JP6484485B2 - 縞走査位置の補償構造及びそれを備えた内視鏡装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の実施形態の縞走査位置の補償構造においては、好ましくは、さらに、前記戻り光情報検出手段により検出された戻り光の情報を用いて、前記投影用干渉縞形成手段により形成される干渉縞の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、前記位相シフタの駆動量を制御するフィードバック制御器を有する。
このようにすれば、外部環境の変化や物理的ストレスによる、投影用干渉縞形成手段を介して物体面に投影される干渉縞の位相の変化をリアルタイムに把握でき、駆動量が制御される位相シフタによって、該干渉縞の位相が所望の位置に固定されるように、リアルタイムで自動調整できる。
第1実施形態の縞走査位置の補償構造1−1を備える内視鏡は、レーザ光源11と、偏波面保持ファイバ12と、投影用干渉縞形成手段13と、投影レンズ14を有している。
偏波面保持ファイバ12は、例えば、いわゆるPANDAファイバ等、外力によって偏波面が回転しないように保持する、垂直方向と水平方向の屈折率を異ならせたファイバで構成されていて、レーザ光源11からの光を伝送する。
投影用干渉縞形成手段13は、複屈折板13aと、偏光板13bとで構成されている。
複屈折板13aは、偏波面保持ファイバ12の出射端側に配置されていて、入射した光を偏光方向の異なる2つの直線偏光成分の光に分けて出射させる。
偏光板13bは、複屈折板13aの出射端側に配置されていて、入射した光のうち、特定方向に偏波した直線偏光成分の光のみを透過させる。
そして、投影用干渉縞形成手段13は、レーザ光源11から出射し、偏波面保持ファイバ12を経た光を用いて干渉縞を形成する。
投影レンズ14は、投影用干渉縞形成手段13により形成された干渉縞50を物体面に投影する。
また、図示は省略したが、内視鏡は従来公知の計測光学系を備えている。計測光学系は、物体面に投影された干渉縞50を取得し、取得した干渉縞50の情報に基づき、物体面の計測を行うように構成されている。
なお、レーザ光源11は、ペルチェ素子温度コントローラ付きのレーザダイオードで構成するのが好ましい。レーザ光源11をペルチェ素子温度コントローラ付きのレーザダーオードで構成すれば、温度変化の影響が低減されて安定した一定状態のレーザ光を出射できる。
光合波・分波器15は、ファイバカプラで構成され、レーザ光源11と、偏波面保持ファイバ12との間に配置されている。
モニタ用干渉縞形成手段16は、複屈折素子16aと、偏光板16bとで構成されている。
複屈折板16aは、光合波・分波器15におけるレーザ光源11側であって、レーザ光源11と光学的に接続していない他方の光路上に配置されていて、入射した光を偏光方向の異なる2つの直線偏光成分の光に分けて出射させる。
なお、図1の例では、レーザ光源11は、ファイバ20を介して光合波・分波器15の一端に光学的に接続し、複屈折板16aは、ファイバ21を介して光合波・分波器15のレーザ光源11側他端に光学的に接続している。
偏光板16bは、複屈折板16aの出射端側に配置されていて、入射した光のうち、特定方向に偏波した直線偏光成分の光のみを透過させる。
そして、モニタ用干渉縞形成手段16は、レーザ光源11から出射して偏波面保持ファイバ12に入射し、偏波面保持ファイバ12から出射せずに出射端面で反射し、光合波・分波器15を経た光を用いて干渉縞を形成する。
干渉縞検出素子17は、ラインセンサで構成されている。そして、干渉縞検出素子17は、モニタ用干渉縞形成手段16により形成された干渉縞51を検出する。
その他、第1実施形態の縞走査位置の補償構造では、干渉縞検出素子17は、例えば、図示しない表示装置と接続されており、干渉縞検出素子17が検出した干渉縞51は、図示しない表示装置に表示するように構成されている。
レーザ光源11から出射した光は、ファイバ21、光合波・分波器15を経て、偏波面保持ファイバ12に入射する。偏波面保持ファイバ12に入射した光は、偏波面が回転しないように保持されながら内部を通り、その殆どの光が出射端から出射し、複屈折板13aに入射する。複屈折板13aに入射した光は、偏光方向の異なる2つの直線偏光成分の光に分けられて出射し、偏光板13bに入射する。偏光板13bに入射した光のうち、特定方向に偏波した直線偏光成分の光のみが、偏光板13bを透過する。このとき、干渉縞50が形成される。
偏光板13bを透過することによって形成された干渉縞50は、投影レンズ14により図示しない物体面に投影される。
偏波面保持ファイバ12の出射端面で反射した戻り光は、逆向きに光路を辿り、光合波・分波器15側の端面から出射し、光合波・分波器15に入射する。光合波・分波器15に入射した戻り光のうち、複屈折板16aと光学的に接続する側の端部から出射した戻り光は、ファイバ22を経て、複屈折板16aに入射する。複屈折板16aに入射した戻り光は、偏光方向の異なる2つの直線偏光成分の光に分けられて出射し、偏光板16bに入射する。偏光板16bに入射した光のうち、特定方向に偏波した直線偏光成分の光のみが、偏光板16bを透過する。このとき、干渉縞51が形成される。形成された干渉縞51は、干渉縞検出素子17により検出され、図示しない表示装置に表示される。
