WO2013175861A1 - 走査型内視鏡用キャリブレーション器具 - Google Patents

走査型内視鏡用キャリブレーション器具 Download PDF

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WO2013175861A1
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真広 吉野
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • F04C2270/04—Force
    • F04C2270/042—Force radial
    • F04C2270/0421—Controlled or regulated

Definitions

  • the present invention is used in a scanning endoscope that scans an optical fiber that irradiates illumination light, detects return light, and forms an image. Calibration of an optical scanning trajectory from the optical fiber by the scanning endoscope apparatus is performed.
  • the present invention relates to a calibration instrument for a scanning endoscope.
  • an electronic endoscope in which an object image is photoelectrically converted by an imaging device having a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS, and an acquired image is displayed on a monitor.
  • an imaging device having a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS
  • an acquired image is displayed on a monitor.
  • the tip of an illumination fiber that guides light from a light source is scanned, and the return light from the subject is 2.
  • An endoscope apparatus is known that receives light with an optical fiber bundle disposed in a position and forms an image using a light intensity signal detected over time.
  • Such a technique of an endoscope apparatus that acquires an image by scanning an optical fiber is disclosed in, for example, a scanning beam apparatus described in JP Special Table 2010-515947.
  • This patent document describes individual pixels in a scanning pattern due to environmental variables, manufacturing variables, imperfect electronic devices, sensitivity of a scanning fiber device as an endoscopic device near the resonance frequency, and / or other factors.
  • the scanning beam device is used to acquire an image of the calibration pattern, and this acquired image is displayed in the calibration pattern.
  • a method for calibrating a scanning beam device based on the comparison is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a scanning endoscope calibration instrument that can accurately perform image calibration of a scanning endoscope with a simple configuration. To do.
  • a scanning endoscope calibration instrument is a scanning endoscope that calibrates an acquired image in a scanning endoscope that scans illumination light and detects return light to form an image.
  • a calibration instrument wherein an abutting portion that abuts against a portion of the distal end surface of the distal end portion of the insertion portion of the scanning endoscope that abuts against the most distal end side, a calibration pattern is drawn, and the calibration pattern And a chart that is arranged in parallel with the tip surface at a predetermined distance from the tip surface that is positioned in contact with the abutting portion in accordance with the size of the tip portion.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • Sectional drawing which shows the calibration tool for scanning endoscopes with the insertion part inserted in the same manner XX sectional view of FIG. 9
  • Sectional drawing which shows the structure of the calibration tool for scanning endoscopes of the state in which the insertion part of the modification was inserted similarly XII-XII line cross-sectional view of FIG.
  • Sectional drawing which shows an example of the axial alignment structure of the insertion part inserted in the calibration tool for scanning endoscopes similarly Sectional drawing which shows the structure of the calibration tool for scanning endoscopes in the state in which the insertion part was inserted in the 2nd Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the structure of the calibration tool for scanning endoscopes of the state in which the insertion part of the modification was inserted similarly
  • Sectional drawing which shows the structure of the calibration tool for scanning endoscopes which has a position adjustment mechanism in the state in which the insertion part was inserted concerning 3rd Embodiment.
  • 18 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
  • Sectional drawing which shows the structure of the calibration tool for scanning endoscopes which has an inclination adjustment mechanism in addition to the position adjustment mechanism of the state in which the insertion part was inserted similarly
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an endoscope apparatus having an endoscope according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an actuator according to the first embodiment.
  • an endoscope apparatus 1 includes a scanning endoscope (hereinafter simply referred to as an endoscope) 2 that irradiates a subject while scanning illumination light and obtains return light from the subject.
  • the main body device 3 connected to the endoscope 2 and the monitor 4 for displaying a subject image obtained by the main body device 3 are configured.
  • the endoscope 2 is mainly composed of a tube body having a predetermined flexibility, and has an elongated insertion portion 11 that is inserted into a living body.
  • a distal end portion 12 is provided on the distal end side of the insertion portion 11.
  • a proximal end side of the insertion portion 11 is provided with a connector (not shown) and the like, and the endoscope 2 is configured to be detachable from the main body device 3 through the connector and the like.
  • the distal end surface 12a of the distal end portion 12 is provided with a distal end optical system 13 composed of illumination lenses 13a and 13b.
  • the tip optical system 13 is provided so that the center thereof coincides with the center of the tip surface 12 a of the tip portion 12.
  • An illumination fiber 14 that is inserted into the insertion portion 11 from the proximal end side to the distal end side, guides light from a light source unit 24 described later, and irradiates the living body with illumination light, and illumination
  • An actuator 15 is provided on the distal end side of the fiber 14 and scans the distal end of the illumination fiber 14 in a desired direction based on a drive signal from a driver unit 25 described later. With such a configuration, the illumination light from the light source unit 24 guided by the illumination fiber 14 is irradiated to the subject.
  • a detection fiber 16 is provided inside the insertion portion 11 as a light receiving portion that is inserted from the proximal end side to the distal end side along the inner periphery of the insertion portion 11 and receives return light from the subject. .
  • the distal end surface of the detection fiber 16 is disposed around the distal end optical system 13 on the distal end surface of the distal end portion 12.
  • the detection fiber 16 may be a bundle of at least two fibers.
  • a memory 17 that stores various information related to the endoscope 2 is provided inside the insertion unit 11.
  • the memory 17 is connected to a controller 23 described later via a signal line (not shown), and various information related to the endoscope 2 is read by the controller 23.
  • the main unit 3 includes a power source 21, a memory 22, a controller 23, a light source unit 24, a driver unit 25, and a detection unit 26.
  • the light source unit 24 includes three light sources 31a, 31b, and 31c and a multiplexer 32.
  • the driver unit 25 includes a signal generator 33, digital / analog (hereinafter referred to as D / A) converters 34a and 34b, and an amplifier 35.
  • D / A digital / analog
  • the detection unit 26 includes a duplexer 36, detectors 37a to 37c, and analog-digital (hereinafter referred to as A / D) converters 38a to 38c.
  • the power supply 21 controls the supply of power to the controller 23 in accordance with an operation of a power switch (not shown).
  • the memory 22 stores a control program for controlling the main device 3 as a whole.
  • the controller 23 When power is supplied from the power source 21, the controller 23 reads the control program from the memory 22, controls the light source unit 24 and the driver unit 25, and the light intensity of the return light from the subject detected by the detection unit 26. And the control to display the obtained subject image on the monitor 4 is performed.
  • the light sources 31a, 31b, and 31c of the light source unit 24 multiplex light of different wavelength bands, for example, light of R (red), G (green), and B (blue) wavelength bands, based on the control of the controller 23.
  • the light is emitted to the container 32.
  • the multiplexer 32 combines the light in the R, G, and B wavelength bands emitted from the light sources 31 a, 31 b, and 31 c, and emits the light to the illumination fiber 14.
  • the signal generator 33 of the driver unit 25 outputs a drive signal for causing the tip of the illumination fiber 14 to scan in a desired direction, for example, spirally, based on the control of the controller 23. Specifically, the signal generator 33 outputs a drive signal for driving the tip of the illumination fiber 14 in the left-right direction (X-axis direction) with respect to the insertion axis of the insertion portion 11 to the D / A converter 34a for insertion. A drive signal for driving in the vertical direction (Y-axis direction) with respect to the insertion axis of the unit 11 is output to the D / A converter 34b.
  • the D / A converters 34 a and 34 b convert the input drive signals from digital signals to analog signals and output them to the amplifier 35.
  • the amplifier 35 amplifies the input drive signal and outputs it to the actuator 15.
  • the actuator 15 as a drive unit swings the tip (free end) of the illumination fiber 14 based on a drive signal from the amplifier 35 and scans in a spiral manner. Thereby, the light emitted from the light source unit 24 to the illumination fiber 14 is sequentially irradiated on the subject in a spiral manner.
