JP6218596B2 - 走査型観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、走査型観察装置に関するものである。

従来の走査型観察装置として、例えば光ファイバの先端をらせん状に駆動して対象物を光により走査することによって画像を得る光ファイバ走査型内視鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示の光ファイバ走査型内視鏡では、光源として赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光をそれぞれ発する３色のレーザを用い、それらのレーザからのパルス光を合成して白色のパルス光を生成し、生成されたパルス光を光ファイバにより導光して対象物に照射している。また、対象物からの戻り光は、イメージファイバにより導光して分光フィルタによりＲ、Ｇ、Ｂの光に分光し、分光された光をそれぞれの光検出器で受光して、それらの出力信号と光ファイバの走査位置とに基づいて画像を構築している。

特開２０１０−１４２６０２号公報

しかしながら、特許文献１に開示の光ファイバ走査型内視鏡にあっては、対象物に白色光を照射し、その戻り光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光してそれぞれの光検出器で受光することから、分光フィルタ及びＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの光検出器を要する。そのため、部品点数が多く、装置の大型化やコストアップを招くことになる。また、分光フィルタによる光量ロスも大きくなり、明るい画像が得られにくい。

その解決策として、例えば、サンプリングレートに合わせて、ＲＧＢのレーザを順次切り替えて、対象物にＲＧＢのパルス光を順次照射することが想定される。このようにすれば、分光フィルタが不要となり、光検出器も一つで済むので、部品点数を削減でき、装置の小型化及びコストダウンが図れるとともに、光量ロスを低減でき、明るい画像が得られる利点がある。

ところが、本発明者が鋭意検討したところ、ＲＧＢの各レーザから射出されるパルス光の出力波形のピークは、半導体レーザにおいてはレーザダイオードの特性、温度、経時変化、製造ばらつき等によって個々にばらつきが生じる。また、光検出器の応答性も、温度、経時変化、製造ばらつき等によってばらつきが生じる。さらに、光検出器の出力信号をバンドパスフィルタ等の回路フィルタを通してサンプリングする場合は、回路フィルタの応答性によって出力信号に遅延が生じ、その遅延量も温度等に影響される。また、光ファイバの先端の駆動についても、先端が同じタイミングで同じ位置を通らないという軌跡のばらつきがある。

そのため、単に、サンプリングレートに合わせて、ＲＧＢのレーザを順次切り替えて光検出器の出力信号をサンプリングしても、各レーザから射出されるパルス光の出力波形のピークと光検出器の出力信号のサンプリングタイミングとが必ずしも一致せず、画像のＳ／Ｎ及び明るさが低下する場合があることがわかった。なお、このような問題は、パルス状の電磁波を照射する各種の走査型観察装置に同様に生じるものである。

したがって、かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、画像のＳ／Ｎ及び明るさを改善できる走査型観察装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明に係る走査型観察装置は、
電磁波源と、
該電磁波源からパルス状電磁波を射出させる電磁波源駆動部と、
前記パルス状電磁波を対象物に照射して該対象物を走査する走査部と、
前記パルス状電磁波の照射により前記対象物から得られる電磁波を検出してアナログの電気信号に変換する電磁波検出部と、
該電磁波検出部からの前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
該アナログ／デジタル変換部の出力に基づいて前記対象物の画像を生成する画像処理部と、
前記電磁波源駆動部による前記電磁波源からの前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記アナログ／デジタル変換部による前記電磁波検出部からの前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する制御部と、
を備えるものである。

前記走査部は、前記電磁波源から射出される前記パルス状電磁波を導波して前記対象物に照射するファイバと、該ファイバの射出端部を振動駆動するファイバ駆動部と、を備えてもよい。

前記制御部は、前記アナログ／デジタル変換部の出力が最大値となるように、前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御してもよい。

前記制御部は、前記画像処理部で生成される前記画像の全体の明るさの平均値が最大となるように、前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御してもよい。

前記制御部は、前記画像処理部で生成される前記画像の関心領域の明るさの平均値が最大となるように、前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御してもよい。

