(57)【要約】【課題】プローブの先端部の径を大きくすることなくノイズを低減できる光走査プローブ装置の提供を目的としている。【解決手段】本発明は、体腔内に挿入されるプローブと、被検部に照射するための光を前記プローブの先端に導くための照明用光ファイバ１７ａと、照明用光ファイバによって出射される光を走査するための光走査手段３２と、被検部からの戻り光が入射される検出用光ファイバ１７ｂと、検出用光ファイバによって伝送された戻り光を検出して前記光走査手段とともに被検部の診断を行なう診断手段とを具備し、照明用光ファイバの出射部と検出用光ファイバの入射部とが略平行に配置されていることを特徴とする。【選択図】　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に挿入されるプローブと、
被検部に照射するための光を前記プローブの先端に導くための照明用光ファイバと、
照明用光ファイバによって出射される光を走査するための光走査手段と、
被検部からの戻り光が入射される検出用光ファイバと、
検出用光ファイバによって伝送された戻り光を検出して前記光走査手段とともに被検部の診断を行なう診断手段と、
を具備し、
照明用光ファイバの出射部と検出用光ファイバの入射部とが略平行に配置されていることを特徴とする光走査プローブ装置。
【請求項２】
前記照明用光ファイバの出射部から出射された照明光を導光させる導光手段と、被検部から検出された検出光を検出用光ファイバに入射させる入射手段とが、前記プローブの先端部内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光走査プローブ装置。
【請求項３】
前記導光手段と前記入射手段とが一の手段からなることを特徴とする請求項２に記載の光走査プローブ装置。
【請求項４】
前記導光手段と前記入射手段とが、前記光走査手段より手元側に配置されていることを特徴とする請求項２、３のいずれか一方に記載の光走査プローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検部の画像を光走査によって得る光走査プローブ装置に係わり、特に、共焦点型の光走査プローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検部の画像を光走査によって得る光走査プローブ装置は従来から知られている。例えば、米国特許第５１２０９５３号には、体腔内に挿入されるプローブ（内視鏡）と、被検部に照射される光を形成する光源装置と、前記光源装置からの光を前記プローブの先端に導くための光ファイバとを備え、光ファイバの先端をアクチュエータによって動かすことにより焦点を走査して、組織を拡大観察する共焦点型の光走査プローブ装置が開示されている。
【０００３】
また、前記光ファイバは、照明用と検出用とが別々になっているタイプのものと、照明用と検出用とを兼用（共用）するタイプのものとがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、照明用と検出用とを兼用するタイプの光ファイバを使用すると、照明光が光ファイバの出射端面で反射してしまい、その戻り光が検出素子に入射してしまい、ノイズが大きくなる欠点がある。これに対し、照明用と検出用とが別々になっているタイプのものでは、照明光が検出用の光ファイバに全く入射しないため、ノイズの低減を図ることができる。
【０００５】
しかし、照明用と検出用とが別々になっているタイプのものでは、プローブの長手方向に沿って挿通された照明用の光ファイバの先端部が略垂直（プローブの径方向）に折り曲げられ、照明用の光ファイバの先端から出射された光が検出用の光ファイバの先端に設けられた反射プリズムを介してプローブの長手方向に沿って導かれるようになっている。そのため、照明用の光ファイバが折り曲げられた分だけプローブの先端部の径が大きくなってしまい、プローブの細径化を図ることができないといった問題がある。
【０００６】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、プローブの先端部の径を大きくすることなくノイズを低減できる光走査プローブ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、体腔内に挿入されるプローブと、被検部に照射するための光を前記プローブの先端に導くための照明用光ファイバと、照明用光ファイバによって出射される光を走査するための光走査手段と、被検部からの戻り光が入射される検出用光ファイバと、検出用光ファイバによって伝送された戻り光を検出して前記光走査手段とともに被検部の診断を行なう診断手段とを具備し、照明用光ファイバの出射部と検出用光ファイバの入射部とが略平行に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載された発明は、前記照明用光ファイバの出射部から出射された照明光を導光させる導光手段と、被検部から検出された検出光を検出用光ファイバに入射させる入射手段とが、前記プローブの先端部内に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載された発明は、前記導光手段と前記入射手段とが一の手段からなることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載された発明は、前記導光手段と前記入射手段とが、前記光走査手段より手元側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１〜図１１は本発明の第１の実施形態を示している。図１に示されるように、本実施形態に係る光走査プローブ装置は、モニタ１と、制御部２と、光源装置としての光学ユニット３と、プローブ４とを備えている。プローブ４は、その基端に設けられたコネクタユニット（光コネクタ）９を介して、光学ユニット３に着脱自在に接続される。
