(57)【要約】  本発明は、偏心の補正に必要な偏心量を簡潔な構成で算出する光走査ユニット、及び、使用時に煩雑な作業をすることなく走査軌跡を補正することができる光ファイバ走査装置を提供することを目的とする。  本発明の光走査ユニットは、光ファイバ（２２）と駆動部（２８）と低減化部（３６）と検出部と制御部とを有する。光ファイバ（２２）は出射端を揺動させることにより対象物を走査する。駆動部（２８）は出射端を揺動させる。低減化部（３６）は出射端から出射される光の透過を低減化させる。検出部は光が対象物に照射されるときに対象物における光を検出する。制御部は検出部が検出する光および光ファイバ（２２）の揺動の状態に基づいて画像を形成する。制御部は形成した画像において受光量が低減化している位置および画像の中心位置に基づいて偏心量を算出する。
2014188719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射端が揺動可能に支持され、前記出射端から出射する光を対象物に照射しながら前記出射端を揺動させることにより前記対象物を走査する光ファイバと、
前記出射端を揺動させる駆動部と、
前記出射端よりも前記対象物側の、揺動停止時の前記光ファイバの設計上の光軸に対して所定の位置に配置され、前記出射端から出射される光の少なくとも一部の帯域の光の透過を低減化させる低減化部と、
前記出射端から出射した光が前記対象物に照射されるときに前記対象物における光を検出する検出部と、
前記検出部が検出する光および前記光ファイバの揺動の状態に基づいて形成した画像において、前記一部の帯域の光の受光量が低減化している位置および該画像の中心位置に基づいて、前記設計上の光軸および実際の前記光ファイバの光軸の偏心量を算出する制御部とを備える
ことを特徴とする光走査ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査ユニットであって、前記低減化部は、前記画像をカラー画像として形成するために最低限必要な３色の光の少なくともいずれかの透過を低減化させることを特徴とする光走査ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の光走査ユニットであって、前記制御部は、偏心量算出用のフレームにおいて前記偏心量の算出を行うことを特徴とする光走査ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査ユニットであって、前記偏心量算出用のフレームは、偏心量の算出と異なる目的で前記対象物を走査する主目的フレームの合間、および前記異なる目的で前記対象物を走査する動作モードの前後の少なくともいずれかで実行されることを特徴とする光走査ユニット。
【請求項５】
請求項１に記載の光走査ユニットであって、前記低減化部は、前記画像をカラー画像として形成するために必要な３色の光を透過し、該３色の光とは帯域の異なる光の透過を低減化させることを特徴とする光走査ユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光走査ユニットであって、前記低減化部は、前記出射端から出射される光の少なくとも一部の帯域の光を実質的に遮光することを特徴とする光走査ユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光走査ユニットであって、前記低減化部は、光の通過または透過が可能な領域内において前記一部の帯域の光の透過を低減化させることを特徴とする光走査ユニット。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光走査ユニットであって、前記低減化部は、光の通過または透過が可能な領域の周囲を囲う形状であることを特徴とする光走査ユニット。
【請求項９】
請求項８に記載の光走査ユニットであって、
前記出射端の出射方向に配置される照明光学系を、さらに備え、
前記低減化部は、前記照明光学系を保持する鏡枠に形成される
ことを特徴とする光走査ユニット。
【請求項１０】
請求項８に記載の光走査ユニットであって、
前記出射端の出射方向に配置される照明光学系を、さらに備え、
前記低減化部は、前記照明光学系が有する光学素子の表面に、前記一部の帯域の光の透過を低減化させる膜として形成される
ことを特徴とする光走査ユニット。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の光走査ユニットであって、前記低減化部の内部において光の通過または透過が可能な領域は、円形または矩形であることを特徴とする光走査ユニット。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の光走査ユニットであって、
前記制御部は、
前記偏心量の算出時に、前記出射端から出射する光が前記低減化部の内部より大きな領域に照射されるように、前記駆動部に前記出射端を揺動させ、
前記偏心量の算出時以外においては、前記出射端から出射する光が前記低減化部の内部以下の領域に照射されるように、前記駆動部に前記出射端を揺動させる
ことを特徴とする光走査ユニット。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の光走査ユニットであって、
前記出射端の出射方向に配置される照明光学系を、さらに備え、
前記低減化部は、前記照明光学系の入射瞳位置よりも前記対象物側に配置される
ことを特徴とする光走査ユニット。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光走査ユニットであって、前記制御部は、算出した前記偏心量に基づいて前記光ファイバの偏心を補正した状態で前記出射端を揺動させることを特徴とする光走査ユニット。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の光走査ユニットであって、前記駆動部は圧電アクチュエータまたは電磁アクチュエータであることを特徴とする光走査ユニット。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の光走査ユニットを備えることを特徴とする光走査型観察装置。
【請求項１７】
光源からの光を導光し対象物に照射する光ファイバと、
前記光ファイバの先端部を振動駆動する駆動部と、
前記先端部の出射端から射出される光の少なくとも一部の帯域の光の透過を、部分的に低減させる光低減部と、
前記出射端から出射した光の照射により、前記対象物から得られる被検出光を検出する検出部と、
前記駆動部の振動駆動を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出される信号から、前記光低減部による前記少なくとも一部の帯域の光の透過の低減されるタイミングを識別することを特徴とする光ファイバ走査装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングに基づいて、前記光ファイバの前記先端部の振幅を算出することを特徴とする請求項１７に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１９】
前記駆動部は、前記光ファイバ先端部を振動駆動する駆動周波数を所定の周波数範囲内で順次変化させ、前記制御部は、前記駆動周波数と算出した前記先端部の前記振幅とに基づいて、前記光ファイバの前記先端部の共振周波数を算出することを特徴とする請求項１８に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２０】
前記制御部は、順次の前記駆動周波数と算出した前記先端部の前記振幅とに基づいて、前記光ファイバの前記先端部の振動のＱ値を算出することを特徴とする請求項１９に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２１】
前記駆動部は、前記光ファイバの前記先端部を少なくとも２つの駆動方向に個別に振動駆動することができ、前記制御部は、前記少なくとも２つの駆動方向の方向ごとに、前記光ファイバの前記先端部の振幅を算出することを特徴とする請求項１７から２０の何れか一項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２２】
前記制御部は、前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングの時間間隔を、所定の時間間隔に一致させるように前記駆動部へ印加する駆動信号の振幅を算出する請求項１７に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２３】
前記制御部は、前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングから得られる情報に基づいて、前記駆動部へ印加する駆動信号の振幅と位相の双方または何れか一方を変化させ、前記光ファイバの前記出射端の軌跡を一定に保つことを特徴とする請求項１７から２１に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２４】
前記対象物の画像データを取得する画像取得部を備え、振動調整モードと画像取得モードとを有し、前記振動調整モードにおいて、前記制御部は、前記駆動部を振動駆動し、前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングに基づいて、所定の振動軌跡を得るための前記駆動部に印加する駆動信号の振幅および位相の少なくとも一方を含む前記駆動部の駆動パラメータの補正値を算出し、前記画像取得モードにおいて、前記制御部は、前記駆動パラメータの補正値に基づいて前記駆動部を振動駆動し、前記画像取得部は、前記検出部により検出される前記信号から、前記対象物の画像データを取得することを特徴とする請求項１７から２１の何れか一項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２５】
前記振動調整モードは、前記画像取得モードによる１フレームの画像取得ごとに、該１フレームの画像取得の前後に実行することを特徴とする請求項２４に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２６】
前記振動調整モードは、前記走査型検出装置を起動後、前記画像取得モードを実施する前に実行することを特徴とする請求項２４に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２７】
前記光ファイバの前記出射端から射出された光を対象物に向けて照射する光学系を備え、前記光低減部は前記光学系を保持する鏡枠に設けられていることを特徴とする請求項１７から２６の何れか一項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２８】
前記光ファイバの前記出射端から射出された光を対象物に向けて照射するための光学系を備え、前記光低減部は前記光学系を構成する光学素子表面に形成されていることを特徴とする請求項１７から２６の何れか一項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項２９】
前記光低減部は、前記対象物の吸収波長に一致しない波長の光の透過を低減させるように選択される請求項１７から２８の何れか一項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項３０】
光源からの光を導光し対象物に照射する、先端部が揺動可能に支持された光ファイバと、
前記光ファイバの先端部を振動駆動する駆動部と、
前記先端部の出射端から射出される光の少なくとも一部の帯域の光の透過を、部分的に低減させる光低減部と、
前記出射端から出射した光の照射により、前記対象物から得られる被検出光を検出する検出部と、
前記駆動部の振動駆動を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出される信号から、前記光低減部による前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減されるタイミングを識別し、該タイミングに基づいて前記光ファイバの前記先端部の各振動の振動周期を算出することを特徴とする光ファイバ走査装置。
【請求項３１】
前記制御部は、前記駆動部を２次元方向に振動駆動して前記対象物を２次元走査することを特徴とする請求項３０に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項３２】
前記２次元走査は、スパイラル走査であることを特徴とする請求項３１に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項３３】
前記光低減部は、前記スパイラル走査の光路上を、前記スパイラル走査の走査中心と最外周部とを含まない領域を径方向に横切るように設けられ、前記制御部は、前記光低減部による前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングに基づいて、前記駆動部による前記光ファイバの前記先端部の振幅を算出することを特徴とする請求項３２に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項３４】
