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JP2014068692A - Endoscope - Google Patents

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JP2014068692A
JP2014068692A JP2012215137A JP2012215137A JP2014068692A JP 2014068692 A JP2014068692 A JP 2014068692A JP 2012215137 A JP2012215137 A JP 2012215137A JP 2012215137 A JP2012215137 A JP 2012215137A JP 2014068692 A JP2014068692 A JP 2014068692A
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JP
Japan
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cover glass
endoscope
outer cylinder
optical fiber
confocal
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Pending
Application number
JP2012215137A
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Japanese (ja)
Inventor
真男 ▲高▼橋
Masao Takahashi
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endoscope capable of reducing an impact on a cover glass and preventing the cover glass from coming-off.SOLUTION: In an endoscope provided with an external cylinder, image acquisition means arranged in the external cylinder for emitting light into a body cavity and acquiring an image, and a cover glass attached to a leading end of the external cylinder, the cover glass is attached from the inside of the external cylinder, and has a convex cross-sectional shape consisting of a convex surface which is an apical surface of the endoscope and a concave surface formed so as to be lower than the convex surface and parallel to the convex surface. The concave surface is made to be an adhesive surface to fix the cover glass to the external cylinder.

Description

この発明は、体腔内観察を行うための内視鏡に関し、より詳しくは内視鏡の先端部の構造に関する。   The present invention relates to an endoscope for performing observation in a body cavity, and more particularly to a structure of a distal end portion of an endoscope.

従来、患者の体腔内を診断するための内視鏡を用いた内視鏡システムが一般に知られ、実用に供されている。また、近年、光ファイバによって導光されるレーザ光を観察部位に対して走査させ、その反射光を受光して画像化する走査型内視鏡システムも知られている。さらに、走査型内視鏡システムの一つとして、薬剤が投与された生体組織にレーザ光を照射し、その生体組織から発せられる蛍光のうち、共焦点光学系の焦点位置と共役の位置に配置されたピンホールを介した成分のみを抽出することにより、その生体組織を、通常の内視鏡光学系によって得られる観察像より高倍率で観察可能にする走査型共焦点内視鏡システムも提案されている。   Conventionally, an endoscope system using an endoscope for diagnosing the inside of a body cavity of a patient is generally known and put into practical use. In recent years, a scanning endoscope system that scans an observation site with laser light guided by an optical fiber and receives the reflected light to form an image is also known. Furthermore, as one of the scanning endoscope systems, a living tissue to which a drug is administered is irradiated with laser light, and the fluorescence emitted from the living tissue is placed at a position conjugate with the focal position of the confocal optical system. A scanning confocal endoscope system is also proposed that enables the observation of the living tissue at a higher magnification than the observation image obtained by a normal endoscope optical system by extracting only the components through the pinhole. Has been.

このような走査型共焦点内視鏡システムの一例が特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の走査型共焦点内視鏡システムでは、光ファイバをX−Y方向に走査させるとともにZ方向へ進退させることで、被写体を三次元走査する。これにより、高倍率かつ高解像度の三次元画像を得ることができる。このような共焦点内視鏡システムを用いて観察を行う場合、内視鏡の先端を被写体に接触させて、Z方向に対して複数の被写体画像を取得する。そのため、内視鏡の先端部には、被写体である器官の内壁に直接触れても良いようにカバーガラスが備えられている。   An example of such a scanning confocal endoscope system is disclosed in Patent Document 1. In the scanning confocal endoscope system described in Patent Document 1, the subject is three-dimensionally scanned by scanning the optical fiber in the XY direction and moving it back and forth in the Z direction. Thereby, a three-dimensional image with high magnification and high resolution can be obtained. When observation is performed using such a confocal endoscope system, the tip of the endoscope is brought into contact with the subject, and a plurality of subject images are acquired in the Z direction. Therefore, a cover glass is provided at the distal end of the endoscope so that the inner wall of the organ that is the subject may be directly touched.

特許4538297号Japanese Patent No. 4538297

特許文献1に記載される内視鏡では、先端部の外枠に対し、カバーガラスを外側(すなわち被写体側)から取り付ける構造となっている。そのため、内視鏡の使用時において、カバーガラスは外部からの衝撃にさらされやすくなっている。また、このようにカバーガラスを外側から取り付けた場合、何らかの衝撃が加わった際などに、カバーガラスが外側(すなわち被写体である患者の体内)へ脱落してしまう恐れもある。   The endoscope described in Patent Document 1 has a structure in which a cover glass is attached to the outer frame of the distal end portion from the outside (that is, the subject side). For this reason, when the endoscope is used, the cover glass is easily exposed to an impact from the outside. Further, when the cover glass is attached from the outside in this way, the cover glass may fall out to the outside (that is, the body of the patient as the subject) when some impact is applied.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カバーガラスへの衝撃を軽減するとともに脱落を防止することが可能な内視鏡を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an endoscope capable of reducing the impact on the cover glass and preventing the dropout.

