JPH04135550A - Optical scanner for observing tomographic image - Google Patents
Optical scanner for observing tomographic imageInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は断層像観察のための光を走査し、被検体の内部
情報の可視化を容易とする断層像観察用光走査装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical scanning device for tomographic image observation that scans light for tomographic image observation and facilitates visualization of internal information of a subject.
[従来技術]
近年、診療における画像利用が普及し、被検体の内部情
報を無侵襲的、非接触的に計測する技術の重要性がまず
ます高まっている。[Prior Art] In recent years, the use of images in medical treatment has become widespread, and the importance of technology for measuring internal information of a subject in a non-invasive and non-contact manner is increasing.
従来、生体などの被検体内部の情報の無侵襲的、非接触
的な計測は、主としてX線によって行われていたが、こ
のX線の使用は、放射線被爆の問題や生体機能の画像化
が困難という問題があり、超音波内視鏡による体腔内組
織の透視が行われるようになった。Conventionally, non-invasive, non-contact measurement of information inside a subject such as a living body has been mainly performed using X-rays, but the use of X-rays poses problems such as radiation exposure and the imaging of biological functions. Due to this problem, fluoroscopy of the internal tissues of body cavities using an ultrasound endoscope has been performed.
しかしながら、前記超音波内視鏡は、空間分解能があま
り高くなく、形態以外の生理的組成などの情報を知るこ
とはできない、さらに前記超音波内視鏡の使用に際して
は、水などの媒体が必要であるため、被検体の観察に際
しての処置が繁雑であるという問題がある。However, the ultrasonic endoscope does not have very high spatial resolution and cannot obtain information such as physiological composition other than morphology, and furthermore, when using the ultrasonic endoscope, a medium such as water is required. Therefore, there is a problem that the procedure for observing the subject is complicated.
このため、最近では、光を用いて被検体内部の情報を可
視化する光CTに係わる技術が種々提案されており、例
えば、特開平1−209342号公報に、その先行技術
が開示されている。For this reason, recently, various techniques related to optical CT that visualize information inside a subject using light have been proposed, and for example, the prior art is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 1-209342.
[発明が解決しようとする課題]
前記光CTなどによる断層像観察においては、断層像観
察のための光を導く挿入部を被検体内部へ挿入し、この
挿入部を湾曲動作させるなどして、適切に光走査が行わ
れるようにする必要がある。[Problems to be Solved by the Invention] In tomographic image observation using optical CT or the like, an insertion section that guides light for tomographic image observation is inserted into the subject, and this insertion section is moved in a curved manner, etc. It is necessary to ensure that optical scanning is performed appropriately.
しかしながら、従来、前記挿入部外周に位置する観察部
位の断層像を得ようとする場合などには、前記挿入部の
複雑な湾曲操作などが必要となり、光走査が不適切とな
るおそれがある。However, conventionally, when attempting to obtain a tomographic image of an observation site located on the outer periphery of the insertion section, a complicated bending operation of the insertion section is required, which may make optical scanning inappropriate.
さらに、前記挿入部の挿入が可能な被検体内部の空間が
極めて狭い場合などには、前記挿入部の動きが制限され
て適切な光走査が行なえず、希望する断層像が得られな
い可能性がある。Furthermore, if the space inside the subject into which the insertion section can be inserted is extremely narrow, the movement of the insertion section will be restricted, making it impossible to perform appropriate optical scanning, and there is a possibility that the desired tomographic image will not be obtained. There is.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、断層像
観察に必要な光の走査を、簡単な操作で、しかも、確実
に行なうことのできる断層像観察用光走査装置を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an optical scanning device for tomographic image observation that can perform the scanning of light necessary for tomographic image observation with simple operation and moreover. purpose.
[課題を解決するための手段及び作用]本発明の断層像
観察用光走査装置は、被検体内部に挿入する挿入部に、
断層像観察のための光を前記挿入部から放射状に走査す
る手段を備えており、この手段により光走査が容易に行
なえる。[Means and effects for solving the problems] The optical scanning device for tomographic image observation of the present invention includes an insertion section inserted into the inside of a subject,
A means is provided for scanning light for tomographic image observation radially from the insertion section, and optical scanning can be easily performed by this means.
[実施例コ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。[Example code] Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
第1図〜第3図は本発明の第1実施例を示し、第1図は
断層像観察用光走査装置の概略構成図、第2図は光ファ
イバの配置を示す説明図、第3図は光ファイバの先端形
状を示す説明図である。1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical scanning device for tomographic image observation, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the arrangement of optical fibers, and FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the shape of the tip of an optical fiber.
第1図に示すように、断層像観察用光走査装置は、被検
体内部に挿入される細長で可視性を有する挿入部1と、
断層像観察のための光を出射するとともに、被検体内部
からの反射光を受光する送受光装置3と、ガルバノメー
タ4と、このガルバノメータ4を制御する制御回路5と
を備えている。As shown in FIG. 1, the optical scanning device for tomographic image observation includes an elongated and visible insertion section 1 inserted into a subject;
It includes a light transmitting/receiving device 3 that emits light for tomographic image observation and receives reflected light from inside the subject, a galvanometer 4, and a control circuit 5 that controls the galvanometer 4.
前記挿入部1は、例えば内視鏡の挿入部として構成され
、先端部60チャンネル部6aに、照明窓7、観察窓8
、及び、吸引チャンネル9などが形成されている。The insertion section 1 is configured as an insertion section of an endoscope, for example, and has an illumination window 7 and an observation window 8 in a distal end section 60 and a channel section 6a.
, a suction channel 9, etc. are formed.
