(57)【要約】【課題】容易かつ正確に走査領域の調整を行うことができ、かつ各サンプリング点とモニタの表示座標系との対応付けを正確に行うことが可能な走査領域調整装置を提供すること。【解決手段】走査型共焦点内視鏡システムの走査領域調整装置が、光走査装置から出射した励起光の走査領域を拡大するリレーレンズと、リレーレンズから出射した励起光の走査位置を検出する光検出手段と、励起光が入射したときに蛍光を発する蛍光発光体と、リレーレンズ及び光検出手段を光走査装置に対して相対的に移動させる移動手段と、光走査装置から出射する励起光の走査領域を変更する走査領域変更手段と、光検出手段によって検出された励起光の走査位置を共焦点画像の画素に対応付けるマッピング手段と備え、リレーレンズは後側焦点が受光面の中心の位置に略一致するように配置され、蛍光発光体が光走査装置から出射する励起光の走査領域の大きさを計測可能なスケール部を備える。【選択図】図６
2014018555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの所定波長の励起光を、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備え、前記光走査装置から出射した励起光により励起された被写体から発生する蛍光を受光し、共焦点画像を表示する走査型共焦点内視鏡システムの走査領域調整装置であって、
前記光走査装置から出射した励起光が入射し、前記走査領域を拡大するリレーレンズと、
前記リレーレンズから出射した励起光を前記リレーレンズの光軸に対し垂直に配置された受光面で受光し、該受光した励起光の受光面上での走査位置を検出する光検出手段と、
前記受光面と光学的に等価な位置に配置され、前記リレーレンズから出射した励起光が入射したときに蛍光を発する蛍光発光体と、
作業者の操作入力に応じて、前記リレーレンズ及び前記光検出手段を前記光走査装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
作業者の操作入力に応じて、前記光走査装置から出射する励起光の走査領域を変更する走査領域変更手段と、
前記光検出手段によって検出された励起光の走査位置を前記共焦点画像の画素に対応付けるマッピング手段と、
を備え、
前記リレーレンズは、該リレーレンズの後側焦点が、前記受光面の中心の位置に略一致するように配置されており、
前記蛍光発光体が、前記光走査装置から出射する励起光の走査領域の大きさを計測可能なスケール部を備えることを特徴とする走査領域調整装置。
【請求項２】
前記蛍光発光体は、前記受光面の中心と等価な位置を示す指標部を含み、
前記移動手段は、前記リレーレンズから出射した励起光の走査領域の中心が、前記指標部と略一致するように、前記リレーレンズ及び前記光検出手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載の走査領域調整装置。
【請求項３】
前記指標部は、前記受光面の中心と等価な位置において前記リレーレンズの光軸と直交し、かつ互いに直交する２本の直線によって形成された十字状の指標であることを特徴とする請求項２に記載の走査領域調整装置。
【請求項４】
前記スケール部は、前記受光面と等価な面内で前記十字状の指標と直交するように所定間隔毎に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の走査領域調整装置。
【請求項５】
前記スケール部は、少なくとも前記受光面に相当する範囲に方眼状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の走査領域調整装置。
【請求項６】
前記スケール部は、前記受光面の中心と等価な位置において互いに直交する２本の方眼線を含み、該２本の方眼線は、他の方眼線よりも太く形成されて前記指標部を構成することを特徴とする請求項５に記載の走査領域調整装置。
【請求項７】
前記光検出手段は、前記受光面の前面にカバーガラスを備え、
前記蛍光発光体は、前記カバーガラスの前記受光面と対向する面上にコーティングされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の走査領域調整装置。
【請求項８】
前記蛍光発光体上に、該蛍光発光体で発生した蛍光を反射する蛍光反射コーティングが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の走査領域調整装置。
【請求項９】
前記リレーレンズと前記光検出手段との間に配置され、前記リレーレンズを介して入射した励起光を分割して前記光検出手段と前記蛍光発光体に出射すると同時に、前記蛍光発光体で発した蛍光を前記リレーレンズに向かって反射させるビームスプリッタを備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の走査領域調整装置。
【請求項１０】
前記走査領域変更手段は、前記走査光の前記走査領域を拡大又は縮小する第１の調整手段と、前記走査光の前記走査領域の形状を変更する第２の調整手段と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の走査領域調整装置。
【請求項１１】
前記マッピング手段は、前記光検出手段によって検出された励起光の走査位置を所定のタイミングでサンプリングし、各サンプリング点に対して前記共焦点画像の画素を割り当ててリマップテーブルを生成することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の走査領域調整装置。
【請求項１２】
前記リレーレンズ、前記光検出手段及び蛍光発光体を単一の筐体内に収容したことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の走査領域調整装置。
【請求項１３】
前記筐体は、前記光検出手段を外光から遮蔽する遮蔽筐体であることを特徴とする請求項１２に記載の走査領域調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定波長の励起光を被写体に出射し、所定の走査範囲内で周期的に走査させる光走査装置を備え、光走査装置から出射した励起光により励起された被写体から発生する蛍光を受光し、共焦点画像を表示する走査型共焦点内視鏡システムの走査領域調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバによって導光される光を観察部位に対して渦巻状に走査させ、観察部位からの反射光を受光して画像化する走査型内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献１）。このような走査型内視鏡システムでは、シングルモード型の光ファイバを内視鏡内部に備えており、その基端部は、二軸アクチュエータによって片持ち梁状に保持される。二軸アクチュエータは、振動の振幅を変調および増幅させながら、ファイバ先端部を固有振動数に従って２次元的に振動させて（共振させて）、光ファイバの先端部を渦巻状に駆動させる。その結果、光ファイバによって光源から導光された照明光が観察部位を渦巻状に走査（スキャン）し、当該観察部位からの戻り光に基づきその照射領域（走査領域）の画像が取得される。
【０００３】
