(57)【要約】【課題】スキャニングミラーのミラースキャン動作を確実に検知する。【解決手段】制御部６は、Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３に所定の駆動信号を出力しＹ走査ミラー及びＸ走査ミラーをスキャニングするスキャンドライバ１７と、検出部５により検出された検出信号のうちスキャンドライバ１７の駆動信号の周波数成分の信号レベルＶｏｕｔを検出するロックインアンプ１８と、検出部５により検出された検出信号とロックインアンプ１８により検出された駆動信号の周波数成分の検出信号の信号レベルをデジタル信号に変換し画像処理装置７に出力するＡ／Ｄコンバータ１９とから構成される。【選択図】  図１
2004357870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射するための光源と、
前記光源から発生した光を伝送し被検体への照射光を導く光伝送手段と、
前記光伝送手段によって伝送された光を被検体へ集光する集光手段と、
前記被検体に照射される光を移動させるための光走査手段と、
前記被検体からの光を受ける受光手段と、
前記受光手段を用いて受けられた光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段から出力される信号から画像を生成する画像生成手段と、
前記光検出手段から出力される信号のうち前記光走査手段を駆動する駆動周波数と略同一の周波数成分またはその整数倍の周波数成分を抽出し、その大きさに応じた信号を出力する周波数検出手段と
を備えたことを特徴とする光イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共焦点光学系を用いて生体組織を画像化する光イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体組織や細胞を光軸方向に分解能の良く観察する手段として、光走査型の共焦点顕微鏡が知られている。しかし、この場合、通常の共焦点顕微鏡はサイズが大きく、サンプルは小さく切り出して顕微鏡に載せて観察される。
【０００３】
また、この共焦点顕微鏡を小さくして、生物の消化管などに誘導して観察する技術が、例えば特開平９−２３０２４８号公報において、微小な共焦点顕微鏡として提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３０２４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記微小な共焦点顕微鏡においては、生体組織等にレーザ光を走査して照射するために、例えば内視鏡の鉗子チャンネル等に挿通される光走査プローブの先端内部に照射レーザ光をスキャニングするためのスキャニングミラーが用いられるが、従来は、該スキャニングミラーの共振周波数のズレ等によりスキャニングミラーのミラースキャンが停止しても停止状態を検知することが困難であった。また、共焦点顕微鏡は、一般に焦点深度がきわめて浅いために、位置決めが難しい。
【０００６】
すなわち、微小な共焦点顕微鏡を利用した従来の光イメージング装置では、上記の如く、スキャニングミラーのミラースキャンが停止すると、共焦点顕微鏡画像による観察が出来なくなるが、その原因が焦点深度の位置決めが適切でないのか、あるいはスキャニングミラーのミラースキャンが停止したためなのかを判断することが出来ないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スキャニングミラーのミラースキャン動作を確実に検知することのできる光イメージング装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光イメージング装置は、
被検体に光を照射するための光源と、
前記光源から発生した光を伝送し被検体への照射光を導く光伝送手段と、
前記光伝送手段によって伝送された光を被検体へ集光する集光手段と、
前記被検体に照射される光を移動させるための光走査手段と、
前記被検体からの光を受ける受光手段と、
前記受光手段を用いて受けられた光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段から出力される信号から画像を生成する画像生成手段と、
前記光検出手段から出力される信号のうち前記光走査手段を駆動する駆動周波数と略同一の周波数成分またはその整数倍の周波数成分を抽出し、その大きさに応じた信号を出力する周波数検出手段と
を備えて構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１０】
図１及び図２は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は光イメージング装置の構成を示す構成図、図２は図１の光走査プローブの先端内の構成を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施の形態の光イメージング装置１は、レーザ光源２、光伝達部３、光走査部としての光走査プローブ４、検出部５、制御部６、画像処理装置７及びモニタ８によって構成される。
【００１２】
