内視鏡装置
【課題】被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得する。
【解決手段】２つの画像を取得し、一の画像における任意の点を基点とし、一の画像における一の光ファイバ２１，２２の走査軌跡の中心と他の画像における他の光ファイバの走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に基点を投影させた投影点を第１の検出ポイントとし、他の画像における第１の検出ポイントと対応する点を第２の検出ポイントとして設定する検出ポイント設定部１７と、一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、他の画像の第２の検出ポイントにおける前記他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、挿入部５の前記観察対象に対する深度Ｈを演算する内視鏡装置１を提供する。
【解決手段】２つの画像を取得し、一の画像における任意の点を基点とし、一の画像における一の光ファイバ２１，２２の走査軌跡の中心と他の画像における他の光ファイバの走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に基点を投影させた投影点を第１の検出ポイントとし、他の画像における第１の検出ポイントと対応する点を第２の検出ポイントとして設定する検出ポイント設定部１７と、一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、他の画像の第２の検出ポイントにおける前記他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、挿入部５の前記観察対象に対する深度Ｈを演算する内視鏡装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つの光線を、観察対象のずれた位置に２次元走査しながら照射することにより、立体視観察可能な視点の異なる２つの画像（視差画像）を取得する内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１３７８９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の内視鏡装置では、挿入部を被検体内に挿入して取得された病変部等の観察対象の視差画像を参照しても、挿入部先端の観察対象からの距離（深度）を把握することができない。従って、例えば、挿入部の観察対象からの距離を一定に維持することが困難であり、観察対象である患部にレーザ光を照射して治療を行うような場合において、治療精度が低下する等の不具合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる内視鏡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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、挿入部内に所定の間隔を隔てて設けられ、光源から出射された照明光を導光し、観察対象に対して前記照明光の光軸に交差する方向の互いにずれた位置に夫々照射する２つの光ファイバと、各該光ファイバの先端を一体的に振動させて各前記照明光を予め設定された螺旋状の軌跡に従って２次元走査させる駆動部と、前記照明光の前記観察対象からの２つの戻り光を受光し、受光した該戻り光の強度を夫々検出する検出部と、該検出部によって検出された各前記戻り光の強度を、前記照明光の走査位置に基づいて画像化することにより各前記照明光の走査領域に応じた２つの画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成された一の画像における任意の点を基点とし、前記一の画像における前記一の光ファイバの走査軌跡の中心と前記画像生成部により生成された他の画像における前記他の光ファイバの走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に前記基点を投影させた投影点を第１の検出ポイントとし、前記他の画像における第１の検出ポイントと対応する点を第２の検出ポイントとして設定する検出ポイント設定部と、前記一の画像の前記第１の検出ポイントにおける前記一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、前記他の画像の前記第２の検出ポイントにおける前記他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、前記挿入部の前記観察対象に対する深度を演算する深度演算部と、を備えた内視鏡装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、２つの光ファイバ部から被検体内のずれた位置に照射された各照明光が駆動部によって２次元走査されることにより、位置がずれた２つの走査領域の画像、すなわち、２つの視点から観察された画像からなる視差画像が生成される。
このとき、検出ポイント設定部により、取得された２つの画像のうち、何れか一の画像において任意の点を挿入部と観察対象との距離である深度を把握するための基点として定め、一の画像において、２つの光ファイバの走査軌跡の中心を結ぶ直線上に基点を投影させた投影点が第１の検出ポイントとして設定される。続いて、他の画像における第１の検出ポイントと対応する点が第２の検出ポイントとして設定される。第２の検出ポイントは第１の検出ポイントと対応する点であるため、少なくとも２つの画像を立体視可能な一つの画像としたときに、第１の検出ポイントの位置と第２の検出ポイントの位置とが略一致する。
【０００７】
光ファイバは、駆動部により予め設定された螺旋状の軌跡に従って振動させられるので、一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とは各検出ポイントから自動的に求めることができ、これによって、２つの光ファイバの走査軌跡の中心間の走査軌跡の数と、各光ファイバの走査軌跡の中心軸に対する振幅角とを把握することができる。また、２つの光ファイバ間の距離が既知であるので、第１の検出ポイント又は第２の検出ポイントの各光ファイバの走査軌跡の中心からの距離を求めることができる。
【０００８】
従って、一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて得られた、第１の検出ポイント又は第２の検出ポイントの各光ファイバの走査軌跡の中心からの距離と各光ファイバの振幅角とから、挿入部の観察対象に対する深度を演算することができる。これにより、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる。
【０００９】
上記した発明において、前記深度演算部が、前記一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角と、前記他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角とを演算し、以下の（１）式及び（２）式に基づいて前記挿入部の前記観察対象に対する深度Ｈを演算することが好ましい。
