JP2004144926A - 光学像取り込み装置 - Google Patents
光学像取り込み装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004144926A JP2004144926A JP2002308687A JP2002308687A JP2004144926A JP 2004144926 A JP2004144926 A JP 2004144926A JP 2002308687 A JP2002308687 A JP 2002308687A JP 2002308687 A JP2002308687 A JP 2002308687A JP 2004144926 A JP2004144926 A JP 2004144926A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- light
- deflection angle
- optical
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
【課題】振れ角を一定に制御して、画像生成を可能とする光学像取り込み装置を提供する。
【解決手段】光走査プローブには光源からの光を伝送する光ファイバ4が挿通されており、この先端面4aから出射される光は固定ミラー15で反射された後、スキャンミラーデバイス16おける振れ角が可変されるミラー部17で反射されて、集光レンズ18を経て被検体側に2次元的に走査され、その際スキャンミラーデバイス16の背面側に配置した光ファイバ29から出射される光をミラー部17の背面に照射してその反射光のスポットをミラー部17に対向する基板面に設けたPSDセンサにより受光して、そのスポットの位置を検出ことにより振れ角を検出可能にし、振れ角を一定に制御する等した。
【選択図】 図2
【解決手段】光走査プローブには光源からの光を伝送する光ファイバ4が挿通されており、この先端面4aから出射される光は固定ミラー15で反射された後、スキャンミラーデバイス16おける振れ角が可変されるミラー部17で反射されて、集光レンズ18を経て被検体側に2次元的に走査され、その際スキャンミラーデバイス16の背面側に配置した光ファイバ29から出射される光をミラー部17の背面に照射してその反射光のスポットをミラー部17に対向する基板面に設けたPSDセンサにより受光して、そのスポットの位置を検出ことにより振れ角を検出可能にし、振れ角を一定に制御する等した。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査手段により光を被検体側に走査し、その戻り光を受光して画像を生成する光学像取り込み装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光走査手段により光を被検体側に走査し、その戻り光を受光して画像を生成する光学像取り込み装置の従来例として、例えば特開平11−84250号公報がある。
この従来例では、スキャンミラーにより光走査を行い、顕微鏡画像を得るものである。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−84250号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振れ角を一定に制御するための検出手段を設けていないため、確実に所定の振れ角で走査できない欠点がある。また、所定の振れ角で走査していない場合にも画像の生成をしてしまう欠点がある。
【0005】
(発明の目的)
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、振れ角を一定に制御して、画像生成を可能とする光学像取り込み装置を提供することを目的とする。
また、画像化可能でないしきい値以下の振れ角の場合には、光源の発光等を停止して光源の寿命を長くできる光学像取り込み装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
被検体に照射するための光を発生する光源と、
光源からの光を集光出射するための集光手段と、
上記集光手段によって被検体側に集光された焦点を上記集光手段の光軸と直交する方向に走査する光走査手段と、
上記被検体からの戻り光を検出する光検出手段と、
を有する光学像取り込み装置において、
上記光走査手段がスキャンミラーデバイスであり、
上記ミラーデバイスに一体に形成された振れ角を変化できるミラー部と、
ミラー部の振れ角を検出する手段と、
を具備したことにより、ミラー部の振れ角を検出する手段の出力信号でスキャンミラーデバイスの駆動手段を制御することにより、ミラー部の振れ角を一定に制御等することを可能とした。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1ないし図4は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は第1の実施の形態の光学像取り込み装置の全体構成を示し、図2は光走査プローブの先端側の構成を示し、図3はミラーデバイスのミラー部周辺の構造及びPSDセンサを示し、図4は光走査プローブが挿通される内視鏡を示す。
【0008】
図1に示すように本発明の第1の実施の形態の光学像取り込み装置1は、レーザ光等の光を発生する光源2と、この光を伝達する光ファイバ3a、3bと、この光ファイバ3bと接続された光ファイバ4によりその先端側に伝送される光走査プローブ5と、この光走査プローブ5によりその先端側の光走査光学系6を経て被検体7側に光が走査され、その戻り光を受光して、往路とは逆の光路を経て光ファイバ3b側に伝送し、光カプラ8により他方の光ファイバ3c側に導光される光を受光することにより、光学情報を取り込んで画像化する手段とを備えている。なお、光ファイバ3dに関しては、その端部での反射が少なくなるように閉鎖等されている。
【0009】
光ファイバ3cに導光された光は光ディテクタ9で受光され、光電変換して、ADコンバータ11に出力する。このADコンバータ11によりアナログ信号から変換されたデジタル信号はパーソナルコンピュータ(以下、PCと略記)12に取り込まれ、画像化する信号処理が行われ、映像信号としてディスプレイ13に出力され、ディスプレイ13の表示面には光走査光学系6による光走査で得られた戻り光による画像が表示される。
【0010】
図2は光走査プローブ5の先端側の光走査光学系6の構成を示す。
光ファイバ4により伝送された光は、微小サイズの先端面4aから出射され、対向配置された固定ミラー15により反射され、この反射光側に対向配置されたスキャンミラーデバイス(以下、単にミラーデバイスと略記)16におけるミラー部17で反射され、この反射光側に配置された開口数の大きい集光レンズ18に入射され、集光されて被検体7側に照射される。
【0011】
ミラーデバイス16は駆動信号線19により、図1に示す光走査駆動手段21から駆動信号が印加され、この駆動信号によりミラー部17はそのミラー面の振れ角が2次元的に変化するように傾動駆動され、それに伴って集光レンズ18に入射される光ビームがこの集光レンズ18の光軸Oと直交する方向に2次元的に走査され、従って集光レンズ18を経て被検体7側に照射される光も2次元的に走査される。
【0012】
この場合、被検体7側に集光される光は焦点22位置でスポット状にフォーカスし、この焦点22位置で反射された光は逆の光路をたどり、光ファイバ4の微小サイズの先端面4aに入射される。そして、焦点22以外の位置での反射光は光ファイバ4の先端面4aには入射されない。
【0013】
つまり、光ファイバ4の先端面4aは、固定ミラー15,ミラーデバイス16、集光レンズ18により構成される光走査光学系6に関して焦点22と共焦点或いはこれに近い関係となっている。
なお、図1に示すようにPC12は光走査駆動手段21により光走査駆動の動作を制御する。
また、本実施の形態では、光走査光学系6部分には、図2及び図3(A)に示すように光走査光学系6におけるミラー振れ角の検出手段25が設けてある。
【0014】
ミラーデバイス16にはその板面の中央部分に直交する方向のヒンジ26となる部分を残してエッチング等してジンバル構造のミラー部17が形成され、その上面或いは表面は図2に示すように光ファイバ4からの光を反射して走査するのに利用される。
【0015】
この場合、対のヒンジ26(図3において、対となる他方のヒンジは紙面に垂直方向にある)の両側のミラー部17とこれに対向する基板27とは電極の機能を有する。例えばミラー部17に対向する基板27の面積の大半はN型のGNDで、ミラー部17を静電引力で駆動する対向電極となり、ミラー部17との間に正弦波或いは鋸歯状波等の駆動信号を印加することにより、図3(A)の実線の状態から点線で示す状態にミラー部17が傾動される。
【0016】
また、図5等で示すように、上記ヒンジ26と直交する方向にも対のヒンジが設けてあり、そのヒンジの両側方向にもミラー部17は傾動される。つまり、ミラー部17は、図2の集光レンズ18の光軸Oと直交する方向に2次元的に傾動され、従ってこのミラー部17で反射され、集光レンズ18により集光される光は光軸Oと直交する方向に2次元的に走査される。
【0017】
本実施の形態では、図2及び図3(A)に示すようにミラー部17の中央部分に対向する基板27の中央に孔28が設けられ、光ファイバ29等からの光をこの孔28を通してミラー部17の背面(裏面)に導光し、ミラー部17の裏面中央で反射させるようにしている。
【0018】
また、このミラー部17の裏面でその中央付近に対向する基板27のN型半導体部分にはP拡散によりPN接合部分が形成され、PSDセンサ30が設けてある。図3(B)はPSDセンサ30及びその4端子31を示す。
【0019】
図3(B)に示すようにPSDセンサ30は四方向に延びる4端子31と接続され、使用時にはP側の4端子31に同じ電圧で逆デバイスをかけると共に、端子間の電流値をセンサ信号線32を介して光走査駆動手段21はモニタする。
【0020】
例えば駆動信号の印加により、ミラー部17が傾くと、その背面での反射光が中央からずれ、その反射光がPSDセンサ30に当たる光スポットP1の位置が中央から周辺側にずれ、その当たった部分で発生した電荷は光スポットP1に近い端子側に多く流れ込むので、この電流比からミラー部17の傾き角(振れ角)を検出することができる。
【0021】
なお、図3の場合には光スポットP1が当たる位置は、ヒンジ26で保持された部分の両側方向つまり、左右方向に変化するが、実際にはミラー部17は第2の実施の形態で説明するように、このミラー部17の外側部分がさらに別のヒンジにより傾動自在に保持され、従ってミラー部17は2次元的に傾動される。
【0022】
つまり、図3(A)における紙面垂直方向にも傾動されるので、光スポットP1が当たる位置は図3(B)における上下方向にも変化する。そして、その変化もこのPSDセンサ30により検出できる。
【0023】
センサ信号線32によりPSDセンサ30の出力信号は走査駆動手段21に伝送され、この走査駆動手段21内で一定の振れ角の場合に相当する基準の値と比較して、その誤差信号により駆動信号出力手段となる駆動信号を増幅するゲインコントロールアンプのゲイン制御を行う。
【0024】
このゲインコントロールアンプから駆動信号線19を経てミラーデバイス16側に印加される駆動信号の振幅を自動制御し、ミラー部17の振れ角が一定の振れ角となるように制御する。そして、ミラー部17が一定の振れ角の状態、換言すると光走査光学系6により走査範囲が一定の走査範囲となる状態で画像を取り込む状態を維持するように自動制御する。
【0025】
このセンサ信号線32によりPSDセンサ30の出力信号は光源2にも送られ、予め設定されたしきい値、つまり2次元画像化するまでもないような小さな振れ角以下の場合には、光源2による光の発光を停止し、無駄に光の照射を行わないようにすることにより、光源2を形成するレーザダイオードの寿命を長くできるようにしている。
【0026】
なお、センサ信号線32によりPSDセンサ30の出力信号を走査駆動手段21と光源2とに伝送しているが、例えば走査駆動手段21に伝送し、ここで予め設定した(2次元画像化するまでもないような小さな振れ角か否かを判断する基準の)第1のしきい値を越えるか否かを判断すると共に、この第1のしきい値より大きい場合には、一定の振れ角となるように制御する第2のしきい値と比較してその誤差信号で駆動信号の振幅を制御するようにしても良い。
