(57)【要約】【課題】画質劣化を抑制した拡大観察画像の生成を可能にする。【解決手段】被写体を照明するための照明光を導光して出射端部から出射する導光部と、出射端部を所定の揺動変化率で揺動することにより被写体へ出射する照明光の照射位置を変位させる走査部と、被写体へ出射した照明光の戻り光を検出し、当該戻り光に応じた信号を生成する光検出部と、走査部が出射端部を上記の所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における照明光の照射位置に基づいて決定される拡大用補間パラメータが記憶される記憶部と、光検出部により生成された信号と記憶部に記憶された拡大用補間パラメータとに基づいて拡大観察画像を生成する画像生成部と、を備える。【選択図】図１
2018201812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を照明するための照明光を導光して出射端部から出射する導光部と、
前記出射端部を所定の揺動変化率で揺動することにより前記被写体へ出射する前記照明光の照射位置を変位させる走査部と、
前記被写体へ出射した前記照明光の戻り光を検出し、当該戻り光に応じた信号を生成する光検出部と、
前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置に基づいて決定される拡大用補間パラメータが記憶される記憶部と、
前記光検出部により生成された信号と前記記憶部に記憶された前記拡大用補間パラメータとに基づいて拡大観察画像を生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする走査型内視鏡装置。
【請求項２】
前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置を算出し、当該算出結果に基づいて前記拡大用補間パラメータを生成する補間パラメータ生成部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１記載の走査型内視鏡装置。
【請求項３】
前記記憶部には、更に、前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置に基づいて決定される等倍用補間パラメータが記憶され、
前記画像生成部は、更に、前記光検出部により生成された信号と前記記憶部に記憶された前記等倍用補間パラメータとに基づいて等倍観察画像を生成する、
ことを特徴とする請求項１記載の走査型内視鏡装置。
【請求項４】
前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置を算出し、当該算出結果に基づいて前記等倍用補間パラメータの生成を行い、前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置を算出し、当該算出結果に基づいて前記拡大用補間パラメータの生成を行う補間パラメータ生成部を更に備える、
ことを特徴とする請求項３記載の走査型内視鏡装置。
【請求項５】
走査型内視鏡装置において実行される画像生成方法であって、
被写体を照明するための照明光を導光する導光部の出射端部から前記照明光を出射し、
前記出射端部を所定の揺動変化率で揺動することにより前記被写体へ出射する前記照明光の照射位置を変位させ、
前記被写体へ出射した前記照明光の戻り光を検出し、当該戻り光に応じた信号を生成し、
前記生成した信号と、前記出射端部を前記所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置に基づいて決定される拡大用補間パラメータとに基づいて、拡大観察画像を生成する、
ことを特徴とする画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を走査して画像を生成する走査型内視鏡装置、及び走査型内視鏡装置において実行される画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野の内視鏡検査等に使用される内視鏡装置として、被検体内に挿入される挿入部に撮像素子を有する内視鏡装置（例えば特許文献１参照）や、被検体内に挿入される挿入部に撮像素子を有しない走査型内視鏡装置等が知られている。
【０００３】
走査型内視鏡装置は、一般に、光源から発せられた照明光を導光する照明用ファイバ（光ファイバ）の先端部を揺動させることにより予め設定された走査経路に沿って被写体を走査し、当該被写体からの戻り光を照明用ファイバの周囲に配置された受光用ファイバ（光ファイバ）で受光し、当該受光用ファイバで受光された戻り光に基づいて当該被写体の観察画像を生成するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２２６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被写体の拡大観察画像を生成する場合、従来の走査型内視鏡装置では、上述のようにして被写体の観察画像を生成した後に当該観察画像（例えば当該観察画像の一部）に対して拡大画像処理を実施することにより、拡大観察画像の生成が行われている。そのため、生成される拡大観察画像の画質が劣化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑み、画質劣化を抑制した拡大観察画像の生成が可能になる走査型内視鏡装置及び画像生成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】
