JP6397191B2 - 光走査型観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの振動により対象物を光走査する光走査型観察装置に関する。

従来、光源から照射された複数種類の波長のパルス光を利用して対象物を観察するための医療用プローブであって、光源から入射されたパルス光を導光して対象物に射出する導光手段と、射出されたパルス光により照明された対象物の反射パルス光に対して波長毎に異なる所定の遅延時間を与える光遅延手段と、を有し、遅延時間を付与されたパルス光を所定の光検出手段に出力するものが、知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−４２１２８号公報

一般的に、光検出手段から出力される電気信号の、暗電流によるオフセット値（黒レベル）は、温度等の使用環境によって変動（通常は、ドリフト）することがあり、オフセット値が変動すれば、画質が悪化するおそれがある。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、このようなオフセット値の変動に起因する画質の悪化を抑制するための対策が取られていない。

したがって、この点に着目してなされた本発明の目的は、画質を向上できる、光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光走査型観察装置の発明は、
光源からの光を対象物上に走査して該対象物の画像を取得する光走査型観察装置におい
て、
前記光源の発光タイミングを制御する発光タイミング制御部と、
前記光源からの光を導光して揺動可能に支持された先端部から対象物に向けて射出する
ファイバと、
前記ファイバの前記先端部を揺動駆動する駆動部と、
前記対象物から得られる光を検出し、電気信号に変換する光検出部と、
前記発光タイミング制御部が前記光源の発光を停止しているときに前記光検出部から出
力される前記電気信号に基づいて、前記光検出部による所定の画素に係る前記電気信号の出力と前記所定の画素の次の画素に係る前記電気信号の出力との間のタイミングにおいてオフセット値を補正するオフセット処理部と、
前記オフセット処理部により前記オフセット値の補正がされた前記電気信号に基づいて
画像信号を生成し、前記発光を停止しているときに取得できなかった画素を該画素の周辺に位置する画素に基づいて補間する信号処理部と、
を備える。

前記駆動部は、スパイラル状に前記ファイバの前記先端部を揺動させてもよい。

前記駆動部は、リサージュ状に前記ファイバの前記先端部を揺動させ、
前記発光タイミング制御部は、前記画像信号によって生成される画像の外周側領域内で前記光源の発光を停止し、
前記オフセット処理部は、前記画像信号によって生成される画像の外周側領域内にある前記所定の画素に係る前記電気信号の出力と前記所定の画素の次の画素に係る前記電気信号の出力との間のタイミングにおいてオフセット値を補正してもよい。

前記発光タイミング制御部が前記光源の発光を停止しているときに前記光検出部から出
力される前記電気信号に基づいて、オフセット値の補正の可否を判断するオフセット処理
判断部をさらに備え、
前記オフセット処理部は、前記オフセット処理判断部が前記オフセット値の補正を
実施可能と判断した場合に、前記オフセット値を補正するとよい。
前記オフセット処理判断部は、前記電気信号の値または／かつ波形に基づいて前記オフセット値の補正を実施可能と判断してもよい。
オフセット値の補正の可否を判断するオフセット処理判断部をさらに備え、
前記光源はパルス発光し、
前記オフセット処理判断部は、前記光源の発光が停止される直前の前記光源の発光期間中において前記光検出器から出力された前記電気信号の波形がパルス形状であるときに前記オフセット値の補正を実施可能と判断し、
前記オフセット処理部は、前記オフセット処理判断部が前記オフセット値の補正を実施可能と判断した場合に、前記オフセット値を補正してもよい。

本発明によれば、画質を向上できる、光走査型観察装置を提供することができる。

第１実施の形態に係る光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のスコープの先端部の断面図である。 図３の駆動部および照明用光ファイバの揺動部を示す図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 発光タイミングとオフセット値の補正タイミングとの関係の一例を説明するための図である。 走査軌跡とオフセット値の補正タイミングとの関係の第１例を説明するための図である。 走査軌跡とオフセット値の補正タイミングとの関係の第２例を説明するための図である。 走査軌跡とオフセット値の補正タイミングとの関係の第３例を説明するための図である。 走査軌跡とオフセット値の補正タイミングとの関係の第４例を説明するための図である。 第２実施の形態に係る光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１０のオフセット処理判断部の処理を示すフローチャートである。 図４の駆動部の変形例を説明するための図であり、図１２（ａ）はスコープの先端部の断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の駆動部を拡大して示す斜視図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の偏向磁場発生用コイルおよび永久磁石を含む部分の光ファイバの軸に垂直な面による断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１〜図９を参照して、本発明の第１実施の形態を説明する。図１は、第１実施の形態に係る光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において、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、備えている。

まず、制御装置本体３０の構成を説明する。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と、クロック発生部７１と、発光タイミング制御部３２と、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂと、結合器３４と、駆動制御部３８と、光検出器３５（光検出部）と、オフセット処理部７０と、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）３６と、信号処理部３７とを、備えている。

制御部３１により読み書き可能なメモリ（図示せず）には、光検出器３５から出力される電気信号の、暗電流によるオフセット値（黒レベル）の補正（以降、「オフセット補正」ともいう。）を行うタイミングが、予め設定されている。オフセット補正タイミングは、後に詳述するように、走査期間内（すなわち画像の表示期間内）に設けられてもよいし、走査期間外（すなわち画像の表示期間外）に設けられてもよい。

発光タイミング制御部３２は、制御部３１からの制御信号に応じて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のレーザ光をそれぞれ射出するレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光タイミングを制御する。発光タイミングは、オフセット補正タイミングを除く走査期間内では、各色の光が順次一定の時間間隔（発光周期Ｔ_Ｅ）毎に発光されるとともに、オフセット補正タイミングでは、所定時間Ｔ_Ｃにわたって全ての色の発光が停止されるように、設定される。なお、走査期間外では、基本的に、全ての色の発光が停止されることとなる。

レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは、複数の異なる色（本実施の形態では、Ｒ、Ｇ及びＢの３色）の光を選択的に射出する光源を構成している。ここで、「複数の異なる色の光を選択的に射出する」とは、すなわち、発光タイミング制御部３２により選択されたいずれか１色の光を、発光タイミング制御部３２により選択されたタイミングで射出することを意味する。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。
なお、本明細書において、「発光周期Ｔ_Ｅ」とは、光源を構成するレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂのそれぞれの発光周期を意味するのではなく、光源から順次射出される光の発光周期を意味している。

レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂから射出されるレーザ光は、結合器３４により同軸に合成された光路を経て、照明光としてシングルモードファイバである照明用光ファイバ１１（ファイバ）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用いて構成される。
レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂおよび結合器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。

結合器３４から照明用光ファイバ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、制御装置本体３０の駆動制御部３８は、スコープ２０の駆動部２１を振動駆動することによって、照明用光ファイバ１１の先端部を振動駆動する。これにより、照明用光ファイバ１１から射出された照明光は、対象物１００の観察表面上を、例えばスパイラル状に、２次元走査する。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などの光は、マルチモードファイバにより構成される検出用光ファイババンドル１２の先端で受光して、スコープ２０内を通り制御装置本体３０まで導光される。
なお、本明細書において、「走査期間」とは、照明用光ファイバ１１から射出された照明光が、対象物１００の観察表面上を２次元走査する期間を指す。

光検出器３５は、光源の発光周期Ｔ_Ｅ毎に、Ｒ、Ｇ又はＢのいずれかの色の光の照射により対象物１００から検出用光ファイババンドル１２を介して得た光を検出して、当該色に帯域制限されたアナログ信号（電気信号）を出力する。

オフセット処理部７０は、発光タイミング制御部３２が光源の発光を停止しているときに、光検出器３５から暗電流により出力される電気信号に基づいて、オフセット値（黒レベル）を補正する。より具体的に、オフセット処理部７０は、オフセット補正タイミングになった旨を発光タイミング制御部３２から通知されると、オフセット値の補正を行う。オフセット補正タイミングのために発光が停止される期間（以降、「オフセット補正タイミングの期間」ともいう。）Ｔ_Ｃは、オフセット値の補正に要する時間以上となるように予め設定されている。また、オフセット処理部７０は、例えば光検出器３５からの電気信号をクランプし、当該電気信号の黒レベルを所定電圧に設定することにより、オフセット値の補正を行う。オフセット補正タイミングの後に光検出器３５から電気信号が出力されると、オフセット処理部７０は、オフセット値の補正がされた電気信号をＡＤＣ３６へと出力する。

ＡＤＣ３６は、光検出器３５からオフセット処理部７０を介して入力される、オフセット値の補正がされたアナログ信号を、デジタル信号（電気信号）に変換し、信号処理部３７に出力する。