Ｈ’＝ｄ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） ・・・ （１）
Ｈ ＝Ｈ’−ｈ ・・・ （２）
ここで、Ｈ’は２つの光ファイバの振幅の支点から観察対象までの距離、ｈは２つの光ファイバの振幅の支点から挿入部先端面までの距離、ｄは一の光ファイバと他の光ファイバとの距離、αは一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角、βは他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角をそれぞれ示す。
【００１０】
本発明によれば、一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、各光ファイバの走査軌跡の中心軸に対する振幅角とを演算することができる。また、一の光ファイバと他の光ファイバとの距離及び２つの光ファイバの振幅の支点から挿入部先端面までの距離が既知であることから、これらの距離と振幅角に基づいて、簡易な演算を行うことにより挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる。
【００１１】
なお、深度演算部が、光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数に応じて予め深度を記憶した記憶部を備える構成とすることもでき、この場合には、各光ファイバの振幅角をその都度求めることなく、直ちに深度情報を取得することができる。特に、光ファイバの先端にレンズ等が設けられている場合には、当該レンズの曲率半径や屈折率等を考慮して、光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と光ファイバの振幅角を対応づけて予め深度を記憶させておくことで、直ちに深度情報を取得することができる。
【００１２】
また、上記した発明において、前記検出ポイント設定部が、前記一の画像において前記基点を操作者に指定させる基点指定部を備え、該基点指定部により指定された基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する前記他の画像における第２の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定することが好ましい。
【００１３】
このようにすることで、操作者からの指定に基づいて基点指定部により一の画像に対する基点が設定されると、検出ポイント設定部が前記一の画像と前記他の画像とをパターン認識することにより基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する他の画像における第２のポイントを設定するので、基点を設定するだけで直ちに深度情報を取得することができる。
【００１４】
また、上記した発明において、前記検出ポイント設定部が、前記一の画像における任意点を前記基点として設定し、設定された基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する前記他の画像における第２の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定することが好ましい。
【００１５】
このようにすることで、基点が設定されると、検出ポイント設定部が前記一の画像と前記他の画像とをパターン認識することにより基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する他の画像における第２のポイントを設定するので、直ちに深度情報を取得することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る内視鏡装置の画像生成部により生成される各照明光に基づく各画像の参考図である。
【図３】本実施形態に係る内視鏡装置によって照明光が走査される２つの走査領域を示す図である。
【図４】本実施形態に係る内視鏡装置によって照明光が走査される際の様子を示す模式図である。
【図５】本実施形態に係る内視鏡装置により観察面を観察する場合において、挿入部の観察面に対する深度を演算する際の処理を示すフローチャートである。
【図６】検出ポイントにおける螺旋状走査軌跡の周回数に応じて予め深度を定めたルックアップテーブルの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１は、平行法により立体視可能な視差画像を取得するものであり、図１に示すように、照明光Ｌ１，Ｌ２を射出する投光ファイバ２（光ファイバ）、受光ファイバ３及び投光ファイバ２の先端部を振動させるアクチュエータ（駆動部）４を有する挿入部５、投光ファイバ２に照明光Ｌ１，Ｌ２を供給する照明ユニット６、アクチュエータ４を駆動させる駆動ユニット７、受光ファイバ３によって受光された照明光Ｌ１，Ｌ２の戻り光を光電変換する検出ユニット（検出部）８、検出部からの信号に基づいて視差画像を生成する画像生成ユニット９、照明ユニット６及び駆動ユニット７の作動を制御するとともに画像生成ユニット９により生成された視差画像をモニタ１４に出力したり、視差画像に基づいて挿入部５の観察面に対する距離(深度)を演算したりする制御ユニット１０を備えている。
【００１９】
挿入部５は、その内部に長手方向に沿って配置された投光ファイバ２及び受光ファイバ３と、投光ファイバ２の先端側に配置された照明光学系１１を備えている。
【００２０】
投光ファイバ２は、所定の間隔ｄを隔てて配置され、先端部分が一体的に振動するように接合された２つの光ファイバ２１，２２を備えている。各光ファイバ２１，２２には１つずつコア（コア部）２１ａ，２２ａを有するシングルモードファイバを適用することができ、この場合には、一方のコア２１ａから射出された第１の照明光Ｌ１及び他方のコア２２ａから射出された第２の照明光Ｌ２は、照明光学系１１によって集束されて観察面Ａに照射される。そして、２つの光ファイバ２１，２２が所定の間隔ｄをあけて配置されていることから、第１の照明光Ｌ１及び第２の照明光Ｌ２は観察面Ａ上において光軸に交差する方向に所定の間隔ｄだけずれた位置を照射する。
【００２１】
受光ファイバ３は、その先端面である受光面（受光部）３１によって２つの照明光Ｌ１，Ｌ２の観察面Ａによる戻り光を受光し、受光した戻り光を検出ユニット８へ導光する。
【００２２】
アクチュエータ４は、例えば、電磁式又はピエゾ式であり、駆動ユニット７から駆動電圧が印加されると、投光ファイバ２の先端部分を螺旋状に振動させる。これにより、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２が同時に観察面Ａ上において螺旋状の走査軌跡に従って２次元走査される。
【００２３】