前記対象物の画像データを取得する画像取得部を備え、該画像取得部は、前記対象物の各走査により、前記検出部により検出される前記信号から前記対象物の画像データを取得するとともに、前記制御部は、前記先端部の各振動の周期および振幅を算出し、該算出した振幅および周期に基づいて、前記駆動部に印加する駆動信号を調整する請求項３３に記載の光ファイバ走査装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１３年５月２１日に日本国に特許出願された特願２０１３−１０７２８８および２０１３年１１月２６日に日本国に特許出願された特願２０１３−２４４００９の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、揺動停止時の光ファイバの設計上の光軸と実際の光軸との偏心量を算出する光走査ユニット、光走査型観察装置、および光ファイバ走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
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ユニット（特許文献１参照）、または照射面上を走査して画像を形成可能な光走査ユニットが知られている。
光走査ユニットでは、光ファイバの出射端より光の照射対象物側に焦点距離の短い照明光学系を用いることが一般的である。照明光学系の焦点距離が短いため、設計上の光ファイバの設置位置からの僅かの偏心に対しても、対象物における光の照射領域には大きなズレが生じ得る。それゆえ、光ファイバの設置には厳密な精度が求められ、例えば精密ステージを用いた慎重な作業などのように煩雑で熟練の要する工程が必要とされていた。【０００４】
また、従来、光ファイバの出射端から光を対象物に向けて走査し、対象物で反射、散乱等される光、あるいは、対象物で発生する蛍光等を検出するファイバ走査型の観察装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。このような装置では、照射する光を対象物上で走査させるため、光を射出する出射端が揺動可能な状態で光ファイバの先端部が片持ち支持され、この支持部の近傍に力を及ぼすように圧電素子などの駆動機構を配置することによって、光ファイバを振動させている。
光ファイバの走査方法としては、通常、照射する光のスポットが、らせんを描くように走査するらせん走査（スパイラル走査）や、一方向に高速に振動させながらこれと直交する方向により低速で動かすラスター走査などが知られている。通常らせん走査では、振動周波数を共振周波数またはその近傍に設定する。また、ラスター走査では、高速で振動させる方向について、共振周波数近傍で振動させることが好ましい。このため、従来は、光ファイバ走査装置の設計値から決定される共振周波数に基づいて、ファイバを振動駆動している。
また、光ファイバ走査装置では、ファイバの位置を検出するセンサ等を用いて、光ファイバからの光の照射位置の座標データを、走査開始からの時間の関数として予め取得しておき、実際の対象物の走査を行う際には、走査開始からの時間に応じて検出された画素信号を２次元座標にマッピングして、画像を生成する。
しかしながら、光ファイバの特性（ヤング率や密度等）は常に一定ではなく、温度変化等の周囲の環境変化、構成部材の経年変化、および、使用時の対象物との間の衝撃等によって経時変化する。また、駆動機構を構成する圧電素子などの部材の特性も、経時変化する。光ファイバや駆動機構の特性が経時変化すると、光ファイバの先端部の共振周波数、振動のＱ値および駆動機構の駆動力が変化する。その結果、光ファイバの走査軌跡が当初想定していた走査軌跡と異なる軌跡に変化してしまう。この様子を、図３８，３９を用いて説明する。
図３８は、単純化した例として、円軌道による光ファイバの走査を示す図であり、図３８Ａは、Ｘ方向の光ファイバの先端の軌跡を示し、図３８ＢはＹ方向の光ファイバの先端の軌跡を示す。また、図３８Ｃは、ＸＹ平面内での光走査の軌跡を示している。Ｘ方向のファイバ先端の振動とＹ方向のファイバ先端の振動とは、位相を９０度異ならせているので、ファイバの先端は円軌道を描く。一方、図３９は、経時変化後の光ファイバの走査を示す図である。共振周波数、振動のＱ値および駆動機構の駆動力の変化は、図３９Ａ，３９ＢのＸ方向およびＹ方向のファイバ先端の軌跡に見られるように、位相や振幅を変化させる。このため、図３９Ｃのように対象物上での光走査の軌跡も変形する。
上記は、円軌道の場合であったが、例えばらせん走査をする場合、走査軌跡１０１１は図４０の実線で示すように、当初想定された軌跡（破線）１０２１から変形する。このように光走査の軌跡が変形した場合、予め想定した光ファイバの軌道に基づいて、２次元座標に画素データをマッピングして対象物の画像を形成すると、実際とは異なる歪んだ画像が生成される。このような問題に対応するため、特許文献２に記載の発明では、校正画像パターンを用意し、この画像を実際に取得して、予め記憶された校正画像と比較することにより軌跡の歪みを計算し、これを補正する処理を行っている。
しかしながら、特許文献２に記載の方法によれば、校正画像パターンを用意してこれを画像取得する必要があるので、工場出荷時等の補正データ取得には有効であるが、一旦補正した後に光ファイバや駆動機構の特性が変化した場合には、観察を止めて再度校正をし直す必要がある。そのため、対象物の観察中に校正をすることはできない。例えば、体内を内視鏡で観察している最中に特性が変化した場合には、当該観察装置を一旦体外へ取り出す必要があり、煩雑な作業が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４２４８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−５１５９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる観点に鑑みてなされたもので、偏心の補正に必要な偏心量を簡潔な構成で算出する光走査ユニットおよび光走査型観察装置を提供することを目的とするものである。あるいは、本発明の目的は、使用時に煩雑な作業をすることなく走査軌跡を補正することができる、光ファイバ走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による光走査ユニットは、
出射端が揺動可能に支持され、前記出射端から出射する光を対象物に照射しながら前記出射端を揺動させることにより前記対象物を走査する光ファイバと、
前記出射端を揺動させる駆動部と、
前記出射端よりも前記対象物側の、揺動停止時の前記光ファイバの設計上の光軸に対して所定の位置に配置され、前記出射端から出射される光の少なくとも一部の帯域の光の透過を低減化させる低減化部と、
前記出射端から出射した光が前記対象物に照射されるときに前記対象物における光を検出する検出部と、
前記検出部が検出する光および前記光ファイバの揺動の状態に基づいて形成した画像において、前記一部の帯域の光の受光量が低減化している位置および該画像の中心位置に基づいて、前記設計上の光軸および実際の前記光ファイバの光軸の偏心量を算出する制御部とを備える
を特徴とするものである。【０００８】
また、第２の観点による光走査ユニットにおいて、
前記低減化部は、前記画像をカラー画像として形成するために最低限必要な３色の光の少なくともいずれかの透過を低減化させる
ことが好ましい。【０００９】
また、第３の観点による光走査ユニットにおいて、
前記制御部は、偏心量算出用のフレームにおいて前記偏心量の算出を行う
ことが好ましい。【００１０】
また、第４の観点による光走査ユニットにおいて、
前記偏心量算出用のフレームは、偏心量の算出と異なる目的で前記対象物を走査する主目的フレームの合間、および前記異なる目的で前記対象物を走査する動作モードの前後の少なくともいずれかで実行される
ことが好ましい。【００１１】
また、第５の観点による光走査ユニットにおいて、
前記低減化部は、前記画像をカラー画像として形成するために必要な３色の光を透過し、該３色の光とは帯域の異なる光の透過を低減化させる
ことが好ましい。【００１２】
また、第６の観点による光走査ユニットにおいて、
前記低減化部は、前記出射端から出射される光の少なくとも一部の帯域の光を実質的に遮光する
ことが好ましい。【００１３】
また、第７の観点による光走査ユニットにおいて、
前記低減化部は、光の通過または透過が可能な領域内において前記一部の帯域の光の透過を低減化させる
ことが好ましい。【００１４】
また、第８の観点による光走査ユニットにおいて、
前記低減化部は、光の通過または透過が可能な領域の周囲を囲う形状である
ことが好ましい。【００１５】
また、第９の観点による光走査ユニットにおいて、
前記出射端の出射方向に配置される照明光学系を、さらに備え、
前記低減化部は、前記照明光学系を保持する鏡枠に形成される
ことが好ましい。【００１６】
また、第１０の観点による光走査ユニットにおいて、
前記出射端の出射方向に配置される照明光学系を、さらに備え、
前記低減化部は、前記照明光学系が有する光学素子の表面に、前記一部の帯域の光の透過を低減化させる膜として形成される
ことが好ましい。【００１７】
また、第１１の観点による光走査ユニットにおいて、
前記低減化部の内部において光の通過または透過が可能な領域は、円形または矩形である
ことが好ましい。【００１８】
また、第１２の観点による光走査ユニットにおいて、
前記制御部は、
前記偏心量の算出時に、前記出射端から出射する光が前記低減化部の内部より大きな領域に照射されるように、前記駆動部に前記出射端を揺動させ、
前記偏心量の算出時以外においては、前記出射端から出射する光が前記低減化部の内部以下の領域に照射されるように、前記駆動部に前記出射端を揺動させる
ことが好ましい。【００１９】
また、第１３の観点による光走査ユニットにおいて、
前記出射端の出射方向に配置される照明光学系を、さらに備え、
前記低減化部は、前記照明光の入射瞳位置よりも前記対象物側に配置される
ことが好ましい。【００２０】
また、第１４の観点による光走査ユニットにおいて、
前記制御部は、算出した前記偏心量に基づいて前記光ファイバの偏心を補正した状態で前記出射端を揺動させる
ことが好ましい。【００２１】
また、第１５の観点による光走査ユニットにおいて、
前記駆動部は圧電アクチュエータまたは電磁アクチュエータである
ことが好ましい。【００２２】
また、第１６の観点による光走査型観察装置は、
出射端が揺動可能に支持され、前記出射端から出射する光を対象物に照射しながら前記出射端を揺動させることにより前記対象物を走査する光ファイバと、前記出射端を揺動させる駆動部と、前記出射端よりも前記対象物側の、揺動停止時の前記光ファイバの設計上の光軸に対して所定の位置に配置され、前記出射端から出射される光の少なくとも一部の帯域の光の透過を低減化させる低減化部と、前記出射端から出射した光が前記対象物に照射されるときに前記対象物における光を検出する検出部と、前記検出部が検出する光および前記光ファイバの揺動の状態に基づいて形成した画像において、前記一部の帯域の光の受光量が低減化している位置および該画像の中心位置に基づいて、前記設計上の光軸および実際の前記光ファイバの光軸の偏心量を算出する制御部とを有する光走査ユニットを備える
ことを特徴とするものである。【００２３】
また、第１７の観点による光ファイバ走査装置は、
光源からの光を導光し対象物に照射する光ファイバと、
前記光ファイバの先端部を振動駆動する駆動部と、
前記先端部の出射端から射出される光の少なくとも一部の帯域の光の透過を、部分的に低減させる光低減部と、
前記出射端から出射した光の照射により、前記対象物から得られる被検出光を検出する検出部と、
前記駆動部の振動駆動を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出される信号から、前記光低減部による前記少なくとも一部の帯域の光の透過の低減されるタイミングを識別することを特徴とするものである。【００２４】
また、第１８の観点による光ファイバ走査装置において、
前記制御部は、前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングに基づいて、前記光ファイバの前記先端部の振幅を算出する
ことが好ましい。【００２５】
また、第１９の観点による光ファイバ走査装置において、
前記駆動部は、前記光ファイバ先端部を振動駆動する駆動周波数を所定の周波数範囲内で順次変化させ、前記制御部は、前記駆動周波数と算出した前記先端部の前記振幅とに基づいて、前記光ファイバの前記先端部の共振周波数を算出する
ことが好ましい。【００２６】
また、第２０の観点による光ファイバ走査装置において、
前記制御部は、順次の前記駆動周波数と算出した前記先端部の前記振幅とに基づいて、前記光ファイバの前記先端部の振動のＱ値を算出する
ことが好ましい。【００２７】
また、第２１の観点による光ファイバ走査装置において、
前記駆動部は、前記光ファイバの前記先端部を少なくとも２つの駆動方向に個別に振動駆動することができ、前記制御部は、前記少なくとも２つの駆動方向の方向ごとに、前記光ファイバの前記先端部の振幅を算出する
ことが好ましい。【００２８】
また、第２２の観点による光ファイバ走査装置において、
前記制御部は、前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングの時間間隔を、所定の時間間隔に一致させるように前記駆動部へ印加する駆動信号の振幅を算出する
ことが好ましい。【００２９】