【００１３】
光学ユニット３は、光源である波長４０５ｎｍのダイオードレーザ（以下、ＬＤという）６と、光検出手段としてのフォトマルチプライヤ（以下、ＰＭＴという）ユニット７とを有している。この場合、ＬＤ６は第１の光ファイバ８ａを介して後述する照明用光ファイバ１７ａに着脱自在に接続されるようになっている。また、ＰＭＴユニット７は第２の光ファイバ８ｂを介して後述する検出用光ファイバ１７ｂに着脱自在に接続されるようになっている。
【００１４】
図２に示されるように、制御部２は、画像化回路１１と、記録装置１２と、走査駆動回路１３と、レーザ駆動回路１４とを有している。画像化回路１１には、記録装置１２と走査駆動回路１３とレーザ駆動回路１４とがそれぞれ接続されている。また、走査駆動回路１３は、接続ケーブル１０を介して、コネクタユニット９に着脱自在に接続される。また、レーザ駆動回路１４はケーブルを介して光学ユニット３のＬＤ６に接続され、画像化回路１１はケーブルを介して光学ユニット３のＰＭＴユニット７に接続されている。また、制御部２はモニタ１に接続されている。
【００１５】
図３に示されるように、コネクタユニット９は、電気コネクタ１５と通信用ＦＣコネクタ１６とを有している。プローブ４内およびコネクタユニット９内に挿通された照明用光ファイバ１７ａは、ＦＣコネクタ１６を介して、光学ユニット３内の第１の光ファイバ８ａに接続される。また、プローブ４内およびコネクタユニット９内に挿通された検出用光ファイバ１７ｂは、ＦＣコネクタ１６を介して、光学ユニット３内の第２の光ファイバ８ｂに接続される。
【００１６】
また、ＦＣコネクタ１６が接続される光学ユニット３の部位には、光学ユニット３に対するＦＣコネクタ１６の接続状態を検知する検知スイッチ６４が設けられている。この検知スイッチ６４は、図示しないケーブルを介して、制御部２のレーザ駆動回路１４に接続されている。また、プローブ４内およびコネクタユニット９内に挿通された電気ケーブル１８は、電気コネクタ１５を介して、接続ケーブル１０に接続される。なお、プローブ４とコネクタユニット９との接続部は、この部位の折れを防止する折れ止め部材１９によって保護されている。
【００１７】
コネクタユニット９の電気コネクタ１５から接続ケーブル１０を取り外した状態が図４に示されている。この状態で、プローブ４を洗浄する場合には、図示のように、電気コネクタ１５を覆うように水密キャップ２０が取付けられる。この時、Ｏリング２００によってコネクタユニット９の内部の水密が保たれる。また、キャップ２０には弾性リップ２２が設けられており、キャップ２０をコネクタユニット９に捩じ込むことにより、この弾性リップ２２が変形して、水密が保たれる構造になっている。
【００１８】
コネクタユニット９のＦＣコネクタ１６を光学ユニット３から取り外した状態が図５に示されている。この状態で、プローブ４を洗浄する場合には、図示のように、ＦＣコネクタ１６を覆うように水密キャップ２１が取付けられる。この場合も、Ｏリング２００によってコネクタユニット９の内部の水密が保たれる。また、キャップ２１にはゴム栓２３が設けられている。プローブ４の水密チェックを行なう場合には、プローブ４を水中に沈め、ゴム栓２３の部分から空気圧を加えて、水密チェックを行なうことができるようになっている。
【００１９】
図６はプローブ４の先端部５の断面を示している。図示のように、プローブ４は、外皮を構成するチューブ２４と、チューブ２４内に配設されたコイルパイプ２５とによって形成されている。なお、チューブ２４およびコイルパイプ２５の基端部はコネクタユニット９に固定されている。
【００２０】
コイルパイプ２５内には、電気ケーブル１８に電気的に接続された電気ケーブル３４と、照明用光ファイバ１７ａと、検出用光ファイバ１７ｂとがそれぞれ挿通されている。なお、光ファイバ１７ａ，１７ｂには、コア径の小さいシングルモードファイバが使用される。
【００２１】
コイルパイプ２５の先端部は、プローブ４の先端部５内に配設されたコイルパイプ止め２６に接着されている。また、コイルパイプ止め２６にはガイドパイプ２７が接着されている。そして、チューブ２４の先端部が糸巻き接着部２８でコイルパイプ止め２６とガイドパイプ２７とに固定されている。
【００２２】
図１０に詳しく示されるように、ガイドパイプ２７の先端部内には、光走査手段としてのスキャニングミラー３２を有するミラー台３１が固定されている。スキャニングミラー３２は、紫外線硬化接着剤によって、ミラー台３１に固定されている。ミラー台３１は、ガラスで製作されており、紫外線を透過する。スキャニングミラー３２は、配線３３と電気ケーブル３４とを介して、ケーブル１８内の複数の心線に接続されている。
【００２３】
ガイドパイプ２７の先端部にはレンズ枠３８が固定されている。このレンズ枠３８には合焦手段としてのレンズ３７が接着固定されている。また、レンズ枠３８は、間隔管（間隔調整部材）３９を介して、ミラー台３１に固定されている。
また、レンズ３７の中心部付近にはミラー蒸着部４５が設けられている。
【００２４】
レンズ枠３８には、間隔管（間隔調整部材）４２を介して、先端カバー４１が固定されている。この先端カバー４１は、また、ガイドパイプ２７にも接着固定されている。先端カバー４１にはカバーガラス４０が固定されている。なお、ガイドパイプ２７と先端カバー４１との間の隙間４３は接着剤で埋められている。
