(57)【要約】  原色系の色情報よりも高い感度で色情報を検出する。  レーザ走査型観察装置は少なくとも３つの光源１７と合波部１８と制御部とを有する。少なくとも3つの光源１７は可視光域内で互いに波長の異なるパルス状のレーザ光を放射する。合波部１８は少なくとも３つの光源１７から出射するレーザ光を合波する。制御部は少なくとも３つの光源１７の中の２つの光源の異なる組合せで順番に周期的にレーザ光を放射させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光域内で互いに波長の異なる、パルス状のレーザ光を放射する、少なくとも３つの光源と、
前記少なくとも３つの光源から出射する前記レーザ光を合波する合波部と、
前記少なくとも３つの光源の中の、２つの光源の異なる組合わせで、順番に周期的に前記レーザ光を放射させる制御部とを備える
ことを特徴とするレーザ走査型観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ走査型観察装置であって、
前記制御部は、前記少なくとも３つの光源に同じパルス周期で、各光源の発光開始時期をずらしながら、２つの光源の発光時間を部分的に重複させるように、前記レーザ光を放射させる
ことを特徴とするレーザ走査型観察装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ走査型観察装置であって、
前記少なくとも３つの光源は、３つの光源であり、
前記制御部は、前記パルス周期の２／３の時間が前記発光時間となるように前記３つの光源を駆動し、各光源の発光時間の１／２以下を他の光源の発光時間に重複させ、該発光時間の別の１／２以下をさらに他の光源の発光時間に重複させる
ことを特徴とするレーザ走査型観察装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザ走査型観察装置であって、
前記制御部は、組合される２つの光源から放射するレーザ光の強度の比率を調整する
ことを特徴とするレーザ走査型観察装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザ走査型観察装置であって、
前記制御部は、２つの光源の異なる組合わせで順番に周期的に前記レーザ光を放射させる第１の照明モードと、各光源から順番に周期的に前記レーザ光を放射させる第２の照明モードで、前記光源を制御する
ことを特徴とするレーザ走査型観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多様な波長の光を検出し得るレーザ走査型観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光を出射する光ファイバを揺動させることにより、被観察物を走査して画像を撮像可能な光走査型観察装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４２６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された光走査型観察装置では、照射した光の被観察物における散乱光を分波して、ＲＧＢ毎に検出した色情報成分を用いて画像が形成される。しかし、ＲＧＢのような原色系の色情報のよりも高い感度で、色情報を検出することが求められていた。【０００５】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明では、原色系の色情報よりも高い感度で色情報を検出可能なレーザ走査型観察装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した諸課題を解決すべく、本発明によるレーザ走査型観察装置は、
可視光域内で互いに波長の異なる、パルス状のレーザ光を放射する、少なくとも３つの光源と、
前記少なくとも３つの光源から出射する前記レーザ光を合波する合波部と、
前記少なくとも３つの光源の中の、２つの光源の異なる組合わせで、順番に周期的に前記レーザ光を放射させる制御部とを備える
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成された本発明に係るレーザ走査型観察装置によれば、原色系の色情報よりも高い感度で色情報を検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査ユニットを有するレーザ走査型観察装置の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図２】図１の光源部の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図３】図１の光走査型内視鏡本体を概略的に示す外観図である。
