(57)【要約】【課題】簡単な構成で、振動物体が擬似的にスローモーションで動いているような像を得ることができる振動物体観察システムを提供する。【解決手段】被験者Ａの声帯Ｂ（振動物体）の振動を観察するための観察システムＳは、声帯Ｂを一定の周期で撮像する内視鏡撮像部１と、発声音の基本周波数を抽出する抽出部２１ａと、抽出した基本周波数に対する分周比を可変設定する分周比設定部２６と、基本周波数を設定分周比で分周する分周部２１ｂと、分周周波数でトリガ信号を出力するトリガ出力部２１ｃと、各トリガ信号の出力の直後に撮像部１で撮られた像のみを映写手段３へ出力可能とする映像作成部２１ｄ，２２とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動する物体を観察するシステムであって、上記物体を一定の周期で撮像する撮像部と、上記振動の周波数を検出する周波数検出部と、上記検出周波数に対する分周比を可変設定する分周比設定部と、上記検出周波数を上記設定分周比で分周した周波数でトリガ信号を出力するトリガ出力部と、各トリガ信号の出力の直後に上記撮像部で撮られた像のみを映写手段へ出力可能とする映像作成部とを備えたことを特徴とする振動物体観察システム。
【請求項２】
上記分周比設定部が、分周比を所定の範囲内で手動調節するつまみを有していることを特徴とする請求項１に記載の振動物体観察システム。
【請求項３】
上記分周比設定部が、上記振動状態の観察に適した分周比を自動設定する分周比自動設定機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の振動物体観察システム。
【請求項４】
上記映像作成部が、上記撮像部から１フィールド分の像を受け取って映写手段へ出力可能に記憶する像記憶部と、上記トリガ信号に基づいて上記像記憶部の記憶動作を制御する像記憶制御部とを有していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の振動物体観察システム。
【請求項５】
上記撮像部が、被験者の喉頭に挿入されて声帯の像を取得可能な内視鏡を有し、上記周波数検出部が、被験者の発する音声を採取する音声採取部と、採取した音声の基本周波数を声帯の振動周波数として抽出する抽出部とを有し、
これにより、声帯を観察対象物体とする声帯観察システムとして提供されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の振動物体観察システム。
【請求項６】
請求項５に記載の声帯観察システムに用いられる処理装置であって、ハウジングを備え、このハウジングに、上記抽出部と、分周比設定部と、トリガ出力部と、映像作成部と、上記内視鏡との接続部と、上記映写手段との接続部と、上記採取部との接続部とが組み込まれていることを特徴とする声帯観察用処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば声帯等の振動する物体を観察する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検者の声帯の振動現象を観察するシステムとして、内視鏡と、この内視鏡の光源としての喉頭ストロボスコピーとを組み合わせたものが知られている（例えば非特許文献１参照）。内視鏡は口から喉頭に差し入れられる。喉頭ストロボスコピーは、被検者の音声の基本周波数を抽出し、それと同じ周波数で位相を少しずつずらしながらストロボを発光させる。これにより、声帯があたかもスローモーションで振動しているような像を内視鏡で観察することができる。
【０００３】
【非特許文献１】
東京医学社刊  ＪＯＨＮＳ（第１２巻第６号１９９６年）  ７９７頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の喉頭ストロボスコピーでは、喉頭を瞬間的に明るく、しかも極めて短周期で間欠的に照らさなければならないので、高輝度・高機能のストロボ光源装置が必要となり、価格が高い。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、声帯等の振動物体を簡易な構成で、しかも高輝度・高機能光源を用いなくても観察できる低価格なシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、振動する物体を観察するシステムであって、上記物体を一定の周期で撮像する撮像部と、上記振動の周波数を検出する周波数検出部と、上記検出周波数に対する分周比を可変設定する分周比設定部と、上記検出周波数を上記設定分周比で分周した周波数でトリガ信号を出力するトリガ出力部と、各トリガ信号の出力の直後に上記撮像部で撮られた像のみを映写手段へ出力可能とする映像作成部とを備えたことを特徴とする。