(57)【要約】      （修正有）【課題】組み立て性を損なうことなく光カプラをプロセッサの筐体内に収容することにより、コンパクトな光走査型内視鏡システム及びプロセッサを提供する。【解決手段】プロセッサ２０は、プロセッサ２０と光走査型内視鏡１０とを光学的に接続する光コネクタ３４を有する筐体２０１と、照明光を発する光源２３５と、観察光を受光する受光器２３６と、第１の光ファイバ２２２ｃと光学的に接続され照明光を光源２３５から第１の光ファイバ２２２ｃに導光すると共に第１の光ファイバ２２２ｃによって導光される観察光を受光器２３６に導光する光カプラ２２２と、光走査装置を制御し受光器２３６で受光された観察光に基づいて内視鏡画像を生成する制御回路と、電力を供給する電源２３４と、を有し、筐体２０１は、内部が少なくとも上下２段に分かれており、下段に電源２３４、光源２３５、受光器２３６及び光カプラ２２２を収容し、上段に制御回路を収容する。【選択図】図１
2014087515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を被写体上で所定の走査領域内で周期的に走査させる光走査装置を有し、被写体から放射される観察光を受光し出力する光走査型内視鏡と、
前記光走査型内視鏡に接続され、前記光走査型内視鏡に前記照明光を供給すると共に、前記光走査型内視鏡から出力される前記観察光を受光して内視鏡画像を生成し、外部に出力するプロセッサと、
を備える光走査型内視鏡システムであって、
前記光走査型内視鏡は、前記照明光を前記光走査装置に導光して出射すると共に、前記観察光を受光して前記プロセッサに導光する第１の光ファイバを有し、
前記プロセッサは、
該プロセッサと前記光走査型内視鏡とを光学的に接続する光コネクタを有する筐体と、
前記照明光を発する光源と、
前記観察光を受光する受光器と、
前記光源、前記受光器、及び前記第１の光ファイバと光学的に接続され、前記照明光を前記光源から前記第１の光ファイバに導光すると共に、前記第１の光ファイバによって導光される前記観察光を前記受光器に導光する光カプラと、
前記光走査装置を制御し、前記受光器で受光された観察光に基づいて前記内視鏡画像を生成する制御回路と、
前記光源、前記受光器、前記制御回路及び前記光走査型内視鏡に電力を供給する電源と、
を有し、
前記筐体は、内部が少なくとも上下２段に分かれており、下段に前記電源、前記光源、前記受光器及び前記光カプラを収容し、上段に前記制御回路を収容することを特徴とする光走査型内視鏡システム。
【請求項２】
前記光カプラは、該光カプラと前記第１の光ファイバとを前記光コネクタを介して光学的に接続する第２の光ファイバと、前記照明光を前記光源から前記第２の光ファイバに導光する第３の光ファイバと、前記第２の光ファイバによって導光される前記観察光を前記受光器に導光する第４の光ファイバと、を有し、
前記プロセッサは、前記光カプラが載置される板状部材を有し、
前記板状部材は、前記筐体の下段上方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光走査型内視鏡システム。
【請求項３】
前記板状部材は、前記第２の光ファイバが巻回される第１のボビンと、前記第３の光ファイバが巻回される第２のボビンと、前記第４の光ファイバが巻回される第３のボビンとを有することを特徴とする請求項２に記載の光走査型内視鏡システム。
【請求項４】
前記板状部材は、金属より形成され、前記電源から放射される電磁波を遮蔽するように、前記電源の上方に配置されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光走査型内視鏡システム。
【請求項５】
照明光を被写体上で周期的に走査させると共に前記被写体からの戻り光を受光して出力する光走査型内視鏡が接続されるよう構成され、前記光走査型内視鏡に前記照明光を供給すると共に、前記光走査型内視鏡からの前記戻り光を受光して内視鏡画像を生成するプロセッサであって、
内部が少なくとも上下２段に分かれ、更に下段が少なくとも上下２層に分かれた筐体を備え、
前記筐体の下段の下層には、
前記照明光を発する光源と、前記戻り光を受光する受光器と、を有する光電素子系と、
前記光電素子系に電力を供給する電源と、が収容され、
前記筐体の下段の上層には、前記光源及び前記受光器と前記光走査型内視鏡とを相互に接続して、前記照明光及び前記戻り光を伝達する光伝達手段が収容され、
前記筐体の上段には、前記光走査型内視鏡を制御し、前記受光器で受光された前記戻り光に基づいて前記内視鏡画像を生成する制御回路が収容されている、