このように、ガイドパイプ２７を基準に光学部材を組立てると、組立精度が向上する。
【００２５】
次に、図７〜図９を参照しながらスキャニングミラー３２について詳細に説明する。
【００２６】
スキャニングミラー３２は抵抗値が低いシリコン基板５０から成る。シリコン基板５０の表面には、適切にマスクをしてエッチングを行なうことにより、窪み５１が形成されている。また、基板５０の裏面にも、エッチングによって、窪み部４８と貫通穴４７とが形成されている。なお、基板５０は配線３３の一部を介してグランドに接続されている。
【００２７】
シリコン基板５０上にはプレート５２が接着されている。このプレート５２は、基板５０上の酸化物層によって、基板５０から電気的に絶縁されている。プレート５２の上面には、適切にマスクをすることによって、窒化膜５３が設けられる。窒化膜５３は、ミラー部４９に必要な部分を残して、エッチングされる。この時のミラー部４９をプレート５２の上面から見た図が図８に示されている。図中、黒塗りされた部分５３ａは窒化膜５３を設けていなかった部分である。窒化膜５３の上に導電層を形成して、スキャニングミラー３２の電極５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとミラー部４９と配線５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄとが製作された状態が図９に示されている。この場合、電極５４ａ，５４ｂはミラーの役割も兼ねている。この状態で、適切にエッチングを行なうことにより、窒化膜５３に覆われていない部分が取り除かれる。この時、ヒンジ部５６，５７は両側からアンダーエッチされることにより窒化膜５３の部分のみが残り、その部分を軸にして中心部５５が回転できるようになる。また、中心部５５の中心には中心穴４６が設けられている。また、電極５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、配線３４とケーブル１８とを介して、制御部２に接続されている。
【００２８】
図７に示されるように、照明用光ファイバ１７ａの端部と検出用光ファイバ１７ｂの端部は互いに略平行に配置されている。基板５０の裏面に形成された窪み部４８にはプリズム４８ａが固定されている。また、このプリズム４８ａには検出用光ファイバ１７ｂの先端面が固定されている。照明用光ファイバ１７ａの出射端からの光がプリズム４８ａの方向に向かって導かれるように（プローブ４の軸方向と垂直な方向に偏光されるように）、照明用光ファイバ１７ａの出射端は約４５度の傾斜角度をもってカットされている。したがって、このような配置構成によれば、照明用光ファイバ１７ａの先端からの光は、プリズム４８ａで反射され、中心穴４６を通じて出射される。また、検出用光ファイバ１７ｂには中心穴４６およびプリズム４８ａを通じて光が入射する。
【００２９】
次に、上記構成の光走査プローブ装置の作用について説明する。
【００３０】
プローブ４を体腔内に挿入してプローブ４の先端部５を観察対象組織６０に押し付けた状態が図１０に示されている。コネクタユニット９のＦＣコネクタ１６が光学ユニット３に接続されて検知スイッチ６４がＯＮになった状態の時にのみ、レーザ駆動回路１４によってＬＤ６が駆動され、ＬＤ６からレーザ光が発せられる。この場合、レーザ駆動回路１４はＬＤ６を間欠的に駆動させる。すなわち、レーザ駆動回路１４は、例えばＬＤ６を０．１秒駆動させた後に停止させ、０．９秒の間隔をもって再びＬＤ６を０．１秒駆動させるといった間欠的な駆動を行なうことによって、照射量を調節する。
【００３１】
ＬＤ６から発せられたレーザ光は、第１の光ファイバ８ａによってコネクタユニット９へと導かれる。また、コネクタユニット９に導かれた光は、ＦＣコネクタ１６から照明用光ファイバ１７ａによってプローブ４の先端部５に導かれる。先端部５における光路が図１０に破線で示されている。
【００３２】
図１０に示されるように、照明用光ファイバ１７ａによってプローブ４の先端部５に導かれたレーザ光は、照明用光ファイバ１７ａのカットされた先端面で反射されてプリズム４８ａに向けて偏向されるとともに、プリズム４８ａで再度反射されて、シリコン基板５０の貫通穴４７とミラー部４９の中心穴４６とを通って、レンズ３７へ向かう。この光は、レンズ３７の表面に設けられたミラー蒸着４５によって反射されるとともに、広がりながらスキャニングミラー３２のミラー部４９へ向かい、ミラー部４９で反射される。続いて、ミラー部４９で反射された光は、レンズ３７で集光され、カバーガラス４０を通って焦点５９を結ぶ。
プローブ４の先端部５は観察対象組織６０に押し付けられており、焦点５９はこの観察対象組織６０の表層付近に位置するようになる。この焦点５９からの反射光は、入射光と同じ光路を逆方向に通り、検出用光ファイバ１７ｂのコア５８で焦点を結び、検出用光ファイバ１７ｂに入射される。この時、焦点５９以外からの反射光は、入射光と同じ光路を通ることができず、検出用光ファイバ１７ｂのコア５８に殆ど入射できない。つまり、このコア５８が小さいピンホールの働きをなし、共焦点顕微鏡と同等の解像度を持つようになる。
【００３３】