また、近年、特許文献１に記載されているような走査型内視鏡システムを走査型共焦点内視鏡システムに適用することも提案されている（例えば、特許文献２）。走査型共焦点内視鏡システムは、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。特許文献２に記載の走査型共焦点内視鏡システムは、生体組織の特定の狭小領域をレーザ光で２次元又は３次元に走査することで、通常の内視鏡光学系によって得られる観察像の倍率では観察できないような微小な対象物を観察したり、生体組織の断層部を観察したりすることができるように構成されている。
【０００４】
特許文献１又は２に記載されているシステムにおいては、走査領域からの反射光又は蛍光を所定周期のタイミング（以下、「サンプリング点」という。）で受光し、各サンプリング点での輝度情報をモニタの表示座標系（内視鏡画像の画素位置）に割り当てて、二次元の内視鏡画像を表示している。従って、歪みの無い再現性の高い内視鏡画像を生成するためには、各サンプリング点の走査位置をモニタの表示座標系に正確に対応付ける必要があるため、この種の走査型内視鏡システムは、工場において、走査領域の調整と、各サンプリング点とモニタの表示座標系との対応付けが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５１４３４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５５０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
走査領域の調整は、例えば、光ファイバから出射される照明光で所定の指標を含むチャートを照射し、該チャートからの反射光又は蛍光をモニタ上の画像で観察しながら、理想的な走査パターンが得られるように（すなわち、所定の大きさの円形の走査領域となるように）、二軸アクチュエータに印加する電圧の振幅や位相を調整することによって行われる。しかし、このような手法は、特許文献１に記載の走査型内視鏡システムのように、比較的広い走査領域（例えば、直径１０ｍｍの走査領域）を走査する構成の走査型内視鏡システムに対しては比較的容易に適用することが可能であるが、特許文献２に記載の走査型共焦点内視鏡システムのように、狭小な走査領域（例えば、直径５００μｍの走査領域）を走査する構成の走査型共焦点内視鏡システムにおいては、チャート上に微細な指標を形成しなければならないため、適用するのが困難であった。
【０００７】
また、各サンプリング点とモニタの表示座標系との対応付けは、例えば特許文献１に記載の走査型内視鏡システムのように、光ファイバから出射される照明光をＰＳＤ（Position Sensitive Detector）によって受光して各サンプリング点の照射スポットの位置を検出することによって行われる。しかし、このような手法は、特許文献１に記載の走査型内視鏡システムのように、比較的広い走査領域を走査する構成の走査型内視鏡システムにおいては有効であるが、特許文献２に記載の走査型共焦点内視鏡システムのように、狭小な走査領域を走査する構成の走査型共焦点内視鏡システムにおいては、ＰＳＤセンサの分解能の限界から、照射スポットの位置を正確に検出することができないといった問題がある。
【０００８】
また、上述した走査領域の調整の工程と、各サンプリング点とモニタの表示座標系との対応付けの工程とを、それぞれ別々の治工具を用いた別々の工程とすると、各工程において走査領域の位置調整（すなわち、走査領域とチャートとの位置調整、及び走査領域とＰＳＤとの位置調整）を行う必要があり、作業が煩雑になるため、両工程を同時に行うことのできる装置が求められていた。
【０００９】
本発明は上記の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、狭小な走査領域を走査する構成の走査型内視鏡システムであっても、容易かつ正確に走査領域の調整を行うことができ、かつ各サンプリング点とモニタの表示座標系との対応付けを正確に行うことが可能な走査領域調整装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の走査領域調整装置は、光源からの所定波長の励起光を、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備え、光走査装置から出射した励起光により励起された被写体から発生する蛍光を受光し、共焦点画像を表示する走査型共焦点内視鏡システムの走査領域調整装置であって、光走査装置から出射した励起光が入射し、走査領域を拡大するリレーレンズと、リレーレンズから出射した励起光をリレーレンズの光軸に対し垂直に配置された受光面で受光し、該受光した励起光の受光面上での走査位置を検出する光検出手段と、受光面と光学的に等価な位置に配置され、リレーレンズから出射した励起光が入射したときに蛍光を発する蛍光発光体と、作業者の操作入力に応じて、リレーレンズ及び光検出手段を光走査装置に対して相対的に移動させる移動手段と、作業者の操作入力に応じて、光走査装置から出射する励起光の走査領域を変更する走査領域変更手段と、光検出手段によって検出された励起光の走査位置を共焦点画像の画素に対応付けるマッピング手段と、を備え、リレーレンズは、該リレーレンズの後側焦点が、受光面の中心の位置に略一致するように配置されており、蛍光発光体が、光走査装置から出射する励起光の走査領域の大きさを計測可能なスケール部を備えることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、光走査装置から出射する励起光の走査領域をスケール部の蛍光として共焦点画像上で確認することができ、理想的な走査領域となるように調整することができる。また、光走査装置から出射する励起光の走査領域が、光検出手段上で、その分解能に影響されない程度に拡大されて受光されるため、狭小な走査領域を走査する構成の走査型内視鏡システムであっても、その走査位置を高い精度で検出することが可能となり、励起光の走査位置を共焦点画像の画素に正確に対応付けることが可能となる。また、走査領域の調整工程と、励起光の走査位置と共焦点画像の画素との対応付けの工程とを、１つの装置によって行うことが可能となるため、製造工程が簡素化される。
【００１２】
また、蛍光発光体は、受光面の中心と等価な位置を示す指標部を含み、移動手段は、リレーレンズから出射した励起光の走査領域の中心が、指標部と略一致するように、リレーレンズ及び光検出手段を移動させることができる。このような構成によれば、リレーレンズから出射した励起光の走査領域を位置検出精度の安定した受光面の中心部分で検出できる。
【００１３】
また、指標部は、受光面の中心と等価な位置においてリレーレンズの光軸と直交し、かつ互いに直交する２本の直線によって形成された十字状の指標であることが望ましい。この場合、スケール部は、受光面と等価な面内で十字状の指標と直交するように所定間隔毎に形成されていることが好ましい。
【００１４】
また、スケール部は、少なくとも受光面に相当する範囲に方眼状に形成されていることが好ましい。この場合、スケール部は、受光面の中心と等価な位置において互いに直交する２本の方眼線を含み、該２本の方眼線は、他の方眼線よりも太く形成されて指標部を構成することが好ましい。このような構成によれば、リレーレンズから出射した励起光の走査領域の大きさを共焦点画像上で容易に確認することが可能となる。
【００１５】