前記関心領域は、前記画像の中心部又は周辺部とするとよい。

前記電磁波源は、赤色光を射出する第１のレーザ、緑色光を射出する第２のレーザ、及び青色光を射出する第３のレーザを有し、
電磁波源駆動部は、時系列的に異なる色のパルス光が順次射出されるように、前記第１のレーザ、前記第２のレーザ及び前記第３のレーザを選択的に駆動し、
前記制御部は、前記第１のレーザ、前記第２のレーザ及び前記第３のレーザの各々に対して、前記パルス光の射出タイミングと当該パルス光に対応する前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御してもよい。

前記電磁波源は、所定波長の励起光を射出する第４のレーザを有し、
前記電磁波検出部は、前記対象物への前記励起光の照射により前記対象物から発生する信号光を検出し、
前記制御部は、前記励起光の射出タイミングと前記信号光に対応する前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御してもよい。

本発明によれば、画像のＳ／Ｎ及び明るさを改善できる走査型観察装置を提供することができる。

第１実施の形態に係る走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 図１のスコープを概略的に示す概観図である。 図２のスコープの挿入部の先端部を拡大して示す断面図である。 図１の駆動部の振動駆動機構及び照明用光ファイバの揺動部を示す図である。 第１実施の形態の動作を説明するための図である。 第１実施の形態におけるサンプリングタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。 関心領域の２つの例を示す図である。 第２実施の形態におけるサンプリングタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。 第３実施の形態に係る走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 励起光の反射光のピークタイミングと信号光のピークタイミングとの関係を示す図である。 第３実施の形態におけるサンプリングタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。 光検出器のリンギング特性を示す図である。 第４実施の形態におけるサンプリングタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係る走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。光走査型内視鏡装置１０は、スコープ２０と、制御装置本体３０とディスプレイ４０とを有している。

制御装置本体３０は、光走査型内視鏡装置１０全体を制御する制御部３１、レーザ駆動部３２、第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、及び結合器３４を有している。第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは電磁波源を構成するもので、第１のレーザ３３Ｒは赤のレーザ光を、第２のレーザ３３Ｇは緑のレーザ光を、第３のレーザ３３Ｂは青のレーザ光をそれぞれ射出するものである。レーザ駆動部３２は、電磁波源駆動部を構成するもので、制御部３１の制御の下に、第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂからパルス状のＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光を選択的に順次射出するように、第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを駆動する。第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂとしては、例えばＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）やレーザダイオードを使用することができる。

第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂから順次射出される各レーザ光は、結合器３４により同軸に結合された光路を経て、照明光としてシングルモードファイバからなる照明用光ファイバ１１に入射される。結合器３４は、例えばダイクロイックプリズム等を有して構成される。もちろん、光走査型内視鏡装置１０の光源の構成はこれに限られず、一つのレーザを用いるものであっても、他の複数の光源を用いるものであっても良い。また、第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ及び結合器３４は、制御装置本体３０と信号線で結ばれた制御装置本体３０とは別の筐体に収納されていても良い。

照明用光ファイバ１１は、スコープ２０の先端部まで延在している。結合器３４を経て照明用光ファイバ１１に入射した光は、スコープ２０の先端部まで導光され対象物１００に向けて照射される。その際、照明用光ファイバ１１の先端部は、駆動部２１により振動駆動される。これにより、照明用光ファイバ１１から射出される照明光によって、対象物１００の観察表面上が２次元走査される。したがって、照明用光ファイバ１１及び駆動部２１は走査部を構成する。駆動部２１は、制御装置本体３０内に設けられた駆動制御部３８により、制御部３１の制御のもとに駆動制御される。照明光の照射により対象物１００から得られる反射光や散乱光等の光は、スコープ２０内に延在するマルチモードファイバからなる検出用光ファイババンドル１２により受光されて制御装置本体３０まで導光される。

