WO2011010632A1 - 校正方法及び装置並びに内視鏡システム - Google Patents

校正方法及び装置並びに内視鏡システム Download PDF

Info

Publication number
WO2011010632A1
WO2011010632A1 PCT/JP2010/062166 JP2010062166W WO2011010632A1 WO 2011010632 A1 WO2011010632 A1 WO 2011010632A1 JP 2010062166 W JP2010062166 W JP 2010062166W WO 2011010632 A1 WO2011010632 A1 WO 2011010632A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
calibration
shift
image guide
amount
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/062166
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
黒田 修
貴行 仲村
多可雄 尾崎
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Publication of WO2011010632A1 publication Critical patent/WO2011010632A1/ja

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002Operational features of endoscopes
    • A61B1/00057Operational features of endoscopes provided with means for testing or calibration
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002Operational features of endoscopes
    • A61B1/0002Operational features of endoscopes provided with data storages
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163Optical arrangements
    • A61B1/00165Optical arrangements with light-conductive means, e.g. fibre optics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02Operational features
    • A61B2560/0223Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors
    • A61B2560/0228Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors using calibration standards
    • A61B2560/0233Optical standards

Definitions

  • the present invention relates to a calibration method and apparatus for calibrating an endoscope, and an endoscope system.
  • an endoscope is now an indispensable medical instrument. Endoscopes have been used since the early days when so-called gastric cameras and fiberscopes were used, and are now electronic endoscopes using image sensors such as CCDs, or capsule endoscopes that can be swallowed by a patient to obtain in-vivo images. As mirrors are developed, they are making steady technological progress.
  • the fiberscope guides the light reflected in the body cavity to the eyepiece part through the image guide, and observes the in-vivo image by the eyepiece part. Not required at the tip. Therefore, the fiberscope is superior from the viewpoint of reducing the diameter as compared with an endoscope having a built-in image sensor at the tip.
  • an optical fiber bundle in which optical fiber strands are bundled is used as an image guide. Therefore, the clad portion of the image guide does not contribute to image transmission. For this reason, a mesh pattern in which the clad is projected is reflected in the in-vivo image, resulting in a problem that the image quality of the in-vivo image is deteriorated.
  • the fiberscope of Patent Document 1 vibrates the imaging system optical member disposed at the incident end of the image guide with a piezoelectric element so that a mesh pattern is not reflected in the in-vivo image.
  • the piezoelectric element vibrates the imaging system optical member by a predetermined amount in the vertical and horizontal directions in accordance with the arrangement pitch of the optical fiber bundles of the image guide.
  • the incident end of the image guide is periodically shifted by a piezoelectric element, and is imaged a plurality of times in synchronism with this shift operation, and one composite image is obtained from the obtained plurality of images while taking into account shift amount information and the like.
  • Development of an endoscopic system that satisfies both the requirements of achieving ultra-thinning and acquisition of high-quality in-vivo images has been studied.
  • the incident end of the image guide may not shift by a specified shift amount even if the piezoelectric element is driven according to the standard. If the shift amount is not a prescribed amount, a shift occurs when generating a composite image, which causes an artifact in the composite image.
  • the present invention has been made in view of the above-described background, and an object thereof is to easily calibrate the shift amount of the incident end of the image guide and prevent the generation of artifacts in the composite image.
  • the present invention is an image guide formed by bundling a plurality of optical fibers and inserted through an insertion portion of an endoscope.
  • An image of an observation site imaged at an incident end by an objective optical system is used as an output end.
  • An image guide to be transmitted, a piezoelectric element that is formed on the outer periphery of the incident end of the image guide, and periodically shifts the incident end, and images from the output end of the image guide are captured a plurality of times in synchronization with the shift operation.
  • the present invention is applied to an endoscope provided with a composite image image sensor used for generating one composite image.
  • the calibration apparatus is an image guide formed by bundling a plurality of optical fibers and inserted through an insertion portion of an endoscope.
  • An image of an observation site imaged at an incident end by an objective optical system.
  • An image guide that is transmitted to the exit end, a piezoelectric element that is formed on the outer periphery of the entrance end of the image guide and that periodically shifts the entrance end, and a plurality of images from the exit end of the image guide in synchronization with the shift operation
  • a calibration light source that is incident on the image guide, a calibration image sensor that images the light from the calibration light source that is guided by the image guide and emitted from the incident end of the image guide, and the calibration light source is turned on And driving the piezoelectric element to periodically
  • the shift amount of the incident end of the image guide is detected in accordance with a result of detecting the shift amount of the light of the calibration light source due to the shift operation based on the generation image and the calibration image, and comparing the detected shift amount with the specified amount.
  • the drive control means moves the incident end of the image guide from the first position to the second position, from the second position to the third position in order, and finally returns to the first position to make one cycle. Shift operation.
  • the calibration image sensor captures an image at each position.
  • the drive control means repeats an intermittent shift operation of stopping when the incident end of the image guide is moved from the first position to the second position and stopping when the image guide is further moved from the second position to the third position. Make it.
  • a recording control means for writing the driving conditions of the piezoelectric element determined by the determining means in the memory of the endoscope.
  • the light from the calibration light source preferably has a wavelength different from that of the illumination light that illuminates the site to be observed.
  • the drive control means generates two first and second calibration images before and after the shift operation, and the determination means determines the first calibration image from the first and second calibration images.
  • the deviation amount and the prescribed amount are different from the deviation amount detection unit that detects the deviation amount between the central coordinate and the center coordinate of the second calibration image, and the comparison unit that compares the detected deviation amount and the prescribed amount.
  • a drive condition determining unit that determines the drive condition so that the shift amount becomes a specified amount.
  • It comprises a holder for fixing the distal end portion of the insertion portion of the endoscope and a pedestal provided with the calibration image sensor, and the distal end surface of the distal end portion fixed to the holder and the imaging surface of the calibration image sensor are It is preferable to provide a calibration jig configured to face in parallel at a certain distance. It is preferable that the calibration image sensor is provided in a dark part surrounded by the holder and from which external light other than the light from the calibration light source is blocked.
  • the endoscope system is an image guide formed by bundling a plurality of optical fibers and inserted through an insertion portion of an endoscope, and is used for an observation site imaged at an incident end by an objective optical system.
  • An image guide that transmits an image to the exit end, a piezoelectric element that is formed on the outer periphery of the entrance end of the image guide and that periodically shifts the entrance end, and an image from the exit end of the image guide in synchronization with the shift operation A plurality of times, and an endoscope provided with a composite image image sensor for generating one composite image, a calibration light source for causing light to enter a part of the image guide that is branched on the output end side, and an image A calibration image sensor that images light from the calibration light source that is guided by the guide and emitted from the incident end of the image guide, and turns on the calibration light source and drives the piezoelectric element.
  • a calibration image is generated for each shift.
  • the shift amount of the incident end of the image guide is detected according to the result of comparing the detected deviation amount with the specified amount by detecting the deviation amount of the light of the calibration light source by the shift operation based on the drive control means and the calibration image.
  • determining means for determining a driving condition of the piezoelectric element so that the amount becomes a specified amount.
  • the calibration light source, the drive control means, and the determination means are built in a processor device to which the endoscope is connected. It is preferable to include recording control means for writing the driving conditions of the piezoelectric element determined by the determining means to the memory of the endoscope or the memory of the processor device to which the endoscope is connected.
  • the calibration method according to the present invention is an image guide formed by bundling a plurality of optical fibers, and is inserted into an insertion portion of an endoscope and emits an image of a site to be observed imaged at an incident end by an objective optical system.
  • An image guide that is transmitted to the end, a piezoelectric element that is formed on the outer periphery of the entrance end of the image guide, and that periodically shifts the entrance end, and an image from the exit end of the image guide in multiple times in synchronization with the shift operation.
  • a method for calibrating the shift amount of the incident end of an image guide, which is used in an endoscope including an image sensor for a composite image to be imaged and used to generate a single composite image.
  • Light from the light source for calibration is incident from the exit end of the guide, and the piezoelectric element is driven to periodically shift the incident end of the image guide, and is guided by the image guide and imaged.
  • the light of the calibration light source emitted from the incident end of the id is imaged in synchronization with the shift operation to generate a calibration image for each shift, and from the calibration image, the light of the calibration light source by the shift operation is generated.
  • the drive amount of the piezoelectric element is determined such that the shift amount is detected, and the shift amount of the incident end of the image guide becomes the specified amount according to the result of comparing the detected shift amount with the specified amount.
  • the light of the calibration light source is incident from the exit end of the image guide, the incident end of the image guide is periodically shifted, and the light of the calibration light source emitted from the entrance end of the image guide is emitted. Since the driving conditions of the piezoelectric element are determined so that the shift amount of the incident end of the image guide becomes a specified amount based on the image obtained in synchronization with the shift operation, the shift of the incident end of the image guide The amount can be easily calibrated to increase the authenticity of the composite image.
  • the endoscope system 2 includes an endoscope 10, a processor device 11, and a light source device 12.
  • the endoscope 10 is used when observing a thin tube portion such as a pancreatic duct, a bile duct, a breast duct, or a bronchial end.
  • the endoscope 10 is connected to a flexible insertion portion 13 to be inserted into a patient's body, an operation portion 14 connected to a proximal end portion of the insertion portion 13, a processor device 11 and a light source device 12, respectively.
  • the insertion portion 13 is made of a flexible material such as Teflon (registered trademark) having a thickness of 50 ⁇ m and an outer diameter of 0.9 mm, for example.
  • the operation unit 14 is provided with operation members such as a release button 18 for recording the in-vivo image as a still image.
  • a forceps port 19 through which a treatment tool such as an electric knife is inserted is provided on the distal end side of the operation unit 14.
  • the forceps port 19 communicates with a forceps outlet 26 (see FIG. 2) provided at the distal end portion 20 of the insertion portion 13 through a forceps channel 46 (see FIG. 3) in the insertion portion 13.
  • the processor device 11 is electrically connected to the light source device 12 and comprehensively controls the operation of the endoscope system 2.
  • the processor device 11 supplies power to the endoscope 10 via the universal cord 17 and the wiring cable 45 (see FIG. 3) inserted into the insertion portion 13, and controls the drive of the shift mechanism 32 (see FIG. 3). .
  • the processor 11 receives the image of the site to be observed transmitted by the image guide 31 (see FIG. 3) by the built-in CCDs 58R, 58G, and 58B (see FIG. 6, hereinafter collectively referred to as the CCD 58).
  • An image is generated by performing various processes on the imaging signal obtained by the above.
  • the image generated by the processor device 11 is displayed as an in-vivo image on the monitor 21 connected to the processor device 11 by a cable.
  • the tip 20 is made of a stainless steel pipe having a thickness of 25 ⁇ m and an outer diameter of 0.8 mm, for example.
  • the distal end surface 20 a of the distal end portion 20 is provided with an observation window 25 at the upper center and a forceps outlet 26 immediately below the observation window 25. Further, the tips of the plurality of light guides 27 are randomly arranged so as to fill a gap other than the observation window 25 and the forceps outlet 26.
  • the forceps outlet 26 has an outer diameter of 0.34 mm and an inner diameter of 0.3 mm, for example, and communicates with a forceps channel 46 (see FIG. 3) made of polyimide or the like.
  • the light guide 27 is made of, for example, an optical fiber having an outer diameter of 50 ⁇ m.
  • the light guide 27 is inserted through the insertion portion 13 and the universal cord 17, and an incident end thereof is located in the light source connector 16.
  • the light guide 27 guides the illumination light from the light source device 12 incident on the incident end, and irradiates the site to be observed with the illumination light from the distal end (exit end) exposed from the distal end surface 20a.
  • the light guide 27 is fixed to the distal end portion 20 by inserting a plurality of optical fibers into the insertion portion 13 with loose pieces, and then pouring an adhesive into the distal end portion 20. If necessary, the exit end of the light guide 27 may be surface-polished after fixing, or an illumination window may be provided in front of the exit end of each light guide 27 to cover a portion where the exit end of the light guide 27 is disposed. Furthermore, the illumination light may be diffused by, for example, applying a fluorescent material to the illumination window.
  • an objective optical system 30, an image guide 31, and a shift mechanism 32 for shifting the image guide 31 are arranged in the back of the observation window 25.
  • the objective optical system 30 is held by the lens barrel 33 and forms an image of the site to be observed on the incident end of the image guide 31.
  • the outer diameters of the objective optical system 30 and the lens barrel 33 are, for example, 0.35 mm and 0.4 mm, respectively.
  • the axial length of the lens barrel 33 is, for example, 3.2 mm.
  • the image guide 31 is composed of, for example, an optical fiber bundle having an outer diameter of 0.2 mm (see FIG. 5).
  • the image guide 31 is inserted through the insertion portion 13 and the universal cord 17, and the emission end thereof is located in the processor connector 15.
  • the image guide 31 transmits an image of the observation site captured from the incident end facing the objective optical system 30 to the output end.
  • the shift mechanism 32 includes a holding cylinder 34, a piezoelectric element 35, and an electrode 36.
  • the holding cylinder 34 is made of, for example, a stainless steel pipe having an outer diameter of 0.26 mm and an inner diameter of 0.2 mm, and the image guide 31 is inserted and fixed.
  • the piezoelectric element 35 has a thickness of 15 ⁇ m, for example, and is formed in a cylindrical shape covering the outer peripheral surface of the holding cylinder 34.
  • the electrode 36 has a thickness of 5 ⁇ m, for example, and is formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric element 35.
  • the shift mechanism 32 is accommodated in the base body of the distal end portion 20.
  • the shift mechanism 32 can be divided into a swinging portion 38 on the distal end surface 20 a side that swings with the incident end of the image guide 31 and a fixing portion 39 on the insertion portion 13 side that is fixed together with the image guide 31.
  • the shift mechanism 32 In the swinging portion 38, the shift mechanism 32 is not fixed to the base body of the distal end portion 20, and the image guide 31 can swing in the cavity 37 with the fixing portion 39 as a fulcrum.
  • the fixing portion 39 the shift mechanism 32 is fixed to the inner peripheral surface of the base body of the tip portion 20 with an adhesive 40.
  • the adhesive 40 is filled in the middle of the distal end of the insertion portion 13 from the end of the shift mechanism 32 where the image guide 31 is exposed.
  • the axial lengths of the swinging portion 38 and the fixing portion 39 are, for example, 4 mm and 1.9 mm, respectively.
  • the axial length of the filling range of the adhesive 40 including the fixing portion 39 and the middle of the distal end of the insertion portion 13 is For example, it is 3.2 mm.
  • the electrodes 36 are provided at intervals of 90 ° in the circumferential direction (positions inclined by 45 ° with respect to the vertical and horizontal directions in FIG. 2), and are formed by four grooves 41 formed parallel to the axial direction. It is divided into a total of four.
  • the distance between the electrodes 36 is only the width of the groove 41, and the electrodes 36 are wide.
  • a notch 42 having a shape in which the groove 41 is symmetrically expanded in the circumferential direction is formed to form a narrow portion 43.
  • the narrow portion 43 extends to the vicinity of the rear end of the piezoelectric element 35.
  • the groove 41 and the notch 42 are formed by etching after depositing an electrode material on the entire outer peripheral surface of the piezoelectric element 35.
  • a pad 44 is formed at the end of the narrow portion 43, and a wiring cable 45 is connected to the pad 44.
  • the pad 44 is also formed at the end of the holding cylinder 34, and a wiring cable 45 is also connected thereto. That is, the holding cylinder 34 also functions as a common electrode for the piezoelectric element 35.
  • the wiring cable 45 has, for example, a conductor diameter of 15 ⁇ m and a coating outer diameter of 20 ⁇ m.
  • the wiring cable 45 is inserted through the insertion portion 13 and the universal cord 17 so as to surround the image guide 31 and is connected to the processor device 11 via the processor connector 15.
  • the electrodes 36 that are paired vertically and horizontally are supplied with voltages having opposite polarities on the basis of the voltage applied to the holding cylinder 34 that is a common electrode. For example, when the potential of the holding cylinder 34 is 0V, + 5V is applied to the upper electrode 36, and ⁇ 5V is applied to the lower electrode. As a result, the piezoelectric element 35 under the electrode 36 expands and contracts in the axial direction. As the piezoelectric element 35 expands and contracts, the oscillating part 38 ahead of the fixed part 39 moves into the cavity 37 together with the incident end of the image guide 31. Swing. By changing the combination of the electrodes 36 that supply the voltage and the value of the applied voltage, the oscillating portion 38 can be moved a predetermined amount at a predetermined angle.
  • the image guide 31 has a configuration in which a plurality of optical fibers 52 (for example, 6000) including a core 50 and a clad 51 are bundled in a hexagonal close-packed manner, as is well known.
  • the diameters of the core 50 and the clad 51 are 3 ⁇ m and 6 ⁇ m, respectively, and the arrangement pitch P of the optical fibers 52 is 6 ⁇ m.
  • the processor device 11 has a magnifying optical system 55 and a three-plate CCD 56.
  • the magnifying optical system 55 is disposed at a location facing the emission end of the image guide 31 exposed from the processor connector 15.
  • the magnifying optical system 55 magnifies the image of the observation site transmitted by the image guide 31 at an appropriate magnification and makes it incident on the three-plate CCD 56.
  • the three-plate CCD 56 is disposed behind the magnifying optical system 55.
  • the three-plate CCD 56 includes a color separation prism 57 and three CCDs 58.
  • the color separation prism 57 includes three prism blocks and two dichroic mirrors arranged on the joint surface of the prism blocks.
  • the color separation prism 57 divides the image of the site to be observed from the magnifying optical system 55 into light having red, blue, and green wavelength bands, and emits each light toward the CCD 58.
  • the CCD 58 outputs an imaging signal corresponding to the amount of incident light of each color light from the color separation prism 57.
  • a CMOS image sensor may be used instead of the CCD.
  • the center of the image 80 is substantially coincident with the centers of nine cells of the pixels 81.
  • the emission end of the image guide 31, the color separation prism 57, and the CCD 58 are positioned so that the image 80 and the pixel 81 are in the positional relationship shown in the drawing.
  • the imaging signal from the CCD 58 is input to an analog front end (hereinafter abbreviated as AFE) 59.
  • the AFE 59 includes a correlated double sampling circuit (hereinafter abbreviated as CDS), an automatic gain control circuit (hereinafter abbreviated as AGC), and an analog / digital converter (hereinafter abbreviated as A / D).
  • CDS performs correlated double sampling processing on the imaging signal output from the CCD 58, and removes reset noise and amplifier noise generated in the CCD 58.
  • the AGC amplifies an imaging signal from which noise has been removed by CDS with a predetermined gain (amplification factor).
  • the A / D converts the imaging signal amplified by the AGC into a digital signal having a predetermined number of bits.
  • the imaged signal digitized by A / D is temporarily stored in a frame memory (not shown) of a digital signal processing circuit (hereinafter abbreviated as DSP) 65.
  • DSP digital signal processing circuit
  • the CCD driving circuit 60 generates a driving pulse for the CCD 58 (vertical / horizontal scanning pulse, electronic shutter pulse, readout pulse, reset pulse, etc.) and a synchronization pulse for the AFE 59.
  • the CCD 58 performs an imaging operation according to the driving pulse from the CCD driving circuit 60 and outputs an imaging signal.
