(57)【要約】  レーザ光の光量を制御しても得られる画像の明るさを変化させないことを目的として、本発明に係る光走査型観察装置（１０）は、パルス光を対象物上で走査させる光走査部（２０）と、パルス光に基づく明るさに関する情報を検知する明るさ検知部（５０）と、光走査部（２０）により対象物上においてパルス光が走査されることにより、対象物からの反射光を検出する光検出部と、明るさ検知部（５０）により検知された明るさに関する情報に基づいてパルス光の単位時間あたりのパルス発光数を変化させるように制御する制御部（３１）とを備える。
2017195256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を対象物上で走査させる光走査部と、
前記パルス光に基づく明るさに関する情報を検知する明るさ検知部と、
前記光走査部により前記対象物上において前記パルス光が走査されることにより、前記対象物からの反射光を検出する光検出部と、
前記明るさ検知部により検知された前記明るさに関する情報に基づいて前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を変化させるように制御する制御部とを備える光走査型観察装置。
【請求項２】
前記明るさ検知部が、前記明るさに関する情報として前記パルス光の光量に対応した光量信号を検知する光量検知部である請求項１に記載の光走査型観察装置。
【請求項３】
前記光量検知部が、前記パルス光の光量に比例した光量信号を検知する請求項２に記載の光走査型観察装置。
【請求項４】
前記光量検知部は、前記パルス光の平均光量に比例した光量信号を検知する請求項３に記載の光走査型観察装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記明るさ検知部により検知された前記明るさに関する情報が所定の閾値以上の場合に前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御する請求項１から請求項４のいずれかに記載の光走査型観察装置。
【請求項６】
前記光検出部により検出された反射光の強度に基づいて画像を生成する画像生成部を備え、
前記明るさ検知部が前記光検出部である請求項１に記載の光走査型観察装置。
【請求項７】
前記画像生成部が、前記画像を構成する画素の補間を行う画素補間部を備える請求項６に記載の光走査型観察装置。
【請求項８】
前記画素補間部が、前記制御部によって制御された前記パルス発光数に応じて、前記画像を構成する画素の補間方法を変更する請求項７に記載の光走査型観察装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記明るさ検知部により検知された前記明るさに関する情報が所定の閾値以下の場合に前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御する請求項１、請求項６から請求項８のいずれかに記載の光走査型観察装置。
【請求項１０】
光走査部が、パルス光を対象物上で走査させるステップと、
明るさ検知部が、前記パルス光に基づく明るさに関する情報を検知するステップと、
制御部が、前記明るさ検知部により検知された前記明るさに関する情報が所定の閾値以下である場合に、前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御するステップと、
光検出部が、前記制御された前記パルス光の照射により前記対象物から発せられる光を受光するステップと、
画像生成部が、前記光検出部により受光された光の強度に基づいて画像を生成するステップとを含む光走査型観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象物上で光を走査させ、該光の照射により得られた光を検出して観察を行う光走査型観察装置および光走査型観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの照明光を導光する光ファイバを、該光ファイバの先端部が螺旋軌道（渦巻き状の軌道）を描くように振動させ、光ファイバの先端部から射出された照明光が観察対象物上でスポットを形成するように光ファイバの先端部から照明光を射出し、照明光が照射された観察対象物から得られる透過光、反射光、または蛍光等の光を検出し、検出された光を光電変換手段により電気信号に変換して、画像を生成する光走査型観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
このような光走査型観察装置では、光ファイバから射出される照明光としてレーザ光が用いられる。
特許文献１では、レーザ光の人の目に対する安全性を考慮して、スコープが体腔内に挿入されているか否かに基づいて、レーザ光の光量を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３８８７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される発明では、レーザ光の光量を制御し、安全なレベルに制限するためにレーザ光の出力レベルを制御している。そのため、レーザ光の出力レベルを下げた場合、得られる画像の明るさが暗くなるという課題があった。【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、レーザ光の光量を制御しても得られる画像の明るさが変化しない光走査型観察装置および光走査型観察方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、パルス光を対象物上で走査させる光走査部と、前記パルス光に基づく明るさに関する情報を検知する明るさ検知部と、前記光走査部により前記対象物上において前記パルス光が走査されることにより、前記対象物からの反射光を検出する光検出部と、前記明るさ検知部により検知された前記明るさに関する情報に基づいて前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を変化させるように制御する制御部とを備える光走査型観察装置である。【０００８】