制御装置本体３０は、検出用光ファイババンドル１２により導光される光を処理するための光検出器３５、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換部）３６、画像処理部３７、駆動制御部３８、及び各種のプログラムやデータ等を格納するメモリ３９をさらに備える。光検出器３５は、電磁波検出部を構成するもので、フォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード、光電子増倍管等からなり、検出用光ファイババンドル１２による導光される光を電気信号に変換する。ＡＤＣ３６は、光検出器３５からの出力信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、画像処理部３７に出力する。制御部３１は、駆動制御部３８により駆動部２１に印加した駆動電圧の振幅及び位相などの情報に基づいて、照明用光ファイバ１１による走査経路上の走査位置の情報を算出し、その算出した情報を画像処理部３７に供給する。画像処理部３７は、ＡＤＣ３６から出力されたデジタル信号及び制御部３１からの走査位置情報に基づいて対象物１００の画素データ（画素値）を内蔵のメモリに格納し、走査終了後又は走査中に補間処理等の必要な処理を行って対象物１００の画像を生成してディスプレイ４０に表示する。

図２は、スコープ２０を概略的に示す概観図である。スコープ２０は、操作部２２及び挿入部２３を備える。操作部２２には、制御装置本体３０からの照明用光ファイバ１１、検出用光ファイババンドル１２、及び、配線ケーブル１３が、それぞれ接続されている。これら照明用光ファイバ１１、検出用光ファイババンドル１２及び配線ケーブル１３は挿入部２３の内部を通り、挿入部２３の先端部２４（図２における破線部内の部分）まで延在している。

図３は、図２のスコープ２０の挿入部２３の先端部２４を拡大して示す断面図である。先端部２４は、駆動部２１、投影用レンズ２５ａ、２５ｂ、中心部を通る照明用光ファイバ１１及び外周部を通る検出用光ファイババンドル１２を含んで構成される。

駆動部２１は、取付環２６によりスコープ２０の挿入部２３の内部に固定されたアクチュエータ管２７、並びに、アクチュエータ管２７内に配置されるファイバ保持部材２９及び圧電素子２８ａ〜２８ｄ（図４（ａ）及び（ｂ）参照）を含んで構成される。照明用光ファイバ１１は、ファイバ保持部材２９で支持されるとともにファイバ保持部材２９で支持された固定端１１ａから先端面１１ｃまでが、揺動可能に支持された揺動部１１ｂとなっている。一方、検出用光ファイババンドル１２は挿入部２３の外周部を通るように配置され、先端部２４の先端まで延在している。さらに、検出用光ファイババンドル１２の各ファイバの先端部には図示しない検出用レンズを備える。

さらに、投影用レンズ２５ａ、２５ｂ及び検出用レンズは、先端部２４の最先端に配置される。投影用レンズ２５ａ、２５ｂは、照明用光ファイバ１１の先端面１１ｃから射出されたレーザ光が、対象物１００上に略集光するように構成されている。また、検出用レンズは、対象物１００上に集光されたレーザ光が、対象物１００により反射、散乱、屈折等をした光（対象物１００と相互作用した光）等を取り込んで、検出用レンズの後に配置された検出用光ファイババンドル１２に集光して入射させるように配置される。なお、投影用レンズは、二枚構成に限られず、一枚や他の複数枚のレンズにより構成しても良い。

図４（ａ）は、光走査型内視鏡装置１０の駆動部２１の振動駆動機構及び照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂを示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。照明用光ファイバ１１は、角柱状の形状を有するファイバ保持部材２９の中央を貫通して、ファイバ保持部材２９に固定保持される。ファイバ保持部材２９の４つの側面は、それぞれ±Ｙ方向及び±Ｘ方向に向いている。そして、ファイバ保持部材２９の±Ｙ方向の両側面にはＹ方向駆動用の一対の圧電素子２８ａ、２８ｃが固定され、±Ｘ方向の両側面にはＸ方向駆動用の一対の圧電素子２８ｂ、２８ｃが固定される。

圧電素子２８ａ〜２８ｄは、図１に示すように制御部３１の制御のもとに、駆動制御部３８により配線ケーブル１３を介して駆動制御される。例えば、Ｘ方向の圧電素子２８ｂと２８ｄとの間には、極性が反対で大きさの等しい電圧が印加され、同様に、Ｙ方向の圧電素子２８ａと２８ｃとの間にも、極性が反対で大きさの等しい電圧が印加される。ファイバ保持部材２９を挟んで対向配置された圧電素子２８ｂ、２８ｄが、互いに一方が伸びるとき他方が縮むことによって、ファイバ保持部材２９に撓みを生じさせ、これを繰り返すことによりＸ方向の振動を生ぜしめる。Ｙ方向の振動についても同様である。

