JPWO2017037781A1 - 走査型観察装置 - Google Patents

Abstract

本発明の走査型観察装置（１）は、被写体（Ａ）に照射するためのビーム（Ｌ）を走査する走査部（４）と、被写体（Ａ）からの信号波（Ｌ’）を検出する検出部（５）と、画像を表示する表示部（９）と、歪み補正量がユーザによって設定される補正量設定部（８）と、信号波（Ｌ’）を検出部（４）による検出時刻よりも歪み補正量に基づくシフト時間だけ前の時刻におけるビーム（Ｌ）の照射位置と対応付けることによって画像を生成する画像生成部（６）とを備える。

Description

本発明は、走査型観察装置に関するものである。

従来、被写体上においてビームを所定の走査軌跡に沿って走査して被写体の画像を取得する走査型内視鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００９−５１６５６８号公報

しかしながら、ビームを理想の走査軌跡に正確に沿って走査させることは難しく、実際のビームの走査軌跡は歪んでしまい、それによって画像内の被写体の像も歪んでしまう。画像内の被写体の像の歪みは画像処理によって補正するができるが、そのためには複雑な演算処理が必要となる。さらに、ライブ映像として表示される高フレームレートの内視鏡画像に対して画像処理を実行するためには、高速の演算が可能な高性能のプロセッサまたは専用ハードウェアが必要となり、コストがかかるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡単な計算によって高速で画像内の像の歪みを補正することができる走査型観察装置を提供することを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、所定の走査軌跡に沿って被写体に照射するためのビームを走査する走査部と、前記ビームの照射によって前記被写体において発生する信号波を検出する検出部と、該検出部によって検出された前記信号波を、前記所定の走査軌跡上における前記ビームの照射位置と対応付けることによって前記被写体の画像を生成する画像生成部と、該画像形成部によって形成された画像を表示する表示部と、該表示部に表示された前記画像に対する歪み補正量をユーザによる操作に基づいて設定する補正量設定部とを備え、前記画像生成部が、前記補正量設定部によって設定されている前記歪み補正量に基づいてシフト時間を算出し、前記信号波を、前記検出部による該信号波の検出時刻よりも前記シフト時間だけ後の時刻における前記ビームの照射位置と対応付けて画像を生成する走査型観察装置を提供する。

本発明によれば、走査部によってビームが被写体上で走査されると、ビームの照射位置において信号波が発生し、該信号波が検出部によって検出される。画像生成部は、検出された信号波を被写体上におけるビームの照射位置と対応付けることによって、被写体の画像を生成する。

この場合に、反射光の検出時刻におけるビームの理論的な照射位置と実際の照射位置との間には、電気系および機械系における種々の遅延に起因したずれが生じ、実際の照射位置は、理論的な照射位置よりもビームの走査方向に進んだ位置となる。したがって、信号波を理論的な照射位置と対応付けた画像内の像には、遅延に起因する歪みが生じる。

画像生成部は、信号波を、補正量設定部によって設定された歪み補正量に基づくシフト時間だけ、検出部による検出時刻よりも後の時刻における照射位置と対応付ける。シフト時間が、理論的な照射位置から実際の照射位置までの遅延時間と等しいときに、信号波は、該信号波が実際に発生した照射位置と対応付けられ、遅延に起因する画像内の像の歪みが解消される。

したがって、ユーザは、表示部に表示される画像に基づいて、画像内の像の歪みが最小となる補正量を補正量設定部に設定することによって、画像内の像の歪みを補正することができる。また、対応付ける信号波とレーザ光の照射位置とを時間方向に等しいシフト時間だけシフトさせるだけの簡単な計算によって、高速で画像の歪みを補正することができる。

上記発明において、前記補正量設定部が、前記表示部に設けられたＧＵＩと、前記表示部に接続された入力デバイスとを備えてもよい。
このようにすることで、被写体の像の歪みが補正された画像を、表示部の画面上でリアルタイムにユーザが操作しながら得ることができる。