この特徴構成によれば、分周比を調節することによって、振動物体が擬似的にスローモーションで動いているような振動状態の観察に適した像を得ることができる。従来のストロボスコピーのような高輝度・高機能光源を用いる必要がなく、構成が簡素であり、低廉化を図ることができる。
【０００６】
上記分周比設定部は、分周比を所定の範囲内で手動調節するつまみを有していてもよく、上記振動状態の観察に適した分周比を自動設定する分周比自動設定機能を有していてもよい。前者の手動設定方式によれば、構成の一層の簡素化を図ることができ、一層の低廉化を図ることができる。後者の自動設定方式によれば、振動観察の作業を極めて簡便に行うことができる。この自動設定は、上記映像作成部からのフィードバックに基づいて行ってもよく、上記検出周波数に基づいて行ってもよく、上記一定周期の撮像データに基づいて行ってもよい。
【０００７】
上記映像作成部が、上記撮像部から１フィールド分の像を受け取って映像手段へ出力可能に記憶する像記憶部と、上記トリガ信号に基づいて上記像記憶部の記憶動作を制御する像記憶制御部とを有していることが望ましい。これによって、トリガ信号の出力される度に、像記憶部に新たな像を上書きし、この像を次のトリガ信号があるまで映写することができる。像記憶部は、１フィールド分の記憶容量があれば十分である。
【０００８】
上記撮像部が、被験者の喉頭に挿入されて声帯の像を取得可能な内視鏡を有し、上記周波数検出部が、被験者の発する音声を採取する音声採取部と、採取した音声の基本周波数を声帯の振動周波数として抽出する抽出部とを有していてもよい。  これにより、声帯を観察対象物体とする声帯観察システムとして提供することができる。内視鏡の光源は、高輝度である必要がなく標準のものを用いることができ、確実に低廉化できる。上記内視鏡には、それ自体に、光学像を電気信号に変換する固体撮像素子等の光／電気変換部が設けられていてもよく、光／電気変換部を別付けで接続するようになっていてもよい。光／電気変換部には、電気信号を映像信号に変換するカメラコントロールユニット等の電気／映像変換部が接続される。
【０００９】
この声帯観察システムに用いられる処理装置として、ハウジングに、上記抽出部と、分周比設定部と、トリガ出力部と、映像作成部と、上記内視鏡との接続部と、上記映写手段との接続部と、上記採取部との接続部とが組み込まれている声帯観察用処理装置を備えるのが望ましい。これによって、システム構成をコンパクト化できるだけでなく、撮像部や映写手段や採取部として一般的な内視鏡装置やテレビモニタやマイクロフォンを用いることができ、これらを上記声帯観察用処理装置に接続するだけで、声帯観察システムを簡易に構成することができる。ここで、抽出部と分周比設定部とトリガ出力部と映像作成部とは、ハウジング内に収容するのが望ましい。上記各接続部は、ハウジングの外面に配置する等、外部から容易にアクセス可能なように設けるのが望ましい。なお、手動設定方式の分周比設定部のつまみは、上記各接続部と同様に、ハウジングの外面等に配置するのが望ましい。
上記撮像部の電気／映像変換部は、声帯観察用処理装置とは別体に構成してもよく、声帯観察用処理装置のハウジングに収容してもよい。別体構成の場合には、上記「内視鏡との接続部」は、直接的には電気／映像変換部との接続部となり、電気／映像変換部を介して内視鏡と接続される。電気／映像変換部をハウジングに収容する場合には、この電気／映像変換部の信号入力部が、上記「内視鏡との接続部」となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、被験者Ａの声帯Ｂ（観察対象物体）の振動の様子を観察するための声帯観察システムＳ（振動物体観察システム）を示したものである。声帯観察システムＳは、内視鏡装置１（撮像部）と、声帯観察用処理装置２と、テレビモニタ３（映写手段）とを備えている。
【００１１】
