光ファイバスキャン装置
【課題】光ファイバスキャン装置を体内等に挿入しているときでも、キャリブレーションを実施可能にする。
【解決手段】内視鏡装置のスコープ内部に、光ファイバ１２を挿入する。光ファイバ１２のファイバ先端部１２Ａを、渦巻状の一定の経路に沿うように変位させる。内蔵チャート部材２０を、ファイバ先端部１２Ａの前方に配置するようにスコープ内部に取り付ける。内蔵チャート部材２０は、前方側から見ると、光ファイバ１２を取り巻くように設けられた円環外側部２１と、光ファイバ１２に一致又は近接する位置に配置される十字中心部２２とを備える。一定の経路に沿うように変位されたファイバ先端部１２Ａから出射された光は、一部が内蔵チャート部材２０に照射され、その戻り光は、光ファイバ１２に入射される。内蔵チャート部材２０からの戻り光の画像に基づき、キャリブレーションを実施する。
【解決手段】内視鏡装置のスコープ内部に、光ファイバ１２を挿入する。光ファイバ１２のファイバ先端部１２Ａを、渦巻状の一定の経路に沿うように変位させる。内蔵チャート部材２０を、ファイバ先端部１２Ａの前方に配置するようにスコープ内部に取り付ける。内蔵チャート部材２０は、前方側から見ると、光ファイバ１２を取り巻くように設けられた円環外側部２１と、光ファイバ１２に一致又は近接する位置に配置される十字中心部２２とを備える。一定の経路に沿うように変位されたファイバ先端部１２Ａから出射された光は、一部が内蔵チャート部材２０に照射され、その戻り光は、光ファイバ１２に入射される。内蔵チャート部材２０からの戻り光の画像に基づき、キャリブレーションを実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを変位させながら、観察対象物をスキャンする光ファイバスキャン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ先端部を変位させながら照明光を照射させつつ、観察対象物をスキャンする光ファイバスキャン装置が知られている。この装置において、ファイバ先端部は、例えば先端近傍に取り付けられたアクチュエータによって変位される。アクチュエータの駆動は、ファイバ先端部の変位が例えば真円渦巻状となるように制御される。しかし、アクチュエータが設定通りに駆動されても、その取付誤差や環境温度等の種々の要因により、ファイバ先端部は、設定通りの経路に沿って変位されないことがある。
【０００３】
そのため、光ファイバスキャン装置では、光ファイバが真円渦巻状に変位するように、例えば使用前にキャリブレーションが行われるのが一般的である。従来、キャリブレーションは、チャートを撮影し、撮影されたチャート画像の形状に応じて、アクチュエータの駆動を補正することによって行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１６５３６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のキャリブレーション方法では、専用のチャートを用意し人手によりファイバ前方に配置させる必要があったため、その作業性が良好ではない。また、ファイバスキャン装置が、例えば内視鏡に適用される場合には、体内に挿入されるため、使用中にキャリブレーションを行うことができないという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、専用のチャートを用意せず、また体内等で使用されているときであっても、キャリブレーションを行うことが可能な光ファイバスキャン装置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】
本発明に係る光ファイバスキャン装置は、スコープ部と、スコープ部内部に挿入され、かつ観察対象物に照射されるための照射光を先端から出射する光ファイバと、光ファイバの先端を変位させる駆動手段と、光ファイバの先端を、観察対象物を走査させるために一定の経路に沿うように変位させたときの観察対象物からの戻り光により、１フレームの観察画像を生成する画像生成手段と、光ファイバの前方に配置され、かつ、一定の経路のうちの一部に変位された光ファイバからの照射光によって照射されるように、スコープ部に取り付けられるチャート部材と、チャート部材からの戻り光に基づいて、光ファイバスキャン装置に対してキャリブレーションを行う較正手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
例えば、一定の経路で変位した光ファイバの先端が、一定の領域内に配置されたときに、観察対象物に照射光が照射され、得られた観察対象物からの戻り光により上記１フレームの観察画像が生成される。このとき、チャート部材の少なくとも一部は、上記ファイバの先端が一定の領域の外側に変位されているとき、照射光によって照射されることが好ましい。チャート部材は、例えば、前方側から見ると、光ファイバを取り巻くように設けられた外側部を有する。また、外側部は、環状であることが好ましい。また、チャート部材は、前方側から見ると、駆動手段により駆動されないときの光ファイバに一致し、又は近接する位置に配置される中心部を備えることが好ましい。
【０００９】
例えば、光ファイバの先端部が、上記した一定の経路に沿うように変位される間、照射光の戻り光は所定のサンプリングレートでサンプリングされて画素信号が生成される。ここで、一定の経路のうち少なくとも一部は、他の部分に比べて画素信号をサンプリングするためのサンプリング点が相対的に密となっている。チャート部材の少なくとも一部は、サンプリング点が相対的に密である部分に配置された光ファイバからの照射光によって照射されることが好ましい。
【００１０】
チャート部材の戻り光から生成される画素信号は、観察対象物の戻り光から生成される画素信号と分離されることが好ましい。この場合、例えば、チャート部材からの戻り光は、観察対象物からの戻り光よりも高強度となるようにされる。そして、出力値が相対的に大きい画素信号をチャート部材の戻り光から生成される画素信号とするとともに、出力値が相対的に小さい画素信号を観察対象物の戻り光から生成される画素信号として分離することが好ましい。
【００１１】
チャート部材からの戻り光は、観察対象物からの戻り光と異なる波長にされても良い。このとき、チャート部材からの戻り光は、光学部材によって観察対象物からの戻り光と分離されることが好ましい。そして、観察画像は、第１の受光素子によって受光された観察対象物からの戻り光によって生成されるとともに、上記キャリブレーションは、第２の受光素子によって受光されたチャート部材からの戻り光によって行われることが好ましい。
【００１２】
チャート部材からの戻り光は、上記光ファイバの先端から入射されて基端から出射されることが好ましい。光ファイバスキャン装置は、観察対象物からの戻り光を、上記光ファイバに入射させても良いが、光ファイバとは別に観察対象物からの戻り光が入射されるイメージファイバを備えていても良い。画像生成手段は、光ファイバから導かれた光、又はイメージファイバによって導かれた光によって観察画像を生成する。
【００１３】
例えば、チャート部材は照射光を反射してその反射光を戻り光とし、又は照射光によって励起され、蛍光を戻り光として発する。また、光ファイバ先端は、例えば、渦巻状の経路に沿って変位される。また、較正手段は、光ファイバの変位を補正することにより、キャリブレーションを行うことが好ましい。
【００１４】
光ファイバスキャン装置は、チャート部材からの戻り光に基づいてチャート画像を生成し、チャート画像が基準チャート画像に一致しない場合にキャリブレーションを行うことが好ましい。
【００１５】
光ファイバスキャン装置は、光ファイバの先端を標準経路に沿って変位させたときに、チャート部材からの戻り光によって得られる基準チャート画像に関するデータを保存するメモリを備えることが好ましい。この場合、光ファイバスキャン装置は、基準チャート画像に関するデータと、チャート部材の戻り光から得られるチャート画像に関するデータとを比較して、チャート画像の形状が、基準チャート画像の形状に一致するように、キャリブレーションを行う。
【００１６】
本発明に係る第２の光ファイバスキャン装置は、スコープ部と、スコープ部内部に挿入され、かつ観察対象物に照射されるための照射光を先端から出射する光ファイバと、光ファイバの先端を変位させる駆動手段と、光ファイバの先端を、観察対象物を走査させるために一定の経路に沿うように変位させたときの観察対象物からの戻り光により、１フレームの観察画像を生成する画像生成手段と、光ファイバの前方に配置され、かつ、一定の経路のうちの一部に変位された光ファイバからの照射光によって照射されるように、スコープ部に取り付けられるチャート部材と、チャート部材からの戻り光に基づいて、チャート部材に関する画像データを取得するチャートデータ生成手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、専用のチャートを用意せずに、また、光ファイバスキャン装置を体内等に挿入しているときでも、キャリブレーションを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態における内視鏡装置の全体図を示したブロック図である。
【図２】スコープ先端部の内部を示した模式的な断面図である。
【図３】アクチュエータを駆動させるための駆動信号の波形を示したグラフである。
【図４】ファイバ先端部の変位経路を示した模式図である。
【図５】１フレーム期間において、蛍光受光素子で受光された蛍光の強度と時間経過の関係を示すグラフである。
【図６】十字中心部が走査される様子を示す模式図である。
【図７】走査期間開始直後における、蛍光受光素子で受光された蛍光の強度と時間経過の関係を示すグラフである。
【図８】観察画像生成ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】蛍光画像と、蛍光画像が観察画像と内蔵チャート画像に分離されたときの様子を示す模式図である。
【図１０】基準チャート取得ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】外部チャートを示す平面図である。
【図１２】基準チャート画像が得られる過程を示す模式図である。
【図１３】外部チャート画像に歪みが見られる場合の基準チャート画像が得られる過程を示す模式図である。
【図１４】内蔵チャート部材が楕円である場合に得られる、基準チャート取得用蛍光画像と基準チャート画像である。
【図１５】内蔵チャート部材が偏心する場合に得られる、基準チャート取得用蛍光画像と基準チャート画像である。
【図１６】第２の実施形態における内視鏡装置の全体図を示したブロック図である。
【図１７】第３の実施形態における内視鏡装置の全体図を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態では、本発明に係る光ファイバスキャン装置が内視鏡装置に適用された例である。
【００２０】
図１に示すように、内視鏡装置は、スコープ１０とプロセッサ３０とを備え、スコープ１０の内部には、光ファイバ１２が挿入されている。光ファイバ１２は、その先端（ファイバ先端部１２Ａ）がスコープ１０の先端（スコープ先端部１０Ａ）に配置されるとともに、基端部１２Ｂがプロセッサ３０に接続される。光ファイバ１２は、シングルモード型の走査型光ファイバである。
【００２１】
プロセッサ３０には、集光レンズ３１、レーザー光源３２、レーザー駆動部３３、及びフィルタ３４が設けられる。レーザー光源３２は、レーザー駆動部３３によって駆動されて、励起光の光線を発光する。励起光は、例えば紫外線等の特定波長の光から成り、観察対象物ＯＢを励起させて、観察対象物ＯＢから蛍光を発光させる。蛍光は、励起光よりも長波長側の光であって、励起光と波長が異なる。フィルタ３４は、励起光を反射し、蛍光を透過するダイクロックミラー等である。
【００２２】
レーザー光源３２が発した励起光は、フィルタ３４で反射され、集光レンズ３１を介して、光ファイバ１２の基端部１２Ｂに入射される。励起光は、光ファイバ１２内部を伝送して、ファイバ先端部１２Ａのコア端面から出射する。コア端面から出射した励起光は、共焦点光学系１４、カバーレンズ１５を介して、観察対象物ＯＢに照射される。なお、本実施形態では、共焦点観察が実施されるので、観察対象物ＯＢはカバーレンズ１５に接する状態で観察される。
【００２３】
スコープ先端部１０Ａの内部には、内蔵チャート部材２０が設けられる。ファイバ先端部１２Ａから出射した励起光は、内蔵チャート部材２０にも照射される。内蔵チャート部材２０は、蛍光体で構成されており、励起光が照射されることにより励起して蛍光を発する。内蔵チャート部材２０は、励起光から蛍光への変換効率の高い材料で形成される。
【００２４】
光ファイバ１２の先端部１２Ａ近傍には、ファイバ先端部１２Ａを振動・変位させるためのアクチュエータ１３が取り付けられる。アクチュエータ１３は、プロセッサ３０に設けられたファイバ駆動部４１によって駆動される。ファイバ駆動部４１は、波形生成処理部４２で生成された信号波形を有する駆動信号に基づいてアクチュエータ１３を駆動させる。下記で詳述するように、ファイバ先端部１２Ａは、アクチュエータ１３によって、１フレーム期間において、渦巻状の経路（一定の経路）に沿って変位される。
【００２５】
観察対象物ＯＢや内蔵チャート部材２０から発せられた蛍光（戻り光）は、ファイバ先端部１２Ａに入射されて、光ファイバ１２の基端部１２Ｂまで伝送される。蛍光は、基端部１２Ｂから出射し、集光レンズ３１で集光されかつフィルタ３４を透過して、プロセッサ３０内部の蛍光受光素子３５に受光される。蛍光受光素子３５は、例えば光電子増倍管（ＰＭＴ）である。蛍光受光素子３５は、所定の微小期間で受光した蛍光の強度に応じた画素信号を生成する。画素信号の生成は、１フレーム期間において繰り返される。
【００２６】
