JP5750666B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、被検体を観察し又は画像を取得する場合において、挿入部先端の観察対象からの距離である深度に係る情報を取得することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。
本発明は、挿入部内に所定の間隔を隔てて設けられ、光源から出射された互いに異なる波長の照明光を導光し、観察対象に対して各前記照明光の光軸に交差する方向の互いにずれた位置に夫々照射する2つの光ファイバと、各該光ファイバの先端を一体的に振動させて各前記照明光を予め設定された螺旋状の軌跡に従って2次元走査させる駆動部と、各前記照明光の前記観察対象からの戻り光を受光し、波長によって2つの戻り光に分配する波長分岐手段と、該波長分岐手段により分岐された各前記戻り光の強度を夫々検出する検出部と、該検出部によって検出された各前記戻り光の強度を、各前記照明光の走査位置に基づいて画像化することにより各前記照明光の走査領域に応じた2つの画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成された一の画像における任意の点を基点とし、前記一の画像における前記一の光ファイバの走査軌跡の中心と前記画像生成部により生成された他の画像における前記他の光ファイバの走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に前記基点を投影させた投影点を第1の検出ポイントとし、前記他の画像における第1の検出ポイントと対応する点を第2の検出ポイントとして設定する検出ポイント設定部と、前記一の画像の前記第1の検出ポイントにおける前記一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、前記他の画像の前記第2の検出ポイントにおける前記他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、前記挿入部の前記観察対象に対する深度を演算する深度演算部と、を備えた内視鏡装置を提供する。
このとき、検出ポイント設定部により、取得された2つの画像のうち、何れか一の画像において任意の点を挿入部と観察対象との距離である深度を把握するための基点として定め、一の画像において、2つの光ファイバの走査軌跡の中心を結ぶ直線上に基点を投影させた投影点が第1の検出ポイントとして設定される。続いて、他の画像における第1の検出ポイントと対応する点が第2の検出ポイントとして設定される。第2の検出ポイントは第1の検出ポイントと対応する点であるため、少なくとも2つの画像を立体視可能な一つの画像としたときに、第1の検出ポイントの位置と第2の検出ポイントの位置とが略一致する。
H’=d/(tanα+tanβ) ・・・ (1)
H =H’−h ・・・ (2)
ここで、H’は2つの光ファイバの振幅の支点から観察対象までの距離、hは2つの光ファイバの振幅の支点から挿入部先端面までの距離、dは一の光ファイバと他の光ファイバとの距離、αは一の画像の第1の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角、βは他の画像の第2の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角をそれぞれ示す。
本実施形態に係る内視鏡装置1は、平行法により立体視可能な視差画像を取得するものであり、図1に示すように、照明光L1,L2を射出する投光ファイバ2(光ファイバ)、受光ファイバ3及び投光ファイバ2の先端部を振動させるアクチュエータ(駆動部)4を有する挿入部5、投光ファイバ2に照明光L1,L2を供給する照明ユニット6、アクチュエータ4を駆動させる駆動ユニット7、受光ファイバ3によって受光された照明光L1,L2の戻り光を光電変換する検出ユニット(検出部)8、検出部からの信号に基づいて視差画像を生成する画像生成ユニット9、照明ユニット6及び駆動ユニット7の作動を制御するとともに画像生成ユニット9により生成された視差画像をモニタ14に出力したり、視差画像に基づいて挿入部5の観察面に対する距離(深度)を演算したりする制御ユニット10を備えている。
波長分波器81は、入力された戻り光のうち、第1の波長を有する戻り光と第2の波長を有する戻り光を抽出して別々の光検出器82a,83bに出力する。
光検出器82a,82bは、例えば、フォトダイオードや光電子増倍管である。各光検出器82a,83bは、検出した戻り光の光量に応じた大きさの光電流を各A/D変換部91a,92bに出力する。
また、制御ユニット10は、視差画像生成部92で生成された2つの2次元画像を、立体視観察に適した状態に画像再構築しモニタ14に表示させるとともに、後述する深度演算部19により演算された挿入部5と観察面Aとの距離である深度をモニタ14に表示させる。
ここで、dは光ファイバ21と光ファイバ22との距離をそれぞれ示す。
H =H’−h ・・・ (4)
H=d/(tanα+tanβ)−h ・・・ (5)