前記照明窓7の内側には図示しない配光レンズが装着さ
れ、この配光レンズの後端にライトガイド10が連設さ
れている。このライトガイド10は、前記挿入部1内を
挿通されて図示しない光源装置に接続され、この光源装
置からの照明光を伝送して前記照明窓7から被検体の観
察部位に照射するようになっている。A light distribution lens (not shown) is mounted inside the illumination window 7, and a light guide 10 is connected to the rear end of the light distribution lens. The light guide 10 is inserted through the insertion section 1 and connected to a light source device (not shown), and transmits illumination light from the light source device to illuminate the observation region of the subject through the illumination window 7. ing.
また、前記観察窓8の内側には図示しない対物レンズが
設けられ、この対物レンズの結像位置に、イメージガイ
ド11の先端面が配置されている。Further, an objective lens (not shown) is provided inside the observation window 8, and the front end surface of the image guide 11 is disposed at the imaging position of this objective lens.
このイメージガイド11は、前記挿入部1内を挿通され
、後端面が図示しない接眼部内の接眼レンズに対向して
いる。そして、前記対物レンズによって結像された観察
部位の光学像が前記イメージガイド11によって導かれ
、前記接眼部から肉眼観察が可能なようになっている。The image guide 11 is inserted through the insertion section 1, and its rear end face faces an eyepiece lens (not shown) in an eyepiece section. The optical image of the observation site formed by the objective lens is guided by the image guide 11, and observation with the naked eye is possible from the eyepiece.
また、前記挿入部1には、断層像観察のための光を放射
状に走査する手段としての光ファイバ束2が設けられ、
この光ファイバ束2は、前記挿入部1外周側に複数の光
ファイバ12が環状に配設されて構成されている。Further, the insertion section 1 is provided with an optical fiber bundle 2 as a means for radially scanning light for tomographic image observation,
This optical fiber bundle 2 is configured by a plurality of optical fibers 12 arranged in a ring shape on the outer circumferential side of the insertion section 1.
第2図に示すように、前記光ファイバ12の先端は、前
記先端部6の外周側に前記チャンネル部6aを囲繞する
よう配設されており、第3図に示すように、先端がファ
イバ軸に対して、例えば45°にカットされてテーパ面
12aが形成されている。As shown in FIG. 2, the tip of the optical fiber 12 is disposed on the outer peripheral side of the tip portion 6 so as to surround the channel portion 6a, and as shown in FIG. The tapered surface 12a is formed by cutting, for example, at an angle of 45 degrees.
そして、このテーバ面1.2 aに、アルミニウム、銀
、金などが蒸着されてミラー面が形成されるとともに、
このミラー面が前記挿入部1先端で内側になるよう配列
され、前記送受光装置3からの光をファイバ軸側方に放
射し、また、被検体内部から反射された反射光をファイ
バ軸方向に入射するようになっている。Then, aluminum, silver, gold, etc. are deposited on this Taber surface 1.2a to form a mirror surface, and
This mirror surface is arranged inward at the tip of the insertion section 1, and emits the light from the light transmitting/receiving device 3 to the side of the fiber axis, and also directs the reflected light from inside the subject in the direction of the fiber axis. It is designed to be incident.
また、前記送受光装置3の内部には、例えばピコ秒単位
の光パルスを出射するパルスレーザ、このパルスレーザ
から出射される光パルスの光路を形成するためのレンズ
及びミラー群、及び、撮像手段などを備えている。Further, inside the light transmitting/receiving device 3, a pulse laser that emits a light pulse of picosecond units, a lens and mirror group for forming an optical path of the light pulse emitted from this pulse laser, and an imaging means are included. It is equipped with such things as
前記送受光装置3のパルスレーザ−から光パルスが出射
されると、この光パルスの出射に連動して前記制御回路
5により前記ガルバノメータ4のミラー4aの振り角が
制御され、前記光ファイバ束2の各光ファイバ12へ入
射されるようになっている。When a light pulse is emitted from the pulse laser of the light transmitting/receiving device 3, the swing angle of the mirror 4a of the galvanometer 4 is controlled by the control circuit 5 in conjunction with the emission of this light pulse. The light beam is inputted into each optical fiber 12 of .
尚、前記光ファイバ12は、端部にテーパ面12aを形
成せずにプリズムを配置しても良く、また、前記光ファ
イバ12に代え、第4図に示すように、先端部13aを
前記挿入部lから外側方向に曲げた光ファイバ13を使
用して前記光ファイバ束2を構成しても良い。Note that the optical fiber 12 may have a prism disposed at its end without forming the tapered surface 12a, and instead of the optical fiber 12, as shown in FIG. The optical fiber bundle 2 may be constructed using the optical fibers 13 bent outward from the portion 1.
次に、前記断層像観察用光走査装置を用いた光断層像観
察について説明する。Next, optical tomographic image observation using the optical scanning device for tomographic image observation will be explained.
例えば、人体臓器の患部の光断層像を観察する場合、ま
ず、挿入部1を体腔内部に挿入する。次いで、先端部6
外周側が患部位置に達したら、送受光装置3内のパルス
レーザ−より、半値幅が数ピコ秒の極めて時間幅の短い
光パルスを発生させ、この光パルスをガルバノメータ4
のミラー4aで反射させて光ファイバ束2を構成する各
光ファイバ12に入射させる。For example, when observing an optical tomographic image of a diseased part of a human organ, first, the insertion section 1 is inserted into a body cavity. Next, the tip 6
When the outer circumferential side reaches the affected area position, a pulse laser in the light transmitting/receiving device 3 generates an extremely short optical pulse with a half-width of several picoseconds, and this optical pulse is transmitted to the galvanometer 4.
The light is reflected by the mirror 4a and is incident on each optical fiber 12 constituting the optical fiber bundle 2.