光伝達部３は、シングルモードファイバ９からなり、光を双方向に分岐する４端子カプラ１０によって構成され、前記レーザ光源２からのレーザ光は４端子カプラ１０の４つの端部のうちの１つの端部１１ａに入射される。この４端子カプラ１０の他の１つの端部１１ｃ（図２参照）は光走査プローブ４に内挿され、前記レーザ光を光走査プローブ４の先端内部に伝えるように構成されている。また、他の４端子カプラ１０の端部のうち、別の端部１１ｄはアイソレータ（図示せず）に接続され、さらに別の端部１１ｂは検出部５に接続されている。
【００１３】
図２に示すように、光走査プローブ４の先端内は、シングルモードファイバ９の端部１１ｃが配置されており、端部１１ｃから出射されたレーザ光がＹ走査ミラー１２，Ｘ走査ミラー１３を反射し光走査プローブ４の先端に設けられた対物レンズ１４を介して生体組織１５に照射されるようになっている。Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３は制御部６からの所定の駆動信号を信号線１６を介して受信することで、１軸回りに回動制御され、Ｙ走査ミラー１２の回動により生体組織１５上でレーザ光がＹ方向に、またＸ走査ミラー１３の回動により生体組織１５上でレーザ光がＸ方向に、それぞれスキャニングされるようになっている。
【００１４】
また、生体組織１５の焦点面からの戻り光のみが対物レンズ１４、Ｘ走査ミラー１３及びＹ走査ミラー１２を介して端部１１ｃに入射し、図１に示す４端子カプラ１０を介して、端部１１ｂに伝送され、検出部５により検出される。
【００１５】
図１において、制御部６は、Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３に所定の駆動信号を出力しＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３をスキャニングするスキャンドライバ１７と、検出部５により検出された検出信号のうちスキャンドライバ１７の駆動信号の周波数成分の信号レベルＶｏｕｔを検出するロックインアンプ１８と、検出部５により検出された検出信号とロックインアンプ１８により検出された駆動信号の周波数成分の検出信号の信号レベルをデジタル信号に変換し画像処理装置７に出力するＡ／Ｄコンバータ１９とから構成される。
【００１６】
このように構成された本実施の形態の光イメージング装置１では、まずレーザ光源２から光伝達部３を介して、レーザ光が光走査プローブ４の先端内部の端部１１ｃに伝送されＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３に出射される。
【００１７】
Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３は、スキャンドライバ１７により所定の駆動信号で走査が行われており、レーザ光が対物レンズ１４を介して生体組織１５の焦点位置を２次元的に走査し、その戻り光が対物レンズ１４、Ｘ走査ミラー１３及びＹ走査ミラー１２を介して端部１１ｃに入射し、４端子カプラ１０を介して端部１１ｂに伝送され、検出部５により検出される。
【００１８】
検出部５で検出された検出信号は、制御部６において、Ａ／Ｄコンバータ１９でスキャンドライバ１７からのサンプリング信号でＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号に同期してサンプリングされてデジタル化されて画像処理装置７に出力される。画像処理装置７ではこのデジタル信号に基づき共焦点顕微鏡画像を生成し、該共焦点顕微鏡画像をモニタ８の画像表示エリア８ａ（図１参照）に表示する。
【００１９】
また、検出部５で検出された検出信号は、制御部６において、ロックインアンプ１８にも入力される。検出信号は、対物レンズ１４をレーザ光がスキャンした際の対物レンズ１４の表面からの反射光成分を有しているため、検出信号はＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分を有しており、ロックインアンプ１８によりこの周波数成分の検出信号の信号レベルＶｏｕｔを検出する。そして、ロックインアンプ１８が検出した信号レベルＶｏｕｔはＡ／Ｄコンバータ１９を介して画像処理装置７に入力される。
【００２０】
画像処理装置７では、ロックインアンプ１８が検出した信号レベルＶｏｕｔを数値化・正規化してモニタ８のレベル表示エリア８ｂ（図１参照）に表示する。
【００２１】
術者はレベル表示エリア８ｂのレベル値を見ることで、このレベル値が例えば所定値以下の場合は、戻り光に駆動信号と同じ周波数成分が無いと判断し、Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３が停止したと判断する。
【００２２】
このように本実施の形態では、検出信号よりＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分の信号レベルを検出しているので、Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３が停止したことを容易に判断することができ、光走査プローブ４の先端からのレーザ光の出射を制御することができる。
【００２３】