信号処理部３７は、発光周期Ｔ_Ｅ毎にＡＤＣ３６から入力された、オフセット値の補正がされたデジタル信号を、それぞれ発光タイミングと走査位置とに対応付けて、順次メモリ（図示せず）に記憶する。この発光タイミングと走査位置との情報は、制御部３１から得る。制御部３１では、駆動制御部３８により印加した振動電圧の振幅および位相などの情報から、走査経路上の走査位置の情報が算出される。そして、信号処理部３７は、走査終了後または走査期間中に、ＡＤＣ３６から入力された各デジタル信号に基づいて、強調処理、γ処理、補間処理等の必要な画像処理を行って画像信号を生成して、対象物１００の画像をディスプレイ４０に表示する。

クロック発生部７１は、制御部３１と発光タイミング制御部３２とに接続されており、制御部３１および発光タイミング制御部３２に基準のクロック信号を出力する。制御部３１は、クロック発生部７１からのクロック信号を分周して、駆動制御部３８による駆動部２１の制御タイミングやＡＤＣ３６によるサンプリングタイミングを生成する。一方、発光タイミング制御部３２は、クロック発生部７１からのクロック信号を分周して、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光タイミングやオフセット処理部７０のオフセット値補正タイミングを生成する。このように、同一のクロック発生部７１からのクロック信号に基づいて、発光タイミング制御部３２、駆動制御部３８、及びＡＤＣ３６のそれぞれを動作させることにより、これらの動作を確実に同期させて、タイミングのずれの無い、確実なオフセット値の補正を可能にしている。

次に、スコープ２０の構成を説明する。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および挿入部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および配線ケーブル１３は挿入部２３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。スコープ２０の挿入部２３の先端部２４は、駆動部２１、投影用レンズ２５ａ、２５ｂ（光学系）、中心部を通る照明用光ファイバ１１およ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、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃを振動駆動する。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および圧電素子２８ａ〜２８ｄ（図４（ａ）および（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から先端部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および検出用レンズは、スコープ２０の挿入部２３の先端部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の先端部１１ｃから射出されたレーザ光が、対象物１００上に照射されて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）等を取り込み、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、結合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の振動駆動機構およ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方向および±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。

各圧電素子２８ａ〜２８ｄは、制御装置本体３０の駆動制御部３８からの配線ケーブル１３が接続されており、駆動制御部３８によって電圧が印加されることによって駆動される。

Ｘ方向の圧電素子２８ｂと２８ｄとの間には常に正負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との間にも常に反対方向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、同一の周波数の振動電圧を印加し、あるいは、異なる周波数の振動電圧を印加し、振動駆動させることができる。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、図４に示した照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂが振動し、先端部１１ｃが偏向するので、先端部１１ｃから出射されるレーザ光は対象物１００の表面を順次（例えばスパイラル状に）走査する。

次に、光走査型内視鏡装置１０の動作について、発光タイミング制御部３２、オフセット処理部７０、及び信号処理部３７の処理を中心に、図５を参照して説明する。図５は、発光タイミングとオフセット値の補正タイミングとの関係の一例を説明するための図であり、図の左側から右側に進むにつれて時間が進む。図５の例では、オフセット補正タイミングが、走査期間内に設けられており、より具体的には、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光を１画素とする所定の画素間に、設けられている。レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光タイミングを図５（ａ）〜（ｃ）に、結合器３４の出力を図５（ｄ）に、光検出器３５の出力を図５（ｅ）に、信号処理部３７で処理される画素を図５（ｆ）に、オフセット処理部７０によるオフセット値の補正のタイミングを図５（ｇ）に、それぞれ示す。

オフセット補正タイミングを除く走査期間内では、発光タイミング制御部３２は、制御部３１からの制御信号に応じて、発光周期Ｔ_Ｅ毎にＲ、Ｇ、Ｂの順序でレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光タイミングを制御する。この間、光検出器３５から出力される各色に対応する電気信号は、オフセット処理部７０およびＡＤＣ３６を介して、信号処理部３７に出力される。

一方、オフセット補正タイミングになると、発光タイミング制御部３２は、所定期間Ｔ_Ｃにわたって全てのレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光を停止する。この間、光検出器３５からは、暗電流による電気信号（オフセット値）のみが出力されることとなる。オフセット処理部７０は、光検出器３５から出力される電気信号に基づいて、オフセット値を補正する。