前記各光ファイバ12に入射された光パルスは、先端の
テーバ面12aで反射されてファイバ軸側方へ放射され
、前記光ファイバ束2から外側に向かって放射状に光走
査が行われる。そして、患部に照射された光が組織表面
及び内部で反射されると、この反射光が、前記光ファイ
バ束2から前記ガルバノメータ4のミラー4aを経て訪
記送受光装置3内に導光され、内部のレンズ及びミラー
群を経て、例えばストリークカメラなどの撮像手段に入
射される。The light pulses incident on each of the optical fibers 12 are reflected by the Taper surface 12a at the tip and radiated to the side of the fiber axis, and light is scanned radially outward from the optical fiber bundle 2. When the light irradiated to the affected area is reflected on the surface and inside of the tissue, this reflected light is guided from the optical fiber bundle 2 through the mirror 4a of the galvanometer 4 into the visiting light transmitting/receiving device 3, The light passes through an internal lens and mirror group and enters an imaging means such as a streak camera.
前記ストリークカメラでは、前記反射光の時間分解波形
を検出し、この時間分解波形を図示しない処理装置で処
理することにより観察部位の断層像が得られ、図示しな
い表示装置に表示される。The streak camera detects a time-resolved waveform of the reflected light and processes this time-resolved waveform with a processing device (not shown) to obtain a tomographic image of the observed region, which is displayed on a display device (not shown).
すなわち、前記挿入部1を被検体内部に挿入して断層像
を観察する場合、前記挿入部1の複雑な湾曲操作を要す
ることなく、前記挿入部1の先端部6外周側を観察部位
まで挿入するのみで、前記挿入部1から放射状に光走査
が行われるため、希望する観察部位の断層像が容易に得
られるのである。That is, when inserting the insertion section 1 into a subject to observe a tomographic image, the outer circumferential side of the distal end 6 of the insertion section 1 can be inserted to the observation site without requiring a complicated bending operation of the insertion section 1. By simply doing this, optical scanning is performed radially from the insertion section 1, making it easy to obtain a tomographic image of the desired observation site.
尚、前記ガルバノメータ4に代え、第5図に示すように
、前記光ファイバ束2と前記送受光装置3との間に、A
OM (音響光学素子)14を配置し、このA OM
1.4を制御回路15で制御することにより、前記送受
光装置3からの光を走査制御するようにしても良い。Incidentally, instead of the galvanometer 4, as shown in FIG.
OM (acousto-optic element) 14 is arranged, and this A OM
1.4 may be controlled by the control circuit 15 to perform scanning control of the light from the light transmitting/receiving device 3.
第6図及び第7図は本発明の第2実施例を示し、第6図
は光断層像観察のためのシステム構成図、第7図はプロ
ーブ保持バルーンを示す説明図である。6 and 7 show a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a system configuration diagram for optical tomographic image observation, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing a probe holding balloon.
この第2実施例は、前述の第1実施例に対してシングル
ファイバを用い、このシングルファイバ先端に配置した
ミラーを回転させて機械的に光走査を行なうものである
。This second embodiment differs from the first embodiment in that it uses a single fiber and mechanically performs optical scanning by rotating a mirror placed at the tip of the single fiber.
第6図に示すように、光断層像観察のためのシステムは
、70−ブ21と、光断層処理制御部22と、画像処理
装置23と、前記プローブ21の光走査駆動を制御する
制御回路24とを備えている。As shown in FIG. 6, the system for optical tomographic image observation includes a 70-bu 21, an optical tomographic processing control section 22, an image processing device 23, and a control circuit that controls the optical scanning drive of the probe 21. It is equipped with 24.
前記プローブ21は、被検体内部に挿入される細長で可
視性を有する挿入部25と、この挿入部25の基部側に
設けられた大幅の操作部26とを有し、前記挿入部25
先端側には、先端がrR塞された円筒状の透光性カバー
27が装着されている。The probe 21 includes an elongated and visible insertion section 25 that is inserted into the subject, and a large operation section 26 provided on the base side of the insertion section 25.
A cylindrical translucent cover 27 whose tip is R-closed is attached to the tip side.
また、前記挿入部25のほぼ軸心上に、前記光断層処理
制御部22に接続される光ファイバ28を内蔵したフレ
キシブルシャフト29が挿通され、このフレキシブルシ
ャフト29の先端側が軸受30により回転自在に支持さ
れている。さらに、前記透光性カバー27内に露呈する
前記フレキシブルシャフト29先端に、前記フレキシブ
ルシャフト29の軸心に対して例えば45°の傾斜角を
有するミラー31と、このミラー31からの反射光を配
光するためのレンズ32とが設置されている。Further, a flexible shaft 29 having a built-in optical fiber 28 connected to the optical tomography processing control section 22 is inserted approximately on the axis of the insertion section 25, and the distal end side of the flexible shaft 29 is rotatably supported by a bearing 30. Supported. Furthermore, a mirror 31 having an inclination angle of, for example, 45° with respect to the axis of the flexible shaft 29 is disposed at the tip of the flexible shaft 29 exposed in the transparent cover 27, and reflected light from this mirror 31 is arranged. A lens 32 for emitting light is installed.
また、前記フレキシブルシャフト29の前記操作部26
側には、ギア33が外嵌固定され、このギア33にギア
34が噛合している。このギア34はモータ35の出力
軸に固定され、このモータ35にはエンコーダ36が連
設されている。前記モータ35には前記制御回路24が
接続され、この制御部124に前記エンコーダ36がら
の信号が入力されて前記モータ35の回転が制御される
ようになっている。Further, the operating portion 26 of the flexible shaft 29
A gear 33 is externally fitted and fixed on the side, and a gear 34 meshes with this gear 33. This gear 34 is fixed to the output shaft of a motor 35, and an encoder 36 is connected to this motor 35. The control circuit 24 is connected to the motor 35, and a signal from the encoder 36 is input to the control section 124 to control the rotation of the motor 35.