【0027】
この場合、第1のしきい値以下の場合には、走査駆動手段21から光源2に、光源2の発光を停止させる信号を伝送線で伝送して、その発光を停止させるようにしても良い。
【0028】
このように本実施の形態では、走査駆動手段21等は振れ角検出手段25を形成するPSDセンサ30からの出力信号をモニタし、2次元画像化するか否かの基準となりしきい値以下の振れ角か否かを判断して、その判断結果により、しきい値以下の振れ角の場合には光源2の発光を停止し、2次元画像化が可能な程度の振れ角が検出された場合には一定の振れ角となるように、駆動信号の振幅を自動制御するようにして、一定の走査範囲の画像(つまり、一定の倍率の画像)を表示したり、PC12内でその画像を保存したりできるようにしている。
【0029】
また、図4に示すように光走査プローブ5は細長で可撓性を有するシース34で覆われており、内視鏡35のチャンネル内に挿入可能である。内視鏡35は細長の挿入部36と、この挿入部36の後端に設けられた操作部37とを有し、操作部37の前端付近には挿入部36内部に設けられたチャンネルに連通する処置具挿入口38が設けてあり、光走査プローブ5を挿入することができる。
【0030】
そして、内視鏡35による観察下で、病変組織か否かを調べたいような場合には、チャンネルの先端から光走査プローブ5の先端側を突出し、調べたい被検体7の表面近くに先端面を設定して光走査プローブ5により光走査を行い、この光走査した信号を取り込み、画像化することで、病変組織などを拡大観察して顕微鏡画像を得ることができるようにしている。
【0031】
このような構成の第1の実施の形態によれば、光走査プローブ5の先端部内部に設けた光走査光学系6を形成するミラーデバイス16におけるミラー部17の振れ角(傾き角)をPSDセンサ30により検出するようにしているので、画像化が可能な程度にミラー部17が振れる場合には、一定の振れ角で振れるように制御し、その振れ角に同期して被検体7からの戻り光に基づいて画像化の処理を行い、ディスプレイ13に画像化された画像を表示する。
【0032】
一方、ミラー部17が画像化するまでもない小さな振れ角か、振れていないで停止しているような場合には、光源2の発光を停止させることにより、実質的に画像化しても意味がない、或いは画像化できない状態での無駄な光の発生を停止し、光源2の寿命が低下するのを防止できる。
【0033】
従って、本実施の形態によれば、光走査による光走査画像を一定の振れ角、つまり所定の走査範囲を走査する状態で、安定して得ることができ、診断する場合に非常に有効となると共に、画像化できないような振れ角以下の状態では光源2の発光停止することにより、光源2の寿命を長くすることができる。
【0034】
(第2の実施の形態)
図5は本発明の第2の実施の形態におけるミラーデバイス41の正面図を示す。
このミラーデバイス41は、ヒンジ26a,26aで傾動自在に保持されたミラー外枠部(ジンバルリング)42の内側にさらに上記ヒンジ26a,26aと直交する方向のヒンジ26b、26bで傾動自在に(内側)ミラー部17が保持されている。
【0035】
そして、ミラー外枠部42は駆動信号で非共振で駆動され、その内側のミラー部17は共振駆動で駆動されることにより、ミラー部17で反射される光を2次元的に走査(傾動走査)する。
【0036】
本実施の形態では、図6(A)に拡大して示すように共振駆動されるミラー部17における例えばヒンジ26aに近い部分の周縁付近の表面にはポリシリコン等により形成した歪みゲージ44が設けてある。
【0037】
図6(B)に示すように、この歪みゲージ44は重り45をミラー部17の半径方向に突出させた端部に配置してその近傍の歪みゲージ部分に働く加速度を検出する加速度センサの機能を持つ。つまり、図6(B)の状態に対して図6(C)に示すようにミラー部17の端部に加速度が働くと、歪みゲージ44は伸び、その加速度を検出することができるようにしている。
この歪みゲージ44は、振れ角演算手段46に接続され、この振れ角演算手段46は以下のようにして振れ角を演算により算出する。
【0038】
この振れ角演算手段46の出力信号は図1の光走査駆動手段21と光源2に送られ、検出した振れ角により第1の実施の形態と同様に制御する。
次に本実施の形態における振れ角算出の作用を説明する。
【0039】
ミラー部17は駆動信号により駆動され、その駆動信号の角速度をω、時間をt とすると、そのミラー部17の傾きはAsinωtのように変化する。ここで、A は振幅を表している。
すると、ミラー部17の端部(周縁部)の速度は、前記傾きを微分した値、つまりA ωcosωtに比例した値となる。
また、ミラー端部で働く加速度は、さらに微分した値、つまりAω^2 sinωtに比例した値となる。
【0040】
以上の結果、端部に加速度センサとして機能する歪みゲージ44を取付け、その出力信号、つまり加速度情報を振れ角演算手段46に入力し、振れ角演算手段46では加速度情報を2回積分する演算を行い、振れ角を算出することにより、共振駆動の状態における振れ角を検出することができる。
そして、その検出した振れ角により、所定の振れ角の場合には光走査する状態を維持し、しきい値以下の振れ角の場合には光源2の発光を停止する。
【0041】
なお、上述の説明では、簡単化のため、共振駆動側のミラー部17の振れ角の検出を説明したが、非共振駆動によりミラー外枠部42を駆動する場合においても、歪みゲージを設けることにより、非共振駆動の駆動波形を数値的に参照して演算することにより、非共振駆動による振れ角を検出することもできる。
つまり、本実施の形態においても、第1の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0042】
(第3の実施の形態)
次に本発明の第3の実施の形態を説明する。図7は第3の実施の形態におけるミラーデバイス51に設けた振れ角検出機構52を示す。本実施の形態は(傾動される)ミラー部17とこれに対向する基板26との間の静電容量が両者の距離に応じて変化することを検出して振れ角を検出するものである。
【0043】
図3の場合と同様に、ミラー部17はヒンジ26で傾動自在に保持されている。そして、このヒンジ26を支点として傾動保持されるミラー部17における両端は容量検出手段53に接続され、グランド(GND)となる基板27との間の静電容量(以下Cと略記)を検出する構成にしている。
【0044】
ミラー部17(の電極)にはこれに対向するGNDとなる基板26との間に正弦波状の駆動信号を印加され、その間に働く静電引力によって駆動される。ミラー部17とGND(基板26)間の間隔が変化すれば、そのC成分の大きさが変わる。
【0045】
他方、両者に印加される駆動信号(駆動電圧)に、振幅の小さい高周波成分を加えても、その周波数がミラー部17の共振周波数よりも十分大きければ、ミラー部17の駆動に影響を与えない。
【0046】
そして、この高周波成分を利用すれば、C成分の大きさを測定することができ、よってミラー部17の変化量を測定することができる。つまり、容量検出手段は、上記高周波成分を透過するバンドパスフィルタを介してその高周波成分を取り込み、その取り込んだ高周波成分の電流(振幅)によりそのC成分を検出することができ、このC成分の値からミラー部17におけるヒンジ26の両側の実効距離或いは振れ角を算出することができる。
【0047】
図7の点線はミラー部17が傾いた状態を示し、その場合に基板27から離れた方(左側)では、Cが小さく算出され、他方ではCが大きく算出される。なお、図中のVa、Vbはミラー部17を傾かせるための電圧を示している。
そして、対向する実効面積をCで除することにより、距離に比例した値を算出することができ、振れ角を算出できる。
【0048】
なお、本実施の形態においても、ミラー部17部分のC成分の検出を説明したが、図5に示すようにミラー外枠部42側のC成分の検出により、2次元の振れ角を検出することもできる。
【0049】
本実施の形態によれば、ミラーデバイス51の構造を殆ど変更することなく、2次元的に振れ角を検出することができる。つまり、簡単な構成で第1の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0050】
(第4の実施の形態)
次に本発明の第4の実施の形態を説明する。図8(A)は第4の実施の形態におけるミラーデバイス41に設けた振れ角検出機構を示し、図8(B)はミラーデバイス41の断面を示す。
【0051】
この振れ角検出機構は図5に示したミラーデバイス41において、歪みゲージ44を設けないで代わりに櫛型電極57、58を設けたものであり、櫛型電極57、58は図7に示したような容量検出手段にそれぞれ接続される。
図8(B)は一方の櫛型電極57部分の構造を示す。なお、他方の櫛型電極58も同様の構成である。
【0052】
ミラー部17における例えばヒンジ26aに対向する部分のミラー外枠部42とその内側部分のミラー部17との間にはそれらの面に垂直な方向で小さな板片57a、57bが対向するように配置して、櫛型電極57が形成されている。
【0053】
そして、ミラー部17が傾動されて例えば図8(B)の点線で示すようにミラー部17が傾くと、櫛型電極57を構成する板片57a、57bの対向する面積部分が小さくなり、その面積に比例したC成分の値によりミラー部17の振れ角(傾動角)を算出することができる。
また、同様に櫛型電極58側においてもそのC成分の値によりミラー外枠部42の振れ角を算出することができる。
【0054】
本実施の形態による櫛歯電極57,58を採用した振れ角検出機構では、検出されるCの大きさは、振れ角にほぼ線形に比例するようにでき、振れ角を簡単かつ高精度で検出できる。
【0055】
また、駆動時において、変化するCの値が、例えば0からCの最大値まで変化するように設計できる。つまり、変化率を非常に大きく設計でき、検出精度を向上できる。その他は第1の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【0056】
(第5の実施の形態)
次に本発明の第5の実施の形態を説明する。図9(A)は第5の実施の形態におけるミラーデバイス41に設けた振れ角検出機構を示し、図9(B)はミラーデバイス41の断面を示す。
本実施の形態における振れ角検出機構は、図5において、ミラー部17に歪みゲージ44を設ける代わりに四角(或いは丸型)リング状のセンシングコイル61を設け、また図9(B)に示すようにミラーデバイス41の底面に永久磁石62を配置し、その磁束Bが上方に配置したセンシングコイル61を貫通するようにしている。
【0057】
また、センシングコイル61の両端は誘導起電力測定手段63に接続され、センシングコイル61で発生した誘導起電力を測定(検出)し、その誘導起電力からミラー部17の傾動角(振れ角)を算出できるようにしている。
【0058】
つまり、ミラー部17が共振駆動されると、ミラー部17の表面に設けたセンシングコイル61を貫通する磁束Bの値が変化し、その変化に応じてセンシングコイル61には誘導起電力が発生する。
【0059】
この誘導起電力(電圧)は誘導起電力測定手段63により測定され、その値によりミラー部17(のセンシングコイル61部分で)の角速度が検出でき、その積分量によってミラー部17の振れ角のモニタリングが可能となる。
なお、ミラー外枠部42側にもセンシングコイルを設けることにより、2次元的な振れ角の検出ができる。
【0060】
本実施の形態も比較的に簡単な構成で、振れ角を精度良く検出することができる。その他、第1の実施の形態と同様の効果を有する。
【0061】
(第6の実施の形態)
次に本発明の第6の実施の形態を説明する。図10は第6の実施の形態におけるミラーデバイス41に設けた振れ角検出機構を示す。
本実施の形態における振れ角検出機構は、図5において、ミラー部17に歪みゲージ44を設ける代わりに、2つのヒンジ26a、26b上にそれぞれ歪みゲージ71,72を設け、それぞれ抵抗変化測定手段73に接続し、歪みゲージ71,72によりヒンジ26a、26bがどれだけ曲げられたかを、曲げられた場合の抵抗変化で測定して、振れ角を検出できるようにしている。
【0062】
より具体的には一方のヒンジ26a上に取り付けた歪みゲージ71の両端は、振れ角センシング用の配線74を介して抵抗変化測定手段73に接続され、また他方のヒンジ26b上に取り付けた歪みゲージ72の両端は、振れ角センシング用の配線75を介して抵抗変化測定手段73に接続されている。
