校正方法および装置
【課題】イメージガイドの入射端のシフト量を簡易に校正し、合成画像のアーチファクトの発生を防止する。
【解決手段】シフト量校正モードにおいて、校正部６２ｄは、イメージガイド３１の入射端をシフト量０の基点から規定量の位置まで段階的に増しながら、基点と各シフト量離れた位置の間で往復振動させ、基点と各シフト量離れた位置で、黒白縞状の規則的な模様を有する校正チャート９４をＣＣＤ５８に撮像させる。校正部６２ｄは、撮像した画像の黒濃度を検出し、これを元にシフト方向と校正チャート９４の模様の向きを合せるとともに、予め記憶された黒濃度の変動プロファイルと検出した濃度の比較結果に基づいて、イメージガイド３１の入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子３５の駆動条件を決定する。
【解決手段】シフト量校正モードにおいて、校正部６２ｄは、イメージガイド３１の入射端をシフト量０の基点から規定量の位置まで段階的に増しながら、基点と各シフト量離れた位置の間で往復振動させ、基点と各シフト量離れた位置で、黒白縞状の規則的な模様を有する校正チャート９４をＣＣＤ５８に撮像させる。校正部６２ｄは、撮像した画像の黒濃度を検出し、これを元にシフト方向と校正チャート９４の模様の向きを合せるとともに、予め記憶された黒濃度の変動プロファイルと検出した濃度の比較結果に基づいて、イメージガイド３１の入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子３５の駆動条件を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡を校正する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、内視鏡は今や欠くことのできない医療器具の一つである。内視鏡は、いわゆる胃カメラやファイバスコープを使用していた黎明期から、現在はＣＣＤ等のイメージセンサを用いた電子内視鏡、あるいは患者に飲み込ませて体内画像を取得するカプセル型内視鏡が開発されるに到り、着実に技術的進歩を遂げている。
【０００３】
内視鏡検査の分野では、患者の体内に挿入する挿入部の極細径化が希求されている。実際、現在に到るまで様々な細径化の試みがなされており、例えば膵管、胆管、乳管、気管支末端といった細管部の観察が可能な内視鏡も検討されている。
【０００４】
ファイバスコープは、極言すれば、体内の被観察部位の像を伝達するイメージガイドと被観察部位に照明光を照射するライトガイドさえあれば体内画像を取得することが可能であるため、構造上極細径化に向いている。しかしながら、イメージガイドを構成する光ファイバ束のクラッドが像の伝達に寄与しないので、クラッドを投影した網目模様が体内画像に映り込み、体内画像の画質が悪くなるという問題があった。
【０００５】
上記問題を踏まえて、特許文献１の第一実施形態のファイバスコープは、イメージガイドの入射端に配置された、イメージガイドの入射端に結像させるレンズ等の結像系光学部材を圧電素子で振動させることで、体内画像に網目模様が映り込むことを防止している。圧電素子は、イメージガイドの光ファイバまたはＣＣＤの画素の配列ピッチに応じて、結像系光学部材を上下左右方向に所定量振動させている。
【０００６】
また、特許文献１の第二実施形態では、イメージガイドを用いずに、挿入部の先端にＣＣＤを配置した例が開示されている。第二実施形態では、ＣＣＤの前方に配置された結像系光学部材を第一実施形態と同じく振動させている。そして、この振動の間に、時分割的にＣＣＤの画素で像を受光し、得られたデータをフレームメモリに順次記憶して一フレーム分の画像を得ることで、高解像度化を実現している。
【０００７】
結像系光学部材は、画像の明るさを確保するために、イメージガイドよりも径が大きいが、特許文献１では、結像系光学部材を圧電素子で振動させている。このため、ただでさえイメージガイドよりも径が大きい結像系光学部材を揺動可能に保持するための枠体や保持機構を取り付けるスペースがさらに必要になり、その分挿入部の径方向寸法が大きくなる。つまり、結像系光学部材を圧電素子で振動させることは、極細径化の妨げとなる。数十μｍ〜数ｍｍオーダーの極細径化を目指すためには、枠体や保持機構の取り付けスペースですら憂慮すべき問題となる。
【０００８】
特許文献１の第二実施形態は、高解像度化は実現可能となるものの、結像系光学部材に加えてＣＣＤを挿入部先端に配置する構成であるため、極細径化には程遠い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−０５３９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本出願人は、イメージガイドの入射端を圧電素子で周期的にシフトさせ、このシフト動作に同期して複数回撮像し、シフト量の情報等を加味しつつ、得られた複数の画像から一つの合成画像を生成することで、極細径化の達成と質の高い体内画像の取得という要請を両方満たした内視鏡システムの開発を検討している。
【００１１】
しかしながら、イメージガイドやこれをシフト動作させる圧電素子の個体差があるため、規格通りに圧電素子を駆動させても、イメージガイドの入射端が規定のシフト量でシフトしない場合がある。規定のシフト量でないと、合成画像を生成する際にズレが生じ、合成画像にアーチファクトを発生させる原因となる。
【００１２】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、その目的は、イメージガイドの入射端のシフト量を簡易に校正し、合成画像のアーチファクトの発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供するイメージセンサとを備える内視鏡に適用される。
【００１４】
内視鏡の使用時、イメージガイドの入射端は、第一の位置から第二の位置、第二の位置から第三の位置と順に移動され、最後は第一の位置に戻ることで一回の周期的なシフト動作をし、前記イメージセンサは、各位置でその都度撮像する。さらに、イメージガイドの入射端は、第一の位置から第二の位置に移動したら止まり、さらに第二の位置から第三の位置に移動したら止まるという間欠シフト動作を繰り返す。
【００１５】
本発明の校正装置は、前記内視鏡のイメージガイドの入射端のシフト量を校正する装置であって、二色の規則的な模様を有する校正チャートと、圧電素子を駆動させてシフト量を変えながらイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して前記校正チャートを撮像させる駆動制御手段と、イメージセンサで前記校正チャートを撮像して得られた画像から、前記校正チャートの一色の濃度を検出する濃度検出手段と、イメージガイドの入射端をシフト動作させたときに濃度に変動が生じるよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる向き合せ手段と、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きに応じて予め記憶された濃度変動プロファイルと、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方とを比較した結果に基づいて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
前記駆動制御手段は、イメージガイドの入射端のシフト量を０から規定量まで段階的に増しながら、シフト量０の位置を基点として、該基点と各シフト量離れた位置の間でイメージガイドの入射端を往復振動させる。そして、基点と各シフト量離れた位置で、イメージセンサに前記校正チャートを撮像させる。
【００１７】
前記基点で撮像して得られた画像と各シフト量離れた位置で撮像して得られた画像の合成画像を生成する合成画像生成手段を備えることが好ましい。前記決定手段は、濃度のシフト量に対する変動の仕方を合成画像から求める。
【００１８】
前記決定手段は、濃度変動プロファイルから導き出される、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせたときの濃度と、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせるべく圧電素子を駆動させたときに前記濃度検出手段で検出した検出濃度とを比較する。そして、検出濃度が濃度変動プロファイルから導き出された濃度と一致するよう圧電素子の駆動条件を決定する。
【００１９】
前記向き合せ手段は、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方が濃度変動プロファイルと一致するよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる。
【００２０】
前記校正チャートは、短冊状の二色の領域が交互に且つ平行に並べられた二色縞状である。
【００２１】
この場合、前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記二色の領域のうちの濃度を検出する色の領域の幅が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量とイメージガイドの光ファイバのコアの直径との合計よりも小さくなるように構成されている。さらに、前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記二色の領域のうちの濃度を検出する色の領域の幅が、イメージガイドの光ファイバのコアの直径よりも小さくなるように構成されている。またさらに、前記校正チャートは、前記二色の領域が同幅で、且つイメージセンサに映る前記二色の領域を合せた幅が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量と一致するように構成されている。こうすると、前記基点で得られた画像の濃度と、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせたときの濃度とが必ず一致するため、校正が楽になる。
【００２２】
前記向き合せ手段は、イメージガイドの入射端のシフト方向が前記二色の領域の幅方向と平行になるように向き合せを行う。
【００２３】
前記校正チャートは、一色の下地にもう一色がイメージガイドの光ファイバのコアと同じ配列で描かれたドット状である。
【００２４】
この場合、前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記ドット状の一色の領域の幅が、イメージガイドの光ファイバのコアの直径と同じになるように構成されている。さらに、前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記ドット状の一色の領域同士の間隔が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量、またはその２倍と一致するように構成されている。
【００２５】
前記向き合せ手段は、イメージガイドの入射端のシフト方向が前記ドット状の一色の領域の配列方向と一致するように向き合せを行う。
【００２６】
前記決定手段で決定された圧電素子の駆動条件を、内視鏡のメモリ、または内視鏡が接続されるプロセッサ装置のメモリに書き込む記録制御手段を備えることが好ましい。
【００２７】
前記駆動制御手段、前記濃度検出手段、および前記決定手段は、内視鏡が接続されるプロセッサ装置に内蔵されていることが好ましい。
【００２８】
内視鏡の挿入部の先端部を固定するホルダと、前記校正チャートが設けられた台座とからなる校正用治具を備えることが好ましい。前記校正用治具は、前記ホルダに固定された先端部の先端面と前記校正チャートが一定の距離で平行に対面するように構成される。
【００２９】
前記向き合せ手段は、前記台座の前記校正チャートが載置される箇所に設けられ、回転または平行移動可能なステージである。
【００３０】
前記校正チャートは、前記ホルダで取り囲まれた、外光が遮断された暗部に設けられる。こうすれば、内視鏡の照明光のみが照射される同じ条件下で校正を行うことができる。
【００３１】
本発明の校正方法は、前記内視鏡のイメージガイドの入射端のシフト量を校正する方法であって、圧電素子を駆動させてシフト量を変えながらイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して二色の規則的な模様を有する校正チャートを撮像させる駆動ステップと、イメージセンサで前記校正チャートを撮像して得られた画像から、前記校正チャートの一色の濃度を検出する濃度検出ステップと、イメージガイドの入射端をシフト動作させたときに濃度に変動が生じるよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる向き合せステップと、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きに応じて予め記憶された濃度変動プロファイルと、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方とを比較した結果に基づいて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、イメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つシフト動作に同期して二色の規則的な模様を有する校正チャートを撮像し、撮像により得られた画像の一色の濃度を検出した結果に応じて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定するので、イメージガイドの入射端のシフト量を簡易に校正し、合成画像の信憑性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】内視鏡システムの構成を示す外観図である。
【図２】内視鏡先端部の構成を示す平面図である。
【図３】内視鏡先端部周辺の断面図である。
【図４】シフト機構の構成を示す斜視図である。
【図５】イメージガイドの光ファイバ束を示す平面図である。
【図６】内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図７】コアが伝達する像とＣＣＤの画素の位置関係を示す図である。
【図８】シフトの仕方の例を示す説明図である。
【図９】コア一本の移動軌跡を示す説明図である。
【図１０】シフト撮影モードが選択されたときに機能する各部を示すブロック図である。
【図１１】白色画像と二値化画像を示す図である。
【図１２】ＣＣＤの駆動と圧電素子制御信号、画像合成信号の関係を示すタイミングチャートである。
【図１３】結像領域とマッピング画像を示す図である。
【図１４】画像合成処理の流れを示す図である。
【図１５】内視鏡システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】画像合成処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１７】校正装置の構成を示す平面図である。
【図１８】校正チャートを示す平面図である。
【図１９】校正時の各部の動作を示す説明図である。
【図２０】一本のコアで伝達する像の黒濃度とシフト量の関係を示すグラフである。
【図２１】基点位置と各シフト位置の一本のコアで伝達する像、および合成像のシフト量に対する推移を示す表である。
【図２２】校正の手順を示すフローチャートである。
【図２３】別の実施形態における内視鏡先端部の構成を示す平面図である。
【図２４】シフト機構の別の実施形態を示す斜視図である。
【図２５】シフトの仕方の別の例を示す説明図である。
【図２６】シフトの仕方のさらに別の例を示す説明図である。
【図２７】コア一本の移動軌跡を示す説明図である。
【図２８】図２３〜図２７に示す実施形態で用いる校正チャートを示す平面図である。
【図２９】図２８に示す校正チャートの場合の一本のコアで伝達する像の黒濃度とシフト量の関係を示すグラフである。
【図３０】図２８に示す校正チャートの場合の基点位置と各シフト位置の一本のコアで伝達する像、および合成像のシフト量に対する推移を示す表である。
【図３１】水玉状の校正チャートを示す平面図である。
【図３２】図３１に示す校正チャートの場合の基点位置と各シフト位置の一本のコアで伝達する像のシフト量に対する推移を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１において、内視鏡システム２は、内視鏡１０、プロセッサ装置１１、および光源装置１２からなる。内視鏡１０は、例えば膵管、胆管、乳管、気管支末端といった細管部を観察する際に用いられる。内視鏡１０は、患者の体内に挿入される可撓性の挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、プロセッサ装置１１および光源装置１２にそれぞれ接続されるプロセッサ用コネクタ１５および光源用コネクタ１６と、操作部１４、各コネクタ１５、１６間を繋ぐユニバーサルコード１７とを有する。
【００３５】
挿入部１３は、例えば厚み５０μｍ、外径０．９ｍｍのテフロン（登録商標）等の可撓性材料からなる。操作部１４には、体内画像を静止画記録するためのレリーズボタン１８といった操作部材が設けられている。また、操作部１４の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口１９が設けられている。鉗子口１９は、挿入部１３内の鉗子チャンネル４６（図３参照）を通して、挿入部１３の先端部２０に設けられた鉗子出口２６（図２参照）に連通している。
【００３６】
プロセッサ装置１１は、光源装置１２と電気的に接続され、内視鏡システム２の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１１は、ユニバーサルコード１７や挿入部１３内に挿通された配線ケーブル４５（図３参照）を介して内視鏡１０に給電を行い、シフト機構３２（図３参照）の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１１は、イメージガイド３１（図３参照）で伝達された被観察部位の像を、内蔵のＣＣＤ５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂ（図６参照、以下、まとめてＣＣＤ５８という）で受像し、これにより得られた撮像信号に各種処理を施して画像を生成する。プロセッサ装置１１で生成された画像は、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ２１に体内画像として表示される。
【００３７】
先端部２０は、例えば厚み２５μｍ、外径０．８ｍｍのステンレス製パイプを基体とする。図２において、先端部２０の先端面２０ａには、上方中央に観察窓２５が、その直下に鉗子出口２６が設けられている。また、観察窓２５、鉗子出口２６以外の隙間を埋めるように、複数のライトガイド２７の先端がランダムに配置されている。
【００３８】
鉗子出口２６は、例えば外径０．３４ｍｍ、内径０．３ｍｍであり、ポリイミド等からなる鉗子チャンネル４６（図３参照）に連通している。ライトガイド２７は、例えば外径５０μｍの光ファイバからなる。ライトガイド２７は、挿入部１３、ユニバーサルコード１７に亘って挿通され、その入射端が光源用コネクタ１６内に位置している。ライトガイド２７は、入射端に入射した光源装置１２からの照明光を導光して、先端面２０ａから露呈した先端（出射端）から照明光を被観察部位に照射する。
【００３９】
ライトガイド２７は、複数本の光ファイバをバラで挿入部１３内に挿通させ、その後先端部２０に接着剤を流し込むことで先端部２０に固着される。必要に応じて、固着後にライトガイド２７の出射端を表面研磨したり、各ライトガイド２７の出射端前方に、ライトガイド２７の出射端が配された部分を覆う照明窓を設けてもよい。さらには、照明窓に蛍光物質を塗り込む等して照明光を拡散させてもよい。
【００４０】
図３に示すように、観察窓２５の奥には、対物光学系３０、イメージガイド３１、およびイメージガイド３１をシフトさせるシフト機構３２が配されている。対物光学系３０は、鏡筒３３に保持され、被観察部位の像をイメージガイド３１の入射端に結像させる。対物光学系３０、鏡筒３３の外径はそれぞれ、例えば０．３５ｍｍ、０．４ｍｍである。また、鏡筒３３の軸方向長さは、例えば３．２ｍｍである。
【００４１】
イメージガイド３１は、例えば外径０．２ｍｍの光ファイバ束からなる（図５参照）。イメージガイド３１は、挿入部１３、ユニバーサルコード１７内を挿通され、その出射端がプロセッサ用コネクタ１５内に位置している。イメージガイド３１は、対物光学系３０に面した入射端から取り込んだ被観察部位の像を出射端に伝達する。
【００４２】
図４にも示すように、シフト機構３２は、保持筒３４、圧電素子３５、および電極３６で構成される。保持筒３４は、例えば外径０．２６ｍｍ、内径０．２ｍｍのステンレス製パイプからなり、イメージガイド３１が内挿固定される。圧電素子３５は、例えば厚み１５μｍであり、保持筒３４の外周面を覆う円筒状に成膜されている。電極３６は、例えば厚み５μｍであり、圧電素子３５の外周面に成膜されている。
【００４３】
シフト機構３２は、先端部２０の基体内に収容されている。シフト機構３２の外周面と先端部２０の基体の内周面との間には、例えば０．１ｍｍ程度の空洞３７が形成されている。
【００４４】
シフト機構３２は、イメージガイド３１の入射端とともに揺動する、先端面２０ａ側の揺動部３８と、イメージガイド３１とともに固定される、挿入部１３側の固定部３９とに分れる。揺動部３８では、シフト機構３２は先端部２０の基体に固着されておらず、イメージガイド３１は、固定部３９を支点として空洞３７内を揺動可能である。固定部３９では、シフト機構３２は接着剤４０で先端部２０の基体の内周面に固着されている。接着剤４０は、イメージガイド３１が剥き出しになるシフト機構３２の終端手前から、挿入部１３の先端途中に掛けて充填されている。揺動部３８、固定部３９の軸方向長さはそれぞれ、例えば４ｍｍ、１．９ｍｍであり、固定部３９と挿入部１３の先端途中を含む接着剤４０の充填範囲の軸方向長さは、例えば３．２ｍｍである。
【００４５】
電極３６は、周方向に９０°間隔（図２の上下左右方向に対して４５°傾いた位置）に設けられ、軸方向に平行に形成された四本の溝４１によって、上下、左右の二対、計四個に分割されている。揺動部３８では、各電極３６の間隔が溝４１の幅分しか空いておらず、各電極３６が幅広となっている。対して、固定部３９では溝４１が周方向に対称に拡がった形の切欠き４２が形成されて、幅狭部４３となっている。幅狭部４３は、圧電素子３５の後端付近まで延在している。溝４１および切欠き４２は、圧電素子３５の外周面全体に電極材料を成膜した後、エッチングによって形成される。
【００４６】
幅狭部４３の終端にはパッド４４が形成され、パッド４４には配線ケーブル４５が接続されている。パッド４４は、保持筒３４の終端にも形成されており、これにも配線ケーブル４５が接続されている。すなわち、保持筒３４は、圧電素子３５の共通電極としても機能する。
【００４７】
配線ケーブル４５は、例えば導線径１５μｍ、被覆外径２０μｍである。配線ケーブル４５は、イメージガイド３１の周囲を這うように挿入部１３、ユニバーサルコード１７内を挿通され、プロセッサ用コネクタ１５を介してプロセッサ装置１１に接続される。
【００４８】
上下、左右で対になった電極３６には、共通電極である保持筒３４に掛かる電圧を基準として、逆の極性の電圧が供給される。例えば保持筒３４の電位が０Ｖであった場合、上側の電極３６には＋５Ｖ、下側には−５Ｖといった具合である。こうすることで電極３６下の圧電素子３５が軸方向に伸縮し、この圧電素子３５の伸縮に連れて、固定部３９から先の揺動部３８が、イメージガイド３１の入射端とともに空洞３７内を揺動する。電圧を供給する電極３６の組み合わせや印加電圧の値を種々変更することで、揺動部３８を所定角度で所定量移動させることができる。
【００４９】
図５において、イメージガイド３１は、周知の如く、コア５０とクラッド５１からなる複数本（例えば６０００本）の光ファイバ５２を、六角最密状に束ねてバンドル化した構成である。本例では、コア５０、クラッド５１の径はそれぞれ、３μｍ、６μｍであり、光ファイバ５２の配列ピッチＰは６μｍである。
【００５０】
図６において、プロセッサ装置１１は、拡大光学系５５および三板式ＣＣＤ５６を有する。拡大光学系５５は、プロセッサ用コネクタ１５から露呈したイメージガイド３１の出射端に面する箇所に配置されている。拡大光学系５５は、イメージガイド３１で伝達された被観察部位の像を、適当な倍率で拡大して三板式ＣＣＤ５６に入射させる。
【００５１】
三板式ＣＣＤ５６は、拡大光学系５５の背後に配置されている。三板式ＣＣＤ５６は、周知の如く、色分解プリズム５７と、三台のＣＣＤ５８とから構成される。色分解プリズム５７は、三個のプリズムブロックと、プリズムブロックの接合面に配された二枚のダイクロイックミラーとからなる。色分解プリズム５７は、拡大光学系５５からの被観察部位の像を赤、青、緑色の波長帯域を有する光に分け、それぞれの光をＣＣＤ５８に向けて出射する。ＣＣＤ５８は、色分解プリズム５７からの各色光の入射光量に応じた撮像信号を出力する。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。
【００５２】
イメージガイド３１のコア５０で伝達する像８０を、画素８１が配列されたＣＣＤ５８の撮像面に投影した図７において、像８０の中心は、画素８１の九個分の枡目の中心と略一致する。イメージガイド３１の出射端と色分解プリズム５７、ＣＣＤ５８は、像８０と画素８１が図示する位置関係となるように位置決めされている。
【００５３】