なお、モニタ８のレベルを表示するとしたが、これに限らず、「スキャン正常」あるいは「スキャン停止」等を画像処理装置７が所定に閾値と検出信号のＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分の信号レベルとを比較して表示させるようにしてもよい。
【００２４】
また、ロックインアンプの代わりにスペクトルアナライザを用いてＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分の信号レベルを検出するようにしてもよい。
【００２５】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図である。
【００２６】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００２７】
本実施の形態では、図３に示すように、ロックインアンプ１８が検出部５で検出された検出信号よりＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分の信号レベルＶｆと、Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号の２倍の周波数成分の信号レベルＶ２ｆを検出し、検出したＶｆとＶ２ｆに対して
Ｖｏｕｔ＝（（Ｖｆ）２＋（Ｖ２ｆ）２）１／２
なる演算を施し、この信号レベルＶｏｕｔをＡ／Ｄコンバータ１９に出力する演算器２１を備えて構成される。その他の構成・作用は第１の実施の形態と同じである。
【００２８】
本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、基本波と２倍波に対応した信号を出力するため、スキャンドライバ１７の歪みによる影響を緩和することが可能となる。
【００２９】
図４は本発明の第３の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図である。
【００３０】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態では、図４に示すように、ロックインアンプ１８が検出した信号レベルＶｏｕｔを所定の基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較器３１と、比較器３１の出力に基づきレーザ光源２の発光制御を行うＣＰＵ３３とを備え、ＣＰＵ３３が前記基準電圧Ｖｒｅｆを比較器３１に出力するようになっている。その他の構成・作用は第１の実施の形態と同じである。
【００３２】
本実施の形態では、ＣＰＵ３３は、ロックインアンプ１８がＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分の信号レベルを検出し、比較器３の比較結果によりＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３が停止していると判断すると、レーザ光源２の発光を停止するので、第１の実施の形態と同様に、光走査プローブ４の先端からのレーザ光の出射を制御することができ、レーザ光源２の劣化を防ぐことが可能となる。
【００３３】
図５は本発明の第４の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図である。
【００３４】
第４の実施の形態は、第２の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００３５】
本実施の形態では、図５に示すように、レーザ光源２から４端子カプラ１０の端部１１ａに至る光路４１中にシャッタ４２を設け、ＣＰＵ３３がシャッタ４２の開閉状態を制御するようになっている。その他の構成・作用は第３の実施の形態と同じである。
【００３６】
本実施の形態では、ＣＰＵ３３は、ロックインアンプ１８がＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分の信号レベルを検出し、比較器３の比較結果によりＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３が停止していると判断すると、シャッタ４２を制御しシャッタ４２を閉じるので、第３の実施の形態と同様に、光走査プローブ４の先端からのレーザ光の出射を制御することができる。
【００３７】
図６は本発明の第５の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図である。
【００３８】
第５の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００３９】
本実施の形態では、図６に示すように、検出部５で検出した検出信号の実効値Ｖｒｍｓを検知するＲＭＳ５１と、ロックインアンプ１８がＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分の信号レベルＶｆをＲＭＳ５１が検知した実効値Ｖｒｍｓで除算し信号レベルＶｏｕｔ（＝Ｖｆ／Ｖｒｍｓ）として比較器３１に出力する除算器５２とを備えて構成される。その他の構成・作用は第３の実施の形態と同じである。
【００４０】
本実施の形態では、除算器５２はＶｆをＶｒｍｓで割った値Ｖｏｕｔを出力することで、信号全体の大きさに対する、スキャニング周波数と同じ成分の大きさの割合が出力される。