【図４】図１の光走査型内視鏡本体の先端部を拡大して示す断面図である。
【図５】図４の駆動部近傍を拡大して示す斜視図である。
【図６】図１の検出部の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図７】第１の照明モードにおける、制御部による光源部の駆動を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】第２の照明モードにおける、制御部による光源部の駆動を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ走査型観察装置の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【００１１】
レーザ走査型観察装置１０は、例えば、レーザ走査型内視鏡装置であり、光源部１１、駆動電流生成部１２、光走査型内視鏡本体１３、検出部１４、制御部１５、および表示部１６を含んで構成される。
【００１２】
光源部１１は、後述するように、レーザ光を出射して、光走査型内視鏡本体１３に供給する。駆動電流生成部１２は対象物ｏｂｊの走査に必要な駆動信号を光走査型内視鏡本体１３に送信する。光走査型内視鏡本体１３は、レーザ光を用いて対象物ｏｂｊを走査し、走査により得られた信号光を検出部１４に伝播させる。検出部１４は伝播された信号光を電気信号に変換する。制御部１５は、光源部１１、駆動電流生成部１２、および検出部１４を同期制御するとともに、検出部１４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１６に表示する。
【００１３】
光源部１１は、図２に示すように、少なくとも３つの光源１７、合波部１８、および照明用光ファイバ接続部１９を含んで構成される。
【００１４】
少なくとも３つの光源１７は、可視光域内で互いに波長の異なる、パルス状のレーザ光を放射する。少なくとも３つの光源１７は、本実施形態において、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２の３つの光源である。赤色光源２０は、例えば赤色レーザであり、６４０ｎｍの波長の赤色レーザ光を放射する。緑色光源２１は、例えばる緑色レーザであり、５３２ｎｍの波長の緑色レーザ光を放射する。青色光源２２は、例えば青色レーザであり、４４５ｎｍの波長の青色レーザ光を放射する。
【００１５】
合波部１８は、例えばダイクロイックミラーおよびファイバコンバイナーなどによって構成され、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２がそれぞれ放射する赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を合波する。
【００１６】
照明用光ファイバ接続部１９は、光走査型内視鏡本体１３に設けられる照明用光ファイバと光学的に接続し、合波部１８から出力されるレーザ光を照明用光ファイバに供給する。
【００１７】
駆動電流生成部１２（図１参照）は、制御部１５の制御に基づいて、照明用光ファイバ２３の出射端を渦巻状に変位させる駆動信号を生成する。駆動電流生成部１２は、光走査型内視鏡本体１３に設けられる駆動部に駆動信号を供給する。
【００１８】
光走査型内視鏡本体１３は、図３に示すように、操作部２４および挿入部２５を備え、操作部２４の一方の端部と挿入部２５の基端部とは接続されて一体となっている。
【００１９】
光走査型内視鏡本体１３は、照明用光ファイバ２３、配線ケーブル２６、および検出用光ファイババンドル２７を含んで構成される。照明用光ファイバ２３、配線ケーブル２６、および検出用光ファイババンドル２７は、操作部２４から挿入部２５内部を通じて、挿入部２５の先端部２８（図３における破線部内の部分）まで導かれている。照明用光ファイバ２３は、操作部２４側において光源部１１の照明用光ファイバ接続部１９に接続され、レーザ光を先端部２８に伝播させる。配線ケーブル２６は、操作部２４側において駆動電流生成部１２に接続され、駆動信号を先端部２８に配置される駆動部に送信する。検出用光ファイババンドル２７は、操作部２４側において検出部１４に接続され、先端部２８において得られた信号光を検出部１４に伝播させる。
【００２０】
図４は、図１の光走査型内視鏡本体１３の先端部２８を拡大して示す断面図である。先端部２８には、駆動部２９、照明光学系３０、および図示しない検出用レンズを備えるとともに照明用光ファイバ２３および検出用光ファイババンドル２７が延在している。
【００２１】