上記態様においては、前記明るさ検知部が、前記明るさに関する情報として前記パルス光の光量に対応した光量信号を検知する光量検知部であってもよい。
また、上記態様においては、前記光量検知部が、前記パルス光の光量に比例した光量信号を検知してもよい。【０００９】
また、上記態様においては、前記光量検知部は、前記パルス光の平均光量に比例した光量信号を検知してもよい。
また、上記態様においては、前記制御部は、前記明るさ検知部により検知された前記明るさに関する情報が所定の閾値以上の場合に前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御してもよい。【００１０】
また、上記態様においては、前記光検出部により検出された反射光の強度に基づいて画像を生成する画像生成部を備え、前記明るさ検知部が前記光検出部であってもよい。
また、上記態様においては、前記画像生成部が、前記画像を構成する画素の補間を行う画素補間部を備えていてもよい。【００１１】
また、上記態様においては、前記画素補間部が、前記制御部によって制御された前記パルス発光数に応じて、前記画像を構成する画素の補間方法を変更してもよい。
また、上記態様においては、前記制御部は、前記明るさ検知部により検知された前記明るさに関する情報が所定の閾値以下の場合に前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御してもよい。【００１２】
また、本発明の他の態様は、光走査部が、パルス光を対象物上で走査させるステップと、明るさ検知部が、前記パルス光に基づく明るさに関する情報を検知するステップと、制御部が、前記明るさ検知部により検知された前記明るさに関する情報が所定の閾値以下である場合に、前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御するステップと、光検出部が、前記制御された前記パルス光の照射により前記対象物から発せられる光を受光するステップと、画像生成部が、前記光検出部により受光された光の強度に基づいて画像を生成するステップとを含む光走査型観察方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ光の光量を制御しても得られる画像の明るさを変化させないようにすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光走査型観察装置の（ａ）通常モード、（ｂ）制限モードにおける単位時間あたりのパルス発光数と光量との関係を示す図である。
【図３】図１に示す光走査型内視鏡装置のスコープを概略的に示す概観図である。
【図４】図３に示すスコープの先端部の断面図である。
【図５】図１に示す光走査型内視鏡装置のアクチュエータおよび照明用光ファイバの揺動部を示す（ａ）側面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図１に示す光走査型内視鏡装置の動作に係るフローチャートである。
【図７】画像生成する際の補間処理に関する画素配置を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す光走査型内視鏡装置の動作に係るフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。
また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置１０の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る光走査型内視鏡装置１０は、スコープ２０と、制御装置本体３０と、ディスプレイ４０とを備えている。
【００１７】
制御装置本体３０は、光走査型内視鏡装置１０全体を制御する制御部３１、発光制御部３２、レーザ光源３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ（以下、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとも言う。また、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを包括的に「光源３３」とも言う。）、結合器３４、光量検知部５０（明るさ検知部）および光量指示部５１を備えている。発光制御部３２は、制御部３１によって送信される制御信号に従って、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の三原色のレーザ光を射出する３つのレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの発光タイミングを制御し、レーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂからそれぞれパルス光を射出させるようになっている。
【００１８】
