(57)【要約】【課題】小型で簡単に高速な光路の切り替えを可能とする光走査デバイス、光走査型観察装置および光走査型表示装置を提供する。【解決手段】光操作デバイス１０は、光源部３０からの光を導光する照明用光ファイバ１１と、電気信号を印加することにより電磁力により照明用光ファイバ１１の出射端部を駆動する駆動部２１であって、電気信号の交流成分により前記出射端部を振動駆動し、電気信号の直流成分により前記出射端部の振動中心を変位させる駆動部２１と、光ファイバから出射した光を対象物に向けてそれぞれ照射する複数の光学系２５、２６とを備える。電気信号の直流成分により、出射端部の振動中心を変位させることにより、複数の光学系２５、２６うちの一つを選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を導光する光ファイバと、
電気信号を印加することにより電磁力により前記光ファイバの出射端部を駆動する駆動部であって、前記電気信号の交流成分により前記出射端部を振動駆動し、前記電気信号の直流成分により前記出射端部の振動中心を変位させる駆動部と、
前記光ファイバから出射した光を対象物に向けて照射するための複数の光学系とを備え、
前記駆動部が前記出射端部の前記振動中心を変位させることにより、前記複数の光学系の一つを選択することを特徴とする光走査デバイス。
【請求項２】
前記光源を複数の異なる光源から選択可能としたことを特徴とする請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項３】
前記複数の異なる光源は、カラー画像の構成に必要な赤色、緑色、青色の光源と、レーザ治療用の光源とを含むことを特徴とする請求項２に記載の光走査デバイス。
【請求項４】
前記複数の光学系は、前記対象物に向けて照射する光の照射方向がそれぞれ異なる少なくとも２つの光学系を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光走査デバイス。
【請求項５】
前記光ファイバの前記出射端部は、前記電気信号を印加しない場合は、前記複数の光学系の何れか１つの光軸上に配置されることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の光走査デバイス。
【請求項６】
前記光ファイバの出射端部は、前記電気信号を印加しない場合は、前記複数の光学系の各光軸の重心位置に配置されることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の光走査デバイス。
【請求項７】
前記複数の光学系の少なくとも２つは、前記光ファイバからの光を、同一の方向であって、異なる位置に集光させることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の光走査デバイス。
【請求項８】
前記複数の光学系の少なくとも一つは、対象物に対して前記光ファイバから出射した光を照射し、該光の照射により前記対象物から得られる光を検出する検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の光走査デバイス。
【請求項９】
前記検出部は、前記対象物から得られた光を受光素子へ導光する検出用光ファイバを含んで構成されることを特徴とする請求項８に記載の光走査デバイス。
【請求項１０】
前記検出部は、前記の光学系の近傍に設けられた、受光素子を含んで構成されることを特徴とする請求項８に記載の光走査デバイス。
【請求項１１】
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前記光走査型観察装置の先端部に導光する光ファイバと、
電気信号を印加することにより電磁力により前記光ファイバの出射端部を駆動する駆動部であって、前記電気信号の交流成分により前記出射端部を振動駆動し、前記電気信号の直流成分により前記出射端部の振動中心を変位させる駆動部と、
前記光ファイバから出射した光を前記対象物に向けて照射するための複数の光学系と
前記光の照射により前記対象物から得られる光を、前記先端部で受光して検出する検出部とを備え、
前記駆動部が前記出射端部の前記振動中心を変位させることにより、前記複数の光学系の一つを選択することを特徴とする光走査型観察装置。
【請求項１２】
光源と、
前記光源からの光を導光する光ファイバと、
電気信号を印加することにより電磁力により前記光ファイバの出射端部を駆動する駆動部であって、前記電気信号の交流成分により前記出射端部を振動駆動し、前記電気信号の直流成分により前記出射端部の振動中心を変位させる駆動部と、
前記光ファイバから出射した光を対象物に向けて照射するための複数の光学系と、