前記光断層処理制御部22は、例えば色素レーザーとN
d:YAGレーザーとを組合わせたパルスレーザ−37
を備え、前記Nd:YAGレーザ−の出射光が色素レー
ザー内の色素(例えばRhodamine G)に照
射され、この色素レーザーの出射光がレンズ38により
収束されてビームスプリッタ39によって2つに分離さ
れるようになっている。The optical tomography processing control unit 22 uses, for example, a dye laser and an N
d: Pulse laser combined with YAG laser-37
The light emitted from the Nd:YAG laser is irradiated onto a dye (for example, Rhodamine G) in the dye laser, and the light emitted from the dye laser is converged by a lens 38 and separated into two by a beam splitter 39. It looks like this.
前記ビームスアリツタ39を透過した光は、さらにビー
ムスプリッタ40を透過してレンズ4]にて集光され、
前記プローブ21の光ファイバ28に入射された後、こ
の光ファイバ28を経て観察部位に照射される。また、
観察部位からの反射光は、前記レンズ41を通り、前記
ビームスプリッタ40で反射されてビームスプリッタ4
2を透過し、KDP43などの非線形光学素子に入射さ
れる。The light that has passed through the beam splitter 39 further passes through a beam splitter 40 and is condensed by a lens 4.
After entering the optical fiber 28 of the probe 21, the light is irradiated onto the observation site via the optical fiber 28. Also,
The reflected light from the observation site passes through the lens 41 and is reflected by the beam splitter 40.
2 and enters a nonlinear optical element such as KDP43.
一方、前記パルスレーザ−37から出射され、ビームス
プリッタ39で反射された光は、遅延ミラー装置44の
ミラー44a、44bで反射され、ミラー45を経て前
記ビームスズリツタ42で反射され、参照光として前記
KDP43に入射されるようになっている。On the other hand, the light emitted from the pulse laser 37 and reflected by the beam splitter 39 is reflected by the mirrors 44a and 44b of the delay mirror device 44, passes through the mirror 45, and is reflected by the beam tinter 42, and is used as reference light. The light is input to the KDP 43.
前記KDP43は、観察部位からの反射光と前記参照光
とを入力することにより、第2高調波を発生する。この
第2高調波はフィルタ46を通過して光電子増倍管47
により検出されるようになっており、前記フィルタ46
は、前記パルスレーザ−37の出射光の波長をλとしな
とき、第2高調波である波長λ/2を含む狭い帯域を通
過させる特性となっている。The KDP 43 generates a second harmonic by inputting the reflected light from the observation site and the reference light. This second harmonic passes through a filter 46 and passes through a photomultiplier tube 47.
The filter 46
When the wavelength of the light emitted from the pulsed laser 37 is λ, it has a characteristic of passing a narrow band including the second harmonic wavelength λ/2.
また、前記遅延ミラー装置44は、互いに対向するミラ
ー44a、44bが可動ステージ44cに固定され、こ
の可動ステージ44cを移動させる移動装置44dがモ
ータ44eによって駆動されて前記参照先の光路長を変
化させるようになっている。Further, in the delay mirror device 44, mirrors 44a and 44b facing each other are fixed to a movable stage 44c, and a moving device 44d for moving the movable stage 44c is driven by a motor 44e to change the optical path length of the reference destination. It looks like this.
前記KDP43が発生する第2高調波の強度は、前記反
射光と参照光をそれぞれ時間の関数とした場合の反射光
と参照光の積の積分値に比例するため、前記ミラー44
a、44bを移動させて参照光の光路長を変化させるこ
とにより、観察部位内部からの反射光の任意の時間成分
の強度を、前記光電子増倍管47で検出することができ
る。The intensity of the second harmonic generated by the KDP 43 is proportional to the integral value of the product of the reflected light and the reference light when each of the reflected light and the reference light is a function of time.
By moving a and 44b to change the optical path length of the reference light, the intensity of any time component of the reflected light from inside the observation site can be detected by the photomultiplier tube 47.
前記光電子増倍管47の出力は、画像処理装置23に入
力され、この画像処理装置23内には、同期検波増幅器
と直流電流計とを組合わせて前記光電子増倍管47の出
力を高感度に検出するロックインアンプ48、このロッ
クインアンプ48からのアナログ信号をデジタル信号に
変換するA/Dコンバータ49、及び、このA/Dコン
バータ49からのデジタル信号を処理し、観察部位の光
断層像を画像処理するコンピュータ50を備えている。The output of the photomultiplier tube 47 is input to an image processing device 23, and the image processing device 23 includes a combination of a synchronous detection amplifier and a DC ammeter to convert the output of the photomultiplier tube 47 into a high-sensitivity device. an A/D converter 49 that converts the analog signal from the lock-in amplifier 48 into a digital signal, and an A/D converter 49 that processes the digital signal from the A/D converter 49 to detect the optical tomography of the observation site. It is equipped with a computer 50 that processes the image.
次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
プローブ21の挿入部25を生体などの被検体内部に挿
入し、この挿入部25の先端側を観察部位に位置させ、
次いで、光断層処理制御部22内のパルスレーザ37よ
り数ピコ秒の光パルスを出射させる。この光パルスは、
ビームスプリッタ39.40を透過し、レンズ41を介
して光ファイバ28に入射され、この光フアイバ28内
を導かれて先端面から出射される。Insert the insertion part 25 of the probe 21 into a subject such as a living body, position the distal end of the insertion part 25 at the observation site,
Next, a pulse laser 37 in the optical tomography processing control unit 22 emits a light pulse of several picoseconds. This light pulse is
The light passes through the beam splitters 39 and 40, enters the optical fiber 28 via the lens 41, is guided through the optical fiber 28, and is emitted from the tip end.