上記の目的を達成するため、本発明の内視鏡は、外筒と、外筒内に配置され、体腔内に光を照射して画像を取得する画像取得手段と、外筒の内側から外筒の先端部に取り付けられるカバーガラスと、を備える。また、カバーガラスは、内視鏡の先端面となる凸面と、該凸面よりも低くかつ該凸面と平行に形成される凹面とからなる、凸型の断面形状を有し、凹面は、カバーガラスを外筒に固定するための接着面であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an endoscope according to the present invention includes an outer cylinder, an image acquisition unit that is disposed in the outer cylinder, irradiates light into the body cavity, and acquires an image, and is externally provided from the inner side of the outer cylinder. A cover glass attached to the tip of the tube. Further, the cover glass has a convex cross-sectional shape composed of a convex surface that is a distal end surface of the endoscope and a concave surface that is lower than the convex surface and formed in parallel with the convex surface. It is an adhesive surface for fixing to the outer cylinder.

このような構成により、カバーガラスへの衝撃を軽減することが可能になるとともに、カバーガラスが外側(すなわち被検者の体内)に脱落することを防止することができる。さらに、凹面を接着面とすることで、組み立ての際の作業性も向上する。   With such a configuration, it is possible to reduce the impact on the cover glass, and it is possible to prevent the cover glass from dropping out to the outside (that is, the body of the subject). Furthermore, workability at the time of assembly is also improved by using the concave surface as an adhesive surface.

また、凸面は研磨面であり、凹面はスリ面であっても良い。このような構成により、被写体に直接接触する面が滑らかに形成されるとともに、外筒との接着面における接着強度を上げることができる。   Further, the convex surface may be a polished surface, and the concave surface may be a ground surface. With such a configuration, the surface that directly contacts the subject can be formed smoothly, and the adhesive strength on the adhesive surface with the outer cylinder can be increased.

また、凸面は、外筒の先端面よりも突出しても良い。このような構成により、カバーガラスの凸面を適切に被写体に接触させることが可能となる。   Further, the convex surface may protrude from the tip surface of the outer cylinder. With such a configuration, the convex surface of the cover glass can be appropriately brought into contact with the subject.

また、上記内視鏡は、カバーガラスを外筒との間で保持する保持部材をさらに備えても良く、当該保持部材を、外周面にねじ部が形成される環状のねじ部材としても良い。このような構成により、カバーガラスをより強固に固定することができるとともに、外側への脱落だけでなく、内側への脱落も防止することが可能となる。   The endoscope may further include a holding member that holds the cover glass with the outer cylinder, and the holding member may be an annular screw member in which a thread portion is formed on the outer peripheral surface. With such a configuration, it is possible to more firmly fix the cover glass, and it is possible to prevent not only falling outside but also falling outside.

また、上記内視鏡の画像取得手段は、共焦点画像を取得するための共焦点光学ユニットであっても良く、入射端に入射する光を出射端まで導光し、該出射端から被写体に出射する光ファイバを含んでも良い。さらに、上記内視鏡は、光ファイバの出射端から出射される光が被写体上を走査するよう光ファイバの出射端を駆動させる光ファイバ走査手段をさらに備えても良い。   Further, the endoscope image acquisition means may be a confocal optical unit for acquiring a confocal image, and guides light incident on the incident end to the output end, from the output end to the subject. An outgoing optical fiber may also be included. Furthermore, the endoscope may further include an optical fiber scanning unit that drives the emission end of the optical fiber so that the light emitted from the emission end of the optical fiber scans the subject.

本発明によれば、カバーガラスへの衝撃を軽減するとともに脱落を防止することが可能な内視鏡が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the endoscope which can reduce the impact to a cover glass and can prevent dropping is provided.

本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the scanning confocal endoscope system of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムが有する共焦点光学ユニットの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the confocal optical unit which the scanning confocal endoscope system of embodiment of this invention has. XY近似面上における光ファイバの先端の回転軌跡を示す図である。It is a figure which shows the rotation locus | trajectory of the front-end | tip of an optical fiber on an XY approximate surface. 本発明の第一実施形態における共焦点光学ユニットの先端部の構成を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the structure of the front-end | tip part of the confocal optical unit in 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態における共焦点光学ユニットの先端部の構成を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the structure of the front-end | tip part of the confocal optical unit in 2nd embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の内視鏡について説明する。本実施形態では、本発明を走査型共焦点内視鏡システムに適用した場合について説明する。   Hereinafter, an endoscope according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a case where the present invention is applied to a scanning confocal endoscope system will be described.

図1は、本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。本実施形態の走査型共焦点内視鏡システム1は、共焦点顕微鏡の原理を応用して設計されたシステムであり、高倍率かつ高解像度の被写体を観察するのに好適に構成されている。図1に示されるように、走査型共焦点内視鏡システム1は、システム本体100、共焦点プローブ200、モニタ300を有している。走査型共焦点内視鏡システム1を用いた共焦点観察は、可撓性を有する管状の共焦点プローブ200の先端面を被写体に当て付けた状態で行う。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a scanning confocal endoscope system 1 according to an embodiment of the present invention. The scanning confocal endoscope system 1 according to the present embodiment is a system designed by applying the principle of a confocal microscope, and is preferably configured to observe a subject with high magnification and high resolution. As shown in FIG. 1, the scanning confocal endoscope system 1 includes a system main body 100, a confocal probe 200, and a monitor 300. The confocal observation using the scanning confocal endoscope system 1 is performed in a state where the distal end surface of the flexible tubular confocal probe 200 is applied to the subject.

