(57)【要約】      （修正有）【課題】走査型内視鏡の走査範囲に応じた好適な較正を行うことが可能な走査型内視鏡システム等を提供する。【解決手段】走査型内視鏡システム１は、光源部２から供給される照明光により被写体を走査する走査型内視鏡４と、走査型内視鏡４から出射される照明光を受光した際の受光位置に応じて異なる電圧または電流を発生する位置検出素子から出力されるアナログ信号を量子化してデジタル信号として出力する量子化部と、量子化部から出力されるデジタル信号に基づいて位置検出素子における照明光の受光位置を取得するとともに、取得した受光位置に基づいて位置検出素子を走査型内視鏡４で走査した際の走査範囲を検出する走査範囲検出部と、量子化部によるアナログ信号の量子化に係るパラメータを走査範囲検出部により検出された走査範囲に応じて調整するための動作を行うパラメータ調整部と、を有する。【選択図】図１
2016202759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部から供給される照明光により被写体を走査するように構成された走査型内視鏡と、
前記走査型内視鏡から出射される前記照明光を受光した際の受光位置に応じて異なる電圧または電流を発生する位置検出素子から出力されるアナログ信号を量子化してデジタル信号として出力するように構成された量子化部と、
前記量子化部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記位置検出素子における前記照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて前記位置検出素子を前記走査型内視鏡で走査した際の走査範囲を検出するように構成された走査範囲検出部と、
前記量子化部による前記アナログ信号の量子化に係るパラメータを前記走査範囲検出部により検出された前記走査範囲に応じて調整するための動作を行うように構成されたパラメータ調整部と、
を有することを特徴とする走査型内視鏡システム。
【請求項２】
前記パラメータ調整部は、前記アナログ信号を量子化する際のビット数を維持しつつ、前記アナログ信号を量子化することが可能な電圧範囲を前記走査範囲検出部により検出された前記走査範囲に応じて変更するための動作を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。
【請求項３】
前記パラメータ調整部は、前記アナログ信号を量子化することが可能な電圧の範囲を維持しつつ、前記アナログ信号を量子化する際のビット数を前記走査範囲検出部により検出された前記走査範囲に応じて変更するための動作を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。
【請求項４】
前記パラメータ調整部によるパラメータの調整が行われた後に前記量子化部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記位置検出素子における前記照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて前記走査型内視鏡の較正に用いられる情報を取得するように構成された較正部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。
【請求項５】
光源部から供給される照明光により被写体を走査するように構成された走査型内視鏡の較正方法であって、
量子化部が、前記走査型内視鏡から出射される前記照明光を受光した際の受光位置に応じて異なる電圧または電流を発生する位置検出素子から出力されるアナログ信号を量子化してデジタル信号として出力するステップと、
走査範囲検出部が、前記量子化部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記位置検出素子における前記照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて前記位置検出素子を前記走査型内視鏡で走査した際の走査範囲を検出するステップと、
パラメータ調整部が、前記量子化部による前記アナログ信号の量子化に係るパラメータを前記走査範囲検出部により検出された前記走査範囲に応じて調整するステップと、
較正部が、前記パラメータ調整部によるパラメータの調整が行われた後に前記量子化部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記位置検出素子における前記照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて前記走査型内視鏡の較正に用いられる情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする走査型内視鏡の較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型内視鏡システム及び走査型内視鏡の較正方法に関し、特に、被写体を走査して画像を取得する走査型内視鏡システム及び走査型内視鏡の較正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野の内視鏡においては、被検者の負担を軽減するために、当該被検者の体腔内に挿入される挿入部を細径化するための種々の技術が提案されている。そして、このような技術の一例として、前述の挿入部に相当する部分に固体撮像素子を有しない走査型内視鏡、及び、当該走査型内視鏡を具備して構成されたシステムが知られている。
【０００３】
具体的には、走査型内視鏡を具備するシステムは、例えば、光源から発せられた照明光を照明用の光ファイバにより伝送し、当該照明用の光ファイバの先端部を揺動させるためのアクチュエータを駆動することにより被写体を所定の走査経路で２次元走査し、当該被写体からの戻り光を受光用の光ファイバで受光し、当該受光用の光ファイバで受光された戻り光に基づいて当該被写体の画像を生成するように構成されている。
【０００４】