図６に戻って、ＣＣＤ５８からの撮像信号は、アナログフロントエンド（以下、ＡＦＥと略す）５９に入力される。ＡＦＥ５９は、相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳと略す）、自動ゲイン制御回路（以下、ＡＧＣと略す）、およびアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄと略す）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ５８から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ５８で生じるリセット雑音およびアンプ雑音の除去を行う。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズ除去が行われた撮像信号を所定のゲイン（増幅率）で増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄでデジタル化された撮像信号は、デジタル信号処理回路（以下、ＤＳＰと略す）６５のフレームメモリ（図示せず）に一旦格納される。
【００５４】
ＣＣＤ駆動回路６０は、ＣＣＤ５８の駆動パルス（垂直／水平走査パルス、電子シャッタパルス、読み出しパルス、リセットパルス等）とＡＦＥ５９用の同期パルスとを発生する。ＣＣＤ５８は、ＣＣＤ駆動回路６０からの駆動パルスに応じて撮像動作を行い、撮像信号を出力する。ＡＦＥ５９の各部は、ＣＣＤ駆動回路６０からの同期パルスに基づいて動作する。なお、図では便宜上、ＣＣＤ駆動回路６０とＡＦＥ５９はＣＣＤ５８Ｇのみに繋がれているが、これらは実際にはＣＣＤ５８Ｒ、５８Ｂにも繋がれている。
【００５５】
圧電素子駆動回路６１は、配線ケーブル４５を介して電極３６および保持筒３４に繋がれている。圧電素子駆動回路６１は、ＣＰＵ６２の制御の下、圧電素子３５に電圧を供給する。
【００５６】
ＣＰＵ６２は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ６２は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続している。ＲＯＭ６３には、プロセッサ装置１１の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ、アプリケーションプログラム等）やデータ（グラフィックデータ等）が記憶されている。ＣＰＵ６２は、ＲＯＭ６３から必要なプログラムやデータを読み出して、作業用メモリであるＲＡＭ６４に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ６２は、検査日時、患者や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、後述する操作部６８やＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークより得て、ＲＡＭ６４に記憶する。
【００５７】
ＤＳＰ６５は、ＡＦＥ５９からの撮像信号をフレームメモリから読み出す。ＤＳＰ６５は、読み出した撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、一フレーム分の画像を生成する。またＤＳＰ６５は、後述するシフト撮影モードが選択されたときに、シフトの一周期で得られた複数の画像を合成して一つの高解像度な画像（以下、合成画像という）を出力する画像合成部６５ａ（図１０参照）を有する。このためＤＳＰ６５には、複数のフレームメモリが設けられている。ＤＳＰ６５で生成された画像（合成画像も含む）は、デジタル画像処理回路（以下、ＤＩＰと略す）６６のフレームメモリ（図示せず）に入力される。
【００５８】
ＤＩＰ６６は、ＣＰＵ６２の制御に従って各種画像処理を実行する。ＤＩＰ６６は、ＤＳＰ６５で処理された画像をフレームメモリから読み出す。ＤＩＰ６６は、読み出した画像に対して、電子変倍、あるいは色強調、エッジ強調等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ６６で各種画像処理を施された画像は、表示制御回路６７に入力される。
【００５９】
表示制御回路６７は、ＤＩＰ６６からの処理済みの画像を格納するＶＲＡＭを有する。表示制御回路６７は、ＣＰＵ６２からＲＯＭ６３およびＲＡＭ６４のグラフィックデータを受け取る。グラフィックデータには、体内画像の無効画素領域を隠して有効画素領域のみを表示させる表示用マスク、検査日時、あるいは患者や術者の情報等の文字情報、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ；Graphical User Interface）といったものがある。表示制御回路６７は、ＤＩＰ６６からの画像に対して、表示用マスク、文字情報、ＧＵＩの重畳処理、モニタ２１の表示画面への描画処理といった各種表示制御処理を施す。
【００６０】
表示制御回路６７は、ＶＲＡＭから画像を読み出し、読み出した画像をモニタ２１の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換する。これにより、モニタ２１に体内画像が表示される。
【００６１】
操作部６８は、プロセッサ装置１１の筐体に設けられる操作パネル、内視鏡１０の操作部１４にあるボタン、あるいは、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。ＣＰＵ６２は、操作部６８からの操作信号に応じて、各部を動作させる。
【００６２】
プロセッサ装置１１には、上記の他にも、画像に所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す圧縮処理回路や、レリーズボタン１８の操作に連動して、圧縮された画像をＣＦカード、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＣＤ−Ｒ等のリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらはデータバス等を介してＣＰＵ６２と接続されている。
【００６３】
光源装置１２は、光源７０を有する。光源７０は、赤から青までのブロードな波長の光（例えば、４８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長帯の光）を発生するキセノンランプや白色ＬＥＤ（発光ダイオード）等である。光源７０は、光源ドライバ７１によって駆動される。絞り機構７２は、光源７０の光射出側に配置され、集光レンズ７３に入射される光量を増減させる。集光レンズ７３は、絞り機構７２を通過した光を集光して、ライトガイド２７の入射端に導光する。ＣＰＵ７４は、プロセッサ装置１１のＣＰＵ６２と通信し、光源ドライバ７１および絞り機構７２の動作制御を行う。
【００６４】
内視鏡システム２には、シフト機構３２を動作させないで撮影する検査準備モードおよび通常撮影モードと、シフト機構３２を使用するシフト撮影モードおよびシフト量校正モードとが用意されている。シフト撮影モードでは、シフト回数を四回、九回の二種類設定することが可能である。各モードの切り替えおよびシフト回数の設定は、操作部６８を操作することにより行われる。
【００６５】
シフト撮影モードが選択されてシフト回数が四回に設定（以下、単に四回シフトという）された場合、圧電素子駆動回路６１は、シフト機構３２の揺動部３８を駆動して、イメージガイド３１の入射端を図８に示すようにシフト動作させる。まず、揺動部３８は、（ａ）の初期位置から３０°左斜め下方向に、光ファイバ５２の配列ピッチＰの半分、つまり１／２Ｐ分イメージガイド３１の入射端を揺動させ、（ｂ）に示す一回シフトの位置に移動させる。そして、順次右斜め下方向、右斜め上方向、左斜め上方向に、最初と同じ角度、同じ移動量でシフトさせて、（ｃ）の二回シフト、（ｄ）の三回シフトの位置に移動させ、再び（ａ）の初期位置（四回シフトの位置）に戻す。揺動部３８は、圧電素子駆動回路６１によって、各シフト位置でその都度止められる。なお、実線はイメージガイド３１の入射端における実際のコア５０の位置、破線は一つ前の位置を表す。
【００６６】
イメージガイド３１の入射端におけるコア５０は、（ａ）〜（ｄ）、そして再び（ａ）に戻る一周期のシフト動作を繰り返すことで、（ａ）の初期位置だけでは画像化されないクラッド５１の部分を埋めるような、図９（ａ）に示す菱形状の移動軌跡を辿る。
【００６７】
因みにシフト回数が九回に設定（以下、単に九回シフトという）された場合の移動軌跡は、例えば図９（ｂ）に示す如くである。四回シフトの場合と比べて、各方向へのシフト動作が一回多くなる。但し、七回シフトから八回シフトの位置に移るときは、六回シフトから七回シフトの位置に移ったときの左斜め上方向から、左斜め下方向に方向が変えられる。また、八回シフトから初期位置（九回シフトの位置）に移るときは、角度が９０°に変えられて上方向に移動される。九回シフトの場合も四回シフトの場合と同様に、初期位置だけでは画像化されないクラッド５１の部分を埋めるような移動軌跡となる。そのうえ、隣接する三つのコア５０の初期位置と同じ位置（二回、四回、六回シフトの位置）に移動される。
【００６８】
図１０において、シフト撮影モードが選択されると、プロセッサ装置１１のＣＰＵ６２には、同期制御部６２ａ、圧電素子制御部６２ｂが構築され、また、ＤＳＰ６５の画像合成部６５ａが動作する。画像合成部６５ａおよび各制御部６２ａ、６２ｂは、シフト情報８５に基づいて互いに協働しながら各種処理を行う。
【００６９】
シフト情報８５は、シフト機構３２の揺動部３８のシフト動作に関する情報である。シフト情報８５は、シフト回数、シフト方向とそのピッチ（シフト量）、コア５０の径、コア５０で伝達する像８０とＣＣＤ５８の画素８１の位置関係等を含む。シフト回数の情報は操作部６８から与えられる。シフト方向、シフト量、コア５０の径といった基本的な情報は例えばＲＯＭ６３に記憶されており、ＲＯＭ６３から画像合成部６５ａおよび各制御部６２ａ、６２ｂに読み出される。なお、コア５０の径としては、後述する二値化画像Ｇｗｂで像８０として認識可能な領域の径を用いてもよい。
【００７０】
検査準備モードは、イメージガイド３１のコア５０で伝達する像８０とＣＣＤ５８の画素８１の位置関係を取得するためのモードである。検査準備モードは、内視鏡検査の前にその都度実行される。検査準備モードでは、ＤＳＰ６５の二値化処理部６５ｂ、および中心座標検出部６５ｃが動作する。なお、内視鏡システムの出荷時に一度検査準備モードを実施し、その後は適宜の期間をおいて実施してもよい。検査準備モードの実施を促すメッセージをモニタ２１に表示させてもよい。
【００７１】
検査準備モードでは、まず、例えば白板等の無地の白色被写体を内視鏡１０で撮影する。こうして得られた画像（以下、白色画像という）Ｇｗは、図１１（Ａ）に示すように、コア５０と対面する画素８１で得られた、複数の白丸の像８０が斑点状に配列されたものとなる。斜線で示す白丸の像８０以外の部分は、像８０が伝達されないクラッド５１に対応する部分であり、これが網目模様として映る。
【００７２】
図１１（Ｂ）に示すように、ＤＳＰ６５の二値化処理部６５ｂは、白色画像Ｇｗに対して二値化処理を施し、白黒の二値化画像（マスク画像）Ｇｗｂを生成する。二値化処理部６５ｂは、ある閾値を基準として、各画素８１で出力された撮像信号を白か黒に二分する。このため、図示するように、中心部分と比較して伝達効率が悪くなりがちな像８０の辺縁部に対応する画素８１が二値化処理によって黒と認識され、像８０が円形でなくなる場合もある。
【００７３】
ＤＳＰ６５の中心座標検出部６５ｃは、二値化処理後の各像８０の中心Ｏを、形状認識等の周知の画像処理技術によって求め、さらに中心Ｏに位置する各画素８１の座標（以下、中心座標という）を求める。座標は、ＣＣＤ５８の水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、例えば左隅を原点として、（Ｘ、Ｙ）で表す（図１４参照）。中心座標は、二値化処理の説明でも述べたように、二値化処理後に像８０の形状が円形でなくなることがあるため、図７に示す像８０の中心と一致しないこともある。
【００７４】
中心座標検出部６５ｃは、求めた中心座標（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）、・・・と個々の光ファイバ５２を識別するファイバＮｏ．Ｆ１、Ｆ２、・・・とを、像８０と画素８１の位置関係の情報としてＤＳＰ６５の内部メモリ６５ｄに格納する（図１４参照）。ファイバＮｏ．は、座標の原点に近いほうから（左から右、上から下の）順に付される。
【００７５】
同期制御部６２ａは、ＣＣＤ駆動回路６０からＣＣＤ５８の駆動パルスの情報を受けて、圧電素子制御部６２ｂに圧電素子制御信号Ｓａを、画像合成部６５ａに画像合成信号Ｓｂをそれぞれ送信する。圧電素子制御部６２ｂは、圧電素子制御信号Ｓａに同期してシフト動作が行われるよう、圧電素子駆動回路６１の動作を制御する。同様に、画像合成部６５ａは、画像合成信号Ｓｂに同期して画像合成処理を実行し、各回のシフト位置で得られた画像Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３（四回シフトの場合を例示）の画素を、各シフト位置に対応させてマッピングすることにより、一つの合成画像Ｇｃを生成する。
【００７６】
より詳しくは、四回シフトの場合を例示した図１２において、同期制御部６２ａは、ＣＣＤ５８の電荷蓄積が終了した直後、すなわちＣＣＤ５８の画素８１から垂直転送路に一フレーム分の信号電荷が読み出されたとき（ＣＣＤ駆動回路６０からＣＣＤ５８に読み出しパルスが出力されたとき）に、圧電素子制御信号Ｓａを発する。また、同期制御部６２ａは、三回シフトの位置で得られた画像Ｇ３に該当するＣＣＤ５８の電荷読出出力が終了したときに、画像合成信号Ｓｂを発する。電荷読出出力とは、読み出しパルスに応じてＣＣＤ５８の画素８１から垂直転送路に信号電荷が読み出され、垂直転送、水平転送を経て、一フレーム分の撮像信号が出力されるまでの一連のＣＣＤ動作をいう。
【００７７】
圧電素子駆動回路６１は、圧電素子制御信号Ｓａを受けて圧電素子３５に相応の電圧を供給し、揺動部３８を前回のシフト位置から次回のシフト位置に移動させる。同期制御部６２ａから圧電素子駆動回路６１に圧電素子制御信号Ｓａが発せられてから、揺動部３８が次回のシフト位置に移動するまでの時間は、ＣＣＤ５８が前回の電荷蓄積を終えてから次回の電荷蓄積を開始するまでの時間よりも短い。従って、揺動部３８が圧電素子駆動回路６１により次回のシフト位置に移動されて制止された状態で、常に次回の電荷蓄積が開始される。
【００７８】
画像合成部６５ａは、画像合成信号Ｓｂを受けて、各回のシフト位置で得られた画像Ｇ０〜Ｇ３をフレームメモリから読み出す。画像合成部６５ａは、検査準備モードで白色画像Ｇｗを元に検出したコア５０に対応する像８０の中心座標を使用して、各画像Ｇ０〜Ｇ３の画素を、各シフト位置に対応させてマッピングし、合成画像Ｇｃを出力する。
【００７９】
具体的には、画像合成部６５ａは、中心座標に基づいて、図１３（Ａ）に示す結像領域８６を特定する。結像領域８６は、中心座標を中心とし、直径がコア５０（二値化処理前の像８０）の径と同じ円である。結像領域８６は、コア５０によって伝達される像８０の、ＣＣＤ５８の撮像面上における投影領域を意味する。
【００８０】
次に、画像合成部６５ａは、各結像領域８６内の画素８１で得られた撮像信号の代表値Ｄを、画像Ｇ０〜Ｇ３毎に求める（図１４参照）。代表値Ｄは、結像領域８６内の画素８１で得られた撮像信号の平均値、または最大値である。画像合成部６５ａは、シフト情報８５のうちの中心座標およびコア５０の径を、内部メモリ６５ｄおよびＲＯＭ６３からそれぞれ読み出し（あるいは、二値化画像Ｇｗｂで像８０として認識可能な領域の径をコア５０の径として用い）、これらに基づいて代表値Ｄの算出を実行する。
【００８１】
なお、代表値Ｄの二つの添字は、左がファイバＮｏ．と対応しており、右が画像Ｇ０〜Ｇ３の添字と対応している。例えばＤ１０は、ファイバＮｏ．１で中心座標（Ｘ１、Ｙ１）の、画像Ｇ０の結像領域８６における代表値を表す。また、図１１および図１３では、像８０が実線、画素８１が点線で囲われた枡目でそれぞれ表されている。
【００８２】
合成画像Ｇｃは、画像化されないクラッド５１の部分が画像化され、しかもその部分の画素値が一フレーム内の隣接画素の補間で得た擬似値ではなく、被観察部位の像を反映したものとなる。言い換えれば、通常撮影モードや各回のシフト位置で得られた画像よりも画素数が増え、よりきめ細かい画像となる。この画像の鮮明さは、四回シフトよりもサンプリング数が多い九回シフトのほうが当然より顕著になる。
【００８３】
なお、ここで注意すべきは、各画像Ｇ０〜Ｇ３の実態は、シフト動作で各シフト位置にずらされたそれぞれ異なる像８０であるが、イメージガイド３１の出射端を固定して入射端における像８０のみをシフトさせており、ＣＣＤ５８の撮像面とイメージガイド３１の出射端の相対的な位置関係は変わらないので、データ上は各シフト位置とも同じ画素８１から出力されていて区別がつかないという点である。例えば、画像Ｇ０内のある位置の像８０と画像Ｇ１内の同じ位置の像８０とは、それぞれシフト位置が異なる像８０であるが、ＣＣＤ５８の同じ画素８１で撮像される。他の画像も同様である。このため、画像合成部６５ａは、シフト量の情報を元に、各画像の画素値が本来どの画素８１に該当するかをマッピングで割り出す。
【００８４】
図１４において、画像合成部６５ａは、各画像Ｇ０〜Ｇ３の中心座標にシフト量ΔＸｓ、ΔＹｓを加算し、シフト量を加算した中心座標に対応する画素８１に代表値Ｄをあてがうマッピング処理を施す。シフト量は、初期位置を０（基準）として、各回シフト位置に応じた値が記憶されている。本例では、３０°の方向に１／２Ｐのピッチでシフトさせるので、例えば一回シフトのシフト量ΔＸｓ１は−√３／４Ｐ、ΔＹｓ１は１／４Ｐであり、二回シフトのシフト量ΔＸｓ２は０、ΔＹｓ２は１／２Ｐである。三回シフトのシフト量ΔＸｓ３は√３／４Ｐ、ΔＹｓ３は１／４Ｐである。前回シフト位置から次回シフト位置までのＸＹ方向のシフト量の絶対値Ｘｓは√３／４Ｐ、Ｙｓは１／４Ｐであり、正味のシフト量（３０°の方向のシフト量）の絶対値Ｈｓは１／２Ｐである（図９参照）。
【００８５】
なお、各シフト位置で得られた画像にシフト量を加算しているが、白色画像Ｇｗにシフト量を加算してもよい。この場合、白色画像Ｇｗにシフト量を加算した後に二値化画像Ｇｗｂを得て、その中心座標を検出する。そして、上記実施形態と同様に各結像領域８６内の画素８１の代表値Ｄを求める。
【００８６】
図１３（Ｂ）に示すように、マッピング処理で得られる画像（以下、マッピング画像という）Ｇｍｐは、シフト量を加算した中心座標（図中黒丸点で表す）に対応する画素８１の画素値を、代表値Ｄとするものである。図中一点鎖線の菱形で囲う領域内の中心座標に対応する画素８１の画素値が、コア５０一本で得られるデータである（四回シフトの場合を例示）。このように、白色画像Ｇｗの二値化画像Ｇｗｂを解析して各コア５０による像８０の中心座標を求め、求めた中心座標にシフト量を加算して、各シフト位置に対応する画素８１に代表値Ｄをあてがうことで、マッピング画像Ｇｍｐは、各シフト位置で得られた像８０を、ＣＣＤ５８の撮像面上のあるべき位置に配したものとなる。
【００８７】
画像合成部６５ａは、マッピング画像Ｇｍｐの中心座標に対応する各画素８１の代表値Ｄを用いて画素補間を実行する。画像合成部６５ａは、中心座標に対応する画素８１のうち、図１３（Ｂ）で太線の三角形で結ぶ、隣接する三つの画素８１の代表値Ｄから、三角形の内部に位置する画素８１の画素値を生成する。
【００８８】
画素補間に際しては、三角形で結ぶ三つの画素８１との距離に応じた重み付けを行う。例えば、三角形の真ん中に位置する画素８１の画素値は、三角形の頂点に位置する画素８１の画素値、つまり代表値Ｄの単純平均とする。三角形の真ん中から頂点側に寄っている画素８１の画素値は、最も距離が近い頂点の画素８１の代表値Ｄを例えば２倍したものと、離れている頂点の画素８１を例えば１／２倍したものとの平均とする。画像合成部６５ａは、こうして画素補間を施した画像を、最終的に合成画像Ｇｃとして表示制御回路６７に出力する。
【００８９】
次に、上記のように構成された内視鏡システム２の作用について説明する。内視鏡１０で患者の体内を観察する際、術者は、内視鏡１０と各装置１１、１２とを繋げ、各装置１１、１２の電源をオンする。そして、操作部６８を操作して、患者に関する情報等を入力し、検査開始を指示する。
【００９０】
検査開始を指示した後、術者は、挿入部１３を体内に挿入し、光源装置１２からの照明光で体内を照明しながら、ＣＣＤ５８による体内画像をモニタ２１で観察する。
【００９１】
ＣＣＤ５８から出力された撮像信号は、ＡＦＥ５９の各部で各種処理を施された後、ＤＳＰ６５に入力される。ＤＳＰ６５では、入力された撮像信号に対して各種信号処理が施されて画像が生成される。ＤＳＰ６５で生成された画像は、ＤＩＰ６６に出力される。
【００９２】
ＤＩＰ６６では、ＣＰＵ６２の制御の下、ＤＳＰ６５からの画像に各種画像処理が施される。ＤＩＰ６６で処理された画像は、表示制御回路６７に入力される。表示制御回路６７では、ＣＰＵ６２からのグラフィックデータに応じて、各種表示制御処理が実行される。これにより、画像がモニタ２１に体内画像として表示される。
【００９３】
図１５において、検査を実施するに際して、検査準備モードが実施される（Ｓ１０）。検査準備モードでは、内視鏡１０によって白色被写体が撮影される（Ｓ１１）。そして、これにより得られた白色画像Ｇｗが二値化処理部６５ｂで二値化画像Ｇｗｂとされる（Ｓ１２）。二値化画像Ｇｗｂは、中心座標検出部６５ｃに送られ、中心座標検出部６５ｃによって二値化処理後の像８０の中心座標が検出される（Ｓ１３）。検出された中心座標は、内部メモリ６５ｄに格納される。
【００９４】
シフト撮影モードが選択された場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、プロセッサ装置１１のＣＰＵ６２に同期制御部６２ａ、圧電素子制御部６２ｂが構築される。そして、シフト情報８５、およびＣＣＤ駆動回路６０からのＣＣＤ５８の駆動パルスの情報に基づいて、同期制御部６２ａから圧電素子制御部６２ｂに圧電素子制御信号Ｓａが、画像合成部６５ａに画像合成信号Ｓｂがそれぞれ送信される。
【００９５】
圧電素子制御信号Ｓａを受けた圧電素子制御部６２ｂによって、圧電素子駆動回路６１の動作が制御され、圧電素子駆動回路６１から圧電素子３５に相応の電圧が供給される。これにより、設定されたシフト回数に応じて、揺動部３８が所定角度、所定ピッチ分順次シフトされる（Ｓ１５）。そして、揺動部３８が各シフト位置に止まっているときに、ＣＣＤ５８による電荷蓄積が行われ、イメージガイド３１で伝達された被観察部位の像８０が各画素８１で撮像される（Ｓ１６）。揺動部３８が初期位置からシフトされて再び初期位置に戻り、一周期のシフト動作が終了するまで、Ｓ１５、Ｓ１６の処理が繰り返される（Ｓ１７でｎｏ）。
【００９６】
一周期のシフト動作が終了すると（Ｓ１７でｙｅｓ）、画像合成信号Ｓｂを受けた画像合成部６５ａによって画像合成処理が実行され、各回のシフト位置で得られた画像から、一つの合成画像が生成される（Ｓ１８）。
【００９７】
このとき、図１６に示すように、内部メモリ６５ｄから中心座標の情報が、ＲＯＭ６３からコア５０の径の情報がそれぞれ画像合成部６５ａに読み出される。そして、各結像領域８６内の画素８１で得られた撮像信号の代表値Ｄが、各回のシフト位置で得られた画像毎に求められる（Ｓ１８１）。
【００９８】
次いで、各回のシフト位置で得られた画像の中心座標に各回のシフト量を加算し、シフト量を加算した中心座標に対応する画素８１に代表値Ｄをあてがうマッピング処理が施される（Ｓ１８２）。最後に、マッピング処理によって代表値Ｄがあてがわれた画素８１を用いて、代表値Ｄがあてがわれていない画素８１の画素値を生成する画素補間が行われる（Ｓ１８３）。
【００９９】
図１５に戻って、こうして生成された合成画像は、前述のようにＤＩＰ６６、表示制御回路６７を経由して、モニタ２１に表示される（Ｓ１９）。一方、通常撮影モードが選択された場合（Ｓ１４でＮＯ）は、Ｓ１６の撮影は行われるが、Ｓ１５、Ｓ１８の処理は実行されない。これら一連の処理は、検査終了が指示される（Ｓ２０でＹＥＳ）まで繰り返される。
【０１００】
図１７において、校正用治具９０は、圧電素子３５によるイメージガイド３１の入射端のシフト量を校正するためのものである。校正用治具９０は、シフト量校正モード下で、例えば内視鏡１０の定期メンテナンスでサービスマンが使用する。
【０１０１】
校正用治具９０は、ホルダ９１と台座９２とからなる。ホルダ９１は、台座９２から垂直に立設された側壁と、側壁上に設けられた台座９２に平行な天板とを有し、側壁で囲まれた空洞が中に形成されている。ホルダ９１の中心には、垂直な穴９３が穿たれている。穴９３の入口には誘い込み用のテーパ９３ａが形成されており、ここから内視鏡１０の先端部２０が挿入される。また、空洞に通ずる穴９３の出口には、先端部２０のテーパ面が突き当たる突き当て部９３ｂが形成されている。
【０１０２】
穴９３には、挿入された先端部２０を抜去自在に位置決め固定する固定機構（図示せず）が設けられている。固定機構は、先端部２０の軸方向の移動と軸回りの回転を規制するもので、例えば先端部２０の外周に形成した係合穴と、これに係合する穴９３内に設けた係合爪を用いることができる。あるいは、挿入部１９を所定位置でクランプしてその先の先端部２０を吊り下げるものでもよい。固定機構は、先端部２０の先端面２０ａと台座９２との距離が一定、且つ先端面２０ａと台座９２の上面が平行に対面するよう先端部２０を固定する。穴９３に先端部２０が挿入固定されると、空洞内が遮光される。
【０１０３】
先端部２０の周面には、シルク印刷による目印や若干の凹凸が設けられており、台座９２の天板や穴９３にもこれらに対応する目印や凹凸が設けられている。先端部２０を穴９３に挿入する際には、これらの目印や凹凸を合せた後、先端部２０のテーパ面が突き当て部９３ｂに突き当たるまで先端部２０を挿入していき、最後に固定機構を作動させる。
【０１０４】
台座９２は、例えば水平面に載置される。台座９２の上面と下面は平行である。穴９３に挿入された先端部２０の先端面２０ａが対向する台座９２の上面には、校正チャート９４が設けられている。
【０１０５】
図１８に示すように、校正チャート９４は、同じ幅ｄｈをもつ黒領域（ハッチング部分）１００ａと白領域（ハッチングなし）１００ｂが交互に且つ平行に並べられた黒白縞状である。黒白各領域１００ａ、１００ｂを合せた幅２ｄｈは、正味のシフト量Ｈｓ（図９参照）の定数倍（２ｄｈ＝ｋｈＨｓ、ｋｈは定数）である。定数ｋｈは、対物光学系３０の倍率と、固定機構で先端部２０を穴９３に挿入固定したときの先端面２０ａと台座９２との距離に応じて決められる。定数ｋｈは、固定機構で先端部２０を穴９３に挿入固定したときに、ＣＣＤ５８に映る黒白各領域１００ａ、１００ｂを合せた幅２ｄｈが、正味のシフト量Ｈｓと一致する値である。
【０１０６】
図１７に戻って、校正チャート９４は、回転ステージ９５上に載置されている。校正チャート９４の中心と回転ステージ９５の回転軸は略一致している。回転ステージ９５は、プロセッサ装置１１に接続され、プロセッサ装置１１から電力が供給される。回転ステージ９５は、プロセッサ装置１１からの電力でモータ等の駆動源が駆動されることにより、数度刻みで１８０°の範囲を回転可能である。回転ステージ９５は、イメージガイド３１の入射端のシフト方向に対する校正チャート９４の黒白各領域１００ａ、１００ｂの向きを変更する際に駆動される。
【０１０７】
シフト量校正モードが選択されると、プロセッサ装置１１のＣＰＵ６２には、ステージ駆動部６２ｃと校正部６２ｄが構築される。ステージ駆動部６２ｃは、回転ステージ９５の駆動を制御する。校正部６２ｄは、同期制御部６２ａ、圧電素子制御部６２ｂと協働し、ＣＣＤ駆動回路６０、圧電素子駆動回路６１に、図１９に示す動作をさせる。
【０１０８】
図１９において、校正部６２ｄは、デフォルトの駆動電圧Ｖと、そのｍ／ｎの駆動電圧（例えば１／４Ｖ、１／２Ｖ、３／４Ｖ等）で連続的に圧電素子３５を駆動させ、その都度シフト前の状態（点線で示す０の状態）に戻す。デフォルトの駆動電圧Ｖは、イメージガイド３１の入射端を規定のシフト量でシフトさせるべく圧電素子３５を駆動させたときの駆動電圧である。圧電素子３５が規定通り駆動すれば、デフォルトの駆動電圧Ｖを印加すると、イメージガイド３１の入射端が正味のシフト量Ｈｓで３０°の方向にシフトする。駆動電圧ｍ／ｎＶでは、シフト量ｍ／ｎＨｓでシフトする。圧電素子３５が規定通り駆動しない場合、シフト量はｍ／ｎＨｓからずれる。
【０１０９】
イメージガイド３１の入射端は、シフト量を段階的に増しながら、点線の位置を基点として、該基点と実線で示す各シフト量離れた位置の間で往復振動する。前回のシフト位置から基点位置まで戻り、次回のシフト位置までシフトする時間は、上述のシフト撮影モードで前回のシフト位置から次回のシフト位置までシフトする時間と同じである。つまり、シフト撮影モードのときと同じ駆動周波数でイメージガイド３１の入射端をシフトさせる。
【０１１０】
カメラのマークで擬似的に示すように、ＣＣＤ５８は、最初に基点位置で一回、各シフト位置でその都度校正チャート９４を撮像する。校正部６２ｄは、ＣＣＤ５８の撮像により得られた校正用画像の一部または全領域の黒濃度を検出し、これを元にシフト量（圧電素子３５の駆動電圧）の校正を行う。このときの照明光は、使用時と同様に光源装置１２の光源７０からの光を用いる。
【０１１１】
シフト量校正モードでは、まず、イメージガイド３１の入射端のシフト方向に対する黒白各領域１００ａ、１００ｂの向き合せ（以下、単に向き合せという）を実施する。向き合せは、図１８に矢印で示すように、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行になるように、回転ステージ９５で校正チャート９４の向きを調整する。これら二つの向きは、固定機構によってある程度合せられているが、シフト量の校正を行うために、より厳密に合せる必要がある。
【０１１２】
図２０（Ａ）に示すように、イメージガイド３１の入射端のシフト方向が、黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と直交する場合、イメージガイド３１の入射端をいくらシフトさせても、ＣＣＤ５８で撮像される黒白各領域１００ａ、１００ｂの割合は同じになるので、校正用画像の黒濃度は変化せず一定である。
【０１１３】
一方、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行な場合は、（Ｂ）に示すように、シフト量に応じて黒濃度が変動する。黒濃度は、一本のコア５０で伝達する像８０の中央に黒領域１００ａがあるとき最大値となり、逆に白領域１００ｂがあるとき最小値となる。そして、像８０に黒白各領域１００ａ、１００ｂが半々に映ったときに中間値をとる。この黒濃度の変動の周期は、２ｄｈ＝ｋｈＨｓであるから、正味のシフト量Ｈｓと同じである。コア５０毎に得られる像８０の全て、つまり校正用画像の全てが同じ変動をするとは限らないが、部分的に多少のずれはあれど、概ねこのような変動となる。
【０１１４】
因みにシフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と４５°で交わる場合は、（Ｃ）に示す如くである。像８０の推移は（Ｂ）の像８０を４５°回転させただけで同じである。従って振幅は（Ｂ）と変わらない。但し、４５°傾いた分、シフト方向に対する黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅が２√２ｄｈと長くなるため、変動周期は√２Ｈｓとなり、（Ｂ）よりも長くなる。同様に、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と６０°で交わる場合の変動周期は２Ｈｓとなり、３０°で交わる場合は２√３／３Ｈｓとなる。これらの濃度変動のプロファイル（周期、振幅）は、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と交わる角度毎に、ＲＯＭ６３に記憶されている。
【０１１５】
校正部６２ｄは、ステージ駆動部６２ｃで回転ステージ９５を回転させて、校正チャート９４の向きを種々変えながら、図１９で説明したようにイメージガイド３１の入射端をシフトさせて且つＣＣＤ５８に撮像させる。校正部６２ｄは、各シフト位置で得られた校正用画像の一部または全領域の黒濃度を検出し、その濃度変動のプロファイル（周期）と、ＲＯＭ６３に記憶された濃度変動のプロファイルのいずれかとの一致をみる。
【０１１６】
濃度変動のプロファイルが図２０（Ｂ）と一致した場合はシフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行であるので、向きは合っている。この場合は回転ステージ９５を回転させる必要はない。黒濃度の変動がなく一定であった場合（図２０（Ａ））は、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と直交しているため、回転ステージ９５を９０°回転させてシフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向とを平行にする。濃度変動のプロファイルが上記以外であった場合は、濃度変動のプロファイルが図２０（Ｂ）と一致するように回転ステージ９５を回転させる。
【０１１７】
なお、濃度変動のプロファイルを記憶しておかなくても向き合せは可能である。回転ステージ９５を回転させて黒濃度の変動がなく一定となる位置を探索し、黒濃度が一定となったらシフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と直交する状態であるので、そこから回転ステージ９５を９０°回転させればよい。いずれにせよ、シフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向の交わる角度を一義的に決めないと、黒濃度の変動のプロファイルが分からないため、向き合せは必要である。
【０１１８】
向き合せ後、校正部６２ｄは、再度図１９に示す往復振動と撮像動作を各部にさせる。そして、図１９に示す基点位置での校正用画像と、各シフト位置での校正用画像を合成する。
【０１１９】
圧電素子３５が規定通り駆動した場合、各シフト位置での像８０と、基点位置と各シフト位置の像８０の合成像は、図２１に示すようになる。ここでは、基点位置で像８０に黒白各領域１００ａ、１００ｂが半々に映っていた場合を例示している。圧電素子３５を駆動電圧１／４Ｖで駆動させ、イメージガイド３１の入射端をシフト量１／４Ｈｓでシフトさせた場合、像８０の中央には白領域１００ｂが映り、合成像は右側中央寄りの一部を除いて黒領域１００ａが占める。駆動電圧１／２Ｖ、シフト量１／２Ｈｓの場合の像８０は、基点位置の像８０と対称に黒白各領域１００ａ、１００ｂが半々に映り、合成像には全て黒領域１００ａが映る。シフト量３／４Ｈｓの場合の像８０は、１／４Ｈｓの場合の像８０と逆に中央に黒領域１００ａが映る。合成像は右側端寄りの一部を除いて黒領域１００ａとなる。シフト量Ｈｓの場合は、基点位置の像８０と同じ映り方に戻り、合成像も同じになる。シフト量がＨｓの２倍、３倍、・・・（２Ｈｓを例示）となっても、シフト後の像８０と合成像はシフト量Ｈｓの場合と同じである。
【０１２０】
合成像の黒濃度は、全黒になるシフト量１／２Ｈｓのときに最大値となり、基点位置とシフト量Ｈｓ（２Ｈｓ、３Ｈｓ、・・・）のときに最小値となり一致する。つまり合成像の黒濃度もシフト量に応じて周期的に変動し、その変動周期はＨｓとなる。基点位置の像８０がここで例示する黒白半々のものでなくても、位相がずれるだけで基点位置とシフト量Ｈｓでの合成像の黒濃度は必ず一致する。
【０１２１】
校正部６２ｄは、基点位置での校正用画像と、各シフト位置での校正用画像の合成画像（合成画像Ｇｃとは異なる）の黒濃度を検出する。デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動したときに、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致するのであれば、イメージガイド３１の入射端が規定通りシフト量Ｈｓでシフトしたことになり、圧電素子２５の駆動電圧の調整は不要である。
【０１２２】
一方、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致しなかった場合は、デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動させても、規定のシフト量Ｈｓでイメージガイド３１の入射端がシフトされていないので、校正部６２ｄは、シフト量が校正されるように圧電素子３５の駆動電圧を決定する。例えば、デフォルトの駆動電圧Ｖの前後で１／１０Ｖ刻みで駆動電圧を変えながら、イメージガイド３１の入射端を基点との間で往復振動させて（例えば基点から８／１０Ｖで駆動させて基点に戻した後、９／１０Ｖで駆動させて基点に戻すといった動作を繰り返させる）、校正チャート９４をＣＣＤ５８で撮像し、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致したときの駆動電圧を圧電素子３５の駆動条件とする。
【０１２３】
校正部６２ｄは、初期位置から一回シフトの位置、一回シフトの位置から二回シフトの位置、・・・と、各シフト位置のシフト量を全て上記のように校正する。初期位置から一回シフトの位置および二回シフトの位置から三回シフトの位置と、一回シフトの位置から二回シフトの位置および三回シフトの位置から初期位置とではシフト方向が違うので、シフト方向が違う回のシフト量を校正するときは、回転ステージ９５を６０°回転させてシフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向とを平行にする。
【０１２４】
なお、校正に際しては、デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動したときに、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致しているか否かをみればいいので、駆動電圧Ｖで一回だけ圧電素子３５を駆動させ、黒濃度が一致しない場合は上記のように駆動電圧をＶの前後で振って、黒濃度が一致する駆動電圧をサーチすればよく、１／４Ｖや１／２Ｖ等でわざわざ駆動させなくてもよさそうなものである。
【０１２５】
しかしながら、駆動電圧Ｖで駆動させたときに、もしシフト量が２Ｈｓや３Ｈｓになった場合、シフト量Ｈｓのときと同じく基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致するため区別がつかなくなる。また、圧電素子３５の故障や配線ケーブル４５の断線等で基点位置で動かない場合も区別がつかない。このため、圧電素子３５に印加する駆動電圧を段階的に変えてイメージガイド３１の入射端を往復振動させている。こうすることで、合成画像の濃度変動から圧電素子３５自体の故障の有無をみることができる。合成画像の濃度変動から異常が検出された場合は、修理を促すメッセージをモニタ２１に表示させる。
【０１２６】
デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動させたときに、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致しなかった場合、校正部６２ｄは、駆動電圧をＶの前後で振って黒濃度が一致した駆動電圧を、内視鏡１０のＲＯＭ４７（図６参照、ＥＥＰＲＯＭ等の書き込み可能なＲＯＭ）に記憶させる。ＲＯＭ４７には当初、デフォルトの駆動電圧Ｖが駆動条件として書き込まれており、校正で駆動電圧がＶ以外となった場合に校正部６２ｄによって書き換えられる。この駆動電圧は、製品として使用する際にＲＯＭ４７からプロセッサ装置１１のＣＰＵ６２に読み出され、圧電素子駆動回路６１に与えられる。
【０１２７】
校正の処理手順について、図２２を参照して説明する。まず、内視鏡１０の先端部２０をホルダ９１の穴９３に挿入固定する（Ｓ３０）。次いで、校正部６２ｄにより圧電素子３５を駆動してイメージガイド３１の入射端を図１９に示すように往復振動させつつ、ＣＣＤ５８により基点位置と各シフト位置で校正チャート９４を撮像させる（Ｓ３１、Ｓ３２）。
【０１２８】
続いて、校正部６２ｄにて基点位置と各シフト位置の校正用画像の一部または全領域の黒濃度を検出する（Ｓ３３）。黒濃度の変動が、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行なプロファイルであった場合（Ｓ３４でＹＥＳ）は、次の処理に移行する。黒濃度の変動が、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行なプロファイルでなかった場合（Ｓ３４でＮＯ）は、回転ステージ９５を回転させて向き合せを行う（Ｓ３５）。例えば、Ｓ３３で濃度が一定であった場合は、回転ステージ９５を９０°回転させる。
【０１２９】
向き合せ後、Ｓ３１、Ｓ３２と同様に、再度校正部６２ｄにより圧電素子３５を駆動してイメージガイド３１の入射端を往復振動させつつ、ＣＣＤ５８により基点位置と各シフト位置で校正チャート９４を撮像させる（Ｓ３６、Ｓ３７）。さらに、基点位置と各シフト位置の校正用画像の合成画像を生成する（Ｓ３８）。
【０１３０】
続いて、校正部６２ｄにて基点位置の校正用画像と各シフト位置の合成画像の黒濃度を検出する（Ｓ３９）。基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致したときの駆動電圧がデフォルトの駆動電圧Ｖであった場合（Ｓ４０でＹＥＳ）は、校正を終了する。一方、デフォルトの駆動電圧Ｖで駆動させても基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致しない場合（Ｓ４０でＮＯ）は、シフト量が校正されるように圧電素子３５の駆動電圧を決定する（Ｓ４１）。そして決定した駆動電圧を内視鏡１０のＲＯＭ４７に書き込んで（Ｓ４２）、校正を終了する。校正部６２ｄは、各シフト位置のシフト量を全て校正する。
【０１３１】
以上説明したように、イメージガイド３１の入射端をシフト動作させつつ、校正チャート９４を撮像し、得られた校正用画像を元にシフト量を校正するので、シンプルな構成および方法でシフト量を校正することができる。シフト量が校正されるため、合成画像Ｇｃにアーチファクトが発生しない。
【０１３２】
検査準備モードで白色画像Ｇｗの二値化画像Ｇｗｂを用いて中心座標を検出するので、コア５０の配列誤差や伝達効率のバラツキを吸収することができる。イメージガイド３１の出射端の光ファイバ５２の配列とＣＣＤ５８の画素位置を校正することができ、これとシフト量の校正を併せて実施すれば、さらに確実に合成画像Ｇｃのアーチファクトの発生を防止することができる。
【０１３３】
校正した駆動条件を内視鏡のＲＯＭに書き込み、使用時にこれをプロセッサ装置に読み込んで圧電素子の駆動を制御するので、複数の内視鏡を一台のプロセッサ装置で稼動させることができる。なお、決定した駆動条件を内視鏡毎に区別して、プロセッサ装置のＲＯＭ６３等に記憶させても、同様の効果が得られる。
【０１３４】
上記実施形態では、定期メンテナンスでサービスマンが校正を実施する例を説明したが、校正用治具に類する系を、例えばプロセッサ装置や内視鏡システムのカートに設け、検査準備モードと同様、術者が検査毎に実施可能としてもよい。定期メンテナンスの際だけでなく、使用時にシフト量の校正を行うことができる。また、逆にステージ駆動部６２ｃや校正部６２ｄをプロセッサ装置１１から分離して別体としてもよい。
【０１３５】
上記実施形態では、基点位置と各シフト位置の校正用画像から合成画像を求め、求めた合成画像の黒濃度の変動に基づいてシフト量を校正しているが、図２０（Ｂ）から明らかなように、各シフト位置の校正用画像についても同様に周期Ｈｓで黒濃度は変動するので、合成画像を求めずに、各シフト位置の校正用画像の黒濃度の変動からシフト量を校正してもよい。
【０１３６】
また、濃度変動がなく一定となる図２０（Ａ）の場合を除いて、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向とある角度で交われば、周期は違うが黒濃度は変動する。このため、例えば図２０（Ｃ）に例示する４５°で交わる場合の黒濃度の変動プロファイル（周期、振幅等のデータ、あるいは黒濃度をｙ、シフト量をｘとする関数）を予め記憶しておけば、これを元にシフト量の校正を行うこともできる。
【０１３７】
具体的には、圧電素子３５の駆動電圧を段階的に変えていったときの黒濃度の増減をプロットすれば、基点位置の黒濃度がプロファイルで表す波形のどの点を表すかが分かり、それが分ればプロファイルから規定のシフト量でシフトさせたときの黒濃度も分かる。規定のシフト量でシフトさせたときの黒濃度は、波形の周期がＨｓでないため（角度が傾いているので周期はＨより長くなる）基点位置の黒濃度とは一致しないが、変動プロファイルが分れば校正は可能である。黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈを変えれば（４５°の場合は√２倍する）、基点位置と規定のシフト量でシフトさせたときの黒濃度を一致させることもできる。
【０１３８】
従って、必ずしもシフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行になるよう向き合せをすることはなく、黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈも種々変更してよい。複数の角度の濃度プロファイルをもっておき、回転ステージ９５の回転量が一番少ない角度で向き合せをしてもよい。
【０１３９】
また、像８０の全領域が黒領域１００ａ、または白領域１００ｂで埋めつくされる区間がある程度あり、濃度変動の波形の山、または谷が潰れて、シフト量によって濃度が変わらない平坦な区間があっても、濃度変動がある区間が少しでも存在すればシフト量の校正は可能である。基点位置と規定のシフト量でシフトさせたときの黒濃度が平坦な区間にあった場合は、濃度変動が観測されるまでデフォルトの駆動電圧Ｖ以上で圧電素子３５を駆動し、濃度変動がある区間で黒濃度が一致するか等を検討すればよい。例えば、駆動電圧３／１０Ｖと４／１０Ｖで駆動させたときに濃度変動がある区間であった場合、駆動電圧１３／１０Ｖと１４／１０Ｖで駆動させて、３／１０Ｖと１３／１０Ｖのときの黒濃度、または４／１０Ｖと１４／１０Ｖのときの黒濃度の一致をみる。
【０１４０】
ＣＣＤ５８に映る黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈがシフト量Ｈｓとコア５０の直径ｒ（図５参照）の合計（Ｈｓ＋ｒ）以上であると、シフト量Ｈｓでシフトさせても、その間の像は全黒または全白となって濃度変動が発生しないため、濃度変動がある区間をつくるためには、ＣＣＤ５８に映る黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈは、Ｈｓ＋ｒよりも小さければよい。
【０１４１】
とはいえ、濃度変動する区間があまりにも小さく、その変動量が小さいと、これに応じて黒濃度の検出分解能（黒濃度の弁別能力）を上げる必要があるため、できるだけ濃度変動が分かり易くなるように校正チャートを作成することが好ましい。上記実施形態のように黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈを正味のシフト量Ｈｓの定数倍とすれば、黒濃度の検出分解能を上げることなく、向き合わせやシフト量の校正をより簡単に素早く行うことができる。黒濃度の波形の山、または谷が潰れて、シフト量によって濃度が変わらない平坦な区間がないようにするには、ＣＣＤ５８に映る黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈが、コア５０の直径ｒ（図５参照）よりも小さければよい。
【０１４２】
シフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向のなす角度によって、黒濃度の変動周期が異なることを図２０で示した。このことを利用して、シフト量だけでなくシフト方向が合っているかを検出することもできる。例えば、初期位置から一回シフトの位置のシフト量を校正した後、回転ステージ９５を６０°回転させて一回シフトの位置から二回シフトの位置のシフト量を校正する際に、校正用画像の黒濃度の変動周期がＨｓでなかった場合は、黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行な方向にシフトしていないことが分かる。シフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向のなす角度毎の黒濃度の変動周期の情報をもっていれば、シフト方向がずれた角度も分かる。シフト方向がずれていた場合は、上下、左右の電極３６に印加する駆動電圧の配分をデフォルトから変えてシフト方向を合せる。
【０１４３】
また、校正チャートを用いた定期的、または検査毎の校正に加えて、シフト機構の揺動部周辺にシフト量を実測するシフト量検出センサを設け、その出力に応じて圧電素子の駆動条件を決定してもよい。シフト量検出センサとしては、例えば歪みゲージやフイルムコンデンサが挙げられ、例えば圧電素子の電極を分割する溝の幅を広げてできたスペースに取り付ける。使用時にリアルタイムでシフト量の校正を行うことができる。
【０１４４】
使用時にシフト量の校正を行う場合、シフト量を校正すべく圧電素子の駆動条件を決定しても、圧電素子の故障あるいは配線の接続不良等でシフト量が校正不能になる（駆動条件に見合うシフト量が得られない）ことも想定される。この場合は合成画像Ｇｃの信憑性が著しく損なわれるので、故障である旨をモニタに表示し、修理を促す。あるいは、応急的な措置として、シフト量が校正不能なシフト位置の画像を残りの画像の画素で予測補間することで生成してもよい。
【０１４５】
なお、本発明の校正方法および装置に関わること以外についても、以下のように種々の変形が可能である。例えば、コア５０で伝達する像８０とＣＣＤ５８の画素８１の位置関係として、中心座標を求めているが、この代わりに、ＣＣＤ５８の中心からの距離とＣＣＤ５８の水平方向に対する角度とで上記位置関係を表してもよい。シフト量の情報についても同様である。また、位置関係を取得するために二値化画像Ｇｗｂを生成する等の各種処理をしているが、コア５０の配列誤差や伝達効率のバラツキがないものとし、図７に示す像８０とＣＣＤ５８の画素８１の位置関係を理論値として用いてもよい。あるいは、位置関係の情報として、理論値からのずれを数値化したものを用いてもよい。
【０１４６】
いずれにしても、位置関係の情報は、像８０を撮像するＣＣＤ５８の画素８１を特定するために必要であり、シフト量の情報は、各シフト位置の撮影で得られた画素値（上記実施形態では代表値Ｄ）をマッピングする際に必要である。このため、これらの情報は、本発明を実施するために必須の要件である。
【０１４７】
なお、コア５０一本分の像８０を撮像する画素８１の個数は、中心座標とこれに対応する画素８１とのズレが大きくならず、且つ代表値Ｄの算出や画素補間に時間が掛からない程度であることが好ましく、例えば三個〜三十個程度である。
【０１４８】
また、静止画記録した画像の画素補間した部分に、万が一病変らしきものが見られた場合、それが画素補間によるものなのか、本当の病変であるのかを判断するために、画素補間前のマッピング画像Ｇｍｐを合成画像Ｇｃと併せて記録することが好ましい。
【０１４９】
イメージガイドは揺動部が根元から撓ることでシフトをするので、各シフト位置にすぐには停止せず、しばらく振動してから止まる可能性がある。このため、シフト機構の停止後、シフト方向とは逆方向に瞬間的に揺動部が振れるように、圧電素子駆動回路で圧電素子を駆動する等の制振対策を講じることが好ましい。具体的には、反力をシミュレーションや実測で求めて、これを打ち消すための圧電素子の駆動電圧をＲＯＭに記憶させておき、圧電素子制御部がその駆動電圧の情報をＲＯＭから読み出して圧電素子駆動回路に与える。あるいは、空洞に絶縁性の粘性流体を封入してダンピング効果を利用し、制振対策を講じてもよい。
【０１５０】
なお、揺動部が次回のシフト位置に移動するまでの時間が、ＣＣＤが前回の電荷蓄積を終えてから次回の電荷蓄積を開始するまでの時間よりも短いと説明しているが、揺動部の長さ、材質、あるいはシフト量、さらには圧電素子自体の性能等が要因で、前者の時間が後者の時間よりも長くなることもあり得る。前述のようにイメージガイドの慣性質量が比較的重いことから、前者の時間が後者の時間よりも長くなる可能性が高い。
【０１５１】
こうした場合には、揺動部がシフト位置に移動している間は、プロセッサ装置のＣＰＵの制御の下、ＣＣＤ駆動回路からＣＣＤに電子シャッタパルスを供給して電荷蓄積を開始する時間を遅らせ、揺動部がシフト位置に停止してから電荷蓄積を開始する。あるいは、揺動部がシフト位置に移動している間は光源を消灯し、揺動部がシフト位置に停止したら光源を点灯する。
【０１５２】
揺動部が次回のシフト位置に移動するまでの時間を基準にしてＣＣＤを駆動しようとすると、前者の時間が後者の時間よりも長くなる場合はフレームレートを落とさなければならないが、電子シャッタパルスで電荷を掃き出すか、光源を点消灯させる上記いずれかの方法を採用すれば、フレームレートは現行を維持しつつブレのない画像を得ることができる。
【０１５３】
なお、シフト撮影モードが選択されたときのみ画像合成部で画像合成処理をしているが、通常撮影モード時にも画像合成処理をしてもよい。クラッドの位置に対応する被観察部位の像を反映した画像は得られないが、クラッドの影は埋めることができる。
【０１５４】
また、シフトの一周期毎に画像合成部で画像合成処理を行い、一つの合成画像を出力しているが、この方法であると通常撮影モードに比べてフレームレートが落ちる。このフレームレート低下の対策としては、四回シフトの場合は通常撮影モードの四倍といったように、シフト撮影モードが選択されたときにフレームレートを上げることが考えられる。
【０１５５】
具体的には、ＣＰＵ６２のシステムクロックのクロック信号の周期を変化させることで、ＣＣＤ駆動回路６０の駆動信号の周期を変化させる。あるいは、システムクロックのクロック信号は変化させずに、ＣＣＤ駆動回路６０に分周器を設け、この分周器でシステムクロックのクロック信号を分周することで変化させてもよい。
【０１５６】
あるいは、例えば四回シフトの場合に、同じシフト周期の画像Ｇ０〜Ｇ３で合成画像Ｇｃを生成した後、その画像Ｇ１〜Ｇ３と次のシフト周期の画像Ｇ０から合成画像Ｇｃを生成するというように、画像の組み合わせを一画像ずつずらして、Ｇ０〜Ｇ３の画像のうちの一番古い画像を新しく得られた画像に順次置き換えながら合成画像Ｇｃを生成してもよい。こうすれば、クロック信号の周期を変化させたりする制御の面倒が省け、しかもフレームレートの低下を防ぐことができる。
【０１５７】
シフト機構の構成は、上記実施形態の円柱状に限らない。例えば図２３および図２４に示すように、四角柱状のシフト機構１０５を用いてもよい。なお、以下では上記実施形態のシフト機構３２と異なる点のみを説明し、同様の構成は符号のみを付し説明を省略する。
【０１５８】
シフト機構１０５は、四角筒状の保持筒１０６を有する。保持筒１０６は、例えば厚み５０μｍ、０．７ｍｍ角のステンレス製パイプからなり、接着剤等（図示せず）でイメージガイド３１が内挿固定される。圧電素子１０７は、例えば厚み５０μｍで、保持筒１０６の四辺を覆う短冊状に直接成膜されるか、保持筒１０６の四辺に導電性の接着剤で接着されて配置されており、その上面に電極１０８が成膜されている。
【０１５９】
シフト機構１０５は、先端部２０の基体内に収容されている。シフト機構１０５の外周面と先端部２０の基体の内壁面との間には、例えば０．１ｍｍ程度の空洞１０９が形成されている。
【０１６０】
上記実施形態と同様、電極１０８は、上下、左右で対になっている。また、電極１０８には切欠き１１０が形成されて幅狭部１１１が設けられており、幅狭部１１１および保持筒１０６の終端には、配線ケーブル４５が接続されるパッド１１２が形成されている。
【０１６１】
シフト機構１０５を用いた場合、揺動部３８は、例えば図２５または図２６に示すシフト動作をする。図２５において、揺動部３８は、（ａ）の初期位置から９０°左方向に√３／４Ｐ分シフトされ、（ｂ）に示す一回シフトの位置に移動される。そして、（ｂ）の一回シフトの位置での撮影が終了した後、初期位置に戻されてから９０°下方向に１／４Ｐ分シフトされ、（ｃ）に示す二回シフトの位置に移動される。揺動部３８は、二回シフトの位置から初期位置に戻された後に、順次右方向（（ｄ）の三回シフトの位置、角度、シフト量は、一回シフトの場合と同様）、上方向（（ｅ）の四回シフトの位置、角度、シフト量は、二回シフトの場合と同様）にシフトされ、再び（ａ）の初期位置に戻される。イメージガイド３１の入射端におけるコア５０は、初期位置に戻るのと（ｂ）〜（ｅ）のシフト動作を繰り返すことで、図２７（ａ）に示す十字状の移動軌跡を辿る。
【０１６２】
あるいは図２６において、揺動部３８は、（ａ）の初期位置から９０°左方向に√３／４Ｐ分シフトされた後、９０°下方向に１／４Ｐ分シフトされ、（ｂ）に示す一回シフトの位置に移動される。そして、（ｂ）の一回シフトの位置での撮影が終了した後、一回シフトの位置から９０°下方向に１／４Ｐ分シフトされた後、右方向に√３／４Ｐ分シフトされ、（ｃ）に示す二回シフトの位置に移動される。揺動部３８は、順次右および上方向（（ｄ）の三回シフトの位置、角度、シフト量は、一回シフトの場合と同様）、上および左方向（角度、シフト量は、二回シフトの場合と同様）にシフトされ、再び（ａ）の初期位置に戻される。コア５０は、初期位置に戻るのと（ａ）〜（ｄ）のシフト動作を繰り返すことで、図２７（ｂ）に示す矩形状の移動軌跡を辿る。
【０１６３】
もしくは、図２７（ｃ）に示すように、下および左方向、下および右方向、上および右方向、上および左方向と移動させ、上下方向の移動を必ず先に行うようにし、略卍状の移動軌跡を辿らせてもよい。いずれも移動軌跡は異なるが、上記実施形態と同様、初期位置だけでは画像化されないクラッド５１の部分を埋めるように移動される。
【０１６４】
上記実施形態の円柱状のシフト機構３２は、圧電素子３５を円筒状に成膜することで、シフト機構３２の外径を鏡筒３３の外径と略同じにすることができ、挿入部１３の極細径化に寄与することができる。対して図２３や図２４に示す四角柱状のシフト機構１０５は、四隅が鏡筒３３の外径から若干はみ出るために、シフト機構３２と比べて挿入部１３の径は大きくなるが、圧電素子１０７を短冊状に成膜または接着して配置することに製造上の困難性はないため、安価且つ簡単に製造することが可能である。
【０１６５】
図２５〜図２７で示した、９０°でシフトさせる例は、上記実施形態の円柱状のシフト機構３２でも実施することができる。また、図２３の符号１１３は、治療用レーザ光を患部に照射するための光ファイバの出射端が覗いたレーザ光照射部であり、鉗子チャンネル４６に代わる他の例として挙げている。勿論、シフト機構３２にレーザ光照射部１１３を設けてもよい。
【０１６６】
以上、シフト機構の構成やそのシフト方法の例を列挙したが、ここで挙げた例は一例に過ぎず、特にシフト方法には様々な変形例が考えられる。例えば四回シフトの三回シフトの位置を飛ばして、シフト機構を３０°の方向に三回シフトさせた後、初期位置に戻してもよいし、九回シフトの八回シフトの位置を飛ばして八回シフトとしても可である。あるいは、九回シフトの一回、二回シフトをさせた後、初期位置に戻してもよい。
【０１６７】
但し、圧電素子にはヒステリシス特性があり、無秩序に駆動させるとシフト位置がずれるため、移動軌跡は毎回同じとし、常に同じ移動経路でシフト機構をシフトさせる。つまり、シフト機構をシフトさせる際の圧電素子の駆動順序を毎回同じにする。また、上下、左右で対になった電極に電圧を供給する順序も同じにする。
【０１６８】
図２５〜図２７で示した、９０°でシフトさせる場合は、図１８に示す校正チャート９４と異なり、図２８に示す校正チャート１２０を用いる。校正チャート１２０は、向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１とＹ方向用チャート１２２とからなる。校正チャート９４の場合と同様に、向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１とＹ方向用チャート１２２の黒白各領域１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１２４ｂを合せた幅２ｄｘおよび２ｄｙは、ＸＹ方向のシフト量の絶対値Ｘｓ、Ｙｓ（図９参照）の定数倍（２ｄｘ＝ｋｘＸｓ、２ｄｙ＝ｋｙＹｓ、ｋｘ、ｋｙは定数）である。定数ｋｘ、ｋｙは、固定機構で先端部２０を穴９３に挿入固定したときに、ＣＣＤ５８に映る各校正チャート１２１、１２２の像の黒白各領域１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１２４ｂを合せた幅２ｄｘ、２ｄｙがそれぞれ、シフト量Ｘｓ、Ｙｓと一致する値である。
【０１６９】
圧電素子３５に印加する駆動電圧を段階的に変えてイメージガイド３１の入射端を往復振動させ、その都度向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１をＣＣＤ５８で撮像した場合、像８０の黒濃度の変動プロファイルは、図２９に示すように、像８０に映る黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの配分が異なる以外、図２０の場合と基本的に同じである。すなわち、イメージガイド３１の入射端のシフト方向が、黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの幅方向と直交する場合、（Ａ）に示すように黒濃度は一定となり、シフト方向が黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの幅方向と平行な場合、（Ｂ）に示すように周期Ｘｓで濃度が変動する。また、シフト方向が黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの幅方向と４５°で交わる場合は、（Ｃ）に示すように周期√２Ｘｓで濃度が変動する。
【０１７０】
また、図３０に示すように、圧電素子３５が規定通り駆動した場合、各シフト位置での像８０と、基点位置と各シフト位置の像８０の合成像は、黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの配分が異なる以外、図２１の場合と同様であり、合成像の黒濃度の推移も同様である。図３０においても、１／２Ｘｓ、１／２Ｙｓで合成像が全黒になって合成像の黒濃度が最大値をとる場合を例示している。
【０１７１】
この場合、最初に向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１で向き合せを行った後、向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１でＸ方向のシフト量を、Ｙ方向用チャート１２２でＹ方向のシフト量をそれぞれ校正する。各チャート１２１、１２２を順次先端面２０ａに対面させるため、校正チャート１２０が載置されるステージは、回転だけでなく水平方向に移動する機能を有する。向き合せと校正の仕方は上記実施形態と同様である。
【０１７２】
校正チャートは、黒白縞状に限らない。向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１とＹ方向用チャート１２２を合せた格子状の校正チャートを用いてもよい。黒領域００ａの映り込みが多くなる分濃度変動の振幅は小さくなるが、校正は可能である。
【０１７３】
また、図３１に示す校正チャート１３０のように、水玉状でもよい。校正チャート１３０は、校正チャート９４と同様、３０°の方向にシフト量Ｈｓでシフトする場合の校正に用いられる。校正チャート１３０は、ＣＣＤ５８に映る直径がコア５０の直径ｒ（図５参照）と同じ直径ｒ’をもつ円形の黒領域（ハッチング部分）１３１ａがコア５０と同様に正三角形状に配列され、それ以外の部分が白領域（ハッチングなし）１３１ｂとなった白地の黒水玉状である。
【０１７４】
黒領域１３１ａ同士は、間隔ｄｈ’で配列されている。黒領域１３１ａの直径ｒ’は、コア５０の直径ｒの定数倍（ｒ’＝ｋｈ’ｒ、ｋｈ’は定数）である。また、間隔ｄｈ’は、光ファイバ５２の配列ピッチＰの定数倍（ｄｈ’＝ｋｈ’Ｐ）である。正味のシフト量Ｈｓ＝１／２Ｐであるため、間隔ｄｈ’＝２ｋｈ’Ｈｓである。定数ｋｈ’は、固定機構で先端部２０を穴９３に挿入固定したときに、ＣＣＤ５８に映る校正チャート９４の像の黒領域１３１ａの直径ｒ’がコア５０の直径ｒに、間隔ｄｈ’が正味のシフト量Ｈｓの２倍と一致する値である。なお、本例ではコア５０の直径ｒ＝１／２Ｐであるため、結局間隔ｄｈ’＝２ｋｈ’ｒ’である。
【０１７５】
この場合、校正チャート１３０の横に上記実施形態の校正チャート９４を用意し、校正チャート９４で黒領域１３１ａの配列方向（矢印で示す）とシフト方向の向き合せをする。そして、ステージを移動させて先端面２０ａと校正チャート１３０を対面させ、さらにシフト前の像８０に黒領域１３１ａの全てが映るよう（像８０が全黒となるよう）、ＸＹ方向にステージを移動させる。その後、上記実施形態と同様にイメージガイド３１の入射端を往復振動させながら、校正チャート１３０をＣＣＤ５８で撮像する。
【０１７６】
圧電素子３５が規定通り駆動した場合、各シフト位置での像８０は、図３２に示すようになる。基点位置では、ステージ移動による位置合せで、像８０に黒領域１３１ａが全て映っている。圧電素子３５を駆動電圧１／４Ｖで駆動させ、イメージガイド３１の入射端をシフト量１／４Ｈｓでシフトさせた場合、像８０の右側の一部に三日月様の白領域１３１ｂが映る。駆動電圧を１／２Ｖ、シフト量１／２Ｈｓ、３／４Ｖ、シフト量３／４Ｈｓとしていくと、白領域１００ｂが映る面積が次第に大きくなり、駆動電圧Ｖ、シフト量Ｈｓで全白となる。さらに駆動電圧を上げてシフト量を増やしていくと、今度は黒領域１３１ａの面積が次第に大きくなり、駆動電圧２Ｖ、シフト量２Ｈｓで再び全黒となる。白領域１４１ｂの面積の移り変わりは、丁度月の満ち欠けと同じである。
【０１７７】
黒濃度は、全黒になる基点位置とシフト量２Ｈｓのときに最大値をとり、全白のシフト量Ｈｓのときに最小の０となる。つまりこの場合の黒濃度の変動周期は２Ｈｓである。また、上記実施形態では中央に黒領域１３１ａがあるとき黒濃度が最大値となり、逆に白領域１３１ｂがあるとき最小値をとるが、本実施形態では全黒で最大値、全白で最小値（０）となるため、振幅は上記実施形態の約２倍になる。
【０１７８】
校正部６２ｄは、各シフト位置での校正用画像の黒濃度を検出する。デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動したときに、全白で黒濃度が０であれば、校正は不要である。黒濃度が０でなかった場合は、上記実施形態と同様にして駆動条件を決定する。校正チャート１３０でシフト量の校正をすれば、黒濃度の変動の振幅が大きくなるので、黒濃度の検出の分解能を高めなくても済む。
【０１７９】
なお、ＸＹ方向のシフト量を校正する場合は、黒領域１３１ａの間隔がシフト量Ｘｓの２倍の定数倍、およびシフト量Ｙｓの２倍の定数倍である二種類の校正チャートと、向き合せのための校正チャート（向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１と同じもの）の計三種類を用意する。校正の仕方は上記と同じである。
【０１８０】
黒領域１３１ａを間隔を空けず配列方向に団子状に連ねてもよい。この場合の黒濃度の変動周期はＨｓとなる。さらに、黒領域１３１ａを一辺がｒ’の長さの正方形の黒領域に変え、略市松模様としてもよい。
【０１８１】
上記実施形態では、黒濃度の変動を元に向き合せやシフト量の校正を行っているが、白濃度でみても構わない。最大値と最小値をとるシフト量が異なるだけで、黒白濃度のどちらでみても同じである。また、校正チャートの模様を形成する色は黒白でなくともよい。濃度の検出ができれば、どのような組み合わせでもよい。
【０１８２】
上記実施形態では、内視鏡先端部の先端面と校正チャートとを一定距離離しているが、これらを距離をおかずに接触させてもよい。この場合はバックライトで校正チャートを照らし、撮像のための照明光を確保する。
【０１８３】
校正チャートではなく、内視鏡先端部を移動、回転させて向き合せを行ってもよい。あるいは、ＬＣＤ等の表示器に校正チャートを表示させてもよい。こうすれば表示を切り替えるだけで校正チャートの向きを変えることができ、回転ステージ等が不要となる。
【０１８４】
三板式ＣＣＤ、モード切り替えとシフト回数の設定をする操作部、および画像合成部と同期制御部と圧電素子制御部の機能を実現するハードウェアを、プロセッサ装置とは別の筐体に搭載してもよいし、内視鏡に搭載してもよい。
【０１８５】
また、照明用の光源として中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光源を用い、青色レーザ光源からのレーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体を有する波長変換部材１２５をライトガイド２７の光出射側に配置して、レーザ光と励起光を合成した高輝度な白色光を照明光として照射してもよい。上記実施形態と比べて高輝度な白色光を供給するので、僅かな本数（一、二本）のライトガイドで十分な照明光を得ることができる。従って、極細径化をさらに促進することができる。
【０１８６】
なお、イメージセンサとしては、単板式を用いてもよい。また、上記実施形態では、イメージガイドと配線ケーブルのプロセッサ装置への接続を同じコネクタで果たしているが、イメージガイドと配線ケーブルを別のコネクタに実装してもよい。
【符号の説明】
【０１８７】
２ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ プロセッサ装置
１２ 光源装置
１３ 挿入部
２０ 先端部
２７ ライトガイド
３１ イメージガイド
３２ シフト機構
３５ 圧電素子
４７ ＲＯＭ
５６ 三板式ＣＣＤ
５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂ ＣＣＤ
６１ 圧電素子駆動回路
６２ ＣＰＵ
９０ 校正用治具
９１ ホルダ
９２ 台座
９４、１２０、１３０ 校正チャート
９５ 回転ステージ
１００ａ、１２３ａ、１２４ａ、１３１ａ 黒領域
１００ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１３１ｂ 白領域
１２１ 向き合せ兼Ｘ方向用チャート
１２２ Ｙ方向用チャート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡を校正する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、内視鏡は今や欠くことのできない医療器具の一つである。内視鏡は、いわゆる胃カメラやファイバスコープを使用していた黎明期から、現在はＣＣＤ等のイメージセンサを用いた電子内視鏡、あるいは患者に飲み込ませて体内画像を取得するカプセル型内視鏡が開発されるに到り、着実に技術的進歩を遂げている。
【０００３】
内視鏡検査の分野では、患者の体内に挿入する挿入部の極細径化が希求されている。実際、現在に到るまで様々な細径化の試みがなされており、例えば膵管、胆管、乳管、気管支末端といった細管部の観察が可能な内視鏡も検討されている。
【０００４】
ファイバスコープは、極言すれば、体内の被観察部位の像を伝達するイメージガイドと被観察部位に照明光を照射するライトガイドさえあれば体内画像を取得することが可能であるため、構造上極細径化に向いている。しかしながら、イメージガイドを構成する光ファイバ束のクラッドが像の伝達に寄与しないので、クラッドを投影した網目模様が体内画像に映り込み、体内画像の画質が悪くなるという問題があった。
【０００５】
上記問題を踏まえて、特許文献１の第一実施形態のファイバスコープは、イメージガイドの入射端に配置された、イメージガイドの入射端に結像させるレンズ等の結像系光学部材を圧電素子で振動させることで、体内画像に網目模様が映り込むことを防止している。圧電素子は、イメージガイドの光ファイバまたはＣＣＤの画素の配列ピッチに応じて、結像系光学部材を上下左右方向に所定量振動させている。
【０００６】
また、特許文献１の第二実施形態では、イメージガイドを用いずに、挿入部の先端にＣＣＤを配置した例が開示されている。第二実施形態では、ＣＣＤの前方に配置された結像系光学部材を第一実施形態と同じく振動させている。そして、この振動の間に、時分割的にＣＣＤの画素で像を受光し、得られたデータをフレームメモリに順次記憶して一フレーム分の画像を得ることで、高解像度化を実現している。
【０００７】
結像系光学部材は、画像の明るさを確保するために、イメージガイドよりも径が大きいが、特許文献１では、結像系光学部材を圧電素子で振動させている。このため、ただでさえイメージガイドよりも径が大きい結像系光学部材を揺動可能に保持するための枠体や保持機構を取り付けるスペースがさらに必要になり、その分挿入部の径方向寸法が大きくなる。つまり、結像系光学部材を圧電素子で振動させることは、極細径化の妨げとなる。数十μｍ〜数ｍｍオーダーの極細径化を目指すためには、枠体や保持機構の取り付けスペースですら憂慮すべき問題となる。
【０００８】
特許文献１の第二実施形態は、高解像度化は実現可能となるものの、結像系光学部材に加えてＣＣＤを挿入部先端に配置する構成であるため、極細径化には程遠い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−０５３９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本出願人は、イメージガイドの入射端を圧電素子で周期的にシフトさせ、このシフト動作に同期して複数回撮像し、シフト量の情報等を加味しつつ、得られた複数の画像から一つの合成画像を生成することで、極細径化の達成と質の高い体内画像の取得という要請を両方満たした内視鏡システムの開発を検討している。
【００１１】
しかしながら、イメージガイドやこれをシフト動作させる圧電素子の個体差があるため、規格通りに圧電素子を駆動させても、イメージガイドの入射端が規定のシフト量でシフトしない場合がある。規定のシフト量でないと、合成画像を生成する際にズレが生じ、合成画像にアーチファクトを発生させる原因となる。
【００１２】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、その目的は、イメージガイドの入射端のシフト量を簡易に校正し、合成画像のアーチファクトの発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供するイメージセンサとを備える内視鏡に適用される。
【００１４】
内視鏡の使用時、イメージガイドの入射端は、第一の位置から第二の位置、第二の位置から第三の位置と順に移動され、最後は第一の位置に戻ることで一回の周期的なシフト動作をし、前記イメージセンサは、各位置でその都度撮像する。さらに、イメージガイドの入射端は、第一の位置から第二の位置に移動したら止まり、さらに第二の位置から第三の位置に移動したら止まるという間欠シフト動作を繰り返す。
【００１５】
本発明の校正装置は、前記内視鏡のイメージガイドの入射端のシフト量を校正する装置であって、二色の規則的な模様を有する校正チャートと、圧電素子を駆動させてシフト量を変えながらイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して前記校正チャートを撮像させる駆動制御手段と、イメージセンサで前記校正チャートを撮像して得られた画像から、前記校正チャートの一色の濃度を検出する濃度検出手段と、イメージガイドの入射端をシフト動作させたときに濃度に変動が生じるよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる向き合せ手段と、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きに応じて予め記憶された濃度変動プロファイルと、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方とを比較した結果に基づいて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
前記駆動制御手段は、イメージガイドの入射端のシフト量を０から規定量まで段階的に増しながら、シフト量０の位置を基点として、該基点と各シフト量離れた位置の間でイメージガイドの入射端を往復振動させる。そして、基点と各シフト量離れた位置で、イメージセンサに前記校正チャートを撮像させる。
【００１７】
前記基点で撮像して得られた画像と各シフト量離れた位置で撮像して得られた画像の合成画像を生成する合成画像生成手段を備えることが好ましい。前記決定手段は、濃度のシフト量に対する変動の仕方を合成画像から求める。
【００１８】
前記決定手段は、濃度変動プロファイルから導き出される、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせたときの濃度と、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせるべく圧電素子を駆動させたときに前記濃度検出手段で検出した検出濃度とを比較する。そして、検出濃度が濃度変動プロファイルから導き出された濃度と一致するよう圧電素子の駆動条件を決定する。
【００１９】
前記向き合せ手段は、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方が濃度変動プロファイルと一致するよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる。
【００２０】
前記校正チャートは、短冊状の二色の領域が交互に且つ平行に並べられた二色縞状である。
【００２１】
この場合、前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記二色の領域のうちの濃度を検出する色の領域の幅が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量とイメージガイドの光ファイバのコアの直径との合計よりも小さくなるように構成されている。さらに、前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記二色の領域のうちの濃度を検出する色の領域の幅が、イメージガイドの光ファイバのコアの直径よりも小さくなるように構成されている。またさらに、前記校正チャートは、前記二色の領域が同幅で、且つイメージセンサに映る前記二色の領域を合せた幅が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量と一致するように構成されている。こうすると、前記基点で得られた画像の濃度と、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせたときの濃度とが必ず一致するため、校正が楽になる。