システム本体100は、光源102、光分波合波器(フォトカップラ)104、ダンパ106、CPU108、CPUメモリ110、光ファイバ112、受光器114、映像信号処理回路116、画像メモリ118、映像信号出力回路120を有している。共焦点プローブ200は、光ファイバ202、共焦点光学ユニット204、サブCPU206、サブメモリ208、走査ドライバ210を有している。   The system body 100 includes a light source 102, an optical demultiplexer / multiplexer (photocoupler) 104, a damper 106, a CPU 108, a CPU memory 110, an optical fiber 112, a light receiver 114, a video signal processing circuit 116, an image memory 118, and a video signal output. A circuit 120 is included. The confocal probe 200 includes an optical fiber 202, a confocal optical unit 204, a sub CPU 206, a sub memory 208, and a scanning driver 210.

光源102は、CPU108の駆動制御に従い、患者の体腔内に投与された薬剤を励起する励起光を射出する。励起光は、光分波合波器104に入射する。光分波合波器104のポートの一つには、光コネクタ152が結合している。光分波合波器104の不要ポートには、光源102から射出された励起光を無反射終端するダンパ106が結合している。前者のポートに入射した励起光は、光コネクタ152を通過して共焦点プローブ200内に配置された光学系に入射する。   The light source 102 emits excitation light that excites the drug administered into the body cavity of the patient in accordance with the drive control of the CPU 108. The excitation light enters the optical demultiplexer / multiplexer 104. An optical connector 152 is coupled to one of the ports of the optical demultiplexer / multiplexer 104. The unnecessary port of the optical demultiplexer-multiplexer 104 is coupled to a damper 106 that terminates the excitation light emitted from the light source 102 without reflection. The excitation light incident on the former port passes through the optical connector 152 and enters the optical system arranged in the confocal probe 200.

光ファイバ202の基端は、光コネクタ152を通じて光分波合波器104と結合している。光ファイバ202の先端は、共焦点プローブ200の先端部に組み込まれた共焦点光学ユニット204内に収められている。光分波合波器104を射出した励起光は、光コネクタ152を通過して光ファイバ202の基端に入射後、光ファイバ202を伝送して光ファイバ202の先端から射出される。   The proximal end of the optical fiber 202 is coupled to the optical demultiplexer / multiplexer 104 through the optical connector 152. The tip of the optical fiber 202 is housed in a confocal optical unit 204 that is built into the tip of the confocal probe 200. The excitation light emitted from the optical demultiplexer-multiplexer 104 passes through the optical connector 152 and is incident on the proximal end of the optical fiber 202, then transmitted through the optical fiber 202 and emitted from the distal end of the optical fiber 202.

図2(a)は、共焦点光学ユニット204の構成を概略的に示す図である。以下、共焦点光学ユニット204を説明する便宜上、共焦点光学ユニット204の長手方向をZ方向と定義し、Z方向に直交しかつ互いに直交する二方向をX方向、Y方向と定義する。図2(a)に示されるように、共焦点光学ユニット204は、各種構成部品を収容する金属製の外筒204Aを有している。外筒204Aは、外筒204Aの内壁面形状に対応する外壁面形状を持つ内筒204Bを同軸(Z方向)にスライド自在に保持している。光ファイバ202の先端(以下、符号「202a」を付す。)は、外筒204A、内筒204Bの各基端面に形成された開口を通じて内筒204Bに収容支持されており、走査型共焦点内視鏡システム1の二次的な点光源として機能する。点光源である先端202aの位置は、CPU108による制御に基づいて周期的に変化する。   FIG. 2A is a diagram schematically showing the configuration of the confocal optical unit 204. Hereinafter, for convenience of describing the confocal optical unit 204, the longitudinal direction of the confocal optical unit 204 is defined as the Z direction, and two directions orthogonal to the Z direction and orthogonal to each other are defined as the X direction and the Y direction. As shown in FIG. 2A, the confocal optical unit 204 has a metal outer cylinder 204A that houses various components. The outer cylinder 204A holds an inner cylinder 204B having an outer wall surface shape corresponding to the inner wall surface shape of the outer cylinder 204A so as to be slidable coaxially (Z direction). The distal end of the optical fiber 202 (hereinafter referred to as “202a”) is housed and supported in the inner cylinder 204B through openings formed in the base end surfaces of the outer cylinder 204A and the inner cylinder 204B, and is located within the scanning confocal. It functions as a secondary point light source of the endoscope system 1. The position of the tip 202a, which is a point light source, periodically changes based on control by the CPU.