  • Each part of the AFE 59 operates based on a synchronization pulse from the CCD drive circuit 60.
  • the CCD drive circuit 60 and the AFE 59 are connected only to the CCD 58G, but these are also actually connected to the CCDs 58R and 58B.
  • the piezoelectric element driving circuit 61 is connected to the electrode 36 and the holding cylinder 34 via the wiring cable 45.
  • the piezoelectric element driving circuit 61 supplies a voltage to the piezoelectric element 35 under the control of the CPU 62.
  • the CPU 62 controls the overall operation of the processor device 11.
  • the CPU 62 is connected to each unit via a data bus, an address bus, and a control line (not shown).
  • the ROM 63 stores various programs (OS, application programs, etc.) and data (graphic data, etc.) for controlling the operation of the processor device 11.
  • the CPU 62 reads out necessary programs and data from the ROM 63, develops them in the RAM 64, which is a working memory, and sequentially processes the read programs. Further, the CPU 62 obtains information that changes for each examination, such as examination date and time, character information such as patient and surgeon information, from a network such as an operation unit 68 or a LAN (Local Area Network) described later, and stores the information in the RAM 64.
  • a network such as an operation unit 68 or a LAN (Local Area Network) described later
  • the DSP 65 reads the image pickup signal from the AFE 59 from the frame memory.
  • the DSP 65 performs various signal processing such as color separation, color interpolation, gain correction, white balance adjustment, and gamma correction on the read image pickup signal, and generates an image for one frame. Further, the DSP 65 synthesizes a plurality of images obtained in one shift period and outputs one high-resolution image (hereinafter referred to as a composite image) when a shift shooting mode to be described later is selected. 65a (see FIG. 10). For this reason, the DSP 65 is provided with a plurality of frame memories. An image (including a composite image) generated by the DSP 65 is input to a frame memory (not shown) of a digital image processing circuit (hereinafter abbreviated as DIP) 66.
  • DIP digital image processing circuit
  • the DIP 66 executes various image processing according to the control of the CPU 62.
  • the DIP 66 reads the image processed by the DSP 65 from the frame memory.
  • the DIP 66 performs various types of image processing such as electronic scaling, color enhancement, and edge enhancement on the read image.
  • An image that has been subjected to various image processing by the DIP 66 is input to the display control circuit 67.
  • the display control circuit 67 has a VRAM that stores processed images from the DIP 66.
  • the display control circuit 67 receives graphic data in the ROM 63 and the RAM 64 from the CPU 62.
  • Graphic data includes a display mask that hides the ineffective pixel area of the in-vivo image and displays only the effective pixel area, character information such as examination date and time, or patient and surgeon information, and a graphical user interface (GUI). There is something like this.
  • the display control circuit 67 performs various display control processes such as a display mask, character information, GUI superimposition processing, and drawing processing on the display screen of the monitor 21 on the image from the DIP 66.
  • the display control circuit 67 reads an image from the VRAM, and converts the read image into a video signal (component signal, composite signal, etc.) corresponding to the display format of the monitor 21. As a result, the in-vivo image is displayed on the monitor 21.
  • the operation unit 68 is a known input device such as an operation panel provided on the casing of the processor device 11, buttons on the operation unit 14 of the endoscope 10, or a mouse or a keyboard.
  • the CPU 62 operates each unit in response to an operation signal from the operation unit 68.
  • the processor device 11 includes a compression processing circuit that compresses an image in a predetermined compression format (for example, JPEG format), and a CF card that stores the compressed image in conjunction with the operation of the release button 18.
  • a predetermined compression format for example, JPEG format
  • a CF card that stores the compressed image in conjunction with the operation of the release button 18.
  • a media I / F for recording on a removable medium such as a magneto-optical disk (MO) and a CD-R
  • a network I / F for controlling transmission of various data with a network such as a LAN, and the like are provided. These are connected to the CPU 62 via a data bus or the like.
  • the light source device 12 has a light source 70.
  • the light source 70 is a xenon lamp, a white LED (light emitting diode), or the like that generates light having a broad wavelength from red to blue (for example, light having a wavelength band of 480 nm to 750 nm).
  • the light source 70 is driven by a light source driver 71.
  • the diaphragm mechanism 72 is disposed on the light exit side of the light source 70 and increases or decreases the amount of light incident on the condenser lens 73.
  • the condensing lens 73 condenses the light that has passed through the aperture mechanism 72 and guides it to the incident end of the light guide 27.
  • the CPU 74 communicates with the CPU 62 of the processor device 11 and controls the operation of the light source driver 71 and the diaphragm mechanism 72.
  • the endoscope system 2 is provided with an examination preparation mode and a normal imaging mode in which imaging is performed without operating the shift mechanism 32, and a shift imaging mode in which the shift mechanism 32 is used.
  • the shift shooting mode it is possible to set two types of shifts, four times and nine times. Switching between modes and setting the number of shifts are performed by operating the operation unit 68.
  • the piezoelectric element drive circuit 61 drives the swinging portion 38 of the shift mechanism 32 and the image guide 31.
  • the incident end is shifted as shown in FIG.
  • the oscillating portion 38 oscillates the incident end of the image guide 31 by half of the arrangement pitch P of the optical fibers 52, that is, 1 / 2P, in the diagonally lower left direction by 30 ° from the initial position of FIG. Move to the one-shift position shown in b).
  • the shift is performed at the same angle and the same movement amount as the first, and the position is shifted twice (c) and shifted three times (d). Move it back to the initial position of (a) (position of four shifts).
  • the oscillating portion 38 is stopped at each shift position by the piezoelectric element driving circuit 61 each time.
  • the solid line represents the actual position of the core 50 at the incident end of the image guide 31, and the broken line represents the previous position.
  • the core 50 at the incident end of the image guide 31 repeats the shift operation of one cycle returning to (a) to (d) and again to (a), so that the image of the clad 51 that is not imaged only at the initial position of (a).
  • the movement trajectory when the number of shifts is set to nine times is as shown in FIG. 9B, for example.
  • the shift operation in each direction is increased once compared to the case of four shifts.
  • the direction is changed from the diagonally upper left direction when moving from the 6th shift to the 7th shift position to the diagonally lower left direction.
  • the angle is changed to 90 ° and moved upward.
  • the movement locus fills the portion of the cladding 51 that is not imaged only at the initial position. In addition, it is moved to the same position as the initial position of the three adjacent cores 50 (positions shifted twice, four times, and six times).
  • the CPU 62 of the processor device 11 is configured with a synchronization control unit 62a and a piezoelectric element control unit 62b, and the image composition unit 65a of the DSP 65 operates.
  • the image composition unit 65a and the control units 62a and 62b perform various processes in cooperation with each other based on the shift information 85.
  • the shift information 85 is information related to the shift operation of the swing unit 38 of the shift mechanism 32.
  • the shift information 85 includes the number of shifts, the shift direction and its pitch (shift amount), the diameter of the core 50, the positional relationship between the image 80 transmitted by the core 50 and the pixel 81 of the CCD 58, and the like. Information on the number of shifts is given from the operation unit 68.
  • Basic information such as the shift direction, the shift amount, and the diameter of the core 50 is stored in the ROM 63, for example, and is read from the ROM 63 to the image composition unit 65a and the control units 62a and 62b.
  • As the diameter of the core 50 a diameter of an area that can be recognized as an image 80 in a binarized image Gwb described later may be used.
  • the inspection preparation mode is a mode for acquiring the positional relationship between the image 80 transmitted by the core 50 of the image guide 31 and the pixel 81 of the CCD 58.
  • the examination preparation mode is executed each time before the endoscopic examination.
  • the binarization processing unit 65b and the center coordinate detection unit 65c of the DSP 65 operate. Note that the inspection preparation mode may be performed once at the time of shipment of the endoscope system, and thereafter may be performed after an appropriate period. A message prompting the execution of the inspection preparation mode may be displayed on the monitor 21.
  • a plain white object such as a white board is photographed by the endoscope 10.
  • the image Gw thus obtained (hereinafter referred to as a white image) Gw is obtained by arranging a plurality of white circle images 80 obtained in pixels 81 facing the core 50 in the form of spots, as shown in FIG. 11A. .
  • the portions other than the white circle image 80 shown by oblique lines are portions corresponding to the clad 51 to which the image 80 is not transmitted, and this appears as a mesh pattern.
  • the binarization processing unit 65b of the DSP 65 performs binarization processing on the white image Gw to generate a black and white binarized image (mask image) Gwb.
  • the binarization processing unit 65b bisects the imaging signal output from each pixel 81 into white or black with a certain threshold as a reference. For this reason, as shown in the figure, the pixel 81 corresponding to the edge portion of the image 80 that tends to have poor transmission efficiency compared to the central portion is recognized as black by the binarization process, and the image 80 is not circular. There is also.
  • the center coordinate detection unit 65c of the DSP 65 obtains the center O of each image 80 after binarization processing by a known image processing technique such as shape recognition, and further coordinates of each pixel 81 located at the center O (hereinafter referred to as the center). (Referred to as coordinates).
  • the coordinates are represented by (X, Y) with the horizontal direction of the CCD 58 as the X axis and the vertical direction as the Y axis, for example, the left corner as the origin (see FIG. 14).
  • the center coordinates may not coincide with the center of the image 80 shown in FIG. 7 because the shape of the image 80 may not be circular after the binarization process.
  • the center coordinate detection unit 65c is a fiber No. that identifies the obtained center coordinates (X1, Y1), (X2, Y2),. F1, F2,... Are stored in the internal memory 65d of the DSP 65 as information on the positional relationship between the image 80 and the pixel 81 (see FIG. 14). Fiber No. Are attached in order from the side closer to the origin of the coordinates (from left to right, from top to bottom).
  • the synchronization control unit 62a receives information on the drive pulse of the CCD 58 from the CCD drive circuit 60, and transmits the piezoelectric element control signal Sa to the piezoelectric element control unit 62b and the image composition signal Sb to the image composition unit 65a.
  • the piezoelectric element control unit 62b controls the operation of the piezoelectric element drive circuit 61 so that the shift operation is performed in synchronization with the piezoelectric element control signal Sa.
  • the image composition unit 65a executes image composition processing in synchronization with the image composition signal Sb, and the images G0, G1, G2, and G3 obtained at each shift position (example of four-time shift).
  • One composite image Gc is generated by mapping the pixels corresponding to each shift position.
  • the synchronization control unit 62a reads the signal charge for one frame from the pixel 81 of the CCD 58 to the vertical transfer path immediately after the charge accumulation of the CCD 58 is completed. When this occurs (when a readout pulse is output from the CCD drive circuit 60 to the CCD 58), the piezoelectric element control signal Sa is generated. In addition, the synchronization control unit 62a generates an image synthesis signal Sb when the charge readout output of the CCD 58 corresponding to the image G3 obtained at the three-shift position is completed.
  • the charge readout output is a series of CCDs until the signal charge is read out from the pixel 81 of the CCD 58 to the vertical transfer path in accordance with the readout pulse, and the imaging signal for one frame is output through the vertical transfer and horizontal transfer. Refers to movement.
  • the piezoelectric element driving circuit 61 receives the piezoelectric element control signal Sa, supplies an appropriate voltage to the piezoelectric element 35, and moves the swinging portion 38 from the previous shift position to the next shift position.
  • the time from when the synchronization control unit 62a issues the piezoelectric element control signal Sa to the piezoelectric element drive circuit 61 until the swing unit 38 moves to the next shift position is the next time after the CCD 58 has completed the previous charge accumulation. Is shorter than the time until charge accumulation starts. Therefore, the next charge accumulation is always started in a state where the swinging portion 38 is moved to the next shift position by the piezoelectric element driving circuit 61 and stopped.
  • the image composition unit 65a receives the image composition signal Sb and reads the images G0 to G3 obtained at each shift position from the frame memory.
  • the image synthesis unit 65a uses the center coordinates of the image 80 corresponding to the core 50 detected based on the white image Gw in the inspection preparation mode, and maps the pixels of the images G0 to G3 corresponding to the shift positions. Then, the composite image Gc is output.
  • the image composition unit 65a identifies the imaging region 86 shown in FIG. 13A based on the center coordinates.
  • the imaging region 86 is a circle centered on the center coordinate and having the same diameter as the diameter of the core 50 (image 80 before binarization processing).
  • the imaging area 86 means a projection area of the image 80 transmitted by the core 50 on the imaging surface of the CCD 58.
  • the image composition unit 65a obtains the representative value D of the imaging signal obtained by the pixel 81 in each imaging region 86 for each of the images G0 to G3 (see FIG. 14).
  • the representative value D is an average value or a maximum value of the imaging signals obtained by the pixels 81 in the imaging region 86.
  • the image compositing unit 65a reads the central coordinates of the shift information 85 and the diameter of the core 50 from the internal memory 65d and the ROM 63 (or the diameter of an area that can be recognized as the image 80 in the binarized image Gwb). And the representative value D is calculated based on these.
  • the two suffixes of representative value D are the fiber number on the left.
  • the right corresponds to the subscripts of the images G0 to G3.
  • D10 is fiber No. 1 represents a representative value in the imaging region 86 of the image G0 at the center coordinates (X1, Y1).
  • the image 80 is represented by a grid surrounded by a solid line and the pixel 81 is surrounded by a dotted line.
  • the composite image Gc a portion of the cladding 51 that is not imaged is imaged, and the pixel value of that portion reflects the image of the observed region, not the pseudo value obtained by interpolation of adjacent pixels in one frame. Become. In other words, the number of pixels increases as compared with the image obtained in the normal shooting mode or each shift position, resulting in a finer image. Naturally, the clearness of the image becomes more prominent in the nine-time shift having a larger number of samplings than in the four-time shift.
  • each of the images G0 to G3 is a different image 80 shifted to each shift position by the shift operation, but the image at the entrance end is fixed with the exit end of the image guide 31 fixed. Since only 80 is shifted and the relative positional relationship between the imaging surface of the CCD 58 and the exit end of the image guide 31 does not change, the data is output from the same pixel 81 at each shift position and cannot be distinguished. Is a point. For example, an image 80 at a certain position in the image G0 and an image 80 at the same position in the image G1 are images 80 having different shift positions, but are captured by the same pixel 81 of the CCD 58. The same applies to other images. For this reason, the image composition unit 65a determines which pixel 81 the pixel value of each image originally corresponds to by mapping based on the shift amount information.
  • the image composition unit 65a adds the shift amounts ⁇ Xs and ⁇ Ys to the center coordinates of the images G0 to G3, and performs a mapping process that assigns the representative value D to the pixel 81 corresponding to the center coordinates obtained by adding the shift amounts. .
  • the shift amount a value corresponding to each shift position is stored with the initial position set to 0 (reference).
  • the shift amount ⁇ Xs1 of the one-time shift is ⁇ 3 / 4P
  • ⁇ Ys1 is 1 / 4P
  • the shift amount ⁇ Xs2 of the two-time shift is 0 and ⁇ Ys2 are 1 / 2P
  • the shift amount ⁇ Xs3 of the three-time shift is ⁇ 3 / 4P
  • ⁇ Ys3 is 1 ⁇ 4P.
  • the shift amount is added to the image obtained at each shift position, the shift amount may be added to the white image Gw.
  • a binarized image Gwb is obtained after adding the shift amount to the white image Gw, and the center coordinates thereof are detected. Further, the shift amount is added to the image obtained at each shift position, and the representative value D of the pixel 81 in each imaging region 86 is obtained as in the above embodiment.
  • an image (hereinafter referred to as a mapping image) Gmp obtained by mapping processing has a pixel value of a pixel 81 corresponding to a central coordinate (represented by a black dot in the figure) to which a shift amount is added as a representative value.
  • the pixel value of the pixel 81 corresponding to the center coordinate in the region enclosed by the one-dot chain rhombus is data obtained by one core 50 (example of four-time shift).
  • the binarized image Gwb of the white image Gw is analyzed to obtain the center coordinates of the image 80 by each core 50, the shift amount is added to the obtained center coordinates, and the pixel 81 corresponding to each shift position is added.
  • the mapping image Gmp is obtained by arranging the image 80 obtained at each shift position at a desired position on the imaging surface of the CCD 58.
  • the image composition unit 65a performs pixel interpolation using the representative value D of each pixel 81 corresponding to the center coordinates of the mapping image Gmp.
  • the image composition unit 65a generates the pixel value of the pixel 81 located inside the triangle from the representative value D of the adjacent three pixels 81 connected by the thick triangle in FIG. 13B among the pixels 81 corresponding to the center coordinates. To do.
  • weighting is performed according to the distance from the three pixels 81 connected by a triangle.
  • the pixel value of the pixel 81 located in the middle of the triangle is a simple average of the pixel values of the pixel 81 located at the vertex of the triangle, that is, the representative value D.
  • the pixel value of the pixel 81 that is closer to the vertex side from the middle of the triangle is, for example, twice the representative value D of the pixel 81 at the nearest vertex, and 1/2 times the pixel value 81 at the farthest vertex.
  • the average of The image composition unit 65a finally outputs the image subjected to pixel interpolation to the display control circuit 67 as a composite image Gc.
  • the operation of the endoscope system 2 configured as described above will be described.
  • the operator connects the endoscope 10 and the devices 11 and 12 and turns on the power of the devices 11 and 12.
  • the operation unit 68 is operated to input information on the patient and instruct to start the examination.
  • the surgeon After instructing the start of the examination, the surgeon inserts the insertion portion 13 into the body and observes the in-vivo image by the CCD 58 on the monitor 21 while illuminating the body with the illumination light from the light source device 12.
  • the imaging signal output from the CCD 58 is subjected to various processing in each part of the AFE 59 and then input to the DSP 65.
  • the DSP 65 performs various signal processing on the input image pickup signal to generate an image.
  • the image generated by the DSP 65 is output to the DIP 66.
  • the DIP 66 performs various image processing on the image from the DSP 65 under the control of the CPU 62.
  • the image processed by the DIP 66 is input to the display control circuit 67.
  • various display control processes are executed in accordance with the graphic data from the CPU 62. As a result, the image is displayed on the monitor 21 as an in-vivo image.
  • the inspection preparation mode is performed (S10).
  • the examination preparation mode a white subject is photographed by the endoscope 10 (S11).
  • the white image Gw obtained by this is made into the binarized image Gwb by the binarization process part 65b (S12).
  • the binarized image Gwb is sent to the center coordinate detection unit 65c, and the center coordinate of the image 80 after binarization processing is detected by the center coordinate detection unit 65c (S13).
  • the detected center coordinates are stored in the internal memory 65d.
  • a synchronization control unit 62a and a piezoelectric element control unit 62b are constructed in the CPU 62 of the processor device 11. Then, based on the shift information 85 and the information of the drive pulse of the CCD 58 from the CCD drive circuit 60, the piezoelectric control signal Sa is sent from the synchronization control unit 62a to the piezoelectric device control unit 62b, and the composite image signal Sb is sent to the image composition unit 65a. Are sent respectively.
  • the operation of the piezoelectric element drive circuit 61 is controlled by the piezoelectric element control unit 62b that has received the piezoelectric element control signal Sa, and a corresponding voltage is supplied from the piezoelectric element drive circuit 61 to the piezoelectric element 35. Accordingly, the swinging portion 38 is sequentially shifted by a predetermined angle and a predetermined pitch in accordance with the set number of shifts (S15). Then, when the swinging portion 38 is stopped at each shift position, charge accumulation is performed by the CCD 58, and an image 80 of the site to be observed transmitted by the image guide 31 is captured by each pixel 81 (S16). The processes of S15 and S16 are repeated until the swinging portion 38 is shifted from the initial position and returns to the initial position again until the one-cycle shift operation is completed (no in S17).
  • the image composition processing is executed by the image composition unit 65a that has received the image composition signal Sb, and one composite image is generated from the images obtained at each shift position. (S18).
  • the information of the center coordinates is read from the internal memory 65d, and the information of the diameter of the core 50 is read from the ROM 63 to the image composition unit 65a. Then, the representative value D of the imaging signal obtained by the pixel 81 in each imaging region 86 is obtained for each image obtained at each shift position (S181).
  • mapping process is performed in which the shift amount of each time is added to the center coordinates of the image obtained at each shift position, and the representative value D is assigned to the pixel 81 corresponding to the center coordinates obtained by adding the shift amount (S182). .
  • pixel interpolation for generating the pixel value of the pixel 81 to which the representative value D is not assigned is performed using the pixel 81 to which the representative value D is assigned by the mapping process (S183).
  • the composite image generated in this way is displayed on the monitor 21 via the DIP 66 and the display control circuit 67 as described above (S19).
  • the shooting in S16 is performed, but the processes in S15 and S18 are not executed. These series of processes are repeated until the end of inspection is instructed (YES in S20).
  • a calibration device 90 is used by a service person, for example, during regular maintenance of the endoscope 10, and calibrates the shift amount of the incident end of the image guide 31 by the piezoelectric element 35.
  • the calibration device 90 includes a calibration light source 91, a calibration jig 92, and a personal computer (hereinafter abbreviated as PC) 93.
  • the calibration light source 91 is connected to the processor connector 15 of the endoscope 10.
  • the calibration light source 91 causes white light similar to the light source 70 of the light source device 12 to be incident on all or a part of the emission ends of the image guide 31 positioned in the processor connector 15.
  • White light emitted from the calibration light source 91 is guided by the image guide 31 and reaches the incident end of the image guide 31. That is, at the time of calibration, the image guide 31 is used as a light guide for the calibration light source 91.
  • the white light that reaches the incident end is magnified by the magnifying optical system 97 built in the calibration jig 92 and is emitted from the tip surface 20a as a substantially circular spot light Lsp.
  • the calibration light source 91 has the same drive circuit as the piezoelectric element drive circuit 61 of the processor unit 11.
  • the drive circuit applies a voltage to the piezoelectric element 35 under the control of the PC 93.
  • the calibration jig 92 includes a holder 94 and a pedestal 95.
  • the holder 94 has a side wall standing upright from the base 95 and a top plate parallel to the base 95 provided on the side wall, and a cavity surrounded by the side wall is formed therein.
  • a vertical hole 96 is formed in the center of the holder 94.
  • An entrance taper 96a is formed at the entrance of the hole 96, from which the distal end portion 20 of the endoscope 10 is inserted.
  • an abutting portion 96b where the tapered surface of the tip end portion 20 abuts is formed at the exit of the hole 96 leading to the cavity, and a magnifying optical system 97 is further attached.
  • the hole 96 is provided with a fixing mechanism (not shown) for positioning and fixing the inserted tip 20 so that it can be removed.
  • the fixing mechanism regulates the axial movement and rotation around the axis of the tip 20, for example, an engagement hole formed in the outer periphery of the tip 20 and an engagement provided in a hole 96 that engages with the engagement hole. Nail can be used. Or the insertion part 19 may be clamped in a predetermined position and the front-end
  • the fixing mechanism is such that the distance between the distal end surface 20a of the distal end portion 20 and the pedestal 95 (calibration CCD 98) is constant, and the distal end portion so that the distal end surface 20a and the upper surface of the pedestal 95 (the imaging surface of the calibration CCD 98) face in parallel. 20 is fixed.
  • the tip 20 is inserted and fixed in the hole 96, the inside of the cavity is shielded from light.
  • the peripheral surface of the tip portion 20 is provided with a mark by silk printing and some unevenness, and the top plate and the hole 96 of the base 95 are also provided with a corresponding mark and unevenness.
  • the pedestal 95 is placed on, for example, a horizontal plane.
  • the upper surface and the lower surface of the pedestal 95 are parallel.
  • a calibration CCD 98 is provided on the upper surface of the pedestal 95 facing the distal end surface 20 a of the distal end portion 20 inserted into the hole 96.
  • the calibration CCD 98 has the same performance as the CCD 58. Since the calibration CCD 98 images the spot light Lsp magnified by the magnification optical system 97, the calibration CCD 98 has a larger imaging surface than the CCD 58.
  • the imaging surface of the calibration CCD 98 is parallel to the upper surface of the pedestal 95 and faces the distal end surface 20 a of the distal end portion 20 inserted into the hole 96 in parallel.
  • the calibration CCD 98 images the spot light Lsp and transmits an image signal to the PC 93.
  • the diameter of the image guide 31 and the amount of shift of its incident end are in units of ⁇ m, white light from the calibration light source 91 is magnified by the magnifying optical system 97, and the distance between the tip surface 20a and the imaging surface of the calibration CCD 98 is increased. By separating, the spot light Lsp reflected on the imaging surface of the calibration CCD 98 is set to such a size that the shift amount can be detected with high accuracy.
  • the PC 93 has all the components of the processor device 11 except for the three-plate CCD 56.
  • Such a PC 93 is configured by installing calibration software in a general-purpose computer and incorporating an expansion board on which an image processing circuit is configured.
  • the CPU 62 of the PC 93 turns on the calibration light source 91 and emits the spot light Lsp from the tip surface 20a.
  • the PC 93 shifts the incident end of the image guide 31 by driving the piezoelectric element 35 in the shift photographing mode using the shift mechanism 32. Then, the spot light Lsp is imaged by the calibration CCD 98 at each shift position.
  • the DSP 165 of the PC 93 generates a calibration image Gp by applying it to the image pickup signal from the calibration CCD 98.
  • the calibration image Gp is a so-called Japanese round image in which a circular portion to which the spot light Lsp is applied is white (no hatching) and the other portion is black (hatched portion).
  • the solid circle represents before the shift, and the dotted line represents after the shift.
  • the white circular portion is shifted by the shift amount.
  • the shift amount detection unit 170 of the PC 93 detects the shift amount of the white circular portion of each calibration image Gp, and calibrates the shift amount by comparing the detected shift amount with a specified amount.
  • the deviation amount detection unit 170 in the CPU 162 of the PC 93 performs binarization and center coordinate detection in the above-described inspection preparation mode on the white circular portion of each calibration image Gp. Then, the amount of deviation of the white circular portion ( ⁇ shown in FIG. 19) is detected from the center coordinates before and after the shift. Since the front end surface 20a and the calibration CCD 98 are separated from each other and the spot light Lsp is magnified by the magnifying optical system 97, the detected deviation amount is a constant multiple of the actual shift amount at the incident end of the image guide 31. is there.
  • the comparison unit 172 in the CPU 162 of the PC 93 compares the detected deviation amount with a prescribed amount obtained by multiplying the regular shift amount by a constant. When the deviation amount is equal to the specified amount, it is not necessary to calibrate the shift amount. When the deviation amount and the prescribed amount are different, the incident end of the image guide 31 is not shifted by the prescribed shift amount. Therefore, the drive condition determination unit 174 in the CPU 162 of the PC 93 causes the piezoelectric element to calibrate the shift amount. 35 driving conditions are determined. For example, when the deviation amount is smaller than a specified amount, the drive voltage of the piezoelectric element 35 is increased, and vice versa.
  • the PC 93 has information indicating how the drive amount of the piezoelectric element 35 can be adjusted to calibrate the shift amount, and determines the drive condition based on this information.
  • the PC 93 drives the piezoelectric element 35 under the determined driving condition and performs the above verification again. After confirming that the shift amount and the specified amount are equal at all shift positions, the PC 93 stores the determined drive condition in the ROM 47 (a writable ROM such as an EEPROM) of the endoscope 10. Initially, a default drive condition is written in the ROM 47, and is rewritten when the drive condition is changed from the default by the calibration unit 62d. This driving condition is read from the ROM 47 to the CPU 62 of the processor device 11 when used as a product, and is given to the piezoelectric element driving circuit 61.
  • the ROM 47 a writable ROM such as an EEPROM
  • the processing procedure of the calibration apparatus 90 will be described with reference to FIG. First, the distal end portion 20 of the endoscope 10 is inserted and fixed in the hole 96 of the holder 94 (S20). Next, the calibration light source 91 is turned on by the PC 93 to emit the spot light Lsp from the distal end surface 20a, and the piezoelectric element 35 is driven to shift the incident end of the image guide 31. Further, the spot light Lsp at each shift position is imaged by the calibration CCD 98 (S21 to S23).
  • the calibration image Gp is generated by the PC 93, the displacement amount of the white circular portion of each calibration image Gp at each shift position is detected (S24), and the detected displacement amount is compared with the specified amount (S25). . If the deviation amount is equal to the specified amount (YES in S26, NO in S27), the calibration is terminated. On the other hand, if the deviation amount and the prescribed amount are different (NO in S26), the driving condition of the piezoelectric element 35 is determined so that the shift amount is calibrated (S28).
  • the shift amount is calibrated based on the obtained calibration image Gp.
  • the shift amount can be calibrated with a simple configuration and method. Since the shift amount is calibrated, no artifact occurs in the composite image Gc.
  • the center coordinates are detected using the binarized image Gwb of the white image Gw in the inspection preparation mode, it is possible to absorb the arrangement error of the core 50 and the variation in transmission efficiency.
  • the arrangement of the optical fiber 52 at the emission end of the image guide 31 and the pixel position of the CCD 58 can be calibrated, and if this is combined with the shift amount calibration by the calibration device 90, the artifacts of the composite image Gc can be more reliably detected. Occurrence can be prevented.
  • the determined driving conditions are written in the ROM of the endoscope and read into the processor device at the time of use to control the driving of the piezoelectric element, so that a plurality of endoscopes can be operated by one processor device.
  • the same effect can be obtained by distinguishing the determined driving conditions for each endoscope and storing them in the ROM 63 of the processor device.
  • a calibration device is constructed separately from an endoscope system, and a serviceman performs calibration during periodic maintenance.
  • all or part of the calibration device is incorporated into the endoscope system to perform inspection. Similar to the preparation mode, the operator may be able to perform each examination.
  • An endoscope system 100 illustrated in FIG. 21 includes a processor device 102, an endoscope 103, and a light source device 104 that are the same as those of the endoscope system 2, and in addition to this, the processor device 102 includes a calibration light source 101. And a configuration CPU 112.
  • the image guide 104 of the endoscope 103 is partly branched at the processor connector 15 and is connected to the emission end of the light guide 105 on the processor device 102 side.
  • the incident end of the light guide 105 faces the condenser lens 106 that condenses the light from the calibration light source 101.
  • the light guide 105 guides light from the calibration light source 101 and makes it incident on the branched image guide 104.
  • the light incident on the branched image guide 104 is irradiated as spot light Lsp from the front end surface 20a and faces in parallel with the front end surface 20a by a calibration CCD 98 (a calibration jig is not shown) as in the above embodiment. Imaged.
  • the configuration CPU 112 performs a calibration process similar to that of the CPU 162 in the PC 93 in the calibration apparatus 90, and updates the drive conditions in the ROM 47 according to the result of this process.
  • the spot light Lsp can be used as a pointer.
  • the light from the calibration light source 101 is preferably other than white light (for example, blue).
  • the branched image guide 104 does not contribute to imaging, so it is better to branch by avoiding the optical fiber at the center of the image guide 104.
  • a system similar to a calibration jig is provided, for example, in a cart of a processor device or an endoscope system, and an output of a CCD that images the spot light Lsp is input to the processor device, and the same processing as the PC of the above embodiment is performed by the processor. It is good also as a structure performed with an apparatus.
  • the processor device originally has a piezoelectric element drive circuit, as a function added to the processor device, the shift amount is obtained from the calibration images before and after the shift, and the shift amount is calculated from the comparison result between the shift amount and the specified amount. Only the function to calibrate.
  • the function may be added in software and assigned to the CPU 62, or dedicated hardware may be added.
  • the shift amount can be calibrated during use as well as during regular maintenance.
  • a branched image guide may be inserted into the light source device 12 together with the light guide 27, and the light source 70 for illumination light may be diverted as a calibration light source.
  • the light guide 27 is shielded so that light from the light source 70 does not enter.
  • the accuracy of detection of the amount of deviation of the spot light Lsp differs depending on the size of the spot light Lsp imaged on the CCD, the pixel size and the number of pixels of the CCD. For example, no matter how much the spot light Lsp is increased, the deviation amount becomes substantially zero in a CCD having a pixel size comparable to the deviation amount. For this reason, in the above-described embodiment, the tip surface and the imaging surface of the CCD are separated from each other by a certain distance, and the spot light Lsp is enlarged by the magnifying optical system to increase the spot light Lsp that forms an image on the CCD. In order to increase the spot light Lsp, an enlargement optical system with a higher magnification may be provided.
  • a shift amount detection sensor for actually measuring the shift amount may be provided around the swinging portion of the shift mechanism, and the drive condition of the piezoelectric element may be determined according to the output.
  • the shift amount detection sensor include a strain gauge and a film capacitor.
  • the shift amount detection sensor is attached to a space formed by widening the groove dividing the electrode of the piezoelectric element. The shift amount can be calibrated in real time during use.
  • the central coordinates are obtained as the positional relationship between the image 80 transmitted by the core 50 and the pixel 81 of the CCD 58.
  • the positional relationship is determined by the distance from the center of the CCD 58 and the angle of the CCD 58 with respect to the horizontal direction. May be represented. The same applies to the shift amount information.
  • various processes such as generating a binarized image Gwb are performed in order to acquire the positional relationship, but it is assumed that there is no alignment error of the core 50 and variation in transmission efficiency, and the image 80 and the CCD 58 shown in FIG.
  • the positional relationship of the pixels 81 may be used as a theoretical value.
  • positional relationship information information obtained by digitizing a deviation from a theoretical value may be used.
  • the positional relationship information is necessary to specify the pixel 81 of the CCD 58 that captures the image 80, and the shift amount information is the pixel value obtained by photographing each shift position (the above embodiment). Then, it is necessary when mapping the representative value D). Therefore, these pieces of information are essential requirements for carrying out the present invention.
  • the number of pixels 81 that capture the image 80 for one core 50 does not increase the deviation between the center coordinates and the corresponding pixels 81, and it does not take time to calculate the representative value D or to interpolate the pixels. It is preferably about, for example, about 3 to 30.
  • mapping before pixel interpolation is performed. It is preferable to record the image Gmp together with the composite image Gc.
  • the configuration of the shift mechanism is not limited to a cylindrical shape.
  • a quadrangular prism shape may be used.
  • the image guide is inserted and fixed in a rectangular cylindrical holding cylinder, and electrodes are respectively formed on the four sides of the holding cylinder. Then, the image guide for each holding cylinder is shifted up, down, left and right. For example, it is shifted by ⁇ 3 / 4P to the left by 90 ° from the initial position, and moved to the position of one shift. Then, after returning to the initial position, it is shifted by 90 ° downward by 1 ⁇ 4 P, and moved to the position of the double shift. After returning from the double shift position to the initial position again, it is sequentially shifted rightward and upward, and then returned to the initial position again. By doing so, the core 50 follows a cross-shaped movement locus.
  • the piezoelectric element has hysteresis characteristics, and the shift position shifts when driven in a chaotic manner. Therefore, the movement locus is the same every time, and the shift mechanism is always shifted along the same movement path. That is, the driving order of the piezoelectric elements when shifting the shift mechanism is made the same every time. In addition, the order in which the voltage is supplied to the paired electrodes on the top and bottom and the left and right is also the same. The same applies when the shift amount is calibrated.
  • the image guide shifts when the swinging part is bent from the base, it may not stop immediately at each shift position, but may stop after vibrating for a while. For this reason, after stopping the shift mechanism, it is preferable to take a vibration suppression measure such as driving the piezoelectric element with a piezoelectric element drive circuit so that the swinging part instantaneously swings in the direction opposite to the shift direction.
  • a vibration suppression measure such as driving the piezoelectric element with a piezoelectric element drive circuit so that the swinging part instantaneously swings in the direction opposite to the shift direction.
  • the reaction force is obtained by simulation or actual measurement, and the drive voltage of the piezoelectric element for canceling the reaction force is stored in the ROM, and the piezoelectric element control unit reads the drive voltage information from the ROM and outputs the piezoelectric element.
  • an insulating viscous fluid may be sealed in the cavity and a damping effect may be used to take a vibration suppression measure.
  • the time until the rocking unit moves to the next shift position is shorter than the time from when the CCD finishes the previous charge accumulation until the next charge accumulation starts.
  • the former time may be longer than the latter time due to factors such as the length of the part, the material, the shift amount, and the performance of the piezoelectric element itself. As described above, since the inertial mass of the image guide is relatively heavy, the former time is likely to be longer than the latter time.
  • the electronic shutter pulse is supplied from the CCD driving circuit to the CCD to delay the time for starting the charge accumulation, Charge accumulation starts after the rocking portion stops at the shift position.
  • the light source is turned off while the swinging portion is moved to the shift position, and the light source is turned on when the swinging portion is stopped at the shift position.
  • the frame rate must be reduced. If any one of the above-described methods of sweeping out the electric charge or turning off the light source is employed, a blur-free image can be obtained while maintaining the current frame rate.
  • the image composition processing is performed in the image composition unit only when the shift photographing mode is selected, but the image composition processing may be performed even in the normal photographing mode. Although an image reflecting the image of the observed region corresponding to the position of the clad cannot be obtained, the shadow of the clad can be filled.
  • image composition processing is performed in the image composition unit for each shift period and one composite image is output.
  • this method lowers the frame rate compared to the normal shooting mode.
  • the cycle of the drive signal of the CCD drive circuit 60 is changed by changing the cycle of the clock signal of the system clock of the CPU 62.
  • the clock signal of the system clock may be changed by providing a frequency divider in the CCD driving circuit 60 and dividing the clock signal of the system clock by this frequency divider without changing the clock signal.
  • a composite image Gc is generated from the images G1 to G3 and the image G0 having the next shift cycle.
  • the combination of images may be shifted one image at a time, and the synthesized image Gc may be generated while sequentially replacing the oldest image among the G0 to G3 images with a newly obtained image. In this way, it is possible to omit the troublesome control of changing the cycle of the clock signal, and to prevent the frame rate from being lowered.
  • a three-panel CCD, an operation unit that switches modes and sets the number of shifts, and hardware that implements the functions of the image composition unit, synchronization control unit, and piezoelectric element control unit are mounted in a separate housing from the processor unit. Alternatively, it may be mounted on an endoscope.
  • a blue laser light source having a central wavelength of 445 nm is used as a light source for illumination
  • a wavelength conversion member 125 having a plurality of kinds of phosphors that absorbs part of the laser light from the blue laser light source and emits green and yellow light. May be arranged on the light emitting side of the light guide 27 so that high-intensity white light, which is a combination of laser light and excitation light, is irradiated as illumination light. Since white light with higher luminance than that of the above embodiment is supplied, sufficient illumination light can be obtained with a small number (one or two) of light guides. Therefore, it is possible to further promote the reduction in the diameter.
  • a single plate type may be used as the image sensor.
  • the image guide and the wiring cable are connected to the processor device by the same connector.
  • the image guide and the wiring cable may be mounted on different connectors.