この状態で、次に、制御部２の走査駆動回路１３を動作させる。走査駆動回路１３からの信号は、ケーブル１０、コネクタユニット９、電気ケーブル１８，３４、配線３３をそれぞれ介して、スキャニングミラー３２へと伝えられる。スキャニングミラー３２へ伝えられた信号は、スキャニングミラー３２の電極５４ａ，５４ｂ（図９参照）を交互に正に帯電させる。ここで、基板５０はグランドに接続されているため、スキャニングミラー３２の電極５４ａ，５４ｂはそれぞれ静電気力で基板５０と引き合い、ミラー部４９の中心部５５がヒンジ５７（図８および図９参照）を回転軸にして振動する。これに伴って、レーザ光の焦点５９の位置は走査面６３のＸ方向（図１０および図１１参照）に走査される。一方、電極５４ｃ，５４ｄ（図９参照）が交互に正に帯電されることによって、ミラー部４９の中心部５５がヒンジ５６（図８および図９参照）を回転軸にして振動し、レーザ光の焦点５９の位置が走査面６３のＹ方向（Ｘ方向と垂直な方向…図１１参照）に走査される。ここで、Ｙ方向の振動の周波数をＸ方向の走査の周波数よりも充分に遅くすることによって、焦点は図１１のように観察対象組織６０の走査面６３を順に走査する。なお、Ｘ方向の駆動周波数は、スキャニングミラー３２のＸ方向の回転の共振周波数と等しくすることが望ましい。
【００３４】
観察対象組織６０の各点の反射光は、検出用光ファイバ１７ｂとＦＣコネクタ１６とを介して光学ユニット３の第２の光ファイバ８ｂに伝送されてＰＭＴユニット７に導かれるとともに、ＰＭＴユニット７で電気信号に変換される。この電気信号は、ＰＭＴユニット７内の増幅回路で増幅されて、制御部２の画像化回路１１に送られる。
【００３５】
画像化回路１１は、レーザ駆動回路１４によってＬＤ６が駆動されている時には、走査駆動回路１３の駆動波形を参照して、ＰＭＴユニット７から送られてくる電気信号がどの焦点位置からの出力であるかを計算するとともに、この点における反射光の強さを計算し、モニタ１に表示させる。そして、画像化回路１１は、これらを繰り返すことよって、走査面６３の反射光をモニタ１に画像化するとともに、必要に応じて画像データを記録装置１２に記録する。
【００３６】
以上の画像形成が完了して光走査プローブの使用が終了したら、次に、プローブ４を洗争する。この場合、コネクタ１５，１６に水密キャップ２０，２１が取り付けられ、Ｏリング２００および弾性リップ２２によってコネクタユニット９内の水密が保たれる。なお、プローブ４の水密をチェックする場合には、プローブ４を水中に沈め、キャップ２１のゴム栓２３の位置から空気圧を作用させる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の光走査プローブ装置では、照明用光ファイバ１７ａの出射端からの光がプリズム４８ａの方向に向かって導かれるように（プローブ４の軸方向と垂直な方向に偏光されるように）、照明用光ファイバ１７ａの出射端が約４５度の傾斜角度をもってカットされ、これによって、照明用光ファイバ１７ａの端部を検出用光ファイバ１７ｂの端部と略平行に配置できるようにしている。すなわち、従来のように、照明用光ファイバの先端部がプローブ４の径方向に折り曲げられていない。そのため、従来よりもプローブ４の先端部５の細径化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態の光走査プローブ装置では、照明用光ファイバ１７ａと検出用光ファイバ１７ｂとが別々に設けられているため、照明用光ファイバ１７ａからの照明光が検出用光ファイバ１７ｂに全く入射しない。そのため、ノイズの低減を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態の光走査プローブ装置では、コネクタユニット９を介して光学ユニット３からプローブ４のみを取り外すことができるため、プローブ４の洗浄を容易に行なうことができる。また、本実施形態では、小さなスキャニングミラー３２と光ファイバ１７を用いることにより、非常に小型な共焦点顕微鏡を構成することができる。また、光の伝達にシングルモードファイバを用いているため、細い構成でしかも柔軟に光を導くことができる。また、シングルモードファイバのコア５８をピンホールとして用いているため、非常に小さなピンホールの代用ができる。また、光学ユニット３からコネクタユニット９を外した際には、レーザが出射されない構成になっているため、安全である。また、レーザ光が間欠的に発せられるため、連続的に発せられる場合よりも、体内照射量を減らすことができる。また、コネクタユニット９の周辺に電気コネクタ１５が設けられているため、プローブ４の基端部の構成を簡潔にできる。また、本実施形態では、略４００ｎｍの光源を用いているため、分解能が良い。また、光源に波長４００ｎｍ可視光を用いているため、紫外光を用いるよりも安全である。
【００４０】
なお、本実施形態では、レーザ光が間欠的に発せられているが、レーザ光を連続的に発するようにしても良い。また、本実施形態では、光ファイバとしてシングルモードファイバが使用されているが、マルチモードファイバを用いても良い。
【００４１】
図１２〜図１４は本発明の第２の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
本美施形態の光走査プローブ装置は、モニタ１と、制御部２と、光源装置としての光学ユニット３と、先端部７３を有するプローブ７２とを備えている（図１２参照）。プローブ７２は、その基端部に設けられたコネクタユニット（光コネクタ）９を介して、光学ユニット３に対して着脱自在に接続される。光学ユニット３は、光源である波長４０５ｎｍのダイオードレーザ（以下、ＬＤという）と、光検出手段としてのフォトマルチプライヤ（以下、ＰＭＴという）ユニットとを有している。なお、本実施形態において、前記ＬＤはレーザ光を連続的に発する。