本発明の第１の態様は、被写体を照明するための照明光を導光して出射端部から出射する導光部と、前記出射端部を所定の揺動変化率で揺動することにより前記被写体へ出射する前記照明光の照射位置を変位させる走査部と、前記被写体へ出射した前記照明光の戻り光を検出し、当該戻り光に応じた信号を生成する光検出部と、前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置に基づいて決定される拡大用補間パラメータが記憶される記憶部と、前記光検出部により生成された信号と前記記憶部に記憶された前記拡大用補間パラメータとに基づいて拡大観察画像を生成する画像生成部と、を備える走査型内視鏡装置である。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置を算出し、当該算出結果に基づいて前記拡大用補間パラメータを生成する補間パラメータ生成部を更に備える。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記記憶部には、更に、前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置に基づいて決定される等倍用補間パラメータが記憶され、前記画像生成部は、更に、前記光検出部により生成された信号と前記記憶部に記憶された前記等倍用補間パラメータとに基づいて等倍観察画像を生成する。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置を算出し、当該算出結果に基づいて前記等倍用補間パラメータの生成を行い、前記走査部が前記出射端部を前記所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置を算出し、当該算出結果に基づいて前記拡大用補間パラメータの生成を行う補間パラメータ生成部を更に備える
【００１１】
本発明の第５の態様は、走査型内視鏡装置において実行される画像生成方法であって、被写体を照明するための照明光を導光する導光部の出射端部から前記照明光を出射し、前記出射端部を所定の揺動変化率で揺動することにより前記被写体へ出射する前記照明光の照射位置を変位させ、前記被写体へ出射した前記照明光の戻り光を検出し、当該戻り光に応じた信号を生成し、前記生成した信号と、前記出射端部を前記所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における前記照明光の照射位置に基づいて決定される拡大用補間パラメータとに基づいて、拡大観察画像を生成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画質劣化を抑制した拡大観察画像の生成が可能になる走査型内視鏡装置及び画像生成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施の形態に係る走査型内視鏡装置の構成例を示す図である。
【図２】アクチュエータ部の構成例を説明する断面図である。
【図３】アクチュエータ部に供給される駆動信号の信号波形の一例を示す図である。
【図４】中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。
【図５】最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。
【図６】補間パラメータ生成処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】サンプリング時間毎の照明光の照射位置を算出する処理過程を模式的に示す図である。
【図８】画像領域（画像描画領域）上の各画素領域に対して補間用の８つの照射位置を対応付ける処理過程を模式的に示す図である。
【図９】画像領域（画像描画領域）上の各画素領域に対して補間用の８つの照射位置のサンプリング時刻及び重み係数を対応付ける処理過程を模式的に示す図である。
【図１０】図３に示す信号波形の駆動信号の振幅変化率を拡大させた場合の駆動信号の信号波形の一例を示す図である。
【図１１】１フレーム分の観察画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】１フレーム分の等倍観察画像を生成する処理過程を模式的に示す図である。
【図１３】従来の拡大観察画像生成過程と本実施形態に係る拡大観察生成過程とを模式的に示す図である。
【図１４】正弦波に基づく駆動信号により照明用ファイバの出射端部の揺動が制御されるときの、その揺動幅の時間変化の一例を示す図である。
【図１５】正弦波に基づく駆動信号により照明用ファイバ１２の出射端部の揺動が制御されたときの走査線の軌跡（照明光の照射位置の軌跡）の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
はじめに、本発明の一実施の形態に係る走査型内視鏡装置の構成について、図１乃至図５を用いて説明する。なお、この走査型内視鏡装置は、医療分野の内視鏡検査等に使用される。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る走査型内視鏡装置の構成例を示す図である。図２は、アクチュエータ部の構成例を説明する断面図である。図３は、アクチュエータ部に供給される駆動信号の信号波形の一例を示す図である。図４は、中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。図５は、最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、走査型内視鏡装置１は、被検者の体腔内に挿入される走査型の内視鏡２と、内視鏡２を接続可能な本体装置３と、本体装置３に接続される表示装置４と、本体装置３に対する情報の入力及び指示を行うことが可能な入力装置５とを有する。
【００１７】
内視鏡２は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状を備えて形成された挿入部１１を有する。
挿入部１１の基端部には、内視鏡２を本体装置３のコネクタ受け部６２に着脱自在に接続するためのコネクタ部６１が設けられている。
【００１８】
コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２の内部には、図示しないが、内視鏡２と本体装置３とを電気的に接続するための電気コネクタ装置が設けられている。また、コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２の内部には、図示しないが、内視鏡２と本体装置３とを光学的に接続するための光コネクタ装置が設けられている。
【００１９】
挿入部１１の内部における基端部から先端部にかけての部分には、本体装置３の光源ユニット２１から供給された照明光を照明光学系１４へ導光する光ファイバである照明用ファイバ１２と、被写体からの戻り光を受光して本体装置３の検出ユニット２３へ導くための１本以上の光ファイバを有する受光用ファイバ１３と、がそれぞれ挿通されている。
【００２０】
照明用ファイバ１２の光入射面を含む入射端部は、本体装置３の内部に設けられた合波器３２に配置されている。また、照明用ファイバ１２の光出射面を含む出射端部は、挿入部１１の先端部に設けられたレンズ１４ａの光入射面の近傍に配置されている。
【００２１】
受光用ファイバ１３の光入射面を含む入射端部は、挿入部１１の先端部の先端面における、レンズ１４ｂの光出射面の周囲に固定配置されている。また、受光用ファイバ１３の光出射面を含む出射端部は、本体装置３の内部に設けられた分波器３６に配置されている。
【００２２】
照明光学系１４は、照明用ファイバ１２の光出射面を経た照明光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た照明光を被写体へ出射するレンズ１４ｂと、を有する。
挿入部１１の先端部側における照明用ファイバ１２の中途部には、本体装置３のドライバユニット２２から供給される駆動信号に基づいて駆動するアクチュエータ部１５が設けられている。
【００２３】
照明用ファイバ１２及びアクチュエータ部１５は、挿入部１１の長手軸方向に垂直な断面において、例えば、図２に示す位置関係を有するようにそれぞれ配置されている。
照明用ファイバ１２とアクチュエータ部１５との間には、図２に示すように、接合部材としてのフェルール４１が配置されている。具体的には、フェルール４１は、例えば、ジルコニア（セラミック）またはニッケル等により形成されている。
【００２４】
フェルール４１は、図２に示すように、四角柱状に形成されており、挿入部１１の長手軸方向に直交する第１の軸方向であるＸ軸方向に対して垂直な側面４２ａ及び４２ｃと、挿入部１１の長手軸方向に直交する第２の軸方向であるＹ軸方向に対して垂直な側面４２ｂ及び４２ｄと、を有する。また、フェルール４１の中心には、照明用ファイバ１２が固定配置されている。なお、フェルール４１は、柱形状を有する限りにおいては、四角柱以外の他の形状として形成されていてもよい。
【００２５】
アクチュエータ部１５は、図２に示すように、側面４２ａに沿って配置された圧電素子１５ａと、側面４２ｂに沿って配置された圧電素子１５ｂと、側面４２ｃに沿って配置された圧電素子１５ｃと、側面４２ｄに沿って配置された圧電素子１５ｄと、を有する。
【００２６】
圧電素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、及び１５ｄは、予め個別に設定された分極方向に分極され、本体装置３から供給される駆動信号に応じて伸縮するように構成されている。
すなわち、内視鏡２は、本体装置３の光源ユニット２１から発せられる照明光により被写体を走査するとともに、当該被写体からの戻り光を受光用ファイバ１３において受光するように構成されている。
【００２７】
挿入部１１の内部には、内視鏡２に関連する種々の情報を含む内視鏡情報が格納されたメモリ１６が設けられている。そして、メモリ１６に格納された内視鏡情報は、内視鏡２のコネクタ部６１と本体装置３のコネクタ受け部６２とが接続された際に、本体装置３のコントローラ２５により読み出される。本実施形態において、内視鏡情報は、内視鏡駆動情報を含む。内視鏡駆動情報は、アクチュエータ部１５に供給される駆動信号の信号波形を決定するための駆動周波数及び振幅係数等に関する情報と、後述する検出ユニット２３による検出タイミングを決定するためのサンプリング周期（サンプリング周波数）及び１周期あたりのサンプリング数に関する情報とを含む。
【００２８】
本体装置３は、光源ユニット２１と、ドライバユニット２２と、検出ユニット２３と、メモリ２４と、コントローラ２５とを有する。
光源ユニット２１は、光源３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃと、合波器３２とを有する。
【００２９】
光源３１ａは、例えばレーザ光源等を有し、コントローラ２５の制御により発光された際に、赤色の波長帯域の光（以降、Ｒ光とも称する）を合波器３２へ出射する。光源３１ｂは、例えばレーザ光源等を有し、コントローラ２５の制御により発光された際に、緑色の波長帯域の光（以降、Ｇ光とも称する）を合波器３２へ出射する。光源３１ｃは、例えばレーザ光源等を有し、コントローラ２５の制御により発光された際に、青色の波長帯域の光（以降、Ｂ光とも称する）を合波器３２へ出射する。
【００３０】
合波器３２は、光源３１ａから発せられたＲ光と、光源３１ｂから発せられたＧ光と、光源３１ｃから発せられたＢ光と、を合波して照明用ファイバ１２の光入射面に供給する。
【００３１】
ドライバユニット２２は、信号発生器３３と、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂと、アンプ３５とを有する。
信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部をＸ軸方向に揺動させるための第１の駆動信号として、例えば、図３の破線で示すような、所定の変調を正弦波に施して得られる信号波形を有する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａへ出力する。また、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部をＹ軸方向に揺動させるための第２の駆動信号として、例えば、図３の一点鎖線で示すような、第１の駆動信号の位相を９０°ずらした信号波形を有する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂへ出力する。