【0063】
また、ミラー部17におけるヒンジ26b、26bを結ぶ線の両側に形成されたミラーの機能を持つ電極76a、76bはミラー駆動線77a、77bにより走査駆動手段21に接続され、駆動信号が印加される。
また、ミラー外枠部42におけるヒンジ26a、26aを結ぶ線の両側に形成された電極78a、78bはミラー駆動線79a、79bにより走査駆動手段21に接続され、駆動信号が印加される。
【0064】
このように本実施の形態では、駆動信号線とミラー振れ角センシング用の配線とをそれぞれ設けた構成にしている。そして、抵抗変化測定手段73により、歪みゲージ71,72の抵抗変化を検出してミラー外枠部42及びミラー部17の振れ角を検出することができるようにしている。
【0065】
図11は変形例を示し、この変形例では駆動用配線とセンシング用の配線を兼用化したものである。
通常、静電駆動型のデバイスは、C成分はあるが、抵抗(以下、Rと略記)が殆ど無限大であるので電流は流れ続けない。よって、ここに並列に歪みゲージ(=R成分)をつけたとすると、歪みゲージの抵抗値変化量のみを駆動用配線から検出することが可能である。
【0066】
この原理により、図11に示すような構成にしている。つまり、ミラー部17の両電極76a、76bはミラー駆動及びセンシングを兼ねる配線80a、80bを介して抵抗変化測定と走査駆動を兼ねる抵抗変化測定&走査駆動手段81に接続される。
【0067】
また、ミラー外枠部42の両電極78a、78bもミラー外枠駆動及びセンシングを兼ねる配線82a、82bを介して抵抗変化測定と走査駆動を兼ねる抵抗変化&走査駆動手段81に接続される。
また、電極78a及び78bに接続された配線82a及び82bはヒンジ26a上に設けた歪みゲージ71の一端及び他端に接続され、この歪みゲージ71の抵抗を抵抗変化測定&走査駆動手段81により検出できるようにしている。
【0068】
また、電極76aに接続された配線80aはヒンジ26b上に設けた歪みゲージ72の一端に接続され、この歪みゲージ72の他端は電極76bからヒンジ26b上に延出した配線部分に接続され、この歪みゲージ72の抵抗を抵抗変化測定&走査駆動手段81により検出できるようにしている。
本変形例によれば、より簡単な構成で2次元的に振れ角の検出ができる。その他、第1の実施の形態と同様の効果を有する。
【0069】
(第7の実施の形態)
次に本発明の第7の実施の形態を説明する。図12(A)は第7の実施の形態における光走査光学系6に設けた振れ角検出機構を示す。
本実施の形態ではミラー部17の振れ角の範囲をこれまでより大きくし、集光レンズ18の有効径外にも光が当たるタイミングを作る。画像の取得はレンズ有効径内に光が収まるミラー振れ角の範囲で行い、それ以上の振れ角で有効径外に光があたるタイミングを用いて振れ角の検出や校正を行うようにしたものである。
【0070】
本実施の形態における振れ角検出機構は、集光レンズ18におけるミラーデバイス16に対向する背面側におけるレンズ有効径の外になる部分にPD(=フォトダイオード)85を設置している。そして、PD85の出力から、ミラー部17によりPD85に光を当てる角度まで振れたことが分かる。これとその時の駆動電圧から、電圧・振れ角の関係を校正できる。
【0071】
なお、PD85はミラー部17により2次元的な走査方向にそれぞれ複数配置されている(図12(A)における紙面垂直方向にも2つ配置されている)。
【0072】
なお、その他の部分は図2で説明した構成と同様である。本実施の形態によれば、簡単な構成で2次元的に振れ角の検出ができる。その他、第1の実施の形態と同様の効果を有する。
【0073】
図12(B)は第1変形例を示す。図12(B)では、レンズ有効径外に反射鏡(ミラー)86を設けたものである。図12(A)の場合と同様にミラー部17により走査された光が有効径外まで大きく振れると、この光はミラー86によって反射し、ミラー部17→固定ミラー15の順に反射して光ファイバ4に戻る。この時の戻り光は、生体観察による後方散乱光に比べてはるかに強度が強いため、ミラー部17の振れ角信号として取り出すことができ、振れ角検出ができる。
【0074】
図13(A)は、第2変形例を示す。
実際のプローブ内は高密度実装が行われており、狭い。集光レンズ18とミラーデバイス16の間には、それぞれの位置関係を固定するためのスペーサが設置される。
【0075】
そこで本変形例では図13(A)に示すように集光レンズ12を固定するスペーサ87の内周側にPDを設置したものである。ここでのPDは多機能集積薄膜(Multi−function Integrated Film、以下MIFと略記)88と呼ばれるもので、ポリイミドフィルムからなる可撓性配線と一体に、数μmオーダーまで薄膜化されたシリコンデバイスを形成することができる。この構成は例えば特開平7−86551号公報に開示されている。
【0076】
複数の薄膜化シリコンデバイスを一つのポリイミド配線上に一体形成することもできる。シリコンが薄いため、ある程度の曲面なら薄膜化シリコン部分も貼ることができ、また、小さなPDを複数並べることもできるので、いずれかの方法によってスペーサ87の内面への実装も可能となる。この場合もほぼ同様の効果を得ることができる。
【0077】
図13(B)は第3変形例を示す。
本変形例では、観察のための光(λ1、ただしSLD(超高輝度発光ダイオード)等の様に波長に帯域を持っている場合もある)の他に、駆動状態観察のための光(λ2)を入射させた例である。集光レンズ18の表面には波長λ1の光へ対応するための反射防止膜(ARコート)91が形成されている。
【0078】
しかしながら、波長の違うλ2の光には、ARコート91の反射機能が小さく、レンズ表面で反射されたλ2の光はある程度、光ファイバ4に戻り、プローブ外部から検出することができる。よって共振周波数や非共振周波数を確認することができる。
【0079】
この変形例の画像取り込み装置1Bの構成を図14に示す。この画像取り込み装置1Bは図1の画像取り込み装置1において、波長λ1の光を発生する光源2の他に波長λ2の光を発生する光源92が設けられ、光源2,92の光は光ファイバ3e、3fにそれぞれ入射され、光カプラ93で混合されて光ファイバ3a側に導光される。なお、光ファイバ3gは光ファイバ3dと同様にその端部での反射光が小さくなるように閉鎖されている。
【0080】
上記光ファイバ3aに導光された光は、光走査プローブ5B内に挿通された光ファイバ4を経て図13(B)に示した光走査光学系6側に伝送され、被検体7側に照射される。なお、この光走査プローブ5Bは図1の光走査プローブ5と振れ角検出手段の構成が異なるのみである。
【0081】
被検体7側での戻り光や、レンズ表面での反射光は、往路の逆をたどり、その一部が光ファイバ3cを経てダイクロイックプリズム94により、反射光と透過光に分離される。反射された波長λ1の光は光ディテクタ9で受光される。
【0082】
一方、透過した波長λ2の光は光ディテクタ95で受光され、光電変換された信号は動作状態判定手段96に入力され、動作状態判定手段96はその判定結果により光源2,92の動作を制御する。その他の構成は図1と同じ構成であり、その説明を省略する。
【0083】
動作状態判定手段96は、ミラー部17が傾動された場合には、波長λ2の光が周期的に検出され、その場合には、光源2,92の発光の動作状態を維持する。一方、ミラー部17が傾動されないか、小さく傾動された場合のように、波長λ2の光が常時或いは殆ど常時検出されるような場合には、所定の振れ角で振れていないので、画像化することが無意味となるので光源2,92の発光の動作を停止し、光源2,92の寿命が無用に短くなることを防止する。
【0084】
(第8の実施の形態)
次に本発明の第8の実施の形態を説明する。図15は第8の実施の形態におけるミラーデバイス周辺部に設けた振れ角動作判断手段を示す。本実施の形態ではミラーデバイス41のミラー部17が駆動しているかどうかを判別する手段を設けたものである。
図15に示すようにミラーデバイス41の周辺、例えばミラーデバイス41上か、プローブ内でミラーデバイス41の近くに音センサ97を設置している。
【0085】
ミラーデバイス41の共振動周波数はおよそ3KHzであり、共振駆動が行われていればそれは音となって周囲に伝わる。また低速スキャン側は20Hz付近のノコギリ波駆動であるが、一定速度で角度を振り、また初期位置に戻るところでは変位置が急激に変わるので、その高調波成分を音として取り出せる可能性がある。
以上のように、音センサ97によってミラーデバイス41の駆動状態を判断できる。そして、その判断結果で図1の光源2の動作を制御する。
【0086】
(第9の実施の形態)
次に本発明の第9の実施の形態を説明する。図16は第9の実施の形態におけるミラーデバイスに設けた振れ角検出機構を示す。この振れ角検出機構は第1の実施の形態の変形例に近い構成である。
【0087】
図2ではミラー部17の背面側の基板27の孔28を通して光ファイバ29からの光をミラー部17の背面側に照射し、その反射スポットをPSDセンサ30により検出していたが、本実施の形態ではより大きな孔28′とし、その底面側に配置したLED(もしくは面発光レ−ザ)98によりミラー部17の裏面に照射し、その反射光をLED98の下部等に設けた2分割(或いは4分割)PD99で受光する構成にしている。その他は第1の実施の形態と同様の構成である。
本実施の形態は第1の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【0088】
(第10の実施の形態)
次に本発明の第10の実施の形態を説明する。図17は第10の実施の形態における光走査プローブ内の光走査光学系6を示し、この光走査光学系6におけるミラーデバイス6には振れ角検出機構が設けてある。この振れ角検出機構は第1の実施の形態の変形例に近い構成であが、振れ角検出に用いる光として光源2からの光を用いるようにしたものである。
【0089】
本実施の形態ではミラーデバイス16におけるミラー部17の裏面側の基板27表面には、PD100が設けてあり、ミラー部17の端部を通り、傾動に応じた光を受光してその傾動(振れ角)を検出する構成にしている。
【0090】
図18(A)はミラーデバイス16の断面構造を示し、図18(B)は図18(A)における点線で示す部分の拡大図を示す。
図17で示したように光ファイバ4から出射した光は、固定ミラー15で反射されてミラーデバイス16にある角度をもって入射している。
【0091】
この場合、図18に示すようにミラーバイス16への光の入射角度は25度前後であり、またミラーデバイス16のミラー部17の振れ角は数度(図18(A)では3度を想定)となる。ミラー部17の端部の拡大図に示すように3度の振れ角でも、その影となる基板27上の部分は移動するため、この部分にPD100を配置して、その出力から振れ角情報を得ることができる。
本実施の形態も簡単な構成で振れ角を検出することができる。
【0092】
なお、上述の説明では、ミラー部17が画像化するまでもない振れ角の場合には光源2の発光を停止、つまり照射光を停止させると説明したが、光源2として例えばレーザダイオードの場合のように温度によりその出力や波長が変動し、安定した動作になるまでに時間がかかるような場合には、光源2の発光を停止させる代わりに、被検体側への光を遮断するようにしても良い。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【0093】
[付記]
4.上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が上記スキャンミラーデバイスの基板中に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光学像取り込み装置。
5.上記集光手段が共焦点光学系であることを特徴とする請求項1,2,3,付記4に記載の光学像取り込み装置。
6.上記光学像取り込み装置によって取得した画像と、
上記被検体上の実際の大きさを示すスケールとを同一画面上に表示できる表示装置と共に使用されることを特徴とする請求項1〜3,付記4,5に記載の光学像取り込み装置。
【0094】
7a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部の裏面側に面して配置された光検出手段と、