前記光ファイバ28から出射された光パルスは、透光性
カバー27内に露呈するフレキシブルシャフト29先端
のミラー31で反射され、レンズ32を介して前記挿入
部25側方に出射されて観察部位に照射される。The light pulse emitted from the optical fiber 28 is reflected by a mirror 31 at the tip of the flexible shaft 29 exposed in the transparent cover 27, and is emitted to the side of the insertion section 25 via a lens 32 to reach the observation site. irradiated.
そして、照射された光パルスが、生体組織表面及び内部
の屈折率の異なる境界面で反射されると、反射光パルス
が前記光ファイバ28により前記光断層処理制御部22
に導かれ、前記レンズ41ににより良光されて前記ビー
ムスプリッタ4つで反射され、ビームスプリッタ42を
透過してKDP43に入射される。When the irradiated light pulse is reflected at the interface between the surface and inside of the biological tissue having different refractive indexes, the reflected light pulse is transmitted to the optical tomography processing control unit 22 by the optical fiber 28.
The light is guided by the lens 41, reflected by the four beam splitters, transmitted through the beam splitter 42, and incident on the KDP 43.
このとき、前記パルスレーザ−37より出射されビーム
スプリッタ39にて分離された光パルスは、ミラー44
a、44b→ビームスプリツタ45→ビームスプリツタ
42へと導かれ、このビームスプリッタ42で反射され
て前記KDP4Bに参照光として入射される。At this time, the optical pulses emitted from the pulse laser 37 and separated by the beam splitter 39 are sent to the mirror 44.
a, 44b→beam splitter 45→beam splitter 42, is reflected by this beam splitter 42, and enters the KDP 4B as a reference light.
このKDP43で発生した第2高調波は、フィルタ46
を介して光電子増倍管47により検出され、さらに、ロ
ックインアンプ48を経てA/Dコンバータ49により
デジタル信号に変換されてコンピュータ50に入力され
る。The second harmonic generated by this KDP43 is transmitted to the filter 46
The signal is detected by a photomultiplier tube 47 via a lock-in amplifier 48, converted into a digital signal by an A/D converter 49, and input to a computer 50.
同時に、前記プローブ21の操作部26に内蔵されたモ
ータ35が、エンコーダ36の出力に基づいて制御回路
24によりフィードバック制御され、一定の回転数で回
転させられる。前記モータ35の回転は、ギア33.3
4を介して前記フレキシブルシャフト29に伝達され、
このフレキシブルシャフト29先端の前記ミラー31が
回転さぜられる。At the same time, the motor 35 built in the operating section 26 of the probe 21 is feedback-controlled by the control circuit 24 based on the output of the encoder 36, and is rotated at a constant rotation speed. The rotation of the motor 35 is controlled by the gear 33.3.
4 to the flexible shaft 29,
The mirror 31 at the tip of the flexible shaft 29 is rotated.
そして、前記挿入部25から放射状に光走査が行われて
上記動作が繰返されると、観察部位の各位置での反射光
の時間成分の強度が検出され、前記制御回路24からの
走査位置情報とともに前記コンピュータ50にて処理さ
れる。その結果、観察部位の光断層像が構築され、図示
しない表示器に表示される。Then, when light scanning is performed radially from the insertion section 25 and the above operation is repeated, the intensity of the time component of the reflected light at each position of the observation site is detected, and together with the scanning position information from the control circuit 24, Processed by the computer 50. As a result, an optical tomographic image of the observed region is constructed and displayed on a display (not shown).
この第2実施例においても、前述した第1実施例同様、
光断層像の観察に際して、前記挿入部25の複雑な湾曲
操作を要することなく、希望する観察部位の光断層像を
容易に得ることができる。In this second embodiment as well, like the first embodiment described above,
When observing an optical tomographic image, it is possible to easily obtain an optical tomographic image of a desired observation site without requiring a complicated bending operation of the insertion section 25.
ところで、前記プローブ21を用いて光断層像観察を行
なう際には、第7図に示すように、前記挿入部25に装
着したプローブ保持用バルーン51を使用することが望
ましい。Incidentally, when observing an optical tomographic image using the probe 21, it is desirable to use a probe holding balloon 51 attached to the insertion section 25, as shown in FIG.
この場合、前記挿入部25を被検体内部に挿入し、先端
部が観察部位に達したとき、送吸気用チャンネル52か
ら前記バルーン51に送気することにより、前記挿入部
25の位置がずれないよう保持することができ、被検体
内部からの反射光強度が小さい場合などの積分値に対し
、ノイズを低減してS/N比を向上させることができる
という利点を有する。In this case, when the insertion section 25 is inserted into the subject and the tip reaches the observation site, air is supplied from the air supply/intake channel 52 to the balloon 51 so that the insertion section 25 is not displaced. This has the advantage that noise can be reduced and the S/N ratio can be improved with respect to an integral value when the intensity of reflected light from inside the subject is small.
第8図以下は本発明の第3実施例を示し、第8図は光断
層像観察のための内視鏡装置の構成図、第9図はシステ
ム構成図、第10図は光フアイバ用外装チューブの構成
を示す断面図である。Figure 8 and subsequent figures show a third embodiment of the present invention, in which Figure 8 is a configuration diagram of an endoscope device for observing optical tomographic images, Figure 9 is a system configuration diagram, and Figure 10 is an exterior for optical fibers. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a tube.
第8図に示すように、内視鏡装置は、内視鏡60と、こ
の内視鏡60が接続される光源装置61゜ビデオプロセ
ッサ62及び光断層処理装置63と、前記ビデオプロセ
ッサ62に接続されるモニタ64とを備えている。As shown in FIG. 8, the endoscope apparatus includes an endoscope 60, a light source device 61 to which the endoscope 60 is connected, a video processor 62, an optical tomographic processing device 63, and a video processor 62 connected to the video processor 62. A monitor 64 is provided.