一方、走査型内視鏡を具備するシステムにおいては、被写体を走査して得られる画像の歪みを極力発生させないようにするために、例えば、前述のアクチュエータの個体差等に起因して生じる製造ばらつきを考慮しつつ、２次元走査における実際の走査経路と理想的な走査経路との間の誤差を抑制するような較正を行う必要がある。そして、例えば、特許文献１には、前述の走査型内視鏡に相当する走査ビーム・デバイスを具備する走査ビーム・システムにおいて、ＰＳＤ（位置検出素子）を用いて前述の較正を行っているものが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ＰＳＤを用いた走査型内視鏡の較正においては、実際の走査経路における照明光の照射位置の検出に用いられる信号として、例えば、ＰＳＤの受光面に設けられた受光領域の全域における相対的な位置を示す信号がＰＳＤから出力される。
【０００６】
そのため、ＰＳＤを用いた走査型内視鏡の較正においては、例えば、実際の走査経路に応じた走査範囲が当該ＰＳＤの受光領域に比べて十分小さい場合等において、当該走査範囲内に含まれる照明光の照射位置の検出精度が較正に適さない程度まで低下してしまう、という問題点が生じている。
【０００７】
しかし、特許文献１には、前述の問題点を解消可能な手法等について特に言及されておらず、すなわち、前述の問題点に応じた課題が依然として存在している。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、走査型内視鏡の走査範囲に応じた好適な較正を行うことが可能な走査型内視鏡システム及び走査型内視鏡の較正方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様の走査型内視鏡システムは、光源部から供給される照明光により被写体を走査するように構成された走査型内視鏡と、前記走査型内視鏡から出射される前記照明光を受光した際の受光位置に応じて異なる電圧または電流を発生する位置検出素子から出力されるアナログ信号を量子化してデジタル信号として出力するように構成された量子化部と、前記量子化部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記位置検出素子における前記照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて前記位置検出素子を前記走査型内視鏡で走査した際の走査範囲を検出するように構成された走査範囲検出部と、前記量子化部による前記アナログ信号の量子化に係るパラメータを前記走査範囲検出部により検出された前記走査範囲に応じて調整するための動作を行うように構成されたパラメータ調整部と、を有する。
【００１０】
本発明の一態様の走査型内視鏡の較正方法は、光源部から供給される照明光により被写体を走査するように構成された走査型内視鏡の較正方法であって、量子化部が、前記走査型内視鏡から出射される前記照明光を受光した際の受光位置に応じて異なる電圧または電流を発生する位置検出素子から出力されるアナログ信号を量子化してデジタル信号として出力するステップと、走査範囲検出部が、前記量子化部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記位置検出素子における前記照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて前記位置検出素子を前記走査型内視鏡で走査した際の走査範囲を検出するステップと、パラメータ調整部が、前記量子化部による前記アナログ信号の量子化に係るパラメータを前記走査範囲検出部により検出された前記走査範囲に応じて調整するステップと、較正部が、前記パラメータ調整部によるパラメータの調整が行われた後に前記量子化部から出力される前記デジタル信号に基づいて前記位置検出素子における前記照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて前記走査型内視鏡の較正に用いられる情報を取得するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明における走査型内視鏡システム及び走査型内視鏡の較正方法によれば、走査型内視鏡の走査範囲に応じた好適な較正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例に係る走査型内視鏡システムの要部の構成を示す図。
【図２】走査型内視鏡に設けられたアクチュエータ部の構成を説明するための図。
【図３】走査型内視鏡の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。
【図４】中心点Ａから最外点Ｂに至るまでの照明光の照射位置の時間的な変位を説明するための図。
【図５】最外点Ｂから中心点Ａに至るまでの照明光の照射位置の時間的な変位を説明するための図。
【図６】実施例に係る処理において設定されるメッシュパターンＭＰＡを説明するための模式図。
【図７】実施例に係る処理において設定されるメッシュパターンＭＱＡを説明するための模式図。
【図８】実施例の変形例に係る処理において設定されるメッシュパターンＭＰＢを説明するための模式図。
【図９】実施例の変形例に係る処理において設定されるメッシュパターンＭＱＢを説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
【００１４】
図１から図９は、本発明の実施例及び変形例に係るものである。図１は、実施例に係る走査型内視鏡システムの要部の構成を示す図である。
【００１５】
走査型内視鏡システム１は、例えば、図１に示すように、光源部２と、光ファイバ３と、走査型内視鏡４と、アクチュエータ部５と、走査駆動部６と、光ファイババンドル７と、光検出部８と、画像生成部９と、表示装置１０と、入力装置１１と、制御部１２と、を有して構成されている。
【００１６】