蛍光受光素子３５で得られた画素信号は、アンプ３６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３７によってデジタル画素信号に変換され画像生成部３８に送られる。画像生成部３８では、１フレーム期間中に順次送られる画素信号と励起光の走査位置とのマッピングにより、各画素信号の画素位置が特定される。そして、画素信号は、１フレームの画像を生成するように配列され、蛍光画像ＦＩ（図９参照）として一時的に画像メモリ４０に格納される。なお、励起光の走査位置は、ファイバ駆動部４１から出力される駆動信号に基づいて推定されたものである。
【００２７】
図９に示すように蛍光画像ＦＩは、観察対象物ＯＢからの蛍光によって得られる観察画像ＯＩと、内蔵チャート部材２０からの蛍光によって得られる内蔵チャート画像ＣＩとを含む。後述するように、これら観察画像ＯＩ及び内蔵チャート画像ＣＩは分離され、観察画像ＯＩは、エンコーダ３９を介してモニタ５０に出力される。また、内蔵チャート画像ＣＩは、キャリブレーション用の画像として使用される。
【００２８】
プロセッサ３０には、タイミングコントローラ４５及びコントローラ４６が設けられる。タイミングコントローラ４５は、レーザー駆動部３３、ファイバ駆動部４１に対して同期信号を出力し、ファイバ先端部１２Ａの振動と発光タイミングを同期させる。また、タイミングコントローラ４５は、クロックパルス信号（駆動信号）を蛍光受光素子３５へ出力し、蛍光受光素子３５における画素信号の生成タイミングを制御する。コントローラ４６は、プロセッサ３０全体の駆動を制御するための回路であって、タイミングコントローラ４５等に対して駆動信号を出力する。
【００２９】
次に、図２を用いて、スコープ先端部の構造についてさらに詳細に説明する。スコープ先端部１０Ａは、各部材を内部に収納する円筒状のハウジング１８を備える。スコープ先端部１０Ａにおいて、ファイバ先端部１２Ａの前方には、ハウジング１８の内周面に保持される共焦点光学系１４が配置される。共焦点光学系１４の前方には、さらにハウジング１８の端部を塞ぐようにカバーレンズ１５が配置される。
【００３０】
ファイバ先端部１２Ａのコア端面は、共焦点光学系１４によって、カバーレンズ１５に接するように配置される観察対象物ＯＢと共焦点の関係とされる。すなわち、コア端面から射出された励起光が観察対象物ＯＢで焦点を結び、そこから発せられた蛍光がファイバ先端部１２Ａのコア端面で焦点を結ぶことになる。
【００３１】
アクチュエータ１３は、ピエゾ素子によるチューブ型アクチュエータであり、ファイバ先端部１２Ａを二次元的に共振させる。アクチュエータ１３には、Ｘ方向の共振、Ｙ方向の共振を行うための圧電素子が設けられる。なお、Ｘ方向及びＹ方向はそれぞれ、光ファイバ１２が屈曲していないときの光ファイバ１２の軸方向（Ｚ方向）に垂直な方向であって、かつ互いに垂直である。アクチュエータ１３は、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って所定の共振モードでファイバ先端部１２Ａを振動させる。
【００３２】
内蔵チャート部材２０は、ハウジング１８内部において、光ファイバ１２からの光線が照射されるように、ファイバ先端部１２Ａより前方に配置される。内蔵チャート部材２０は、円環状の円環外側部２１と、十字状の十字中心部２２から成る。円環外側部２１は、ハウジング１８の内周面に固定され、前方側から見ると、光ファイバ１２を取り巻くように設けられる。これにより、円環外側部２１は、被写体観察のための励起光の光路上に設けられず、励起光による被写体観察を阻害することはない。
【００３３】
十字中心部２２は、カバーレンズ１５の背面中心に取り付けられ、前方側から見ると、屈曲していない（すなわち、アクチュエータ１３により駆動されていないときの）光ファイバ１２に一致する位置、又は近接する位置に配置される。これにより、十字中心部２２は、被写体観察のための励起光の光路上に設けられるが、後述するように、サンプリング点Ｓが密である部分に対応して設けられるため、実質的に被写体観察を阻害することはない。なお、十字中心部２２は、例えば蒸着によりレンズ１５上に取り付けられる。
【００３４】
円環外側部２１に受光される励起光は、振幅幅が大きくＺ方向に対し傾斜したファイバ先端部１２Ａから出射される光である。そのため、ファイバ先端部１２Ａに対向する円環外側部２１の受光面２１Ａは、Ｚ方向に対して傾斜しており、これにより、ファイバ先端部１２Ａから出射される光は、受光面２１Ａに略垂直に受光される。
【００３５】
また、円環外側部２１には遮光部材２４が取り付けられている。遮光部材２４は、円環外側部２１の受光面２１Ａ以外の露出する部分を被覆し、かつ、受光面２１Ａに向かう光路を取り囲むように設けられる。これにより、円環外側部２１から発せられた蛍光が散乱することが防止される。
【００３６】
アクチュエータの圧電素子を駆動させるための駆動信号の信号波形を図３に示す。図３には、Ｘ方向共振用の圧電素子に入力される、１フレーム期間における駆動信号の信号波形を示す。１フレーム期間では、まず、ファイバ先端部を渦巻状に駆動させるための走査期間が開始される。走査期間では、下記式（１）で示されるような波形の駆動信号が圧電素子に入力される。
【００３７】
なお、式（１）で示される駆動信号の波形は、理想的な標準波形であって、通常後述するキャリブレーション等によって補正されている。また、Ｙ方向共振用の圧電素子に入力される駆動信号の波形は、図３と同様であるが、走査期間における信号波形の標準波形は式（２）で示される。
【００３８】
ｘ=tsin(wt）・・・・（１）
ｙ=tcos(wt）・・・・（２）
式（１）、（２）において、ｘ、ｙはそれぞれＸ、Ｙ方向の位置、ｔは時間、ｗは振動数である。
【００３９】
これら式（１）（２）から明らかなように、ファイバ先端部は、走査期間において、基準位置ＳＰを中心に振動され、基準位置ＳＰにある状態から、振幅幅を徐々にＸ方向、Ｙ方向に大きくすることにより、渦巻状の一定の経路ＣＰに沿って変位していく（図４参照）。経路ＣＰは理想的には略円形の渦巻状になるが、アクチュエータの取付誤差や環境温度等によって、経路ＣＰは歪んで、例えば楕円形の渦巻状になることがある。なお、基準位置ＳＰは、通常、光ファイバが屈曲しないときに、ファイバ先端部が配置される位置である。また、渦巻きの巻き回数は、図３、４の例では１０巻き程度であるが、通常はさらに多い。
【００４０】
図２、４から明らかなように、ファイバ先端部１２Ａは、振幅幅が小さく、一定領域ＣＲ内部に配置されるときは、励起光は、共焦点光学系１４、カバーレンズ１５を介して、観察対象物ＯＢに照射される。この間、観察対象物ＯＢは、略円形（又は楕円形）の渦巻状に走査され、画像生成部３８（図１参照）では略円形（又は楕円形）の観察画像ＯＩ（図９参照）が生成される。なお、一定領域ＣＲは、基準位置ＳＰを中心とし、前方から見ると略円形（又は楕円形）の領域である。
【００４１】
一方、Ｘ方向、Ｙ方向の振幅幅が相対的に大きくなり、ファイバ先端部１２Ａが、一定領域ＣＲの外側に配置されると、励起光は、ファイバ先端部１２Ａから観察対象物ＯＢに向かう光路から外れ、内蔵チャート部材２０の円環外側部２１に入射される。また、ファイバ先端部１２Ａが、一定領域ＣＲの略中心である基準位置ＳＰ又は基準位置ＳＰ近傍にあるとき、励起光は、観察対象物ＯＢを照射せず、内蔵チャート部材２０の十字中心部２２に入射される。
【００４２】
すなわち、渦巻状の一定の経路ＣＰのうちの一部に配置されたファイバ先端部１２Ａから出射された励起光は、内蔵チャート部材２０に照射される。そのため、走査期間では、内蔵チャート部材２０からの蛍光によっても画像が形成され、蛍光画像ＦＩには、内蔵チャート部材２０の画像である内蔵チャート画像ＣＩ（図９参照）も含まれる。
【００４３】
なお、走査期間では、一定のサンプリングレートで画素信号がサンプリング（生成）される。そのため、一定の経路ＣＰにおいて、画素信号をサンプリングする位置であるサンプリング点Ｓは、ファイバ先端部１２ＡのＸ方向、Ｙ方向の振幅幅が小さい間は密であるが、大きくなるに従って徐々に疎になっていく。すなわち、十字中心部２２は、サンプリング点Ｓが相対的に密になった経路ＣＰ上に配置された、ファイバ先端部１２Ａからの励起光によって照射される。
【００４４】
駆動信号は、図３に示すように、ファイバ先端部１２Ａの振幅幅が所定の大きさに達すると、走査期間から制動期間に移行される。制動期間では、ファイバ先端部１２Ａは、ブレーキング動作により振動が停止され、基準位置ＳＰに戻される。
【００４５】
図５は、１フレーム期間において、蛍光受光素子で受光された蛍光の出力電圧（強度）と時間経過の関係を示すグラフである。走査期間では、観察対象物ＯＢからの蛍光と、内蔵チャート部材２０からの蛍光が受光される。ここで、観察対象物ＯＢからの蛍光は、比較的弱い強度を有する。一方、内蔵チャート部材２０は、上記したように光変換効率が高いため、内蔵チャート部材２０から発せされる蛍光は、コンスタントで、かつその発光強度が観察対象物ＯＢからの蛍光よりも十分に大きい。
【００４６】
そのため図５に示すように、走査期間の開始直後や、走査期間の後半では、光ファイバからの光が内蔵チャート部材に照射され、画素信号の強度が大きくなる。ただし、光ファイバからの光は、渦巻状に走査される一方、走査期間の開始直後に走査される内蔵チャート部材（十字中心部２２）は十字状を呈するため、走査期間の開始直後では、図６に示すように、内蔵チャート部材への走査と、観察対象物への走査が繰り返される。したがって、画素信号の強度も、同様に、図７に示すように、高強度と低強度が繰り返される。
【００４７】
そして、各サンプルタイミングで得られた画素信号は、その強度が大きいと、内蔵チャート画像ＣＩ（図９参照）の画素信号と判定できる一方、強度が相対的に小さいと観察画像ＯＩ（図９参照）の画素信号であると判定できる。なお、図５から明らかなように、制動期間でも、蛍光受光素子３５は画素信号を生成するが、その画素信号は画像形成には使用されない。
【００４８】
次に、図８を用いて、観察画像生成ルーチンを説明する。観察画像生成ルーチンは、スコープが体内に挿入され、観察画像が生成されるためのルーチンである。なお、本ルーチンでは、説明の簡素化のために、ステップＳ１００〜Ｓ１０５が時系列的に順に進行する例を説明するが、これらは時系列的に進行する必要はなく、例えばステップＳ１００とＳ１０１が同時に進行しても良い。また、１フレームの画像が生成される毎にキャリブレーションが実施される場合について説明するが、キャリブレーションは数フレームの画像が生成される毎に実施されて良いし、所定時間毎に実施されても良い。
【００４９】
本ルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、走査期間で画素信号がサンプリングされ、１フレーム分の蛍光画像ＦＩ（図９参照）が生成される。このとき、ファイバ先端部１２Ａは、初期状態では、後述するようにステップＳ２０４で取得された基準補正波形を有する駆動信号で駆動される。一方、ステップＳ１０５でキャリブレーションされた後は、そのキャリブレーションで生成された信号波形を有する駆動信号で駆動される。ただし、初期状態では、式（１）（２）で示した標準波形の駆動信号で駆動されても良い。なお、蛍光画像ＦＩには、上記したように観察画像ＯＩと内蔵チャート画像ＣＩが映り込んでいる。
【００５０】
次いで、ステップＳ１０１では、図９に示すように、蛍光画像ＦＩが観察画像ＯＩと内蔵チャート画像ＣＩに分離される。具体的には、蛍光画像ＦＩの各画素信号の出力値が、閾値より大きいか否かが判定される。そして、図５を参照して説明したように、出力値が閾値以上の画素信号は、内蔵チャート画像ＣＩの画素信号とされるとともに、出力値が閾値より小さい画素信号は、観察画像ＯＩの画素信号とされる。
【００５１】
内蔵チャート画像ＣＩは、図９に示すように、円環外側部２１を映した円環画像ＤＩと、十字中心部２２を映した中心画像ＥＩから成る。一方、観察画像ＯＩは、観察対象物ＯＢを撮影した画像であるが、蛍光画像ＦＩから内蔵チャート画像ＣＩが取り除かれた画像であるため、観察画像ＯＩの中央は画素信号が欠落した画素欠落部分ＭＩとなる。
【００５２】
ステップＳ１０２では、観察画像ＯＩにおける画素欠落部分ＭＩの画素信号が、画素補間によって周辺画素の画素信号から生成される。上記したように、観察画像ＯＩの中央はサンプリング点Ｓ（図４参照）が密である部分に対応するため、画素補間によって画素信号を生成しても、画質低下がもたらされることはほとんどない。そして、画素欠落部分ＭＩの画素信号が補間によって得られた観察画像ＯＩは、ステップＳ１０３においてモニタ５０に出力される。
【００５３】
ステップＳ１０４では、内蔵チャート画像ＣＩが、コントローラ４６内のＲＯＭに予め保存された基準チャート画像とマッチングされる。ここで、基準チャート画像とは、後述する基準チャート取得ルーチンにより、ファイバ先端部１２Ａの変位経路が、適切な経路である標準経路を辿っているときに生成された内蔵チャート画像である。すなわち、基準チャート画像は、内蔵チャート部材２０の形状を歪みなく真に表したものである。
【００５４】
ステップＳ１０４におけるマッチングの結果、内蔵チャート画像ＣＩが、基準チャート画像に一致していると判定されると、走査期間におけるファイバ先端部１２Ａの変位経路が、適切な経路を辿っているとして、ステップＳ１００に戻る。すなわち、キャリブレーションされることなく、ステップＳ１００にて次のフレームの画像生成が開始される。
【００５５】
一方、ステップＳ１０４において、内蔵チャート画像ＣＩが、基準チャート画像に一致していないと判定されると、ステップＳ１０５に進み、キャリブレーションが実施される。すなわち、ステップＳ１０１で得られた内蔵チャート画像ＣＩの形状が、基準チャート画像の形状に一致するように、駆動信号の信号波形が補正される。そして、キャリブレーション後、ステップＳ１００に戻って次のフレームの画像が生成される。
【００５６】