上記発明においては、前記走査部が、スパイラル状または同心円状の走査軌跡に沿って前記ビームを一定の角速度で回転走査してもよい。
回転走査方式において、遅延に起因する像の歪みは、走査軌跡の歪みよってさらに強調される。したがって、遅延に起因する像の歪みを除去することによって、画像の質を効果的に改善することができる。

上記発明においては、前記走査部が、リサージュ状の走査軌跡に沿って前記ビームを走査してもよい。
リサージュ走査方式において、画像内の像には、画像の対角線を挟んだ両側において逆方向に像がずれる歪みが生じる。このような複雑な像の歪みも、簡単な計算処理のみによって高精度に補正することができる。

本発明によれば、簡単な計算によって高速で画像内の像の歪みを補正することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る走査型観察装置の全体構成図である。 図１の走査型観察装置の詳細な構成を示すブロック図である。 図１の走査型観察装置におけるスキャナの構成を示す図である。 図３ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。。 遅延調整部によって生成される輝度値データセットおよび制御部によって生成される座標データセットの一例を示す図である。 輝度値データセットおよび検出時刻と座標とをシフト時間Δｔだけシフトした座標データセットの一例を示す図である。 Ｄ／Ａ変換器から図３Ａのスキャナに印加される交番電圧を示す図である 遅延調整部による回転角度を設定するためのグラフィックの一例を示す図である。 歪みの補正処理を説明する図である。 リサージュ走査における歪みの補正処理を説明する図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る走査型観察装置１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型観察装置１は、図１に示されるように、内視鏡２の挿入部２１の先端から被写体Ａに照射されるレーザ光（ビーム）Ｌをスパイラル状の走査軌跡Ｂに沿って走査し、被写体Ａの画像を取得する光走査型内視鏡装置である。

走査型観察装置１は、図２に示されるように、光源部３と、光源部３から出力されたレーザ光Ｌを走査して被写体Ａに照射する光走査ユニット（走査部）４と、被写体Ａからのレーザ光Ｌの反射光（信号波）Ｌ’を検出する検出ユニット（検出部）５と、該検出ユニット５によって検出された反射光Ｌ’に基づいて被写体Ａの画像を生成する画像生成ユニット（画像生成部）６と、光走査ユニット４、検出ユニット５および画像生成ユニット６を制御する制御部７と、画像内の被写体Ａの像に対する歪み補正量θをユーザの操作に基づいて設定する補正量設定部８と、表示部９とを備えている。
光走査ユニット４および検出ユニット５の一部、画像生成ユニット６、ならびに、制御部７は、内視鏡２に接続された筺体１０内に収容されている。

光源部３は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の連続波レーザ光をそれぞれ射出する３個のレーザ光源（図示略）を備える。光源部３は、Ｒ、Ｇ、Ｂのレーザ光を合波して白色のレーザ光Ｌを生成し、該白色のレーザ光Ｌを射出する。レーザ光源としては、例えば、半導体固体レーザ光源またはレーザダイオードが用いられる。

なお、本実施形態においては、被写体Ａの白色光画像を取得する場合について説明するが、他の種類の画像を取得してもよい。例えば、レーザ光によって励起される蛍光の画像を取得してもよく、特定の色のレーザ光を用いて赤外画像やＮＢＩ（ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｉｍａｇｉｎｇ）画像を取得してもよい。

光走査ユニット４は、制御部７からの制御信号に基づいてデジタル波形を発生する波形発生部４１と、デジタル波形をＤ／Ａ変換して交番電圧を生成するＤ／Ａ変換器４２と、光源部３からのレーザ光Ｌを走査しながら被写体Ａに照射するスキャナ４３とを備えている。

波形発生部４１は、制御部７から受信した制御信号が指定する周波数および振幅を有するデジタル波形を発生する。
Ｄ／Ａ変換器４２は、波形発生部４１によって発生されたデジタル波形を電圧波形に変換することによって交番電圧を生成する。生成された交番電圧は、電気ケーブル１３Ａ，１３Ｂを介してスキャナ４３に供給される。