ことを特徴とするプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査型内視鏡システム及びプロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
片持ち支持された光ファイバの一端（自由端）を共振させて、光ファイバの一端から放射される照明光を走査する光走査装置を用いて撮像を行う医療用の光走査型内視鏡システムが提案されている（特許文献１、特許文献２）。また、光走査型内視鏡システムの中には、特許文献２に記載されている光走査型共焦点内視鏡システムのように、光カプラを用いて光ファイバの他端に光源及び受光器を接続する構成により、光源から放射される照明光（励起光）と、この照明光（励起光）が照射された被写体から放射される反射光（蛍光）とを、１本の光ファイバにより伝送可能にしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６２９４７７５号明細書
【特許文献２】特開２０１２−１１０４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光走査型共焦点内視鏡システムのプロセッサ内には、例えば電源、光源、受光器及び各種制御回路といった多くの装置や部品が収容されている。そのため、無定形な複数の光ファイバを伴う光カプラをプロセッサ内に収容すると、プロセッサの組み立て作業やメンテナンス作業が著しく複雑化、非効率化するという問題がある。よって、光カプラはスコープ（光走査型内視鏡）の接続部内に収容せざるを得なかった。そのため、スコープの小型化が難しいという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、組み立て性が良好でありながら、小型化が可能な光走査型内視鏡システム及びプロセッサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る光走査型内視鏡システムは、照明光を被写体上で所定の走査領域内で周期的に走査させる光走査装置を有し、被写体から放射される観察光を受光し出力する光走査型内視鏡と、光走査型内視鏡に接続され、光走査型内視鏡に照明光を供給すると共に、光走査型内視鏡から出力される観察光を受光して内視鏡画像を生成し、外部に出力するプロセッサと、を備える光走査型内視鏡システムであって、光走査型内視鏡は、照明光を光走査装置に導光して出射すると共に、観察光を受光してプロセッサに導光する第１の光ファイバを有し、プロセッサは、プロセッサと光走査型内視鏡とを光学的に接続する光コネクタを有する筐体と、照明光を発する光源と、観察光を受光する受光器と、光源、受光器、及び第１の光ファイバと光学的に接続され、照明光を光源から第１の光ファイバに導光すると共に、第１の光ファイバによって導光される観察光を受光器に導光する光カプラと、光走査装置を制御し、受光器で受光された観察光に基づいて内視鏡画像を生成する制御回路と、光源、受光器、制御回路及び光走査型内視鏡に電力を供給する電源と、を有し、筐体は、内部が少なくとも上下２段に分かれており、下段に電源、光源、受光器及び光カプラを収容し、上段に制御回路を収容することを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、組み立て性を損なうことなく、光カプラをプロセッサの筐体内に収容することができ、これにより、コンパクトな光走査型内視鏡システムが実現する。
【０００８】
また、光カプラは、光カプラと第１の光ファイバとを光コネクタを介して光学的に接続する第２の光ファイバと、照明光を光源から第２の光ファイバに導光する第３の光ファイバと、第２の光ファイバによって導光される観察光を受光器に導光する第４の光ファイバと、を有し、プロセッサは、光カプラが載置される板状部材を有し、板状部材は、筐体の下段上方に配置される構成としてもよい。
【０００９】
このような構成によれば、光配線系（光カプラ及び光ファイバ）の配線・接続作業をより効率的かつ確実に行うことが可能になる。
【００１０】
また、板状部材は、第２の光ファイバが巻回される第１のボビンと、第３の光ファイバが巻回される第２のボビンと、第４の光ファイバが巻回される第３のボビンとを有する構成としてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、光ファイバの余長の取り回しが容易になり、光配線系の配線・接続作業を更に効率的かつ確実に行うことが可能になる。
【００１２】
また、板状部材は、金属より形成され、電源から放射される電磁波を遮蔽するように、電源の上方に配置される構成としてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、電源が発生する電磁波に起因する制御回路の誤動作等が防止される。
