JP2023166896A - 内視鏡用プロセッサおよび内視鏡用プロセッサの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡の先端が生体組織に近接または接触している場合であっても、自動調光機能が適切に動作する内視鏡用プロセッサを提供すること。【解決手段】内視鏡用プロセッサは、撮像素子４６から撮像信号を取得する撮像信号取得部と、前記撮像信号に基づいて観察視野を照明する光源２８を制御する調光部３０とを備え、前記調光部３０は、前記撮像信号に基づいて、第１色の輝度に関する第１指標および第２色の輝度に関する第２指標を取得する輝度指標取得部３３と、前記第１指標および前記第２指標に基づいて測光信号を生成する生成部３４と、前記測光信号に基づいて、前記光源２８に対して調光信号を出力する調光出力部３１とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、内視鏡用プロセッサおよび内視鏡用プロセッサの制御方法に関する。

内視鏡画像の明るさに基づいて照明光の明るさを自動的に調整する、自動調光機能を備える内視鏡用プロセッサが使用されている。内視鏡画像にハレーションが発生した場合に、調光モードを自動的に調整して、ハレーションを低減する内視鏡用プロセッサが提案されている（特許文献１）。

国際公開第２０１７／１２６５３１号

自動調光機能により、医師が内視鏡を操作して視野を変更した場合であっても、内視鏡画像は診断に適した明るさに維持される。

しかしながら、内視鏡の先端が粘膜等の生体組織に近接または接触している場合、内視鏡の視野に十分な照明光が当たらない。したがって、内視鏡画像は暗くなる。このような状況では、照明光を明るくした場合でも、内視鏡画像を所定の明るさにすることはできない。したがって、自動調光機能が正常に動作しない。

一つの側面では、内視鏡の先端が生体組織に近接または接触している場合であっても、自動調光機能が適切に動作する内視鏡用プロセッサの提供を目的とする。

内視鏡用プロセッサは、撮像素子から撮像信号を取得する撮像信号取得部と、前記撮像信号に基づいて観察視野を照明する光源を制御する調光部とを備え、前記調光部は、前記撮像信号に基づいて、第１色の輝度に関する第１指標および第２色の輝度に関する第２指標を取得する輝度指標取得部と、前記第１指標および前記第２指標に基づいて測光信号を生成する生成部と、前記測光信号に基づいて、前記光源に対して調光信号を出力する調光出力部とを有する。

一つの側面では、内視鏡の先端が生体組織に近接または接触している場合であっても、自動調光機能が適切に動作する内視鏡用プロセッサを提供できる。

内視鏡システムの構成を説明する説明図である。 先端部の端面の外観図である。 調光部の構成および機能を説明する説明図である。 先端部と生体組織との距離が撮像信号に及ぼす影響を説明する図である。 先端部と生体組織との距離が撮像信号に及ぼす影響を説明するグラフである。 係数Ｋを説明するグラフである。 調光部の動作の流れを説明するフローチャートである。 実施の形態２の接触判定方法を説明する説明図である。 実施の形態２のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。 接触判定のサブルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施の形態３のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施の形態４のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。

［実施の形態１］
図１は、内視鏡システム１０の構成を説明する説明図である。内視鏡システム１０は、内視鏡用プロセッサ２０、内視鏡４０、表示装置１６および入力装置１７を備える。内視鏡用プロセッサ２０は、制御部２１、主記憶装置２２、補助記憶装置２３、通信部２４、表示装置Ｉ／Ｆ（Interface）２６、入力装置Ｉ／Ｆ２７、光源２８、調光部３０、内視鏡用コネクタ２９およびバスを備える。

内視鏡４０は、挿入部４４、操作部４３、ユニバーサルコード４９およびスコープコネクタ４８を備える。挿入部４４は長尺であり、一端が折止部を介して操作部４３に接続されている。挿入部４４は、操作部４３側から順に軟性部４４１、湾曲部４４２および先端部４４３を有する。湾曲部４４２は、操作部４３に設けられた湾曲ノブの操作に応じて湾曲する。

ユニバーサルコード４９は長尺であり、第一端が操作部４３に、第二端がスコープコネクタ４８にそれぞれ接続されている。ユニバーサルコード４９は、軟性である。スコープコネクタ４８は略直方体形状である。スコープコネクタ４８は、信号伝達用コネクタと、照明光コネクタとを含む。内視鏡４０には、図示を省略する送気送水ポンプが接続される。

制御部２１は、本実施の形態のプログラムを実行する演算制御装置である。制御部２１には、一または複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）またはマルチコアＣＰＵ等が使用される。制御部２１は、バスを介して内視鏡用プロセッサ２０を構成するハードウェア各部と接続されている。