本実施形態において、ステップＳ１０４におけるマッチングは、例えば、２値化された内蔵チャート画像ＣＩと基準チャート画像の円環画像ＤＩが楕円又は円であるとして行われる。そして、例えば、円環画像ＤＩの長軸長さ、短軸長さ及び傾き、並びに円環画像ＤＩの中心画像ＥＩに対する位置等のパラメータが実質的に互いに一致しているかどうかにより判定される。また、ステップＳ１０５にて行われるキャリブレーションは、これらパラメータの差が無くなるように、信号波形の振幅、位相、及びｘ、ｙ切片等が調整されて行われる。ただし、これらマッチングやキャリブレーションは、一例であって、これらに限定されるわけではなく、他の公知の方法で実施することが可能である。
【００５７】
次に、図１０を用いて、基準チャート画像を得るための基準チャート取得ルーチンを説明する。なお、本ルーチンは、製品出荷前や出荷後の定期メンテナンス時等に実施されるものである。
【００５８】
本ルーチンでは開始前に、まず、図１１に示すような紙等から成る例えばアルファベット“Ａ”が記されたチャート（以下、外部チャート５１とする）が用意される。そして、その外部チャート５１が観察対象物ＯＢとして、スコープ先端部１０Ａの前方に置かれた状態で、例えばプロセッサの所定のスイッチ等が入力されることにより、本ルーチンは開始される。
【００５９】
本ルーチンでは、まずステップＳ２００において、ファイバ先端部１２Ａが１フレーム期間にわたって駆動され、１フレームの蛍光画像が生成される。このとき、ファイバ先端部１２Ａは、初期状態では、式（１）（２）で示した標準波形の駆動信号で駆動される。一方、ステップＳ２０３で駆動信号の波形が補正された後は、その補正された波形を有する駆動信号で駆動される。
【００６０】
なお、ステップＳ２００で得られた蛍光画像は、スコープ先端部の前方に置かれた外部チャート５１の画像（外部チャート画像ＧＩ）と、内蔵チャート部材２０の画像（内蔵チャート画像ＣＩ）から成る基準チャート取得用蛍光画像ＳＩである（図１２参照）。
【００６１】
ステップＳ２０１では、ステップＳ１０１と同様の方法で、基準チャート取得用蛍光画像ＳＩが、外部チャート画像ＧＩと、内蔵チャート画像ＣＩに分離される。すなわち、画素信号の出力値が閾値より大きいと内蔵チャート画像ＣＩの画素信号に、閾値以下であると外部チャート画像ＧＩの画素信号とされ、基準チャート取得用蛍光画像ＳＩが分離される。
【００６２】
ステップＳ２０２では、外部チャート画像ＧＩに歪みがあるかどうかが判定される。外部チャート画像ＧＩに歪みがあるかどうかの判定は、図１２に示すように、外部チャート画像ＧＩの形状が、基準外部チャート画像ＨＩの形状に一致するかどうかで判定される。ここで、一致すると判定された場合ステップＳ２０４に進む一方、一致しないと判定された場合ステップＳ２０３に進む。
【００６３】
なお、外部チャート画像ＧＩと基準外部チャート画像ＨＩとが一致するかどうかは、例えば、２値化された外部チャート画像ＧＩと基準外部チャート画像ＨＩにおける、アルファベット“Ａ”同士が一致するかどうかによって判断される。アルファベット“Ａ”同士が一致するかどうかの判断は、公知のマッチングにより行われる。ただし、十字中心部２２による画素欠落部ＭＩが、アルファベット“Ａ”に重なる場合には、本ルーチンでも、画素補間により画素欠落部ＭＩの画素信号が生成される。
【００６４】
また、基準外部チャート画像ＨＩとは、予めコントローラ４６のＲＯＭに保存さている外部チャート５１についての歪みのない画像である。そのため、図１２に示すように、外部チャート画像ＧＩの形状が基準外部チャート画像ＨＩの形状に一致していると、外部チャート画像ＧＩにも歪みがないことになる。すなわち、ファイバ先端部１２Ａは、観察画像に歪みを生じさせない適切な経路（標準経路）に沿って変位していることになる。したがって、ステップＳ２０１で基準チャート取得用蛍光画像ＳＩから得られる内蔵チャート画像ＣＩも、ファイバ先端部１２Ａが適切な標準経路に沿って変位したときに生成されたものであり、内蔵チャート部材２０の形状を歪みなく真に表わしたものとなる。
【００６５】
そのため、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０１で得られた内蔵チャート画像ＣＩが、基準チャート画像としてＲＯＭに記憶される。また、その内蔵チャート画像ＣＩを生成したときのファイバ先端部１２Ａの駆動信号の信号波形が、基準補正波形としてＲＯＭに記憶され、本ルーチンを終了する。基準チャート画像や基準補正波形は、上記したように、画像形成ルーチンで使用される。
【００６６】
一方、外部チャート画像ＧＩの形状が、図１３に示すように歪んでおり、基準外部チャート画像ＨＩの形状に一致しない場合、ファイバ先端部１２Ａは適切な基準経路に沿って変位していないことなる。そのため、ステップＳ２０３においてファイバ先端部の駆動信号の波形を補正して、ステップＳ２００に戻る。そして、外部チャート画像ＧＩが基準外部チャート画像ＨＩに一致するまでステップＳ２００〜Ｓ２０３が繰り返される。
【００６７】
駆動信号の波形の補正は、例えば、２値化された外部チャート画像ＧＩと基準外部チャート画像ＨＩについての縦横比率、傾き等の差が無くなるように、波形の振幅、位相、及びｘ、ｙ切片（オフセット）が調整される。
【００６８】
なお、上記で説明した図１２の例は、実際の内蔵チャート部材２０が、スコープ先端部１０Ａにおいて、誤差なく取り付けられ真円を呈した例である。そのため、基準チャート画像の円環画像は真円となっている。
【００６９】
一方、図１４で示した例は、実際の内蔵チャート部材２０の円環外側部２１が、真円ではなく、楕円を呈している場合の基準チャート画像の例である。図１４の例では、基準チャート画像において、円環画像ＤＩの形状は、実際の内蔵チャート部材２０の形状に合わせて楕円となる。また、図１５の例は、内蔵チャート部材２０の円環外側部２１が、真円に形成されるが、十字中心部２２に対して偏心している場合の基準チャート画像の例である。図１５の例では、基準チャート画像において、円環画像ＤＩは、中心画像ＥＩに対して、偏心したものとなっている。
【００７０】
以上のように、本実施形態では、スコープ先端部１０Ａに、内蔵チャート部材２０が設けられたことにより、スコープ１０が体内に挿入されているとき等であっても、観察対象物ＯＢを観察しながら、キャリブレーションを実施することができる。
【００７１】
また、内蔵チャート部材２０は、光ファイバ１２から出射される光の光路のうち、被写体観察を阻害しない外側部分や、被写体観察に使用される部分のうちサンプリング点が密である中心部に設けられる。そのため、キャリブレーションによって被写体観察が殆ど阻害されることはない。さらに、内蔵チャート部材２０は、円環外側部２１と十字中心部２２とを備えるので、画像上におけるこれらの相対的な位置関係も考慮したうえでキャリブレーションを行うことが可能である。そのため、例えば、ファイバ先端部１２Ａが偏心して振動することが防止されるやすくなる。
【００７２】
また、本実施形態では、内蔵チャート部材２０の真の形状を表した基準チャート画像が、基準チャート取得ルーチンにおいて取得されている。したがって、スコープ先端１０Ａに取り付けられた内蔵チャート部材２０が歪んでいたり、偏心したりしている場合であっても、キャリブレーションを適切に行うことができる。
【００７３】
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡装置の概要を示すブロック図である。
第１の実施形態では、内蔵チャート部材は、蛍光体から構成されたが、本実施形態における内蔵チャート部材７０は、金属等から成る反射体から構成される。以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付す。
【００７４】
本実施形態では、プロセッサ３０には、フィルタ３４の代わりに、フィルタ７４Ａ、７４Ｂが設けられる。フィルタ７４Ａ、７４Ｂは、入射した光の一部を透過し、残りを反射するハーフミラーである。また、受光素子として、蛍光受光素子３５に加えて励起光受光素子７５が設けられるとともに、励起光受光素子７５、蛍光受光素子３５それぞれの前方には、蛍光カットフィルタ７９Ａ、励起光カットフィルタ７９Ｂが設けられる。励起光受光素子７５は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。蛍光カットフィルタ７９Ａ、励起光カットフィルタ７９Ｂは、特定の波長の光をカットし、その他の波長の光を透過するフィルタである。
【００７５】
レーザー光源３２から出射した励起光は、一部がフィルタ７４Ａ、７４Ｂを透過し、集光レンズ３１で集光されて、光ファイバ１２の基端部１２Ｂに入射される。励起光は、光ファイバ１２内部を通って、第１の実施形態と同様に、観察対象物ＯＢ及び内蔵チャート部材７０に照射される。
【００７６】
本実施形態では、内蔵チャート部材７０が反射体であるため、内蔵チャート部材７０に入射された励起光は、内蔵チャート部材７０において反射され、光ファイバ１２に入射される。一方、観察対象物ＯＢからの戻り光は、第１の実施形態と同様に蛍光である。そのため、光ファイバ１２の基端部１２Ｂからは、励起光及び蛍光が出射される。
【００７７】
基端部１２Ｂから出射された励起光及び蛍光は、一部がフィルタ７４Ａを反射し、一部が透過する。フィルタ７４Ａで反射された励起光及び蛍光は、蛍光カットフィルタ７９Ａで蛍光がカットされたうえで、励起光のみが励起光受光素子７５に受光される。フィルタ７４Ａを透過した励起光及び蛍光は、フィルタ７４Ｂで一部が反射され、かつ励起光カットフィルタ７９Ｂで励起光がカットされたうえで、蛍光のみが蛍光受光素子３５に受光される。すなわち、本実施形態では、観察対象物からの戻り光（蛍光）と、内蔵チャート部材からの戻り光（励起光）は、波長が異なることが利用されて、ハーフミラーやカットフィルタ等の光学部材によって分離されたうえで、異なる受光素子で受光される。
【００７８】
蛍光受光素子３５は、第１の実施形態と同様に、所定の微小期間で受光した蛍光の強度に応じた画素信号を生成する。励起光受光素子７５も、同様に、所定の微小期間で受光した励起光の強度に応じた画素信号を生成する。画素信号の生成は、いずれの受光素子においても、１フレーム期間において繰り返される。
【００７９】
蛍光受光素子３５で得られた画素信号は、第１の実施形態と同様に、デジタル画素信号として画像生成部３８に送られ、画像生成部３８では、その画素信号から１フレーム分の蛍光画像が得られる。ただし、本実施形態では、内蔵チャート部材７０が蛍光を発しないため、蛍光画像は、観察対象物ＯＢからの蛍光によって得られた観察画像ＯＩ（図９参照）のみから成る。観察画像ＯＩは、一時的に画像メモリ４０に格納された後、エンコーダ３９を介してモニタ５０に出力される。
【００８０】
励起光受光素子７５で得られた画素信号は、アンプ７６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器７７によってデジタル画素信号に変換され画像生成部３８に送られ、画像生成部３８では蛍光画像と同様に、その画素信号から１フレーム分の励起光画像が得られる。励起光画像は、内蔵チャート部材７０からの反射光によって形成された内蔵チャート画像ＣＩ（図９参照）である。内蔵チャート画像ＣＩは、画像メモリ４０に格納され、キャリブレーション用の画像として使用される。
【００８１】
なお、本実施形態における観察画像生成ルーチン及び基準チャート取得ルーチンは、ステップＳ１０１、Ｓ２０１が省略される点を除いて第１の実施形態と実質的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００８２】
以上のように、本実施形態では、内蔵チャート部材として反射体を使用したことにより、蛍光画像を画像処理により２つの画像に分離しなくても、キャリブレーションを実施することが可能になる。
【００８３】
図１７は、本発明の第３の実施形態に係る内視鏡装置の概要を示すブロック図である。
第１の実施形態では、励起光により共焦点観察を行う内視鏡装置であったが、本実施形態では白色光により、観察対象物ＯＢを通常観察する内視鏡装置である。そのため、観察対象物ＯＢは、カバーレンズ１５から離されて観察される。以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付す。
【００８４】
本実施形態では、光ファイバ１２の前方に、共焦点光学系１４に代えて、照明光学系９４が配置される。また、スコープ１０の内部には、光ファイバ１２に加えて、観察対象物ＯＢからの反射光を伝送する光ファイバ（以下、イメージファイバという）９２が挿入されている。イメージファイバ９２の先端は分岐しており、照明光学系９４及びカバーレンズ１５の周囲に配置されるとともに、その基端はプロセッサ３０に接続される。
【００８５】
また、プロセッサ３０には、レーザー光源として、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発光するレーザー光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂが設けられ、これらはレーザードライバ８３Ｒ、８３Ｇ、８３Ｂによって駆動される。本実施形態では、赤色、緑色、青色の光を同時発光させることにより、白色光を観察対象物ＯＢに向けて照射する。また、レーザー光源８２Ｂから発せられる青色光は、内蔵チャート部材２０を励起させることが可能な波長を有する励起光である。
【００８６】
プロセッサ３０内部において、レーザー光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂから発する光の光路上には、フィルタ８４Ｒ、フィルタ８４Ｇ、フィルタ８４Ｂが配置される。フィルタ８４Ｒ、フィルタ８４Ｇ、フィルタ８４Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を反射し、その他の光を透過するフィルタである。
【００８７】
レーザー光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂから発した赤色、緑色、青色の光は、フィルタ８４Ｒ、フィルタ８４Ｇ、フィルタ８４Ｂで反射されて１つの光束とされたうえで、白色光として、集光レンズ３１によって、光ファイバ１２の基端部１２Ｂに集光される。白色光は、光ファイバ１２を通って、ファイバ先端部１２Ａまで伝送される。