【００４３】
図１２および図１３に示されるように、プローブ７２の先端部７３は、光学枠９３と、光走査手段としての走査ユニット９１と、先端カバーユニット９２とを備えている。光学枠９３はプローブ７２のアウターチューブ９４の先端部に固定されている。
【００４４】
走査ユニット９１は、光学枠９３に固定されたベ一ス９５を有している。べ一ス９５は、容易に動かないように、後述するレンズ枠１００や合焦手段としての対物レンズ１０１よりも重量が重く設定されている。また、レンズ枠１００には、照明用光ファイバ１７ａの先端部と、検出用光ファイバ１７ｂの先端部と、プリズム４８ａとがそれぞれ固定されている。この場合、照明用光ファイバ１７ａの端部と検出用光ファイバ１７ｂの端部は互いに略平行に配置されている。また、このプリズム４８ａには検出用光ファイバ１７ｂの先端面が固定されている。
照明用光ファイバ１７ａの出射端からの光がプリズム４８ａの方向に向かって導かれるように（プローブ４の軸方向と垂直な方向に偏光されるように）、照明用光ファイバ１７ａの出射端は約４５度の傾斜角度をもってカットされている。
【００４５】
べ一ス９５の両側には薄板９６が接着されている。薄板９６には、厚み後方に分極された圧電素子８９が接着されている。圧電素子８９には、圧電素子８９を駆動するための電気ケーブル３４が接続されている。この電気ケーブル３４は、プローブ７２の内部を通って、コネクタユニット９に接続されている。
【００４６】
薄板９６の先端部は中間部材９７に固定されている。中間部材９７には２枚の平行な薄板９８ａ，９８ｂが固定されている。薄板９８ａ，９８ｂには圧電素子９９ａ，９９ｂが接着されている。薄板９８ａ，９８ｂの先端にはレンズ枠１００が固定され、レンズ枠１００には対物レンズ１０１が固定されている。なお、圧電素子９９ａ，９９ｂは電気ケーブル３４を介してコネクタユニット９に接続されている。
【００４７】
本実施形態において、光ファイバ１７ａ，１７ｂには、低モード数のマルチモードファイバが使用される。例えば波長１３００ｎｍ用のシングルモードファイバを、本実施形態の４０５ｎｍで使用すると、波長がカットオフ波長よりも短くなるため、複数のモードが立つ状態となる。本実施形態では、このような状態のファイバを使用する。また、対物レンズ１０１には開口数が０．３以上のものが選択される。
【００４８】
先端カバーユニット９２は、カバーホルダ１０３と、カバーホルダ１０３に固定されたカバーガラス１０４とからなり、カバーホルダ１０３は光学枠９３の先端部に固定されている。この構造により、プローブ７２の先端部は密閉される。
【００４９】
図１４はプローブ７２を内視鏡と組み合わせて使用した状態を示している。内視鏡の先端部１０５には、内視鏡用の対物レンズ１０６と、対物レンズ１０６を洗浄するためのノズル１０７と、ライトガイド１０８と、鉗子用チャンネル１０９とが設けられている。プローブ７２は内視鏡の鉗子用チャンネル１０９内に挿通されて使用される。また、プローブ７２の先端部７３の外表面にはバルーン１１０が設けられており、図示しない送気チューブを介して図示しないシリンジから流体がバルーン１１０内に供給されて、バルーン１１０が膨張されるようになっている。
【００５０】
次に、上記構成の光走査プローブ装置の作用について説明する。
【００５１】
まず、内視鏡の先端部１０５に対してプローブ７２の先端部７３を固定するために、バルーン１１０が膨張される。続いて、プローブ７２の先端部７３を観察対象組織１１２（図１２参照）の被検部に押し当てる。この時、被検部は先端部７３に対して固定されるため、画像ぶれが少なくなる。
【００５２】
レーザ駆動回路１４によってＬＤ７４が駆動されると、ＬＤ７４からのレーザ光は、第１の光ファイバ８ａからコネクタユニット９へと導かれる。また、コネクタユニット９に導かれた光は、照明用光ファイバ１７ａによってプローブ７２の先端部７３に導かれる。
【００５３】
照明用光ファイバ１７ａによってプローブ７２の先端部７３に導かれたレーザ光は、照明用光ファイバ１７ａの先端面で反射されてプリズム４８ａに向けて偏向されるとともに、プリズム４８ａで再度反射されてレンズ１０１で集光され、カバーガラス１０４を透過して、観察対象物１１２の内部で焦点１１３を結ぶ。
この焦点１１３からの反射光は、入射光と同じ光路を逆方向に通り、検出用光ファイバ１７ｂのコア１１１で焦点を結び、検出用光ファイバ１７ｂに入射される。この時、焦点１１３以外からの反射光は、入射光と同じ光路を通ることができず、検出用光ファイバ１７ｂのコア１１１に殆ど入射できない。つまり、このコア１１１が小さいピンホールの働きをなし、共焦点顕微鏡と同等の解像度を持つようになる。この場合、コア系がある程度小さいほうが、画像の分解能は良くなるが、画像が暗くなる。シングルモードファイバよりもややコア系の大きい低モードのマルチモードファイバが、明るさと分解能の点から望ましい。
【００５４】
この状態で、次に、制御部２の走査駆動回路１３を動作させる。走査駆動回路１３からの信号は、電気ケーブル１８，３４を介して、各圧電素子８９，９９ａ，９９ｂへと伝えられる。これにより、圧電素子８９，９９ａ，９９ｂは、電圧に応じて伸縮するが、薄板９６，９８ａ，９８ｂに貼られているため、薄板９６，９８ａ，９８ｂを曲げるように動作する。具体的には、圧電素子９９ａ，９９ｂに極性が逆の交流を加えると、レンズホルダ１００が振動し、これによって、レンズ１０１とプリズム４８ａと光ファイバ１７ａ，１７ｂの先端部とが移動して、レーザ光の焦点１１３の位置がＸ方向（図１２参照）に走査される。この場合、この系の共振周波数で駆動すると、大きな変位が得られるので望ましい。一方、走査駆動回路１３によって圧電素子８９を伸縮させると、レーザ光の焦点１１５の位置がＸ方向と垂直なＹ方向に走査される。この場合、Ｙ方向の振動の周波数をＸ方向の走査の周波数よりも充分に遅くすることによって、焦点は図１１のように走査面１１６を順に走査する。これに伴って、走査面１１６の各点の反射光が検出用光ファイバ１７ｂによって伝えらる。