  • the detection fiber 16 receives the return light reflected by the surface area of the subject, and guides the received return light to the duplexer 36.
  • the demultiplexer 36 is a dichroic mirror, for example, and demultiplexes the return light in a predetermined wavelength band. Specifically, the demultiplexer 36 demultiplexes the return light guided by the detection fiber 16 into return light in the R, G, and B wavelength bands, and outputs the demultiplexed light to the detectors 37a, 37b, and 37c, respectively. .
  • Detectors 37a, 37b and 37c detect the light intensity of the return light in the R, G and B wavelength bands, respectively.
  • Light intensity signals detected by the detectors 37a, 37b, and 37c are output to A / D converters 38a, 38b, and 38c, respectively.
  • the A / D converters 38a to 38c convert the light intensity signals output from the detectors 37a to 37c from analog signals to digital signals, respectively, and output them to the controller 23.
  • the controller 23 performs predetermined image processing on the digital signals from the A / D converters 38 a to 38 c to generate a subject image and displays it on the monitor 4.
  • a ferrule 41 as a joining member is disposed between the illumination fiber 14 and the actuator 15.
  • the ferrule 41 is a member used in the field of optical communication, and is made of zirconia (ceramic), nickel or the like, and has high accuracy (for example, ⁇ 1 ⁇ m) with respect to the outer diameter (for example, 125 ⁇ m) of the illumination fiber 14.
  • the center hole machining at can be easily realized.
  • the ferrule 41 is a quadrangular prism, and has side surfaces 42a and 42c perpendicular to the X-axis direction and side surfaces 42b and 42d perpendicular to the Y-axis direction.
  • the ferrule 41 is not limited to a quadrangular prism, and may be a prism.
  • a center hole processing based on the diameter of the illumination fiber 14 is performed at the approximate center of the ferrule 41, and the illumination fiber 14 is fixed with an adhesive or the like.
  • the center hole processing makes the clearance (gap) as small as possible and the adhesive layer as thin as possible.
  • An adhesive having a low viscosity is used.
  • the actuator 15 includes actuators 15a to 15d, and the actuators 15a to 15d are positioned on the side surfaces 42a to 42d of the quadrangular prism ferrule 41, respectively.
  • the actuators 15a to 15d are, for example, piezoelectric elements (piezo elements), and expand and contract according to a drive signal from the driver unit 25.
  • the actuators 15a and 15c are driven according to a drive signal from the D / A converter 34a
  • the actuators 15b and 15d are driven according to a drive signal from the D / A converter 34b. Accordingly, the actuators 15a to 15d swing the tip of the illumination fiber 14 and scan the tip of the illumination fiber 14 in a spiral shape.
  • the actuators 15a to 15d are not limited to piezoelectric elements, and may be, for example, coils that are electromagnetically driven.
  • the GND electrodes of the actuators 15a to 15d when a conductive material such as nickel is used for the ferrule 41, the ferrule 41 itself is used as the GND electrode. In addition, when a non-conductive material such as zirconia is used for the ferrule 41, the GND electrodes of the actuators 15a to 15d are processed into a conductive film on the surface of the ferrule 41 to form a GND electrode.
  • the endoscope 2 is necessary for fixing the illumination fiber 14 and the ferrule 41 by inserting the ferrule 41 which is a joint member with a high-precision center hole processing between the actuator 15 and the illumination fiber 14.
  • a thin adhesive layer is made as thin as possible, the influence of temperature change is reduced as much as possible, and stable driving of the illumination fiber 14 is realized.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a signal waveform supplied to the actuator 15, and FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a scanning locus of the illumination fiber 14.
  • FIG. 3A shows the signal waveform of the drive signal output from the D / A converter 34a via the amplifier 35.
  • This signal waveform is a drive signal for driving the illumination fiber 14 in the X-axis direction, and is supplied to the actuators 15a and 15c.
  • FIG. 3B shows the signal waveform of the drive signal output from the D / A converter 34b via the amplifier 35.
  • This signal waveform is a drive signal for driving the illumination fiber 14 in the Y-axis direction, and is supplied to the actuators 15b and 15d.
  • the signal waveform in the Y-axis direction is a signal waveform in which the phase of the signal waveform in the X-axis direction is shifted by 90 °.
  • the phase difference between the signal waveform in the X-axis direction and the signal waveform in the Y-axis direction is as follows when the number of vibration axes N is an even number (Equation 1), and when the number of vibration axes N is an odd number. Is calculated by the following (Formula 2).
  • the driver unit 25 generates the first drive signal output to the actuators 15a and 15c and the second drive signal output to the actuators 15b and 15d, and the phase of the first drive signal and the second drive signal are output.
  • the control part which controls the phase difference with the phase of these drive signals based on the number N of vibration axes is comprised.
  • the signal waveform gradually increases in amplitude from time T1 to time T2, and reaches a maximum amplitude value at time T2.
  • the signal waveform gradually decreases in amplitude from time T2 to time T3, and becomes a minimum amplitude value at time T3.
  • the scanning trajectory of the illumination fiber 14 at this time is the trajectory shown in FIG.
  • the tip of the illumination fiber 14 is the position of the intersection O between the X axis and the Y axis at time T1. Then, when the amplitude of the signal waveform increases from time T1 to time T2, the tip of the illumination fiber 14 is scanned spirally outward from the intersection O, and at the time T2, for example, the position of the intersection Y1 with the Y-axis is reached. . Further, although the illustration of the tip of the illumination fiber 14 is spirally scanned inward from the intersection Y1 when the amplitude of the signal waveform decreases from the time T2 to the time T3, the position of the intersection O at the time T3 is omitted. It becomes.
  • the ferrule 41 which is a joining member with a highly accurate center hole processed, is inserted between the actuator 15 and the illumination fiber 14.
  • the adhesive layer necessary for fixing the illumination fiber 14 and the ferrule 41 is thinned, and the influence of the temperature change is reduced as much as possible. Therefore, this endoscope has a configuration in which the influence of temperature change is reduced and the illumination fiber can be stably driven without feedback control.
  • FIGS. 5 to 13 relate to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a calibration instrument for a scanning endoscope into which the insertion portion is inserted
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the calibration instrument for a scanning endoscope
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 9 is a cross-sectional view showing the scanning endoscope calibration instrument with the insertion portion inserted
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a calibration instrument for a scanning endoscope into which the insertion portion is inserted
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the calibration instrument for a scanning endoscope
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the scanning endoscope calibration instrument with
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 9, and FIG. 11 is a modified insertion portion inserted.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 11, and FIG. 13 is an insertion portion inserted into the calibration instrument for scanning endoscope. It is sectional drawing which shows the axis alignment structure.
  • a scanning endoscope calibration instrument (hereinafter simply referred to as a calibration instrument) 60 is a bottomed cylindrical body whose one end is closed as shown in FIGS.
  • the calibration instrument 60 includes a bottomed cylindrical portion 61 disposed on the distal end side, and a bottomless cylindrical portion disposed on the proximal end side that is screwed to the bottomed cylindrical portion 61 and is connected here. 62 (see FIG. 7).
  • the connection and fixing of the bottomed tubular portion 61 and the bottomless tubular portion 62 is not limited to screwing, and may be fitting, press fitting, screwing, or the like.
  • the calibration instrument 60 has such a length that the distal end side of the insertion portion 11 in the endoscope 2 is inserted through the opening 65 on the base side of the bottomless cylindrical portion 62 and the distal end portion 12 is substantially accommodated. Yes.
  • the bottomed cylinder part 61 is provided with a bottom part 64 that closes the end part on the tip side.
  • a panel-like chart 63 in which a calibration pattern which is a symmetrical pattern of the center point is printed on the surface as shown in FIG.
  • the calibration pattern drawn on the chart 63 has a size corresponding to the focal length set for the endoscope 2.