当該期間Ｔ_Ｃにわたるオフセット補正タイミングが終わると、再び発光タイミング制御部３２は、発光周期Ｔ_Ｅ毎にＲ、Ｇ、Ｂの順序でレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光タイミングを制御する。この間、光検出器３５から出力される各色に対応する電気信号は、オフセット処理部７０によりオフセット値が補正された状態で、ＡＤＣ３６に出力され、その後、信号処理部３７に出力される。

信号処理部３７は、図５（ｆ）に示すように、光検出器３５からオフセット処理部７０およびＡＤＣ３６を介して順次に入力されたＲ、Ｇ、Ｂの電気信号に基づいて画像信号を生成して、ディスプレイ４０に出力する。このとき、オフセット補正タイミングの期間Ｔ_Ｃ中に取得できなかった画素については、周辺画素から公知の方法で補間処理することが好ましく、これにより当該期間Ｔ_Ｃに対応する部分が画像内で黒点状に表れるのを防止でき、ゆえに画像の鮮明度を良好にすることができる。なお、ここでいう「周辺画素」とは、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃの走査軌跡に従う周辺画素、又は、ディスプレイ４０に出力する画像信号を生成するときに存在する周辺画素を指す。

ここで、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃの走査軌跡とオフセット補正タイミングとの関係の例を、図６〜図９を参照して説明する。図中、実線ｔは先端部１１ｃの走査軌跡を示しており、点ｃはオフセット補正タイミングでの先端部１１ｃの走査軌跡ｔ上の位置を示している。

図６に示す第１例は、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃが、走査期間中、駆動部２１によって、例えば内周側から外周側に向けて、スパイラル状に揺動される場合を示している。本例では、オフセット補正タイミングが、走査期間中において、先端部１１ｃが１周回分走査される毎に、設けられている。このため、各オフセット補正タイミングでの先端部１１ｃの位置ｃが、図の例では上下方向に、一列に並ぶこととなる。よって、オフセット値の補正が行われた各点ｃの部分を補間する際には、例えば、走査軌跡において点ｃの列を挟んだ両側（図の例では左右両側）に位置する周辺画素に基づいて補間することができる。走査期間中にオフセット補正タイミングを設けることで、走査期間中に画像の黒レベルを一定に維持して、画質を向上できる。

図７に示す第２例では、オフセット補正タイミングが、走査期間中において、先端部１１ｃが３／４周回分走査される毎に設けられている点で、第１例と異なる。このため、各オフセット補正タイミングでの先端部１１ｃの走査軌跡ｔ上の位置ｃが、第１例と比較して、より互いから離間することとなる。よって、オフセット値の補正が行われた各点ｃの画素を補間する際には、例えば、走査軌跡において各点ｃの上下左右に隣接する周辺画素に基づいて補間することができる。このように、第２例によれば、第１例に比べて、より多くの周辺画素に基づいて各点ｃの部分を補間できるので、第１例の効果に加えて、補間処理の精度を向上でき、ゆえに画像の鮮明度を向上できる。

図８に示す第３例では、オフセット補正タイミングが、光源が発光されない走査期間外（画像の表示期間外）において、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃが、走査終了後から、例えば外周側から内周側に向けてスパイラル状に、初期位置へと戻されるまでの期間（以降、「戻り期間」という。）内に、設けられている。この戻り期間内にオフセット補正タイミングを設けることにより、次の走査により表示される画像の画質を向上させることができる。さらに、画像内には光源の発光が停止される部分が存在しないので、走査期間中にオフセット補正タイミングを設けた場合に必要となる、オフセット補正タイミングで取得できない画素についての補間処理が不要となる。

なお、第１例および第２例の他にも、走査期間内の任意のタイミングに、オフセット補正タイミングを設けてもよい。また、例えば第１例又は第２例と第３例とを組み合わせる等して、走査期間内および走査期間外の両方にオフセット補正タイミングを設けるようにしてもよい。