光源部２は、被写体を照明するための照明光を生成して光ファイバ３へ供給することができるように構成されている。また、光源部２は、制御部１２の制御に基づいてオンまたはオフすることにより、光ファイバ３への照明光の供給を実施または停止するように構成されている。具体的には、光源部２は、例えば、制御部１２の制御に応じて発光状態（オン状態）または消光状態（オフ状態）に切替可能な赤色（Ｒ）光用レーザ光源、緑色（Ｇ）光用レーザ光源、及び、青色（Ｂ）光用レーザ光源を具備するとともに、少なくとも１つの色の光を照明光として光ファイバ３に供給することができるように構成されている。
【００１７】
光ファイバ３は、例えば、シングルモードファイバ等により構成されている。光ファイバ３の光入射面を含む入射端部は、光源部２に接続されている。また、光ファイバ３の光出射面を含む出射端部は、走査型内視鏡４の先端部に配置されている。すなわち、光ファイバ３は、光源部２から供給される照明光を伝送し、当該伝送した照明光を出射端部から被写体へ出射することができるように構成されている。
【００１８】
走査型内視鏡４は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状を具備し、光源部２から供給される照明光により当該体腔内に存在する被写体を走査することができるように構成されている。
【００１９】
走査型内視鏡４の内部には、光ファイバ３と、光ファイババンドル７と、がそれぞれ挿通されている。また、走査型内視鏡４の内部には、走査駆動部６から供給される駆動信号に応じて光ファイバ３の出射端部を揺動するように構成されたアクチュエータ部５と、渦巻状の走査経路に沿って被写体を走査するための信号波形を示す情報が少なくとも格納されているメモリ１６と、が設けられている。
【００２０】
光ファイバ３及びアクチュエータ部５は、走査型内視鏡４の長手軸方向に垂直な断面において、例えば、図２に示す位置関係を具備するようにそれぞれ配置されている。図２は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータ部の構成を説明するための図である。
【００２１】
光ファイバ３とアクチュエータ部５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。
【００２２】
フェルール４１は、図２に示すように、四角柱として形成されており、走査型内視鏡４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、走査型内視鏡４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とを有している。また、フェルール４１の中心には、光ファイバ３が固定配置されている。なお、フェルール４１は、柱形状を具備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。
【００２３】
アクチュエータ部５は、走査駆動部６から供給される駆動信号に基づいて光ファイバ３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所定の走査経路に沿って変位させることができるように構成されている。また、アクチュエータ部５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５ａと、側面４２ｂに沿って配置された圧電素子５ｂと、側面４２ｃに沿って配置された圧電素子５ｃと、側面４２ｄに沿って配置された圧電素子５ｄと、を有している。
【００２４】
圧電素子５ａ〜５ｄは、予め個別に設定された分極方向を具備するとともに、走査駆動部６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。
【００２５】
走査駆動部６は、例えば、駆動回路を具備して構成されている。また、走査駆動部６は、制御部１２の制御に基づき、アクチュエータ部５を駆動させるための駆動信号を生成し、当該生成した駆動信号をアクチュエータ部５に供給するように構成されている。
【００２６】
光ファイババンドル７は、例えば、複数の光ファイバを束ねて構成されている。光ファイババンドル７の入射端部は、走査型内視鏡４の先端部に配置されている。また、光ファイババンドル７の光出射面を含む出射端部は、光検出部８に接続されている。すなわち、光ファイババンドル７は、走査型内視鏡４の先端部において被写体からの戻り光（反射光）を受光するとともに、当該受光した戻り光を光検出部８へ伝送することができるように構成されている。
【００２７】
光検出部８は、例えば、光検出素子及びＡ／Ｄ変換器等を具備して構成されている。また、光検出部８は、光ファイババンドル７の出射端部を経て入射される戻り光を検出し、当該検出した戻り光の光量に応じた電気信号を生成し、当該生成した電気信号をデジタル信号に変換して順次出力するように構成されている。
【００２８】
画像生成部９は、例えば、画像処理回路等を具備して構成されている。また、画像生成部９は、制御部１２の制御に基づき、例えば、第１の渦巻状の走査経路（後述）及び第２の渦巻状の走査経路（後述）のうちの一方の走査経路で被写体を走査している期間中に光検出部８から出力されるデジタル信号に応じた輝度値を画素情報としてマッピングするマッピング処理等を行うことにより１フレーム分の観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置１０へ出力するように構成されている。
【００２９】
表示装置１０は、例えば、液晶ディスプレイ等により構成されている。また、表示装置１０は、画像生成部９から出力される観察画像等を表示することができるように構成されている。
【００３０】
入力装置１１は、例えば、ユーザ及び作業者等の人物による操作が可能なスイッチ及び／またはボタン等の入力インターフェースを具備して構成されている。また、入力装置１１は、ユーザ及び作業者等の人物の操作に応じた種々の指示を制御部１２に対して行うことができるように構成されている。具体的には、入力装置１１には、例えば、走査型内視鏡４の較正に係る動作を実施させるための指示を行うことが可能なスイッチであるキャリブレーションスイッチ（不図示）が設けられている。
【００３１】
制御部１２は、例えば、制御回路を具備し、光源部２、走査駆動部６及び画像生成部９のそれぞれに対して制御を行うように構成されている。
