JP6626117B2 - 光走査装置および光走査装置の制御方法 - Google Patents
光走査装置および光走査装置の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6626117B2 JP6626117B2 JP2017546346A JP2017546346A JP6626117B2 JP 6626117 B2 JP6626117 B2 JP 6626117B2 JP 2017546346 A JP2017546346 A JP 2017546346A JP 2017546346 A JP2017546346 A JP 2017546346A JP 6626117 B2 JP6626117 B2 JP 6626117B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- drive signal
- amplitude
- tip
- scanning device
- 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.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 9
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 89
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 27
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 10
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 10
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 10
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2461—Illumination
- G02B23/2469—Illumination using optical fibres
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00002—Operational features of endoscopes
- A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
- A61B1/00006—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of control signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00163—Optical arrangements
- A61B1/00172—Optical arrangements with means for scanning
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/26—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/103—Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
- H04N3/30—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical otherwise than with constant velocity or otherwise than in pattern formed by unidirectional, straight, substantially horizontal or vertical lines
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00163—Optical arrangements
- A61B1/00165—Optical arrangements with light-conductive means, e.g. fibre optics
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Description
本発明の第1の態様は、先端から光を射出する光ファイバと、前記光ファイバの共振周波数とは異なる周波数を有し、前記光ファイバの先端をスパイラル振動させるための駆動信号を生成する信号生成部と、該信号生成部によって生成された前記駆動信号に従って前記光ファイバの先端をスパイラル振動させる駆動部とを備え、前記信号生成部は、1回の走査期間中に振幅が略ゼロから最大値まで漸次増大する第1の期間および振幅が前記最大値から略ゼロまで漸次減少する第2の期間を含み、かつ、以下の条件式(1)または条件式(2)を満足する前記駆動信号を生成する光走査装置である。
ただし、frは、前記光ファイバの共振周波数、fdは、前記駆動信号の周波数、N2は、前記第2の期間における前記駆動信号の振動回数ある。
(3) N2 ≧ 60
このようにすることで、光ファイバの先端を準共振させることができる実用的な駆動周波数frの範囲において、2%以下の振幅収束率を達成することができる。
(4) fd / fr ≧ 1.01
(5) fd / fr ≦ 0.99
このようにすることで、実用的な振動回数N2の範囲において、2%以下の振幅収束率を達成することができる。
ただし、frは、前記光ファイバの共振周波数、fdは、前記駆動信号の周波数、N2は、前記第2の期間における前記駆動信号の振動回数である。
本実施形態に係る光走査装置1は、図1に示されるように、内視鏡20と、制御装置本体30と、ディスプレイ40とを備え、内視鏡20の挿入部21の先端から射出されるレーザ光Lを被写体A上でスパイラル状の走査軌跡Bに沿って走査し、被写体Aの画像を取得する光走査型内視鏡装置である。
照射用光ファイバ8の基端は、光源部2に接続されている。光源部2から照射用光ファイバ8の基端面に入射したレーザ光Lは、照射用光ファイバ8の内部を基端から先端まで導光し、照射用光ファイバ8の先端面から挿入部21の先端前方へ向かって射出されるようになっている。
弾性部10内には照射用光ファイバ8が貫通しており、弾性部10は、照射用光ファイバ8の先端8aから基端側に間隔をあけた位置において、照射用光ファイバ8の外周面に固定されている。弾性部10の、圧電素子11A,11Bよりも基端側の部分は、固定部13を介して挿入部21の外筒に固定されている。これにより、弾性部10および照射用光ファイバ8の先端部分は片持ち梁状に支持され、揺動可能となっている。
光検出器15は、受光用光ファイバ14から入射する観察光L’を光電変換することによって観察光L’の強度に応じた電気信号を生成し、生成された電気信号をAD変換器16に出力する。
AD変換器16は、光検出器15から入力された電気信号を制御部7から受信するサンプリング信号に同期してサンプリングしてAD変換することによって、観察光L’の強度を示すデジタル値を得る。AD変換器16は、得られたデジタル値を画像生成部6に送信する。
さらに、制御部7は、駆動信号の周波数(駆動周波数)fdおよび振動回数N,N1,N2を設定し、設定された駆動周波数fdおよび振動回数N,N1,N2を有する駆動信号を信号生成部4に生成させるための制御信号を生成する。
