JP2011050667A - 光走査型内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】位置合わせの精度を高めることなく、光走査型内視鏡と光源ユニット間の伝達損失を低減化させる。
【解決手段】光走査型内視鏡３０はスキャニングファイバ３３を有する。スキャニングファイバ３３は接続ファイバ部３３ｃ、出射ファイバ部３３ｏ、および光アダプタ３３ａによって形成される。ＧＩ型マルチモードファイバである接続ファイバ３３ｃとシングルモードファイバである出射ファイバ部３３ｏとを光アダプタ３３ａによって光学的に結合する。接続ファイバ部３３ｃ側の端部をコネクタ３２に、出射ファイバ部３３ｏ側の端部を挿入管３１の遠位端に配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、位置合わせの精度を高めることなく、光走査型内視鏡と光源ユニット間の伝達損失の低減化に関する。

光走査型内視鏡が提案されている（特許文献１参照）。光走査型内視鏡で画像を撮像するために、観察対象領域内の微小領域に光を照射する必要がある。微小領域に照明光などを照射するために、出射光の発散を抑制するシングルモードファイバが用いられている。

多様な種類の光走査型内視鏡に照明光を供給可能なように、光源ユニットと光走査型内視鏡とは着脱自在である。光走査型内視鏡を光源ユニットに接続するときに、光走査型内視鏡内部のシングルモードファイバを光源ユニットに設けられるシングルモードファイバに光学的に接続する必要がある。すなわち、両シングルモードファイバのコアを一致させる必要がある。

しかし、シングルモードファイバのコア径は極めて小さく（５〜１０μｍ）、着脱自在な構成において接続時にコアを一致させることは困難であった。それゆえ、光走査型内視鏡に十分な光量の照明光などを供給することが困難であった。

国際公開第２００７／０８４９１５号パンフレット

したがって、本発明では、光源ユニットから十分な光量の照明光などを受光可能な光走査型内視鏡の提供を目的とする。

本発明の光走査型内視鏡は、被写体に照射される照射光を供給する光源システムに対して着脱自在に接続される第１の端部から挿入管の遠位端に配置される第２の端部に照射光を伝達しＧＩ型マルチモードファイバによって形成される接続ファイバ部を少なくとも第１の端部に有するスキャニングファイバと、照射光を第１の端部に入射しながら第２の端部を変位させることにより照射光を走査するアクチュエータとを備えることを特徴としている。

なお、スキャニングファイバ全体がＧＩ型マルチモードファイバによって形成されることが好ましい。

また、スキャニングファイバは接続ファイバ部に光学的に接続され第２の端部側に延びシングルモードファイバによって形成される出射ファイバ部を有することが好ましい。

また、接続ファイバ部と出射ファイバ部とは異径融着接続あるいは光アダプタによって光学的に結合されることが好ましい。

また、接続ファイバ部は第１の端部側においてコア系が拡大されたＴＥＣ化ファイバであることが好ましい。

また、接続ファイバ部に設けられ、第２の端部から第２の端部に向かって伝達される光を分岐させるマルチモード光カプラをスキャニングファイバが有することが好ましい。

本発明によれば、光源システムに対して着脱自在に接続される端部がＧＩ型マルチモードファイバである接続ファイバ部を有しており、コア径がシングルモードファイバのモードフィールド径より大きいので、接続時の位置合わせの精度が低くても伝達損失を低減化させることが可能である。

本発明の第１の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。 光走査型内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態の光走査型内視鏡の内部構成を模式的に示す構造図である。 従来の光走査型内視鏡を内視鏡プロセッサに接続するときの接続用ファイバと接続ファイバ部との光軸のずれの影響を説明する図である。 本実施形態の光走査型内視鏡を内視鏡プロセッサに接続するときの接続用ファイバと接続ファイバ部との光軸のずれの影響を説明する図である。 第２の実施形態の光走査型内視鏡の内部構成を模式的に示す構造図である。 接続ファイバ部と出射ファイバ部とを異径融着した状態を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用した光走査型内視鏡を有する光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。

光走査型内視鏡装置１０は、光走査型内視鏡プロセッサ２０、光走査型内視鏡３０、およびモニタ１１によって構成される。光走査型内視鏡プロセッサ２０は、光走査型内視鏡３０、およびモニタ１１に接続される。

光走査型内視鏡プロセッサ２０から観察対象領域ＯＡに照射する光が供給される。供給された光はスキャニングファイバ（図１において図示せず）により挿入管３１の遠位端に伝達され、観察対象領域内の一点（符号Ｐ１参照）に向かって照射される。

スキャニングファイバの遠位端側の端部の方向が、アクチュエータ（図１において図示せず）により変えられる。端部の方向を変えることにより、スキャニングファイバから照射される光が観察対象領域上に走査される。アクチュエータは、光走査型内視鏡プロセッサ２０により制御される。