例えば、投影用干渉縞形成手段13の入射面(ここでは、複屈折板13aの入射面)で反射した光を、モニタ用干渉縞形成手段16による、干渉縞51の形成対象となる戻り光に用いてもよい。また、例えば、偏波面保持ファイバ12の出射端面と投影用干渉縞形成手段13の入射面との間に光学部材を配置した場合には、その光学部材の入射面又は出射面で反射した光を、モニタ用干渉縞形成手段16による、干渉縞51の形成対象となる戻り光に用いてもよい。
本発明の第2実施形態にかかる縞走査位置の補償構造の概略構成を示す説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、構成部材に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図2(a)の例の縞走査位置の補償構造1−2は、図1の構成に加えて、さらに、位相シフタ18を有して構成されている。
位相シフタ18は、レーザ光源11と、光合波・分波器15との間に配置されている。
その他の構成は、図1に示した第1実施形態の縞走査位置の補償構造1−1と略同じである。
図2(b)の例の縞走査位置の補償構造1−2’は、図2(a)の構成に加えて、さらに、フィードバック制御器19を有している。
フィードバック制御器19は、戻り光情報検出手段(モニタ用干渉縞形成手段16、干渉縞検出素子17)により検出された戻り光の情報としての干渉縞51の位置情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18の駆動量を制御するように構成されている。
図2(b)の縞走査位置の補償構造1−2'によれば、外部環境の変化や物理的ストレスによる、投影用干渉縞形成手段13を介して物体面に投影される干渉縞50の位相の変化をリアルタイムに把握でき、駆動量が制御される位相シフタ18によって、干渉縞50の位相が所望の位置に固定されるように、リアルタイムで自動調整できる。
なお、位相シフタ18は、上述したような干渉縞51の位相の基準位置からのズレを補正するために駆動する他にも、物体面に投影する干渉縞50の位相を、例えば、90度ずつシフトして物体面を走査するためにも用いることができる。
しかるに、図2(b)の縞走査位置の補償構造1−2'によれば、位相シフタ18を介して物体面を走査する際において、干渉縞51の位相の基準位置からのズレを補正しながら、干渉縞50の位相を所望の位置にシフトすることができる。
その他の作用効果は、図1に示した第1実施形態の縞走査位置の補償構造1−1と略同じである。
本発明の第3実施形態にかかる縞走査位置の補償構造の概略構成を示す説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、構成部材に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図3(a)の例の縞走査位置の補償構造1−3は、図1の構成に加えて、さらに、位相シフタ18’を有して構成されている。
位相シフタ18’は、光合波・分波器15と、偏波面保持ファイバ12との間に配置されている。
図3(b)の例の縞走査位置の補償構造1−3’は、図3(a)の構成に加えて、さらに、フィードバック制御器19’を有している。
フィードバック制御器19’は、戻り光情報検出手段(モニタ用干渉縞形成手段16、干渉縞検出素子17)により検出された戻り光の情報としての干渉縞51の位置情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御するように構成されている。
その他の構成は、図1に示した第1実施形態の縞走査位置の補償構造1−1と略同じである。
図3(b)の縞走査位置の補償構造1−3'によれば、外部環境の変化や物理的ストレスによる、投影用干渉縞形成手段13を介して物体面に投影される干渉縞50の位相の変化をリアルタイムに把握でき、駆動量が制御される位相シフタ18’によって、干渉縞50の位相が所望の位置に固定されるようにリアルタイムで自動調整できる。
なお、位相シフタ18'は、上述したような干渉縞51の位相の基準位置からのズレを補正するために駆動する他にも、物体面に投影する干渉縞50の位相を、例えば、90度ずつシフトして物体面を走査するためにも用いることができる。
しかるに、図3(b)の縞走査位置の補償構造1−3'によれば、位相シフタ18'を介して物体面を走査する際において、干渉縞51の位相の基準位置からのズレを補正しながら、干渉縞50の位相を所望の位置にシフトすることができる。
その他の作用効果は、図1に示した第1実施形態の縞走査位置の補償構造1−1と略同じである。
図4は本発明の第4実施形態にかかる縞走査位置の補償構造の概略構成を示す説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。なお、第3実施形態と同様の構成については、構成部材に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図4(a)の例の縞走査位置の補償構造1−4は、図3(a)の構成に加えて、さらに、第2のレーザ光源23と、第2の光合波・分波手段としての第2の光合波・分波器24を有して構成されている。
第2のレーザ光源23は、レーザ光源11が出射する波長λ1の光よりも長い波長λ2の光を出射するように構成されている。
第2の光合波・分波器24は、レーザ光源11及び第2のレーザ光源23と、光合波・分波器15との間に配置されている。そして、レーザ光源11及び第2のレーザ光源23は、夫々、第2の光合波・分波器24における同じ側の夫々別の端部に光学的に接続されている。
