WO2014034184A1 - 走査型内視鏡システム - Google Patents

Abstract

　走査型内視鏡システムは、照明光を導く導光部と、照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように導光部を揺動させる駆動部と、照明光の戻り光を受光する受光部と、を備えた走査型内視鏡と、第１の領域が周縁部に設けられているとともに、第２の領域が中央部に設けられている平面部を具備するテストチャートと、戻り光の強度に応じた信号を出力する光検出部と、所定の走査パターン上の画素を生成する画素生成部と、第１の領域に含まれる各画素の画素値に基づいてカラーバランス調整用の補正値を算出する第１の補正値算出部と、第２の領域に含まれる各画素の画素位置に基づいて画素ずれ補正用の補正値を算出する第２の補正値算出部と、を有する。

Description

走査型内視鏡システム

　本発明は、走査型内視鏡システムに関し、特に、被写体を走査して画像を取得する走査型内視鏡システムに関するものである。

　医療分野の内視鏡においては、被検者の負担を軽減するために、当該被検者の体腔内に挿入される挿入部を細径化するための種々の技術が提案されている。そして、このような技術の一例として、前述の挿入部に相当する部分に固体撮像素子を有しない走査型内視鏡、及び、当該走査型内視鏡を具備して構成されたシステムが知られている。

　具体的には、前述の走査型内視鏡を具備するシステムは、例えば、光源部から発せられた照明光を導光する照明用ファイバの先端部を揺動させることにより被写体を予め設定された走査パターンで走査し、当該被写体からの戻り光を照明用ファイバの周囲に配置された受光用ファイバで受光し、当該受光用ファイバで受光された戻り光を色成分毎に分離して得た信号を用いて当該被写体の画像を生成するように構成されている。

　一方、前述のような構成を具備するシステムに適用可能な較正方法として、例えば、日本国特表２０１０－５１５９４７号公報に開示されているような較正方法が従来知られている。具体的には、日本国特表２０１０－５１５９４７号公報には、走査ビーム装置を使用して多色較正パターンの多色画像を取得し、当該取得した多色画像の各色成分と、当該各色成分に対応する前記多色較正パターンの表示の色成分とを比較し、当該比較した結果に基づいて前記走査ビーム装置を較正する、という較正方法が開示されている。

　また、一般的な撮像装置等においては、例えば、画像に含まれる被写体の色を、肉眼で当該被写体を見た場合の自然な色に近づけるようなカラーバランス調整が従来行われている。

　ここで、日本国特表２０１０－５１５９４７号公報に開示された較正方法は、画像の歪みまたは画素ずれの低減に寄与するものとして着想されている一方で、前述のカラーバランス調整のような、画像に含まれる被写体の色の調整に寄与するものとしては着想されていない。

　そのため、例えば、日本国特表２０１０－５１５９４７号公報に開示された較正方法を走査型内視鏡に適用した場合においては、前述のカラーバランス調整のような、画像に含まれる被写体の色の調整に係る作業を別途実施する必要が生じ、すなわち、走査型内視鏡を用いた観察に要する作業量が増大してしまう、という課題が生じている。

　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、走査型内視鏡を用いた観察に要する作業量を軽減することが可能な走査型内視鏡システムを提供することを目的としている。

　本発明の一態様の走査型内視鏡システムは、光源から発せられた照明光を導く導光部と、前記導光部を経て被写体へ照射される前記照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように前記導光部を揺動させることが可能な駆動部と、前記被写体へ照射された前記照明光の戻り光を受光する受光部と、を備えた走査型内視鏡と、第１の領域が周縁部に設けられているとともに、第２の領域が中央部に設けられている平面部を具備して構成されたテストチャートと、前記受光部において受光された前記戻り光の強度に応じた信号を生成して出力するように構成された光検出部と、前記光検出部から出力される信号を一定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、前記所定の走査パターン上におけるサンプリング画素を生成するように構成された画素生成部と、前記画素生成部により生成された各サンプリング画素を含む前記平面部の画像の中から前記第１の領域を抽出し、さらに、前記第１の領域に含まれる各サンプリング画素の画素値に基づき、前記被写体の画像のカラーバランスの調整に用いられる第１の補正値を算出するように構成された第１の補正値算出部と、前記画素生成部により生成された各サンプリング画素を含む前記平面部の画像の中から前記第２の領域を抽出し、さらに、前記第２の領域に含まれる各サンプリング画素の画素位置に基づき、前記被写体の画像の画素ずれの補正に用いられる第２の補正値を算出するように構成された第２の補正値算出部と、を有する。

実施例に係る走査型内視鏡システムの要部の構成を示す図。 被写体の表面に設定される仮想的なＸＹ平面の一例を示す図。 内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第１の駆動信号の信号波形の一例を示す図。 内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第２の駆動信号の信号波形の一例を示す図。 図２のような仮想的なＸＹ平面に照明光が照射された場合における、点ＳＡから点ＹＭＡＸに至るまでの照明光の照射座標の時間的な変位を説明するための図。 図２のような仮想的なＸＹ平面に照明光が照射された場合における、点ＹＭＡＸから点ＳＡに至るまでの照明光の照射座標の時間的な変位を説明するための図。 実施例に係る走査型内視鏡システムとともに用いられるテストチャートの構成を説明するための図。 テストチャートの底面部の構成の一例を示す図。 実施例に係る走査型内視鏡システムにおいて行われる処理等の一例を示すフローチャート。 画素ずれ補正値の算出に係る処理におけるグループＧＲ１及びＧＲ２の分け方を模式的に示した図。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