【００８８】
白色光は、ファイバ先端部１２Ａから出射し、照明光学系９４、カバーレンズ１５を通って、観察対象物ＯＢに照射される。本実施形態では、ファイバ先端部１２Ａは、第１の実施形態と同様に駆動され、そのため、ファイバ先端部１２Ａからの白色光は、第１の実施形態と同様に、走査期間において、観察対象物ＯＢに加えて内蔵チャート部材２０にも照射される。
【００８９】
観察対象物ＯＢに照射された白色光は、観察対象物ＯＢで反射し、反射光としてイメージファイバ９２に入射し、イメージファイバ９２の基端まで導かれる。反射光は、イメージファイバ９２の基端から出射して、光学レンズ８５、ハーフミラー群８６によって赤色、緑色、青色の光に分離され、それぞれ受光器８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂに入射される。受光器８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を、その強度に応じたＲ、Ｇ、Ｂの画素信号に変換する。
【００９０】
Ｒ、Ｇ、Ｂの画素信号は、Ａ／Ｄ変換器８９Ｒ、８９Ｇ、８９Ｂにおいてデジタル画素信号に変換され、画像生成部３８へ送られる。画像生成部３８では、順次送られるＲ、Ｇ、Ｂのデジタル画素信号により、１フレームの通常観察画像が得られ、その通常観察画像は、画像メモリ４０に一旦格納される。なお、通常観察画像は、第１の実施形態の観察画像と同様に、画素欠落部分があるが、画素欠落部分における画素信号は、画素補間により生成される。画像メモリ４０に格納された通常観察画像は、エンコーダ３９を介して、モニタ５０に出力される。
【００９１】
一方、本実施形態では、レーザー光源８２Ｂから出射した青色光が励起光であるため、内蔵チャート部材２０は、ファイバ先端部１２Ａから出射された光が照射されることにより、励起されて蛍光を発する。内蔵チャート部材２０が発した蛍光は、第１の実施形態と同様に、光ファイバ１２を通って、光ファイバ１２の基端部１２Ｂに導かれる。内蔵チャート部材２０からの蛍光は、集光レンズ３１、フィルタ８４Ｒ、８４Ｇ、８４Ｂを透過して、蛍光受光素子３５に受光される。蛍光受光素子３５では、第１の実施形態と同様に、蛍光の強度に応じた画素信号が生成される。
【００９２】
蛍光受光素子３５で得られた画素信号は、第１の実施形態と同様に、デジタル画素信号として画像生成部３８に送られ、画像生成部３８では、１フレーム分の蛍光画像が得られる。本実施形態では、１フレーム分の蛍光画像は、内蔵チャート部材２０からの戻り光のみによって生成され、内蔵チャート画像ＣＩ（図９参照）のみから成る。内蔵チャート画像ＣＩは、画像メモリ４０に格納され、キャリブレーション用の画像として使用される。
【００９３】
なお、本実施形態における観察画像生成ルーチン及び基準チャート取得ルーチンは、ステップＳ１０１、Ｓ２０１が省略される点を除いて第１の実施形態と実質的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９４】
以上のように、白色光等によって通常観察を行う場合であっても、内蔵チャート部材２０により得られた内蔵チャート画像ＣＩによって、キャリブレーションを実施することが可能である。
【００９５】
なお、本実施形態では、内蔵チャート部材は、第２の実施形態と同様に、反射体から構成されても良い。反射体は、Ｒ、Ｇ、Ｂの全ての光を反射する反射体であっても良いが、塗料等が塗られＲ、Ｇ、Ｂのうち少なくとも１つの光を反射するものであっても良い。この場合、反射光の光路を、レーザー光源の光路から分岐させるために、例えば、集光レンズ３１とフィルタ８４Ｒの間に、ハーフミラーが設けられるとともに、ハーフミラーで反射された光を受光するための受光素子が設けられる。
【００９６】
さらに、本実施形態では、レーザー光源８２Ｂから出射される青色光が、励起光として使用されたが、レーザー光源８２Ｂとは別に、紫外線から成る励起光を出射するための励起光用レーザー光源が用いられても良い。
【００９７】
励起光用レーザー光源からの励起光は、白色光に合成されてファイバ先端部１２Ａから出射されても良いが、白色光と別のタイミングで出射されても良い。この場合、例えば、キャリブレーションを開始させるためのスイッチが、プロセッサ等に設けられて、そのスイッチが入力されたときに、白色光に代えて励起光が出射されるようにしても良い。
【００９８】
このような構成により、スイッチが入力されたときには、観察画像ＯＩが生成されず、内蔵チャート画像ＣＩのみが生成されてキャリブレーションが実施される。一方、通常の観察画像生成時には、内蔵チャート画像ＣＩが作成されず、キャリブレーションは実施されなくなる。すなわち、被写体観察とキャリブレーションが別に行われることになる。なお、上記各実施形態でも、被写体観察とキャリブレーションが別に行われても良い。
【００９９】
なお、上記各実施形態では、基準チャート取得ルーチンにおいて、多数の画素信号から構成される基準チャート画像の画像データがＲＯＭに保存されたが、その他の形式で画像データがＲＯＭに保存されても良い。例えば、ＲＯＭには、基準チャート画像の形状を表すためのパラメータが基準チャート画像のデータとして保存されていても良い。
【０１００】
上記パラメータとしては、例えば、円環画像ＤＩが中心画像ＥＩを中心とする真円であるとしたときの理想画像に対する、実際の円環画像ＤＩの歪み・ずれをアフィン変換の係数として表したものである。この場合には、ステップＳ１０４において、内蔵チャート画像ＣＩが、同様にアフィン変換の係数として表され、その係数が基準チャート画像の係数と比較されて画像同士のマッチングが行われても良い。
【０１０１】
また、内蔵チャート部材が少ない誤差で成形・取付できる場合には、基準チャート取得ルーチンが省略され、基準チャート画像に関する画像データが、予めＲＯＭ等に保存されていても良い。
【０１０２】
また、基準チャート取得ルーチンが省略される場合、円環外側部２１が真円であるとしてキャリブレーションが実施されても良い。具体的には、円環外側部２１が真円で、光ファイバが適切な経路に沿って円形螺旋状に変位される場合、図５に示すように、円環外側部２１からの戻り光は、一定期間（ｔ１〜ｔ２）にわたって高い強度でコンスタントになる。一方、光ファイバが適切な経路に沿わず、例えば楕円形の螺旋状に変位される場合、一定期間（ｔ１〜ｔ２）において、出力値が弱くなる期間がある。そのため、例えばその一定期間において、出力値が弱くなる期間があるかどうかを検知して、光ファイバの経路が適切か否かを判断しても良い。
【０１０３】
また、各実施形態において、内蔵チャート部材が取り付けられる位置は、ハウジング１８の内周面や、カバーレンズ１５の背面に限定されず、カバーレンズ１５の前面等その他の位置に取り付けられても良い。また、反射防止コートを被膜したカバーレンズ１５において、一部に反射防止コートを被膜しないようにして、その部分を反射体としても良い。
【０１０４】
なお、以上の説明では、光ファイバの先端部が、渦巻状に走査される例について説明したが、本発明は、光ファイバの先端部が、例えばラスタ方式等の異なる方式で走査される光ファイバスキャン装置に適用されても良い。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ スコープ
１０Ａ スコープ先端部
１２ 光ファイバ
１２Ａ ファイバ先端部
１３ アクチュエータ
２０ 内蔵チャート部材
２１ 円環外側部
２２ 十字中心部
３０ プロセッサ
３８ 画像生成部
４２ 波形生成処理部
ＣＲ 一定領域
ＣＩ チャート画像
ＦＩ 蛍光画像
ＯＩ 観察画像
ＣＰ 一定の経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを変位させながら、観察対象物をスキャンする光ファイバスキャン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ先端部を変位させながら照明光を照射させつつ、観察対象物をスキャンする光ファイバスキャン装置が知られている。この装置において、ファイバ先端部は、例えば先端近傍に取り付けられたアクチュエータによって変位される。アクチュエータの駆動は、ファイバ先端部の変位が例えば真円渦巻状となるように制御される。しかし、アクチュエータが設定通りに駆動されても、その取付誤差や環境温度等の種々の要因により、ファイバ先端部は、設定通りの経路に沿って変位されないことがある。
【０００３】
そのため、光ファイバスキャン装置では、光ファイバが真円渦巻状に変位するように、例えば使用前にキャリブレーションが行われるのが一般的である。従来、キャリブレーションは、チャートを撮影し、撮影されたチャート画像の形状に応じて、アクチュエータの駆動を補正することによって行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１６５３６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のキャリブレーション方法では、専用のチャートを用意し人手によりファイバ前方に配置させる必要があったため、その作業性が良好ではない。また、ファイバスキャン装置が、例えば内視鏡に適用される場合には、体内に挿入されるため、使用中にキャリブレーションを行うことができないという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、専用のチャートを用意せず、また体内等で使用されているときであっても、キャリブレーションを行うことが可能な光ファイバスキャン装置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】
本発明に係る光ファイバスキャン装置は、スコープ部と、スコープ部内部に挿入され、かつ観察対象物に照射されるための照射光を先端から出射する光ファイバと、光ファイバの先端を変位させる駆動手段と、光ファイバの先端を、観察対象物を走査させるために一定の経路に沿うように変位させたときの観察対象物からの戻り光により、１フレームの観察画像を生成する画像生成手段と、光ファイバの前方に配置され、かつ、一定の経路のうちの一部に変位された光ファイバからの照射光によって照射されるように、スコープ部に取り付けられるチャート部材と、チャート部材からの戻り光に基づいて、光ファイバスキャン装置に対してキャリブレーションを行う較正手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
例えば、一定の経路で変位した光ファイバの先端が、一定の領域内に配置されたときに、観察対象物に照射光が照射され、得られた観察対象物からの戻り光により上記１フレームの観察画像が生成される。このとき、チャート部材の少なくとも一部は、上記ファイバの先端が一定の領域の外側に変位されているとき、照射光によって照射されることが好ましい。チャート部材は、例えば、前方側から見ると、光ファイバを取り巻くように設けられた外側部を有する。また、外側部は、環状であることが好ましい。また、チャート部材は、前方側から見ると、駆動手段により駆動されないときの光ファイバに一致し、又は近接する位置に配置される中心部を備えることが好ましい。
【０００９】
例えば、光ファイバの先端部が、上記した一定の経路に沿うように変位される間、照射光の戻り光は所定のサンプリングレートでサンプリングされて画素信号が生成される。ここで、一定の経路のうち少なくとも一部は、他の部分に比べて画素信号をサンプリングするためのサンプリング点が相対的に密となっている。チャート部材の少なくとも一部は、サンプリング点が相対的に密である部分に配置された光ファイバからの照射光によって照射されることが好ましい。
【００１０】
チャート部材の戻り光から生成される画素信号は、観察対象物の戻り光から生成される画素信号と分離されることが好ましい。この場合、例えば、チャート部材からの戻り光は、観察対象物からの戻り光よりも高強度となるようにされる。そして、出力値が相対的に大きい画素信号をチャート部材の戻り光から生成される画素信号とするとともに、出力値が相対的に小さい画素信号を観察対象物の戻り光から生成される画素信号として分離することが好ましい。
【００１１】
チャート部材からの戻り光は、観察対象物からの戻り光と異なる波長にされても良い。このとき、チャート部材からの戻り光は、光学部材によって観察対象物からの戻り光と分離されることが好ましい。そして、観察画像は、第１の受光素子によって受光された観察対象物からの戻り光によって生成されるとともに、上記キャリブレーションは、第２の受光素子によって受光されたチャート部材からの戻り光によって行われることが好ましい。
【００１２】
チャート部材からの戻り光は、上記光ファイバの先端から入射されて基端から出射されることが好ましい。光ファイバスキャン装置は、観察対象物からの戻り光を、上記光ファイバに入射させても良いが、光ファイバとは別に観察対象物からの戻り光が入射されるイメージファイバを備えていても良い。画像生成手段は、光ファイバから導かれた光、又はイメージファイバによって導かれた光によって観察画像を生成する。
【００１３】
例えば、チャート部材は照射光を反射してその反射光を戻り光とし、又は照射光によって励起され、蛍光を戻り光として発する。また、光ファイバ先端は、例えば、渦巻状の経路に沿って変位される。また、較正手段は、光ファイバの変位を補正することにより、キャリブレーションを行うことが好ましい。
【００１４】
光ファイバスキャン装置は、チャート部材からの戻り光に基づいてチャート画像を生成し、チャート画像が基準チャート画像に一致しない場合にキャリブレーションを行うことが好ましい。
【００１５】
光ファイバスキャン装置は、光ファイバの先端を標準経路に沿って変位させたときに、チャート部材からの戻り光によって得られる基準チャート画像に関するデータを保存するメモリを備えることが好ましい。この場合、光ファイバスキャン装置は、基準チャート画像に関するデータと、チャート部材の戻り光から得られるチャート画像に関するデータとを比較して、チャート画像の形状が、基準チャート画像の形状に一致するように、キャリブレーションを行う。