本実施形態に係る光走査装置1を用いて患者の体内を観察するには、挿入部21を体内に挿入し、挿入部21の先端を被写体Aである生体組織に対向させる。これにより、照射用光ファイバ8の先端8aから被写体Aにレーザ光Lが照射される。このときに、アクチュエータ9によって照射用光ファイバ8の先端8aがスパイラル振動させられることによって、レーザ光Lが被写体A上においてスパイラル走査される。
振幅収束率=光ファイバの先端の振幅の最小値Hmin÷光ファイバの先端の振幅の最大値Hmax×100[%]
ここで、図4Bにおいては、復路側で最小値Hminを定義しているが、図4Aの振幅変化が連続的に繰り返されるので、往路側で最小値Hminを定義しても同じである。
(3) N2 ≧ 60
図5Aに示されるように、復路の周回数N2が60以上である場合には、光ファイバ8を準共振させることができる実用的な駆動周波数fdの範囲において、振幅収束率が2%以下となる。一方、復路の周回数N2が60よりも小さい場合には、振幅収束率を2%以下に抑えるために、駆動周波数fdを共振周波数frから大きく異ならせる必要があるため、光ファイバ8を準共振させることができず、先端8aの振幅が小さくなる。
図8に、復路の周回数N2を60周に固定し、往路の周回数N1を変化させたときの振幅収束率の変化を示す。ここでは、共振周波数frを9000Hz、周波数比fd/frを1.05としている。図8から分かるように、振幅収束率は、往路の周回数N1には大きく依存しない。このことは以下のように説明できる。
(4) fd/fr ≧ 1.01
駆動周波数fdが共振周波数frに近い程、振幅収束率を2%以下に抑えるために必要な周回数N2が増加する。fd/frが1.01以上である場合には、実用的な周回数N2の範囲において、2%以下の振幅収束率を達成することができる。一方、fd/frが1.01未満である場合には、復路の所要時間が長くなり、フレームレートの低下を招く。
この場合にも、条件式(3)を満足することが好ましい。
さらに、条件式(4)に代えて条件式(5)を満足することが好ましい。
(5) fd / fr ≦ 0.99
2 光源部
3 光走査部
4 信号生成部
5 光検出部
6 画像生成部
7 制御部
8 照射用光ファイバ(光ファイバ)
9 アクチュエータ
10 弾性部
11A,11B 圧電素子
12A,12B 電気ケーブル
13 固定部
14 受光用光ファイバ
15 光検出器
16 AD変換器
17a,17b 走査レンズ
20 内視鏡
21 挿入部
30 制御装置本体
40 ディスプレイ
A 被写体
B 走査軌跡
Claims (4)
- 先端から光を射出する光ファイバと、
前記光ファイバの共振周波数とは異なる周波数を有し、前記光ファイバの先端をスパイラル振動させるための駆動信号を生成する信号生成部と、
該信号生成部によって生成された前記駆動信号に従って前記光ファイバの先端をスパイラル振動させる駆動部とを備え、
前記信号生成部は、1回の走査期間中に振幅が略ゼロから最大値まで漸次増大する第1の期間および振幅が前記最大値から略ゼロまで漸次減少する第2の期間を含み、かつ、以下の条件式(1)または条件式(2)を満足する前記駆動信号を生成する光走査装置。
frは、前記光ファイバの共振周波数、
fdは、前記駆動信号の周波数、
N2は、前記第2の期間における前記駆動信号の振動回数
である。 - 前記信号生成部が、以下の条件式(3)を満足する前記駆動信号を生成する請求項1に記載の光走査装置。
(3) N2 ≧ 60 - 前記信号生成部が、以下の条件式(4)を満足する前記駆動信号を生成する請求項1または請求項2に記載の光走査装置。
(4) fd / fr ≧ 1.01 - 前記信号生成部が、以下の条件式(5)を満足する前記駆動信号を生成する請求項1または請求項2に記載の光走査装置。
(5) fd / fr ≦ 0.99
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/079864 WO2017068690A1 (ja) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 光走査装置および光走査装置の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017068690A1 JPWO2017068690A1 (ja) | 2018-09-13 |
JP6626117B2 true JP6626117B2 (ja) | 2019-12-25 |
Family
ID=58556794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017546346A Active JP6626117B2 (ja) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 光走査装置および光走査装置の制御方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10534168B2 (ja) |
JP (1) | JP6626117B2 (ja) |
WO (1) | WO2017068690A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107209364A (zh) * | 2015-01-23 | 2017-09-26 | 奥林巴斯株式会社 | 光扫描装置 |
CN107407802B (zh) * | 2015-03-30 | 2020-03-10 | 奥林巴斯株式会社 | 光扫描装置的驱动条件设定方法和驱动条件设定装置 |
JPWO2017163361A1 (ja) * | 2016-03-24 | 2019-01-31 | オリンパス株式会社 | 光走査装置 |
US11047671B1 (en) * | 2020-01-30 | 2021-06-29 | Veravanti Inc. | Forward looking RGB/optical coherence tomography duplex imager |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2852772A (en) * | 1949-08-04 | 1958-09-16 | Gen Electric | Receiver scanning system |
US3636250A (en) * | 1964-02-26 | 1972-01-18 | Andrew V Haeff | Apparatus for scanning and reproducing a three-dimensional representation of an object |
US6137105A (en) * | 1998-06-02 | 2000-10-24 | Science Applications International Corporation | Multiple parallel source scanning device |
US6341118B1 (en) * | 1998-06-02 | 2002-01-22 | Science Applications International Corporation | Multiple channel scanning device using oversampling and image processing to increase throughput |