　図１から図９は、本発明の実施例に係るものである。図１は、実施例に係る走査型内視鏡システムの要部の構成を示す図である。

　走査型内視鏡システム１は、例えば図１に示すように、被検者の体腔内に挿入される走査型内視鏡２と、走査型内視鏡２に接続される本体装置３と、本体装置３に接続されるモニタ４と、を有して構成されている。

　走査型内視鏡２は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状及び可撓性を備えて形成された挿入部１１を有して構成されている。なお、挿入部１１の基端部には、走査型内視鏡２を本体装置３に着脱自在に接続するための図示しないコネクタ等が設けられている。

　挿入部１１の内部における基端部から先端部にかけての部分には、本体装置３の光源ユニット２１から供給された照明光を対物光学系１４へ導く導光部としての機能を具備する照明用ファイバ１２と、被写体からの戻り光を受光して本体装置３の検出ユニット２３へ導く受光用ファイバ１３と、がそれぞれ挿通されている。

　照明用ファイバ１２の光入射面を含む端部は、本体装置３の内部に設けられた合波器３２に配置されている。また、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部は、挿入部１１の先端部に設けられたレンズ１４ａの光入射面の近傍において、固定部材等により固定されない状態で配置されている。

　受光用ファイバ１３の光入射面を含む端部は、挿入部１１の先端部の先端面における、レンズ１４ｂの光出射面の周囲に固定配置されている。また、受光用ファイバ１３の光出射面を含む端部は、本体装置３の内部に設けられた分波器３６に配置されている。

　対物光学系１４は、照明用ファイバ１２からの照明光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た照明光を被写体へ出射するレンズ１４ｂと、を有して構成されている。

　挿入部１１の先端部側における照明用ファイバ１２の中途部には、本体装置３のドライバユニット２２から出力される駆動信号に基づいて駆動するアクチュエータ１５が取り付けられている。

　ここで、以降においては、挿入部１１の長手方向の軸に相当する挿入軸（または対物光学系１４の光軸）に対して垂直な仮想の平面として、図２に示すようなＸＹ平面を被写体の表面に設定する場合を例に挙げつつ説明を進める。図２は、被写体の表面に設定される仮想的なＸＹ平面の一例を示す図である。

　具体的には、図２のＸＹ平面上の点ＳＡは、紙面手前側から奥側に相当する方向に挿入部１１の挿入軸が存在するものとして仮想的に設定した場合における、当該挿入軸と紙面との交点を示している。また、図２のＸＹ平面におけるＸ軸方向は、紙面左側から右側に向かう方向として設定されている。また、図２のＸＹ平面におけるＹ軸方向は、紙面下側から上側に向かう方向として設定されている。また、図２のＸＹ平面を構成するＸ軸及びＹ軸は、点ＳＡにおいて交差している。

　アクチュエータ１５は、本体装置３のドライバユニット２２から出力される第１の駆動信号に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＸ軸方向に揺動させるように動作するＸ軸用アクチュエータ（図示せず）と、本体装置３のドライバユニット２２から出力される第２の駆動信号に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＹ軸方向に揺動させるように動作するＹ軸用アクチュエータ（図示せず）と、を有して構成されている。そして、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部は、前述のようなＸ軸用アクチュエータ及びＹ軸用アクチュエータの動作に伴い、点ＳＡを中心として渦巻状に揺動される。

　挿入部１１の内部には、走査型内視鏡２の個体識別情報等の種々の情報を含む内視鏡情報が予め格納されたメモリ１６が設けられている。そして、メモリ１６に格納された内視鏡情報は、走査型内視鏡２と本体装置３とが接続された際に、本体装置３のコントローラ２５によって読み込まれる。

　一方、本体装置３は、光源ユニット２１と、ドライバユニット２２と、検出ユニット２３と、メモリ２４と、コントローラ２５と、を有して構成されている。

　光源ユニット２１は、光源３１ａと、光源３１ｂと、光源３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。

　光源３１ａは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、赤色の波長帯域の光（以降、Ｒ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

　光源３１ｂは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、緑色の波長帯域の光（以降、Ｇ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

　光源３１ｃは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、青色の波長帯域の光（以降、Ｂ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

　合波器３２は、光源３１ａから発せられたＲ光と、光源３１ｂから発せられたＧ光と、光源３１ｃから発せられたＢ光と、を合波して照明用ファイバ１２の光入射面に供給できるように構成されている。

　ドライバユニット２２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及び３４ｂと、アンプ３５と、を有して構成されている。

　信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＸ軸方向に揺動させる第１の駆動信号として、例えば図３に示すような、所定の波形の信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力するように構成されている。図３は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第１の駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

　また、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＹ軸方向に揺動させる第２の駆動信号として、例えば図４に示すような、前述の第１の駆動信号の位相を９０°ずらした波形の信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力するように構成されている。図４は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第２の駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