前記内視鏡60は、細長で可撓性を有する挿入部65と
、この挿入部65の後端に連設された操作部66と、こ
の操作部66の側部から延出されたユニバーサルコード
67とを備えている。The endoscope 60 includes an elongated and flexible insertion section 65, an operation section 66 connected to the rear end of the insertion section 65, and a universal cord extending from the side of the operation section 66. 67.
前記ユニバーサルコード67内には、前記光源装置61
からの照明光を伝送する図示しないライトガイドが挿通
されており、また、前記ユニバーサルコード67の端部
には、前記光源装置61に着脱自在に接続される光源コ
ネクタ68が設けられている。この光源コネクタ68か
らは、信号ケーブル69が延出され、この信号ケーブル
69の端部に、前記ビデオプロセッサ62に着脱自在に
接続される信号コネクタ70が設けられている。The light source device 61 is included in the universal cord 67.
A light guide (not shown) that transmits illumination light from the universal cord 67 is inserted through the universal cord 67, and a light source connector 68 that is detachably connected to the light source device 61 is provided at the end of the universal cord 67. A signal cable 69 extends from the light source connector 68, and a signal connector 70 that is detachably connected to the video processor 62 is provided at the end of the signal cable 69.
また、前記操作部66には、前記挿入部65に設けられ
た湾曲部を湾曲操作するための湾曲操作ノブ71と、ラ
イトガイド駆動部72とが設けられ、このライトガイド
駆動部72と前記光断層処理装置63とが、ライドガイ
ド73を介して接続されている。Further, the operation section 66 is provided with a bending operation knob 71 for bending the bending section provided in the insertion section 65 and a light guide drive section 72. A fault processing device 63 is connected via a ride guide 73.
また、前記挿入部65の先端部74の側部には、観察窓
75と2つの照明窓76が設けられ、前記先端部74の
最前端部には、先端が閉塞された円筒状の透光性カバー
77が装着されている。Further, an observation window 75 and two illumination windows 76 are provided on the sides of the distal end 74 of the insertion section 65, and a cylindrical light-transmitting window with a closed end is provided at the front end of the distal end 74. A sex cover 77 is attached.
さらに、前記挿入部65及び操作部66内には、先端側
が前記透光性カバー77内に連通し、後端側が前記ライ
トガイド駆動部72に接続されたチャンネル78が設け
られている。Furthermore, a channel 78 is provided in the insertion section 65 and the operation section 66, the distal end side of which communicates with the translucent cover 77, and the rear end side connected to the light guide drive section 72.
第9図に示すように、前記観察窓75の内側には、対物
レンズ79が設けられるとともに、この対物レンズ79
の結像位置にCCD80が設けられ、このCCD80に
駆動回路81が接続されている。この駆動部#I81に
接続された信号線82は、挿入部65.操作部66、ユ
ニバーサルコード67、光源コネクタ68及び信号ケー
ブル69内を挿通されて信号コネクタ70に接続され、
この信号コネクタ70を介してビデオプロセッサ62に
接続されるようになっている。As shown in FIG. 9, an objective lens 79 is provided inside the observation window 75.
A CCD 80 is provided at the imaging position, and a drive circuit 81 is connected to this CCD 80. The signal line 82 connected to this drive section #I81 is connected to the insertion section 65. It is inserted through the operation unit 66, the universal cord 67, the light source connector 68, and the signal cable 69 and connected to the signal connector 70,
It is connected to the video processor 62 via this signal connector 70.
また、前記チャンネル78内には、光断層像観察のため
のライトガイド83が挿通されている。Further, a light guide 83 for observing an optical tomographic image is inserted into the channel 78.
このライトガイド83の先端面には、前記透光性カバー
77内に配設され、光軸を先端部74の側方に向けるプ
リズム84が固着されている。A prism 84 is fixed to the distal end surface of the light guide 83, which is disposed within the translucent cover 77 and whose optical axis is directed to the side of the distal end portion 74.
一方、前記ライトガイド83の後端部は、前記ライトガ
イド駆動部72内に導入されており、前記ライトガイド
駆動部72内において、前記ライトガイド83の後端部
に円筒状の口金85が固定されている。また、前記ライ
トガイド駆動部72内には、前記口金85を回転自在に
支持する軸受86が設けられ、前記口金85にギア87
が外嵌固定されて、このギア87にギア88が噛合して
いる。On the other hand, the rear end of the light guide 83 is introduced into the light guide drive section 72, and a cylindrical base 85 is fixed to the rear end of the light guide 83 within the light guide drive section 72. has been done. Further, a bearing 86 that rotatably supports the base 85 is provided in the light guide drive unit 72, and a gear 87 is provided on the base 85.
is externally fitted and fixed, and a gear 88 meshes with this gear 87.
前記ギア88は、第1のパルスモータ89の出力軸に固
定され、この第1のパルスモータ89及び前記軸受86
は、ラック90に固定されている。The gear 88 is fixed to the output shaft of a first pulse motor 89, and the first pulse motor 89 and the bearing 86
is fixed to the rack 90.
さらに、このラック90には、第2のパルスモータ9]
の出力軸に固定されたビニオン92が噛合している。Furthermore, this rack 90 includes a second pulse motor 9]
A pinion 92 fixed to the output shaft is engaged with the output shaft.
従って、前記第1のパルスモータ89を回転させること
により前記ライトガイド83が回転し、前記第2のパル
スモータ91を回転させることにより、前記ラック90
を介して前記ライトガイド83が進退するようになって
いる。Therefore, by rotating the first pulse motor 89, the light guide 83 is rotated, and by rotating the second pulse motor 91, the rack 90 is rotated.