内視鏡装置1の挿入部5を被検体に挿入し、観察面Aに光源からの照明光L1,L2を照射し、照明光L1,L2の戻り光を検出することにより観察面Aの画像P1及び画像P2を取得する。このときの挿入部5の先端面と観察面Aとの距離である深度を把握するには、まず検出ポイント設定部17により、画像P1において、深度を演算するための基準となる基点Zを指定する(ステップS11)。
そして、次のステップS15において、深度演算部19により、上記した(4)式に基づいて挿入部5の観察面Aに対する深度を演算する。
また、基点Zの設定は、検出ポイント設定部17により自動的に行うこととしてもよいし、内視鏡装置1の操作者による入力操作に基づいて行うこととしてもよい。この場合には、例えば、検出ポイント設定部17が、画像P1において基点Zを操作者に指定させる基点指定部を備える構成とすることができ、基点指定部により指定された基点Zに対応して設定された検出ポイントX1に対応する画像P2における検出ポイントP2を、画P1と画像P2とのパターン認識により検出して設定することができる。
ルックアップテーブルの例を図6に示した。
2 投光ファイバ
3 受光ファイバ
4 アクチュエータ(駆動部)
5 挿入部
6 照明ユニット
7 駆動ユニット
8 検出ユニット(検出部)
9 画像生成ユニット(画像生成部)
10 制御ユニット
11 照明光学系
14 モニタ
17 検出ポイント設定部
19 深度演算部
21,22 光ファイバ
92 視差画像生成部
A 観察面
L1 第1の照明光
L2 第2の照明光
P1 画像
P2 画像
S1 螺旋状走査軌跡
S2 螺旋状走査軌跡
X1 検出ポイント
X2 検出ポイント
Z 基点
Claims (4)
- 挿入部内に所定の間隔を隔てて設けられ、光源から出射された互いに異なる波長の照明光を導光し、観察対象に対して各前記照明光の光軸に交差する方向の互いにずれた位置に夫々照射する2つの光ファイバと、
各該光ファイバの先端を一体的に振動させて各前記照明光を予め設定された螺旋状の軌跡に従って2次元走査させる駆動部と、
各前記照明光の前記観察対象からの戻り光を受光し、波長によって2つの戻り光に分配する波長分岐手段と、
該波長分岐手段により分岐された各前記戻り光の強度を夫々検出する検出部と、
該検出部によって検出された各前記戻り光の強度を、各前記照明光の走査位置に基づいて画像化することにより各前記照明光の走査領域に応じた2つの画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された一の画像における任意の点を基点とし、前記一の画像における前記一の光ファイバの走査軌跡の中心と前記画像生成部により生成された他の画像における前記他の光ファイバの走査軌跡の中心とを結ぶ直線上に前記基点を投影させた投影点を第1の検出ポイントとし、前記他の画像における第1の検出ポイントと対応する点を第2の検出ポイントとして設定する検出ポイント設定部と、
前記一の画像の前記第1の検出ポイントにおける前記一の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数と、前記他の画像の前記第2の検出ポイントにおける前記他の光ファイバの螺旋状走査軌跡の周回数とに基づいて、前記挿入部の前記観察対象に対する深度を演算する深度演算部と、
を備えた内視鏡装置。 - 前記深度演算部が、前記一の画像の第1の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角と、前記他の画像の第2の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角とを演算し、以下の(1)式及び(2)式に基づいて前記挿入部の前記観察対象に対する深度Hを演算する請求項1記載の内視鏡装置。
H’=d/(tanα+tanβ) ・・・ (1)
H =H’−h ・・・ (2)
ここで、H’は2つの光ファイバの振幅の支点から観察対象までの距離、hは2つの光ファイバの振幅の支点から挿入部先端面までの距離、dは一の光ファイバと他の光ファイバとの距離、αは一の画像の第1の検出ポイントにおける一の光ファイバの中心軸に対する振幅角、βは他の画像の第2の検出ポイントにおける他の光ファイバの中心軸に対する振幅角をそれぞれ示す。 - 前記検出ポイント設定部が、前記一の画像において前記基点を操作者に指定させる基点指定部を備え、
該基点指定部により指定された基点に対応して設定された第1の検出ポイントに対応する前記他の画像における第2の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定する請求項1又は請求項2に記載の内視鏡装置。 - 前記検出ポイント設定部が、前記一の画像における任意点を前記基点として設定し、設定された基点に対応して設定された第1の検出ポイントに対応する前記他の画像における第2の検出ポイントを、前記一の画像と前記他の画像とのパターン認識により検出して設定する請求項1又は請求項2に記載の内視鏡装置。
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