　Ｄ／Ａ変換器３４ａは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第１の駆動信号をアナログの第１の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

　Ｄ／Ａ変換器３４ｂは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第２の駆動信号をアナログの第２の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

　アンプ３５は、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂから出力された第１及び第２の駆動信号を増幅してアクチュエータ１５へ出力するように構成されている。

　ここで、図３において例示した第１の駆動信号の振幅値（信号レベル）は、最小値となる時刻Ｔ１を起点として徐々に増加し、時刻Ｔ２において最大値になった後で徐々に減少し、時刻Ｔ３で再び最小値となる。

　また、図４において例示した第２の駆動信号の振幅値（信号レベル）は、最小値となる時刻Ｔ１を起点として徐々に増加し、時刻Ｔ２の近辺において最大値になった後で徐々に減少し、時刻Ｔ３で再び最小値となる。

　そして、図３に示すような第１の駆動信号がアクチュエータ１５のＸ軸用アクチュエータに供給されるとともに、図４に示すような第２の駆動信号がアクチュエータ１５のＹ軸用アクチュエータに供給されると、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心とした渦巻状に揺動され、このような揺動に応じて被写体の表面が図５Ａ及び図５Ｂに示すような渦巻状に走査される。図５Ａは、図２のような仮想的なＸＹ平面に照明光が照射された場合における、点ＳＡから点ＹＭＡＸに至るまでの照明光の照射座標の時間的な変位を説明するための図である。図５Ｂは、図２のような仮想的なＸＹ平面に照明光が照射された場合における、点ＹＭＡＸから点ＳＡに至るまでの照明光の照射座標の時間的な変位を説明するための図である。

　具体的には、時刻Ｔ１においては、被写体の表面の点ＳＡに相当する位置に照明光が照射される。その後、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＳＡを起点として外側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２に達すると、被写体の表面における照明光の照射座標の最外点である点ＹＭＡＸに照明光が照射される。そして、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＹＭＡＸを起点として内側へ第２の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ３に達すると、被写体の表面における点ＳＡに照明光が照射される。

　すなわち、アクチュエータ１５は、ドライバユニット２２から供給される第１及び第２の駆動信号に基づき、対物光学系１４を経て被写体へ照射される照明光の照射位置が図５Ａ及び図５Ｂに例示した渦巻状の走査パターンに応じた軌跡を描くように、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部を揺動させることが可能な構成を具備している。

　一方、検出ユニット２３は、分波器３６と、検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃと、アナログデジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換器３８ａ、３８ｂ及び３８ｃと、を有して構成されている。

　分波器３６は、ダイクロイックミラー等を具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射された戻り光をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色成分毎の光に分離して検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃへ出射するように構成されている。

　検出器３７ａは、分波器３６から出力されるＲ光の強度を検出し、当該検出したＲ光の強度に応じたアナログのＲ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ａへ出力するように構成されている。

　検出器３７ｂは、分波器３６から出力されるＧ光の強度を検出し、当該検出したＧ光の強度に応じたアナログのＧ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｂへ出力するように構成されている。

　検出器３７ｃは、分波器３６から出力されるＢ光の強度を検出し、当該検出したＢ光の強度に応じたアナログのＢ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｃへ出力するように構成されている。

　Ａ／Ｄ変換器３８ａは、検出器３７ａから出力されたアナログのＲ信号をデジタルのＲ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

　Ａ／Ｄ変換器３８ｂは、検出器３７ｂから出力されたアナログのＧ信号をデジタルのＧ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

　Ａ／Ｄ変換器３８ｃは、検出器３７ｃから出力されたアナログのＢ信号をデジタルのＢ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

　メモリ２４には、本体装置３の制御を行うための制御プログラム等が予め格納されている。また、メモリ２４には、図５Ａに示すような理想的な渦巻状の走査パターンに沿って照明光が照射された際（時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に相当する期間）に一定のサンプリング周期ＳＣでサンプリングされる各サンプリング画素の座標位置（画素位置）に係る情報を含むマッピングテーブルＭＰＴ１と、図５Ｂに示すような理想的な渦巻状の走査パターンに沿って照明光が照射された際（時刻Ｔ２から時刻Ｔ３に相当する期間）に一定のサンプリング周期ＳＣでサンプリングされる各サンプリング画素の座標位置（画素位置）に係る情報を含むマッピングテーブルＭＰＴ２と、がそれぞれ格納されている。

　コントローラ２５は、ＣＰＵ等を具備し、メモリ２４に格納された制御プログラムを読み出し、当該読み出した制御プログラムに基づいて光源ユニット２１及びドライバユニット２２の制御を行うように構成されている。

　コントローラ２５は、挿入部１１が本体装置３に接続された際にメモリ１６から読み込んだ内視鏡情報がメモリ２４に格納（保存）されていないことを検出した場合において、当該読み込んだ内視鏡情報をメモリ２４に格納（保存）するように構成されている。

　コントローラ２５は、後述のテストチャート１０１の底面部１０２に照明光が照射された際に受光される戻り光に応じて検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号に基づき、ホワイトバランス調整処理に用いるホワイトバランス補正値を取得し、当該取得したホワイトバランス補正値をメモリ２４に格納するように構成されている。