【００２２】
前記向き合せ手段は、イメージガイドの入射端のシフト方向が前記二色の領域の幅方向と平行になるように向き合せを行う。
【００２３】
前記校正チャートは、一色の下地にもう一色がイメージガイドの光ファイバのコアと同じ配列で描かれたドット状である。
【００２４】
この場合、前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記ドット状の一色の領域の幅が、イメージガイドの光ファイバのコアの直径と同じになるように構成されている。さらに、前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記ドット状の一色の領域同士の間隔が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量、またはその２倍と一致するように構成されている。
【００２５】
前記向き合せ手段は、イメージガイドの入射端のシフト方向が前記ドット状の一色の領域の配列方向と一致するように向き合せを行う。
【００２６】
前記決定手段で決定された圧電素子の駆動条件を、内視鏡のメモリ、または内視鏡が接続されるプロセッサ装置のメモリに書き込む記録制御手段を備えることが好ましい。
【００２７】
前記駆動制御手段、前記濃度検出手段、および前記決定手段は、内視鏡が接続されるプロセッサ装置に内蔵されていることが好ましい。
【００２８】
内視鏡の挿入部の先端部を固定するホルダと、前記校正チャートが設けられた台座とからなる校正用治具を備えることが好ましい。前記校正用治具は、前記ホルダに固定された先端部の先端面と前記校正チャートが一定の距離で平行に対面するように構成される。
【００２９】
前記向き合せ手段は、前記台座の前記校正チャートが載置される箇所に設けられ、回転または平行移動可能なステージである。
【００３０】
前記校正チャートは、前記ホルダで取り囲まれた、外光が遮断された暗部に設けられる。こうすれば、内視鏡の照明光のみが照射される同じ条件下で校正を行うことができる。
【００３１】
本発明の校正方法は、前記内視鏡のイメージガイドの入射端のシフト量を校正する方法であって、圧電素子を駆動させてシフト量を変えながらイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して二色の規則的な模様を有する校正チャートを撮像させる駆動ステップと、イメージセンサで前記校正チャートを撮像して得られた画像から、前記校正チャートの一色の濃度を検出する濃度検出ステップと、イメージガイドの入射端をシフト動作させたときに濃度に変動が生じるよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる向き合せステップと、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きに応じて予め記憶された濃度変動プロファイルと、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方とを比較した結果に基づいて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、イメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つシフト動作に同期して二色の規則的な模様を有する校正チャートを撮像し、撮像により得られた画像の一色の濃度を検出した結果に応じて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定するので、イメージガイドの入射端のシフト量を簡易に校正し、合成画像の信憑性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】内視鏡システムの構成を示す外観図である。
【図２】内視鏡先端部の構成を示す平面図である。
【図３】内視鏡先端部周辺の断面図である。
【図４】シフト機構の構成を示す斜視図である。
【図５】イメージガイドの光ファイバ束を示す平面図である。
【図６】内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図７】コアが伝達する像とＣＣＤの画素の位置関係を示す図である。
【図８】シフトの仕方の例を示す説明図である。
【図９】コア一本の移動軌跡を示す説明図である。
【図１０】シフト撮影モードが選択されたときに機能する各部を示すブロック図である。
【図１１】白色画像と二値化画像を示す図である。
【図１２】ＣＣＤの駆動と圧電素子制御信号、画像合成信号の関係を示すタイミングチャートである。
【図１３】結像領域とマッピング画像を示す図である。
【図１４】画像合成処理の流れを示す図である。
【図１５】内視鏡システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】画像合成処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１７】校正装置の構成を示す平面図である。
【図１８】校正チャートを示す平面図である。
【図１９】校正時の各部の動作を示す説明図である。
【図２０】一本のコアで伝達する像の黒濃度とシフト量の関係を示すグラフである。
【図２１】基点位置と各シフト位置の一本のコアで伝達する像、および合成像のシフト量に対する推移を示す表である。
【図２２】校正の手順を示すフローチャートである。
【図２３】別の実施形態における内視鏡先端部の構成を示す平面図である。
【図２４】シフト機構の別の実施形態を示す斜視図である。
【図２５】シフトの仕方の別の例を示す説明図である。
【図２６】シフトの仕方のさらに別の例を示す説明図である。
【図２７】コア一本の移動軌跡を示す説明図である。
【図２８】図２３〜図２７に示す実施形態で用いる校正チャートを示す平面図である。
【図２９】図２８に示す校正チャートの場合の一本のコアで伝達する像の黒濃度とシフト量の関係を示すグラフである。
【図３０】図２８に示す校正チャートの場合の基点位置と各シフト位置の一本のコアで伝達する像、および合成像のシフト量に対する推移を示す表である。
【図３１】水玉状の校正チャートを示す平面図である。
【図３２】図３１に示す校正チャートの場合の基点位置と各シフト位置の一本のコアで伝達する像のシフト量に対する推移を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１において、内視鏡システム２は、内視鏡１０、プロセッサ装置１１、および光源装置１２からなる。内視鏡１０は、例えば膵管、胆管、乳管、気管支末端といった細管部を観察する際に用いられる。内視鏡１０は、患者の体内に挿入される可撓性の挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、プロセッサ装置１１および光源装置１２にそれぞれ接続されるプロセッサ用コネクタ１５および光源用コネクタ１６と、操作部１４、各コネクタ１５、１６間を繋ぐユニバーサルコード１７とを有する。
【００３５】
挿入部１３は、例えば厚み５０μｍ、外径０．９ｍｍのテフロン（登録商標）等の可撓性材料からなる。操作部１４には、体内画像を静止画記録するためのレリーズボタン１８といった操作部材が設けられている。また、操作部１４の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口１９が設けられている。鉗子口１９は、挿入部１３内の鉗子チャンネル４６（図３参照）を通して、挿入部１３の先端部２０に設けられた鉗子出口２６（図２参照）に連通している。
【００３６】
プロセッサ装置１１は、光源装置１２と電気的に接続され、内視鏡システム２の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１１は、ユニバーサルコード１７や挿入部１３内に挿通された配線ケーブル４５（図３参照）を介して内視鏡１０に給電を行い、シフト機構３２（図３参照）の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１１は、イメージガイド３１（図３参照）で伝達された被観察部位の像を、内蔵のＣＣＤ５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂ（図６参照、以下、まとめてＣＣＤ５８という）で受像し、これにより得られた撮像信号に各種処理を施して画像を生成する。プロセッサ装置１１で生成された画像は、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ２１に体内画像として表示される。
【００３７】
先端部２０は、例えば厚み２５μｍ、外径０．８ｍｍのステンレス製パイプを基体とする。図２において、先端部２０の先端面２０ａには、上方中央に観察窓２５が、その直下に鉗子出口２６が設けられている。また、観察窓２５、鉗子出口２６以外の隙間を埋めるように、複数のライトガイド２７の先端がランダムに配置されている。
【００３８】
鉗子出口２６は、例えば外径０．３４ｍｍ、内径０．３ｍｍであり、ポリイミド等からなる鉗子チャンネル４６（図３参照）に連通している。ライトガイド２７は、例えば外径５０μｍの光ファイバからなる。ライトガイド２７は、挿入部１３、ユニバーサルコード１７に亘って挿通され、その入射端が光源用コネクタ１６内に位置している。ライトガイド２７は、入射端に入射した光源装置１２からの照明光を導光して、先端面２０ａから露呈した先端（出射端）から照明光を被観察部位に照射する。
【００３９】
ライトガイド２７は、複数本の光ファイバをバラで挿入部１３内に挿通させ、その後先端部２０に接着剤を流し込むことで先端部２０に固着される。必要に応じて、固着後にライトガイド２７の出射端を表面研磨したり、各ライトガイド２７の出射端前方に、ライトガイド２７の出射端が配された部分を覆う照明窓を設けてもよい。さらには、照明窓に蛍光物質を塗り込む等して照明光を拡散させてもよい。
【００４０】
図３に示すように、観察窓２５の奥には、対物光学系３０、イメージガイド３１、およびイメージガイド３１をシフトさせるシフト機構３２が配されている。対物光学系３０は、鏡筒３３に保持され、被観察部位の像をイメージガイド３１の入射端に結像させる。対物光学系３０、鏡筒３３の外径はそれぞれ、例えば０．３５ｍｍ、０．４ｍｍである。また、鏡筒３３の軸方向長さは、例えば３．２ｍｍである。
【００４１】
イメージガイド３１は、例えば外径０．２ｍｍの光ファイバ束からなる（図５参照）。イメージガイド３１は、挿入部１３、ユニバーサルコード１７内を挿通され、その出射端がプロセッサ用コネクタ１５内に位置している。イメージガイド３１は、対物光学系３０に面した入射端から取り込んだ被観察部位の像を出射端に伝達する。
【００４２】
図４にも示すように、シフト機構３２は、保持筒３４、圧電素子３５、および電極３６で構成される。保持筒３４は、例えば外径０．２６ｍｍ、内径０．２ｍｍのステンレス製パイプからなり、イメージガイド３１が内挿固定される。圧電素子３５は、例えば厚み１５μｍであり、保持筒３４の外周面を覆う円筒状に成膜されている。電極３６は、例えば厚み５μｍであり、圧電素子３５の外周面に成膜されている。
【００４３】
シフト機構３２は、先端部２０の基体内に収容されている。シフト機構３２の外周面と先端部２０の基体の内周面との間には、例えば０．１ｍｍ程度の空洞３７が形成されている。
【００４４】
シフト機構３２は、イメージガイド３１の入射端とともに揺動する、先端面２０ａ側の揺動部３８と、イメージガイド３１とともに固定される、挿入部１３側の固定部３９とに分れる。揺動部３８では、シフト機構３２は先端部２０の基体に固着されておらず、イメージガイド３１は、固定部３９を支点として空洞３７内を揺動可能である。固定部３９では、シフト機構３２は接着剤４０で先端部２０の基体の内周面に固着されている。接着剤４０は、イメージガイド３１が剥き出しになるシフト機構３２の終端手前から、挿入部１３の先端途中に掛けて充填されている。揺動部３８、固定部３９の軸方向長さはそれぞれ、例えば４ｍｍ、１．９ｍｍであり、固定部３９と挿入部１３の先端途中を含む接着剤４０の充填範囲の軸方向長さは、例えば３．２ｍｍである。
【００４５】
電極３６は、周方向に９０°間隔（図２の上下左右方向に対して４５°傾いた位置）に設けられ、軸方向に平行に形成された四本の溝４１によって、上下、左右の二対、計四個に分割されている。揺動部３８では、各電極３６の間隔が溝４１の幅分しか空いておらず、各電極３６が幅広となっている。対して、固定部３９では溝４１が周方向に対称に拡がった形の切欠き４２が形成されて、幅狭部４３となっている。幅狭部４３は、圧電素子３５の後端付近まで延在している。溝４１および切欠き４２は、圧電素子３５の外周面全体に電極材料を成膜した後、エッチングによって形成される。
【００４６】
幅狭部４３の終端にはパッド４４が形成され、パッド４４には配線ケーブル４５が接続されている。パッド４４は、保持筒３４の終端にも形成されており、これにも配線ケーブル４５が接続されている。すなわち、保持筒３４は、圧電素子３５の共通電極としても機能する。
【００４７】
配線ケーブル４５は、例えば導線径１５μｍ、被覆外径２０μｍである。配線ケーブル４５は、イメージガイド３１の周囲を這うように挿入部１３、ユニバーサルコード１７内を挿通され、プロセッサ用コネクタ１５を介してプロセッサ装置１１に接続される。
【００４８】
上下、左右で対になった電極３６には、共通電極である保持筒３４に掛かる電圧を基準として、逆の極性の電圧が供給される。例えば保持筒３４の電位が０Ｖであった場合、上側の電極３６には＋５Ｖ、下側には−５Ｖといった具合である。こうすることで電極３６下の圧電素子３５が軸方向に伸縮し、この圧電素子３５の伸縮に連れて、固定部３９から先の揺動部３８が、イメージガイド３１の入射端とともに空洞３７内を揺動する。電圧を供給する電極３６の組み合わせや印加電圧の値を種々変更することで、揺動部３８を所定角度で所定量移動させることができる。
【００４９】
図５において、イメージガイド３１は、周知の如く、コア５０とクラッド５１からなる複数本（例えば６０００本）の光ファイバ５２を、六角最密状に束ねてバンドル化した構成である。本例では、コア５０、クラッド５１の径はそれぞれ、３μｍ、６μｍであり、光ファイバ５２の配列ピッチＰは６μｍである。
【００５０】
図６において、プロセッサ装置１１は、拡大光学系５５および三板式ＣＣＤ５６を有する。拡大光学系５５は、プロセッサ用コネクタ１５から露呈したイメージガイド３１の出射端に面する箇所に配置されている。拡大光学系５５は、イメージガイド３１で伝達された被観察部位の像を、適当な倍率で拡大して三板式ＣＣＤ５６に入射させる。
【００５１】
三板式ＣＣＤ５６は、拡大光学系５５の背後に配置されている。三板式ＣＣＤ５６は、周知の如く、色分解プリズム５７と、三台のＣＣＤ５８とから構成される。色分解プリズム５７は、三個のプリズムブロックと、プリズムブロックの接合面に配された二枚のダイクロイックミラーとからなる。色分解プリズム５７は、拡大光学系５５からの被観察部位の像を赤、青、緑色の波長帯域を有する光に分け、それぞれの光をＣＣＤ５８に向けて出射する。ＣＣＤ５８は、色分解プリズム５７からの各色光の入射光量に応じた撮像信号を出力する。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。
【００５２】
イメージガイド３１のコア５０で伝達する像８０を、画素８１が配列されたＣＣＤ５８の撮像面に投影した図７において、像８０の中心は、画素８１の九個分の枡目の中心と略一致する。イメージガイド３１の出射端と色分解プリズム５７、ＣＣＤ５８は、像８０と画素８１が図示する位置関係となるように位置決めされている。
【００５３】
図６に戻って、ＣＣＤ５８からの撮像信号は、アナログフロントエンド（以下、ＡＦＥと略す）５９に入力される。ＡＦＥ５９は、相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳと略す）、自動ゲイン制御回路（以下、ＡＧＣと略す）、およびアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄと略す）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ５８から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ５８で生じるリセット雑音およびアンプ雑音の除去を行う。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズ除去が行われた撮像信号を所定のゲイン（増幅率）で増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄでデジタル化された撮像信号は、デジタル信号処理回路（以下、ＤＳＰと略す）６５のフレームメモリ（図示せず）に一旦格納される。
【００５４】
ＣＣＤ駆動回路６０は、ＣＣＤ５８の駆動パルス（垂直／水平走査パルス、電子シャッタパルス、読み出しパルス、リセットパルス等）とＡＦＥ５９用の同期パルスとを発生する。ＣＣＤ５８は、ＣＣＤ駆動回路６０からの駆動パルスに応じて撮像動作を行い、撮像信号を出力する。ＡＦＥ５９の各部は、ＣＣＤ駆動回路６０からの同期パルスに基づいて動作する。なお、図では便宜上、ＣＣＤ駆動回路６０とＡＦＥ５９はＣＣＤ５８Ｇのみに繋がれているが、これらは実際にはＣＣＤ５８Ｒ、５８Ｂにも繋がれている。
【００５５】
圧電素子駆動回路６１は、配線ケーブル４５を介して電極３６および保持筒３４に繋がれている。圧電素子駆動回路６１は、ＣＰＵ６２の制御の下、圧電素子３５に電圧を供給する。
【００５６】
ＣＰＵ６２は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ６２は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続している。ＲＯＭ６３には、プロセッサ装置１１の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ、アプリケーションプログラム等）やデータ（グラフィックデータ等）が記憶されている。ＣＰＵ６２は、ＲＯＭ６３から必要なプログラムやデータを読み出して、作業用メモリであるＲＡＭ６４に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ６２は、検査日時、患者や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、後述する操作部６８やＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークより得て、ＲＡＭ６４に記憶する。
【００５７】
ＤＳＰ６５は、ＡＦＥ５９からの撮像信号をフレームメモリから読み出す。ＤＳＰ６５は、読み出した撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、一フレーム分の画像を生成する。またＤＳＰ６５は、後述するシフト撮影モードが選択されたときに、シフトの一周期で得られた複数の画像を合成して一つの高解像度な画像（以下、合成画像という）を出力する画像合成部６５ａ（図１０参照）を有する。このためＤＳＰ６５には、複数のフレームメモリが設けられている。ＤＳＰ６５で生成された画像（合成画像も含む）は、デジタル画像処理回路（以下、ＤＩＰと略す）６６のフレームメモリ（図示せず）に入力される。
【００５８】
ＤＩＰ６６は、ＣＰＵ６２の制御に従って各種画像処理を実行する。ＤＩＰ６６は、ＤＳＰ６５で処理された画像をフレームメモリから読み出す。ＤＩＰ６６は、読み出した画像に対して、電子変倍、あるいは色強調、エッジ強調等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ６６で各種画像処理を施された画像は、表示制御回路６７に入力される。
【００５９】
表示制御回路６７は、ＤＩＰ６６からの処理済みの画像を格納するＶＲＡＭを有する。表示制御回路６７は、ＣＰＵ６２からＲＯＭ６３およびＲＡＭ６４のグラフィックデータを受け取る。グラフィックデータには、体内画像の無効画素領域を隠して有効画素領域のみを表示させる表示用マスク、検査日時、あるいは患者や術者の情報等の文字情報、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ；Graphical User Interface）といったものがある。表示制御回路６７は、ＤＩＰ６６からの画像に対して、表示用マスク、文字情報、ＧＵＩの重畳処理、モニタ２１の表示画面への描画処理といった各種表示制御処理を施す。
【００６０】
表示制御回路６７は、ＶＲＡＭから画像を読み出し、読み出した画像をモニタ２１の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換する。これにより、モニタ２１に体内画像が表示される。
【００６１】
操作部６８は、プロセッサ装置１１の筐体に設けられる操作パネル、内視鏡１０の操作部１４にあるボタン、あるいは、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。ＣＰＵ６２は、操作部６８からの操作信号に応じて、各部を動作させる。
【００６２】
プロセッサ装置１１には、上記の他にも、画像に所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す圧縮処理回路や、レリーズボタン１８の操作に連動して、圧縮された画像をＣＦカード、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＣＤ−Ｒ等のリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらはデータバス等を介してＣＰＵ６２と接続されている。
【００６３】
光源装置１２は、光源７０を有する。光源７０は、赤から青までのブロードな波長の光（例えば、４８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長帯の光）を発生するキセノンランプや白色ＬＥＤ（発光ダイオード）等である。光源７０は、光源ドライバ７１によって駆動される。絞り機構７２は、光源７０の光射出側に配置され、集光レンズ７３に入射される光量を増減させる。集光レンズ７３は、絞り機構７２を通過した光を集光して、ライトガイド２７の入射端に導光する。ＣＰＵ７４は、プロセッサ装置１１のＣＰＵ６２と通信し、光源ドライバ７１および絞り機構７２の動作制御を行う。
【００６４】
内視鏡システム２には、シフト機構３２を動作させないで撮影する検査準備モードおよび通常撮影モードと、シフト機構３２を使用するシフト撮影モードおよびシフト量校正モードとが用意されている。シフト撮影モードでは、シフト回数を四回、九回の二種類設定することが可能である。各モードの切り替えおよびシフト回数の設定は、操作部６８を操作することにより行われる。
【００６５】
シフト撮影モードが選択されてシフト回数が四回に設定（以下、単に四回シフトという）された場合、圧電素子駆動回路６１は、シフト機構３２の揺動部３８を駆動して、イメージガイド３１の入射端を図８に示すようにシフト動作させる。まず、揺動部３８は、（ａ）の初期位置から３０°左斜め下方向に、光ファイバ５２の配列ピッチＰの半分、つまり１／２Ｐ分イメージガイド３１の入射端を揺動させ、（ｂ）に示す一回シフトの位置に移動させる。そして、順次右斜め下方向、右斜め上方向、左斜め上方向に、最初と同じ角度、同じ移動量でシフトさせて、（ｃ）の二回シフト、（ｄ）の三回シフトの位置に移動させ、再び（ａ）の初期位置（四回シフトの位置）に戻す。揺動部３８は、圧電素子駆動回路６１によって、各シフト位置でその都度止められる。なお、実線はイメージガイド３１の入射端における実際のコア５０の位置、破線は一つ前の位置を表す。
【００６６】
イメージガイド３１の入射端におけるコア５０は、（ａ）〜（ｄ）、そして再び（ａ）に戻る一周期のシフト動作を繰り返すことで、（ａ）の初期位置だけでは画像化されないクラッド５１の部分を埋めるような、図９（ａ）に示す菱形状の移動軌跡を辿る。
【００６７】
因みにシフト回数が九回に設定（以下、単に九回シフトという）された場合の移動軌跡は、例えば図９（ｂ）に示す如くである。四回シフトの場合と比べて、各方向へのシフト動作が一回多くなる。但し、七回シフトから八回シフトの位置に移るときは、六回シフトから七回シフトの位置に移ったときの左斜め上方向から、左斜め下方向に方向が変えられる。また、八回シフトから初期位置（九回シフトの位置）に移るときは、角度が９０°に変えられて上方向に移動される。九回シフトの場合も四回シフトの場合と同様に、初期位置だけでは画像化されないクラッド５１の部分を埋めるような移動軌跡となる。そのうえ、隣接する三つのコア５０の初期位置と同じ位置（二回、四回、六回シフトの位置）に移動される。
【００６８】
図１０において、シフト撮影モードが選択されると、プロセッサ装置１１のＣＰＵ６２には、同期制御部６２ａ、圧電素子制御部６２ｂが構築され、また、ＤＳＰ６５の画像合成部６５ａが動作する。画像合成部６５ａおよび各制御部６２ａ、６２ｂは、シフト情報８５に基づいて互いに協働しながら各種処理を行う。
【００６９】
シフト情報８５は、シフト機構３２の揺動部３８のシフト動作に関する情報である。シフト情報８５は、シフト回数、シフト方向とそのピッチ（シフト量）、コア５０の径、コア５０で伝達する像８０とＣＣＤ５８の画素８１の位置関係等を含む。シフト回数の情報は操作部６８から与えられる。シフト方向、シフト量、コア５０の径といった基本的な情報は例えばＲＯＭ６３に記憶されており、ＲＯＭ６３から画像合成部６５ａおよび各制御部６２ａ、６２ｂに読み出される。なお、コア５０の径としては、後述する二値化画像Ｇｗｂで像８０として認識可能な領域の径を用いてもよい。