Abstract

校正装置90は、校正用光源91と校正用CCD98とパーソナルコンピュータ(PC)93とを備える。校正用光源91は、イメージガイド31の出射端から光を入射させる。イメージガイド31に入射された光は、先端面20aからスポット光Lspとして発せられる。PC93は、校正用光源91を点灯させるとともに、圧電素子35を駆動させてイメージガイド31の入射端をシフト動作させ、且つ校正用CCD98にスポット光Lspを撮像させる。PC93は、校正用CCD98で得られた画像から、スポット光Lspのずれ量を検出する。PC93は、検出したずれ量と規定量を比較した結果に応じて、イメージガイド31の入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子35の駆動条件を決定する。

Description

校正方法及び装置並びに内視鏡システム
 本発明は、内視鏡を校正する校正方法及び装置並びに内視鏡システムに関する。
 医療分野において、内視鏡は今や欠くことのできない医療器具の一つである。内視鏡は、いわゆる胃カメラやファイバスコープを使用していた黎明期から、現在はCCD等のイメージセンサを用いた電子内視鏡、あるいは患者に飲み込ませて体内画像を取得するカプセル型内視鏡が開発されるに到り、着実に技術的進歩を遂げている。
 内視鏡検査の分野では、患者の体内に挿入する挿入部の極細径化が希求されている。実際、現在に到るまで様々な細径化の試みがなされており、例えば膵管、胆管、乳管、気管支末端といった細管部の観察が可能な内視鏡も検討されている。
 細径化のためには、内視鏡先端部内の部品点数を極力少なくすることが好ましい。この点において、ファイバスコープは、体腔内で反射した光を、イメージガイドを介して接眼部まで導光し、その接眼部によって体内画像を観察するため、CCDなどの撮像素子を内視鏡先端部に必要としない。したがって、ファイバスコープは、先端部に撮像素子を内蔵する内視鏡と比較して、細径化という観点からは優れている。その一方で、ファイバスコープでは、光ファイバ素線をバンドル化した光ファイバ束をイメージガイドとして用いているため、イメージガイドのうちクラッド部分が像の伝達に寄与しない。そのため、体内画像にはクラッドを投影した網目模様が映り込んでしまうことから、体内画像の画質が悪くなるという問題があった。
 上記問題に対して、特許文献1のファイバスコープは、体内画像に網目模様が映り込まないように、イメージガイドの入射端に配置された結像系光学部材を圧電素子で振動させている。圧電素子は、イメージガイドの光ファイバ束の配列ピッチに応じて、結像系光学部材を上下左右方向に所定量振動させている。
 しかしながら、結像系光学部材に圧電素子を振動させるためには、結像系光学部材を揺動可能に保持するための枠体や保持機構を取り付けるスペースがさらに必要になることから、その分挿入部の径方向寸法が大きくなる。数十μm~数mmオーダーの極細径化を目指すためには、枠体や保持機構の取り付けスペースですら憂慮すべき問題となるため、特許文献1のように、結像系光学部材を圧電素子で振動させることは、極細径化の妨げとなる。
特開昭60-053919号公報
 そこで、イメージガイドの入射端を圧電素子で周期的にシフトさせ、このシフト動作に同期して複数回撮像し、シフト量の情報等を加味しつつ、得られた複数の画像から一つの合成画像を生成することで、極細径化の達成と質の高い体内画像の取得という要請を両方満たした内視鏡システムの開発が検討されている。
 しかしながら、イメージガイドやこれをシフト動作させる圧電素子の個体差があるため、規格通りに圧電素子を駆動させても、イメージガイドの入射端が規定のシフト量でシフトしない場合がある。規定のシフト量でないと、合成画像を生成する際にズレが生じ、合成画像にアーチファクトを発生させる原因となる。
 本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、その目的は、イメージガイドの入射端のシフト量を簡易に校正し、合成画像のアーチファクトの発生を防止することにある。
 本発明は、複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供する合成画像用イメージセンサとを備える内視鏡に適用される。
 本発明の校正装置は、複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供する合成画像用イメージセンサとを備える内視鏡に用いられ、イメージガイドの入射端のシフト量を校正する装置であって、イメージガイドの出射端から光を入射させる校正用光源と、イメージガイドで導光されてイメージガイドの入射端から発せられる前記校正用光源の光を撮像する校正用イメージセンサと、前記校正用光源を点灯させるとともに、圧電素子を駆動させてイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つこのシフト動作に同期して前記校正用光源の光を撮像することによって、シフト動作毎に校正用画像を生成する駆動制御手段と、前記イメージガイドの入射端が1周期分シフト動作したときに、前記校正用イメージセンサで得られた1周期分の画像を合成して校正用画像を生成する校正用画像生成手段と、前記校正用画像に基づいてシフト動作による前記校正用光源の光のずれ量を検出し、検出したずれ量と規定量を比較した結果に応じて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
 前記駆動制御手段は、イメージガイドの入射端を第一の位置から第二の位置、第二の位置から第三の位置と順に移動させ、最後は第一の位置に戻すことで一回の周期的なシフト動作をさせる。前記校正用イメージセンサは、各位置でその都度撮像する。さらに、前記駆動制御手段は、イメージガイドの入射端を第一の位置から第二の位置に移動させたら止め、さらに第二の位置から第三の位置に移動させたら止めるという間欠シフト動作を繰り返させる。これらのシフト動作は、内視鏡の使用時に行われる動作と同じであり、圧電素子の駆動条件も同じである。
 前記決定手段で決定された圧電素子の駆動条件を、内視鏡のメモリに書き込む記録制御手段を備えることが好ましい。前記校正用光源の光は、被観察部位を照明する照明光とは異なる波長であることが好ましい。前記駆動制御手段は、シフト動作の前後で2つの第1及び第2の校正用画像を生成し、前記決定手段は、前記第1及び第2の校正用画像から、第1の校正用画像の中心座標と第2の校正用画像の中心座標とのずれ量を検出するずれ量検出部と、検出したずれ量と規定量とを比較する比較部と、ずれ量と規定量とが異なる場合に、シフト量が規定量となるように前記駆動条件を決定する駆動条件決定部とを備えることが好ましい。
 内視鏡の挿入部の先端部を固定するホルダと、前記校正用イメージセンサが設けられた台座とからなり、前記ホルダに固定された先端部の先端面と前記校正用イメージセンサの撮像面が一定の距離で平行に対面するように構成された校正用治具を備えることが好ましい。前記校正用イメージセンサは、前記ホルダで取り囲まれた、前記校正用光源の光以外の外光が遮断された暗部に設けられることが好ましい。
 本発明の内視鏡システムは、複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供する合成画像用イメージセンサとを備える内視鏡と、イメージガイドのうち出射端側の一部分岐した部分に光を入射させる校正用光源と、イメージガイドで導光されてイメージガイドの入射端から発せられる前記校正用光源の光を撮像する校正用イメージセンサと、前記校正用光源を点灯させるとともに、圧電素子を駆動させてイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つ前記校正用イメージセンサを駆動させてシフト動作に同期して前記校正用光源の光を撮像することによって、シフト毎に校正用画像を生成する駆動制御手段と、前記校正用画像に基づいてシフト動作による前記校正用光源の光のずれ量を検出し、検出したずれ量と規定量を比較した結果に応じて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
 前記校正用光源、前記駆動制御手段、及び前記決定手段は、前記内視鏡が接続されるプロセッサ装置に内蔵されていることが好ましい。前記決定手段で決定された圧電素子の駆動条件を、内視鏡のメモリ、または内視鏡が接続されるプロセッサ装置のメモリに書き込む記録制御手段を備えることが好ましい。
 本発明の校正方法は、複数本の光ファイバをバンドル化してなるイメージガイドであり、内視鏡の挿入部に挿通され、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供する合成画像用イメージセンサとを備える内視鏡に用いられ、イメージガイドの入射端のシフト量を校正する方法であって、校正用光源を点灯させ、イメージガイドの出射端から校正用光源の光を入射させるとともに、圧電素子を駆動させてイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージガイドで導光されてイメージガイドの入射端から発せられる校正用光源の光をシフト動作に同期して撮像することによって、シフト毎に校正用画像を生成し、前記校正用画像から、シフト動作による前記校正用光源の光のずれ量を検出し、検出したずれ量と規定量を比較した結果に応じて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定することを特徴とする。
 本発明によれば、イメージガイドの出射端から校正用光源の光を入射させるとともに、イメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つイメージガイドの入射端から発せられる校正用光源の光をシフト動作に同期して撮像し、撮像により得られた画像を元に、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定するので、イメージガイドの入射端のシフト量を簡易に校正し、合成画像の信憑性を高めることができる。
内視鏡システムの構成を示す外観図である。 内視鏡先端部の構成を示す平面図である。 内視鏡先端部周辺の断面図である。 シフト機構の構成を示す斜視図である。 イメージガイドの光ファイバ束を示す平面図である。 内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 コアが伝達する像とCCDの画素の位置関係を示す図である。 シフトの仕方の例を示す説明図である。 4回シフトしたときのコア一本の移動軌跡を示す説明図である。 9回シフトしたときのコア一本の移動軌跡を示す説明図である。 シフト撮影モードが選択されたときに機能する各部を示すブロック図である。 白色画像を示す図である。 二値化画像を示す図である。 CCDの駆動と圧電素子制御信号、画像合成信号の関係を示すタイミングチャートである。 結像領域を示す図である。 マッピング画像を示す図である。 画像合成処理の流れを示す図である。 内視鏡システムの処理手順を示すフローチャートである。 画像合成処理の詳細手順を示すフローチャートである。 校正装置の構成を示す平面図である。 校正装置の電気的構成を示すブロック図である。 校正用画像を示す説明図である。 校正の手順を示すフローチャートである。 別の校正装置の構成を示すブロック図である。
 図1において、内視鏡システム2は、内視鏡10、プロセッサ装置11、および光源装置12からなる。内視鏡10は、例えば膵管、胆管、乳管、気管支末端といった細管部を観察する際に用いられる。内視鏡10は、患者の体内に挿入される可撓性の挿入部13と、挿入部13の基端部分に連設された操作部14と、プロセッサ装置11および光源装置12にそれぞれ接続されるプロセッサ用コネクタ15および光源用コネクタ16と、操作部14、各コネクタ15、16間を繋ぐユニバーサルコード17とを有する。
 挿入部13は、例えば厚み50μm、外径0.9mmのテフロン(登録商標)等の可撓性材料からなる。操作部14には、体内画像を静止画記録するためのレリーズボタン18といった操作部材が設けられている。また、操作部14の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口19が設けられている。鉗子口19は、挿入部13内の鉗子チャンネル46(図3参照)を通して、挿入部13の先端部20に設けられた鉗子出口26(図2参照)に連通している。
 プロセッサ装置11は、光源装置12と電気的に接続され、内視鏡システム2の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置11は、ユニバーサルコード17や挿入部13内に挿通された配線ケーブル45(図3参照)を介して内視鏡10に給電を行い、シフト機構32(図3参照)の駆動を制御する。また、プロセッサ装置11は、イメージガイド31(図3参照)で伝達された被観察部位の像を、内蔵のCCD58R、58G、58B(図6参照、以下、まとめてCCD58という)で受像し、これにより得られた撮像信号に各種処理を施して画像を生成する。プロセッサ装置11で生成された画像は、プロセッサ装置11にケーブル接続されたモニタ21に体内画像として表示される。
 先端部20は、例えば厚み25μm、外径0.8mmのステンレス製パイプを基体とする。図2において、先端部20の先端面20aには、上方中央に観察窓25が、その直下に鉗子出口26が設けられている。また、観察窓25、鉗子出口26以外の隙間を埋めるように、複数のライトガイド27の先端がランダムに配置されている。
 鉗子出口26は、例えば外径0.34mm、内径0.3mmであり、ポリイミド等からなる鉗子チャンネル46(図3参照)に連通している。ライトガイド27は、例えば外径50μmの光ファイバからなる。ライトガイド27は、挿入部13、ユニバーサルコード17に亘って挿通され、その入射端が光源用コネクタ16内に位置している。ライトガイド27は、入射端に入射した光源装置12からの照明光を導光して、先端面20aから露呈した先端(出射端)から照明光を被観察部位に照射する。
 ライトガイド27は、複数本の光ファイバをバラで挿入部13内に挿通させ、その後先端部20に接着剤を流し込むことで先端部20に固着される。必要に応じて、固着後にライトガイド27の出射端を表面研磨したり、各ライトガイド27の出射端前方に、ライトガイド27の出射端が配された部分を覆う照明窓を設けてもよい。さらには、照明窓に蛍光物質を塗り込む等して照明光を拡散させてもよい。
 図3に示すように、観察窓25の奥には、対物光学系30、イメージガイド31、およびイメージガイド31をシフトさせるシフト機構32が配されている。対物光学系30は、鏡筒33に保持され、被観察部位の像をイメージガイド31の入射端に結像させる。対物光学系30、鏡筒33の外径はそれぞれ、例えば0.35mm、0.4mmである。また、鏡筒33の軸方向長さは、例えば3.2mmである。
 イメージガイド31は、例えば外径0.2mmの光ファイバ束からなる(図5参照)。イメージガイド31は、挿入部13、ユニバーサルコード17内を挿通され、その出射端がプロセッサ用コネクタ15内に位置している。イメージガイド31は、対物光学系30に面した入射端から取り込んだ被観察部位の像を出射端に伝達する。
 図4にも示すように、シフト機構32は、保持筒34、圧電素子35、および電極36で構成される。保持筒34は、例えば外径0.26mm、内径0.2mmのステンレス製パイプからなり、イメージガイド31が内挿固定される。圧電素子35は、例えば厚み15μmであり、保持筒34の外周面を覆う円筒状に成膜されている。電極36は、例えば厚み5μmであり、圧電素子35の外周面に成膜されている。