　コントローラ２５は、後述のテストチャート１０１の底面部１０２に照明光が照射された際に受光される戻り光に応じて検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号に基づき、画素ずれ補正処理に用いる画素ずれ補正値を取得するとともに、当該取得した画素ずれ補正値をメモリ２４のマッピングテーブルＭＰＴ１またはＭＰＴ２に書き込むように構成されている。

　コントローラ２５は、画素生成部としての機能を具備し、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に相当する期間に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号を一定のサンプリング周期ＳＣでサンプリングすることによりサンプリング画素を生成し、当該サンプリング画素に基づく補間処理を行うことにより補間画素を生成し、さらに、当該サンプリング画素及び当該補間画素に基づいて１フレーム分の画像を生成することができるように構成されている。また、コントローラ２５は、前述のように生成した（時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に相当する期間の）１フレーム分の画像に対し、メモリ２４に格納されたホワイトバランス補正値に基づくホワイトバランス調整処理と、メモリ２４に格納されているマッピングテーブルＭＰＴ１に書き込まれた画素ずれ補正値に基づく画素ずれ補正処理と、をそれぞれ施すことができるように構成されている。

　コントローラ２５は、画素生成部としての機能を具備し、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３に相当する期間に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号を一定のサンプリング周期ＳＣでサンプリングすることによりサンプリング画素を生成し、当該サンプリング画素に基づく補間処理を行うことにより補間画素を生成し、さらに、当該サンプリング画素及び当該補間画素に基づいて１フレーム分の画像を生成することができるように構成されている。また、コントローラ２５は、前述のように生成した（時刻Ｔ２から時刻Ｔ３に相当する期間の）１フレーム分の画像に対し、メモリ２４に格納されたホワイトバランス補正値に基づくホワイトバランス調整処理と、メモリ２４に格納されているマッピングテーブルＭＰＴ２に書き込まれた画素ずれ補正値に基づく画素ずれ補正処理と、をそれぞれ施すことができるように構成されている。

　コントローラ２５は、ホワイトバランス調整処理及び画素ずれ補正処理を施した画像をモニタ４に表示させるように構成されている。

　ここで、前述のホワイトバランス補正値及び画素ずれ補正値の取得に用いられるテストチャート１０１の構成について説明する。図６は、実施例に係る走査型内視鏡システムとともに用いられるテストチャートの構成を説明するための図である。図７は、テストチャートの底面部の構成の一例を示す図である。

　テストチャート１０１は、図６に示すように、挿入部１１の先端部を開口部から内部空間へ挿入することが可能な有底筒体として形成されている。また、テストチャート１０１は、図６及び図７に示すように、有底筒体の内部に設けられた平面部としての底面部１０２と、白色の内周側面部１０３と、位置決め部材１０４と、を具備して形成されている。また、底面部１０２は、ホワイトバランス調整用領域１０２ａ及び画素ずれ補正用領域１０２ｂを備えて形成されている。

　ホワイトバランス調整用領域１０２ａは、底面部１０２の周縁部に設けられた白色かつ無地の領域として構成されている。

　画素ずれ補正用領域１０２ｂは、底面部１０２の中央部に設けられた（描かれた）格子パターンを具備する領域として構成されている。

　画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンに含まれる垂直方向（図２に例示した仮想的なＸＹ平面におけるＹ軸方向に相当）の各線分は、赤色、緑色及び青色のうちの第１の色（例えば赤色）で描かれている。また、画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンに含まれる水平方向（図２に例示した仮想的なＸＹ平面におけるＸ軸方向に相当）の各線分は、赤色、緑色及び青色の中のうちの第１の色とは異なる第２の色（例えば緑色）で描かれている。さらに、画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンに含まれる垂直方向及び水平方向の各線分は、１画素分以上の一定かつ相互に同一の間隔を隔ててそれぞれ描かれている。なお、画素ずれ補正用領域１０２ｂの形状は、図２に示したような正方形に限らず、例えば、長方形、円形、楕円形、または、多角形のいずれであってもよい。

　位置決め部材１０４は、例えば、図６に示すようなフランジ付の筒体（または管体）として形成されている。

　具体的には、位置決め部材１０４は、テストチャート１０１の内部空間に挿入部１１が挿入された際に、挿入部１１の先端面と底面部１０２との間の距離を所定の距離に維持しつつ、当該先端面と底面部１０２とが正対するような位置に挿入部１１の先端部を固定配置することが可能な形状を具備して形成されている。また、位置決め部材１０４には、前述のような位置に挿入部１１の先端部が固定配置された状態において、対物光学系１４を経て出射される照明光を遮らない程度の径を具備する孔が設けられている。

　続いて、以上に述べたような構成を具備する走査型内視鏡システム１の動作等について説明する。なお、以降においては、走査型内視鏡２のメモリ１６から読み込まれる内視鏡情報がメモリ２４に格納（保存）されていない場合について主に述べる。

　まず、術者等は、走査型内視鏡２及びモニタ４を本体装置３にそれぞれ接続し、さらに、走査型内視鏡２をテストチャート１０１の開口部から内部空間へ挿入することにより、挿入部１１の先端面と底面部１０２とが正対し、挿入部１１の先端面と底面部１０２との間の距離が所定の距離となり、さらに、対物光学系１４の光軸と画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンの中心とが一致するような位置に挿入部１１の先端部を配置する。すなわち、このような配置によれば、図２に例示した仮想的なＸＹ平面における点ＳＡと、画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンの中心とが一致する。