光源３３としては、例えば、ＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）やレーザダイオードを使用することができる。光源３３から射出されるレーザ光は、結合器３４により同一のシングルモードファイバである照明用光ファイバ１１に結合される。もちろん、光走査型内視鏡装置１０の光源３３の構成はこれに限られるものではなく、他の複数の光源を用いるものであってもよい。また、光源３３および結合器３４は、制御装置本体３０と信号線で結ばれた制御装置本体３０とは別の筐体に収納されていてもよい。
【００１９】
照明用光ファイバ１１は、スコープ２０の先端部まで繋がっている。結合器３４から照明用光ファイバ１１に入射した光は、スコープ２０の先端部まで導光され照明光として観察対象物１００に向けて射出される。その際、スコープ２０に備えられたアクチュエータ２１（光走査部）が振動駆動されることによって、照明用光ファイバ１１から射出された照明光は、観察対象物１００の表面上を螺旋軌道（渦巻き状の軌道）を描いて走査されるようになっている。
【００２０】
このアクチュエータ２１は、制御装置本体３０のアクチュエータドライバ３８を介して制御部３１により制御されている。照明光の照射により観察対象物１００から得られる反射光、散乱光あるいは蛍光などの光は、マルチモードファイバにより構成される複数の検出用光ファイバ１２の先端１２ａで受光され、スコープ２０内を通り制御装置本体３０まで導光されるようになっている。
【００２１】
光量検知部５０は、照明用光ファイバ１１の先端１１ｃから射出されるパルス光に基づく明るさに関する情報を結合器３４から検知して、その信号を光量指示部５１に出力する。具体的には、光量検知部５０は、パルス光に基づく明るさに関する情報としてレーザ光量に比例する光量信号を結合器３４から検知して、当該光量信号を光量指示部５１に出力する。
ここで、レーザ光量とは、照明用光ファイバ１１の先端１１ｃから射出されるレーザの単位時間あたりの総出射量を示す。
【００２２】
光量指示部５１は、光量検知部５０から出力された、照明用光ファイバ１１の先端１１ｃから射出されるレーザ光量に比例する光量信号に基づいて、単位時間あたりのパルス発光数を調整するようになっている。すなわち、１パルスあたりの光量をＡとすると、Ａは変えずに単位時間あたりのパルス発光数を調整することで、光検出部３５の検出感度を維持したまま、生成される画像の明るさを変えることなく画像を取得するようにしたものである。
【００２３】
光量指示部５１は、光量検知部５０より出力された光量信号が信号閾値としての所定の閾値より小さい場合には、通常モードとして通常撮像時のパルス発光数となるよう設定する。一方、光量検知部５０より出力された光量信号が信号閾値としての所定の閾値以上の場合には、制限モードとしてパルス発光数を少なくするよう設定する（図２（ａ）、図２（ｂ）参照）。なお、通常モードのパルス発光数の方が制限モードのパルス発光数より多く、それぞれのモードのパルス発光数は予め決めておくことができる。
以上のようにして、光量指示部５１は、パルス発光数の設定信号を制御部３１に出力する。パルス発光数の調整は、次フレームの画像生成のタイミングで行う。
【００２４】
制御装置本体３０は、光検出部３５と、画素補間部３６を含む画像生成部３７とをさらに備えている。光検出部３５は、フォトダイオード等を含んで構成され、検出用光ファイバ１２により導光されてきた光を電気信号に変換する。なお、電気信号は、アナログ値でもよいし、デジタル値でもよい。
【００２５】
この光検出部３５の出力は、オフセット補正された後、画像生成部３７に出力される。制御部３１は、アクチュエータドライバ３８に印加する振動電圧の起動時刻、振幅および位相などの情報から走査経路上の走査位置の情報を算出し、算出した情報を画像生成部３７に送る。これにより、光検出部３５からの出力信号と、走査位置情報とが関連付けられる。
【００２６】
なお、制御部３１は、事前に算出された走査位置情報を予めテーブルとして保持していてもよい。画像生成部３７は、光検出部３５から出力される各波長の信号を、画素補間部３６にて画像を構成する画素の補間処理を行い、強調処理、ガンマ処理等の必要な画像処理を行って観察対象物１００の画像を生成し、ディスプレイ４０に表示する。なお、画素補間部３６は、制御部３１から出力されるパルス発光数に応じて画像を構成する画素の補間方法を変更してもよい。具体的には、補間処理のパラメータ（補間に用いる画素の数や距離など）が上述モードに応じて予め決められていてもよい。
【００２７】
上記の各処理において、制御部３１は、発光制御部３２、アクチュエータドライバ３８、画素補間部３６、および画像生成部３７を同期制御する。
【００２８】
図３は、スコープ２０を概略的に示す概観図である。スコープ２０は、操作部２２および挿入部２３を備える。操作部２２には、制御装置本体３０からの照明用光ファイバ１１、検出用光ファイバ１２および配線ケーブル１３が、それぞれ接続されている。これら照明用光ファイバ１１、検出用光ファイバ１２および配線ケーブル１３は挿入部２３内部を通り、挿入部２３の先端部２４（図３における破線部内の部分）まで導かれている。
【００２９】
図４は、図３のスコープ２０の挿入部２３の先端部２４を拡大して示す縦断面図である。先端部２４は、アクチュエータ２１、投影用レンズ２５ａ，２５ｂ、中心部を通る照明用光ファイバ１１および外周部を通る検出用光ファイバ１２を備えている。
【００３０】
アクチュエータ２１は、取付環２６によりスコープ２０の挿入部２３の内部に固定されたアクチュエータ管２７、並びに、アクチュエータ管２７内に配置されるファイバ保持部材２９および圧電素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ（図５（ａ）および図５（ｂ）参照）を備えている。