ここで、２つの光ファイバ２１，２２の先端部分が一体的に振動するので、図２に示すように、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２の螺旋状走査軌跡は同一形状となる。また、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２によって走査される観察面Ａ上の螺旋状走査軌跡Ｓ１，Ｓ２は、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２の照射位置のずれ量、すなわち、２つの光ファイバ２１，２２の配置間隔ｄだけずれることとなる。
【００２４】
照明ユニット６は、固体レーザ等の光源（図示せず）から照明光Ｌ１および照明光Ｌ２を射出し、射出された照明光Ｌ１を一方のコア２１ａに入射させ、照明光Ｌ２を他方のコア２２ａに入射させる。
【００２５】
駆動ユニット７は、アクチュエータ４を駆動させる駆動信号をデジタル信号として生成する信号生成部７１と、該信号生成部７１によって生成された駆動信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部７２ａ，７２ｂと、該Ｄ／Ａ変換部７２ａ，７２ｂの出力を増幅する信号増幅部７３とを備えている。
【００２６】
信号生成部７１は、投光ファイバ２を振動させて螺旋状に走査させるための駆動信号を生成し、駆動信号をＤ／Ａ変換部７２に入力する。信号増幅部７３は、Ｄ／Ａ変換部７２によって生成されたアナログ信号、つまり、駆動電圧を、アクチュエータ４の駆動に適した大きさまで増幅してアクチュエータ４に出力する。
【００２７】
検出ユニット８は、各受光ファイバ３によって導光されてきた戻り光を波長によって分配する波長分波器（波長分岐手段）８１と、該波長分波器８１によって分配された各戻り光を検出して光電変換する２つの光検出器８２ａ，８２ｂとを備えている。
波長分波器８１は、入力された戻り光のうち、第１の波長を有する戻り光と第２の波長を有する戻り光を抽出して別々の光検出器８２ａ，８３ｂに出力する。
光検出器８２ａ，８２ｂは、例えば、フォトダイオードや光電子増倍管である。各光検出器８２ａ，８３ｂは、検出した戻り光の光量に応じた大きさの光電流を各Ａ／Ｄ変換部９１ａ，９２ｂに出力する。
【００２８】
画像生成ユニット９は、各光検出器８２ａ，８２から出力された光電流をデジタル信号に変換する２つのＡ／Ｄ変換部９１ａ，９２ｂと、該各Ａ／Ｄ変換部９１ａ，９２ｂによって生成されたデジタル信号から２次元画像を生成する視差画像生成部９２と、を備えている。
【００２９】
視差画像生成部９２は、各Ａ／Ｄ変換部９１ａ，９２ｂから受け取ったデジタル信号と、制御ユニット１０から受け取った照射光Ｌ１，Ｌ２の走査位置の情報とに基づいて、２つの２次元画像を生成する。ここで、２つの２次元画像は、照明光Ｌ１による螺旋状走査軌跡Ｓ１からの戻り光から生成した画像Ｐ１（図２（ａ））と、照明光Ｌ２による螺旋状走査軌跡Ｓ２からの戻り光から生成した画像Ｐ２であり（図２（ｂ））、図３に示すように、画像Ｐ１と画像Ｐ２とは、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２の照射位置のずれ量ｄに相当する量だけ視点が平行に移動した画像である。すなわち、２つの２次元画像から視差画像を構成することができる。
【００３０】
制御ユニット１０は、信号生成部７１に対して駆動信号の仕様、例えば、振動数や振幅などを指定する指定信号を出力するとともに、該指定信号の情報、つまり、照射光Ｌ１，Ｌ２の走査位置を含む情報を視差画像生成部９２に出力する。
また、制御ユニット１０は、視差画像生成部９２で生成された２つの２次元画像を、立体視観察に適した状態に画像再構築しモニタ１４に表示させるとともに、後述する深度演算部１９により演算された挿入部５と観察面Ａとの距離である深度をモニタ１４に表示させる。
【００３１】
制御ユニット１０は、視差画像生成部９２で生成された２つの２次元画像において、挿入部５と観察面Ａとの距離である深度を演算するための基点及び検出ポイントを設定するための検出ポイント設定部１７と、検出ポイント設定部１７により設定された検出ポイントから挿入部５と観察面Ａとの距離である深度を演算する深度演算部１９とを備えている。
【００３２】
検出ポイント設定部１７は、視差画像生成部９２で生成された２つの２次元画像のうち、照明光Ｌ１の戻り光に基づく画像を一の画像Ｐ１とし、照明光Ｌ２の戻り光に基づく画像を他の画像Ｐ２とした場合に、画像Ｐ１における任意の点を基点Ｚとして定める。そして、画像Ｐ１における光ファイバ２１の走査軌跡の中心と画像Ｐ２における光ファイバ２２の走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に基点Ｚを投影させた投影点を検出ポイントＸ１とし、画像Ｐ２における検出ポイントＸ１と対応する点を検出ポイントＸ２として設定する。
【００３３】
深度演算部１９は、画像Ｐ１の検出ポイントＸ１における光ファイバ２１の螺旋状走査軌跡の周回数（図２及び図３中の丸印）と、画像Ｐ２の検出ポイントＸ２における光ファイバ２２の螺旋状走査軌跡の周回数（図２及び図３中の四角印）とに基づいて、挿入部５の観察面Ａに対する深度を演算する。
【００３４】
より詳細には、図４に示すように、深度演算部１９は、画像Ｐ１の検出ポイントＸ１における光ファイバ２１の中心軸に対する振幅角αと、画像Ｐ２の検出ポイントＸ２における光ファイバ２２の中心軸に対する振幅角βとを演算し、以下の（３）式に基づいて２つの光ファイバの振幅の支点Ｒから観察対象までの距離Ｈ’を演算する。
【００３５】
Ｈ’＝ｄ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） ・・・ （３）
ここで、ｄは光ファイバ２１と光ファイバ２２との距離をそれぞれ示す。
【００３６】
２つの光ファイバの振幅の支点Ｒから挿入部先端面までの距離をｈとすると、挿入部先端面の観察面に対する深度Ｈは以下の（４）式で表わすことができる。
Ｈ ＝Ｈ’−ｈ ・・・ （４）
【００３７】
従って、上記した（３）式及び（４）式から、以下の（５）式を得ることができ、この（５）式に基づいて挿入部５の観察面Ａに対する深度Ｈを演算する。
Ｈ＝ｄ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）−ｈ ・・・ （５）
【００３８】
以下、上記した内視鏡装置１により観察面Ａを観察する場合において、挿入部５の観察面Ａに対する深度を演算する際の処理について図５のフローチャートに従って説明する。
内視鏡装置１の挿入部５を被検体に挿入し、観察面Ａに光源からの照明光Ｌ１，Ｌ２を照射し、照明光Ｌ１，Ｌ２の戻り光を検出することにより観察面Ａの画像Ｐ１及び画像Ｐ２を取得する。このときの挿入部５の先端面と観察面Ａとの距離である深度を把握するには、まず検出ポイント設定部１７により、画像Ｐ１において、深度を演算するための基準となる基点Ｚを指定する（ステップＳ１１）。
【００３９】
続いて、画像Ｐ１及び画像Ｐ２において、検出ポイントＸ１及び検出ポイントＸ２を夫々設定する（ステップＳ１２）。検出ポイントＸ１は、画像Ｐ１上の、光ファイバ２１の走査軌跡の中心と画像Ｐ２における光ファイバ２２の走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に基点Ｚを投影させ、その投影点を検出ポイントＸ１として設定する。
【００４０】