　その後、走査型内視鏡システム１の各部の電源が投入されると、挿入部１１のメモリ１６に格納された内視鏡情報がコントローラ２５により読み込まれ、当該読み込まれた内視鏡情報がメモリ２４に格納される。

　一方、コントローラ２５は、メモリ１６から読み込んだ内視鏡情報をメモリ２４に格納させた略直後のタイミングにおいて、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃをオフからオンへ切り替える制御を光源ユニット２１に対して行うとともに、第１及び第２の駆動信号をアクチュエータ１５へ出力させる制御をドライバユニット２２に対して行う。そして、このようなコントローラ２５の制御により、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を混合した白色光が照明光として底面部１０２の表面に照射され、底面部１０２からの戻り光が受光用ファイバ１３により受光され、受光用ファイバ１３により受光された戻り光に応じたＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号が検出ユニット２３から出力される。

　その後、コントローラ２５は、例えば、本体装置３に設けられたキャリブレーションスイッチ（不図示）が押下されたことを検出すると、以下に述べるような処理を行うことにより、ホワイトバランス補正値及び画素ずれ補正値を取得する。

　ここで、ホワイトバランス補正値及び画素ずれ補正値の取得に係る処理等について説明する。図８は、実施例に係る走査型内視鏡システムにおいて行われる処理等の一例を示すフローチャートである。

　コントローラ２５は、検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号を一定のサンプリング周期ＳＣでサンプリングすることによりサンプリング画素を生成し、当該生成したサンプリング画素に基づく補間処理を行うことにより補間画素を生成し、さらに、当該生成したサンプリング画素及び補間画素に基づく底面部１０２の画像を生成した後、当該生成した底面部１０２の画像の中から、ホワイトバランス調整用領域１０２ａに相当する領域を抽出する（図８のステップＳ１）。

　コントローラ２５は、図８のステップＳ１により抽出したホワイトバランス調整用領域１０２ａに含まれる各サンプリング画素の画素値に基づいてホワイトバランス補正値を算出するとともに（図８のステップＳ２）、当該算出したホワイトバランス補正値をメモリ２４に格納する。

　具体的には、コントローラ２５は、例えば、ホワイトバランス調整用領域１０２ａに含まれる各サンプリング画素について、Ｒ成分の画素値の平均値ＲＰＡと、Ｇ成分の画素値の平均値ＧＰＡと、Ｂ成分の画素値の平均値ＢＰＡと、をそれぞれ算出した後、さらに、当該算出した３つの平均値ＲＰＡ、ＧＰＡ及びＢＰＡの比を１：１：１とするようなホワイトバランス補正値を算出する。

　その後、コントローラ２５は、図８のステップＳ１においてホワイトバランス調整用領域１０２ａの抽出に用いたものと同一の画像の中から、底面部１０２の画素ずれ補正用領域１０２ｂに相当する領域を抽出する（図８のステップＳ３）。

　コントローラ２５は、図８のステップＳ３において画素ずれ補正用領域１０２ｂの抽出に用いたものと同一の画像に含まれる各画素の画素ずれ補正値を算出した（図８のステップＳ４）後、当該算出した各画素の画素ずれ補正値をメモリ２４のマッピングテーブルＭＰＴ１またはＭＰＴ２に書き込む。

　ここで、図８のステップＳ４において、画素ずれ補正値を算出する際に行われる演算の一例について説明する。なお、以降においては、簡単のため、垂直方向の画素ずれ補正値を算出する場合を主な例として挙げつつ説明する。

　まず、コントローラ２５は、メモリ２４のマッピングテーブルＭＰＴ１またはＭＰＴ２に含まれている各サンプリング画素の座標位置を、画素ずれ補正用領域１０２ｂの中央部に属するグループＧＲ１と、当該中央部以外の周縁部に属するグループＧＲ２と、に分ける。図９は、画素ずれ補正値の算出に係る処理におけるグループＧＲ１及びＧＲ２の分け方を模式的に示した図である。

　具体的には、コントローラ２５は、例えば、画素ずれ補正用領域１０２ｂの画像サイズが４００×４００画素である場合においては、図９に模式的に示すように、メモリ２４のマッピングテーブルＭＰＴ１またはＭＰＴ２に含まれている各サンプリング画素の座標位置を、画素ずれ補正用領域１０２ｂの中央部に位置する１５０×１５０画素からなる範囲（領域）内に含まれるグループＧＲ１と、当該中央部以外の周縁部に属するグループＧＲ２と、に分ける。なお、このようなグループＧＲ１及びＧＲ２の分け方は、挿入部１１の先端面と底面部１０２との間の距離が所定の距離である場合の一例を示している。そのため、本実施例によれば、画素ずれ補正用領域１０２ｂの中央部及び周縁部の範囲（領域）が、挿入部１１の先端面と底面部１０２との間の距離に応じた適切な広さの範囲（領域）となるように設定されることが望ましい。