【００７０】
検査準備モードは、イメージガイド３１のコア５０で伝達する像８０とＣＣＤ５８の画素８１の位置関係を取得するためのモードである。検査準備モードは、内視鏡検査の前にその都度実行される。検査準備モードでは、ＤＳＰ６５の二値化処理部６５ｂ、および中心座標検出部６５ｃが動作する。なお、内視鏡システムの出荷時に一度検査準備モードを実施し、その後は適宜の期間をおいて実施してもよい。検査準備モードの実施を促すメッセージをモニタ２１に表示させてもよい。
【００７１】
検査準備モードでは、まず、例えば白板等の無地の白色被写体を内視鏡１０で撮影する。こうして得られた画像（以下、白色画像という）Ｇｗは、図１１（Ａ）に示すように、コア５０と対面する画素８１で得られた、複数の白丸の像８０が斑点状に配列されたものとなる。斜線で示す白丸の像８０以外の部分は、像８０が伝達されないクラッド５１に対応する部分であり、これが網目模様として映る。
【００７２】
図１１（Ｂ）に示すように、ＤＳＰ６５の二値化処理部６５ｂは、白色画像Ｇｗに対して二値化処理を施し、白黒の二値化画像（マスク画像）Ｇｗｂを生成する。二値化処理部６５ｂは、ある閾値を基準として、各画素８１で出力された撮像信号を白か黒に二分する。このため、図示するように、中心部分と比較して伝達効率が悪くなりがちな像８０の辺縁部に対応する画素８１が二値化処理によって黒と認識され、像８０が円形でなくなる場合もある。
【００７３】
ＤＳＰ６５の中心座標検出部６５ｃは、二値化処理後の各像８０の中心Ｏを、形状認識等の周知の画像処理技術によって求め、さらに中心Ｏに位置する各画素８１の座標（以下、中心座標という）を求める。座標は、ＣＣＤ５８の水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、例えば左隅を原点として、（Ｘ、Ｙ）で表す（図１４参照）。中心座標は、二値化処理の説明でも述べたように、二値化処理後に像８０の形状が円形でなくなることがあるため、図７に示す像８０の中心と一致しないこともある。
【００７４】
中心座標検出部６５ｃは、求めた中心座標（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）、・・・と個々の光ファイバ５２を識別するファイバＮｏ．Ｆ１、Ｆ２、・・・とを、像８０と画素８１の位置関係の情報としてＤＳＰ６５の内部メモリ６５ｄに格納する（図１４参照）。ファイバＮｏ．は、座標の原点に近いほうから（左から右、上から下の）順に付される。
【００７５】
同期制御部６２ａは、ＣＣＤ駆動回路６０からＣＣＤ５８の駆動パルスの情報を受けて、圧電素子制御部６２ｂに圧電素子制御信号Ｓａを、画像合成部６５ａに画像合成信号Ｓｂをそれぞれ送信する。圧電素子制御部６２ｂは、圧電素子制御信号Ｓａに同期してシフト動作が行われるよう、圧電素子駆動回路６１の動作を制御する。同様に、画像合成部６５ａは、画像合成信号Ｓｂに同期して画像合成処理を実行し、各回のシフト位置で得られた画像Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３（四回シフトの場合を例示）の画素を、各シフト位置に対応させてマッピングすることにより、一つの合成画像Ｇｃを生成する。
【００７６】
より詳しくは、四回シフトの場合を例示した図１２において、同期制御部６２ａは、ＣＣＤ５８の電荷蓄積が終了した直後、すなわちＣＣＤ５８の画素８１から垂直転送路に一フレーム分の信号電荷が読み出されたとき（ＣＣＤ駆動回路６０からＣＣＤ５８に読み出しパルスが出力されたとき）に、圧電素子制御信号Ｓａを発する。また、同期制御部６２ａは、三回シフトの位置で得られた画像Ｇ３に該当するＣＣＤ５８の電荷読出出力が終了したときに、画像合成信号Ｓｂを発する。電荷読出出力とは、読み出しパルスに応じてＣＣＤ５８の画素８１から垂直転送路に信号電荷が読み出され、垂直転送、水平転送を経て、一フレーム分の撮像信号が出力されるまでの一連のＣＣＤ動作をいう。
【００７７】
圧電素子駆動回路６１は、圧電素子制御信号Ｓａを受けて圧電素子３５に相応の電圧を供給し、揺動部３８を前回のシフト位置から次回のシフト位置に移動させる。同期制御部６２ａから圧電素子駆動回路６１に圧電素子制御信号Ｓａが発せられてから、揺動部３８が次回のシフト位置に移動するまでの時間は、ＣＣＤ５８が前回の電荷蓄積を終えてから次回の電荷蓄積を開始するまでの時間よりも短い。従って、揺動部３８が圧電素子駆動回路６１により次回のシフト位置に移動されて制止された状態で、常に次回の電荷蓄積が開始される。
【００７８】
画像合成部６５ａは、画像合成信号Ｓｂを受けて、各回のシフト位置で得られた画像Ｇ０〜Ｇ３をフレームメモリから読み出す。画像合成部６５ａは、検査準備モードで白色画像Ｇｗを元に検出したコア５０に対応する像８０の中心座標を使用して、各画像Ｇ０〜Ｇ３の画素を、各シフト位置に対応させてマッピングし、合成画像Ｇｃを出力する。
【００７９】
具体的には、画像合成部６５ａは、中心座標に基づいて、図１３（Ａ）に示す結像領域８６を特定する。結像領域８６は、中心座標を中心とし、直径がコア５０（二値化処理前の像８０）の径と同じ円である。結像領域８６は、コア５０によって伝達される像８０の、ＣＣＤ５８の撮像面上における投影領域を意味する。
【００８０】
次に、画像合成部６５ａは、各結像領域８６内の画素８１で得られた撮像信号の代表値Ｄを、画像Ｇ０〜Ｇ３毎に求める（図１４参照）。代表値Ｄは、結像領域８６内の画素８１で得られた撮像信号の平均値、または最大値である。画像合成部６５ａは、シフト情報８５のうちの中心座標およびコア５０の径を、内部メモリ６５ｄおよびＲＯＭ６３からそれぞれ読み出し（あるいは、二値化画像Ｇｗｂで像８０として認識可能な領域の径をコア５０の径として用い）、これらに基づいて代表値Ｄの算出を実行する。
【００８１】
なお、代表値Ｄの二つの添字は、左がファイバＮｏ．と対応しており、右が画像Ｇ０〜Ｇ３の添字と対応している。例えばＤ１０は、ファイバＮｏ．１で中心座標（Ｘ１、Ｙ１）の、画像Ｇ０の結像領域８６における代表値を表す。また、図１１および図１３では、像８０が実線、画素８１が点線で囲われた枡目でそれぞれ表されている。
【００８２】
合成画像Ｇｃは、画像化されないクラッド５１の部分が画像化され、しかもその部分の画素値が一フレーム内の隣接画素の補間で得た擬似値ではなく、被観察部位の像を反映したものとなる。言い換えれば、通常撮影モードや各回のシフト位置で得られた画像よりも画素数が増え、よりきめ細かい画像となる。この画像の鮮明さは、四回シフトよりもサンプリング数が多い九回シフトのほうが当然より顕著になる。
【００８３】
なお、ここで注意すべきは、各画像Ｇ０〜Ｇ３の実態は、シフト動作で各シフト位置にずらされたそれぞれ異なる像８０であるが、イメージガイド３１の出射端を固定して入射端における像８０のみをシフトさせており、ＣＣＤ５８の撮像面とイメージガイド３１の出射端の相対的な位置関係は変わらないので、データ上は各シフト位置とも同じ画素８１から出力されていて区別がつかないという点である。例えば、画像Ｇ０内のある位置の像８０と画像Ｇ１内の同じ位置の像８０とは、それぞれシフト位置が異なる像８０であるが、ＣＣＤ５８の同じ画素８１で撮像される。他の画像も同様である。このため、画像合成部６５ａは、シフト量の情報を元に、各画像の画素値が本来どの画素８１に該当するかをマッピングで割り出す。
【００８４】
図１４において、画像合成部６５ａは、各画像Ｇ０〜Ｇ３の中心座標にシフト量ΔＸｓ、ΔＹｓを加算し、シフト量を加算した中心座標に対応する画素８１に代表値Ｄをあてがうマッピング処理を施す。シフト量は、初期位置を０（基準）として、各回シフト位置に応じた値が記憶されている。本例では、３０°の方向に１／２Ｐのピッチでシフトさせるので、例えば一回シフトのシフト量ΔＸｓ１は−√３／４Ｐ、ΔＹｓ１は１／４Ｐであり、二回シフトのシフト量ΔＸｓ２は０、ΔＹｓ２は１／２Ｐである。三回シフトのシフト量ΔＸｓ３は√３／４Ｐ、ΔＹｓ３は１／４Ｐである。前回シフト位置から次回シフト位置までのＸＹ方向のシフト量の絶対値Ｘｓは√３／４Ｐ、Ｙｓは１／４Ｐであり、正味のシフト量（３０°の方向のシフト量）の絶対値Ｈｓは１／２Ｐである（図９参照）。
【００８５】
なお、各シフト位置で得られた画像にシフト量を加算しているが、白色画像Ｇｗにシフト量を加算してもよい。この場合、白色画像Ｇｗにシフト量を加算した後に二値化画像Ｇｗｂを得て、その中心座標を検出する。そして、上記実施形態と同様に各結像領域８６内の画素８１の代表値Ｄを求める。
【００８６】
図１３（Ｂ）に示すように、マッピング処理で得られる画像（以下、マッピング画像という）Ｇｍｐは、シフト量を加算した中心座標（図中黒丸点で表す）に対応する画素８１の画素値を、代表値Ｄとするものである。図中一点鎖線の菱形で囲う領域内の中心座標に対応する画素８１の画素値が、コア５０一本で得られるデータである（四回シフトの場合を例示）。このように、白色画像Ｇｗの二値化画像Ｇｗｂを解析して各コア５０による像８０の中心座標を求め、求めた中心座標にシフト量を加算して、各シフト位置に対応する画素８１に代表値Ｄをあてがうことで、マッピング画像Ｇｍｐは、各シフト位置で得られた像８０を、ＣＣＤ５８の撮像面上のあるべき位置に配したものとなる。
【００８７】
画像合成部６５ａは、マッピング画像Ｇｍｐの中心座標に対応する各画素８１の代表値Ｄを用いて画素補間を実行する。画像合成部６５ａは、中心座標に対応する画素８１のうち、図１３（Ｂ）で太線の三角形で結ぶ、隣接する三つの画素８１の代表値Ｄから、三角形の内部に位置する画素８１の画素値を生成する。
【００８８】
画素補間に際しては、三角形で結ぶ三つの画素８１との距離に応じた重み付けを行う。例えば、三角形の真ん中に位置する画素８１の画素値は、三角形の頂点に位置する画素８１の画素値、つまり代表値Ｄの単純平均とする。三角形の真ん中から頂点側に寄っている画素８１の画素値は、最も距離が近い頂点の画素８１の代表値Ｄを例えば２倍したものと、離れている頂点の画素８１を例えば１／２倍したものとの平均とする。画像合成部６５ａは、こうして画素補間を施した画像を、最終的に合成画像Ｇｃとして表示制御回路６７に出力する。
【００８９】
次に、上記のように構成された内視鏡システム２の作用について説明する。内視鏡１０で患者の体内を観察する際、術者は、内視鏡１０と各装置１１、１２とを繋げ、各装置１１、１２の電源をオンする。そして、操作部６８を操作して、患者に関する情報等を入力し、検査開始を指示する。
【００９０】
検査開始を指示した後、術者は、挿入部１３を体内に挿入し、光源装置１２からの照明光で体内を照明しながら、ＣＣＤ５８による体内画像をモニタ２１で観察する。
【００９１】
ＣＣＤ５８から出力された撮像信号は、ＡＦＥ５９の各部で各種処理を施された後、ＤＳＰ６５に入力される。ＤＳＰ６５では、入力された撮像信号に対して各種信号処理が施されて画像が生成される。ＤＳＰ６５で生成された画像は、ＤＩＰ６６に出力される。
【００９２】
ＤＩＰ６６では、ＣＰＵ６２の制御の下、ＤＳＰ６５からの画像に各種画像処理が施される。ＤＩＰ６６で処理された画像は、表示制御回路６７に入力される。表示制御回路６７では、ＣＰＵ６２からのグラフィックデータに応じて、各種表示制御処理が実行される。これにより、画像がモニタ２１に体内画像として表示される。
【００９３】
図１５において、検査を実施するに際して、検査準備モードが実施される（Ｓ１０）。検査準備モードでは、内視鏡１０によって白色被写体が撮影される（Ｓ１１）。そして、これにより得られた白色画像Ｇｗが二値化処理部６５ｂで二値化画像Ｇｗｂとされる（Ｓ１２）。二値化画像Ｇｗｂは、中心座標検出部６５ｃに送られ、中心座標検出部６５ｃによって二値化処理後の像８０の中心座標が検出される（Ｓ１３）。検出された中心座標は、内部メモリ６５ｄに格納される。
【００９４】
シフト撮影モードが選択された場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、プロセッサ装置１１のＣＰＵ６２に同期制御部６２ａ、圧電素子制御部６２ｂが構築される。そして、シフト情報８５、およびＣＣＤ駆動回路６０からのＣＣＤ５８の駆動パルスの情報に基づいて、同期制御部６２ａから圧電素子制御部６２ｂに圧電素子制御信号Ｓａが、画像合成部６５ａに画像合成信号Ｓｂがそれぞれ送信される。
【００９５】
圧電素子制御信号Ｓａを受けた圧電素子制御部６２ｂによって、圧電素子駆動回路６１の動作が制御され、圧電素子駆動回路６１から圧電素子３５に相応の電圧が供給される。これにより、設定されたシフト回数に応じて、揺動部３８が所定角度、所定ピッチ分順次シフトされる（Ｓ１５）。そして、揺動部３８が各シフト位置に止まっているときに、ＣＣＤ５８による電荷蓄積が行われ、イメージガイド３１で伝達された被観察部位の像８０が各画素８１で撮像される（Ｓ１６）。揺動部３８が初期位置からシフトされて再び初期位置に戻り、一周期のシフト動作が終了するまで、Ｓ１５、Ｓ１６の処理が繰り返される（Ｓ１７でｎｏ）。
【００９６】
一周期のシフト動作が終了すると（Ｓ１７でｙｅｓ）、画像合成信号Ｓｂを受けた画像合成部６５ａによって画像合成処理が実行され、各回のシフト位置で得られた画像から、一つの合成画像が生成される（Ｓ１８）。
【００９７】
このとき、図１６に示すように、内部メモリ６５ｄから中心座標の情報が、ＲＯＭ６３からコア５０の径の情報がそれぞれ画像合成部６５ａに読み出される。そして、各結像領域８６内の画素８１で得られた撮像信号の代表値Ｄが、各回のシフト位置で得られた画像毎に求められる（Ｓ１８１）。
【００９８】
次いで、各回のシフト位置で得られた画像の中心座標に各回のシフト量を加算し、シフト量を加算した中心座標に対応する画素８１に代表値Ｄをあてがうマッピング処理が施される（Ｓ１８２）。最後に、マッピング処理によって代表値Ｄがあてがわれた画素８１を用いて、代表値Ｄがあてがわれていない画素８１の画素値を生成する画素補間が行われる（Ｓ１８３）。
【００９９】
図１５に戻って、こうして生成された合成画像は、前述のようにＤＩＰ６６、表示制御回路６７を経由して、モニタ２１に表示される（Ｓ１９）。一方、通常撮影モードが選択された場合（Ｓ１４でＮＯ）は、Ｓ１６の撮影は行われるが、Ｓ１５、Ｓ１８の処理は実行されない。これら一連の処理は、検査終了が指示される（Ｓ２０でＹＥＳ）まで繰り返される。
【０１００】
図１７において、校正用治具９０は、圧電素子３５によるイメージガイド３１の入射端のシフト量を校正するためのものである。校正用治具９０は、シフト量校正モード下で、例えば内視鏡１０の定期メンテナンスでサービスマンが使用する。
【０１０１】
校正用治具９０は、ホルダ９１と台座９２とからなる。ホルダ９１は、台座９２から垂直に立設された側壁と、側壁上に設けられた台座９２に平行な天板とを有し、側壁で囲まれた空洞が中に形成されている。ホルダ９１の中心には、垂直な穴９３が穿たれている。穴９３の入口には誘い込み用のテーパ９３ａが形成されており、ここから内視鏡１０の先端部２０が挿入される。また、空洞に通ずる穴９３の出口には、先端部２０のテーパ面が突き当たる突き当て部９３ｂが形成されている。
【０１０２】
穴９３には、挿入された先端部２０を抜去自在に位置決め固定する固定機構（図示せず）が設けられている。固定機構は、先端部２０の軸方向の移動と軸回りの回転を規制するもので、例えば先端部２０の外周に形成した係合穴と、これに係合する穴９３内に設けた係合爪を用いることができる。あるいは、挿入部１９を所定位置でクランプしてその先の先端部２０を吊り下げるものでもよい。固定機構は、先端部２０の先端面２０ａと台座９２との距離が一定、且つ先端面２０ａと台座９２の上面が平行に対面するよう先端部２０を固定する。穴９３に先端部２０が挿入固定されると、空洞内が遮光される。
【０１０３】
先端部２０の周面には、シルク印刷による目印や若干の凹凸が設けられており、台座９２の天板や穴９３にもこれらに対応する目印や凹凸が設けられている。先端部２０を穴９３に挿入する際には、これらの目印や凹凸を合せた後、先端部２０のテーパ面が突き当て部９３ｂに突き当たるまで先端部２０を挿入していき、最後に固定機構を作動させる。
【０１０４】
台座９２は、例えば水平面に載置される。台座９２の上面と下面は平行である。穴９３に挿入された先端部２０の先端面２０ａが対向する台座９２の上面には、校正チャート９４が設けられている。
【０１０５】
図１８に示すように、校正チャート９４は、同じ幅ｄｈをもつ黒領域（ハッチング部分）１００ａと白領域（ハッチングなし）１００ｂが交互に且つ平行に並べられた黒白縞状である。黒白各領域１００ａ、１００ｂを合せた幅２ｄｈは、正味のシフト量Ｈｓ（図９参照）の定数倍（２ｄｈ＝ｋｈＨｓ、ｋｈは定数）である。定数ｋｈは、対物光学系３０の倍率と、固定機構で先端部２０を穴９３に挿入固定したときの先端面２０ａと台座９２との距離に応じて決められる。定数ｋｈは、固定機構で先端部２０を穴９３に挿入固定したときに、ＣＣＤ５８に映る黒白各領域１００ａ、１００ｂを合せた幅２ｄｈが、正味のシフト量Ｈｓと一致する値である。
【０１０６】
図１７に戻って、校正チャート９４は、回転ステージ９５上に載置されている。校正チャート９４の中心と回転ステージ９５の回転軸は略一致している。回転ステージ９５は、プロセッサ装置１１に接続され、プロセッサ装置１１から電力が供給される。回転ステージ９５は、プロセッサ装置１１からの電力でモータ等の駆動源が駆動されることにより、数度刻みで１８０°の範囲を回転可能である。回転ステージ９５は、イメージガイド３１の入射端のシフト方向に対する校正チャート９４の黒白各領域１００ａ、１００ｂの向きを変更する際に駆動される。
【０１０７】
シフト量校正モードが選択されると、プロセッサ装置１１のＣＰＵ６２には、ステージ駆動部６２ｃと校正部６２ｄが構築される。ステージ駆動部６２ｃは、回転ステージ９５の駆動を制御する。校正部６２ｄは、同期制御部６２ａ、圧電素子制御部６２ｂと協働し、ＣＣＤ駆動回路６０、圧電素子駆動回路６１に、図１９に示す動作をさせる。
【０１０８】
図１９において、校正部６２ｄは、デフォルトの駆動電圧Ｖと、そのｍ／ｎの駆動電圧（例えば１／４Ｖ、１／２Ｖ、３／４Ｖ等）で連続的に圧電素子３５を駆動させ、その都度シフト前の状態（点線で示す０の状態）に戻す。デフォルトの駆動電圧Ｖは、イメージガイド３１の入射端を規定のシフト量でシフトさせるべく圧電素子３５を駆動させたときの駆動電圧である。圧電素子３５が規定通り駆動すれば、デフォルトの駆動電圧Ｖを印加すると、イメージガイド３１の入射端が正味のシフト量Ｈｓで３０°の方向にシフトする。駆動電圧ｍ／ｎＶでは、シフト量ｍ／ｎＨｓでシフトする。圧電素子３５が規定通り駆動しない場合、シフト量はｍ／ｎＨｓからずれる。
【０１０９】
イメージガイド３１の入射端は、シフト量を段階的に増しながら、点線の位置を基点として、該基点と実線で示す各シフト量離れた位置の間で往復振動する。前回のシフト位置から基点位置まで戻り、次回のシフト位置までシフトする時間は、上述のシフト撮影モードで前回のシフト位置から次回のシフト位置までシフトする時間と同じである。つまり、シフト撮影モードのときと同じ駆動周波数でイメージガイド３１の入射端をシフトさせる。
【０１１０】
カメラのマークで擬似的に示すように、ＣＣＤ５８は、最初に基点位置で一回、各シフト位置でその都度校正チャート９４を撮像する。校正部６２ｄは、ＣＣＤ５８の撮像により得られた校正用画像の一部または全領域の黒濃度を検出し、これを元にシフト量（圧電素子３５の駆動電圧）の校正を行う。このときの照明光は、使用時と同様に光源装置１２の光源７０からの光を用いる。
【０１１１】
シフト量校正モードでは、まず、イメージガイド３１の入射端のシフト方向に対する黒白各領域１００ａ、１００ｂの向き合せ（以下、単に向き合せという）を実施する。向き合せは、図１８に矢印で示すように、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行になるように、回転ステージ９５で校正チャート９４の向きを調整する。これら二つの向きは、固定機構によってある程度合せられているが、シフト量の校正を行うために、より厳密に合せる必要がある。
【０１１２】
図２０（Ａ）に示すように、イメージガイド３１の入射端のシフト方向が、黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と直交する場合、イメージガイド３１の入射端をいくらシフトさせても、ＣＣＤ５８で撮像される黒白各領域１００ａ、１００ｂの割合は同じになるので、校正用画像の黒濃度は変化せず一定である。
【０１１３】
一方、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行な場合は、（Ｂ）に示すように、シフト量に応じて黒濃度が変動する。黒濃度は、一本のコア５０で伝達する像８０の中央に黒領域１００ａがあるとき最大値となり、逆に白領域１００ｂがあるとき最小値となる。そして、像８０に黒白各領域１００ａ、１００ｂが半々に映ったときに中間値をとる。この黒濃度の変動の周期は、２ｄｈ＝ｋｈＨｓであるから、正味のシフト量Ｈｓと同じである。コア５０毎に得られる像８０の全て、つまり校正用画像の全てが同じ変動をするとは限らないが、部分的に多少のずれはあれど、概ねこのような変動となる。
【０１１４】
因みにシフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と４５°で交わる場合は、（Ｃ）に示す如くである。像８０の推移は（Ｂ）の像８０を４５°回転させただけで同じである。従って振幅は（Ｂ）と変わらない。但し、４５°傾いた分、シフト方向に対する黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅が２√２ｄｈと長くなるため、変動周期は√２Ｈｓとなり、（Ｂ）よりも長くなる。同様に、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と６０°で交わる場合の変動周期は２Ｈｓとなり、３０°で交わる場合は２√３／３Ｈｓとなる。これらの濃度変動のプロファイル（周期、振幅）は、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と交わる角度毎に、ＲＯＭ６３に記憶されている。
【０１１５】
校正部６２ｄは、ステージ駆動部６２ｃで回転ステージ９５を回転させて、校正チャート９４の向きを種々変えながら、図１９で説明したようにイメージガイド３１の入射端をシフトさせて且つＣＣＤ５８に撮像させる。校正部６２ｄは、各シフト位置で得られた校正用画像の一部または全領域の黒濃度を検出し、その濃度変動のプロファイル（周期）と、ＲＯＭ６３に記憶された濃度変動のプロファイルのいずれかとの一致をみる。
【０１１６】
濃度変動のプロファイルが図２０（Ｂ）と一致した場合はシフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行であるので、向きは合っている。この場合は回転ステージ９５を回転させる必要はない。黒濃度の変動がなく一定であった場合（図２０（Ａ））は、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と直交しているため、回転ステージ９５を９０°回転させてシフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向とを平行にする。濃度変動のプロファイルが上記以外であった場合は、濃度変動のプロファイルが図２０（Ｂ）と一致するように回転ステージ９５を回転させる。
【０１１７】
なお、濃度変動のプロファイルを記憶しておかなくても向き合せは可能である。回転ステージ９５を回転させて黒濃度の変動がなく一定となる位置を探索し、黒濃度が一定となったらシフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と直交する状態であるので、そこから回転ステージ９５を９０°回転させればよい。いずれにせよ、シフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向の交わる角度を一義的に決めないと、黒濃度の変動のプロファイルが分からないため、向き合せは必要である。
【０１１８】
向き合せ後、校正部６２ｄは、再度図１９に示す往復振動と撮像動作を各部にさせる。そして、図１９に示す基点位置での校正用画像と、各シフト位置での校正用画像を合成する。
【０１１９】
圧電素子３５が規定通り駆動した場合、各シフト位置での像８０と、基点位置と各シフト位置の像８０の合成像は、図２１に示すようになる。ここでは、基点位置で像８０に黒白各領域１００ａ、１００ｂが半々に映っていた場合を例示している。圧電素子３５を駆動電圧１／４Ｖで駆動させ、イメージガイド３１の入射端をシフト量１／４Ｈｓでシフトさせた場合、像８０の中央には白領域１００ｂが映り、合成像は右側中央寄りの一部を除いて黒領域１００ａが占める。駆動電圧１／２Ｖ、シフト量１／２Ｈｓの場合の像８０は、基点位置の像８０と対称に黒白各領域１００ａ、１００ｂが半々に映り、合成像には全て黒領域１００ａが映る。シフト量３／４Ｈｓの場合の像８０は、１／４Ｈｓの場合の像８０と逆に中央に黒領域１００ａが映る。合成像は右側端寄りの一部を除いて黒領域１００ａとなる。シフト量Ｈｓの場合は、基点位置の像８０と同じ映り方に戻り、合成像も同じになる。シフト量がＨｓの２倍、３倍、・・・（２Ｈｓを例示）となっても、シフト後の像８０と合成像はシフト量Ｈｓの場合と同じである。
【０１２０】
合成像の黒濃度は、全黒になるシフト量１／２Ｈｓのときに最大値となり、基点位置とシフト量Ｈｓ（２Ｈｓ、３Ｈｓ、・・・）のときに最小値となり一致する。つまり合成像の黒濃度もシフト量に応じて周期的に変動し、その変動周期はＨｓとなる。基点位置の像８０がここで例示する黒白半々のものでなくても、位相がずれるだけで基点位置とシフト量Ｈｓでの合成像の黒濃度は必ず一致する。
【０１２１】
校正部６２ｄは、基点位置での校正用画像と、各シフト位置での校正用画像の合成画像（合成画像Ｇｃとは異なる）の黒濃度を検出する。デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動したときに、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致するのであれば、イメージガイド３１の入射端が規定通りシフト量Ｈｓでシフトしたことになり、圧電素子２５の駆動電圧の調整は不要である。