【００４１】
また、ＣＰＵ３３は、比較器３１の比較結果によってＶｏｕｔ＜ＶｒｅｆのときにＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３が停止していると判断し、光源を停止する。すなわち、信号全体のレベルに対して、スキャニング周波数成分が小さいときにミラーのスキャニング動作が停止したとみなす。
【００４２】
本実施の形態では、第３の実施の形態の効果に加え、信号全体に対するスキャニング周波数の成分の斟合の大きさによって光源の動作・停止を制御するため、信号全体の強度の揺らぎ（光源強度の揺らぎや、被検体からの反射光強度の揺らぎなどによる）に影響されなくなる。
【００４３】
図７は本発明の第６の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図である。
【００４４】
第６の実施の形態は、第５の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４５】
ロックインアンプ１８がＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号と同じ周波数成分の信号レベルＶｏｕｔと基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較する比較器３１と、ＲＭＳ５１が検知した実効値Ｖｒｍｓと第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２と比較する第２の比較器６１とを備えている。その他の構成・作用は第５の実施の形態と同じである。
【００４６】
本実施の形態では、ＣＰＵ３３は、Ｖｏｕｔ＜Ｖｒｅｆ１かつＶｒｍｓ＞Ｖｒｅｆ２のときにＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３が停止していると判断し、光源を停止する。つまり「信号全体の強度がある程度強いにもかかわらず、スキャニング周波数成分が小さいとき」にミラーのスキャニング動作が停止したとみなす。
【００４７】
本実施の形態では、第３の実施の形態の効果に加え、Ｖｒｍｓ＞Ｖｒｅｆ２となるのは共焦点顕微鏡による観察時のみであるため、ミラーのスキャニング動作の確認が必要でない時（観察していない時）にはミラー検出を行わない（ミラーが止まっているとはみなされない）ため、不要に光源を停止させてしまうことがない。
【００４８】
図８ないし図１５は本発明の第７の実施の形態に係わり、図８は光イメージング装置の構成を示す構成図、図９は図８の光走査プローブの先端内の構成を示す図、図１０は図９の対物レンズの構成を示す図、図１１は図８のＣＰＵの作用を説明するフローチャート、図１２は図１１の処理を説明する第１の図、図１３は図１１の処理を説明する第２の図、図１４は図８の光走査プローブの変形例を示す図、図１５は図１４の対物レンズの構成を示す図である。
【００４９】
第７の実施の形態は、第３の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５０】
本実施の形態では、図８に示すように、ロックインアンプ１８が検出部５で検出された検出信号よりＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号の２倍の周波数成分の信号レベルＶ２ｆを検出しＣＰＵ３３に出力する。
【００５１】
また、図９及び図１０に示すように、光走査プローブ４の先端内の対物レンズ１４の外周近傍に光軸に対して対称の円形リング状の散乱物質あるいは蛍光物質からなる反射体７１が設けられている。その他の構成は第３の実施の形態と同じである。
【００５２】
ＣＰＵ３３では、図１１に示すように、ステップＳ１でＶ２ｆを検出すると、ステップＳ２でＶ２ｆが基準値Ｖｆｅｒ２より小さいかどうか判断する。先端内の対物レンズ１４の外周近傍にリング状の反射体７１からの反射光は、Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３が正常にスキャニングしているときは駆動周波数の２倍の周波数の反射光となっているので、ステップＳ３でＶ２ｆが基準値Ｖｆｅｒ２以上（図１２）であればスキャニングが正常な振幅でなされていると判断しステップＳ１に戻る。また、Ｖ２ｆが基準値Ｖｆｅｒ２より小さい場合（図１３）はスキャニングが所望の振幅でスキャニングされていないので、ステップＳ４でミラーのスキャニングが停止したと判断しステップＳ５で光源を停止する。
【００５３】
このように本実施の形態では、第３の実施の形態と同様の効果を得ることが出来るばかりか、スキャンミラーによる観察範囲外に反射体７１をおき、ミラーが正常にスキャニング動作しているときに駆動周波数に対応した周波数の信号が検出されるので、レンズ表面からの反射光が弱く、ミラーのスキャニング周波数成分を検出することが困難な場合でも、この反射体７１からの戻り光を検出することにより、ミラーのスキャニング動作を検出することができる。また、スキャンミラーによる観察範囲外にあるため、被検体の観察を妨げない。
【００５４】
なお、図１４及び図１５に示すように、反射体７１を対物レンズ１４の外周周辺に蒸着してもよく、この場合、プローブ組み立て時に新たな部品を必要としない。
【００５５】