前記駆動部が前記出射端部の前記振動中心を変位させることにより、前記複数の光学系の一つを選択するとともに、前記光源は表示すべき画像に基づき前記光ファイバの振動位置に応じた光を出力することにより、前記対象物に画像を表示することを特徴とする光走査型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査デバイス、光走査型観察装置および光走査型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを振動駆動して、試料の画像観察や画像投影を行う光走査デバイスとして、医療用や工業用の内視鏡、レーザ走査顕微鏡、および、小型プロジェクタ等が知られている。これらの装置で、一つの装置で観察方向または投影方向を切り替えることや、観察距離または投影距離を変えることなど、様々な使用環境やニーズに対応することができると便利である。
【０００３】
例えば、医療用の内視鏡では、被験者の体腔内に挿入された際に、直視観察と側視観察等の異なる方向の視野による観察や、画像による観察とレーザ治療との切り替えを、同じ内視鏡を用いて内視鏡を挿入し直すことなくできることが好ましい。特に、心嚢内視鏡などでは、細径内視鏡を心臓の狭い側面に沿って這わせて観察をするため、通常の内視鏡のアングル機構を操作して側方を観察することは難しい。また、内視鏡を用いたレーザ治療を行うには、画像観察をするのみならず、治療用のレーザの照射（レーザアブレーション）ができることが必要となる。
【０００４】
このため、内視鏡先端部に、直視用対物レンズと側視用対物レンズとを別々に配置し、光ファイバからの照明光を、駆動可能なミラーを用いて、直視用対物レンズに向けた光路と側視用対物レンズに向けた光路との間で光路を切り替えることが可能な光走査型内視鏡（例えば、特許文献１参照）が知られている。また、光ファイバの先端に複数の観察用光路を設けるとともに、光ファイバの振動中心を変位させる機械的な機構を設けて、光路の切り替えを行う走査型内視鏡（例えば、特許文献２参照）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３７５１２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０４２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、ミラーの位置の切替機構や固体撮像素子を実装するために、内視鏡の直径が大きくなると共に光路の切替え時間が長くなるという問題点がある。また、上記特許文献２に記載の装置では、内視鏡の先端部に設けられる機械的な機構が大型となるため、内視鏡のスコープレイアウトに制約が生じると共に光路の切替え自体が難しいという問題点がある。
【０００７】
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、小型で簡単に高速な光路の切り替えを可能とする光走査デバイス、光走査型観察装置および光走査型画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する光走査デバイスの発明は、
光源からの光を導光する光ファイバと、
電気信号を印加することにより電磁力により前記光ファイバの出射端部を駆動する駆動部であって、前記電気信号の交流成分により前記出射端部を振動駆動し、前記電気信号の直流成分により前記出射端部の振動中心を変位させる駆動部と、
前記光ファイバから出射した光を対象物に向けて照射するための複数の光学系とを備え、
前記駆動部が前記出射端部の前記振動中心を変位させることにより、前記複数の光学系の一つを選択することを特徴とするものである。
【０００９】
好適には、前記光源を複数の異なる光源から選択可能とすることができる。さらに、前記複数の異なる光源は、カラー画像の構成に必要な赤色、緑色、青色の光源と、レーザ治療用の光源とを含んでも良い。
【００１０】
また、前記複数の光学系は、前記対象物に向けて照射する光の照射方向がそれぞれ異なる少なくとも２つの光学系を含むように構成しても良い。
【００１１】
前記光ファイバの前記出射端部は、前記電気信号を印加しない場合は、前記複数の光学系の何れか１つの光軸上に配置されるか、あるいは、前記光ファイバの出射端部は、前記電気信号を印加しない場合は、前記複数の光学系の各光軸の重心位置に配置される。
【００１２】
また、前記複数の光学系の少なくとも２つは、前記光ファイバからの光を、同一の方向であって、異なる位置に集光させるように構成しても良い。
【００１３】
さらに、前記複数の光学系の少なくとも一つは、対象物に対して前記光ファイバから出射した光を照射し、該光の照射により前記対象物から得られる光を検出する検出部をさらに備えても良い。その場合、好適には、前記検出部は、前記対象物から得られた光を受光素子へ導光する検出用光ファイバを含んで構成されるか、または、前記検出部は、前記の光学系の近傍に設けられた、受光素子を含んで構成される。
【００１４】
