(57)【要約】【課題】プローブの洗浄が容易で、光ファイバの先端部が破損しにくく、取り扱いが容易な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４と、被検部に照射される光を形成するダイオードレーザ６と、ダイオードレーザ６からの光をプローブ４の先端に導くための光ファイバ１７と、前記光ファイバ１７からの光を被検部に合焦させ、被検部からの光を前記光ファイバ１７の端面に集光させるレンズ３７と、前記レンズ３７によって合焦された焦点を被検部に対して走査するスキャニングミラー３２と、被検部からの戻り光の少なくとも一部をダイオードレーザ６からの光の光路から分離する４端子カプラ８と、４端子カプラ８によって分離された戻り光を検出するＰＭＴユニット７と、プローブ４をダイオードレーザ６に対して着脱自在に接続するコネクタユニット９とを具備する。【選択図】　　図１
2004024888.tif 000002
【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、
前記光ファイバからの光を被検部に合焦させ、被検部からの光を前記光ファイバの端面に集光させる合焦手段と、
前記合焦手段によって合焦された焦点を被検部に対して走査する光走査手段と、
被検部からの戻り光の少なくとも一部を光源装置からの光の光路から分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された戻り光を検出する光検出手段と、
前記プローブを前記光源装置に対して着脱自在に接続する光コネクタと、
を具備することを特徴とする光走査プローブ装置。
【請求項２】
前記光コネクタには、光走査手段のための電気コネクタが一体的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】
前記光コネクタには、洗浄時に水密を維持するための水密部材が備え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。
【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光走査プローブ装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記米国特許に開示されている装置は、光源装置とプローブとが一体となっており、プローブを光源装置側から分離できる構造にはなっていないため、プローブの洗浄が困難である。また、光ファイバの先端部が外部に露出してむき出した状態で使用されるため、光ファイバの先端部が非常に破損し易く、取り扱いが困難である。
【０００４】
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、プローブの洗浄が容易で、光ファイバの先端部が破損しにくく、取り扱いが容易な光走査プローブ装置を提供することにある。
【０００５】
【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に記載された光走査プローブ装置は、体腔内に挿入されるプローブと、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、前記光ファイバからの光を被検部に合焦させ、被検部からの光を前記光ファイバの端面に集光させる合焦手段と、前記合焦手段によって合焦された焦点を被検部に対して走査する光走査手段と、被検部からの戻り光の少なくとも一部を光源装置からの光の光路から分離する分離手段と、前記分離手段によって分離された戻り光を検出する光検出手段と、前記プローブを前記光源装置に対して着脱自在に接続する光コネクタとを具備することを特徴とする。
【０００６】
この請求項１に記載された光走査プローブ装置によれば、光コネクタを介して光源装置からプローブのみを取り外すことができるため、プローブの洗浄を容易に行なうことができる。
【０００７】
また、請求項２に記載された光走査プローブ装置は、前記光コネクタには、光走査手段のための電気コネクタが一体的に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載された光走査プローブ装置は、前記光コネクタには、洗浄時に水密を維持するための水密部材が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
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。
【００１１】
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、ＬＤ６とＰＭＴユニット７とコネクタユニット９とを光学的に接続する分離手段としての４端子カプラ８とを有している。４端子カプラ８は、４つの端部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有しており、端部８ａ，８ｂから入った光がそれぞれ分岐されて端部８ｃ，８ｄに伝えられるとともに端部８ｃ，８ｄから入った光がそれぞれ分岐されて端部８ａ，８ｂに伝えられるように構成されている。
【００１２】
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。
【００１３】
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内に挿通された光ファイバ１７は、ＦＣコネクタ１６を介して、光学ユニット３の４端子カプラ８の一端部８ｃに接続される。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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
コイルパイプ２５内には、電気ケーブル１８と光ファイバ１７とが挿通されている。また、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。
【００１８】
ガイドパイプ２７にはジルコニア製フェルール２９が固定されており、フェルール２９の中心部には光ファイバ１７が挿通されて接着されている。なお、フェルール２９に光ファイバ１７が接着された後、フェルール２９と光ファイバ１７の先端面は一体的に研磨され、研磨された先端面に図示しない反射防止膜が設けられる。また、フェルール２９は、光通信に用いられている光コネクタのフェルール部材を加工したものが望ましい。光ファイバ１７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。
【００１９】
フェルール２９には、第１の間隔管（間隔調整部材）３０を介して、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。この場合、第１の間隔管３０は、フェルール２９とスキャニングミラー３２との間の距離を調節するために設けられる。また、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とミラー台３１に固定された垂直基板３４とフレキシブル基板３５とを介して、ケーブル１８内の複数の心線３６に接続されている。
【００２０】