【００３２】
制御部１２は、例えば、走査型内視鏡システム１の電源が投入された際に、メモリ１６に格納されている情報を読み込むように構成されている。また、制御部１２は、メモリ１６から読み込んだ情報に基づき、例えば、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を時分割で被写体に照射しつつ、渦巻状の走査経路で当該被写体を走査するための制御を行うように構成されている。
【００３３】
具体的には、制御部１２は、例えば、図３の破線で示すような第１の信号波形と、図３の一点鎖線で示すような第２の信号波形と、がメモリ１６に格納されている場合において、当該第１の信号波形を具備する第１の駆動信号と、当該第２の信号波形を具備する第２の駆動信号と、を生成させるための制御を走査駆動部６に対して行うとともに、光ファイバ３への照明光の供給を実施させるための制御を光源部２に対して行う。また、走査駆動部６は、制御部１２の制御に基づいて生成した第１の駆動信号をアクチュエータ部５の圧電素子５ａ及び５ｃに供給するとともに、制御部１２の制御に基づいて生成した第２の駆動信号をアクチュエータ部５の圧電素子５ｂ及び５ｄに供給する。なお、図３の破線で示した第１の信号波形は、例えば、所定の変調を正弦波に施して得られる波形である。また、図３の一点鎖線で示した第２の信号波形は、例えば、前述の第１の信号波形の位相を９０°ずらして得られる波形である。図３は、走査型内視鏡の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。
【００３４】
そして、以上に述べたような制御及び動作が行われることにより、光ファイバ３の出射端部が渦巻状に揺動されるとともに、図４及び図５に示すような渦巻状の走査経路に沿って被写体の表面が走査される。図４は、中心点Ａから最外点Ｂに至るまでの照明光の照射位置の時間的な変位を説明するための図である。図５は、最外点Ｂから中心点Ａに至るまでの照明光の照射位置の時間的な変位を説明するための図である。
【００３５】
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（信号レベル）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向かう第１の渦巻状の走査経路に沿って変位し、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。そして、第１及び第２の駆動信号の振幅（信号レベル）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向かう第２の渦巻状の走査経路に沿って変位し、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。
【００３６】
制御部１２は、メモリ１６から読み込んだ情報に基づき、例えば、第１の渦巻状の走査経路及び第２の渦巻状の走査経路のうちの一方の走査経路で被写体を走査している期間中に光検出部８から出力されるデジタル信号を用いて１フレーム分の画像を生成させるとともに、当該一方の走査経路とは異なる他方の走査経路で当該被写体を走査している期間中に光検出部８から出力されるデジタル信号を用いた画像を生成させないようにするための制御を画像生成部９に対して行うように構成されている。
【００３７】
制御部１２は、キャリブレーションスイッチの操作に応じた指示がなされたことを検知した際に、メモリ１６から読み込んだ情報と、ＰＳＤ１０１から出力される出力信号と、に基づき、走査型内視鏡４の較正に係る動作を行うように構成されている。また、制御部１２は、Ａ／Ｄ変換回路１２１と、演算処理回路１２２と、を有して構成されている。
【００３８】
ＰＳＤ１０１は、走査型内視鏡４から出射される照明光を、受光面に設けられた受光領域で受光することができるように構成されている。また、ＰＳＤ１０１は、走査型内視鏡４から出射される照明光を受光した際に、当該照明光を受光した位置に応じて異なる電圧または電流を発生するとともに、当該発生した電圧または当該発生した電流の大きさに相当する電圧値を振幅とするアナログ信号を生成して出力するように構成されている。すなわち、ＰＳＤ１０１は、走査型内視鏡４から出射される照明光の照射位置を検出し、当該検出した照射位置を受光領域の全域における相対的な位置として示す信号を生成して出力するように構成されている。なお、本実施例においては、好適には、走査型内視鏡４から出射される照明光を受光した際に出力されるアナログ信号の電圧値（振幅）が、受光領域の中心部から最外部へ向かうにつれて漸次増加または漸次減少するようなＰＳＤ１０１が用いられる。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換回路１２１は、例えば、ＰＳＤ１０１から出力されるアナログ信号により示される電圧値を入力電圧範囲及び分解能に応じたデジタルデータに変換し、当該変換したデジタルデータを有するデジタル信号を演算処理回路１２２へ出力するように構成されている。すなわち、Ａ／Ｄ変換回路１２１は、量子化部としての機能を具備し、ＰＳＤ１０１から出力されるアナログ信号を量子化してデジタル信号として出力するように構成されている。また、Ａ／Ｄ変換回路１２１は、演算処理回路１２２の制御に応じ、入力電圧範囲及び分解能を変化することができるように構成されている。なお、本実施例においては、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲は、ＰＳＤ１０１から出力されるアナログ信号を量子化することが可能な電圧範囲に相当するパラメータであり、例えば、フルスケール電圧に対する割合として表される。また、本実施例においては、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能は、ＰＳＤ１０１から出力されるアナログ信号を量子化する際のビット数に相当するパラメータとして表される。
【００４０】