表示装置１６は、たとえば液晶表示装置、または、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置である。入力装置１７は、たとえばキーボード、タッチパネルまたはフットスイッチ等である。

主記憶装置２２は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、またはフラッシュメモリ等の記憶装置である。主記憶装置２２には、制御部２１が行なう処理の途中で必要な情報および制御部２１で実行中のプログラムが一時的に保存される。

補助記憶装置２３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリまたはハードディスク等の記憶装置である。補助記憶装置２３には、制御部２１に実行させるプログラム、およびプログラムの実行に必要な各種データが保存される。

通信部２４は、内視鏡用プロセッサ２０とネットワークとの間のデータ通信を行なうインターフェイスである。表示装置Ｉ／Ｆ２６は、内視鏡用プロセッサ２０と表示装置１６とを接続するインターフェイスである。入力装置Ｉ／Ｆ２７は、内視鏡用プロセッサ２０と入力装置１７とを接続するインターフェイスである。

光源２８は、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の高輝度光源である。光源２８は、たとえばキセノンランプ等の広帯域光を発する光源と、光フィルタとの組み合わせであってもよい。光源２８は、先端部４４３に内蔵された照明用ＬＥＤであってもよい。

光源２８は、図示を省略するドライバを介してバスに接続されている。光源２８の点灯、消灯、明るさの変更および色の変更は、制御部２１により制御される。光源２８から照射した照明光は、内視鏡用コネクタ２９およびスコープコネクタ４８を介して内視鏡４０に供給される。照明光は、内視鏡４０内部の照明用光ファイバーにより、先端部４４３に設けられた照明窓５２（図２参照）に導光される。

図２は、先端部４４３の端面の外観図である。先端部４４３の先端に、観察窓５１、２個の照明窓５２、送気ノズル５３、送水ノズル５４およびチャンネル出口５５等が配置されている。

なお、図２は先端部４４３の端面の外観の一例であり、各部材の配置は図２に限定されない。たとえば、送気ノズル５３および送水ノズル５４の配置は、逆であっても良い。照明窓５２は、１個または３個以上でも良い。内視鏡４０は、視野方向を挿入部４４の側方に向けた側視型、または斜視型等であってもよい。

図３は、調光部３０の構成および機能を説明する説明図である。調光部３０は、調光出力部３１および測光部３２を備える。測光部３２は、輝度指標取得部３３および生成部３４を備える。

照明窓５２から照射された照明光により、観察視野が照明される。たとえば観察視野内の生体組織で反射した反射光が、観察窓５１および図示を省略する観察光学系を介して、撮像素子４６に結像する。撮像素子４６により生成された撮像信号が、スコープコネクタ４８を介して内視鏡用プロセッサ２０に伝送される。スコープコネクタ４８が接続された内視鏡用コネクタ２９は、撮像素子４６から撮像信号を取得する撮像信号取得部の機能を果たす。

以下の説明では、Ｒ（Red：赤）、Ｇ（Green：緑）、Ｂ（Blue：青）の三色のカラー信号を出力する、いわゆる原色系の撮像素子４６を使用する内視鏡システム１０を例にして説明する。青色は、第１色の例示である。緑色は、第１色よりも波長が長い第２色の例示である。なお、原色系の代わりに補色系の撮像素子４６が使用されてもよい。

制御部２１は、撮像信号に基づいて画像処理を行ない、内視鏡検査に適した画質の内視鏡画像６１（図８参照）を表示装置１６に出力する。輝度指標取得部３３は、撮像信号に基づいて輝度指標を取得する。輝度指標は、撮像素子４６により撮影された画像の輝度に関する指標である。従来の調光部３０においては、画像のＢ成分の輝度に関する指標が使用される場合が多い。輝度指標の詳細については後述する。

生成部３４は、輝度指標に基づいて測光信号を生成し、調光出力部３１に出力する。調光出力部３１は、測光信号と、内視鏡４０の機種と、ユーザが設定した動作モードとに基づいて調光信号を生成し、光源２８に出力する。動作モードは、たとえば通常光観察モードと、特殊光観察モードである。光源２８は、調光信号に基づく明るさおよび色の照明光を放射する。

以上のループにより、照明光の明るさ等をリアルタイムで自動的に調整する自動調光が行なわれる。調光部３０は、たとえばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のカスタムＩＣ（Integrated Circuit)、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のＰＬＤ（Programmable Logic Device）である。調光部３０は、本実施の形態の自動調光用に設計された専用ＩＣチップであってもよい。