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、第２の間隔管（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。
【００２１】
レンズ枠３８には、第３の間隔管（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。また、光学部材が組み込まれた先端部５内に異物が混入したり圧力が作用することを防ぐため、先端部５内にはフェルール２９の基端側でシリコン接着剤４４が封入されている。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。窪み部４８には、フェルール２９の先端部が挿入される。なお、基板５０は配線３３を介してグランドに接続されている。
【００２４】
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３３と垂直基板３４とフレキシブル基板３５とケーブル１８とを介して、制御部２に接続されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
ＬＤ６から発せられたレーザ光は、４端子カプラ８の一端部８ａに集光され、４端子カプラ８によって２ルートに分けられる。分けられたレーザ光の一方は、４端子カプラ８の端部８ｄに導かれるが、この端部８ｄには何も接続されておらず、また、カプラ８内の光ファイバの端部は屈折率のマッチングがとられているため、端部８ｄから４端子カプラ８に戻る光は殆どない。分けられたレーザ光の他方は、４端子カプラ８の端部８ｃ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、ＦＣコネクタ１６から光ファイバ１７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。
【００２８】
図１０に示されるように、光ファイバ１７によってプローブ４の先端部５に導かれたレーザ光は、光ファイバ１７の先端面からレンズ３７に向けて出射される。この場合、光ファイバ１７の先端部はフェルール２９に固定されて一体的に研磨されているとともに、研磨された端面に反射防止膜が設けられているため、光ファイバ１７の端面での反射光は極めて小さく抑えられる。
【００２９】
光ファイバ１７の端面のコア５８から出射された光は、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、再び光ファイバ１７のコア５８で焦点を結び、光ファイバ１７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、光ファイバ１７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。
【００３０】
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、ケーブル１８、フレキシブル基板３５、垂直基板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。
【００３１】
観察対象組織６０の各点の反射光は、光ファイバ１７とＦＣコネクタ１６とを介して、４端子カプラ８の端部８ｃに伝えられる。端部８ｃに伝えられた反射光は、４端子カプラ８で２ルートに分けられ、そのうちの一方の端部８ｂから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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、○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。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の光走査プローブ装置によれば、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、本実施形態の光走査プローブ装置によれば、光ファイバ１７の先端部がフェルール２９に固定的に保持されているため、光ファイバ１７の先端部が破損しにくく、しかも、取り扱いが容易である。
【００３５】
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。
【００３６】
また、本実施形態では、フェルール２９と光ファイバ１７とが一体的に研磨されるとともに、フェルール２９および光ファイバ１７の端面に反射防止膜が設けられているため、光ファイバ１７の端面からの戻り光を少なくできる。また、フェルール２９とスキャニングミラー３２との間の距離を規定する第１の間隔管３０や、レンズ３７とスキャニングミラー３２との間の距離を規定する第２の間隔管３９が設けられているため、組立てが容易である。また、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。
【００３７】
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。
【００３８】
図１２は本発明の第２の実施形態を示している。図示のように、本実施形態の光走査プローブ装置では、プローブ４が途中で分岐され、コネクタユニット９が光コネクタ９ａと電気コネクタ９ｂとから成る。光コネクタ９ａは光学ユニット３に対して着脱自在に接続され、電気コネクタ９ｂは制御部２に対して着脱自在に接続されている。なお、それ以外の構成は第１の実施形態と同一である。
【００３９】
このような構成によれば、第１の実施形態と略同一の作用効果を得ることができるとともに、接続ケーブル１０が不要となるため、第１の実施形態よりもシステム構成が簡潔になる。
【００４０】
図１３〜図１９は本発明の第３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。
【００４１】
図１３に示されるように、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７０と、先端部７３を有するプローブ７２とを備えている。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）７１を介して、光学ユニット７０に対して着脱自在に接続される。プローブ７２には、様々な用途に用いられれるスイッチＢＯＸ１８６が設けられている。このスイッチＢＯＸ１８６は図示しないケーブルによって制御部２に接続されている。
【００４２】
光学ユニット７０は、光源である波長４０５ｎｍのダイオードレーザ（以下、ＬＤという）７４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７５と、ＬＤ７４とＰＭＴユニット７５とコネクタユニット７１とを光学的に接続する分離手段としての４端子カプラ７６とを有している。本実施形態において、ＬＤ７４はレーザ光を連続的に発する。
【００４３】
４端子カプラ７６は、４つの端部７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄを有しており、端部７６ａ，７６ｂから入った光がそれぞれ分岐されて端部７６ｃ，７６ｄに伝えられるとともに端部７６ｃ，７６ｄから入った光がそれぞれ分岐されて端部７６ａ，７６ｂに伝えられるように構成されている。
