JP2018015110A - 内視鏡プロセッサ - Google Patents

Abstract

【課題】走査型内視鏡を用いて取得した画像における倍率色収差を適切に補正することが可能な内視鏡プロセッサを提供する。
【解決手段】内視鏡プロセッサは、被写体に照射する照明光の照射位置を変位させることにより被写体を走査することが可能な走査型内視鏡と併用される内視鏡プロセッサであって、被写体に照射された照明光の戻り光に応じた複数色の画像をそれぞれ生成するように構成された画像生成部と、走査型内視鏡の走査幅または画角を基準値に合わせて補正するための補正倍率を取得する処理を行うように構成された補正処理部と、補正倍率に応じて一律に拡縮された複数色の画像間における倍率色収差を補正するための倍率色収差補正処理を行うように構成された画像補正部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡プロセッサに関し、特に、被写体を光学的に走査する走査型内視鏡と併用される内視鏡プロセッサに関するものである。

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が知られている。

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。そして、例えば、特許文献１には、このような構成に類する内視鏡システムが開示されている。

具体的には、特許文献１には、走査型内視鏡を具備する内視鏡システムであって、当該走査型内視鏡に設けられた所定の対物光学系の光学特性情報を用い、当該所定の対物光学系に起因して生じる倍率色収差の補正を行う構成が開示されている。

ここで、前述のような走査型内視鏡によれば、例えば、照明用の光ファイバの揺動に用いられるアクチュエータを含む部分における製造ばらつき及び／または経時劣化の発生に伴い、被写体を走査して得られる画像の画角の大きさが本来意図した画角の大きさ（設計値）からずれてしまうような現象が生じ得る。

しかし、特許文献１によれば、前述のような画角の大きさのずれを考慮しつつ倍率色収差の補正を行うための構成等について特に開示されていない。そのため、特許文献１に開示された構成によれば、例えば、倍率色収差を補正するための補正処理が適切に行われないことに起因し、当該補正処理が施された補正後の画像の画質が低下してしまうおそれがある、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、走査型内視鏡を用いて取得した画像における倍率色収差を適切に補正することが可能な内視鏡プロセッサを提供することを目的としている。

本発明の一態様の内視鏡プロセッサは、被写体に照射する照明光の照射位置を変位させることにより前記被写体を走査することが可能な走査型内視鏡と併用される内視鏡プロセッサであって、前記被写体に照射された前記照明光の戻り光に応じた複数色の画像をそれぞれ生成するように構成された画像生成部と、前記走査型内視鏡の走査幅または画角を基準値に合わせて補正するための補正倍率を取得する処理を行うように構成された補正処理部と、前記補正倍率に応じて一律に拡縮された前記複数色の画像間における倍率色収差を補正するための倍率色収差補正処理を行うように構成された画像補正部と、を有する。

本発明における内視鏡プロセッサによれば、走査型内視鏡を用いて取得した画像における倍率色収差を適切に補正することができる。

実施形態に係る内視鏡プロセッサを含む内視鏡システムの要部の構成を示す図。 アクチュエータ部の構成を説明するための断面図。 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。 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。 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。 実施形態に係る内視鏡プロセッサの処理において用いられるテーブルデータの概要を説明するための図。 内視鏡の走査幅の算出方法の具体例を説明するための図。 内視鏡の走査幅を取得する際に利用可能なテストチャートの一例を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

図１から図８は、本発明の実施形態に係るものである。

内視鏡システム１は、例えば、図１に示すように、被検者の体腔内に挿入される走査型内視鏡（以降、単に内視鏡と略記する）２と、内視鏡２を着脱自在に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、を有して構成されている。図１は、実施形態に係る内視鏡プロセッサを含む内視鏡システムの要部の構成を示す図である。

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を有して構成されている。

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。

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。

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から供給される照明光を導光して出射端部から出射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具備する受光用ファイバ１３と、がそれぞれ挿通されている。すなわち、照明用ファイバ１２は、導光部としての機能を有して構成されている。

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。

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光検出器３７に配置されている。

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、を有して構成されている。

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。

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に示す位置関係を具備するようにそれぞれ配置されている。図２は、アクチュエータ部の構成を説明するための断面図である。

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。

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、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、を有している。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。

アクチュエータ部１５は、例えば、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、を有している。

圧電素子１５ａ〜１５ｄは、予め個別に設定された分極方向を具備し、本体装置３から供給される駆動信号により印加される駆動電圧に応じてそれぞれ伸縮するように構成されている。