【００５５】
観察対象組織１１２の各点の反射光は、検出用光ファイバ１７ｂと第２の光ファイバ８ｂとを介してＰＭＴユニット７に導かれるとともに、ＰＭＴユニット７で電気信号に変換される。この電気信号は、ＰＭＴユニット７内の増幅回路で増幅されて、制御部２の画像化回路１１に送られる。
【００５６】
画像化回路１１は、レーザ駆動回路１４によってＬＤ７４が駆動されている時には、走査駆動回路１３の駆動波形を参照して、ＰＭＴユニット７から送られてくる電気信号がどの焦点位置からの出力であるかを計算するとともに、この点における反射光の強さを計算し、モニタ１に表示させる。そして、画像化回路１１は、これらを繰り返すことよって、走査面１１６の反射光をモニタ１に画像化するとともに、必要に応じて画像データを記録装置１２に記録する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の光走査プローブ装置では、照明用光ファイバ１７ａの出射端からの光がプリズム４８ａの方向に向かって導かれるように（プローブ４の軸方向と垂直な方向に偏光されるように）、照明用光ファイバ１７ａの出射端が約４５度の傾斜角度をもってカットされ、これによって、照明用光ファイバ１７ａの端部を検出用光ファイバ１７ｂの端部と略平行に配置できるようにしている。すなわち、従来のように、照明用光ファイバの先端部がプローブ４の径方向に折り曲げられていない。そのため、従来よりもプローブ４の先端部５の細径化を図ることができる。
【００５８】
また、本実施形態の光走査プローブ装置では、照明用光ファイバ１７ａと検出用光ファイバ１７ｂとが別々に設けられているため、照明用光ファイバ１７ａからの照明光が検出用光ファイバ１７ｂに全く入射しない。そのため、ノイズの低減を図ることができる。
【００５９】
また、本実施形態の光走査プローブ装置では、小さなスキャニングミラーと光ファイバを用いることにより、非常に小型な共焦点顕微鏡を構成することができる。また、低モードのマルチモードファイバのコア１１１をピンホールとして用いているため、第１の実施形態よりも明るい画像が得られる。
【００６０】
また、本実施形態では、光ファイバ１７ａ，１７ｂの先端部とプリズム４８ａとレンズ１０１とが一体で駆動されるため、光学系が単純になり、高性能な光学系を容易に製作することができる。また、Ｘ方向を共振周波数で駆動したため、Ｘ方向の走査範囲を大きくすることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、レーザ光が連続的に発せられているが、レーザ光を間欠的に発するようにしても良い。また、本実施形態では、光ファイバとしてマルチモードファイバが使用されているが、シングルモードファイバを用いても良い。
【００６２】
図１５は本発明の第３の実施形態を示している。図示のように、本実施形態では、照明用光ファイバ１７ａの先端を斜めにカットする代わりに、照明用光ファイバ１７ａの先端にプリズム４８ｂを設け、照明用光ファイバ１７ａから軸方向に出射された光をプリズム４８ｂによってプリズム４８ａに入射させるようにしている。この場合、プリズム４８ｂはプリズム４８ａとともにユニット１４８を構成している。また、第１および第２の実施形態と同様、照明用光ファイバ１７ａの端面と検出用光ファイバ１７ｂの端面の位置は共焦点光学系となるように光路長が設定されている。なお、それ以外の構成は第１の実施形態と同一である。
【００６３】
したがって、このような構成によれば、照明用光ファイバ１７ａの先端部を垂直なカットとすることができるため、照明用光ファイバ１７ａの製作が簡単になるとともに、固定も容易になる。
【００６４】
図１６は光ファイバの先端部の光学系の第１の変形例を示している。なお、本変形例において、第１の実施形態と共通する構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
図１６に示される光ファイバ１７は、照明用と検出用とを兼用するタイプ（ピンホール機能有り）のものである。光ファイバ１７の先端部はプローブ４の軸方向に沿ってこれと略平行に配置されている。光ファイバ１７と光ファイバ８ａ，８ｂとの結合はプローブ４内に設けられた周知の４端子カプラによって行なわれる。この４端子カプラは、４つの端部を有しており、第１および第２の端部から入った光がそれぞれ分岐されて第３および第４の端部に伝えられるとともに、第３および第４の端部から入った光がそれぞれ分岐されて第１および第２の端部に伝えられるように構成されている。また、レンズ３７とスキャニングミラー３２のミラー部４９との間には、光ファイバ１７の先端に位置してプリズム３４８ａが配置されている。
【００６６】
したがって、このような構成によれば、集光レンズ３７と、プリズム３４８ａと、スキャニングミラー３２とがプローブ４の長手方向に沿って配置されているため、プローブ４の先端部５の細径化を図ることができる。
【００６７】