そして、基点Ｚに対応して設定された検出ポイントＸ１に対応する画像Ｐ２における検出ポイントＸ２を設定する。すなわち、画像Ｐ１と画像Ｐ２とをパターン認識し、画像Ｐ１における検出ポイントＸ１と対応する画像Ｐ２における画素を検出し、当該画素を画像Ｐ２における検出ポイントＸ２として設定する。
【００４１】
次のステップＳ１３では、検出ポイントＸ１の螺旋状走査軌跡Ｓ１における周回数、すなわち、検出ポイントＸ１が螺旋状走査軌跡Ｓ１の中心から何番目の螺旋縞に位置するかを螺旋状走査軌跡Ｓ１に基づいて演算する。同様に、検出ポイントＸ２の螺旋状走査軌跡Ｓ２における周回数、すなわち、検出ポイントＸ２が螺旋状走査軌跡Ｓ２の中心から何番目の螺旋縞に位置するかを螺旋状走査軌跡Ｓ２に基づいて演算する。
【００４２】
ステップＳ１４では、先に演算された周回数に基づいて、検出ポイントＸ１の光ファイバ２１の走査軌跡の中心軸に対する振幅角及び検出ポイントＸ２の光ファイバ２２の走査軌跡の中心軸に対する振幅角を演算する。
そして、次のステップＳ１５において、深度演算部１９により、上記した（４）式に基づいて挿入部５の観察面Ａに対する深度を演算する。
【００４３】
このように、画像Ｐ１の検出ポイントＸ１における光ファイバ２１の螺旋状走査軌跡Ｓ１の周回数と、画像Ｐ２の検出ポイントＸ２における光ファイバ２２の螺旋状走査軌跡Ｓ２の周回数とに基づいて、各光ファイバ２１，２２の螺旋状走査軌跡の中心軸に対する振幅角を演算することができる。また、光ファイバ２１，２２同士の距離ｄ及び光ファイバ２１，２２の振幅の支点Ｒから挿入部５の先端面までの距離ｈが既知であることから、この距離と振幅角に基づいて、簡易な演算を行うことにより挿入部先端の観察面に対する距離である深度に係る情報を取得することができる。
【００４４】
このように、挿入部先端の深度を把握することができるので、例えば、挿入部先端により誤って生体を損傷させる虞がなく、また、挿入部の観察対象からの距離を一定に維持することができるので、観察対象である患部にレーザ光を照射して治療を行うような場合において、治療精度を向上させることができる。
【００４５】
また、検出ポイント設定部１７が画像Ｐ１と画像Ｐ２とをパターン認識することにより基点Ｚに対応して設定された検出ポイントＸ１に対応する画像Ｐ２における検出ポイントＸ２を設定するので、直ちに深度情報を取得することができる。
また、基点Ｚの設定は、検出ポイント設定部１７により自動的に行うこととしてもよいし、内視鏡装置１の操作者による入力操作に基づいて行うこととしてもよい。この場合には、例えば、検出ポイント設定部１７が、画像Ｐ１において基点Ｚを操作者に指定させる基点指定部を備える構成とすることができ、基点指定部により指定された基点Ｚに対応して設定された検出ポイントＸ１に対応する画像Ｐ２における検出ポイントＰ２を、画Ｐ１と画像Ｐ２とのパターン認識により検出して設定することができる。
【００４６】
なお、各光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と各光ファイバの振幅角とが対応していることから、深度演算部が、各検出ポイントにおける螺旋状走査軌跡の周回数に応じて予め深度を定めたルックアップテーブル等を記憶した記憶部を備える構成とすることもでき、この場合には、各光ファイバの振幅角をその都度求めることなく、直ちに深度情報を取得することができる。
ルックアップテーブルの例を図６に示した。
【００４７】
このように、本発明によれば、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 内視鏡装置
２ 投光ファイバ
３ 受光ファイバ
４ アクチュエータ（駆動部）
５ 挿入部
６ 照明ユニット
７ 駆動ユニット
８ 検出ユニット（検出部）
９ 画像生成ユニット（画像生成部）
１０ 制御ユニット
１１ 照明光学系
１４ モニタ
１７ 検出ポイント設定部
１９ 深度演算部
２１，２２ 光ファイバ
９２ 視差画像生成部
Ａ 観察面
Ｌ１ 第１の照明光
Ｌ２ 第２の照明光
Ｐ１ 画像
Ｐ２ 画像
Ｓ１ 螺旋状走査軌跡
Ｓ２ 螺旋状走査軌跡
Ｘ１ 検出ポイント
Ｘ２ 検出ポイント
Ｚ 基点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つの光線を、観察対象のずれた位置に２次元走査しながら照射することにより、立体視観察可能な視点の異なる２つの画像（視差画像）を取得する内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１３７８９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の内視鏡装置では、挿入部を被検体内に挿入して取得された病変部等の観察対象の視差画像を参照しても、挿入部先端の観察対象からの距離（深度）を把握することができない。従って、例えば、挿入部の観察対象からの距離を一定に維持することが困難であり、観察対象である患部にレーザ光を照射して治療を行うような場合において、治療精度が低下する等の不具合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる内視鏡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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、挿入部内に所定の間隔を隔てて設けられ、光源から出射された照明光を導光し、観察対象に対して前記照明光の光軸に交差する方向の互いにずれた位置に夫々照射する２つの光ファイバと、各該光ファイバの先端を一体的に振動させて各前記照明光を予め設定された螺旋状の軌跡に従って２次元走査させる駆動部と、前記照明光の前記観察対象からの２つの戻り光を受光し、受光した該戻り光の強度を夫々検出する検出部と、該検出部によって検出された各前記戻り光の強度を、前記照明光の走査位置に基づいて画像化することにより各前記照明光の走査領域に応じた２つの画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成された一の画像における任意の点を基点とし、前記一の画像における前記一の光ファイバの走査軌跡の中心と前記画像生成部により生成された他の画像における前記他の光ファイバの走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に前記基点を投影させた投影点を第１の検出ポイントとし、前記他の画像における第１の検出ポイントと対応する点を第２の検出ポイントとして設定する検出ポイント設定部と、前記一の画像の前記第１の検出ポイントにおける前記一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、前記他の画像の前記第２の検出ポイントにおける前記他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、前記挿入部の前記観察対象に対する深度を演算する深度演算部と、を備えた内視鏡装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、２つの光ファイバ部から被検体内のずれた位置に照射された各照明光が駆動部によって２次元走査されることにより、位置がずれた２つの走査領域の画像、すなわち、２つの視点から観察された画像からなる視差画像が生成される。
このとき、検出ポイント設定部により、取得された２つの画像のうち、何れか一の画像において任意の点を挿入部と観察対象との距離である深度を把握するための基点として定め、一の画像において、２つの光ファイバの走査軌跡の中心を結ぶ直線上に基点を投影させた投影点が第１の検出ポイントとして設定される。続いて、他の画像における第１の検出ポイントと対応する点が第２の検出ポイントとして設定される。第２の検出ポイントは第１の検出ポイントと対応する点であるため、少なくとも２つの画像を立体視可能な一つの画像としたときに、第１の検出ポイントの位置と第２の検出ポイントの位置とが略一致する。
【０００７】
光ファイバは、駆動部により予め設定された螺旋状の軌跡に従って振動させられるので、一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とは各検出ポイントから自動的に求めることができ、これによって、２つの光ファイバの走査軌跡の中心間の走査軌跡の数と、各光ファイバの走査軌跡の中心軸に対する振幅角とを把握することができる。また、２つの光ファイバ間の距離が既知であるので、第１の検出ポイント又は第２の検出ポイントの各光ファイバの走査軌跡の中心からの距離を求めることができる。
【０００８】
従って、一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて得られた、第１の検出ポイント又は第２の検出ポイントの各光ファイバの走査軌跡の中心からの距離と各光ファイバの振幅角とから、挿入部の観察対象に対する深度を演算することができる。これにより、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる。
【０００９】
上記した発明において、前記深度演算部が、前記一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角と、前記他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角とを演算し、以下の（１）式及び（２）式に基づいて前記挿入部の前記観察対象に対する深度Ｈを演算することが好ましい。
Ｈ’＝ｄ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） ・・・ （１）
Ｈ ＝Ｈ’−ｈ ・・・ （２）
ここで、Ｈ’は２つの光ファイバの振幅の支点から観察対象までの距離、ｈは２つの光ファイバの振幅の支点から挿入部先端面までの距離、ｄは一の光ファイバと他の光ファイバとの距離、αは一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角、βは他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角をそれぞれ示す。
【００１０】
本発明によれば、一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、各光ファイバの走査軌跡の中心軸に対する振幅角とを演算することができる。また、一の光ファイバと他の光ファイバとの距離及び２つの光ファイバの振幅の支点から挿入部先端面までの距離が既知であることから、これらの距離と振幅角に基づいて、簡易な演算を行うことにより挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる。
【００１１】
なお、深度演算部が、光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数に応じて予め深度を記憶した記憶部を備える構成とすることもでき、この場合には、各光ファイバの振幅角をその都度求めることなく、直ちに深度情報を取得することができる。特に、光ファイバの先端にレンズ等が設けられている場合には、当該レンズの曲率半径や屈折率等を考慮して、光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と光ファイバの振幅角を対応づけて予め深度を記憶させておくことで、直ちに深度情報を取得することができる。
【００１２】
また、上記した発明において、前記検出ポイント設定部が、前記一の画像において前記基点を操作者に指定させる基点指定部を備え、該基点指定部により指定された基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する前記他の画像における第２の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定することが好ましい。
【００１３】
このようにすることで、操作者からの指定に基づいて基点指定部により一の画像に対する基点が設定されると、検出ポイント設定部が前記一の画像と前記他の画像とをパターン認識することにより基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する他の画像における第２のポイントを設定するので、基点を設定するだけで直ちに深度情報を取得することができる。
【００１４】
また、上記した発明において、前記検出ポイント設定部が、前記一の画像における任意点を前記基点として設定し、設定された基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する前記他の画像における第２の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定することが好ましい。
【００１５】
このようにすることで、基点が設定されると、検出ポイント設定部が前記一の画像と前記他の画像とをパターン認識することにより基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する他の画像における第２のポイントを設定するので、直ちに深度情報を取得することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る内視鏡装置の画像生成部により生成される各照明光に基づく各画像の参考図である。
【図３】本実施形態に係る内視鏡装置によって照明光が走査される２つの走査領域を示す図である。
【図４】本実施形態に係る内視鏡装置によって照明光が走査される際の様子を示す模式図である。
【図５】本実施形態に係る内視鏡装置により観察面を観察する場合において、挿入部の観察面に対する深度を演算する際の処理を示すフローチャートである。
【図６】検出ポイントにおける螺旋状走査軌跡の周回数に応じて予め深度を定めたルックアップテーブルの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１は、平行法により立体視可能な視差画像を取得するものであり、図１に示すように、照明光Ｌ１，Ｌ２を射出する投光ファイバ２（光ファイバ）、受光ファイバ３及び投光ファイバ２の先端部を振動させるアクチュエータ（駆動部）４を有する挿入部５、投光ファイバ２に照明光Ｌ１，Ｌ２を供給する照明ユニット６、アクチュエータ４を駆動させる駆動ユニット７、受光ファイバ３によって受光された照明光Ｌ１，Ｌ２の戻り光を光電変換する検出ユニット（検出部）８、検出部からの信号に基づいて視差画像を生成する画像生成ユニット９、照明ユニット６及び駆動ユニット７の作動を制御するとともに画像生成ユニット９により生成された視差画像をモニタ１４に出力したり、視差画像に基づいて挿入部５の観察面に対する距離(深度)を演算したりする制御ユニット１０を備えている。
【００１９】
挿入部５は、その内部に長手方向に沿って配置された投光ファイバ２及び受光ファイバ３と、投光ファイバ２の先端側に配置された照明光学系１１を備えている。
【００２０】
投光ファイバ２は、所定の間隔ｄを隔てて配置され、先端部分が一体的に振動するように接合された２つの光ファイバ２１，２２を備えている。各光ファイバ２１，２２には１つずつコア（コア部）２１ａ，２２ａを有するシングルモードファイバを適用することができ、この場合には、一方のコア２１ａから射出された第１の照明光Ｌ１及び他方のコア２２ａから射出された第２の照明光Ｌ２は、照明光学系１１によって集束されて観察面Ａに照射される。そして、２つの光ファイバ２１，２２が所定の間隔ｄをあけて配置されていることから、第１の照明光Ｌ１及び第２の照明光Ｌ２は観察面Ａ上において光軸に交差する方向に所定の間隔ｄだけずれた位置を照射する。
【００２１】
受光ファイバ３は、その先端面である受光面（受光部）３１によって２つの照明光Ｌ１，Ｌ２の観察面Ａによる戻り光を受光し、受光した戻り光を検出ユニット８へ導光する。
【００２２】
アクチュエータ４は、例えば、電磁式又はピエゾ式であり、駆動ユニット７から駆動電圧が印加されると、投光ファイバ２の先端部分を螺旋状に振動させる。これにより、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２が同時に観察面Ａ上において螺旋状の走査軌跡に従って２次元走査される。
【００２３】
ここで、２つの光ファイバ２１，２２の先端部分が一体的に振動するので、図２に示すように、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２の螺旋状走査軌跡は同一形状となる。また、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２によって走査される観察面Ａ上の螺旋状走査軌跡Ｓ１，Ｓ２は、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２の照射位置のずれ量、すなわち、２つの光ファイバ２１，２２の配置間隔ｄだけずれることとなる。
【００２４】
照明ユニット６は、固体レーザ等の光源（図示せず）から照明光Ｌ１および照明光Ｌ２を射出し、射出された照明光Ｌ１を一方のコア２１ａに入射させ、照明光Ｌ２を他方のコア２２ａに入射させる。
【００２５】
駆動ユニット７は、アクチュエータ４を駆動させる駆動信号をデジタル信号として生成する信号生成部７１と、該信号生成部７１によって生成された駆動信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部７２ａ，７２ｂと、該Ｄ／Ａ変換部７２ａ，７２ｂの出力を増幅する信号増幅部７３とを備えている。
【００２６】
信号生成部７１は、投光ファイバ２を振動させて螺旋状に走査させるための駆動信号を生成し、駆動信号をＤ／Ａ変換部７２に入力する。信号増幅部７３は、Ｄ／Ａ変換部７２によって生成されたアナログ信号、つまり、駆動電圧を、アクチュエータ４の駆動に適した大きさまで増幅してアクチュエータ４に出力する。
【００２７】
検出ユニット８は、各受光ファイバ３によって導光されてきた戻り光を波長によって分配する波長分波器（波長分岐手段）８１と、該波長分波器８１によって分配された各戻り光を検出して光電変換する２つの光検出器８２ａ，８２ｂとを備えている。
波長分波器８１は、入力された戻り光のうち、第１の波長を有する戻り光と第２の波長を有する戻り光を抽出して別々の光検出器８２ａ，８３ｂに出力する。
光検出器８２ａ，８２ｂは、例えば、フォトダイオードや光電子増倍管である。各光検出器８２ａ，８３ｂは、検出した戻り光の光量に応じた大きさの光電流を各Ａ／Ｄ変換部９１ａ，９２ｂに出力する。
【００２８】
画像生成ユニット９は、各光検出器８２ａ，８２から出力された光電流をデジタル信号に変換する２つのＡ／Ｄ変換部９１ａ，９２ｂと、該各Ａ／Ｄ変換部９１ａ，９２ｂによって生成されたデジタル信号から２次元画像を生成する視差画像生成部９２と、を備えている。
【００２９】
視差画像生成部９２は、各Ａ／Ｄ変換部９１ａ，９２ｂから受け取ったデジタル信号と、制御ユニット１０から受け取った照射光Ｌ１，Ｌ２の走査位置の情報とに基づいて、２つの２次元画像を生成する。ここで、２つの２次元画像は、照明光Ｌ１による螺旋状走査軌跡Ｓ１からの戻り光から生成した画像Ｐ１（図２（ａ））と、照明光Ｌ２による螺旋状走査軌跡Ｓ２からの戻り光から生成した画像Ｐ２であり（図２（ｂ））、図３に示すように、画像Ｐ１と画像Ｐ２とは、２つの照明光Ｌ１，Ｌ２の照射位置のずれ量ｄに相当する量だけ視点が平行に移動した画像である。すなわち、２つの２次元画像から視差画像を構成することができる。
【００３０】
制御ユニット１０は、信号生成部７１に対して駆動信号の仕様、例えば、振動数や振幅などを指定する指定信号を出力するとともに、該指定信号の情報、つまり、照射光Ｌ１，Ｌ２の走査位置を含む情報を視差画像生成部９２に出力する。
また、制御ユニット１０は、視差画像生成部９２で生成された２つの２次元画像を、立体視観察に適した状態に画像再構築しモニタ１４に表示させるとともに、後述する深度演算部１９により演算された挿入部５と観察面Ａとの距離である深度をモニタ１４に表示させる。
【００３１】
制御ユニット１０は、視差画像生成部９２で生成された２つの２次元画像において、挿入部５と観察面Ａとの距離である深度を演算するための基点及び検出ポイントを設定するための検出ポイント設定部１７と、検出ポイント設定部１７により設定された検出ポイントから挿入部５と観察面Ａとの距離である深度を演算する深度演算部１９とを備えている。
【００３２】
検出ポイント設定部１７は、視差画像生成部９２で生成された２つの２次元画像のうち、照明光Ｌ１の戻り光に基づく画像を一の画像Ｐ１とし、照明光Ｌ２の戻り光に基づく画像を他の画像Ｐ２とした場合に、画像Ｐ１における任意の点を基点Ｚとして定める。そして、画像Ｐ１における光ファイバ２１の走査軌跡の中心と画像Ｐ２における光ファイバ２２の走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に基点Ｚを投影させた投影点を検出ポイントＸ１とし、画像Ｐ２における検出ポイントＸ１と対応する点を検出ポイントＸ２として設定する。
【００３３】
深度演算部１９は、画像Ｐ１の検出ポイントＸ１における光ファイバ２１の螺旋状走査軌跡の周回数（図２及び図３中の丸印）と、画像Ｐ２の検出ポイントＸ２における光ファイバ２２の螺旋状走査軌跡の周回数（図２及び図３中の四角印）とに基づいて、挿入部５の観察面Ａに対する深度を演算する。
【００３４】
より詳細には、図４に示すように、深度演算部１９は、画像Ｐ１の検出ポイントＸ１における光ファイバ２１の中心軸に対する振幅角αと、画像Ｐ２の検出ポイントＸ２における光ファイバ２２の中心軸に対する振幅角βとを演算し、以下の（３）式に基づいて２つの光ファイバの振幅の支点Ｒから観察対象までの距離Ｈ’を演算する。
【００３５】
Ｈ’＝ｄ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） ・・・ （３）
ここで、ｄは光ファイバ２１と光ファイバ２２との距離をそれぞれ示す。
【００３６】
２つの光ファイバの振幅の支点Ｒから挿入部先端面までの距離をｈとすると、挿入部先端面の観察面に対する深度Ｈは以下の（４）式で表わすことができる。
Ｈ ＝Ｈ’−ｈ ・・・ （４）
【００３７】
従って、上記した（３）式及び（４）式から、以下の（５）式を得ることができ、この（５）式に基づいて挿入部５の観察面Ａに対する深度Ｈを演算する。
Ｈ＝ｄ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）−ｈ ・・・ （５）
【００３８】
以下、上記した内視鏡装置１により観察面Ａを観察する場合において、挿入部５の観察面Ａに対する深度を演算する際の処理について図５のフローチャートに従って説明する。
内視鏡装置１の挿入部５を被検体に挿入し、観察面Ａに光源からの照明光Ｌ１，Ｌ２を照射し、照明光Ｌ１，Ｌ２の戻り光を検出することにより観察面Ａの画像Ｐ１及び画像Ｐ２を取得する。このときの挿入部５の先端面と観察面Ａとの距離である深度を把握するには、まず検出ポイント設定部１７により、画像Ｐ１において、深度を演算するための基準となる基点Ｚを指定する（ステップＳ１１）。
【００３９】
続いて、画像Ｐ１及び画像Ｐ２において、検出ポイントＸ１及び検出ポイントＸ２を夫々設定する（ステップＳ１２）。検出ポイントＸ１は、画像Ｐ１上の、光ファイバ２１の走査軌跡の中心と画像Ｐ２における光ファイバ２２の走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に基点Ｚを投影させ、その投影点を検出ポイントＸ１として設定する。
【００４０】
そして、基点Ｚに対応して設定された検出ポイントＸ１に対応する画像Ｐ２における検出ポイントＸ２を設定する。すなわち、画像Ｐ１と画像Ｐ２とをパターン認識し、画像Ｐ１における検出ポイントＸ１と対応する画像Ｐ２における画素を検出し、当該画素を画像Ｐ２における検出ポイントＸ２として設定する。
【００４１】
次のステップＳ１３では、検出ポイントＸ１の螺旋状走査軌跡Ｓ１における周回数、すなわち、検出ポイントＸ１が螺旋状走査軌跡Ｓ１の中心から何番目の螺旋縞に位置するかを螺旋状走査軌跡Ｓ１に基づいて演算する。同様に、検出ポイントＸ２の螺旋状走査軌跡Ｓ２における周回数、すなわち、検出ポイントＸ２が螺旋状走査軌跡Ｓ２の中心から何番目の螺旋縞に位置するかを螺旋状走査軌跡Ｓ２に基づいて演算する。
【００４２】
ステップＳ１４では、先に演算された周回数に基づいて、検出ポイントＸ１の光ファイバ２１の走査軌跡の中心軸に対する振幅角及び検出ポイントＸ２の光ファイバ２２の走査軌跡の中心軸に対する振幅角を演算する。
そして、次のステップＳ１５において、深度演算部１９により、上記した（４）式に基づいて挿入部５の観察面Ａに対する深度を演算する。
【００４３】
このように、画像Ｐ１の検出ポイントＸ１における光ファイバ２１の螺旋状走査軌跡Ｓ１の周回数と、画像Ｐ２の検出ポイントＸ２における光ファイバ２２の螺旋状走査軌跡Ｓ２の周回数とに基づいて、各光ファイバ２１，２２の螺旋状走査軌跡の中心軸に対する振幅角を演算することができる。また、光ファイバ２１，２２同士の距離ｄ及び光ファイバ２１，２２の振幅の支点Ｒから挿入部５の先端面までの距離ｈが既知であることから、この距離と振幅角に基づいて、簡易な演算を行うことにより挿入部先端の観察面に対する距離である深度に係る情報を取得することができる。
【００４４】
このように、挿入部先端の深度を把握することができるので、例えば、挿入部先端により誤って生体を損傷させる虞がなく、また、挿入部の観察対象からの距離を一定に維持することができるので、観察対象である患部にレーザ光を照射して治療を行うような場合において、治療精度を向上させることができる。
【００４５】
また、検出ポイント設定部１７が画像Ｐ１と画像Ｐ２とをパターン認識することにより基点Ｚに対応して設定された検出ポイントＸ１に対応する画像Ｐ２における検出ポイントＸ２を設定するので、直ちに深度情報を取得することができる。
また、基点Ｚの設定は、検出ポイント設定部１７により自動的に行うこととしてもよいし、内視鏡装置１の操作者による入力操作に基づいて行うこととしてもよい。この場合には、例えば、検出ポイント設定部１７が、画像Ｐ１において基点Ｚを操作者に指定させる基点指定部を備える構成とすることができ、基点指定部により指定された基点Ｚに対応して設定された検出ポイントＸ１に対応する画像Ｐ２における検出ポイントＰ２を、画Ｐ１と画像Ｐ２とのパターン認識により検出して設定することができる。
【００４６】
なお、各光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と各光ファイバの振幅角とが対応していることから、深度演算部が、各検出ポイントにおける螺旋状走査軌跡の周回数に応じて予め深度を定めたルックアップテーブル等を記憶した記憶部を備える構成とすることもでき、この場合には、各光ファイバの振幅角をその都度求めることなく、直ちに深度情報を取得することができる。
ルックアップテーブルの例を図６に示した。
【００４７】
このように、本発明によれば、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 内視鏡装置
２ 投光ファイバ
３ 受光ファイバ
４ アクチュエータ（駆動部）
５ 挿入部
６ 照明ユニット
７ 駆動ユニット
８ 検出ユニット（検出部）
９ 画像生成ユニット（画像生成部）
１０ 制御ユニット
１１ 照明光学系
１４ モニタ
１７ 検出ポイント設定部
１９ 深度演算部
２１，２２ 光ファイバ
９２ 視差画像生成部
Ａ 観察面
Ｌ１ 第１の照明光
Ｌ２ 第２の照明光
Ｐ１ 画像
Ｐ２ 画像
Ｓ１ 螺旋状走査軌跡
Ｓ２ 螺旋状走査軌跡
Ｘ１ 検出ポイント
Ｘ２ 検出ポイント
Ｚ 基点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入部内に所定の間隔を隔てて設けられ、光源から出射された照明光を導光し、観察対象に対して前記照明光の光軸に交差する方向の互いにずれた位置に夫々照射する２つの光ファイバと、
各該光ファイバの先端を一体的に振動させて各前記照明光を予め設定された螺旋状の軌跡に従って２次元走査させる駆動部と、
前記照明光の前記観察対象からの２つの戻り光を受光し、受光した該戻り光の強度を夫々検出する検出部と、
該検出部によって検出された各前記戻り光の強度を、前記照明光の走査位置に基づいて画像化することにより各前記照明光の走査領域に応じた２つの画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された一の画像における任意の点を基点とし、前記一の画像における前記一の光ファイバの走査軌跡の中心と前記画像生成部により生成された他の画像における前記他の光ファイバの走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に前記基点を投影させた投影点を第１の検出ポイントとし、前記他の画像における第１の検出ポイントと対応する点を第２の検出ポイントとして設定する検出ポイント設定部と、