 シフト機構32は、先端部20の基体内に収容されている。シフト機構32の外周面と先端部20の基体の内周面との間には、例えば0.1mm程度の空洞37が形成されている。
 シフト機構32は、イメージガイド31の入射端とともに揺動する、先端面20a側の揺動部38と、イメージガイド31とともに固定される、挿入部13側の固定部39とに分れる。揺動部38では、シフト機構32は先端部20の基体に固着されておらず、イメージガイド31は、固定部39を支点として空洞37内を揺動可能である。固定部39では、シフト機構32は接着剤40で先端部20の基体の内周面に固着されている。接着剤40は、イメージガイド31が剥き出しになるシフト機構32の終端手前から、挿入部13の先端途中に掛けて充填されている。揺動部38、固定部39の軸方向長さはそれぞれ、例えば4mm、1.9mmであり、固定部39と挿入部13の先端途中を含む接着剤40の充填範囲の軸方向長さは、例えば3.2mmである。
 電極36は、周方向に90°間隔(図2の上下左右方向に対して45°傾いた位置)に設けられ、軸方向に平行に形成された四本の溝41によって、上下、左右の二対、計四個に分割されている。揺動部38では、各電極36の間隔が溝41の幅分しか空いておらず、各電極36が幅広となっている。対して、固定部39では溝41が周方向に対称に拡がった形の切欠き42が形成されて、幅狭部43となっている。幅狭部43は、圧電素子35の後端付近まで延在している。溝41および切欠き42は、圧電素子35の外周面全体に電極材料を成膜した後、エッチングによって形成される。
 幅狭部43の終端にはパッド44が形成され、パッド44には配線ケーブル45が接続されている。パッド44は、保持筒34の終端にも形成されており、これにも配線ケーブル45が接続されている。すなわち、保持筒34は、圧電素子35の共通電極としても機能する。
 配線ケーブル45は、例えば導線径15μm、被覆外径20μmである。配線ケーブル45は、イメージガイド31の周囲を這うように挿入部13、ユニバーサルコード17内を挿通され、プロセッサ用コネクタ15を介してプロセッサ装置11に接続される。
 上下、左右で対になった電極36には、共通電極である保持筒34に掛かる電圧を基準として、逆の極性の電圧が供給される。例えば保持筒34の電位が0Vであった場合、上側の電極36には+5V、下側には-5Vといった具合である。こうすることで電極36下の圧電素子35が軸方向に伸縮し、この圧電素子35の伸縮に連れて、固定部39から先の揺動部38が、イメージガイド31の入射端とともに空洞37内を揺動する。電圧を供給する電極36の組み合わせや印加電圧の値を種々変更することで、揺動部38を所定角度で所定量移動させることができる。
 図5において、イメージガイド31は、周知の如く、コア50とクラッド51からなる複数本(例えば6000本)の光ファイバ52を、六角最密状に束ねてバンドル化した構成である。本例では、コア50、クラッド51の径はそれぞれ、3μm、6μmであり、光ファイバ52の配列ピッチPは6μmである。
 図6において、プロセッサ装置11は、拡大光学系55および三板式CCD56を有する。拡大光学系55は、プロセッサ用コネクタ15から露呈したイメージガイド31の出射端に面する箇所に配置されている。拡大光学系55は、イメージガイド31で伝達された被観察部位の像を、適当な倍率で拡大して三板式CCD56に入射させる。
 三板式CCD56は、拡大光学系55の背後に配置されている。三板式CCD56は、周知の如く、色分解プリズム57と、三台のCCD58とから構成される。色分解プリズム57は、三個のプリズムブロックと、プリズムブロックの接合面に配された二枚のダイクロイックミラーとからなる。色分解プリズム57は、拡大光学系55からの被観察部位の像を赤、青、緑色の波長帯域を有する光に分け、それぞれの光をCCD58に向けて出射する。CCD58は、色分解プリズム57からの各色光の入射光量に応じた撮像信号を出力する。なお、CCDの代わりにCMOSイメージセンサを用いてもよい。
 イメージガイド31のコア50で伝達する像80を、画素81が配列されたCCD58の撮像面に投影した図7において、像80の中心は、画素81の九個分の枡目の中心と略一致する。イメージガイド31の出射端と色分解プリズム57、CCD58は、像80と画素81が図示する位置関係となるように位置決めされている。
 図6に戻って、CCD58からの撮像信号は、アナログフロントエンド(以下、AFEと略す)59に入力される。AFE59は、相関二重サンプリング回路(以下、CDSと略す)、自動ゲイン制御回路(以下、AGCと略す)、およびアナログ/デジタル変換器(以下、A/Dと略す)から構成されている。CDSは、CCD58から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、CCD58で生じるリセット雑音およびアンプ雑音の除去を行う。AGCは、CDSによりノイズ除去が行われた撮像信号を所定のゲイン(増幅率)で増幅する。A/Dは、AGCにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換する。A/Dでデジタル化された撮像信号は、デジタル信号処理回路(以下、DSPと略す)65のフレームメモリ(図示せず)に一旦格納される。
 CCD駆動回路60は、CCD58の駆動パルス(垂直/水平走査パルス、電子シャッタパルス、読み出しパルス、リセットパルス等)とAFE59用の同期パルスとを発生する。CCD58は、CCD駆動回路60からの駆動パルスに応じて撮像動作を行い、撮像信号を出力する。AFE59の各部は、CCD駆動回路60からの同期パルスに基づいて動作する。なお、図では便宜上、CCD駆動回路60とAFE59はCCD58Gのみに繋がれているが、これらは実際にはCCD58R、58Bにも繋がれている。
 圧電素子駆動回路61は、配線ケーブル45を介して電極36および保持筒34に繋がれている。圧電素子駆動回路61は、CPU62の制御の下、圧電素子35に電圧を供給する。
 CPU62は、プロセッサ装置11全体の動作を統括的に制御する。CPU62は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続している。ROM63には、プロセッサ装置11の動作を制御するための各種プログラム(OS、アプリケーションプログラム等)やデータ(グラフィックデータ等)が記憶されている。CPU62は、ROM63から必要なプログラムやデータを読み出して、作業用メモリであるRAM64に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、CPU62は、検査日時、患者や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、後述する操作部68やLAN(Local Area Network)等のネットワークより得て、RAM64に記憶する。
 DSP65は、AFE59からの撮像信号をフレームメモリから読み出す。DSP65は、読み出した撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、一フレーム分の画像を生成する。またDSP65は、後述するシフト撮影モードが選択されたときに、シフトの一周期で得られた複数の画像を合成して一つの高解像度な画像(以下、合成画像という)を出力する画像合成部65a(図10参照)を有する。このためDSP65には、複数のフレームメモリが設けられている。DSP65で生成された画像(合成画像も含む)は、デジタル画像処理回路(以下、DIPと略す)66のフレームメモリ(図示せず)に入力される。
 DIP66は、CPU62の制御に従って各種画像処理を実行する。DIP66は、DSP65で処理された画像をフレームメモリから読み出す。DIP66は、読み出した画像に対して、電子変倍、あるいは色強調、エッジ強調等の各種画像処理を施す。DIP66で各種画像処理を施された画像は、表示制御回路67に入力される。
 表示制御回路67は、DIP66からの処理済みの画像を格納するVRAMを有する。表示制御回路67は、CPU62からROM63およびRAM64のグラフィックデータを受け取る。グラフィックデータには、体内画像の無効画素領域を隠して有効画素領域のみを表示させる表示用マスク、検査日時、あるいは患者や術者の情報等の文字情報、グラフィカルユーザインターフェース(GUI;Graphical User Interface)といったものがある。表示制御回路67は、DIP66からの画像に対して、表示用マスク、文字情報、GUIの重畳処理、モニタ21の表示画面への描画処理といった各種表示制御処理を施す。
 表示制御回路67は、VRAMから画像を読み出し、読み出した画像をモニタ21の表示形式に応じたビデオ信号(コンポーネント信号、コンポジット信号等)に変換する。これにより、モニタ21に体内画像が表示される。
 操作部68は、プロセッサ装置11の筐体に設けられる操作パネル、内視鏡10の操作部14にあるボタン、あるいは、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。CPU62は、操作部68からの操作信号に応じて、各部を動作させる。
 プロセッサ装置11には、上記の他にも、画像に所定の圧縮形式(例えばJPEG形式)で画像圧縮を施す圧縮処理回路や、レリーズボタン18の操作に連動して、圧縮された画像をCFカード、光磁気ディスク(MO)、CD-R等のリムーバブルメディアに記録するメディアI/F、LAN等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークI/F等が設けられている。これらはデータバス等を介してCPU62と接続されている。
 光源装置12は、光源70を有する。光源70は、赤から青までのブロードな波長の光(例えば、480nm以上750nm以下の波長帯の光)を発生するキセノンランプや白色LED(発光ダイオード)等である。光源70は、光源ドライバ71によって駆動される。絞り機構72は、光源70の光射出側に配置され、集光レンズ73に入射される光量を増減させる。集光レンズ73は、絞り機構72を通過した光を集光して、ライトガイド27の入射端に導光する。CPU74は、プロセッサ装置11のCPU62と通信し、光源ドライバ71および絞り機構72の動作制御を行う。
 内視鏡システム2には、シフト機構32を動作させないで撮影する検査準備モードおよび通常撮影モードと、シフト機構32を使用するシフト撮影モードとが用意されている。シフト撮影モードでは、シフト回数を四回、九回の二種類設定することが可能である。各モードの切り替えおよびシフト回数の設定は、操作部68を操作することにより行われる。
 シフト撮影モードが選択されてシフト回数が四回に設定(以下、単に四回シフトという)された場合、圧電素子駆動回路61は、シフト機構32の揺動部38を駆動して、イメージガイド31の入射端を図8に示すようにシフト動作させる。まず、揺動部38は、(a)の初期位置から30°左斜め下方向に、光ファイバ52の配列ピッチPの半分、つまり1/2P分イメージガイド31の入射端を揺動させ、(b)に示す一回シフトの位置に移動させる。そして、順次右斜め下方向、右斜め上方向、左斜め上方向に、最初と同じ角度、同じ移動量でシフトさせて、(c)の二回シフト、(d)の三回シフトの位置に移動させ、再び(a)の初期位置(四回シフトの位置)に戻す。揺動部38は、圧電素子駆動回路61によって、各シフト位置でその都度止められる。なお、実線はイメージガイド31の入射端における実際のコア50の位置、破線は一つ前の位置を表す。
 イメージガイド31の入射端におけるコア50は、(a)~(d)、そして再び(a)に戻る一周期のシフト動作を繰り返すことで、(a)の初期位置だけでは画像化されないクラッド51の部分を埋めるような、図9Aに示す菱形状の移動軌跡を辿る。
 因みにシフト回数が九回に設定(以下、単に九回シフトという)された場合の移動軌跡は、例えば図9Bに示す如くである。四回シフトの場合と比べて、各方向へのシフト動作が一回多くなる。但し、七回シフトから八回シフトの位置に移るときは、六回シフトから七回シフトの位置に移ったときの左斜め上方向から、左斜め下方向に方向が変えられる。また、八回シフトから初期位置(九回シフトの位置)に移るときは、角度が90°に変えられて上方向に移動される。九回シフトの場合も四回シフトの場合と同様に、初期位置だけでは画像化されないクラッド51の部分を埋めるような移動軌跡となる。そのうえ、隣接する三つのコア50の初期位置と同じ位置(二回、四回、六回シフトの位置)に移動される。
 図10において、シフト撮影モードが選択されると、プロセッサ装置11のCPU62には、同期制御部62a、圧電素子制御部62bが構築され、また、DSP65の画像合成部65aが動作する。画像合成部65aおよび各制御部62a、62bは、シフト情報85に基づいて互いに協働しながら各種処理を行う。
 シフト情報85は、シフト機構32の揺動部38のシフト動作に関する情報である。シフト情報85は、シフト回数、シフト方向とそのピッチ(シフト量)、コア50の径、コア50で伝達する像80とCCD58の画素81の位置関係等を含む。シフト回数の情報は操作部68から与えられる。シフト方向、シフト量、コア50の径といった基本的な情報は例えばROM63に記憶されており、ROM63から画像合成部65aおよび各制御部62a、62bに読み出される。なお、コア50の径としては、後述する二値化画像Gwbで像80として認識可能な領域の径を用いてもよい。
 検査準備モードは、イメージガイド31のコア50で伝達する像80とCCD58の画素81の位置関係を取得するためのモードである。検査準備モードは、内視鏡検査の前にその都度実行される。検査準備モードでは、DSP65の二値化処理部65b、および中心座標検出部65cが動作する。なお、内視鏡システムの出荷時に一度検査準備モードを実施し、その後は適宜の期間をおいて実施してもよい。検査準備モードの実施を促すメッセージをモニタ21に表示させてもよい。
 検査準備モードでは、まず、例えば白板等の無地の白色被写体を内視鏡10で撮影する。こうして得られた画像(以下、白色画像という)Gwは、図11Aに示すように、コア50と対面する画素81で得られた、複数の白丸の像80が斑点状に配列されたものとなる。斜線で示す白丸の像80以外の部分は、像80が伝達されないクラッド51に対応する部分であり、これが網目模様として映る。
 図11Bに示すように、DSP65の二値化処理部65bは、白色画像Gwに対して二値化処理を施し、白黒の二値化画像(マスク画像)Gwbを生成する。二値化処理部65bは、ある閾値を基準として、各画素81で出力された撮像信号を白か黒に二分する。このため、図示するように、中心部分と比較して伝達効率が悪くなりがちな像80の辺縁部に対応する画素81が二値化処理によって黒と認識され、像80が円形でなくなる場合もある。
 DSP65の中心座標検出部65cは、二値化処理後の各像80の中心Oを、形状認識等の周知の画像処理技術によって求め、さらに中心Oに位置する各画素81の座標(以下、中心座標という)を求める。座標は、CCD58の水平方向をX軸、垂直方向をY軸、例えば左隅を原点として、(X、Y)で表す(図14参照)。中心座標は、二値化処理の説明でも述べたように、二値化処理後に像80の形状が円形でなくなることがあるため、図7に示す像80の中心と一致しないこともある。