図９に示す第４例は、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃが、走査期間中、駆動部２１によって、リサージュ状に揺動される場合を示している。このリサージュ状の走査軌跡は、１周回あたりに画像の外周側領域内を１回以上通過する。ここで、「画像の外周側領域内」とは、画像のうち、中央領域を除く、外周側の領域を指す。本例では、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃが、画像の外周側領域内（より具体的には、画像の上縁部）を通過する間に、オフセット補正タイミングが設けられている。本例によれば、第１例及び第２例と同様に、走査期間中にオフセット補正タイミングを設けることで、走査期間中に画像の黒レベルを一定に維持して、画質を向上できる。さらに、画像の中央領域内には、光源の発光が停止される部分が存在しないので、オフセット補正タイミングで取得できなかった画素についての補間処理を行わなくても、十分に良好な画質を得ることができる。また、リサージュ状の走査軌跡を使用することで、スパイラル状の走査軌跡を使用する場合に必要となる戻り期間が不要となるため、連続的に走査を継続可能であり、ゆえに、こまめにオフセット値の補正を行うことができるので、オフセット値の変動が激しい場合に特に有利である。

なお、本発明では、第１例〜第４例で説明したスパイラル状およびリサージュ状の軌跡以外にも、他の任意の軌跡を用いることができる。

第１実施の形態によれば、光検出器３５から出力される電気信号のオフセット値が温度等の使用環境によって変動しても、オフセット値を補正することにより、画像の黒レベルを一定に維持して、画質を向上することができる。

（第２実施の形態）
図１０〜図１１を参照して、本発明の第２実施の形態を説明する。図１０は、第２実施の形態に係る光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、制御装置本体３０がオフセット処理判断部７２をさらに備える点のみで第１実施の形態と異なるので、その他の構成についての詳述を省略する。

第１実施の形態では、光源の発光が停止されるときにオフセット値の補正を行うが、例え光源の発光が停止されていても、スコープ２０の挿入部２３の先端部２４が患者の体外等の暗視野外にある場合には、光検出器３５からは暗電流によるオフセット値に加えて外光の検出値も出力されてしまうため、正確にオフセット値の補正を行うことができない。この点に鑑みて、本実施の形態では、スコープ２０の挿入部２３の先端部２４が暗視野外にある場合にはオフセット値の補正を行わないようにし、ゆえに不正確なオフセット値の補正を回避するものである。

図１０に示すように、オフセット処理判断部７２は、光検出器３５とオフセット処理部７０と発光タイミング制御部３２とに接続されている。オフセット処理判断部７２は、発光タイミング制御部３２が光源の発光を停止しているときに光検出器３５から出力される電気信号に基づいて、オフセット値の補正の可否を判断し、その判断結果をオフセット処理部７０に通知する。オフセット処理部７０は、オフセット処理判断部７２がオフセット値の補正を実施可能と判断した場合に、第１実施の形態で説明したようなオフセット値の補正を行う。

次に、光走査型内視鏡装置１０の動作について、オフセット処理判断部７２の処理を中心に、図１１を参照して説明する。図１１は、オフセット処理判断部７２の処理を示すフローチャートである。まず、オフセット処理判断部７２は、発光タイミング制御部３２からの通知に基づいて、発光タイミング制御部３２が光源の発光を停止しているか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、光源の発光を停止している期間とは、走査期間中のオフセット補正タイミングの期間Ｔ_Ｃや、走査期間外の期間である。

発光タイミング制御部３２が光源の発光を停止していると判断すると（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、オフセット処理判断部７２は、光検出器３５から出力される電気信号の値が所定の閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ２）。ここで、この閾値は、スコープ２０の挿入部２３の先端部２４が暗視野外（患者の体外等）にあるときに光検出器３５から出力されることが想定される最小の出力値に設定されることが好ましい。ただし、この閾値は、本光走査型内視鏡装置１０が使用される環境に応じて変更されてもよい。

光検出器３５から出力された電気信号の値が閾値未満である場合（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、オフセット処理判断部７２は、スコープ２０の挿入部２３の先端部２４が暗視野内にあると判断して（ステップＳ３）、オフセット値の補正を実施可能と判断し（ステップＳ４）、判断結果をオフセット処理部７０に通知する。オフセット処理部７０は、この通知を受けた後、オフセット補正タイミングにおいて、第１実施の形態で説明したようにオフセット値の補正を実施する。