　次に、コントローラ２５は、グループＧＲ１またはグループＧＲ２に属する各サンプリング画素の座標位置の中から、画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンの水平方向の線分を構成する各サンプリング画素の座標位置を抽出する。具体的には、コントローラ２５は、例えば、画素ずれ補正用領域１０２ｂにおける第２の色で描かれている部分を、画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンの水平方向の線分を構成する各サンプリング画素の座標位置として抽出する。

　ここで、画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンの水平方向における１つの線分を構成する各サンプリング画素の座標位置が（ｘｉ，ｙｉ）で表される（但し、０≦ｉ≦Ｎ－１とする）とともに、当該各サンプリング画素の座標位置に基づいて求められる水平方向のスプライン曲線がｆ（ｘｉ）で表される場合を考えると、当該スプライン曲線ｆ（ｘｉ）に対応する評価値σを以下の数式（１）で表すことができる。なお、以下の数式（１）において、ωｉは所定の定数を表し、ｇは正の値をとる重み係数を表し、ｆ^(M) （ｘｉ）はスプライン曲線ｆ（ｘｉ）のＭ次導関数を表すものとする。

　数式（１）の右辺第１項は、画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンの水平方向における１つの線分を構成する各サンプリング画素の座標位置（ｘ０，ｙ０）、（ｘ１，ｙ１）、…（ｘ（Ｎ－１），ｙ（Ｎ－１））に対し、スプライン曲線ｆ（ｘｉ）がどの程度乖離しているかを測るための尺度として扱われる。そのため、例えば、数式（１）の右辺第１項の値が小さくなるに従い、画素ずれ補正用領域１０２ｂの格子パターンの水平方向における１つの線分を構成する各サンプリング画素の座標位置（ｘ０，ｙ０）、（ｘ１，ｙ１）、…（ｘ（Ｎ－１），ｙ（Ｎ－１））と、スプライン曲線ｆ（ｘｉ）との間の乖離が小さくなる。

　また、数式（１）の右辺第２項は、スプライン曲線ｆ（ｘｉ）の振動の大きさを示す尺度として扱われる。そのため、例えば、数式（１）の右辺第２項における重み係数ｇを除く部分の値が小さくなるに従い、スプライン曲線ｆ（ｘｉ）が滑らかになる。

　すなわち、上記の数式（１）の左辺の評価値σの値が最小となるような水平方向のスプライン曲線ｆ（ｘｉ）を求め、さらに、当該求めた水平方向のスプライン曲線ｆ（ｘｉ）と、サンプリング画素のＹ座標値ｙｉとの差分をとることにより（ｆ（ｘｉ）－ｙｉの演算を行うことにより）、当該Ｙ座標値ｙｉに対応する垂直方向の画素ずれ補正値を算出することができる。また、上記の数式（１）を用いた演算によれば、例えば、上記の数式（１）の左辺の評価値σの値が最小となるような垂直方向のスプライン曲線を求め、さらに、当該求めた垂直方向のスプライン曲線と、サンプリング画素のＸ座標値との差分をとることにより、当該Ｘ座標値に対応する水平方向の画素ずれ補正値を算出することもできる。

　ところで、渦巻状の走査パターンで走査を行う（照明用ファイバ１２を揺動させる）場合においては、走査密度が最も高くなる領域であるグループＧＲ１に属する各サンプリング画素の座標位置のずれ量が、グループＧＲ２に属する各サンプリング画素の座標位置のずれ量に対して相対的に大きくなると考えられる。

　これに対し、本実施例によれば、渦巻状の走査パターンで走査を行う場合の歪みの発生に対応するために、例えば、グループＧＲ１に属する各サンプリング画素の画素ずれ補正値を算出する際に数式（１）に適用する重み係数ｇの値を、グループＧＲ２に属する各サンプリング画素の画素ずれ補正値を算出する際に数式（１）に適用する重み係数ｇの値に比べて大きな値とすることにより、２つのグループＧＲ１及びＧＲ２において、相互に異なるスプライン曲線に基づく画素ずれ補正値が算出されるようにしている。

　換言すると、本実施例によれば、渦巻状の走査パターンで走査を行う場合の歪みの発生に対応するために、例えば、スプライン曲線自体の滑らかさを重視するように重み係数ｇの値が設定された数式（１）により、グループＧＲ１に属する各サンプリング画素の画素ずれ補正値の算出に用いられる第１のスプライン曲線が求められる一方で、サンプリング画素の座標位置に対するスプライン曲線の乖離度の低さを重視するように重み係数ｇの値が設定された数式（１）により、グループＧＲ２に属する各サンプリング画素の画素ずれ補正値の算出に用いられる第２のスプライン曲線が求められる。

　なお、本実施例においては、数式（１）における重み係数ｇの値の設定を適宜変更することにより、渦巻状の走査パターンで走査を行う場合に発生する歪みについてのみならず、他の走査パターンで走査を行う場合に発生する歪みについても、画素ずれ補正値の算出に好適なスプライン曲線を求めることができる。

　また、本実施例においては、グループＧＲ１に属する各サンプリング画素の画素ずれ補正値を算出する際に用いられる第１のスプライン曲線と、グループＧＲ２に属する各サンプリング画素の画素ずれ補正値を算出する際に用いられる第２のスプライン曲線と、が滑らかに接続されるように、例えば、グループＧＲ１の範囲（領域）がグループＧＲ２の範囲（領域）に一部重複するように設定されるものであってもよい。