 中心座標検出部65cは、求めた中心座標(X1、Y1)、(X2、Y2)、・・・と個々の光ファイバ52を識別するファイバNo.F1、F2、・・・とを、像80と画素81の位置関係の情報としてDSP65の内部メモリ65dに格納する(図14参照)。ファイバNo.は、座標の原点に近いほうから(左から右、上から下の)順に付される。
 同期制御部62aは、CCD駆動回路60からCCD58の駆動パルスの情報を受けて、圧電素子制御部62bに圧電素子制御信号Saを、画像合成部65aに画像合成信号Sbをそれぞれ送信する。圧電素子制御部62bは、圧電素子制御信号Saに同期してシフト動作が行われるよう、圧電素子駆動回路61の動作を制御する。同様に、画像合成部65aは、画像合成信号Sbに同期して画像合成処理を実行し、各回のシフト位置で得られた画像G0、G1、G2、G3(四回シフトの場合を例示)の画素を、各シフト位置に対応させてマッピングすることにより、一つの合成画像Gcを生成する。
 より詳しくは、四回シフトの場合を例示した図12において、同期制御部62aは、CCD58の電荷蓄積が終了した直後、すなわちCCD58の画素81から垂直転送路に一フレーム分の信号電荷が読み出されたとき(CCD駆動回路60からCCD58に読み出しパルスが出力されたとき)に、圧電素子制御信号Saを発する。また、同期制御部62aは、三回シフトの位置で得られた画像G3に該当するCCD58の電荷読出出力が終了したときに、画像合成信号Sbを発する。電荷読出出力とは、読み出しパルスに応じてCCD58の画素81から垂直転送路に信号電荷が読み出され、垂直転送、水平転送を経て、一フレーム分の撮像信号が出力されるまでの一連のCCD動作をいう。
 圧電素子駆動回路61は、圧電素子制御信号Saを受けて圧電素子35に相応の電圧を供給し、揺動部38を前回のシフト位置から次回のシフト位置に移動させる。同期制御部62aから圧電素子駆動回路61に圧電素子制御信号Saが発せられてから、揺動部38が次回のシフト位置に移動するまでの時間は、CCD58が前回の電荷蓄積を終えてから次回の電荷蓄積を開始するまでの時間よりも短い。従って、揺動部38が圧電素子駆動回路61により次回のシフト位置に移動されて制止された状態で、常に次回の電荷蓄積が開始される。
 画像合成部65aは、画像合成信号Sbを受けて、各回のシフト位置で得られた画像G0~G3をフレームメモリから読み出す。画像合成部65aは、検査準備モードで白色画像Gwを元に検出したコア50に対応する像80の中心座標を使用して、各画像G0~G3の画素を、各シフト位置に対応させてマッピングし、合成画像Gcを出力する。
 具体的には、画像合成部65aは、中心座標に基づいて、図13Aに示す結像領域86を特定する。結像領域86は、中心座標を中心とし、直径がコア50(二値化処理前の像80)の径と同じ円である。結像領域86は、コア50によって伝達される像80の、CCD58の撮像面上における投影領域を意味する。
 次に、画像合成部65aは、各結像領域86内の画素81で得られた撮像信号の代表値Dを、画像G0~G3毎に求める(図14参照)。代表値Dは、結像領域86内の画素81で得られた撮像信号の平均値、または最大値である。画像合成部65aは、シフト情報85のうちの中心座標およびコア50の径を、内部メモリ65dおよびROM63からそれぞれ読み出し(あるいは、二値化画像Gwbで像80として認識可能な領域の径をコア50の径として用い)、これらに基づいて代表値Dの算出を実行する。
 なお、代表値Dの二つの添字は、左がファイバNo.と対応しており、右が画像G0~G3の添字と対応している。例えばD10は、ファイバNo.1で中心座標(X1、Y1)の、画像G0の結像領域86における代表値を表す。また、図11A、図11Bおよび図13Aでは、像80が実線、画素81が点線で囲われた枡目でそれぞれ表されている。
 合成画像Gcは、画像化されないクラッド51の部分が画像化され、しかもその部分の画素値が一フレーム内の隣接画素の補間で得た擬似値ではなく、被観察部位の像を反映したものとなる。言い換えれば、通常撮影モードや各回のシフト位置で得られた画像よりも画素数が増え、よりきめ細かい画像となる。この画像の鮮明さは、四回シフトよりもサンプリング数が多い九回シフトのほうが当然より顕著になる。
 なお、ここで注意すべきは、各画像G0~G3の実態は、シフト動作で各シフト位置にずらされたそれぞれ異なる像80であるが、イメージガイド31の出射端を固定して入射端における像80のみをシフトさせており、CCD58の撮像面とイメージガイド31の出射端の相対的な位置関係は変わらないので、データ上は各シフト位置とも同じ画素81から出力されていて区別がつかないという点である。例えば、画像G0内のある位置の像80と画像G1内の同じ位置の像80とは、それぞれシフト位置が異なる像80であるが、CCD58の同じ画素81で撮像される。他の画像も同様である。このため、画像合成部65aは、シフト量の情報を元に、各画像の画素値が本来どの画素81に該当するかをマッピングで割り出す。
 図14において、画像合成部65aは、各画像G0~G3の中心座標にシフト量ΔXs、ΔYsを加算し、シフト量を加算した中心座標に対応する画素81に代表値Dをあてがうマッピング処理を施す。シフト量は、初期位置を0(基準)として、各回シフト位置に応じた値が記憶されている。本例では、30°の方向に1/2Pのピッチでシフトさせるので、例えば一回シフトのシフト量ΔXs1は-√3/4P、ΔYs1は1/4Pであり、二回シフトのシフト量ΔXs2は0、ΔYs2は1/2Pである。三回シフトのシフト量ΔXs3は√3/4P、ΔYs3は1/4Pである。
 なお、各シフト位置で得られた画像にシフト量を加算しているが、白色画像Gwにシフト量を加算してもよい。この場合、白色画像Gwにシフト量を加算した後に二値化画像Gwbを得て、その中心座標を検出する。さらに、各シフト位置で得られた画像にシフト量を加算し、上記実施形態と同様に各結像領域86内の画素81の代表値Dを求める。
 図13Bに示すように、マッピング処理で得られる画像(以下、マッピング画像という)Gmpは、シフト量を加算した中心座標(図中黒丸点で表す)に対応する画素81の画素値を、代表値Dとするものである。図中一点鎖線の菱形で囲う領域内の中心座標に対応する画素81の画素値が、コア50一本で得られるデータである(四回シフトの場合を例示)。このように、白色画像Gwの二値化画像Gwbを解析して各コア50による像80の中心座標を求め、求めた中心座標にシフト量を加算して、各シフト位置に対応する画素81に代表値Dをあてがうことで、マッピング画像Gmpは、各シフト位置で得られた像80を、CCD58の撮像面上のあるべき位置に配したものとなる。
 画像合成部65aは、マッピング画像Gmpの中心座標に対応する各画素81の代表値Dを用いて画素補間を実行する。画像合成部65aは、中心座標に対応する画素81のうち、図13Bで太線の三角形で結ぶ、隣接する三つの画素81の代表値Dから、三角形の内部に位置する画素81の画素値を生成する。
 画素補間に際しては、三角形で結ぶ三つの画素81との距離に応じた重み付けを行う。例えば、三角形の真ん中に位置する画素81の画素値は、三角形の頂点に位置する画素81の画素値、つまり代表値Dの単純平均とする。三角形の真ん中から頂点側に寄っている画素81の画素値は、最も距離が近い頂点の画素81の代表値Dを例えば二倍したものと、離れている頂点の画素81を例えば1/2倍したものとの平均とする。画像合成部65aは、こうして画素補間を施した画像を、最終的に合成画像Gcとして表示制御回路67に出力する。
 次に、上記のように構成された内視鏡システム2の作用について説明する。内視鏡10で患者の体内を観察する際、術者は、内視鏡10と各装置11、12とを繋げ、各装置11、12の電源をオンする。そして、操作部68を操作して、患者に関する情報等を入力し、検査開始を指示する。
 検査開始を指示した後、術者は、挿入部13を体内に挿入し、光源装置12からの照明光で体内を照明しながら、CCD58による体内画像をモニタ21で観察する。
 CCD58から出力された撮像信号は、AFE59の各部で各種処理を施された後、DSP65に入力される。DSP65では、入力された撮像信号に対して各種信号処理が施されて画像が生成される。DSP65で生成された画像は、DIP66に出力される。
 DIP66では、CPU62の制御の下、DSP65からの画像に各種画像処理が施される。DIP66で処理された画像は、表示制御回路67に入力される。表示制御回路67では、CPU62からのグラフィックデータに応じて、各種表示制御処理が実行される。これにより、画像がモニタ21に体内画像として表示される。
 図15において、検査を実施するに際して、検査準備モードが実施される(S10)。検査準備モードでは、内視鏡10によって白色被写体が撮影される(S11)。そして、これにより得られた白色画像Gwが二値化処理部65bで二値化画像Gwbとされる(S12)。二値化画像Gwbは、中心座標検出部65cに送られ、中心座標検出部65cによって二値化処理後の像80の中心座標が検出される(S13)。検出された中心座標は、内部メモリ65dに格納される。
 シフト撮影モードが選択された場合(S14でYES)、プロセッサ装置11のCPU62に同期制御部62a、圧電素子制御部62bが構築される。そして、シフト情報85、およびCCD駆動回路60からのCCD58の駆動パルスの情報に基づいて、同期制御部62aから圧電素子制御部62bに圧電素子制御信号Saが、画像合成部65aに画像合成信号Sbがそれぞれ送信される。
 圧電素子制御信号Saを受けた圧電素子制御部62bによって、圧電素子駆動回路61の動作が制御され、圧電素子駆動回路61から圧電素子35に相応の電圧が供給される。これにより、設定されたシフト回数に応じて、揺動部38が所定角度、所定ピッチ分順次シフトされる(S15)。そして、揺動部38が各シフト位置に止まっているときに、CCD58による電荷蓄積が行われ、イメージガイド31で伝達された被観察部位の像80が各画素81で撮像される(S16)。揺動部38が初期位置からシフトされて再び初期位置に戻り、一周期のシフト動作が終了するまで、S15、S16の処理が繰り返される(S17でno)。
 一周期のシフト動作が終了すると(S17でyes)、画像合成信号Sbを受けた画像合成部65aによって画像合成処理が実行され、各回のシフト位置で得られた画像から、一つの合成画像が生成される(S18)。
 このとき、図16に示すように、内部メモリ65dから中心座標の情報が、ROM63からコア50の径の情報がそれぞれ画像合成部65aに読み出される。そして、各結像領域86内の画素81で得られた撮像信号の代表値Dが、各回のシフト位置で得られた画像毎に求められる(S181)。
 次いで、各回のシフト位置で得られた画像の中心座標に各回のシフト量を加算し、シフト量を加算した中心座標に対応する画素81に代表値Dをあてがうマッピング処理が施される(S182)。最後に、マッピング処理によって代表値Dがあてがわれた画素81を用いて、代表値Dがあてがわれていない画素81の画素値を生成する画素補間が行われる(S183)。
 図15に戻って、こうして生成された合成画像は、前述のようにDIP66、表示制御回路67を経由して、モニタ21に表示される(S19)。一方、通常撮影モードが選択された場合(S14でNO)は、S16の撮影は行われるが、S15、S18の処理は実行されない。これら一連の処理は、検査終了が指示される(S20でYES)まで繰り返される。
 図17において、校正装置90は、例えば内視鏡10の定期メンテナンスでサービスマンが使用し、圧電素子35によるイメージガイド31の入射端のシフト量を校正する。校正装置90は、校正用光源91と、校正用治具92と、パーソナルコンピュータ(以下、PCと略す)93とを備える。
 校正用光源91には、内視鏡10のプロセッサ用コネクタ15が接続される。校正用光源91は、光源装置12の光源70と同様の白色光を、プロセッサ用コネクタ15に位置するイメージガイド31の全てまたは一部の出射端に入射させる。校正用光源91から発せられた白色光は、イメージガイド31で導光されてイメージガイド31の入射端に至る。つまり、校正の際には、イメージガイド31は校正用光源91のライトガイドとして利用される。入射端に至った白色光は、校正用治具92に内蔵された拡大光学系97で拡大され、先端面20aから略円形のスポット光Lspとして出射される。
 校正用光源91は、プロセッサ装置11の圧電素子駆動回路61と同じ駆動回路をもつ。該駆動回路は、PC93の制御の下、圧電素子35に電圧を印加する。
 校正用治具92は、ホルダ94と台座95とからなる。ホルダ94は、台座95から垂直に立設された側壁と、側壁上に設けられた台座95に平行な天板とを有し、側壁で囲まれた空洞が中に形成されている。ホルダ94の中心には、垂直な穴96が穿たれている。穴96の入口には誘い込み用のテーパ96aが形成されており、ここから内視鏡10の先端部20が挿入される。また、空洞に通ずる穴96の出口には、先端部20のテーパ面が突き当たる突き当て部96bが形成され、さらに拡大光学系97が取り付けられている。
 穴96には、挿入された先端部20を抜去自在に位置決め固定する固定機構(図示せず)が設けられている。固定機構は、先端部20の軸方向の移動と軸回りの回転を規制するもので、例えば先端部20の外周に形成した係合穴と、これに係合する穴96内に設けた係合爪を用いることができる。あるいは、挿入部19を所定位置でクランプしてその先の先端部20を吊り下げるものでもよい。固定機構は、先端部20の先端面20aと台座95(校正用CCD98)との距離が一定、且つ先端面20aと台座95の上面(校正用CCD98の撮像面)が平行に対面するよう先端部20を固定する。穴96に先端部20が挿入固定されると、空洞内が遮光される。
 先端部20の周面には、シルク印刷による目印や若干の凹凸が設けられており、台座95の天板や穴96にもこれらに対応する目印や凹凸が設けられている。先端部20を穴96に挿入する際には、これらの目印や凹凸を合せた後、先端部20のテーパ面が突き当て部96bに突き当たるまで先端部20を挿入していき、最後に固定機構を作動させる。
 台座95は、例えば水平面に載置される。台座95の上面と下面は平行である。穴96に挿入された先端部20の先端面20aが対向する台座95の上面には、校正用CCD98が設けられている。校正用CCD98は、CCD58と同様の性能をもつ。校正用CCD98は、拡大光学系97で拡大されたスポット光Lspを撮像するため、CCD58よりも撮像面が大きい。校正用CCD98の撮像面は、台座95の上面と平行であり、穴96に挿入された先端部20の先端面20aと平行に対面する。校正用CCD98は、スポット光Lspを撮像して撮像信号をPC93に送信する。
 イメージガイド31の径とその入射端のシフト量はμm単位であるので、拡大光学系97で校正用光源91からの白色光を拡大し、且つ先端面20aと校正用CCD98の撮像面の距離を離すことで、校正用CCD98の撮像面に映るスポット光Lspを、精度良くシフト量の検出ができる程度の大きさとしている。
 PC93は、図18に示すように、プロセッサ装置11の構成うち三枚板CCD56を除く全ての構成を備えている。このようなPC93は、汎用のコンピュータに校正用ソフトウエアをインストールする他、画像処理回路が構成された増設用のボードを組み込むことによって構成される。PC93のCPU62は、校正用光源91を点灯し、先端面20aからスポット光Lspを出射させる。PC93は、シフト機構32を使用するシフト撮影モードで、圧電素子35を駆動させてイメージガイド31の入射端をシフト動作させる。そして、各シフト位置でその都度スポット光Lspを校正用CCD98で撮像させる。