サブメモリ208は、共焦点プローブ200の識別情報や各種プロパティ等のプローブ情報を格納している。サブCPU206は、システム起動時にサブメモリ208からプローブ情報を読み出して、システム本体100と共焦点プローブ200とを電気的に接続する電気コネクタ154を介してCPU108に送信する。CPU108は、送信されたプローブ情報をCPUメモリ110に格納する。CPU108は、格納したプローブ情報を必要時に読み出して共焦点プローブ200の制御に必要な信号を生成して、サブCPU206に送信する。サブCPU206は、CPU108から送信された制御信号に従って、走査ドライバ210に必要な設定値を指定する。   The sub memory 208 stores probe information such as identification information and various properties of the confocal probe 200. The sub CPU 206 reads probe information from the sub memory 208 when the system is activated, and transmits the probe information to the CPU 108 via the electrical connector 154 that electrically connects the system main body 100 and the confocal probe 200. The CPU 108 stores the transmitted probe information in the CPU memory 110. The CPU 108 reads the stored probe information when necessary, generates a signal necessary for controlling the confocal probe 200, and transmits the signal to the sub CPU 206. The sub CPU 206 designates a setting value necessary for the scan driver 210 in accordance with the control signal transmitted from the CPU 108.

走査ドライバ210は、指定された設定値に応じたドライブ信号を生成して、先端202a付近の光ファイバ202の外周面に接着固定された二軸アクチュエータ204Cを駆動制御する。図2(b)は、二軸アクチュエータ204Cの構成を概略的に示す図である。図2(b)に示されるように、二軸アクチュエータ204Cは、走査ドライバ210と接続された一対のX軸用電極(図中「X」、「X’」)及びY軸用電極(図中「Y」、「Y’」)を圧電体上に形成した圧電アクチュエータである。   The scanning driver 210 generates a drive signal corresponding to the designated set value, and drives and controls the biaxial actuator 204C that is bonded and fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber 202 near the tip 202a. FIG. 2B is a diagram schematically showing the configuration of the biaxial actuator 204C. As shown in FIG. 2B, the biaxial actuator 204C includes a pair of X-axis electrodes (“X” and “X ′” in the figure) and Y-axis electrodes (in the figure) connected to the scanning driver 210. “Y”, “Y ′”) are piezoelectric actuators formed on a piezoelectric body.

走査ドライバ210は、交流電圧Xを二軸アクチュエータ204CのX軸用電極間に印加して圧電体をX方向に共振させると共に、交流電圧Xと同一周波数であって位相が直交する交流電圧YをY軸用電極間に印加して圧電体をY方向に共振させる。交流電圧X、Yはそれぞれ、振幅が時間に比例して線形に増加して、時間(X)、(Y)をかけて実効値(X)、(Y)に達する電圧として定義される。光ファイバ202の先端202aは、二軸アクチュエータ204CによるX方向、Y方向への運動エネルギーが合成されることにより、X−Y平面に近似する面(以下、「XY近似面」と記す。)上において中心軸AXを中心に渦巻状のパターンを描くように回転する。先端202aの回転軌跡は、印加電圧に比例して大きくなり、実効値(X)、(Y)の交流電圧が印加された時点で最も大きい径を有する円の軌跡を描く。図3に、XY近似面上の先端202aの回転軌跡を示す。   The scanning driver 210 applies an AC voltage X between the X-axis electrodes of the biaxial actuator 204C to resonate the piezoelectric body in the X direction, and also applies an AC voltage Y having the same frequency as that of the AC voltage X and orthogonal in phase. Applied between the Y-axis electrodes, the piezoelectric body resonates in the Y direction. The AC voltages X and Y are respectively defined as voltages that increase linearly in proportion to time and reach effective values (X) and (Y) over time (X) and (Y). The tip 202a of the optical fiber 202 is on a surface that approximates the XY plane (hereinafter referred to as "XY approximate surface") by combining the kinetic energy in the X and Y directions by the biaxial actuator 204C. Rotate to draw a spiral pattern around the central axis AX. The rotation trajectory of the tip 202a increases in proportion to the applied voltage, and draws a circular trajectory having the largest diameter when the AC voltage having the effective values (X) and (Y) is applied. FIG. 3 shows the rotation locus of the tip 202a on the XY approximate plane.