【００４４】
コネクタユニット７１から延びる電気ケーブル８１は、光学ユニット７０の内部を経由するケーブル８１を介して、制御部２の走査駆動回路１３に接続されている。また、ＬＤ７４は制御部２のレーザ駆動回路１４に、ＰＭＴユニット７５は制御部２の画像化回路１１にそれぞれ接続されている。
【００４５】
図１４に示されるように、コネクタユニット７１は、その中心部に設けられた光学コネクタ７７と、光学コネクタ７７の周囲に配置された電気コネクタ７８とを有しており、光学ユニット７０に接続されると、光学ユニット７０に設けられた回転自在なフック８６によって抜けないように固定される。
【００４６】
プローブ４内およびコネクタユニット７１内に挿通された光ファイバ７９は、光学コネクタ７７によって、光学ユニット７０の４端子カプラ７６の一端部７６ｃに接続される。この時、光ファイバ７９の端部を固定的に保持する光学ユニットのフェルール８４がバネ８５によって光学ユニット７０に押し付けられるようになっている。
【００４７】
また、プローブ７２内およびコネクタユニット７１内に挿通された電気ケーブル８０は、電気コネクタ７８によって、ケーブル８１に接続されている。なお、プローブ７２とコネクタユニット７１との接続部は、この部位の折れを防止する折れ止め部材８２によって保護されている。
【００４８】
コネクタユニット７１を光学ユニット７０から取り外した状態が図１５に示されている。この状態で、プローブ７２を洗浄する場合には、図示のように、電気コネクタ７８を覆うように水密キャップ８３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７１の内部の水密が保たれる。また、キャップ８３には弾性リップ１８４が設けられており、キャップ８３をコネクタユニット７１に捩じ込むことにより、この弾性リップ１８４が変形して、水密が保たれる構造になっている。
【００４９】
図１６は光学ユニット７０側のコネクタ部を正面から見た図である。図示のように、光学ユニット７０のコネクタ部には、コネクタ蓋１８５が回動自在に設けられている。このコネクタ蓋１８５は、光学ユニット７０からコネクタユニット７１が取り外されると、光学コネクタ７７および電気コネクタ７８が接続される部位を自動的に遮蔽して、レーザ光が外部に漏れ出ないようにする。光学コネクタ７７および電気コネクタ７８が光学ユニット７０に接続された時のコネクタ蓋１８５の回動位置が図中に破線で示されている。
【００５０】
次に、図１７および図１８を参照しながらプローブ７２の先端部７３の構造について説明する。
【００５１】
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。
【００５２】
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。べ一ス９５には光ファイバ７９の先端部が固定されている。
【００５３】
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を駆動するためのケーブル８０が接続されている。このケーブル８０は、プローブ７２の内部を通って、コネクタユニット７１に接続されている。
【００５４】
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と光学ファイバ７９の先端部を固定的に保持するフェルール１０２とが固定されている。なお、光ファイバ７９は、フェルール１０２に固定された後、先端部がフェルール１０２と一体的に研磨され、さらに反射防止膜が設けられる。また、圧電素子９９ａ，９９ｂはケーブル８０を介してコネクタユニット７１に接続されている。
【００５５】
本実施形態において、光ファイバ７９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。
【００５６】
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。
【００５７】
図１９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。
【００５８】
次に、上記構成の光走査プローブそうちの作用について説明する。
【００５９】
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１７参照）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。
【００６０】
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、４端子カプラ７６の端部７６ａに集光され、４端子カプラ７６によって２ルートに分けられる。分けられたレーザ光の一方は、４端子カプラ７６の端部７６ｄに導かれるが、この端部７６ｄには何も接続されておらず、また、カプラ７６内の光ファイバの端部は屈折率のマッチングがとられているため、端部７６ｄから４端子カプラ７６に戻る光は殆どない。分けられたレーザ光の他方は、４端子カプラ７６の端部７６ｃからコネクタユニット７１へと導かれる。また、コネクタユニット７１に導かれた光は、光学コネクタ７７から光ファイバ７９によってプローブ７２の先端部７３に導かれる。
【００６１】
光ファイバ７９によってプローブ７２の先端部７３に導かれたレーザ光は、光ファイバ７９の先端面からレンズ１０１に向けて出射される。この場合、光ファイバ７９の先端部はフェルール１０２に固定されて一体的に研磨されているとともに、研磨された端面に反射防止膜が設けられているため、光ファイバ７９の端面での反射光は極めて小さく抑えられる。
【００６２】
光ファイバ７９の端面のコア１１１から発せられた光は、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、再び光ファイバ７９のコア１１１で焦点を結び、光ファイバ７９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、光ファイバ７９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。
【００６３】
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８１とコネクタユニットとケーブル８０とを介して、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と光ファイバ７９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１７参照）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の各点の反射光が光ファイバ７９によって伝えらる。
【００６４】
観察対象組織１１２の各点の反射光は、光ファイバ７９と光学コネクタ７７とを介して、４端子カプラ７６の端部７６ｃに伝えられる。端部７６ｃに伝えられた反射光は、４端子カプラ７６で２ルートに分けられ、そのうちの一方の端部７６ｂからＰＭＴユニット７５に導かれるとともに、ＰＭＴユニット７５で電気信号に変換される。この電気信号は、ＰＭＴユニット７５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。