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前記光走査型観察装置の先端部に導光する光ファイバと、
電気信号を印加することにより電磁力により前記光ファイバの出射端部を駆動する駆動部であって、前記電気信号の交流成分により前記出射端部を振動駆動し、前記電気信号の直流成分により前記出射端部の振動中心を変位させる駆動部と、
前記光ファイバから出射した光を前記対象物に向けて照射するための複数の光学系と
前記光の照射により前記対象物から得られる光を、前記先端部で受光して検出する検出部とを備え、
前記駆動部が前記出射端部の前記振動中心を変位させることにより、前記複数の光学系の一つを選択することを特徴とするものである。
【００１５】
上記目的を達成する光走査型画像表示装置の発明は、
光源と、
前記光源からの光を導光する光ファイバと、
電気信号を印加することにより電磁力により前記光ファイバの出射端部を駆動する駆動部であって、前記電気信号の交流成分により前記出射端部を振動駆動し、前記電気信号の直流成分により前記出射端部の振動中心を変位させる駆動部と、
前記光ファイバから出射した光を対象物に向けて照射するための複数の光学系と、
前記駆動部が前記出射端部の前記振動中心を変位させることにより、前記複数の光学系の一つを選択するとともに、前記光源は表示すべき画像に基づき前記光ファイバの振動位置に応じた光を出力することにより、前記対象物に画像を表示することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電気信号を印加することにより電磁力により光ファイバの出射端部を駆動する駆動部であって、電気信号の交流成分により出射端部を振動駆動し、電気信号の直流成分により出射端部の振動中心を変位させる駆動部を設け、出射端部の振動中心を変位させることにより、複数の光学系の一つを選択するようにしたので、小型で且つ簡単に高速な光路の切り替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施の形態に係る光走査デバイスの一例である光走査型内視鏡装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の光走査型内視鏡本体を概略的に示す概観図である。
【図３】図２の光走査型内視鏡本体の先端部の断面図である。
【図４】図３の光走査型内視鏡本体の先端部のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】図３の駆動部の変形例を示す斜視図である。
【図６】図３の光走査型内視鏡本体の先端部をｚ軸方向からみた図である。
【図７】図１の光走査型内視鏡装置の光源部の概略構成を示す図である。
【図８】図１の光走査型内視鏡装置の検出部の概略構成を示す図である。
【図９】光ファイバの先端部をｙ軸方向に駆動する駆動信号の例を示す図である。
【図１０】第２実施の形態に係る光走査型内視鏡の先端部を示す図である。
【図１１】第３実施の形態に係る光走査型内視鏡の先端部を説明する図である。
【図１２】第３実施の形態に係る光走査型内視鏡の変形例の先端部を説明する図である。
【図１３】第４実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の先端部のｘｙ平面による断面図である。
【図１４】図１３の光走査型内視鏡装置の先端部のＢ−Ｂ’断面図である。
【図１５】図１３の光走査型内視鏡装置の先端部の側面図である。
【図１６】第５実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の先端部の側面図である。
【図１７】第６実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の先端部の断面図である。
【図１８】第７実施の形態に係る光走査型画像表示装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る光走査デバイスの一例である光走査型内視鏡装置の概略構成を模式的に示す図である。光走査型内視鏡装置１０は、光走査型内視鏡本体２０と、光源部３０と、検出部４０と、駆動電流生成部５０と、制御部６０と、表示部６１と入力部６２とを含んで構成される。光源部３０と光走査型内視鏡本体２０との間はシングルモードファイバである照明用光ファイバ１１により光学的に接続され、検出部４０と光走査型内視鏡本体２０との間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により光学的に接続されている。また、駆動電流制御部５０と光走査型顕微鏡本体２０との間、並びに、制御部６０と光源部３０、検出部４０、駆動電流生成部５０、表示部６１及び入力部のそれぞれとの間は、配線ケーブルにより接続されている。
【００２０】