すなわち、アクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃは、本体装置３から供給される駆動信号に応じて振動することにより、照明用ファイバ１２をＸ軸方向に揺動させることが可能なＸ軸用アクチュエータとして構成されている。また、アクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄは、本体装置３から供給される駆動信号に応じて振動することにより、照明用ファイバ１２をＹ軸方向に揺動させることが可能なＹ軸用アクチュエータとして構成されている。

挿入部１１の内部には、内視鏡２毎に固有の内視鏡情報として、例えば、後述の処理に用いられる走査幅Ｗａを含む情報が格納される不揮発性のメモリ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、かつ、本体装置３の電源がオンされた際に、本体装置３のコントローラ２５により読み出される。

本体装置３は、内視鏡プロセッサとしての機能を具備して構成されている。具体的には、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、を有して構成されている。

光源ユニット２１は、光源３１ａと、光源３１ｂと、光源３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。

光源３１ａは、例えばレーザ光源等を具備し、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へ出射するように構成されている。

光源３１ｂは、例えばレーザ光源等を具備し、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へ出射するように構成されている。

光源３１ｃは、例えばレーザ光源等を具備し、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へ出射するように構成されている。

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ことができるように構成されている。

ドライバユニット２２は、コントローラ２５の制御に基づき、アクチュエータ部１５のＸ軸用アクチュエータを駆動させるための駆動信号ＤＡを生成して供給するように構成されている。また、ドライバユニット２２は、コントローラ２５の制御に基づき、アクチュエータ部１５のＹ軸用アクチュエータを駆動させるための駆動信号ＤＢを生成して供給するように構成されている。また、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３５ａ及び３５ｂと、を有して構成されている。

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の駆動制御信号として、例えば、下記数式（１）により示されるような波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力するように構成されている。なお、下記数式（１）において、Ｘ（ｔ）は時刻ｔにおける信号レベルを表し、Ａｘは時刻ｔに依存しない振幅値を表し、Ｇ（ｔ）は正弦波ｓｉｎ（２πｆｔ）の変調に用いられる所定の関数を表すものとする。

Ｘ（ｔ）＝Ａｘ×Ｇ（ｔ）×ｓｉｎ（２πｆｔ） ・・・（１）

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の駆動制御信号として、例えば、下記数式（２）により示されるような波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力するように構成されている。なお、下記数式（２）において、Ｙ（ｔ）は時刻ｔにおける信号レベルを表し、Ａｙは時刻ｔに依存しない振幅値を表し、Ｇ（ｔ）は正弦波ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ）の変調に用いられる所定の関数を表し、φは位相を表すものとする。

Ｙ（ｔ）＝Ａｙ×Ｇ（ｔ）×ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ） ・・・（２）

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の駆動制御信号をアナログの駆動信号ＤＡに変換してアンプ３５ａへ出力するように構成されている。

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の駆動制御信号をアナログの駆動信号ＤＢに変換してアンプ３５ｂへ出力するように構成されている。

アンプ３５ａは、Ｄ／Ａ変換器３４ａから出力される駆動信号ＤＡを増幅してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃへ出力するように構成されている。

アンプ３５ｂは、Ｄ／Ａ変換器３４ｂから出力される駆動信号ＤＢを増幅してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄへ出力するように構成されている。

ここで、例えば、上記数式（１）及び（２）において、Ａｘ＝Ａｙかつφ＝π／２に設定された場合には、図３の破線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＡに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに印加されるとともに、図３の一点鎖線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＢに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに印加される。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。

また、例えば、図３の破線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＡに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに印加されるとともに、図３の一点鎖線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＢに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに印加された場合には、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。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。

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、駆動信号ＤＡ及びＤＢの信号レベルが時刻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。そして、駆動信号ＤＡ及びＤＢの信号レベルが時刻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。

すなわち、アクチュエータ部１５は、ドライバユニット２２から供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢ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具備している。また、内視鏡２は、被写体に照射する照明光の照射位置を変位させることにより当該被写体を走査することが可能な構成を具備している。

検出ユニット２３は、光検出部としての機能を有し、内視鏡２の受光用ファイバ１３により受光された戻り光を検出し、当該検出した戻り光の強度に応じた光検出信号を生成して順次出力するように構成されている。具体的には、検出ユニット２３は、光検出器３７と、Ａ／Ｄ変換器３８と、を有して構成されている。