また、光検出手段は、受光面の前面にカバーガラスを備え、蛍光発光体は、カバーガラスの受光面と対向する面上にコーティングされている構成とすることができる。また、この場合、蛍光発光体上に、該蛍光発光体で発生した蛍光を反射する蛍光反射コーティングが形成されてもよい。このような構成によれば、蛍光発光体からの蛍光が受光面に入射することを防止できるため、光検出手段は、受光面に入射される励起光の位置を高い精度で検出することができる。
【００１６】
また、リレーレンズと光検出手段との間に配置され、リレーレンズを介して入射した励起光を分割して光検出手段と蛍光発光体に出射すると同時に、蛍光発光体で発した蛍光をリレーレンズに向かって反射させるビームスプリッタを備えることができる。
【００１７】
また、走査領域変更手段は、走査光の走査領域を拡大又は縮小する第１の調整手段と、走査光の走査領域の形状を変更する第２の調整手段とを備えることができる。
【００１８】
また、マッピング手段は、光検出手段によって検出された励起光の走査位置を所定のタイミングでサンプリングし、各サンプリング点に対して共焦点画像の画素を割り当ててリマップテーブルを生成するように構成することができる。
【００１９】
また、リレーレンズ、光検出手段及び蛍光発光体を単一の筐体内に収容する構成とすることができる。この場合、筐体は、光検出手段を外光から遮蔽する遮蔽筐体であることが好ましい。このような構成によれば、外光の影響を排除できるため、走査光の走査軌跡を高いＳＮ比で検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の走査領域調整装置によれば、狭小な走査領域を走査する構成の走査型内視鏡システムであっても、容易かつ正確に走査領域の調整を行うことができ、励起光の走査位置を共焦点画像の画素に正確に対応付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の走査領域調整装置と、これによって調整される走査型共焦点内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムが有する共焦点光学ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図３】ＸＹ近似面上における光ファイバの先端の回転軌跡を示す図である。
【図４】ＸＹ近似面上における光ファイバの先端のＸ（又はＹ）方向の変位量（振幅）と、サンプリング期間及び制動期間との関係を示す図である。
【図５】サンプリング点とラスタ座標との対応関係を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態の走査領域調整装置の模式図である。
【図７】本発明の実施形態のＰＳＤの正面図である。
【図８】本発明の実施形態の走査領域調整時に走査型共焦点内視鏡システムで実行される走査領域調整プログラムのフローチャートである。
【図９】励起光の走査領域とＰＳＤとの位置関係を示す図である。
【図１０】走査領域の中心がＰＳＤの中心に移動する様子を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の蛍光体の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態の蛍光体の変形例を示す図である。
【図１３】本実施形態の走査領域調整装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の走査領域調整装置、及びこれによって調整される走査型共焦点内視鏡システムについて説明する。
【００２３】
本実施形態の走査型共焦点内視鏡システムは、共焦点顕微鏡の原理を応用して設計されたシステムであり、高倍率かつ高解像度の被写体を観察するのに好適に構成されている。図１は、本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、走査型共焦点内視鏡システム１は、システム本体１００、共焦点内視鏡２００、モニタ３００を有している。走査型共焦点内視鏡システム１を用いた共焦点観察は、可撓性を有する管状の共焦点内視鏡２００の先端面を被写体に当て付けた状態で行う。また、工場において、走査型共焦点内視鏡システム１の走査領域を調整する場合、共焦点内視鏡２００の先端面を走査領域調整装置４００に設置し、システム本体１００と走査領域調整装置４００とをケーブル５００によって電気的に接続した状態で行う（詳細は後述）。
【００２４】
システム本体１００は、光源１０２、光分波合波器（光カプラ）１０４、ダンパ１０６、ＣＰＵ１０８、ＣＰＵメモリ１１０、光ファイバ１１２、受光器１１４、映像信号処理回路１１６、画像メモリ１１８、映像信号出力回路１２０を有している。共焦点内視鏡２００は、光ファイバ２０２、共焦点光学ユニット２０４、サブＣＰＵ２０６、サブメモリ２０８、走査ドライバ２１０を有している。
【００２５】
光源１０２は、ＣＰＵ１０８の駆動制御に従い、患者の体腔内に投与された薬剤を励起させる励起光を出射する。励起光は、光分波合波器１０４に入射する。光分波合波器１０４のポートの一つには、光コネクタ１５２が結合している。光分波合波器１０４の不要ポートには、光源１０２から出射された励起光を無反射終端するダンパ１０６が結合している。前者のポートに入射した励起光は、光コネクタ１５２を通過して共焦点内視鏡２００内に配置された光学系に入射する。なお、本実施形態においては、患者に投与する蛍光色素として、フルオレセインを想定し、励起光は波長４８８ｎｍのレーザ光である。
【００２６】
光ファイバ２０２の基端は、光コネクタ１５２を通じて光分波合波器１０４と光学的に結合している。光ファイバ２０２の先端は、共焦点内視鏡２００の先端部に組み込まれた共焦点光学ユニット２０４内に収められている。光分波合波器１０４を出射した励起光は、光コネクタ１５２を通過して光ファイバ２０２の基端に入射後、光ファイバ２０２を伝送して光ファイバ２０２の先端から出射される。
【００２７】
図２（ａ）は、共焦点光学ユニット２０４の構成を概略的に示す図である。以下、共焦点光学ユニット２０４を説明する便宜上、共焦点光学ユニット２０４の長手方向をＺ方向と定義し、Ｚ方向に直交しかつ互いに直交する二方向をＸ方向、Ｙ方向と定義する。図２（ａ）に示されるように、共焦点光学ユニット２０４は、各種構成部品を収容する金属製の外筒２０４Ａを有している。外筒２０４Ａは、外筒２０４Ａの内壁面形状に対応する外壁面形状を持つ内筒２０４Ｂを同軸（Ｚ方向）にスライド自在に保持している。光ファイバ２０２の先端（以下、符号「２０２ａ」を付す。）は、外筒２０４Ａ、内筒２０４Ｂの各基端面に形成された開口を通じて内筒２０４Ｂに収容支持されており、走査型共焦点内視鏡システム１の二次的な点光源として機能する。点光源である先端２０２ａの位置は、ＣＰＵ１０８による制御に従って周期的に変化する。なお、図２（ａ）中、中心軸ＡＸは、Ｚ方向に配置された光ファイバ２０２の軸心を示しており、光ファイバ２０２の先端２０２ａが振動していない状態のとき、中心軸ＡＸは、光ファイバ２０２の光路と一致する。
【００２８】
サブメモリ２０８は、共焦点内視鏡２００の識別情報や各種プロパティ等のプローブ情報を格納している。サブＣＰＵ２０６は、システム起動時にサブメモリ２０８からプローブ情報を読み出して、システム本体１００と共焦点内視鏡２００とを電気的に接続する電気コネクタ１５４を介してＣＰＵ１０８に送信する。ＣＰＵ１０８は、送信されたプローブ情報をＣＰＵメモリ１１０に格納する。ＣＰＵ１０８は、格納したプローブ情報を必要時に読み出して共焦点内視鏡２００の制御に必要な信号を生成して、サブＣＰＵ２０６に送信する。サブＣＰＵ２０６は、ＣＰＵ１０８から送信された制御信号に従って走査ドライバ２１０に必要な設定値を指定する。