上記光検出手段に投光するための光源と、
上記検出手段にあたる光をミラー部の振れ角の変化に応じて変化させる手段と、からなる。
7b.請求項2において、ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、 上記ミラー部の裏面側に面して配置された光検出手段と、
上記光検出手段に投光するための光源と、
上記検出手段にあたる光をミラー部の振れ角の変化に応じて変化させる手段と、からなる。
8a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部の振れ角変化に応じて静電容量が変化するキャパしタと、
この静電容量を測定する手段と、
からなる。
【0095】
8b.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部の振れ角変化に応じて静電容量が変化するキャパしタと、
この静電容量を測定する手段と、
からなる。
9a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記スキャンミラーデバイスと上記ミラー部を接続するヒンジ部と、
このヒンジ部上に形成された歪みゲージと、
この歪みゲージの抵抗値変化を測定する手段と、
からなる。
9b.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記スキャンミラーデバイスと上記ミラー部を接続するヒンジ部と、
このヒンジ部上に形成された歪みゲージと、
この歪みゲージの抵抗値変化を測定する手段と、
からなる。
【0096】
10a.請求項1において、
上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部よりも光学的に観察対象に近い部位における対物レンズ系の有効範囲の外にはみ出た光を検出する手段と、
上記有効範囲外に光をはみ出させるのに要する上記スキャンミラーデバイスの駆動力から駆動力とミラー部変位角の関係を校正する手段と、
からなる。
10b.請求項2において、
上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部よりも光学的に観察対象に近い部位における対物レンズ系の有効範囲の外にはみ出た光を検出する手段と、
上記有効範囲外に光をはみ出させるのに要する上記スキャンミラーデバイスの駆動力から駆動力とミラー部変位角の関係を校正する手段と、
からなる。
【0097】
11a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部を貫いて磁界を発生させる手段と、
上記ミラー部と一体に形成されたコイルと、
コイルに発生する誘導起電力を測定する手段と、
からなる。
11b.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部を貫いて磁界を発生させる手段と、
上記ミラー部と一体に形成されたコイルと、
コイルに発生する誘導起電力を測定する手段と、
からなる。
【0098】
12a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部と一体に形成された加速度センサと、
この加速度センサから得られた加速度情報から振れ角を計算する手段と、
からなる。
12b.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部と一体に形成された加速度センサからなる。
【0099】
13.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記スキャンミラーデバイス付近に配置、もしくは上記スキャンミラーデバイスに一体に形成されてなる音センサからなる。
14.請求項1〜3,付記4〜13において、体内に挿入可能なチューブ内に実装されていることを特徴とする。
【0100】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、走査駆動手段はスキャンミラーデバイスに対する振れ角検出手段からの出力信号をモニタし、一定の振れ角となるように、駆動信号の振幅を自動制御するようにしているので、一定の走査範囲の画像(つまり、一定の倍率の画像)を表示したりすることができ、診断する場合に非常に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の光学像取り込み装置の全体構成図。
【図2】光走査プローブの先端側の構成を示す図。
【図3】ミラーデバイスのミラー部周辺の構造及びPSDセンサを示す図。
【図4】光走査プローブが挿通される内視鏡を示す図。
【図5】本発明の第2の実施の形態におけるミラーデバイスの正面図。
【図6】図5におけるミラー部に設けた歪みゲージ部分を拡大した図。
【図7】本発明の第3の実施の形態における振れ角検出機構部分を示す図。
【図8】本発明の第4の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図9】本発明の第5の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図10】本発明の第6の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図11】変形例における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図12】本発明の第7の実施の形態及び第1変形例における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図13】第2変形例及び第3変形例における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図14】第3変形例の光学像取り込み装置の全体構成図。
【図15】本発明の第8の実施の形態におけるミラーデバイス周辺部に設けた振れ角動作判断手段を示す図。
【図16】本発明の第9の実施の形態におけるミラーデバイスにおける振れ角検出機構部分を示す図。
【図17】本発明の第10の実施の形態における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図18】ミラーデバイス及びその一部を拡大して示す図。
【符号の説明】
1…光学像取り込み装置
2…光源
3a〜3d、4、29…光ファイバ
5…光走査プローブ
6…光走査光学系
7…被検体
8…光カプラ
9…光ディテクタ
12…PC
13…ディスプレイ
15…固定ミラー
16…(スキャン)ミラーデバイス
17…ミラー部
18…集光レンズ
19…駆動信号線
22…焦点
25…振れ角検出手段
26…ヒンジ
27…基板
30…PSDセンサ
31…端子
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査手段により光を被検体側に走査し、その戻り光を受光して画像を生成する光学像取り込み装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光走査手段により光を被検体側に走査し、その戻り光を受光して画像を生成する光学像取り込み装置の従来例として、例えば特開平11−84250号公報がある。
この従来例では、スキャンミラーにより光走査を行い、顕微鏡画像を得るものである。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−84250号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振れ角を一定に制御するための検出手段を設けていないため、確実に所定の振れ角で走査できない欠点がある。また、所定の振れ角で走査していない場合にも画像の生成をしてしまう欠点がある。
【0005】
(発明の目的)
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、振れ角を一定に制御して、画像生成を可能とする光学像取り込み装置を提供することを目的とする。
また、画像化可能でないしきい値以下の振れ角の場合には、光源の発光等を停止して光源の寿命を長くできる光学像取り込み装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
被検体に照射するための光を発生する光源と、
光源からの光を集光出射するための集光手段と、
上記集光手段によって被検体側に集光された焦点を上記集光手段の光軸と直交する方向に走査する光走査手段と、
上記被検体からの戻り光を検出する光検出手段と、
を有する光学像取り込み装置において、
上記光走査手段がスキャンミラーデバイスであり、
上記ミラーデバイスに一体に形成された振れ角を変化できるミラー部と、
ミラー部の振れ角を検出する手段と、
を具備したことにより、ミラー部の振れ角を検出する手段の出力信号でスキャンミラーデバイスの駆動手段を制御することにより、ミラー部の振れ角を一定に制御等することを可能とした。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1ないし図4は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は第1の実施の形態の光学像取り込み装置の全体構成を示し、図2は光走査プローブの先端側の構成を示し、図3はミラーデバイスのミラー部周辺の構造及びPSDセンサを示し、図4は光走査プローブが挿通される内視鏡を示す。
【0008】
図1に示すように本発明の第1の実施の形態の光学像取り込み装置1は、レーザ光等の光を発生する光源2と、この光を伝達する光ファイバ3a、3bと、この光ファイバ3bと接続された光ファイバ4によりその先端側に伝送される光走査プローブ5と、この光走査プローブ5によりその先端側の光走査光学系6を経て被検体7側に光が走査され、その戻り光を受光して、往路とは逆の光路を経て光ファイバ3b側に伝送し、光カプラ8により他方の光ファイバ3c側に導光される光を受光することにより、光学情報を取り込んで画像化する手段とを備えている。なお、光ファイバ3dに関しては、その端部での反射が少なくなるように閉鎖等されている。
【0009】
光ファイバ3cに導光された光は光ディテクタ9で受光され、光電変換して、ADコンバータ11に出力する。このADコンバータ11によりアナログ信号から変換されたデジタル信号はパーソナルコンピュータ(以下、PCと略記)12に取り込まれ、画像化する信号処理が行われ、映像信号としてディスプレイ13に出力され、ディスプレイ13の表示面には光走査光学系6による光走査で得られた戻り光による画像が表示される。
【0010】
図2は光走査プローブ5の先端側の光走査光学系6の構成を示す。
光ファイバ4により伝送された光は、微小サイズの先端面4aから出射され、対向配置された固定ミラー15により反射され、この反射光側に対向配置されたスキャンミラーデバイス(以下、単にミラーデバイスと略記)16におけるミラー部17で反射され、この反射光側に配置された開口数の大きい集光レンズ18に入射され、集光されて被検体7側に照射される。
【0011】
ミラーデバイス16は駆動信号線19により、図1に示す光走査駆動手段21から駆動信号が印加され、この駆動信号によりミラー部17はそのミラー面の振れ角が2次元的に変化するように傾動駆動され、それに伴って集光レンズ18に入射される光ビームがこの集光レンズ18の光軸Oと直交する方向に2次元的に走査され、従って集光レンズ18を経て被検体7側に照射される光も2次元的に走査される。
【0012】
この場合、被検体7側に集光される光は焦点22位置でスポット状にフォーカスし、この焦点22位置で反射された光は逆の光路をたどり、光ファイバ4の微小サイズの先端面4aに入射される。そして、焦点22以外の位置での反射光は光ファイバ4の先端面4aには入射されない。
【0013】
つまり、光ファイバ4の先端面4aは、固定ミラー15,ミラーデバイス16、集光レンズ18により構成される光走査光学系6に関して焦点22と共焦点或いはこれに近い関係となっている。
なお、図1に示すようにPC12は光走査駆動手段21により光走査駆動の動作を制御する。
また、本実施の形態では、光走査光学系6部分には、図2及び図3(A)に示すように光走査光学系6におけるミラー振れ角の検出手段25が設けてある。
【0014】