光検出器３７は、例えば、アバランシェフォトダイオードを具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射される光（戻り光）を検出し、当該検出した光の強度に応じたアナログの光検出信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８へ順次出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８は、光検出器３７から出力されたアナログの光検出信号をデジタルの光検出信号に変換してコントローラ２５へ順次出力するように構成されている。

メモリ２４には、本体装置３の制御の際に用いられる制御情報として、例えば、図３の信号波形を特定するためのパラメータ、及び、検出ユニット２３から順次出力される光検出信号の出力タイミングと、当該光検出信号を変換して得られる画素情報の適用先となる画素位置と、の間の対応関係を示すテーブルであるマッピングテーブル等の情報が格納されている。

メモリ２４には、メモリ１６に格納された内視鏡情報に含まれる内視鏡２の走査幅Ｗａを補正するための補正パラメータを含むテーブルデータＴＤが格納されている。

具体的には、テーブルデータＴＤは、例えば、図６に示すように、内視鏡２の走査幅Ｗａと、当該走査幅Ｗａを基準走査幅Ｗｔに合わせて補正するための補正パラメータである補正倍率Ｓａと、の間の対応関係を示すデータとして構成されている。図６は、実施形態に係る内視鏡プロセッサの処理において用いられるテーブルデータＴＤの概要を説明するための図である。

図６のテーブルデータＴＤに含まれる補正倍率Ｓａ１、Ｓａ２、・・・は、走査幅Ｗａが基準走査幅Ｗｔに等しい場合に１となり、走査幅Ｗａが基準走査幅Ｗｔより大きい場合に１より小さくなり、走査幅Ｗａが基準走査幅Ｗｔより小さい場合に１より大きくなるような値として予め算出されている。また、図６のテーブルデータＴＤに含まれる補正倍率Ｓａ１、Ｓａ２、・・・は、既知の振幅値Ａｘ及びＡｙに乗じることにより、走査幅Ｗａを基準走査幅Ｗｔに一致または略一致させることが可能な値として予め算出されている。また、基準走査幅Ｗｔは、アクチュエータ部１５の製造ばらつき及び／または経時劣化が発生していない状態における内視鏡２の走査幅の基準値として予め設定されている。

メモリ２４には、照明光学系１４の光学特性に起因して生じる倍率色収差を補正するための倍率色収差補正処理に用いられる補正情報が格納されている。

具体的には、前述の補正情報には、例えば、Ｇ画像（後述）の大きさを基準としてＲ画像（後述）を拡縮するための拡縮率ＳＲと、当該Ｇ画像の大きさを基準としてＢ画像（後述）を拡縮するための拡縮率ＳＢと、が含まれている。

コントローラ２５は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路を具備し、入力装置５の操作に応じた動作を行うことができるように構成されている。また、コントローラ２５は、図示しない信号線等を介してコネクタ受け部６２におけるコネクタ部６１の接続状態を検出することにより、挿入部１１が本体装置３に電気的に接続されているか否かを検出することができるように構成されている。また、コントローラ２５は、本体装置３の電源が投入された際にメモリ２４に格納された制御情報を読み込み、当該読み込んだ制御情報に応じた動作を行うことができるように構成されている。また、コントローラ２５は、光源制御部２５ａと、走査制御部２５ｂと、補正処理部２５ｃと、画像処理部２５ｄと、を有して構成されている。

光源制御部２５ａは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光をこの順番で繰り返し出射させるための制御を光源ユニット２１に対して行うことができるように構成されている。

走査制御部２５ｂは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、図３に示したような信号波形を具備する駆動信号ＤＡ及びＤＢを生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行うことができるように構成されている。また、走査制御部２５ｂは、補正処理部２５ｃの処理により得られた補正パラメータに基づき、駆動信号ＤＡの振幅値Ａｘ及び駆動信号ＤＢの振幅値Ａｙを変化させるための制御をドライバユニット２２に対して行うことができるように構成されている。

補正処理部２５ｃは、本体装置３に接続されている内視鏡２のメモリ１６から読み込んだ内視鏡情報と、メモリ２４から読み込んだテーブルデータＴＤと、に基づき、当該内視鏡情報に含まれる内視鏡２の走査幅Ｗａを補正するための補正パラメータを取得する処理を行うように構成されている。また、補正処理部２５ｃは、前述の処理を経て取得した補正パラメータを走査制御部２５ｂへ出力するように構成されている。