図１６ないし図２１は本発明の第８の実施の形態に係わり、図１６は光走査プローブの先端内の構成を示す図、図１７は図１６の対物レンズの構成を示す図、図１８は図１７の光走査プローブを用いた際のＣＰＵの作用を説明するフローチャート、図１９は図１８の処理を説明する第１の図、図２０は図１８の処理を説明する第２の図、図２１は図１８の処理を説明する第３の図である。
【００５６】
第８の実施の形態は、第７の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５７】
本実施の形態では、図１６及び図１７に示すように、光走査プローブ４の先端内の対物レンズ１４の外周近傍に光軸に対して非対称の楕円形リング状の散乱物質あるいは蛍光物質からなる反射体７１が設けられている。光軸と反射体７１の位置関係は図に示すように、反射体７１の一端と光軸との距離Ｒ１と、反射体７１の他端と光軸との距離Ｒ２とは異なっており、Ｒ１＜Ｒ２の関係がある。
【００５８】
なお、本実施の形態では、ロックインアンプ１８は検出部５で検出された検出信号よりＹ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３の駆動信号の周波数成分の信号レベルＶｆ及び２倍の周波数成分の信号レベルＶ２ｆを検出しＣＰＵ３３に出力する。その他の構成は第７の実施の形態と同じである。
【００５９】
ＣＰＵ３３では、図１８に示すように、ステップＳ１１でＶ２ｆを検出すると、ステップＳ１２でＶ２ｆが基準値Ｖｆｅｒ２より小さいかどうか判断する。先端内の対物レンズ１４の外周近傍にリング状の反射体７１からの反射光は、Ｙ走査ミラー１２及びＸ走査ミラー１３が正常にスキャニングしているときはスキャン範囲（振幅）が２×Ｒ２のスキャンを行っており、駆動周波数の２倍の周波数の反射光となっているので、ステップＳ１３でＶ２ｆが基準値Ｖｆｅｒ２以上（図１９）であればスキャニングが正常な振幅でなされていると判断しステップＳ１１に戻る。また、Ｖ２ｆが基準値Ｖｆｅｒ２より小さい場合（図２０あるいは図２１）はスキャニングが正常振幅でスキャニングされていないので、ステップＳ１４でＶｆを検出し、ステップＳ１５でＶｆが基準値Ｖｆｅｒ３より小さいかどうか判断する。
【００６０】
Ｖｆが基準値Ｖｆｅｒ３以上（図２０）と判断すると、ステップＳ１６で振幅範囲が狭くはなっているがスキャニングは行われている（振れ角異常）と判断し、ステップＳ１７でスキャン周波数を調整してステップＳ１１に戻る。スキャン周波数を調整することで、温度等による共振周波数のズレを補正し正常振幅のスキャンに自動調整する。
【００６１】
Ｖｆが基準値Ｖｆｅｒ３より小さい（図２１）と判断すると、ステップＳ１８でミラーのスキャニングが停止したと判断しステップＳ１９で光源を停止する。
【００６２】
このように本実施の形態では、第７の実施の形態の効果に加え、正常振幅のスキャンに自動調整することが可能となる。
【００６３】
図２２ないし図２６は本発明の第９の実施の形態に係わり、図２２は光イメージング装置の構成を示す構成図、図２３は図２２の光走査プローブの先端内の構成を示す図、図２４は図２３のＸ走査ミラーの駆動波形を示す図、図２５は図２３の散乱体からの戻り光の波形を示す図、図２６は図２２の光走査プローブの変形例の先端内の構成を示す図である。
【００６４】
第９の実施の形態は、第３の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態では、図２２に示すように、光走査部としての光走査プローブ４に対する共焦点光学系であるレーザ光源２、光伝達部３、検出部５とは別に、ミラーのスキャンを検出するための光学系であるレーザ光源２ａ、光伝達部３ａ、検出部５ａを備えており、図２３に示すように、光伝達部３ａを構成するシングルモードファイバ９ａの一端が光走査プローブ４の先端に配置され、例えばＸ走査ミラー１３の背面に散乱体１０１が設けられている。
【００６６】
共焦点光学系と同様に、ミラーのスキャンを検出するための光学系では、レーザ光源２ａからのレーザ光が散乱体１０１で反射され、反射光が検出部５ａにて検出され、検出部５ａでの検出結果に基づきＣＰＵ３３がレーザ光源２を制御する。
【００６７】
なお、散乱体１０１からの反射光強度は、Ｘ走査ミラー１３がニュートラルの位置にある時（図２４の点Ａ）に最大となる（図２５の点Ｂ）ようにシングルモードファイバ９ａと散乱体１０１との位置が調整されている。
【００６８】
このように本実施の形態でも第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
なお、図２６に示すように、光走査プローブ４の先端でのシングルモードファイバ９ａの出射端に先端加工レンズ１０２を設けてもよく、先端加工レンズ１０２を設けることで、Ｘ走査ミラー１３の背面に設けた散乱体１０１からの戻り光を効率よく集光することが可能となる。
【００７０】
図２７ないし図３３は本発明の第１０の実施の形態に係わり、図２７は光走査プローブの先端内の構成を示す図、図２８は図２７のＸＹスキャンミラーの構成を示す図、図２９は図２７の光走査プローブにより共焦点画像を生成する光イメージング装置の構成を示す図、図３０は図２８の光検出器から検出される信号波形を示す図、図３１は図３０の信号波形のＸ成分波形を示す図、図３２は図３０の信号波形のＹ成分波形を示す図、図３３は図２９のＣＰＵの作用を説明するフローチャートである。