【００３２】
Ｄ／Ａ変換器３４ａは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第１の駆動信号をアナログの第１の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力する。Ｄ／Ａ変換器３４ｂは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第２の駆動信号をアナログの第２の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力する。
【００３３】
アンプ３５は、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂから出力された第１及び第２の駆動信号を増幅してアクチュエータ部１５へ出力する。
ここで、例えば、図３の破線で示すような信号波形を有する第１の駆動信号がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに供給されるとともに、図３の一点鎖線で示すような信号波形を有する第２の駆動信号がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに供給されることにより、照明用ファイバ１２の出射端部が渦巻状に揺動され、このような揺動に応じて被写体の表面が図４及び図５に示すような渦巻状の走査経路で走査される。
【００３４】
具体的には、まず、時刻Ｔ１においては、被写体の表面における照明光の照射位置の中心点Ａに相当する位置に照明光が照射される。その後、第１及び第２の駆動信号の振幅が時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射位置が中心点Ａを起点として外側へ第１の渦巻状の走査経路を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２に達すると、被写体の表面における照明光の照射位置の最外点Ｂに照明光が照射される（図４参照）。そして、第１及び第２の駆動信号の振幅が時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射位置が最外点Ｂを起点として内側へ第２の渦巻状の走査経路を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ３に達すると、被写体の表面における中心点Ａに照明光が照射される（図５参照）。
【００３５】
すなわち、アクチュエータ部１５は、ドライバユニット２２から供給される第１及び第２の駆動信号に基づいて照明用ファイバ１２の出射端部を揺動することにより、当該出射端部を経て被写体へ出射される照明光の照射位置を図４及び図５に示す渦巻状の走査経路に沿って変位させることが可能な構成を備えている。
【００３６】
検出ユニット２３は、分波器３６と、検出器３７ａ、３７ｂ、及び３７ｃと、Ａ／Ｄ変換器３８ａ、３８ｂ、及び３８ｃとを有する。
分波器３６は、ダイクロイックミラー等を有し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射された戻り光をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色成分毎の光に分離して検出器３７ａ、３７ｂ、及び３７ｃへ出射する。
【００３７】
検出器３７ａは、例えば、アバランシェフォトダイオード等を有し、分波器３６から出力されるＲ光の強度を所定の検出タイミング毎に順次検出し、当該検出したＲ光の強度に応じたアナログのＲ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ａへ出力する。検出器３７ｂは、例えば、アバランシェフォトダイオード等を有し、分波器３６から出力されるＧ光の強度を所定の検出タイミング毎に順次検出し、当該検出したＧ光の強度に応じたアナログのＧ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｂへ出力する。検出器３７ｃは、例えば、アバランシェフォトダイオード等を有し、分波器３６から出力されるＢ光の強度を所定の検出タイミング毎に順次検出し、当該検出したＢ光の強度に応じたアナログのＢ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｃへ出力する。本実施形態において、検出器３７ａ、３７ｂ、及び３７ｃにおける所定の検出タイミングは、内視鏡２のメモリ１６から読み出された内視鏡駆動情報に含まれるサンプリング周期及び１周期あたりのサンプリング数に関する情報に基づいて決定される。例えば、サンプリング周期をＰｓとし、１周期あたりのサンプリング数をＮｓとした場合、検出タイミングは、Ｐｓ／Ｎｓ毎のタイミングとなる。なお、このＰｓ／Ｎｓは、後述するサンプリング時間でもある。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器３８ａは、検出器３７ａから出力されたアナログのＲ信号をデジタルのＲ信号に変換し、変換したＲ信号を、被検体からの戻り光（赤色の波長帯域の戻り光）の光強度情報としてコントローラ２５へ出力する。Ａ／Ｄ変換器３８ｂは、検出器３７ｂから出力されたアナログのＧ信号をデジタルのＧ信号に変換し、変換したＧ信号を、被検体からの戻り光（緑色の波長帯域の戻り光）の光強度情報としてコントローラ２５へ出力する。Ａ／Ｄ変換器３８ｃは、検出器３７ｃから出力されたアナログのＢ信号をデジタルのＢ信号に変換し、変換したＢ信号を、被検体からの戻り光（青色の波長帯域の戻り光）の光強度情報としてコントローラ２５へ出力する。