駆動制御部３８は、Ｘ方向駆動用の圧電素子２８ｂ、２８ｄとＹ方向駆動用の圧電素子２８ａ、２８ｃとに、同一又は異なる周波数の振動電圧を印加して、圧電素子２８ａ〜２８ｄを振動駆動させる。Ｙ方向駆動用の圧電素子２８ａ、２８ｃとＸ方向駆動用の圧電素子２８ｂ、２８ｄとをそれぞれ振動駆動させると、図３及び図４に示した照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂが振動して、先端部１１ｃが偏向する。これにより、先端部１１ｃから出射されるレーザ光が対象物１００の表面を走査する。

本実施の形態では、照明用光ファイバ１１の振動駆動に同期して、第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３ＢからＲ、Ｇ、Ｂのパルス状のレーザ光を順次繰り返し射出させる。そして、光検出器３５から得られる順次のＲＧＢの３パルスに対応する出力信号を対象物１００の１画素情報として、照明用光ファイバ１１による１走査で多数の画素情報を取得し、それらの画素情報に基づいて対象物１００の画像を生成する。

ここで、光検出器３５から順次得られるＲＧＢの出力信号波形は、ＲＧＢのパルス光の出力波形に対応する。そのため、図５（ａ）に示すように、光検出器３５から順次得られるＲＧＢの出力信号波形に対して、ＡＤＣ３６におけるそれぞれのサンプリングタイミングが出力信号波形のピーク位置に一致していないと、明るい画像が得られない。そこで、本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、ＡＤＣ３６におけるＲＧＢのそれぞれのサンプリングタイミングを、光検出器３５から得られる対応する出力信号波形のピーク位置にそれぞれ一致し、ＡＤＣ３６から最大出力が得られるように予め設定する。

図６は、本実施の形態におけるサンプリングタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。ＡＤＣ３６におけるサンプリングレートは、内視鏡画像に必要な解像度（例えば、１０万画素）によって決定され、例えば１０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚになる。同様に、ＲＧＢのパルス光の発光レートも、ＡＤＣ３６におけるサンプリングレートに合わせて、例えば１０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚになる。したがって、例えば、ＡＤＣ３６におけるサンプリングレートが３０ＭＨｚ（周期約３３ｎｓ）の場合で、ＲＧＢの各々についてサンプリングタイミングをＮ段階で調整可能とすると、例えばＮ＝１０の場合、１段階の調整幅Ｔｗは３．３ｎｓとなる。

設定動作においては、対象物１００として例えば白色のチャートを使用して、レーザ毎（色毎）に設定する。先ず、制御部３１は、図６に示すように、駆動制御部３８により駆動部２１を駆動して照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂの揺動（振動）を開始させる（ステップＳ６０１）。次に、制御部３１は、レーザ駆動部３２により第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂのうちの一つ、例えば第１のレーザ３３Ｒを駆動して、実際の画像観察時と同じ所定の発光タイミングでＲ光のパルス光のみを射出させる（ステップＳ６０２）。また、制御部３１は、第１のレーザ３３Ｒの発光タイミングに対応するＡＤＣ３６におけるサンプリングタイミングＴを初期値０に初期化して（ステップＳ６０３）、画像処理部３７によりＲ像の１フレームの画像を取得させる（ステップＳ６０４）。ここで、Ｔ＝０は、例えばＲ光のパルス光の発光タイミングとする。

その後、制御部３１は、画像処理部３７において取得したＲ像の画素値の最大値を検索し、その検索した画素最大値をサンプリングタイミングＴに対応させてメモリ３９へ格納する（ステップＳ６０５）。ここで、画素最大値は、Ｒ像の画像全体の画素最大値であってもよいし、関心領域の画像の画素最大値であってもよい。なお、関心領域は、例えば図７（ａ）に示すように、画像中央部とすることもできるし、内視鏡によるスクリーニング診断の場合は、画像周辺部の管空壁が診断対象となるので、図７（ｂ）に示すように、画像周辺部とすることもできる。