【００１６】
本発明に係る第２の光ファイバスキャン装置は、スコープ部と、スコープ部内部に挿入され、かつ観察対象物に照射されるための照射光を先端から出射する光ファイバと、光ファイバの先端を変位させる駆動手段と、光ファイバの先端を、観察対象物を走査させるために一定の経路に沿うように変位させたときの観察対象物からの戻り光により、１フレームの観察画像を生成する画像生成手段と、光ファイバの前方に配置され、かつ、一定の経路のうちの一部に変位された光ファイバからの照射光によって照射されるように、スコープ部に取り付けられるチャート部材と、チャート部材からの戻り光に基づいて、チャート部材に関する画像データを取得するチャートデータ生成手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、専用のチャートを用意せずに、また、光ファイバスキャン装置を体内等に挿入しているときでも、キャリブレーションを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態における内視鏡装置の全体図を示したブロック図である。
【図２】スコープ先端部の内部を示した模式的な断面図である。
【図３】アクチュエータを駆動させるための駆動信号の波形を示したグラフである。
【図４】ファイバ先端部の変位経路を示した模式図である。
【図５】１フレーム期間において、蛍光受光素子で受光された蛍光の強度と時間経過の関係を示すグラフである。
【図６】十字中心部が走査される様子を示す模式図である。
【図７】走査期間開始直後における、蛍光受光素子で受光された蛍光の強度と時間経過の関係を示すグラフである。
【図８】観察画像生成ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】蛍光画像と、蛍光画像が観察画像と内蔵チャート画像に分離されたときの様子を示す模式図である。
【図１０】基準チャート取得ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】外部チャートを示す平面図である。
【図１２】基準チャート画像が得られる過程を示す模式図である。
【図１３】外部チャート画像に歪みが見られる場合の基準チャート画像が得られる過程を示す模式図である。
【図１４】内蔵チャート部材が楕円である場合に得られる、基準チャート取得用蛍光画像と基準チャート画像である。
【図１５】内蔵チャート部材が偏心する場合に得られる、基準チャート取得用蛍光画像と基準チャート画像である。
【図１６】第２の実施形態における内視鏡装置の全体図を示したブロック図である。
【図１７】第３の実施形態における内視鏡装置の全体図を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態では、本発明に係る光ファイバスキャン装置が内視鏡装置に適用された例である。
【００２０】
図１に示すように、内視鏡装置は、スコープ１０とプロセッサ３０とを備え、スコープ１０の内部には、光ファイバ１２が挿入されている。光ファイバ１２は、その先端（ファイバ先端部１２Ａ）がスコープ１０の先端（スコープ先端部１０Ａ）に配置されるとともに、基端部１２Ｂがプロセッサ３０に接続される。光ファイバ１２は、シングルモード型の走査型光ファイバである。
【００２１】
プロセッサ３０には、集光レンズ３１、レーザー光源３２、レーザー駆動部３３、及びフィルタ３４が設けられる。レーザー光源３２は、レーザー駆動部３３によって駆動されて、励起光の光線を発光する。励起光は、例えば紫外線等の特定波長の光から成り、観察対象物ＯＢを励起させて、観察対象物ＯＢから蛍光を発光させる。蛍光は、励起光よりも長波長側の光であって、励起光と波長が異なる。フィルタ３４は、励起光を反射し、蛍光を透過するダイクロックミラー等である。
【００２２】
レーザー光源３２が発した励起光は、フィルタ３４で反射され、集光レンズ３１を介して、光ファイバ１２の基端部１２Ｂに入射される。励起光は、光ファイバ１２内部を伝送して、ファイバ先端部１２Ａのコア端面から出射する。コア端面から出射した励起光は、共焦点光学系１４、カバーレンズ１５を介して、観察対象物ＯＢに照射される。なお、本実施形態では、共焦点観察が実施されるので、観察対象物ＯＢはカバーレンズ１５に接する状態で観察される。
【００２３】
スコープ先端部１０Ａの内部には、内蔵チャート部材２０が設けられる。ファイバ先端部１２Ａから出射した励起光は、内蔵チャート部材２０にも照射される。内蔵チャート部材２０は、蛍光体で構成されており、励起光が照射されることにより励起して蛍光を発する。内蔵チャート部材２０は、励起光から蛍光への変換効率の高い材料で形成される。
【００２４】
光ファイバ１２の先端部１２Ａ近傍には、ファイバ先端部１２Ａを振動・変位させるためのアクチュエータ１３が取り付けられる。アクチュエータ１３は、プロセッサ３０に設けられたファイバ駆動部４１によって駆動される。ファイバ駆動部４１は、波形生成処理部４２で生成された信号波形を有する駆動信号に基づいてアクチュエータ１３を駆動させる。下記で詳述するように、ファイバ先端部１２Ａは、アクチュエータ１３によって、１フレーム期間において、渦巻状の経路（一定の経路）に沿って変位される。
【００２５】
観察対象物ＯＢや内蔵チャート部材２０から発せられた蛍光（戻り光）は、ファイバ先端部１２Ａに入射されて、光ファイバ１２の基端部１２Ｂまで伝送される。蛍光は、基端部１２Ｂから出射し、集光レンズ３１で集光されかつフィルタ３４を透過して、プロセッサ３０内部の蛍光受光素子３５に受光される。蛍光受光素子３５は、例えば光電子増倍管（ＰＭＴ）である。蛍光受光素子３５は、所定の微小期間で受光した蛍光の強度に応じた画素信号を生成する。画素信号の生成は、１フレーム期間において繰り返される。
【００２６】
蛍光受光素子３５で得られた画素信号は、アンプ３６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３７によってデジタル画素信号に変換され画像生成部３８に送られる。画像生成部３８では、１フレーム期間中に順次送られる画素信号と励起光の走査位置とのマッピングにより、各画素信号の画素位置が特定される。そして、画素信号は、１フレームの画像を生成するように配列され、蛍光画像ＦＩ（図９参照）として一時的に画像メモリ４０に格納される。なお、励起光の走査位置は、ファイバ駆動部４１から出力される駆動信号に基づいて推定されたものである。
【００２７】
図９に示すように蛍光画像ＦＩは、観察対象物ＯＢからの蛍光によって得られる観察画像ＯＩと、内蔵チャート部材２０からの蛍光によって得られる内蔵チャート画像ＣＩとを含む。後述するように、これら観察画像ＯＩ及び内蔵チャート画像ＣＩは分離され、観察画像ＯＩは、エンコーダ３９を介してモニタ５０に出力される。また、内蔵チャート画像ＣＩは、キャリブレーション用の画像として使用される。
【００２８】
プロセッサ３０には、タイミングコントローラ４５及びコントローラ４６が設けられる。タイミングコントローラ４５は、レーザー駆動部３３、ファイバ駆動部４１に対して同期信号を出力し、ファイバ先端部１２Ａの振動と発光タイミングを同期させる。また、タイミングコントローラ４５は、クロックパルス信号（駆動信号）を蛍光受光素子３５へ出力し、蛍光受光素子３５における画素信号の生成タイミングを制御する。コントローラ４６は、プロセッサ３０全体の駆動を制御するための回路であって、タイミングコントローラ４５等に対して駆動信号を出力する。
【００２９】
次に、図２を用いて、スコープ先端部の構造についてさらに詳細に説明する。スコープ先端部１０Ａは、各部材を内部に収納する円筒状のハウジング１８を備える。スコープ先端部１０Ａにおいて、ファイバ先端部１２Ａの前方には、ハウジング１８の内周面に保持される共焦点光学系１４が配置される。共焦点光学系１４の前方には、さらにハウジング１８の端部を塞ぐようにカバーレンズ１５が配置される。
【００３０】
ファイバ先端部１２Ａのコア端面は、共焦点光学系１４によって、カバーレンズ１５に接するように配置される観察対象物ＯＢと共焦点の関係とされる。すなわち、コア端面から射出された励起光が観察対象物ＯＢで焦点を結び、そこから発せられた蛍光がファイバ先端部１２Ａのコア端面で焦点を結ぶことになる。
【００３１】
アクチュエータ１３は、ピエゾ素子によるチューブ型アクチュエータであり、ファイバ先端部１２Ａを二次元的に共振させる。アクチュエータ１３には、Ｘ方向の共振、Ｙ方向の共振を行うための圧電素子が設けられる。なお、Ｘ方向及びＹ方向はそれぞれ、光ファイバ１２が屈曲していないときの光ファイバ１２の軸方向（Ｚ方向）に垂直な方向であって、かつ互いに垂直である。アクチュエータ１３は、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って所定の共振モードでファイバ先端部１２Ａを振動させる。
【００３２】
内蔵チャート部材２０は、ハウジング１８内部において、光ファイバ１２からの光線が照射されるように、ファイバ先端部１２Ａより前方に配置される。内蔵チャート部材２０は、円環状の円環外側部２１と、十字状の十字中心部２２から成る。円環外側部２１は、ハウジング１８の内周面に固定され、前方側から見ると、光ファイバ１２を取り巻くように設けられる。これにより、円環外側部２１は、被写体観察のための励起光の光路上に設けられず、励起光による被写体観察を阻害することはない。
【００３３】
十字中心部２２は、カバーレンズ１５の背面中心に取り付けられ、前方側から見ると、屈曲していない（すなわち、アクチュエータ１３により駆動されていないときの）光ファイバ１２に一致する位置、又は近接する位置に配置される。これにより、十字中心部２２は、被写体観察のための励起光の光路上に設けられるが、後述するように、サンプリング点Ｓが密である部分に対応して設けられるため、実質的に被写体観察を阻害することはない。なお、十字中心部２２は、例えば蒸着によりレンズ１５上に取り付けられる。
【００３４】
円環外側部２１に受光される励起光は、振幅幅が大きくＺ方向に対し傾斜したファイバ先端部１２Ａから出射される光である。そのため、ファイバ先端部１２Ａに対向する円環外側部２１の受光面２１Ａは、Ｚ方向に対して傾斜しており、これにより、ファイバ先端部１２Ａから出射される光は、受光面２１Ａに略垂直に受光される。
【００３５】
また、円環外側部２１には遮光部材２４が取り付けられている。遮光部材２４は、円環外側部２１の受光面２１Ａ以外の露出する部分を被覆し、かつ、受光面２１Ａに向かう光路を取り囲むように設けられる。これにより、円環外側部２１から発せられた蛍光が散乱することが防止される。
【００３６】
アクチュエータの圧電素子を駆動させるための駆動信号の信号波形を図３に示す。図３には、Ｘ方向共振用の圧電素子に入力される、１フレーム期間における駆動信号の信号波形を示す。１フレーム期間では、まず、ファイバ先端部を渦巻状に駆動させるための走査期間が開始される。走査期間では、下記式（１）で示されるような波形の駆動信号が圧電素子に入力される。
【００３７】
なお、式（１）で示される駆動信号の波形は、理想的な標準波形であって、通常後述するキャリブレーション等によって補正されている。また、Ｙ方向共振用の圧電素子に入力される駆動信号の波形は、図３と同様であるが、走査期間における信号波形の標準波形は式（２）で示される。
【００３８】
ｘ=tsin(wt）・・・・（１）
ｙ=tcos(wt）・・・・（２）
式（１）、（２）において、ｘ、ｙはそれぞれＸ、Ｙ方向の位置、ｔは時間、ｗは振動数である。
【００３９】
これら式（１）（２）から明らかなように、ファイバ先端部は、走査期間において、基準位置ＳＰを中心に振動され、基準位置ＳＰにある状態から、振幅幅を徐々にＸ方向、Ｙ方向に大きくすることにより、渦巻状の一定の経路ＣＰに沿って変位していく（図４参照）。経路ＣＰは理想的には略円形の渦巻状になるが、アクチュエータの取付誤差や環境温度等によって、経路ＣＰは歪んで、例えば楕円形の渦巻状になることがある。なお、基準位置ＳＰは、通常、光ファイバが屈曲しないときに、ファイバ先端部が配置される位置である。また、渦巻きの巻き回数は、図３、４の例では１０巻き程度であるが、通常はさらに多い。
【００４０】
図２、４から明らかなように、ファイバ先端部１２Ａは、振幅幅が小さく、一定領域ＣＲ内部に配置されるときは、励起光は、共焦点光学系１４、カバーレンズ１５を介して、観察対象物ＯＢに照射される。この間、観察対象物ＯＢは、略円形（又は楕円形）の渦巻状に走査され、画像生成部３８（図１参照）では略円形（又は楕円形）の観察画像ＯＩ（図９参照）が生成される。なお、一定領域ＣＲは、基準位置ＳＰを中心とし、前方から見ると略円形（又は楕円形）の領域である。
【００４１】
一方、Ｘ方向、Ｙ方向の振幅幅が相対的に大きくなり、ファイバ先端部１２Ａが、一定領域ＣＲの外側に配置されると、励起光は、ファイバ先端部１２Ａから観察対象物ＯＢに向かう光路から外れ、内蔵チャート部材２０の円環外側部２１に入射される。また、ファイバ先端部１２Ａが、一定領域ＣＲの略中心である基準位置ＳＰ又は基準位置ＳＰ近傍にあるとき、励起光は、観察対象物ＯＢを照射せず、内蔵チャート部材２０の十字中心部２２に入射される。
【００４２】
すなわち、渦巻状の一定の経路ＣＰのうちの一部に配置されたファイバ先端部１２Ａから出射された励起光は、内蔵チャート部材２０に照射される。そのため、走査期間では、内蔵チャート部材２０からの蛍光によっても画像が形成され、蛍光画像ＦＩには、内蔵チャート部材２０の画像である内蔵チャート画像ＣＩ（図９参照）も含まれる。
【００４３】
なお、走査期間では、一定のサンプリングレートで画素信号がサンプリング（生成）される。そのため、一定の経路ＣＰにおいて、画素信号をサンプリングする位置であるサンプリング点Ｓは、ファイバ先端部１２ＡのＸ方向、Ｙ方向の振幅幅が小さい間は密であるが、大きくなるに従って徐々に疎になっていく。すなわち、十字中心部２２は、サンプリング点Ｓが相対的に密になった経路ＣＰ上に配置された、ファイバ先端部１２Ａからの励起光によって照射される。