また、第２３の観点による光ファイバ走査装置において、
前記制御部は、前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングから得られる情報に基づいて、前記駆動部へ印加する駆動信号の振幅と位相の双方または何れか一方を変化させ、前記光ファイバの前記出射端の軌跡を一定に保つ
ことが好ましい。【００３０】
また、第２４の観点による光ファイバ走査装置において、
前記対象物の画像データを取得する画像取得部を備え、振動調整モードと画像取得モードとを有し、前記振動調整モードにおいて、前記制御部は、前記駆動部を振動駆動し、前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングに基づいて、所定の振動軌跡を得るための前記駆動部に印加する駆動信号の振幅および位相の少なくとも一方を含む前記駆動部の駆動パラメータの補正値を算出し、前記画像取得モードにおいて、前記制御部は、前記駆動パラメータの補正値に基づいて前記駆動部を振動駆動し、前記画像取得部は、前記検出部により検出される前記信号から、前記対象物の画像データを取得する
ことが好ましい。【００３１】
また、第２５の観点による光ファイバ走査装置において、
前記振動調整モードは、前記画像取得モードによる１フレームの画像取得ごとに、該１フレームの画像取得の前後に実行する
ことが好ましい。【００３２】
また、第２６の観点による光ファイバ走査装置において、
前記振動調整モードは、前記走査型検出装置を起動後、前記画像取得モードを実施する前に実行する
ことが好ましい。【００３３】
また、第２７の観点による光ファイバ走査装置において、
前記光ファイバの前記出射端から射出された光を対象物に向けて照射する光学系を備え、前記光低減部は前記光学系を保持する鏡枠に設けられている
ことが好ましい。【００３４】
また、第２８の観点による光ファイバ走査装置において、
前記光ファイバの前記出射端から射出された光を対象物に向けて照射するための光学系を備え、前記光低減部は前記光学系を構成する光学素子表面に形成されている
ことが好ましい。【００３５】
また、第２９の観点による光ファイバ走査装置において、
前記光低減部は、前記対象物の吸収波長に一致しない波長の光の透過を低減させるように選択される
ことが好ましい。【００３６】
また、第３０の観点による光ファイバ走査装置は、
光源からの光を導光し対象物に照射する、先端部が揺動可能に支持された光ファイバと、
前記光ファイバの先端部を振動駆動する駆動部と、
前記先端部の出射端から射出される光の少なくとも一部の帯域の光の透過を、部分的に低減させる光低減部と、
前記出射端から出射した光の照射により、前記対象物から得られる被検出光を検出する検出部と、
前記駆動部の振動駆動を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出される信号から、前記光低減部による前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減されるタイミングを識別し、該タイミングに基づいて前記光ファイバの前記先端部の各振動の振動周期を算出する
ことを特徴とするものである。【００３７】
また、第３１の観点による光ファイバ走査装置において、
前記制御部は、前記駆動部を２次元方向に振動駆動して前記対象物を２次元走査する
ことが好ましい。【００３８】
また、第３２の観点による光ファイバ走査装置において、
前記２次元走査は、スパイラル走査である
ことが好ましい。【００３９】
また、第３３の観点による光ファイバ走査装置において、
前記光低減部は、前記スパイラル走査の光路上を、前記スパイラル走査の走査中心と最外周部とを含まない領域を径方向に横切るように設けられ、前記制御部は、前記光低減部による前記少なくとも一部の帯域の光の透過が低減される前記タイミングに基づいて、前記駆動部による前記光ファイバの前記先端部の振幅を算出する
ことが好ましい。【００４０】
また、第３４の観点による光ファイバ走査装置において、
前記対象物の画像データを取得する画像取得部を備え、該画像取得部は、前記対象物の各走査により、前記検出部により検出される前記信号から前記対象物の画像データを取得するとともに、前記制御部は、前記先端部の各振動の周期および振幅を算出し、該算出した振幅および周期に基づいて、前記駆動部に印加する駆動信号を調整する
ことが好ましい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、光走査ユニットおよび光走査型観察装置において、偏心量を簡潔な構成で算出可能である。または、本発明によれば、先端部の出射端から射出される光の少なくとも一部の帯域の光の透過を、部分的に低減させる光低減部を設け、検出部により検出される信号から、光低減部による少なくとも一部の帯域の光の透過が低減されるタイミングを識別するようにしたので、使用時に煩雑な作業をすることなく走査軌跡を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光走査ユニットを有する光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】第１の実施形態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概観図である。
【図４】第1の実施形態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】第１の実施形態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の実施形態において生成される偏心量算出用の駆動信号の波形を示すグラフである。
【図８】図１の光走査型内視鏡本体における画角を説明するための、先端部を部分的に拡大した断面図である。
【図９】第１の実施形態の偏心量算出用の画像の模式図である。
【図１０】第1の実施形態において生成される観察用の駆動信号の波形を示すグラフである。
【図１１】第１の実施形態において制御部が実行する偏心算出処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第１の実施形態において制御部が実行する観察処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態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１４】第２の実施形態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１５】図１４にプレートの正面図である。
【図１６】第１の実施形態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１７】第２の実施形態の偏心量算出用の画像の模式図である。
【図１８】第２の実施形態において制御部が実行する観察処理を説明するためのフローチャートである。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る光ファイバ走査装置の一例であるファイバ走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２０】図１９のファイバ走査型内視鏡装置のスコープを概略的に示す外観図である。
【図２１】図２０のスコープの先端部の断面図である。
【図２２】図２１の光学系の構成を示す図である。
【図２３】図２２の光学系に配置された遮光マスクを示す図である。
【図２４Ａ】図２１のスコープの先端部に位置する駆動部の斜視図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａの駆動部の光ファイバの軸に垂直な面による断面図である。
【図２５】第３の実施形態における画像取得の手順を示すフローチャートである。
【図２６Ａ】遮光マスクを用いて対象物を経時変化前の所定の振幅で光走査する例を説明する、Ｘ方向の遮光領域と遮光マスク上での走査範囲とを示す図である。
【図２６Ｂ】遮光マスクを用いて対象物を経時変化前の所定の振幅で光走査する例を説明する、検出される近赤外光の信号強度の時間変化を示す図である。
【図２７Ａ】遮光マスクを用いて対象物を狭まった振幅で光走査する例を説明する、Ｘ方向の遮光領域と遮光マスク上での走査範囲とを示す図である。
【図２７Ｂ】遮光マスクを用いて対象物を狭まった振幅で光走査する例を説明する、検出される近赤外光の信号強度の時間変化を示す図である。
【図２８】共振周波数およびＱ値を検出する方法を説明する図である。
【図２９】光ファイバの周波数とファイバの位相遅れの関係を示す図である。
【図３０】光ファイバの周波数と振幅との関係を説明する図である。
【図３１】本発明の第４の実施形態による画像取得の手順を示すフローチャートである。
【図３２】本発明の第５の実施形態における遮光マスクと、該遮光マスク上の走査軌跡を説明する図である。
【図３３】図３２に示した遮光マスクを用いたらせん走査の周回ごとの周波数および振幅の解析方法を説明する図である。
【図３４Ａ】遮光マスクのバリエーションを示す、ドット状の遮光領域を分布させた遮光パターンである。
【図３４Ｂ】遮光マスクのバリエーションを示す、複数の線状の遮光領域を有する遮光パターンである。
【図３４Ｃ】遮光マスクのバリエーションを示す、半円状の遮光領域を有する遮光パターンである。
【図３５】第６の実施形態に係るファイバ走査型内視鏡装置のスコープ先端に位置する鏡枠部及びレンズを正面から見た図である。
【図３６】図３５の鏡枠を用いた場合の、信号光強度の時間変化を示す図である。
【図３７Ａ】駆動部を、圧電素子を用いて構成した例を示す、駆動部の側面図である。
【図３７Ｂ】図３７ＢのＡ−Ａ断面図である。
【図３８Ａ】円軌道による光ファイバの走査における、Ｘ方向の光ファイバの先端の軌跡を示す。
【図３８Ｂ】円軌道による光ファイバの走査における、Ｙ方向の光ファイバの先端の軌跡を示す。
【図３８Ｃ】円軌道による光ファイバの走査における、ＸＹ平面内で光走査の軌跡を示す。
【図３９Ａ】図３８の走査軌跡が経時変化により変形した例として、Ｘ方向の光ファイバの先端の軌跡を示す。
【図３９Ｂ】図３８の走査軌跡が経時変化により変形した例として、Ｙ方向の光ファイバの先端の軌跡を示す。
【図３９Ｃ】図３８の走査軌跡が経時変化により変形した例として、ＸＹ平面内での光走査の軌跡を示す。
【図４０】変形したらせん走査の軌跡の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００４４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光走査ユニットを有する光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。
【００４５】
光走査型観察装置１０は、例えば、光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。
【００４６】
光源部１１は、白色光を出射して、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、供給される白色光を用いて対象物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。
【００４７】
光源部１１は、図２に示すように、赤色光源１７、緑色光源１８、青色光源１９、合波部２０、および照明用光ファイバ接続部２１を含んで構成される。赤色光源１７は、例えば赤色レーザであり、６４０ｎｍの波長の赤色光を放射する。緑色光源１８は、例えばる緑色レーザであり、５３２ｎｍの波長の緑色光を放射する。青色光源１９は、例えば青色レーザであり、４４５ｎｍの波長の青色光を放射する。合波部２０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１７、緑色光源１８、および青色光源１９がそれぞれ放射する赤色光、緑色光、および青色光を合波する。照明用光ファイバ接続部２１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２０の合波により合波される白色光を照明用光ファイバに供給する。
【００４８】
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２２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。
【００４９】
光走査型内視鏡本体１３は、図３に示すように、操作部２３および挿入部２４を備え、操作部２３の一方の端部と挿入部２４の基端部とは接続されて一体となっている。
【００５０】
光走査型内視鏡本体１３は、照明用光ファイバ２２、配線ケーブル２５、および検出用光ファイババンドル２６を含んで構成される。照明用光ファイバ２２、配線ケーブル２５、および検出用光ファイババンドル２６は、操作部２３から挿入部２４内部を通じて、挿入部２４の先端部２７（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２２は、操作部２３側において光源部１１の照明用光ファイバ接続部２１に接続され、白色光を先端部２７に伝播させる。配線ケーブル２５は、操作部２３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２７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２６は、操作部２３側において検出部１４に接続され、先端部２７において得られた信号光を検出部１４に伝播させる。