照明用光ファイバ１１は、ファイバ保持部材２９で支持されるとともにファイバ保持部材２９で支持された固定端１１ａから先端１１ｃまでが、揺動可能に支持された揺動部１１ｂとなっている。一方、検出用光ファイバ１２は挿入部２３の外周部を通るように配置され、先端部２４の先端まで延びている。さらに、検出用光ファイバ１２の各ファイバの先端部１２ａには図示しない検出用レンズを備える。
【００３１】
さらに、投影用レンズ２５ａ，２５ｂおよび検出用レンズ（図示せず）は、先端部２４の最先端に配置される。投影用レンズ２５ａ，２５ｂは、照明用光ファイバ１１の先端１１ｃから射出されたレーザ光が、観察対象物１００上に略集光するように配置されている。したがって、投影用レンズ２５ａ，２５ｂは、照明用光ファイバ１１から射出された光を観察対象物１００に向けて照射する光学系を構成する。
【００３２】
また、検出用レンズは、観察対象物１００上に集光されたレーザ光が、観察対象物１００により反射、散乱あるいは屈折等をした光、または、蛍光等を取り込み、検出用レンズの後に配置された検出用光ファイバ１２に集光、結合させるように配置される。なお、投影用レンズ２５ａ，２５ｂは、二枚構成に限られず、一枚や他の複数枚のレンズにより構成しても良い。
【００３３】
図５（ａ）は、光走査型内視鏡装置１０のアクチュエータ２１の振動駆動機構および照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂを示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。照明用光ファイバ１１は角柱状の形状を有するファイバ保持部材２９の中央を貫通し、これによってファイバ保持部材２９により固定され保持される。ファイバ保持部材２９の４つの側面は、それぞれ＋Ｙ方向および＋Ｘ方向並びにこれらの反対方向に向いている。そして、ファイバ保持部材２９の＋Ｙ方向および−Ｙ方向にはＹ方向駆動用の一対の圧電素子２８ａ，２８ｃが固定され、＋Ｘ方向および−Ｘ方向にはＸ方向駆動用の一対の圧電素子２８ｂ，２８ｄが固定される。
【００３４】
各圧電素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄには、制御装置本体３０のアクチュエータドライバ３８からの配線ケーブル１３が接続されている。
【００３５】
ファイバ保持部材２９を挟んで対向配置された圧電素子２８ｂ，２８ｄは、互いに一方が伸びるとき他方が縮むことによって、ファイバ保持部材２９に撓みを生じさせ、これを繰り返すことによりＸ方向の振動を発生させることができる。Ｙ方向の振動についても同様である。例えば、Ｘ方向の圧電素子２８ｂ，２８ｄとして、印加する電圧の極性に対して伸縮方向の同じ圧電素子を用い、常に正負が反対で大きさの等しい電圧を印加する。同様に、Ｙ方向の圧電素子２８ａ，２８ｃ間にも、印加する電圧の極性に対して伸縮方向の同じ圧電素子を用い、常に反対方向で大きさの等しい電圧を印加する。
【００３６】
アクチュエータドライバ３８は、照明用光ファイバ１１の先端１１ｃが螺旋状の軌道（渦巻き状の軌道）を描くように、圧電素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを制御する。具体的には、Ｘ方向駆動用の圧電素子２８ｂ，２８ｄとＹ方向駆動用の圧電素子２８ａ，２８ｃとに、振幅が０から最大値まで時間的に変化する交流電圧を印加する。この交流電圧は、互いに位相が９０°異なり、周波数は同一の共振周波数の近傍に設定される。これによって、先端１１ｃから射出されるレーザ光は観察対象物１００の表面を、螺旋状の軌跡を描くように順次走査する。
【００３７】
本実施形態において、制御部３１、光量検知部５０および光量指示部５１の上述の機能は、例えば、汎用または専用のコンピュータによって実現される。具体的には、コンピュータは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭのような主記憶装置と、ハードディスクや各種メモリのような補助記憶装置とを備え、該補助記憶装置に、上述した制御部３１、光量検知部５０および光量指示部５１の処理をＣＰＵに実行させるためのプログラムが記憶されている。このプログラムが補助記憶装置から主記憶装置にロードされて実行されることによって、ＣＰＵが制御部３１、光量検知部５０、光量指示部５１の処理を実現するようになっている。
【００３８】
次に、このように構成された本実施形態に係る光走査型内視鏡装置１０の動作について図６のフローチャートを用いて説明する。
本実施形態に係る光走査型内視鏡装置１０を用いて観察対象物１００を観察するには、挿入部２３の先端を観察対象物１００に対向させる。これにより、照明用光ファイバ１１の先端１１ｃから観察対象物１００にレーザ光が射出される。このときに、アクチュエータ２１（光走査部）によって照明用光ファイバ１１の先端１１ｃが螺旋振動させられることによって、パルス光としてのレーザ光が観察対象物１００上において螺旋走査される。この際、各色のレーザ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂのパルス光の走査は順次発光してもよいし、同時に発光してもよい。本実施形態では、順次発光しているものとして説明する。
【００３９】
照明用光ファイバ１１の先端１１ｃから観察対象物１００にレーザ光が射出されると、射出されたレーザ光に比例する光量信号が光量検知部５０において検知され出力される（ステップＳ１）。次に光量指示部５１において光量信号と予め決められた閾値とが比較される（ステップＳ２）。ここで、光量信号の閾値は、例えば照明用光ファイバ１１の先端１１ｃの先端光量を５ｍＷ以下にしたいときには５ｍＷに相当する信号レベルより小さい値に設定する。そして、比較した結果が制御部３１に送られ、制御部３１において次フレームのパルス発光数を変える信号が発光制御部３２に送られる。