ミラーデバイス16にはその板面の中央部分に直交する方向のヒンジ26となる部分を残してエッチング等してジンバル構造のミラー部17が形成され、その上面或いは表面は図2に示すように光ファイバ4からの光を反射して走査するのに利用される。
【0015】
この場合、対のヒンジ26(図3において、対となる他方のヒンジは紙面に垂直方向にある)の両側のミラー部17とこれに対向する基板27とは電極の機能を有する。例えばミラー部17に対向する基板27の面積の大半はN型のGNDで、ミラー部17を静電引力で駆動する対向電極となり、ミラー部17との間に正弦波或いは鋸歯状波等の駆動信号を印加することにより、図3(A)の実線の状態から点線で示す状態にミラー部17が傾動される。
【0016】
また、図5等で示すように、上記ヒンジ26と直交する方向にも対のヒンジが設けてあり、そのヒンジの両側方向にもミラー部17は傾動される。つまり、ミラー部17は、図2の集光レンズ18の光軸Oと直交する方向に2次元的に傾動され、従ってこのミラー部17で反射され、集光レンズ18により集光される光は光軸Oと直交する方向に2次元的に走査される。
【0017】
本実施の形態では、図2及び図3(A)に示すようにミラー部17の中央部分に対向する基板27の中央に孔28が設けられ、光ファイバ29等からの光をこの孔28を通してミラー部17の背面(裏面)に導光し、ミラー部17の裏面中央で反射させるようにしている。
【0018】
また、このミラー部17の裏面でその中央付近に対向する基板27のN型半導体部分にはP拡散によりPN接合部分が形成され、PSDセンサ30が設けてある。図3(B)はPSDセンサ30及びその4端子31を示す。
【0019】
図3(B)に示すようにPSDセンサ30は四方向に延びる4端子31と接続され、使用時にはP側の4端子31に同じ電圧で逆デバイスをかけると共に、端子間の電流値をセンサ信号線32を介して光走査駆動手段21はモニタする。
【0020】
例えば駆動信号の印加により、ミラー部17が傾くと、その背面での反射光が中央からずれ、その反射光がPSDセンサ30に当たる光スポットP1の位置が中央から周辺側にずれ、その当たった部分で発生した電荷は光スポットP1に近い端子側に多く流れ込むので、この電流比からミラー部17の傾き角(振れ角)を検出することができる。
【0021】
なお、図3の場合には光スポットP1が当たる位置は、ヒンジ26で保持された部分の両側方向つまり、左右方向に変化するが、実際にはミラー部17は第2の実施の形態で説明するように、このミラー部17の外側部分がさらに別のヒンジにより傾動自在に保持され、従ってミラー部17は2次元的に傾動される。
【0022】
つまり、図3(A)における紙面垂直方向にも傾動されるので、光スポットP1が当たる位置は図3(B)における上下方向にも変化する。そして、その変化もこのPSDセンサ30により検出できる。
【0023】
センサ信号線32によりPSDセンサ30の出力信号は走査駆動手段21に伝送され、この走査駆動手段21内で一定の振れ角の場合に相当する基準の値と比較して、その誤差信号により駆動信号出力手段となる駆動信号を増幅するゲインコントロールアンプのゲイン制御を行う。
【0024】
このゲインコントロールアンプから駆動信号線19を経てミラーデバイス16側に印加される駆動信号の振幅を自動制御し、ミラー部17の振れ角が一定の振れ角となるように制御する。そして、ミラー部17が一定の振れ角の状態、換言すると光走査光学系6により走査範囲が一定の走査範囲となる状態で画像を取り込む状態を維持するように自動制御する。
【0025】
このセンサ信号線32によりPSDセンサ30の出力信号は光源2にも送られ、予め設定されたしきい値、つまり2次元画像化するまでもないような小さな振れ角以下の場合には、光源2による光の発光を停止し、無駄に光の照射を行わないようにすることにより、光源2を形成するレーザダイオードの寿命を長くできるようにしている。
【0026】
なお、センサ信号線32によりPSDセンサ30の出力信号を走査駆動手段21と光源2とに伝送しているが、例えば走査駆動手段21に伝送し、ここで予め設定した(2次元画像化するまでもないような小さな振れ角か否かを判断する基準の)第1のしきい値を越えるか否かを判断すると共に、この第1のしきい値より大きい場合には、一定の振れ角となるように制御する第2のしきい値と比較してその誤差信号で駆動信号の振幅を制御するようにしても良い。
【0027】
この場合、第1のしきい値以下の場合には、走査駆動手段21から光源2に、光源2の発光を停止させる信号を伝送線で伝送して、その発光を停止させるようにしても良い。
【0028】
このように本実施の形態では、走査駆動手段21等は振れ角検出手段25を形成するPSDセンサ30からの出力信号をモニタし、2次元画像化するか否かの基準となりしきい値以下の振れ角か否かを判断して、その判断結果により、しきい値以下の振れ角の場合には光源2の発光を停止し、2次元画像化が可能な程度の振れ角が検出された場合には一定の振れ角となるように、駆動信号の振幅を自動制御するようにして、一定の走査範囲の画像(つまり、一定の倍率の画像)を表示したり、PC12内でその画像を保存したりできるようにしている。
【0029】
また、図4に示すように光走査プローブ5は細長で可撓性を有するシース34で覆われており、内視鏡35のチャンネル内に挿入可能である。内視鏡35は細長の挿入部36と、この挿入部36の後端に設けられた操作部37とを有し、操作部37の前端付近には挿入部36内部に設けられたチャンネルに連通する処置具挿入口38が設けてあり、光走査プローブ5を挿入することができる。
【0030】
そして、内視鏡35による観察下で、病変組織か否かを調べたいような場合には、チャンネルの先端から光走査プローブ5の先端側を突出し、調べたい被検体7の表面近くに先端面を設定して光走査プローブ5により光走査を行い、この光走査した信号を取り込み、画像化することで、病変組織などを拡大観察して顕微鏡画像を得ることができるようにしている。
【0031】
このような構成の第1の実施の形態によれば、光走査プローブ5の先端部内部に設けた光走査光学系6を形成するミラーデバイス16におけるミラー部17の振れ角(傾き角)をPSDセンサ30により検出するようにしているので、画像化が可能な程度にミラー部17が振れる場合には、一定の振れ角で振れるように制御し、その振れ角に同期して被検体7からの戻り光に基づいて画像化の処理を行い、ディスプレイ13に画像化された画像を表示する。
【0032】
一方、ミラー部17が画像化するまでもない小さな振れ角か、振れていないで停止しているような場合には、光源2の発光を停止させることにより、実質的に画像化しても意味がない、或いは画像化できない状態での無駄な光の発生を停止し、光源2の寿命が低下するのを防止できる。
【0033】
従って、本実施の形態によれば、光走査による光走査画像を一定の振れ角、つまり所定の走査範囲を走査する状態で、安定して得ることができ、診断する場合に非常に有効となると共に、画像化できないような振れ角以下の状態では光源2の発光停止することにより、光源2の寿命を長くすることができる。
【0034】
(第2の実施の形態)
図5は本発明の第2の実施の形態におけるミラーデバイス41の正面図を示す。
このミラーデバイス41は、ヒンジ26a,26aで傾動自在に保持されたミラー外枠部(ジンバルリング)42の内側にさらに上記ヒンジ26a,26aと直交する方向のヒンジ26b、26bで傾動自在に(内側)ミラー部17が保持されている。
【0035】
そして、ミラー外枠部42は駆動信号で非共振で駆動され、その内側のミラー部17は共振駆動で駆動されることにより、ミラー部17で反射される光を2次元的に走査(傾動走査)する。
【0036】
本実施の形態では、図6(A)に拡大して示すように共振駆動されるミラー部17における例えばヒンジ26aに近い部分の周縁付近の表面にはポリシリコン等により形成した歪みゲージ44が設けてある。
【0037】
図6(B)に示すように、この歪みゲージ44は重り45をミラー部17の半径方向に突出させた端部に配置してその近傍の歪みゲージ部分に働く加速度を検出する加速度センサの機能を持つ。つまり、図6(B)の状態に対して図6(C)に示すようにミラー部17の端部に加速度が働くと、歪みゲージ44は伸び、その加速度を検出することができるようにしている。
この歪みゲージ44は、振れ角演算手段46に接続され、この振れ角演算手段46は以下のようにして振れ角を演算により算出する。
【0038】
この振れ角演算手段46の出力信号は図1の光走査駆動手段21と光源2に送られ、検出した振れ角により第1の実施の形態と同様に制御する。
次に本実施の形態における振れ角算出の作用を説明する。
【0039】
ミラー部17は駆動信号により駆動され、その駆動信号の角速度をω、時間をt とすると、そのミラー部17の傾きはAsinωtのように変化する。ここで、A は振幅を表している。
すると、ミラー部17の端部(周縁部)の速度は、前記傾きを微分した値、つまりA ωcosωtに比例した値となる。
また、ミラー端部で働く加速度は、さらに微分した値、つまりAω^2 sinωtに比例した値となる。
【0040】
以上の結果、端部に加速度センサとして機能する歪みゲージ44を取付け、その出力信号、つまり加速度情報を振れ角演算手段46に入力し、振れ角演算手段46では加速度情報を2回積分する演算を行い、振れ角を算出することにより、共振駆動の状態における振れ角を検出することができる。
そして、その検出した振れ角により、所定の振れ角の場合には光走査する状態を維持し、しきい値以下の振れ角の場合には光源2の発光を停止する。
【0041】
なお、上述の説明では、簡単化のため、共振駆動側のミラー部17の振れ角の検出を説明したが、非共振駆動によりミラー外枠部42を駆動する場合においても、歪みゲージを設けることにより、非共振駆動の駆動波形を数値的に参照して演算することにより、非共振駆動による振れ角を検出することもできる。
つまり、本実施の形態においても、第1の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0042】
(第3の実施の形態)
次に本発明の第3の実施の形態を説明する。図7は第3の実施の形態におけるミラーデバイス51に設けた振れ角検出機構52を示す。本実施の形態は(傾動される)ミラー部17とこれに対向する基板26との間の静電容量が両者の距離に応じて変化することを検出して振れ角を検出するものである。
【0043】
図3の場合と同様に、ミラー部17はヒンジ26で傾動自在に保持されている。そして、このヒンジ26を支点として傾動保持されるミラー部17における両端は容量検出手段53に接続され、グランド(GND)となる基板27との間の静電容量(以下Cと略記)を検出する構成にしている。
【0044】
ミラー部17(の電極)にはこれに対向するGNDとなる基板26との間に正弦波状の駆動信号を印加され、その間に働く静電引力によって駆動される。ミラー部17とGND(基板26)間の間隔が変化すれば、そのC成分の大きさが変わる。
【0045】
他方、両者に印加される駆動信号(駆動電圧)に、振幅の小さい高周波成分を加えても、その周波数がミラー部17の共振周波数よりも十分大きければ、ミラー部17の駆動に影響を与えない。
【0046】
そして、この高周波成分を利用すれば、C成分の大きさを測定することができ、よってミラー部17の変化量を測定することができる。つまり、容量検出手段は、上記高周波成分を透過するバンドパスフィルタを介してその高周波成分を取り込み、その取り込んだ高周波成分の電流(振幅)によりそのC成分を検出することができ、このC成分の値からミラー部17におけるヒンジ26の両側の実効距離或いは振れ角を算出することができる。
【0047】
図7の点線はミラー部17が傾いた状態を示し、その場合に基板27から離れた方(左側)では、Cが小さく算出され、他方ではCが大きく算出される。なお、図中のVa、Vbはミラー部17を傾かせるための電圧を示している。
そして、対向する実効面積をCで除することにより、距離に比例した値を算出することができ、振れ角を算出できる。
【0048】
なお、本実施の形態においても、ミラー部17部分のC成分の検出を説明したが、図5に示すようにミラー外枠部42側のC成分の検出により、2次元の振れ角を検出することもできる。
【0049】