照明用光ファイバ１１、検出用光ファイバ１２および駆動電流生成部５０と光走査型内視鏡本体２０とを接続する配線ケーブル１３は、光走査型内視鏡本体２０内を先端部２４まで導かれる。照明用光ファイバ１１は、光走査型内視鏡本体２０の先端部２４内に照明光の出射端部（照明用光ファイバ１１の光源からの光を出射させる先端部）が揺動可能に保持される。また、配線ケーブル１３は、先端部２４内の駆動部２１に接続され、照明用光ファイバ１１の先端を振動駆動させることができる。さらに、先端部２４内には照明用光ファイバ１１から射出された光を外部に向けて照射するための2つの光学系、すなわち、直視光学系２５および側視光学系２６を備える。照明用光ファイバ１１は、直視光学系２５または側視光学系２６を介して、観察対象物１００に照明用のレーザ光を照射することができる。直視光学系２５および側視光学系２６から使用する光学系を選択する方法については後述する。検出用光ファイバ１２は、入射端部を先端部２４の表面上に観察対象物１００からの光を入射させるように配列される。
【００２１】
図２は、光走査型内視鏡本体２０を概略的に示す概観図である。光走査型内視鏡本体２０は、操作部２２および操作部２２の一端から延びる挿入部２３を備える。操作部２２には、光源部３０からの照明用光ファイバ１１、検出部４０からの検出用光ファイバ１２、および、駆動電流生成部５０からの配線ケーブル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、操作部２２を通り、挿入部２３内部を通じて挿入部２３の先端の先端部２４（図２における破線部内の部分）まで導かれている。
【００２２】
図３は、図２の光走査型内視鏡本体２０の先端部２４の断面図である。挿入部２３を通ってきた照明用光ファイバ１１は、照明用光ファイバ支持部２７により支持され、先端部２４の空洞内で揺動可能に保持される。照明用光ファイバ１１の揺動部可能な先端部分の一部には、照明用光ファイバ１１の長手方向に着磁された永久磁石７１が取り付けられている。永久磁石７１は、円柱状の磁石の軸に沿って照明用光ファイバ１１を貫通させるための貫通孔を設けたものである。また、永久磁石７１の一方の極と対向する先端部２４の内側面には、偏向磁場発生用の４つのシート状の電磁コイル７２が配置されている。
【００２３】
図４は、図３の光走査型内視鏡本体２０の先端部２４のＡ−Ａ’断面図である。シート状の電磁コイル７２ａおよび７２ｃは、光走査型内視鏡本体２０を通る照明用光ファイバ１１の光軸方向をｚ軸方向としたとき、ｚ軸方向に直交するｙ軸方向にそれぞれ対向して配置される。また、電磁コイル７２ｂおよび７２ｄは、ｙ軸およびｚ軸方向に直交するｘ軸方向にそれぞれ対向して配置される。なお、電磁コイル７２ａ〜７２ｄは、配線ケーブル１３（図３，４において図示せず）に接続されている。また、図１の駆動部２１は、永久磁石７１と電磁コイル７２ａ〜７２ｄとを含んで構成される。
【００２４】
なお、永久磁石７１と電磁コイル７２ａ〜７２ｄは、図５に示すように角型チューブ７３のような部材を用いて配置しても良い。図５は、駆動部２１の変形例を示す斜視図である。ここで、照明用光ファイバ支持部２７には、角型チューブ７３の一端部が取り付けられる。角型チューブ７３の内側には、永久磁石７１が取り付けられた照明用光ファイバ１１が揺動部可能に配置される。また、永久磁石７１の一方の極と対向する部分の角型チューブ７３の各側面には、電磁コイル７２ａ〜７２ｄが設けられている。
【００２５】
また、図３に示すように、照明用光ファイバ１１の出射端部の前方（すなわち、光走査型内視鏡本体２０の先端部２４のさらに先端部分）には、直視光学系２５と側視光学系２６とが、内壁部２８に隔てられてｙ軸方向に並んで設けられている。直視光学系２５は、直列した複数のレンズにより構成されており、照明用光ファイバ１１から射出されこの直視光学系２５に入射する照明光を対物レンズ７５からｚ軸方向に射出する。一方、側視光学系２６は、複数のレンズとｚ軸方向の光をｙ軸方向に反射させるミラー２９とを含んで構成され、照明用光ファイバ１１から射出されこの側視光学系２６に入射する照明光を対物レンズ７６からｙ軸方向に射出する。
【００２６】
図６は、先端部２４をｚ軸方向から見た図を示す。直視光学系２５の対物レンズ７５および側視光学系２６の対物レンズ７６の外周に沿って、複数の検出用光ファイバ１２の入射端部が配置される。複数の検出用光ファイバ１２は、図３，図４に示すように、光走査型内視鏡２０の先端部２４の外周部を通り、光走査型内視鏡本体２０内で束ねられて検出部４０へ接続される。
【００２７】