【００５１】
図４は、図１の光走査型内視鏡本体１３の先端部２７を拡大して示す断面図である。先端部２７には、駆動部２８、照明光学系２９、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２２および検出用光ファイババンドル２６が延在している。
【００５２】
駆動部２８は、例えば電磁アクチュエータであり、永久磁石３０（図５参照）および偏向磁場発生用コイル３１によって構成される。永久磁石３０は円筒状であり、照明用光ファイバ２２を挿通させた状態で、照明用光ファイバ２２に取付けられる。照明用光ファイバ２２は、永久磁石３０を含む出射端近傍を揺動可能な状態で、角型チューブ３２に支持される。偏向磁場発生用コイル３１は角型チューブ３２の４面に設けられる。本実施形態においては、四角柱形状の角型チューブ３２を適用するが、円筒状および内部が中空である他の形状であってもよい。偏向磁場発生用コイル３１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３０とともに照明用光ファイバ２２の出射端を２方向に沿って偏向する。駆動部２８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２２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２８は、異なる２方向に沿って、照明用光ファイバ２２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白色光で対象物ｏｂｊをスパイラル状に走査させる。
【００５３】
照明光学系２９（図４参照）は、挿入部２４の先端部２７の最先端に、すなわち照明用光ファイバ２２の出射端からの出射方向に配置される。照明光学系２９は複数のレンズ３３を有し、鏡枠３４によって光軸が一致するように、保持される。複数のレンズ３３は、照明用光ファイバ２２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。
【００５４】
鏡枠３４の対象物ｏｂｊ側の端には、照明用光ファイバ２２から出射される白色光を通過可能な円形の開口３５を有し、レンズ３３を支持するための環状部３６が形成される。環状部３６は、内面が黒色であり、入射する光を実質的に遮光することにより通過を低減化させる低減化部として機能する。環状部３６は照明光学系２９の入射瞳位置ｅｐより対象物ｏｂｊ側に配置される。環状部３６の開口３５の中心が光軸と重なるように、鏡枠３４は形成される。
【００５５】
設計上、揺動停止状態の照明用光ファイバ２２の光軸と照明光学系２９の光軸が一致するように、照明用光ファイバ２２は、角型チューブ３２および取付環３７を介して、先端部２７内に支持される。したがって、低減化部として機能する環状部３６の内側の面は、揺動停止時の照明用光ファイバ２２の設計上の光軸に対して所定の位置、本実施形態においては開口３５の中心が光軸と重なる位置に配置される。
【００５６】
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２６に集光、結合させるように配置される。
【００５７】
図６に示すように、検出部１４は、検出用光ファイバ接続部３８、分光部３９、赤色光検出器４０、緑色光検出器４１、および青色光検出器４２を含んで構成される。検出用光ファイバ接続部３８は、検出用光ファイババンドル２６と光学的に接続し、検出用光ファイババンドル２６から信号光を取得する。分光部３９は、例えば、ダイクロイックミラーおよびクロスダイクロイックプリズムなどによって構成され、信号光を赤色光、緑色光、および青色光に分光する。赤色光検出器４０は、例えば光電子増倍管またはフォトダイオードであり、分光部３９により分光された赤色光の受光量を検出する。緑色光検出器４１は、例えば光電子増倍管またはフォトダイオードであり、分光部３９により分光された緑色光の受光量を検出する。青色光検出器４２は、例えば光電子増倍管またはフォトダイオードであり、分光部３９により分光された青色光の受光量を検出する。
【００５８】
制御部１５（図１参照）は、光走査型観察装置１０の各部位の制御を行なう。光走査型観察装置１０は動作モードとして、例えば偏心量算出モードおよび観察モードを有しており、制御部１５は、偏心量算出モードおよび観察モードに応じて各部位を制御する。以下に、各モードにおける制御部１５の実行する制御を説明する。
【００５９】
偏心量算出モードにおいては、光走査型観察装置１０は、揺動停止時の照明用光ファイバ２２の設計上の光軸の位置と、実際の取付けによる光軸の位置との偏心量を算出する。
【００６０】
偏心量算出モードにおいて、制御部１５は、光源部１１の赤色光源１７、緑色光源１８、および青色光源１９に連続波を放射させ、光源部１１から白色光を出射させる。
【００６１】
偏心量算出モードにおいて、制御部１５は、駆動電流生成部１２に、図７に示すような波形の偏心量算出用の駆動信号を生成させる。偏心量算出用の駆動信号は、照明光学系２９および鏡枠３４の開口３５によって定まる画角（図８参照）に対応する、照明用光ファイバ２２の出射端の角度より大きな角度で、出射端を偏向するように振動させる。したがって、偏心量算出用のフレームの全期間において、出射端から出射する白色光が開口３５を通過するわけでなく、環状部３６により遮光されるときがある。
【００６２】
偏心量算出モードにおいて、制御部１５（図１参照）は、赤色光、緑色光、および青色光の受光量を検出部１４から取得する。さらに、制御部１５は、受光量の取得時の照明用光ファイバ２２の出射端の位置を、駆動電流生成部１２から取得する駆動信号に基づいて推定する。制御部１５は、偏心量算出用のフレームにおける、受光量と位置の多数の組合せに基づいて、偏心量算出用の画像４３を形成する（図９参照）。偏心量算出用の画像４３は、環状部３６に白色光を出射したとき、すなわち白色光が遮光された状態で撮像された遮光領域４４と、開口３５を通過して対象物ｏｂｊに照射された画像を有する有効領域４５とを含む。有効領域４５は、開口３５に対応して、遮光領域４４の内部に位置して、円形である。
【００６３】
偏心量算出モードにおいて、制御部１５は、偏心量算出用の画像４３において、有効領域４５の重心位置ｃｇを算出する。有効領域４５の重心位置ｃｇは、例えば２値化処理などにより、遮光領域４４と有効領域４５の境界の軌跡を算出し、その軌跡に基づいて、算出可能である。さらに、制御部１５は、偏心量算出用の画像４３の中心位置ｃｐからの重心位置ｃｇの変位量を、偏心量として算出する。
【００６４】
観察モードにおいては、光走査型観察装置１０は、対象物ｏｂｊを撮像して、撮像した画像を表示部１６（図１参照）に表示する。
【００６５】
観察モードにおいて、制御部１５は、偏心量算出モードと同様に、光源部１１の赤色光源１７、緑色光源１８、および青色光源１９に連続波を放射させ、光源部１１から白色光を出射させる。
【００６６】
観察モードにおいて、制御部１５は、駆動電流生成部１２に、図１０に示すような波形の観察用の駆動信号を生成させる。観察用の駆動信号は、照明光学系２９および鏡枠３４の環状部３６によって定まる画角（図８参照）に対応する、照明用光ファイバ２２の出射端の角度未満で、出射端を偏向するように振動させる。さらに、観察用の駆動信号は、偏心量算出モードにおいて算出した偏心量を補正する直流成分を含む（図１０参照）。上述のような駆動信号を駆動部２８に供給することにより、観察用のフレーム（主目的フレーム）の全期間において、出射端から出射する白色光が環状部３６に遮光されることなく開口３５内を通過し、対象物ｏｂｊを走査する。
【００６７】
観察モードにおいて、制御部１５（図１参照）は、赤色光、緑色光、および青色光の受光量を検出部１４から取得する。また、制御部１５は、受光量の取得時の照明用光ファイバ２２の出射端の位置、を駆動電流生成部１２から取得する駆動信号に基づいて推定する。制御部１５は、観察用のフレームにおける、受光量と位置の多数の組合せに基づいて、観察用の画像を形成する。また、制御部１５は、形成した観察用の画像を表示部１６に表示させる。
【００６８】
制御部１５は、偏心量算出モードを自動的に実行する。例えば、制御部１５は、動作モードを観察モードに切替える入力の検出時、観察モードの実行前に偏心量算出モードを実行する。または、制御部１５は、動作モードが観察モードから別のモードに切替える入力の検出時、モードの切替わりの合間、すなわち観察モードの終了後に偏心量算出モードを実行する。または、制御部１５は、観察モードの実行中の、例えば３０分周期で、観察用のフレームの間に偏心量算出用のフレームを挿入するように、偏心量算出モードを実行する。
【００６９】
次に、偏心量算出モードにおいて、制御部１５が実行する偏心量算出処理を、図１１のフローチャートを用いて説明する。前述のように、定められた条件で動作モードが偏心量算出モードに切替わるときに、偏心量算出処理を開始する。
【００７０】
ステップＳ１００において、制御部１５は、光源部１１から白色光を放射させ、照明用光ファイバ２２の出射端から白色光を出射させる。白色光の出射を開始させると、プロセスはステップＳ１０１に進む。
【００７１】
ステップＳ１０１では、制御部１５は、駆動電流生成部１２に偏心量算出用の駆動信号を生成させ、駆動部２８への送信を開始させる。偏心量算出用の駆動信号を送信開始すると、プロセスはステップＳ１０２に進む。
【００７２】
ステップＳ１０２では、制御部１５は、検出部１４が検出する赤色光、緑色光、および青色光の受光量を取得する。受光量を取得すると、プロセスはステップＳ１０３に進む。
【００７３】
ステップＳ１０３では、制御部１５は、駆動電流生成部１２から取得する駆動信号に基づいて、ステップＳ１０２で受光量が検出されたときの出射端の変位位置を推定する。変位位置を推定すると、プロセスはステップＳ１０４に進む。
【００７４】
ステップＳ１０４では、制御部１５は、偏心量算出用のフレームにおける画像取得期間（図７参照）であるか否かを判別する。画像取得期間中であるときには、プロセスはステップＳ１０２に戻る（図１１参照）。画像取得を終了すると、プロセスはステップＳ１０５に進む。
【００７５】
ステップＳ１０５では、制御部１５は、画像取得期間中に取得した受光量および推定した位置の複数の組合せを用いて、偏心量算出用の画像４３を形成する。偏心量算出用の画像４３を形成すると、プロセスはステップＳ１０６に進む。
【００７６】
ステップＳ１０６では、制御部１５は、ステップＳ１０５において形成した偏心量算出用の画像４３における有効領域４５の重心位置ｃｇを算出する。重心位置ｃｇを算出すると、プロセスはステップＳ１０７に進む。
【００７７】
ステップＳ１０７では、制御部１５は、ステップＳ１０６で算出した重心位置ｃｇに基づいて、偏心量を算出する。制御部１５は、算出した偏心量を、制御部１５が有するメモリに記憶する。偏心量を算出すると、偏心量算出処理を終了する。
【００７８】
次に、観察モードにおいて、制御部１５が実行する観察処理を、図１２のフローチャートを用いて説明する。前述のように、動作モードを観察モードに切替える入力の検出後に、観察処理を開始する。また、動作モードを観察モードから別のモードに切替える入力の検出後に観察処理を終了する。
【００７９】
ステップＳ２００において、制御部１５は、光源部１１から白色光を放射させ、照明用光ファイバ２２の出射端から白色光を出射させる。白色光の出射を開始させると、プロセスはステップＳ２０１に進む。
【００８０】
ステップＳ２０１では、制御部１５は、メモリに記憶した偏心量に基づいて、駆動電流生成部１２に観察用の駆動信号を生成させ、駆動部２８への送信を開始させる。観察用の駆動信号を送信開始すると、プロセスはステップＳ２０２に進む。
【００８１】
ステップＳ２０２からＳ２０４では、制御部１５は、偏心量算出処理におけるステップＳ１０２からＳ１０４と同じ動作を実行する。ステップＳ２０４において画像取得を終了すると、プロセスはステップＳ２０５に進む。
【００８２】
ステップＳ２０５では、制御部１５は、画像取得期間中に取得した受光量および推定した位置の複数の組合せを用いて、観察用の画像を形成する。観察用の画像を形成すると、プロセスはステップＳ２０６に進む。
【００８３】
ステップＳ２０６では、制御部１５は、ステップＳ２０５で形成した観察用の画像を、表示部１６に送信し、表示させる。観察用の画像を表示すると、プロセスはステップＳ１０２に戻る。
【００８４】
以上のような構成の第１の実施形態の光走査ユニットによれば、照明用光ファイバ２２の設計上の光軸に対して定められた位置に配置された低減化部に光を照射させた状態で撮像を行うことにより、撮像した画像から偏心量を算出可能である。このような構成によれば、簡潔な構成で偏心量を算出可能であって、偏心量に基づいて、照明用光ファイバ２２の偏心の補正または画像の補正などが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態の光走査ユニットによれば、観察モードにおいてカラー画像を形成するために最低限必要な赤色光、緑色光、および青色光のみを用いて偏心量を算出するので、従来の光走査ユニットに比べて構成の複雑化が不要である。
【００８６】