【００６５】
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７５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。
【００６６】
なお、本実施形態では、プローブ７２に設けられたスイッチＢＯＸ１８６によって、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦが可能になっており、観察時にのみレーザ光を照射できるようになっている。また、これらのスイッチによって、走査のＯＮ／ＯＦＦを行なったり、画像のフリーズをかけたり、フリーズを解除したりすることができるようになっている。
【００６７】
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７２を洗争する。この場合、コネクタユニット７１に水密キャップ８３が取り付けられ、○リング２００および弾性リップ８４によってコネクタユニット７１内の水密が保たれる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態の光走査プローブ装置によれば、コネクタユニット７１を介して光学ユニット７０からプローブ７２のみを取り外すことができるため、プローブ７２の洗浄を容易に行なうことができる。また、本実施形態の光走査プローブ装置によれば、光ファイバ７９の先端部がフェルール１０２に固定的に保持されているため、光ファイバ７９の先端部が破損しにくく、しかも、取り扱いが容易である。
【００６９】
また、本実施形態では、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。また、光学ユニット７０からコネクタユニット７１を取り外した時には、コネクタ蓋１８５によってレーザ光が外部に漏れ出ないようになっているため、安全である。また、光学コネクタ７７と電気コネクタ７８とが一体的に設けられているため、プローブ７２の基端部の構成を簡潔にできる。
【００７０】
また、本実施形態では、フェルール１０２と光ファイバ７９とが一体的に研磨されるとともに、フェルール１０２および光ファイバ７９の端面に反射防止膜が設けられているため、光ファイバ７９の端面からの戻り光を少なくできる。また、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以上の可視光を用いているため、紫外線を用いるよりも安全である。また、光ファイバ７９の先端部とレンズ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。
【００７１】
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。また、本実施形態では、スイッチＢＯＸ１８６がプローブ７２に設けられているが、これに限らず、スイッチＢＯＸ１８６を内視鏡本体に設けても良い。無論、フットスイッチであっても良い。また、スイッチを光学ユニット７０や制御部２に設けても良い。無論、他の場所に設けても良い。
【００７２】
図２０および図２１は本発明の第４の実施形態を示している。本実施形態は、第３の実施形態の変形例であり、第３の実施形態におけるの先端カバーユニット９２を先端カバーユニット１２０で置き換えた構成となっている。なお、それ以外の構成は第３の実施形態と同一である。
【００７３】
本実施形態のカバーユニット１２０は、先端部が斜めにカットされた光学枠１２３の先端に固定され、カバーガラスホルダ１２１とカバーガラス１２２とからなる。これらの部材１２１，１２２は図のような角度で固定されている。
【００７４】
このような構成では、焦点１２５を走査面１２４上で走査すると、走査面１２４は組織上の深さが変化していく面を走査するので、得られる画像は図２２のように斜め断面となる。
【００７５】
したがって、本実施形態によれば、第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、斜め断面を撮影することができ、深さの異なる部位の情報を得ることができる。
【００７６】
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。
【００７７】
１．体腔内に挿入されるプローブと、
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、
前記光ファイバからの光を被検部に合焦させ、被検部からの光を前記光ファイバの端面に集光させる合焦手段と、
前記合焦手段によって合焦された焦点を被検部に対して走査する光走査手段と、
前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を光源装置からの光の光路から分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された戻り光を検出する光検出手段と、
前記プローブを前記光源装置に対して着脱自在に接続する光コネクタと、
を具備することを特徴とする光走査プローブ装置。
【００７８】
２．前記光走査手段は、走査ミラーによって光を走査することを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
３．前記光走査手段は、合焦手段と光ファイバの先端部とを一体的に走査することを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
４．前記光コネクタの光源装置側は、箱状の筐体に納められていることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
５．前記光コネクタを光源装置から取り外した時に光源装置からの光が外部に漏れ出ない構造を成していることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
【００７９】
６．前記光源装置のＯＮ／ＯＦＦを行なうスイッチがプローブに設けられていることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
７．前記光源装置のＯＮ／ＯＦＦを行なうスイッチがプローブの周辺に設けられていることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
８．前記光源装置は間欠的に光を発することを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
９．前記光源装置は連続的に光を発することを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
１０．前記光コネクタには、光走査手段のための電気コネクタが一体的に設けられていることを特数とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
【００８０】
１１．走査手段のための電気コネクタが前記光コネクタの周辺に設けられていることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
１２．走査手段のための電気コネクタが前記光コネクタとは別の部分に設けられていることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