【００２９】
走査ドライバ２１０は、指定された設定値に応じたドライブ信号を生成して、先端２０２ａ付近の光ファイバ２０２の外周面に接着固定された二軸アクチュエータ２０４Ｃを駆動制御する。図２（ｂ）は、二軸アクチュエータ２０４Ｃの構成を概略的に示す図である。図２（ｂ）に示されるように、二軸アクチュエータ２０４Ｃは、走査ドライバ２１０と接続された一対のＸ軸用電極（図中「Ｘ」、「Ｘ’」）及びＹ軸用電極（図中「Ｙ」、「Ｙ’」）を圧電体上に形成した圧電アクチュエータである。
【００３０】
走査ドライバ２１０は、交流電圧Ｘを二軸アクチュエータ２０４ＣのＸ軸用電極間に印加して圧電体をＸ方向に共振させると共に、交流電圧Ｘと同一周波数であって位相が直交する交流電圧ＹをＹ軸用電極間に印加して圧電体をＹ方向に共振させる。交流電圧Ｘ、Ｙはそれぞれ、振幅が時間に比例して線形に増加して、時間（Ｘ）、（Ｙ）をかけて実効値（Ｘ）、（Ｙ）に達する電圧として定義される。光ファイバ２０２の先端２０２ａは、二軸アクチュエータ２０４ＣによるＸ方向、Ｙ方向への運動エネルギーが合成されることにより、Ｘ−Ｙ平面に近似する面（以下、「ＸＹ近似面」と記す。）上において中心軸ＡＸを中心に渦巻状のパターンを描くように回転する。先端２０２ａの回転軌跡は、印加電圧に比例して大きくなり、実効値（Ｘ）、（Ｙ）の交流電圧が印加された時点で最も大きい径を有する円の軌跡を描く。なお、本実施形態においては、先端２０２ａの回転軌跡が理想的な走査軌跡となるように、後述する走査領域調整によって、交流電圧Ｘ及びＹの振幅及び位相が調整される。図３は、走査領域調整によって調整された、ＸＹ近似面上の先端２０２ａの回転軌跡を示す図である。
【００３１】
図４は、ＸＹ近似面上における光ファイバ２０２の先端２０２ａのＸ（又はＹ）方向の変位量（振幅）と、共焦点内視鏡２００の各動作タイミングとの関係を説明する図である。励起光は連続光（又はパルス光）であり、二軸アクチュエータ２０４Ｃへの交流電圧の印加開始直後から印加停止までの期間（以下、説明の便宜上、この期間を「サンプリング期間」と記す。）中、光ファイバ２０２の先端２０２ａから出射される。上述したように、二軸アクチュエータ２０４Ｃへ交流電圧が印加されると、光ファイバ２０２の先端２０２ａは、中心軸ＡＸを中心に渦巻状のパターンを描くように回転する。そのため、サンプリング期間中、光ファイバ２０２の先端２０２ａから出射した励起光は、中心軸ＡＸを中心とした所定の円形の走査領域を渦巻状に走査する。サンプリング期間が経過して二軸アクチュエータ２０４Ｃへの交流電圧の印加が停止すると、光ファイバ２０２の振動が減衰する。ＸＹ近似面上における先端２０２ａの円運動は、光ファイバ２０２の振動の減衰に伴って収束し、光ファイバ２０２の振動は、所定時間後に略ゼロとなる（すなわち、先端２０２ａは、中心軸ＡＸ上でほぼ停止する）。以下、説明の便宜上、サンプリング期間が終了してから先端２０２ａが中心軸ＡＸ上にほぼ停止するまでの期間を「ブレーキング期間」と記す。ブレーキング期間の経過後、さらに所定時間の経過を待って、次のサンプリング期間が開始される。以下、説明の便宜上、ブレーキング期間が終了してから次のサンプリング期間の開始までの期間を「セトリング期間」と記す。セトリング期間は、光ファイバ２０２の先端２０２ａを中心軸ＡＸ上に完全に停止させるための待機時間であり、セトリング時間を設けることにより、先端２０２ａを精確に走査させることが可能となる。また、一フレームに対応する期間は、一つのサンプリング期間と一つのブレーキング期間で構成されており、セトリング期間を調整することによって、フレームレートを調整することができる。つまり、セトリング期間は、光ファイバ２０２の先端２０２ａが完全に停止するまでの時間とフレームレートとの関係から適宜設定することができるようになっている。なお、ブレーキング期間を短縮するため、ブレーキング期間の初期段階に二軸アクチュエータ２０４Ｃに逆相電圧を印加して制動トルクを積極的に加えてもよい。
【００３２】
光ファイバ２０２の先端２０２ａの前方には、対物光学系２０４Ｄが設置されている（図２）。対物光学系２０４Ｄは、複数枚の光学レンズで構成されており、図示省略されたレンズ枠を介して外筒２０４Ａに保持されている。レンズ枠は、外筒２０４Ａの内部において、内筒２０４Ｂと相対的に固定され支持されている。そのため、レンズ枠に保持された光学レンズ群は、外筒２０４Ａの内部を内筒２０４Ｂと一体となってＺ方向にスライドする。なお、外筒２０４Ａの最先端（すなわち、対物光学系２０４Ｄの前方）には、図示省略されたカバーガラスが保持されている。
【００３３】
内筒２０４Ｂの基端面と外筒２０４Ａの内壁面との間には、圧縮コイルばね２０４Ｅ及び形状記憶合金２０４Ｆが取り付けられている。圧縮コイルばね２０４Ｅは、自然長からＺ方向に初期的に圧縮挟持されている。形状記憶合金２０４Ｆは、Ｚ方向に長尺な棒形状を持ち、常温下で外力が加わると変形して、一定温度以上に加熱されると形状記憶効果で所定の形状に復元する性質を有している。形状記憶合金２０４Ｆは、形状記憶効果による復元力が圧縮コイルばね２０４Ｅの復元力より大きくなるように設計されている。走査ドライバ２１０は、サブＣＰＵ２０６が指定した設定値に応じたドライブ信号を生成して、形状記憶合金２０４Ｆを通電し加熱して伸縮量を制御する。形状記憶合金２０４Ｆは、伸縮量に応じて内筒２０４Ｂを光ファイバ２０２ごとＺ方向に進退させる。
【００３４】
光ファイバ２０２の先端２０２ａから出射した励起光は、対物光学系２０４Ｄを透過して被写体の表面又は表層でスポットを形成する。スポット形成位置は、点光源である先端２０２ａの進退に応じてＺ方向に変位する。すなわち、共焦点光学ユニット２０４は、二軸アクチュエータ２０４Ｃによる先端２０２ａのＸＹ近似面上の周期的な円運動とＺ方向の進退を併せることで、被写体を三次元走査する。
【００３５】
光ファイバ２０２の先端２０２ａは、対物光学系２０４Ｄの前側焦点位置に配置されているため、共焦点ピンホールとして機能する。先端２０２ａには、励起光により励起された被写体の散乱成分（蛍光）のうち先端２０２ａと光学的に共役な集光点からの蛍光のみが入射する。蛍光は、光ファイバ２０２を伝送後、光コネクタ１５２を通過して光分波合波器１０４に入射する。光分波合波器１０４は、入射した蛍光を光源１０２から出射される励起光と分離して光ファイバ１１２に導く。蛍光は、光ファイバ１１２を伝送して受光器１１４で検出される。受光器１１４は、微弱な光を低ノイズで検出するため、例えば光電子増倍管等の高感度光検出器としてもよい。
【００３６】