次に、制御部３１は、サンプリングタイミングＴをインクリメントして（ステップＳ６０６）、調整幅を１段階増加させる。そして、ステップＳ６０７においてサンプリングタイミングＴが所定の調整段階（Ｔ＝ＮＴｗ）に達するまで、ステップＳ６０４からステップＳ６０７の動作を繰り返す。その後、制御部３１は、ステップＳ６０７においてサンプリングタイミングＴが所定の調整段階に達したら、メモリ３９に格納されている各調整段階における画素最大値を読み出して、ＡＤＣ３６におけるＲ光のサンプリングタイミングを、最も大きい画素最大値（最大画素値）に対応するサンプリングタイミングＴに設定する（ステップＳ６０８）。上記の設定動作を、Ｇ光及びＢ光に対しても同様に行う。

本実施の形態によると、ＡＤＣ３６におけるＲＧＢのそれぞれのサンプリングタイミングＴが、光検出器３５から得られる対応する出力信号波形のピーク位置にそれぞれ一致して最大画素値が得られるタイミングに設定される。したがって、画像全体あるいは関心領域の画像として、Ｓ／Ｎの高い最も明るい画像を取得することができる。

（第２実施の形態）
本発明の第２実施の形態においては、図１に示した構成において、ＡＤＣ３６におけるＲＧＢのそれぞれのサンプリングタイミングＴを、ＲＧＢのそれぞれの画像における画素平均値の最大値に対応する値に設定する。図８は、この場合の設定動作の一例を示すフローチャートである。本実施の形態は、図６に示した設定動作と以下の点が異なる。

すなわち、図６のステップＳ６０５に対応するステップＳ８０５において、画像処理部３７において取得したＲ像の画像全体又は関心領域の画素値の平均値（画素平均値）を算出し、その算出した画素平均値を調整値に対応させてメモリ３９へ格納する。また、図６のステップＳ６０８に対応するステップＳ８０８においては、メモリ３９に格納されている各調整段階における画素平均値を読み出して、ＡＤＣ３６におけるＲ光のサンプリングタイミングＴを、画素平均値が最大となる値に設定する。その他のステップＳ８０１〜Ｓ８０４、Ｓ８０６、Ｓ８０７は、図６のステップＳ６０１〜Ｓ６０４、Ｓ６０６、Ｓ６０７と同じ処理である。

本実施の形態によると、ＡＤＣ３６におけるＲＧＢのそれぞれのサンプリングタイミングＴが、ＲＧＢのそれぞれの画像において算出された画素平均値の最大値に対応するタイミングに設定される。したがって、照明用光ファイバ１１の振れによって、同じ位置の画素信号が得られない場合でも、平均的な画素値を算出するので、照明用光ファイバ１１の振れによらず、全体画像あるいは関心領域の画像のＳ／Ｎ及び明るさを改善することが可能となる。

（第３実施の形態）
図９は、第３実施の形態に係る走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図１に示した構成において、さらに蛍光・燐光等の信号光を検出可能としたものである。そのため、電磁波源には、励起光を射出する第４のレーザ３３が設けられている。対象物１００の蛍光像あるいは燐光像を観察する場合、第４のレーザ３３は、制御部３１の制御の下に、パルス状の励起光を順次射出するように駆動される。第４のレーザ３３としては、例えばＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）やレーザダイオードを使用することができる。

第４のレーザ３３から順次射出される励起光は、結合器３４により同軸に結合された光路を経て照明用光ファイバ１１に入射されて対象物１００に向けて照射される。その際、照明用光ファイバ１１の先端部が、駆動部２１により振動駆動されて、照明用光ファイバ１１から射出される励起光によって、対象物１００の観察表面上が２次元走査される。そして、励起光の照射により対象物１００から発生する信号光は、例えば励起光を遮断し、信号光のみを透過する光学フィルタ（図示せず）を通して光検出器３５で受光される。

ここで、図１０に示すように、対象物１００への励起光の照射により、光検出器３５で受光される対象物１００からの信号光のピークタイミングＴ２は、励起光の反射光のピークタイミングＴ１から遅れて発生する。そのため、本実施の形態では、信号光の遅れを考慮して、励起光の発光タイミングに対してＡＤＣ３６による光検出器３５からの信号光出力のサンプリングタイミングを設定する。なお、図１０において、Ｔ０は励起光の発光タイミングを示す。