画像処理部２５ｄは、画像生成部２５ｍと、画像補正部２５ｎと、を有して構成されている。

画像生成部２５ｍは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に含まれるマッピングテーブルに基づき、例えば、時刻Ｔ１からＴ２までの期間内に検出ユニット２３から順次出力される光検出信号を画素情報に変換してマッピングすることにより、第１の渦巻状の走査経路（図４に示した走査経路）に沿って照射されたＲ光の戻り光に応じた画像であるＲ画像と、当該第１の渦巻状の走査経路に沿って照射されたＧ光の戻り光に応じた画像であるＧ画像と、当該第１の渦巻状の走査経路に沿って照射されたＢ光の戻り光に応じた画像であるＢ画像と、をそれぞれ生成するように構成されている。

画像補正部２５ｎは、メモリ２４から読み込んだ補正情報に基づき、画像生成部２５ｍにより生成されたＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の間における倍率色収差を補正するための倍率色収差補正処理を行うように構成されている。また、画像補正部２５ｎは、前述の倍率色収差補正処理を施したＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像を合成することにより観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置４へ順次出力するように構成されている。

具体的には、画像補正部２５ｎは、例えば、メモリ２４から読み込んだ補正情報に含まれる拡縮率ＳＲ及びＳＢを用い、画像生成部２５ｍにより生成されたＲ画像をＳＲ倍に拡縮するとともに、画像生成部２５ｍにより生成されたＢ画像をＳＢ倍に拡縮する倍率色収差補正処理を行うように構成されている。

表示装置４は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等を具備し、本体装置３から出力される観察画像を表示することができるように構成されている。

入力装置５は、ユーザの操作に応じた指示をコントローラ２５に対して行うことが可能な１つ以上のスイッチ及び／またはボタン等を具備して構成されている。なお、入力装置５は、本体装置３とは別体の装置として構成されていてもよく、または、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。

続いて、以上に述べたような構成を具備する内視鏡システム１の動作等について説明する。

まず、メモリ１６に格納される走査幅Ｗａの算出方法の具体例について、図７を適宜参照しつつ説明する。図７は、内視鏡の走査幅の算出方法の具体例を説明するための図である。

工場作業者は、例えば、内視鏡２の製造時または出荷検査時において、内視鏡システム１の各部を接続して電源を投入した後、図７に示すように、内視鏡２（挿入部１１）の先端面ＦＡと、検査冶具１０１に設けられた位置検出素子（以降、ＰＳＤと略記する）１０２の受光面ＦＢと、を所定の距離Ｌだけ離して対向配置するとともに、ＰＳＤ１０２からの出力信号がコンピュータ１１１に入力されるようにケーブルを配線する。なお、図７においては、図示及び説明の便宜上、内視鏡２（挿入部１１）の先端面ＦＡと、レンズ１４ｂの光出射面と、を面一にしているものとする。

その後、工場作業者は、例えば、入力装置５の検査スイッチ（不図示）を操作することにより、検査用の走査を開始させるための指示をコントローラ２５に対して行う。

光源制御部２５ａは、入力装置５の検査スイッチが操作されたことを検知した際に、Ｇ光を間欠的に発生させるための制御を光源ユニット２１に対して行う。また、走査制御部２５ｂは、入力装置５の検査スイッチが操作されたことを検知した際に、振幅値Ａｘを具備する駆動信号ＤＡと、振幅値Ａｙを具備する駆動信号ＤＢと、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。

そして、以上のような光源制御部２５ａ及び走査制御部２５ｂの制御に応じ、内視鏡２（挿入部１１）の先端面ＦＡを経て出射されるパルス状のＧ光によりＰＳＤ１０２の受光面ＦＢが走査されるとともに、渦巻状の走査経路に沿って当該受光面ＦＢに照射されたＧ光の照射位置を示す位置情報がＰＳＤ１０２からコンピュータ１１１へ出力される。なお、ＰＳＤ１０２からコンピュータ１１１へ出力される位置情報には、例えば、ＰＳＤ１０２の受光面ＦＢに照射されたＧ光の照射位置を直交座標系の座標値として特定可能な情報が含まれているものとする。

コンピュータ１１１は、ＰＳＤ１０２から出力される位置情報に基づき、渦巻状の走査経路の最外点に相当するＧ光の照射位置ＢＧＬ（図７参照）と、当該渦巻状の走査経路の最外周において当該最外点に対向するＧ光の照射位置ＣＧＬ（図７参照）と、をそれぞれ取得する。そして、コンピュータ１１１は、照射位置ＢＧＬと照射位置ＣＧＬとの間の距離を内視鏡２の走査幅Ｗａとして算出する。