演算処理回路１２２は、キャリブレーションスイッチの操作に応じた指示がなされたことを検知した際に、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲をフルスケール電圧のｐ％（０＜ｐ≦１００）に設定するための制御を行い、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能をｎビットに設定するための制御を行うとともに、当該設定した入力電圧範囲及び分解能に応じたメッシュパターンＭＰを設定するための処理を行うように構成されている。
【００４１】
ここで、メッシュパターンＭＰは、例えば、Ａ／Ｄ変換回路１２１の現在の入力電圧範囲及び分解能に応じてＰＳＤ１０１の受光領域のうちの少なくとも一部の領域を格子状の小領域に分割するような図形パターンであるとともに、格子状に分割された各小領域の位置を座標値として得ることが可能な図形パターンとして設定される。そのため、例えば、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能がｎビットに設定され、かつ、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲がフルスケール電圧のｐ％に設定された場合には、ＰＳＤ１０１の受光領域のｐ％のサイズを有する領域を２ｎ×２ｎ個の格子状の小領域に分割するとともに、格子状に分割された各小領域の位置を座標値として得ることが可能なメッシュパターンＭＰが設定される。
【００４２】
演算処理回路１２２は、フルスケール電圧のｐ％の入力電圧範囲及びｎビットの分解能に設定されたＡ／Ｄ変換回路１２１から出力されるデジタル信号に基づき、ＰＳＤ１０１の受光領域における照明光の受光位置をメッシュパターンＭＰ上の座標値としてマッピングし、さらに、当該メッシュパターンＭＰ上にマッピングした各座標値の最小値及び最大値に基づき、走査型内視鏡４の走査範囲に適合するサイズを有する領域である有効受光領域をＰＳＤ１０１の受光領域の中から特定するための処理を行うように構成されている。なお、前述の最小値及び最大値は、例えば、渦巻状の走査経路でＰＳＤ１０１を１回以上走査した際にメッシュパターンＭＰ上にマッピングされる各座標値の中から得られる値である。
【００４３】
すなわち、演算処理回路１２２は、走査範囲検出部としての機能を具備し、Ａ／Ｄ変換回路１２１から出力されるデジタル信号に基づいてＰＳＤ１０１における照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて位置検出素子１０１を走査型内視鏡４で走査した際の走査範囲を検出するように構成されている。
【００４４】
演算処理回路１２２は、前述のように特定した有効受光領域に応じ、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲を変更するための制御、または、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能を変更するための制御を行うとともに、変更後の入力電圧範囲または分解能に応じたメッシュパターンＭＱを設定するための処理を行うように構成されている。
【００４５】
すなわち、演算処理回路１２２は、パラメータ調整部としての機能を具備し、Ａ／Ｄ変換回路１２１によるアナログ信号の量子化に係るパラメータである入力電圧範囲または分解能を走査型内視鏡４の走査範囲に応じて調整するための動作を行うように構成されている。
【００４６】
演算処理回路１２２は、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲または分解能を変更した後にＡ／Ｄ変換回路１２１から出力されるデジタル信号に基づき、前述のように特定した有効受光領域における照明光の受光位置をメッシュパターンＭＱ上の座標値としてマッピングするように構成されている。また、演算処理回路１２２は、メッシュパターンＭＱ上にマッピングした各座標値と、当該メッシュパターンＭＱ上における理想的な走査経路を示す各座標値と、を比較することにより、走査型内視鏡４の較正に用いられるデータである較正用データを取得するとともに、当該取得した較正用データをメモリ１６に格納するように構成されている。
【００４７】
すなわち、演算処理回路１２２は、較正部としての機能を具備し、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲または分解能が変更された後にＡ／Ｄ変換回路１２１から出力されるデジタル信号に基づいてＰＳＤ１０１における照明光の受光位置を取得するとともに、当該取得した受光位置に基づいて走査型内視鏡４の較正に用いられる情報を取得するように構成されている。
【００４８】
なお、本実施例においては、前述の理想的な走査経路を示す各座標値が、例えば、メモリ１６に格納されている（図３に示したような）信号波形に応じた渦巻状の走査経路で被写体を走査した際の照明光の照射位置を示す座標値として取得されるものとする。
【００４９】
また、本実施例においては、前述の較正用データとして、例えば、図３に示した信号波形の振幅等のパラメータを調整するためのデータが取得されるものであってもよく、または、画像生成部９において生成される観察画像の歪みを抑制するためのデータが取得されるものであってもよい。
【００５０】
続いて、以上に述べたような構成を具備する走査型内視鏡システム１の動作等について説明する。
【００５１】
作業者は、走査型内視鏡システム１の各部を接続して電源を投入した後、走査型内視鏡４の先端部をＰＳＤ１０１の受光面に対向する位置に配置した状態において、入力装置１１のキャリブレーションスイッチを操作することにより、走査型内視鏡４の較正に係る動作を実施させるための指示を行う。なお、以降においては、渦巻状の走査経路における中心点Ａと、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの中心と、が一致するように配置された状態でキャリブレーションスイッチが操作された場合を例に挙げて説明を行う。
【００５２】