光源102から出射される励起光は、二軸アクチュエータ204Cへの交流電圧の印加開始直後から印加停止までの期間中、CPU108から光源102に供給されるレーザ駆動信号に従って、光ファイバ202の先端202aから所定の発光パターンで出射される。以下、説明の便宜上、この期間を「サンプリング期間」と記す。サンプリング期間が経過して二軸アクチュエータ204Cへの交流電圧の印加が停止すると、光ファイバ202の振動が減衰する。XY近似面上における先端202aの円運動は、光ファイバ202の振動の減衰に伴って収束し、所定時間後に中心軸AX上で停止する。以下、説明の便宜上、サンプリング期間が終了してから先端202aが中心軸AX上に停止するまでの期間(より正確には、中心軸AX上での停止を保証するため、停止までに要する計算上の時間より僅かに長い期間)を「制動期間」と記す。一フレームに対応する期間は、一つのサンプリング期間と一つの制動期間で構成される。制動期間を短縮するため、制動期間の初期段階に二軸アクチュエータ204Cに逆相電圧を印加して制動トルクを積極的に加えてもよい。   The excitation light emitted from the light source 102 is emitted from the tip 202a of the optical fiber 202 in accordance with the laser drive signal supplied from the CPU 108 to the light source 102 during the period from the start of application of AC voltage to the biaxial actuator 204C to the stop of application. The light is emitted in a predetermined light emission pattern. Hereinafter, for convenience of explanation, this period is referred to as a “sampling period”. When the application of the AC voltage to the biaxial actuator 204C is stopped after the sampling period has elapsed, the vibration of the optical fiber 202 is attenuated. The circular motion of the tip 202a on the XY approximate plane converges as the vibration of the optical fiber 202 is attenuated, and stops on the central axis AX after a predetermined time. Hereinafter, for convenience of explanation, a period from the end of the sampling period until the tip 202a stops on the central axis AX (more precisely, in order to guarantee the stop on the central axis AX, calculation required to stop) The period of time slightly longer than the above time) is referred to as a “braking period”. The period corresponding to one frame is composed of one sampling period and one braking period. In order to shorten the braking period, the reverse torque may be applied to the biaxial actuator 204C in the initial stage of the braking period to positively apply the braking torque.

光ファイバ202の先端202aの前方には、対物光学系204Dが設置されている。対物光学系204Dは、複数枚の光学レンズで構成されており、図示省略されたレンズ枠を介して内筒204Bに保持されている。そのため、レンズ枠に保持された光学レンズ群は、外筒204Aの内部を内筒204Bと一体となってZ方向にスライドする。また、外筒204Aの最先端(すなわち対物光学系204Dの前方)には、カバーガラス205が保持されている。   An objective optical system 204D is installed in front of the tip 202a of the optical fiber 202. The objective optical system 204D includes a plurality of optical lenses, and is held by the inner cylinder 204B via a lens frame (not shown). Therefore, the optical lens group held by the lens frame slides in the Z direction integrally with the inner cylinder 204B inside the outer cylinder 204A. A cover glass 205 is held at the forefront of the outer cylinder 204A (that is, in front of the objective optical system 204D).

内筒204Bの基端面と外筒204Aの内壁面との間には、圧縮コイルばね204E及び形状記憶合金204Fが取り付けられている。圧縮コイルばね204Eは、自然長からZ方向に初期的に圧縮狭持されている。形状記憶合金204Fは、Z方向に長尺な棒形状を持ち、常温下で外力が加わると変形して、一定温度以上に加熱されると形状記憶効果で所定の形状に復元する性質を有している。形状記憶合金204Fは、形状記憶効果による復元力が圧縮コイルばね204Eの復元力より大きくなるように設計されている。走査ドライバ210は、サブCPU206が指定した設定値に応じたドライブ信号を生成して、形状記憶合金204Fを通電し加熱して伸縮量を制御する。形状記憶合金204Fは、伸縮量に応じて内筒204Bを光ファイバ202ごとZ方向に進退させる。   A compression coil spring 204E and a shape memory alloy 204F are attached between the base end surface of the inner cylinder 204B and the inner wall surface of the outer cylinder 204A. The compression coil spring 204E is initially compressed and sandwiched in the Z direction from the natural length. The shape memory alloy 204F has a long bar shape in the Z direction, deforms when an external force is applied at room temperature, and has a property of restoring to a predetermined shape by a shape memory effect when heated to a certain temperature or higher. ing. The shape memory alloy 204F is designed such that the restoring force due to the shape memory effect is larger than the restoring force of the compression coil spring 204E. The scan driver 210 generates a drive signal corresponding to the set value designated by the sub CPU 206, and energizes and heats the shape memory alloy 204F to control the expansion / contraction amount. The shape memory alloy 204F advances and retracts the inner tube 204B in the Z direction together with the optical fiber 202 according to the amount of expansion and contraction.

光ファイバ202の先端202aを射出した励起光は、対物光学系204Dおよびカバーガラス205を透過して被写体の表面又は表層でスポットを形成する。スポット形成位置は、点光源である先端202aの進退に応じてZ軸方向に変位する。すなわち、共焦点光学ユニット204は、二軸アクチュエータ204Cによる先端202aのXY近似面上の周期的な円運動とZ方向の進退を併せることで、被写体を三次元走査する。   The excitation light emitted from the tip 202a of the optical fiber 202 is transmitted through the objective optical system 204D and the cover glass 205 to form a spot on the surface or surface layer of the subject. The spot formation position is displaced in the Z-axis direction in accordance with the advance / retreat of the tip 202a, which is a point light source. That is, the confocal optical unit 204 scans the subject three-dimensionally by combining the periodic circular motion of the tip 202a on the XY approximate plane by the biaxial actuator 204C and the advance and retreat in the Z direction.