【００３９】
このように、本実施形態において検出ユニット２３は、各照射位置において被検体からの戻り光の光強度情報を順次検出するための検出部としての機能を実現する。
メモリ２４には、本体装置３の制御の際に用いられる各種制御情報が格納されている。また、メモリ２４には、コントローラ２５の後述する補間パラメータ生成部２５ｄにより生成される等倍用補間パラメータ及び拡大用補間パラメータが格納される。
【００４０】
コントローラ２５は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により構成され、光源制御部２５ａと、走査制御部２５ｂと、画像生成部２５ｃと、補間パラメータ生成部２５ｄとを有する。
【００４１】
光源制御部２５ａは、メモリ２４から読み出された制御情報に基づき、例えば、光源３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃを同時に発光させるための制御を光源ユニット２１に対して行う。
【００４２】
走査制御部２５ｂは、内視鏡２のメモリ１６から読み出された内視鏡駆動情報に含まれる駆動周波数及び振幅係数等に関する情報に基づいて、例えば、図３に示すような信号波形を有する駆動信号を生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行う。
【００４３】
画像生成部２５ｃは、検出ユニット２３から出力されたデジタル信号（光強度情報）とメモリ２４から読み出された等倍用補間パラメータとを用いて１フレーム分の等倍観察画像を生成し、当該生成した１フレーム分の等倍観察画像を表示装置４へ順次出力する。本実施形態では、画像生成部２５ｃは、例えば、図４に示す渦巻状の照射軌跡（スパイラル走査軌跡）に沿って順次検出された光強度情報と等倍用補間パラメータとに基づき、等倍観察画像を生成することが可能となっている。
【００４４】
また、画像生成部２５ｃは、検出ユニット２３から出力されたデジタル信号（光強度情報）とメモリ２４から読み出された拡大用補間パラメータとを用いて１フレーム分の拡大観察画像を生成し、当該生成した１フレーム分の拡大観察画像を表示装置４へ順次出力する。本実施形態では、画像生成部２５ｃは、例えば、図４に示す渦巻状の照射軌跡（スパイラル走査軌跡）に沿って順次検出された光強度情報と拡大用補間パラメータとに基づき、拡大観察画像を生成することが可能となっている。
【００４５】
なお、画像生成部２５ｃにおける、等倍観察画像の生成手順及び拡大観察画像の生成手順の詳細については、図１１乃至図１５を用いて後述する。
補間パラメータ生成部２５ｄは、内視鏡２のメモリ１６から読み出された内視鏡駆動情報に含まれる駆動周波数、振幅係数、サンプリング周期、及び１周期あたりのサンプリング数等に関する情報に基づいて、等倍用補間パラメータ及び拡大用補間パラメータを生成し、当該生成した等倍用補間パラメータ及び拡大用補間パラメータをメモリ２４に格納する。
【００４６】
なお、補間パラメータ生成部２５ｄにおける、等倍用補間パラメータ及び拡大用補間パラメータの生成手順の詳細については、図６乃至図１０を用いて後述する。
表示装置４は、例えば、モニタ等を有し、本体装置３から出力される観察画像を表示する。
【００４７】
入力装置５は、例えば、キーボードまたはタッチパネル等を有し、表示装置４に表示される観察画像の倍率を等倍又は拡大に設定するための指示等を行うことができる。なお、入力装置５は、図１に示すような、本体装置３とは別体の装置として構成されているものに限らず、例えば、本体装置３と一体化したインターフェースとして構成されていてもよい。
【００４８】
なお、以上のように構成された走査型内視鏡装置１において、照明用ファイバ１２は、被写体を照明するための照明光を導光して出射端部から出射する導光部の一例である。アクチュエータ部１５は、出射端部を所定の揺動変化率で揺動することにより被写体へ出射する照明光の照射位置を変位させる走査部の一例である。検出ユニット２３は、被写体へ出射した照明光の戻り光を検出し、当該戻り光に応じた信号を生成する光検出部の一例である。メモリ２４は、走査部が出射端部を所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における照明光の照射位置に基づいて決定される拡大用補間パラメータが記憶される記憶部の一例である。画像生成部２５ｃは、光検出部により生成された信号と記憶部に記憶された拡大用補間パラメータとに基づいて拡大観察画像を生成する画像生成部の一例である。補間パラメータ生成部２５ｄは、走査部が出射端部を所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動した場合における照明光の照射位置を算出し、当該算出結果に基づいて拡大用補間パラメータを生成する補間パラメータ生成部の一例である。
【００４９】
次に、走査型内視鏡装置１において行われる処理の一例として、補間パラメータ生成部２５ｄにおいて行われる補間パラメータ生成処理と、画像生成部２５ｃにおいて行われる観察画像生成処理について説明する。
【００５０】
なお、これらの処理の説明では、画像生成部２５ｃが補間方法の一例として８点補間法を用いて観察画像の生成を行うことを前提に、その説明を行う。
はじめに、補間パラメータ生成処理について、図６乃至図１０を用いて説明する。
【００５１】
図６は、補間パラメータ生成処理の流れを示すフローチャートである。図７は、サンプリング時間毎の照明光の照射位置を算出する処理過程を模式的に示す図である。図８は、画像領域（画像描画領域）上の各画素領域に対して補間用の８つの照射位置を対応付ける処理過程を模式的に示す図である。図９は、画像領域（画像描画領域）上の各画素領域に対して補間用の８つの照射位置のサンプリング時刻及び重み係数を対応付ける処理過程を模式的に示す図である。図１０は、図３に示す信号波形の駆動信号の振幅変化率を拡大させた場合の駆動信号の信号波形の一例を示す図である。
【００５２】