制御部１２は、走査型内視鏡システム１の電源が投入された際に、メモリ１６に格納されている情報を読み込む。また、制御部１２は、キャリブレーションスイッチが操作されたことを検知した際に、メモリ１６に格納されている情報に基づき、渦巻状の走査経路でＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡを走査するための制御を行う。
【００５３】
演算処理回路１２２は、キャリブレーションスイッチの操作に応じた指示がなされたことを検知した際に、例えば、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲をフルスケール電圧の１００％に設定するための制御を行い、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能をｑビットに設定するための制御を行うとともに、当該設定した入力電圧範囲及び分解能に応じたメッシュパターンＭＰＡを設定するための処理を行う。なお、このような本実施例に係る制御においては、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能に相当するビット数が、ＰＳＤ１０１の位置分解能に対応する最適なビット数になるように設定されるものとする。
【００５４】
そして、前述のような制御部１２及び演算処理回路１２２の動作によれば、走査型内視鏡４から出射される照明光の照射位置に応じたアナログ信号がＰＳＤ１０１から順次出力され、当該アナログ信号により示される電圧値をｑビットのデータに変換したデジタル信号がＡ／Ｄ変換回路１２１から順次出力される。また、前述のような演算処理回路１２２の処理によれば、例えば、図６に模式的に示すような、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡと同じサイズを有する領域を２ｑ×２ｑ個の格子状の小領域に分割するとともに、格子状に分割された各小領域の位置を座標値として得ることが可能なメッシュパターンＭＰＡが設定される。図６は、実施例に係る処理において設定されるメッシュパターンＭＰＡを説明するための模式図である。
【００５５】
演算処理回路１２２は、フルスケール電圧の１００％の入力電圧範囲及びｑビットの分解能に設定されたＡ／Ｄ変換回路１２１から出力されるデジタル信号に基づき、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡにおける照明光の受光位置をメッシュパターンＭＰＡ上の座標値としてマッピングし、さらに、当該メッシュパターンＭＰＡ上にマッピングした各座標値の最小値及び最大値に基づき、走査型内視鏡４の走査範囲に適合するサイズを有する領域である有効受光領域ＶＡをＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの中から特定するための処理を行う。なお、前述の最小値及び最大値は、例えば、渦巻状の走査経路でＰＳＤ１０１を１回以上走査した際にメッシュパターンＭＰＡ上にマッピングされる各座標値の中から得られる値である。
【００５６】
具体的には、演算処理回路１２２は、例えば、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの垂直方向に相当する軸方向として設定された、メッシュパターンＭＰＡの縦軸方向の座標値の最大値から最小値を減じて得られる演算値ＣＶＰを当該縦軸方向における走査型内視鏡４の走査範囲として特定する。また、演算処理回路１２２は、例えば、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの水平方向に相当する軸方向として設定された、メッシュパターンＭＰＡの横軸方向の座標値の最大値から最小値を減じて得られる演算値ＣＨＰを当該横軸方向における走査型内視鏡４の走査範囲として特定する。そして、演算処理回路１２２は、ＣＶＰ×ＣＨＰのサイズを有する矩形の領域を有効受光領域ＶＡとして特定する。そのため、例えば、渦巻状の走査経路における中心点Ａと、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの中心と、が一致するように配置された状態でキャリブレーションスイッチが操作された場合には、当該受光領域ＲＡの中心と共通の中心を有し、かつ、ＣＶＰ×ＣＨＰのサイズを有する矩形の領域が有効受光領域ＶＡとして特定される。
【００５７】
演算処理回路１２２は、前述のように特定した有効受光領域ＶＡに応じ、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲を変更するための制御を行うとともに、変更後の入力電圧範囲に応じたメッシュパターンＭＱＡを設定するための処理を行う。
【００５８】
具体的には、演算処理回路１２２は、例えば、下記数式（１）を用いた演算を行うことにより、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡにおいて有効受光領域ＶＡが占める割合ｒを算出するとともに、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲をフルスケール電圧のｒ％に変更するための制御を行う。
【００５９】
ｒ＝｛（ＣＶＰ×ＣＨＰ）／（２ｑ×２ｑ）｝×１００  …（１）
すなわち、上記数式（１）を用いた演算によれば、例えば、ＣＶＰ＝ＣＨＰ＝１０２４であり、かつ、ｑ＝１１である場合には、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲がフルスケール電圧の２５％に変更される。
【００６０】
また、演算処理回路１２２は、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲をフルスケール電圧のｒ％に変更した際に、例えば、図７に模式的に示すような、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡのｒ％のサイズを有する有効受光領域ＶＡを２ｑ×２ｑ個の格子状の小領域に分割するとともに、格子状に分割された各小領域の位置を座標値として得ることが可能なメッシュパターンＭＱＡを設定する。図７は、実施例に係る処理において設定されるメッシュパターンＭＱＡを説明するための模式図である。