図７は、図１の光走査型内視鏡装置１０の光源部３０の概略構成を示す図である。光源部３０は、それぞれ、赤、緑および青の三原色のＣＷ（連続発振）レーザ光を射出する赤色光源３１、緑色光源３２、青色光源３３と、レーザ治療を行うための治療用光源３４と、各光源からの光を合波する合波部３５と、合波部で合波された光を照明用光ファイバ１１に導光するための本体接続部３６とを備える。赤色光源３１、緑色光源３２および青色光源３３としては、例えば、それぞれの波長が６４０ｎｍ、５３２ｎｍおよび４４５ｎｍの半導体レーザを使用することができる。また、治療用光源３４は、上記と異なる波長の光を射出する光源であり、例えば紫外線（〜４０５ｎｍ）レーザである。また、合波部３５は、ダイクロイックミラーやファイバコンバイナ等を含んで構成される。さらに、本体接続部３６は、ファイバコネクタ（ＦＣ）またはファイバカップリングレンズ等を用いて構成される。なお、赤色光源３１、緑色光源３２、青色光源３３および治療用光源３４は、配線ケーブルにより制御部６０と接続されている。
【００２８】
図８は、図１の光走査型内視鏡装置１０の検出部４０の概略構成を示す図である。検出部４０は、それぞれ、赤、緑および青の波長の光を検出する赤色受光器４１、緑色受光器４２、青色受光器４３と、被検出光を各色の光に分波するための分波部４５と、検出用光ファイバ１２からの被検出光を検出部４０内に導光する本体接続部４６とを備える。赤色受光器４１、緑色受光器４２及び青色受光器４３としては、例えば、各色の波長に対応したフィルタを備えたフォトダイオードを用いることができる。また、分波部４５は、ダイクロイックミラーや回折格子等を用いて構成することができる。また、本体接続部４６は、ファイバコネクタ（ＦＣコネクタ）やファイバカップリングレンズを用いて構成することができる。なお、赤色受光器４１、緑色受光器４２および青色受光器４３の出力は、制御部６０と配線ケーブルで接続されている。
【００２９】
さらに、図１の制御部６０は、光源部３０、検出部４０および駆動電流生成部５０を同期制御するとともに、検出部４０により出力された電気信号を処理して、画像を合成し表示部６１に表示する。また、入力部６２から、光走査型内視鏡装置１０に、走査速度や表示画像の明るさ等、種々の設定を行うことができる。
【００３０】
以上のような構成により、制御部６０の制御のもとで、光源部３０では赤色光源３１、緑色光源３２、青色光源３３および治療用光源３４の何れか一つ以上を、合波部３５を経由して、照明用光ファイバ１１を介して、光走査型内視鏡本体２０の先端部２４まで導光し、照明用光ファイバ１１の先端から出射させることができる。また、駆動電流生成部５０により配線ケーブル１３を介して駆動部２１を構成する電磁コイル７２ａ〜７２ｄに電流を印加し、これによって生じる磁場により永久磁石７１に磁力が作用する。例えば、永久磁石７１のＮ極がｙ軸方向に対向して配置された電磁コイル７２ａ、７２ｃの間に挟まれ、電磁コイル７２ａおよび７２ｃに直流電流を印加してｙ軸方向の磁界を生じさせた場合、永久磁石７１にはｙ軸方向の力が作用する。これにより、照明用光ファイバ１１の出射端部は、永久磁石７１が受ける磁力と照明用光ファイバ１１の復元力とが均衡する位置まで瞬時に変位する。
【００３１】
一方、同様に、制御部６０の制御のもとで駆動電流生成部５０から配線ケーブル１３を介して、ｙ軸方向に対向する電磁コイル７２ａ、７２ｃおよびｘ軸方向に対向する電磁コイル７２ｂ、７２ｄに、それぞれ、振動電流を印加することによって、光ファイバの先端部を２次元的に振動駆動させることができる。振動電流の印加の態様により、照明用光ファイバ１１の出射端部を、螺旋走査、ラスター走査またはリサジュー走査などの種々の走査方法で走査させることができる。とくに、ｘ軸方向およびｙ軸方向の双方または何れか一方を共振周波数の近傍で走査させることにより、効率の良い走査が可能である。
【００３２】
光走査型内視鏡本体２０の先端部２４には、直視光学系２５と側視光学系２６が設けられているので、制御部６０は照明用光ファイバ１１を走査させるために、電磁コイル７２ａ〜７２ｄに走査のための交流電流を印加するとともに、電磁コイル７２ａおよび７２ｃについては光学系を選択するために直流成分を与える。すなわち、図９に示すように、振動電流に直流のオフセット成分を与えることにより、直流電流の印加とほぼ同時に照明用光ファイバ１１の出射端部の振動中心が直視光学系２５または側視光学系２６のいずれかの光学系の中心位置に変位する。例えば、図３において照明用光ファイバ１１の出射端部の振動中心を、直視光学系２５側に変位させた場合、照明用光ファイバ１１を出射した照明光は、直視光学系２５をそのまま直進して、光走査型内視鏡本体２０の先端部２４から前方に向けて射出され、前方にある観察対象物１００を走査する。一方、照明用光ファイバ１１の出射端部の振動中心を側視光学系２６側に変位させた場合は、照明用光ファイバ１１を出射した照明光は、側視光学系２６内でミラー２９によって側方に向けて偏向され、側方にある観察対象物１００を走査する。
【００３３】
観察対象物１００上への照明光の照射により得られる、反射光、散乱光または観察対象物１００から発生する蛍光等の光（検出光）の一部は、検出用光ファイバ１２に入射する。この検出光は、検出用光ファイバ１２により検出部４０に導かれ、検出部４０内で、分波部４５によって分波され波長成分ごとに、赤色受光器４１、緑色受光器４２および青色受光器４３により検出される。