【００４４】
駆動信号は、図３に示すように、ファイバ先端部１２Ａの振幅幅が所定の大きさに達すると、走査期間から制動期間に移行される。制動期間では、ファイバ先端部１２Ａは、ブレーキング動作により振動が停止され、基準位置ＳＰに戻される。
【００４５】
図５は、１フレーム期間において、蛍光受光素子で受光された蛍光の出力電圧（強度）と時間経過の関係を示すグラフである。走査期間では、観察対象物ＯＢからの蛍光と、内蔵チャート部材２０からの蛍光が受光される。ここで、観察対象物ＯＢからの蛍光は、比較的弱い強度を有する。一方、内蔵チャート部材２０は、上記したように光変換効率が高いため、内蔵チャート部材２０から発せされる蛍光は、コンスタントで、かつその発光強度が観察対象物ＯＢからの蛍光よりも十分に大きい。
【００４６】
そのため図５に示すように、走査期間の開始直後や、走査期間の後半では、光ファイバからの光が内蔵チャート部材に照射され、画素信号の強度が大きくなる。ただし、光ファイバからの光は、渦巻状に走査される一方、走査期間の開始直後に走査される内蔵チャート部材（十字中心部２２）は十字状を呈するため、走査期間の開始直後では、図６に示すように、内蔵チャート部材への走査と、観察対象物への走査が繰り返される。したがって、画素信号の強度も、同様に、図７に示すように、高強度と低強度が繰り返される。
【００４７】
そして、各サンプルタイミングで得られた画素信号は、その強度が大きいと、内蔵チャート画像ＣＩ（図９参照）の画素信号と判定できる一方、強度が相対的に小さいと観察画像ＯＩ（図９参照）の画素信号であると判定できる。なお、図５から明らかなように、制動期間でも、蛍光受光素子３５は画素信号を生成するが、その画素信号は画像形成には使用されない。
【００４８】
次に、図８を用いて、観察画像生成ルーチンを説明する。観察画像生成ルーチンは、スコープが体内に挿入され、観察画像が生成されるためのルーチンである。なお、本ルーチンでは、説明の簡素化のために、ステップＳ１００〜Ｓ１０５が時系列的に順に進行する例を説明するが、これらは時系列的に進行する必要はなく、例えばステップＳ１００とＳ１０１が同時に進行しても良い。また、１フレームの画像が生成される毎にキャリブレーションが実施される場合について説明するが、キャリブレーションは数フレームの画像が生成される毎に実施されて良いし、所定時間毎に実施されても良い。
【００４９】
本ルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、走査期間で画素信号がサンプリングされ、１フレーム分の蛍光画像ＦＩ（図９参照）が生成される。このとき、ファイバ先端部１２Ａは、初期状態では、後述するようにステップＳ２０４で取得された基準補正波形を有する駆動信号で駆動される。一方、ステップＳ１０５でキャリブレーションされた後は、そのキャリブレーションで生成された信号波形を有する駆動信号で駆動される。ただし、初期状態では、式（１）（２）で示した標準波形の駆動信号で駆動されても良い。なお、蛍光画像ＦＩには、上記したように観察画像ＯＩと内蔵チャート画像ＣＩが映り込んでいる。
【００５０】
次いで、ステップＳ１０１では、図９に示すように、蛍光画像ＦＩが観察画像ＯＩと内蔵チャート画像ＣＩに分離される。具体的には、蛍光画像ＦＩの各画素信号の出力値が、閾値より大きいか否かが判定される。そして、図５を参照して説明したように、出力値が閾値以上の画素信号は、内蔵チャート画像ＣＩの画素信号とされるとともに、出力値が閾値より小さい画素信号は、観察画像ＯＩの画素信号とされる。
【００５１】
内蔵チャート画像ＣＩは、図９に示すように、円環外側部２１を映した円環画像ＤＩと、十字中心部２２を映した中心画像ＥＩから成る。一方、観察画像ＯＩは、観察対象物ＯＢを撮影した画像であるが、蛍光画像ＦＩから内蔵チャート画像ＣＩが取り除かれた画像であるため、観察画像ＯＩの中央は画素信号が欠落した画素欠落部分ＭＩとなる。
【００５２】
ステップＳ１０２では、観察画像ＯＩにおける画素欠落部分ＭＩの画素信号が、画素補間によって周辺画素の画素信号から生成される。上記したように、観察画像ＯＩの中央はサンプリング点Ｓ（図４参照）が密である部分に対応するため、画素補間によって画素信号を生成しても、画質低下がもたらされることはほとんどない。そして、画素欠落部分ＭＩの画素信号が補間によって得られた観察画像ＯＩは、ステップＳ１０３においてモニタ５０に出力される。
【００５３】
ステップＳ１０４では、内蔵チャート画像ＣＩが、コントローラ４６内のＲＯＭに予め保存された基準チャート画像とマッチングされる。ここで、基準チャート画像とは、後述する基準チャート取得ルーチンにより、ファイバ先端部１２Ａの変位経路が、適切な経路である標準経路を辿っているときに生成された内蔵チャート画像である。すなわち、基準チャート画像は、内蔵チャート部材２０の形状を歪みなく真に表したものである。
【００５４】
ステップＳ１０４におけるマッチングの結果、内蔵チャート画像ＣＩが、基準チャート画像に一致していると判定されると、走査期間におけるファイバ先端部１２Ａの変位経路が、適切な経路を辿っているとして、ステップＳ１００に戻る。すなわち、キャリブレーションされることなく、ステップＳ１００にて次のフレームの画像生成が開始される。
【００５５】
一方、ステップＳ１０４において、内蔵チャート画像ＣＩが、基準チャート画像に一致していないと判定されると、ステップＳ１０５に進み、キャリブレーションが実施される。すなわち、ステップＳ１０１で得られた内蔵チャート画像ＣＩの形状が、基準チャート画像の形状に一致するように、駆動信号の信号波形が補正される。そして、キャリブレーション後、ステップＳ１００に戻って次のフレームの画像が生成される。
【００５６】
本実施形態において、ステップＳ１０４におけるマッチングは、例えば、２値化された内蔵チャート画像ＣＩと基準チャート画像の円環画像ＤＩが楕円又は円であるとして行われる。そして、例えば、円環画像ＤＩの長軸長さ、短軸長さ及び傾き、並びに円環画像ＤＩの中心画像ＥＩに対する位置等のパラメータが実質的に互いに一致しているかどうかにより判定される。また、ステップＳ１０５にて行われるキャリブレーションは、これらパラメータの差が無くなるように、信号波形の振幅、位相、及びｘ、ｙ切片等が調整されて行われる。ただし、これらマッチングやキャリブレーションは、一例であって、これらに限定されるわけではなく、他の公知の方法で実施することが可能である。
【００５７】
次に、図１０を用いて、基準チャート画像を得るための基準チャート取得ルーチンを説明する。なお、本ルーチンは、製品出荷前や出荷後の定期メンテナンス時等に実施されるものである。
【００５８】
本ルーチンでは開始前に、まず、図１１に示すような紙等から成る例えばアルファベット“Ａ”が記されたチャート（以下、外部チャート５１とする）が用意される。そして、その外部チャート５１が観察対象物ＯＢとして、スコープ先端部１０Ａの前方に置かれた状態で、例えばプロセッサの所定のスイッチ等が入力されることにより、本ルーチンは開始される。
【００５９】
本ルーチンでは、まずステップＳ２００において、ファイバ先端部１２Ａが１フレーム期間にわたって駆動され、１フレームの蛍光画像が生成される。このとき、ファイバ先端部１２Ａは、初期状態では、式（１）（２）で示した標準波形の駆動信号で駆動される。一方、ステップＳ２０３で駆動信号の波形が補正された後は、その補正された波形を有する駆動信号で駆動される。
【００６０】
なお、ステップＳ２００で得られた蛍光画像は、スコープ先端部の前方に置かれた外部チャート５１の画像（外部チャート画像ＧＩ）と、内蔵チャート部材２０の画像（内蔵チャート画像ＣＩ）から成る基準チャート取得用蛍光画像ＳＩである（図１２参照）。
【００６１】
ステップＳ２０１では、ステップＳ１０１と同様の方法で、基準チャート取得用蛍光画像ＳＩが、外部チャート画像ＧＩと、内蔵チャート画像ＣＩに分離される。すなわち、画素信号の出力値が閾値より大きいと内蔵チャート画像ＣＩの画素信号に、閾値以下であると外部チャート画像ＧＩの画素信号とされ、基準チャート取得用蛍光画像ＳＩが分離される。
【００６２】
ステップＳ２０２では、外部チャート画像ＧＩに歪みがあるかどうかが判定される。外部チャート画像ＧＩに歪みがあるかどうかの判定は、図１２に示すように、外部チャート画像ＧＩの形状が、基準外部チャート画像ＨＩの形状に一致するかどうかで判定される。ここで、一致すると判定された場合ステップＳ２０４に進む一方、一致しないと判定された場合ステップＳ２０３に進む。
【００６３】
なお、外部チャート画像ＧＩと基準外部チャート画像ＨＩとが一致するかどうかは、例えば、２値化された外部チャート画像ＧＩと基準外部チャート画像ＨＩにおける、アルファベット“Ａ”同士が一致するかどうかによって判断される。アルファベット“Ａ”同士が一致するかどうかの判断は、公知のマッチングにより行われる。ただし、十字中心部２２による画素欠落部ＭＩが、アルファベット“Ａ”に重なる場合には、本ルーチンでも、画素補間により画素欠落部ＭＩの画素信号が生成される。
【００６４】
また、基準外部チャート画像ＨＩとは、予めコントローラ４６のＲＯＭに保存さている外部チャート５１についての歪みのない画像である。そのため、図１２に示すように、外部チャート画像ＧＩの形状が基準外部チャート画像ＨＩの形状に一致していると、外部チャート画像ＧＩにも歪みがないことになる。すなわち、ファイバ先端部１２Ａは、観察画像に歪みを生じさせない適切な経路（標準経路）に沿って変位していることになる。したがって、ステップＳ２０１で基準チャート取得用蛍光画像ＳＩから得られる内蔵チャート画像ＣＩも、ファイバ先端部１２Ａが適切な標準経路に沿って変位したときに生成されたものであり、内蔵チャート部材２０の形状を歪みなく真に表わしたものとなる。
【００６５】
そのため、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０１で得られた内蔵チャート画像ＣＩが、基準チャート画像としてＲＯＭに記憶される。また、その内蔵チャート画像ＣＩを生成したときのファイバ先端部１２Ａの駆動信号の信号波形が、基準補正波形としてＲＯＭに記憶され、本ルーチンを終了する。基準チャート画像や基準補正波形は、上記したように、画像形成ルーチンで使用される。
【００６６】
一方、外部チャート画像ＧＩの形状が、図１３に示すように歪んでおり、基準外部チャート画像ＨＩの形状に一致しない場合、ファイバ先端部１２Ａは適切な基準経路に沿って変位していないことなる。そのため、ステップＳ２０３においてファイバ先端部の駆動信号の波形を補正して、ステップＳ２００に戻る。そして、外部チャート画像ＧＩが基準外部チャート画像ＨＩに一致するまでステップＳ２００〜Ｓ２０３が繰り返される。
【００６７】
駆動信号の波形の補正は、例えば、２値化された外部チャート画像ＧＩと基準外部チャート画像ＨＩについての縦横比率、傾き等の差が無くなるように、波形の振幅、位相、及びｘ、ｙ切片（オフセット）が調整される。
【００６８】
なお、上記で説明した図１２の例は、実際の内蔵チャート部材２０が、スコープ先端部１０Ａにおいて、誤差なく取り付けられ真円を呈した例である。そのため、基準チャート画像の円環画像は真円となっている。
【００６９】
一方、図１４で示した例は、実際の内蔵チャート部材２０の円環外側部２１が、真円ではなく、楕円を呈している場合の基準チャート画像の例である。図１４の例では、基準チャート画像において、円環画像ＤＩの形状は、実際の内蔵チャート部材２０の形状に合わせて楕円となる。また、図１５の例は、内蔵チャート部材２０の円環外側部２１が、真円に形成されるが、十字中心部２２に対して偏心している場合の基準チャート画像の例である。図１５の例では、基準チャート画像において、円環画像ＤＩは、中心画像ＥＩに対して、偏心したものとなっている。
【００７０】
以上のように、本実施形態では、スコープ先端部１０Ａに、内蔵チャート部材２０が設けられたことにより、スコープ１０が体内に挿入されているとき等であっても、観察対象物ＯＢを観察しながら、キャリブレーションを実施することができる。
【００７１】
また、内蔵チャート部材２０は、光ファイバ１２から出射される光の光路のうち、被写体観察を阻害しない外側部分や、被写体観察に使用される部分のうちサンプリング点が密である中心部に設けられる。そのため、キャリブレーションによって被写体観察が殆ど阻害されることはない。さらに、内蔵チャート部材２０は、円環外側部２１と十字中心部２２とを備えるので、画像上におけるこれらの相対的な位置関係も考慮したうえでキャリブレーションを行うことが可能である。そのため、例えば、ファイバ先端部１２Ａが偏心して振動することが防止されるやすくなる。
【００７２】
また、本実施形態では、内蔵チャート部材２０の真の形状を表した基準チャート画像が、基準チャート取得ルーチンにおいて取得されている。したがって、スコープ先端１０Ａに取り付けられた内蔵チャート部材２０が歪んでいたり、偏心したりしている場合であっても、キャリブレーションを適切に行うことができる。
【００７３】
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡装置の概要を示すブロック図である。
第１の実施形態では、内蔵チャート部材は、蛍光体から構成されたが、本実施形態における内蔵チャート部材７０は、金属等から成る反射体から構成される。以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付す。
【００７４】
本実施形態では、プロセッサ３０には、フィルタ３４の代わりに、フィルタ７４Ａ、７４Ｂが設けられる。フィルタ７４Ａ、７４Ｂは、入射した光の一部を透過し、残りを反射するハーフミラーである。また、受光素子として、蛍光受光素子３５に加えて励起光受光素子７５が設けられるとともに、励起光受光素子７５、蛍光受光素子３５それぞれの前方には、蛍光カットフィルタ７９Ａ、励起光カットフィルタ７９Ｂが設けられる。励起光受光素子７５は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。蛍光カットフィルタ７９Ａ、励起光カットフィルタ７９Ｂは、特定の波長の光をカットし、その他の波長の光を透過するフィルタである。