【００６１】
演算処理回路１２２は、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲を変更した後にＡ／Ｄ変換回路１２１から出力されるデジタル信号に基づき、有効受光領域ＶＡにおける照明光の受光位置をメッシュパターンＭＱＡ上の座標値としてマッピングする。また、演算処理回路１２２は、メッシュパターンＭＱＡ上にマッピングした各座標値と、当該メッシュパターンＭＱＡ上における理想的な走査経路を示す各座標値と、を比較することにより、走査型内視鏡４の較正に用いられるデータである較正用データを取得する。そして、演算処理回路１２２は、較正用データをメモリ１６に格納することにより、走査型内視鏡４の較正に係る動作を完了する。
【００６２】
以上に述べたように、本実施例によれば、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能をｑビットに維持しつつ入力電圧範囲を変更することにより、走査型内視鏡４の走査範囲に適合するサイズを有する有効受光領域ＶＡで受光された照明光の受光位置を、ｑビットのデータとして表すことができる。そのため、本実施例によれば、走査型内視鏡４から出射される照明光の照射位置の検出精度を向上させることができ、その結果、走査型内視鏡４の走査範囲に応じた好適な較正を行うことができる。
【００６３】
一方、本実施例の走査型内視鏡システム１は、以上に述べたような、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能を維持しつつ、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲を走査型内視鏡４の走査範囲に応じて変更することにより較正用データを取得するものに限らず、例えば、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲を維持しつつ、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能を走査型内視鏡４の走査範囲に応じて変更することにより較正用データを取得するものであってもよい。このような変形例に係る動作等について、以下に説明する。なお、以降においては、簡単のため、既述の構成及び動作等に関する具体的な説明を適宜省略するものとする。
【００６４】
制御部１２は、走査型内視鏡システム１の電源が投入された際に、メモリ１６に格納されている情報を読み込む。また、制御部１２は、キャリブレーションスイッチが操作されたことを検知した際に、メモリ１６に格納されている情報に基づき、渦巻状の走査経路でＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡを走査するための制御を行う。
【００６５】
演算処理回路１２２は、キャリブレーションスイッチの操作に応じた指示がなされたことを検知した際に、例えば、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲をフルスケール電圧の１００％に設定するための制御を行い、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能をｓビットに設定するための制御を行うとともに、当該設定した入力電圧範囲及び分解能に応じたメッシュパターンＭＰＢを設定するための処理を行う。なお、このような本変形例に係る制御においては、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能に相当するビット数が、ＰＳＤ１０１の位置分解能よりも十分に高いビット数になるように設定されるものとする。すなわち、本変形例に係る制御においてＡ／Ｄ変換回路１２１の分解能として設定されるビット数ｓは、前述の実施例に係る制御においてＡ／Ｄ変換回路１２１の分解能として設定されたビット数ｑよりも大きな値となる。
【００６６】
そして、前述のような制御部１２及び演算処理回路１２２の動作によれば、走査型内視鏡４から出射される照明光の照射位置に応じたアナログ信号がＰＳＤ１０１から順次出力され、当該アナログ信号により示される電圧値をｓビットのデータに変換したデジタル信号がＡ／Ｄ変換回路１２１から順次出力される。また、前述のような演算処理回路１２２の処理によれば、例えば、図８に模式的に示すような、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡと同じサイズを有する領域を２ｓ×２ｓ個の格子状の小領域に分割するとともに、格子状に分割された各小領域の位置を座標値として得ることが可能なメッシュパターンＭＰＢが設定される。図８は、実施例の変形例に係る処理において設定されるメッシュパターンＭＰＢを説明するための模式図である。
【００６７】
演算処理回路１２２は、フルスケール電圧の１００％の入力電圧範囲及びｓビットの分解能に設定されたＡ／Ｄ変換回路１２１から出力されるデジタル信号に基づき、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡにおける照明光の受光位置をメッシュパターンＭＰＢ上の座標値としてマッピングし、さらに、当該メッシュパターンＭＰＢ上にマッピングした各座標値の最小値及び最大値に基づき、走査型内視鏡４の走査範囲に適合するサイズを有する領域である有効受光領域ＶＢをＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの中から特定するための処理を行う。なお、前述の最小値及び最大値は、例えば、渦巻状の走査経路でＰＳＤ１０１を１回以上走査した際にメッシュパターンＭＰＢ上にマッピングされる各座標値の中から得られる値である。
【００６８】