【００３４】
制御部６０は、駆動電流生成部５０により印加する電流の波形、強度および位相等から走査経路上の走査位置の情報を算出するとともに、検出部４０から出力された電気信号から、当該走査位置における観察対象物１００の画素データを得る。制御部６０は、走査位置と画素データの情報を順次記憶部（図示せず）に記憶し、走査終了後または走査中に補間処理等の必要な処理を行って観察対象物１００の画像を生成し、表示部６１に表示し、または、記憶部に記憶する。
【００３５】
なお、上記の観察対象物１００の観察において、光源部３０では、赤色光源３１、緑色光源３２および青色光源３３を合波部３５で合波して、白色光の照明光を出射させ、この白色光を観察対象物１００に照射して得られた光を、検出部４０で検出すれば、赤、青、緑の３原色による画像観察が可能になる。一方、光源部３０では、他の光源を停止し、治療用光源３４から治療用レーザのみを出射させ、照明用光ファイバ１１を介して、直視光学系２５から観察対象物１００の患部に、治療用のレーザを照射させることもできる。この場合、赤色光源３１、緑色光源３２および青色光源３３を用いた画像観察と、治療用のレーザを適宜切り替え、表示部６１に表示される画像を確認しながら治療を行うことが可能である。あるいは、赤色光源３１、緑色光源３２および青色光源３３を用いた画像観察を行いながら、同時に治療用光源３４を起動して、治療用のレーザを患部に照射することもできる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、直視光学系２５と側視光学系２６との２つの観察方向の異なる光学系を設け、電磁コイル７２ａ〜７２ｄに電流を印加しその直流成分により電磁力により照明用光ファイバ１１の振動中心を瞬時に変位させて、上記直視光学系２５と側視光学系２６とのいずれかを選択し、交流成分により光源部３０からの照明光を対象物上で走査させるようにしたので、光走査型内視鏡本体２０の先端部２４が小型、細径でありながら、アングル機構無しで駆動信号の電気制御のみで容易に且つ迅速に観察方向を切り替えることができる。
【００３７】
（第２実施の形態）
図１０は、第２実施の形態に係る光走査型内視鏡の先端部を示す図である。第２実施の形態では、直視光学系２５および側視光学系２６の他に、先端部２４の中心からｘ軸方向の位置に、治療用レーザを直視方向（ｚ軸方向）に照射するレーザ治療用光学系８０を設ける。レーザ治療用光学系８０は、治療用光源３４の射出するレーザ光の波長に対して最適化された光学系である。さらに、直視方向の検出用光ファイバ１２は、対物レンズ７５の周りに配置するのではなく、一ヵ所に束ねて配置する。照明用光ファイバ１１を電磁力により駆動するようにしたので、光学系の配置に余裕が生じるので、ｘ軸方向にもこのように別の光学系や光ファイバを配置することが可能である。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【００３８】
以上のような構成により、本実施の形態によれば、第１実施の形態と同様にｙ軸方向に対向する電磁コイル７２ａ、７２ｃに印加する電流の直流成分により、直視光学系２５と側視光学系２６との選択が可能であることに加え、ｘ軸方向に対向する電磁コイル７２ｂ、７２ｄに直流成分を有する電流を印加して照明用光ファイバ１１の出射端部の振動中心をｘ軸方向に変位させれば、レーザ治療用光学系８０を選択することが可能になる。これにより、直視観察と側視観察の切り替えが可能であることに加え、レーザ治療を行う場合には、専用のレーザ治療用光学系８０を使用することができる。
【００３９】
（第３実施の形態）
図１１は、第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の先端部２４を説明する図である。第３実施の形態では、第１実施の形態と同様に直視光学系２５と側視光学系２６とを有する。ただし、直視光学系２５と側視光学系２６とは、ｘ軸方向に並んで配置される。また、本実施の形態では、光走査型内視鏡本体２０の先端部２４の断面形状を円形ではなく矩形に近い形状として、先端部２４内で使用されない空間を極力小さくしている。また、照明用光ファイバ１１の出射端部は、電磁コイル７２ａ〜７２ｄに電流を印加しない状態において、直視光学系２５の光軸上に配置され静止するように構成される。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【００４０】