補間パラメータ生成処理は、内視鏡２が本体装置３に接続され、コントローラ２５が内視鏡２のメモリ１６から内視鏡情報を読み出すと、開始する。
図６に示すように、補間パラメータ生成部２５ｄは、まず、等倍用補間パラメータの生成を行う（ステップＳ６０１）。この等倍用補間パラメータの生成は、内視鏡情報に含まれる内視鏡駆動情報に基づいて行われる。
【００５３】
より詳しくは、まず、補間パラメータ生成部２５ｄは、図７に模式的に示すように、内視鏡駆動情報に含まれる駆動周波数及び振幅係数等に関する情報に基づいて、当該情報に基づいて決定される信号波形の駆動信号（例えば図３に示すような駆動信号）がアクチュエータ部１５に供給された場合における照明光の照射位置の軌跡を算出し、サンプリング時間毎の照明光の照射位置を算出する。すなわち、このような場合におけるサンプリング時間毎の照明光の照射位置を示すテーブルＡを生成する。ここで、サンプリング時間は、内視鏡駆動情報に含まれるサンプリング周期及び１周期あたりのサンプリング数に関する情報に基づいて決定される。なお、図７において、ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・ｔｎは、サンプリング時間毎の時刻（即ち、サンプリング時刻）を示す。ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・ｘｎは、サンプリング時間毎の照射位置のＸ座標を示す。ｙ１、ｙ２、ｙ３、・・・ｙｎは、サンプリング時間毎の照射位置のＹ座標を示す。
【００５４】
次に、補間パラメータ生成部２５ｄは、図８に模式的に示すように、算出されたサンプリング時間毎の照射位置（テーブルＡ）に基づいて、画像領域（画像描画領域）上の全ての画素領域の各々に対し、補間用の８つの照射位置を対応付ける。すなわち、各画素領域に対する補間用の８つの照射位置（点）の対応付けを示すテーブルＢを生成する。この対応付けでは、各画素領域を処理対象として、処理対象とする画素領域毎に、処理対象の画素領域を基準に画像領域を４つ（第１象限、第２象限、第３象限、第４象限）に分割し、各分割画像領域から、処理対象の画素領域に近い画素領域であって且つ照射位置に対応する画像領域上の画素領域を２つずつ選択する。そして、各分割画像領域から２つずつ選択した合計８つの画素領域に対応する８つの照射位置が、補間用の８つの照射位置として、処理対象の画素領域と対応付けられる。なお、各画素領域は、画像領域上の画素領域座標によって特定される。このような対応付けにより、例えば、図８において、画素領域（０，０）は、補間用の８つの照射位置（ｘ１０，ｙ１０）、（ｘ８２，ｙ８２）、・・・、（ｘ３９，ｙ３９）と対応付けられる。なお、図８に示したテーブルＢは、１００×１００画素の観察画像を生成する場合の例を示している（図９に示すテーブルＢ及びテーブルＣ並びに後述する図１２に示す等倍用補間パラメータも同様）。
【００５５】
次に、補間パラメータ生成部２５ｄは、図９に模式的に示すように、算出されたサンプリング時間毎の照射位置（テーブルＡ）と、各画素領域に対して対応付けられた補間用の８つの照射位置（テーブルＢ）とに基づいて、各画素領域に対して補間用の８つの照射位置のサンプリング時刻及び重み係数を対応付ける。すなわち、各画素領域に対する補間用の８つの照射位置のサンプリング時刻（Ｔｉｍｅ）及び重み係数（Ｗｅｉｇｈｔ）の対応付けを示すテーブルＣを生成する。このときに生成されたテーブルＣが、等倍用補間パラメータとなる。
【００５６】
ここで、補間用の照射位置のサンプリング時刻は、サンプリング時間毎の照射位置（テーブルＡ）に基づいて決定される。例えば、図９において、テーブルＢにおける画素領域（０，０）に対応付けられた補間用の照射位置（ｘ１０，ｙ１０）のサンプリング時刻は、テーブルＡにおける照射位置（ｘ１０，ｙ１０）のサンプリング時刻がｔ１０であることから、ｔ１０に決定される（テーブルＣ参照）。
【００５７】
また、補間用の照射位置の重み係数は、次式（１）により算出される。
重み係数＝重み値／重み値合計値      式（１）
ここで、重み値は、次式（２）により算出される。
【００５８】
重み値＝１−（対応付けられた画素領域との距離／距離合計値）      式（２）
例えば、図９において、テーブルＢにおける画素領域（０，０）に対応付けられた補間用の照射位置（ｘ１０，ｙ１０）の重み係数は、次のようにして求められる。まず、式（２）における「対応付けられた画素領域との距離」として、画素領域（０，０）と、補間用の照射位置（ｘ１０，ｙ１０）に対応する画像領域上の画素領域との間の距離（ｄとする）が求められる。また、式（２）における「距離合計値」として、画素領域（０，０）と、補間用の８つの照射位置（ｘ１０，ｙ１０）、（ｘ８２，ｙ８２）、・・・、（ｘ３９，ｙ３９）に対応する画像領域上の８つの画素領域の各々との間の距離の合計値（Ｓｄとする）が求められる。そして、ｄとＳｄを用いて式（２）により、補間用の照射位置（ｘ１０，ｙ１０）についての重み値（ｗとする）が求められる。さらに、式（１）における「重み値合計値」として、ｗと、このｗと同様にして求められた補間用の他の７つの照射位置（ｘ８２，ｙ８２）、・・・、（ｘ３９，ｙ３９）の各々についての重み値との合計値（Ｓｗとする）が求められる。そして、ｗとＳｗを用いて式（１）により、画素領域（０，０）に対応付けられた補間用の照射位置（ｘ１０，ｙ１０）の重み係数ｋ１−１が求められる（テーブルＣ参照）。
【００５９】
このようにして等倍用補間パラメータが生成されると、図６に示すように、補間パラメータ生成部２５ｄは、次に、拡大用補間パラメータの生成を行う（ステップＳ６０２）。この拡大用補間パラメータの生成は、一部を除いて、等倍用補間パラメータの生成と同様にして行われる。
【００６０】