本実施の形態によれば、ミラーデバイス51の構造を殆ど変更することなく、2次元的に振れ角を検出することができる。つまり、簡単な構成で第1の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0050】
(第4の実施の形態)
次に本発明の第4の実施の形態を説明する。図8(A)は第4の実施の形態におけるミラーデバイス41に設けた振れ角検出機構を示し、図8(B)はミラーデバイス41の断面を示す。
【0051】
この振れ角検出機構は図5に示したミラーデバイス41において、歪みゲージ44を設けないで代わりに櫛型電極57、58を設けたものであり、櫛型電極57、58は図7に示したような容量検出手段にそれぞれ接続される。
図8(B)は一方の櫛型電極57部分の構造を示す。なお、他方の櫛型電極58も同様の構成である。
【0052】
ミラー部17における例えばヒンジ26aに対向する部分のミラー外枠部42とその内側部分のミラー部17との間にはそれらの面に垂直な方向で小さな板片57a、57bが対向するように配置して、櫛型電極57が形成されている。
【0053】
そして、ミラー部17が傾動されて例えば図8(B)の点線で示すようにミラー部17が傾くと、櫛型電極57を構成する板片57a、57bの対向する面積部分が小さくなり、その面積に比例したC成分の値によりミラー部17の振れ角(傾動角)を算出することができる。
また、同様に櫛型電極58側においてもそのC成分の値によりミラー外枠部42の振れ角を算出することができる。
【0054】
本実施の形態による櫛歯電極57,58を採用した振れ角検出機構では、検出されるCの大きさは、振れ角にほぼ線形に比例するようにでき、振れ角を簡単かつ高精度で検出できる。
【0055】
また、駆動時において、変化するCの値が、例えば0からCの最大値まで変化するように設計できる。つまり、変化率を非常に大きく設計でき、検出精度を向上できる。その他は第1の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【0056】
(第5の実施の形態)
次に本発明の第5の実施の形態を説明する。図9(A)は第5の実施の形態におけるミラーデバイス41に設けた振れ角検出機構を示し、図9(B)はミラーデバイス41の断面を示す。
本実施の形態における振れ角検出機構は、図5において、ミラー部17に歪みゲージ44を設ける代わりに四角(或いは丸型)リング状のセンシングコイル61を設け、また図9(B)に示すようにミラーデバイス41の底面に永久磁石62を配置し、その磁束Bが上方に配置したセンシングコイル61を貫通するようにしている。
【0057】
また、センシングコイル61の両端は誘導起電力測定手段63に接続され、センシングコイル61で発生した誘導起電力を測定(検出)し、その誘導起電力からミラー部17の傾動角(振れ角)を算出できるようにしている。
【0058】
つまり、ミラー部17が共振駆動されると、ミラー部17の表面に設けたセンシングコイル61を貫通する磁束Bの値が変化し、その変化に応じてセンシングコイル61には誘導起電力が発生する。
【0059】
この誘導起電力(電圧)は誘導起電力測定手段63により測定され、その値によりミラー部17(のセンシングコイル61部分で)の角速度が検出でき、その積分量によってミラー部17の振れ角のモニタリングが可能となる。
なお、ミラー外枠部42側にもセンシングコイルを設けることにより、2次元的な振れ角の検出ができる。
【0060】
本実施の形態も比較的に簡単な構成で、振れ角を精度良く検出することができる。その他、第1の実施の形態と同様の効果を有する。
【0061】
(第6の実施の形態)
次に本発明の第6の実施の形態を説明する。図10は第6の実施の形態におけるミラーデバイス41に設けた振れ角検出機構を示す。
本実施の形態における振れ角検出機構は、図5において、ミラー部17に歪みゲージ44を設ける代わりに、2つのヒンジ26a、26b上にそれぞれ歪みゲージ71,72を設け、それぞれ抵抗変化測定手段73に接続し、歪みゲージ71,72によりヒンジ26a、26bがどれだけ曲げられたかを、曲げられた場合の抵抗変化で測定して、振れ角を検出できるようにしている。
【0062】
より具体的には一方のヒンジ26a上に取り付けた歪みゲージ71の両端は、振れ角センシング用の配線74を介して抵抗変化測定手段73に接続され、また他方のヒンジ26b上に取り付けた歪みゲージ72の両端は、振れ角センシング用の配線75を介して抵抗変化測定手段73に接続されている。
【0063】
また、ミラー部17におけるヒンジ26b、26bを結ぶ線の両側に形成されたミラーの機能を持つ電極76a、76bはミラー駆動線77a、77bにより走査駆動手段21に接続され、駆動信号が印加される。
また、ミラー外枠部42におけるヒンジ26a、26aを結ぶ線の両側に形成された電極78a、78bはミラー駆動線79a、79bにより走査駆動手段21に接続され、駆動信号が印加される。
【0064】
このように本実施の形態では、駆動信号線とミラー振れ角センシング用の配線とをそれぞれ設けた構成にしている。そして、抵抗変化測定手段73により、歪みゲージ71,72の抵抗変化を検出してミラー外枠部42及びミラー部17の振れ角を検出することができるようにしている。
【0065】
図11は変形例を示し、この変形例では駆動用配線とセンシング用の配線を兼用化したものである。
通常、静電駆動型のデバイスは、C成分はあるが、抵抗(以下、Rと略記)が殆ど無限大であるので電流は流れ続けない。よって、ここに並列に歪みゲージ(=R成分)をつけたとすると、歪みゲージの抵抗値変化量のみを駆動用配線から検出することが可能である。
【0066】
この原理により、図11に示すような構成にしている。つまり、ミラー部17の両電極76a、76bはミラー駆動及びセンシングを兼ねる配線80a、80bを介して抵抗変化測定と走査駆動を兼ねる抵抗変化測定&走査駆動手段81に接続される。
【0067】
また、ミラー外枠部42の両電極78a、78bもミラー外枠駆動及びセンシングを兼ねる配線82a、82bを介して抵抗変化測定と走査駆動を兼ねる抵抗変化&走査駆動手段81に接続される。
また、電極78a及び78bに接続された配線82a及び82bはヒンジ26a上に設けた歪みゲージ71の一端及び他端に接続され、この歪みゲージ71の抵抗を抵抗変化測定&走査駆動手段81により検出できるようにしている。
【0068】
また、電極76aに接続された配線80aはヒンジ26b上に設けた歪みゲージ72の一端に接続され、この歪みゲージ72の他端は電極76bからヒンジ26b上に延出した配線部分に接続され、この歪みゲージ72の抵抗を抵抗変化測定&走査駆動手段81により検出できるようにしている。
本変形例によれば、より簡単な構成で2次元的に振れ角の検出ができる。その他、第1の実施の形態と同様の効果を有する。
【0069】
(第7の実施の形態)
次に本発明の第7の実施の形態を説明する。図12(A)は第7の実施の形態における光走査光学系6に設けた振れ角検出機構を示す。
本実施の形態ではミラー部17の振れ角の範囲をこれまでより大きくし、集光レンズ18の有効径外にも光が当たるタイミングを作る。画像の取得はレンズ有効径内に光が収まるミラー振れ角の範囲で行い、それ以上の振れ角で有効径外に光があたるタイミングを用いて振れ角の検出や校正を行うようにしたものである。
【0070】
本実施の形態における振れ角検出機構は、集光レンズ18におけるミラーデバイス16に対向する背面側におけるレンズ有効径の外になる部分にPD(=フォトダイオード)85を設置している。そして、PD85の出力から、ミラー部17によりPD85に光を当てる角度まで振れたことが分かる。これとその時の駆動電圧から、電圧・振れ角の関係を校正できる。
【0071】
なお、PD85はミラー部17により2次元的な走査方向にそれぞれ複数配置されている(図12(A)における紙面垂直方向にも2つ配置されている)。
【0072】
なお、その他の部分は図2で説明した構成と同様である。本実施の形態によれば、簡単な構成で2次元的に振れ角の検出ができる。その他、第1の実施の形態と同様の効果を有する。
【0073】
図12(B)は第1変形例を示す。図12(B)では、レンズ有効径外に反射鏡(ミラー)86を設けたものである。図12(A)の場合と同様にミラー部17により走査された光が有効径外まで大きく振れると、この光はミラー86によって反射し、ミラー部17→固定ミラー15の順に反射して光ファイバ4に戻る。この時の戻り光は、生体観察による後方散乱光に比べてはるかに強度が強いため、ミラー部17の振れ角信号として取り出すことができ、振れ角検出ができる。
【0074】
図13(A)は、第2変形例を示す。
実際のプローブ内は高密度実装が行われており、狭い。集光レンズ18とミラーデバイス16の間には、それぞれの位置関係を固定するためのスペーサが設置される。
【0075】
そこで本変形例では図13(A)に示すように集光レンズ12を固定するスペーサ87の内周側にPDを設置したものである。ここでのPDは多機能集積薄膜(Multi−function Integrated Film、以下MIFと略記)88と呼ばれるもので、ポリイミドフィルムからなる可撓性配線と一体に、数μmオーダーまで薄膜化されたシリコンデバイスを形成することができる。この構成は例えば特開平7−86551号公報に開示されている。
【0076】
複数の薄膜化シリコンデバイスを一つのポリイミド配線上に一体形成することもできる。シリコンが薄いため、ある程度の曲面なら薄膜化シリコン部分も貼ることができ、また、小さなPDを複数並べることもできるので、いずれかの方法によってスペーサ87の内面への実装も可能となる。この場合もほぼ同様の効果を得ることができる。
【0077】
図13(B)は第3変形例を示す。
本変形例では、観察のための光(λ1、ただしSLD(超高輝度発光ダイオード)等の様に波長に帯域を持っている場合もある)の他に、駆動状態観察のための光(λ2)を入射させた例である。集光レンズ18の表面には波長λ1の光へ対応するための反射防止膜(ARコート)91が形成されている。
【0078】
しかしながら、波長の違うλ2の光には、ARコート91の反射機能が小さく、レンズ表面で反射されたλ2の光はある程度、光ファイバ4に戻り、プローブ外部から検出することができる。よって共振周波数や非共振周波数を確認することができる。
【0079】
この変形例の画像取り込み装置1Bの構成を図14に示す。この画像取り込み装置1Bは図1の画像取り込み装置1において、波長λ1の光を発生する光源2の他に波長λ2の光を発生する光源92が設けられ、光源2,92の光は光ファイバ3e、3fにそれぞれ入射され、光カプラ93で混合されて光ファイバ3a側に導光される。なお、光ファイバ3gは光ファイバ3dと同様にその端部での反射光が小さくなるように閉鎖されている。
【0080】
上記光ファイバ3aに導光された光は、光走査プローブ5B内に挿通された光ファイバ4を経て図13(B)に示した光走査光学系6側に伝送され、被検体7側に照射される。なお、この光走査プローブ5Bは図1の光走査プローブ5と振れ角検出手段の構成が異なるのみである。
【0081】
被検体7側での戻り光や、レンズ表面での反射光は、往路の逆をたどり、その一部が光ファイバ3cを経てダイクロイックプリズム94により、反射光と透過光に分離される。反射された波長λ1の光は光ディテクタ9で受光される。
【0082】
一方、透過した波長λ2の光は光ディテクタ95で受光され、光電変換された信号は動作状態判定手段96に入力され、動作状態判定手段96はその判定結果により光源2,92の動作を制御する。その他の構成は図1と同じ構成であり、その説明を省略する。
【0083】
動作状態判定手段96は、ミラー部17が傾動された場合には、波長λ2の光が周期的に検出され、その場合には、光源2,92の発光の動作状態を維持する。一方、ミラー部17が傾動されないか、小さく傾動された場合のように、波長λ2の光が常時或いは殆ど常時検出されるような場合には、所定の振れ角で振れていないので、画像化することが無意味となるので光源2,92の発光の動作を停止し、光源2,92の寿命が無用に短くなることを防止する。
【0084】
(第8の実施の形態)
次に本発明の第8の実施の形態を説明する。図15は第8の実施の形態におけるミラーデバイス周辺部に設けた振れ角動作判断手段を示す。本実施の形態ではミラーデバイス41のミラー部17が駆動しているかどうかを判別する手段を設けたものである。
図15に示すようにミラーデバイス41の周辺、例えばミラーデバイス41上か、プローブ内でミラーデバイス41の近くに音センサ97を設置している。
