WO2012132750A1 - 走査型内視鏡装置 - Google Patents

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illumination
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朋子 島田
真広 吉野
五十嵐 誠
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/103Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements

Definitions

  • the present invention relates to a scanning endoscope apparatus.
  • a scanning endoscope apparatus that acquires two images (parallax images) with different viewpoints by irradiating two light beams at a position shifted from an observation target while two-dimensionally scanning is known (for example, , See Patent Document 1).
  • the observation object can be stereoscopically viewed using such a parallax image.
  • Patent Document 1 In the case of Patent Document 1, one actuator for scanning light beams is provided for each light beam at the distal end of the insertion portion. Therefore, there is a disadvantage that the outer diameter of the insertion portion is increased.
  • the present invention has been made in view of the circumstances described above, and is a scanning endoscope capable of reducing the diameter of an insertion portion while being able to acquire images from a plurality of viewpoints capable of stereoscopic observation. An object is to provide an apparatus.
  • the present invention provides the following means.
  • the present invention is provided along the longitudinal direction in an elongated insertion portion to be inserted into a subject, and illuminating lights respectively guided from the proximal end side to each other in a direction intersecting the optical axis of the illuminating light from the distal end.
  • An optical fiber member having at least two core portions that irradiate a shifted position, and at least two tip portions of the core portions in a biaxial direction intersecting the longitudinal direction of the optical fiber member are vibrated integrally.
  • a driving unit that two-dimensionally scans illumination light, a light receiving unit that commonly receives at least two return lights of the illumination light, and a detection unit that separately detects at least two return lights received by the light receiving unit
  • an image generation unit that generates an image of a scanning area of each illumination light by imaging the return light detected by each detection unit based on an irradiation position of the illumination light by the drive unit
  • the illumination light irradiated from the two core portions of the optical fiber member to the shifted position in the subject is two-dimensionally scanned by the drive unit.
  • the image generation unit can generate parallax images including images of a plurality of scanning regions whose positions are shifted, that is, images observed from a plurality of viewpoints.
  • the area in the radial direction of the insertion portion occupied by the drive portion can be reduced by vibrating the plurality of core portions by the common drive portion. Thereby, the diameter of the insertion portion can be reduced.
  • the illumination light emitted from the at least two core portions has a wavelength different from each other
  • the detection portion is a wavelength branching mechanism that branches the return light received by the light receiving portion according to the wavelength.
  • a configuration may be provided that includes at least two photodetectors that detect return light of each wavelength branched by the wavelength branching mechanism.
  • the polarization branching in which the illumination light emitted from the at least two core parts has different polarization directions, and the detection part branches the return light received by the light receiving part according to the polarization direction.
  • You may be set as the structure provided with the mechanism and the at least 2 photodetector which detects the return light of each polarization direction branched by this polarization branch mechanism.
  • the image generation unit generates an image of each scanning region from the information of the return light in each polarization direction detected by each photodetector.
  • images of light of different polarization directions of the subject can be obtained, and characteristics of the subject with respect to light of each polarization direction can be observed from each image.
  • the light of the same wavelength band can be used as illumination light irradiated from each core part.
  • the at least two core parts include an illumination part that makes the illumination light incident from the proximal end side of the core part, and the illumination part has the at least 2
  • the illumination light may be simultaneously incident on two core portions. In this way, a plurality of images with different viewpoints can be acquired simultaneously.
  • the at least two core portions are provided with an illumination portion that makes illumination light incident from the base end side of the core portion, and the illumination portion makes the illumination light incident on the at least two core portions in a time-sharing manner. It is good to do. In this way, a plurality of images with different viewpoints can be acquired substantially simultaneously. In addition, it is possible to reduce the influence of the illumination light on the scanning region by shortening the integration time during which the scanning region is irradiated with the illumination light.
  • the optical member which is provided in the front end side of the said optical fiber member, and converges the said illumination light. By doing in this way, the spot diameter of the illumination light irradiated to the subject can be made smaller and the resolution of the image can be improved.
  • the control part which synchronizes the said drive part and the said image generation part so that the said return light may be imaged according to the vibration of the said optical fiber member.