駆動部２９は、例えば電磁アクチュエータであり、永久磁石３１（図５参照）および偏向磁場発生用コイル３２によって構成される。永久磁石３１は円筒状であり、照明用光ファイバ２３を挿通させた状態で、照明用光ファイバ２３に取付けられる。照明用光ファイバ２３は、永久磁石３１を含む出射端近傍を揺動可能な状態で、角型チューブ３３に支持される。偏向磁場発生用コイル３２は角型チューブ３３の４面に設けられる。偏向磁場発生用コイル３２は、駆動電流生成部１２から供給される駆動信号により、磁場を発生させ永久磁石３１とともに照明用光ファイバ２３の出射端を２方向に沿って偏向する。駆動部２９は、駆動信号に基づいて、１フレームの間に、照明用光ファイバ２３の出射端を振動させながら振幅をゼロから最大振幅まで増加させ、再びゼロに減少させるように偏向する。駆動部２９は、異なる２方向に沿って、照明用光ファイバ２３の出射端を前述のように振動させることにより、出射端から出射するレーザ光で対象物ｏｂｊをスパイラル状に走査させる。
【００２２】
照明光学系３０（図４参照）は、挿入部２５の先端部２８の最先端に、すなわち照明用光ファイバ２３の出射端からの出射方向に配置される。照明光学系３０は、照明用光ファイバ２３の出射端から射出されたレーザ光が、対象物ｏｂｊ上に略集光するように構成されている。
【００２３】
検出用レンズは、対象物ｏｂｊ上に集光されたレーザ光が、対象物ｏｂｊにより反射、散乱、屈折等をした光（対象物ｏｂｊと相互作用した光）又は蛍光等を信号光として取込み、検出用レンズの後に配置された検出用光ファイババンドル２７に集光、結合させるように配置される。
【００２４】
図６に示すように、検出部１４は、検出用光ファイバ接続部３４および検出器３５を含んで構成される。検出用光ファイバ接続部３４は、検出用光ファイババンドル２７と光学的に接続し、検出用光ファイババンドル２７から信号光を取得する。検出器３５は、例えば光電子増倍管またはフォトダイオードであり、信号光の光量を検出する。
【００２５】
制御部１５（図１参照）は、レーザ走査型観察装置１０の各部位の制御を行なう。例えば、制御部１５は、前述のように、光源部１１、駆動電流生成部１２、および検出部１４を同期制御するとともに、検出部１４により出力された電気信号を処理して、画像を合成する。
【００２６】
また、制御部１５は、第１の照明モードまたは第２の照明モードで、光源部１１を駆動する。第１の照明モードおよび第２の照明モードは、レーザ走査型観察装置１０に設けられる動作モードである。第１の照明モードにおいて、補色系の色情報である信号光が検出される。第２の照明モードにおいて、原色系の色情報である信号光が検出される。制御部１５による、第１の照明モードおよび第２の照明モード時の光源部１１の駆動について、後に詳細に説明する。
【００２７】
制御部１５は、フレーム毎に第１の照明モードおよび第２の照明モードを切替え可能である。例えば、レーザ走査型観察装置１０では、撮像する画像に対して高感度および色再現の何れを優先するかを選択する入力が可能であり、高感度を優先する入力が検出されるとき、制御部１５は第１の照明モードで画像を生成する。一方、色再現を優先する入力が検出されるとき、制御部１５は第２の照明モードで画像を生成する。
【００２８】
また、制御部１５は、フレーム内で第１の照明モードおよび第２の照明モードを切替え可能である。例えば、レーザ走査型観察装置１０では、高感度を優先して検出用レンズの光軸を中心とする中心領域を、色再現性を優先して当該中心領域の周囲の領域を、撮像可能である。このような撮像においては、制御部１５は、中心領域を走査するときに第１の照明モードで光源部１１を駆動し、周囲領域を走査するときに第２の照明モードで光源部１１を駆動する。また、レーザ走査型観察装置１０では、高感度を優先して周囲領域を、色再現性を優先して中心領域を撮像可能である。このような撮像においては、制御部１５は、中心領域を走査するときに第２の照明モードで光源部１１を駆動し、周囲領域を走査するときに第１の照明モードで光源部１１を駆動する。
【００２９】
また、制御部１５は、補色系の色情報である信号光に基づく補色系の画像から、原色系の画像への変換、または原色系の色情報である信号光に基づく原色系の画像から、補色系の画像への変換の少なくともいずれかを実行可能である。なお、補色系および原色系間の変換には、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙを赤色光、緑色光、青色光、シアン色光、マゼンタ色光、および黄色光の信号値として、Ｒ＝１−Ｃｙ、Ｇ＝１−Ｍｇ、Ｂ＝１−Ｙを用いる。
【００３０】
また、制御部１５は、第１の照明モードにおいて２つの光源からレーザ光を放射させるときに、レーザ光の強度の比率を調整可能である。例えば、赤みの弱いマゼンタ色レーザ光の照射が望まれるときに、制御部１５は、赤色レーザ光の光量を、緑色レーザ光の光量より低くなるように、赤色光源２０および緑色光源２１を制御する。
【００３１】