より詳しくは、まず、補間パラメータ生成部２５ｄは、内視鏡駆動情報に含まれる駆動周波数及び振幅係数等に関する情報に基づいて、当該情報に基づいて決定される信号波形の駆動信号（例えば図３に示すような駆動信号）の振幅変化率を拡大させた場合の駆動信号（例えば図１０に示すような駆動信号）がアクチュエータ部１５に供給された場合における照明光の照射位置の軌跡を算出し、サンプリング時間毎の照明光の照射位置を算出する。すなわち、このような場合におけるサンプリング時間毎の照明光の照射位置を示すテーブルＡを生成する。
【００６１】
以降は、等倍用補間パラメータの生成と同様にして、そのテーブルＡに基づいて各画素領域に対する補間用の８つの照射位置の対応付けを示すテーブルＢを生成し、続いて、そのテーブルＡ及びテーブルＢに基づいて各画素領域に対する補間用の８つ照射位置のサンプリング時刻及び重み係数の対応付けを示すテーブルＣを生成する。そして、このときに生成されたテーブルＣが、拡大用補間パラメータとなる。
【００６２】
このようにして拡大用補間パラメータが生成されると、補間パラメータ生成部２５ｄは、次に、ステップＳ６０１で生成した等倍用補間パラメータとステップＳ６０２で生成した拡大用補間パラメータを、メモリ２４に保存（格納）し（ステップＳ６０３）、補間パラメータ生成処理が終了する。
【００６３】
なお、内視鏡駆動情報に含まれる駆動周波数及び振幅係数等に関する情報に基づいて決定される信号波形の駆動信号（例えば図３に示すような駆動波形）がアクチュエータ部１５に供給されたときに照明用ファイバ１２の出射端部が所定の揺動変化率で揺動するとした場合、その駆動信号の振幅変化率を拡大させた場合の駆動信号（例えば図１０に示すような駆動信号）がアクチュエータ部１５に供給されたときには、照明用ファイバ１２の出射端部が所定の揺動変化率よりも大きな揺動変化率で揺動することになる。
【００６４】
次に、観察画像生成処理について、図１１乃至図１５を用いて説明する。
なお、この観察画像生成処理が行われる画像生成部２５ｃは、実際には、検出ユニット２３において分波して検出されたＲ光、Ｇ光、及びＢ光の各光強度情報に基づいて、画像領域上の各画素領域にＲ、Ｇ、及びＢの各色の輝度情報等を設定するための処理をそれぞれ並行して或いは順次行うが、以下の説明においては、説明を簡略化するため、これらを区別することなく１つの処理にて説明する。
【００６５】
図１１は、１フレーム分の観察画像生成処理の流れを示すフローチャートである。図１２は、１フレーム分の等倍観察画像を生成する処理過程を模式的に示す図である。図１３は、従来の拡大観察画像生成過程と本実施形態に係る拡大観察生成過程とを模式的に示す図である。図１４は、正弦波に基づく駆動信号により照明用ファイバ１２の出射端部の揺動が制御されるときの、その揺動幅の時間変化の一例を示す図である。図１５は、正弦波に基づく駆動信号により照明用ファイバ１２の出射端部の揺動が制御されたときの走査線の軌跡（照明光の照射位置の軌跡）の一例を示す図である。
【００６６】
図１１に示すように、１フレーム分の観察画像生成処理が開始すると、画像生成部２５ｃは、まず、受光処理を行う（ステップＳ１１０１）。この受光処理では、１フレーム分の観察画像の生成に必要な走査（例えば図４に示す走査経路の走査）が行われて、このときに、サンプリング時間毎に検出ユニット２３から出力されるデジタル信号（光強度情報）を画像生成部２５ｃが取得する。なお、このときの走査では、内視鏡駆動情報に含まれる駆動周波数及び振幅係数等に関する情報に基づいて決定される信号波形の駆動信号（例えば図３に示すような駆動波形）がアクチュエータ部１５に供給される。
【００６７】
次に、画像生成部２５ｃは、生成（表示）する観察画像の倍率として等倍又は拡大の何れが設定されているかを判定する（ステップＳ１１０２）。
観察画像の倍率として等倍が設定されていた場合、画像生成部２５ｃは、ステップＳ１１０１で取得されたサンプリング時間毎の光強度情報（各サンプリング時刻の光強度情報）と、メモリ２４に格納されている等倍用補間パラメータとに基づいて、１フレーム分の等倍率の観察画像（即ち、等倍観察画像）を生成する（ステップＳ１１０３）。
【００６８】
この１フレーム分の等倍観察画像の生成では、図１２に模式的に示すように、等倍観察画像の各画素の画素値（例えば輝度情報）が、等倍用補間パラメータにおける、対応する画素領域に対して対応付けられている補間用の８つの照射位置のサンプリング時刻及び重み係数と、その補間用の８つの照射位置のサンプリング時刻における光強度情報（受光データ）とに基づいて決定される。
【００６９】
例えば、図１２において、等倍観察画像の画素（０，０）の画素値は、等倍用補間パラメータにおける、対応する画素領域（０，０）に対応付けられている補間用の８つの照射位置のサンプリング時刻（ｔ１０、ｔ８２、・・・、ｔ３９）及び重み係数（ｋ１−１、ｋ１−２、・・・、ｋ１−８）と、その８つのサンプリング時刻（ｔ１０、ｔ８２、・・・、ｔ３９）における光強度情報とに基づいて決定される。この場合は、８つのサンプリング時刻（ｔ１０、ｔ８２、・・・、ｔ３９）における光強度情報と８つの重み係数（ｋ１−１、ｋ１−２、・・・、ｋ１−８）とを用いて、例えば光強度情報の加重平均値を求め、このときの加重平均値が画素（０，０）の画素値として決定される。
【００７０】
一方、図１１に示すように、観察画像の倍率として拡大が設定されていた場合、画像生成部２５ｃは、ステップＳ１１０１で取得されたサンプリング時間毎の光強度情報と、メモリ２４に格納されている拡大用補間パラメータとに基づいて、１フレーム分の拡大倍率の観察画像（即ち、拡大観察画像）を生成する（ステップＳ１１０４）。この１フレーム分の拡大観察画像の生成は、等倍用補間パラメータの代わりに拡大用補間パラメータが使用される以外は、１フレーム分の等倍観察画像の生成と同様にして行われる。
【００７１】
このようにして１フレーム分の等倍観察画像又は拡大観察画像が生成されると、１フレーム分の観察画像生成処理が終了する。実際には、このような１フレーム分の観察画像生成処理が繰り返し行われる。そして、生成された１フレーム分の等倍観察画像又は拡大観察画像は、例えば、表示装置４へ順次出力され、表示装置４により順次表示される。
【００７２】