図１１は、本実施の形態によるサンプリングタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。本実施の形態は、例えば蛍光物質で染色されたサンプルを用いて設定動作を行う。先ず、制御部３１は、駆動制御部３８により駆動部２１を駆動して照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂの揺動（振動）を開始させる（ステップＳ１１０１）。次に、制御部３１は、レーザ駆動部３２により第４のレーザ３３を駆動して、実際の画像観察時と同じ所定の発光タイミングで励起光のパルス光を射出させる（ステップＳ１１０２）。また、制御部３１は、第４のレーザ３３の発光タイミングに対応するＡＤＣ３６におけるサンプリングタイミングＴを初期値Ｔ０に設定して（ステップＳ１１０３）、画像処理部３７により信号光による１フレームの画像を取得させる（ステップＳ１１０４）。

その後、制御部３１は、画像処理部３７において取得した画像の画素最大値の検索処理あるいは画素平均値の算出処理を実行して、検索した画素最大値あるいは算出した画素平均値をサンプリングタイミングＴに対応させてメモリ３９へ格納する（ステップＳ１１０５）。ここで、画素最大値や画素平均値は、画像全体に対するものであってもよいし、関心領域に対するものであってもよい。

次に、制御部３１は、サンプリングタイミングＴを「Ｔ＋ΔＴ」にインクリメントして（ステップＳ１１０６）、調整幅を１段階増加させる。ここで、ΔＴは、図１０のＴ０から信号光が消失するまでの期間を適宜の複数Ｎ個に分割して設定する。そして、ステップＳ１１０７においてサンプリングタイミングＴが所定の調整段階（Ｔ＝Ｔ０＋ＮΔＴ）に達するまで、ステップＳ１１０４からステップＳ１１０７の動作を繰り返す。その後、制御部３１は、ステップＳ１１０７においてサンプリングタイミングＴが所定の調整段階に達したら、メモリ３９に格納されている各調整段階における画素最大値や画素平均値を読み出して、ＡＤＣ３６における信号光のサンプリングタイミングＴを、最も大きい画素最大値（最大画素値）あるいは画素平均値の最大値（最大画素平均値）に対応するタイミングに設定する（ステップＳ１１０８）。

したがって、本実施の形態によると、蛍光や燐光の信号光による画像を観察する場合でも、上述した実施の形態と同様に画像のＳ／Ｎ及び明るさを改善することが可能となる。なお、本実施の形態では、第１〜第３のレーザレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを設けたが、これらを省略して蛍光や燐光等のよる信号光の画像のみを観察する走査型内視鏡装置とすることもできる。この場合は、結合器３４を省略して、第４のレーザ３３からの励起光を照明用光ファイバ１１に入射させればよい。

（第４実施の形態）
本発明の第４実施の形態では、例えば図１に示した構成において、光検出器３５のリンギング特性を考慮してサンプリングタイミングを設定する。すなわち、光検出器３５には、図１２に示すように、本来の検出光のタイミングから遅れたタイミングにノイズが発生するリンギング特性がある。そのため、例えばＲＧＢ光のそれぞれのサンプリングタイミングをそれぞれＲ１、Ｇ１、Ｂ１の出力のピーク位置に設定しても、Ｒ光の検出の際には直前のＢ光のリンギングが影響し、Ｇ光の検出の際には直前のＲ光のリンギングが影響し、Ｂ光の検出の際には直前のＧ光のリンギングが影響する場合がある。そこで、本実施の形態では、第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの各々について、本来の検出光の輝度値とリンギングによる他色の輝度値との差が最大となるようにＡＤＣ３６におけるそれぞれのサンプリングタイミングを設定する。つまり、ＲＧＢ光のそれぞれのサンプリングタイミングを、図１２にそれぞれＲ２、Ｇ２、Ｂ２で示すように設定する。