具体的には、演算処理回路１２２は、例えば、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの垂直方向に相当する軸方向として設定された、メッシュパターンＭＰＢの縦軸方向の座標値の最大値から最小値を減じて得られる演算値ＣＶＱを当該縦軸方向における走査型内視鏡４の走査範囲として特定する。また、演算処理回路１２２は、例えば、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの水平方向に相当する軸方向として設定された、メッシュパターンＭＰＢの横軸方向の座標値の最大値から最小値を減じて得られる演算値ＣＨＱを当該横軸方向における走査型内視鏡４の走査範囲として特定する。そして、演算処理回路１２２は、ＣＶＱ×ＣＨＱのサイズを有する矩形の領域を有効受光領域ＶＢとして特定する。そのため、例えば、渦巻状の走査経路における中心点Ａと、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡの中心と、が一致するように配置された状態でキャリブレーションスイッチが操作された場合には、当該受光領域ＲＡの中心と共通の中心を有し、かつ、ＣＶＱ×ＣＨＱのサイズを有する矩形の領域が有効受光領域ＶＢとして特定される。
【００６９】
なお、本変形例に係る処理においては、メッシュパターンＭＰＢ上にマッピングされる座標数の不足に起因し、有効受光領域ＶＢが走査型内視鏡４の走査範囲よりも小さなサイズを有する領域として特定されてしまうような状況が想定される。そのため、本変形例に係る処理においては、例えば、メッシュパターンＭＰＢ上にマッピングした各座標値の最小値及び最大値を取得する前に、渦巻状の走査経路の欠落部分の座標値を補うための線形補間処理を行うことにより、前述のような状況の発生を未然に防止するようにしている。
【００７０】
演算処理回路１２２は、前述のように特定した有効受光領域ＶＢに応じ、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能を変更するための制御を行うとともに、変更後の入力電圧範囲に応じたメッシュパターンＭＱＢを設定するための処理を行う。
【００７１】
具体的には、演算処理回路１２２は、例えば、有効受光領域ＶＢの特定に用いた演算値ＣＶＱ及びＣＨＱのうちの相対的に大きな一方の演算値ＣＶＸに基づき、以下の数式（２）に示すような条件を満たすｔの値を取得するとともに、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能をｔビットに変更するための制御を行う。
【００７２】
２ｔ−１＜ＣＶＸ≦２ｔ（但し、ｔ＜ｓであるとする）  …（２）
すなわち、上記数式（２）により示される条件によれば、例えば、ＣＶＸ＝２０００である場合には、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能が１１ビットに変更される。
【００７３】
また、演算処理回路１２２は、Ａ／Ｄ変換回路１２１の分解能をｔビットに変更した際に、例えば、図９に模式的に示すような、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡと同じサイズを有する領域を２ｔ×２ｔ個の格子状の小領域に分割するとともに、格子状に分割された各小領域の位置を座標値として得ることが可能なメッシュパターンＭＱＢが設定される。図９は、実施例の変形例に係る処理において設定されるメッシュパターンＭＱＢを説明するための模式図である。
【００７４】
演算処理回路１２２は、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲を変更した後にＡ／Ｄ変換回路１２１から出力されるデジタル信号に基づき、ＰＳＤ１０１の受光領域ＲＡにおける照明光の受光位置をメッシュパターンＭＱＢ上の座標値としてマッピングする。また、演算処理回路１２２は、メッシュパターンＭＱＢ上にマッピングした各座標値と、当該メッシュパターンＭＱＢ上における理想的な走査経路を示す各座標値と、を比較することにより、走査型内視鏡４の較正に用いられるデータである較正用データを取得する。そして、演算処理回路１２２は、較正用データをメモリ１６に格納することにより、走査型内視鏡４の較正に係る動作を完了する。
【００７５】
以上に述べたように、本変形例によれば、Ａ／Ｄ変換回路１２１の入力電圧範囲をフルスケール電圧に維持しつつＡ／Ｄ変換回路１２１の分解能を変更することにより、受光領域ＲＡで受光された照明光の受光位置を、走査型内視鏡４の走査範囲に適合するビット数として設定されたｔビットのデータとして表すことができる。そのため、本実施例によれば、走査型内視鏡４から出射される照明光の照射位置の検出精度を向上させることができ、その結果、走査型内視鏡４の走査範囲に応じた好適な較正を行うことができる。
【００７６】
なお、本発明は、上述した実施例及び変形例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。
【符号の説明】
【００７７】
１  走査型内視鏡システム
２  光源部
３  光ファイバ
４  走査型内視鏡
５  アクチュエータ部
６  走査駆動部
７  光ファイババンドル
８  光検出部
９  画像生成部
１０  表示装置
１１  入力装置
１２  制御部
１６  メモリ
１０１  ＰＳＤ
１２１  Ａ／Ｄ変換回路
１２２  演算処理回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】日本国特許第５１９０２６７号公報
【図１】
2016202759.tif 000003
【図２】
2016202759.tif 000004
【図３】
2016202759.tif 000005
【図４】
2016202759.tif 000006
【図５】
2016202759.tif 000007
【図６】
2016202759.tif 000008
【図７】
2016202759.tif 000009
【図８】
2016202759.tif 000010
【図９】
2016202759.tif 000011