また、本実施形態の光走査ユニットによれば、観察用のフレームと異なる偏心算出用のフレームにおいて偏心量の算出を行うので、偏心算出用のフレームにおいて観察用の画像形成に不適当な走査を行う場合においても、表示部１６に表示される画像への影響を抑止可能である。
【００８７】
また、本実施形態の光走査ユニットによれば、低減化部として機能する環状部３６は開口３５の周囲を囲う形状なので、偏心量算出用の画像４３において遮光領域４４と有効領域４５との境界の検出が容易であり、その重心位置ｃｇの検出も容易である。
【００８８】
また、本実施形態の光走査ユニットであれば、鏡枠３４の一部を低減化部として機能させるので、低減化部を別部材として組込む構成に比べて、構成を簡潔化可能である。
【００８９】
また、本実施形態の光走査ユニットによれば、偏心量算出用のフレームのときに、定められた画角に対応する、出射端の傾斜角以上に照明用光ファイバ２２を偏向させるように振動させ、観察用のフレームのときに、定められた画角に対応する、出射端の傾斜角で照明用光ファイバ２２を偏向させるように振動させるので、観察モードにおいては、無駄な白色光の出射および信号光の検出を抑制可能である。
【００９０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、光源部、低減化部、および検出部の構成が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００９１】
光源部１１０は、図１３に示すように、赤色光源１７、緑色光源１８、青色光源１９、赤外光源４６０、合波部２００、および照明用光ファイバ接続部２１を含んで構成される。赤色光源１７、緑色光源１８、青色光源１９、および照明用光ファイバ接続部２１の構成および機能は第１の実施形態と同じである。赤外光源４６０は、例えば赤外光レーザであり、８００ｎｍの波長の赤外光を放射する。合波部２００は、第１の実施形態と同様に、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１７、緑色光源１８、青色光源１９、および赤外光源４６０が放射する赤色光、緑色光、青色光、および赤外光を合波する。
【００９２】
図１４に示すように、光走査型内視鏡本体１３の先端部２７０には、駆動部２８、照明光学系２９、検出用レンズ、およびプレート４７０とともに照明用光ファイバ２２および検出用光ファイババンドル２６が延在している。駆動部２８、照明光学系２９、検出用レンズ、照明用光ファイバ２２および検出用光ファイババンドル２６の構成、機能、および配置は第１の実施形態と同様である。
【００９３】
図１５に示すように、プレート４７０は、可視光を透過する透明な円板上に、可視光を透過し赤外光を遮光する遮光部４８０を有する。遮光部４８０は、可視光を透過し赤外光を遮光する塗料を塗着することにより形成される。遮光部４８０は、プレート４７０を鏡枠３４に取付けた状態で開口３５の内部に対応する領域内（二点差線参照）に形成される。遮光部４８０は、例えば３箇所の異なる位置において、全遮光部４８０の重心がプレート４７０の中心に一致するように、形成される。プレート４７０は、照明光学系２９より対象物ｏｂｊ側であって、中心が照明光学系２９の光軸と一致するように鏡枠３４に取付けられる（図１４参照）。
【００９４】
図１６に示すように、検出部１４０は、検出用光ファイバ接続部３８、分光部３９０、赤色光検出器４０、緑色光検出器４１、青色光検出器４２、および赤外光検出器４９０を含んで構成される。検出用光ファイバ接続部３８、赤色光検出器４０、緑色光検出器４１および青色光検出器４２の構成および機能は第１の実施形態と同様である。分光部３９０は、第１の実施形態と同様に、例えば、ダイクロイックミラーおよびクロスダイクロイックプリズムなどによって構成され、信号光を赤色光、緑色光、青色光、および赤外光に分光する。赤外光検出器４９０は、例えば光電子増倍管またはフォトダイオードであり、分光部３９０により分光された赤外光の受光量を検出する。
【００９５】
制御部１５は、第１の実施形態と同様に、光走査型観察装置１０の各部位の制御を行なう。本実施形態において、光走査型観察装置１０は、偏心量算出モードを有さず、第１の実施形態とは異なる観察モードを有している。以下に、本実施形態の観察モードにおける制御部１５の実行する制御を説明する。
【００９６】
観察モードにおいて、制御部１５は、光源部１１の赤色光源１７、緑色光源１８、および青色光源１９に連続波を放射させ、光源部１１から白色光を出射させる。また、制御部１５は、観察モードにおける所定の時期、例えば観察モードの開始時、観察モード実行中の所定の周期の時期、および観察モードの終了時などにおいて１フレームの期間だけ赤外光源４６０に連続波を放射させる。
【００９７】
観察モードにおいて、制御部１５は、駆動電流生成部１２に、第１の実施形態における観察用の駆動信号を生成させる。ただし、光源部１１に赤外光を出射させるときには、制御部１５は、偏心量をゼロとした状態、すなわち直流成分を含まない駆動信号を生成させる。
【００９８】
観察モードにおいて、制御部１５は、赤色光、緑色光、および青色光の受光量を検出部１４０から取得する。また、制御部１５は、受光量の取得時の照明用光ファイバ２２の出射端の位置を駆動電流生成部１２から取得する駆動信号に基づいて推定する。制御部１５は、単一のフレームにおける、受光量と位置の多数の組合せに基づいて、観察用の画像を形成する。また、制御部１５は、形成した観察用の画像を表示部１６に表示させる。
【００９９】
ただし、光源部１１に赤外光を出射させるときには、制御部１５は、赤外光の受光量も検出部１４０から取得する。さらに、制御部１５は、赤外光の受光量の取得時の照明用光ファイバ２２の出射端の位置を駆動電流生成部１２から取得する駆動信号に基づいて推定する。さらに、制御部１５は、単一のフレームにおける、赤外光の受光量と位置の多数の組合せに基づいて、図１７に示す、偏心量算出用の画像４３０を形成する。さらに、制御部１５は、偏心量算出用の画像４３０における遮光部４８０の位置を検出し、全遮光部４８０の重心位置ｃｇを算出する。さらに、制御部１５は、偏心量算出用の画像４３０の中心位置ｃｐからの重心位置ｃｇの変位量を偏心量として算出する。算出した偏心量は、観察用の駆動信号の生成に用いられる。
【０１００】
次に、観察モードにおいて、制御部１５が実行する観察処理を、図１８のフローチャートを用いて説明する。光走査型観察装置１０の動作モードを観察モードに切替える入力の検出後に、観察処理を開始する。また、動作モードを観察モードから別のモードに切替える入力の検出後に検察処理を終了する。
【０１０１】
ステップＳ３００およびＳ３０１において、制御部１５は、第１の実施形態の観察処理におけるステップＳ２００およびＳ２０１と同じ動作を実行する。観察用の駆動信号を生成すると、プロセスはステップＳ３０２に進む。
【０１０２】
ステップＳ３０２では、制御部１５は、現時点が偏心量算出を行なうための所定の時期であるか否かを判別する。所定の時期でないときは、プロセスはステップＳ３０３に進む。所定の時期であるときは、プロセスはステップＳ３０４に進む。
【０１０３】
ステップＳ３０３では、制御部１５は、算出時期判別用のフラッグＦを０に設定する。フラッグＦの設定を終了すると、プロセスはステップＳ３０６に進む。
【０１０４】
ステップＳ３０４では、制御部１５は、算出時期判別用のフラッグＦを１に設定する。フラッグＦの設定を終了すると、プロセスはステップＳ３０５に進む。
【０１０５】
ステップＳ３０５では、制御部１５は、光源部１１に白色光とともに赤外光も放射させ、照明用光ファイバ２２の出射端から赤外光を含む白色光を出射させる。赤外光の出射を開始させると、プロセスはステップＳ３０６に進む。
【０１０６】
ステップＳ３０６からＳ３１０では、制御部１５は、第１の実施形態の観察処理におけるステップＳ２０２およびＳ２０６と同じ動作を実行する。観察用画像を表示部１６に表示すると、プロセスはステップＳ３１１に進む。
【０１０７】
ステップＳ３１１では、制御部１５は、算出時期判別用のフラッグＦが１であるか否かを判別する。算出時期判別用のフラッグＦが１であるときに、プロセスはステップＳ３１２に進む。算出時期判別用のフラッグＦが０であるときに、プロセスはステップＳ３０２に戻る。
【０１０８】
ステップＳ３１２では、制御部１５は、画像取得期間中に取得した赤外光の受光量および推定した位置の複数の組合せを用いて、偏心量算出用の画像４３０を形成する。偏心量算出用の画像４３０を形成すると、プロセスはステップＳ３１３に進む。
【０１０９】
ステップＳ３１３では、制御部１５は、ステップＳ３１２において形成した偏心量算出用の画像４３０における遮光部４８０の重心位置ｃｇを算出する。重心位置ｃｇを算出すると、プロセスはステップＳ３１４に進む。
【０１１０】
ステップＳ３１４では、制御部１５は、ステップＳ３１３で算出した重心位置ｃｇに基づいて、偏心量を算出する。偏心量を算出すると、プロセスはステップＳ３１５に進む。
【０１１１】
ステップＳ３１５では、制御部１５は、ステップＳ３１４で算出した偏心量に基づいて、偏心を補正する直流成分を算出し、算出した直流成分を用いて駆動信号を更新する。制御部１５は、更新した駆動信号を、以後の駆動部２８の駆動に用いる。駆動信号を更新すると、プロセスはステップＳ３１６に進む。
【０１１２】
ステップＳ３１６では、制御部１５は、光源部１１に赤外光を消灯させ、白色光のみの出射に切替えさせる。赤外光を消灯すると、プロセスはステップＳ３０２に戻る。
【０１１３】
以上のような構成の第２の実施形態の光走査ユニットによっても、第１の実施形態と同様に、撮像した画像から偏心量を算出可能である。したがって、簡潔な構成で偏心量を算出し、照明用光ファイバ２２の偏心の補正または画像の補正などが可能となる。
【０１１４】
また、第２の実施形態の光走査ユニットによれば、カラー画像を形成するための３色の光（赤色光、緑色光、青色光）と異なる帯域である赤外光を用いて偏心量を算出するので、観察用の画像の形成を中断することなく、偏心量の算出が可能である。また、カラー画像の作成に寄与しない赤外光を用いて偏心量を算出するので、偏心量算出のために出射端の最大振幅を変化させる必要がない。
【０１１５】
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。
【０１１６】
例えば、第１の実施形態および第２の実施形態において、低減化部として機能する環状部３６および遮光部４８０は、特定の光を遮光する構成であるが、透過量を低減化する構成であってもよい。透過量を低減化する構成であっても、たとえば２値化処理などによって受光量が比較的低い領域を低減化部の領域として判別可能である。
【０１１７】
また、第１の実施形態および第２の実施形態において、駆動部２８は電磁アクチュエータであるが、電磁アクチュエータに限定されない。例えば、駆動部２８が圧電アクチュエータであってもよい。駆動部２８が圧電アクチュエータである場合には、駆動信号として交流電圧を印加すればよい。
【０１１８】
また、第１の実施形態および第２の実施形態において、光走査型観察装置１０は光走査型内視鏡装置であるが、他の観察装置であってもよい。例えば、光走査型観察装置１０は、光走査型顕微鏡装置であってもよい。
【０１１９】
また、第１の実施形態および第２の実施形態において、対象物をスパイラルスキャンするように照明用光ファイバ２２の出射端を渦巻状に変位させる駆動信号を生成する構成であるが、スパイラルスキャンに限定されない。例えば、対象物をラスタスキャンまたはリサージュスキャンするように照明用光ファイバ２２の出射端を駆動してもよい。
【０１２０】
また、第１の実施形態および第２の実施形態において、光源部１１から帯域の異なる複数の光の連続波を放射する構成であるが、点順次方式のように、光源部１１の各光源からそれぞれの帯域の光を順番に繰返し放射する構成であってもよい。このような点順次方式であれば、検出部１４、１４０において単一の検出器を各帯域の光の受光量の検出に用いることが可能である。
【０１２１】
また、第１の実施形態において、環状部３６は白色光を遮光する構成であるが、白色光に含まれる一部の帯域の光を少なくとも遮光する構成であってもよい。
【０１２２】
また、第１の実施形態において、開口３５を囲う形状である環状部３６が低減化部として機能する構成であるが、第２の実施形態のように、開口３５に対応する領域内に白色光の透過を低減化させる領域を有していてもよい。
【０１２３】
また、第１の実施形態において、鏡枠３４の開口３５は円形であるが、ラスタスキャンおよびリサージュスキャンのように、対象物おｂｊの矩形の領域を走査するときには、開口３５を矩形に形成してもよい。
【０１２４】
また、第１の実施形態において、環状部３６の内面を黒色にすることにより、低減化部として機能させる構成であるが、照明光学系２９を構成する光学素子、例えば最も対象物ｏｂｊ側のレンズ３３の表面に、塗料の塗着などにより、膜を形成して低減化部として機能させてもよい。
【０１２５】
また、第２の実施形態において、赤外光を用いて遮光部４８０の位置を検出する構成であるが、観察用の画像の形成に用いられない他の帯域の光を用いてもよい。例えば、紫外領域の光、カラー画像である観察用の画像の形成に用いられる３色（赤色光、緑色光、青色光）以外の可視帯域の光を用いてもよい。
【０１２６】
また、第２の実施形態において、遮光部４８０が鏡枠３４の開口３５に対応する領域に設けられるが、第１の実施形態のように、開口３５を囲う形状であってもよい。鏡枠３４の対象物ｏｂｊ側の端部を透明な材料で形成すれば、画角を広げながら開口３５の輪郭の検出精度を向上可能、すなわち偏心量の算出精度を向上可能である。