すなわち、本実施形態においては、以上に例示したような方法で算出された内視鏡２の走査幅Ｗａがメモリ１６に格納される。また、以上に例示したような方法によれば、内視鏡２の走査幅Ｗａが、渦巻状の走査経路の走査範囲を示すパラメータとしてメモリ１６に格納される。なお、コンピュータ１１１は、本体装置３の外部に設けられた演算装置であってもよく、または、本体装置３に内蔵された演算装置であってもよい。

次に、コントローラ２５において行われる動作の具体例について説明する。

術者等のユーザは、内視鏡システム１の各部を接続して電源をオンした後、入力装置５の観察開始スイッチ（不図示）を操作することにより、観察用の走査を開始させるための指示をコントローラ２５に対して行う。

補正処理部２５ｃは、本体装置３の電源が投入された際に、本体装置３に接続されている内視鏡２のメモリ１６から内視鏡情報を読み込む。そして、補正処理部２５ｃは、内視鏡２のメモリ１６から読み込んだ内視鏡情報と、メモリ２４から読み込んだテーブルデータＴＤと、に基づき、当該内視鏡情報に含まれる内視鏡２の走査幅Ｗａを補正するための補正パラメータを取得する処理を行うとともに、当該取得した補正パラメータを走査制御部２５ｂへ出力する。

具体的には、補正処理部２５ｃは、例えば、図６に示したようなテーブルデータＴＤを参照することにより、メモリ１６から読み込んだ内視鏡情報に含まれる内視鏡２の走査幅Ｗａに対応する補正倍率Ｓａを取得する処理を行うとともに、当該取得した補正倍率Ｓａを走査制御部２５ｂへ出力する。すなわち、このような補正処理部２５ｃの処理によれば、例えば、メモリ１６から読み込んだ内視鏡情報に含まれる走査幅がＷａ２である場合には、当該走査幅Ｗａ２を補正するための補正パラメータとして補正倍率Ｓａ２が取得されるとともに、当該補正倍率Ｓａ２が走査制御部２５ｂへ出力される。

光源制御部２５ａは、入力装置５の観察開始スイッチが操作されたことを検知した際に、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光をこの順番で繰り返し出射させるための制御を光源ユニット２１に対して行う。

走査制御部２５ｂは、補正処理部２５ｃの処理により得られた補正倍率Ｓａを振幅値Ａｘに乗じることにより新たな振幅値ＣＡｘを算出し、当該補正倍率Ｓａを振幅値Ａｙに乗じることにより新たな振幅値ＣＡｙを算出する。そして、走査制御部２５ｂは、入力装置５の観察開始スイッチが操作されたことを検知した際に、振幅値ＣＡｘを具備する駆動信号ＤＡと、振幅値ＣＡｙを具備する駆動信号ＤＢと、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。なお、前述の振幅値ＣＡｘ及びＣＡｙは、例えば、本体装置３の電源がオフされるまで保持される。

すなわち、走査制御部２５ｂは、照明用ファイバ１２により導光された照明光の照射位置を渦巻状の走査経路に沿って変位させるために内視鏡２に供給される駆動信号の振幅値Ａｘ及びＡｙを補正倍率Ｓａに応じて増減することにより、画像生成部２５ｍにより生成されるＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像を当該補正倍率Ｓａに応じて一律に拡縮させる。

画像生成部２５ｍは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に含まれるマッピングテーブルに基づき、検出ユニット２３から順次出力される光検出信号に応じたＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像をそれぞれ生成する。

画像補正部２５ｎは、メモリ２４から読み込んだ補正情報に含まれる拡縮率ＳＲ及びＳＢを用い、画像生成部２５ｍにより生成されたＲ画像をＳＲ倍に拡縮するとともに、画像生成部２５ｍにより生成されたＢ画像をＳＢ倍に拡縮する倍率色収差補正処理を行う。また、画像補正部２５ｎは、前述の倍率色収差補正処理を施したＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像を合成することにより観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置４へ順次出力する。