【００１４】
本発明の一形態に係るプロセッサは、照明光を被写体上で周期的に走査させると共に被写体からの戻り光を受光して出力する光走査型内視鏡が接続されるよう構成され、光走査型内視鏡に照明光を供給すると共に、光走査型内視鏡からの戻り光を受光して内視鏡画像を生成するプロセッサであって、内部が少なくとも上下２段に分かれ、更に下段が少なくとも上下２層に分かれた筐体を備え、筐体の下段の下層には、照明光を発する光源と、戻り光を受光する受光器と、を有する光電素子系と、光電素子系に電力を供給する電源と、が収容され、筐体の下段の上層には、光源及び受光器と光走査型内視鏡とを相互に接続して、照明光及び戻り光を伝達する光伝達手段が収容され、筐体の上段には、光走査型内視鏡を制御し、受光器で受光された戻り光に基づいて内視鏡画像を生成する制御回路が収容されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態に係る光走査型内視鏡システム及びプロセッサは、組み立て性が良好でありながら、小型化が可能という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る光走査型共焦点内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】プロセッサの筐体の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施形態に係る光走査型共焦点内視鏡装置（光走査型内視鏡システム）１の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の光走査型共焦点内視鏡装置１は、薬剤が投与された生体組織にレーザ光を照射し、その生体組織から発せられる蛍光のうち、共焦点光学系の焦点位置と共役の位置に配置されたピンホールを介した成分のみを抽出することにより、その生体組織を、通常の内視鏡光学系によって得られる観察像より高倍率で観察可能にするものである。図１に示すように、光走査型共焦点内視鏡装置１は、スコープ（光走査型共焦点内視鏡）１０、プロセッサ２０及びモニタ５０を備えている。プロセッサ２０は、スコープ１０の動作を制御すると共に、スコープ１０に励起光を供給し、スコープ１０が集光した被写体からの蛍光を検出して、その検出結果に基づいて蛍光観察像を生成してモニタ５０に表示させる。
【００１９】
スコープ１０は、患者の体内に挿入される挿入部１０ａと、プロセッサ２０に接続される接続部１０ｂを有している。スコープ１０は、接続部１０ｂに設けられた電気コネクタ３２及び光コネクタ３４を介してプロセッサ２０に着脱自在に接続されている。なお、本実施形態では、電気コネクタ３２及び光コネクタ３４は、互いに平行且つ近接して（又は一体に）設けられており、スコープ１０をワンタッチで着脱できるように構成されている。挿入部１０ａの先端にはスキャナ１１が設けられており、接続部１０ｂ内にはスコープ基板１２が配置されている。スコープ基板１２は、プロセッサ２０からの指令に基づいてスキャナ１１の動作を制御する制御回路が実装された基板である。また、スコープ１０内には、接続部１０ｂから挿入部１０ａの先端部に至るスコープ１０の略全長に渡ってＳＭＦ（Single Mode Fiber）１３が配線されている。
【００２０】
ＳＭＦ１３の一端は、スキャナ１１の内部に収容され、片持ち支持されている。また、ＳＭＦ１３の他端は、光コネクタ３４によりプロセッサ２０に接続されている。ＳＭＦ１３は、プロセッサ２０から供給された励起光をスキャナ１１へ導光すると共に、スキャナ１１が集光した蛍光をプロセッサ２０へ導光する。
【００２１】
スキャナ１１は、その先端部に集光レンズ（不図示）を備えており、スキャナ１１の内部に収容されたＳＭＦ１３の一端から放射される励起光（照明光）を集光して被写体に照射すると共に、被写体から放射される蛍光（観察光）を集光してＳＭＦ１３に導光する。
【００２２】
励起光はＳＭＦ１３の直径数μのコアに閉じ込められるため、励起光が出射するＳＭＦ１３のコアの一端は点光源として機能する。また、ＳＭＦ１３のコアの一端と励起光の集光点とは共役の関係にあるため、集光点において発生した蛍光のみがＳＭＦ１３のコアに集光される。そのため、空間解像度及びコントラストが高く、ボケの少ない内視鏡観察が可能になる。
【００２３】
スキャナ１１は、ＳＭＦ１３の一端部（自由端部）を片持ち支持して、半径方向に揺動させる走査用アクチュエータ（不図示）を備えている。スキャナ１１は、走査用アクチュエータを駆動して、ＳＭＦ１３の自由端部を半径方向に揺らして共振させることにより、スキャナ１１の光軸と垂直な平面内（被写体上の走査領域内）で集光点を周期的に２次元走査する。２次元走査中、スキャナ１１が集光した蛍光の強度がプロセッサ２０によって所定のサンプリング間隔で取得され、各サンプリング期間に取得された蛍光の強度と対応する集光点の走査位置に基づいて内視鏡画像（走査画像）が生成される。