  • the diameter of the insertion portion can be reduced while images from a plurality of viewpoints capable of stereoscopic observation can be acquired.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a scanning endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention. It is the figure which expanded the front-end
  • the scanning endoscope apparatus 1 acquires a parallax image that can be stereoscopically viewed by a parallel method.
  • the scanning endoscope apparatus 1 includes a light projecting fiber (optical fiber member) 2 that emits illumination lights L 1 and L 2, a light receiving fiber 3, and an actuator that vibrates the tip of the light projecting fiber 2.
  • (Drive unit) 4 having an insertion portion 5, an illumination unit 6 for supplying illumination light L1, L2 to the light projecting fiber 2, a drive unit 7 for driving the actuator 4, and an illumination light L1 received by the light receiving fiber 3.
  • the light projecting fiber 2 and the light receiving fiber 3 are arranged along the longitudinal direction.
  • An illumination optical system 11 is provided on the distal end side of the light projecting fiber 2.
  • the light projecting fiber 2 is composed of two optical fibers 21 and 22 that are integrally joined at least at the tip portion.
  • Each of the optical fibers 21 and 22 is a single mode fiber having cores (core portions) 21a and 22a one by one. The first illumination light L1 emitted from one core 21a and the second illumination light L2 emitted from the other core 22a are converged by the illumination optical system 11 and applied to the observation surface A.
  • the wavelength of the first illumination light L1 and the wavelength of the second illumination light L2 are different from each other. Therefore, these illumination lights L1 and L2 irradiate a position shifted in the direction intersecting the optical axis on the observation surface A due to the aberration generated when passing through the illumination optical system 11.
  • the displacement amount d of the irradiation positions of the two illumination lights L1 and L2 at this time is preferably about 80 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, for example. Considering the diameters of the optical fibers 21 and 22, it is difficult to make the irradiation position shift amount d smaller than 80 ⁇ m. On the other hand, when the irradiation position shift amount d is larger than 500 ⁇ m, the insertion portion 5 becomes thicker, which is not preferable.
  • the irradiation position shift amount d can also be designed by adjusting the distance between the two cores 21a and 22a, the emission directions of the irradiation lights L1 and L2 from the cores 21a and 22a, and the like.
  • the light receiving fiber 3 receives the return lights of the two illumination lights L1 and L2 in common by the light receiving surface (light receiving part) 31 formed of the tip surface thereof, and guides the received return lights to the detection unit 8.
  • a plurality of light receiving fibers 3 (12 in the illustrated example) are provided, and a light receiving surface 31 is arranged on the distal end surface of the insertion portion 5 so as to surround the illumination optical system 11 in the circumferential direction. Yes. Thereby, the received light amount of the return light from the observation surface A is increased.
  • the actuator 4 is, for example, an electromagnetic type or a piezo type.
  • the actuator 4 is applied with a drive voltage (described later) from the drive unit 7, so that the tip end portion of the light projecting fiber 2 is biaxially intersected with the longitudinal direction of the light projecting fiber 2 (X direction and Y direction). Vibrate. Thereby, the two illumination lights L1 and L2 are simultaneously two-dimensionally scanned on the observation surface A.
  • the scanning method is not particularly limited, and a spiral scanning method, a raster scanning method, or the like is used.
  • the scanning trajectories of the two illumination lights L1 and L2 have the same shape as shown in FIG.
  • the scanning areas on the observation surface A scanned by the two illumination lights L1 and L2 (in the illustrated example, the scanning areas by the spiral scanning method) S1 and S2 are shifted amounts of the irradiation positions of the two illumination lights L1 and L2. It will shift by d.
  • the illumination unit 6 makes the 1st illumination light L1 which has a 1st wavelength inject into one core 21a, and the 2nd illumination light L2 which has a 2nd wavelength different from a 1st wavelength is the other core 22a. It is comprised so that it may inject into.
  • the first illumination light L1 and the second illumination light L2 are single-wave continuous waves.
  • the first wavelength and the second wavelength are, for example, 532 nm and 440 nm.
  • the illumination unit 6 includes two light sources that respectively emit the first illumination light L1 and the second illumination light L2.
  • As the light source a single wavelength solid laser excellent in light guiding efficiency is preferable.