【００７１】
第１０の実施の形態は、第３の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００７２】
本実施の形態では、図２７に示すように、光走査プローブ４の先端においてシングルモードファイバ９より出射されたレーザ光は、固定ミラー１１１にてｘｙスキャンミラー１１２に伝送され、ＸＹスキャンミラー１１２によりＸＹ面で２次元スキャンされて対物レンズ１４を介して生体組織１５に照射されるようになっている。また、図２８に示すように、ＸＹスキャンミラー１１２は、４つのヒンジ部１１３により保持されており、ＸＹスキャンミラー１１２の背面には光を検出する光検出器１１４が設けられ、光検出器１１４に対向した位置にシングルモードファイバ９とは異なるファイバ１１５の出射端面が配置されている（図２７参照）。
【００７３】
本実施の形態では、図２９に示すように、ファイバ１１５にレーザ光を供給するレーザ光源２ｂを備え、ロックインアンプ１８は光検出部１１４からの検出信号よりＸＹスキャンミラー１１２におけるＸスキャン成分の信号Ｖｆｘ及びＹスキャン成分の信号Ｖｆｙを抽出するようになっている。詳細には、光検出部１１４からの検出信号は、図３０に示すようにＸスキャン成分及びＹスキャン成分を含む信号となっており、ロックインアンプ１８は、このような検出信号より図３１に示すようなＸスキャン成分の信号及び図３２に示すようなＹスキャン成分の信号に対応したレベル信号を抽出する。
【００７４】
ロックインアンプ１８により抽出された信号Ｖｆｘ及びＶｆｙはそれぞれ比較器１１６，１１７で基準値Ｖｒｅｆｘ及びＶｒｅｆｙと比較され比較結果がＣＰＵ３３に出力されるようになっている。
【００７５】
図３３に示すように、ステップＳ２１でＶｆｘ及びＶｆｙが検出されると、比較器１１６，１１７で基準値Ｖｒｅｆｘ及びＶｒｅｆｙと比較される。ＣＰＵ３３は、ステップＳ２２でＶｆｘ＜ＶｒｅｆｘあるいはＶｆｙ＜Ｖｒｅｆｙかを判断し、ＮｏならばステップＳ２３でスキャニングが正常な振幅でなされていると判断しステップＳ２１に戻る。また、Ｙｅｓの場合はスキャニングが所望の振幅でスキャニングされていないので、ステップＳ２４でミラーのスキャニングが停止したと判断しステップＳ２５で光源を停止する。
【００７６】
このように本実施の形態でも第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
図３４ないし図３９は本発明の第１１の実施の形態に係わり、図３４は光走査プローブの先端内の構成を示す図、図３５は図３４の４分割の光検出器の構成を示す図、図３６は図３４の光走査プローブにより共焦点画像を生成する光イメージング装置の構成を示す図、図３７は図３５の４分割の光検出器より検出されるＸ成分信号を示す図、図３８は図３５の４分割の光検出器より検出されるＹ成分信号を示す図、図３９は図３６のＣＰＵの作用を説明するフローチャートである。
【００７８】
第１１の実施の形態は、第１０の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００７９】
本実施の形態では、図３４に示すように、ＸＹスキャンミラー１１２の背面に光検出器１１４の代わりに固定ミラー１２１を配置し、ファイバ１１５の出射端面より照射されたレーザ光を光検出器１２２で検出するようになっており、光検出器１２２は、図３５に示すように４分割光検出素子より構成され、各素子の加減信号、図において素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとしたとき（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）及び（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の加減信号をロックインアンプ１８に出力するようになっている。
【００８０】
ロックインアンプ１８では、図３６に示すように、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）よりＸＹスキャンミラー１１２のミラースキャニング周波数のＸスキャン成分（図３７参照）の信号レベルＶｆｘを抽出し、また（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）よりＸＹスキャンミラー１１２のミラースキャニング周波数のＹスキャン成分（図３８参照）の信号レベルＶｆｙを抽出する。
【００８１】
このように構成された本実施の形態では、第１０の実施の形態と同様な作用（図３３のフローチャート参照）により同じ効果を得ることができる。
【００８２】
さらに本実施の形態では、図３９に示すような処理を行うことができる。詳細には、ステップＳ３１でＶｆｘ及びＶｆｙが検出されると、比較器１１６，１１７で基準値Ｖｒｅｆｘ及びＶｒｅｆｙと比較される。ＣＰＵ３３は、ステップＳ３２でＶｆｘ＜Ｖｒｅｆｘ１あるいはＶｆｙ＜Ｖｒｅｆｙ１かを判断し、ＮｏならばステップＳ３３でスキャニングが正常な振幅でなされていると判断しステップＳ２１に戻る。
【００８３】