受光器１１４によって検出された検出信号は、映像信号処理回路１１６に入力される。映像信号処理回路１１６は、ＣＰＵ１０８の制御下で動作して、検出信号を一定のレートでサンプルホールド及びＡＤ変換してデジタル検出信号を得る。ここで、サンプリング期間中の光ファイバ２０２の先端２０２ａの位置（軌跡）が決まると、当該位置に対応する観察領域（走査領域）中のスポット形成位置、当該スポット形成位置からの戻り光（蛍光）を検出してデジタル検出信号を得る信号取得タイミング（すなわち、サンプリング点）がほぼ一義的に決まる。後述するように、本実施形態の走査型共焦点内視鏡システム１は、予め工場において、走査領域調整装置４００を用いた走査領域調整が行われ、走査軌跡が理想的な走査パターン（すなわち、理想的な渦巻状の走査パターン）となるように二軸アクチュエータ２０４Ｃへの印加電圧の振幅及び位相が調整される。そして、走査軌跡が理想的な走査パターンに調整された上で、走査軌跡上の各サンプリング点と、モニタ３００に表示される内視鏡画像の画素位置との対応関係が求められる（すなわち、マッピングされる）。各サンプリング点と内視鏡画像の画素位置（画素アドレス）との対応関係は、リマップテーブルとしてＣＰＵメモリ１１０に格納される。例えば、内視鏡画像を水平方向（Ｘ方向）１５ピクセル、垂直方向（Ｙ方向）１５ピクセルの画素で構成した場合、順次サンプリングされた励起光の位置（サンプリング点）と内視鏡画像の画素位置（ラスタ座標）との関係は図５のようになる。ＣＰＵ１０８は、図５に示す関係に基づいて各サンプリング点に対応する内視鏡画像の画素位置（ラスタ座標）を求めてリマップテーブルを作成する。なお、図５においては、図面の見易さを考慮し、走査領域の中心部分と周辺部分の一部のサンプリング点を示しているが、実際には渦巻状の走査軌跡に沿って多数のサンプリング点が存在する。
【００３７】
映像信号処理回路１１６は、リマップテーブルを参照して、各サンプリング点で得られる各デジタル検出信号を対応する画素アドレスのデータとして割り当てる。以下、説明の便宜上、上記の割り当て処理をリマッピングと記す。映像信号処理回路１１６は、リマッピング結果に従って、各点像の空間的配列によって構成される画像の信号を画像メモリ１１８にフレーム単位でバッファリングする。バッファリングされた信号は、所定のタイミングで画像メモリ１１８から映像信号出力回路１２０に掃き出されて、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換されてモニタ３００に出力される。モニタ３００の表示画面には、高倍率かつ高解像度の被写体の三次元共焦点画像（本明細書においては、単に「内視鏡画像」ともいう。）が表示される。
【００３８】
上述したように、被写体の画像はリマッピング処理によって構築されるため、歪みのない内視鏡画像を得るためには、先端２０２ａを理想的な渦巻状の走査パターンとなるように回転させる必要がある。しかし、通常、走査型共焦点内視鏡システム１を構成する各部品の特性は所定の範囲でばらつくため、製品毎に固有の特性（以下、「製品固有特性」と記す。）を有し、単に組み立てただけでは図３に示したような理想的な走査軌跡は得られない。そこで、本実施形態の走査型共焦点内視鏡システム１では、このような製品固有特性をキャンセルし、理想的な渦巻状の走査パターンを得るために、工場において、後述する走査領域調整を行っている。
【００３９】
図６は、走査型共焦点内視鏡システム１の走査領域調整時に用いられる走査領域調整装置４００の模式図である。走査領域調整では、光ファイバ２０２の先端２０２ａから出射した励起光の走査領域をモニタ３００上でモニタし、この走査領域が理想的な走査領域となるように（すなわち、共焦点光学ユニット２０４から出射される励起光の走査軌跡が基準の走査軌跡となるように）、二軸アクチュエータ２０４Ｃに印加する交流電圧Ｘ及びＹの振幅及び位相を調整し、リマップテーブルを作成する。以下、本明細書においては、走査領域調整で調整される各パラメータ、主として交流電圧Ｘ及びＹの振幅、位相を「調整パラメータ」と総称する。
【００４０】
図６に示されるように、走査領域調整装置４００は、ユニット支持具４２０、ケース４０２、ＸＹＺステージ４０８、位置調整つまみ４１０、電流−電圧変換回路４１２等を有している。
【００４１】
ユニット支持具４２０は、走査領域調整装置４００の本体部（不図示）に固定された略円筒状の部材であり、その内径は、共焦点光学ユニット２０４の外径よりも僅かに大きく構成されている。走査領域調整時、共焦点光学ユニット２０４は、ユニット支持具４２０の内部に差し込まれ、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向について位置決め固定される。
【００４２】
ケース４０２には、ＰＳＤ４０４、ＰＳＤ基板４０５、リレーレンズユニット４０６が取り付けられている。ＰＳＤ４０４は、周知の二次元の光位置検出センサであり、ＰＳＤ基板４０５上に搭載され、受光面がＸＹ平面上に位置（言い換えるとＺ方向と直交）するようにケース４０２の基端面側に配置されている。ＰＳＤ４０４は、共焦点光学ユニット２０４から出射される励起光を受光し、その位置（すなわち、受光面４０４ａ上における励起光の位置）を検出するセンサであり、後述する走査領域調整時、各サンプリング点の位置を検出する。リレーレンズユニット４０６は、光軸がＺ方向に向くように、ケース４０２の先端側（共焦点光学ユニット２０４側）に配置されている。リレーレンズユニット４０６は、内部に複数のレンズを備えた、いわゆる拡大光学系であり、その光軸はＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中心を通り、かつ後側焦点Ｆ２がＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中心に位置するように配置されている。また、リレーレンズユニット４０６の前側焦点Ｆ１は、後述する走査領域調整によって、共焦点光学ユニット２０４の対物光学系２０４Ｄの焦点（すなわち、励起光の集光位置）と略一致するように調整される。すなわち、リレーレンズユニット４０６は、共焦点光学ユニット２０４から出射される励起光の集光位置における投影像（すなわち、励起光の走査領域（最大振れ幅））を拡大するように機能する。リレーレンズユニット４０６の倍率は、励起光の走査領域の大きさ、ＰＳＤ４０４のサイズ、ＰＳＤ４０４の位置検出分解能等の各種要因を総合的に勘案して決定される。ここで、通常入手可能なＰＳＤを想定した場合、その位置検出分解能から、リレーレンズユニット４０６によって拡大された走査領域の大きさがＰＳＤ４０４の受光面上で１ｍｍ以上となるようにリレーレンズユニット４０６の倍率が設定されるのが望ましい。また、装置サイズ及び応答速度の観点からは、可能な限り小さな受光面４０４ａを有したＰＳＤ４０４を使用するのが望ましいため、リレーレンズユニット４０６の倍率は、位置検出分解能や装置サイズを勘案して、例えば２〜２０倍程度に設定するのが好適である。そこで、本実施形態においては、共焦点光学ユニット２０４から出射される励起光の走査領域の直径（すなわち、励起光の集光位置における最大振れ幅）を５００μｍとし、通常入手可能なＰＳＤ４０４のサイズ、位置検出分解能及び応答速度を想定し、リレーレンズユニット４０６の倍率を１０倍に設定している。従って、共焦点光学ユニット２０４から出射される励起光の走査軌跡は、リレーレンズユニット４０６によって拡大され、ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａ上で最大で直径５ｍｍの円を描くように走査される。なお、ケース４０２内は、外光が入らないように遮光されており、ＰＳＤ４０４は、共焦点光学ユニット２０４からの励起光を高いＳＮ比で検出する。ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａに励起光が入射すると、励起光の位置に応じた検出電流が生成され、この検出電流は、ＰＳＤ基板４０５を介して電流−電圧変換回路４１２に出力される。
【００４３】