  • the bottomless cylindrical portion 62 includes a plurality of, in this case, four abutting portions, extending in the inner diameter direction from the opening 66 on the distal end side screwed with the bottomed cylindrical portion 61.
  • a projection 67 is formed. That is, these four projecting portions 67 are formed so as to project inward from the opening end on the front end side of the bottomless cylindrical portion 62.
  • the bottomless cylindrical portion 62 is also formed of black resin, or at least the space-side wall surface formed by being connected to the bottomed cylindrical portion 61, that is, the tip end surface on which the protruding portion 67 is formed is painted black. It is desirable that
  • protrusions 67 are set with a protrusion amount against which the distal end surface 12a of the distal end portion 12 of the inserted endoscope 2 comes into contact and abuts.
  • four protrusions 67 are formed so as to protrude inward from the outside to a position that covers a predetermined range of the detection window 16a of the detection fiber 16 provided on the tip surface 12a of the tip 12.
  • These four protrusions 67 are set to have a size (area) that is sufficient to ensure that the area covering the detection window 16a can expose the detection window 16a enough to detect the return light by the detection fiber 16, and is transparent (light Permeability). It is desirable that the four protrusions 67 do not cover the detection window 16a of the detection fiber 16 and abut only the outer frame from the detection window 16a of the distal end surface 12a.
  • the detection window 16a of the endoscope 2 is formed by forming a thin transparent resin on the end surface of the detection fiber 16, and is formed in the same plane as the distal end surface 12a of the distal end portion 12 so that the surface positions thereof coincide with each other. is there.
  • the detection window 16a is not limited to a transparent resin, and may be a transparent cover glass.
  • these four protrusions 67 are semicircular, but are not limited to this shape.
  • the illumination window 13c (see FIGS. 9 and 10) of the distal end optical system 13 constituted by the illumination lenses 13a and 13b of the endoscope 2 is also formed in a plane in the same plane as the distal end surface 12a of the distal end portion 12. The surface positions are the same.
  • the four protrusions 67 are configured to abut against the surface of the detection window 16a. However, the four protrusions 67 abut on the most protruding portion of the distal end surface 12a of the distal end portion 12 in contact therewith. It is desirable to do so.
  • the distal end portion of the insertion portion 11 of the endoscope 2 is inserted through the opening 65 at the proximal end of the bottomless cylindrical portion 62, and the distal end portion 12 The amount of insertion is positioned by the tip surface 12a coming into contact with the four protrusions 67.
  • the calibration instrument 60 has a predetermined distance L1 (see FIG. 9) between the distal end surface 12a of the distal end portion 12 of the endoscope 2 and the surface of the chart 63 provided on the wall surface of the bottomed cylindrical portion 61. It is prescribed. It should be noted that the calibration instrument 60 has a bottom portion 64 and four protrusions so that the front surface 12a of the front end portion 12 and the surface of the chart 63 provided on the wall surface of the bottomed cylindrical portion 61 are parallel to each other.
  • the part 67 is configured, and the calibration pattern of the chart 63 and the tip surface 12a of the tip part 12 are arranged in parallel.
  • the predetermined distance L1 described above is an appropriate distance when the endoscope 2 here detects the return light of the illumination light and performs image calibration in the image processing, and has the size of the calibration pattern of the chart 63. Accordingly, an ideal distance from the front end surface 12a of the front end portion 12 to the surface of the chart 63 is set. That is, the predetermined distance L1 is the bottomed tube portion 61 at a distance in the axial direction (longitudinal axis) in a space in the bottomed tube portion 61 formed by connecting the bottomed tube portion 61 to the bottomed tube portion 61.
  • the distance obtained by subtracting the thickness of the chart 63 provided on the wall surface 64a serving as the bottom surface and adding the thickness of the protruding portion 67 formed at the tip of the bottomless cylindrical portion 62, which is acquired by the endoscope 2 A calibration distance to the surface of the ideal chart 63 for calibrating the captured image is defined.
  • the bottomed cylinder part 61 is set to have a length in the axial direction (longitudinal axis direction) corresponding to the predetermined distance L1.
  • the calibration pattern (see FIG. 8) may be configured to be drawn directly on the wall surface 64a of the bottomed cylindrical portion 61.
  • the endoscope 2 calibrates the acquired image
  • the distance from the surface position of the illumination window 13c of the tip optical system 13 from which the illumination light is emitted to the calibration pattern of the chart 63 is important. Therefore, as shown in FIGS. 11 and 12, the amount of protrusion that the four protrusions 67 abut against the surface of the illumination window 13 c of the tip optical system 13 may be used.
  • These four protrusions 67 have respective protrusion amounts set in the surface region of the illumination window 13c through which the light beam R of the illumination light irradiated from the illumination fiber 14 and refracted by the tip optical system 13 does not pass. Is. That is, these four protrusions 67 come into contact with the surface of the illumination window 13c at a position where the illumination light is not blocked.
  • the four protrusions 67 come into contact with the surface of the illumination window 13 c of the distal end portion 12, and the insertion portion 11 is inserted into the calibration instrument 60 in the insertion direction, that is, the longitudinal axis direction. Since the position is determined by being positioned, image calibration can be performed at a proper and ideal predetermined distance L1.
  • the endoscope 2 here is configured so that the center of the distal optical system 13 coincides with the center of the distal end surface 12a of the distal end portion 12 as described above.
  • the spot of the illumination light emitted from the illumination fiber 14 coincides with the center of the calibration pattern, and the distal end portion of the endoscope 2 with respect to the calibration pattern Twelve appropriate and ideal center positions can be defined. It should be noted that, by making the spot position of the illuminated illumination light in a state where the illumination fiber 14 of the endoscope 2 is not scanned coincide with the center of the calibration pattern, of course, illumination from the illumination fiber 14 in the scanned state The light scanning center coincides with the center of the calibration pattern.
  • the calibration instrument 60 can be configured to easily specify the positioning of the distal end portion 12 of the endoscope 2 to the mounting position where the image calibration can be accurately performed.
  • FIGS. 14 to 17 relate to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the calibration instrument for a scanning endoscope in a state where the insertion portion is inserted
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XV-XVI
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. 14
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the configuration of a calibration instrument for a scanning endoscope in a state where an insertion portion of a modification is inserted.
  • the configuration of the scanning endoscope calibration instrument 60 here is a modification of the first embodiment, and the above-described configuration is denoted by the same reference numeral and description thereof is omitted.
  • the calibration used when the image acquired by the endoscope 2 provided so that the center of the tip optical system 13 coincides with the center of the tip surface 12a of the tip 12 is used.
  • the instrument 60 the structure which can perform easily center alignment of the radial direction of the front-end
  • the calibration instrument 60 of the present embodiment has a size about the spot size of the illumination light from the illumination fiber 14 at the center of the bottom 64 of the bottomed tube 61.
  • a through hole 64b is formed.
  • the chart 63 also has a through hole 63a having a size equivalent to the through hole 64b of the bottom 64 at the center of the calibration pattern drawn on the surface.
  • the chart 63 is arrange
  • the user can illuminate the illumination light emitted from the illumination fiber 14 in a non-scanned state.
  • the radial position of the distal end portion 12 of the endoscope 2 inserted into the bottomless cylindrical portion 62 is aligned with a position passing through the bottom portion 64 of the portion 61 and the through holes 64b and 63a formed and communicated with each other at the center of the chart 63.
  • the center position in the radial direction between the calibration device 60 and the distal end portion 12 can be easily adjusted.
  • the user simply adjusts the radial position of the distal end portion 12 to the position where the illumination light of the endoscope 2 can be seen from the through hole 64b of the bottom portion 64, and the radial center of the calibration instrument 60 and the distal end portion 12 is adjusted. Alignment can be performed.
  • the through-holes 64b and 63a formed at the bottom 64 of the bottomed tube 61 and the center of the chart 63 are the spot positions of the irradiated illumination light in a state where the illumination fiber 14 of the endoscope 2 is not scanned. Of course, the scanning center of the illumination light from the illumination fiber 14 in the scanning state coincides with the center of the calibration pattern.
  • the calibration instrument 60 is provided with a photodetector 68 that overlaps the through-hole 63 a of the chart 63 at the center of the bottom portion 64 of the bottomed cylindrical portion 61. It is good also as a structure which provided in the outer peripheral part of the bottomed cylinder part 61 the display apparatus 69 in which LED etc. which were connected via the wiring 68a turn on / off. Note that the photodetector 68 and the display device 69 are supplied with power by a power cord provided in the calibration instrument 60 and connected to a battery or an external power source (both not shown).
  • the display device 69 lights up.
  • the user can easily perform calibration by adjusting the radial position of the distal end portion 12 of the endoscope 2 inserted into the bottomless cylindrical portion 62 of the calibration instrument 60 to a position where the display device 69 is lit.
  • the center position of the instrument 60 and the distal end portion 12 in the radial direction can be aligned.
  • FIG. 18 to 20 relate to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of a calibration instrument for a scanning endoscope having a position adjusting mechanism in a state where an insertion portion is inserted.
  • 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. 18,
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a calibration instrument for a scanning endoscope having a position adjusting mechanism and an inclination adjusting mechanism in a state where an insertion portion is inserted. is there.
  • the configuration of the scanning endoscope calibration instrument 60 is the same as that already described in the first and second embodiments, and the description thereof is omitted.
  • the calibration device 60 of the present embodiment is provided with through holes 64b and 63a at the center of the bottom 64 of the bottomed tube 61 and the center of the calibration pattern of the chart 63, respectively,
  • a position adjusting mechanism 70 for adjusting and fixing the radial center position of the distal end portion 12 is provided.
  • the position adjusting mechanism 70 includes a knob 71, a screw part 72 connected to the knob 71, and a block-shaped holding body 73 in which the screw part 72 is rotatably arranged. Yes. As shown in FIG. 19, the position adjusting mechanism 70 is formed in a cross shape so as to form a cross in the vertical and horizontal directions (upper and lower left and right of XX ′ / YY ′ in the drawing) around the bottomless cylindrical portion 62. One is arranged.
  • the screw portion 72 of the position adjusting mechanism 70 is screwed into the thick portion of the bottomless cylindrical portion 62, and is pivoted by a knob 71 disposed so as to protrude from the outer peripheral portion of the bottomless cylindrical portion 62. Move forward and backward in the direction. Further, the holding body 73 has a curved surface that faces the outer peripheral surface of the tip portion 12 and is in surface contact with the tip portion 12, and moves following the axial movement of the screw portion 72.
  • each of the knobs 71 of the four position adjusting mechanisms 70 is rotated, and the position of the holding body 73 that contacts the distal end portion 12 of the endoscope 2 is set to the bottom 64. It can be adjusted to a position where the illumination light from the illumination fiber 14 can be seen through the through hole 64b. That is, the calibration instrument 60 can move and adjust the radial position of the distal end portion 12 in the XX ′ / YY ′ direction of FIG. 19 by the four position adjusting mechanisms 70. Note that the calibration instrument 60 can also hold the outer peripheral portion of the distal end portion 12 by the respective holding bodies 73 of the four position adjusting mechanisms 70 and fix the radial position of the distal end portion 12 that has been moved and adjusted.
  • the calibration instrument 60 may be provided with an inclination adjustment mechanism 80 shown in FIG. 20 in addition to the four position adjustment mechanisms 70.
  • the tilt adjusting mechanism 80 includes a knob 81, a screw portion 82 connected to the knob 81, a block-like moving body 83 in which the screw portion 82 is rotatably disposed, and the movement. And a guide body 84 for guiding the body 83.