また、Ｙｅｓの場合はスキャニングが所望の振幅でスキャニングされていないので、ステップＳ３４でＶｆｘ＜Ｖｒｅｆｘ２（Ｖｒｅｆｘ１＞Ｖｒｅｆｘ２）あるいはＶｆｙ＜Ｖｒｅｆｙ２（Ｖｒｅｆｙ１＞Ｖｒｅｆｙ２）かを判断し、ＮｏならばステップＳ３５でスキャニングは行われているが、正常な振幅ではないので、ステップＳ３６で振幅範囲が狭くはなっているがスキャニングは行われている（振れ角異常）と判断し、ステップＳ３７でスキャン周波数を調整してステップＳ３１に戻る。スキャン周波数を調整することで、温度等による共振周波数のズレを補正し正常振幅のスキャンに自動調整する。
【００８４】
Ｖｆｘ＜Ｖｒｅｆｘ２（Ｖｒｅｆｘ１＞Ｖｒｅｆｘ２）あるいはＶｆｙ＜Ｖｒｅｆｙ２（Ｖｒｅｆｙ１＞Ｖｒｅｆｙ２）ならば、ステップＳ３８でミラーのスキャニングが停止したと判断しステップＳ３９で光源を停止する。
【００８５】
図４０は本発明の第１２の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図である。
【００８６】
第１２の実施の形態は、第３の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００８７】
図４０に示すように、本実施の形態では、生体組織１５に対して蛍光を励起させる波長λｅの励起光を発生させる光源２０１と、この励起光を透過するハーフミラー２０２と、ハーフミラー２０２を介した励起光を光走査プローブ４の先端に導光するファイバ２０３の入射端面に導くダイクロイクミラー２０４とを備えている。
【００８８】
そして、励起光が光走査プローブ４の先端内でスキャニングされ生体組織１５に照射され、その戻り光が再びファイバ２０３に入射されてダイクロイクミラー２０４へと導光される。生体組織１５からの戻り光は波長λｆの蛍光と波長λｅの戻り励起光を含んでおり、ダイクロイクミラー２０４では波長λｆの蛍光を透過して検出部６で検出される。検出部６で検出された検出信号により共焦点画像が生成される。
【００８９】
一方、ダイクロイクミラー２０４においては、波長λｅの戻り励起光は透過されず、戻り励起光はハーフミラー２０２に導光され、ハーフミラー２０２で反射されて検出部６とは別体の検出部２０６にて検出される。検出部２０６で検出された検出信号はロックインアンプ１８に出力され、ロックインアンプ１８にてスキャン周波数成分の信号レベルＶｏｕｔが抽出される。その他の構成・作用は第３の実施の形態と同じである。
【００９０】
このように本実施の形態でも第３の実施の形態と同様な効果を得ることができる。また、本実施の形態では、画像化に用いる光とスキャニング動作の検出に用いる光とを検出する検出部が別に設けているので、より正確な動作検出が可能である。
【００９１】
図４１及び図４２は本発明の第１３の実施の形態に係わり、図４１は光イメージング装置の構成を示す構成図、図４２は図４１の光走査プローブの先端に配置される対物レンズの構成を示す図である。
【００９２】
第１３の実施の形態は、第１２の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００９３】
本実施の形態では、図４１に示すように、光源２０１からの波長λｅの励起光がダイクロイクミラー２０４に直接導光され、ダイクロイクミラー２０４によりファイバ２０３の入射端面に入射される。
【００９４】
図４２に示すように、対物レンズ１４の内側表面外環には波長λｅの励起光に対して波長λ１の蛍光を発する蛍光物質２１１が塗布されている。この結果、ファイバ２０３への戻り光は生体組織１５からの波長λｆの蛍光と蛍光物質２１１からの波長λ１の蛍光となる。
【００９５】
ダイクロイクミラー２０４は、これら波長λｆ及びλ１を選択的に透過可能になっており、図４１のようにダイクロイクミラー２０４を透過した波長λｆ及びλ１の蛍光がダイクロイクミラー２１２に導光される。ダイクロイクミラー２１２は波長λｆの蛍光と波長λ１の蛍光とを分離し、波長λｆの蛍光を検出部６に出射し、波長λ１の蛍光を検出部２０６に出射するようになっている。その他の構成・作用は第１２の実施の形態と同じである。
【００９６】
本実施の形態では、対物レンズ１４の表面の蛍光物質２１１からの波長λ１の蛍光を用いてミラーのスキャニング動作を検知し、生体組織１５からの波長λｆの蛍光を画像化に用いる。
【００９７】
このように本実施の形態では、第１２の実施の形態の効果に加え、スキャニング動作の検知にも蛍光を用いているため、スキャニング動ミラーのスキャン動作とは関係の無い反射光や散乱光（途中の光学系の迷光など）の中のノイズ光による誤検知を避けることができる。
【００９８】
図４３は本発明の第１４の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図である。
【００９９】
第１４の実施の形態は、第１３の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【０１００】
本実施の形態では、図４３に示すように、光源２０１は波長λｅ１の励起光及び波長λｅ２の励起光を発生するようになっており、波長λｅ１の励起光は生体組織１５から波長λｆの蛍光を励起し、波長λｅ２の励起光は蛍光物質２１１から波長λ１の蛍光を励起させる。その他の構成・作用は第１３の実施の形態と同じである。
【０１０１】