【００４０】
具体的には、光量信号が閾値より小さい場合（ステップＳ２／Ｙｅｓ）、制御部３１は、通常モードのパルス発光数となるようパルス発光数の制御を行う（ステップＳ３）。一方、光量信号が閾値以上の場合（ステップＳ２／Ｎｏ）、制御部３１は、制限モードのパルス発光数となるようパルス発光数の削減を行う（ステップＳ４）。
【００４１】
制御部３１の設定に基づいて、発光制御部３２は、パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を決定し、光量を制御する（ステップＳ５）。光量を制御して次フレームの画像を取得するためのレーザ照射を行い（ステップＳ６）、観察対象物１００の表面において反射されたパルス光の反射光は、検出用光ファイバ１２により受光され、光検出部３５で電気信号に光電変換される。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射光の強度を示すＲ、Ｇ、Ｂの信号値が得られ、画像生成部３７においてレーザ光の照射位置と対応付けられることによって観察対象物１００の画像が生成され（ステップＳ７）、生成された画像がディスプレイ４０に表示される（ステップＳ８）。
【００４２】
ここで、画像を生成する際の画素の補間方法について図７を用いて説明する。図７は、補間される１画素（図中：黒塗りの丸）あたりに対し、螺旋状の走査軌跡上に配置されている画素（図中：白抜きの丸）を用いて補間処理が行われる。ここでは、補間される画素に近接する４つの画素を用いて、各４点と補間される画素との距離に応じて重み付けを行い、補間される画素が生成される。図７において補間される画素の明るさをＩとすると、
Ｉ＝Ｖ３３／Ａ＋Ｖ２４／Ｂ＋Ｖ２３／Ｃ＋Ｖ３２／Ｄ
にて算出される。ここでＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは距離に応じた係数、Ｖは画素の明るさとなる。
【００４３】
このようにすることで、複数点から補って画像を生成することにより滑らかな画像になる。
なお、ここでいう画素とは、光を走査して観察対象物１００から反射した光を受光した画像生成に使用する情報を示し、ディスプレイ４０に表示する際の1ドットの画素とは異なる。
【００４４】
本実施形態によれば、光量信号が閾値以上の場合に、単位時間あたりのパルス発光数を減少させることで、光検出部３５の検出感度を変更させることなく、画像データを生成することができる。つまり、１パルスあたりの射出光量を変えずにファイバ端からのレーザ光量を低下させることができ、画像の明るさが変わることなく観察することができる。結果、レーザ光の光量を制御しても得られる画像の明るさが変化しない光走査型観察装置が提供できる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、制限モードのパルス発光数を１／３としたが、光量を少なくする度合に応じて変化させてもよい。
また、補間方法に関しては、補間される画素を複数使用して加算したのち使用した画素の数で平均化するなどの一般的な補間方法を用いてもよい。
【００４６】
なお、本実施形態においては、光量指示部５１は、光量検知部５０からの信号を受けずに、例えば外部から信号入力できるようにしてもよい。例えば、観察条件やユーザの意思によってレーザ光量を調整したい場合に、手動で光量指示部５１に信号を入力してもよい。
【００４７】
また、本実施形態においては、光量検知部５０は、パルス光の光量に比例した光量信号を検知するとしたが、これに限らず、パルス光の光量に対応した光量信号を検知すればよい。例えば、パルス光の平均光量に比例した光量信号でもよい。
ここでいうパルス光の光量とは、図２（ａ）および図２（ｂ）に符号Ａで示す１パルスあたりの光量および単位時間あたりの光量を平均化した光量である平均光量を含むものである。パルス光の平均光量は、単位時間あたりのパルス発光数が減少すると発光している時間が少なくなるため減少し、単位時間あたりのパルス発光数が増加すると発光している時間が多くなるため増加する。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光走査型内視鏡装置６０の一例である光走査型内視鏡装置６０について図８を用いて説明する。
本実施形態に係る光走査型内視鏡装置６０は、光量指示部５１により光量を変更する判断を、光量検知部５０からの信号ではなく、得られた画像から判断する点において、第１実施形態と異なっている。したがって、本実施形態においては、得られた画像から判断する方法について主に説明し、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
本実施形態において、画像生成部３７には、観察対象物１００による反射光が検出用光ファイバ１２により受光され光検出部３５で電気信号に変換された信号が入力される。また光検出部３５は、明るさ検知部としても機能し、上記電気信号に変換された信号をパルス光に基づく明るさに関する情報として光量指示部５１に出力する。
【００５０】
光量指示部５１は、光検出部３５からの電気信号に基づいてパルス発光数を調整する。
具体的には、光量指示部５１は、光検出部３５からの電気信号において、その輝度レベルが所定の閾値以下となる画素の数が全体の画素の数の半分より多いか否かでパルス発光数を変更する指示を行う。すなわち、光量指示部５１は、上記閾値以下の画素数が全体の画素数の半分より小さい場合には、さらに複数フレーム連続しているか否かを確認し、連続している場合には、パルス発光数を通常モードにする指示を行う。
一方、光量指示部５１は、上記閾値以下の画素数が全体の画素数の半分以上の場合に、さらに複数フレーム連続しているか否かを確認し、連続している場合には、パルス発光数を制限モードにする指示を行う。