次に、第１の照明モードにおける、制御部１５による光源部１１の駆動について、以下に説明する。第１の照明モードにおいて、制御部１５は、図７に示すように、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２の中の、２つの光源の異なる組み合わせで、順番に周期的にレーザ光を放射させる。詳細に説明すると、制御部１５は、同じパルス周期で、発光開始時期をずらしながら、２つの光源の発光時間を部分的に重複させるように、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２を発光させる。さらには、制御部１５は、発光時間の間隔が同じになるように、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２を発光させる。
【００３２】
例えば、赤色光源２０が発光開始するタイミングｔ１から、発光時間の１／２の時間の経過時であるタイミングｔ２までの間に、緑色光源２１は消灯し、かつ青色光源２２が発光するように、制御部１５は、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２を制御する。したがって、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの時間においては、赤色光源２０および青色光源２２の発光時間が部分的に重複する。
【００３３】
タイミングｔ２から、発光時間の１／２の時間の経過時であるタイミングｔ３の間に、赤色光源２０は発光し、緑色光源２１は発光し、青色光源２２は消灯するように、制御部１５は、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２を制御する。したがって、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの時間においては、赤色光源２０および緑色光源２１の発光時間が部分的に重複する。
【００３４】
タイミングｔ３から、発光時間の１／２の時間の経過時であるタイミングｔ４の間に、赤色光源２０は消灯し、緑色光源２１は発光し、青色光源２２は発光するように、制御部１５は、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２を制御する。したがって、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの時間においては、緑色光源２１および青色光源２２の発光時間が部分的に重複する。
【００３５】
このように、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの時間においては、赤色レーザ光および青色レーザ光が合波され（「照明用レーザ光」欄参照）、マゼンタ色レーザ光が合波部１８から出力される（「検出器受光」欄参照）。また、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの時間においては、赤色レーザ光および緑色レーザ光が合波され（「照明用レーザ光」欄参照）、黄色レーザ光が合波部１８から出力される（「検出器受光」欄参照）。また、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの時間においては、緑色レーザ光および青色レーザ光が合波され（「照明用レーザ光」欄参照）、シアン色レーザ光が合波部１８から出力される（「検出器受光」欄参照）。タイミングｔ４以降は、タイミングｔ１からタイミングｔ４と同様の制御が周期的に繰返して行われ、マゼンタ色レーザ光、黄色レーザ光、およびシアン色レーザ光が順番に周期的に、合波部１８から出力される。
【００３６】
制御部１５は、マゼンタ色レーザ光、黄色レーザ光、およびシアン色レーザ光のそれぞれの出力時間内に、検出部１４に、信号光の光量を検出させる（「検出器受光」欄参照）。さらに、制御部１５は、検出部１４が検出したマゼンタ色、黄色、シアン色の補色系の信号値に基づく画像を合成する。
【００３７】
次に、第２の照明モードにおける、制御部１５による光源部１１の駆動について、以下に説明する。第２の照明モードにおいて、制御部１５は、図８に示すように、赤色光源２０、緑色光源２１、および青色光源２２に、順番に周期的に、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を放射させる。したがって、第２の照明モードにおいては、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光が順番に周期的に、合波部１８から出力される。制御部１５は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光のそれぞれの出力時間内に、検出部１４に、信号光の光量を検出させる。さらに、制御部１５は、検出部１４が検出した赤色光、緑色光、および青色光の原色系の色情報に基づく画像を合成する。