本実施の形態では、第１３の実施の形態の効果に加え、被検体への励起光と蛍光物質への励起光の波長を異なるものにすることにより、λｆとλ１の差を比較でき自由に制御できる（差を大きくすることができる）ため、それぞれの波長の光の分離精度が向上し、スキャニング動作の検出能も向上する。
【０１０２】
なお、上記各実施の形態は、図４４に示すように、電子内視鏡３０１、内視鏡光源装置３０２、ビデオプロセッサ３０３等からなる内視鏡装置３０４と共に使用可能であって、電子内視鏡３０１の鉗子挿入チャンネルに光走査プローブ４を挿通させることで、モニタ３０５に内視鏡画像と共焦点画像を表示させることが可能である。
【０１０３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スキャニングミラーのミラースキャン動作を確実に検知することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図２】図１の光走査プローブの先端内の構成を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図８】本発明の第７の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図、
【図９】図８の光走査プローブの先端内の構成を示す図
【図１０】図９の対物レンズの構成を示す図
【図１１】図８のＣＰＵの作用を説明するフローチャート
【図１２】図１１の処理を説明する第１の図
【図１３】図１１の処理を説明する第２の図
【図１４】図８の光走査プローブの変形例を示す図
【図１５】図１４の対物レンズの構成を示す図
【図１６】本発明の第８の実施の形態に係る光走査プローブの先端内の構成を示す図
【図１７】図１６の対物レンズの構成を示す図
【図１８】図１７の光走査プローブを用いた際のＣＰＵの作用を説明するフローチャート
【図１９】図１８の処理を説明する第１の図
【図２０】図１８の処理を説明する第２の図
【図２１】図１８の処理を説明する第３の図
【図２２】本発明の第９の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図２３】図２２の光走査プローブの先端内の構成を示す図
【図２４】図２３のＸ走査ミラーの駆動波形を示す図
【図２５】図２３の散乱体からの戻り光の波形を示す図
【図２６】図２２の光走査プローブの変形例の先端内の構成を示す図
【図２７】本発明の第１０の実施の形態に係る光走査プローブの先端内の構成を示す図
【図２８】図２７のＸＹスキャンミラーの構成を示す図
【図２９】図２７の光走査プローブにより共焦点画像を生成する光イメージング装置の構成を示す図
【図３０】図２８の光検出器から検出される信号波形を示す図
【図３１】図３０の信号波形のＸ成分波形を示す図
【図３２】図３０の信号波形のＹ成分波形を示す図
【図３３】図２９のＣＰＵの作用を説明するフローチャート
【図３４】本発明の第１１の実施の形態に係る光走査プローブの先端内の構成を示す図
【図３５】図３４の４分割の光検出器の構成を示す図
【図３６】図３４の光走査プローブにより共焦点画像を生成する光イメージング装置の構成を示す図
【図３７】図３５の４分割の光検出器より検出されるＸ成分信号を示す図
【図３８】図３５の４分割の光検出器より検出されるＹ成分信号を示す図
【図３９】図３６のＣＰＵの作用を説明するフローチャート
【図４０】本発明の第１２の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図４１】本発明の第１３の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図４２】図４１の光走査プローブの先端に配置される対物レンズの構成を示す図
【図４３】本発明の第１４の実施の形態に係る光イメージング装置の構成を示す構成図
【図４４】本発明の各実施の形態の光イメージング装置を用いることのできる医療機器の一例である内視鏡装置を示す図
【符号の説明】
１…光イメージング装置
２…レーザ光源
３…光伝達部
４…光走査プローブ
５…検出部
６…制御部
７…画像処理装置
８…モニタ
９…シングルモードファイバ
１０…４端子カプラ
１２…Ｙ走査ミラー
１３…Ｘ走査ミラー
１４…対物レンズ
１７…スキャンドライバ
１８…ロックインアンプ
１９…Ａ／Ｄコンバータ
【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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【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２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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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３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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