以上のような構成により、本実施の形態によれば、直視光学系２５による観察をする際は、電磁コイル７２ａ〜７２ｄに交流成分のみの電流を印加する。一方、側視光学系２６を用いた観察をするときは、照明用光ファイバ１１の出射端部を側視光学系２６の光軸まで高速に変位させるため、ｙ軸方向の電磁コイル７２ａ、７２ｃに印加する電流に直流成分を付加する。電磁力を加えない状態で、照明用光ファイバ１１が直視光学系２５の光軸方向を向いているため、直視光学系２５による観察を行う場合は、走査を行った場合に歪みの少ない画像を取得することが可能である。さらに、電流の直流成分を印加する必要がないため、直視光学系２５を主に使用する場合に適している。また、先端部２４は、直視光学系２５と側視光学系２６の２つの光学系を含み不要な空間を含まない断面形状としているので、より断面形状を小さくでき、軽量化を図ることができる。
【００４１】
次に、図１２は、第３実施の形態の変形例として、電磁コイル７２ａ〜７２ｄに電流を印加しない状態で、照明用光ファイバ１１の静止位置を直視光学系２５と側視光学系２６の重心位置になるように構成したものである。この場合は、それぞれの光学系の光軸上に照明用光ファイバ１１の振動中心を変位させる際に、平均して最短の変位量で移動することが可能になるので、各光学系を均等に使用する場合にバランスよく高速化できる点で適している。
【００４２】
（第４実施の形態）
図１３は、第４実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の先端部２４の断面図である。また、図１４は、図１３の光走査型内視鏡装置の先端部２４のＢ−Ｂ’断面図である。さらに、図１５は、図１３の光走査型内視鏡装置の先端部２４の側面図である。この先端部２４には、図１４に示すように第１側視光学系２６ａ、第２側視光学系２６ｂ、第３側視光学系２６ｃの３つの側視光学系が、約１２０度ずつ異なる方向に配置されている。この光走査型内視鏡装置は、図１３に示すように、照明用光ファイバ１１の出射端部を揺動させるため、第１実施の形態と同様の永久磁石７１および電磁コイル７２から成る駆動部を有する。（図１では、照明用光ファイバ１１は、ｙ軸方向に傾動し第１側視光学系２６ａから照明光を射出する様子を示している。）
【００４３】
側視光学系２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、それぞれ複数のレンズとミラー２９ａ、２９ｂ、２９ｃにより構成されている。このため、照明用光ファイバ１１を出射した照明光は、それぞれのミラー２９ａ、２９ｂ、２９ｃでｚ軸方向から側方（ｘｙ面内方向）へ偏向され出射される。また、図１５に示すように、光走査型内視鏡本体２０の先端部２４の側視光学系の手前側（すなわち、操作部に近い側）の外周部には、先端部２４を周回するように複数の検出用光ファイバ１２の入射端部が配置される。各検出用光ファイバ１２は、隣接する何れかの側視光学系２６ａ、２６ｂまたは２６ｃからの照明光の照射により、観察対象物１００から生じた光を入射させる。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態によれば、電磁コイル７２に印加する電流の直流成分により、第１側視光学系２６ａ、第２側視光学系２６ｂおよび第３側視光学系２６ｃのいずれかを選択することができ、それぞれ１２０度ずつずれた側方の視野の画像を、電気的な切替えだけで瞬時に視野を切り替えて所望の画像を取得することができる。
【００４５】
（第５実施の形態）
図１６は、第５実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の先端部２４の側面図である。この光走査型内視鏡装置は、第４実施の形態にかかる光走査型内視鏡装置の各側視光学系２６ａ、２６ｂ、２６ｃの近傍に、それぞれフォトダイオードや光電子増倍管（ＰＭＴ）などの光検出器８１を配置したものである。また、検出用光ファイバ１２および検出部４０は設けずに、各光検出器８１からの出力は、配線ケーブルを介して直接制御部６０に伝達される。光検出器８１は、各側視光学系に２６ａ、２６ｂ、２６ｃに対応して複数配置し、各光検出器８１の前に異なる周波数成分を透過させるフィルタをそれぞれ配置して、カラー画像を取得するようにすることができる。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。このようにすることによって、多数の検出用光ファイバ１２を光走査型内視鏡本体２０の挿入部２３内を先端部２４まで配置する必要が無くなり、先端部２４をさらに細径化することができる。
【００４６】
（第６実施の形態）