すなわち、画像補正部２５ｎは、補正倍率Ｓａに応じて一律に拡縮されたＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の間における倍率色収差を補正するための倍率色収差補正処理を行う。また、画像補正部２５ｎは、倍率色収差補正処理として、補正倍率Ｓａに応じて拡縮されたＧ画像の大きさを基準として、当該補正倍率Ｓａに応じて拡縮されたＲ画像及びＢ画像を拡縮する処理を行う。

以上に述べたようなコントローラ２５の動作によれば、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の３色の光を渦巻状の走査経路に沿うように照射して被写体を走査する際の走査幅を、基準走査幅Ｗｔに一致または略一致させることができる。そのため、以上に述べたようなコントローラ２５の動作によれば、アクチュエータ部１５の製造ばらつき及び／または経時劣化等に起因して生じるＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の３色の画像間の大きさのばらつき、すなわち、倍率色収差の過補正及び補正不足の発生要因が除去された状態において、当該３色の画像間の倍率色収差を補正することができる。その結果、本実施形態によれば、走査型内視鏡を用いて取得した画像における倍率色収差を、適切に（過不足なく）補正することができる。

また、本実施形態によれば、例えば、アクチュエータ部１５の製造ばらつき及び／または経時劣化等に起因して生じるＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の３色の画像間の大きさのばらつきに対応するための複数の拡縮率ＳＲ及び複数の拡縮率ＳＢをメモリ２４に格納せずとも、当該３色の画像間の倍率色収差を適切に（過不足なく）補正することができる。その結果、本実施形態によれば、倍率色収差補正処理において用いられる多数のパラメータがメモリ等の記憶媒体に格納されることに起因し、当該記憶媒体の容量が圧迫されてしまうことを防ぐことができる。

なお、本実施形態によれば、例えば、所定の距離Ｌが既知である場合において、当該所定の距離Ｌと内視鏡２の走査幅Ｗａとに基づいて算出される内視鏡２の画角θａ（図７参照）がメモリ１６に格納されるとともに、当該画角θａと当該画角θａを基準画角θｔに合わせて補正するための補正パラメータである補正倍率Ｓｃとの間の対応関係を示すテーブルデータＴＥがメモリ２４に格納されるようにしてもよい。すなわち、このような場合においては、内視鏡２の画角θａが、渦巻状の走査経路の走査範囲を示すパラメータとしてメモリ１６に格納される。なお、基準画角θｔは、アクチュエータ部１５の製造ばらつき及び／または経時劣化が発生していない状態における内視鏡２の画角の基準値として予め設定されているものとする。

また、本実施形態によれば、例えば、内視鏡２の製造時または出荷検査時に用いられるコンピュータ１１１にテーブルデータＴＤが格納されている場合において、内視鏡２の走査幅Ｗａに対応する補正倍率Ｓａがメモリ１６に格納されるようにしてもよい。また、このような場合においては、例えば、走査制御部２５ｂが、メモリ１６から内視鏡情報を読み込むとともに、当該読み込んだ内視鏡情報に含まれる補正倍率Ｓａを用いて振幅値ＣＡｘ及びＣＡｙを算出するようにしてもよい。すなわち、内視鏡２の走査幅Ｗａに対応する補正倍率Ｓａがメモリ１６に格納される場合においては、補正処理部２５ｃの少なくとも一部の機能が走査制御部２５ｂに組み込まれるようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、補正処理部２５ｃの処理により取得された補正倍率Ｓａが、走査制御部２５ｂに対して出力される代わりに、例えば、画像補正部２５ｎに対して出力されるようにしてもよい。また、このような場合においては、例えば、画像補正部２５ｎが、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像をＳａ倍に一律に拡縮した後で、さらに、当該Ｓａ倍に拡縮したＲ画像をＳＲ倍に拡縮するとともに、当該Ｓａ倍に拡縮したＢ画像をＳＢ倍に拡縮するような倍率色収差補正処理を行うようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、例えば、アクチュエータ部１５の中心に対する照明用ファイバ１２の配設位置のずれ方向が既知である場合において、画像補正部２５ｎが、ＳＲ倍に拡縮したＲ画像の画素位置をＧ画像の画素位置に合わせて移動させるとともに、ＳＢ倍に拡縮したＢ画像の画素位置をＧ画像の画素位置に合わせて移動させるような画素位置補正処理をさらに行うようにしてもよい。なお、このような画素位置補正処理を行う場合においては、好ましくは、４〜８方向のずれ方向に応じ、Ｇ画像の画素位置に対するＲ画像の画素位置の相対的な移動量と、当該Ｇ画像の画素位置に対するＢ画像の画素位置の相対的な移動量と、をそれぞれ特定可能なテーブルデータがメモリ２４に格納されていればよい。