【００３８】
以上のような構成の本実施形態のレーザ走査型観察装置によれば、光源部１１における少なくとも３つの光源の中の、２つの光源の異なる組合わせで、順番に周期的に前記レーザ光を放射させるので、原色系の色情報よりも高い感度である補色系の色情報を検出可能である。また、第１の実施形態のレーザ走査型観察装置によれば、当該２つの光源の異なる組合せで順番に周期的にレーザ光を放射させるので、対象物ｏｂｊの走査中に照明する光の色を順次変更可能であり、分光光学系を用いること無く、補色系の色情報を検出可能である。
【００３９】
また、本実施形態のレーザ走査型観察装置によれば、３つの光源すべてを同じパルス周期で、パルス周期の２／３の時間が発光時間となるように、かつ各光源の発光時間の１／２以下を他の光源の発光時間に重複させ、該発光時間の別の１／２以下をさらに他の光源の発光時間に重複させるように、発光および消灯するので、効率よく高感度な補色系の色情報の検出、およびシームレスな画像の取得が可能である。
【００４０】
また、本実施形態のレーザ走査型観察装置によれば、組合される２つの光源から放射するレーザ光の強度の比率が調整されるので、観察対象および使用環境に応じて、所望の色調を有する補色系の色情報を検出可能である。例えば、波長に対する検出器３５の分光感度特性に対して、光源部１１側でホワイトバランス調整が可能であり、検出器３５で検出した信号の色別のゲイン調整によるホワイトバランス調整に比べて、信号値の飽和およびＳ／Ｎの低下を抑制可能である。
【００４１】
また、本実施形態のレーザ走査型観察装置によれば、第１の照明モードおよび第２の照明モード別に、光源部１１を駆動するので、簡易な構成で、補色系および原色系の両方の色情報を取得可能である。
【００４２】
また、本実施形態のレーザ走査型観察装置によれば、フレーム内で第１の照明モードおよび第２の照明モードを切替え可能なので、挿入部２５の状況に応じて、全体的に視認性の高い色情報を取得可能である。例えば、挿入部２５を観察対象まで挿入させているときは、中心領域の被写体は先端部２８より遠方にあり取得する信号光の光量は相対的に低く、高感度の撮像が求められる。また、周囲領域の被写体は中心領域より先端部２８近傍にあり取得する信号光の光量は相対的に高く、中心領域よりは色再現性を優先させることが好ましいと考えられる。そこで、挿入部２５が挿入中の状態の時には、中心領域を第１の照明モードで駆動し、周囲領域を第２の照明モードで駆動することにより、挿入中に求められる視認性の画像を撮像可能となる。また、挿入部２５が観察対象に相対するときは、中心領域の被写体は先端部２８の近傍にあり十分な光量で照明可能であるため、色再現性を優先した撮像が求められる。また、周囲領域は照明用のレーザ光の光量が中心領域より低下するので、高感度の撮像が求められる。そこで、挿入部２５が観察対象に相対するときは、中心領域を第２の照明モードで駆動し、周囲領域を第１の照明モードで駆動することにより、観察対象に相対するときに求められる視認性の画像を撮像可能となる。
【００４３】
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【符号の説明】
【００４４】
１０  レーザ走査型観察装置
１１  光源部
１２  駆動電流生成部
１３  光走査型内視鏡本体
１４  検出部
１５  制御部
１６  表示部
１７  少なくとも３つの光源
１８  合波部
１９  照明用光ファイバ接続部
２０  赤色光源
２１  緑色光源
２２  青色光源
２３  照明用光ファイバ
２４  操作部
２５  挿入部
２６  配線ケーブル
２７  検出用光ファイババンドル
２８  先端部
２９  駆動部
３０  照明光学系
３１  永久磁石
３２  偏向磁場発生用コイル
３３  角型チューブ
３４  検出用ファイバ接続部
３５  検出器
ｏｂｊ  対象物
【図１】
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【図２】
2016098139.tif 000004
【図３】
2016098139.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016098139.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2016098139.tif 000011
2016098139.tif 000012
2016098139.tif 000013
2016098139.tif 000014