図１７は、第６実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の先端部２４の断面図である。第６実施の形態の先端部２４は、ｚ軸方向に照明光を射出する第１直視光学系２５ａおよび第２直視光学系２５ｂの２つの光学系を有する。第１直視光学系２５ａと第２直視光学系２５ｂとでは、第１直視光学系２５ａの方が、照明用光ファイバ１１を出射した照明光を、より遠くに集光させるように光学系を構成する。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態によれば、集光位置の距離が異なる複数の光学系である第１直視光学系２５ａと第２直視光学系２５ｂとを電磁的に切り替えることによって、照明光の集光点までの距離を高速に変えることができる。このため、観察しようとする対象物までの距離に応じて、よりピントのあった光学系を使用して様々な焦点位置にある対象物を常に（リアルタイムに）鮮明な観察を行うことができる。したがって、大型のフォーカス機構を用いることなく、被写界深度が深い小型の内視鏡を構成することができる。
【００４８】
（第７実施の形態）
図１８は、第７実施の形態に係る光走査型画像表示装置１１０の概略構成を示す図である。この光走査型画像表示装置１１０は、第１実施の形態で説明した照明用光ファイバ１１による光学系の選択および走査機構を、画像表示装置に適用したものであり、光走査部１２０、光源部１３０、制御部１４０および記憶部１５０を含んで構成される。
【００４９】
光源部１３０は、赤、緑、青の３つの光源を有し治療用光源が無いことを除き、図７に示した第１実施の形態の光源部３０と同様に構成される。光源部１３０から出射した光は、投影用光ファイバ１１１により光走査部１２０に案内される。投影用光ファイバ１１１は、光走査部１２０内で、出射端部を揺動可能に保持される。この投影用光ファイバ１１１の出射端部は、第１実施の形態において説明したのと同様に永久磁石と電磁コイルを含む駆動部１２１により電磁力により駆動することができる。さらに、投影用光ファイバ１１１の出射端部の前方には、第１投影光学系１２５と第２投影光学系とが設けられる。第１投影光学系１２５と第２投影光学系１２６としては、第６実施の形態のように集光距離の異なる光学系を設ける。
【００５０】
駆動部１２１は、制御部１４０の制御のもとに、投影用光ファイバ１１１の出射端部を、第１投影光学系１２５または第２投影光学系１２６側に変位させ、螺旋走査、ラスター走査またはリサジュー走査などの走査方法で走査させることができる。また、制御部１４０は、投影用光ファイバ１１１の走査位置に応じて、光源部１３０を制御して表示すべき画像に応じた強度および色成分を有する光を合波して出射させる。例えば、螺旋走査で毎秒３０回の繰り返しで画像を表示することにより、動画像を表示することができる。制御部１４０は、記憶部１５０に蓄積された画像データを順次読み出して、これに基づいて光源部１３０を制御して画像を投影する。
【００５１】
以上のような構成により、本実施の形態の光走査型画像表示装置によれば、駆動部１２１に印加する電流の直流成分により、表示対象のスクリーン等までの距離に応じて、第１投影光学系１２５と第２投影光学系１２６のいずれかを選択し、当該スクリーン上などで投影光を走査させ画像を表示することができ、よりピントの合う光学系を用いた表示が可能になる。
【００５２】
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、各実施の形態では、２乃至３の光学系を有する光走査型内視鏡装置または光走査型画像表示装置について説明したが、４つ以上の光学系を有する装置を構成することも可能である。また、各光学系や検出用光ファイバの配置や組み合わせは任意であり、実施例に含まれていない光学系の組み合わせも可能である。さらに、本発明は、光走査型顕微鏡などの内視鏡以外の光走査型観察装置や、レーザ加工装置、レーザ治療装置、レーザ計測装置など種々の装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    光走査型内視鏡装置
１１    照明用光ファイバ
１２    検出用光ファイバ
１３    配線ケーブル
２０    光走査型内視鏡本体
２１    駆動部
２２    操作部
２３    挿入部
２４    先端部
２５    直視光学系
２６    側視光学系
２７    照明用光ファイバ支持部
２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ    ミラー
３０    光源部
４０    検出部
５０    駆動電流生成部
６０    制御部
６１    表示部
６２    入力部
７１    永久磁石
７２，７２ａ〜７２ｄ    電磁コイル
８０    レーザ治療用光学系
８１    光検出器
１００    観察対象物
１１０    光走査型画像表示装置
１１１    投影用光ファイバ
１２０    光走査部
１２１    駆動部
１２５    第１投影光学系
１２６    第２投影光学系
１３０    光源部
１４０    制御部
１５０    記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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