＳ１４では、次の副走査から、副走査の開始位置及び終了位置が、夫々正方向（副走査の開始位置から終了位置に向かう方向）に所定のオフセット値Δｙ（図９）だけ移動するよう、Ｙ方向制御信号の値を変更する。この結果、次回の副走査では、副走査の開始位置が、オフセット値Δｙだけレンズ面１３１の中心に近づく方向に移動する。次いで、ステップＳ１６に進む。
【００６１】
また、ステップＳ１２において、変数Ｒ２が変数Ｒ１よりも十分大きい、すなわち、副走査の後半にて専ら反射光γが検出された場合（Ｓ１２：Ｒ２》Ｒ１）は、ステップＳ１５に進む。
【００６２】
ステップＳ１５では、次の副走査から、副走査の開始位置及び終了位置が、夫々負方向（副走査の終了位置から開始位置に向かう方向）に所定のオフセット値Δｙ（図９）だけ移動するよう、Ｙ方向制御信号の値を変更する。すなわち、次回の副走査においては、図９に示されるＹ方向制御信号は、図中一点鎖線で示される波形となる。この結果、次回の副走査では、副走査の終了位置が、オフセット値Δｙだけレンズ面１３１の中心に近づく方向に移動する。次いで、ステップＳ１６に進む。
【００６３】
ステップＳ１６では、本ルーチンの開始から、ステップＳ１４又はＳ１５にて行われたオフセットの累計が、所定の上限値を超えたかどうかの判定を行っている。オフセットの累計が上限値を超えたのであれば、レンズユニット１３０に入射するレーザ光αのずれが、校正できる範囲を超えていることを意味するため（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７に進む。
【００６４】
ステップＳ１７では、システムコントローラ２１０は、レンズユニット１３０に入射するレーザ光αのずれが、校正できる範囲を超えていることを報知するエラー出力（例えば、故障ランプの点灯）を行った後、共焦点内視鏡装置１のシステム停止処理を行い、次いで本ルーチンを終了する。
【００６５】
一方、ステップＳ１６において、オフセットの累計が上限値を超えていないのであれば、仮に次回の副走査において、未だレーザ光αのずれが発生したとしても、校正する余地が残されていることを意味するため（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１８に進む。
【００６６】
副走査の完了（図９：ｔ３）から、光ファイバ先端部１５１が初期位置に戻る（図９：ｔ０´）までの時間はＴｏである。ステップＳ１８では、タイマが時間２Ｔｏ＋２Ｔｉを示す（すなわち、光ファイバ先端部１５１が初期位置に戻る）まで待機する（Ｓ１８：ＮＯ）。タイマが時間２Ｔｏ＋２Ｔｉを示した後（Ｓ１８）は、ステップＳ３に戻り、次の副走査での反射光γの検出を行う。
【００６７】
以上のように、本ルーチンが実行されると、反射光γが検出されなくなるか、レンズユニット１３０に入射するレーザ光αのずれが校正できる範囲を超えていることが分かるまで、ステップＳ３〜Ｓ１８のループが繰り返される。従って、最初の副走査でのレーザ光αのずれが校正できる範囲内であれば、ステップＳ３〜Ｓ１８のループを繰り返すことにより、最終的に、走査時に全てのレーザ光αがレンズ面１３１に入射する状態となるよう、チューニングフォーク１４０のＹ軸方向の揺動範囲の自動調整が行われることになる。
【００６８】
以上説明した本実施形態においては、反射ミラー１６８によって、レンズユニット１３０のレンズ面１３１からはずれたレーザ光αを反射ミラー１６８によって反射させて光ファイバ１５０に戻し、画像処理装置２００側に内蔵された反射光検出ユニット２３５にて反射光γを検出する構成としているが、本発明は上記構成に限定されるものではない。例えば、反射ミラー１６８の代わりに、レンズユニット１３０のレンズ面１３１からはずれたレーザ光αを入射させる為の、円環状の入射面を有するライトガイドを反射ミラー１６８の代わりに使用し、ライトガイドによって導かれる光を、共焦点内視鏡１００に内蔵された受光センサで検出する構成としてもよい。或いは、反射ミラー１６８の代わりに、円環状の入射面を備えた受光センサを使用して、レンズ面１３１からはずれたレーザ光αを直接検出する構成としてもよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、反射ミラー１６８の反射面に波長変換機能を持たせた構成とし、第１分光ユニット２３１は、戻り光βと反射光γとの波長の違いを利用してこれらを分光する構成としたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、戻り光βは反射光γと比較して光量が著しく小さくなるため、この光量差を利用してこれらを分光しても良い。この場合、反射ミラー１６８の反射面は一般的なミラー面で構成され、第１分光ユニット２３１は、光ファイバ先端部１５１に入射される光の光量に応じて分岐を切換える光スイッチで構成される。
【符号の説明】
【００７０】
１ 共焦点内視鏡装置
１００ 共焦点内視鏡
１０１ 内視鏡先端部
１０２ 内視鏡基端部
１１０ 外筒
１２０ 内筒
１３０ レンズユニット
１３１ レンズ面
１４０ チューニングフォーク
１４１ 基部
１４１ａ 基端面
１４２ 第１アーム
１４３ 第２アーム
１４３ａ 外側面
１４３ｂ 内側面
１５０ 光ファイバ
１５１ 光ファイバ先端部
１５２ 光ファイバ基端部
１６１ Ｘ軸コイル
１６２ Ｙ軸コイル
１６３ Ｘマグネット
１６４ Ｙマグネット
１６４ａ 磁極
１６５ Ｚ軸アクチュエータ
１６６ マウント
１６７ 圧電センサ
１６８ 反射ミラー
１７１ ドライブ／プロセス回路
１７３ 操作部
２００ 画像処理装置
２１０ システムコントローラ
２２０ ドライブ／プロセス回路
２３０ 光学デバイス部
２３１ 第１分光ユニット
２３１ａ 第１端
２３１ｂ 第２端
２３２ 第２分光ユニット
２３２ａ 第１端
２３２ｂ 第２端
２３３ 内視鏡用レーザ光源
２３４ 内視鏡観察用受光ユニット
２３５ 反射光検出ユニット
２４０ 画像信号処理回路
２４１ ディスプレイコネクタ
２５０ 記憶デバイス
ＣＰ 中心点
Ｌ 軌跡
ＬＮ 正常領域走査
ＬＥ 異常領域走査
Ｍ アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査部材と、
前記走査部材を第１の方向に揺動可能に支持するマウントと、
先端部が前記走査部材の先端に固定され、レーザ光を導光する光ファイバと、
前記走査部材を前記第１の方向に揺動し、前記レーザ光を前記第１の方向に走査させる主駆動手段と、
前記光ファイバから出射される前記レーザ光が入射面に入射され、該レーザ光を出射面側の焦点位置に集光させる集光レンズと、
を内視鏡先端部に備え、前記焦点位置からの戻り光を検出する共焦点内視鏡装置であって、
前記集光レンズの前記入射面の周縁部に入射した前記レーザ光を検出するエラー検出手段と、
前記エラー検出手段の検出結果に基づいて前記主駆動手段を制御し、前記レーザ光が前記周縁部に入射しないように前記走査部材の揺動範囲を制御するエラー校正手段と、
を有することを特徴とする共焦点内視鏡装置。
【請求項２】
前記エラー検出手段が、
前記周縁部に設けられ、前記光ファイバから出射される前記レーザ光を反射して前記光ファイバに戻す反射ミラーと、
前記反射ミラーで反射され前記光ファイバに戻された反射レーザ光を検出する反射レーザ光検出手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項３】
前記反射ミラーは、前記マウントによる前記走査部材の支持点を中心とする球面状の凹面鏡であることを特徴とする請求項２に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項４】
前記反射ミラーは、前記反射ミラーに入射した前記レーザ光の波長とは異なる波長の前記反射レーザ光を反射することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項５】
前記エラー検出手段が、前記反射レーザ光と前記戻り光とを波長に基づいて分光する分光手段を有することを特徴とする請求項４に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項６】
前記エラー検出手段は、前記周縁部への前記レーザ光の入射が前記主駆動手段による前記走査の前半部分で発生したか後半部分で発生したかを検出可能であり、
前記周縁部への前記レーザ光の入射が前記走査の前半部分で発生したことを検出した時は、前記走査の開始位置が前記集光レンズの中央寄りに移動するように前記走査の開始位置及び終了位置をシフトさせ、
前記周縁部への前記レーザ光の入射が前記走査の後半部分で発生したことを検出した時は、前記走査の終了位置が前記集光レンズの中央寄りに移動するように前記走査の開始位置及び終了位置をシフトさせる
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項１】
走査部材と、
前記走査部材を第１の方向に揺動可能に支持するマウントと、
先端部が前記走査部材の先端に固定され、レーザ光を導光する光ファイバと、
前記走査部材を前記第１の方向に揺動し、前記レーザ光を前記第１の方向に走査させる主駆動手段と、
前記光ファイバから出射される前記レーザ光が入射面に入射され、該レーザ光を出射面側の焦点位置に集光させる集光レンズと、
を内視鏡先端部に備え、前記焦点位置からの戻り光を検出する共焦点内視鏡装置であって、
前記集光レンズの前記入射面の周縁部に入射した前記レーザ光を検出するエラー検出手段と、
前記エラー検出手段の検出結果に基づいて前記主駆動手段を制御し、前記レーザ光が前記周縁部に入射しないように前記走査部材の揺動範囲を制御するエラー校正手段と、
を有することを特徴とする共焦点内視鏡装置。
【請求項２】
前記エラー検出手段が、
前記周縁部に設けられ、前記光ファイバから出射される前記レーザ光を反射して前記光ファイバに戻す反射ミラーと、
前記反射ミラーで反射され前記光ファイバに戻された反射レーザ光を検出する反射レーザ光検出手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項３】
前記反射ミラーは、前記マウントによる前記走査部材の支持点を中心とする球面状の凹面鏡であることを特徴とする請求項２に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項４】
前記反射ミラーは、前記反射ミラーに入射した前記レーザ光の波長とは異なる波長の前記反射レーザ光を反射することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項５】
前記エラー検出手段が、前記反射レーザ光と前記戻り光とを波長に基づいて分光する分光手段を有することを特徴とする請求項４に記載の共焦点内視鏡装置。
【請求項６】
前記エラー検出手段は、前記周縁部への前記レーザ光の入射が前記主駆動手段による前記走査の前半部分で発生したか後半部分で発生したかを検出可能であり、
前記周縁部への前記レーザ光の入射が前記走査の前半部分で発生したことを検出した時は、前記走査の開始位置が前記集光レンズの中央寄りに移動するように前記走査の開始位置及び終了位置をシフトさせ、
前記周縁部への前記レーザ光の入射が前記走査の後半部分で発生したことを検出した時は、前記走査の終了位置が前記集光レンズの中央寄りに移動するように前記走査の開始位置及び終了位置をシフトさせる
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の共焦点内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−７８７３３（Ｐ２０１２−７８７３３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６２０７（Ｐ２０１０−２２６２０７）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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