光ファイバ202の先端202aは、対物光学系204Dの前側焦点位置に配置されているため、共焦点ピンホールとして機能する。先端202aには、励起光により励起された被写体の散乱成分(蛍光)のうち先端202aと光学的に共役な集光点からの蛍光のみが入射する。蛍光は、光ファイバ202を伝送後、光コネクタ152を通過して光分波合波器104に入射する。光分波合波器104は、入射した蛍光を光源102から射出される励起光と分離して光ファイバ112に導く。蛍光は、光ファイバ112を伝送して受光器114で検出される。受光器114は、微弱な光を低ノイズで検出するため、例えば光電子増倍管等の高感度光検出器としてもよい。   Since the tip 202a of the optical fiber 202 is disposed at the front focal position of the objective optical system 204D, it functions as a confocal pinhole. Of the scattering component (fluorescence) of the subject excited by the excitation light, only the fluorescence from the condensing point optically conjugate with the tip 202a is incident on the tip 202a. The fluorescence is transmitted through the optical fiber 202, passes through the optical connector 152, and enters the optical demultiplexer / multiplexer 104. The optical demultiplexer / multiplexer 104 separates the incident fluorescence from the excitation light emitted from the light source 102 and guides it to the optical fiber 112. The fluorescence is transmitted through the optical fiber 112 and detected by the light receiver 114. The light receiver 114 may be a high-sensitivity photodetector such as a photomultiplier tube in order to detect weak light with low noise.

受光器で検出された検出信号は、映像信号処理回路116に入力する。映像信号処理回路116は、CPU108の制御下で動作して、検出信号を一定のレートでサンプルホールド及びAD変換してデジタル検出信号を得る。ここで、イメージング期間中の光ファイバ202の先端202aの位置(軌跡)が決まると、当該位置に対応する観察領域(走査領域)中のスポット形成位置、当該スポット形成位置からの戻り光を検出してデジタル検出信号を得る信号取得タイミングがほぼ一義的に決まる。本実施形態においては、予め、校正治具等を用いた実測結果を参考に信号取得タイミングからスポット形成位置が推定され、推定位置に対応する画像上の位置が決定されている。CPUメモリ110には、決定された信号取得タイミングと画素位置(画素アドレス)とを関連付けたリマップテーブルが格納されている。   The detection signal detected by the light receiver is input to the video signal processing circuit 116. The video signal processing circuit 116 operates under the control of the CPU 108 to obtain a digital detection signal by sample-holding and AD converting the detection signal at a constant rate. Here, when the position (trajectory) of the tip 202a of the optical fiber 202 during the imaging period is determined, the spot forming position in the observation region (scanning region) corresponding to the position and the return light from the spot forming position are detected. Thus, the signal acquisition timing for obtaining the digital detection signal is almost uniquely determined. In the present embodiment, the spot formation position is estimated from the signal acquisition timing in advance with reference to the actual measurement result using a calibration jig or the like, and the position on the image corresponding to the estimated position is determined. The CPU memory 110 stores a remapping table that associates the determined signal acquisition timing with the pixel position (pixel address).

映像信号処理回路116は、リマップテーブルを参照して、各デジタル検出信号により表現される点像の画素アドレスへの割り当てを信号取得タイミングに応じて行う。以下、説明の便宜上、上記の割り当て作業をリマッピングと記す。映像信号処理回路116は、リマッピング結果に従って、各点像の空間的配列によって構成される画像の信号を画像メモリ118にフレーム単位でバッファリングする。バッファリングされた信号は、所定のタイミングで画像メモリ118から映像信号出力回路120に掃き出されて、NTSC(National Television System Committee)やPAL(Phase Alternating Line)等の所定の規格に準拠した映像信号に変換されてモニタ300に出力される。モニタ300の表示画面には、高倍率かつ高解像度の被写体の三次元共焦点画像が表示される。   The video signal processing circuit 116 refers to the remapping table and assigns the point image represented by each digital detection signal to the pixel address according to the signal acquisition timing. Hereinafter, for convenience of explanation, the above assignment work is referred to as remapping. The video signal processing circuit 116 buffers an image signal constituted by a spatial arrangement of each point image in the image memory 118 according to the remapping result in a frame unit. The buffered signal is swept from the image memory 118 to the video signal output circuit 120 at a predetermined timing, and the video signal conforms to a predetermined standard such as NTSC (National Television System Committee) or PAL (Phase Alternating Line). To be output to the monitor 300. On the display screen of the monitor 300, a three-dimensional confocal image of a subject with high magnification and high resolution is displayed.

続いて、第一実施形態における共焦点光学ユニット204の先端部の構造について、図4を参照して説明する。図4は、共焦点光学ユニット204の先端部の構造を示す拡大図である。図4に示すように、共焦点光学ユニット204の先端面には、カバーガラス205が取り付けられている。本実施形態のカバーガラス205は、共焦点光学ユニット204の先端面となる凸面205Aと、凸面205Aの周囲に形成される凹面205Bとからなる凸型の断面形状を有する円形のガラスであり、外筒204Aの内側から取り付けられている。   Next, the structure of the tip of the confocal optical unit 204 in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged view showing the structure of the tip of the confocal optical unit 204. As shown in FIG. 4, a cover glass 205 is attached to the front end surface of the confocal optical unit 204. The cover glass 205 of the present embodiment is a circular glass having a convex cross-sectional shape composed of a convex surface 205A serving as the tip surface of the confocal optical unit 204 and a concave surface 205B formed around the convex surface 205A. It is attached from the inside of the tube 204A.