【００７５】
レーザー光源３２から出射した励起光は、一部がフィルタ７４Ａ、７４Ｂを透過し、集光レンズ３１で集光されて、光ファイバ１２の基端部１２Ｂに入射される。励起光は、光ファイバ１２内部を通って、第１の実施形態と同様に、観察対象物ＯＢ及び内蔵チャート部材７０に照射される。
【００７６】
本実施形態では、内蔵チャート部材７０が反射体であるため、内蔵チャート部材７０に入射された励起光は、内蔵チャート部材７０において反射され、光ファイバ１２に入射される。一方、観察対象物ＯＢからの戻り光は、第１の実施形態と同様に蛍光である。そのため、光ファイバ１２の基端部１２Ｂからは、励起光及び蛍光が出射される。
【００７７】
基端部１２Ｂから出射された励起光及び蛍光は、一部がフィルタ７４Ａを反射し、一部が透過する。フィルタ７４Ａで反射された励起光及び蛍光は、蛍光カットフィルタ７９Ａで蛍光がカットされたうえで、励起光のみが励起光受光素子７５に受光される。フィルタ７４Ａを透過した励起光及び蛍光は、フィルタ７４Ｂで一部が反射され、かつ励起光カットフィルタ７９Ｂで励起光がカットされたうえで、蛍光のみが蛍光受光素子３５に受光される。すなわち、本実施形態では、観察対象物からの戻り光（蛍光）と、内蔵チャート部材からの戻り光（励起光）は、波長が異なることが利用されて、ハーフミラーやカットフィルタ等の光学部材によって分離されたうえで、異なる受光素子で受光される。
【００７８】
蛍光受光素子３５は、第１の実施形態と同様に、所定の微小期間で受光した蛍光の強度に応じた画素信号を生成する。励起光受光素子７５も、同様に、所定の微小期間で受光した励起光の強度に応じた画素信号を生成する。画素信号の生成は、いずれの受光素子においても、１フレーム期間において繰り返される。
【００７９】
蛍光受光素子３５で得られた画素信号は、第１の実施形態と同様に、デジタル画素信号として画像生成部３８に送られ、画像生成部３８では、その画素信号から１フレーム分の蛍光画像が得られる。ただし、本実施形態では、内蔵チャート部材７０が蛍光を発しないため、蛍光画像は、観察対象物ＯＢからの蛍光によって得られた観察画像ＯＩ（図９参照）のみから成る。観察画像ＯＩは、一時的に画像メモリ４０に格納された後、エンコーダ３９を介してモニタ５０に出力される。
【００８０】
励起光受光素子７５で得られた画素信号は、アンプ７６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器７７によってデジタル画素信号に変換され画像生成部３８に送られ、画像生成部３８では蛍光画像と同様に、その画素信号から１フレーム分の励起光画像が得られる。励起光画像は、内蔵チャート部材７０からの反射光によって形成された内蔵チャート画像ＣＩ（図９参照）である。内蔵チャート画像ＣＩは、画像メモリ４０に格納され、キャリブレーション用の画像として使用される。
【００８１】
なお、本実施形態における観察画像生成ルーチン及び基準チャート取得ルーチンは、ステップＳ１０１、Ｓ２０１が省略される点を除いて第１の実施形態と実質的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００８２】
以上のように、本実施形態では、内蔵チャート部材として反射体を使用したことにより、蛍光画像を画像処理により２つの画像に分離しなくても、キャリブレーションを実施することが可能になる。
【００８３】
図１７は、本発明の第３の実施形態に係る内視鏡装置の概要を示すブロック図である。
第１の実施形態では、励起光により共焦点観察を行う内視鏡装置であったが、本実施形態では白色光により、観察対象物ＯＢを通常観察する内視鏡装置である。そのため、観察対象物ＯＢは、カバーレンズ１５から離されて観察される。以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付す。
【００８４】
本実施形態では、光ファイバ１２の前方に、共焦点光学系１４に代えて、照明光学系９４が配置される。また、スコープ１０の内部には、光ファイバ１２に加えて、観察対象物ＯＢからの反射光を伝送する光ファイバ（以下、イメージファイバという）９２が挿入されている。イメージファイバ９２の先端は分岐しており、照明光学系９４及びカバーレンズ１５の周囲に配置されるとともに、その基端はプロセッサ３０に接続される。
【００８５】
また、プロセッサ３０には、レーザー光源として、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発光するレーザー光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂが設けられ、これらはレーザードライバ８３Ｒ、８３Ｇ、８３Ｂによって駆動される。本実施形態では、赤色、緑色、青色の光を同時発光させることにより、白色光を観察対象物ＯＢに向けて照射する。また、レーザー光源８２Ｂから発せられる青色光は、内蔵チャート部材２０を励起させることが可能な波長を有する励起光である。
【００８６】
プロセッサ３０内部において、レーザー光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂから発する光の光路上には、フィルタ８４Ｒ、フィルタ８４Ｇ、フィルタ８４Ｂが配置される。フィルタ８４Ｒ、フィルタ８４Ｇ、フィルタ８４Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を反射し、その他の光を透過するフィルタである。
【００８７】
レーザー光源８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂから発した赤色、緑色、青色の光は、フィルタ８４Ｒ、フィルタ８４Ｇ、フィルタ８４Ｂで反射されて１つの光束とされたうえで、白色光として、集光レンズ３１によって、光ファイバ１２の基端部１２Ｂに集光される。白色光は、光ファイバ１２を通って、ファイバ先端部１２Ａまで伝送される。
【００８８】
白色光は、ファイバ先端部１２Ａから出射し、照明光学系９４、カバーレンズ１５を通って、観察対象物ＯＢに照射される。本実施形態では、ファイバ先端部１２Ａは、第１の実施形態と同様に駆動され、そのため、ファイバ先端部１２Ａからの白色光は、第１の実施形態と同様に、走査期間において、観察対象物ＯＢに加えて内蔵チャート部材２０にも照射される。
【００８９】
観察対象物ＯＢに照射された白色光は、観察対象物ＯＢで反射し、反射光としてイメージファイバ９２に入射し、イメージファイバ９２の基端まで導かれる。反射光は、イメージファイバ９２の基端から出射して、光学レンズ８５、ハーフミラー群８６によって赤色、緑色、青色の光に分離され、それぞれ受光器８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂに入射される。受光器８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を、その強度に応じたＲ、Ｇ、Ｂの画素信号に変換する。
【００９０】
Ｒ、Ｇ、Ｂの画素信号は、Ａ／Ｄ変換器８９Ｒ、８９Ｇ、８９Ｂにおいてデジタル画素信号に変換され、画像生成部３８へ送られる。画像生成部３８では、順次送られるＲ、Ｇ、Ｂのデジタル画素信号により、１フレームの通常観察画像が得られ、その通常観察画像は、画像メモリ４０に一旦格納される。なお、通常観察画像は、第１の実施形態の観察画像と同様に、画素欠落部分があるが、画素欠落部分における画素信号は、画素補間により生成される。画像メモリ４０に格納された通常観察画像は、エンコーダ３９を介して、モニタ５０に出力される。
【００９１】
一方、本実施形態では、レーザー光源８２Ｂから出射した青色光が励起光であるため、内蔵チャート部材２０は、ファイバ先端部１２Ａから出射された光が照射されることにより、励起されて蛍光を発する。内蔵チャート部材２０が発した蛍光は、第１の実施形態と同様に、光ファイバ１２を通って、光ファイバ１２の基端部１２Ｂに導かれる。内蔵チャート部材２０からの蛍光は、集光レンズ３１、フィルタ８４Ｒ、８４Ｇ、８４Ｂを透過して、蛍光受光素子３５に受光される。蛍光受光素子３５では、第１の実施形態と同様に、蛍光の強度に応じた画素信号が生成される。
【００９２】
蛍光受光素子３５で得られた画素信号は、第１の実施形態と同様に、デジタル画素信号として画像生成部３８に送られ、画像生成部３８では、１フレーム分の蛍光画像が得られる。本実施形態では、１フレーム分の蛍光画像は、内蔵チャート部材２０からの戻り光のみによって生成され、内蔵チャート画像ＣＩ（図９参照）のみから成る。内蔵チャート画像ＣＩは、画像メモリ４０に格納され、キャリブレーション用の画像として使用される。
【００９３】
なお、本実施形態における観察画像生成ルーチン及び基準チャート取得ルーチンは、ステップＳ１０１、Ｓ２０１が省略される点を除いて第１の実施形態と実質的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９４】
以上のように、白色光等によって通常観察を行う場合であっても、内蔵チャート部材２０により得られた内蔵チャート画像ＣＩによって、キャリブレーションを実施することが可能である。
【００９５】
なお、本実施形態では、内蔵チャート部材は、第２の実施形態と同様に、反射体から構成されても良い。反射体は、Ｒ、Ｇ、Ｂの全ての光を反射する反射体であっても良いが、塗料等が塗られＲ、Ｇ、Ｂのうち少なくとも１つの光を反射するものであっても良い。この場合、反射光の光路を、レーザー光源の光路から分岐させるために、例えば、集光レンズ３１とフィルタ８４Ｒの間に、ハーフミラーが設けられるとともに、ハーフミラーで反射された光を受光するための受光素子が設けられる。
【００９６】
さらに、本実施形態では、レーザー光源８２Ｂから出射される青色光が、励起光として使用されたが、レーザー光源８２Ｂとは別に、紫外線から成る励起光を出射するための励起光用レーザー光源が用いられても良い。
【００９７】
励起光用レーザー光源からの励起光は、白色光に合成されてファイバ先端部１２Ａから出射されても良いが、白色光と別のタイミングで出射されても良い。この場合、例えば、キャリブレーションを開始させるためのスイッチが、プロセッサ等に設けられて、そのスイッチが入力されたときに、白色光に代えて励起光が出射されるようにしても良い。
【００９８】
このような構成により、スイッチが入力されたときには、観察画像ＯＩが生成されず、内蔵チャート画像ＣＩのみが生成されてキャリブレーションが実施される。一方、通常の観察画像生成時には、内蔵チャート画像ＣＩが作成されず、キャリブレーションは実施されなくなる。すなわち、被写体観察とキャリブレーションが別に行われることになる。なお、上記各実施形態でも、被写体観察とキャリブレーションが別に行われても良い。
【００９９】
なお、上記各実施形態では、基準チャート取得ルーチンにおいて、多数の画素信号から構成される基準チャート画像の画像データがＲＯＭに保存されたが、その他の形式で画像データがＲＯＭに保存されても良い。例えば、ＲＯＭには、基準チャート画像の形状を表すためのパラメータが基準チャート画像のデータとして保存されていても良い。
【０１００】
上記パラメータとしては、例えば、円環画像ＤＩが中心画像ＥＩを中心とする真円であるとしたときの理想画像に対する、実際の円環画像ＤＩの歪み・ずれをアフィン変換の係数として表したものである。この場合には、ステップＳ１０４において、内蔵チャート画像ＣＩが、同様にアフィン変換の係数として表され、その係数が基準チャート画像の係数と比較されて画像同士のマッチングが行われても良い。
【０１０１】
また、内蔵チャート部材が少ない誤差で成形・取付できる場合には、基準チャート取得ルーチンが省略され、基準チャート画像に関する画像データが、予めＲＯＭ等に保存されていても良い。
【０１０２】
また、基準チャート取得ルーチンが省略される場合、円環外側部２１が真円であるとしてキャリブレーションが実施されても良い。具体的には、円環外側部２１が真円で、光ファイバが適切な経路に沿って円形螺旋状に変位される場合、図５に示すように、円環外側部２１からの戻り光は、一定期間（ｔ１〜ｔ２）にわたって高い強度でコンスタントになる。一方、光ファイバが適切な経路に沿わず、例えば楕円形の螺旋状に変位される場合、一定期間（ｔ１〜ｔ２）において、出力値が弱くなる期間がある。そのため、例えばその一定期間において、出力値が弱くなる期間があるかどうかを検知して、光ファイバの経路が適切か否かを判断しても良い。
【０１０３】
また、各実施形態において、内蔵チャート部材が取り付けられる位置は、ハウジング１８の内周面や、カバーレンズ１５の背面に限定されず、カバーレンズ１５の前面等その他の位置に取り付けられても良い。また、反射防止コートを被膜したカバーレンズ１５において、一部に反射防止コートを被膜しないようにして、その部分を反射体としても良い。
【０１０４】
なお、以上の説明では、光ファイバの先端部が、渦巻状に走査される例について説明したが、本発明は、光ファイバの先端部が、例えばラスタ方式等の異なる方式で走査される光ファイバスキャン装置に適用されても良い。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ スコープ
１０Ａ スコープ先端部
１２ 光ファイバ
１２Ａ ファイバ先端部
１３ アクチュエータ
２０ 内蔵チャート部材
２１ 円環外側部
２２ 十字中心部
３０ プロセッサ
３８ 画像生成部
４２ 波形生成処理部
ＣＲ 一定領域
ＣＩ チャート画像
ＦＩ 蛍光画像
ＯＩ 観察画像
ＣＰ 一定の経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スコープ部と、
前記スコープ部内部に挿入され、かつ観察対象物に照射されるための照射光を先端から出射する光ファイバと、
前記光ファイバの先端を変位させる駆動手段と、