The light guide 83 moves forward and backward through the.
また、前記光断層処理装置63内には、前述の第2実施
例と同様のパルスレーザ−37,KDP43、フィルタ
46.光電子増倍管479画像処理装置23などが備え
られ、前記パルスレーザ−37からの出射光が、前記ラ
イトガイド73内の光ファイバ束73aを介して前記ラ
イトガイド駆動部72内のレーザーミラー群に入射され
る。Further, inside the optical tomography processing apparatus 63, a pulse laser 37, a KDP 43, a filter 46. A photomultiplier tube 479, an image processing device 23, etc. are provided, and the emitted light from the pulse laser 37 is transmitted to a group of laser mirrors in the light guide drive unit 72 via an optical fiber bundle 73a in the light guide 73. It is incident.
このレーザーミラー群においては、前述の第2実施例同
様、ビームスプリッタ39によって前記パルスレーザ−
37からの出射光が2つに分離され、前記ビームスプリ
ッタ39を透過した光は、さらにビームスプリッタ40
を透過して前記ライトガイド83に入射され、被検体内
部の観察部位に照射されるようになっている。In this laser mirror group, as in the second embodiment described above, the beam splitter 39
The light emitted from the beam splitter 37 is separated into two, and the light transmitted through the beam splitter 39 is further transmitted to the beam splitter 40.
The light passes through and enters the light guide 83, and is irradiated onto the observation site inside the subject.
また、この観察部位からの反射光は、前記ライトガイド
83から前記ビームスプリッタ40に導かれ、このビー
ムスプリッタ40で反射されてビームスプリッタ42を
透過し、前記ライドガイド73内の光ファイバ束73b
を経てKDP43に入射されるようになっている。Further, the reflected light from this observation site is guided from the light guide 83 to the beam splitter 40, reflected by the beam splitter 40, and transmitted through the beam splitter 42, and is then connected to the optical fiber bundle 73b in the ride guide 73.
The light is then input to the KDP43.
一方、前記パルスレーザ−37から出射され、ビームス
プリッタ39で反射された光は、遅延ミラー装置43の
ミラー44a、44bで反射され、さらに、ミラー45
を経て前記ビームスプリッタ42で反射され、前記光フ
ァイバ束73bを経て参照光として前記KDP43に入
射されるようになっている。On the other hand, the light emitted from the pulse laser 37 and reflected by the beam splitter 39 is reflected by the mirrors 44a and 44b of the delay mirror device 43, and further reflected by the mirror 45.
The light is reflected by the beam splitter 42, passes through the optical fiber bundle 73b, and enters the KDP 43 as a reference light.
そして、前述の第2実施例と同様、前記KDP43から
の第2高調波がフィルタ46を通過して光電子増倍管4
7により検出され、ロックインアンプ48.A/Dコン
バータ49を経てコンピュータ50により画像処理され
る。As in the second embodiment, the second harmonic from the KDP 43 passes through the filter 46 and passes through the photomultiplier tube 4.
7 and lock-in amplifier 48. The image is processed by the computer 50 via the A/D converter 49.
前記コンピュータ50で処理された画像信号は、例えば
、前記ビデオプロセッサ62内のスーパーインボーズ回
路に入力され、このスーパーインボーズ回路では、内視
鏡画像の信号と光断層画像の信号とを合成し、モニタ6
4に表示するようになっている。The image signal processed by the computer 50 is input, for example, to a superimpose circuit in the video processor 62, and this superimpose circuit combines the endoscopic image signal and the optical tomographic image signal. , monitor 6
4 is displayed.
尚、前記ライトガイド83は、第10図に示すように、
前記口金85に装着される第1の外装チューブ93内に
、前記ライトガイド83の光ファイバ束94を被覆する
第2の外装チコーブ95が設けられた構造となっており
、前記第2の外装チューブ95の外径D2と、前記第1
の外装チューブ93の内径D1との間のクリアランスが
、前記第2の外装チューブ95の肉厚tとほぼ同程度に
設定されている。これにより、湾曲時の軸方向の動きが
確保され、前記光ファイバ束94の耐久性が向上して折
損などを防止することができる。Incidentally, the light guide 83, as shown in FIG.
The structure is such that a second armored tube 95 that covers the optical fiber bundle 94 of the light guide 83 is provided inside the first armored tube 93 attached to the base 85, and the second armored tube 95 covers the optical fiber bundle 94 of the light guide 83. 95 and the first
The clearance between the inner diameter D1 of the exterior tube 93 and the second exterior tube 93 is set to be approximately the same as the wall thickness t of the second exterior tube 95. This ensures axial movement during bending, improves the durability of the optical fiber bundle 94, and prevents breakage.
次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
光源装置61からの照明光は、ユニバーサルコード67
内の図示しないライトガイドから照明窓76を経て、被
検体、例えば臓器96に照射される。この臓器96の光
学像は、CCD80によって撮像される。このCCD8
0の出力信号は、ビチオプロセッサ62内の映像信号処
理回路によって処理され、この映像信号処理回路からの
映像信号がスーパーインボーズ回路を経てモニタ64に
入力され、このモニタ64に内視鏡画像が表示される。The illumination light from the light source device 61 is transmitted through the universal code 67.
The light is irradiated from a light guide (not shown) inside the body through the illumination window 76 to the subject, for example, an organ 96. An optical image of this organ 96 is captured by the CCD 80. This CCD8
The output signal of 0 is processed by the video signal processing circuit in the video processor 62, and the video signal from this video signal processing circuit is input to the monitor 64 via the superimpose circuit, and the endoscope image is displayed on the monitor 64. is displayed.