光の照射位置において散乱する反射光は受光ファイバ（図１において図示せず）によって光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ２０は反射光の受光量に応じた画素信号を生成する。走査する領域全体の画素信号を生成することにより、１フレームの画像信号を生成する。生成した画像信号がモニタ１１に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。

次に、光走査型内視鏡プロセッサ２０の構成について説明する。図２に示すように、光走査型内視鏡プロセッサ２０には、光源ユニット２１、受光ユニット２２、スキャン駆動回路２３、画像信号処理回路２４、およびタイミングコントローラ２５などが設けられる。

光走査型内視鏡３０のコネクタ３２（図１参照）を光走査型内視鏡プロセッサ２０の内視鏡端子（図示せず）に嵌合すると、スキャニングファイバ３３と光源ユニット２１に設けられる接続用ファイバ２１ｃとが、および受光ファイバ３４と受光ユニット２２とが光学的に接続される。なお、後述するように、ＧＩ型マルチモードファイバであるスキャニングファイバ３３の入射端と、シングルモードファイバである接続用ファイバ２１ｃとが光学的に接続される。

また、コネクタ３２を内視鏡端子に嵌合すると、スキャン駆動回路２３と光走査型内視鏡３０に設けられるアクチュエータ３５とが電気的に接続される。

光源ユニット２１には、赤色光レーザ、緑色光レーザ、および青色光レーザを発光するレーザ光源（図示せず）が設けられる。それぞれのレーザ光源から出射される赤色光レーザ、緑色光レーザ、および青色光レーザはミラー（図示せず）および光学フィルタ（図示せず）によって形成される光結合器（図示せず）によって混合され、白色光レーザとして出射可能である。

光源ユニット２１には、シングルモードファイバによって形成される接続用ファイバ２１ｃが設けられる。光結合器によって混合された白色光レーザは接続用ファイバ２１ｃに入射するように、接続用ファイバ２１ｃは配置される。

前述のように、スキャニングファイバ３３は光源ユニット２１の接続用ファイバ２１ｃに接続され、白色光がスキャニングファイバ３３に供給される。スキャン駆動回路２３は、アクチュエータ３５にスキャニングファイバ３３を駆動させ、スキャニングファイバ３３から出射する光の照射位置を変位させる。

前述のように、光が照射された観察対象領域の反射光が、受光ファイバ３４により光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達された光は、受光ユニット２２に入射される。

受光ユニット２２はミラー（図示せず）および光学フィルタ（図示せず）によって形成される分光器（図示せず）を有しており、受光ユニット２２に入射する光が赤色光、緑色光、および青色光に分光される。受光ユニット２２には赤色光、緑色光、および青色光に対応する光電子増倍管（図示せず）が設けられる。それぞれの光電子増倍管により赤色光、緑色光、および青色光の受光量に応じた画素信号が生成される。

画素信号は、画像信号処理回路２４に送信される。画像信号処理回路２４では、画素信号が画像メモリ２６に格納される。観察対象領域全体に対応する画素信号が格納されると、画像信号処理回路２４は画素信号に所定の信号処理を施し、１フレームの画像信号としてエンコーダ２７を介してモニタ１１に送信する。

なお、光源ユニット２１、受光ユニット２２、スキャン駆動回路２３、画像信号処理回路２４、およびエンコーダ２７は、タイミングコントローラ２５により各部位の動作の時期が制御される。

次に、光走査型内視鏡３０の構成について説明する。図３に示すように、光走査型内視鏡３０には、スキャニングファイバ３３、受光ファイバ３４、アクチュエータ３５、および撮影レンズ３６などが設けられる。

コネクタ３２内部において、スキャニングファイバ３３の端部、受光ファイバ３４の端部、およびアクチュエータ３５とスキャン駆動回路２３とを結ぶ信号線の端子は所定の位置に固定されている。

また、内視鏡端子内部において、接続用ファイバ２１ｃの端部、受光ユニット２２、およびアクチュエータ３５とスキャン駆動回路２３とを結ぶ信号線の端子も所定の位置に固定される。

コネクタ３２を内視鏡端子に嵌合させるときに、スキャニングファイバ３３と接続用ファイバ２１ｃとが光学的に、受光ファイバ３４と受光ユニット２２とが光学的に、および信号線の端子同士が電気的に接続されるように、コネクタ３２および内視鏡端子内部における位置が定められる。

スキャニングファイバ３３は、コネクタ３２から挿入管３１の遠位端まで延設される。スキャニングファイバ３３は、接続ファイバ部３３ｃ、出射ファイバ部３３ｏ、および光アダプタ３３ａによって構成される。