【００５１】
次に、このように構成された光走査型内視鏡装置６０の動作について図９を用いて説明する。
本実施形態に係る光走査型内視鏡装置６０の動作は、パルス発光数を調整するために用いる判断方法が異なり、他のステップは第１実施形態と同一である。したがって、パルス発光数を調整するために用いる判断方法について説明する。
【００５２】
照明用光ファイバ１１の先端１１ｃから観察対象物１００にレーザ光が射出されると、光検出部３５において検出用光ファイバ１２により反射光が検出される（ステップＳ１１）。検出された反射光は電気信号に変換され、光量指示部５１に送信される（ステップＳ１２）。光量指示部５１では、上述したように、予め決められた閾値以下の明るさの画素数が算出される（ステップＳ１３）。そして、閾値以下の画素数が全体の画素数の半分より少ないか否かを比較する（ステップＳ１４）。比較した結果が制御部３１に送られ、制御部３１において次フレームのパルス発光数を変える信号が発光制御部３２に送られる。
【００５３】
具体的には、閾値以下の画素数が全体の画素数の半分より少ない場合（ステップＳ１４／Ｙｅｓ）、光量指示部５１は、複数フレーム連続してこの条件が続いているか否かを比較する（ステップＳ１５）。比較した結果、複数フレーム連続している場合（ステップＳ１５／Ｙｅｓ）に、観察対象物１００との距離が近いと判断されるため、制御部３１はパルス発光数を通常モードのパルス発光数となるよう制御を行う（ステップＳ１６）。
【００５４】
一方、閾値以下の画素数が半分以上の場合（ステップＳ１４／Ｎｏ）、光量指示部５１は、複数フレーム連続してこの条件が続いているか否かを比較する（ステップＳ１７）。比較した結果、複数フレーム連続している場合（ステップＳ１７／Ｙｅｓ）に、観察対象物１００との距離が遠いと判断されるため、制御部３１は制限モードのパルス発光数となるようパルス発光数の削減を行う（ステップＳ１８）。
【００５５】
制御部３１の設定に基づいて、発光制御部３２は、パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を決定し、レーザ光量を制御する（ステップＳ１９）。そして、レーザ光量を制御し、次フレームの画像を取得するためのレーザ照射を行い（ステップＳ２０）、画像生成部３７において観察対象物１００の画像が生成され（ステップＳ２１）、生成された画像がディスプレイ４０に表示される（ステップＳ２２）。
上記において、複数フレーム連続していない場合（（ステップＳ１５／Ｎｏ）および（ステップＳ１７／Ｎｏ））は、パルス発光数を変更させることなく、次フレームの画像を取得するためのレーザ照射を行い（ステップＳ２０）、以降は同様である。
【００５６】
以上から、取得した画像の明るさにおいて、輝度レベルが閾値以下の画素数が全体の画素数の半分より少ない場合、複数フレーム連続しているかを確認することで、観察対象物１００が近いか否かを判断することができる。観察対象物１００が近い場合に、通常モードで撮像することで、通常観察に適した画像を取得することができる。
【００５７】
同様に、取得した画像の明るさにおいて、輝度レベルが閾値以下の画素数が全体の画素数の半分以上の場合、複数フレーム連続しているときは、観察対象物１００が遠い、つまり観察対象ではない、もしくは観察に適した状態ではないと判断し、制限モードのパルス発光数で画像を取得することができる。このようにすることで、観察対象か否かを画像の特徴で判断することができる。
【００５８】
さらに、得られる画像の明るさが変わることなく、レーザ光量を変化させて画像を取得することができる。特に、本第２実施形態によれば、光検出部３５が第１実施形態の光量検知部５０の機能を兼ねているため、装置としての構成を簡素化できる。
【００５９】
なお、本実施形態では、画像の明るさとして、輝度レベルについて閾値以下の画素数が全体の画素数の半分か否かで判断するようにしたが、これに限らず、全体の画素数の１／３や４／５など、任意の値を設定してもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、画像の明るさとして、輝度レベルについて判断するようにしたが、これに限られず、得られる画像の平均輝度を用いて判断してもよいし、画素の明るさによるヒストグラム形状から中間輝度が発生しているか否かで判断してもよい。このようにすることで、観察対象物１００が近いときは画素がある程度の明るさを有するため、その明るさから距離を判断し、制御することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、光量指示部５１は、光検出部３５からの信号を受けずに、例えば外部から信号入力できるようにしてもよい。例えば、観察条件によってレーザ光量を調整したい場合に、手動で光量指示部５１に信号を入力することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、パルス発光数の調整の判断は、次フレームの画像生成のタイミングで行うとしたが、これに限られず、複数フレーム連続した場合でもよい。
【００６３】
本発明では、画像生成する際の補間方法は、パルス発光数に関わらず画像を生成してきたが、パルス発光数に応じて画像を構成する画素の補間方法を変更してもよい。
【００６４】
例えば、パルス光の発光数に応じて、画像生成する際の補間処理に使用する画素の数を変更してもよい。
具体的には、通常モードのパルス光の発光数で画像生成する場合、ここでは、補間される画素に近接する４つの画素を用いて、各４点と補間される画素との距離に応じて重み付けを行い、補間される画素が生成される。