  • the screw portion 82 of the tilt adjusting mechanism 80 is screwed into the thick portion of the bottomless cylindrical portion 62, and is pivoted by a knob 71 arranged so as to protrude from the outer peripheral portion of the bottomless cylindrical portion 62. Move forward and backward in the direction.
  • the moving body 83 moves following the axial movement of the screw portion 72.
  • the moving body 83 has an insertion portion 83a that is a hole through which the distal end portion 12 of the endoscope 2 is inserted, and the distal end surface is a curved surface 83b having a spherically concave shape.
  • the guide body 84 is fixed inside the bottomless cylindrical portion 62, and has an insertion portion 84a that is a hole portion through which the distal end portion 12 of the endoscope 2 is inserted.
  • the insertion portion 84a has a tapered inner surface that is larger than the outer shape of the distal end portion 12 and expands toward the front.
  • the base end surface of the guide body 84 is a spherically convex convex curved surface 84b.
  • the moving body 83 is continuously provided behind the guide body 84 so that the curved surface 84b of the guide body 84 and the curved surface 83b of the moving body 83 are in surface contact.
  • the movable body 83 is moved along the curved surface 84b of the guide body 84 by rotating the knob 81 of the tilt adjusting mechanism 80, and the movable body 83 is moved to the movable body 83. Since the tip portion 12 to be inserted also tilts, the tilt of the tip portion 12 can be adjusted.
  • the described requirements can be deleted if the stated problem can be solved and the stated effect can be obtained.
  • the configuration can be extracted as an invention.

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Abstract

　走査型内視鏡用キャリブレーション器具６０は、走査型内視鏡２の挿入部１１の先端部１２の先端面１２ａの最も先端側に突出した部位と当接して突き当たる突き当て部６７と、較正パターンが描かれ、この較正パターンの大きさに応じて突き当て部６７に部位が当接して位置決めされた先端面１２ａから所定の距離を有して先端面１２ａと平行配置されるチャート６３と、を有することで、簡単な構成により、走査型内視鏡の画像較正を正確に行える。

Description

走査型内視鏡用キャリブレーション器具
　本発明は、照明光を照射する光ファイバを走査させて戻り光を検出して画像化する走査型内視鏡に用いられ、この走査型内視鏡装置による光ファイバからの光走査軌跡較正を行う走査型内視鏡用キャリブレーション器具に関する。
　周知の如く、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子を有した撮像装置により被検体像を光電変換して、モニタに取得画像を表示する電子内視鏡がある。近年、このような固体撮像素子の技術を用いず、被写体像を画像表示する装置として、光源からの光を導光する照明ファイバの先端を走査させ、被検体からの戻り光を照明ファイバの周囲に配置された光ファイババンドルで受光し、経時的に検出した光強度信号を用いて画像化する内視鏡装置が知られている。
　このような光ファイバを走査して画像を取得する内視鏡装置の技術は、例えば、ＪＰ特表２０１０－５１５９４７号公報に記載された走査ビーム装置に開示されている。この特許文献１には、環境変数、製造変数、不完全な電子装置、共鳴周波数付近における内視鏡装置としての走査ファイバ装置の感度、および／又はその他の要因により、走査パターン中の個々のピクセル点に関して照明スポットの位置を推定する精度を向上させて、取得した画像の歪みを改善するために、走査ビーム装置を使用して較正パターンの画像を取得し、この取得した画像を較正パターンの表示と比較して、比較に基づいて走査ビーム装置を較正する方法が開示されている。
　しかしながら、ＪＰ特表２０１０－５１５９４７号公報に開示されるような内視鏡装置としての走査ビーム装置における画像較正に関し、走査ビーム装置と較正パターンとの位置の基準が明確に規定されていないと、理想とされる位置で較正パターンが正確に取得できず、走査ビーム装置の正確な画像較正が行えない可能性がある。
　そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成により、走査型内視鏡の画像較正を正確に行える走査型内視鏡用キャリブレーション器具を提供することを目的とする。
　本発明の一態様の走査型内視鏡用キャリブレーション器具は、照明光を走査させて戻り光を検出して画像化する走査型内視鏡において、取得した画像を較正する走査型内視鏡用キャリブレーション器具であって、前記走査型内視鏡の挿入部の先端部の先端面の最も先端側に突出した部位と当接して突き当たる突き当て部と、較正パターンが描かれ、前記較正パターンの大きさに応じて前記突き当て部に前記部位が当接して位置決めされた前記先端面から所定の距離を有して前記先端面と平行配置されるチャートと、を有する。
走査型内視鏡を有する内視鏡装置の構成を示す図 同、走査型内視鏡のアクチュエータの断面図 同、アクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図 同、照明ファイバの走査軌跡の例を説明するための図 本発明の第１の実施の形態に係り、挿入部が挿入される走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す斜視図 同、挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具を示す斜視図 同、走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図 同、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図 同、挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具を示す断面図 同、図９のＸ－Ｘ線断面図 同、変形例の挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図 同、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図 同、走査型内視鏡用キャリブレーション器具に挿入された挿入部の軸合わせ構成一例を示す断面図 本発明の第２の実施の形態に係り、挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図 同、図１４のＸＶ線矢視図 同、図１４のＸＶＩ－ＸＶＩ線断面図 同、変形例の挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図 第３の実施の形態に係り、挿入部が挿入された状態の位置調整機構を有する走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図 同、図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線断面図 同、挿入部が挿入された状態の位置調整機構に加え、傾き調整機構を有する走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図
　以下、本発明である内視鏡について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（走査型内視鏡装置）
　先ず、図１および図２を用いて、走査型内視鏡を有する内視鏡装置の構成について以下に説明する。図１は、第１の実施の形態に係る内視鏡を有する内視鏡装置の構成を示す図であり、図２は第１の実施の形態に係るアクチュエータの断面図である。
　図１に示すように、内視鏡装置１は、照明光を走査させながら被検体に照射し、被検体からの戻り光を得る走査型内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２に接続される本体装置３と、本体装置３で得られる被検体像を表示するモニタ４とを有して構成されている。