図７は、本実施形態のＰＳＤ４０４の正面図である。ＰＳＤ４０４は、中心部に矩形状の受光面４０４ａを備え、受光面４０４ａはカバーガラス４０４ｂによって封止されている（図６）。また、カバーガラス４０４ｂの受光面４０４ａと対向する側の面には、４８８ｎｍの波長の励起光によって蛍光を発する蛍光体４０４ｃ（例えば、サイアロン蛍光体）のコーティング、蛍光反射コーティング４０４ｄが順に施されている。なお、本実施形態においては、これらのコーティングは十分に薄く、受光面４０４ａと、蛍光体４０４ｃ及び蛍光反射コーティング４０４ｄは、実質的に略同一面上の配置とみなされる。
【００４４】
図７に示すように、本実施形態の蛍光体４０４ｃは、グリッド状（方眼状）に形成されており、カバーガラス４０４ｂが受光面４０４ａ上に載置されたとき、グリッド状の蛍光体４０４ｃが受光面４０４ａ上に配置されるように、受光面４０４ａと略等しい範囲に形成されている。また、グリッド状の蛍光体４０４ｃのうち、受光面４０４ａの中心を通りＸ方向に延びるグリッド線と、Ｙ方向に延びるグリッド線（すなわち、互いに直交する２本のグリッド線）４０４ｃｂは、他のグリッド線４０４ｃａよりも太く形成されている。後述するように、本実施形態においては、この十字状の２本のグリッド線４０４ｃｂが受光面４０４ａの中心を示す指標４０４ｍを構成し、他のグリッド線４０４ｃａが励起光の走査領域の大きさ及び形状を測定するためのスケール４０４ｓを構成している。
【００４５】
走査領域調整時に、励起光が蛍光体４０４ｃに入射すると、蛍光体４０４ｃから発生した蛍光が光ファイバ２０２の先端２０２ａに入射し、グリッド状の蛍光画像が内視鏡画像としてモニタ３００に表示される。なお、本実施形態においては、ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａは、励起光の走査領域（直径５ｍｍ）よりも十分に大きく、１０ｍｍ×１０ｍｍの受光面サイズを有するＰＳＤ４０４を使用している。また、スケール４０４ｓ及び指標４０４ｍの線幅は、ＰＳＤ４０４によるサンプリング点の位置検出に影響しないように十分に細く、本実施形態においては、それぞれ約１０μｍ及び約２０μｍに設定されている。また、本実施形態のスケール４０４ｓは、０．１ｍｍピッチで形成されているが、図面の見易さを考慮し、図７においてはスケール４０４ｓを間引いて示している。
【００４６】
蛍光反射コーティング４０４ｄ（図６）は、蛍光体４０４ｃによって発生した蛍光を反射するためのコーティングである。上述したように、蛍光反射コーティング４０４ｄは、蛍光体４０４ｃと受光面４０４ａの間に配置されており、蛍光体４０４ｃによって発生した蛍光は、全て光ファイバ２０２側に反射されるようになっている。従って、蛍光体４０４ｃによって発生した蛍光が受光面４０４ａに入射することはなく、ＰＳＤ４０４は、共焦点光学ユニット２０４からスケール４０４ｓの間を通って入射される励起光のみを高いＳＮ比で検出する。
【００４７】
ケース４０２は、作業者による位置調整つまみ４１０の操作によってＸ、Ｙ、Ｚの各方向に移動可能なＸＹＺステージ４０８上に固定されている（図６）。後述する走査領域調整時、作業者は、位置調整つまみ４１０を操作し、ユニット支持具４２０に固定された共焦点光学ユニット２０４と、ケース４０２（すなわち、リレーレンズユニット４０６及びＰＳＤ４０４）との相対的な位置関係を調整する。
【００４８】
電流−電圧変換回路４１２は、走査領域調整時、ＰＳＤ基板４０５から出力されるＰＳＤ４０４の検出電流を電圧に変換し、検出電圧としてＣＰＵ１０８に出力する。
【００４９】
図８は、走査領域調整時に走査型共焦点内視鏡システム１で実行される走査領域調整プログラムのフローチャートである。走査領域調整プログラムの実行に先立ち、工場の作業者は、走査領域調整装置４００とシステム本体１００とをケーブル５００によって接続し、共焦点光学ユニット２０４をユニット支持具４２０に差し込む。そして、作業者がシステム本体１００のユーザインターフェース（不図示）から所定の指示を入力することを契機に、ＣＰＵ１０８によって走査領域調整プログラムが実行される。なお、説明の便宜上、本明細書中の説明並びに図面において、走査領域調整の各処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。
【００５０】
図８に示すように、走査領域調整プログラムが開始されると、ＣＰＵ１０８は、Ｓ１１を実行し、共焦点光学ユニット２０４を駆動する。具体的には、ＣＰＵ１０８は、励起光が連続的に照射されるように光源１０２を制御し、かつ、走査ドライバ２１０を制御し二軸アクチュエータ２０４Ｃに所定の交流電圧Ｘ及びＹを印加する。ここで、所定の交流電圧Ｘ及びＹとは、予め定められた基準（デフォルト）の交流電圧Ｘ及びＹを意味する。このように、二軸アクチュエータ２０４Ｃに所定の交流電圧Ｘ及びＹが印加されると、光ファイバ２０２の先端２０２ａは、印加された交流電圧Ｘ及びＹに応じて回転する。光ファイバ２０２から出射される励起光は、リレーレンズユニット４０６を通って、ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａ又は蛍光体４０４ｃ上を回転走査する。そして、励起光が蛍光体４０４ｃに入射すると、発生した蛍光が光ファイバ２０２の先端２０２ａに入射して受光器１１４で検出され、内視鏡画像としてモニタ３００に表示される。次いで、処理は、Ｓ１３に進む。
【００５１】
Ｓ１３では、ＣＰＵ１０８は、作業者によるＰＳＤの位置調整が終了したか否かを判断する。共焦点光学ユニット２０４から出射される励起光の走査領域を調整し、また、励起光の走査軌跡をＰＳＤ４０４によって正確に検出するためには、励起光の走査領域がＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中央部に収まり、蛍光体４０４ｃからの蛍光がモニタ３００に表示されている必要がある。しかし、共焦点光学ユニット２０４をユニット支持具４２０に取り付けたときの取り付け位置誤差や、製品固有特性の影響により、共焦点光学ユニット２０４をユニット支持具４２０に取り付けただけでは、必ずしも励起光の走査領域がＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中央部に収まるとは限らない。そこで、本実施形態においては、ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａ上における励起光の走査領域を作業者がモニタ３００上で確認でき、さらに励起光の走査領域がＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中央部に収まるように受光面４０４ａの位置を調整可能に構成している。
【００５２】
具体的には、作業者は、モニタ３００に表示される内視鏡画像を見ながら、位置調整つまみ４１０を操作し、共焦点光学ユニット２０４に対してケース４０２をＺ方向に移動させる。そして、蛍光体４０４ｃで発生した蛍光が内視鏡画像としてモニタ３００に表示されるように調整する。上述したように、受光面４０４ａと蛍光体４０４ｃは、実質的に略同一面上に配置されているため、蛍光体４０４ｃで発生した蛍光が内視鏡画像としてモニタ３００に表示されるとき、光ファイバ２０２の先端２０２ａは、対物光学系２０４Ｄの前側焦点位置に正確に配置され、受光面４０４ａと光学的に共役となる。図９は、光ファイバ２０２の先端２０２ａが、対物光学系２０４Ｄの前側焦点位置に配置されたときの励起光の走査領域ＡとＰＳＤ４０４との位置関係を示す図である。図９に示すように、励起光の走査領域Ａは、共焦点光学ユニット２０４をユニット支持具４２０に取り付けたときの取り付け位置誤差や、製品固有特性の影響により、必ずしもＰＳＤ４０４の中心と一致しないが、光ファイバ２０２の先端２０２ａが、対物光学系２０４Ｄの前側焦点位置に配置されると、走査領域Ａに含まれる蛍光体４０４ｃ（図９においては、受光面４０４ａの右上周辺のスケール４０４ｓ）から蛍光が発生し、方眼状の蛍光画像がモニタ３００上で観察される。