スキャナ４３は、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、挿入部２１の先端部２１ａの内部に配置されている。スキャナ４３は、挿入部２１内に長手方向に沿って配置された照明用光ファイバ４４と、該照明用光ファイバ４４を振動させるアクチュエータ４５と、照明用光ファイバ４４およびアクチュエータ４５を挿入部２１の外筒に対して固定する固定部４６とを備えている。
符号１１，１２は、照明用光ファイバ４４の先端から射出されたレーザ光Ｌを被写体Ａ上に集束させる集光レンズである。

照明用光ファイバ４４の基端は、光源部３に接続されている。光源部３から照明用光ファイバ４４の基端面に入射したレーザ光Ｌは、照明用光ファイバ４４の内部を基端から先端まで導光し、照明用光ファイバ４４の先端面から挿入部２１の先端前方へ向かって射出されるようになっている。

アクチュエータ４５は、四角筒状の弾性部４７と、該弾性部４７の外周面に固定された４枚の圧電素子４８Ａ，４８Ｂとを備えている。
弾性部４７内には照明用光ファイバ４４が貫通しており、弾性部４７は、照明用光ファイバ４４の先端から基端側に間隔をあけた位置において、照明用光ファイバ４４の外周面に固定されている。弾性部４７の、圧電素子４８Ａ，４８Ｂよりも基端側の部分は、固定部４６を介して挿入部２１の外筒に固定されている。これにより、弾性部４７および照明用光ファイバ４４の先端部分は片持ち梁状に支持され、揺動可能となっている。

圧電素子４８Ａ，４８Ｂは板状であり、厚さ方向に分極している。図３Ｂにおいて、矢印Ｐは圧電素子４８Ａ，４８Ｂの分極方向を示している。圧電素子４８Ａ，４８Ｂは、図３Ｂに示されるように、照明用光ファイバ４４の半径方向に対向する２枚の圧電素子４８Ａまたは４８Ｂの分極方向が同一方向となるように、弾性部４７の４つの外側面の各々に１枚ずつ固定されている。Ｘ方向に対向する２枚のＸ走査用の圧電素子４８ＡにはＡ相用の電気ケーブル１３Ａが接続され、Ｙ方向に対向する２枚のＹ走査用の圧電素子４８ＢにはＢ相用の電気ケーブル１３Ｂが接続されている。Ｘ方向およびＹ方向は、照明用光ファイバ４４の半径方向であり、互いに直交する方向である。

ここで、波形発生部４１は、Ａ相およびＢ相の２つのデジタル波形を発生する。Ｄ／Ａ変換器４２は、Ａ相用およびＢ相用にそれぞれ設けられている。Ａ相用のＤ／Ａ変換器４２は、Ａ相のデジタル波形をＤ／Ａ変換し、生成されたＡ相の交番電圧は、電気ケーブル１３Ａを介して２枚のＸ走査用の圧電素子４８Ａに供給される。Ｂ相用のＤ／Ａ変換器４２は、Ｂ相のデジタル波形をＤ／Ａ変換し、生成されたＢ相の交番電圧は、電気ケーブル１３Ｂを介して２枚のＹ走査用の圧電素子４８Ｂに供給される。

Ｘ走査用の圧電素子４８Ａは、Ａ相の交番電圧の印加によって照明用光ファイバ４４の長手方向（Ｚ方向）に伸縮振動する。このときに、２枚の圧電素子４８Ａのうち、一方がＺ方向に縮み、他方がＺ方向に伸びることによって、弾性部４７には固定部４６の位置を節とするＸ方向の屈曲振動が励起される。弾性部４７の屈曲振動は、照明用光ファイバ４４に伝達される。これにより、照明用光ファイバ４４の先端部がＸ方向に屈曲振動して光ファイバ１１の先端がＸ方向に振動し、該先端から射出されるレーザ光ＬがＸ方向に走査される。