このような観察画像生成処理によれば、拡大観察画像を生成する場合に、図１３に模式的に示すように、従来では、各照射位置の光強度情報に基づいて観察画像（本実施形態の等倍観察画像に相当）を生成した後に当該観察画像の一部に対して拡大画像処理を実施することにより拡大観察画像の生成が行われていたのに対し、本実施形態では、各照射位置の光強度情報に基づいて直接的に拡大観察画像としての観察画像を生成するようにしたので、従来に対して画質劣化を抑制した拡大観察画像の生成が可能になる。
【００７３】
また、本実施形態のように、正弦波に基づく駆動信号により照明用ファイバ１２の出射端部の揺動が制御されている場合には、例えば、図１４に示すような時間変化で、照明用ファイバ１２の出射端部の揺動幅が変化する。また、この場合には、例えば、図１５に示すように、渦巻状の走査線の軌跡（照明光の照射位置の軌跡）における中心に近い部分と外周に近い部分において、サンプリング時間毎の照射位置が密集し、多数の光強度情報が得られる。そのため、例えば、その中心に近い部分（例えば図１５の四角枠７２の部分）についての拡大観察画像は、等倍観察画像と同等の画質を得ることができる。なお、図１５に示す四角枠７２の部分における走査線の軌跡は、図１４に示す四角枠７１の部分における揺動幅の時間変化に対応する。
【００７４】
以上のように、本実施形態に係る走査型内視鏡装置１によれば、画質劣化を抑制した拡大観察画像の生成が可能になる。
なお、本実施形態に係る走査型内視鏡装置１においては、次のような変形をしてもよい。
【００７５】
例えば、画像生成部２５ｃが、８点補間法以外の補間方法を用いて観察画像の生成を行い、補間パラメータ生成部２５ｄが、その補間方法に応じた等倍用補間パラメータ及び拡大用補間パラメータを生成するように構成してもよい。
【００７６】
また、例えば、補間パラメータ生成部２５ｄが、拡大用補間パラメータとして、複数の異なる拡大倍率に応じた複数の拡大用補間パラメータを生成するように構成してもよい。この場合は、入力装置５を介して、表示装置４に表示される観察画像の倍率を等倍、又は、複数の異なる拡大倍率の何れかに設定するための指示を可能に構成すると共に、画像生成部２５ｃが、設定されている倍率に応じた補間パラメータを用いて観察画像の生成を行うように構成してもよい。
【００７７】
また、例えば、走査型内視鏡装置１が補間パラメータ生成部２５ｄを備えない構成としてもよい。この場合は、等倍用補間パラメータ及び拡大用補間パラメータが予めメモリ２４に格納されている構成としてもよいし、等倍用補間パラメータ及び拡大用補間パラメータが外部から入力されてメモリ２４に格納される構成としてもよい。
【００７８】
以上、本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、様々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素のいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１              走査型内視鏡装置
２              内視鏡
３              本体装置
４              表示装置
５              入力装置
１１            挿入部
１２            照明用ファイバ
１３            受光用ファイバ
１４            照明光学系
１４ａ、１４ｂ  レンズ
１５            アクチュエータ部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  圧電素子
１６            メモリ
２１            光源ユニット
２２            ドライバユニット
２３            検出ユニット
２４            メモリ
２５            コントローラ
２５ａ          光源制御部
２５ｂ          走査制御部
２５ｃ          画像生成部
２５ｄ          補間パラメータ生成部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  光源
３２            合波器
３３            信号発生器
３４ａ、３４ｂ  Ｄ／Ａ変換器
３５            アンプ
３６            分波器
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ  検出器
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ  Ａ／Ｄ変換器
４１            フェルール
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ  側面
６１            コネクタ部
６２            コネクタ受け部
７１、７２      四角枠
【図１】
2018201812.tif 000003
【図２】
2018201812.tif 000004
【図３】
2018201812.tif 000005
【図４】
2018201812.tif 000006
【図５】
2018201812.tif 000007
【図６】
2018201812.tif 000008
【図７】
2018201812.tif 000009
【図８】
2018201812.tif 000010
【図９】
2018201812.tif 000011
【図１０】
2018201812.tif 000012
【図１１】
2018201812.tif 000013
【図１２】
2018201812.tif 000014
【図１３】
2018201812.tif 000015
【図１４】
2018201812.tif 000016
【図１５】
2018201812.tif 000017