US6246658B1 (en) * | 1998-06-02 | 2001-06-12 | Science Applications International Corporation | Multiple channel scanning device using optoelectronic switching |
US6091067A (en) * | 1998-06-02 | 2000-07-18 | Science Applications International Corporation | Scanning device using fiber optic bimorph |
US7064876B2 (en) * | 2003-07-29 | 2006-06-20 | Lexmark International, Inc. | Resonant oscillating scanning device with multiple light sources |
WO2006041452A1 (en) | 2004-10-01 | 2006-04-20 | University Of Washington | Remapping methods to reduce distortions in images |
JP2010142597A (ja) | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Hoya Corp | 内視鏡装置 |
KR101287267B1 (ko) * | 2009-05-11 | 2013-07-17 | 파나소닉 주식회사 | 광학 반사 소자 |
JP5790359B2 (ja) * | 2011-09-16 | 2015-10-07 | Tdk株式会社 | 混合器 |
US20140043614A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-02-13 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | On-fiber optomechanical cavity based sensor |
JP6234217B2 (ja) * | 2013-12-25 | 2017-11-22 | オリンパス株式会社 | 光走査装置の作動方法 |
US9872606B2 (en) * | 2013-12-27 | 2018-01-23 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Adaptive control of a fiber scanner with piezoelectric sensing |
WO2016131032A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | Resonant Systems, Inc. | Oscillating-resonant-module controller |
US10135390B2 (en) * | 2015-06-22 | 2018-11-20 | Microchip Technology Incorporated | Periodic kick-starter for a crystal oscillator |
-
2015
- 2015-10-22 JP JP2017546346A patent/JP6626117B2/ja active Active
- 2015-10-22 WO PCT/JP2015/079864 patent/WO2017068690A1/ja active Application Filing
-
2018
- 2018-03-02 US US15/910,071 patent/US10534168B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017068690A1 (ja) | 2017-04-27 |
JPWO2017068690A1 (ja) | 2018-09-13 |
US20180196250A1 (en) | 2018-07-12 |
US10534168B2 (en) | 2020-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6626117B2 (ja) | 光走査装置および光走査装置の制御方法 | |
JP2012231911A (ja) | 光走査装置および走査型観察装置 | |
JP6129050B2 (ja) | 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置 | |
JP2010162089A (ja) | 光走査型内視鏡 | |
CN107407802B (zh) | 光扫描装置的驱动条件设定方法和驱动条件设定装置 | |
WO2015182137A1 (ja) | 光走査型内視鏡装置 | |
JP6114609B2 (ja) | 走査型内視鏡 | |
JP2011156235A (ja) | 光走査型内視鏡、光走査型内視鏡駆動装置、および光走査型内視鏡システム | |
JP6345946B2 (ja) | 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置 | |
US10151916B2 (en) | Optical scanning observation apparatus | |
JP5745922B2 (ja) | 光走査型観察装置 | |
WO2016116963A1 (ja) | 光走査方法及び光走査装置 | |
JP6353288B2 (ja) | 光走査型内視鏡装置 | |
WO2016116968A1 (ja) | 光走査装置 | |
JP6416277B2 (ja) | 光走査型内視鏡装置 | |
US10356287B2 (en) | Optical scanning apparatus and method of controlling optical scanning apparatus | |
WO2016170612A1 (ja) | 光ファイバスキャナおよび走査型観察装置 | |
JP2012147831A (ja) | 走査位置補正装置 | |
WO2016116962A1 (ja) | 光走査方法及び光走査装置 | |
JP6234217B2 (ja) | 光走査装置の作動方法 | |
JP2013106899A (ja) | 内視鏡装置 | |
WO2020021658A1 (ja) | 光投影装置および光投影方法 | |
JP6192611B2 (ja) | 光走査型観察システム | |
JP2016019656A (ja) | 光走査型観察装置 | |
JPWO2017195256A1 (ja) | 光走査型観察装置および光走査型観察方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181019 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190521 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190605 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191128 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6626117 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |