JP7455768B2 - 内視鏡較正システム、内視鏡装置、内視鏡装置の較正方法および内視鏡較正プログラム - Google Patents
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Description
本発明の第一の態様に係る内視鏡較正システムは、光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡を較正するシステムであって、前記光学アダプタと前記内視鏡のスコープとを組み合わせた光学系により画像を取得する撮像部と、第一スコープと第一光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第一パラメータと、前記第一スコープと第二光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第二パラメータと、第二スコープと前記第一光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第三パラメータと、を測定するパラメータ測定部と、前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータを用いて、前記第二スコープと前記第二光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第四パラメータを推定するパラメータ推定部と、を備える。
本発明の第一実施形態に係る内視鏡較正システム200について、図1から図8を参照して説明する。
図1は内視鏡装置100の斜視図である。
内視鏡装置100は、工業用の内視鏡装置であり、内視鏡1と、制御装置3と、表示部4と、装置本体5と、操作部6と、を備える。表示部4は、内視鏡1で撮像された被写体の画像や操作メニュー、計測画像等を表示する。装置本体5は、制御装置3を格納する筺体である。操作部6は、内視鏡1の制御に必要な操作が入力される入力装置である。
内視鏡1は、細長な挿入部10と、挿入部10に着脱可能な光学アダプタ2と、を備える。内視鏡1は、光学アダプタ2を交換することによって光学系の一部を変更可能である。
先端部11は、スコープ16を有する。スコープ16は、光源15と、光学系17と、撮像素子18と、スコープ内部記録部19と、を有する。先端部11には、被写体像を結像するための光学アダプタ2が着脱可能である。
光学アダプタ2の光学系21は、2つの対物レンズ23(第一対物レンズ231および第二対物レンズ232)と、リレー光学系24と、を有する。
図4は、内視鏡較正システム200を示す図である。
内視鏡較正システム200は、内視鏡1の光学系を較正するシステムである。内視鏡較正システム200は、光学特性測定装置210と、キャリブレーション装置220と、を備える。
光学特性測定装置210は、内視鏡装置100を用いて内視鏡1のスコープ16と光学アダプタ2とを組み合わせた光学系に固有の光学的歪みを含む光学的特性を測定する装置である。光学特性測定装置210は、例えば内視鏡装置100の生産工場内に設置される治具装置である。光学特性測定装置210は、内視鏡装置100と、格子状のチャート211と、を備える。
キャリブレーション装置220は、ユーザ内視鏡1Uの光学系をキャリブレーションする装置である。キャリブレーション装置220は、内視鏡装置100のユーザが使用する装置である。キャリブレーション装置220は、ユーザが使用する内視鏡装置100と、計測用被写体221と、を備える。
次に内視鏡較正システム200の動作(内視鏡装置100の較正方法)について説明する。図5は、内視鏡較正システム200の動作フローチャートである。初めに、光学特性測定装置210によるパラメータ測定の動作を説明する。図6は、光学特性測定装置210による測定されるパラメータを示す図である。
ステップS1の準備として、操作者は、生産測定治具である基準内視鏡1Sに搭載された基準スコープ16Sに基準光学アダプタ2Sを取り付ける。内視鏡装置100の制御装置3(主にメイン制御部32)は、ステップS1において、基準内視鏡1Sの基準スコープ16Sと基準光学アダプタ2Sとを組み合わせた光学系の特性を示すパラメータP1(第一パラメータ)を測定する。制御装置3は、パラメータP1を、内視鏡装置100に装着された記録媒体Mに保存する。
ステップS2の準備として、操作者は、生産測定治具である基準内視鏡1Sに搭載された基準スコープ16Sに、出荷された複数のユーザ光学アダプタ2Uのうちの一個体であるユーザ光学アダプタ2Uを取り付ける。内視鏡装置100の制御装置3(主にメイン制御部32)は、ステップS2において、基準内視鏡1Sの基準スコープ16Sとユーザ光学アダプタ2Uとを組み合わせた光学系の特性を示すパラメータP2(第二パラメータ)を測定する。制御装置3は、パラメータP2を、内視鏡装置100に装着された記録媒体Mに保存する。
ステップS3の準備として、操作者は、ユーザ内視鏡1Uに搭載され、出荷された複数のユーザ光学アダプタ2Uのうちの一個体であるユーザスコープ16Uに基準光学アダプタ2Sを取り付ける。内視鏡装置100の制御装置3(主にメイン制御部32)は、ステップS3において、ユーザ内視鏡1Uのユーザスコープ16Uと基準光学アダプタ2Sとを組み合わせた光学系の特性を示すパラメータP3(第三パラメータ)を測定する。制御装置3は、パラメータP3を、ユーザスコープ16Uのスコープ内部記録部19に保存する。また、制御装置3は、ステップS1において測定したパラメータP1を、ユーザスコープ16Uのスコープ内部記録部19に保存してもよい。なお、パラメータP3は、内視鏡装置100に装着された記録媒体Mに保存しても良い。
パラメータP1およびパラメータP2が保存された記録媒体Mは、パラメータP2の測定に用いられたユーザ光学アダプタ2Uと共に出荷される。
図8は、キャリブレーション装置220により推定されるパラメータを示す図である。
ステップC1の準備として、操作者は、ユーザ内視鏡1Uに搭載されたユーザスコープ16Uにユーザ光学アダプタ2Uを取り付ける。また、使用者は、ユーザ光学アダプタ2Uと共に出荷された記録媒体Mを内視鏡装置100に装着する。
上記実施形態において、測定された光学的特性を示すパラメータP1、パラメータP2、パラメータP3およびパラメータP4の一部はユーザスコープ16Uのスコープ内部記録部19に保存される。しかしながら、内視鏡装置100におけるパラメータの保存先はスコープ内部記録部19に限定されない。内視鏡装置100におけるパラメータの保存先は、制御装置3の記録部36であってもよい。
上記実施形態において、パラメータP1、パラメータP2およびパラメータP3の測定は制御装置3が実施するが、パラメータ測定の態様はこれに限定されない。例えば、上述した外部演算装置(特に外部端末)が、内視鏡装置100が取得した画像に基づいてパラメータP1、パラメータP2およびパラメータP3を算出してもよい。
本発明の第二実施形態に係る内視鏡較正システム200Bについて、図9から図10を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。内視鏡較正システム200Bは、第一実施形態に係る内視鏡較正システム200と比較して、光学特性測定装置210がパラメータP4を測定する点が異なる。
内視鏡較正システム200Bは、第一実施形態に係る内視鏡較正システム200と同様に、光学特性測定装置210と、キャリブレーション装置220と、を備える。
次に内視鏡較正システム200Bの動作について説明する。光学特性測定装置210は、第一実施形態と同様に、ステップS1、ステップS2およびステップS3を実行する。
図9は、光学特性測定装置210による測定されるパラメータを示す図である。
ステップS4の準備として、操作者は、ユーザ内視鏡1Uに搭載されたユーザスコープ16Uにユーザ光学アダプタ2Uを取り付ける。内視鏡装置100の制御装置3(主にメイン制御部32)は、ステップS4において、ユーザ内視鏡1Uのユーザスコープ16Uとユーザ光学アダプタ2Uとを組み合わせたユーザ内視鏡1Uの光学系のパラメータP4(第四パラメータ)を実際に測定する。
制御装置3は、実際に測定したパラメータP4を、ユーザスコープ16Uのスコープ内部記録部19などに保存する。
次に、キャリブレーション装置220は、ステップD1を実施する。内視鏡装置100の制御装置3(主にメイン制御部32)は、ステップD1において、内視鏡装置100がユーザ光学アダプタ2Uとユーザ内視鏡1Uとの組み合わせが固定された内視鏡装置であるかどうか、または所望のパラメータP4が保存されているかどうかを判定する。制御装置3は、例えばユーザ光学アダプタ2Uおよびユーザスコープ16Uに関する個体識別番号等の情報を受け取り、上記の判定を実施してもよい。個体識別情報は、接続時にスコープ内部記録部19等から受け取る、記録媒体Mなどの外部の記録媒体から受け取る、既知の個体識別情報を操作者が入力するなどの方法が考えられる。また、制御装置3は、ユーザスコープ16Uのスコープ内部記録部19や記録部36にパラメータP4が保存されていることを確認することにより、上記の判定を実施してもよい。キャリブレーション装置220は、次にステップD2を実施する。
制御装置3は、内視鏡装置100がユーザ光学アダプタ2Uとユーザ内視鏡1Uとの組み合わせが固定された内視鏡装置であると判定した場合、実際に測定されたパラメータP4を用いてユーザ内視鏡1Uの光学系の光学的特性を補正する。例えば、ユーザ光学アダプタ2Uおよびユーザスコープ16Uに関する個体識別番号の情報(個体識別情報)を使用したパラメータP4が保存されていた場合、制御装置3は実際に測定され保存されているパラメータP4を用いる。
本発明の第三実施形態に係る内視鏡較正システム200Cについて、図11を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。内視鏡較正システム200Cは、第一実施形態に係る内視鏡較正システム200と比較して、基準内視鏡1Sが更新される点が異なる。
内視鏡較正システム200Cは、第一実施形態に係る内視鏡較正システム200と同様に、光学特性測定装置210と、キャリブレーション装置220と、を備える。
次に内視鏡較正システム200Bの動作について説明する。第一実施形態のステップS1、ステップS2、ステップS3およびステップC1の後に基準光学アダプタ2Sが新しい光学アダプタ2(以降、「第二基準光学アダプタ2T」という)に更新された場合、光学特性測定装置210の制御装置3は、さらにステップR1とステップR2を実施する。
図11は、光学特性測定装置210による測定されるパラメータを示す図である。
ステップR1の準備として、操作者は、基準内視鏡1Sに搭載された基準スコープ16Sに第二基準光学アダプタ2Tを取り付ける。内視鏡装置100の制御装置3(主にメイン制御部32)は、ステップR1において、ユーザ内視鏡1Uの基準スコープ16Sと第二基準光学アダプタ2Tとを組み合わせた光学系の更新パラメータP1’(更新第一パラメータ)を測定する。
ステップR2の準備として、操作者は、ユーザ内視鏡1Uに搭載されたユーザスコープ16Uに第二基準光学アダプタ2Tを取り付ける。内視鏡装置100の制御装置3(主にメイン制御部32)は、ステップR2において、ユーザ内視鏡1Uのユーザスコープ16Uと第二基準光学アダプタ2Tとを組み合わせた光学系の更新パラメータP3’(更新第三パラメータ)を測定する。
上記実施形態において、更新される装置は基準光学アダプタ2Sである。しかしながら、基準スコープ16Sが更新される場合でもあっても同等の方法により、ユーザ内視鏡1Uの光学系の光学的特性を補正できる。この場合、パラメータP2が、ユーザ光学アダプタ2Uと更新ユーザスコープ16Tを組み合わせて光学的特性を測定した更新パラメータP2’となり、記録媒体Mやスコープ内部記録部19に保存される。
本発明の第四実施形態に係る内視鏡較正システム200Dについて、図12を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。内視鏡較正システム200Dは、上記の実施形態に係る内視鏡較正システム200等と比較して、外部演算装置としてサーバ300をさらに備える点が異なる。
図12は、内視鏡較正システム200Dを示す図である。
内視鏡較正システム200Dは、内視鏡1の光学系を較正するシステムである。内視鏡較正システム200Dは、光学特性測定装置210と、キャリブレーション装置220と、サーバ300と、を備える。光学特性測定装置210とキャリブレーション装置220とサーバ300とは、ネットワークNWを経由して接続される。この場合、光学特性測定装置210やキャリブレーション装置220は、ネットワークNWを通してサーバ300と通信する通信装置を備える。また、内視鏡装置100の制御装置3が通信装置を備えてもよい。
上記実施形態において、サーバ300は光学特性測定装置210が測定したパラメータを保存する。しかしながら、サーバ300の態様はこれに限定されない。サーバ300は、パラメータP4の推定する演算を実施し、パラメータP4をキャリブレーション装置220に取得させてもよい。この場合、サーバ300が「パラメータ推定部」に相当する。
210 光学特性測定装置
220 キャリブレーション装置
300 サーバ
100 内視鏡装置
1 内視鏡
1S 基準内視鏡
1U ユーザ内視鏡
16 スコープ
16S 基準スコープ
16U ユーザスコープ
2 光学アダプタ
2S 基準光学アダプタ
2T 第二基準光学アダプタ
2U ユーザ光学アダプタ
3 制御装置
4 表示部
5 装置本体
6 操作部
Claims (17)
- 光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡を較正するシステムであって、
前記光学アダプタと前記内視鏡のスコープとを組み合わせた光学系により画像を取得する撮像部と、
第一スコープと第一光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第一パラメータと、
前記第一スコープと第二光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第二パラメータと、
第二スコープと前記第一光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第三パラメータと、
を測定するパラメータ測定部と、
前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータを用いて、前記第二スコープと前記第二光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第四パラメータを推定するパラメータ推定部と、
を備える、
内視鏡較正システム。 - 前記光学的特性を示すパラメータは、前記光学系の光学系歪みを補正するパラメータを含む、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記光学的特性を示すパラメータは、前記光学系の視野マスク形状に関するパラメータを含む、
請求項2に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータは、同一の光学的特性の測定方法により測定したパラメータである、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータは、前記光学アダプタを取り付けた前記内視鏡の前記光学系により取得した前記画像から測定される、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータは、前記内視鏡が備える制御装置により算出される、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータは、前記内視鏡が備える制御装置とは別体の外部演算装置により算出される、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第二パラメータは、前記内視鏡に装着される記録媒体に保存される、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第三パラメータは、前記内視鏡または前記第二スコープ内に備えられた記録部に保存される、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第一パラメータと前記第二パラメータと前記第三パラメータの少なくとも一部は、前記内視鏡と通信を行うサーバに保存される、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第四パラメータは、前記第一パラメータと前記第二パラメータと前記第三パラメータとを加減算することにより算出される、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記パラメータ推定部は、前記内視鏡が備える制御装置である、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記パラメータ推定部は、前記内視鏡と通信を行うサーバである、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 前記第四パラメータが保存される記録部と、
前記第二スコープおよび前記第二光学アダプタの個体識別情報を受け付け、前記記録部に前記第四パラメータが保存されているかを判定し、保存されている場合は前記第四パラメータを使用し、保存されていない場合は新たに前記第四パラメータを推定する制御装置と、
を有する、
請求項1に記載の内視鏡較正システム。 - 光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡と、
前記内視鏡を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
第一スコープと第一光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第一パラメータと、前記第一スコープと第二光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第二パラメータと、第二スコープと前記第一光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第三パラメータと、を外部から取得して、
前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータを用いて、前記第二スコープと前記第二光学アダプタとを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第四パラメータを推定する、
内視鏡装置。 - 光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置を較正する方法であって、
第一スコープと第一光学アダプタを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第一パラメータを測定するステップと、
前記第一スコープと第二光学アダプタを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第二パラメータを測定するステップと、
第二スコープと前記第一光学アダプタを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第三パラメータを測定するステップと、
前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータを用いて、前記第二スコープと前記第二光学アダプタを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第四パラメータを推定するステップと、
を備える、
内視鏡装置の較正方法。 - 光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置が備えるコンピュータに、
第一スコープと第一光学アダプタを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第一パラメータを測定するステップと、
前記第一スコープと第二光学アダプタを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第二パラメータを測定するステップと、
第二スコープと前記第一光学アダプタを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第三パラメータを測定するステップと、
前記第一パラメータ、前記第二パラメータおよび前記第三パラメータを用いて、前記第二スコープと前記第二光学アダプタを組み合わせた光学系の光学的特性を示す第四パラメータを推定するステップと、
を実施させる、
内視鏡較正プログラム。
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