【０１２７】
（第３の実施形態）
図１は、第３の実施形態に係る光ファイバ走査装置の一例であるファイバ走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。ファイバ走査型内視鏡装置１０１は、スコープ２０１と、制御装置本体３０１とディスプレイ４０１とによって構成されている。
【０１２８】
制御装置本体３０１は、ファイバ走査型内視鏡装置１０１全体を制御する制御部３１１、発光タイミング制御部３２１、レーザ３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂ、３３１ＩＲ、および結合器３４１を含んで構成される。発光タイミング制御部３２１は、制御部３１１の制御の下で、赤、緑および青の三原色のレーザ光を射出する３つのレーザ３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂ並びに近赤外光を射出するレーザ３３１ＩＲの発光タイミングを制御する。レーザ３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂ、３３１ＩＲとしては、例えばＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）やレーザダイオードを使用することができる。レーザ３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂ、３３１ＩＲから射出されたレーザ光は、結合器３４１により合波され、シングルモードファイバである照明用光ファイバ１１１に入射される。もちろん、ファイバ走査型内視鏡装置１０１の光源の構成はこれに限られない。例えば、一つの可視光のレーザ光源と一つの近赤外光の光源を用いるものや、他の複数の光源を用いるものであっても良い。また、近赤外光を射出するレーザに代えて、画像生成に寄与しない他の波長の光を射出するレーザを用いても良い。特に、対象物１００の吸収波長に一致しない波長の光を選択することが好ましい。さらに、レーザ３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂ、３３１ＩＲおよび結合器３４１は、制御装置本体３０１と信号線で結ばれた制御装置本体３０１とは別の筐体に収納されていても良い。
【０１２９】
照明用光ファイバ１１１は、スコープ２０１の先端部まで繋がっており、結合器３４１から照明用光ファイバ１１１に入射した光は、スコープ２０１の先端部まで導光され対象物１００１に向けて照射される。その際、駆動部２１１が振動駆動されることによって、照明用光ファイバ１１１を出射した照明光は、対象物１００１の観察表面上を２次元走査することができる。この駆動部２１１は、後述する制御装置本体３０１の駆動制御部３８１によって制御されている。照明光の照射により対象物１００１から得られる反射光、散乱光、蛍光などの信号光（被検出光）は、複数のマルチモードファイバにより構成される検出用光ファイバ１２１の先端で受光して、スコープ２０１内を通り制御装置本体３０１まで導光される。
【０１３０】
制御装置本体３０１は、信号光を処理するための光検出器３５１（検出部）、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）３６１および画像処理部３７１をさらに備える。光検出器３５１は、検出用光ファイバ１２１を通って来た信号光をレーザ３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂ、３３１ＩＲのそれぞれの波長に対応したスペクトル成分に分解し、フォトダイオード等により、それぞれのスペクトル成分を電気信号に変換する。ＡＤＣ３６１は電気信号に変換された信号光の信号をデジタル信号に変換し、近赤外光の信号を制御部３１１に出力し、他のスペクトル成分の信号を画像処理部３７１（画像取得部）に出力する。制御部３１１は、近赤外光の信号の強度変化を時間とともに抽出し、後述する照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃの走査軌道の補正を行う。また、制御部３１１は、走査開始時間、駆動制御部３８１により印加した振動電圧の振幅および位相などの情報から走査経路上の走査位置の情報を算出し、または、予め用意された走査開始からの経過時間に対する走査位置情報のテーブルから走査位置の情報を抽出し、画像処理部３７１に渡す。画像処理部３７１は、ＡＤＣ３６から出力されたデジタル信号から、当該走査位置における対象物１００１の画素データを得る。画像処理部３７１は、走査位置と画素データの情報を順次図示しないメモリに記憶し、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対象物１００１の画像を生成し、ディスプレイ４０１に表示する。
【０１３１】
上記の各処理において、制御部３１１は、発光タイミング制御部３２１、光検出器３５１、駆動制御部３８１、および、画像処理部３７１を同期制御する。
【０１３２】
図２０は、スコープ２０１を概略的に示す外観図である。スコープ２０１は、操作部２２１および挿入部２３１を備える。操作部２２１には、制御装置本体３０１からの照明用光ファイバ１１１、検出用光ファイバ１２１、および、配線ケーブル１３１が、それぞれ接続されている。これら照明用光ファイバ１１１、検出用光ファイバ１２１および配線ケーブル１３１は挿入部２３１内部を通り、挿入部２３１の先端部２４１（図２０における破線部内の部分）まで導かれている。
【０１３３】
図２１は、図２０のスコープ２０１の挿入部２３１の先端部２４１を拡大して示す断面図である。また、図２２は図２１の光学系と照明光の光路の例を示している。先端部２４１は、駆動部２１１および投影用の光学系２５１を備え、中心部を照明用光ファイバ１１１が、外周部を複数の検出用光ファイバ１２１が通っている。図２１、２２に示されるように、光学系２５１は、鏡枠５１１内に固定された一組の平凸レンズ２５１ａ、２５１ｂ、および、一組の平凹レンズ２５１ｃ、２５１ｄを含んで構成されている。いずれの組のレンズも、曲面を互いに向かい合わせるように２つのレンズが配置されている。レンズ２５１ａ〜２５１ｄは、照明用光ファイバ１１１の出射端から射出されたレーザ光が、対象物１００１上に略集光するように構成されている。また、光学系２５１は、照明用光ファイバ１１１から各方向に射出された光束が、平凸レンズ２５１ａ、２５１ｂと平凹レンズ２５１ｃ、２５１ｄとの間の瞳位置ｅｐに一旦収束するように形成されている。なお、光学系２５１は、図示したようなレンズ構成に限られず、種々の構成が可能である。
【０１３４】
また、瞳位置ｅｐから最も遠い平凹レンズ２５１ｄの、対象物１００１側の平面には、遮光マスク５０１（光低減部）が設けられている。図２３は、この遮光マスク５０１を示す図である。遮光マスク５０１は、近赤外光のみを遮光し可視光を透過する遮光領域Ｍ１x、Ｍ１yを有している。なお、遮光領域Ｍ１x、Ｍ１yは、近赤外光を完全に遮光する必要はなく、その一部を透過しても良い。照明用光ファイバ１１１の出射端が振動中心（あるいは静止位置）に位置するときの照明光が、遮光マスク５０１が配置された平凹レンズ２５１ｄの平面を横切る位置を原点とし、光軸に直交する一方向をＸ方向、Ｘ方向および光軸に直交する方向をＹ方向とするとき、遮光領域Ｍ１xは、原点からＸ方向にずらした位置に配置され、Ｙ方向に長い矩形の遮光領域として形成される。また、遮光領域Ｍ１yは、原点からＹ方向にずらした位置に配置され、Ｘ方向に長い矩形の遮光領域として形成される。なお、図２３において、ＢｘおよびＢｙは、平凹レンズ２５１ｄの平面を透過する照明光の走査点を表している。
【０１３５】
一方、図２１に示されるように、駆動部２１１は、取付環２６１によりスコープ２０１の挿入部２３１の内部に固定された角型チューブ２７１、角型チューブ２７１の四面に配置された偏向磁場発生用コイル２８１ａ〜２８１ｄ、および、照明用光ファイバ１１１の外周に固定された筒状の永久磁石２９１（図２４参照）を含んで構成される。照明用光ファイバ１１２は、取付環２６１により固定部１１１ａが片持ち支持されるとともに、固定部１１１ａから出射端１１１ｃまでが、揺動可能に支持された先端部１１１ｂとなっている（図２４参照）。一方、検出用光ファイバ１２１は挿入部２３１の外周部を通るように配置され、スコープ２０１の先端部２４１の先端まで延びている。さらに、検出用光ファイバ１２１の各ファイバの出射端には図示しない検出用レンズを備える。検出用レンズは、対象物１００１上に集光された照明光が、対象物１００１により反射、散乱、屈折等をした光又は蛍光等を信号光として取り込み、各検出用光ファイバ１２１に結合させるように配置される。
【０１３６】
図２４は、図２１のスコープの先端部に位置する駆動部を示す図であり、図２４Ａは斜視図、図２４Ｂは図２４Ａの駆動部２１の光ファイバの軸に垂直な面による断面図である。駆動部２１１は、偏向磁場発生用コイル２８１ａ〜２８１ｄおよび永久磁石２９１を含む。また、照明用光ファイバ１１１の先端部１１１ｂの一部には、照明用光ファイバ１１１の軸方向に着磁され貫通孔を有する円筒状の永久磁石２９１が、照明用光ファイバ１１１が貫通孔を通った状態で結合されている。また、先端部１１１ｂを囲むように、一端部を取付環２６１に固定された角型チューブ２７１が設けられ、永久磁石２９１の一方の極と対向する部分の角型チューブ２７１の各側面には、平型の偏向磁場発生用コイル２８１ａ〜２８１ｄが設けられている。
【０１３７】
Ｙ方向の偏向磁場発生用コイル２８１ａと２８１ｃのペアおよびＸ方向の偏向磁場発生用コイル２８１ｂと２８１ｄのペアは、角型チューブ２７１のそれぞれ対向する面に配置され、偏向磁場発生用コイル２８１ａの中心と偏向磁場発生用コイル２８１ｃの中心を結ぶ線と、偏向磁場発生用コイル２８１ｂの中心と偏向磁場発生用コイル２８１ｄの中心を結ぶ線とは、静止時に照明用光ファイバ１１１の配置される角型チューブ２７の中心軸線付近で直交する。これらのコイルは、配線ケーブル１３１を介して制御装置本体３０１の駆動制御部３８１に接続され、駆動制御部３８１からの駆動電流によって駆動される。
【０１３８】
駆動制御部３８１は、Ｘ方向駆動用の偏向磁場発生用コイル２８１ｂおよび２８１ｄに、常に同一方向の磁場を発生させるように振動電流を印加する。また、Ｙ方向駆動用の偏向磁場発生用コイル２８１ａおよび２８ｃにも、常に同一方向の磁場を発生させるように振動電流を印加する。偏向磁場発生用コイル２８１ａ、２８１ｃのペアと２８１ｂ、２８１ｄのペアとの間では、印加する振動電流の周波数は同一とすることもでき、異ならすこともできる。Ｙ方向駆動用の偏向磁場発生用コイル２８１ａ、２８１ｃとＸ方向駆動用の偏向磁場発生用コイル２８１ｂ、２８１ｄとをそれぞれ振動駆動させると、図２１、図２４に示した照明用光ファイバ１１１の先端部１１１ｂが振動し、出射端１１１ｃが偏向するので、出射端１１１ｃから射出されるレーザ光は対象物１００１の表面を順次走査する。
【０１３９】
次に、ファイバ走査型内視鏡装置１０１の動作について図２５のフローチャートを用いて説明する、ファイバ走査型内視鏡装置１０１は、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃの振動軌跡を補正するための振動調整モード（ステップＳ０１〜Ｓ０５）と、対象物の画像データを取得する画像取得モード（ステップＳ０６）との２種類のモードで動作させることができる。振動調整モードは、画像取得モードによる１フレームの画像取得ごとに、１フレームの画像取得の前後に実行する。
【０１４０】
まず、振動調整モードでは、近赤外線光源のレーザ３３１ＩＲを発振させ、駆動周波数を順次変化させながら、Ｘ方向について照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃの振幅変化の計測を行う（ステップＳ０１）。振幅の計測方法を、図２６および図２７を用いて以下に説明する。まず、偏光用磁場コイル２８１ｂ，２８１ｄにより、測定しようとする駆動周波数で、Ｘ方向に照明用光ファイバ１１１の先端部１１１ｂを振動させ、対象物にむけて近赤外光を照射して、反射光を検出する。図２６は、遮光マスク５０１を用いて対象物を経時変化前の所定の振幅で光走査する例を説明する図であり、図２６Ａは遮光マスク５０１が配置されたレンズ面上のＸ方向の遮光領域Ｍ１xと走査点Ｂｘの遮光マスク上での走査範囲を示す図である。図２６Ａにおいて、Ｙ方向に設けられた遮光領域Ｍ１yは省略している。
【０１４１】
照明用光ファイバ１１１から射出された光が、遮光マスク５０１の配置された面を横切る点のＸ方向の位置は、ほぼ時間の正弦関数となる。遮光マスク５０１が配置された面を透過した近赤外光は対象物１００１上で部分的に反射され、検出用光ファイバ１２１の前段に配置された検出用レンズにより集光され、検出用光ファイバ１２１を通り、光検出器３５１により電気信号に変換され、ＡＤＣ３６１によりデジタル信号として制御部３１１に出力される。一方、照明用光ファイバ１１１から射出された照明光は、上記Ｘ方向の走査により遮光領域Ｍ１xを横切るときは、遮光領域で遮られて遮光マスク５０１が配置された面を透過することができない。この場合は、制御部３１１に出力される信号は小さくなる。制御部３１１は、この近赤外光の出力が低減されるタイミング（時間）から、以下のように出射端１１１ｃの振幅を算出できる。
【０１４２】