【0085】
ミラーデバイス41の共振動周波数はおよそ3KHzであり、共振駆動が行われていればそれは音となって周囲に伝わる。また低速スキャン側は20Hz付近のノコギリ波駆動であるが、一定速度で角度を振り、また初期位置に戻るところでは変位置が急激に変わるので、その高調波成分を音として取り出せる可能性がある。
以上のように、音センサ97によってミラーデバイス41の駆動状態を判断できる。そして、その判断結果で図1の光源2の動作を制御する。
【0086】
(第9の実施の形態)
次に本発明の第9の実施の形態を説明する。図16は第9の実施の形態におけるミラーデバイスに設けた振れ角検出機構を示す。この振れ角検出機構は第1の実施の形態の変形例に近い構成である。
【0087】
図2ではミラー部17の背面側の基板27の孔28を通して光ファイバ29からの光をミラー部17の背面側に照射し、その反射スポットをPSDセンサ30により検出していたが、本実施の形態ではより大きな孔28′とし、その底面側に配置したLED(もしくは面発光レ−ザ)98によりミラー部17の裏面に照射し、その反射光をLED98の下部等に設けた2分割(或いは4分割)PD99で受光する構成にしている。その他は第1の実施の形態と同様の構成である。
本実施の形態は第1の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【0088】
(第10の実施の形態)
次に本発明の第10の実施の形態を説明する。図17は第10の実施の形態における光走査プローブ内の光走査光学系6を示し、この光走査光学系6におけるミラーデバイス6には振れ角検出機構が設けてある。この振れ角検出機構は第1の実施の形態の変形例に近い構成であが、振れ角検出に用いる光として光源2からの光を用いるようにしたものである。
【0089】
本実施の形態ではミラーデバイス16におけるミラー部17の裏面側の基板27表面には、PD100が設けてあり、ミラー部17の端部を通り、傾動に応じた光を受光してその傾動(振れ角)を検出する構成にしている。
【0090】
図18(A)はミラーデバイス16の断面構造を示し、図18(B)は図18(A)における点線で示す部分の拡大図を示す。
図17で示したように光ファイバ4から出射した光は、固定ミラー15で反射されてミラーデバイス16にある角度をもって入射している。
【0091】
この場合、図18に示すようにミラーバイス16への光の入射角度は25度前後であり、またミラーデバイス16のミラー部17の振れ角は数度(図18(A)では3度を想定)となる。ミラー部17の端部の拡大図に示すように3度の振れ角でも、その影となる基板27上の部分は移動するため、この部分にPD100を配置して、その出力から振れ角情報を得ることができる。
本実施の形態も簡単な構成で振れ角を検出することができる。
【0092】
なお、上述の説明では、ミラー部17が画像化するまでもない振れ角の場合には光源2の発光を停止、つまり照射光を停止させると説明したが、光源2として例えばレーザダイオードの場合のように温度によりその出力や波長が変動し、安定した動作になるまでに時間がかかるような場合には、光源2の発光を停止させる代わりに、被検体側への光を遮断するようにしても良い。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【0093】
[付記]
4.上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が上記スキャンミラーデバイスの基板中に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光学像取り込み装置。
5.上記集光手段が共焦点光学系であることを特徴とする請求項1,2,3,付記4に記載の光学像取り込み装置。
6.上記光学像取り込み装置によって取得した画像と、
上記被検体上の実際の大きさを示すスケールとを同一画面上に表示できる表示装置と共に使用されることを特徴とする請求項1〜3,付記4,5に記載の光学像取り込み装置。
【0094】
7a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部の裏面側に面して配置された光検出手段と、
上記光検出手段に投光するための光源と、
上記検出手段にあたる光をミラー部の振れ角の変化に応じて変化させる手段と、からなる。
7b.請求項2において、ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、 上記ミラー部の裏面側に面して配置された光検出手段と、
上記光検出手段に投光するための光源と、
上記検出手段にあたる光をミラー部の振れ角の変化に応じて変化させる手段と、からなる。
8a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部の振れ角変化に応じて静電容量が変化するキャパしタと、
この静電容量を測定する手段と、
からなる。
【0095】
8b.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部の振れ角変化に応じて静電容量が変化するキャパしタと、
この静電容量を測定する手段と、
からなる。
9a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記スキャンミラーデバイスと上記ミラー部を接続するヒンジ部と、
このヒンジ部上に形成された歪みゲージと、
この歪みゲージの抵抗値変化を測定する手段と、
からなる。
9b.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記スキャンミラーデバイスと上記ミラー部を接続するヒンジ部と、
このヒンジ部上に形成された歪みゲージと、
この歪みゲージの抵抗値変化を測定する手段と、
からなる。
【0096】
10a.請求項1において、
上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部よりも光学的に観察対象に近い部位における対物レンズ系の有効範囲の外にはみ出た光を検出する手段と、
上記有効範囲外に光をはみ出させるのに要する上記スキャンミラーデバイスの駆動力から駆動力とミラー部変位角の関係を校正する手段と、
からなる。
10b.請求項2において、
上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部よりも光学的に観察対象に近い部位における対物レンズ系の有効範囲の外にはみ出た光を検出する手段と、
上記有効範囲外に光をはみ出させるのに要する上記スキャンミラーデバイスの駆動力から駆動力とミラー部変位角の関係を校正する手段と、
からなる。
【0097】
11a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部を貫いて磁界を発生させる手段と、
上記ミラー部と一体に形成されたコイルと、
コイルに発生する誘導起電力を測定する手段と、
からなる。
11b.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部を貫いて磁界を発生させる手段と、
上記ミラー部と一体に形成されたコイルと、
コイルに発生する誘導起電力を測定する手段と、
からなる。
【0098】
12a.請求項1において、上記ミラー部の振れ角を検出する手段が、
上記ミラー部と一体に形成された加速度センサと、
この加速度センサから得られた加速度情報から振れ角を計算する手段と、
からなる。
12b.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記ミラー部と一体に形成された加速度センサからなる。
【0099】
13.請求項2において、上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段が、
上記スキャンミラーデバイス付近に配置、もしくは上記スキャンミラーデバイスに一体に形成されてなる音センサからなる。
14.請求項1〜3,付記4〜13において、体内に挿入可能なチューブ内に実装されていることを特徴とする。
【0100】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、走査駆動手段はスキャンミラーデバイスに対する振れ角検出手段からの出力信号をモニタし、一定の振れ角となるように、駆動信号の振幅を自動制御するようにしているので、一定の走査範囲の画像(つまり、一定の倍率の画像)を表示したりすることができ、診断する場合に非常に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の光学像取り込み装置の全体構成図。
【図2】光走査プローブの先端側の構成を示す図。
【図3】ミラーデバイスのミラー部周辺の構造及びPSDセンサを示す図。
【図4】光走査プローブが挿通される内視鏡を示す図。
【図5】本発明の第2の実施の形態におけるミラーデバイスの正面図。
【図6】図5におけるミラー部に設けた歪みゲージ部分を拡大した図。
【図7】本発明の第3の実施の形態における振れ角検出機構部分を示す図。
【図8】本発明の第4の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図9】本発明の第5の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図10】本発明の第6の実施の形態における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図11】変形例における振れ角検出機構を設けたミラーデバイスを示す図。
【図12】本発明の第7の実施の形態及び第1変形例における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図13】第2変形例及び第3変形例における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図14】第3変形例の光学像取り込み装置の全体構成図。
【図15】本発明の第8の実施の形態におけるミラーデバイス周辺部に設けた振れ角動作判断手段を示す図。
【図16】本発明の第9の実施の形態におけるミラーデバイスにおける振れ角検出機構部分を示す図。
【図17】本発明の第10の実施の形態における振れ角検出機構を設けた光走査光学系を示す図。
【図18】ミラーデバイス及びその一部を拡大して示す図。
【符号の説明】
1…光学像取り込み装置
2…光源
3a〜3d、4、29…光ファイバ
5…光走査プローブ
6…光走査光学系
7…被検体
8…光カプラ
9…光ディテクタ
12…PC
13…ディスプレイ
15…固定ミラー
16…(スキャン)ミラーデバイス
17…ミラー部
18…集光レンズ
19…駆動信号線
22…焦点
25…振れ角検出手段
26…ヒンジ
27…基板
30…PSDセンサ
31…端子
Claims (3)
- 被検体に照射するための光を発生する光源と、
光源からの光を集光出射するための集光手段と、
上記集光手段によって被検体側に集光された焦点を上記集光手段の光軸と直交する方向に走査する光走査手段と、
上記被検体からの戻り光を検出する光検出手段と、
を有する光学像取り込み装置において、
上記光走査手段がスキャンミラーデバイスであり、
上記ミラーデバイスに一体に形成された振れ角を変化できるミラー部と、
ミラー部の振れ角を検出する手段と、
を持つことを特徴とする光学像取り込み装置。 - 被検体に照射するための光を発生する光源と、
光源からの光を集光出射するための集光手段と、
上記集光手段によって被検体側に集光された焦点を上記集光手段の光軸と直交する方向に走査する光走査手段と、
上記被検体からの戻り光を検出する光検出手段と、
を有する光学像取り込み装置において、
上記光走査手段がスキャンミラーデバイスであり、
上記スキャンミラーデバイスに一体に形成された振れ角を変化できるミラー部と、
上記ミラー部が画像化可能なしきい値以上に動作しているかどうかを検知する手段と、
照射光の照射の停止ないしは被検体への照射を遮断する手段と、