図4(b)の例の縞走査位置の補償構造1−4’は、図4(a)の構成に加えて、さらに、フィードバック制御器19”を有している。
フィードバック制御器19”は、第2のレーザ光源23から出射し、第2の光合波・分波器24、光合波・分波器15、位相シフタ18’を経て、偏波面保持ファイバ12に入射した光が、偏波面保持ファイバ12から出射せずに出射端面で反射し、位相シフタ18’、光合波・分波器15を経て、モニタ用干渉縞形成手段16により干渉縞51を形成されて干渉縞検出素子17により検出された干渉縞51の位相情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御するように構成されている。
その他の構成は、図3(a)、図3(b)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3,1−3’と略同じである。
第2のレーザ光源23から出射した光は、第2の光合波・分波器24、光合波・分波器15、位相シフタ18’を経て、偏波面保持ファイバ12に入射する。偏波面保持ファイバ12に入射し、偏波面が回転しないように保持されながら内部を通り出射端に到達した光のうち、僅かな量の光が偏波面保持ファイバ12の出射端から複屈折板13aに向けて出射せずに出射端面で反射する。
偏波面保持ファイバ12の出射端面で反射した戻り光は、逆向きに光路を辿り、位相シフタ18’側の端面から出射し、位相シフタ18’を経て光合波・分波器15に入射する。光合波・分波器15に入射した戻り光のうち、複屈折板16a側の端部から出射した戻り光は、ファイバ22、複屈折板16a、偏光板16bを経ることにより、干渉縞51を形成する。形成された干渉縞51は、干渉縞検出素子17により検出され、図示しない表示装置に表示される。
さらに、図4(b)の縞走査位置の補償構造1−4’では、フィードバック制御器19”は、干渉縞検出素子17により検出された干渉縞51の位相情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御する。これにより、物体面へ干渉縞50を投影したときの位相の位置ズレがリアルタイムで補正される。
レーザ光源11から出射した光は、光合波・分波器24、光合波・分波器15、位相シフタ18’を経て、偏波面保持ファイバ12に入射する。偏波面保持ファイバ12に入射した光は、偏波面が回転しないように保持されながら内部を通り、その殆どの光が出射端から出射する。出射した光は、複屈折板13a、偏光板13bを経ることにより、干渉縞50を形成する。形成された干渉縞50は、投影レンズ14により図示しない物体面に投影される。
しかるに、第4実施形態の縞走査位置の補償1−4,1−4’によれば、レーザ光源11が出射する波長λ1の光よりも長い波長λ2の光を出射する第2のレーザ光源23と、レーザ光源11及び第2のレーザ光源23と、光合波・分波器15との間に配置された第2の光合波・分波器24を有したので、第2のレーザ光源23から出射し、第2の光合波・分波器24、光合波・分波器15、位相シフタ18’を経て、偏波面保持ファイバ12に入射し、偏波面保持ファイバ12から出射せずに出射端面で反射し、位相シフタ18’、光合波・分波器15を経た波長λ1の光よりも長い波長λ2の戻り光を用いて形成された干渉縞51を検出することができる。その結果、波長λ1の光よりも長い波長λ2の戻り光を用いて形成された干渉縞51の位相の基準位置からのズレ量をより正確に把握できる。そして、波長λ2の戻り光を用いて形成された干渉縞51の位相の基準位置からのズレ量に基づいて、位相シフタ18’を介して位相のズレ量を調整することで、投影用干渉縞形成手段を介して物体面に投影される干渉縞の位相を所望の位置により正確に固定し易くなる。
その他の作用効果は、図3(a)、図3(b)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3,1−3’と略同じである。
図5は本発明の第5実施形態にかかる縞走査位置の補償構造の概略構成を示す説明図である。なお、第3実施形態と同様の構成については、構成部材に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
第5実施形態の縞走査位置の補償構造1−5は、図3(a)の構成に加えて、さらに、第2のレーザ光源23と、第2の光合波・分波手段としての第2の光合波・分波器24’と、第2の位相シフタ25と、フィードバック制御器19”’を有している。
第2のレーザ光源23は、レーザ光源11が出射する波長の光よりも長い波長の光を出射するように構成されている。
第2の光合波・分波器24’は、第2のレーザ光源23及びモニタ用干渉縞形成手段16(における複屈折板16a)と、光合波・分波器15との間に配置されている。そして、第2のレーザ光源23及びモニタ用干渉縞形成手段16(における複屈折板16a)は、夫々、第2の光合波・分波器24’における同じ側の夫々別の端部に光学的に接続されている。
第2の位相シフタ25は、レーザ光源11と、光合波・分波器15との間に配置されている。第2の位相シフタ25は、物体面に投影する干渉縞の位相を、例えば、90度ずつシフトして物体面を走査するために用いられる。