一方、本実施形態によれば、ＰＳＤ１０２の受光面ＦＢを走査した際に得られる位置情報に基づいて走査幅Ｗａが算出されるものに限らず、例えば、図８に示すようなテストチャート２０１を走査した際に画像生成部２５ｍにより生成されるＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像に基づいて走査幅Ｗａが取得されるようにしてもよい。図８は、内視鏡の走査幅を取得する際に利用可能なテストチャートの一例を示す図である。

テストチャート２０１の表面には、図８に示すように、中心点Ｑを中心とする複数の円ＣＱが同心円状に描かれている。また、テストチャート２０１の表面には、複数の円ＣＱ各々の直径に対応する走査幅Ｗｋ１、Ｗｋ２、…が記されている。

ここで、テストチャート２０１を用いた作業の具体例について、以下に説明する。なお、以降においては、既述の動作等を適用可能な部分に関する具体的な説明を適宜省略するものとする。また、以降においては、中心点Ｑを中心とする５つの円ＣＱがテストチャート２０１の表面に同心円状に描かれており、当該５つの円ＣＱ各々の直径に対応する５つの走査幅Ｗｋ１〜Ｗｋ５がテストチャート２０１の表面に記されているとともに、当該５つの走査幅Ｗｋ１〜Ｗｋ５がＷｋ１＜Ｗｋ２＜Ｗｋ３＝Ｗｔ＜Ｗｋ４＜Ｗｋ５の関係を満たす場合を例に挙げて説明を行う。

保守作業者は、例えば、内視鏡２の出荷先の施設において、内視鏡システム１の各部が接続されかつ内視鏡システム１の各部の電源が投入されていることを確認した後、内視鏡２（挿入部１１）の先端面ＦＡと、テストチャート２０１の表面と、を所定の距離Ｌだけ離して対向配置する。また、保守作業者は、内視鏡２（挿入部１１）の先端面ＦＡとテストチャート２０１の表面とを対向配置する際に、渦巻状の走査経路の中心点Ａを複数の円ＣＱの中心点Ｑに合わせるための位置合わせを行う。

その後、保守作業者は、例えば、入力装置５の簡易検査スイッチ（不図示）を操作することにより、簡易検査用の走査を開始させるための指示をコントローラ２５に対して行う。

光源制御部２５ａは、入力装置５の簡易検査スイッチが操作されたことを検知した際に、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光をこの順番で繰り返し出射させるための制御を光源ユニット２１に対して行う。また、走査制御部２５ｂは、入力装置５の簡易検査スイッチが操作されたことを検知した際に、既に保持している振幅値ＣＡｘ及びＣＡｙを破棄し、振幅値Ａｘを具備する駆動信号ＤＡと、振幅値Ａｙを具備する駆動信号ＤＢと、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。

そして、以上のような光源制御部２５ａ及び走査制御部２５ｂの制御に応じ、内視鏡２（挿入部１１）の先端面ＦＡを経て出射されるＲ光、Ｇ光及びＢ光の３色の光によりテストチャート２０１の表面に描かれた複数の円ＣＱが走査され、当該３色の光の戻り光に応じた光検出信号が検出ユニット２３から順次出力される。

一方、画像処理部２５ｄは、入力装置５の簡易検査スイッチが操作されたことを検知した際に、画像生成部２５ｍにおいて生成されたＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像を合成することにより簡易検査用の検査画像を生成し、当該生成した検査画像を表示装置４へ順次出力するための動作を行う。

そして、以上のような画像処理部２５ｄの動作によれば、補正倍率Ｓａ、拡縮率ＳＲ及び拡縮率ＳＢに応じて拡縮される前の画像が検査画像として表示装置４に表示される。また、以上のような画像処理部２５ｄの動作によれば、例えば、本体装置３に接続されている内視鏡２の走査幅が基準走査幅Ｗｔ未満になっている場合には、走査幅Ｗｋ３〜Ｗｋ５に対応する３つの円ＣＱを含まないような検査画像が表示装置４に表示される。また、以上のような画像処理部２５ｄの動作によれば、例えば、本体装置３に接続されている内視鏡２の走査幅が基準走査幅Ｗｔ以上になっている場合には、走査幅Ｗｋ１〜Ｗｋ３に対応する３つの円ＣＱを少なくとも含むような検査画像が表示装置４に表示される。