【０１２２】
一方、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致しなかった場合は、デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動させても、規定のシフト量Ｈｓでイメージガイド３１の入射端がシフトされていないので、校正部６２ｄは、シフト量が校正されるように圧電素子３５の駆動電圧を決定する。例えば、デフォルトの駆動電圧Ｖの前後で１／１０Ｖ刻みで駆動電圧を変えながら、イメージガイド３１の入射端を基点との間で往復振動させて（例えば基点から８／１０Ｖで駆動させて基点に戻した後、９／１０Ｖで駆動させて基点に戻すといった動作を繰り返させる）、校正チャート９４をＣＣＤ５８で撮像し、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致したときの駆動電圧を圧電素子３５の駆動条件とする。
【０１２３】
校正部６２ｄは、初期位置から一回シフトの位置、一回シフトの位置から二回シフトの位置、・・・と、各シフト位置のシフト量を全て上記のように校正する。初期位置から一回シフトの位置および二回シフトの位置から三回シフトの位置と、一回シフトの位置から二回シフトの位置および三回シフトの位置から初期位置とではシフト方向が違うので、シフト方向が違う回のシフト量を校正するときは、回転ステージ９５を６０°回転させてシフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向とを平行にする。
【０１２４】
なお、校正に際しては、デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動したときに、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致しているか否かをみればいいので、駆動電圧Ｖで一回だけ圧電素子３５を駆動させ、黒濃度が一致しない場合は上記のように駆動電圧をＶの前後で振って、黒濃度が一致する駆動電圧をサーチすればよく、１／４Ｖや１／２Ｖ等でわざわざ駆動させなくてもよさそうなものである。
【０１２５】
しかしながら、駆動電圧Ｖで駆動させたときに、もしシフト量が２Ｈｓや３Ｈｓになった場合、シフト量Ｈｓのときと同じく基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致するため区別がつかなくなる。また、圧電素子３５の故障や配線ケーブル４５の断線等で基点位置で動かない場合も区別がつかない。このため、圧電素子３５に印加する駆動電圧を段階的に変えてイメージガイド３１の入射端を往復振動させている。こうすることで、合成画像の濃度変動から圧電素子３５自体の故障の有無をみることができる。合成画像の濃度変動から異常が検出された場合は、修理を促すメッセージをモニタ２１に表示させる。
【０１２６】
デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動させたときに、基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致しなかった場合、校正部６２ｄは、駆動電圧をＶの前後で振って黒濃度が一致した駆動電圧を、内視鏡１０のＲＯＭ４７（図６参照、ＥＥＰＲＯＭ等の書き込み可能なＲＯＭ）に記憶させる。ＲＯＭ４７には当初、デフォルトの駆動電圧Ｖが駆動条件として書き込まれており、校正で駆動電圧がＶ以外となった場合に校正部６２ｄによって書き換えられる。この駆動電圧は、製品として使用する際にＲＯＭ４７からプロセッサ装置１１のＣＰＵ６２に読み出され、圧電素子駆動回路６１に与えられる。
【０１２７】
校正の処理手順について、図２２を参照して説明する。まず、内視鏡１０の先端部２０をホルダ９１の穴９３に挿入固定する（Ｓ３０）。次いで、校正部６２ｄにより圧電素子３５を駆動してイメージガイド３１の入射端を図１９に示すように往復振動させつつ、ＣＣＤ５８により基点位置と各シフト位置で校正チャート９４を撮像させる（Ｓ３１、Ｓ３２）。
【０１２８】
続いて、校正部６２ｄにて基点位置と各シフト位置の校正用画像の一部または全領域の黒濃度を検出する（Ｓ３３）。黒濃度の変動が、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行なプロファイルであった場合（Ｓ３４でＹＥＳ）は、次の処理に移行する。黒濃度の変動が、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行なプロファイルでなかった場合（Ｓ３４でＮＯ）は、回転ステージ９５を回転させて向き合せを行う（Ｓ３５）。例えば、Ｓ３３で濃度が一定であった場合は、回転ステージ９５を９０°回転させる。
【０１２９】
向き合せ後、Ｓ３１、Ｓ３２と同様に、再度校正部６２ｄにより圧電素子３５を駆動してイメージガイド３１の入射端を往復振動させつつ、ＣＣＤ５８により基点位置と各シフト位置で校正チャート９４を撮像させる（Ｓ３６、Ｓ３７）。さらに、基点位置と各シフト位置の校正用画像の合成画像を生成する（Ｓ３８）。
【０１３０】
続いて、校正部６２ｄにて基点位置の校正用画像と各シフト位置の合成画像の黒濃度を検出する（Ｓ３９）。基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致したときの駆動電圧がデフォルトの駆動電圧Ｖであった場合（Ｓ４０でＹＥＳ）は、校正を終了する。一方、デフォルトの駆動電圧Ｖで駆動させても基点位置の校正用画像と合成画像の黒濃度が一致しない場合（Ｓ４０でＮＯ）は、シフト量が校正されるように圧電素子３５の駆動電圧を決定する（Ｓ４１）。そして決定した駆動電圧を内視鏡１０のＲＯＭ４７に書き込んで（Ｓ４２）、校正を終了する。校正部６２ｄは、各シフト位置のシフト量を全て校正する。
【０１３１】
以上説明したように、イメージガイド３１の入射端をシフト動作させつつ、校正チャート９４を撮像し、得られた校正用画像を元にシフト量を校正するので、シンプルな構成および方法でシフト量を校正することができる。シフト量が校正されるため、合成画像Ｇｃにアーチファクトが発生しない。
【０１３２】
検査準備モードで白色画像Ｇｗの二値化画像Ｇｗｂを用いて中心座標を検出するので、コア５０の配列誤差や伝達効率のバラツキを吸収することができる。イメージガイド３１の出射端の光ファイバ５２の配列とＣＣＤ５８の画素位置を校正することができ、これとシフト量の校正を併せて実施すれば、さらに確実に合成画像Ｇｃのアーチファクトの発生を防止することができる。
【０１３３】
校正した駆動条件を内視鏡のＲＯＭに書き込み、使用時にこれをプロセッサ装置に読み込んで圧電素子の駆動を制御するので、複数の内視鏡を一台のプロセッサ装置で稼動させることができる。なお、決定した駆動条件を内視鏡毎に区別して、プロセッサ装置のＲＯＭ６３等に記憶させても、同様の効果が得られる。
【０１３４】
上記実施形態では、定期メンテナンスでサービスマンが校正を実施する例を説明したが、校正用治具に類する系を、例えばプロセッサ装置や内視鏡システムのカートに設け、検査準備モードと同様、術者が検査毎に実施可能としてもよい。定期メンテナンスの際だけでなく、使用時にシフト量の校正を行うことができる。また、逆にステージ駆動部６２ｃや校正部６２ｄをプロセッサ装置１１から分離して別体としてもよい。
【０１３５】
上記実施形態では、基点位置と各シフト位置の校正用画像から合成画像を求め、求めた合成画像の黒濃度の変動に基づいてシフト量を校正しているが、図２０（Ｂ）から明らかなように、各シフト位置の校正用画像についても同様に周期Ｈｓで黒濃度は変動するので、合成画像を求めずに、各シフト位置の校正用画像の黒濃度の変動からシフト量を校正してもよい。
【０１３６】
また、濃度変動がなく一定となる図２０（Ａ）の場合を除いて、シフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向とある角度で交われば、周期は違うが黒濃度は変動する。このため、例えば図２０（Ｃ）に例示する４５°で交わる場合の黒濃度の変動プロファイル（周期、振幅等のデータ、あるいは黒濃度をｙ、シフト量をｘとする関数）を予め記憶しておけば、これを元にシフト量の校正を行うこともできる。
【０１３７】
具体的には、圧電素子３５の駆動電圧を段階的に変えていったときの黒濃度の増減をプロットすれば、基点位置の黒濃度がプロファイルで表す波形のどの点を表すかが分かり、それが分ればプロファイルから規定のシフト量でシフトさせたときの黒濃度も分かる。規定のシフト量でシフトさせたときの黒濃度は、波形の周期がＨｓでないため（角度が傾いているので周期はＨより長くなる）基点位置の黒濃度とは一致しないが、変動プロファイルが分れば校正は可能である。黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈを変えれば（４５°の場合は√２倍する）、基点位置と規定のシフト量でシフトさせたときの黒濃度を一致させることもできる。
【０１３８】
従って、必ずしもシフト方向が黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行になるよう向き合せをすることはなく、黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈも種々変更してよい。複数の角度の濃度プロファイルをもっておき、回転ステージ９５の回転量が一番少ない角度で向き合せをしてもよい。
【０１３９】
また、像８０の全領域が黒領域１００ａ、または白領域１００ｂで埋めつくされる区間がある程度あり、濃度変動の波形の山、または谷が潰れて、シフト量によって濃度が変わらない平坦な区間があっても、濃度変動がある区間が少しでも存在すればシフト量の校正は可能である。基点位置と規定のシフト量でシフトさせたときの黒濃度が平坦な区間にあった場合は、濃度変動が観測されるまでデフォルトの駆動電圧Ｖ以上で圧電素子３５を駆動し、濃度変動がある区間で黒濃度が一致するか等を検討すればよい。例えば、駆動電圧３／１０Ｖと４／１０Ｖで駆動させたときに濃度変動がある区間であった場合、駆動電圧１３／１０Ｖと１４／１０Ｖで駆動させて、３／１０Ｖと１３／１０Ｖのときの黒濃度、または４／１０Ｖと１４／１０Ｖのときの黒濃度の一致をみる。
【０１４０】
ＣＣＤ５８に映る黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈがシフト量Ｈｓとコア５０の直径ｒ（図５参照）の合計（Ｈｓ＋ｒ）以上であると、シフト量Ｈｓでシフトさせても、その間の像は全黒または全白となって濃度変動が発生しないため、濃度変動がある区間をつくるためには、ＣＣＤ５８に映る黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈは、Ｈｓ＋ｒよりも小さければよい。
【０１４１】
とはいえ、濃度変動する区間があまりにも小さく、その変動量が小さいと、これに応じて黒濃度の検出分解能（黒濃度の弁別能力）を上げる必要があるため、できるだけ濃度変動が分かり易くなるように校正チャートを作成することが好ましい。上記実施形態のように黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈを正味のシフト量Ｈｓの定数倍とすれば、黒濃度の検出分解能を上げることなく、向き合わせやシフト量の校正をより簡単に素早く行うことができる。黒濃度の波形の山、または谷が潰れて、シフト量によって濃度が変わらない平坦な区間がないようにするには、ＣＣＤ５８に映る黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅ｄｈが、コア５０の直径ｒ（図５参照）よりも小さければよい。
【０１４２】
シフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向のなす角度によって、黒濃度の変動周期が異なることを図２０で示した。このことを利用して、シフト量だけでなくシフト方向が合っているかを検出することもできる。例えば、初期位置から一回シフトの位置のシフト量を校正した後、回転ステージ９５を６０°回転させて一回シフトの位置から二回シフトの位置のシフト量を校正する際に、校正用画像の黒濃度の変動周期がＨｓでなかった場合は、黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向と平行な方向にシフトしていないことが分かる。シフト方向と黒白各領域１００ａ、１００ｂの幅方向のなす角度毎の黒濃度の変動周期の情報をもっていれば、シフト方向がずれた角度も分かる。シフト方向がずれていた場合は、上下、左右の電極３６に印加する駆動電圧の配分をデフォルトから変えてシフト方向を合せる。
【０１４３】
また、校正チャートを用いた定期的、または検査毎の校正に加えて、シフト機構の揺動部周辺にシフト量を実測するシフト量検出センサを設け、その出力に応じて圧電素子の駆動条件を決定してもよい。シフト量検出センサとしては、例えば歪みゲージやフイルムコンデンサが挙げられ、例えば圧電素子の電極を分割する溝の幅を広げてできたスペースに取り付ける。使用時にリアルタイムでシフト量の校正を行うことができる。
【０１４４】
使用時にシフト量の校正を行う場合、シフト量を校正すべく圧電素子の駆動条件を決定しても、圧電素子の故障あるいは配線の接続不良等でシフト量が校正不能になる（駆動条件に見合うシフト量が得られない）ことも想定される。この場合は合成画像Ｇｃの信憑性が著しく損なわれるので、故障である旨をモニタに表示し、修理を促す。あるいは、応急的な措置として、シフト量が校正不能なシフト位置の画像を残りの画像の画素で予測補間することで生成してもよい。
【０１４５】
なお、本発明の校正方法および装置に関わること以外についても、以下のように種々の変形が可能である。例えば、コア５０で伝達する像８０とＣＣＤ５８の画素８１の位置関係として、中心座標を求めているが、この代わりに、ＣＣＤ５８の中心からの距離とＣＣＤ５８の水平方向に対する角度とで上記位置関係を表してもよい。シフト量の情報についても同様である。また、位置関係を取得するために二値化画像Ｇｗｂを生成する等の各種処理をしているが、コア５０の配列誤差や伝達効率のバラツキがないものとし、図７に示す像８０とＣＣＤ５８の画素８１の位置関係を理論値として用いてもよい。あるいは、位置関係の情報として、理論値からのずれを数値化したものを用いてもよい。
【０１４６】
いずれにしても、位置関係の情報は、像８０を撮像するＣＣＤ５８の画素８１を特定するために必要であり、シフト量の情報は、各シフト位置の撮影で得られた画素値（上記実施形態では代表値Ｄ）をマッピングする際に必要である。このため、これらの情報は、本発明を実施するために必須の要件である。
【０１４７】
なお、コア５０一本分の像８０を撮像する画素８１の個数は、中心座標とこれに対応する画素８１とのズレが大きくならず、且つ代表値Ｄの算出や画素補間に時間が掛からない程度であることが好ましく、例えば三個〜三十個程度である。
【０１４８】
また、静止画記録した画像の画素補間した部分に、万が一病変らしきものが見られた場合、それが画素補間によるものなのか、本当の病変であるのかを判断するために、画素補間前のマッピング画像Ｇｍｐを合成画像Ｇｃと併せて記録することが好ましい。
【０１４９】
イメージガイドは揺動部が根元から撓ることでシフトをするので、各シフト位置にすぐには停止せず、しばらく振動してから止まる可能性がある。このため、シフト機構の停止後、シフト方向とは逆方向に瞬間的に揺動部が振れるように、圧電素子駆動回路で圧電素子を駆動する等の制振対策を講じることが好ましい。具体的には、反力をシミュレーションや実測で求めて、これを打ち消すための圧電素子の駆動電圧をＲＯＭに記憶させておき、圧電素子制御部がその駆動電圧の情報をＲＯＭから読み出して圧電素子駆動回路に与える。あるいは、空洞に絶縁性の粘性流体を封入してダンピング効果を利用し、制振対策を講じてもよい。
【０１５０】
なお、揺動部が次回のシフト位置に移動するまでの時間が、ＣＣＤが前回の電荷蓄積を終えてから次回の電荷蓄積を開始するまでの時間よりも短いと説明しているが、揺動部の長さ、材質、あるいはシフト量、さらには圧電素子自体の性能等が要因で、前者の時間が後者の時間よりも長くなることもあり得る。前述のようにイメージガイドの慣性質量が比較的重いことから、前者の時間が後者の時間よりも長くなる可能性が高い。
【０１５１】
こうした場合には、揺動部がシフト位置に移動している間は、プロセッサ装置のＣＰＵの制御の下、ＣＣＤ駆動回路からＣＣＤに電子シャッタパルスを供給して電荷蓄積を開始する時間を遅らせ、揺動部がシフト位置に停止してから電荷蓄積を開始する。あるいは、揺動部がシフト位置に移動している間は光源を消灯し、揺動部がシフト位置に停止したら光源を点灯する。
【０１５２】
揺動部が次回のシフト位置に移動するまでの時間を基準にしてＣＣＤを駆動しようとすると、前者の時間が後者の時間よりも長くなる場合はフレームレートを落とさなければならないが、電子シャッタパルスで電荷を掃き出すか、光源を点消灯させる上記いずれかの方法を採用すれば、フレームレートは現行を維持しつつブレのない画像を得ることができる。
【０１５３】
なお、シフト撮影モードが選択されたときのみ画像合成部で画像合成処理をしているが、通常撮影モード時にも画像合成処理をしてもよい。クラッドの位置に対応する被観察部位の像を反映した画像は得られないが、クラッドの影は埋めることができる。
【０１５４】
また、シフトの一周期毎に画像合成部で画像合成処理を行い、一つの合成画像を出力しているが、この方法であると通常撮影モードに比べてフレームレートが落ちる。このフレームレート低下の対策としては、四回シフトの場合は通常撮影モードの四倍といったように、シフト撮影モードが選択されたときにフレームレートを上げることが考えられる。
【０１５５】
具体的には、ＣＰＵ６２のシステムクロックのクロック信号の周期を変化させることで、ＣＣＤ駆動回路６０の駆動信号の周期を変化させる。あるいは、システムクロックのクロック信号は変化させずに、ＣＣＤ駆動回路６０に分周器を設け、この分周器でシステムクロックのクロック信号を分周することで変化させてもよい。
【０１５６】
あるいは、例えば四回シフトの場合に、同じシフト周期の画像Ｇ０〜Ｇ３で合成画像Ｇｃを生成した後、その画像Ｇ１〜Ｇ３と次のシフト周期の画像Ｇ０から合成画像Ｇｃを生成するというように、画像の組み合わせを一画像ずつずらして、Ｇ０〜Ｇ３の画像のうちの一番古い画像を新しく得られた画像に順次置き換えながら合成画像Ｇｃを生成してもよい。こうすれば、クロック信号の周期を変化させたりする制御の面倒が省け、しかもフレームレートの低下を防ぐことができる。
【０１５７】
シフト機構の構成は、上記実施形態の円柱状に限らない。例えば図２３および図２４に示すように、四角柱状のシフト機構１０５を用いてもよい。なお、以下では上記実施形態のシフト機構３２と異なる点のみを説明し、同様の構成は符号のみを付し説明を省略する。
【０１５８】
シフト機構１０５は、四角筒状の保持筒１０６を有する。保持筒１０６は、例えば厚み５０μｍ、０．７ｍｍ角のステンレス製パイプからなり、接着剤等（図示せず）でイメージガイド３１が内挿固定される。圧電素子１０７は、例えば厚み５０μｍで、保持筒１０６の四辺を覆う短冊状に直接成膜されるか、保持筒１０６の四辺に導電性の接着剤で接着されて配置されており、その上面に電極１０８が成膜されている。
【０１５９】
シフト機構１０５は、先端部２０の基体内に収容されている。シフト機構１０５の外周面と先端部２０の基体の内壁面との間には、例えば０．１ｍｍ程度の空洞１０９が形成されている。
【０１６０】
上記実施形態と同様、電極１０８は、上下、左右で対になっている。また、電極１０８には切欠き１１０が形成されて幅狭部１１１が設けられており、幅狭部１１１および保持筒１０６の終端には、配線ケーブル４５が接続されるパッド１１２が形成されている。
【０１６１】
シフト機構１０５を用いた場合、揺動部３８は、例えば図２５または図２６に示すシフト動作をする。図２５において、揺動部３８は、（ａ）の初期位置から９０°左方向に√３／４Ｐ分シフトされ、（ｂ）に示す一回シフトの位置に移動される。そして、（ｂ）の一回シフトの位置での撮影が終了した後、初期位置に戻されてから９０°下方向に１／４Ｐ分シフトされ、（ｃ）に示す二回シフトの位置に移動される。揺動部３８は、二回シフトの位置から初期位置に戻された後に、順次右方向（（ｄ）の三回シフトの位置、角度、シフト量は、一回シフトの場合と同様）、上方向（（ｅ）の四回シフトの位置、角度、シフト量は、二回シフトの場合と同様）にシフトされ、再び（ａ）の初期位置に戻される。イメージガイド３１の入射端におけるコア５０は、初期位置に戻るのと（ｂ）〜（ｅ）のシフト動作を繰り返すことで、図２７（ａ）に示す十字状の移動軌跡を辿る。
【０１６２】
あるいは図２６において、揺動部３８は、（ａ）の初期位置から９０°左方向に√３／４Ｐ分シフトされた後、９０°下方向に１／４Ｐ分シフトされ、（ｂ）に示す一回シフトの位置に移動される。そして、（ｂ）の一回シフトの位置での撮影が終了した後、一回シフトの位置から９０°下方向に１／４Ｐ分シフトされた後、右方向に√３／４Ｐ分シフトされ、（ｃ）に示す二回シフトの位置に移動される。揺動部３８は、順次右および上方向（（ｄ）の三回シフトの位置、角度、シフト量は、一回シフトの場合と同様）、上および左方向（角度、シフト量は、二回シフトの場合と同様）にシフトされ、再び（ａ）の初期位置に戻される。コア５０は、初期位置に戻るのと（ａ）〜（ｄ）のシフト動作を繰り返すことで、図２７（ｂ）に示す矩形状の移動軌跡を辿る。
【０１６３】
もしくは、図２７（ｃ）に示すように、下および左方向、下および右方向、上および右方向、上および左方向と移動させ、上下方向の移動を必ず先に行うようにし、略卍状の移動軌跡を辿らせてもよい。いずれも移動軌跡は異なるが、上記実施形態と同様、初期位置だけでは画像化されないクラッド５１の部分を埋めるように移動される。
【０１６４】
上記実施形態の円柱状のシフト機構３２は、圧電素子３５を円筒状に成膜することで、シフト機構３２の外径を鏡筒３３の外径と略同じにすることができ、挿入部１３の極細径化に寄与することができる。対して図２３や図２４に示す四角柱状のシフト機構１０５は、四隅が鏡筒３３の外径から若干はみ出るために、シフト機構３２と比べて挿入部１３の径は大きくなるが、圧電素子１０７を短冊状に成膜または接着して配置することに製造上の困難性はないため、安価且つ簡単に製造することが可能である。
【０１６５】
図２５〜図２７で示した、９０°でシフトさせる例は、上記実施形態の円柱状のシフト機構３２でも実施することができる。また、図２３の符号１１３は、治療用レーザ光を患部に照射するための光ファイバの出射端が覗いたレーザ光照射部であり、鉗子チャンネル４６に代わる他の例として挙げている。勿論、シフト機構３２にレーザ光照射部１１３を設けてもよい。
【０１６６】
以上、シフト機構の構成やそのシフト方法の例を列挙したが、ここで挙げた例は一例に過ぎず、特にシフト方法には様々な変形例が考えられる。例えば四回シフトの三回シフトの位置を飛ばして、シフト機構を３０°の方向に三回シフトさせた後、初期位置に戻してもよいし、九回シフトの八回シフトの位置を飛ばして八回シフトとしても可である。あるいは、九回シフトの一回、二回シフトをさせた後、初期位置に戻してもよい。
【０１６７】
但し、圧電素子にはヒステリシス特性があり、無秩序に駆動させるとシフト位置がずれるため、移動軌跡は毎回同じとし、常に同じ移動経路でシフト機構をシフトさせる。つまり、シフト機構をシフトさせる際の圧電素子の駆動順序を毎回同じにする。また、上下、左右で対になった電極に電圧を供給する順序も同じにする。
【０１６８】
図２５〜図２７で示した、９０°でシフトさせる場合は、図１８に示す校正チャート９４と異なり、図２８に示す校正チャート１２０を用いる。校正チャート１２０は、向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１とＹ方向用チャート１２２とからなる。校正チャート９４の場合と同様に、向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１とＹ方向用チャート１２２の黒白各領域１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１２４ｂを合せた幅２ｄｘおよび２ｄｙは、ＸＹ方向のシフト量の絶対値Ｘｓ、Ｙｓ（図９参照）の定数倍（２ｄｘ＝ｋｘＸｓ、２ｄｙ＝ｋｙＹｓ、ｋｘ、ｋｙは定数）である。定数ｋｘ、ｋｙは、固定機構で先端部２０を穴９３に挿入固定したときに、ＣＣＤ５８に映る各校正チャート１２１、１２２の像の黒白各領域１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１２４ｂを合せた幅２ｄｘ、２ｄｙがそれぞれ、シフト量Ｘｓ、Ｙｓと一致する値である。
【０１６９】
圧電素子３５に印加する駆動電圧を段階的に変えてイメージガイド３１の入射端を往復振動させ、その都度向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１をＣＣＤ５８で撮像した場合、像８０の黒濃度の変動プロファイルは、図２９に示すように、像８０に映る黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの配分が異なる以外、図２０の場合と基本的に同じである。すなわち、イメージガイド３１の入射端のシフト方向が、黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの幅方向と直交する場合、（Ａ）に示すように黒濃度は一定となり、シフト方向が黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの幅方向と平行な場合、（Ｂ）に示すように周期Ｘｓで濃度が変動する。また、シフト方向が黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの幅方向と４５°で交わる場合は、（Ｃ）に示すように周期√２Ｘｓで濃度が変動する。
【０１７０】
また、図３０に示すように、圧電素子３５が規定通り駆動した場合、各シフト位置での像８０と、基点位置と各シフト位置の像８０の合成像は、黒白各領域１２３ａ、１２３ｂの配分が異なる以外、図２１の場合と同様であり、合成像の黒濃度の推移も同様である。図３０においても、１／２Ｘｓ、１／２Ｙｓで合成像が全黒になって合成像の黒濃度が最大値をとる場合を例示している。
【０１７１】
この場合、最初に向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１で向き合せを行った後、向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１でＸ方向のシフト量を、Ｙ方向用チャート１２２でＹ方向のシフト量をそれぞれ校正する。各チャート１２１、１２２を順次先端面２０ａに対面させるため、校正チャート１２０が載置されるステージは、回転だけでなく水平方向に移動する機能を有する。向き合せと校正の仕方は上記実施形態と同様である。
【０１７２】
校正チャートは、黒白縞状に限らない。向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１とＹ方向用チャート１２２を合せた格子状の校正チャートを用いてもよい。黒領域００ａの映り込みが多くなる分濃度変動の振幅は小さくなるが、校正は可能である。
【０１７３】
また、図３１に示す校正チャート１３０のように、水玉状でもよい。校正チャート１３０は、校正チャート９４と同様、３０°の方向にシフト量Ｈｓでシフトする場合の校正に用いられる。校正チャート１３０は、ＣＣＤ５８に映る直径がコア５０の直径ｒ（図５参照）と同じ直径ｒ’をもつ円形の黒領域（ハッチング部分）１３１ａがコア５０と同様に正三角形状に配列され、それ以外の部分が白領域（ハッチングなし）１３１ｂとなった白地の黒水玉状である。
【０１７４】
黒領域１３１ａ同士は、間隔ｄｈ’で配列されている。黒領域１３１ａの直径ｒ’は、コア５０の直径ｒの定数倍（ｒ’＝ｋｈ’ｒ、ｋｈ’は定数）である。また、間隔ｄｈ’は、光ファイバ５２の配列ピッチＰの定数倍（ｄｈ’＝ｋｈ’Ｐ）である。正味のシフト量Ｈｓ＝１／２Ｐであるため、間隔ｄｈ’＝２ｋｈ’Ｈｓである。定数ｋｈ’は、固定機構で先端部２０を穴９３に挿入固定したときに、ＣＣＤ５８に映る校正チャート９４の像の黒領域１３１ａの直径ｒ’がコア５０の直径ｒに、間隔ｄｈ’が正味のシフト量Ｈｓの２倍と一致する値である。なお、本例ではコア５０の直径ｒ＝１／２Ｐであるため、結局間隔ｄｈ’＝２ｋｈ’ｒ’である。
【０１７５】
この場合、校正チャート１３０の横に上記実施形態の校正チャート９４を用意し、校正チャート９４で黒領域１３１ａの配列方向（矢印で示す）とシフト方向の向き合せをする。そして、ステージを移動させて先端面２０ａと校正チャート１３０を対面させ、さらにシフト前の像８０に黒領域１３１ａの全てが映るよう（像８０が全黒となるよう）、ＸＹ方向にステージを移動させる。その後、上記実施形態と同様にイメージガイド３１の入射端を往復振動させながら、校正チャート１３０をＣＣＤ５８で撮像する。
【０１７６】
圧電素子３５が規定通り駆動した場合、各シフト位置での像８０は、図３２に示すようになる。基点位置では、ステージ移動による位置合せで、像８０に黒領域１３１ａが全て映っている。圧電素子３５を駆動電圧１／４Ｖで駆動させ、イメージガイド３１の入射端をシフト量１／４Ｈｓでシフトさせた場合、像８０の右側の一部に三日月様の白領域１３１ｂが映る。駆動電圧を１／２Ｖ、シフト量１／２Ｈｓ、３／４Ｖ、シフト量３／４Ｈｓとしていくと、白領域１００ｂが映る面積が次第に大きくなり、駆動電圧Ｖ、シフト量Ｈｓで全白となる。さらに駆動電圧を上げてシフト量を増やしていくと、今度は黒領域１３１ａの面積が次第に大きくなり、駆動電圧２Ｖ、シフト量２Ｈｓで再び全黒となる。白領域１４１ｂの面積の移り変わりは、丁度月の満ち欠けと同じである。
【０１７７】
黒濃度は、全黒になる基点位置とシフト量２Ｈｓのときに最大値をとり、全白のシフト量Ｈｓのときに最小の０となる。つまりこの場合の黒濃度の変動周期は２Ｈｓである。また、上記実施形態では中央に黒領域１３１ａがあるとき黒濃度が最大値となり、逆に白領域１３１ｂがあるとき最小値をとるが、本実施形態では全黒で最大値、全白で最小値（０）となるため、振幅は上記実施形態の約２倍になる。
【０１７８】
校正部６２ｄは、各シフト位置での校正用画像の黒濃度を検出する。デフォルトの駆動電圧Ｖで圧電素子３５を駆動したときに、全白で黒濃度が０であれば、校正は不要である。黒濃度が０でなかった場合は、上記実施形態と同様にして駆動条件を決定する。校正チャート１３０でシフト量の校正をすれば、黒濃度の変動の振幅が大きくなるので、黒濃度の検出の分解能を高めなくても済む。
【０１７９】
なお、ＸＹ方向のシフト量を校正する場合は、黒領域１３１ａの間隔がシフト量Ｘｓの２倍の定数倍、およびシフト量Ｙｓの２倍の定数倍である二種類の校正チャートと、向き合せのための校正チャート（向き合せ兼Ｘ方向用チャート１２１と同じもの）の計三種類を用意する。校正の仕方は上記と同じである。
【０１８０】
黒領域１３１ａを間隔を空けず配列方向に団子状に連ねてもよい。この場合の黒濃度の変動周期はＨｓとなる。さらに、黒領域１３１ａを一辺がｒ’の長さの正方形の黒領域に変え、略市松模様としてもよい。
【０１８１】
上記実施形態では、黒濃度の変動を元に向き合せやシフト量の校正を行っているが、白濃度でみても構わない。最大値と最小値をとるシフト量が異なるだけで、黒白濃度のどちらでみても同じである。また、校正チャートの模様を形成する色は黒白でなくともよい。濃度の検出ができれば、どのような組み合わせでもよい。
【０１８２】
上記実施形態では、内視鏡先端部の先端面と校正チャートとを一定距離離しているが、これらを距離をおかずに接触させてもよい。この場合はバックライトで校正チャートを照らし、撮像のための照明光を確保する。
【０１８３】
校正チャートではなく、内視鏡先端部を移動、回転させて向き合せを行ってもよい。あるいは、ＬＣＤ等の表示器に校正チャートを表示させてもよい。こうすれば表示を切り替えるだけで校正チャートの向きを変えることができ、回転ステージ等が不要となる。
【０１８４】
三板式ＣＣＤ、モード切り替えとシフト回数の設定をする操作部、および画像合成部と同期制御部と圧電素子制御部の機能を実現するハードウェアを、プロセッサ装置とは別の筐体に搭載してもよいし、内視鏡に搭載してもよい。
【０１８５】
また、照明用の光源として中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光源を用い、青色レーザ光源からのレーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体を有する波長変換部材１２５をライトガイド２７の光出射側に配置して、レーザ光と励起光を合成した高輝度な白色光を照明光として照射してもよい。上記実施形態と比べて高輝度な白色光を供給するので、僅かな本数（一、二本）のライトガイドで十分な照明光を得ることができる。従って、極細径化をさらに促進することができる。
【０１８６】
なお、イメージセンサとしては、単板式を用いてもよい。また、上記実施形態では、イメージガイドと配線ケーブルのプロセッサ装置への接続を同じコネクタで果たしているが、イメージガイドと配線ケーブルを別のコネクタに実装してもよい。
【符号の説明】
【０１８７】
２ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ プロセッサ装置
１２ 光源装置
１３ 挿入部
２０ 先端部
２７ ライトガイド
３１ イメージガイド
３２ シフト機構
３５ 圧電素子
４７ ＲＯＭ
５６ 三板式ＣＣＤ
５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂ ＣＣＤ
６１ 圧電素子駆動回路
６２ ＣＰＵ
９０ 校正用治具
９１ ホルダ
９２ 台座
９４、１２０、１３０ 校正チャート
９５ 回転ステージ
１００ａ、１２３ａ、１２４ａ、１３１ａ 黒領域
１００ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１３１ｂ 白領域
１２１ 向き合せ兼Ｘ方向用チャート
１２２ Ｙ方向用チャート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供するイメージセンサとを備える内視鏡に用いられ、イメージガイドの入射端のシフト量を校正する装置であって、
二色の規則的な模様を有する校正チャートと、
圧電素子を駆動させてシフト量を変えながらイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して前記校正チャートを撮像させる駆動制御手段と、
イメージセンサで前記校正チャートを撮像して得られた画像から、前記校正チャートの一色の濃度を検出する濃度検出手段と、
イメージガイドの入射端をシフト動作させたときに濃度に変動が生じるよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる向き合せ手段と、
イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きに応じて予め記憶された濃度変動プロファイルと、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方とを比較した結果に基づいて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする校正装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、イメージガイドの入射端のシフト量を０から規定量まで段階的に増しながら、シフト量０の位置を基点として、該基点と各シフト量離れた位置の間でイメージガイドの入射端を往復振動させ、
基点と各シフト量離れた位置で、イメージセンサに前記校正チャートを撮像させることを特徴とする請求項１に記載の校正装置。
【請求項３】
前記基点で撮像して得られた画像と各シフト量離れた位置で撮像して得られた画像の合成画像を生成する合成画像生成手段を備え、
前記決定手段は、濃度のシフト量に対する変動の仕方を合成画像から求めることを特徴とする請求項２に記載の校正装置。
【請求項４】
前記決定手段は、濃度変動プロファイルから導き出される、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせたときの濃度と、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせるべく圧電素子を駆動させたときに前記濃度検出手段で検出した検出濃度とを比較し、
検出濃度が濃度変動プロファイルから導き出された濃度と一致するよう圧電素子の駆動条件を決定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の校正装置。
【請求項５】
前記向き合せ手段は、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方が濃度変動プロファイルと一致するよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の校正装置。
【請求項６】
前記校正チャートは、短冊状の二色の領域が交互に且つ平行に並べられた二色縞状であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の校正装置。
【請求項７】
前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記二色の領域のうちの濃度を検出する色の領域の幅が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量とイメージガイドの光ファイバのコアの直径との合計よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の校正装置。
【請求項８】
前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記二色の領域のうちの濃度を検出する色の領域の幅が、イメージガイドの光ファイバのコアの直径よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の校正装置。
【請求項９】
前記校正チャートは、前記二色の領域が同幅で、且つイメージセンサに映る前記二色の領域を合せた幅が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量と一致するように構成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の校正装置。
【請求項１０】
前記向き合せ手段は、イメージガイドの入射端のシフト方向が前記二色の領域の幅方向と平行になるように向き合せを行うことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１１】
前記校正チャートは、一色の下地にもう一色がイメージガイドの光ファイバのコアと同じ配列で描かれたドット状であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１２】
前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記ドット状の一色の領域の幅が、イメージガイドの光ファイバのコアの直径と同じになるように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の校正装置。
【請求項１３】
前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記ドット状の一色の領域同士の間隔が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量、またはその２倍と一致するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の校正装置。
【請求項１４】
前記向き合せ手段は、イメージガイドの入射端のシフト方向が前記ドット状の一色の領域の配列方向と一致するように向き合せを行うことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１５】
前記決定手段で決定された圧電素子の駆動条件を、内視鏡のメモリ、または内視鏡が接続されるプロセッサ装置のメモリに書き込む記録制御手段を備えることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか記載の校正装置。
【請求項１６】
前記駆動制御手段、前記濃度検出手段、および前記決定手段は、内視鏡が接続されるプロセッサ装置に内蔵されていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１７】
内視鏡の挿入部の先端部を固定するホルダと、
前記校正チャートが設けられた台座とからなり、
前記ホルダに固定された先端部の先端面と前記校正チャートが一定の距離で平行に対面するように構成された校正用治具を備えることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１８】
前記向き合せ手段は、前記台座の前記校正チャートが載置される箇所に設けられ、回転または平行移動可能なステージであることを特徴とする請求項１７に記載の校正装置。
【請求項１９】
前記校正チャートは、前記ホルダで取り囲まれた、外光が遮断された暗部に設けられることを特徴とする請求項１７または１８に記載の校正装置。
【請求項２０】
複数本の光ファイバをバンドル化してなるイメージガイドであり、内視鏡の挿入部に挿通され、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供するイメージセンサとを備える内視鏡に用いられ、イメージガイドの入射端のシフト量を校正する方法であって、
圧電素子を駆動させてシフト量を変えながらイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して二色の規則的な模様を有する校正チャートを撮像させる駆動ステップと、
イメージセンサで前記校正チャートを撮像して得られた画像から、前記校正チャートの一色の濃度を検出する濃度検出ステップと、
イメージガイドの入射端をシフト動作させたときに濃度に変動が生じるよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる向き合せステップと、
イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きに応じて予め記憶された濃度変動プロファイルと、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方とを比較した結果に基づいて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定ステップとを備えることを特徴とする校正方法。
【請求項１】
複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供するイメージセンサとを備える内視鏡に用いられ、イメージガイドの入射端のシフト量を校正する装置であって、
二色の規則的な模様を有する校正チャートと、
圧電素子を駆動させてシフト量を変えながらイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して前記校正チャートを撮像させる駆動制御手段と、
イメージセンサで前記校正チャートを撮像して得られた画像から、前記校正チャートの一色の濃度を検出する濃度検出手段と、
イメージガイドの入射端をシフト動作させたときに濃度に変動が生じるよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる向き合せ手段と、
イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きに応じて予め記憶された濃度変動プロファイルと、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方とを比較した結果に基づいて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする校正装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、イメージガイドの入射端のシフト量を０から規定量まで段階的に増しながら、シフト量０の位置を基点として、該基点と各シフト量離れた位置の間でイメージガイドの入射端を往復振動させ、
基点と各シフト量離れた位置で、イメージセンサに前記校正チャートを撮像させることを特徴とする請求項１に記載の校正装置。
【請求項３】
前記基点で撮像して得られた画像と各シフト量離れた位置で撮像して得られた画像の合成画像を生成する合成画像生成手段を備え、
前記決定手段は、濃度のシフト量に対する変動の仕方を合成画像から求めることを特徴とする請求項２に記載の校正装置。
【請求項４】
前記決定手段は、濃度変動プロファイルから導き出される、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせたときの濃度と、イメージガイドの入射端を規定のシフト量でシフトさせるべく圧電素子を駆動させたときに前記濃度検出手段で検出した検出濃度とを比較し、
検出濃度が濃度変動プロファイルから導き出された濃度と一致するよう圧電素子の駆動条件を決定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の校正装置。
【請求項５】
前記向き合せ手段は、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方が濃度変動プロファイルと一致するよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の校正装置。
【請求項６】
前記校正チャートは、短冊状の二色の領域が交互に且つ平行に並べられた二色縞状であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の校正装置。
【請求項７】
前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記二色の領域のうちの濃度を検出する色の領域の幅が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量とイメージガイドの光ファイバのコアの直径との合計よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の校正装置。
【請求項８】
前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記二色の領域のうちの濃度を検出する色の領域の幅が、イメージガイドの光ファイバのコアの直径よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の校正装置。
【請求項９】
前記校正チャートは、前記二色の領域が同幅で、且つイメージセンサに映る前記二色の領域を合せた幅が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量と一致するように構成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の校正装置。
【請求項１０】
前記向き合せ手段は、イメージガイドの入射端のシフト方向が前記二色の領域の幅方向と平行になるように向き合せを行うことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１１】
前記校正チャートは、一色の下地にもう一色がイメージガイドの光ファイバのコアと同じ配列で描かれたドット状であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１２】
前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記ドット状の一色の領域の幅が、イメージガイドの光ファイバのコアの直径と同じになるように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の校正装置。
【請求項１３】
前記校正チャートは、イメージセンサに映る前記ドット状の一色の領域同士の間隔が、イメージガイドの入射端の規定のシフト量、またはその２倍と一致するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の校正装置。
【請求項１４】
前記向き合せ手段は、イメージガイドの入射端のシフト方向が前記ドット状の一色の領域の配列方向と一致するように向き合せを行うことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１５】
前記決定手段で決定された圧電素子の駆動条件を、内視鏡のメモリ、または内視鏡が接続されるプロセッサ装置のメモリに書き込む記録制御手段を備えることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか記載の校正装置。
【請求項１６】
前記駆動制御手段、前記濃度検出手段、および前記決定手段は、内視鏡が接続されるプロセッサ装置に内蔵されていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１７】
内視鏡の挿入部の先端部を固定するホルダと、
前記校正チャートが設けられた台座とからなり、
前記ホルダに固定された先端部の先端面と前記校正チャートが一定の距離で平行に対面するように構成された校正用治具を備えることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の校正装置。
【請求項１８】
前記向き合せ手段は、前記台座の前記校正チャートが載置される箇所に設けられ、回転または平行移動可能なステージであることを特徴とする請求項１７に記載の校正装置。
【請求項１９】
前記校正チャートは、前記ホルダで取り囲まれた、外光が遮断された暗部に設けられることを特徴とする請求項１７または１８に記載の校正装置。
【請求項２０】
複数本の光ファイバをバンドル化してなるイメージガイドであり、内視鏡の挿入部に挿通され、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供するイメージセンサとを備える内視鏡に用いられ、イメージガイドの入射端のシフト量を校正する方法であって、
圧電素子を駆動させてシフト量を変えながらイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して二色の規則的な模様を有する校正チャートを撮像させる駆動ステップと、
イメージセンサで前記校正チャートを撮像して得られた画像から、前記校正チャートの一色の濃度を検出する濃度検出ステップと、
イメージガイドの入射端をシフト動作させたときに濃度に変動が生じるよう、イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きを合せる向き合せステップと、
イメージガイドの入射端のシフト方向と前記校正チャートの模様の向きに応じて予め記憶された濃度変動プロファイルと、前記濃度検出手段で検出した濃度のシフト量に対する変動の仕方とを比較した結果に基づいて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定ステップとを備えることを特徴とする校正方法。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２０１１−３０６９８（Ｐ２０１１−３０６９８Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７８８００（Ｐ２００９−１７８８００）
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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