　さらに、本実施例によれば、例えば、グループＧＲ１に属する各画素で算出された画素ずれ補正値、または、グループＧＲ２に属する各画素で算出された画素ずれ補正値のいずれかに対し、画素間の距離に応じた重み付けを行うことにより、各補間画素、及び、ホワイトバランス調整用領域１０２ａに含まれる各画素における画素ずれ補正値をそれぞれ算出することもできる。

　すなわち、以上に述べたような演算が図８のステップＳ４において行われることにより、図８のステップＳ３において画素ずれ補正用領域１０２ｂの抽出に用いたものと同一の画像に含まれる各画素毎に、水平方向の画素ずれ補正値、及び、垂直方向の画素ずれ補正値が算出されるとともに、当該算出された水平方向及び垂直方向の画素ずれ補正値がメモリ２４のマッピングテーブルＭＰＴ１またはＭＰＴ２に書き込まれる。

　コントローラ２５は、図８のステップＳ４の処理を実施した後でメモリ２４に格納されている情報を確認することにより、２つのマッピングテーブルＭＰＴ１及びＭＰＴ２のそれぞれで画素ずれ補正値を算出したか否かを判定する（図８のステップＳ５）。

　そして、コントローラ２５は、マッピングテーブルＭＰＴ１及びＭＰＴ２のうち、画素ずれ補正値を算出していないマッピングテーブルがあるとの判定結果を得た場合には、図８のステップＳ３に戻って処理を行う。

　また、コントローラ２５は、マッピングテーブルＭＰＴ１及びＭＰＴ２の両方で画素ずれ補正値を算出したとの判定結果を得た場合には、メモリ２４に格納されているホワイトバランス補正値を用いたホワイトバランス調整処理と、メモリ２４に格納されているマッピングテーブルＭＰＴ１及びＭＰＴ２に書き込まれた画素ずれ補正値を用いた画素ずれ補正処理と、をそれぞれ施した２フレーム分の補正後の画像を生成する（図８のステップＳ６）。

　その後、コントローラ２５は、図８のステップＳ６により生成した２フレーム分の補正後の画像の両方でホワイトバランス調整処理及び画素ずれ補正処理が正常に施されているか否かを判定する（図８のステップＳ７）。

　そして、コントローラ２５は、図８のステップＳ６により生成した２フレーム分の画像のうち、ホワイトバランス調整処理及び画素ずれ補正処理が正常に施されていない画像があるとの判定結果を得た場合には、メモリ２４に格納されているホワイトバランス補正値と、メモリ２４に格納されているマッピングテーブルＭＰＴ１及びＭＰＴ２に書き込まれた画素ずれ補正値と、をそれぞれ破棄した後、図８のステップＳ１からの処理を再度行う。

　また、コントローラ２５は、図８のステップＳ６により生成した２フレーム分の画像の両方でホワイトバランス調整処理及び画素ずれ補正処理が正常に施されているとの判定結果を得た場合には、当該２フレーム分の補正後の画像と、本体装置３に接続されている走査型内視鏡２のメモリ１６から読み込んだ内視鏡情報と、を関連付けてメモリ２４に保存した（図８のステップＳ８）後、ホワイトバランス補正値及び画素ずれ補正値の取得に係る一連の処理を完了する。

　具体的には、コントローラ２５は、例えば、図８のステップＳ６により生成した２フレーム分の補正後の画像と、ホワイトバランス調整処理及び画素ずれ補正処理が正常に施されているか否かの選択を術者等に促すＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と、を併せてモニタ４に表示させる。そして、コントローラ２５は、例えば、術者等によるキーボードまたはポインティングデバイス（いずれも不図示）の操作に基づき、「ＮＯ」等の否定を示す文字列が記載されたＧＵＩボタンが押下されたことを検出した場合において、図８のステップＳ６により生成した２フレーム分の補正後の画像のうち、ホワイトバランス調整処理及び画素ずれ補正処理が正常に施されていない画像があるとの判定結果を得る。また、コントローラ２５は、例えば、術者等によるキーボードまたはポインティングデバイス（いずれも不図示）の操作に基づき、「ＹＥＳ」等の肯定を示す文字列が記載されたＧＵＩボタンが押下されたことを検出した場合において、図８のステップＳ６により生成した２フレーム分の補正後の画像の両方でホワイトバランス調整処理及び画素ずれ補正処理が正常に施されているとの判定結果を得る。

　一方、コントローラ２５は、判定部としての機能を具備し、相互に関連付けられた状態でメモリ２４に保存されている内視鏡情報及び補正後の画像を参照することにより画素ずれ補正値の取得の要否を判定し、さらに、当該判定した結果に基づいて図８のステップＳ３～Ｓ８に相当する処理を実施または省略するように動作する。

　具体的には、コントローラ２５は、例えば、メモリ２４に既に保存されているものと同一の内視鏡情報をメモリ１６から読み込んだ場合であって、さらに、当該内視鏡情報に関連付けられた状態で保存されている補正後の画像と、図８のステップＳ１の処理を行う前にサンプリング画素及び補間画素に基づいて生成した補正前の画像と、の間の差分値（歪み量または画素ずれ量に相当する値）が所定の閾値以下であることを検出した場合において、画素ずれ補正値の取得が不要であると判定し、さらに、当該判定した結果に基づいて図８のステップＳ３～Ｓ８に相当する処理を省略するように動作する。