　内視鏡２は、所定の可撓性を備えたチューブ体を主体として構成され、生体内に挿通される細長な挿入部１１を有する。挿入部１１の先端側には、先端部１２が設けられている。また、挿入部１１の基端側は、図示しないコネクタなどが設けられており、内視鏡２は、このコネクタなどを介して、本体装置３と着脱自在に構成されている。
　先端部１２の先端面１２ａには、照明レンズ１３ａ，１３ｂにより構成される先端光学系１３が設けられている。なお、この先端光学系１３は、その中心が、先端部１２の先端面１２ａの中心と一致するように設けられている。
　また、挿入部１１の内部には、基端側から先端側へ挿通され、後述する光源ユニット２４からの光を導光し、生体に照明光を照射する光学素子としての照明ファイバ１４と、照明ファイバ１４の先端側に設けられ、後述するドライバユニット２５からの駆動信号に基づき、照明ファイバ１４の先端を所望の方向に走査させるアクチュエータ１５とが設けられている。このような構成により、照明ファイバ１４によって導光された光源ユニット２４からの照明光が被写体に照射される。
　また、挿入部１１の内部には、挿入部１１の内周に沿って基端側から先端側へ挿通され、被検体からの戻り光を受光する受光部としての検出ファイバ１６が設けられている。検出ファイバ１６の先端面は、先端部１２の先端面の先端光学系１３の周囲に配置される。この検出ファイバ１６は、少なくとも２本以上のファイババンドルであってもよい。内視鏡２が本体装置３に接続された際に、検出ファイバ１６は後述する分波器３６に接続される。
　また、挿入部１１の内部には、内視鏡２に関する各種情報を記憶したメモリ１７が設けられている。メモリ１７は、内視鏡２が本体装置３に接続された際に、図示しない信号線を介して、後述するコントローラ２３に接続され、内視鏡２に関する各種情報がコントローラ２３によって読み出される。
　本体装置３は、電源２１と、メモリ２２と、コントローラ２３と、光源ユニット２４と、ドライバユニット２５と、検出ユニット２６とを有して構成されている。光源ユニット２４は、３つの光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。
　ドライバユニット２５は、信号発生器３３と、デジタルアナログ（以下、Ｄ／Ａという）変換器３４ａおよび３４ｂと、アンプ３５とを有して構成されている。
　検出ユニット２６は、分波器３６と、検出器３７ａ～３７ｃと、アナログデジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換器３８ａ～３８ｃとを有して構成されている。電源２１は、図示しない電源スイッチなどの操作に応じて、コントローラ２３への電源の供給を制御する。メモリ２２には、本体装置３全体の制御を行うための制御プログラムなどが記憶されている。
　コントローラ２３は、電源２１から電源が供給されると、メモリ２２から制御プログラムを読み出し、光源ユニット２４、ドライバユニット２５の制御を行うとともに、検出ユニット２６で検出された被写体からの戻り光の光強度の解析を行い、得られた被写体像をモニタ４に表示させる制御を行う。
　光源ユニット２４の光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、コントローラ２３の制御に基づき、それぞれ異なる波長帯域の光、例えば、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の波長帯域の光を合波器３２に出射する。合波器３２は、光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃから出射されたＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域の光を合波し、照明ファイバ１４に出射する。
　ドライバユニット２５の信号発生器３３は、コントローラ２３の制御に基づき、照明ファイバ１４の先端を所望の方向、例えば、螺旋状に走査させるための駆動信号を出力する。具体的には、信号発生器３３は、照明ファイバ１４の先端を挿入部１１の挿入軸に対して左右方向（Ｘ軸方向）に駆動させる駆動信号をＤ／Ａ変換器３４ａに出力し、挿入部１１の挿入軸に対して上下方向（Ｙ軸方向）に駆動させる駆動信号をＤ／Ａ変換器３４ｂに出力する。
　Ｄ／Ａ変換器３４ａおよび３４ｂは、それぞれ入力された駆動信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、アンプ３５に出力する。アンプ３５は、入力された駆動信号を増幅してアクチュエータ１５に出力する。駆動部としてのアクチュエータ１５は、アンプ３５からの駆動信号に基づいて、照明ファイバ１４の先端（自由端）を揺動させ、螺旋状に走査させる。これにより、光源ユニット２４から照明ファイバ１４に出射された光は、被検体に対して螺旋状に順次照射される。
　検出ファイバ１６は、被検体の表面領域で反射された戻り光を受光し、受光した戻り光を分波器３６に導光する。分波器３６は、例えば、ダイクロイックミラーなどであり、所定の波長帯域で戻り光を分波する。具体的には、分波器３６は、検出ファイバ１６により導光された戻り光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長帯域の戻り光に分波し、それぞれ検出器３７ａ、３７ｂ，３７ｃに出力する。
　検出器３７ａ、３７ｂおよび３７ｃは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域の戻り光の光強度を検出する。検出器３７ａ、３７ｂおよび３７ｃで検出された光強度の信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器３８ａ、３８ｂ，３８ｃに出力される。Ａ／Ｄ変換器３８ａ～３８ｃは、それぞれ検出器３７ａ～３７ｃから出力された光強度の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、コントローラ２３に出力する。
　コントローラ２３は、Ａ／Ｄ変換器３８ａ～３８ｃからのデジタル信号に所定の画像処理を施して被写体像を生成し、モニタ４に表示する。
　ここで、挿入部１１の内部に設けられたアクチュエータ１５の詳細な構成について図２を用いて説明する。
　図２に示すように、照明ファイバ１４と、アクチュエータ１５との間には、接合部材としてのフェルール４１が配置されている。フェルール４１は、光通信の分野で用いられる部材であり、材質はジルコニア（セラミック）、ニッケルなどが用いられ、照明ファイバ１４の外径（例えば、１２５μｍ）に対して高精度（例えば、±１μｍ）での中心孔加工が容易に実現できる。
　フェルール４１は、図２に示すように、四角柱であり、Ｘ軸方向に対して垂直な側面４２ａ，４２ｃと、Ｙ軸方向に対して垂直な側面４２ｂ，４２ｄと、を有する。なお、フェルール４１は、四角柱に限定されるものではなく、角柱であればよい。フェルール４１の略中心には、照明ファイバ１４の径に基づいた中心孔加工が施され、照明ファイバ１４が接着剤などにより固定される。中心孔加工は、クリアランス（隙間）を極力小さくし、接着剤層を極力薄くする。また、接着剤は粘性の低いものを使用する。
　アクチュエータ１５は、アクチュエータ１５ａ～１５ｄにより構成され、アクチュエータ１５ａ～１５ｄは、四角柱のフェルール４１の各側面４２ａ～４２ｄにそれぞれ位置される。アクチュエータ１５ａ～１５ｄは、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）であり、ドライバユニット２５からの駆動信号に応じて伸縮する。特に、アクチュエータ１５ａ，１５ｃは、Ｄ／Ａ変換器３４ａからの駆動信号に応じて駆動し、アクチュエータ１５ｂ，１５ｄは、Ｄ／Ａ変換器３４ｂからの駆動信号に応じて駆動する。これにより、アクチュエータ１５ａ～１５ｄは、照明ファイバ１４の先端を揺動させ、照明ファイバ１４の先端を螺旋状に走査させる。なお、アクチュエータ１５ａ～１５ｄは、圧電素子に限定されるものではなく、例えば、電磁駆動するコイルなどであってもよい。
　アクチュエータ１５ａ～１５ｄのＧＮＤ電極は、フェルール４１にニッケルなどの導電素材を用いる場合、フェルール４１自体をＧＮＤ電極とする。また、アクチュエータ１５ａ～１５ｄのＧＮＤ電極は、フェルール４１にジルコニアなどの非導電素材を用いる場合、フェルール４１の表面に導電膜加工を施し、ＧＮＤ電極とする。
　このように、内視鏡２は、アクチュエータ１５と照明ファイバ１４間に高精度な中心孔加工を施した接合部材であるフェルール４１を挿入することにより、照明ファイバ１４とフェルール４１との固定に必要な接着剤層を極力薄くし、温度変化の影響を極力低減し、照明ファイバ１４の安定駆動を実現している。
　次に、このように構成された内視鏡装置１の作用について図３および図４に基づいて以下に説明する。図３は、アクチュエータ１５に供給される信号波形の例を説明するための図であり、図４は、照明ファイバ１４の走査軌跡の例を説明するための図である。
　なお、図３（ａ）は、Ｄ／Ａ変換器３４ａからアンプ３５を介して出力される駆動信号の信号波形である。この信号波形は、照明ファイバ１４をＸ軸方向に駆動させるための駆動信号であり、アクチュエータ１５ａおよび１５ｃに供給される。
　また、図３（ｂ）は、Ｄ／Ａ変換器３４ｂからアンプ３５を介して出力される駆動信号の信号波形である。この信号波形は、照明ファイバ１４をＹ軸方向に駆動させるための駆動信号であり、アクチュエータ１５ｂおよび１５ｄに供給される。
　このＹ軸方向の信号波形は、Ｘ軸方向の信号波形の位相を９０°ずらした信号波形となっている。具体的には、Ｘ軸方向の信号波形とＹ軸方向の信号波形との位相差は、振動軸数Ｎが偶数の場合には下記の（式１）、振動軸数Ｎが奇数の場合には下記の（式２）により算出される。
位相差＝３６０°／（２×振動軸数Ｎ）・・・（式１）
位相差＝３６０°／振動軸数Ｎ・・・（式２）
　本実施の形態では、振動軸数Ｎが２（偶数：Ｘ軸およびＹ軸）のため、上記（式１）から、位相差は９０°となる。
　このように、ドライバユニット２５は、アクチュエータ１５ａ，１５ｃに出力する第１の駆動信号と、アクチュエータ１５ｂ，１５ｄに出力する第２の駆動信号とを生成し、第１の駆動信号の位相と第２の駆動信号の位相との位相差を振動軸数Ｎに基づいて制御する制御部を構成する。
　信号波形は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて徐々に振幅が大きくなり、時間Ｔ２で最大の振幅値となる。そして、信号波形は、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて徐々に振幅が小さくなり、時間Ｔ３で最小の振幅値となる。
　このときの照明ファイバ１４の走査軌跡は、図４に示す軌跡となる。照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ１において、Ｘ軸とＹ軸との交点Ｏの位置となる。そして、照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて信号波形の振幅が大きくなると、交点Ｏから外側に螺旋状に走査され、時間Ｔ２において、例えば、Ｙ軸との交点Ｙ１の位置となる。さらに、照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて信号波形の振幅が小さくなると、図示を省略しているが、交点Ｙ１から内側に螺旋状に走査され、時間Ｔ３において、交点Ｏの位置となる。
　以上のように、内視鏡２は、アクチュエータ１５と照明ファイバ１４間に高精度な中心孔加工を施した接合部材であるフェルール４１を挿入するようにした。これにより、照明ファイバ１４とフェルール４１との固定に必要な接着剤層を薄くし、温度変化の影響を極力低減するようにしている。よって、この内視鏡は、温度変化の影響を低減し、フィードバック制御なしに照明ファイバの安定駆動を行うことができる構成となっている。
（第１の実施の形態）
　次に、以上に記載した走査型内視鏡２の光走査軌跡較正を行うための本発明の第１の実施の形態に係る走査型内視鏡用キャリブレーション器具について図面に基づいて以下に説明する。　
　図５から図１３は、本発明の第１の実施の形態に係り、図５は挿入部が挿入される走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す斜視図、図６は挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具を示す斜視図、図７は走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図、図８は図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図、図９は挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具を示す断面図、図１０は図９のＸ－Ｘ線断面図、図１１は変形例の挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図、図１２は図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図、図１３は走査型内視鏡用キャリブレーション器具に挿入された挿入部の軸合わせ構成を示す断面図である。
　本実施の形態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具（以下、単にキャリブレーション器具という）６０は、図５から図７に示すように、一端側が閉塞した有底筒体である。キャリブレーション器具６０は、先端側に配設される有底筒部６１と、この有底筒部６１に、ここでは螺合して連設された基端側に配設される無底筒部６２と、を有して構成されている（図７参照）。なお、有底筒部６１と無底筒部６２との接続固定は、螺着に限定されることなく、嵌合、圧入、ビス止めなどとしても良い。このキャリブレーション器具６０は、無底筒部６２の基部側の開口部６５から上述の内視鏡２における挿入部１１の先端側が挿入され、先端部１２が略収容される長さを有している。
　有底筒部６１は、先端側に端部を閉塞する底部６４が設けられている。この底部６４の内部側の壁面（底面）６４ａには、図８に示す、表面に中心点対称の模様である較正パターンが印刷などされて描かれたパネル状のチャート６３が設けられている。このチャート６３に描かれた較正パターンは、内視鏡２に設定された焦点距離に応じた大きさが設定されている。なお、有底筒部６１は、黒色の樹脂により形成されているか、内壁面が黒色塗装されていることが望ましい。
　無底筒部６２は、図９および図１０に示すように、有底筒部６１と螺合される先端側の開口部６６から内径方向に延設された複数、ここでは４つの突当部としての突起部６７が形成されている。即ち、これら４つの突起部６７は、無底筒部６２の先端側の開口端から内方に向けて突起するように形成されている。この無底筒部６２も、黒色の樹脂により形成されているか、少なくとも、有底筒部６１と連結されて形成される空間側の壁面、つまり、突起部６７が形成された先端面が黒色塗装されていることが望ましい。
　これら４つの突起部６７は、挿入された内視鏡２の先端部１２の先端面１２ａが当接して突き当たる突起量が設定されている。ここでは４つの突起部６７が先端部１２の先端面１２ａに設けられた検出ファイバ１６の検出窓１６ａを外方から所定の範囲だけ覆う位置まで内方に向けて突起形成されている。
　また、これら４つの突起部６７は、検出窓１６ａを覆う範囲が検出ファイバ１６により戻り光が検出できるだけの検出窓１６ａが露出する面積を確保できれば良い大きさ（面積）に設定され、透明（光透過性）としても良い。なお、４つの突起部６７は、検出ファイバ１６の検出窓１６ａを覆わず、先端面１２ａの検出窓１６ａよりも外方の枠だけを当接させることが望ましい。
　内視鏡２の検出窓１６ａは、検出ファイバ１６の端面上に薄膜の透明樹脂が形成され、先端部１２の先端面１２ａと同一面内に平面形成されて面位置が一致しているものである。なお、この検出窓１６ａは、透明樹脂に限定されることなく、透明なカバーガラスなどでも良い。
　さらに、これら４つの突起部６７は、図１０に示すように、ここでは半円形状としているが、この形状に限定されないものである。また、内視鏡２の照明レンズ１３ａ，１３ｂにより構成される先端光学系１３の照明窓１３ｃ（図９および図１０参照）も、先端部１２の先端面１２ａと同一面内に平面形成されて面位置が一致しているものである。　
　なお、４つの突起部６７は、上述では、検出窓１６ａの表面に当接するように構成されているが、先端部１２の先端面１２ａにて、最も先端側に突起した部分に当接して突き当たるようにすることが望ましい。
　以上のように構成された本実施の形態のキャリブレーション器具６０は、内視鏡２の挿入部１１の先端部分が無底筒部６２の基端の開口部６５から挿入され、先端部１２の先端面１２ａが４つの突起部６７に当接することで挿入量が位置決めされる。
　この状態において、キャリブレーション器具６０は、内視鏡２の先端部１２の先端面１２ａと有底筒部６１の壁面に設けられたチャート６３の表面までの所定の距離Ｌ１（図９参照）が規定される。なお、キャリブレーション器具６０は、先端部１２の先端面１２ａと有底筒部６１の壁面に設けられたチャート６３の表面が、言うまでもないが対向して平行となるように底部６４および４つの突起部６７が構成されており、チャート６３の較正パターンと先端部１２の先端面１２ａとが平行配置される。
　上述の所定の距離Ｌ１は、ここでの内視鏡２が照明光の戻り光を検出して画像処理における画像較正を行うときの適正な距離であって、チャート６３の較正パターンの大きさに応じた、先端部１２の先端面１２ａからチャート６３の表面までの理想的な距離が設定されている。即ち、所定の距離Ｌ１は、有底筒部６１に無底筒部６２が連結されて形成される有底筒部６１内の空間において、軸方向（長手軸）の距離に有底筒部６１の底面としての壁面６４ａに設けられたチャート６３の厚さを減算し、無底筒部６２の先端に形成された突起部６７の厚さを加算した距離であって、内視鏡２が取得した画像を較正する理想的なチャート６３の表面までの較正距離が規定される。なお、有底筒部６１は、所定の距離Ｌ１に応じた軸方向（長手軸方向）の長さが設定されているものである。また、較正パターン（図８参照）は、有底筒部６１の壁面６４ａに直接、描かれた構成として、も良い。
　ところで、内視鏡２は、取得した画像を較正するとき、照明光が出射される先端光学系１３の照明窓１３ｃの表面位置からチャート６３の較正パターンまでの距離が重要となる。そのため、図１１および図１２に示すように、４つの突起部６７が先端光学系１３の照明窓１３ｃの表面に当接して突き当たる突起量としても良い。なお、これら４つの突起部６７は、照明ファイバ１４から照射されて先端光学系１３により屈折された照明光の光線Ｒが通過しない照明窓１３ｃの表面領域内にそれぞれの突起量が設定されているものである。即ち、これら４つの突起部６７は、照明光を遮光しない位置において照明窓１３ｃの表面と当接する。
　このように、内視鏡２は、４つの突起部６７が先端部１２の照明窓１３ｃの表面に当接して、キャリブレーション器具６０への挿入部１１の挿入方向、即ち、長手軸方向の挿入位置が位置決めされて規定されるため、適正で理想的な所定の距離Ｌ１で画像較正が行える。
　さらに、ここでの内視鏡２は、上述したように、先端光学系１３の中心が先端部１２の先端面１２ａの中心と一致するように設けられている構成であるため、キャリブレーション器具６０と挿入部１１の先端部１２の中心位置を規定するため、例えば、図１３に示すように、挿入部１１の先端部１２の外径φ１に対して無底筒部６２の孔径φ２を例えば、０．０１ｍｍの誤差範囲で一致（φ１＝φ２±０．０１ｍｍ）するように設定して、機械的精度でキャリブレーション器具６０と先端部１２の径方向の中心位置合わせが行なえる構成としても良い。
　これにより、内視鏡２の照明ファイバ１４が走査していない状態において、この照明ファイバ１４から照射された照明光のスポットが較正パターンの中心と一致し、較正パターンに対する内視鏡２の先端部１２の適正で理想的な中心位置を規定することができる。なお、内視鏡２の照明ファイバ１４が走査していない状態の照射された照明光のスポット位置を較正パターンの中心と一致させることで、勿論、走査している状態の照明ファイバ１４からの照明光の走査中心が較正パターンの中心と一致するものである。
　以上のように本実施の形態のキャリブレーション器具６０は、内視鏡２の先端部１２の画像較正を正確に行える装着位置への位置決めを容易に規定することができる構成とすることができる。
（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具について説明する。　
　図１４から図１７は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１４は挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図、図１５は図１４のＸＶ線矢視図、図１６は図１４のＸＶＩ－ＸＶＩ線断面図、図１７は変形例の挿入部が挿入された状態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図である。なお、ここでの走査型内視鏡用キャリブレーション器具６０の構成は、第１の実施の形態の変形例であり、既述の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
　ここでは、上述したように、先端光学系１３の中心が先端部１２の先端面１２ａの中心と一致するように設けられている内視鏡２が取得した画像を較正するときに用いられるキャリブレーション器具６０において、キャリブレーション器具６０への先端部１２の径方向の中心位置合わせを容易に行える構成を例示する。
　具体的には、本実施の形態のキャリブレーション器具６０は、図１４および図１５に示すように有底筒部６１の底部６４の中心に、照明ファイバ１４からの照明光のスポットサイズ程度の大きさの貫通孔６４ｂが形成されている。また、図１４および図１６に示すように、チャート６３も、表面に描かれた較正パターンの中心に、底部６４の貫通孔６４ｂと同等の大きさの貫通孔６３ａが形成されている。また、キャリブレーション器具６０は、各貫通孔６４ｂ，６３ａが重畳して連通するように、有底筒部６１の底部６４にチャート６３が配設されている。
　以上のように構成されたキャリブレーション器具６０を用いて、内視鏡２の取得画像の較正を行うとき、ユーザは、走査していない状態の照明ファイバ１４から照射された照明光が有底筒部６１の底部６４およびチャート６３の中心に形成されて連通する各貫通孔６４ｂ，６３ａを通過する位置に無底筒部６２に挿入した内視鏡２の先端部１２の径方向の位置を合わせることで、簡単にキャリブレーション器具６０と先端部１２の径方向の中心位置合わせが行なうことができる。即ち、ユーザは、底部６４の貫通孔６４ｂから内視鏡２の照明光が見える位置に先端部１２の径方向の位置を調節するだけで、キャリブレーション器具６０と先端部１２の径方向の中心位置合わせが行なえる。ここでも、内視鏡２の照明ファイバ１４が走査していない状態の照射された照明光のスポット位置を有底筒部６１の底部６４およびチャート６３の中心に形成された各貫通孔６４ｂ，６３ａを通過するように位置合わせることで、勿論、走査している状態の照明ファイバ１４からの照明光の走査中心が較正パターンの中心に一致するものである。
　なお、キャリブレーション器具６０は、図１７に示すように、有底筒部６１の底部６４の中心に、チャート６３の貫通孔６３ａに重畳する光検出器６８が設けられ、この光検出器６８に配線６８ａを介して接続されたＬＥＤなどが点灯／消灯する表示装置６９を有底筒部６１の外周部に設けた構成としても良い。なお、光検出器６８および表示装置６９は、キャリブレーション器具６０に設けられた、バッテリまたは外部電源と接続される電源コードにより電力供給されるものである（いずれも不図示）。
　このように構成されたキャリブレーション器具６０では、走査していない状態の照明ファイバ１４から照射された照明光がチャート６３の貫通孔６３ａを通過して、光検出器６８で検出されると表示装置６９が点灯などする。これによりユーザは、キャリブレーション器具６０の無底筒部６２に挿入した内視鏡２の先端部１２の径方向の位置を表示装置６９が点灯などする位置に調節することで、簡単にキャリブレーション器具６０と先端部１２の径方向の中心位置合わせが行なえる。
（第３の実施の形態）
　次に、本発明の第３の実施の形態の走査型内視鏡用キャリブレーション器具について説明する。なお、ここでは、上述の第２の実施の形態の構成に加え、キャリブレーション器具６０に先端部１２の径方向の中心位置を調整すると共に、先端部１２の位置を固定する芯出し調整機構としての位置調整機構を設けた構成を例示する。
　図１８から図２０は、本発明の第３の実施の形態に係り、図１８は挿入部が挿入された状態の位置調整機構を有する走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図、図１９は図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線断面図、図２０は挿入部が挿入された状態の位置調整機構および傾き調整機構を有する走査型内視鏡用キャリブレーション器具の構成を示す断面図である。なお、ここでも走査型内視鏡用キャリブレーション器具６０の構成は、第１および第２の実施の形態にて既述の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
　本実施の形態のキャリブレーション器具６０は、図１８に示すように、有底筒部６１の底部６４の中心およびチャート６３の較正パターンの中心のそれぞれに貫通孔６４ｂ，６３ａを設けて、先端部１２の径方向の中心位置合わせを容易に行える構成に加え、先端部１２の径方向の中心位置を調整して固定する位置調整機構７０を備えている。
　位置調整機構７０は、ツマミ７１と、このツマミ７１に連結されたネジ部７２と、このネジ部７２が回動自在に配設されたブロック状の保持体７３と、を有して構成されている。この位置調整機構７０は、図１９に示すように、無底筒部６２の周回りの垂直水平（図面中、Ｘ－Ｘ´／Ｙ－Ｙ´の上下左右）に十字状となるように４つ配設されている。
　位置調整機構７０のネジ部７２は、無底筒部６２の肉厚部に螺合しており、無底筒部６２の外周部から突出するように配置されるツマミ７１の回動操作により軸方向に進退移動される。また、保持体７３は、先端部１２の外周面と対向する面が曲面形成されて先端部１２に面接触し、ネジ部７２の軸方向の進退移動に追従して移動する。
　以上のように構成されたキャリブレーション器具６０は、４つの位置調整機構７０のツマミ７１のそれぞれが回動操作され、内視鏡２の先端部１２に接触する保持体７３の位置を底部６４の貫通孔６４ｂから照明ファイバ１４からの照明光が見える位置に調整することができる。つまり、キャリブレーション器具６０は、４つの位置調整機構７０により先端部１２の径方向の位置を図１９のＸ－Ｘ´／Ｙ－Ｙ´方向に移動調整することができる。なお、キャリブレーション器具６０は、４つの位置調整機構７０の各保持体７３によって先端部１２の外周部を保持し、移動調整した先端部１２の径方向の位置を固定することもできる。
　なお、キャリブレーション器具６０は、４つの位置調整機構７０に加え、図２０に示す、傾き調整機構８０を設けても良い。　
　具体的には、傾き調整機構８０は、ツマミ８１と、このツマミ８１に連結されたネジ部８２と、このネジ部８２が回動自在に配設されたブロック状の移動体８３と、この移動体８３をガイドするガイド体８４と、を有している。
　傾き調整機構８０のネジ部８２は、無底筒部６２の肉厚部に螺合しており、無底筒部６２の外周部から突出するように配置されるツマミ７１の回動操作により軸方向に進退移動される。移動体８３は、ネジ部７２の軸方向の進退移動に追従して移動する。この移動体８３は、内視鏡２の先端部１２が挿通する孔部である挿通部８３ａを有し、先端面が球欠凹状の曲面８３ｂとなっている。
　ガイド体８４は、無底筒部６２の内部に固定され、内視鏡２の先端部１２が挿通する孔部である挿通部８４ａを有している。この挿通部８４ａは、先端部１２の外形よりも大きく、前方に向けて拡径するテーパ状の内面を有している。また、ガイド体８４の基端面は、球欠凸状の曲面８４ｂとなっている。そして、ガイド体８４の曲面８４ｂと移動体８３の曲面８３ｂとが面接触するように、ガイド体８４の後方に移動体８３が連設されている。
　このように構成されたキャリブレーション器具６０では、傾き調整機構８０のツマミ８１を回動操作することで、移動体８３がガイド体８４の曲面８４ｂに沿った傾倒移動に伴い、この移動体８３に挿通する先端部１２も傾倒するため、先端部１２の傾きを調整することができる。
　なお、本実施の形態のキャリブレーション器具６０では、有底筒部６１の底部６４の中心に貫通孔６４ｂが設けられた構成を例示しているが、これに限定されることなく、第２の実施の形態の光検出器６８を有した構成にも、位置調整機構７０および傾き調整機構８０を設けても良い。
　なお、上述の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
　例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。
　本出願は、２０１２年５月２３日に日本国に出願された特願２０１２－１１７７６９号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、特願２０１２－１１７７６９号の明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。

Claims (6)

  1. 　照明光を走査させて戻り光を検出して画像化する走査型内視鏡において、取得した画像を較正する走査型内視鏡用キャリブレーション器具であって、
    　前記走査型内視鏡の挿入部の先端部の先端面の最も先端側に突出した部位と当接して突き当たる突き当て部と、
    　較正パターンが描かれ、前記較正パターンの大きさに応じて前記突き当て部に前記部位が当接して位置決めされた前記先端面から所定の距離を有して前記先端面と平行配置されるチャートと、
    　を有することを特徴とする走査型内視鏡用キャリブレーション器具。
  2. 　前記較正パターンは、中心点対称な模様であることを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡用キャリブレーション器具。
  3. 　走査していない状態の前記照明光の光線軸が前記較正パターンの前記中心と一致するように前記先端部の位置を調整する調整機構を備えた請求項２に記載の走査型内視鏡用キャリブレーション器具。
  4. 　走査している状態の前記照明光の走査中心が前記較正パターンの前記中心と一致するように前記先端部の位置を調整する調整機構を備えた請求項２に記載の走査型内視鏡用キャリブレーション器具。
  5. 　前記突き当て部が前記先端面に設けられた検出窓を覆うことなく、前記検出窓の領域外に位置する前記部位に当接するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の走査型内視鏡用キャリブレーション器具。
  6. 　前記突き当て部が前記先端面に設けられた照明窓に突き当たり、前記照明窓の照明光線の走査領域外に当接するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の走査型内視鏡用キャリブレーション器具。
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