凸面205Aは、外筒204Aの開口部の内径と略同じ外径を有し、外筒204Aの開口部を塞ぐよう配置される面である。観察の際には、光ファイバ202の先端202aを射出した励起光が、凸面205Aを通過する。また、凸面205Aは、外筒204Aの先端面よりも突出するよう形成されており、観察の際には、凸面205Aが直接被写体(器官の内壁など)に接触する。そのため、凸面205Aは、滑らかな研磨面とされる。   The convex surface 205A is a surface that has an outer diameter that is substantially the same as the inner diameter of the opening of the outer cylinder 204A and is arranged to close the opening of the outer cylinder 204A. At the time of observation, the excitation light emitted from the tip 202a of the optical fiber 202 passes through the convex surface 205A. Further, the convex surface 205A is formed so as to protrude from the distal end surface of the outer cylinder 204A, and the convex surface 205A directly contacts a subject (such as an inner wall of an organ) during observation. Therefore, the convex surface 205A is a smooth polished surface.

また、凹面205Bは、凸面205Aよりも一段低く、かつ凸面205Aと平行に形成される面である。本実施形態では、凹面205Bに接着材を塗布し、外筒204Aの先端部内壁における保持部204Gと当接させることで、カバーガラス205が外筒204Aに固定される。そのため、凹面205Bは、接着強度が高くなるよう、表面に微細な凹凸が形成されるスリ面とされる。   The concave surface 205B is a surface that is one step lower than the convex surface 205A and formed in parallel with the convex surface 205A. In the present embodiment, the cover glass 205 is fixed to the outer cylinder 204A by applying an adhesive to the concave surface 205B and bringing it into contact with the holding part 204G on the inner wall of the distal end portion of the outer cylinder 204A. Therefore, the concave surface 205B is a slit surface on which fine irregularities are formed on the surface so as to increase the adhesive strength.

上述のように、本実施形態では、カバーガラス205の接着面(凹面205B)を外筒204Aの内側(保持部204G)に設けることで、観察中に加わる衝撃を外筒204Aによって吸収することができ、カバーガラス205への衝撃を軽減することが可能となる。また、カバーガラス205が外側(すなわち被検者の体内)に脱落することも防止される。さらに、平面で形成される凹面205Bを接着材の塗布面とすることで、比較的容易に接着剤を塗布することができ、組立作業性も向上する。   As described above, in this embodiment, by providing the adhesive surface (concave surface 205B) of the cover glass 205 on the inner side (holding portion 204G) of the outer cylinder 204A, the impact applied during observation can be absorbed by the outer cylinder 204A. Thus, the impact on the cover glass 205 can be reduced. In addition, the cover glass 205 is prevented from falling outside (that is, the body of the subject). Furthermore, by using the concave surface 205B formed as a flat surface as an adhesive application surface, the adhesive can be applied relatively easily, and the assembly workability is improved.

続いて、第二実施形態における共焦点光学ユニット2041の先端部の構造について、図5を参照して説明する。図5は、共焦点光学ユニット2041の先端部の構造を示す拡大図である。本実施形態の共焦点光学ユニット2041は、保持部材206を備えること以外は、第一実施形態と略同様の構成となっている。そのため、同じ構成部材に対しては、同じ参照番号が付される。   Next, the structure of the tip of the confocal optical unit 2041 in the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged view showing the structure of the tip of the confocal optical unit 2041. The confocal optical unit 2041 of this embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment except that the holding member 206 is provided. Therefore, the same reference numerals are given to the same constituent members.

図5に示されるように、共焦点光学ユニット2041の先端には、第一の実施形態と同様にカバーガラス205が取り付けられている。カバーガラス205の形状、凸面205Aおよび凹面205Bの構成、ならびに外筒2041Aへの取り付けは、第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。本実施形態では、さらに、カバーガラス205を内側(対物光学系204D側)から外側(被写体側)へ押さえて、外筒2041Aとの間で保持するための保持部材206を備えている。保持部材206は、外周面にねじ部206Aを備える環状のねじ部材である。また、本実施形態では、外筒2041Aの内周面にもねじ部2041Sが形成されており、これらのねじ部を締め付けることにより、カバーガラス205が保持される。これにより、カバーガラス205が強固に固定されるとともに、カバーガラス205のZ方向における動きが抑制される。   As shown in FIG. 5, a cover glass 205 is attached to the tip of the confocal optical unit 2041 as in the first embodiment. Since the shape of the cover glass 205, the configuration of the convex surface 205A and the concave surface 205B, and the attachment to the outer cylinder 2041A are the same as in the first embodiment, the description thereof is omitted. In the present embodiment, a holding member 206 is further provided to hold the cover glass 205 from the inner side (objective optical system 204D side) to the outer side (subject side) and hold it with the outer cylinder 2041A. The holding member 206 is an annular screw member having a screw portion 206A on the outer peripheral surface. Further, in the present embodiment, screw portions 2041S are also formed on the inner peripheral surface of the outer cylinder 2041A, and the cover glass 205 is held by tightening these screw portions. Thereby, the cover glass 205 is firmly fixed, and the movement of the cover glass 205 in the Z direction is suppressed.