を有することを特徴とする光学像取り込み装置。 - 上記ミラー部の振れ角を検出する手段が上記ミラーデバイスの基板中に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学像取り込み装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002308687A JP2004144926A (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 光学像取り込み装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002308687A JP2004144926A (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 光学像取り込み装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004144926A true JP2004144926A (ja) | 2004-05-20 |
Family
ID=32454763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002308687A Withdrawn JP2004144926A (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 光学像取り込み装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004144926A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006195083A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Sharp Corp | 光走査装置 |
JP2009075309A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Fujifilm Corp | 光走査素子およびその駆動方法、並びに光走査素子を用いた光走査プローブ |
JP2012198511A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-10-18 | Carl Zeiss Ag | 走査型ミラーデバイス |
JP2013176561A (ja) * | 2007-01-19 | 2013-09-09 | Sunnybrook Health Sciences Centre | 撮像プローブ用の走査機構 |
US9375147B2 (en) | 2007-01-19 | 2016-06-28 | Sunnybrook Health Sciences Centre | Scanning mechanisms for imaging probe |
KR20170096997A (ko) * | 2014-10-08 | 2017-08-25 | 옵토투네 아게 | 광학 요소, 특히 거울을 틸팅하기 위한 장치 |
JP2018105978A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 京セラ株式会社 | ミラーデバイスおよび光走査装置 |
DE102018209448A1 (de) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur ortsaufgelösten Detektion und Verwendung einer solchen Vorrichtung |
JP2020020916A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 矢崎総業株式会社 | 光走査素子 |
US11209527B2 (en) | 2016-01-14 | 2021-12-28 | Denso Corporation | Optical scanning device |
WO2023119568A1 (ja) * | 2021-12-23 | 2023-06-29 | パイオニア株式会社 | 光学装置及びセンサ装置 |
EP4270085A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-01 | FUJIFILM Corporation | Optical scanning device and abnormality detection method |
-
2002
- 2002-10-23 JP JP2002308687A patent/JP2004144926A/ja not_active Withdrawn
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006195083A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Sharp Corp | 光走査装置 |
JP2013176561A (ja) * | 2007-01-19 | 2013-09-09 | Sunnybrook Health Sciences Centre | 撮像プローブ用の走査機構 |
JP2015119994A (ja) * | 2007-01-19 | 2015-07-02 | サニーブルック・ヘルス・サイエンシズ・センター | 撮像プローブ用の走査機構 |
US9357923B2 (en) | 2007-01-19 | 2016-06-07 | Sunnybrook Health Sciences Centre | Medical imaging probe with rotary encoder |
US9375147B2 (en) | 2007-01-19 | 2016-06-28 | Sunnybrook Health Sciences Centre | Scanning mechanisms for imaging probe |
JP2009075309A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Fujifilm Corp | 光走査素子およびその駆動方法、並びに光走査素子を用いた光走査プローブ |
US8294968B2 (en) | 2007-09-20 | 2012-10-23 | Fujifilm Corporation | Optical scanning element, driving method for same, and optical scanning probe employing optical scanning element |
JP2012198511A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-10-18 | Carl Zeiss Ag | 走査型ミラーデバイス |
KR20170096997A (ko) * | 2014-10-08 | 2017-08-25 | 옵토투네 아게 | 광학 요소, 특히 거울을 틸팅하기 위한 장치 |
JP2017534075A (ja) * | 2014-10-08 | 2017-11-16 | オプトチューン アクチェンゲゼルシャフト | 光学素子、特にミラーを傾斜させるための機器 |
US10684464B2 (en) | 2014-10-08 | 2020-06-16 | Optotune Ag | Device for tilting an optical element, particularly a mirror |
KR102470757B1 (ko) * | 2014-10-08 | 2022-11-24 | 옵토투네 아게 | 광학 요소, 특히 거울을 틸팅하기 위한 장치 |
US11209527B2 (en) | 2016-01-14 | 2021-12-28 | Denso Corporation | Optical scanning device |
JP2018105978A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 京セラ株式会社 | ミラーデバイスおよび光走査装置 |
DE102018209448A1 (de) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur ortsaufgelösten Detektion und Verwendung einer solchen Vorrichtung |
JP2020020916A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 矢崎総業株式会社 | 光走査素子 |
WO2023119568A1 (ja) * | 2021-12-23 | 2023-06-29 | パイオニア株式会社 | 光学装置及びセンサ装置 |
EP4270085A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-01 | FUJIFILM Corporation | Optical scanning device and abnormality detection method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7427747B2 (en) | Optical image pickup apparatus for imaging living body tissue | |
JP4080426B2 (ja) | 奥行きを強調した画像の収集 | |
US7501645B2 (en) | Cornea characteristics measuring device | |
US6294775B1 (en) | Miniature image acquistion system using a scanning resonant waveguide | |
KR101449777B1 (ko) | 고속 스캐닝하는 주사 탐침 현미경 스캐너 및 이의 작동 방법 | |
JP4209709B2 (ja) | 変位計 | |
JP2013178417A (ja) | キャリブレーション装置 | |
JP2007503938A (ja) | 統合光走査画像取得および表示 | |
JP2004144926A (ja) | 光学像取り込み装置 | |
JP2005515001A (ja) | 画像装置及び関連方法 | |
JPH10267631A (ja) | 光学測定装置 | |
US20070146719A1 (en) | Scanning apparatus for optically scanning surfaces | |
US20060090550A1 (en) | Surface texture measuring probe and microscope utilizing the same | |
US20070293766A1 (en) | Transmission Based Imaging for Spectroscopic Analysis | |
US20040116811A1 (en) | Illumination unit for the generation of optical sectional images in transparent media, in particular in the eye | |
TW201115105A (en) | Optical measuring and imaging system | |
JPH10209199A (ja) | 振動振幅評価装置及びワイヤボンディング装置 | |
JP4589931B2 (ja) | 小型光走査装置 | |
US20050281476A1 (en) | Examination apparatus | |
JP2004065965A (ja) | 光走査プローブ装置 | |
JP2003075764A (ja) | 光パワーレベルを決定するための装置、顕微鏡および顕微鏡法 | |
JP2005006855A (ja) | 光走査プローブ装置 | |
JP2001147380A (ja) | 光走査型光学装置およびこれを用いた内視鏡 | |
JPH04151502A (ja) | 光センサ装置 | |
JP2010286432A (ja) | 角度測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |