JP5665552B2 - Calibration apparatus and calibration method - Google Patents

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Description

この発明は、走査型内視鏡システムの製品固有の特性に起因する走査誤差量を簡易に計算するのに好適なキャリブレーション装置、及びキャリブレーション方法に関する。   The present invention relates to a calibration device and a calibration method suitable for easily calculating a scanning error amount resulting from a product-specific characteristic of a scanning endoscope system.

光ファイバを周期的に動かして被写体を光走査して画像を生成する走査型内視鏡システムが知られている。この種の走査型内視鏡システムの具体的構成例は、特許文献1に記載されている。   2. Description of the Related Art A scanning endoscope system that generates an image by optically scanning a subject by periodically moving an optical fiber is known. A specific configuration example of this type of scanning endoscope system is described in Patent Document 1.

特許文献1に記載されている走査型内視鏡システムは、光源から放射された走査光を伝送して射出する光ファイバを有している。光ファイバは、圧電型の二軸アクチュエータによる共振運動と振幅制御により、被写体をフレームレートに合わせて周期的にスパイラルスキャンする。走査型内視鏡システムは、被写体からの反射光の検出タイミングに応じて検出信号に画素位置を割り当ててラスタ配列する。   The scanning endoscope system described in Patent Document 1 includes an optical fiber that transmits and emits scanning light emitted from a light source. The optical fiber periodically scans the subject in a spiral manner in accordance with the frame rate by means of resonance motion and amplitude control by a piezoelectric biaxial actuator. The scanning endoscope system assigns pixel positions to detection signals in accordance with the detection timing of reflected light from a subject and performs a raster arrangement.

ラスタ配列される各検出信号は、割り当てられた画素位置に対応する走査位置の点像を表現する。歪みの無い再現性の高い画像を生成するためには、各点像を走査位置に応じて正確に配置する必要がある。そこで、この種の走査型内視鏡システムのキャリブレーションでは、作業者が生成画像を目視しながら経験や感覚を頼りに光ファイバの共振周波数、振幅、傾き、二軸アクチュエータへの印加電圧値、印加電圧の位相差等の種々の特性を把握して、点像配置用データの補正値をメモリに記憶させるという作業が行われている。   Each detection signal arranged in a raster pattern represents a point image of a scanning position corresponding to the assigned pixel position. In order to generate a highly reproducible image without distortion, it is necessary to accurately arrange each point image according to the scanning position. Therefore, in this type of scanning endoscope system calibration, the operator relies on experience and feeling while viewing the generated image, the optical fiber resonance frequency, amplitude, inclination, applied voltage value to the biaxial actuator, An operation of grasping various characteristics such as a phase difference of applied voltages and storing a correction value of point image arrangement data in a memory is being performed.

米国特許第6,294,775号明細書US Pat. No. 6,294,775

しかし、上記手法では、経験の無い作業者では正確なキャリブレーションを行うことができない。また、作業者個々でばらつきが大きいという問題もある。正確なキャリブレーションを行うためには、各種特性をオシロスコープやパワーメータ、ビームプロファイラ等の各種測定器で正確に測定したうえで補正値を決定する必要がある。しかし、複数種類の測定器を用いてキャリブレーションを行うのは煩雑な作業である。このような煩雑な作業を製造工程中に安易には組み込めない。   However, in the above method, an inexperienced worker cannot perform accurate calibration. In addition, there is a problem that variation is large among workers. In order to perform accurate calibration, it is necessary to determine a correction value after accurately measuring various characteristics with various measuring instruments such as an oscilloscope, a power meter, and a beam profiler. However, performing calibration using a plurality of types of measuring devices is a complicated operation. Such a complicated operation cannot be easily incorporated into the manufacturing process.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、走査型内視鏡システムの製品固有の特性が原因で発生する走査誤差量を簡易に計算することができるキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to easily calculate a scanning error amount caused by a product-specific characteristic of a scanning endoscope system. Providing a calibration apparatus and a calibration method.

上記の課題を解決する本発明の一形態に係るキャリブレーション装置は、光源から射出された光を所定の走査範囲内で周期的に走査する走査装置と、走査光の走査位置及び光量を検出する光検出手段と、検出された走査位置及び光量に基づいて走査範囲内の走査光の光量分布をヒストグラム化するヒストグラム化手段と、ヒストグラムを所定のマスタヒストグラムと比較する比較手段と、比較結果に基づいて走査装置の製品固有の特性に起因する走査誤差量を計算する走査誤差量計算手段とを有することを特徴としている。   A calibration device according to an embodiment of the present invention that solves the above-described problem is a scanning device that periodically scans light emitted from a light source within a predetermined scanning range, and detects a scanning position and a light amount of the scanning light. Based on the comparison result, a light detection means, a histogram forming means for making a histogram of the light quantity distribution of the scanning light within the scanning range based on the detected scanning position and light quantity, a comparing means for comparing the histogram with a predetermined master histogram And a scanning error amount calculation means for calculating a scanning error amount due to the product-specific characteristics of the scanning device.

本発明に係るキャリブレーション装置によれば、光量に加えて位置も検出することができる光検出手段を用いて作成されたヒストグラムを有効利用することにより、製品固有の複合的な特性が原因で発生する走査誤差量を簡易に計算することができる。   According to the calibration device of the present invention, the histogram generated by using the light detection means capable of detecting the position in addition to the light amount is generated due to a complex characteristic unique to the product. The amount of scanning error to be calculated can be easily calculated.

ヒストグラム化手段は、光検出手段の有効受光領域を所定の複数の領域に分割して定義し、光検出手段により検出された走査位置及び光量を参照して領域ごとの総光量を計算し、各領域の総光量を該領域の面積で除算して照射密度を計算し、各領域の照射密度を用いてヒストグラムを作成する構成としてもよい。   The histogram forming means divides and defines the effective light receiving area of the light detecting means into a plurality of predetermined areas, calculates the total light quantity for each area with reference to the scanning position and the light quantity detected by the light detecting means, A configuration may be adopted in which the irradiation density is calculated by dividing the total light amount of the region by the area of the region, and a histogram is created using the irradiation density of each region.

本発明に係るキャリブレーション装置は、ユーザビリティの観点から、ヒストグラム又は走査誤差量の少なくとも1つを表示する表示手段を有した構成としてもよい。   The calibration apparatus according to the present invention may be configured to include a display unit that displays at least one of a histogram and a scanning error amount from the viewpoint of usability.

本発明に係るキャリブレーション装置は、走査誤差量に基づいて、被写体を走査した光の反射光の検出タイミングに応じて各検出信号に画素位置を割り当てるためのリマップデータの補正値を作成する補正値作成手段を有した構成としてもよい。この場合、走査型内視鏡システムは、補正値により補正されたリマップデータを用いてリマッピングを行い、走査誤差による歪みが軽減された画像を生成することができる。   The calibration device according to the present invention corrects the correction value of the remap data for assigning the pixel position to each detection signal according to the detection timing of the reflected light of the light that scanned the subject based on the scanning error amount. It is good also as a structure with a value preparation means. In this case, the scanning endoscope system can perform remapping using the remapping data corrected by the correction value, and can generate an image in which distortion due to the scanning error is reduced.

本発明に係るキャリブレーション装置は、走査装置と光検出手段との相対位置を調節する調節手段と、調節手段による調節量に応じて補正値を修正する補正値修正手段とを有した構成としてもよい。   The calibration device according to the present invention may include an adjustment unit that adjusts the relative position between the scanning device and the light detection unit, and a correction value correction unit that corrects a correction value according to an adjustment amount by the adjustment unit. Good.

本発明に係るキャリブレーション装置は、光検出手段による検出信号のSN比を向上させるため、光検出手段を外光から遮蔽する遮蔽筐体内に収容した構成としてもよい。   The calibration apparatus according to the present invention may be configured to be housed in a shielding housing that shields the light detection means from outside light in order to improve the SN ratio of the detection signal by the light detection means.

走査誤差量計算手段は、ヒストグラムとマスタヒストグラムのピークの出現位置差に基づいて、所定の基準位置に対する走査光の走査開始点の位置ずれ量を計算する構成としてもよい。又は、ヒストグラムとマスタヒストグラムの分布形状の近似度に基づいて走査光の走査軌跡の歪みを計算する構成としてもよい。   The scanning error amount calculation means may be configured to calculate the positional deviation amount of the scanning start point of the scanning light with respect to a predetermined reference position based on the difference between the appearance positions of the peaks of the histogram and the master histogram. Or it is good also as a structure which calculates the distortion of the scanning locus | trajectory of scanning light based on the approximation degree of the distribution shape of a histogram and a master histogram.

本発明に係るキャリブレーション装置は、ヒストグラム中、所定光量以上の領域に対応する走査範囲を画角内と規定し、所定光量未満の領域に対応する範囲を画角外と規定する構成としてもよい。   The calibration device according to the present invention may be configured such that, in the histogram, a scanning range corresponding to an area with a predetermined light amount or more is defined as within the angle of view, and a range corresponding to an area with less than the predetermined light amount is defined as outside the field angle. .

上記の課題を解決する本発明の一形態に係るキャリブレーション方法は、所定の走査範囲内で光を周期的に走査する走査装置による走査光の走査位置及び光量を所定の受光素子で検出する光検出ステップと、検出された走査位置及び光量に基づいて走査範囲内の走査光の光量分布をヒストグラム化するヒストグラム化ステップと、ヒストグラムを所定のマスタヒストグラムと比較する比較ステップと、比較結果に基づいて走査装置の製品固有の特性に起因する走査誤差量を計算する走査誤差量計算ステップとを有することを特徴とした方法である。   A calibration method according to an aspect of the present invention that solves the above problem is a light that detects a scanning position and a light amount of scanning light by a scanning device that periodically scans light within a predetermined scanning range with a predetermined light receiving element. Based on the detection step, a histogram forming step that forms a histogram of the light amount distribution of the scanning light within the scanning range based on the detected scanning position and light amount, a comparison step that compares the histogram with a predetermined master histogram, and a comparison result And a scanning error amount calculating step for calculating a scanning error amount due to a product-specific characteristic of the scanning device.

本発明によれば、走査型内視鏡システムの製品固有の特性が原因で発生する走査誤差量を簡易に計算することができるキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the calibration apparatus and the calibration method which can calculate easily the scanning error amount which arises due to the product intrinsic | native characteristic of a scanning endoscope system are provided.

本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the scanning confocal endoscope system of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムが有する共焦点光学ユニットの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the confocal optical unit which the scanning confocal endoscope system of embodiment of this invention has. 本発明の実施形態の校正治具の模式図である。It is a schematic diagram of the calibration jig | tool of embodiment of this invention. 製品固有特性を有さない理想的な走査型共焦点内視鏡システムを用いた場合のスポット形成位置、ヒストグラムデータ等を示す図である。It is a figure which shows the spot formation position, histogram data, etc. at the time of using the ideal scanning confocal endoscope system which does not have a product specific characteristic. 本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムのキャリブレーション中に行われる各処理を時系列に並べたフローチャート図である。It is the flowchart figure which arranged each process performed during the calibration of the scanning confocal endoscope system of embodiment of this invention in time series. 製品固有特性を含む場合のヒストグラムデータ例を示す図である。It is a figure which shows the example of histogram data in case a product specific characteristic is included. 製品固有特性を含む場合のヒストグラムデータ例を示す図である。It is a figure which shows the example of histogram data in case a product specific characteristic is included. 光ファイバをZ方向に繰り出した場合に採取されるヒストグラムデータ例を示す図である。It is a figure which shows the example of histogram data extract | collected when an optical fiber is drawn out to Z direction. カラー撮影対応の走査型内視鏡システムに適した校正治具の模式図である。It is a schematic diagram of a calibration jig suitable for a scanning endoscope system compatible with color imaging. 本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムのキャリブレーション中に行われる各処理を時系列に並べたフローチャート図である。It is the flowchart figure which arranged each process performed during the calibration of the scanning confocal endoscope system of embodiment of this invention in time series. 平坦なヒストグラムデータを示す図である。It is a figure which shows flat histogram data. 図10のフローチャートを説明するための補足図である。It is a supplementary figure for demonstrating the flowchart of FIG. 本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムのキャリブレーション中に行われる各処理を時系列に並べたフローチャート図である。It is the flowchart figure which arranged each process performed during the calibration of the scanning confocal endoscope system of embodiment of this invention in time series.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の走査型内視鏡システムについて説明する。   Hereinafter, a scanning endoscope system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の走査型内視鏡システムは、共焦点顕微鏡の原理を応用して設計された走査型共焦点内視鏡システムであり、高倍率かつ高解像度の被写体を観察するのに好適に構成されている。図1は、本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、走査型共焦点内視鏡システム1は、システム本体100、共焦点プローブ200、モニタ300を有している。走査型共焦点内視鏡システム1を用いた共焦点観察は、可撓性を有する管状の共焦点プローブ200の先端面を被写体に当て付けた状態で行う。   The scanning endoscope system of the present embodiment is a scanning confocal endoscope system designed by applying the principle of a confocal microscope, and is preferably configured to observe a subject with high magnification and high resolution. Has been. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a scanning confocal endoscope system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the scanning confocal endoscope system 1 includes a system main body 100, a confocal probe 200, and a monitor 300. The confocal observation using the scanning confocal endoscope system 1 is performed in a state where the distal end surface of the flexible tubular confocal probe 200 is applied to the subject.

システム本体100は、光源102、光分波合波器(フォトカップラ)104、ダンパ106、CPU108、CPUメモリ110、光ファイバ112、受光器114、映像信号処理回路116、画像メモリ118、映像信号出力回路120を有している。共焦点プローブ200は、光ファイバ202、共焦点光学ユニット204、サブCPU206、サブメモリ208、走査ドライバ210を有している。   The system body 100 includes a light source 102, an optical demultiplexer / multiplexer (photocoupler) 104, a damper 106, a CPU 108, a CPU memory 110, an optical fiber 112, a light receiver 114, a video signal processing circuit 116, an image memory 118, and a video signal output. A circuit 120 is included. The confocal probe 200 includes an optical fiber 202, a confocal optical unit 204, a sub CPU 206, a sub memory 208, and a scanning driver 210.

光源102は、CPU108の駆動制御に従い、患者の体腔内に投与された薬剤を励起する励起光を射出する。励起光は、光分波合波器104に入射する。光分波合波器104のポートの一つには、光コネクタ152が結合している。光分波合波器104の不要ポートには、光源102から射出された励起光を無反射終端するダンパ106が結合している。前者のポートに入射した励起光は、光コネクタ152を通過して共焦点プローブ200内に配置された光学系に入射する。   The light source 102 emits excitation light that excites the drug administered into the body cavity of the patient in accordance with the drive control of the CPU 108. The excitation light enters the optical demultiplexer / multiplexer 104. An optical connector 152 is coupled to one of the ports of the optical demultiplexer / multiplexer 104. The unnecessary port of the optical demultiplexer-multiplexer 104 is coupled to a damper 106 that terminates the excitation light emitted from the light source 102 without reflection. The excitation light incident on the former port passes through the optical connector 152 and enters the optical system arranged in the confocal probe 200.

光ファイバ202の基端は、光コネクタ152を通じて光分波合波器104と結合している。光ファイバ202の先端は、共焦点プローブ200の先端部に組み込まれた共焦点光学ユニット204内に収められている。光分波合波器104を射出した励起光は、光コネクタ152を通過して光ファイバ202の基端に入射後、光ファイバ202を伝送して光ファイバ202の先端から射出される。   The proximal end of the optical fiber 202 is coupled to the optical demultiplexer / multiplexer 104 through the optical connector 152. The tip of the optical fiber 202 is housed in a confocal optical unit 204 that is built into the tip of the confocal probe 200. The excitation light emitted from the optical demultiplexer-multiplexer 104 passes through the optical connector 152 and is incident on the proximal end of the optical fiber 202, then transmitted through the optical fiber 202 and emitted from the distal end of the optical fiber 202.

図2(a)は、共焦点光学ユニット204の構成を概略的に示す図である。以下、共焦点光学ユニット204を説明する便宜上、共焦点光学ユニット204の長手方向をZ方向と定義し、Z方向に直交しかつ互いに直交する二方向をX方向、Y方向と定義する。図2(a)に示されるように、共焦点光学ユニット204は、各種構成部品を収容する金属製の外筒204Aを有している。外筒204Aは、外筒204Aの内壁面形状に対応する外壁面形状を持つ内筒204Bを同軸(Z方向)にスライド自在に保持している。光ファイバ202の先端(以下、符号「202a」を付す。)は、外筒204A、内筒204Bの各基端面に形成された開口を通じて内筒204Bに収容支持されており、走査型共焦点内視鏡システム1の二次的な点光源として機能する。点光源である先端202aの位置は、CPU108による制御に従って周期的に変化する。   FIG. 2A is a diagram schematically showing the configuration of the confocal optical unit 204. Hereinafter, for convenience of describing the confocal optical unit 204, the longitudinal direction of the confocal optical unit 204 is defined as the Z direction, and two directions orthogonal to the Z direction and orthogonal to each other are defined as the X direction and the Y direction. As shown in FIG. 2A, the confocal optical unit 204 has a metal outer cylinder 204A that houses various components. The outer cylinder 204A holds an inner cylinder 204B having an outer wall surface shape corresponding to the inner wall surface shape of the outer cylinder 204A so as to be slidable coaxially (Z direction). The distal end of the optical fiber 202 (hereinafter referred to as “202a”) is housed and supported in the inner cylinder 204B through openings formed in the base end surfaces of the outer cylinder 204A and the inner cylinder 204B, and is located within the scanning confocal. It functions as a secondary point light source of the endoscope system 1. The position of the tip 202a, which is a point light source, periodically changes according to control by the CPU.

サブメモリ208は、共焦点プローブ200の識別情報や各種プロパティ等のプローブ情報を格納している。サブCPU206は、システム起動時にサブメモリ208からプローブ情報を読み出して、システム本体100と共焦点プローブ200とを電気的に接続する電気コネクタ154を介してCPU108に送信する。CPU108は、送信されたプローブ情報をCPUメモリ110に格納する。CPU108は、格納したプローブ情報を必要時に読み出して共焦点プローブ200の制御に必要な信号を生成して、サブCPU206に送信する。サブCPU206は、CPU108から送信された制御信号に従って走査ドライバ210に必要な設定値を指定する。   The sub memory 208 stores probe information such as identification information and various properties of the confocal probe 200. The sub CPU 206 reads probe information from the sub memory 208 when the system is activated, and transmits the probe information to the CPU 108 via the electrical connector 154 that electrically connects the system main body 100 and the confocal probe 200. The CPU 108 stores the transmitted probe information in the CPU memory 110. The CPU 108 reads the stored probe information when necessary, generates a signal necessary for controlling the confocal probe 200, and transmits the signal to the sub CPU 206. The sub CPU 206 designates a setting value necessary for the scan driver 210 in accordance with the control signal transmitted from the CPU 108.

走査ドライバ210は、指定された設定値に応じたドライブ信号を生成して、先端202a付近の光ファイバ202の外周面に接着固定された二軸アクチュエータ204Cを駆動制御する。図2(b)は、二軸アクチュエータ204Cの構成を概略的に示す図である。図2(b)に示されるように、二軸アクチュエータ204Cは、走査ドライバ210と接続された一対のX軸用電極(図中「X」、「X’」)及びY軸用電極(図中「Y」、「Y’」)を圧電体上に形成した圧電アクチュエータである。   The scanning driver 210 generates a drive signal corresponding to the designated set value, and drives and controls the biaxial actuator 204C that is bonded and fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber 202 near the tip 202a. FIG. 2B is a diagram schematically showing the configuration of the biaxial actuator 204C. As shown in FIG. 2B, the biaxial actuator 204C includes a pair of X-axis electrodes (“X” and “X ′” in the figure) and Y-axis electrodes (in the figure) connected to the scanning driver 210. “Y”, “Y ′”) are piezoelectric actuators formed on a piezoelectric body.

走査ドライバ210は、交流電圧Xを二軸アクチュエータ204CのX軸用電極間に印加して圧電体をX方向に共振させると共に、交流電圧Xと同一周波数であって位相が直交する交流電圧YをY軸用電極間に印加して圧電体をY方向に共振させる。交流電圧X、Yはそれぞれ、振幅が時間に比例して線形に増加して、時間(X)、(Y)をかけて実効値(X)、(Y)に達する電圧として定義される。光ファイバ202の先端202aは、二軸アクチュエータ204CによるX方向、Y方向への運動エネルギーが合成されることにより、X−Y平面に近似する面(以下、「XY近似面」と記す。)上において中心軸AXを中心に渦巻状のパターンを描くように回転する。先端202aの回転軌跡は、印加電圧に比例して大きくなり、実効値(X)、(Y)の交流電圧が印加された時点で最も大きい径を有する円の軌跡を描く。   The scanning driver 210 applies an AC voltage X between the X-axis electrodes of the biaxial actuator 204C to resonate the piezoelectric body in the X direction, and also applies an AC voltage Y having the same frequency as that of the AC voltage X and orthogonal in phase. Applied between the Y-axis electrodes, the piezoelectric body resonates in the Y direction. The AC voltages X and Y are respectively defined as voltages that increase linearly in proportion to time and reach effective values (X) and (Y) over time (X) and (Y). The tip 202a of the optical fiber 202 is on a surface that approximates the XY plane (hereinafter referred to as "XY approximate surface") by combining the kinetic energy in the X and Y directions by the biaxial actuator 204C. Rotate to draw a spiral pattern around the central axis AX. The rotation trajectory of the tip 202a increases in proportion to the applied voltage, and draws a circular trajectory having the largest diameter when the AC voltage having the effective values (X) and (Y) is applied.

励起光はパルス光(又は連続光)であり、二軸アクチュエータ204Cへの交流電圧の印加開始直後から印加停止までの期間中、光ファイバ202の先端202aから射出される。以下、説明の便宜上、この期間を「サンプリング期間」と記す。サンプリング期間が経過して二軸アクチュエータ204Cへの交流電圧の印加が停止すると、光ファイバ202の振動が減衰する。XY近似面上における先端202aの円運動は、光ファイバ202の振動の減衰に伴って収束し、所定時間後に中心軸AX上で停止する。以下、説明の便宜上、サンプリング期間が終了してから先端202aが中心軸AX上に停止するまでの期間(より正確には、中心軸AX上での停止を保証するため、停止までに要する計算上の時間より僅かに長い期間)を「制動期間」と記す。一フレームに対応する期間は、一つのサンプリング期間と一つの制動期間で構成される。制動期間を短縮するため、制動期間の初期段階に二軸アクチュエータ204Cに逆相電圧を印加して制動トルクを積極的に加えてもよい。   The excitation light is pulsed light (or continuous light), and is emitted from the tip 202a of the optical fiber 202 during the period from the start of application of the alternating voltage to the biaxial actuator 204C to the stop of application. Hereinafter, for convenience of explanation, this period is referred to as a “sampling period”. When the application of the AC voltage to the biaxial actuator 204C is stopped after the sampling period has elapsed, the vibration of the optical fiber 202 is attenuated. The circular motion of the tip 202a on the XY approximate plane converges as the vibration of the optical fiber 202 is attenuated, and stops on the central axis AX after a predetermined time. Hereinafter, for convenience of explanation, a period from the end of the sampling period until the tip 202a stops on the central axis AX (more precisely, in order to guarantee the stop on the central axis AX, calculation required to stop) The period of time slightly longer than the above time) is referred to as a “braking period”. The period corresponding to one frame is composed of one sampling period and one braking period. In order to shorten the braking period, the reverse torque may be applied to the biaxial actuator 204C in the initial stage of the braking period to positively apply the braking torque.

光ファイバ202の先端202aの前方には、対物光学系204Dが設置されている。対物光学系204Dは、複数枚の光学レンズで構成されており、図示省略されたレンズ枠を介して外筒204Aに保持されている。レンズ枠は、外筒204Aの内部において、内筒204Bと相対的に固定され支持されている。そのため、レンズ枠に保持された光学レンズ群は、外筒204Aの内部を内筒204Bと一体となってZ方向にスライドする。   An objective optical system 204D is installed in front of the tip 202a of the optical fiber 202. The objective optical system 204D is composed of a plurality of optical lenses, and is held by the outer cylinder 204A via a lens frame (not shown). The lens frame is fixed and supported relative to the inner cylinder 204B inside the outer cylinder 204A. Therefore, the optical lens group held by the lens frame slides in the Z direction integrally with the inner cylinder 204B inside the outer cylinder 204A.

内筒204Bの基端面と外筒204Aの内壁面との間には、圧縮コイルばね204E及び形状記憶合金204Fが取り付けられている。圧縮コイルばね204Eは、自然長からZ方向に初期的に圧縮狭持されている。形状記憶合金204Fは、Z方向に長尺な棒形状を持ち、常温下で外力が加わると変形して、一定温度以上に加熱されると形状記憶効果で所定の形状に復元する性質を有している。形状記憶合金204Fは、形状記憶効果による復元力が圧縮コイルばね204Eの復元力より大きくなるように設計されている。走査ドライバ210は、サブCPU206が指定した設定値に応じたドライブ信号を生成して、形状記憶合金204Fを通電し加熱して伸縮量を制御する。形状記憶合金204Fは、伸縮量に応じて内筒204Bを光ファイバ202ごとZ方向に進退させる。   A compression coil spring 204E and a shape memory alloy 204F are attached between the base end surface of the inner cylinder 204B and the inner wall surface of the outer cylinder 204A. The compression coil spring 204E is initially compressed and sandwiched in the Z direction from the natural length. The shape memory alloy 204F has a long bar shape in the Z direction, deforms when an external force is applied at room temperature, and has a property of restoring to a predetermined shape by a shape memory effect when heated to a certain temperature or higher. ing. The shape memory alloy 204F is designed such that the restoring force due to the shape memory effect is larger than the restoring force of the compression coil spring 204E. The scan driver 210 generates a drive signal corresponding to the set value designated by the sub CPU 206, and energizes and heats the shape memory alloy 204F to control the expansion / contraction amount. The shape memory alloy 204F advances and retracts the inner tube 204B in the Z direction together with the optical fiber 202 according to the amount of expansion and contraction.

光ファイバ202の先端202aを射出した励起光は、対物光学系204Dを透過して被写体の表面又は表層でスポットを形成する。スポット形成位置は、点光源である先端202aの進退に応じてZ方向に変位する。すなわち、共焦点光学ユニット204は、二軸アクチュエータ204Cによる先端202aのXY近似面上の周期的な円運動とZ方向の進退を併せることで、被写体を三次元走査する。   The excitation light emitted from the tip 202a of the optical fiber 202 passes through the objective optical system 204D and forms a spot on the surface or surface layer of the subject. The spot forming position is displaced in the Z direction in accordance with the advance / retreat of the tip 202a which is a point light source. That is, the confocal optical unit 204 scans the subject three-dimensionally by combining the periodic circular motion of the tip 202a on the XY approximate plane by the biaxial actuator 204C and the advance and retreat in the Z direction.

光ファイバ202の先端202aは、対物光学系204Dの前側焦点位置に配置されているため、共焦点ピンホールとして機能する。先端202aには、励起光により励起された被写体の散乱成分(蛍光)のうち先端202aと光学的に共役な集光点からの蛍光のみが入射する。蛍光は、光ファイバ202を伝送後、光コネクタ152を通過して光分波合波器104に入射する。光分波合波器104は、入射した蛍光を光源102から射出される励起光と分離して光ファイバ112に導く。蛍光は、光ファイバ112を伝送して受光器114で検出される。受光器114は、微弱な光を低ノイズで検出するため、例えば光電子増倍管等の高感度光検出器としてもよい。   Since the tip 202a of the optical fiber 202 is disposed at the front focal position of the objective optical system 204D, it functions as a confocal pinhole. Of the scattering component (fluorescence) of the subject excited by the excitation light, only the fluorescence from the condensing point optically conjugate with the tip 202a is incident on the tip 202a. The fluorescence is transmitted through the optical fiber 202, passes through the optical connector 152, and enters the optical demultiplexer / multiplexer 104. The optical demultiplexer / multiplexer 104 separates the incident fluorescence from the excitation light emitted from the light source 102 and guides it to the optical fiber 112. The fluorescence is transmitted through the optical fiber 112 and detected by the light receiver 114. The light receiver 114 may be a high-sensitivity photodetector such as a photomultiplier tube in order to detect weak light with low noise.

検出信号は、映像信号処理回路116に入力する。映像信号処理回路116は、CPU108の制御下で動作して、検出信号を一定のレートでサンプルホールド及びAD変換してデジタル検出信号を得る。ここで、サンプリング期間中の光ファイバ202の先端202aの位置(軌跡)が決まると、当該位置に対応する観察領域(走査領域)中のスポット形成位置、当該スポット形成位置からの戻り光を検出してデジタル検出信号を得る信号取得タイミングがほぼ一義的に決まる。CPUメモリ110には、決定された信号取得タイミングと画素位置(画素アドレス)とを関連付けたリマップテーブルが格納されている。なお、戻り光を検出するタイミングと信号取得タイミングは実質的に同じである。   The detection signal is input to the video signal processing circuit 116. The video signal processing circuit 116 operates under the control of the CPU 108 to obtain a digital detection signal by sample-holding and AD converting the detection signal at a constant rate. Here, when the position (trajectory) of the tip 202a of the optical fiber 202 during the sampling period is determined, the spot forming position in the observation region (scanning region) corresponding to the position and the return light from the spot forming position are detected. Thus, the signal acquisition timing for obtaining the digital detection signal is almost uniquely determined. The CPU memory 110 stores a remapping table that associates the determined signal acquisition timing with the pixel position (pixel address). Note that the timing for detecting the return light and the signal acquisition timing are substantially the same.

ところで、走査型共焦点内視鏡システム1には、製品個体差に依存する固有の特性(以下、「製品固有特性」と記す。)が含まれている。この種の製品固有特性には、例えば光ファイバ202の共振周波数、振幅、中心軸AXに対する傾き、二軸アクチュエータ204Cへの印加電圧値、印加電圧の位相差等が挙げられる。走査軌跡は、製品固有特性を主原因としてスポット形成位置がばらつくため、理想的な軌跡に対してずれる。一律に決められたリマップデータでは、スポット形成位置のばらつきによる画素配置誤差が残存するため、生成画像が製品固有特性に依存して歪む。本実施形態では、ヒストグラムデータ(後述)を基に製品固有特性を推定することができる。生成画像の歪みを抑制するため、ヒストグラムデータを用いてリマップデータの補正値が計算されて、CPUメモリ110又はサブメモリ208に記憶されている。   By the way, the scanning confocal endoscope system 1 includes unique characteristics (hereinafter referred to as “product unique characteristics”) that depend on individual product differences. Such product-specific characteristics include, for example, the resonance frequency and amplitude of the optical fiber 202, the inclination with respect to the central axis AX, the applied voltage value to the biaxial actuator 204C, the phase difference of the applied voltage, and the like. The scanning trajectory deviates from the ideal trajectory because the spot formation position varies mainly due to the product-specific characteristics. With uniformly determined remapping data, pixel placement errors due to variations in spot formation positions remain, and the generated image is distorted depending on the product-specific characteristics. In the present embodiment, product-specific characteristics can be estimated based on histogram data (described later). In order to suppress the distortion of the generated image, the correction value of the remap data is calculated using the histogram data and stored in the CPU memory 110 or the sub memory 208.

映像信号処理回路116は、補正値により補正されたリマップデータを参照して、各デジタル検出信号により表現される点像の画素アドレスへの割り当てを信号取得タイミングに応じて行う。以下、説明の便宜上、上記の割り当て作業をリマッピングと記す。映像信号処理回路116は、リマッピング結果に従って、各点像の空間的配列によって構成される画像の信号を画像メモリ118にフレーム単位でバッファリングする。バッファリングされた信号は、所定のタイミングで画像メモリ118から映像信号出力回路120に掃き出されて、NTSC(National Television System Committee)やPAL(Phase Alternating Line)等の所定の規格に準拠した映像信号に変換されてモニタ300に出力される。モニタ300の表示画面には、高倍率かつ高解像度の被写体の三次元共焦点画像が表示される。   The video signal processing circuit 116 refers to the remap data corrected by the correction value, and assigns the point image represented by each digital detection signal to the pixel address according to the signal acquisition timing. Hereinafter, for convenience of explanation, the above assignment work is referred to as remapping. The video signal processing circuit 116 buffers an image signal constituted by a spatial arrangement of each point image in the image memory 118 according to the remapping result in a frame unit. The buffered signal is swept from the image memory 118 to the video signal output circuit 120 at a predetermined timing, and the video signal conforms to a predetermined standard such as NTSC (National Television System Committee) or PAL (Phase Alternating Line). To be output to the monitor 300. On the display screen of the monitor 300, a three-dimensional confocal image of a subject with high magnification and high resolution is displayed.

図3は、本実施形態のキャリブレーション時に使用される校正治具400の模式図である。キャリブレーションでは、一律に決められたリマップデータを補正するための補正値が作成される(一律に決められたリマップデータが存在しない場合は、リマップデータそのものが作成されることになる)。   FIG. 3 is a schematic diagram of a calibration jig 400 used during calibration according to the present embodiment. In calibration, a correction value for correcting uniformly determined remapping data is created (if there is no uniformly determined remapping data, the remapping data itself is created). .

校正治具400は、システム本体100と別個独立した構成であるが、システム本体100に組み込まれた一部の構成としてもよい。図3に示されるように、校正治具400は、ケース402を有している。ケース402には、PSD(Position Sensitive Detector)404、パワー調節用レンズユニット406、支持板410が収容されている。PSD404は、受光面がXY平面上に位置(言い換えるとZ方向と直交)するように配置されている。パワー調節用レンズユニット406は、光軸がZ方向に向くように配置されている。パワー調節用レンズユニット406の位置は、XY調整具408(例えば一般的なXYステージ)を操作することでX方向又はY方向に微調節することができる。ケース402の一端面の中央には、差込口412が形成されている。   The calibration jig 400 is configured independently of the system main body 100, but may be part of the configuration incorporated in the system main body 100. As shown in FIG. 3, the calibration jig 400 has a case 402. The case 402 accommodates a PSD (Position Sensitive Detector) 404, a power adjustment lens unit 406, and a support plate 410. The PSD 404 is arranged such that the light receiving surface is positioned on the XY plane (in other words, orthogonal to the Z direction). The power adjustment lens unit 406 is disposed so that the optical axis is in the Z direction. The position of the power adjustment lens unit 406 can be finely adjusted in the X direction or the Y direction by operating an XY adjustment tool 408 (for example, a general XY stage). An insertion port 412 is formed at the center of one end surface of the case 402.

キャリブレーションを行うにあたり、共焦点光学ユニット204が差込口412に差し込まれる。共焦点光学ユニット204は、支持板410に支持されて中心軸AXの向きがZ方向に決まる。中心軸AX、パワー調節用レンズユニット406の光軸、PSD404の有効受光領域の中心は、ほぼ同軸上に配置される。ケース402内は、外光が入らず遮光状態にある。そのため、PSD404は、共焦点光学ユニット204からのスポット光を高いSN比で検出する。PSD404の出力は、キャリブレーション回路414に入力する。   In performing the calibration, the confocal optical unit 204 is inserted into the insertion port 412. The confocal optical unit 204 is supported by the support plate 410 and the direction of the central axis AX is determined in the Z direction. The central axis AX, the optical axis of the power adjusting lens unit 406, and the center of the effective light receiving area of the PSD 404 are arranged substantially coaxially. The case 402 is in a light-shielded state with no external light entering. Therefore, the PSD 404 detects the spot light from the confocal optical unit 204 with a high S / N ratio. The output of the PSD 404 is input to the calibration circuit 414.

共焦点光学ユニット204が形成するスポット光のサイズは極小である。そのため、PSD404の分解能では正確な検出ができない虞がある。パワー調節用レンズユニット406は、PSD404によるスポット検出が正確に行われるようにスポット光を拡大する。   The size of the spot light formed by the confocal optical unit 204 is extremely small. For this reason, accurate detection may not be possible with the resolution of the PSD 404. The power adjustment lens unit 406 expands the spot light so that spot detection by the PSD 404 is accurately performed.

図4(a)は、PSD404の有効受光領域、製品固有特性を有さない理想的な走査型共焦点内視鏡システム1を用いた場合のスポット形成位置、画素位置の各関係を説明するための図である。図4(a)では、説明の便宜上、PSD404の有効受光領域が画素配置に対応して格子状に区切られている。また、有効受光領域の中央部を領域Aと定義し、領域Aの図中右側の周辺部に向かう各領域を順に領域B、C、D、E・・・と定義し、領域Aの図中左側の周辺部に向かう各領域を順に領域B’、C’、D’、E’・・・と定義している。領域は、一画素単位で区切られてもよく、複数画素単位で区切られてもよい。   FIG. 4A illustrates the relationship between the effective light receiving area of the PSD 404, the spot formation position and the pixel position when the ideal scanning confocal endoscope system 1 having no product-specific characteristics is used. FIG. In FIG. 4A, for the sake of convenience of explanation, the effective light receiving area of the PSD 404 is divided into a lattice shape corresponding to the pixel arrangement. Further, the central portion of the effective light receiving region is defined as a region A, and the regions toward the peripheral portion on the right side of the region A are defined as regions B, C, D, E,. Each region toward the peripheral portion on the left side is defined as regions B ′, C ′, D ′, E ′,. The region may be divided in units of one pixel or may be divided in units of a plurality of pixels.

キャリブレーション回路414は、PSD404により検出された有効受光領域中の各スポット形成位置及び各スポット光量を用いて領域A〜E・・・、B’〜E’・・・ごとのスポット光の総量を計算する。各領域の総光量は、励起光がパルス光である場合、[当該領域への照射回数×1スポット光の光量]で求められる。励起光が連続光である場合は、[当該領域への照射時間×単位時間あたりのスポット光量]で求められる。キャリブレーション回路414は、各領域の総光量を領域面積で除算して領域ごとの照射密度(単位面積当たりの照射エネルギー)を計算する。図4(b)は、各領域A〜E・・・、B’〜E’・・・の照射密度(別の表現によれば、各領域の単位面積あたりの光量分布)をヒストグラム化したヒストグラムデータである。   The calibration circuit 414 calculates the total amount of spot light for each of the areas A to E, B ′ to E ′,... Using each spot formation position and each spot light quantity in the effective light receiving area detected by the PSD 404. calculate. When the excitation light is pulsed light, the total light amount in each region is obtained by [number of times of irradiation to the region × light amount of spot light]. When the excitation light is continuous light, it is obtained by [irradiation time to the area × spot light quantity per unit time]. The calibration circuit 414 calculates the irradiation density (irradiation energy per unit area) for each region by dividing the total light amount of each region by the region area. FIG. 4B shows a histogram in which the irradiation density (in other words, the light amount distribution per unit area of each region) of each region A to E..., B ′ to E ′. It is data.

スパイラルスキャン方式において、各スパイラル(一回転の走査)中には一定数のパルス光が照射される。パルス光の照射間隔は、全走査期間中一定である。光ファイバ202は共振運動のため各スパイラルの周期は同じであるが、一スパイラル長は走査中心(言い換えると、画像の中心に近い画素)ほど短い。そのため、走査中心ほど照射密度が高い。よって、図4(a)に示される理想的な走査が行われた場合、ヒストグラムは、図4(b)に示されるように、走査の中央領域として定義された領域Aにピークを持つと共に領域Aを挟んで左右対称性を有したものになる。キャリブレーション回路414は、図4(b)に示されるヒストグラムデータをマスタヒストグラムとして記憶している。図4及び以降の各ヒストグラム図において、PSD404の有効受光領域の中心に対応する分布ポイントに一点鎖線Oを引く。   In the spiral scan method, a certain number of pulsed light beams are irradiated during each spiral (one rotation scan). The irradiation interval of the pulsed light is constant during the entire scanning period. Since the optical fiber 202 has a resonance motion, the period of each spiral is the same, but one spiral length is shorter as the scanning center (in other words, the pixel closer to the center of the image). Therefore, the irradiation density is higher at the scanning center. Therefore, when the ideal scan shown in FIG. 4A is performed, the histogram has a peak in the region A defined as the central region of the scan and the region as shown in FIG. 4B. It has a left-right symmetry across A. The calibration circuit 414 stores the histogram data shown in FIG. 4B as a master histogram. In FIG. 4 and the subsequent histogram diagrams, a one-dot chain line O is drawn at a distribution point corresponding to the center of the effective light receiving area of the PSD 404.

図5は、キャリブレーション中に行われる各処理を時系列に並べたフローチャート図である。説明の便宜上、本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「S」と省略して記す。   FIG. 5 is a flowchart in which the processes performed during calibration are arranged in time series. For convenience of explanation, the processing step is abbreviated as “S” in the description and drawings in this specification.

二軸アクチュエータ204Cへの電圧印加がないときの初期的なスポット形成位置(以下、「基準スポット形成位置」と記す。)は、中心軸AXに対する光ファイバ202の中心軸のずれ(位置ずれ又は角度ずれ)等のため、PSD404の有効受光領域の中心から外れる場合がある。しかし、PSD404の有効受光領域を最大限に利用するためには、基準スポット形成位置を有効受光領域の中心に位置させるのが望ましい。また、基準スポット形成位置のずれが大きい場合はキャリブレーションに支障をきたす虞がある。この場合、位置修正は必須である。   The initial spot formation position (hereinafter referred to as “reference spot formation position”) when no voltage is applied to the biaxial actuator 204C is a deviation (position deviation or angle) of the central axis of the optical fiber 202 with respect to the central axis AX. Or the like) may be off the center of the effective light receiving area of the PSD 404. However, in order to make maximum use of the effective light receiving area of the PSD 404, it is desirable to position the reference spot formation position at the center of the effective light receiving area. Further, when the deviation of the reference spot forming position is large, there is a possibility that the calibration may be hindered. In this case, position correction is essential.

そこで、図5に示されるように、S1の処理では、キャリブレーションのセットアップが行われる。具体的には、作業者は、モニタ300の表示画面に表示されるGUI(Graphical User Interface)に従いXY調整具408を操作して、パワー調節用レンズユニット406のXY位置を微調節する。微調節は、二軸アクチュエータ204Cへの電圧非印加時のスポット光の検出位置が基準スポット形成位置に大凡合うまで行われる。キャリブレーション回路414は、パワー調節用レンズユニット406の調節量から所定の修正値を計算して一時的に保持する。   Therefore, as shown in FIG. 5, calibration setup is performed in the process of S <b> 1. Specifically, the operator finely adjusts the XY position of the power adjustment lens unit 406 by operating the XY adjustment tool 408 in accordance with a GUI (Graphical User Interface) displayed on the display screen of the monitor 300. The fine adjustment is performed until the detection position of the spot light when no voltage is applied to the biaxial actuator 204C roughly matches the reference spot formation position. The calibration circuit 414 calculates a predetermined correction value from the adjustment amount of the power adjustment lens unit 406 and temporarily holds it.

作業者は、キャリブレーションのセットアップ後、走査型共焦点内視鏡システム1を動作させてPSD404上の走査を行わせる。S2の処理では、検出されたスポット光がPSD404からキャリブレーション回路414に出力される。S3の処理では、PSD404の出力を基にPSD404の有効受光領域中の各スポット形成位置及び各スポット光量が計算される。S4の処理では、計算された各スポット形成位置及び各スポット光量を用いて領域A〜E・・・、B’〜E’・・・ごとのスポット光の総量が計算され、各領域の総光量を領域面積で除算して領域ごとの照射密度が求められる。次いで、各領域の照射密度をヒストグラム化したヒストグラムデータが作成され、モニタ300の表示画面に表示される。   After the calibration is set up, the operator operates the scanning confocal endoscope system 1 to perform scanning on the PSD 404. In the process of S2, the detected spot light is output from the PSD 404 to the calibration circuit 414. In the process of S3, each spot formation position and each spot light amount in the effective light receiving area of the PSD 404 are calculated based on the output of the PSD 404. In the process of S4, the total amount of spot light for each of the areas A to E, B ′ to E ′,... Is calculated using each calculated spot formation position and each spot light quantity, and the total light quantity of each area is calculated. Is divided by the area of the area to obtain the irradiation density for each area. Next, histogram data in which the irradiation density of each region is histogrammed is created and displayed on the display screen of the monitor 300.

S5の処理では、S4の処理で作成されたヒストグラムデータとマスタヒストグラムとの比較が行われる。S6の処理では、比較結果に基づいてヒストグラムエラー量Eが計算される。本実施形態においてヒストグラムエラー量Eは、基準スポット形成位置のずれ量E1と走査軌跡の真円度E2から定義される。基準スポット形成位置のずれ量E1は、上述した通り、PSD404の有効受光領域の中心に対する基準スポット形成位置のずれ量として定義される。真円度E2は、走査軌跡と理想軌跡(図4(a)参照)との形状面での相関を表す値として定義される。すなわち、真円度E2は、ヒストグラムデータとマスタヒストグラムの分布形状が近似するほど(又は走査軌跡が理想軌跡(真円)に近いほど)高い。なお、別の実施形態では、ヒストグラムエラー量Eを他の要素で定義してもよい。   In the process of S5, the histogram data created in the process of S4 is compared with the master histogram. In the process of S6, a histogram error amount E is calculated based on the comparison result. In the present embodiment, the histogram error amount E is defined from the reference spot forming position shift amount E1 and the roundness E2 of the scanning locus. The deviation amount E1 of the reference spot formation position is defined as the deviation amount of the reference spot formation position with respect to the center of the effective light receiving area of the PSD 404 as described above. The roundness E2 is defined as a value representing the correlation between the scanning locus and the ideal locus (see FIG. 4A) on the shape surface. That is, the roundness E2 is higher as the distribution shapes of the histogram data and the master histogram are approximated (or the scanning locus is closer to the ideal locus (round circle)). In another embodiment, the histogram error amount E may be defined by other elements.

例えば図6(a)に示されるように、基準スポット形成位置がPSD404の有効受光領域の中心から外れており、走査軌跡自体に歪みが無い(ほぼ真円)場合を考える。この場合、ヒストグラムデータは、図6(b)に示されるように、マスタヒストグラムに対して基準スポット形成位置のずれ量に応じた量シフトした分布をとる。すなわち、当該シフト量は、ずれ量E1と一定の関係を有している。ヒストグラムエラー量Eは、走査軌跡自体に歪みが無いため、ずれ量E1と等価である。   For example, as shown in FIG. 6A, consider a case where the reference spot formation position is off the center of the effective light receiving area of the PSD 404 and the scanning locus itself is not distorted (substantially a perfect circle). In this case, as shown in FIG. 6B, the histogram data has a distribution shifted from the master histogram by an amount corresponding to the shift amount of the reference spot formation position. That is, the shift amount has a certain relationship with the shift amount E1. The histogram error amount E is equivalent to the shift amount E1 because the scanning locus itself is not distorted.

S7の処理では、ずれ量E1に所定の関数が適用されてリマップデータの補正値が計算される。次いで、パワー調節用レンズユニット406の調節量に応じた修正値を用いて補正値が修正される。S8の処理では、修正後の確定した補正値が共焦点プローブ200の識別情報と関連付けてCPUメモリ110又はサブメモリ208に記憶される。ヒストグラムエラー量Eは、ユーザビリティの観点から、ヒストグラムデータと共にモニタ300の表示画面に表示させてもよい。   In the process of S7, a predetermined function is applied to the deviation amount E1, and the correction value of the remapping data is calculated. Next, the correction value is corrected using the correction value corresponding to the adjustment amount of the power adjustment lens unit 406. In the process of S8, the corrected correction value after correction is stored in the CPU memory 110 or the sub memory 208 in association with the identification information of the confocal probe 200. The histogram error amount E may be displayed on the display screen of the monitor 300 together with the histogram data from the viewpoint of usability.

例えば図7(a)に示されるように、基準スポット形成位置がPSD404の有効受光領域の中心から外れると共に走査軌跡が楕円に歪む場合を考える。この場合、ヒストグラムデータは、図7(b)に示されるように、マスタヒストグラムに対して基準スポット形成位置のずれ量に応じた量シフトした分布をとる。また、ピークを境とした左右対称性が走査軌跡の歪みに応じて崩れている。すなわち、ヒストグラムデータの左右対称性は、真円度E2と一定の関係を有している。図7の例では、ヒストグラムエラー量Eは、ずれ量E1と真円度E2で規定される。S7の処理では、ずれ量E1及び真円度E2に所定の関数が適用されてリマップデータの補正値が計算・修正される。S8の処理では、修正後の確定した補正値が共焦点プローブ200の識別情報と関連付けてCPUメモリ110又はサブメモリ208に記憶される。   For example, as shown in FIG. 7A, consider a case where the reference spot formation position deviates from the center of the effective light receiving area of the PSD 404 and the scanning locus is distorted into an ellipse. In this case, as shown in FIG. 7B, the histogram data has a distribution shifted from the master histogram by an amount corresponding to the amount of deviation of the reference spot formation position. Further, the symmetry with respect to the peak is broken according to the distortion of the scanning locus. That is, the left-right symmetry of the histogram data has a certain relationship with the roundness E2. In the example of FIG. 7, the histogram error amount E is defined by the shift amount E1 and the roundness E2. In the process of S7, a predetermined function is applied to the deviation amount E1 and the roundness E2, and the correction value of the remap data is calculated and corrected. In the process of S8, the corrected correction value after correction is stored in the CPU memory 110 or the sub memory 208 in association with the identification information of the confocal probe 200.

本実施形態によれば、ヒストグラムデータを利用して複合的な製品固有特性を校正治具400単独で簡易に測定することができ、リマップデータの補正値が容易に求められる。   According to the present embodiment, complex product unique characteristics can be easily measured by using the calibration jig 400 alone using the histogram data, and the correction value of the remapping data can be easily obtained.

ここで、走査軌跡は、光ファイバ202のZ方向位置に応じて変化する。このような走査軌跡の変化も製品固有特性に依存して製品ごとに異なる。例えば図4の例に対して光ファイバ202をZ方向に所定量繰り出した場合を考える。この場合、スポット形成位置は、図8(a)に示されるように、走査領域中心により一層集中する。そのため、ヒストグラムデータは、図8(b)に示されるように、走査領域中心ほどより一層高く、走査領域周辺ほどより一層低い分布をとる。このように、校正治具400を用いて、Z方向位置ごとのヒストグラムデータを採取することができる。採取した各ヒストグラムデータを用いて、例えばZ方向位置ごとのリマップデータの補正値が求められる。Z方向位置ごとに適切な補正値を適用することができるため、リマップデータが精度良く補正されて画質が向上する。   Here, the scanning locus changes in accordance with the position of the optical fiber 202 in the Z direction. Such a change in the scanning trajectory also varies from product to product depending on the product-specific characteristics. For example, consider a case where a predetermined amount of the optical fiber 202 is extended in the Z direction with respect to the example of FIG. In this case, the spot formation positions are more concentrated at the center of the scanning region as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 8B, the histogram data has a distribution that is higher at the center of the scanning region and lower at the periphery of the scanning region. Thus, using the calibration jig 400, it is possible to collect histogram data for each position in the Z direction. For example, a correction value of remapping data for each position in the Z direction is obtained using each collected histogram data. Since an appropriate correction value can be applied for each position in the Z direction, the remap data is corrected with high accuracy and the image quality is improved.

走査領域の周辺ほど戻り光が微弱であるため、画像形成に寄与しない虞がある。そこで、ヒストグラムデータを利用してFOV(Field of View、画角)を計算する。具体的には、ヒストグラムデータ中、所定の閾値S(図8(b)参照)以上の値を持つ分布に対応するスポット形成位置を画角内と規定する。閾値S未満の分布に対応するスポット形成位置は、光量不足のため画像形成に寄与しないことから画角外と規定される。一例として、ヒストグラムの半値幅内に含まれる分布に対応するスポット形成位置が画角内と規定される。このように、ヒストグラムデータを利用することにより、製品固有特性に依存してばらつく画角を簡易に計算することができる。なお、ユーザビリティの観点から、ヒストグラムデータ中、所定の閾値S以上の分布のみをモニタ300の表示画面に表示させてもよい。   Since the return light is weaker toward the periphery of the scanning region, it may not contribute to image formation. Therefore, FOV (Field of View) is calculated using the histogram data. Specifically, in the histogram data, a spot formation position corresponding to a distribution having a value equal to or greater than a predetermined threshold S (see FIG. 8B) is defined as within the angle of view. A spot formation position corresponding to a distribution less than the threshold value S is defined as out of the field angle because it does not contribute to image formation due to insufficient light quantity. As an example, the spot formation position corresponding to the distribution included in the half width of the histogram is defined as the angle of view. Thus, by using the histogram data, it is possible to easily calculate the angle of view that varies depending on the product-specific characteristics. Note that, from the viewpoint of usability, only the distribution having a predetermined threshold value S or higher in the histogram data may be displayed on the display screen of the monitor 300.

光源102の出力を上げるほど閾値S以上の分布が走査領域の周辺に広がる。光源102の出力を上げながらヒストグラムデータの再計算を繰り返すことにより、所望の画角を得るために必要な光源102の出力が簡易に求められる。   As the output of the light source 102 is increased, a distribution greater than or equal to the threshold S spreads around the scanning region. By repeating the recalculation of the histogram data while increasing the output of the light source 102, the output of the light source 102 necessary for obtaining a desired angle of view can be easily obtained.

ところで、スパイラルスキャン方式においては走査領域中心ほど照射密度が高いため、蛍光体の分解がより速く進行して褪色が起こる。結果、観察主体が位置する観察領域中央部で画像が暗くなる不具合が生じる。蛍光の褪色を抑えるため、例えば励起光の強度を低下させる等の措置が考えられる。しかし、励起光の強度を抑えると、特に観察領域周辺部で検出光量不足によりノイズが際立つ。そのため、医師による病変部の発見や病変部に対する的確な判断等に支障をきたす虞がある。そこで、本実施形態においては、キャリブレーション用に作成したヒストグラムデータを利用して、蛍光の褪色を抑えるのに有効な光量制御データの作成も行う。光量制御データの作成は、走査軌跡のキャリブレーションと一連の作業で行うことができる。   By the way, in the spiral scan method, since the irradiation density is higher toward the center of the scanning region, the decomposition of the phosphor progresses more rapidly and fading occurs. As a result, there is a problem that the image becomes dark at the center of the observation area where the observation subject is located. In order to suppress the fading of fluorescence, for example, measures such as reducing the intensity of excitation light can be considered. However, when the intensity of the excitation light is suppressed, noise is particularly noticeable due to a lack of detected light quantity particularly in the periphery of the observation region. For this reason, there is a possibility that it may hinder the discovery of a lesioned part by a doctor or accurate determination of the lesioned part. Therefore, in the present embodiment, light amount control data effective for suppressing fluorescence fading is also created using histogram data created for calibration. The light quantity control data can be created by calibration of the scanning trajectory and a series of operations.

図10は、キャリブレーション中に行われる各処理を時系列に並べたフローチャート図である。図10に示されるように、最初に、図5のフローチャートと同様のS1〜S4の処理が行われる。S4の処理では、例えば図4(b)に示されるヒストグラムデータが作成される。S15の処理では、S4の処理で平坦なヒストグラムデータが作成されたか否かが判定される。図11は、平坦なヒストグラムデータを示す。図11に示されるように、平坦なヒストグラムデータとは、各領域の照射密度が均一なデータをいう。   FIG. 10 is a flowchart in which the processes performed during calibration are arranged in time series. As shown in FIG. 10, first, the processes of S1 to S4 similar to those in the flowchart of FIG. 5 are performed. In the process of S4, for example, histogram data shown in FIG. 4B is created. In the process of S15, it is determined whether or not flat histogram data has been created in the process of S4. FIG. 11 shows flat histogram data. As shown in FIG. 11, flat histogram data refers to data with uniform irradiation density in each region.

ヒストグラムデータが平坦でない場合(S15:NO)、照射密度が特定箇所で高いため、蛍光の褪色が進行しやすい。S16の処理では、ヒストグラムデータを平坦にするため、サンプリング期間中の光源102の出力を調節する。S2〜S4、S15、S16の処理は、平坦なヒストグラムデータが得られるまで繰り返し行われる。   When the histogram data is not flat (S15: NO), since the irradiation density is high at a specific location, the fading of fluorescence tends to proceed. In the process of S16, the output of the light source 102 during the sampling period is adjusted in order to flatten the histogram data. The processes of S2 to S4, S15, and S16 are repeatedly performed until flat histogram data is obtained.

具体的には、キャリブレーション回路414は、光源102の出力とPSD404で検出されるスポット光量との相関関係を関数として保持している。照射密度が高い領域に対応する走査期間(図4(b)の例では走査領域の中心付近を走査する期間)中は、照射密度が所定の基準値まで低下するように光源102を変調する(デューティ比を下げる)。照射密度が低い領域に対応する走査期間(図4(b)の例では走査領域の周辺付近を走査する期間)中は、照射密度が所定の基準値まで増加するように光源102の出力を変調する(デューティ比を上げる)。図4(b)の例において励起光が連続光の場合は、サンプリング期間開始直後から終了にかけて光源102の出力が時間に比例して線形に増加するように制御される。但し、製品固有特性に応じて出力が非線形に変化するように制御される場合もある。所定の基準値は、例えばキャリブレーションを開始して最初に作成されたヒストグラムデータのピーク値の半値幅に設定される。又は、蛍光の褪色を抑えつつ画像形成に必要な反射光量を確保するに足る値に設定される。   Specifically, the calibration circuit 414 holds the correlation between the output of the light source 102 and the amount of spot light detected by the PSD 404 as a function. During the scanning period corresponding to the area with high irradiation density (in the example of FIG. 4B, the period near the center of the scanning area), the light source 102 is modulated so that the irradiation density decreases to a predetermined reference value ( Reduce the duty ratio). During the scanning period corresponding to the area where the irradiation density is low (in the example of FIG. 4B, the period near the periphery of the scanning area), the output of the light source 102 is modulated so that the irradiation density increases to a predetermined reference value. Yes (increase the duty ratio). In the example of FIG. 4B, when the excitation light is continuous light, the output of the light source 102 is controlled to increase linearly in proportion to the time immediately after the sampling period starts and ends. However, the output may be controlled to change nonlinearly according to the product-specific characteristics. The predetermined reference value is set to, for example, the half-value width of the peak value of the histogram data created first after starting calibration. Alternatively, it is set to a value sufficient to secure the amount of reflected light necessary for image formation while suppressing the fading of fluorescence.

ヒストグラムデータが平坦になると(S15:YES)、S16の処理を経て作成された光源102の制御データがCPUメモリ110又はサブメモリ208に記憶される(S17)。実用時においては、当該制御データを用いて光源102の制御が行われる。走査領域中に照射密度が過度に高い箇所が無くなる。   When the histogram data becomes flat (S15: YES), the control data of the light source 102 created through the process of S16 is stored in the CPU memory 110 or the sub memory 208 (S17). In practical use, the light source 102 is controlled using the control data. There are no places where the irradiation density is excessively high in the scanning region.

本実施形態によれば、走査領域中央部においては、蛍光体が吸収するエネルギーが減少する。蛍光体の分解の進行が遅れるため、蛍光の褪色が抑えられる。走査領域周辺部では微弱な戻り光が増加するため、SN比が改善する。   According to this embodiment, the energy absorbed by the phosphor is reduced at the center of the scanning region. Since the progress of decomposition of the phosphor is delayed, the fading of fluorescence can be suppressed. Since weak return light increases in the periphery of the scanning region, the S / N ratio is improved.

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば図4(a)で例示的に定義した領域には種々の形態(領域の大きさ、形状等)が想定される。キャリブレーションの精度は、例えば領域をより細かく定義するほど向上する。   The above is the description of the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, various forms (area size, shape, etc.) are assumed for the areas defined in FIG. The accuracy of calibration improves as the area is defined more finely, for example.

本発明に係る走査型内視鏡システムは、走査型共焦点内視鏡システムに限らず、特許文献1に例示されるカラー画像撮影に対応した走査型内視鏡システムにも適用することができる。図9は、カラー撮影対応の走査型内視鏡システムのキャリブレーション時に使用される校正治具400の概略構成を示す図である。校正治具400の構成例は、図9(a)、(b)に一例ずつ示されている。   The scanning endoscope system according to the present invention can be applied not only to a scanning confocal endoscope system but also to a scanning endoscope system corresponding to color image shooting exemplified in Patent Document 1. . FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a calibration jig 400 used at the time of calibration of a scanning endoscope system compatible with color photographing. An example of the configuration of the calibration jig 400 is shown in FIGS. 9A and 9B one by one.

カラー撮影対応の走査型内視鏡システムにおいては、スポット径が走査型共焦点内視鏡システムほど小さくない。そのため、パワー調節用レンズユニット406は不要である。図9(a)の構成例において、XY調整具408は、パワー調節用レンズユニット406に代わり、PSD404に取り付けられている。図9(b)の構成例においては、支持板410に取り付けられている。キャリブレーションのセットアップは、PSD404又は支持板410のXY位置を微調節することにより行われる。   In a scanning endoscope system that supports color imaging, the spot diameter is not as small as that of a scanning confocal endoscope system. Therefore, the power adjustment lens unit 406 is unnecessary. In the configuration example of FIG. 9A, the XY adjustment tool 408 is attached to the PSD 404 instead of the power adjustment lens unit 406. In the configuration example of FIG. 9B, the support plate 410 is attached. Calibration setup is performed by finely adjusting the XY position of the PSD 404 or the support plate 410.

ところで、走査型内視鏡システムは画角が広い。カラー撮影対応の走査型内視鏡システムにおいては、コサイン四乗則や口径食等により、走査領域周辺で画像形成に足る光量を確保することが難しい。特に、製品固有特性に依存して外筒204Aによるケラレが発生することがあり、口径食による光量損失が支配的になる傾向が高い。ケラレは、患者の負担軽減のため、広画角を維持しつつも外筒204Aの径が細く設計されているため発生しやすい。   By the way, the scanning endoscope system has a wide angle of view. In a scanning endoscope system compatible with color imaging, it is difficult to secure a sufficient amount of light for image formation around the scanning region due to cosine fourth law, vignetting, or the like. In particular, vignetting due to the outer cylinder 204A may occur depending on the product-specific characteristics, and the light quantity loss due to vignetting tends to be dominant. Vignetting is likely to occur because the diameter of the outer cylinder 204A is designed to be thin while maintaining a wide angle of view in order to reduce the burden on the patient.

図12(a)は、光ファイバ202の先端202aの動きを示す図である。図12(b)は、ケラレによる光量損失を説明するための図である。図12(c)は、光源102に印加される電圧を示す図である。図12(d)は、PDS404で検出される単位時間あたりのスポット光量を示す図である。図12(a)〜(d)の横軸は共に時間軸である。図12(a)の縦軸は、中心軸AXを基準とした先端202aのX(又はY)方向の変位量を示す。図12(b)、(d)の縦軸は、単位時間あたりのスポット光量を示す。図12(c)の縦軸は、光源102に印加される電圧を示す。   FIG. 12A shows the movement of the tip 202a of the optical fiber 202. FIG. FIG. 12B is a diagram for explaining light amount loss due to vignetting. FIG. 12C is a diagram illustrating a voltage applied to the light source 102. FIG. 12D is a diagram illustrating the spot light amount per unit time detected by the PDS 404. The horizontal axes in FIGS. 12A to 12D are time axes. The vertical axis in FIG. 12A indicates the amount of displacement in the X (or Y) direction of the tip 202a with reference to the central axis AX. The vertical axes of FIGS. 12B and 12D indicate the spot light amount per unit time. The vertical axis in FIG. 12C indicates the voltage applied to the light source 102.

図12(b)は、光源102の出力が一定の場合における単位時間あたりのスポット光量を示している。走査領域周辺では、外筒204Aによるケラレが発生するため、図12(b)に示されるように光量損失が大きい。そこで、光源102の出力制御が行われて、ケラレによる光量損失がスポット光量の増加により補填される。   FIG. 12B shows a spot light amount per unit time when the output of the light source 102 is constant. In the vicinity of the scanning region, vignetting is caused by the outer cylinder 204A, so that the light amount loss is large as shown in FIG. Therefore, the output control of the light source 102 is performed, and the light amount loss due to vignetting is compensated by the increase in the spot light amount.

図13は、キャリブレーション中に行われる各処理を時系列に並べたフローチャート図である。図13に示されるように、最初に、図5のフローチャートと同様のS1〜S3の処理が行われる。S24の処理では、S3の処理で計算された各スポット形成位置及び各スポット光量を用いて一スパイラルごとの光量が計算される。すなわち、S24の処理では、各スパイラル期間に検出されるスポット光の総量がサンプリング期間中モニタされている。S25の処理では、総光量が所定値未満のスパイラル期間が残存するか否かが判定される。   FIG. 13 is a flowchart in which the processes performed during calibration are arranged in time series. As shown in FIG. 13, first, the processes of S1 to S3 similar to the flowchart of FIG. 5 are performed. In the process of S24, the light quantity for each spiral is calculated using each spot formation position and each spot light quantity calculated in the process of S3. That is, in the process of S24, the total amount of spot light detected during each spiral period is monitored during the sampling period. In the processing of S25, it is determined whether or not there remains a spiral period in which the total light amount is less than a predetermined value.

総光量が所定値未満のスパイラル期間が残存する場合(S25:YES)、対応する走査領域で画像形成に必要な光量が不足している。S26の処理では、該当するスパイラル期間中の光源102の出力を上げる。S2、S3、S24〜S26の処理は、該当する全てのスパイラル期間の総光量が所定値になるまで繰り返し行われる。例えば図12(c)に示されるように、ケラレが発生したスパイラル期間中の光源102の出力が上げられる。これにより、ケラレによる光量損失は、図12(d)に示されるように、スポット光量の増加により補填される。   When the spiral period in which the total light amount is less than the predetermined value remains (S25: YES), the light amount necessary for image formation is insufficient in the corresponding scanning region. In the process of S26, the output of the light source 102 during the corresponding spiral period is increased. The processes of S2, S3, and S24 to S26 are repeatedly performed until the total light amount of all corresponding spiral periods reaches a predetermined value. For example, as shown in FIG. 12C, the output of the light source 102 during the spiral period in which vignetting has occurred is increased. Thereby, the light quantity loss due to vignetting is compensated by the increase of the spot light quantity as shown in FIG.

総光量が不足していた全てのスパイラル期間において総光量が所定値に達すると(S25:NO)、S26の処理を経て作成された光源102の制御データがCPUメモリ110又はサブメモリ208に記憶される(S27)。実用時においては、当該制御データを用いて光源102の制御が行われる。そのため、走査領域周辺で画像形成に足る光量が確保される。   When the total light amount reaches a predetermined value in all spiral periods in which the total light amount has been insufficient (S25: NO), the control data of the light source 102 created through the processing of S26 is stored in the CPU memory 110 or the sub memory 208. (S27). In practical use, the light source 102 is controlled using the control data. Therefore, a sufficient amount of light for image formation around the scanning region is secured.

被写体を均一に照明したい場合は、全スパイラル期間中の総光量が一定になるように、S2、S3、S24〜S26の処理を行うとよい。この場合、光源102は、総光量が所定値を超えるスパイラル期間中、出力が低下するよう制御される。総光量が所定値未満のスパイラル期間中は、出力が増加するよう制御される。   When it is desired to illuminate the subject uniformly, the processes of S2, S3, and S24 to S26 may be performed so that the total light amount during the entire spiral period is constant. In this case, the light source 102 is controlled so that the output decreases during a spiral period in which the total light amount exceeds a predetermined value. During a spiral period in which the total light amount is less than a predetermined value, the output is controlled to increase.

なお、本発明が適用可能な走査方式は、本実施形態で説明したスパイラルスキャン方式に限らない。例えば走査領域の水平方向を往復走査するラスタスキャン方式や、走査領域を正弦波的に走査するリサージュスキャン方式等を採用する走査型内視鏡システムにも本発明を適用してもよい。   The scanning method to which the present invention can be applied is not limited to the spiral scanning method described in this embodiment. For example, the present invention may also be applied to a scanning endoscope system that employs a raster scan method that reciprocally scans the horizontal direction of the scan region, a Lissajous scan method that scans the scan region sinusoidally, and the like.

校正治具400に搭載される位置検出素子はPSDに限らない。PSDは、CCD(Charge Coupled Device)やアレイ型PMT(Photomultiplier Tube)等の位置及び光量が検出可能な他の素子に置き換えてもよい。   The position detection element mounted on the calibration jig 400 is not limited to PSD. The PSD may be replaced with another element capable of detecting the position and light quantity, such as a CCD (Charge Coupled Device) or an array type PMT (Photomultiplier Tube).

1 走査型共焦点内視鏡システム
100 システム本体
102 光源
104 光分波合波器
106 ダンパ
108 CPU
110 CPUメモリ
112 光ファイバ
114 受光器
116 映像信号処理回路
118 画像メモリ
120 映像信号出力回路
200 共焦点プローブ
202 光ファイバ
204 共焦点光学ユニット
206 サブCPU
208 サブメモリ
210 走査ドライバ
400 校正治具
402 ケース
404 PSD
406 パワー調節用レンズユニット
408 XY調整具
410 支持板
412 差込口
414 キャリブレーション回路
1 Scanning Confocal Endoscope System 100 System Main Body 102 Light Source 104 Optical Demultiplexer / Multiplexer 106 Damper 108 CPU
110 CPU memory 112 Optical fiber 114 Light receiver 116 Video signal processing circuit 118 Image memory 120 Video signal output circuit 200 Confocal probe 202 Optical fiber 204 Confocal optical unit 206 Sub CPU
208 Sub Memory 210 Scan Driver 400 Calibration Jig 402 Case 404 PSD
406 Power adjustment lens unit 408 XY adjustment tool 410 Support plate 412 Insertion port 414 Calibration circuit

Claims (18)

光源から射出された光を所定の走査範囲内で周期的に走査する走査装置と、
前記走査光の走査位置及び光量を検出する光検出手段と、
前記検出された走査位置及び光量に基づいて前記走査範囲内の走査光の光量分布をヒストグラム化するヒストグラム化手段と、
前記ヒストグラムを所定のマスタヒストグラムと比較する比較手段と、
前記比較結果に基づいて前記走査装置の製品固有の特性に起因する走査誤差量を計算する走査誤差量計算手段と、
を有することを特徴とするキャリブレーション装置。
A scanning device that periodically scans the light emitted from the light source within a predetermined scanning range;
A light detecting means for detecting a scanning position and a light amount of the scanning light;
Histogram generating means for generating a histogram of the light quantity distribution of the scanning light within the scanning range based on the detected scanning position and the light quantity;
Comparing means for comparing the histogram with a predetermined master histogram;
A scanning error amount calculating means for calculating a scanning error amount caused by a product-specific characteristic of the scanning device based on the comparison result;
A calibration apparatus comprising:
前記ヒストグラム化手段は、
前記光検出手段の有効受光領域を所定の複数の領域に分割して定義し、
前記光検出手段により検出された走査位置及び光量を参照して前記領域ごとの総光量を計算し、
各前記領域の総光量を該領域の面積で除算して照射密度を計算し、
各前記領域の照射密度を用いてヒストグラムを作成することを特徴とする、請求項1に記載のキャリブレーション装置。
The histogram forming means includes:
The effective light receiving area of the light detection means is defined by dividing into a plurality of predetermined areas,
Calculate the total light amount for each region with reference to the scanning position and the light amount detected by the light detection means,
Calculate the irradiation density by dividing the total amount of light in each region by the area of the region,
The calibration apparatus according to claim 1, wherein a histogram is created using an irradiation density of each of the regions.
前記ヒストグラム又は前記走査誤差量の少なくとも1つを表示する表示手段を有することを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のキャリブレーション装置。   The calibration apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying at least one of the histogram or the scanning error amount. 前記走査誤差量に基づいて、被写体を走査した光の反射光の検出タイミングに応じて各検出信号に画素位置を割り当てるためのリマップデータの補正値を作成する補正値作成手段を有することを特徴とする、請求項1から請求項3の何れか一項に記載のキャリブレーション装置。   Correction value generating means for generating a correction value of remapping data for assigning a pixel position to each detection signal according to the detection timing of the reflected light of the light scanned by the subject based on the scanning error amount The calibration device according to any one of claims 1 to 3. 前記走査装置と前記光検出手段との相対位置を調節する調節手段と、
前記調節手段による調節量に応じて前記補正値を修正する補正値修正手段と、
を有することを特徴とする、請求項に記載のキャリブレーション装置。
Adjusting means for adjusting the relative position between the scanning device and the light detecting means;
Correction value correcting means for correcting the correction value according to the adjustment amount by the adjusting means;
The calibration apparatus according to claim 4 , further comprising:
前記光検出手段を外光から遮蔽する遮蔽筐体内に収容したことを特徴とする、請求項1から請求項5の何れか一項に記載のキャリブレーション装置。   The calibration device according to claim 1, wherein the light detection unit is housed in a shielding housing that shields from external light. 前記走査誤差量計算手段は、前記ヒストグラムと前記マスタヒストグラムのピークの出現位置差に基づいて、所定の基準位置に対する前記走査光の走査開始点の位置ずれ量を計算することを特徴とする、請求項1から請求項6の何れか一項に記載のキャリブレーション装置。   The scanning error amount calculating means calculates a positional deviation amount of a scanning start point of the scanning light with respect to a predetermined reference position based on a difference between appearance positions of peaks of the histogram and the master histogram. The calibration device according to any one of claims 1 to 6. 前記走査誤差量計算手段は、前記ヒストグラムと前記マスタヒストグラムの分布形状の近似度に基づいて前記走査光の走査軌跡の歪みを計算することを特徴とする、請求項1から請求項7の何れか一項に記載のキャリブレーション装置。   The scanning error amount calculation means calculates distortion of the scanning trajectory of the scanning light based on the degree of approximation of the distribution shape of the histogram and the master histogram. The calibration device according to one item. 前記ヒストグラム中、所定光量以上の領域に対応する走査範囲を画角内と規定し、所定光量未満の領域に対応する範囲を画角外と規定することを特徴とする、請求項1から請求項8の何れか一項に記載のキャリブレーション装置。   The scanning range corresponding to an area with a predetermined light amount or more in the histogram is defined as within the angle of view, and the range corresponding to an area with less than the predetermined light amount is defined as outside the angle of view. 9. The calibration apparatus according to any one of items 8. 所定の走査範囲内で光を周期的に走査する走査装置による走査光の走査位置及び光量を所定の受光素子で検出する光検出ステップと、
前記検出された走査位置及び光量に基づいて前記走査範囲内の走査光の光量分布をヒストグラム化するヒストグラム化ステップと、
前記ヒストグラムを所定のマスタヒストグラムと比較する比較ステップと、
前記比較結果に基づいて前記走査装置の製品固有の特性に起因する走査誤差量を計算する走査誤差量計算ステップと、
を有することを特徴とするキャリブレーション方法。
A light detecting step of detecting a scanning position and a light amount of scanning light by a scanning device that periodically scans light within a predetermined scanning range with a predetermined light receiving element;
A histogram forming step for histogramizing the light amount distribution of the scanning light within the scanning range based on the detected scanning position and the light amount;
A comparison step of comparing the histogram with a predetermined master histogram;
A scanning error amount calculating step for calculating a scanning error amount caused by a product-specific characteristic of the scanning device based on the comparison result;
A calibration method characterized by comprising:
前記ヒストグラム化ステップにおいて、
前記受光素子の有効受光領域を所定の複数の領域に分割して定義し、
前記光検出ステップで検出された走査位置及び光量を参照して前記領域ごとの総光量を計算し、
各前記領域の総光量を該領域の面積で除算して照射密度を計算し、
各前記領域の照射密度を用いてヒストグラムを作成することを特徴とする、請求項10に記載のキャリブレーション方法。
In the histogram step,
The effective light receiving area of the light receiving element is defined by being divided into a plurality of predetermined areas,
Calculate the total light amount for each region with reference to the scanning position and light amount detected in the light detection step,
Calculate the irradiation density by dividing the total amount of light in each region by the area of the region,
The calibration method according to claim 10, wherein a histogram is created using an irradiation density of each of the regions.
前記ヒストグラム又は前記走査誤差量の少なくとも1つを表示する表示ステップを有することを特徴とする、請求項10又は請求項11に記載のキャリブレーション方法。   The calibration method according to claim 10, further comprising a display step of displaying at least one of the histogram or the scanning error amount. 前記走査誤差量に基づいて、被写体を走査した光の反射光の検出タイミングに応じて各検出信号に画素位置を割り当てるためのリマップデータの補正値を作成する補正値作成ステップを有することを特徴とする、請求項10から請求項12の何れか一項に記載のキャリブレーション方法。   And a correction value creating step of creating a correction value of remapping data for assigning a pixel position to each detection signal according to the detection timing of reflected light of the light scanned by the subject based on the scanning error amount. The calibration method according to any one of claims 10 to 12. 前記走査装置と前記受光素子との相対位置を調節する調節ステップと、
前記調節した調節量に応じて前記補正値を修正する補正値修正ステップと、
を有することを特徴とする、請求項13に記載のキャリブレーション方法。
An adjusting step for adjusting a relative position between the scanning device and the light receiving element;
A correction value correction step of correcting the correction value according to the adjusted amount of adjustment;
The calibration method according to claim 13 , further comprising:
前記受光素子は、外光から遮蔽された遮蔽筐体内に収容されていることを特徴とする、請求項10から請求項14の何れか一項に記載のキャリブレーション方法。   The calibration method according to any one of claims 10 to 14, wherein the light receiving element is housed in a shielding housing shielded from external light. 前記走査誤差量計算ステップにおいて、前記ヒストグラムと前記マスタヒストグラムのピークの出現位置差に基づいて、所定の基準位置に対する前記走査光の走査開始点の位置ずれ量を計算することを特徴とする、請求項10から請求項15の何れか一項に記載のキャリブレーション方法。   The scanning error amount calculating step calculates a positional deviation amount of the scanning start point of the scanning light with respect to a predetermined reference position based on a difference between appearance positions of peaks of the histogram and the master histogram. The calibration method according to any one of claims 10 to 15. 前記走査誤差量計算ステップにおいて、前記ヒストグラムと前記マスタヒストグラムの分布形状の近似度に基づいて前記走査光の走査軌跡の歪みを計算することを特徴とする、請求項10から請求項16の何れか一項に記載のキャリブレーション方法。   17. The distortion of the scanning trajectory of the scanning light is calculated in the scanning error amount calculating step based on the degree of approximation between the distribution shapes of the histogram and the master histogram. The calibration method according to one item. 前記ヒストグラム中、所定光量以上の領域に対応する走査範囲を画角内と規定し、所定光量未満の領域に対応する範囲を画角外と規定することを特徴とする、請求項10から請求項17の何れか一項に記載のキャリブレーション方法。   The scanning range corresponding to an area with a predetermined light amount or more in the histogram is defined as within the angle of view, and the range corresponding to an area with less than the predetermined light amount is defined as outside the angle of view. The calibration method according to any one of 17.
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