【００６５】
一方、制限モードにおいてパルス発光数を減少させた場合に、パルス光の発光数が例えば通常モードの１／３に間引かれるため、通常モードに比べてパルス間隔が開く。つまり、画像生成に使用する画素数が間引き前に比べて少なくなる。そこで保管される画素に近接する２つの画素を用いて、補間処理を行う。補間処理に必要な２つの画素について、各２点と補間される画素との距離に応じて重み付けを行い、補間される画素が生成される。このとき、補間される画素の明るさをＩ’とすると、
Ｉ’＝Ｖ１２／Ａ’＋Ｖ２１／Ｂ’
にて算出される。ここでＡ’，Ｂ’は距離に応じた係数、Ｖは画素の明るさとなる。
このように、補間される画素から近い画素のみを用いて画像を生成することにより、信頼度の低い画素を用いることによる画像のノイズが低減される。
【００６６】
さらに、例えば、パルス光の発光数に応じて、画像生成する際の補間処理に使用する範囲を変えてもよい。
具体的には、通常モードのパルス光の発光数で画像生成する場合、ここでは、補間される画素から既定の距離Ｘ内の範囲にある画素を用いて補間処理を行う。
【００６７】
一方、制限モードにおいてパルス発光数を減少させて、通常モードに比べてパルス間隔が開いているときに画像生成する場合、補間される画素から既定の距離Ｙ内の範囲にある画素を用いて補間処理を行う。ここで、Ｘ＜Ｙとなるように、距離ＸおよびＹを設定し、少なくとも１つの画素が含まれるように範囲を設定する。
このように、パルス間隔が比較的密な場合には、狭範囲の画素を用いて補間し、パルス間隔が空いている場合には広範囲の画素を用いて補間することで、保管に必要な十分な画素を確保して、滑らかな画像を生成することができる。
【００６８】
本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。また、本発明は、医療用の内視鏡装置のみならず、化学プラント、航空機のエンジンなど、いわゆる工業用の内視鏡装置にも適用可能である。更には、光走査型顕微鏡装置などにも適用することが可能である。なお、本発明においては、螺旋状の走査をする光走査部としては、圧電素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを用いたアクチュエータ２１に限られず、例えば、永久磁石と電磁コイルを備え電磁力により駆動力を発生させるアクチュエータあるいはガルバノミラーを用いることも可能である。
【００６９】
また、上記各実施形態ではＲ、Ｇ、Ｂの３色のレーザ光を用いたが、これに限られるものではなく、３色のうち例えばＢとＧの２色でもよいし、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の色を追加した組み合わせでもよい。
【００７０】
また、上記各実施形態では、照明用光ファイバ１１から射出した照明光を、観察対象物１００の観察表面上において螺旋軌道を描くように走査するとしたが、走査軌跡はこれに限定されるものではなく、他の形状（例えば、ラスタ状またはリサージュ状）であってもよい。また照明用光ファイバ１１を用いた走査に限定されるものではなく、他の方式の走査（例えば、ガルバノミラースキャナ等）であっても勿論よい。
【符号の説明】
【００７１】
１０，６０    光走査型観察装置
１１    照明用光ファイバ
１１ａ    固定端
１１ｂ    揺動部
１１ｃ    先端
１２    検出用光ファイバ
１３    配線ケーブル
２０    スコープ
２１    アクチュエータ（光走査部）
２２    操作部
２３    挿入部
２４    先端部
２５ａ，２５ｂ    投影用レンズ
２６    取付環
２７    アクチュエータ管
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ    圧電素子
２９    ファイバ保持部材
３０    制御装置本体
３１    制御部
３２    発光制御部
３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ    レーザ光源（レーザ）
３４    結合器
３５    光検出部（明るさ検知部）
３６    画素補間部
３７    画像生成部
３８    アクチュエータドライバ
４０    ディスプレイ
５０    光量検知部（明るさ検知部）
５１    光量指示部
１００  観察対象物（対象物）
【図１】
2017195256.tif 000003
【図２】
2017195256.tif 000004
【図３】
2017195256.tif 000005
【図４】
2017195256.tif 000006
【図５】
2017195256.tif 000007
【図６】
2017195256.tif 000008
【図７】
2017195256.tif 000009
【図８】
2017195256.tif 000010
【図９】
2017195256.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月27日(2018.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対してパルス光を射出するファイバを駆動するアクチュエータと、
前記対象物から前記パルス光の反射光を検出する光検出部と、
該光検出部によって前記対象物からの反射光を検出しながら、前記パルス光の光量に対応した光量信号を検知する光量検知部と、
該光量検知部により検知された前記光量信号に基づいて前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を変化させるように制御する制御部とを備える光走査型観察装置。
【請求項２】