１３．前記光コネクタには、洗浄時に水密を維持するための防水キャップが備えられていることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
１４．前記光コネクタが通信用の光コネクタであることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
１５．前記光源装置は波長４００ｎｍ以上の光源であることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
【００８１】
１６．前記光源装置は波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの半導体レーザであることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
１７．前記光源装置は波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの半導体レーザであることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
１８．前記光ファイバはモード数が少ないマルチモードファイバであることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
１９．前記光ファイバがシングルモードファイバであることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
２０．被検部に接触する部分が走査面に対して一定の角度を成していることを特徴とする第１項に記載の光走査プローブ装置。
【００８２】
２１．体腔内に挿入されるプローブと、
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、
前記光ファイバからの光を被検部に合焦させ、被検部からの光を前記光ファイバの端面に集光させる合焦手段と、
前記合焦手段によって合焦された焦点を被検部に対して走査する光走査手段と、
前記被検部からの戻り光の少なくとも一部を光源装置からの光の光路から分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された戻り光を検出する光検出手段と、
前記光ファイバの先端部を固定的に保持する硬質のフェルール部材と、
を具備することを特徴とする光走査プローブ装置。
【００８３】
２２．前記光走査手段は走査ミラーによって光を走査することを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
２３．前記光走査手段は、合焦手段と光ファイバの先端部とを一体的に走査することを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
２４．前記フェルール部材と光ファイバの先端部とが一体的に研磨されていることを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
２５．前記フェルール部材と光ファイバの先端部とには反射防止膜が施されていることを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
【００８４】
２６．前記フェルール部材と走査ミラーとの間の距離を一定に保つための間隔調整部材を有していることを特徴とする第２２項に記載の光走査プローブ装置。
２７．前記走査ミラーと合焦手段との間の距離を一定に保つための間隔調整部材を有していることを特徴とする第２２項に記載の光走査プローブ装置。
２８．前記光源装置は波長４００ｎｍ以上の光源であることを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
２９．前記光源装置は波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの半導体レーザであることを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
３０．前記光源装置は波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの半導体レーザであることを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
【００８５】
３１．前記光ファイバはモード数が少ないマルチモードファイバであることを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
３２．前記光ファイバがシングルモードファイバであることを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
３３．被検部に接触する部分が走査面に対して一定の角度を成していることを特徴とする第２１項に記載の光走査プローブ装置。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プローブの洗浄が容易で、光ファイバの先端部が破損しにくく、取り扱いが容易な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の概略構成図である。
【図１３】本発明の第３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１４】図１３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１５】図１４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１６】図１３の光走査プローブ装置を構成する光学ユニットのコネクタ部の平面図である。
【図１７】図１３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である。
【図１８】図１７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１９】図１７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２０】本発明の第４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を被検部に押し付けた状態を示す断面図である。
【図２１】図２０の光走査プローブ装置によって得られた被検部の断面画像である。
【符号の説明】
３，７０…光学ユニット（光源装置）、４，７２…プローブ、６，７４…ダイオードレーザ（光源装置）、７，７５…フォトマルチプライヤ（光検出手段）、８，７６…４端子カプラ（分離手段）、９，９ａ，７１…コネクタユニット（光コネクタ）、１７，７９…光ファイバ、３２…スキャニングミラー（光走査手段）、３７，１０１…レンズ（合焦手段）、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】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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