一方、前記臓器96の生体組織97の光断層像観察する
場合には、まず、光断層処理装置63内のパルスレーザ
−37より数ピコ秒の光パルスを発生させる。この光パ
ルスは、ビームスプリッタ39.40を透過してライト
ガイド83に入射され、このライトガイド83からプリ
ズム84を経て、臓器96の生体組織97に照射される
。On the other hand, when observing an optical tomographic image of the biological tissue 97 of the organ 96, first, a pulse laser 37 in the optical tomography processing device 63 generates a light pulse of several picoseconds. This light pulse passes through the beam splitter 39 , 40 and enters the light guide 83 , and from this light guide 83 passes through the prism 84 and is irradiated onto the biological tissue 97 of the organ 96 .
すると、照射された光パルスに対し、生体組織97内の
屈折率の異なる境界面で反射された反射光パルスが、前
記ライトガイド83を介して前述した第2実施例と同様
の光路を経て導光され、KDP43に参照光とともに入
射される。Then, with respect to the irradiated light pulse, the reflected light pulse reflected at the boundary surface with a different refractive index in the living tissue 97 is guided through the light guide 83 through the same optical path as in the second embodiment described above. The light is emitted and enters the KDP 43 together with the reference light.
このKDP4Bからの第2高調波は光電子増倍管47で
検出され、ライトガイド駆動部72にて前記ライトガイ
ド83を進退1回転させて観測位置を走査しながら上記
動作を繰り返すことにより、生体組織97の光断層像を
構成するのに必要なデータが取得される。The second harmonic from the KDP4B is detected by the photomultiplier tube 47, and the light guide drive unit 72 moves the light guide 83 forward and backward once, scanning the observation position and repeating the above operation, thereby detecting the biological tissue. Data necessary to construct 97 optical tomographic images is acquired.
そして、このデータを光断層像観察W63で処理するこ
とにより光断層画像を構築し、ビデオプロセッサ62内
のスーパーインポーズ回路により内視鏡画像と光断層画
像とを合成してモニタ64に表示させる。Then, an optical tomographic image is constructed by processing this data in the optical tomographic image observation W63, and the endoscopic image and the optical tomographic image are combined by the superimpose circuit in the video processor 62 and displayed on the monitor 64. .
このように本実施例によれば、通常の内視鏡画像の観察
とともに、生体組[97の光断層画像の観察が可能とな
る。その他の作用、効果は前述した各実施例と同様であ
る。As described above, according to this embodiment, it is possible to observe an optical tomographic image of a living body [97] in addition to observing a normal endoscopic image. Other functions and effects are the same as those of the embodiments described above.
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、被検体内部に挿入す
る挿入部に、断層像観察のための光を前記挿入部から放
射状に走査する手段を備えたため、光走査が容易に行な
え、確実に断層像を得ることができるという効果がある
。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the insertion section inserted into the subject is provided with a means for scanning light for tomographic image observation radially from the insertion section, so that optical scanning is possible. This method has the advantage of being easy to perform and ensuring that tomographic images can be obtained.
第1図〜第3図は本発明の第1実施例を示し、第1図は
断層像観察用光走査装置の構成図、第2図は光ファイバ
の配置を示す説明図、第3図は光ファイバの先端形状を
示す説明図、第4図及び第5図は変形例を示し、第4図
は光ファイバの先端形状を示す説明図、第5図は断層像
観察用光走査装置の構成図、第6図及び第7図は本発明
の第2実施例を示し、第6図は光断層像観察のためのシ
ステム構成図、第7図はプローブ保持バルーンを示す説
明図、第8図以下は本発明の第3実施例を示し、第8図
は光断層像観察のための内視鏡装置の構成図、第9図は
システム構成図、第10図は光フアイバ用外装チューブ
の構成を示す断面図である。
1・・・挿入部
2・・・光ファイバ束
3・・・送受光装置
4・・・ガルバノメータ
5・・・制御回路
第1図
第5図
3、補正をする者
事件との関係
住所
名 称
4、代理人
住所
氏 名
5、補正命令の01寸
6、補正の対象
[七1■E書(自発)
平成2年11月26日1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram of an optical scanning device for tomographic image observation, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the arrangement of optical fibers, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the arrangement of optical fibers. An explanatory diagram showing the tip shape of an optical fiber, FIGS. 4 and 5 show modified examples, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the tip shape of the optical fiber, and FIG. 5 is a configuration of an optical scanning device for tomographic image observation. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a system configuration diagram for optical tomographic image observation, FIG. 7 is an explanatory diagram showing a probe holding balloon, and FIG. 8 The following shows a third embodiment of the present invention, FIG. 8 is a configuration diagram of an endoscope device for observing optical tomographic images, FIG. 9 is a system configuration diagram, and FIG. 10 is a configuration of an exterior tube for optical fiber. FIG. 1... Insertion section 2... Optical fiber bundle 3... Light transmitting/receiving device 4... Galvanometer 5... Control circuit Figure 1 Figure 5 Figure 3 Person making the correction Address and name related to the case 4. Address of agent Name 5. Amendment order 01 sun 6. Subject of amendment [71 ■ Letter E (voluntary) November 26, 1990
Claims (1)
を前記挿入部から放射状に走査する手段を備えたことを
特徴とする断層像観察用光走査装置。1. An optical scanning device for tomographic image observation, characterized in that an insertion section inserted into a subject is provided with means for scanning light for tomographic image observation radially from the insertion section.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02259914A JP3104984B2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Optical scanning device for tomographic image observation |
US07/700,225 US5305759A (en) | 1990-09-26 | 1991-05-14 | Examined body interior information observing apparatus by using photo-pulses controlling gains for depths |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP02259914A JP3104984B2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Optical scanning device for tomographic image observation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04135550A true JPH04135550A (en) | 1992-05-11 |
JP3104984B2 JP3104984B2 (en) | 2000-10-30 |
Family
ID=17340685
Family Applications (1)
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