フィードバック制御器19”’は、第2のレーザ光源23から出射し、第2の光合波・分波器24’、光合波・分波器15、位相シフタ18’を経て、偏波面保持ファイバ12に入射した光が、偏波面保持ファイバ12から出射せずに出射端面で反射し、位相シフタ18’、光合波・分波器15、第2の光合波・分波器24’を経て、モニタ用干渉縞形成手段16により干渉縞51を形成されて干渉縞検出素子17により検出された干渉縞51の位相情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御するように構成されている。
その他の構成は、図3(a)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3と略同じである。
第2のレーザ光源23から出射した光は、第2の光合波・分波器24’、光合波・分波器15、位相シフタ18’を経て、偏波面保持ファイバ12に入射する。偏波面保持ファイバ12に入射し、偏波面が回転しないように保持されながら内部を通り出射端に到達した光のうち、僅かな量の光が偏波面保持ファイバ12の出射端から複屈折板13aに向けて出射せずに出射端面で反射する。
偏波面保持ファイバ12の出射端面で反射した戻り光は、逆向きに光路を辿り、位相シフタ18’側の端面から出射し、位相シフタ18’を経て光合波・分波器15に入射する。光合波・分波器15に入射した戻り光のうち、第2の光合波・分波器24’側の端部から出射した戻り光は、第2の光合波・分波器24’、ファイバ22、複屈折板16a、偏光板16bを経ることにより、干渉縞51を形成する。形成された干渉縞51は、干渉縞検出素子17により検出され、図示しない表示装置に表示される。
フィードバック制御器19”’は、干渉縞検出素子17により検出された干渉縞51の位相情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御する。これにより、物体面へ干渉縞50を投影したときの位相の位置ズレがリアルタイムで補正される。
レーザ光源11から出射した光は、第2の位相シフタ25、光合波・分波器24、光合波・分波器15、位相シフタ18’を経て、偏波面保持ファイバ12に入射する。偏波面保持ファイバ12に入射した光は、偏波面が回転しないように保持されながら内部を通り、その殆どの光が出射端から出射する。出射した光は、複屈折板13a、偏光板13bを経ることにより、干渉縞50を形成する。形成された干渉縞50は、投影レンズ14により図示しない物体面に投影される。
ところで、一つの位相シフタで、物体面に投影する干渉縞の位相の位置ズレの補正と、物体面を走査するための位相のシフトとを兼ねるように構成した場合、物体面を走査するための位相のシフトを行う都度、その際の物体面に投影された干渉縞の位相の位置ズレの補正を行ために、位相シフタの駆動量の微調整が必要となり、操作が煩雑となる。
しかるに、第5実施形態の縞走査位置の補償構造1−5によれば、位相シフタ18’の他に、第2の位相シフタ25を備え、位相シフタ18’により物体面に投影する干渉縞50の位相の位置ズレの補正を行い、第2の位相シフタ25により物体面を走査するための位相のシフトを、位相シフタ18’による干渉縞50の位相の位置ズレの補正とは独立して行うことができるようにしたので、物体面を走査するための位相のシフトを行うための位相シフタ25の駆動量の微調整が不要となり、操作がし易くなる。
しかるに、一般的に、2つの波長のうち長い波長のほうが、外乱に対する位相変化が緩やかであり、位相の変化を把握し易い。
その結果、波長λ1の光よりも長い波長λ2の戻り光を用いて形成された干渉縞51の位相の基準位置からのズレ量をより正確に把握できる。そして、波長λ2の戻り光を用いて形成された干渉縞51の位相の基準位置からのズレ量に基づいて、位相シフタ18’を介して位相のズレ量を調整することで、投影用干渉縞形成手段を介して物体面に投影される干渉縞の位相を所望の位置により正確に固定し易くなる。
その他の作用効果は、図3(b)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3’と略同じである。
図6は第4実施形態及び第5実施形態の変形例にかかる縞走査位置の補償構造の概略構成を示す説明図で、(a)は第4実施形態の変形例を示す図、(b)は第5実施形態の変形例を示す図である。なお、第4実施形態又は第5実施形態と同様の構成については、構成部材に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図6(a)に示す、第4実施形態の変形例の縞走査位置の補償構造1−4”は、図4(b)に示した縞走査位置の補償構造1−4’における偏波面保持ファイバ12の出射端面に波長選択性膜40を取り付けて構成されている。
波長選択性膜40は、第2のレーザ光源23から出射する光の波長λ2に対する反射率が高い透過・反射特性を有している。
なお、波長選択性膜40は、さらに、第2のレーザ光源23から出射する光の波長λ2に対する透過性がなく、第1のレーザ光源11から出射する光の波長λ1に対する透過率が高い透過・反射特性を有するのが好ましい。
その他の構成は、図4(b)に示した第4実施形態の縞走査位置の補償構造1−4’と略同じである。
波長選択性膜40は、第2のレーザ光源23から出射する光の波長λ2に対する反射率が高い透過・反射特性を有している。
なお、波長選択性膜40は、さらに、第2のレーザ光源23から出射する光の波長λ2に対する透過性がなく、第1のレーザ光源11から出射する光の波長λ1に対する透過率が高い透過・反射特性を有するのが好ましい。
その他の構成は、図5に示した第5実施形態の縞走査位置の補償構造1−5と略同じである。