図１７は、光ファイバの先端部の光学系の第２の変形例を示している。なお、本変形例において、第１の実施形態と共通する構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図１７に示される光ファイバ１７は、照明用と検出用とを兼用するタイプ（ピンホール機能有り）のものであり、レンズ３７とスキャニングミラー３２のレンズ部４９との間に配置されている。光ファイバ１７の出射端からの光がレンズ部４９の方向に向かって導かれるように、光ファイバ１７の出射端は例えば４５度の傾斜角度をもってカットされている。この構成によれば、プリズムを設ける必要がないため、プローブ４の先端部５の細径化を図ることができる。
【００６９】
図１８は光ファイバの先端部の光学系の第３の変形例を示している。なお、本変形例において、第１の実施形態と共通する構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図１８に示される光ファイバ１７は、照明用と検出用とを兼用するタイプ（ピンホール機能有り）のものであり、その先端部がプローブ４の軸方向に沿ってこれと略平行に配置されている。また、レンズ３７とスキャニングミラー３２のレンズ部４９との間には、ミラー４８ｃが配置されている。光ファイバ１７の出射端からの光がミラー４８ｃの方向に向かって導かれるように、光ファイバ１７の出射端は例えば４５度の傾斜角度をもってカットされている。
【００７１】
したがって、この構成によれば、光ファイバ１７の端部から垂直方向に偏向して出射した光は、ミラー４８ｃに反射してスキャンミラー３２のレンズ部４９に入射されるとともに、レンズ部４９で反射されてレンズ３７へ方向付けられる。
この構成の場合も、光学要素がプローブ４の長手方向に沿って配置されているため、プローブ４の先端部５の細径化を図ることができる。
【００７２】
図１９はプローブ装置の他の構成を示している。なお、本構成において、第１の実施形態と共通する構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
本構成のプローブ装置は周知の超音波プローブ５００を備えている。超音波プローブ５００の先端部５０１内には超音波振動子５０２が設けられている。超音波振動子５０２には光ファイバ１７の先端部が一体的に設けられている。また、光ファイバ１７はＬＤ６とＰＭＴユニット７とに接続されており、超音波振動子５０２はコントローラ５０３に接続されてその駆動が制御されるようになっている。また、光ファイバ１７の出射方向にはレンズ５１０が設けられており、超音波振動子５０２は回転軸５１９に支持されて回転されるようになっている。
【００７４】
このような構成では、超音波振動子５０２から超音波ビーム５１２が放たれるとともに、光ファイバ１７から共焦点画像取得用レーザ光５１４が出射され、超音波断層画像５１６と共焦点観察画像５１８とが同一のモニタ１上に表示される。
【００７５】
図２０には内視鏡装置が示している。なお、本構成において、第１の実施形態と共通する構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
本構成の内視鏡装置は周知の拡大内視鏡６０１を備えている。この拡大内視鏡６０１の先端部内にはＣＣＤ６０２と変倍レンズ６０３とが設けられている。変倍レンズ６０３はアクチュエータ６１９によって光軸方向に進退される。
【００７７】
また、ＣＣＤ６０２はＣＣＵ６０５に電気的に接続されており、ＣＣＤ６０２の出力信号がＣＣＵ６０５によりＴＶ信号に変換されてモニタ１上に表示されるようになっている。
【００７８】
また、拡大内視鏡６０１の先端部内には、光ファイバ（シングルモードファイバ）１７が、内視鏡６０１の軸方向に沿ってこれと平行に配置されている。光ファイバ１７の出射端と対向する位置にはスキャニングミラー３２のミラー部４９が設けられている。また、変倍レンズ６０３の前方には、ミラー部４９によって反射された光ファイバ１７からの出射光をＣＣＤ６０２の光軸方向に導くためのミラー４８ｄが配置されている。なお、光ファイバ１７はＬＤ６とＰＭＴユニット７とに接続されている。
【００７９】
したがって、本構成によれば、内視鏡画像を広角と拡大とに切り換えることができるとともに、内視鏡画像（拡大画像）と同時に共焦点光走査画像をモニタ１上に表示できるようになる。
【００８０】
図２１には共焦点観察プローブが示されている。このプローブ内には処置具挿通チャンネル７０１が形成されており、このチャンネル７０１には穿刺針７０２が挿通されている。
【００８１】
また、プローブ内には光ファイバ１７が挿通して設けられており、光ファイバ１７から出射した光はミラー７０３，７０４，７０５で反射されるとともに、スキャニングミラー４９に入射して走査され、レンズ３７を通して出射されるようになっている。なお、被検部からの反射光は同一光路を通って光ファイバ１７に入射される。このような構成では、図２２に示されるように、穿刺針７０２で細胞を穿刺している状況を観察できる。
【００８２】
なお、以上説明してきた技術内容によれば、以下に示されるような各種の構成が得られる。
【００８３】
１．照明用光ファイバと検出用光ファイバとを有する共焦点観察プローブにおいて、照明用光ファイバの出射部と検出用光ファイバの入射部を略平行に設けたことを特徴とする共焦点観察プローブ。
【００８４】
２．照明用光ファイバと検出用光ファイバとを備えた共焦点観察プローブを有する内視鏡装置において、共焦点観察プローブは照明用光ファイバの出射部と検出用光ファイバの入射部とが略平行に設けられていることを特徴とする内視鏡装置。
【００８５】
３．照明用光ファイバの出射部と検出用光ファイバ入射部は共焦点光学系を構成するように配置されていることを特徴とする第１項または第２項に記載の共焦点観察プローブまたは内視鏡装置。