接続ファイバ部３３ｃは、ＧＩ型マルチモードファイバによって形成される。出射ファイバ部３３ｏはシングルモードファイバによって形成される。接続ファイバ部３３ｃおよび出射ファイバ部３３ｏは光アダプタ３３ａによって光学的に結合される。接続ファイバ３３ｃがコネクタ３２に、出射ファイバ３３ｏが挿入管３１の遠位端に配置されるように、スキャニングファイバ３３は光走査型内視鏡３０内に設けられる。

前述のように、光源ユニット２１から出射される白色光レーザが、接続用ファイバ２１ｃを介してスキャニングファイバ３３の入射端（第１の端部）に入射する。入射端に入射した白色光は出射端（第２の端部）側に伝達される。伝達された白色光は出射端から出射され、撮影レンズ３６を透過して観察対象領域に照射される。

アクチュエータ３５が、スキャニングファイバ３３の出射端付近に設けられる。アクチュエータ３５はスキャニングファイバ３３の出射端を、長手方向に垂直な２方向に屈曲させることが可能である。

スキャニングファイバ３３の出射端は、スキャニングファイバ３３の長手方向に垂直な２方向に沿って振幅の増加と減少を繰返しながら振動するように駆動され、渦巻き型の変位経路を通るように変位する。渦巻き型の変位経路を通るように変位させることにより、白色光が観察対象領域上で走査される。

光が照射された観察対象領域ＯＡの一点における反射光が散乱し、散乱した反射光が反射光ファイバ３４の入射端に入射する。複数の反射光ファイバ３４が、光走査型内視鏡３０に設けられる。観察対象領域ＯＡ上の一点における散乱光は各反射光ファイバ３４に入射し、受光ユニット２２に伝達される。

以上のような構成の光走査型内視鏡３０によれば、光走査型内視鏡３０に設けられるスキャニングファイバ３３と光走査型内視鏡プロセッサ２０に設けられる光源ユニット２１とを着脱自在に接続可能な構成でありながら、光源ユニット２１からスキャニングファイバ３３への光の伝達損失を低減化させることが可能である。伝達損失の低減化について以下に説明する。

光を出射する光ファイバのコアまたはモードフィールドが光を入射する光ファイバのコアまたはモードフィールド内から変位するほど、光ファイバの接続における伝達損失が大きくなる。従来の構成では、スキャニングファイバ全体がモードフィールド径の小さいシングルモードファイバで形成されるので、スキャニングファイバと接続用ファイバとの光軸が僅かにずれても伝達損失が大きくなる。

例えば、図４に示すように、モードフィールド径が互いに５．０μｍのシングルモードファイバの接続において、互いの光軸の中心が２．５μｍずれる場合に接続用ファイバのモードフィールドの面積の半分以上がスキャニングファイバのモードフィールドに重なり合わない。

一方で、本実施形態の光走査型内視鏡３０では、スキャニングファイバ３３の入射端はコア径がシングルモードファイバより大きなマルチモードファイバである。そのため、スキャニングファイバ３３と接続用ファイバ２１ｃの光軸がすこしずれたとしても、接続用ファイバ２１ｃのモードフィールドがスキャニングファイバ３３のコアと重なる可能性は高い。

例えば、図５に示すように、入力端のコア径が５０．０μｍであるスキャニングファイバ３３とモードフィールド径が５．０μｍである接続用ファイバ２１ｃとの接続において、互いの光軸の中心が１０．０μｍずれる場合であっても接続用ファイバ２１ｃのモードフィールドがスキャニングファイバ５３のコアと重なり合う。

以上のように、スキャニングファイバ３３の入射端をマルチモードファイバとすることにより、接続用ファイバ２１ｃとの接続における光軸ずれの許容誤差が大きくなるので、スキャニングファイバ３３と接続用ファイバ２１ｃとを高い精度で位置合わせしなくても、伝達損失を低減化することが可能である。

また、ＧＩ型のマルチモードファイバを用いることにより、シングルモードが維持されるので、観察対象領域内の微小領域に白色光を照射することが可能である。

次に、本発明の第２の実施形態を適用した光走査型内視鏡について説明する。第２の実施形態の光走査型内視鏡は、光カプラを有する点において第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。

図６に示すように、光走査型内視鏡３００には、第１の実施形態と同じく、スキャニングファイバ３３、受光ファイバ３４、アクチュエータ３５、および撮影レンズ３６などが設けられる。さらに、光走査型内視鏡３００には、第１の実施形態と異なり、マルチモード光カプラ３７が設けられる。

マルチモード光カプラ３７は、接続ファイバ部３３ｃに設けられる。外部光源装置１２から延びる接続用ファイバ１２ｃが、マルチモード光カプラ３７に着脱自在である。マルチモード光カプラ３７はスキャニングファイバ３３の出射端側から入射端側に伝達される光を分岐させる光カプラである。したがって、接続ファイバ部３３ｃの入射端から入射される光および／または接続用ファイバ１２ｃから入射される光が、出射端に伝達される。また、出射端に入射する光は分岐されて、接続ファイバ部３３ｃの入射端および接続用ファイバ１２ｃに伝達される。