撮像部としての内視鏡装置１は、内視鏡１０と、カメラヘッドユニット１５（光／電気変換部）と、カメラコントロールユニット１６（電気／映像変換部）とを有している。周知の通り、内視鏡１０は、本体部１１とこの本体部１１から延びる挿入部１２とを有している。挿入部１２は、被験者Ａの喉頭に挿入可能になっている。これら本体部１１及び挿入部１２に光ファイバーの束からなるライトガイド１０ａ及びイメージガイド１０ｂが収容されている。ライトガイド１０ａの基端部は、ライトケーブル１３を介して光源１４に光学的に接続され、先端部は、挿入部１２の先端面に達している。これにより、光源１４からの照明光がライトガイド１０ａを通って挿入部１２の先端面から出射されるようになっている。イメージガイド１０ｂの先端部は、挿入部１２の先端面に臨み、基端部は、本体部１１の基端部の接眼部１１ａに光学的に接続されている。これにより、イメージガイド１０ｂの先端面に入射した光学像が、イメージガイド１０ｂを通って接眼部１１ａへ送られるようになっている。
【００１２】
内視鏡１０の接眼部１１ａにカメラヘッドユニット１５が光学的に接続されている。カメラヘッドユニット１５には、上記接眼部１１ａからの光学像を光電変換する固体撮像素子が設けられている。このカメラヘッドユニット１５にカメラコントロールユニット１６が接続されている。カメラコントロールユニット１６は、カメラヘッドユニット１５からの電気信号に基づいて、例えばＮＴＳＣ方式によって１／６０ｓｅｃごとに（一定の周期で）１フィールドの映像データを作成（撮像）する。
なお、内視鏡１０は、硬性内視鏡でもよく、イメージガイド１０ｂの代わりに固体撮像素子を組み込んだ電子内視鏡でもよい。さらに、内視鏡１０に、カメラヘッドユニット１５やカメラコントロールユニット１６が一体に組み込まれていてもよい。
【００１３】
次に、声帯観察用処理装置２について説明する。
声帯観察用処理装置２は、コントロールモジュール２１と、フィールドメモリ２２（像記憶部）と、それらを収容するハウジング２０とを有している。フィールドメモリ２２は、１フィールドの映像データに対応するメモリ容量しか有していない。フィールドメモリ２２は、Ａ／Ｄコンバータ２３を介してハウジング２０外面のビデオ入力端子２０ＶＩＮ（撮像部ひいては内視鏡との接続部）に接続されている。このビデオ入力端子２０ＶＩＮに、上記カメラコントロールユニット１６が着脱自在に接続されている。これによって、カメラコントロールユニット１６からの映像データが、Ａ／Ｄコンバータ２３によりデジタル変換されてフィールドメモリ２２に記憶されるようになっている。このフィールドメモリ２２の記憶データは、カメラコントロールユニット１６からの入力の度に新しいものに上書きされる。また、フィールドメモリ２２は、Ｄ／Ａコンバータ２４を介してハウジング２０外面のビデオ出力端子２０ＶＯＵＴ（映写手段との接続部）に接続されている。このビデオ出力端子２０ＶＯＵＴに、テレビモニタ３が着脱自在に接続されている。これによって、フィールドメモリ２２に記憶されているデジタルの映像データが、ＮＴＳＣ方式にしたがって１／６０ｓｅｃごとに呼び出され、Ｄ／Ａコンバータ２４で映像信号に戻されたうえでテレビモニタ３に送られ、映し出されるようになっている。
【００１４】
コントロールモジュール２１には、基本周波数抽出回路２１ａ（抽出部）と、分周回路２１ｂと、トリガ出力回路２１ｃ（トリガ出力部）と、フィールドメモリ制御回路２１ｄ（像記憶制御部）とが設けられている。基本周波数抽出回路２１ａは、マイクアンプ２５を介してハウジング２０外面のマイク入力端子２０Ｍ（採取部との接続部）に接続されている。このマイク入力端子２０Ｍにマイクロフォン４（音声採取部）が着脱可能に接続されている。これによって、マイクロフォン４で採取された音声がマイクアンプ２５で増幅された後、抽出回路２１ａに入力されるようになっている。抽出回路２１ａは、この入力音声の基本周波数を抽出するようになっている。この基本周波数は、観察対象の声帯Ｂの振動周波数と合致している。
マイクロフォン４と基本周波数抽出回路２１ａとによって、「周波数検出部」が構成されている。
【００１５】
基本周波数抽出回路２１ａに分周回路２１ｂが接続され、この分周回路２１ｂに、ハウジング２０の外面に設けられたダイヤル状のつまみ２６が接続されている。このつまみ２６を回すことによって、上記基本周波数に対する分周比を例えば「２」〜「１６」の範囲で設定できるようになっている。勿論、設定可能範囲は、これに限定されるものではなく、より広く設定してもよく、より狭く設定してもよい。
【００１６】