  • the drive unit 7 includes a signal generation unit 71 that generates a drive signal for driving the actuator 4 as a digital signal, and D / A conversion units 72a and 72b that convert the drive signal generated by the signal generation unit 71 into an analog signal. And a signal amplifying unit 73 for amplifying the outputs of the D / A converting units 72a and 72b.
  • the signal generation unit 71 generates two drive signals for the X direction and the Y direction that vibrate the light projecting fiber 2, and inputs the two drive signals to the separate D / A conversion units 72a and 72b.
  • the signal amplifying unit 73 amplifies the analog signal generated by the D / A conversion units 72 a and 72 b, that is, the driving voltage to a magnitude suitable for driving the actuator 4, and outputs the amplified signal to the actuator 4.
  • the detection unit 8 detects a wavelength demultiplexer (wavelength branching mechanism) 81 that distributes the return light guided by each light receiving fiber 3 according to the wavelength, and each return light distributed by the wavelength demultiplexer 81. And two photodetectors 82a and 82b for photoelectric conversion.
  • the wavelength demultiplexer 81 extracts the return light having the first wavelength and the return light having the second wavelength from the input return light, and outputs them to the separate photodetectors 82a and 82b.
  • the photodetectors 82a and 82b are, for example, photodiodes or photomultiplier tubes. Each photodetector 82a, 82b outputs a photocurrent having a magnitude corresponding to the detected amount of return light to each A / D converter 91a, 91b.
  • the image generation unit 9 is generated by two A / D conversion units 91a and 91b that convert the photocurrents output from the photodetectors 82a and 82b into digital signals, and the A / D conversion units 91a and 91b. And a parallax image generation unit 92 that generates a two-dimensional image from the digital signal.
  • the parallax image generation unit 92 is based on two digital signals received from the A / D conversion units 91a and 91b and scanning position information (described later) of the irradiation lights L1 and L2 received from the control unit 10. Generate a dimensional image.
  • the two two-dimensional images are an image generated from the return light from the scanning region S1 by the first illumination light L1 and an image generated from the return light from the scanning region S2 by the second illumination light L2. . That is, the two two-dimensional images are images in which the viewpoints are moved in parallel by an amount corresponding to the shift amount d of the irradiation position of the two illumination lights L1 and L2.
  • a parallax image can be constructed from these two two-dimensional images.
  • the control unit 10 outputs a specification signal for specifying the specification of the drive signal, for example, the vibration frequency and the amplitude, to the signal generation unit 71, and information on the specification signal, that is, the scanning positions of the irradiation lights L1 and L2. Is output to the parallax image generation unit 92.
  • the control unit 10 reconstructs the two two-dimensional images received from the parallax image generation unit 92 into a state suitable for stereoscopic viewing and displays the images on the monitor 14. Thereby, the operator can stereoscopically observe the observation surface A generated by the scanning endoscope apparatus 1.
  • the present embodiment even when the parallax image is acquired by the two illumination lights L1 and L2, only one actuator 4 that scans the two illumination lights L1 and L2 is required. There is an advantage that the diameter of the portion 5 can be reduced.
  • the first illumination light L1 is changed to excitation light (for example, near infrared light) of a fluorescent dye
  • the second excitation light L2 is changed to white light obtained by combining light from three solid-state lasers of RGB.
  • the wavelengths of the illumination lights L1 and L2 emitted from the cores 21a and 22a are different from each other, but the polarization directions may be different from each other.
  • the illumination unit 6 includes, for example, two polarizing elements that extract light with different polarization directions and output the light to the cores 21a and 22a. Further, between the observation surface A and the light receiving surface 31, a polarization splitter (not shown, polarization splitting mechanism) that extracts light in each polarization direction is provided. Even in this way, it is possible to distinguish and detect the return light from each of the scanning regions S1 and S2, and to separately generate images of the respective scanning regions S1 and S2. Further, it is possible to use light having the same wavelength as the first illumination light L1 and the second illumination light L2.
  • the light projecting fiber 2 is composed of two optical fibers 21 and 22 having a single core. Instead of this, as shown in FIG. , 23b may be included. Even in this way, it is possible to obtain a parallax image by simultaneously two-dimensionally scanning two illumination lights that irradiate a position shifted in a direction intersecting the optical axis by one actuator 4.