 PC93のDSP165は、校正用CCD98からの撮像信号に施して校正用画像Gpを生成する。図19に示すように、校正用画像Gpは、スポット光Lspが当てられた円形部分は白(ハッチングなし)、それ以外の部分は黒(ハッチング部分)といういわゆる日の丸状の画像である。実線の円形がシフト前、点線がシフト後を表す。各シフト位置の各校正用画像Gpは、白い円形部分がシフト量分ずれている。PC93のずれ量検出部170は、この各校正用画像Gpの白い円形部分のずれ量を検出し、検出したずれ量と規定量とを比較することで、シフト量を校正する。
 具体的には、PC93のCPU162内のずれ量検出部170は、上述の検査準備モードにおける二値化および中心座標検出を各校正用画像Gpの白い円形部分に対して行う。そして、シフト前後の中心座標から白い円形部分のずれ量(図19で図示するΔ)を検出する。先端面20aと校正用CCD98とが離れており、拡大光学系97でスポット光Lspが拡大されているため、検出したずれ量はイメージガイド31の入射端の実際のシフト量を定数倍したものである。
 PC93のCPU162内の比較部172は、検出したずれ量と、正規のシフト量を定数倍した規定量とを比較する。ずれ量と規定量が等しい場合は、シフト量を校正する必要はない。ずれ量と規定量が異なる場合は、規定のシフト量でイメージガイド31の入射端がシフトされていないので、PC93のCPU162内の駆動条件決定部174は、シフト量が校正されるように圧電素子35の駆動条件を決定する。例えば、ずれ量が規定量より小さい場合は圧電素子35の駆動電圧を上げ、逆の場合は下げる。PC93は、圧電素子35の駆動条件をどう調整すればシフト量を校正できるかを示す情報をもっており、この情報に基づいて駆動条件を決定する。
 ずれ量と規定量が異なる場合、PC93は、決定した駆動条件で圧電素子35を駆動させて再度上記の検証を行う。そして、ずれ量と規定量が全シフト位置で等しくなったことを確認した後、PC93は、内視鏡10のROM47(EEPROM等の書き込み可能なROM)に決定した駆動条件を記憶させる。ROM47には当初、デフォルトの駆動条件が書き込まれており、校正部62dによって駆動条件がデフォルトから変更されたときに書き換えられる。この駆動条件は、製品として使用する際にROM47からプロセッサ装置11のCPU62に読み出され、圧電素子駆動回路61に与えられる。
 校正装置90の処理手順について、図20を参照して説明する。まず、内視鏡10の先端部20をホルダ94の穴96に挿入固定する(S20)。次いで、PC93により校正用光源91を点灯して先端面20aからスポット光Lspを出射させるとともに、圧電素子35を駆動してイメージガイド31の入射端をシフト動作させる。また、校正用CCD98により各シフト位置のスポット光Lspを撮像させる(S21~S23)。
 続いて、PC93にて校正用画像Gpを生成し、各シフト位置の各校正用画像Gpの白い円形部分のずれ量を検出し(S24)、検出したずれ量と規定量を比較する(S25)。ずれ量と規定量が等しい場合(S26でYES、S27でNO)は、校正を終了する。一方、ずれ量と規定量が異なる場合(S26でNO)は、シフト量が校正されるように圧電素子35の駆動条件を決定する(S28)。そして、決定した駆動条件で再度検証を繰り返し、ずれ量と規定量が等しくなったら(S26、S27でYES)、内視鏡10のROM47に決定した駆動条件を書き込んで(S29)、校正を終了する。
 以上説明したように、イメージガイド31の入射端をシフト動作させつつ、イメージガイド31から発せられたスポット光Lspを撮像し、得られた校正用画像Gpを元にシフト量を校正するので、シンプルな構成および方法でシフト量を校正することができる。シフト量が校正されるため、合成画像Gcにアーチファクトが発生しない。
 検査準備モードで白色画像Gwの二値化画像Gwbを用いて中心座標を検出するので、コア50の配列誤差や伝達効率のバラツキを吸収することができる。イメージガイド31の出射端の光ファイバ52の配列とCCD58の画素位置を校正することができ、これと校正装置90によるシフト量の校正を併せて実施すれば、さらに確実に合成画像Gcのアーチファクトの発生を防止することができる。
 決定した駆動条件を内視鏡のROMに書き込み、使用時にこれをプロセッサ装置に読み込んで圧電素子の駆動制御をするので、複数の内視鏡を一台のプロセッサ装置で稼動させることができる。なお、決定した駆動条件を内視鏡毎に区別して、プロセッサ装置のROM63等に記憶させても、同様の効果が得られる。
 上記実施形態では、校正装置を内視鏡システムとは別に構築し、定期メンテナンスでサービスマンが校正を実施する例を説明したが、校正装置の全部または一部を内視鏡システムに組み込み、検査準備モードと同様、術者が検査毎に実施可能としてもよい。
 図21に示す内視鏡システム100は、内視鏡システム2と同様のプロセッサ装置102、内視鏡103、光源装置104を備えるとともに、これに加えて、プロセッサ装置102には、校正用光源101と構成用CPU112を備えている。内視鏡103のイメージガイド104は、プロセッサ用コネクタ15で一部分岐し、プロセッサ装置102側のライトガイド105の出射端と接続されている。ライトガイド105の入射端は、校正用光源101からの光を集光する集光レンズ106に対面している。ライトガイド105は、校正用光源101からの光を導光し、分岐したイメージガイド104に入射させる。分岐したイメージガイド104に入射した光は、上記実施形態と同様、先端面20aからスポット光Lspとして照射され、先端面20aと平行に対面する校正用CCD98(校正用治具は図示せず)で撮像される。構成用CPU112は、上記校正装置90におけるのPC93内のCPU162と同様の校正処理を行ない、この処理の結果に従って、ROM47内の駆動条件を更新する。
 内視鏡103の使用時には、スポット光Lspをポインタとして活用することも可能である。照明光とスポット光Lspを区別するため、校正用光源101からの光は白色光以外(例えば青色)であることが好ましい。また、内視鏡103の使用時、分岐したイメージガイド104は撮像に寄与しないので、イメージガイド104の中心にある光ファイバを避けて分岐させたほうがよい。
 校正用治具に類する系を、例えばプロセッサ装置や内視鏡システムのカートに設け、スポット光Lspを撮像するCCDの出力をプロセッサ装置に入力させて、上記実施形態のPCと同様の処理をプロセッサ装置で行う構成としてもよい。この場合、プロセッサ装置には元々圧電素子駆動回路があるので、プロセッサ装置に追加する機能としては、シフト前後の校正用画像からずれ量を求めて、ずれ量と規定量の比較結果からシフト量を校正する機能だけとなる。該機能はソフトウェア的に追加してCPU62に担わせてもよいし、専用のハードウェアを追加してもよい。定期メンテナンスの際だけでなく、使用時にシフト量の校正を行うことができる。
 また、図21の内視鏡システム100の変形例として、分岐したイメージガイドをライトガイド27と一緒に光源装置12に挿入し、照明光用の光源70を校正用光源として流用してもよい。但し、この場合、校正中はライトガイド27に光源70からの光が入射しないように遮光する。
 なお、CCDに結像するスポット光Lspの大きさと、CCDの画素サイズおよび画素数によって、スポット光Lspのずれ量の検出の正確性が違ってくる。例えばスポット光Lspをどれだけ大きくしても、そのずれ量と同程度の画素サイズのCCDでは、ずれ量が実質0になってしまう。このため、上記実施形態では、先端面とCCDの撮像面を一定距離離し、拡大光学系でスポット光Lspを拡大して、CCDに結像するスポット光Lspを大きくしている。スポット光Lspを大きくするため、さらに高倍率の拡大光学系を設けてもよい。
 シフト機構の揺動部周辺にシフト量を実測するシフト量検出センサを設け、その出力に応じて圧電素子の駆動条件を決定してもよい。シフト量検出センサとしては、例えば歪みゲージやフイルムコンデンサが挙げられ、例えば圧電素子の電極を分割する溝の幅を広げてできたスペースに取り付ける。使用時にリアルタイムでシフト量の校正を行うことができる。
 使用時にシフト量の校正を行う場合、シフト量を校正すべく圧電素子の駆動条件を決定しても、圧電素子の故障あるいは配線の接続不良等でシフト量が校正不能になる(駆動条件に見合うシフト量が得られない)ことも想定される。この場合は合成画像Gcの信憑性が著しく損なわれるので、故障である旨をモニタに表示し、修理を促す。あるいは、応急的な措置として、シフト量が校正不能なシフト位置の画像を残りの画像の画素で予測補間することで生成してもよい。
 なお、本発明の校正方法および装置に関わること以外についても、以下のように種々の変形が可能である。例えば、コア50で伝達する像80とCCD58の画素81の位置関係として、中心座標を求めているが、この代わりに、CCD58の中心からの距離とCCD58の水平方向に対する角度とで上記位置関係を表してもよい。シフト量の情報についても同様である。また、位置関係を取得するために二値化画像Gwbを生成する等の各種処理をしているが、コア50の配列誤差や伝達効率のバラツキがないものとし、図7に示す像80とCCD58の画素81の位置関係を理論値として用いてもよい。あるいは、位置関係の情報として、理論値からのずれを数値化したものを用いてもよい。
 いずれにしても、位置関係の情報は、像80を撮像するCCD58の画素81を特定するために必要であり、シフト量の情報は、各シフト位置の撮影で得られた画素値(上記実施形態では代表値D)をマッピングする際に必要である。このため、これらの情報は、本発明を実施するために必須の要件である。
 なお、コア50一本分の像80を撮像する画素81の個数は、中心座標とこれに対応する画素81とのズレが大きくならず、且つ代表値Dの算出や画素補間に時間が掛からない程度であることが好ましく、例えば三個~三十個程度である。
 また、静止画記録した画像の画素補間した部分に、万が一病変らしきものが見られた場合、それが画素補間によるものなのか、本当の病変であるのかを判断するために、画素補間前のマッピング画像Gmpを合成画像Gcと併せて記録することが好ましい。
 シフト機構の構成は、円柱状に限らない。例えば四角柱状でもよい。この場合はイメージガイドを四角筒状の保持筒に内挿固定し、保持筒の四辺にそれぞれ電極を形成する。そして、上下左右に保持筒毎イメージガイドをシフト動作させる。例えば、初期位置から90°左方向に√3/4P分シフトさせ、一回シフトの位置に移動させる。そして、初期位置に戻してから90°下方向に1/4P分シフトさせ、二回シフトの位置に移動させる。二回シフトの位置から再度初期位置に戻した後、順次右方向、上方向にシフトさせ、再び初期位置に戻す。こうすることで、コア50は十字状の移動軌跡を辿る。
 圧電素子にはヒステリシス特性があり、無秩序に駆動させるとシフト位置がずれるため、移動軌跡は毎回同じとし、常に同じ移動経路でシフト機構をシフトさせる。つまり、シフト機構をシフトさせる際の圧電素子の駆動順序を毎回同じにする。また、上下、左右で対になった電極に電圧を供給する順序も同じにする。シフト量の校正をする場合も同様である。
 イメージガイドは揺動部が根元から撓ることでシフトをするので、各シフト位置にすぐには停止せず、しばらく振動してから止まる可能性がある。このため、シフト機構の停止後、シフト方向とは逆方向に瞬間的に揺動部が振れるように、圧電素子駆動回路で圧電素子を駆動する等の制振対策を講じることが好ましい。具体的には、反力をシミュレーションや実測で求めて、これを打ち消すための圧電素子の駆動電圧をROMに記憶させておき、圧電素子制御部がその駆動電圧の情報をROMから読み出して圧電素子駆動回路に与える。あるいは、空洞に絶縁性の粘性流体を封入してダンピング効果を利用し、制振対策を講じてもよい。
 なお、揺動部が次回のシフト位置に移動するまでの時間が、CCDが前回の電荷蓄積を終えてから次回の電荷蓄積を開始するまでの時間よりも短いと説明しているが、揺動部の長さ、材質、あるいはシフト量、さらには圧電素子自体の性能等が要因で、前者の時間が後者の時間よりも長くなることもあり得る。前述のようにイメージガイドの慣性質量が比較的重いことから、前者の時間が後者の時間よりも長くなる可能性が高い。
 こうした場合には、揺動部がシフト位置に移動している間は、プロセッサ装置のCPUの制御の下、CCD駆動回路からCCDに電子シャッタパルスを供給して電荷蓄積を開始する時間を遅らせ、揺動部がシフト位置に停止してから電荷蓄積を開始する。あるいは、揺動部がシフト位置に移動している間は光源を消灯し、揺動部がシフト位置に停止したら光源を点灯する。
 揺動部が次回のシフト位置に移動するまでの時間を基準にしてCCDを駆動しようとすると、前者の時間が後者の時間よりも長くなる場合はフレームレートを落とさなければならないが、電子シャッタパルスで電荷を掃き出すか、光源を点消灯させる上記いずれかの方法を採用すれば、フレームレートは現行を維持しつつブレのない画像を得ることができる。
 なお、シフト撮影モードが選択されたときのみ画像合成部で画像合成処理をしているが、通常撮影モード時にも画像合成処理をしてもよい。クラッドの位置に対応する被観察部位の像を反映した画像は得られないが、クラッドの影は埋めることができる。
 また、シフトの一周期毎に画像合成部で画像合成処理を行い、一つの合成画像を出力しているが、この方法であると通常撮影モードに比べてフレームレートが落ちる。このフレームレート低下の対策としては、四回シフトの場合は通常撮影モードの四倍といったように、シフト撮影モードが選択されたときにフレームレートを上げることが考えられる。
 具体的には、CPU62のシステムクロックのクロック信号の周期を変化させることで、CCD駆動回路60の駆動信号の周期を変化させる。あるいは、システムクロックのクロック信号は変化させずに、CCD駆動回路60に分周器を設け、この分周器でシステムクロックのクロック信号を分周することで変化させてもよい。
 あるいは、例えば四回シフトの場合に、同じシフト周期の画像G0~G3で合成画像Gcを生成した後、その画像G1~G3と次のシフト周期の画像G0から合成画像Gcを生成するというように、画像の組み合わせを一画像ずつずらして、G0~G3の画像のうちの一番古い画像を新しく得られた画像に順次置き換えながら合成画像Gcを生成してもよい。こうすれば、クロック信号の周期を変化させたりする制御の面倒が省け、しかもフレームレートの低下を防ぐことができる。
 三板式CCD、モード切り替えとシフト回数の設定をする操作部、および画像合成部と同期制御部と圧電素子制御部の機能を実現するハードウェアを、プロセッサ装置とは別の筐体に搭載してもよいし、内視鏡に搭載してもよい。
 また、照明用の光源として中心波長445nmの青色レーザ光源を用い、青色レーザ光源からのレーザ光の一部を吸収して、緑色~黄色に励起発光する複数種の蛍光体を有する波長変換部材125をライトガイド27の光出射側に配置して、レーザ光と励起光を合成した高輝度な白色光を照明光として照射してもよい。上記実施形態と比べて高輝度な白色光を供給するので、僅かな本数(一、二本)のライトガイドで十分な照明光を得ることができる。従って、極細径化をさらに促進することができる。
 なお、イメージセンサとしては、単板式を用いてもよい。また、上記実施形態では、イメージガイドと配線ケーブルのプロセッサ装置への接続を同じコネクタで果たしているが、イメージガイドと配線ケーブルを別のコネクタに実装してもよい。