前記一の画像の前記第１の検出ポイントにおける前記一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、前記他の画像の前記第２の検出ポイントにおける前記他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、前記挿入部の前記観察対象に対する深度を演算する深度演算部と、
を備えた内視鏡装置。
【請求項２】
前記深度演算部が、前記一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角と、前記他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角とを演算し、以下の（１）式及び（２）式に基づいて前記挿入部の前記観察対象に対する深度Ｈを演算する請求項１記載の内視鏡装置。
Ｈ’＝ｄ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） ・・・ （１）
Ｈ ＝Ｈ’−ｈ ・・・ （２）
ここで、Ｈ’は２つの光ファイバの振幅の支点から観察対象までの距離、ｈは２つの光ファイバの振幅の支点から挿入部先端面までの距離、ｄは一の光ファイバと他の光ファイバとの距離、αは一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角、βは他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角をそれぞれ示す。
【請求項３】
前記検出ポイント設定部が、前記一の画像において前記基点を操作者に指定させる基点指定部を備え、
該基点指定部により指定された基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する前記他の画像における第２の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定する請求項１又は請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記検出ポイント設定部が、前記一の画像における任意点を前記基点として設定し、設定された基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する前記他の画像における第２の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定する請求項１又は請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項１】
挿入部内に所定の間隔を隔てて設けられ、光源から出射された照明光を導光し、観察対象に対して前記照明光の光軸に交差する方向の互いにずれた位置に夫々照射する２つの光ファイバと、
各該光ファイバの先端を一体的に振動させて各前記照明光を予め設定された螺旋状の軌跡に従って２次元走査させる駆動部と、
前記照明光の前記観察対象からの２つの戻り光を受光し、受光した該戻り光の強度を夫々検出する検出部と、
該検出部によって検出された各前記戻り光の強度を、前記照明光の走査位置に基づいて画像化することにより各前記照明光の走査領域に応じた２つの画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された一の画像における任意の点を基点とし、前記一の画像における前記一の光ファイバの走査軌跡の中心と前記画像生成部により生成された他の画像における前記他の光ファイバの走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に前記基点を投影させた投影点を第１の検出ポイントとし、前記他の画像における第１の検出ポイントと対応する点を第２の検出ポイントとして設定する検出ポイント設定部と、
前記一の画像の前記第１の検出ポイントにおける前記一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、前記他の画像の前記第２の検出ポイントにおける前記他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、前記挿入部の前記観察対象に対する深度を演算する深度演算部と、
を備えた内視鏡装置。
【請求項２】
前記深度演算部が、前記一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角と、前記他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角とを演算し、以下の（１）式及び（２）式に基づいて前記挿入部の前記観察対象に対する深度Ｈを演算する請求項１記載の内視鏡装置。
Ｈ’＝ｄ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） ・・・ （１）
Ｈ ＝Ｈ’−ｈ ・・・ （２）
ここで、Ｈ’は２つの光ファイバの振幅の支点から観察対象までの距離、ｈは２つの光ファイバの振幅の支点から挿入部先端面までの距離、ｄは一の光ファイバと他の光ファイバとの距離、αは一の画像の第１の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角、βは他の画像の第２の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角をそれぞれ示す。
【請求項３】
前記検出ポイント設定部が、前記一の画像において前記基点を操作者に指定させる基点指定部を備え、
該基点指定部により指定された基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する前記他の画像における第２の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定する請求項１又は請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記検出ポイント設定部が、前記一の画像における任意点を前記基点として設定し、設定された基点に対応して設定された第１の検出ポイントに対応する前記他の画像における第２の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定する請求項１又は請求項２に記載の内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０６８９９（Ｐ２０１３−１０６８９９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６２８５（Ｐ２０１１−２５６２８５）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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