一方、ステップＳ２において、光検出器３５から出力された電気信号の値が閾値以上である場合（ステップＳ２、Ｎｏ）、オフセット処理判断部７２は、スコープ２０の挿入部２３の先端部２４が暗視野外にあると判断して（ステップＳ５）、オフセット値の補正を実施不可と判断し（ステップＳ６）、判断結果をオフセット処理部７０に通知する。オフセット処理部７０は、この通知を受けた後は、オフセット補正タイミングになっても、オフセット値の補正を実施しない。この場合、光検出器３５から出力される電気信号は、オフセット値の補正がされないままＡＤＣ３６に出力されることとなる。

第２実施の形態によれば、第１実施の形態の効果に加えて、スコープ２０の挿入部２３の先端部２４が暗視野外にある場合にはオフセット値の補正を行わないようにし、ゆえに不正確なオフセット値の補正を回避することができる。

なお、図１１のステップＳ１に代えて、オフセット処理判断部７２は、発光タイミング制御部３２からの通知に基づいて、オフセット補正タイミングの期間Ｔ_Ｃ内であると判断した場合に、ステップＳ２に移行するようにしてもよい。

図１１のステップＳ２に代えて、又はステップＳ２に加えて、オフセット処理判断部７２は、光源の発光が停止される直前の光源の発光期間中において光検出器３５から出力された電気信号の波形が、パルス形状をなしていると判断した場合に、つまり対象物の走査中と判断した場合に、ステップＳ３に移行するようにしてもよい。ここで、「波形が、パルス形状をなしている」とは、光検出器３５からの出力波形が、略平坦状になってはおらず、図５（ｅ）に示すようにＲ、Ｇ、Ｂの各色を検出する度にピークが現れていることを指す。この場合、直前の所定期間にわたる光検出器３５からの出力信号を、所定時間間隔毎にサンプリングする手段が別途必要となり、オフセット処理判断部７２は、当該手段によりサンプリングされた出力信号のデータに基づいて、光検出器３５の出力波形がパルス形状をなしているか否かを判断することとなる。

第１及び第２実施の形態において、オフセット処理部７０の構成は、オフセット値をアナログ信号の状態で補正するものに限られず、デジタル信号に変換された状態で補正するものであってもよい。例えば、オフセット処理部７０は、ＡＤＣ３６によりアナログ−デジタル変換されたオフセット値をアナログ変換し、変換されたオフセット値が一定値となるようにフィードバック制御して、オフセット値を補正するものでもよい。あるいは、オフセット処理部７０をＡＤＣ３６の出力側に接続して、ＡＤＣ３６によりアナログ−デジタル変換されたオフセット値を、画像の黒レベルに合うように補正してもよい。

第１及び第２実施の形態において、駆動制御部３８は、制御部３１が用いるクロック発生部７１とは別のクロック発生部を内部に備えて、この内部のクロック発生部からのクロック信号に基づいて動作するように構成されてもよい。この場合、制御部３１と駆動制御部３８とが共通のクロック発生部７１を用いる場合に比べて、駆動制御部３８へのクロック信号の分配に要する消費電力を低減させることができる。

また、第１及び第２実施の形態において、光走査型内視鏡装置１０の光源の構成は、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを備えたものに限られず、例えばパルス発光させる白色光源を備えたものでもよい。

さらに、第１及び第２実施の形態において、照明用光ファイバ１１の駆動部２１は、圧電素子を用いたものに限られず、例えば、照明用光ファイバ１１に固定した永久磁石とこれを駆動する偏向磁場発生用コイル（電磁コイル）とを用いたものでもよい。以下、この駆動部２１の変形例について、図１２を参照して説明する。図１２（ａ）はスコープ２０の先端部２４の断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の駆動部２１を拡大して示す斜視図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の偏向磁場発生用コイル６２ａ〜６２ｄおよび永久磁石６３を含む部分の照明用光ファイバ１１の軸に垂直な面による断面図である。

照明用光ファイバ１１の揺動部１１ｂの一部には、照明用光ファイバ１１の軸方向に着磁され貫通孔を有する永久磁石６３が、照明用光ファイバ１１が貫通孔を通った状態で結合されている。また、揺動部１１ｂを囲むように、一端部を取付環２６に固定された角型チューブ６１が設けられ、永久磁石６３の一方の極と対向する部分の角型チューブ６１の各側面には、平型の偏向磁場発生用コイル６２ａ〜６２ｄが設けられている。