その他の作用効果は、図4(b)に示した第4実施形態の縞操作位置の補償構造1−4’及び図5に示した第5実施形態の縞操作位置の補償構造1−5と略同じである。
図7は本発明の第6実施形態にかかる縞走査位置の補償構造の概略構成を示す説明図である。なお、第3実施形態と同様の構成については、構成部材に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
第6実施形態の縞走査位置の補償構造1−6は、戻り光情報検出手段が、偏光ビームスプリッタ26aと、光検出器26b,26cとからなる光検出装置26で構成されている。
偏光ビームスプリッタ26aは、光合波・分波器15、ファイバ22を経た戻り光の光路上に配置されている。
光検出器26b,26cは、偏光ビームスプリッタ26aで分割された夫々の光路上に配置されている。そして、光検出器26b,26cは、偏光ビームスプリッタ26aで分割された夫々の偏光の強度を検出する。
また、第6実施形態の縞走査位置の補償構造1−6は、フィードバック制御器19”"と、表示装置27を有している。
フィードバック制御器19”"は、2つの光検出器26b,26cにより検出された2つの偏光の強度情報を用いて、干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御するように構成されている。
表示装置27は、2つの光検出器26b,26cにより検出された夫々の偏光の強度を、例えば二次元座標上に表示する表示画面を備えて構成されている。
その他の構成は、図3(a)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3と略同じである。
フィードバック制御器19”"は、2つの光検出器26b,26cにより検出された2つの偏光の強度情報を用いて、干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御する。これにより、物体面へ干渉縞50を投影したときの位相の位置ズレがリアルタイムで補正される。
その他の作用は、図3(a)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3と略同じである。
図8は本発明の第7実施形態にかかる縞走査位置の補償構造の概略構成を示す説明図である。なお、第3実施形態と同様の構成については、構成部材に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
第7実施形態の縞走査位置の補償構造1−7は、図3(a)の構成に加えて、さらに、レーザ光源11と光合波・分波器15との間に配置された、第2の位相シフタ25を有している。
また、第7実施形態の縞走査位置の補償構造1−7は、戻り光検出手段が、第1の光伝送ファイバとしてのファイバ28と、第2の光伝送ファイバとしてのファイバ22と、光路合成部材29と、干渉縞検出器30を有してなる干渉計で構成されている。
ファイバ28は、レーザ光源11から出射し第2の位相シフタ25を経て光合波・分波器15に入射した光が光合波・分波器15により分岐させられて出射する2つの端部のうち、出射した光が位相シフタ18’に入射しない端部に接続している。
ファイバ22は、レーザ光源11から出射し、第2の位相シフタ25、光合波・分波器15、位相シフタ18'を経て、偏波面保持ファイバ12に入射し、偏波面保持ファイバ12から出射せずに出射端面で反射し、位相シフタ18’を経て光合波・分波器15に入射した戻り光が光合波・分波器15により分岐させられて出射する2つの端部のうち、出射した戻り光が第2の位相シフタ25に入射しない端部に接続している。
光路合成部材29は、ファイバ28を通る光の光路とファイバ22を通る戻り光の光路を合成するように配置された、ビームスプリッタで構成されている。
干渉縞検出器30は、光路合成部材29により合成された光路上に配置され、合成された光路を通る2つの光を用いて形成された干渉縞を検出する。
また、第7実施形態の縞走査位置の補償構造1−7は、フィードバック制御器19"”’有している。
フィードバック制御器19"”’は、干渉縞検出器30により検出された干渉縞の位相情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御するように構成されている。
その他の構成は、図3(a)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3と略同じである。
光合波・分波器15に入射した戻り光は、2つの光路に分岐させられる。そして、第2の位相シフタ25に入射しない端部から出射した戻り光が、ファイバ22を経て、光路合成部材29に入射する。
また、レーザ光源11から出射し、第2の位相シフタ25を経て、光合波・分波器15に入射した光のうち、光合波・分波器15により分岐させられて、位相シフタ18’に入射しない端部から出射した光は、ファイバ28を経て、光路合成部材29に入射する。
ファイバ28を通り光路合成部材29に入射した光と、ファイバ22を通り光路合成部材29に入射した戻り光は、光路合成部材29により光路を合成され、干渉縞を形成する。形成された干渉縞は、干渉縞検出器30により検出され、図示しない表示装置に表示される。
フィードバック制御器19"”’は、干渉縞検出器30により検出された干渉縞の位相情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、位相シフタ18’の駆動量を制御する。これにより、物体面へ干渉縞50を投影したときの位相の位置ズレがリアルタイムで補正される。