図２６Ｂは、制御部３１１により正弦波の駆動電流を印加したとき、駆動電流の位相が０となる時間を０とするときの制御部３１に出力される近赤外光の強度信号の時間変化を示している。照明用光ファイバ１１１が一周期分の振動をする間に、照明光は遮光領域Ｍ１xを２度横切る。この遮光領域Ｍ１xの通過は、図２６Ｂにおいてグラフの略井戸型の出力低下として検出できる。図２６Ｂにおいて、照明光が遮光マスク５０１の原点を通った後、初めて遮光領域Ｍ１xに到達するまでの時間をｔ１、照明光が遮光領域Ｍ１xを横切った後、最大振幅で折り返して再び遮光領域Ｍ１xに到達するまでの時間をｔ２としている。ｔ１は、照明光が遮光領域Ｍ１ｘを２度目に横切った後、原点に到達するまでの時間に等しい。なお、ｔ０は、駆動部２１による駆動電流に対する、照明用光ファイバ１１１の振動の位相遅れを表している。
【０１４３】
一方、図２７は、図２６と同じ遮光マスク５０１を用いて対象物を狭まった振幅で光走査する例を説明する図であり、図２７Ａは遮光マスク５０１が配置された面上のＸ方向の遮光領域Ｍ１xと走査点Ｂｘの遮光マスクが配置された面上での走査範囲を示し、図２７Ｂは検出される近赤外光の信号強度の時間変化を示している。この場合、振動の振幅が狭まっているので、図２７Ｂに示すように、１周期の振動の中で、図２６Ｂの場合と比べｔ１の比率が高くｔ２の比率が低くなる。Ｘ方向の走査位置は、時間に対して正弦関数となるので、ｔ１とｔ２との比を計測すれば、振幅を算出することが可能になる。この原理を用いることにより、制御部３１１は、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃのＸ方向の振幅を識別することができる。ステップＳ０１では、駆動周波数を共振周波数の初期値を含む所定の範囲内で徐々に変化させて、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃの振幅を計測する。
【０１４４】
次に、照明用ファイバ１１１の出射端１１１ｃのＸ方向の共振周波数およびＱ値を算出する（ステップＳ０２）。図２８は、縦軸にファイバ振幅の最大値を１００（％）としたときのファイバの振幅比を、横軸に駆動周波数をそれぞれとってプロットした振動の周波数特性を示すグラフである。このグラフ上で、共振周波数ｆ0は、ファイバの振幅比のピークを与える駆動周波数として得られる。また、Ｑ値は共振周波数ｆ0の低周波数側および高周波数側で、それぞれ、ファイバの振幅比が約７０．７％（＝１／√２×１００）となる駆動周波数ｆ1、ｆ2から、
【数１】
2014188719.tif 000003
により算出することができる。
【０１４５】
ステップＳ０２の後、上記のＸ方向と同様に、Ｙ方向についても共振周波数近傍における、駆動周波数に対する振幅の変化を測定し（ステップＳ０３）、共振周波数およびＱ値を算出する（ステップＳ０４）。
【０１４６】
ここで、ファイバの共振周波数およびＱ値は、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃの振動軌道に大きな影響を与えることが知られている。そこで、算出された共振周波数およびＱ値に基づいて、駆動部２１１の偏向磁場発生用コイル２８１ａ〜２８１ｄに印加する駆動電流、駆動周波数、位相を変化させて、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃの振動軌跡を所定の軌道となるように調整することができる。以下、その原理について説明する。
【０１４７】
図２９は、光ファイバの周波数とファイバの位相遅れの関係を示す図である。また、図３０は、光ファイバの周波数と振幅との関係を説明する図である。これらのグラフは、波動工学の分野で一般に公知のものである。図２９では、異なるζごとに複数のグラフが描かれている。ここで、ζはファイバ振動の減衰比であり、Ｑ値とは
【数２】
2014188719.tif 000004
の関係が有る。一般にファイバの振動のＱ値は、Ｑ＝５０〜３００程度と非常に大きい値となる。図２９から、駆動部２１１に振動駆動電流を印加すると、ファイバは位相が遅れて振動するが、その位相遅れ量は共振周波数の近傍で急激に変化する。そして、Ｑ値が大きいほどその変化は急峻となる。また、図３０によれば、ファイバの振幅は共振周波数の近傍で急激に増大し、Ｑ値が大きいほど、そのピーク値が大きくなることがわかる。位相遅れ量の変化は、図２６Ｂや図２７Ｂにおいて、ｔ０の変化として現れる。
【０１４８】
次に、制御部３１１による、Ｘ方向およびＹ方向の駆動信号の位相遅れ量の補正および駆動電流の大きさの算出（ステップＳ０５）について説明する。
【０１４９】
光ファイバを用いた照明光の走査では、駆動周波数を共振周波数ではなく、それより若干ずらした周波数とするのが一般的である。図２９、３０では、駆動周波数を共振周波数の１．４倍（ω／ω0＝１．４）としている。図２９によれば、ζの値が変化すると、異なるζに対応するグラフがω／ωn＝１．４を横切る点の違いから、ファイバの位相遅れの量φにずれが生じることがわかる。また、共振周波数（ｆc）がずれた場合も、共振周波数（ｆc）に対する駆動周者数が相対的に変化し、ファイバの位相遅れの量φにずれが生じる。一方、図３０によれば、Ｑ値の変化に応じて駆動周波数（ω／ω0＝１．４）における振幅比Ｍも変化する。また、共振周波数（ｆc）がずれると、共振周波数（ｆc）に対する駆動周波数が相対的に変化し、振幅比Ｍも変化する。
【０１５０】
経時変化により、照明用光ファイバ１１１の先端部１１１ｂの共振周波数、Ｑ値および駆動部２１１の偏向磁場発生用コイル２８ａ〜２８ｄの駆動力に変化が生じ、Ｘ方向およびＹ方向についてその変化量に僅かに違いが生じると、Ｘ方向およびＹ方向の振幅および位相が大きく変化し、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃの振動軌跡に歪みが生じる原因となる。一方、ファイバの位相遅れおよび振幅比は、図２９、図３０のグラフに示されるように、共振周波数、Ｑ値から理論的に算出することができる。そこで、制御部３１１は、算出したＸ方向およびＹ方向の共振周波数、Ｑ値からファイバの位相遅れｔ０を算出し、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃのＸ方向およびＹ方向の振動の位相が経時変化前から変化しないように、駆動部２１１の偏向磁場発生用コイル２８１ａ〜２８１ｄに印加する電流の位相の補正量を決定する。さらに、制御部３１１は、電流の振幅についても、常にＸ方向とＹ方向とが等しく、さらに所望の振幅が得られるように、駆動部２１１の偏向磁場発生用コイル２８１ａ〜２８１ｄに印加する電流の大きさを設定する。
【０１５１】
次に、画像取得モードは、可視光のレーザ３３１Ｒ、３３１Ｇおよび３３１Ｂを発振させ、ステップＳ０５で算出したＸ方向およびＹ方向の位相の補正量および駆動電流（最大振幅値）を適用し、対象物上での歪みを小さくしたらせん走査（スパイラル走査）を行う。対象物１００１へのレーザ光の照射により得られた可視光の各色の信号は、既に説明したように、検出用光ファイバ１２１を介して光検出器３５１でスペクトル成分に分解されて、ＡＤＣ３６１でデジタル信号に変換され画像処理部３７１に出力される。らせん走査の場合、振幅を０からステップＳ０５で算出した電流値まで徐々に変化させて、１フレーム分の画像を取り込む（ステップＳ０６）。
【０１５２】
制御部３１１は、１フレーム画像の取得後、画像取得を中止する指示を受けない限り（ステップＳ０７）、再び振動調整モード（ステップＳ０１〜Ｓ０５）と画像取得モード（ステップＳ０６）とを繰り返す。
【０１５３】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、出射端１１１ｃから射出される光のうち近赤外光の透過を、空間的に部分的に低減させる遮光マスク５０１を設け、光検出器３５１で検出される電気信号から近赤外光が遮光マスク５０１の遮光領域Ｍ１x、Ｍ１yによって遮光されるタイミング（時間間隔）を識別し、この信号に基づいて経時変化した共振周波数やＱ値を算出することができる。これらの、駆動パラメータを用いることによって、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃの振動が経時変化する前の状態に戻るように、駆動部２１１の駆動条件を補正することができるので、歪みのない、あるいは、歪みを低減した安定した画像が得られる。
【０１５４】
また、第３の実施形態によれば、振動調整モードによる駆動条件の補正を、画像取得モードによる１フレーム画像の取得毎に行うので、使用中の環境条件の変化により時間とともに対象物１００１上での走査軌跡が変化しても、リアルタイムに走査の状況を把握し、煩雑な作業をすることなく装置の使用中に駆動条件を補正して、元の走査軌跡に戻すことができる。
【０１５５】
さらに、第３の実施形態では、スコープ２０１の光学系２５１の遮光マスク５０１、制御装置３０１のレーザ３３１ＩＲ、および、光検出器３５１内に近赤外光を分波する分派器や近赤外光を検出する検出素子等を設けるだけで、複雑な装置を追加する必要がないという利点もある。
【０１５６】
また、近赤外光の波長を吸収波長に一致しない波長にすることによって、高いコントラストでの検出が可能になる。これによって、共振周波数の検出が容易になる。
【０１５７】
なお、第３の実施形態では、振動調整モードは、画像取得モードによる１フレームの画像取得ごとに、該１フレームの画像取得の前後で実施するものとしたが、これに限られず、種々のタイミングで実行させることができる。例えば、振動調整モードは、ファイバ走査型内視鏡装置１０１の毎回の装置の起動時に1回だけ実行するようにしても良い。あるいは、装置起動後、１０分、１時間など所定の時間が経過するごとに実行するようにすることもできる。
【０１５８】
また、遮光マスク５０１は、光学系２５１の最も対象物１００１に近い位置に位置する平凹レンズ２５１ｄの平面に設けたが、これに限られない。例えば、平凸レンズ２５１ａと２５１ｂとの間に遮光マスクを配置することもできる。
【０１５９】
さらに、第３の実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向の振幅、共振周波数およびＱ値に基づいて、駆動部２１１に印加する電流の振幅や位相などの駆動条件を変化させたが、位相ずれによる画像の歪みについては、取得した画像信号を画像処理部３７１で補正することも可能である。
【０１６０】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第３の実施形態のファイバ走査型内視鏡装置１０１において、Ｑ値の変化が無視できるほど小さく、振幅の変化量もそれほど大きくない場合に、第３の実施形態のように所定の周波数範囲内で駆動周波数を変化させて振幅の変化を計測することをせずに、所定の駆動周波数のままで駆動部２１に印加する電流値を変化させるものである。
【０１６１】
図３１は、第４の実施形態による画像取得の手順を示すフローチャートである。まず、第３の実施形態で図２６を用いて説明したのと同様に、駆動部２１１により照明用光ファイバ１１１の先端部１１１ｂをＸ方向に振動させて、照明光が遮光マスク５０１が配置された平面の原点を通った後、初めて遮光領域Ｍ１xに到達するまでの時間ｔ１と、照明光が遮光領域Ｍ１xを横切った後、最大振幅で折り返して再び遮光領域Ｍ１xに到達するまでの時間ｔ２とを取得する（ステップＳ２１）。このとき、駆動周波数は、経時変化前の値（製品の設計値、あるいは、直前に別の方法で校正した値等）とする。次に、取得したｔ１およびｔ２から、ｔ１とｔ２の比が経時変化前の所定の値となるように、駆動部２１１に印加するＸ方向の駆動電流値を算出する（ステップＳ２２）。同様にＹ方向についても、ｔ１およびｔ２を取得し（ステップＳ２３）、駆動部２１に印加するＹ方向の駆動電流値を算出する（ステップＳ２４）。
【０１６２】
このようにして算出したＸ方向およびＹ方向の駆動電流を用いて、画像取得モードによる１フレーム画像の取得を行う（ステップＳ２５）。その後、画像取得を中止する指示を受けない限り（ステップＳ２６）、1フレーム画像の取得（ステップＳ２６）を繰り返す。なお、第３の実施形態と同様に、振動調整モード（ステップＳ２１〜Ｓ２５）と画像取得モード（ステップＳ２６）とを交互に実行し、あるいは、他のタイミングで振動調整モードを実行しても良い。
【０１６３】
第４の実施形態によれば、Ｘ方向およびＹ方向に少なくとも１回走査して、遮光領域Ｍ１x、Ｍ１yを横切る時間の間隔ｔ１、ｔ２を計測し、これらｔ１およびｔ２から駆動部２１１に印加する電流値を補正するので、共振周波数やＱ値のずれに伴う位相遅れは補正できないものの、第３の実施形態のように、所定の周波数範囲内で周波数を変えて繰返し振幅の測定を行う必要が無く、短時間で照明用光ファイバ１１１の出射端１１ｃの振幅の補正を行うことがき、制御方法も単純化することができる。
【０１６４】
なお、第４の実施形態では、位相遅れを補正できないとしたが、制御部３１１が駆動部に印加する駆動信号と、光検出器３５により検出される強度信号とを同期させることにより、ｔ０を推定することも可能である。この場合、推定したＸ方向およびＹ方向の位相遅れを補正するように、駆動信号の位相を調整すれば、走査振幅の経時変化だけではなく、位相ずれによる走査波形の歪みも補正することができる。この場合も、第３の実施形態とは異なり、周波数を順次変化させて多数の振幅測定を行い、共振周波数やＱ値を算出する必要はないので、短時間で処理することができる。