　一方、コントローラ２５は、例えば、メモリ２４に既に保存されているものと同一の内視鏡情報をメモリ１６から読み込んだ場合であって、さらに、当該内視鏡情報に関連付けられた状態で保存されている補正後の画像と、図８のステップＳ１の処理を行う前にサンプリング画素及び補間画素に基づいて生成した補正前の画像と、の間の差分値（歪み量または画素ずれ量に相当する値）が所定の閾値を超えていることを検出した場合において、画素ずれ補正値の取得が必要であると判定し、さらに、当該判定した結果に基づいて図８のステップＳ３～Ｓ８に相当する処理を実施するように動作する。

　以上に述べたように、本実施例によれば、テストチャート１０１のホワイトバランス調整用領域１０２ａ及び画素ずれ補正用領域１０２ｂを走査して得られる画像に基づき、当該画像におけるホワイトバランス補正値及び画素ずれ補正値をまとめて取得することができる。そのため、本実施例によれば、走査型内視鏡を用いた観察に要する作業量を軽減することができる。

　また、以上に述べたように、本実施例によれば、過去に本体装置３に接続されたことがある走査型内視鏡２における画素ずれ補正値の取得の要否がコントローラ２５により判定されるようになっている。そのため、本実施例によれば、例えば、本体装置３に走査型内視鏡２を接続する毎に、術者等が目視で画像を確認して画素ずれ補正値の取得の要否を判断する、というような、走査型内視鏡を用いた観察の前に行われる一部の作業を省くことができ、その結果、走査型内視鏡を用いた観察に要する作業量を軽減することができる。

　なお、本実施例によれば、例えば、各色成分の画素値がそれぞれ０～２５５の値（８ビット）で示される場合において、Ｒ成分、Ｇ成分及びＢ成分の画素値が全て２５５であるような画素を予め除外してから図８の一連の処理を行うようにしてもよい。

　本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

　本出願は、２０１２年９月３日に日本国に出願された特願２０１２－１９３３３９号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (6)

1. 　光源から発せられた照明光を導く導光部と、前記導光部を経て被写体へ照射される前記照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように前記導光部を揺動させることが可能な駆動部と、前記被写体へ照射された前記照明光の戻り光を受光する受光部と、を備えた走査型内視鏡と、
   　第１の領域が周縁部に設けられているとともに、第２の領域が中央部に設けられている平面部を具備して構成されたテストチャートと、
   　前記受光部において受光された前記戻り光の強度に応じた信号を生成して出力するように構成された光検出部と、
   　前記光検出部から出力される信号を一定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、前記所定の走査パターン上におけるサンプリング画素を生成するように構成された画素生成部と、
   　前記画素生成部により生成された各サンプリング画素を含む前記平面部の画像の中から前記第１の領域を抽出し、さらに、前記第１の領域に含まれる各サンプリング画素の画素値に基づき、前記被写体の画像のカラーバランスの調整に用いられる第１の補正値を算出するように構成された第１の補正値算出部と、
   　前記画素生成部により生成された各サンプリング画素を含む前記平面部の画像の中から前記第２の領域を抽出し、さらに、前記第２の領域に含まれる各サンプリング画素の画素位置に基づき、前記被写体の画像の画素ずれの補正に用いられる第２の補正値を算出するように構成された第２の補正値算出部と、
   　を有することを特徴とする走査型内視鏡システム。
2. 　前記照明光は、赤色、緑色、及び、青色の３つの色の光を混合した白色光であり、
   　前記平面部における前記第２の領域には、前記３つの色のうちの第１の色でそれぞれ描かれた垂直方向の線分と、前記３つの色のうちの前記第１の色とは異なる第２の色でそれぞれ描かれた水平方向の線分と、からなる格子パターンが設けられている
   　ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。
3. 　前記第２の補正値算出部は、前記第２の領域の中央部に含まれる各サンプリング画素の画素位置に対して第１の演算方法を適用することにより前記第２の補正値を算出するとともに、前記第２の領域の周縁部に含まれる各サンプリング画素の画素位置に対して前記第１の演算方法とは異なる第２の演算方法を適用することにより前記第２の補正値を算出する
   　ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。
4. 　前記画素生成部により生成された各サンプリング画素を含む前記平面部の画像に対し、前記第１の補正値及び前記第２の補正値をそれぞれ適用することにより得られる補正後の前記平面部の画像を保存できるように構成された記憶部と、
   　前記記憶部に保存されている補正後の前記平面部の画像と、前記画素生成部により生成された各サンプリング画素を含む補正前の前記平面部の画像と、に基づき、前記画素ずれ補正値算出部による前記画素ずれ補正値の算出の要否を判定する判定部と、
   　をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。
5. 　前記所定の走査パターンは、渦巻状の走査パターンである
   　ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。
6. 　前記テストチャートは、前記走査型内視鏡の先端部を内部空間に挿入可能な有底筒体として形成されているとともに、前記有底筒体の内部の底面部に前記平面部を具備して構成されている
   　ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。

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