Ｙ方向の偏向磁場発生用コイル６２ａと６２ｃのペアおよびＸ方向の偏向磁場発生用コイル６２ｂと６２ｄのペアは、角型チューブ６１のそれぞれ対向する面に配置され、偏向磁場発生用コイル６２ａの中心と偏向磁場発生用コイル６２ｃの中心を結ぶ線と、偏向磁場発生用コイル６２ｂの中心と偏向磁場発生用コイル６２ｄの中心を結ぶ線とは、静止時の照明用光ファイバ１１の配置される角型チューブ６１の中心軸線付近で直交する。これらのコイルは、配線ケーブル１３を介して制御装置本体３０の駆動部３８に接続され、駆動制御部３８からの駆動電流によって駆動される。

本発明の光走査型観察装置は、光走査型内視鏡装置のみならず、光走査型顕微鏡等の他の光走査型観察装置にも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
１１ａ 固定端
１１ｂ 揺動部
１１ｃ 先端部
１２ 検出用光ファイババンドル
１３ 配線ケーブル
２０ スコープ
２１ 駆動部
２２ 操作部
２３ 挿入部
２４ 先端部
２５ａ、２５ｂ 投影用レンズ
２６ 取付環
２７ アクチュエータ管
２８ａ〜２８ｄ 圧電素子
２９ ファイバ保持部材
３０ 制御装置本体
３１ 制御部
３２ 発光タイミング制御部
３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ レーザ
３４ 結合器
３５ 光検出器
３６ ＡＤＣ
３７ 信号処理部
３８ 駆動制御部
４０ ディスプレイ
６１ 角型チューブ
６２ａ〜６２ｄ 偏向磁場発生用コイル
６３ 永久磁石
７０ オフセット処理部
７１ クロック発生部
７２ オフセット処理判断部
１００ 対象物

Claims (6)

1. 光源からの光を対象物上に走査して該対象物の画像を取得する光走査型観察装置において、
   前記光源の発光タイミングを制御する発光タイミング制御部と、
   前記光源からの光を導光して揺動可能に支持された先端部から対象物に向けて射出するファイバと、
   前記ファイバの前記先端部を揺動駆動する駆動部と、
   前記対象物から得られる光を検出し、電気信号に変換する光検出部と、
   前記発光タイミング制御部が前記光源の発光を停止しているときに前記光検出部から出力される前記電気信号に基づいて、前記光検出部による所定の画素に係る前記電気信号の出力と前記所定の画素の次の画素に係る前記電気信号の出力との間のタイミングにおいてオフセット値を補正するオフセット処理部と、
   前記オフセット処理部により前記オフセット値の補正がされた前記電気信号に基づいて画像信号を生成し、前記発光を停止しているときに取得できなかった画素を該画素の周辺に位置する画素に基づいて補間する信号処理部と、
   を備える光走査型観察装置。
2. 前記駆動部は、スパイラル状に前記ファイバの前記先端部を揺動させることを特徴とする請求項１に記載の光走査型観察装置。
3. 前記駆動部は、リサージュ状に前記ファイバの前記先端部を揺動させ、
   前記発光タイミング制御部は、前記画像信号によって生成される画像の外周側領域内で前記光源の発光を停止し、
   前記オフセット処理部は、前記画像信号によって生成される画像の外周側領域内にある前記所定の画素に係る前記電気信号の出力と前記所定の画素の次の画素に係る前記電気信号の出力との間のタイミングにおいてオフセット値を補正する請求項１に記載の光走査型観察装置。
4. 前記発光タイミング制御部が前記光源の発光を停止しているときに前記光検出部から出力される前記電気信号に基づいて、オフセット値の補正の可否を判断するオフセット処理判断部をさらに備え、
   前記オフセット処理部は、前記オフセット処理判断部が前記オフセット値の補正を実施可能と判断した場合に、前記オフセット値を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光走査型観察装置。
5. 前記オフセット処理判断部は、前記電気信号の値または／かつ波形に基づいて前記オフセット値の補正を実施可能と判断する請求項４に記載の光走査型観察装置。
6. オフセット値の補正の可否を判断するオフセット処理判断部をさらに備え、
   前記光源はパルス発光し、
   前記オフセット処理判断部は、前記光源の発光が停止される直前の前記光源の発光期間中において前記光検出器から出力された前記電気信号の波形が、パルス形状であるときに、前記オフセット値の補正を実施可能と判断し、
   前記オフセット処理部は、前記オフセット処理判断部が前記オフセット値の補正を実施可能と判断した場合に、前記オフセット値を補正する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査型観察装置。
   

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