Claims (12)

  1.  複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供する合成画像用イメージセンサとを備える内視鏡に用いられ、イメージガイドの入射端のシフト量を校正する装置であって、
     イメージガイドの出射端から光を入射させる校正用光源と、
     イメージガイドで導光されてイメージガイドの入射端から発せられる前記校正用光源の光を撮像する校正用イメージセンサと、
     前記校正用光源を点灯させるとともに、圧電素子を駆動させてイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つこのシフト動作に同期して前記校正用光源の光を撮像することによって、シフト動作毎に校正用画像を生成する駆動制御手段と、
     前記校正用画像に基づいてシフト動作による前記校正用光源の光のずれ量を検出し、検出したずれ量と規定量を比較した結果に応じて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする校正装置。
  2.  前記駆動制御手段は、イメージガイドの入射端を第一の位置から第二の位置、第二の位置から第三の位置と順に移動させ、最後は第一の位置に戻すことで一回の周期的なシフト動作をさせ、
     前記校正用イメージセンサは、各位置でその都度撮像することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の校正装置。
  3.  前記駆動制御手段は、イメージガイドの入射端を第一の位置から第二の位置に移動させたら止め、さらに第二の位置から第三の位置に移動させたら止めるという間欠シフト動作を繰り返させることを特徴とする請求の範囲第2項に記載の校正装置。
  4.  前記決定手段で決定された圧電素子の駆動条件を、内視鏡のメモリに書き込む記録制御手段を備えることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか記載の校正装置。
  5.  前記校正用光源の光は、被観察部位を照明する照明光とは異なる波長であることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第4項いずれかに記載の校正装置。
  6.  前記駆動制御手段は、シフト動作の前後で2つの第1及び第2の校正用画像を生成し、
     前記決定手段は、
     前記第1及び第2の校正用画像から、第1の校正用画像の中心座標と第2の校正用画像の中心座標とのずれ量を検出するずれ量検出部と、
     検出したずれ量と規定量とを比較する比較部と、
     ずれ量と規定量とが異なる場合に、シフト量が規定量となるように前記駆動条件を決定する駆動条件決定部とを備えることを特徴とする請求の範囲第5項に記載の校正装置。
  7.  内視鏡の挿入部の先端部を固定するホルダと、
     前記校正用イメージセンサが設けられた台座とからなり、
     前記ホルダに固定された先端部の先端面と前記校正用イメージセンサの撮像面が一定の距離で平行に対面するように構成された校正用治具を備えることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第6項のいずれかに記載の校正装置。
  8.  前記校正用イメージセンサは、前記ホルダで取り囲まれた、前記校正用光源の光以外の外光が遮断された暗部に設けられることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の校正装置。
  9.  複数本の光ファイバをバンドル化してなり、内視鏡の挿入部に挿通されるイメージガイドであり、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供する合成画像用イメージセンサとを備える内視鏡と、
     イメージガイドのうち出射端側の一部分岐した部分に光を入射させる校正用光源と、
     イメージガイドで導光されてイメージガイドの入射端から発せられる前記校正用光源の光を撮像する校正用イメージセンサと、
     前記校正用光源を点灯させるとともに、圧電素子を駆動させてイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、且つこのシフト動作に同期して前記校正用光源の光を撮像することによって、シフト動作毎に校正用画像を生成する駆動制御手段と、
     前記校正用画像に基づいてシフト動作による前記校正用光源の光のずれ量を検出し、検出したずれ量と規定量を比較した結果に応じて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする内視鏡システム。
  10.  前記校正用光源、前記駆動制御手段、及び前記決定手段は、前記内視鏡が接続されるプロセッサ装置に内蔵されていることを特徴とする請求の範囲第9項に記載の内視鏡システム。
  11.  前記決定手段で決定された圧電素子の駆動条件を、内視鏡のメモリ、または内視鏡が接続されるプロセッサ装置のメモリに書き込む記録制御手段を備えることを特徴とする請求の範囲第9項または第10項に記載の内視鏡システム。
  12.  複数本の光ファイバをバンドル化してなるイメージガイドであり、内視鏡の挿入部に挿通され、対物光学系で入射端に結像された被観察部位の像を出射端に伝達するイメージガイドと、イメージガイドの入射端の外周に形成され、該入射端を周期的にシフト動作させる圧電素子と、シフト動作に同期してイメージガイドの出射端からの像を複数回撮像し、一つの合成画像の生成に供する合成画像用イメージセンサとを備える内視鏡に用いられ、イメージガイドの入射端のシフト量を校正する方法であって、
     校正用光源を点灯させ、イメージガイドの出射端から校正用光源の光を入射させるとともに、
     圧電素子を駆動させてイメージガイドの入射端を周期的にシフト動作させ、
     イメージガイドで導光されてイメージガイドの入射端から発せられる校正用光源の光をシフト動作に同期して撮像することによって、シフト動作毎に校正用画像を生成し、
     前記校正用画像から、シフト動作による前記校正用光源の光のずれ量を検出し、検出したずれ量と規定量を比較した結果に応じて、イメージガイドの入射端のシフト量が規定量となるよう圧電素子の駆動条件を決定することを特徴とする校正方法。
PCT/JP2010/062166 2009-07-22 2010-07-20 校正方法及び装置並びに内視鏡システム WO2011010632A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-171448 2009-07-22
JP2009171448A JP5210991B2 (ja) 2009-07-22 2009-07-22 校正方法および装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011010632A1 true WO2011010632A1 (ja) 2011-01-27

Family

ID=43499104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/062166 WO2011010632A1 (ja) 2009-07-22 2010-07-20 校正方法及び装置並びに内視鏡システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5210991B2 (ja)
WO (1) WO2011010632A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3718465A1 (en) * 2019-04-04 2020-10-07 Biosense Webster (Israel) Ltd. Medical instrument calibration

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5889698A (en) 1995-01-31 1999-03-30 Hitachi, Ltd. Nonvolatile memory device and refreshing method
JP5145299B2 (ja) * 2009-07-31 2013-02-13 富士フイルム株式会社 校正方法および装置
JP2012254182A (ja) * 2011-06-09 2012-12-27 Hoya Corp 画像処理装置、画像ファイル保存方法、画像ファイル保存プログラム、及び電子内視鏡システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5473652A (en) * 1977-11-21 1979-06-13 American Optical Corp Dynamic video intensifier for fiberscope
JPH02115812A (ja) * 1988-10-26 1990-04-27 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡装置
JP2007516760A (ja) * 2003-12-31 2007-06-28 マウナ ケア テクノロジーズ イメージガイドを通じて取得した共焦点画像の超解像度方法および装置、並びにこの方法を実施するための機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5473652A (en) * 1977-11-21 1979-06-13 American Optical Corp Dynamic video intensifier for fiberscope
JPH02115812A (ja) * 1988-10-26 1990-04-27 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡装置
JP2007516760A (ja) * 2003-12-31 2007-06-28 マウナ ケア テクノロジーズ イメージガイドを通じて取得した共焦点画像の超解像度方法および装置、並びにこの方法を実施するための機器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3718465A1 (en) * 2019-04-04 2020-10-07 Biosense Webster (Israel) Ltd. Medical instrument calibration
US11259687B2 (en) 2019-04-04 2022-03-01 Biosense Webster (Israel) Ltd. Medical instrument calibration

Also Published As

Publication number Publication date
JP5210991B2 (ja) 2013-06-12
JP2011024686A (ja) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010253156A (ja) 内視鏡システム、内視鏡、並びに内視鏡駆動方法
JP2010284369A (ja) 内視鏡システム、内視鏡、並びに内視鏡駆動方法
JP5340089B2 (ja) 内視鏡
JP2010253155A (ja) 内視鏡システム、内視鏡、並びに内視鏡駆動方法
JP2011045525A (ja) 内視鏡
JP4753104B2 (ja) 3次元画像構築装置及び方法並びにプログラム
JP2006212335A (ja) 電子内視鏡
EP2756790B1 (en) Endoscopic system
JP5317893B2 (ja) 内視鏡システム
JP5210991B2 (ja) 校正方法および装置
JP2011045461A (ja) 光走査型内視鏡プロセッサ
JP5145299B2 (ja) 校正方法および装置
JP2011055939A (ja) 内視鏡装置
JP2011055938A (ja) 内視鏡装置
JP2007143647A (ja) 電子内視鏡装置
JP3353949B2 (ja) 撮像システム
JP2009240531A (ja) 撮影装置
WO2018073959A1 (ja) 内視鏡スコープ、内視鏡プロセッサおよび内視鏡用アダプタ
JP7196302B2 (ja) 光源装置および導光方法
JP2002136474A (ja) 内視鏡
JP7224963B2 (ja) 医療用制御装置及び医療用観察システム
JP5340085B2 (ja) 内視鏡
JP4390410B2 (ja) 電子内視鏡装置
JP2008136732A (ja) 三板式電子内視鏡および電子内視鏡システム
JP4476033B2 (ja) 電子内視鏡用プロセッサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10802252

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10802252

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1