【００２４】
また、スキャナ１１は、走査用アクチュエータを光軸方向（深度方向）に移動させる深度方向アクチュエータを備えており、光走査型共焦点内視鏡装置１は所定間隔で走査面の深度を変えながら取得した複数の走査画像に基づいて三次元断層画像を生成することができる。
【００２５】
次に、プロセッサ２０の構成について説明する。図１に示すように、プロセッサ２０は、メイン基板２１２、ＳＢＣ（Single Board Computer）２１３、光カプラ２２２、ＡＣインレット２３２、主電源スイッチ２３３、直流電源装置（以下、単に「電源」という。）２３４、レーザ２３５及び受光器２３６を備えている。
【００２６】
ＡＣインレット２３２には、図示しないＡＣコードが接続され、交流電力が給電される。直流定電圧電源装置である電源２３４の入力ポートは、主電源スイッチ２３３を介してＡＣインレット２３２に接続されている。電源２３４は、交流電圧（商用電圧）を直流電圧に変換して、メイン基板２１２、レーザ２３５及び受光器２３６に供給する。
【００２７】
レーザ２３５は、患者の体腔内に投与された薬剤を励起させる励起光（例えば、青色の光）を発生する半導体レーザ装置である。
【００２８】
受光器２３６は、スコープ１０が集光した被写体からの蛍光を検出する光電子倍増管（不図示）と、光電子倍増管の信号出力を増幅して所定のサンプリング間隔でデジタル信号に変換するＰＭＴ信号処理回路（不図示）を備えており、検出された蛍光の強度を示すデジタル信号をメイン基板２１２の制御回路に出力する。
【００２９】
光カプラ２２２は、１つの共通ポート（ＳＭＦ２２２ｃ）と、２つの分岐ポート（ＳＭＦ２２２ａ、ＳＭＦ２２２ｂ）を有する光方向性結合器である。ＳＭＦ２２２ａは光コネクタ３５を介してレーザ２３５に、ＳＭＦ２２２ｂは光コネクタ３６を介して受光器２３６に、また、ＳＭＦ２２２ｃは光コネクタ３４を介してスコープ１０のＳＭＦ１３に、それぞれ接続されている。光カプラ２２２は、レーザ２３５から一方の分岐ポート（ＳＭＦ２２２ａ）に入力された励起光をスコープ１０が接続された共通ポート（ＳＭＦ２２２ｃ）のみに出力し、スコープ１０から共通ポート（ＳＭＦ２２２ｃ）に入力された蛍光を受光器２３６が接続された他方の分岐ポート（ＳＭＦ２２２ｂ）のみに出力する。
【００３０】
メイン基板２１２は、プロセッサ２０の各部及びスコープ１０の動作を統合的に制御する制御回路が実装された基板である。メイン基板２１２には、レーザ２３５、受光器２３６及びＳＢＣ２１３が接続されると共に、電気コネクタ３２を介してスコープ１０が接続されている。メイン基板２１２は、スコープ１０と受光器２３６にタイミング信号を供給し、スキャナ１１による集光点の走査と受光器２３６によるサンプリングとを同期させて、各サンプリング期間に取得された蛍光の強度をそのサンプリング期間に対応する画素の値とすることで内視鏡画像（走査画像）を生成する。また、所定の時間間隔で走査面の深度を変えながらスキャナ１１を走査させて取得した複数の走査画像に基づいて三次元断層画像が生成される。
【００３１】
図２は、プロセッサ２０の筐体２０１の側断面図である。筐体２０１は内部に中板２１１を備えており、筐体２０１の内部は中板２１１によって上段２１０と下段２２０、２３０に分けられている。後述するように、下段２２０、２３０には主に電源系と光学系が収容され、上段２１０には主に制御系が収容されている。
【００３２】
また、中板２１１の下面（底板２３１と対向する面）には板状部材である光配線トレイ２２１が取り付けられている。以下の説明において、下段２２０、２３０のうち、光配線トレイ２２１及びそれよりも上側を上層２２０と呼び、光配線トレイ２２１よりも下側を下層２３０と呼ぶ。上層２２０には、光学系のうちの光配線系（光伝達系）若しくは光受動部品が主に収容されており、下層２３０には、電源系と、光学系のうちの光能動部品（光電素子系）が主に収容されている。
【００３３】
なお、図１においては、構成要素間の接続関係が明確になるように、筐体２０１の底板２３１、中板２１１及び光配線トレイ２２１が横並びに図示されているが、実際には、図２に示すように、底板２３１、中板２１１及び光配線トレイ２２１は、互いに間隔を空けて上下に並べて配置されている。
【００３４】
図１及び図２に示すように、制御系（メイン基板２１２、ＳＢＣ２１３）は、中板２１１の上面に取り付けられて上段２１０に収容されている。
【００３５】