図１３は、本実施の形態におけるサンプリングタイミングの設定動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１を参照しながら説明する。設定動作においては、対象物１００として例えば白色のチャートを使用する。先ず、制御部３１は、駆動制御部３８により駆動部２１を駆動して照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂの揺動（振動）を開始させる（ステップＳ１３０１）。次に、制御部３１は、レーザ駆動部３２により第１〜第３のレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂのうちの一つ、例えば第１のレーザ３３Ｒを駆動して、実際の画像観察時と同じ所定の発光タイミングでＲ光のパルス光のみを射出させる（ステップＳ１３０２）。また、制御部３１は、第１のレーザ３３Ｒの発光タイミングに対応するＡＤＣ３６におけるサンプリングタイミングＴを初期値０に初期化して（ステップＳ１３０３）、画像処理部３７によりＲ像の１フレームの画像を取得させる（ステップＳ１３０４）。ここで、Ｔ＝０は、Ｒ光のパルス光の発光タイミングとする。

その後、制御部３１は、画像処理部３７において取得したＲ像の画素最大値の検索処理あるいは画素平均値の算出処理を実行して、検索した画素最大値あるいは算出した画素平均値をサンプリングタイミングＴに対応させてメモリ３９へ格納する（ステップＳ１３０５）。ここで、画素最大値や画素平均値は、画像全体に対するものであってもよいし、関心領域に対するものであってもよい。

次に、制御部３１は、サンプリングタイミングＴを「Ｔ＋ΔＴ」にインクリメントして（ステップＳ１３０６）、調整幅を１段階増加させる。ここで、ΔＴは、図１２のＴ０からリンギングが消失するまでの期間を適宜の複数Ｎ個に分割して設定する。そして、ステップＳ１３０７においてサンプリングタイミングＴが所定の調整段階（Ｔ＝Ｔ０＋ＮΔＴ）に達するまで、ステップＳ１３０４からステップＳ１３０７の動作を繰り返す。以上のステップＳ１３０２からステップＳ１３０７の動作を、ステップＳ１３０８においてＲＧＢの各色について終了するまで繰り返す。

その後、制御部３１は、メモリ３９に格納されている順次の２色についての各調整段階における画素最大値や画素平均値を読み出して、各色について当該色の本来の画素最大値あるいは画素平均値と、リンギングによる直前の色の画素最大値あるいは画素平均値との差が最大となるように、つまり２色の差分が最大となるように、ＡＤＣ３６におけるサンプリングタイミングＴを設定する（ステップＳ１３０９）。これにより、光検出器３５のリンギング特性に影響されることなく、画像のＳ／Ｎ及び明るさを改善することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば上記実施の形態では、レーザの発光タイミングに対してＡＤＣ３６による光検出器３５からの対応する出力信号のサンプリングタイミングを制御するようにしたが、ＡＤＣ３６のサンプリングタイミングに対してレーザの発光タイミングを制御してもよいし、例えば疎調整はレーザの発光タイミングを制御することにより行い、微調整はＡＤＣ３６のサンプリングタイミングを制御することにより行う等、両者を相対的に制御してもよい。また、発光タイミングを制御する場合は、パルス光の立ち上がりを制御して、パルス光の幅を制御してもよい。また、照明用光ファイバ１１の駆動部２１は、圧電式に限らず、コイルと永久磁石とを有する電磁式とすることもできる。さらに、本発明は、赤外光や紫外光、Ｘ線、ガンマ線等を照射して画像を得る走査型観察装置にも有効に適用できるとともに、光ファイバを用いることなく、例えばガルバノミラー等を用いて励起光を走査する蛍光顕微鏡等にも有効に適用することができる。

１０ 光走査型内視鏡装置
１１ 照明用光ファイバ
１２ 検出用光ファイババンドル
２０ スコープ
２１ 駆動部
２２ 操作部
２３ 挿入部
２４ 先端部
３０ 制御装置本体
３１ 制御部
３２ レーザ駆動部
３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ 第１〜第３のレーザ
３３ 第４のレーザ
３４ 結合器
３５ 光検出器
３６ ＡＤＣ
３７ 画像処理部
３８ 駆動制御部
３９ メモリ
４０ ディスプレイ
１００ 対象物

Claims (12)