分周回路１２ｂは、上記抽出回路２１ａによる抽出周波数を、つまみ２６で設定された分周比で分周するようになっている。
分周回路２１ｂとつまみ２６とによって、「分周比設定部」が構成されている。
分周回路１２ｂにトリガ出力回路１２ｃが接続されている。トリガ出力回路１２ｃは、分周回路１２ｂで得られた分周周波数と同じ周波数のパルス状のトリガ信号をフィールドメモリ制御回路２１ｄへ出力するようになっている。
【００１７】
フィールドメモリ制御回路２１ｄは、上記フィールドメモリ２２に接続されている。フィールドメモリ制御回路２１ｄは、トリガ信号を受信する度にフィールドメモリ２２を上書き可能状態にし、上書きがなされた後は、上書き不能状態にする等、メモリ２２に対する制御動作を実行するようになっている。
フィールドメモリ制御回路２１ｄとフィールドメモリ２２とによって、「映像作成部」が構成されている。
【００１８】
なお、声帯観察用処理装置２のハウジング２０には、モード切替スイッチ２７が手動操作可能なように取り付けられている。モード切替スイッチ２７は、回路的には、ビデオ入力端子２０ＶＩＮとＡ／Ｄコンバータ２３との間に介在されている。このモード切替スイッチ２７からバイパス路２８が延びている。バイパス路２８は、Ａ／Ｄコンバータ２３とフィールドメモリ２２とＤ／Ａコンバータ２４とをバイパスし、Ｄ／Ａコンバータ２４とビデオ出力端子２０ＶＯＵＴとの間に接続されている。
【００１９】
モード切替スイッチ２７は、ビデオ入力端子２０ＶＩＮとＡ／Ｄコンバータ２３とを接続する処理モード位置と、ビデオ入力端子２０ＶＩＮをバイパス路２８に接続する非処理モード位置とに手動切替え可能になっている。これによって、処理モードと非処理モードとの何れか一方を選択できるようになっている。非処理モードにおいては、内視鏡装置１による映像データが、バイパス路２８でバイパスされることにより声帯観察用処理装置２での処理を施されることなく素通りしてテレビモニタ３へ送られるようになっている。すなわち、内視鏡１０で観察された像が、そのままテレビモニタ３に映されるようになっている。一方、処理モードにおいては、声帯観察用処理装置２での処理を経てテレビモニタ３に映し出される。
【００２０】
上記のように構成された声帯観察システムＳの使用方法及び動作を説明する。まず、内視鏡１０の光源１４をオンするとともに、挿入部１２を被験者Ａの口腔へ挿し入れ、声帯Ｂの像を撮像する。この時点では、モード切替スイッチ２７を非処理モードにしておくとよい。これにより、内視鏡１０の挿入操作を通常通りに行うことができる。
【００２１】
また、マイクロフォン４を、被験者Ａの声を採取可能な位置に配置する。そして、モード切替スイッチ２７を処理モードに切り替えたうえで、被験者Ａに、例えば「あー」との音を継続して発声してもらう。
【００２２】
この被験者Ａの声が、マイクロフォン４に採取され、マイクアンプ２５を経て抽出回路２１ａへ送られる。これによって、抽出回路２１ａが、被験者Ａの声の基本周波数を抽出する。次いで、分周回路２１ｂが、抽出基本周波数をつまみ２６の設定分周比で分周して分周周波数を算出する。そして、トリガ出力回路２１ｃが、分周周波数のトリガ信号を出力する。これに応答して、フィールドメモリ制御回路２１ｄが、各トリガ信号の直後にカメラコントロールユニット１６で新たに撮像された１フィールドの映像データをフィールドメモリ２２に上書きする。これにより、テレビモニタ３の映像が上記新たなものに切り替えられる。
この時、つまみ２６の設定分周比を調節することによって、声帯Ｂの動きをあたかもスローモーションのようにして映写することができる。
【００２３】
上記の声帯観察用処理装置２による処理内容を図２及び図３のチャートにしたがって具体的に説明する。
図２に示すように、被験者Ａの発声音の基本周波数が例えば１５６Ｈｚであったとする。カメラヘッドユニット１５は、この基本周波数（ここでは１５６Ｈｚ）とは関係なく、一定の周波数６０Ｈｚ（ＮＴＳＣ方式）のタイミングで声帯Ｂの撮像を行っている。この６０Ｈｚで撮像した画像データをそのまま出力しても、基本周波数（ここでは１５６Ｈｚ）との関係で、声帯Ｂが規則正しく開閉するような映像にはならないのが通常である。