その他の作用効果は、図3(b)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3’と略同じである。
図9は本発明の第8実施形態にかかる縞走査位置の補償構造の概略構成を示す説明図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、構成部材に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
第8実施形態の縞走査位置の補償方法1−8は、レーザ光源11と、偏波面保持ファイバ12との間に配置された、偏光板31と、第1の波長板32と、光合波・分波手段34と、第2の波長板33を有している。
第1の波長板32、第2の波長板33は、夫々、回転可能に設けられたλ/4板で構成されている。
光合波・分波手段34は、第1のビームスプリッタ34aと、第2のビームスプリッタ34bと、ミラー34cと、第3のビームスプリッタ34dとで構成されている。
第1のビームスプリッタ34aは、レーザ光源11から出射し、偏光板31及び第1の波長板32を経た光を二方向の光路を通る光に分離する。
第2のビームスプリッタ34bは、レーザ光源11から出射し、偏光板31、第1の波長板32、第1のビームスプリッタ34a、第2のビームスプリッタ34b及び第2の波長板33を経て偏波面保持ファイバ12に入射し、偏波面保持ファイバ12から出射せずに出射端面で反射し第2の波長板33を経た戻り光を二方向の光路を通る光に分離する。
ミラー34cは、第2のビームスプリッタ34bを反射した戻り光を偏向する。
第3のビームスプリッタ34dは、ミラー34cで偏向させられた戻り光の光路及び第1のビームスプリッタ34aを反射した光の光路を合成する。
干渉縞検出器30'は、第3のビームスプリッタ34dにより合成された光路上に配置され、合成された光路を通る2つの光(ミラー34cで偏向させられた戻り光と、第1のビームスプリッタ34aを反射した光)を用いて形成された干渉縞を検出する。
フィードバック制御器19"""は、干渉縞検出器30’により検出された干渉縞の位相情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、第2の波長板33の回転方向及び回転量を制御するように構成されている。
偏波面保持ファイバ12の出射端面で反射した戻り光は、逆向きに光路を辿り、第2の波長板33側の端面から出射し、第2の波長板33を経て第2のビームスプリッタ34bに入射する。第2のビームスプリッタ34bに入射した戻り光のうち、第2のビームスプリッタ34bを反射した戻り光は、ミラー34cで偏向されて、第3のビームスプリッタ34dに入射する。
また、レーザ光源11から出射し、偏光板31、第1の波長板32を経て、第1のビームスプリッタ34aに入射した光のうち、第1のビームスプリッタ34aを反射した光は、第3のビームスプリッタ34dに入射する。
第1のビームスプリッタ34aを反射した光と、ミラー34cで偏向させられた戻り光は、第3のビームスプリッタ34dにより光路を合成され、干渉縞を形成する。形成された干渉縞は、干渉縞検出器30’により検出され、図示しない表示装置に表示される。
フィードバック制御器19"""は、干渉縞検出器30’により検出された干渉縞の位相情報を用いて、投影用干渉縞形成手段13により形成される干渉縞50の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、第2の波長板33の回転方向及び回転量を制御する。これにより、物体面へ干渉縞50を投影したときの位相の位置ズレがリアルタイムで補正される。
その他の作用効果は、図3(b)に示した第3実施形態の縞走査位置の補償構造1−3’と略同じである。
11 レーザ光源
12 偏波面保持ファイバ
13 投影用干渉縞形成手段
13a 複屈折板
13b 偏光板
14 投影レンズ
15 光合波・分波器
16 モニタ用干渉縞形成手段
16a 複屈折素子
16b 偏光板
17 干渉縞検出素子
18、18' 位相シフタ
19、19'、19"、 19”’、19”"、 19"”’、19""" フィードバック制御器
21、22、28 ファイバ
23 第2のレーザ光源
24、24’ 第2の光合波・分波器
25 第2の位相シフタ
26 光検出装置
26a 偏光ビームスプリッタ
26b、26c 光検出器
27 表示装置
29 光路合成部材
30、30’ 干渉縞検出器
31 偏光板
32 第1の波長板
33 第2の波長板
34 光合波・分波手段
34a 第1のビームスプリッタ
34b 第2のビームスプリッタ
34c ミラー
34d 第3のビームスプリッタ
40 波長選択性膜
50 投影用干渉縞
51 モニタ用干渉縞
Claims (26)
- レーザ光源と、前記レーザ光源からの光を伝送する偏波面保持ファイバと、前記レーザ光源から出射し、前記偏波面保持ファイバを経た光を用いて干渉縞を形成する投影用干渉縞形成手段を備え、前記投影用干渉縞形成手段により形成された干渉縞を物体面に投影する内視鏡において、
前記レーザ光源と前記偏波面保持ファイバとの間に配置された光合波・分波手段と、
前記レーザ光源から出射して前記偏波面保持ファイバに入射し、前記投影用干渉縞形成手段の入射面までの光路上に配置された所定の光学面で反射し、前記光合波・分波手段を経た戻り光の情報を検出する戻り光情報検出手段と、