【００５３】
次いで、作業者は、モニタ３００に表示される内視鏡画像（すなわち、走査領域Ａ内の蛍光画像）を見ながら、位置調整つまみ４１０を操作し、共焦点光学ユニット２０４に対してケース４０２をＸ及びＹ方向に移動させる。そして、指標４０４ｍからの蛍光（すなわち、太線十字状の蛍光画像）がモニタ３００上に表示されるようにケース４０２を移動させ、走査領域Ａの中心（すなわち、内視鏡画像の中心）が、ＰＳＤ４０４の中心（すなわち、指標４０４ｍの中心）と略一致するように調整する。図１０は、走査領域Ａの中心がＰＳＤ４０４の中心に移動する様子を示す図である。図１０の場合、作業者は、モニタ３００に表示される蛍光画像に基づいて、共焦点光学ユニット２０４を右斜め上方向に移動させることにより、走査領域Ａの中心を、ＰＳＤ４０４の中心に移動させる。走査領域Ａの中心が、ＰＳＤ４０４の中心（すなわち、指標４０４ｍの中心）と略一致するように調整されると、中心軸ＡＸ（Ｚ方向に配置された光ファイバ２０２の軸心）とリレーレンズユニット４０６の光軸とが略一致し、モニタ３００上では指標４０４ｍで発生する太線十字状の蛍光画像が、スケール４０４ｓで発生する方眼状の蛍光画像に含まれて、画面の略中央部に表示される。
【００５４】
このように、Ｓ１３では、作業者は、モニタ３００に表示される内視鏡画像を見ながら、位置調整つまみ４１０を操作し、共焦点光学ユニット２０４に対してケース４０２をＸＹＺ方向に移動させる。そして、励起光の走査軌跡がＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中心に位置するように調整し、調整後、システム本体１００のユーザインターフェース（不図示）から所定の入力を行う。ＣＰＵ１０８は、作業者からの所定の入力を受け付けるまで待機し（Ｓ１３：ＮＯ）、作業者からの所定の入力を受け付けると、作業者によるＰＳＤ４０４の位置調整が終了したと判断し（Ｓ１３：ＹＥＳ）、処理はＳ１５に進む。
【００５５】
Ｓ１５では、ＣＰＵ１０８は、作業者によるユーザインターフェース（不図示）の操作に応じて、二軸アクチュエータ２０４Ｃに印加する交流電圧Ｘ及びＹの調整パラメータ（走査パラメータ）を変更する。上述したように、励起光の走査領域Ａは、製品固有特性の影響によりばらつくため、無調整の状態では、必ずしも理想的な走査領域（すなわち、基準の走査軌跡）とはならない。そこで、本ステップにおいては、作業者がモニタ３００に表示される内視鏡画像を見ながらユーザインターフェースを操作することにより、励起光の走査領域Ａが理想的な走査領域となるように調整する。Ｓ１３によって、モニタ３００上にはスケール４０４ｓと指標４０４ｍで発生した蛍光が表示されている。従って、作業者は、モニタ３００上に表示されているスケール４０４ｓの縦方向及び横方向の方眼数を数えることによって走査領域Ａの大きさ及び形状（真円度）を知ることができる。そして、作業者が、走査領域Ａの大きさが所定の大きさになっていないと判断して所定のユーザインターフェースを操作した場合、ＣＰＵ１０８は、ユーザインターフェースの入力に応じて、交流電圧Ｘ及びＹの振幅を調整し、走査領域Ａを拡大又は縮小する。また、作業者が、走査領域Ａの形状が所定の形状になっていないと判断して所定のユーザインターフェースを操作した場合、ＣＰＵ１０８は、ユーザインターフェースの入力に応じて、交流電圧Ｘ及びＹの位相を調整して、走査領域Ａの形状を変更する。本ステップにおいて、励起光の走査領域Ａが理想的な走査領域となるように（すなわち、直径５ｍｍの円形の走査領域となるように）調整され、作業者からユーザインターフェースに対して走査領域調整の終了を示す入力があると、処理は、Ｓ１７に進む。
【００５６】
Ｓ１７では、ＣＰＵ１０８は、ＰＳＤ４０４の受光面上を渦巻状に走査する励起光の走査軌跡を検出する。具体的には、ＣＰＵ１０８は、所定のタイミングでＰＳＤ４０４の各電極から出力される電流を検出し、それに基づいて周知の演算を行い、ＰＳＤ４０４上における励起光のスポット形成位置を演算する。上述したように、Ｓ１５において、励起光の走査領域Ａが理想的な走査領域となるように調整されているため、励起光のスポット形成位置は、円形渦巻状の理想的な走査軌跡上を辿る。次いで、処理は、Ｓ１９に進む。
【００５７】
Ｓ１９では、ＣＰＵ１０８は、Ｓ１７によって検出した走査軌跡について、各サンプリング点と内視鏡画像の画素位置（画素アドレス）との対応関係を求めてリマップテーブルを作成する。そして、作成したリマップテーブルをＳ１５によって調整した調整パラメータ（すなわち、交流電圧Ｘ及びＹの振幅、位相）と共にＣＰＵメモリ１１０に格納し、本走査領域調整プログラムを終了する。
【００５８】
このように、本実施形態の走査領域調整においては、共焦点光学ユニット２０４から出射される励起光の走査軌跡（走査領域）が、リレーレンズユニット４０６によって拡大されてＰＳＤ４０４で受光される。また、ＰＳＤ４０４上のカバーガラス４０４ｂには、蛍光体４０４ｃがコーティングされており、作業者は、モニタ３００に表示される内視鏡画像（すなわち、走査領域Ａ内の蛍光画像）を見ながら、走査領域Ａが、ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中心に位置するように調整することができ、さらに走査領域Ａが理想的な走査領域となるように調整することができるように構成されている。このように、共焦点光学ユニット２０４から出射される励起光の走査軌跡は、ＰＳＤ４０４の分解能に影響されない程度に拡大され、かつ理想的な走査軌跡に調整されてＰＳＤ４０４の受光面４０４ａ上で確実に受光される。従って、本実施形態の走査型共焦点内視鏡システム１のように、狭小な走査領域を走査する構成の走査型内視鏡システムであっても、走査光の走査軌跡を高い精度で、かつ確実に検出することが可能となり、走査軌跡上の各サンプリング点と、モニタ３００に表示される内視鏡画像の画素位置との対応関係を正確に求めることが可能となる。
【００５９】
以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、本実施形態においては、ＣＰＵ１０８が走査領域調整プログラムを実行するものとして説明したが、この構成に限定されるものではなく、電流−電圧変換回路４１２で走査領域調整プログラムを実行する構成としてもよい。この場合、電流−電圧変換回路４１２は、ＣＰＵ１０８との通信によって、調整パラメータの変更等を行うように構成される。
【００６０】
また、本実施形態のリレーレンズユニット４０６の倍率は１０倍としたが、上述したように、リレーレンズユニット４０６の倍率は、２〜２０倍程度に設定することが可能であり、ＰＳＤ４０４上における励起光の走査領域がＰＳＤ４０４の受光面４０４ａに収まる範囲で大きくすることにより、励起光の走査軌跡をより正確に検出することが可能となる。
【００６１】
また、本発明が適用可能なシステムは、本実施形態で説明した走査型共焦点内視鏡システムに限らない。例えば走査領域の水平方向を往復走査するラスタスキャン方式や、走査領域を正弦波的に走査するリサージュスキャン方式等を採用する走査型共焦点内視鏡システムにも本発明を適用することができる。
【００６２】
また、本実施形態の共焦点光学ユニット２０４は、共焦点内視鏡２００の先端部に組み込まれた構成としたが、共焦点光学ユニット２０４は、例えば、内視鏡の処置具挿通チャンネルに挿通されて使用される共焦点プローブに組み込まれてもよい。
【００６３】
また、走査領域調整装置４００に搭載される位置検出素子はＰＳＤに限らない。ＰＳＤ４０４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やアレイ型ＰＭＴ（Photomultiplier Tube）等の位置及び光量が検出可能な他の素子に置き換えてもよい。
【００６４】
また、本実施形態の走査領域調整においては、作業者が、モニタ３００に表示される内視鏡画像を見ながら、位置調整つまみ４１０を操作し、共焦点光学ユニット２０４に対してケース４０２をＸＹＺ方向に移動させる構成として説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、ＸＹＺステージ４０８をモータによって移動させる構成とし、ＣＰＵ１０８が、取得した蛍光画像を画像処理しながら、励起光の走査領域ＡがＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中心に位置するように自動で位置調整してもよい。
【００６５】
また、本実施形態の蛍光体４０４ｃは、カバーガラス４０４ｂの裏面側（受光面４０４ａ側）をコーティングすることによって形成したが、この構成に限定されるものではない。４８８ｎｍの波長の励起光によって蛍光を発するものであればよく、例えば、蛍光体４０４ｃは、蛍光塗料を含んだイエロークロス（黄色の蛍光を発光する繊維）をカバーガラス４０４ｂに貼り付けることによって形成することができる。また、スケール４０４ｓ及び指標４０４ｍは、カバーガラス４０４ｂの裏面側にけがき線を入れ、けがき線内に蛍光塗料を塗り込んで形成することができる。
【００６６】
また、本実施形態においては、蛍光体４０４ｃのコーティングの上に蛍光反射コーティング４０４ｄを施したが、蛍光体４０４ｃによって発生した蛍光がＰＳＤ４０４による励起光の位置検出に影響を与えない場合には、蛍光反射コーティング４０４ｄを省略することが可能である。
【００６７】
また、本実施形態においては、蛍光体４０４ｃは、方眼状のスケール４０４ｓ及び太線十字状の指標４０４ｍを構成するものとして説明したが、例えば、共焦点光学ユニット２０４をユニット支持具４２０に取り付けたときの取り付け位置誤差や、製品固有特性の影響が十分に小さく、励起光の走査領域ＡがＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの略中央部に位置することが保証されている場合、ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの周辺に位置するスケール４０４ｓが不要となるため、必ずしも方眼状のスケール４０４ｓを設ける必要がない。この場合、図１１に示すように、指標４０４ｍの所定位置に指標４０４ｍと直交するように目盛り線４０４ｍａを形成すれば、本実施形態の構成と同様、走査領域Ａの大きさ及び形状（真円度）を計ることができる。
【００６８】
また、本実施形態においては、蛍光体４０４ｃをＰＳＤ４０４の受光面４０４ａと略等しい範囲に形成したが、例えば、共焦点光学ユニット２０４をユニット支持具４２０に取り付けたときの取り付け位置誤差や、製品固有特性の影響が大きい場合、図１２に示すように、方眼状のスケール４０４ｓをＰＳＤ４０４の受光面４０４ａよりも大きな範囲に拡げてもよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、受光面４０４ａの中心を通り互いに直交する２本のグリッド線４０４ｃｂによって、十字状の指標４０４ｍを構成したが、指標４０４ｍは、受光面４０４ａの中心部を特定できればよく、Ｘ方向及びＹ方向に延びるグリッド線に限定されるものではない。指標４０４ｍは、例えば、所定形状のマーク（例えば、×印状のマークや円形のマーク）であってもよい。
【００７０】
また、本実施形態のスケール４０４ｓは、Ｘ方向及びＹ方向に延びる方眼状のグリッド線で構成されるものとして説明したが、スケール４０４ｓは、走査領域Ａの大きさ及び形状を計測できるものであればよく、必ずしもＸ方向及びＹ方向に延びる方眼状のグリッド線に限定されるものではない。
【００７１】
また、本実施形態においては、ＰＳＤ４０４の内部（カバーガラス４０４ｂの裏面側（受光面４０４ａ側））に蛍光体４０４ｃを形成したが、この構成に限定されるものではない。図１３は、本実施形態の走査領域調整装置４００の変形例を示す図である。本変形例の走査領域調整装置４００Ｍは、ビームスプリッタ４０３を備え、また蛍光体４０４ｃに代えて、ＰＳＤ４０４の外部に蛍光体４０７を備える点で、本実施形態の走査領域調整装置４００と異なる。
【００７２】
ビームスプリッタ４０３は、リレーレンズユニット４０６とＰＳＤ４０４との間に配置され、リレーレンズユニット４０６からＰＳＤ４０４に向かう励起光のうち５０％を透過し、５０％を反射する。ビームスプリッタ４０３を透過した励起光は、ＰＳＤ４０４に入射し、本実施形態と同様、その走査軌跡が検出される。一方、ビームスプリッタ４０３によって反射した励起光は、蛍光体４０７に入射し、蛍光を発生させる。蛍光体４０７の表面には、本実施形態のスケール４０４ｓ及び指標４０４ｍと同様のパターンの蛍光材料がコーティングされており、蛍光体４０７の表面は、ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａと光学的に等価な位置に配置されている。従って、蛍光体４０７で発生した蛍光は、励起光と同じ経路を辿って光ファイバ２０２の先端２０２ａに入射し、内視鏡画像としてモニタ３００に表示される。従って、このように蛍光体４０７をＰＳＤ４０４の外部に配置する構成によっても、作業者は、モニタ３００に表示される内視鏡画像（すなわち、走査領域Ａ内の蛍光画像）を見ながら、走査領域Ａが、ＰＳＤ４０４の受光面４０４ａの中心に位置するように調整することができ、さらに走査領域Ａが理想的な走査領域となるように調整することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  走査型共焦点内視鏡システム
１００  システム本体
１０２  光源
１０４  光分波合波器
１０６  ダンパ
１０８  ＣＰＵ
１１０  ＣＰＵメモリ
１１２  光ファイバ
１１４  受光器
１１６  映像信号処理回路
１１８  画像メモリ
１２０  映像信号出力回路
２００  共焦点プローブ
２０２  光ファイバ
２０４  共焦点光学ユニット
２０６  サブＣＰＵ
２０８  サブメモリ
２１０  走査ドライバ
４００、４００Ｍ  走査領域調整装置
４０２  ケース
４０３  ビームスプリッタ
４０４  ＰＳＤ
４０４ａ  受光面
４０４ｂ  カバーガラス
４０４ｃ  蛍光体
４０４ｃａ、４０４ｃｂ  グリッド線
４０４ｄ  蛍光反射コーティング
４０４ｍ  指標
４０４ｓ  スケール
４０５  ＰＳＤ基板
４０６  リレーレンズユニット
４０７  蛍光体
４０８  ＸＹＺステージ
４１０  位置調整つまみ
４１２  電流−電圧変換回路
【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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