一方、つまみ２６によって分周比が例えば「５」に設定されていたものとする。トリガ出力回路２１ｃは、この設定分周比（ここでは「５」）で基本周波数を分周した周波数（ここでは１５６／５Ｈｚ）のトリガ信号を出力する。フィールドメモリ制御回路２１ｄは、トリガ信号の出力直後の画像データをフィールドメモリ２２に記憶させる。そして、この記憶データを、次のトリガ信号による画像データ書き換えがなされるまでテレビモニタ３に出力し続ける。これにより、テレビモニタ３には、トリガ信号ごと（ここでは５／１５６ｓｅｃごと）に規則的に変化する声帯Ｂの映像が映し出される。
すなわち、不規則・不連続な画像データを一定のピッチごとに抜き出し、テレビモニタ３に出力していく時、出力した声帯Ｂの映像が規則正しく順次変化していくようにピッチ（分周比）を選択すれば、声帯Ｂの振動を擬似的なスローモーションの映像にすることができ、これを詳細に観察することができる。
【００２４】
一方、図３に示すように、つまみ２６の分周比を「３」に設定したとすると、テレビモニタ３の映像は、声帯Ｂが不規則に変化するような映像となり、観察に適さない。
声帯観察用処理装置２では、つまみ２６を回していくことにより、発声音の基本周波数に合った分周比を設定でき、図２に示すような観察に適した擬似スローモーション映像を得ることができる。
このように、声帯観察システムＳにおいては、簡単な構成で声帯の振動を観察することができる。照明用の光源１４は、特に機能を有している必要がなく、声帯を単に照明できれば十分である。したがって、一般的な内視鏡を用いることができ、高輝度かつ短周期で間欠発光すべきストロボを要する従来システムと比して、大幅な低廉化を図ることができる。
【００２５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変を行うことができる。
例えば、分周比の設定は、つまみ２６による手動操作に代えて装置２０によって自動的に行われるようにしてもよい。すなわち、分周比設定部が、テレビモニタ３へ出力されるべき映像信号のフィードバックを受けて画像処理などを施したり、カメラコントロールユニット１６による６０Ｈｚごとの映像信号を受けて画像処理などを施したり、抽出回路２１ａで抽出した音声の基本周波数とＮＴＳＣ方式の撮像周波数６０Ｈｚとに基づいて演算処理したりすることにより、声帯Ｂが擬似的にスローモーションで開閉している映像になるような、振動状態の観察に適した分周比を自動設定する分周比自動設定機能を有していてもよい。
声帯観察用処理装置２のハウジング２０の内部に、カメラコントロールユニット１６が収容され、このカメラコントロールユニット１６の信号入力端子（内視鏡との接続部）が、ハウジング２０の外面に設けられていてもよい。
本発明は、声帯の振動観察に限られず、例えば工業製品等、振動する物体の観察に遍く適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、分周比を調節することによって、振動物体が擬似的にスローモーションで動いているような像を得ることができる。従来のストロボスコピーのような高輝度・高機能光源を用いる必要がなく、構成が簡素であり、低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る声帯観察システムを示す概略構成図である。
【図２】上記声帯観察システムによる処理内容の一例（分周比：５）を示すチャートである。
【図３】上記声帯観察システムによる処理内容の一例（分周比：３）を示すチャートである。
【符号の説明】
Ａ  被験者
Ｂ  声帯（振動物体）
Ｓ  声帯観察システム（振動物体観察システム）
１  内視鏡装置（撮像部）
２  声帯観察用処理装置
３  テレビモニタ（映写手段）
４  マイクロフォン（音声採取部）
１０  内視鏡
１４  光源
１５  カメラヘッドユニット
１６  カメラコントロールユニット
２０  ハウジング
２０ＶＩＮ  ビデオ入力端子（撮像部（内視鏡）との接続部）
２０ＶＯＵＴ  ビデオ出力端子（映写手段との接続部）
２０Ｍ  マイク入力端子（採取部との接続部）
２１  コントロールモジュール
２１ａ  基本周波数抽出回路（抽出部）
２１ｂ  分周回路（分周比設定部の構成要素）
２１ｃ  トリガ出力回路（トリガ出力部）
２１ｄ  フィールドメモリ制御回路（映像作成部の像記憶制御部）
２２  フィールドメモリ（映像作成部の像記憶部）
２６  つまみ（分周比設定部の構成要素）
【図１】
2004166761.tif 000003
【図２】
2004166761.tif 000004
【図３】
2004166761.tif 000005