【００８６】
４．照明用光ファイバの出射部と検出用光ファイバの入射部はプリズムを介して共焦点光学系を構成するように配置されていることを特徴とする第１項または第２項に記載の共焦点観察プローブまたは内視鏡装置。
【００８７】
５．照明用光ファイバの出射部が斜めにカットされていることを特徴とする第１項または第２項に記載の共焦点観察プローブまたは内視鏡装置。
【００８８】
６．照明用光ファイバの出射部が４５度にカットされていることを特徴とする第５項に記載の共焦点観察プローブまたは内視鏡装置。
【００８９】
７．照明用光ファイバの出射部から出射した光がプリズムと固定ミラーとスキャニングミラーとレンズとカバーガラスとを介して被検部に出射されることを特徴とする第１項または第２項に記載の共焦点観察プローブまたは内視鏡装置。
【００９０】
８．レンズとプリズムと照明用光ファイバと検出用光ファイバとが一体的に振動されることを特徴とする第７項に記載の共焦点観察プローブまたは内視鏡装置。
【００９１】
９．レンズとプリズムと照明用光ファイバと検出用光ファイバとが圧電素子により一体的に共振駆動されることを特徴とする第７項に記載の共焦点観察プローブまたは内視鏡装置。
【００９２】
１０．光源から入射した照明光が出射する光ファイバと、光ファイバから出射した光をスキャニングミラー方向に反射せしめるプリズムと、プリズムからの光を偏向するスキャニングミラーと、スキャニングミラーからの光を集光する集光レンズとを有する共焦点観察プローブにおいて、
前記光ファイバがスキャニングミラーの側部に配置され、前記プリズムがスキャニングミラーと集光レンズとの間に位置され、光ファイバの出射部がプローブの軸方向と平行であることを特徴とする共焦点観察プローブ。
【００９３】
１１．光源から入射した照明光が出射する光ファイバと、光ファイバから出射した光をスキャニングミラー方向に反射せしめるプリズムと、プリズムからの光を偏向するスキャニングミラーと、スキャニングミラーからの光を集光する集光レンズとを備えた共焦点観察プローブを有する内視鏡装置において、
前記光ファイバがスキャニングミラーの側部に配置され、前記プリズムがスキャニングミラーと集光レンズとの間に位置され、光ファイバの出射部がプローブの軸方向と平行であることを特徴とする内視鏡装置。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プローブの先端部の径を大きくすることなくノイズを低減できる光走査プローブ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光走査プローブ装置の概略構成図である。
【図２】図１の光走査プローブ装置を構成する制御部のブロック図である。
【図３】図１の光走査プローブ装置を構成するコネクタユニットの断面図である。
【図４】図３のコネクタユニットの電気コネクタにキャップを取付けた状態を示す断面図である。
【図５】図３のコネクタユニットのコネクタにキャップを取付けた状態を示す断面図である
【図６】（ａ）は図１の光走査プローブ装置を構成するプローブの先端部の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】図６のプローブの先端部に設けられたスキャニングミラーの断面図である。
【図８】図７のスキャニングミラーのミラー部の平面図（導電層が形成されていない状態）である。
【図９】図７のスキャニングミラーのミラー部の平面図（導電層が形成された状態）である。
【図１０】プローブの先端部を被検部に押し付けた状態を示す拡大断面図である。
【図１１】被検部の走査面における走査軌跡を示すＸ−Ｙ平面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る光走査プローブ装置を構成するプローブの先端部の断面図である。
【図１３】図１２のプローブの先端部内に設けられた走査ユニットの斜視図である。
【図１４】図１２のプローブが挿通された内視鏡の先端部の斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る光走査プローブ装置の光ファイバの先端部の光学系を示す図である。
【図１６】光ファイバの先端部の光学系の第１の変形例を示す図である。
【図１７】光ファイバの先端部の光学系の第２の変形例を示す図である。
【図１８】光ファイバの先端部の光学系の第３の変形例を示す図である。
【図１９】プローブ装置の構成図である。
【図２０】内視鏡装置の構成図である。
【図２１】共焦点観察プローブの構成図である。
【図２２】図２１のプローブによって得られる観察像である。
【符号の説明】
２…制御部（診断手段）
３…光学ユニット（光源装置）
４，７２…プローブ
６…ダイオードレーザ（光源装置）
７…フォトマルチプライヤ
１７ａ…照明用光ファイバ
１７ｂ…検出用光ファイバ
３２…スキャニングミラー（光走査手段）
９１…走査ユニット（光走査手段）
【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】
2004065965.tif 000020
【図１９】
2004065965.tif 000021
【図２０】
2004065965.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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