Ｙ走査用の圧電素子４８Ｂは、Ｂ相の交番電圧の印加によって照明用光ファイバ４４の長手方向（Ｚ方向）に伸縮振動する。このときに、２枚の圧電素子４８Ｂのうち、一方がＺ方向に縮み、他方がＺ方向に伸びることによって、弾性部４７には固定部４６の位置を節とするＹ方向の屈曲振動が励起される。弾性部４７の屈曲振動は、照明用光ファイバ４４に伝達される。これにより、照明用光ファイバ４４の先端部がＹ方向に屈曲振動して照明用光ファイバ４４の先端がＹ方向に振動し、該先端から射出されるレーザ光ＬがＹ方向に走査される。

検出ユニット５は、被写体Ａにおいて反射されたレーザ光Ｌの反射光Ｌ’を受光する受光部５１と、該受光部５１によって受光された反射光Ｌ’を検出する光検出器５２とを備えている。
受光部５１は、照明用光ファイバ４４と並列して挿入部２１の内部に配置された受光用光ファイバ（以下、「受光用光ファイバ５１」ともいう。）である。受光用光ファイバ５１は、照明用光ファイバ４４を周方向に囲むように複数本設けられてる。各受光用光ファイバ５１の先端側には受光レンズ（図示略）が配置され、被写体Ａからの反射光Ｌ’は受光レンズを介して受光用光ファイバ５１の先端面に入射するようになっている。受光用光ファイバ５１の基端は光検出器５２に接続されている。受光用光ファイバ５１の先端面に入射した反射光Ｌ’は、該受光用光ファイバ５１の内部を先端から基端まで導光し、光検出器５２に入射する。

光検出器５２は、反射光Ｌ’を一定の時間間隔で検出し、検出された反射光Ｌ’の強度に応じた電気信号を画像生成ユニット６内のＡ／Ｄ変換器６１に出力する。光検出器５２は、例えば、受光用光ファイバ５１からの白色の反射光Ｌ’をＲ、Ｇ、Ｂの３色に分解する色分解素子（図示略）と、該色分解素子によって色分解されたＲ、Ｇ、Ｂの各反射光Ｌ’を光電変換する３個のフォトダイオード（図示略）とから構成される。このような構成により、光検出器５２は、Ｒ、ＧおよびＢの反射光Ｌ’を別々にかつ同時に検出し、３つの電気信号をＡ／Ｄ変換器６１に出力するようになっている。

画像生成ユニット６は、光検出器５２から出力された電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器６１と、該Ａ／Ｄ変換器６１によって得られたデジタル値の時間遅延を補正する遅延調整部６２と、画像を形成する画像形成部６３とを備えている。

Ａ／Ｄ変換器６１は、光検出器５２からの３つの電気信号をそれぞれデジタル変換することによって、反射光Ｌ’の強度を示すデジタル値を得る。得られたデジタル値は、画像形成部６３によって形成される画像の各画素のＲ、Ｇ、Ｂの輝度値である。以下、光検出器５２によって時刻ｔｉに検出されたＲ、Ｇ、Ｂの輝度値を、輝度値Ｓ（ｔｉ）と記す。Ａ／Ｄ変換器６１は、得られた輝度値Ｓ（ｔｉ）を遅延調整部６２に送信する。

遅延調整部６２は、図４Ａに示されるように、Ａ／Ｄ変換器６１から受信した輝度値Ｓ（ｔｉ）（ｉ＝１，２，３，…）と、該輝度値Ｓ（ｔｉ）の光検出器５２による検出時刻ｔｉ（ｉ＝１，２，３，…）とを対応付けた輝度値データセットＤ１を生成する。検出時刻ｔｉは、例えば、制御部７から取得される。さらに、遅延調整部６２は、補正量設定部８によって設定されている歪み補正量θに基づいて以下の遅延調整処理を実行することによって、輝度値データセットＤ１から輝度値データセットＤ１’を生成する。

遅延調整処理において、遅延調整部６２は、補正量設定部８から受信した歪み補正量θの値と、制御部７から受信したレーザ光Ｌの角速度ω（後述）の値とから、下式に基づいてシフト時間Δｔを算出する。
Δｔ＝θ／ω

また、遅延調整部６２は、画像１フレーム分の各画素の座標Ｐ（ｔｉ）と検出時刻ｔｉとを対応付けた座標データセットＤ２（後で詳述）を制御部７から受信する。次に、遅延調整部６２は、座標Ｐ（ｔｉ）が、シフト時間Δｔだけ後の検出時刻ｔｉ＋Δｔと新たに対応するように、座標データセットＤ２において座標Ｐ（ｔｉ）および検出時刻ｔｉを時間方向に相対的にシフトさせる。これにより、図４Ｂに示されるように、座標Ｐ（ｔｉ）と検出時刻ｔｉとの対応関係が一律に変更される。歪み補正量θが０°のときには、シフト時間Δｔはゼロとなり、座標データセットＤ２’は座標データセットＤ２と同一となる。

次に、遅延調整部６２は、座標データセットＤ２’内の各座標Ｐ（ｔｉ＋Δｔ）に、輝度値データセットＤ１’おいて各座標Ｐ（ｔｉ＋Δｔ）と同一の検出時刻ｔｉと対応付けられている輝度値Ｓ（ｔｉ）を対応付けることによって、画像データセットを生成する。遅延調整部６２は、生成された画像データセットを画像形成部６３に送信する。

ここで、遅延調整部６２は、画像１フレーム単位で歪み補正量θに基づいてシフト時間Δｔを設定する。これにより、画像１フレーム単位でシフト時間Δｔが変更可能であり、被写体Ａの像の歪み補正量θが画像１フレーム単位で変更可能となっている。

画像形成部６３は、画像データセットに基づき、各画素にその画素の座標Ｐ（ｔｉ＋Δｔ）と対応する輝度値Ｓ（ｔｉ）を割り当てることによって、画像を形成する。画像形成部６３は、形成した画像を表示部９に送信し、該表示部９に表示させる。

制御部７は、光検出器５２が一定の時間間隔で反射光Ｌ’を検出するように、光検出器５２を制御する。
また、制御部７は、交番電圧の周波数および振幅を設定し、設定された周波数および振幅を有するデジタル波形を発生させるための制御信号を生成し、該制御信号を波形発生部４１に送信する。

ここで、制御部７は、振幅が正弦波状に時間変化し、かつ、位相が互いにπ／２だけずれたＡ相およびＢ相のデジタル波形を波形発生部４１に生成させる２つの制御信号を生成する。これにより、図５に示されるように、振幅が正弦波状に漸次変化し、かつ、位相が互いにπ／２だけずれたＡ相およびＢ相の交番電圧がＤ／Ａ変換器４２によって生成される。このような交番電圧が圧電素子４８Ａ，４８Ｂに印加されることによって、照明用光ファイバ４４の先端がスパイラル振動し、レーザ光Ｌが被写体Ａ上においてスパイラル状の走査軌跡Ｂに沿って走査されるようになっている。

さらに、制御部７は、一定の周波数を有するデジタル波形を波形発生部４１に生成させるように、前記制御信号を生成する。これにより、レーザ光Ｌは、走査軌跡Ｂに沿って一定の角速度ωで走査される。制御部７は、デジタル波形の周波数からレーザ光Ｌの角速度ωを算出し、算出された角速度ωの値を遅延調整部６２に送信する。

制御部７は、光検出器５２による反射光Ｌ’の検出時刻ｔｉにおいてレーザ光Ｌが照射される、走査軌跡Ｂ上の理論的な照射位置を、Ａ相用およびＢ相用の制御信号に基づいて演算する。制御部７は、各検出時刻ｔｉにおける理論的な照射位置を画像内の画素の座標Ｐ（ｔｉ）とし、図４Ａに示されるように、画素の座標Ｐ（ｔｉ）と検出時刻ｔｉとを対応付けた座標データセットＤ２を生成し、生成された座標データセットＤ２を画像形成部６３に送信する。

上述した波形発生部４１、遅延調整部６２、画像形成部６３および制御部７は、コンピュータによって実現される。具体的には、コンピュータは、中演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭのような主記憶装置と、補助記憶装置とを備えている。補助記憶装置は、ハードディスクや各種のメモリのような、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体であり、光走査ユニット４および検出ユニット５を制御するための制御プログラムおよび画像を形成するための画像処理プログラムを格納している。これらプログラムが補助記憶装置から主記憶装置へロードされて起動されることによって、ＣＰＵがプログラムに従って各部４１，６２，６３，７の上述した処理を実行するようになっている。あるいは、各部４１，６２，６３，７は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）のような専用ハードウェアから構成されていてもよい。

補正量設定部８は、表示部９に設けられたＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）と、表示部９に接続されたマウス等の入力デバイスとを備え、歪み補正量θをユーザに設定させるためのグラフィックを表示部９の画面に表示させる。

ここで、歪み補正量θは、画像内における像の回転角度に相当する。レーザ光Ｌをスパイラル状の走査軌跡Ｂに沿って走査する回転走査方式において、レーザ光Ｌの理論的な照射位置と実際の照射位置との間には、後述する遅延に起因するずれが、走査軌跡Ｂの中心回りの周方向に生じる。この照射位置間のずれが像の歪みの原因となる。したがって、画像内の像を回転させることによって、レーザ光Ｌの理論的な照射位置と実際の照射位置とのずれを解消し、像の歪みを補正することができる。

グラフィックは、例えば、図６に示されるように、０°から３６０°までのスケールバー８１と、該スケールバー８１内で移動可能なスライダ８２とを含んでいる。ユーザは、入力デバイスを用いてスライダ８２をスケールバー８１内で移動させることによって、歪み補正量θを０°から３６０°までの範囲内で設定することができるようになっている。歪み補正量θは、０°に初期設定されている。補正量設定部８は、設定されている歪み補正量θの値を遅延調整部６２に送信する。

次に、このように構成された走査型観察装置１の作用について説明する。
制御部７からの制御信号を受けて波形発生部４１がデジタル波形の発生を開始すると、交番電圧がスキャナ４３の圧電素子４８Ａ，４８Ｂに印加されることによって照明用光ファイバ４４の先端がスパイラル振動する。これにより、挿入部２１の先端面に対向する被写体Ａの表面において、スパイラル状の走査軌跡Ｂに沿って白色のレーザ光Ｌが走査される。被写体Ａの表面において反射されたレーザ光Ｌの反射光Ｌ’は、受光用光ファイバ５１によって受光され、光検出器５２によって検出され、反射光Ｌ’の電気信号が画像生成ユニット６内に送信される。

画像生成ユニット６内においては、電気信号がＡ／Ｄ変換器６１によってデジタル変換されることによって、画像の各画素の輝度値Ｓ（ｔｉ）が得られる。遅延調整部６２においては、各検出時刻ｔｉにおける輝度値Ｓ（ｔｉ）の時系列データである輝度値データセットＤ１が生成され、さらに輝度値データセットＤ１’が生成される。

一方、制御部７において、画像１フレーム分のレーザ光Ｌの走査が完了する毎に、各検出時刻ｔｉにおける座標Ｐ（ｔｉ）の時系列データである座標データセットＤ２が生成され、該座標データセットＤ２が遅延調整部６２に送信される。
遅延調整部６２は、座標データセットＤ２から座標データセットＤ２’を生成し、座標データセットＤ２’内の各座標Ｐ（ｔｉ＋Δｔ）に、輝度値データセットＤ１内の同一時刻ｔｉの輝度値Ｓ（ｔｉ）を対応付けることによって、画像１フレーム分の画像データセットを生成する。

次に、画像形成部６３において、画像データセットに基づいて画像が形成され、形成された画像が表示部９に表示される。初期状態においては、Δｔ＝０であるので、各輝度値Ｓ（ｔｉ）は、図７において白丸で示されるように、座標Ｐ（ｔｉ）と対応付けられる。

ここで、被写体Ａ上におけるレーザ光Ｌの実際の走査軌跡Ｂは、理想的なスパイラル形状にはならずに、図７に示されるように、歪んだ形状となる。走査軌跡Ｂの歪みは、集光レンズ１１，１２の光学的特性やスキャナ４３の機械的特性等、複数の要因によって生じる。さらに、走査軌跡Ｂの歪みに種々の遅延に起因するレーザ光Ｌの照射位置のずれが加わることによって、被写体Ａの像はさらに歪む。遅延とは、スキャナ４３の機械的な応答遅延や、信号の伝播および処理に伴う電気的遅延等である。このような遅延により、検出時刻ｔｉにおいて、レーザ光Ｌは、実際には、理論的な照射位置である座標Ｐ（ｔｉ）から走査方向に進んだ位置に照射される。

ユーザは、表示部９に表示されている画像内の被写体Ａの像の歪みを補正したい場合に、補正量設定部８によって歪み補正量θを０°以外の角度に設定する。
歪み補正量θが０°以外の角度に設定されると、遅延調整部６２において、歪み補正量θに基づくシフト時間Δｔだけ座標Ｐ（ｔｉ）が検出時刻ｔｉに対して遅れるように、座標データセットＤ２内の座標Ｐ（ｔｉ）および検出時刻ｔｉが時間方向に相対的にシフトされる。これにより、画像の形成において、各輝度値Ｓ（ｔｉ）は、図７において黒丸で示されるように、座標Ｐ（ｔｉ＋Δｔ）と対応付けられ、遅延に起因する像の歪みが低減する。

遅延に起因する像の歪みは、シフト時間Δｔが、レーザ光Ｌの理論的な照射位置と実際の照射位置との間の遅延時間（理論的な照射位置から実際の照射位置までのレーザ光Ｌの移動時間）と等しくなるときに、完全に除去される。このときに像の歪みが最小となる。したがって、ユーザは、表示部９に表示されている画像を観察しながら、スケールバー８１等のＧＵＩをマウス等の入力デバイスを使用して操作することにより、補正量設定部８に設定する歪み補正量θを変化させ、画像内の像の歪みが最小となる歪み補正量θを補正量設定部８に最終的に設定する。これにより、被写体Ａの像の歪みが補正された画像を表示部９の画面上でリアルタイムに得ることができる。

この場合に、本実施形態によれば、各座標Ｐ（ｔｉ）と対応付けられている検出時刻ｔｉを等しいシフト時間Δｔだけ一律に変更するだけ（すなわち、加算の計算のみ）の簡単な演算処理によって、画像内の被写体Ａの像の歪みを高精度に補正することができる。したがって、高性能なＣＰＵや専用ハードウェアを使用せずに、安価なハードウェア構成であっても、ライブ映像に必要な高速のフレームレートで像の歪みが補正された画像を形成することができるという利点がある。特に、遅延に起因する像の歪みは、画像全体に生じる。このような像の歪みを補正することによって、画像の質を効果的に改善することができるという利点がある。

なお、回転走査方式において、輝度値Ｓ（ｔｉ）を、シフト時間Δｔだけ後の時刻における座標Ｐ（ｔｉ＋Δｔ）と対応付けることは、画像内の被写体Ａの像が角度θだけ回転することを意味する。したがって、遅延調整に伴う像の回転とは逆方向に角度θだけ像を回転させる処理を画像に対して実行してもよい。

また、本実施形態においては、座標データセットＤ２内の座標Ｐ（ｔｉ）と検出時刻ｔｉとを時間方向にシフトさせることとしたが、これに代えて、輝度値データセットＤ１内の輝度値Ｓ（ｔｉ）と検出時刻ｔｉとを時間方向にシフトさせてもよい。
このようにしても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、光走査ユニット４がレーザ光Ｌをスパイラル状の走査軌跡Ｂに沿って走査することとしたが、これに代えて、同心円状の走査軌跡に沿って走査してもよい。走査軌跡の形状に応じてスキャナ４３の構成も適宜変更することができる。例えば、圧電式のアクチュエータ４５を用いたスキャナ４３に代えて、フォトニック結晶を用いた光学式のスキャナを用いてもよい。

また、本実施形態においては、図８に示されるように、レーザ光Ｌをリサージュ状の走査軌跡に走査してもよい。
リサージュ走査方式においては、略矩形の走査領域の対角線を挟んだ両側においてレーザ光Ｌの走査方向が逆方向となる。したがって、画像には、図８において実線で示されるように、対角線を挟んだ一側と他側とで像が互いに逆方向にずれるような歪みが、遅延に起因して生じる。このように、従来の方法では補正することが困難であった像の複雑な歪みも、簡単な計算のみで補正することができる。

また、本実施形態においては、レーザ光Ｌを走査して光学画像を取得する光走査ユニット４からなる走査部を備えることとしたが、これに代えて、超音波のビームを被写体Ａ上で走査し、被写体Ａからのエコー（信号波）を検出することによって超音波画像を取得する超音波走査ユニットからなる走査部を備えていてもよい。
また、本実施形態においては、内視鏡装置について説明したが、上述した画像の回転処理は、光または超音波のビームを被写体Ａ上で回転走査して被写体Ａの画像を取得する任意の観察装置に適用することができる。
また、本実施形態においては、ユーザが手動で行う操作の少なくとも一部を制御部７によって自動で行うように構成されていてもよい。

さらに、本実施形態においては、複数の補正量設定部８を設け、上述した画像内の像の歪みの補正処理を、光源部３から送出される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各レーザ光に対して、別々に行うようにしてもよい。レーザ光の色毎に補正処理を行う場合、各レーザ光は、パルス光であってもよく、さらに互いに時間的に重ならないように順番に発振されるようにしてもよい。

ＲＧＢの３原色やＲＧＢの各補色ごとに上述した補正処理を行うことにより、波長特性に起因したレーザ光Ｌの照射位置のずれが生じるような場面（例えば、動き補償が必要なほど高速な光走査を行う場面）において、色彩的な画質も良好に維持することができる。複数の補正量設定部８を設ける場合は、波長特性に応じたずれ量の比率に応じてシフト時間が一律に変化するように、複数の補正量設定部８が互いに連動していてもよい。このようにすることで、ユーザにとっての操作性を向上することができる。

１ 走査型観察装置
２ 内視鏡
３ 光源部
４ 光走査ユニット（走査部）
４１ 波形発生部
４２ Ｄ／Ａ変換器
４３ スキャナ
４４ 照明用光ファイバ
４５ アクチュエータ
４６ 固定部
４７ 弾性部
４８Ａ，４８Ｂ 圧電素子
５ 検出ユニット（検出部）
５１ 受光部、受光用光ファイバ
５２ 光検出器
６ 画像生成ユニット（画像生成部）
６１ Ａ／Ｄ変換器
６２ 遅延調整部
６３ 画像形成部
７ 制御部
８ 補正量設定部
９ 表示部
１０ 筐体
１１，１２ 集光レンズ
１３Ａ，１３Ｂ 電気ケーブル
Ｌ レーザ光（ビーム）
Ｌ’ 反射光（信号波）

Claims (4)

1. 所定の走査軌跡に沿って被写体に照射するためのビームを走査する走査部と、
   前記ビームの照射によって前記被写体において発生する信号波を検出する検出部と、
   該検出部によって検出された前記信号波を、前記所定の走査軌跡上における前記ビームの照射位置と対応付けることによって前記被写体の画像を生成する画像生成部と、
   該画像形成部によって形成された画像を表示する表示部と、
   該表示部に表示された前記画像に対する歪み補正量をユーザによる操作に基づいて設定する補正量設定部とを備え、
   前記画像生成部が、前記補正量設定部によって設定されている前記歪み補正量に基づいてシフト時間を算出し、前記信号波を、前記検出部による該信号波の検出時刻よりも前記シフト時間だけ後の時刻における前記ビームの照射位置と対応付けて画像を生成する走査型観察装置。
2. 前記補正量設定部が、前記表示部に設けられたＧＵＩと、前記表示部に接続された入力デバイスとを備える請求項１に記載の走査型観察装置。
3. 前記走査部が、スパイラル状または同心円状の走査軌跡に沿って前記ビームを一定の角速度で回転走査する請求項１または請求項２に記載の走査型観察装置。
4. 前記走査部が、リサージュ状の走査軌跡に沿って前記ビームを走査する請求項１または請求項２に記載の走査型観察装置。

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