を有することを特徴とする縞走査位置の変化補償構造。 - さらに、前記レーザ光源と前記偏波面保持ファイバとの間に配置された位相シフタを有することを特徴とする請求項1に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- さらに、前記戻り光情報検出手段により検出された戻り光の情報を用いて、前記投影用干渉縞形成手段により形成される干渉縞の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、前記位相シフタの駆動量を制御するフィードバック制御器を有することを特徴とする請求項2に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記戻り光情報検出手段が、
前記戻り光を用いて干渉縞を形成するモニタ用干渉縞形成手段と、
前記モニタ用干渉縞形成手段により形成された干渉縞を検出する干渉縞検出素子と、
からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の縞走査位置の変化補償構造。 - さらに、前記干渉縞検出素子により検出された干渉縞の位相情報を用いて、前記投影用干渉縞形成手段により形成される干渉縞の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、前記位相シフタの駆動量を制御するフィードバック制御器を有することを特徴とする請求項2に従属する請求項4に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記位相シフタが、前記レーザ光源と前記光合波・分波手段との間に配置されていることを特徴とする請求項2又は5に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記位相シフタが、前記光合波・分波手段と前記偏波面保持ファイバとの間に配置されていることを特徴とする請求項2又は5に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- さらに、
前記レーザ光源が出射する波長の光よりも長い波長の光を出射する第2のレーザ光源と、
前記レーザ光源及び前記第2のレーザ光源と前記光合波・分波手段との間に配置された第2の光合波・分波手段
を有することを特徴とする請求項7に記載の縞走査位置の変化補償構造。 - 前記フィードバック制御器は、前記第2のレーザ光源から出射し、前記第2の光合波・分波手段、前記光合波・分波手段、前記位相シフタを経て、前記偏波面保持ファイバに入射した光が、前記所定の光学面で反射し、前記位相シフタ、前記光合波・分波手段を経て、前記モニタ用干渉縞形成手段により干渉縞を形成されて前記干渉縞検出素子により検出された干渉縞の位相情報を用いて、前記投影用干渉縞形成手段により形成される干渉縞の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、前記位相シフタの駆動量を制御することを特徴とする請求項5に従属する請求項8に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- さらに、
前記レーザ光源が出射する波長の光よりも長い波長を出射する第2のレーザ光源と、
前記第2のレーザ光源及び前記モニタ用干渉縞形成手段と前記光合波・分波手段との間に配置された第2の光合波・分波手段と、
前記レーザ光源と前記光合波・分波手段との間に配置された第2の位相シフタと
を有することを特徴とする請求項4に従属する請求項7に記載の縞走査位置の変化補償構造。 - 前記フィードバック制御器は、前記第2のレーザ光源から出射し、前記第2の光合波・分波手段、前記光合波・分波手段、前記位相シフタを経て、前記偏波面保持ファイバに入射した光が、前記所定の光学面で反射し、前記位相シフタ、前記光合波・分波手段、前記第2の光合波・分波手段を通り、前記モニタ用干渉縞形成手段により干渉縞を形成されて前記干渉縞検出素子により検出された干渉縞の位相情報を用いて、前記投影用干渉縞形成手段により形成される干渉縞の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、前記位相シフタの駆動量を制御することを特徴とする請求項5に従属する請求項10に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記戻り光情報検出手段が、
前記光合波・分波手段を経た戻り光の光路上に配置された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで分割された夫々の光路上に配置された、夫々の偏光の強度を検出する2つの光検出器と、
からなることを特徴とする請求項1に記載の縞走査位置の変化補償構造。 - さらに、前記光合波・分波手段と前記偏波面保持ファイバとの間に配置された位相シフタを有することを特徴とする請求項12に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- さらに、前記2つの光検出器により検出された2つの偏光の強度情報を用いて、前記投影用干渉縞形成手段により形成される干渉縞の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、前記位相シフタの駆動量を制御するフィードバック制御器を有することを特徴とする請求項13に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- さらに、前記光合波・分波手段と前記偏波面保持ファイバとの間に配置された位相シフタと、前記レーザ光源と前記光合波・分波手段との間に配置された第2の位相シフタを有し、