また、電源系（ＡＣインレット２３２、主電源スイッチ２３３、電源２３４）と光学系のうちの光能動部品（レーザ２３５、受光器２３６）は、下段の下層２３０に収容されている。なお、主電源スイッチ２３３とＡＣインレット２３２は、筐体２０１のフロントパネル（不図示）とバックパネル（不図示）にそれぞれ取り付けられており、電源２３４、レーザ２３５及び受光器２３６は、筐体２０１の底板２３１に取り付けられている。
【００３６】
また、光学系のうちの光配線系（光カプラ２２２、ＳＭＦ２２２ａ〜２２２ｃ）は、光配線トレイ２２１の上面に取り付けられ、下段の上層２２０に収容されている。光配線トレイ２２１には、３個のボビン２２３ａ〜２２３ｃが設けられており、各ボビン２２３ａ〜２２３ｃには、ＳＭＦ２２２ａ〜２２２ｃの余長がそれぞれ巻き付けられている。
【００３７】
このように、中板２１１とは別に光配線トレイ２２１を設けることにより、光配線系の収容に必要なスペースの分だけ中板２１１の面積を削減し、これにより筐体２０１の設置面積を小さくしている。また、中板２１１とは別に光配線系を収容するための光配線トレイ２２１を設けることにより、複雑かつデリケートな光ファイバの配線・接続作業を効率的に行うことが可能になると共に、プロセッサ２０の組み立て作業時に発生する光ファイバの断線が大幅に減少し、組み立てコストの著しい改善が達成される。また、光配線トレイ２２１にボビン２２３ａ〜２２３ｃを設けることにより、光ファイバの配線・接続作業中の余長の取り回しが更に格段に容易になる。
【００３８】
本実施形態の光配線トレイ２２１は、電気的にグラウンドに接続されたアルミニウム板から形成されており、静電遮蔽機能（シールド機能）を有している。図１において、底板２３１の左半分に施されたハッチングは、光配線トレイ２２１の底板２３１上への投影を示している。図１に示すように、光配線トレイ２２１は、電源２３４の上方を覆うように配置されるため、主に制御系から構成された上段２１０を電源２３４が発生する電磁ノイズから遮蔽することができる。
【００３９】
なお、本実施形態においては、光配線系（光カプラ２２２、ＳＭＦ２２２ａ〜２２２ｃ）が光配線トレイの上面（電源と反対側の面）に配置されているが、光配線系は外部からの電磁波による影響を受けないため、光配線系を光配線トレイの下面（電源に対向する面）に設けた構成としてもよい。
【００４０】
このように、本実施形態では、従来はスコープの接続部内に収容されていた光カプラをプロセッサ内の光配線トレイ２２１に収容することにより、スコープの小型化を実現し、かつ筐体２０１の設置面積も小さく抑えている。また、光配線系を収容するための光配線トレイ２２１を設けることにより、複雑かつデリケートな光ファイバの配線・接続作業を容易にしている。
【００４１】
以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、上記の実施形態においては、光配線トレイ２２１が中板２１１に取り付けられているが、筺体２０１の側壁に直接取り付けた構成としてもよい。
【００４２】
また、上記の実施形態では、アルミニウム板から形成された光配線トレイ２２１が使用されているが、静電遮蔽機能を有していれば、他の材料（例えば、銅板や鉄板等の別種の金属板、金属網、金属膜をコーティングした樹脂、導電性樹脂）から形成された光配線トレイを使用してもよい。
【００４３】
また、上記の実施形態は、被写体に励起光を照射して、被写体から放射される蛍光の像を観察する光走査型共焦点内視鏡装置に本発明を適用した例であるが、白色光や所定波長域（例えばヘモグロビンの吸収が少ない波長域）の照明光を被写体に照射して、被写体から放射される反射光の像を観察する通常の内視鏡に本発明を適用することもできる。
【００４４】
また、上記の実施形態は、励起光（照明光）が出射し、且つ、蛍光（反射光）が入射するＳＭＦ１３のコアの先端と集光点が共役の関係にある共焦点内視鏡に本発明を適用した例であるが、本発明はこの構成に限定されず、光カプラを備えた非共焦点の光走査型内視鏡にも適用することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１  光走査型共焦点内視鏡装置（光走査型内視鏡システム）
１０  スコープ
２０  プロセッサ
５０  モニタ
２０１  筐体
２１０  上段
２１１  中板
２１２  メイン基板
２１３  ＳＢＣ
２２０  下段（上層）
２２１  光配線トレイ
２２２  光カプラ
２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ  ボビン
２３０  下段（下層）
２３１  底板
２３４  電源
２３５  レーザ
２３６  受光器
【図１】
2014087515.tif 000003
【図２】
2014087515.tif 000004