1. 電磁波源と、
   該電磁波源からパルス状電磁波を射出させる電磁波源駆動部と、
   前記パルス状電磁波を対象物に照射して該対象物を走査する走査部と、
   前記パルス状電磁波の照射により前記対象物から得られる電磁波を検出してアナログの電気信号に変換する電磁波検出部と、
   該電磁波検出部からの前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
   該アナログ／デジタル変換部の出力に基づいて前記対象物の画像を生成する画像処理部と、
   前記電磁波源駆動部による前記電磁波源からの前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記アナログ／デジタル変換部による前記電磁波検出部からの前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記画像処理部で生成される前記画像の全体の明るさの平均値が最大となるように、前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する、
   走査型観察装置。
2. 前記走査部は、前記電磁波源から射出される前記パルス状電磁波を導波して前記対象物に照射するファイバと、該ファイバの射出端部を振動駆動するファイバ駆動部と、を備える請求項１に記載の走査型観察装置。
3. 電磁波源と、
   該電磁波源からパルス状電磁波を射出させる電磁波源駆動部と、
   前記パルス状電磁波を対象物に照射して該対象物を走査する走査部と、
   前記パルス状電磁波の照射により前記対象物から得られる電磁波を検出してアナログの電気信号に変換する電磁波検出部と、
   該電磁波検出部からの前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
   該アナログ／デジタル変換部の出力に基づいて前記対象物の画像を生成する画像処理部と、
   前記電磁波源駆動部による前記電磁波源からの前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記アナログ／デジタル変換部による前記電磁波検出部からの前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記画像処理部で生成される前記画像の関心領域の明るさの平均値が最大となるように、前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する、
   走査型観察装置。
4. 前記走査部は、前記電磁波源から射出される前記パルス状電磁波を導波して前記対象物に照射するファイバと、該ファイバの射出端部を振動駆動するファイバ駆動部と、を備える請求項３に記載の走査型観察装置。
5. 前記関心領域は、前記画像の中心部又は周辺部である、請求項３又は４に記載の走査型観察装置。
6. 電磁波源と、
   該電磁波源からパルス状電磁波を射出させる電磁波源駆動部と、
   前記パルス状電磁波を対象物に照射して該対象物を走査する走査部と、
   前記パルス状電磁波の照射により前記対象物から得られる電磁波を検出してアナログの電気信号に変換する電磁波検出部と、
   該電磁波検出部からの前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
   該アナログ／デジタル変換部の出力に基づいて前記対象物の画像を生成する画像処理部と、
   前記電磁波源駆動部による前記電磁波源からの前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記アナログ／デジタル変換部による前記電磁波検出部からの前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する制御部と、
   を備え、
   前記電磁波源は、赤色光を射出する第１のレーザ、緑色光を射出する第２のレーザ、及び青色光を射出する第３のレーザを有し、
   電磁波源駆動部は、時系列的に異なる色のパルス光が順次射出されるように、前記第１のレーザ、前記第２のレーザ及び前記第３のレーザを選択的に駆動し、
   前記制御部は、前記第１のレーザ、前記第２のレーザ及び前記第３のレーザの各々に対して、前記パルス光の射出タイミングと当該パルス光に対応する前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する、
   走査型観察装置。
7. 前記走査部は、前記電磁波源から射出される前記パルス状電磁波を導波して前記対象物に照射するファイバと、該ファイバの射出端部を振動駆動するファイバ駆動部と、を備える請求項６に記載の走査型観察装置。
8. 前記制御部は、前記アナログ／デジタル変換部の出力が最大値となるように、前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する、請求項６又は７に記載の走査型観察装置。
9. 前記制御部は、前記画像処理部で生成される前記画像の全体の明るさの平均値が最大となるように、前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する、請求項６又は７に記載の走査型観察装置。
10. 前記制御部は、前記画像処理部で生成される前記画像の関心領域の明るさの平均値が最大となるように、前記パルス状電磁波の射出タイミングと前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する、請求項６又は７に記載の走査型観察装置。
11. 前記関心領域は、前記画像の中心部又は周辺部である、請求項１０に記載の走査型観察装置。
12. 前記電磁波源は、所定波長の励起光を射出する第４のレーザを有し、
    前記電磁波検出部は、前記対象物への前記励起光の照射により前記対象物から発生する信号光を検出し、
    前記制御部は、前記励起光の射出タイミングと前記信号光に対応する前記電気信号のサンプリングタイミングとを相対的に制御する、
    請求項１〜５のいずれか一項に記載の走査型観察装置。
    

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