前記光量検知部が、前記パルス光の光量に比例した光量信号を検知する請求項１に記載の光走査型観察装置。
【請求項３】
前記光量検知部は、前記パルス光の平均光量に比例した光量信号を検知する請求項２に記載の光走査型観察装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記光量検知部により検知された前記光量信号が所定の閾値以上の場合に前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御する請求項１に記載の光走査型観察装置。
【請求項５】
前記光検出部により検出された反射光の強度に基づいて画像を生成する画像生成部を備える請求項１に記載の光走査型観察装置。
【請求項６】
前記画像生成部が、前記画像を構成する画素の補間を行う画素補間部を備える請求項５に記載の光走査型観察装置。
【請求項７】
前記画素補間部が、前記制御部によって制御された前記パルス発光数に応じて、前記画像を構成する画素の補間方法を変更する請求項６に記載の光走査型観察装置。
【請求項８】
光走査部が、パルス光を用いて対象物上を走査するステップと、
光量検知部が、前記パルス光に基づく光量信号を検知するステップと、
制御部が、前記光量検知部により検知された前記光量信号が所定の閾値以上である場合に、前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御するステップと、
光検出部が、前記制御された前記パルス光の照射により前記対象物から発せられる光を受光するステップと、
画像生成部が、前記光検出部により受光された光の強度に基づいて画像を生成するステップとを含む光走査型観察方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一態様は、対象物に対してパルス光を射出するファイバを駆動するアクチュエータと、前記対象物から前記パルス光の反射光を検出する光検出部と、該光検出部によって前記対象物からの反射光を検出しながら、前記パルス光の光量に対応した光量信号を検知する光量検知部と、該光量検知部により検知された前記光量信号に基づいて前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を変化させるように制御する制御部とを備える光走査型観察装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記態様においては、前記光量検知部が、前記パルス光の光量に比例した光量信号を検知してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、上記態様においては、前記光量検知部は、前記パルス光の平均光量に比例した光量信号を検知してもよい。
また、上記態様においては、前記制御部は、前記光量検知部により検知された前記光量信号が所定の閾値以上の場合に前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、上記態様においては、前記光検出部により検出された反射光の強度に基づいて画像を生成する画像生成部を備えていてもよい。
また、上記態様においては、前記画像生成部が、前記画像を構成する画素の補間を行う画素補間部を備えていてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、上記態様においては、前記画素補間部が、前記制御部によって制御された前記パルス発光数に応じて、前記画像を構成する画素の補間方法を変更してもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明の他の態様は、光走査部が、パルス光を用いて対象物上を走査するステップと、光量検知部が、前記パルス光に基づく光量信号を検知するステップと、制御部が、前記光量検知部により検知された前記光量信号が所定の閾値以上である場合に、前記パルス光の単位時間あたりのパルス発光数を減少させるように制御するステップと、光検出部が、前記制御された前記パルス光の照射により前記対象物から発せられる光を受光するステップと、画像生成部が、前記光検出部により受光された光の強度に基づいて画像を生成するステップとを含む光走査型観察方法である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
１０，６０    光走査型観察装置
１１    照明用光ファイバ
１１ａ    固定端
１１ｂ    揺動部
１１ｃ    先端
１２    検出用光ファイバ
１３    配線ケーブル
２０    スコープ
２１    アクチュエータ（光走査部）
２２    操作部
２３    挿入部
２４    先端部
２５ａ，２５ｂ    投影用レンズ
２６    取付環
２７    アクチュエータ管
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ    圧電素子
２９    ファイバ保持部材
３０    制御装置本体
３１    制御部
３２    発光制御部
３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ    レーザ光源（レーザ）
３４    結合器
３５    光検出部
３６    画素補間部
３７    画像生成部
３８    アクチュエータドライバ
４０    ディスプレイ
５０    光量検知部
５１    光量指示部
１００  観察対象物（対象物）
【国際調査報告】
2017195256.tif 000012
2017195256.tif 000013
2017195256.tif 000014
2017195256.tif 000015