したがって、接続用ファイバ１２ｃをマルチモード光カプラ３７に接続すると、外部光源装置１２から出射される光も、スキャニングファイバ３３の出射端に伝達される。外部光源装置１２は、例えば、ＰＤＴに用いられるエキシマ・ダイ・レーザを出射する。

以上のような構成である第２の実施形態の光走査型内視鏡では、第１の実施形態と同様に伝達損失を低減化可能である。さらに、第２の実施形態では、ＰＤＴなどの特定の目的に応じたレーザビームをスキャニングファイバ３３の出射端から出射させることが可能である。

なお、第１、第２の実施形態において、接続ファイバ部３３ｃと出射ファイバ部３３ｏとは光アダプタ３３ａにより光学的に結合される構成であるが、他の方法により光学的に結合させてもよい。たとえば、図７に示すように、マルチモードファイバである接続ファイバ部３３ｃとシングルモードファイバである出射ファイバ部３３ｏとを、異径融着接続することにより結合させる構成であってもよい。

また、第１、第２の実施形態において、接続ファイバ部３３ｃはコア系が一定のマルチモードファイバを用いる構成であるが、入射端側のコア系を拡大させたＴＥＣ化ファイバを用いてもよい。

また、第１、第２の実施形態において、スキャニングファイバ３３は、マルチモードファイバである接続ファイバ部３３ｃとシングルモードファイバである出射ファイバ部３３ｏとにより形成される構成であるが、スキャニングファイバ３３全体がＧＩ型のマルチモードファイバによって形成される構成であってもよい。スキャニングファイバ３３全体がＧＩ型のマルチモードファイバであっても、接続用ファイバ２１ｃとの接続における光軸のずれの許容誤差を大きくすることが可能である。

また、第１、第２の実施形態において、光源ユニット２１から白色光を出射する構成であるが、少なくとも赤色光、緑色光、および青色光の一種の光を別々に出射する構成であってもよく、さらには、別の帯域の光を出射する構成であってもよい。例えば、生体組織に蛍光を発光させる励起光を出射してもよい。

また、第２の実施形態において、マルチモード光カプラ３７には外部光源装置１２が光学的に接続され、被写体に照射する光をスキャニングファイバ３３に供給する構成であるが、マルチモード光カプラ３７に外部受光装置を接続することも可能である。被写体の照射光に対する反射光または発する蛍光は、スキャニングファイバ３３にも入射する。そこで、スキャニングファイバ３３に入射する反射光などを外部受光装置によって検出することも可能である。

１０ 光走査型内視鏡装置
１１ モニタ
２０ 光走査型内視鏡プロセッサ
２１ 光源ユニット
２１ｃ 接続用ファイバ
２２ 受光ユニット
２３ スキャン駆動回路
２４ 画像信号処理回路
２５ タイミングコントローラ
２６ 画像メモリ
２７ エンコーダ
３０、３００ 光走査型内視鏡
３１ 挿入管
３２ コネクタ
３３ スキャニングファイバ
３３ａ 光アダプタ
３３ｃ 接続ファイバ部
３３ｏ 出射ファイバ部
３４ 受光ファイバ
３５ アクチュエータ
３６ 撮影レンズ
３７ マルチモード光カプラ

Claims (6)

1. 被写体に照射される照射光を供給する光源システムに対して着脱自在に接続される第１の端部から挿入管の遠位端に配置される第２の端部に前記照射光を伝達し、ＧＩ型マルチモードファイバによって形成される接続ファイバ部を少なくとも前記第１の端部に有するスキャニングファイバと、
   前記照射光を前記第１の端部に入射しながら前記第２の端部を変位させることにより、前記照射光を走査するアクチュエータとを備える
   ことを特徴とする光走査型内視鏡。
2. 前記スキャニングファイバ全体が前記ＧＩ型マルチモードファイバによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の光走査型内視鏡。
3. 前記スキャニングファイバは、前記接続ファイバ部に光学的に接続され、前記第２の端部側に延び、シングルモードファイバによって形成される出射ファイバ部を有することを特徴とする請求項１に記載の光走査型内視鏡。
4. 前記接続ファイバ部と前記出射ファイバ部とは、異径融着接続あるいは光アダプタによって光学的に結合されることを特徴とする請求項３に記載の光走査型内視鏡。
5. 前記接続ファイバ部は、前記第１の端部側においてコア系が拡大されたＴＥＣ化ファイバであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡。
6. 前記接続ファイバ部に設けられ、前記第２の端部から前記第１の端部に向かって伝達される光を分岐させるマルチモード光カプラを前記スキャニングファイバが有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡。

Images