保守作業者は、表示装置４に表示される検査画像を目視で確認することにより、当該検査画像に含まれる最も外側の円ＣＱＤに対応する走査幅Ｗｋｄ（ｄ＝１、２、３、４または５）を特定する。また、保守作業者は、表示装置４に表示される検査画像を目視で確認することにより、当該検査画像の最外部が円ＣＱＤからどれだけ離れているかを概算で算出して概算補正値Ｃｄを取得する。その後、保守作業者は、走査幅Ｗｋｄに概算補正値Ｃｄを加えることにより内視鏡２の（おおよその）走査幅Ｗａを算出するとともに、当該算出した走査幅Ｗａをコントローラ２５に入力するための操作を入力装置５において行う。

そして、以上に述べたようなテストチャート２０１を用いた作業によれば、入力装置５の操作に応じて入力された走査幅Ｗａに対応する補正倍率Ｓａを取得するための処理が補正処理部２５ｃにおいて行われ、当該補正倍率Ｓａに応じた新たな振幅値ＣＡｘ及びＣＡｙを算出するための処理が走査制御部２５ｂにおいて行われるとともに、当該振幅値ＣＡｘを具備する駆動信号ＤＡと、当該振幅値ＣＡｙを具備する駆動信号ＤＢと、がドライバユニット２２から出力される。従って、テストチャート２０１を用いた作業を経て走査幅Ｗａを取得した場合においても、検査冶具１０１を用いた作業を経て走査幅Ｗａを取得した場合と略同様の作用効果を発揮することができる。

一方、本実施形態の本体装置３の構成を適宜変形することにより、被写体の光学像を得る対物光学系と、当該被写体の光学像を撮像するＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子と、を具備する内視鏡に適合させるようにしてもよい。

具体的には、例えば、内視鏡の撮像素子で撮像された被写体の光学像に応じたＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の３つの画像が画像生成部２５ｍにおいて生成され、当該３つの画像を拡縮して所定の基準サイズに一致させるための処理が補正処理部２５ｃにおいて行われ、当該所定の基準サイズに拡縮された当該３つの画像間における倍率色収差を補正するための倍率色収差補正処理が画像補正部２５ｎにおいて行われるようにしてもよい。

なお、本発明は、上述した各実施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。

１ 内視鏡システム
２ 走査型内視鏡
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
１５ アクチュエータ部
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 補正処理部
２５ｄ 画像処理部
２５ｍ 画像生成部
２５ｎ 画像補正部
１０１ 検査冶具
１０２ 位置検出素子
２０１ テストチャート

日本国特許第５４９０３３１号公報

Claims (6)

1. 被写体に照射する照明光の照射位置を変位させることにより前記被写体を走査することが可能な走査型内視鏡と併用される内視鏡プロセッサであって、
   前記被写体に照射された前記照明光の戻り光に応じた複数色の画像をそれぞれ生成するように構成された画像生成部と、
   前記走査型内視鏡の走査幅または画角を基準値に合わせて補正するための補正倍率を取得する処理を行うように構成された補正処理部と、
   前記補正倍率に応じて一律に拡縮された前記複数色の画像間における倍率色収差を補正するための倍率色収差補正処理を行うように構成された画像補正部と、
   を有することを特徴とする内視鏡プロセッサ。
2. 前記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ために前記走査型内視鏡に供給される駆動信号の振幅値を前記補正倍率に応じて増減することにより、前記画像生成部により生成される前記複数色の画像を前記補正倍率に応じて一律に拡縮させることができるように構成された走査制御部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡プロセッサ。
3. 前記画像補正部は、前記画像生成部により生成された前記複数色の画像を前記補正倍率に応じて一律に拡縮した後で、前記倍率色収差補正処理を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡プロセッサ。
4. 前記走査型内視鏡の走査幅は、前記被写体として位置検出素子を走査した際に得られる前記照明光の照射位置を示す位置情報に基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡プロセッサ。
5. 前記走査型内視鏡の走査幅は、前記被写体として所定のテストチャートを走査した際に前記画像生成部により生成される前記複数色の画像に基づいて取得される
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡プロセッサ。
6. 前記画像補正部は、前記倍率色収差補正処理として、前記補正倍率に応じて拡縮された所定の色の画像の大きさを基準として、前記補正倍率に応じて拡縮された前記所定の色の画像以外の画像を拡縮する処理を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡プロセッサ。

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