本実施形態では、第一実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、保持部材206を備えることで、カバーガラス205をより確実に固定することができる。また、カバーガラス205の外側への脱落だけでなく、内側への脱落も防止することが可能となる。   In the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the cover glass 205 can be more reliably fixed by providing the holding member 206. Further, it is possible to prevent not only the cover glass 205 from dropping to the outside but also the inside from falling off.

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。まず、上記実施形態は、走査型共焦点内視鏡に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、先端部にカバーガラスを備えるその他の内視鏡にも本発明を適用することが可能である。   The above is the description of the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. First, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a scanning confocal endoscope has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to other endoscopes including a cover glass at a distal end portion. The invention can be applied.

また、上記実施形態では、外筒204Aの内壁に直接カバーガラス205を取り付ける構造としたが、カバーガラス205を取り付けるための保持枠を外筒204A内に別途備えることも可能である。   In the above embodiment, the cover glass 205 is directly attached to the inner wall of the outer cylinder 204A. However, a holding frame for attaching the cover glass 205 may be separately provided in the outer cylinder 204A.

1 走査型共焦点内視鏡システム
100 システム本体
102 光源
104 光分波合波器
106 ダンパ
108 CPU
110 CPUメモリ
112 光ファイバ
114 受光器
116 映像信号処理回路
118 画像メモリ
120 映像信号出力回路
200 共焦点プローブ
202 光ファイバ
204、2041 共焦点光学ユニット
205 カバーガラス
206 サブCPU
208 サブメモリ
210 走査ドライバ
1 Scanning Confocal Endoscope System 100 System Main Body 102 Light Source 104 Optical Demultiplexer / Multiplexer 106 Damper 108 CPU
110 CPU memory 112 Optical fiber 114 Light receiver 116 Video signal processing circuit 118 Image memory 120 Video signal output circuit 200 Confocal probe 202 Optical fibers 204 and 2041 Confocal optical unit 205 Cover glass 206 Sub CPU
208 Sub memory 210 Scan driver

Claims (7)

外筒と、
前記外筒内に配置され、体腔内に光を照射して画像を取得する画像取得手段と、
前記外筒の内側から該外筒の先端部に取り付けられるカバーガラスと、を備え、
前記カバーガラスは、内視鏡の先端面となる凸面と、該凸面よりも低くかつ該凸面と平行に形成される凹面とからなる、凸型の断面形状を有し、
前記凹面は、前記カバーガラスを前記外筒に固定するための接着面であることを特徴とする、内視鏡。
An outer cylinder,
An image acquisition means arranged in the outer cylinder, for acquiring an image by irradiating light into a body cavity;
A cover glass attached to the tip of the outer cylinder from the inside of the outer cylinder,
The cover glass has a convex cross-sectional shape composed of a convex surface that is a distal end surface of an endoscope and a concave surface that is lower than the convex surface and formed in parallel with the convex surface,
The endoscope, wherein the concave surface is an adhesive surface for fixing the cover glass to the outer cylinder.
前記凸面は研磨面であり、前記凹面はスリ面であることを特徴とする、請求項1に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 1, wherein the convex surface is a polished surface and the concave surface is a slit surface. 前記凸面は、前記外筒の先端面よりも突出することを特徴とする、請求項1または2に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 1, wherein the convex surface protrudes more than a front end surface of the outer cylinder. 前記カバーガラスを前記外筒との間で保持する保持部材をさらに備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の内視鏡。   The endoscope according to any one of claims 1 to 3, further comprising a holding member that holds the cover glass with the outer cylinder. 前記保持部材は、外周面にねじ部が形成される環状のねじ部材であることを特徴とする、請求項4に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 4, wherein the holding member is an annular screw member in which a thread portion is formed on an outer peripheral surface. 前記画像取得手段は、共焦点画像を取得するための共焦点光学ユニットであることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の内視鏡。   The endoscope according to any one of claims 1 to 5, wherein the image acquisition unit is a confocal optical unit for acquiring a confocal image. 前記画像取得手段は、入射端に入射する前記光を出射端まで導光し、該出射端から被写体に出射する光ファイバを含み、
前記内視鏡は、さらに、前記光ファイバの出射端から出射される前記光が被写体上を走査するよう前記光ファイバの出射端を駆動させる光ファイバ走査手段を備えることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の内視鏡。
The image acquisition means includes an optical fiber that guides the light incident on the incident end to the exit end and exits the exit end to the subject.
The endoscope further includes an optical fiber scanning unit that drives the emission end of the optical fiber so that the light emitted from the emission end of the optical fiber scans on a subject. The endoscope according to any one of 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016096852A (en) * 2014-11-18 2016-05-30 オリンパス株式会社 Optical scanning observation system

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