前記戻り光情報検出手段が、
前記レーザ光源から出射し前記第2の位相シフタを経て前記光合波・分波手段に入射した光が該光合波・分波手段により分岐させられて出射する2つの端部のうち、出射した光が前記位相シフタに入射しない端部に接続する第1の光伝送ファイバと、
前記レーザ光源から出射し、前記第2の位相シフタ、前記光合波・分波手段、前記位相シフタを経て、前記偏波面保持ファイバに入射し、前記所定の光学面で反射し、前記位相シフタを経て前記光合波・分波手段に入射した戻り光が該光合波・分波手段により分岐させられて出射する2つの端部のうち、出射した戻り光が前記第2の位相シフタに入射しない端部に接続する第2の光伝送ファイバと、
前記第1の光伝送ファイバを通る光の光路と前記第2の光伝送ファイバを通る戻り光の光路を合成する光路合成部材と、
前記光路合成部材により合成された光路上に配置され、該合成された光路を通る2つの光を用いて形成された干渉縞を検出する干渉縞検出器と、
からなることを特徴とする請求項1に記載の縞走査位置の変化補償構造。 - さらに、前記干渉縞検出器により検出された干渉縞の位相情報を用いて、前記投影用干渉縞形成手段により形成される干渉縞の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、前記位相シフタの駆動量を制御するフィードバック制御器を有することを特徴とする請求項15に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記光合波・分波手段が、ファイバカプラよりなることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の縞走査位置の変化補償構造。
- さらに、
前記レーザ光源と前記光合波・分波手段との間に配置された偏光板及び回転可能な第1の波長板と、
前記光合波・分波手段と前記偏波面保持ファイバとの間に配置された回転可能な第2の波長板を有し、
前記光合波・分波手段が、
前記レーザ光源から出射し、前記偏光板及び前記第1の波長板を経た光を二方向の光に分離する第1のビームスプリッタと、
前記レーザ光源から出射し、前記偏光板、前記第1の波長板、前記光合波・分波手段及び前記第2の波長板を経て前記偏波面保持ファイバに入射し、前記所定の光学面で反射し前記第2の波長板を経た戻り光を二方向の光に分離する第2のビームスプリッタと、
前記第2のビームスプリッタを反射した戻り光を偏向するミラーと、
該ミラーで偏向させられた戻り光の光路及び前記第1のビームスプリッタを反射した光の光路を合成する第3のビームスプリッタと、
からなり、
前記戻り光情報検出手段が、
前記第3のビームスプリッタにより合成された光路上に配置され、該合成された光路を通る2つの光を用いて形成された干渉縞を検出する干渉縞検出器からなることを特徴とする請求項1に記載の縞走査位置の変化補償構造。 - さらに、前記干渉縞検出器により検出された干渉縞の位相情報を用いて、前記投影用干渉縞形成手段により形成される干渉縞の位相の基準位置からのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて、前記第2の波長板の回転方向及び回転量を制御するフィードバック制御器を有することを特徴とする請求項18に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記所定の光学面は、前記第2のレーザ光源から出射する光の波長に対する反射率が高い透過・反射特性を有する波長選択性膜を備えていることを特徴とする請求項8〜11、請求項8〜11のいずれかに従属する請求項17に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記波長選択性膜は、さらに、前記第2のレーザ光源から出射する光の波長に対する透過性がなく、前記第1のレーザ光源から出射する光の波長に対する透過率が高い透過・反射特性を有することを特徴とする請求項20に記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記所定の光学面が、前記偏波面保持ファイバの出射端面であることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記所定の光学面が、前記投影用干渉縞形成手段の入射面であることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記所定の光学面が、前記偏波面保持ファイバの出射端面と前記投影用干渉縞形成手段の入射面との間に配置された光学部材の入射面であることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 前記所定の光学面が、前記偏波面保持ファイバの出射端面と前記投影用干渉縞形成手段の入射面との間に配置された光学部材の出射面であることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の縞走査位置の変化補償構造。
- 請求項1〜25のいずれかの縞走査位置の変化補償構造を備えた内視鏡装置。
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