  • an optical member that focuses the illumination lights L1 and L2 emitted from the cores 21a and 22a into parallel light or a smaller spot diameter is provided on the distal end surfaces of the two optical fibers 21 and 22. It may be joined.
  • a GRIN (refractive index distribution) lens 12 as shown in FIG. 6 or a ball lens 13 as shown in FIG. 7 is used as the optical member. By doing in this way, the resolution of a parallax image can be improved.
  • the illumination optical system 11 may be omitted.
  • continuous light is used as the illumination lights L1 and L2, but pulsed light may be used instead.
  • pulsed light may be used instead.
  • the illumination unit 6 When pulse light is used as the illumination lights L1 and L2, the illumination unit 6 causes the two illumination lights L1 and L2 to enter the respective cores 21a and 22a while shifting the pulse timing, and the detection unit 8 performs the pulse timing. It may be configured to detect return light in synchronization with. In this configuration, the wavelengths of the illumination lights L1 and L2 may be the same or different. The latter case is suitable for fluorescence imaging using two different fluorescent dyes.
  • the light projecting fiber 2 includes the two cores 21a and 22a.
  • the light projecting fiber 2 may include three or more cores. For example, even when the tip portions of three or more optical fibers having a single core are joined to each other, only one actuator 4 is required to scan the irradiation light from all the cores. An image of the observation surface A with three or more illumination lights can be acquired while being shown.

Abstract

 立体視観察可能な複数の視点からの画像を取得可能でありながら挿入部の細径化を図る。細長い挿入部(5)内に設けられ、照明光(L1,L2)を該照明光(L1,L2)の光軸に交差する方向に互いにずれた位置に照射する2つのコア(21a,22a)を有する光ファイバ(2)と、該光ファイバ(2)の長軸に交差する2軸方向にコア(21a,22a)を一体的に振動させることにより照明光(L1,L2)を2次元走査する駆動部(4)と、照明光(L1,L2)の戻り光を共通して受光する受光部と、該受光部によって受光された戻り光を別々に検出する検出部(8)と、該検出部(8)によって検出された戻り光から各照明光(L1,L2)の走査領域の画像を生成する画像生成部(9)とを備える走査型内視鏡装置(1)を提供する。

Description

走査型内視鏡装置
 本発明は、走査型内視鏡装置に関するものである。
 従来、2つの光線を、観察対象のずれた位置に2次元走査しながら照射することにより、視点の異なる2つの画像(視差画像)を取得する走査型内視鏡装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このような視差画像を用いて観察対象を立体視することができる。
米国特許出願公開第2009/0137893号明細書
 しかしながら、特許文献1の場合、挿入部の先端部において、光線を走査するためのアクチュエータが各光線に対して1つずつ設けられている。したがって、挿入部の外径が大きくなってしまうという不都合がある。
 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、立体視観察可能な複数の視点からの画像を取得可能でありながら挿入部の細径化を図ることができる走査型内視鏡装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
 本発明は、被検体内に挿入される細長い挿入部内に長手方向に沿って設けられ、基端側からそれぞれ導光した照明光をその先端から、前記照明光の光軸に交差する方向に互いにずれた位置に照射する少なくとも2つのコア部を有する光ファイバ部材と、該光ファイバ部材の長手方向に交差する2軸方向に少なくとも2つの前記コア部の先端部を一体的に振動させることにより前記照明光を2次元走査させる駆動部と、少なくとも2つの前記照明光の戻り光を共通して受光する受光部と、該受光部によって受光された少なくとも2つの前記戻り光を別々に検出する検出部と、該各検出部によって検出された前記戻り光を、前記駆動部による前記照明光の照射位置に基づいて画像化することにより各照明光の走査領域の画像を生成する画像生成部とを備える走査型内視鏡装置を提供する。
 本発明によれば、光ファイバ部材の2つのコア部から被検体内のずれた位置に照射された照明光が駆動部によって2次元走査される。これにより、画像生成部は、位置がずれた複数の走査領域の画像、すなわち、複数の視点から観察された画像からなる視差画像を生成することができる。
 この場合に、複数のコア部を共通の駆動部によって振動させることにより、駆動部によって占められる挿入部の半径方向の面積が小さくて済む。これにより、挿入部の細径化を図ることができる。
 上記発明においては、前記少なくとも2つのコア部から照射される前記照明光が、互いに異なる波長を有し、前記検出部が、前記受光部によって受光された戻り光を波長によって分岐する波長分岐機構と、該波長分岐機構によって分岐された各波長の戻り光を検出する少なくとも2つの光検出器とを備えた構成とされていてもよい。
 このようにすることで、画像生成部は、各光検出器によって検出された各波長の戻り光の情報から各走査領域の画像を生成することとなる。これにより、被検体の異なる波長の光による画像が得られ、各画像から被検体の各波長の光に対する特性を観察することができる。
 上記発明においては、前記少なくとも2つのコア部から照射される前記照明光が、互いに異なる偏光方向を有し、前記検出部が、前記受光部によって受光された戻り光を偏光方向によって分岐する偏光分岐機構と、該偏光分岐機構によって分岐された各偏光方向の戻り光を検出する少なくとも2つの光検出器とを備えた構成とされていてもよい。
 このようにすることで、画像生成部は、各光検出器によって検出された各偏光方向の戻り光の情報から各走査領域の画像を生成することとなる。これにより、被検体の異なる偏光方向の光による画像が得られ、各画像から被検体の各偏光方向の光に対する特性を観察することができる。また、各コア部から照射される照明光として同一の波長帯域の光を用いることができる。
 上記の波長分岐機構または偏光分岐機構を備えた構成においては、前記少なくとも2つのコア部に該コア部の基端側から前記照明光を入射する照明部を備え、該照明部が、前記少なくとも2つのコア部に同時に前記照明光を入射することとしてもよい。
 このようにすることで、視点が異なる複数の画像を同時に取得することができる。
 上記発明においては、前記少なくとも2つのコア部に該コア部の基端側から照明光を入射する照明部を備え、該照明部が、前記少なくとも2つのコア部に時分割で前記照明光を入射することとしてもよい。
 このようにすることで、視点が異なる複数の画像を略同時に取得することができる。また、走査領域に照明光が照射される積算時間を短くして照明光が走査領域に与える影響を低減することができる。
 上記発明においては、前記光ファイバ部材の先端側に設けられ、前記照明光を集束させる光学部材を備えることとしてもよい。
 このようにすることで、被検体に照射される照明光のスポット径をより小さくして画像の分解能を向上することができる。
 上記発明においては、前記光ファイバ部材の振動に応じて前記戻り光が画像化されるように前記駆動部と前記画像生成部とを同期させる制御部を備えることとしてもよい。
 本発明によれば、立体視観察可能な複数の視点からの画像を取得可能でありながら挿入部の細径化を図ることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る走査型内視鏡装置の全体構成図である。 図1の投光ファイバの先端部を拡大した図である。 図1の挿入部の先端面を示す図である。 図1の走査型内視鏡装置によって照明光が走査される2つの走査領域を示す図である。 図1の投光ファイバの変形例を示す図である。 図2の投光ファイバの先端面にGRINレンズが設けられた構成を示す図である。 図2の投光ファイバの先端面にボールレンズが設けられた構成を示す図である。
 以下に、本発明の一実施形態に係る走査型内視鏡装置1について図面を参照して説明する。
 本実施形態に係る走査型内視鏡装置1は、平行法により立体視可能な視差画像を取得するものである。走査型内視鏡装置1は、図1に示されるように、照明光L1,L2を射出する投光ファイバ(光ファイバ部材)2、受光ファイバ3および投光ファイバ2の先端部を振動させるアクチュエータ(駆動部)4を有する挿入部5と、投光ファイバ2に照明光L1,L2を供給する照明ユニット6と、アクチュエータ4を駆動させる駆動ユニット7と、受光ファイバ3によって受光された照明光L1,L2の戻り光を光電変換する検出ユニット(検出部)8と、該検出ユニット8からの信号に基づいて視差画像を生成する画像生成ユニット9と、照明ユニット6および駆動ユニット7の作動を制御するとともに画像生成ユニット9により生成された視差画像をモニタ14に出力する制御ユニット10とを備えている。
 挿入部5の内部には、投光ファイバ2および受光ファイバ3が長手方向に沿って配置されている。投光ファイバ2の先端側には照明光学系11が設けられている。
 投光ファイバ2は、図2に示されるように、少なくとも先端部分において一体に接合された2つの光ファイバ21,22からなる。各光ファイバ21,22は、1つずつコア(コア部)21a,22aを有するシングルモードファイバである。一方のコア21aから射出された第1の照明光L1および他方のコア22aから射出された第2の照明光L2は、照明光学系11によって集束されて観察面Aに照射される。
 ここで、後述するように、第1の照明光L1の波長と第2の照明光L2の波長は互いに異なる。したがって、これらの照明光L1,L2は、照明光学系11を通過する際に生じる収差によって、観察面A上において光軸に交差する方向にずれた位置を照射する。
 このときの2つの照明光L1,L2の照射位置のずれ量dは、例えば、80μm以上500μm以下程度が好ましい。各光ファイバ21,22の直径を勘案すると、照射位置のずれ量dを80μmより小さくすることは困難である。一方、照射位置のずれ量dが500μmより大きい場合、挿入部5が太径化するため好ましくない。照射位置のずれ量dは、2つのコア21a,22a間の距離や各コア21a,22aからの照射光L1,L2の射出方向などを調節することにより設計されることもできる。
 受光ファイバ3は、その先端面からなる受光面(受光部)31によって2つの照明光L1,L2の戻り光を共通して受光し、受光した戻り光を検出ユニット8へ導光する。ここで、図3に示されるように、受光ファイバ3は複数(図示する例では12)備えられ、挿入部5の先端面において受光面31が照明光学系11を周方向に囲んで配列されている。これにより、観察面Aからの戻り光の受光量が増大されるようになっている。
 アクチュエータ4は、例えば、電磁式またはピエゾ式である。アクチュエータ4は、駆動ユニット7から駆動電圧(後述)が印加されることにより、投光ファイバ2の先端部分を、該投光ファイバ2の長手方向に交差する2軸方向(X方向およびY方向)に振動させる。これにより、2つの照明光L1,L2が同時に観察面A上において2次元走査される。走査方式は、特に限定はなく、スパイラル走査方式やラスタ走査方式などが用いられる。
 ここで、2つの光ファイバ21,22の先端部分が互いに接合されていることにより、図4に示されるように、2つの照明光L1,L2の走査軌跡は同一形状となる。また、2つの照明光L1,L2によって走査される観察面A上の走査領域(図示する例ではスパイラル走査方式による走査領域)S1,S2が、2つの照明光L1,L2の照射位置のずれ量dだけずれることとなる。
 照明ユニット6は、第1の波長を有する第1の照明光L1を一方のコア21aに入射し、第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の照明光L2を他方のコア22aに入射するように構成されている。第1の照明光L1および第2の照明光L2は、単一波長の連続波である。第1の波長および第2の波長は、例えば、532nmと440nmである。照明ユニット6は、例えば、第1の照明光L1と第2の照明光L2とをそれぞれ射出する2つの光源によって構成される。光源としては、導光効率に優れた単一波長の固体レーザーが好ましい。
 駆動ユニット7は、アクチュエータ4を駆動させる駆動信号をデジタル信号として生成する信号生成部71と、該信号生成部71によって生成された駆動信号をアナログ信号に変換するD/A変換部72a,72bと、該D/A変換部72a,72bの出力を増幅する信号増幅部73とを備えている。
 信号生成部71は、投光ファイバ2を振動させるX方向およびY方向についての2つの駆動信号を生成し、2つの駆動信号を別々のD/A変換部72a,72bに入力する。信号増幅部73は、D/A変換部72a,72bによって生成されたアナログ信号、つまり、駆動電圧を、アクチュエータ4の駆動に適した大きさまで増幅してアクチュエータ4に出力する。
 検出ユニット8は、各受光ファイバ3によって導光されてきた戻り光を波長によって分配する波長分波器(波長分岐機構)81と、該波長分波器81によって分配された各戻り光を検出して光電変換する2つの光検出器82a,82bとを備えている。
 波長分波器81は、入力された戻り光のうち、第1の波長を有する戻り光と第2の波長を有する戻り光を抽出して別々の光検出器82a,82bに出力する。
 光検出器82a,82bは、例えば、フォトダイオードや光電子増倍管である。各光検出器82a,82bは、検出した戻り光の光量に応じた大きさの光電流を各A/D変換部91a,91bに出力する。
 画像生成ユニット9は、各光検出器82a,82bから出力された光電流をデジタル信号に変換する2つのA/D変換部91a,91bと、該各A/D変換部91a,91bによって生成されたデジタル信号から2次元画像を生成する視差画像生成部92とを備えている。
 視差画像生成部92は、各A/D変換部91a,91bから受け取ったデジタル信号と、制御ユニット10から受け取った照射光L1,L2の走査位置の情報(後述)とに基づいて、2つの2次元画像を生成する。ここで、2つの2次元画像は、第1の照明光L1による走査領域S1からの戻り光から生成した画像と、第2の照明光L2による走査領域S2からの戻り光から生成した画像である。すなわち、2つの2次元画像は、2つの照明光L1,L2の照射位置のずれ量dに相当する量だけ視点が平行に移動した画像である。これら2つの2次元画像から視差画像を構成することができる。
 制御ユニット10は、信号生成部71に対して駆動信号の仕様、例えば、振動数や振幅などを指定する指定信号を出力するとともに、該指定信号の情報、つまり、照射光L1,L2の走査位置を含む情報を視差画像生成部92に出力する。
 また、制御ユニット10は、視差画像生成部92から受け取った2つの2次元画像を、立体視観察に適した状態に画像再構築しモニタ14に表示させる。これにより、操作者は、走査型内視鏡装置1によって画像生成された観察面Aを立体視観察することができる。
 この場合に、本実施形態によれば、2つの照明光L1,L2によって視差画像を取得する構成であっても、2つの照明光L1,L2を走査するアクチュエータ4が1つで済むので、挿入部5の細径化を図ることができるという利点がある。また、異なる波長の照明光L1,L2による観察面Aの画像が取得されるので、異なる波長帯域の光による同時観察が可能となる。例えば、第1の照明光L1を蛍光色素の励起光(例えば、近赤外光)に変更し、第2の励起光L2をRGBの3つの固体レーザーからの光を合波させた白色光に変更し、波長分波器81によって分配する戻り光の波長を適宜変更することにより、蛍光画像と白色光画像とを同時に観察することができる。
 なお、本実施形態においては、各コア21a,22aから照射される照明光L1,L2の波長が互いに異なることとしたが、これに代えて、偏光方向が互いに異なることとしてもよい。この場合には、照明ユニット6が、例えば、異なる偏光方向の光を抽出して各コア21a,22aに出力する2つの偏光素子を備える。また、観察面Aと受光面31との間には、各偏光方向の光を抽出する偏光分波器(図示略、偏光分岐機構)が備えられる。
 このようにしても、各走査領域S1,S2からの戻り光を区別して検出し、各走査領域S1,S2の画像を別々に生成することができる。また、第1の照明光L1および第2の照明光L2として同一波長の光を用いることが可能となる。
 また、本実施形態においては、投光ファイバ2が単一のコアを有する2つの光ファイバ21,22からなることとしたが、これに代えて、図5に示されるように、2つのコア23a,23bを有する1つの光ファイバ23からなっていてもよい。
 このようにしても、光軸に交差する方向にずれた位置を照射する2つの照明光を1つのアクチュエータ4によって同時に2次元走査して視差画像を得ることができる。
 また、本実施形態においては、2つの光ファイバ21,22の先端面に、各コア21a,22aからから射出された照明光L1,L2を平行光にまたはより小さいスポット径に集束する光学部材が接合されていてもよい。光学部材としては、例えば、図6に示されるように、GRIN(屈折率分布)レンズ12や、図7に示されるように、ボールレンズ13が用いられる。このようにすることで、視差画像の分解能を向上することができる。このようにして光学部材を備える場合には、照明光学系11が省略されていてもよい。
 また、本実施形態においては、照明光L1,L2として連続光を用いることとしたが、これに代えて、パルス光を用いることとしてもよい。
 このようにすることで、観察面Aに照明光L1,L2が照射される積算時間が短くなるので、観察面Aに照明光L1,L2が与える影響を低減することができる。例えば、蛍光観察の際には蛍光色素の褪色を防止することができる。また、第1の照明光L1と第2の照明光L2を時分割で観察面Aに照射する場合には、観察面Aにおける生体分子の挙動などの時間分解測定を行うこともできる。
 照明光L1,L2としてパルス光を用いる場合には、照明ユニット6が、2つの照明光L1,L2をパルスのタイミングをずらして各コア21a,22aに入射し、検出ユニット8が、パルスのタイミングに同期して戻り光を検出するように構成されていてもよい。この構成においては、照明光L1,L2の波長は同一であってもよく、異なっていてもよい。後者の場合は2つの異なる蛍光色素を用いた蛍光イメージングに適している。
 また、本実施形態においては、投光ファイバ2が2つコア21a,22aを備えることとしたが、これに代えて、3つ以上のコアを備えることとしてもよい。例えば、単一のコアを有する3つ以上の光ファイバの先端部分を互いに接合した場合でも、全てのコアからの照射光を走査するアクチュエータ4が1つ済むので、挿入部5の細径化を図りながら3つ以上の照明光による観察面Aの画像を取得することができる。
 1 走査型内視鏡装置
 2 投光ファイバ
 3 受光ファイバ
 4 アクチュエータ(駆動部)
 5 挿入部
 6 照明ユニット(照明部)
 7 駆動ユニット
 8 検出ユニット(検出部)
 9 画像生成ユニット(画像生成部)
 10 制御ユニット
 11 照明光学系
 12 GRINレンズ(光学部材)
 13 ボールレンズ(光学部材)
 14 モニタ
 21,22,23 光ファイバ(光ファイバ部材)
 21a,22a,23a,23b コア(コア部)
 31 受光面(受光部)
 71 信号生成部
 72a,72b D/A変換部
 73 信号増幅部
 81 波長分波器(波長分岐機構)
 82a,82b 光検出器
 91a,91b A/D変換部
 92 視差画像生成部
 A 観察面
 L1 第1の照明光
 L2 第2の照明光

Claims (7)

  1.  被検体内に挿入される細長い挿入部内に長手方向に沿って設けられ、基端側からそれぞれ導光した照明光をその先端から、前記照明光の光軸に交差する方向に互いにずれた位置に照射する少なくとも2つのコア部を有する光ファイバ部材と、
     該光ファイバ部材の長手方向に交差する2軸方向に少なくとも2つの前記コア部の先端部を一体的に振動させることにより前記照明光を2次元走査させる駆動部と、
     少なくとも2つの前記照明光の戻り光を共通して受光する受光部と、
     該受光部によって受光された少なくとも2つの前記戻り光を別々に検出する検出部と、
     該検出部によって検出された前記各戻り光を、前記駆動部による前記照明光の照射位置に基づいて画像化することにより各照明光の走査領域の画像を生成する画像生成部とを備える走査型内視鏡装置。
  2.  前記少なくとも2つのコア部から照射される前記照明光が、互いに異なる波長を有し、
     前記検出部が、前記受光部によって受光された戻り光を波長によって分岐する波長分岐機構と、該波長分岐機構によって分岐された各波長の戻り光を検出する少なくとも2つの光検出器とを備える請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
  3.  前記少なくとも2つのコア部から照射される前記照明光が、互いに異なる偏光方向を有し、
     前記検出部が、前記受光部によって受光された戻り光を偏光方向によって分岐する偏光分岐機構と、該偏光分岐機構によって分岐された各偏光方向の戻り光を検出する少なくとも2つの光検出器とを備える請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
  4.  前記少なくとも2つのコア部に該コア部の基端側から前記照明光を入射する照明部を備え、
     該照明部が、前記少なくとも2つのコア部に同時に前記照明光を入射する請求項2または請求項3に記載の走査型内視鏡装置。
  5.  前記少なくとも2つのコア部に該コア部の基端側から照明光を入射する照明部を備え、
     該照明部が、前記少なくとも2つのコア部に時分割で前記照明光を入射する請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
  6.  前記光ファイバ部材の先端側に設けられ、前記照明光を集束させる光学部材を備える請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
  7.  前記光ファイバ部材の振動に応じて前記戻り光が画像化されるように前記駆動部と前記画像生成部とを同期させる制御部を備える請求項1に記載の走査型内視鏡装置。
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