前記光ファイバの先端を、前記観察対象物を走査させるために一定の経路に沿うように変位させたときの前記観察対象物からの戻り光により、１フレームの観察画像を生成する画像生成手段と、
前記光ファイバの前方に配置され、かつ、前記一定の経路のうちの一部に変位された光ファイバからの照射光によって照射されるように、前記スコープ部に取り付けられるチャート部材と、
前記チャート部材からの戻り光に基づいて、光ファイバスキャン装置に対してキャリブレーションを行う較正手段と
を備えることを特徴とする光ファイバスキャン装置。
【請求項２】
前記一定の経路で変位した前記光ファイバの先端が、一定の領域内に変位されるときに、前記観察対象物に前記照射光が照射され、得られた前記観察対象物からの戻り光により前記１フレームの観察画像が生成されるとともに、
前記チャート部材の少なくとも一部は、前記先端が前記一定の領域の外側に変位されるとき、前記照射光によって照射されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項３】
前記チャート部材は、前方側から見ると、前記光ファイバを取り巻くように設けられた外側部を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項４】
前記外側部は、環状であることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項５】
前記チャート部材は、前方側から見ると、前記駆動手段により駆動されないときの前記光ファイバに一致し又は近接する位置に配置される中心部を備えることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項６】
前記光ファイバの先端部が、前記一定の経路に沿うように変位される間、前記照射光の戻り光が所定のサンプリングレートでサンプリングされて画素信号が生成され、
前記一定の経路のうち少なくとも一部は、他の部分に比べて前記画素信号をサンプリングするためのサンプリング点が相対的に密となっており、
前記チャート部材の少なくとも一部は、前記サンプリング点が相対的に密である部分に配置された光ファイバからの照射光によって照射されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項７】
前記チャート部材の戻り光から生成される画素信号は、前記観察対象物の戻り光から生成される画素信号と分離されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項８】
前記チャート部材からの戻り光は、前記観察対象物からの戻り光よりも高強度となるようにし、
出力値が相対的に大きい画素信号を前記チャート部材の戻り光から生成される画素信号とするとともに、出力値が相対的に小さい画素信号を前記観察対象物の戻り光から生成される画素信号として分離することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項９】
前記チャート部材からの戻り光は、前記観察対象物からの戻り光と異なる波長にされていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１０】
前記チャート部材からの戻り光は、光学部材によって前記観察対象物からの戻り光と分離され、
前記観察画像は、第１の受光素子によって受光された前記観察対象物からの戻り光によって生成され、
前記キャリブレーションは、第２の受光素子によって受光された前記チャート部材からの戻り光によって行われることを特徴とする請求項９に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１１】
前記チャート部材からの戻り光は、前記光ファイバの先端から入射されて基端から出射されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１２】
前記観察対象物からの戻り光は、前記光ファイバの先端から入射されて基端から出射されることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１３】
前記観察対象物からの戻り光を、先端から入射さるイメージファイバを備え、
前記画像生成手段は、前記イメージファイバに導かれた光によって前記観察画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１４】
前記チャート部材は前記照射光を反射してその反射光を戻り光とし、又は前記照射光によって励起され、蛍光を戻り光として発することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１５】
前記光ファイバ先端は、渦巻状の経路に沿って変位されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１６】
前記チャート部材からの戻り光に基づいてチャート画像を生成し、前記チャート画像が基準チャート画像に一致しない場合に前記キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１７】
前記光ファイバの先端を標準経路に沿って変位させたときに、前記チャート部材からの戻り光によって得られる基準チャート画像に関するデータを保存するメモリを備え、
前記基準チャート画像に関するデータと、前記チャート部材の戻り光から得られるチャート画像に関するデータとを比較して、前記チャート画像の形状が、前記基準チャート画像の形状に一致するように、キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１８】
前記較正手段は、前記光ファイバの変位を補正することにより、前記キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１９】
スコープ部と、
前記スコープ部内部に挿入され、かつ観察対象物に照射されるための照射光を先端から出射する光ファイバと、
前記光ファイバの先端を変位させる駆動手段と、
前記光ファイバの先端を、前記観察対象物を走査させるために一定の経路に沿うように変位させたときの前記観察対象物からの戻り光により、１フレームの観察画像を生成する画像生成手段と、
前記光ファイバの前方に配置され、かつ、前記一定の経路のうちの一部に変位された光ファイバからの照射光によって照射されるように、前記スコープ部に取り付けられるチャート部材と、
前記チャート部材からの戻り光に基づいて、前記チャート部材に関する画像データを取得するチャートデータ生成手段と
を備えることを特徴とする光ファイバスキャン装置。
【請求項１】
スコープ部と、
前記スコープ部内部に挿入され、かつ観察対象物に照射されるための照射光を先端から出射する光ファイバと、
前記光ファイバの先端を変位させる駆動手段と、
前記光ファイバの先端を、前記観察対象物を走査させるために一定の経路に沿うように変位させたときの前記観察対象物からの戻り光により、１フレームの観察画像を生成する画像生成手段と、
前記光ファイバの前方に配置され、かつ、前記一定の経路のうちの一部に変位された光ファイバからの照射光によって照射されるように、前記スコープ部に取り付けられるチャート部材と、
前記チャート部材からの戻り光に基づいて、光ファイバスキャン装置に対してキャリブレーションを行う較正手段と
を備えることを特徴とする光ファイバスキャン装置。
【請求項２】
前記一定の経路で変位した前記光ファイバの先端が、一定の領域内に変位されるときに、前記観察対象物に前記照射光が照射され、得られた前記観察対象物からの戻り光により前記１フレームの観察画像が生成されるとともに、
前記チャート部材の少なくとも一部は、前記先端が前記一定の領域の外側に変位されるとき、前記照射光によって照射されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項３】
前記チャート部材は、前方側から見ると、前記光ファイバを取り巻くように設けられた外側部を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項４】
前記外側部は、環状であることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項５】
前記チャート部材は、前方側から見ると、前記駆動手段により駆動されないときの前記光ファイバに一致し又は近接する位置に配置される中心部を備えることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項６】
前記光ファイバの先端部が、前記一定の経路に沿うように変位される間、前記照射光の戻り光が所定のサンプリングレートでサンプリングされて画素信号が生成され、
前記一定の経路のうち少なくとも一部は、他の部分に比べて前記画素信号をサンプリングするためのサンプリング点が相対的に密となっており、
前記チャート部材の少なくとも一部は、前記サンプリング点が相対的に密である部分に配置された光ファイバからの照射光によって照射されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項７】
前記チャート部材の戻り光から生成される画素信号は、前記観察対象物の戻り光から生成される画素信号と分離されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項８】
前記チャート部材からの戻り光は、前記観察対象物からの戻り光よりも高強度となるようにし、
出力値が相対的に大きい画素信号を前記チャート部材の戻り光から生成される画素信号とするとともに、出力値が相対的に小さい画素信号を前記観察対象物の戻り光から生成される画素信号として分離することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項９】
前記チャート部材からの戻り光は、前記観察対象物からの戻り光と異なる波長にされていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１０】
前記チャート部材からの戻り光は、光学部材によって前記観察対象物からの戻り光と分離され、
前記観察画像は、第１の受光素子によって受光された前記観察対象物からの戻り光によって生成され、
前記キャリブレーションは、第２の受光素子によって受光された前記チャート部材からの戻り光によって行われることを特徴とする請求項９に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１１】
前記チャート部材からの戻り光は、前記光ファイバの先端から入射されて基端から出射されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１２】
前記観察対象物からの戻り光は、前記光ファイバの先端から入射されて基端から出射されることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１３】
前記観察対象物からの戻り光を、先端から入射さるイメージファイバを備え、
前記画像生成手段は、前記イメージファイバに導かれた光によって前記観察画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１４】
前記チャート部材は前記照射光を反射してその反射光を戻り光とし、又は前記照射光によって励起され、蛍光を戻り光として発することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１５】
前記光ファイバ先端は、渦巻状の経路に沿って変位されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１６】
前記チャート部材からの戻り光に基づいてチャート画像を生成し、前記チャート画像が基準チャート画像に一致しない場合に前記キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１７】
前記光ファイバの先端を標準経路に沿って変位させたときに、前記チャート部材からの戻り光によって得られる基準チャート画像に関するデータを保存するメモリを備え、
前記基準チャート画像に関するデータと、前記チャート部材の戻り光から得られるチャート画像に関するデータとを比較して、前記チャート画像の形状が、前記基準チャート画像の形状に一致するように、キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１８】
前記較正手段は、前記光ファイバの変位を補正することにより、前記キャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャン装置。
【請求項１９】
スコープ部と、
前記スコープ部内部に挿入され、かつ観察対象物に照射されるための照射光を先端から出射する光ファイバと、
前記光ファイバの先端を変位させる駆動手段と、
前記光ファイバの先端を、前記観察対象物を走査させるために一定の経路に沿うように変位させたときの前記観察対象物からの戻り光により、１フレームの観察画像を生成する画像生成手段と、
前記光ファイバの前方に配置され、かつ、前記一定の経路のうちの一部に変位された光ファイバからの照射光によって照射されるように、前記スコープ部に取り付けられるチャート部材と、
前記チャート部材からの戻り光に基づいて、前記チャート部材に関する画像データを取得するチャートデータ生成手段と
を備えることを特徴とする光ファイバスキャン装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１５２２４４（Ｐ２０１２−１５２２４４Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３７０（Ｐ２０１１−１１３７０）
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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