【０１６５】
（第５の実施形態）
図３２は、第５の実施形態における遮光マスク５０１と、該遮光マスク５０１が配置された平面上を照明光が横切る走査軌跡を説明する図である。本実施形態のファイバ走査型内視鏡装置１０１は、対象物１００１をらせん走査する。遮光マスク５０１は、第３の実施形態と同様に、スコープ２０１の光学系２５１の対象物１００１側の平凹レンズ２５１ｄ面上に設けられる。この遮光マスク５０１の遮光領域Ｍ２は、Ｙ方向に長い矩形形状を有するが、原点（スパイラル走査の中心）の近傍とらせん走査の外周部付近には延在していない。その他の構成は、第３の実施形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【０１６６】
次に、本実施形態のファイバ走査型内視鏡１０１の動作について説明する。第３、第４の実施形態とは異なり、第５の実施形態では近赤外光の走査による走査軌跡の補正と、可視光レーザの照射による対象物の画像取得とを同時に実行する。らせん走査を行うと、近赤外光および可視光を含む照明光は、走査中心近傍と外周部とを走査するときを除き、照明光の走査点Ｂが１回周回するごとに１回遮光領域Ｍ２を横切る。
【０１６７】
図３３は、図３２に示した遮光マスクを用いたらせん走査の周回ごとの周波数および振幅の解析方法を説明する図であり、（ａ）において、駆動部２１１に印加されるＸ方向の駆動信号を示し、（ｂ）において、検出される近赤外光の信号強度の時間変化を示す図である。図３３の（ｂ）における、赤外線の強度信号に井戸型の出力低下が生じるタイミングの間隔ｔ１０から、各周回の周期（周波数および位相）を算出することができる。らせん走査において各周回の周期は、振幅が変動するとともに多少のずれを生じることがある。このような周期のずれが生じると、取得する画像に位相のずれが生じる。例えば、Ｙ軸上にある点を検出するタイミングで、周方向にずれて位置する点の画素データを取得するようなことが起きる。その場合、駆動開始からの経過時間により制御部３１が認識する座標と、実際に走査される対象物１００１上の位置とにずれが生じ、取得される画像が大きく歪むこととなる。
【０１６８】
また、照明光の照射が外周部で遮光領域Ｍ２を横切らない時間ｔ１１を計測することによって、らせん軌道の最大振幅を算出することができる。例えば、らせん走査の振幅が、図３３の（ａ）のように、０から時間に比例して増大し最大値となった後、時間とともに減少するパターンをとるとき、１回のらせん走査の周期ｔ１３に対するｔ１１の時間の比率が高い程、らせん走査の最大振幅が大きく、その値は容易に算出することができる。
【０１６９】
また、近赤外光の照射により、走査軌道の経時変化を検出すると同時に、可視光を対象物１００１に照射するので、１回のらせん走査によって、１フレームのカラー画像を取得することができる。制御部３１１は、次のフレームにおいて、計測したｔ１１の情報を基に、駆動部２１１に印加する駆動電流を変えて、らせん走査の最大振幅、より正確にはＹ方向の振幅が所望の値から変化しないように調整する。また、計測したｔ１０のデータに基づいて、画像処理部３７１によりらせん走査により取得した画素データの周方向の位置ずれを補正して、画像データを生成することによって、取得した画像の歪みを低減する。
【０１７０】
以上説明したように、第５の実施形態によれば、らせん走査により対象物１００１の画像データを取得しながら、同時に、走査の周期および最大振幅を検出することができる。これによって、取得した画像の歪みを補正することや、走査範囲の大きさを一定に保つことができる。さらに、駆動条件を補正するために、画像データの取得を中断する必要が無いので、高フレームレートでの画像取得が可能になる。
【０１７１】
なお、第５の実施形態では、遮光マスク５０１をＹ方向に延びる矩形形状としたが、遮光マスク５０１の形状はこれに限られない。遮光マスクの遮光領域は、点、線、曲線、領域等様々な形状により構成することが可能である。図３４は、遮光マスクのバリエーションを示す図であり、図３４Ａはドット状の遮光領域Ｍ３を分布させた遮光マスク、図３４Ｂは複数の線状の遮光領域Ｍ４を有する遮光マスク、図３４Ｃは半円状の遮光領域Ｍ５を有する遮光マスクである。例えば、図３４Ａの遮光マスクでは、Ｘ方向とＹ方向との双方に遮光領域Ｍ３を分布させたので、Ｘ方向およびＹ方向の双方の振幅を計測できる。また、図３２の遮光マスクでは、振幅が遮光領域Ｍ２の外周側の端部と走査中心との間の距離よりも小さい場合は、振幅を計測できないのに対して、遮光領域Ｍ３は離間して分布しているので、より広い範囲で振幅を計測することが可能になる。また、図３４Ｂの遮光マスクでは、線状の遮光領域に、中心からの距離に応じた角度を持たせている。さらに、図３４Ｃの遮光マスクは、円形の走査領域の半分を遮光領域Ｍ５で覆っている。このような遮光マスクは、形状が単純で容易に形成することができる。
【０１７２】
（第６の実施形態）
図３５は、第６の実施形態に係るファイバ走査型内視鏡装置のスコープ先端に位置する鏡枠５１１及びレンズ２５１ｄを正面（照射光の射出される方向）から見た図である。鏡枠５１１は、光学系２５１の平凸レンズ２５１ａ、２５１ｂ及び平凹レンズ２５１ｃ、２５１ｄを保持するために設けられる。第６の実施形態では、第３の実施形態とは異なり、平凹レンズ２５１ｄの対象物１００１側の平面に遮光領域は設けない。代わって、鏡枠５１１が、中央に正方形の開口を有する形状をしているので、照明用光ファイバ１１１から射出された照明光のうち、光軸から離れた光路を通る一部の光が、鏡枠５１１により遮光される。すなわち、鏡枠５１が平凹レンズ２５１ｄを通過する光線の一部を遮光する光低減部として機能する。
【０１７３】
一方、第３の実施形態と比較して、本実施形態では近赤外光用の光源であるレーザ３３１ＩＲ、および、レーザ３３１ＩＲに対応して設けられた光検出器３５１の近赤外光の検出素子等は必要ではない。その他の構成は第３の実施形態と同様なので、同一構成要素には同一参照符号を付するものとして、説明を省略する。
【０１７４】
上記のようなスコープ２０１の先端部２４１の構成により、振動調整モードにおいて、レーザ３３１Ｒ，３３１Ｇ，３３１Ｂのいずれかを発振させ、照明用光ファイバ１１１の先端部１１１ｂをＸ方向に振動駆動すると、平凹レンズ２５１ｄの先端の平坦なレンズ面が走査される。このとき、Ｘ方向の振れ幅が大きくなると、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃから射出された光は、鏡枠５１１にぶつかり遮光される。したがって、平凹レンズ２５１ｄを通り鏡枠５１１に遮光されない光のみが、対象物１００１に到達して一部反射され、検出用光ファイバ１２１を通り制御装置本体３０１の光検出器３５１により検出される。
【０１７５】
図３６は、図３５の鏡枠を用いて、可視光をＸ方向に走査した場合に検出される、信号光強度の時間変化を示す図である。ｔ２１は、原点から鏡枠５１１の端部を横切るまでの時間であり、ｔ２２は、鏡枠５１１により遮光されている時間である。ｔ２１およびｔ２２を検出することによって、第３の実施形態と同様に、振幅を算出することができ、さらに、共振周波数やＱ値も算出することができる。
【０１７６】
したがって、第６の実施形態によれば、近赤外光の光源や検出素子を用いることなく、第３の実施形態と同様に、照明用光ファイバ１１１の出射端１１１ｃ振動波形の変化を生じる振幅、共振周波数やＱ値の経時変化の情報を得ることができる。これにより、駆動部２１１の駆動条件を変更して、走査軌道の経時変化による影響を補正し、ゆがみの無いあるいは歪みを低減した安定した画像を得ることができる。
【０１７７】
なお、本発明は、上記第３から第６の各実施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、上記第３から第６の各実施形態において、駆動部は永久磁石と電磁コイルとを用いた電磁的な駆動手段としたが、これに限られない。例えば、圧電素子を用いた駆動手段を用いることもできる。
【０１７８】
図３７に、本願の各実施形態の駆動部２１を、圧電素子を用いて構成した例を示す。図３７Ａはその駆動部２１の側面図であり、図３７Ｂは図３７ＡのＡ−Ａ断面図である。照明用光ファイバ１１１は、弾性材料で形成された角柱状の形状を有するファイバ保持部材６１１の中央を貫通し、これによってファイバ保持部材６１１によって固定され保持される。ファイバ保持部材６１１の４つの側面は、それぞれ＋Ｙ方向および＋Ｘ方向並びにこれらの反対方向に向いている。そして、ファイバ保持部材６１１の＋Ｙ方向および−Ｙ方向にはＹ方向駆動用の一対の圧電素子６２１ａ、６２１ｃが固定され＋Ｘ方向および−Ｘ方向にはＸ方向駆動用の一対の圧電素子６２１ｂ、６２１ｃが固定される。
【０１７９】
各圧電素子６２１ａ〜６２１ｄには、制御装置本体３０１の駆動制御部３８１からの配線ケーブル１３１が接続される。駆動制御部３８１は、駆動部２１１の圧電素子６２１ａ〜６２１ｄを駆動するために、制御部３１１からの制御信号を受信して、Ｘ方向およびＹ方向の駆動電圧をそれぞれ生成し、配線ケーブル１３１を介してスコープ２０１の先端部２４１に位置する圧電素子６２１ａ〜６２１ｄを駆動する。
【０１８０】
より具体的には、Ｘ方向の圧電素子６２１ｂと６２１ｄとの間には常に正負が反対で大きさの等しい電圧が印加され、同様に、Ｙ方向の圧電素子６２１ａと６２１ｃとの間にも常に反対方向で大きさの等しい電圧が印加される。ファイバ保持部材６２１を挟んで対向配置された圧電素子６２１ｂ、６２１ｄが、互いに一方が伸びるとき他方が縮むことによって、ファイバ保持部材６１１に撓みを生じさせ、これを交互に繰り返すことによりＸ方向の振動を生ぜしめる。Ｙ方向の振動についても同様である。
【０１８１】
各実施形態に係る発明は、駆動部２１を圧電素子６２１ａ〜６２１ｄを用いた図３７の構成に置き換えても、同様の作用効果を得ることができる。
【０１８２】
また、本発明は、らせん走査以外の走査波形にも適用することができる。例えば、ラスター走査の場合、直交する２方向の走査方向のうち一方は共振周波数近傍で走査するので、本発明による振幅や位相の補正が有効である。また、本発明はファイバ走査型内視鏡のみならず、例えば、ファイバ走査型顕微鏡等の他の用途にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１８３】
１０  光走査型観察装置
１１、１１０  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  赤色光源
１８  緑色光源
１９  青色光源
２０、２００  合波部
２１  照明用光ファイバ接続部
２２  照明用光ファイバ
２３  操作部
２４  挿入部
２５  配線ケーブル
２６  検出用光ファイババンドル
２７  先端部
２８  駆動部
２９  照明光学系
３０  永久磁石
３１  偏向磁場発生用コイル
３２  角型チューブ
３３  レンズ
３４  鏡枠
３５  開口
３６  環状部
３７  取付環
３８  検出用ファイバ接続部
３９  分光部
４０  赤色光検出器
４１  緑色光検出器
４２  青色光検出器
４３、４３０  偏心量算出用の画像
４４  遮光領域
４５  有効領域
４６０  赤外光源
４７０  プレート
４８０  遮光部
４９０  赤外光検出器
ｃｇ  重心位置
ｃｐ  偏心量算出用画像の中心位置
ｅｐ  入射瞳位置
ｏｂｊ  対象物
１０１    ファイバ走査型内視鏡装置
１１１    照明用光ファイバ
１１１ａ    固定端
１１１ｂ    先端部
１１１ｃ    出射端
１２１    検出用光ファイバ
１３１    配線ケーブル
２０１    スコープ
２１１    駆動部
２２１    操作部
２３１    挿入部
２４１    先端部
２５１    光学系
２５１ａ、２５１ｂ    平凸レンズ
２５１ｃ、２５１ｄ    平凹レンズ
２６１    取付環
２７１    角型チューブ
２８１ａ〜２８１ｄ    偏向磁場発生用コイル
２９１    永久磁石
３０１    制御装置本体
３１１    制御部
３２１    発光タイミング制御部
３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂ、３３１ＩＲ    レーザ
３４１    結合器
３５１    光検出器
３６１    ＡＤＣ
３７１    画像処理部
３８１    駆動制御部
４０１    ディスプレイ
５０１    遮光マスク
５１１    鏡枠
６１１    ファイバ保持部材
６２１ａ〜６２１ｄ    圧電素子
１００１    対象物
【図１】
2014188719.tif 000005
【図２】
2014188719.tif 000006
【図３】
2014188719.tif 000007
【図４】
2014188719.tif 000008
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３８Ｃ】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図３９Ｃ】
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【図４０】
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【国際調査報告】
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