調光部３０を構成する調光出力部３１、測光部３２、輝度指標取得部３３および生成部３４は、それぞれＩＣ内部に構成された論理回路である。ハードウェアにより高速に調光を行なうことにより、観察視野の変化に調光機能が速やかに追随する内視鏡システム１０を提供できる。

調光部３０は、光源制御用のドライバＩＣと一体に構成されていてもよい。調光部３０は、制御部２１と一体のＩＣチップに構成されていてもよい。制御部２１およびバスの速度が十分に高速である場合には、調光部３０の処理は制御部２１によりソフトウェア的に実現されてもよい。

図４は、先端部４４３と生体組織との距離が撮像信号に及ぼす影響を説明する図である。図４は、先端部４４３と生体組織との距離の影響を模式的に示す。ハッチングした部分は、生体組織を示す。

「強い接触」は、先端部４４３が生体組織に押し付けられた状態である。照明窓５２から放射された照明光は、生体組織の内部を伝搬して、観察窓５１に到達する。「軽い接触」は、先端部４４３と生体組織とが軽く接触し、表面張力により両者の間に粘液または水等の液体の層が発生している状態である。照明窓５２から放射された照明光は、液体層の内部および生体組織の表層部を伝搬して、観察窓５１に到達する。

「軽い接触」および「強い接触」の状態では、照明光のエネルギーの大部分は生体組織に吸収されるため、観察窓５１に到達する光は僅かである。照明光が明るい状態に設定された場合であっても、撮像素子４６により撮影された画像は、暗いままである。

「近接」は、先端部４４３が観察光学系の合焦範囲よりも生体組織に近づいた状態である。「近接」の状態では、内視鏡画像６１はいわゆる「ピンボケ」の状態になる。「中距離」は、内視鏡４０により生体組織の状態を詳細に観察できる状態である。「遠距離」は、内視鏡４０により生体組織の広い範囲を観察できる状態である。医師は、通常は「遠距離」または「中距離」の状態になるように内視鏡４０を操作して、内視鏡検査を行なう。

「近接」「中距離」および「遠距離」の状態では、照明窓５２から放射された照明光は、生体組織の表面で反射して、観察窓５１に到達する。照明光の明るさの変化が、撮像素子４６により撮影された画像の明るさに直接的に反映される。

図５は、先端部４４３と生体組織との距離が撮像信号に及ぼす影響を説明するグラフである。図５の横軸は、図４を使用して説明したそれぞれの状態である。縦軸は、撮像素子４６により撮影された画像を構成するＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色の成分比である。一点鎖線はＲ成分、破線はＧ成分、実線はＢ成分の比率をそれぞれ示す。

「近接」、「中距離」および「遠距離」では、成分比はほぼ一定であり、多い方からＢ成分、Ｇ成分、Ｒ成分の順である。Ｒ成分の比率は、「軽い接触」および「強い接触」でも殆ど変化しない。「軽い接触」では、Ｇ成分がＢ成分よりも多くなっている。「強い接触」では、Ｇ成分の比率がさらに上昇している。

本実施の形態の内視鏡システム１０が行なう自動調光の概要を説明する。Ｇ成分よりもＢ成分が大きい場合、生成部３４はＢ成分に関する輝度指標に基づいて測光信号を生成する。測光信号が、所定の基準よりも明るい画像が撮影されたことを示している場合、調光出力部３１は光源２８の出力を低下させる調光信号を出力する。測光信号が、所定の基準よりも暗い画像が撮影されたことを示している場合、調光出力部３１は光源２８の出力を上昇させる調光信号を出力する。

先端部４４３は生体組織に接触しておらず、自動調光による照明光の明るさの変化が、撮像素子４６により撮影された画像の明るさに直接的に反映される。したがって、観察視野の状態が変化した場合であっても、照明光の明るさが速やかに調整され、医師は内視鏡検査をスムーズに続けられる。

Ｇ成分がＢ成分よりも大きい場合、先端部４４３が生体組織に接触している。そのため、自動調光による照明光の明るさの変化が、撮像素子４６により撮影された画像の明るさに十分に反映されない。このような状態で、Ｂ成分の輝度に基づいて自動調光が行なわれた場合、自動調光機能は適切な動作を行なわず、光源２８は最大出力で動作し続ける状態になる。

光源２８が最大出力での動作を長時間継続した場合、光源２８の寿命が縮まってしまう。光源２８の発熱により、内視鏡用プロセッサ２０の内部が熱くなるため、制御部２１および調光部３０等の電子部品の誤動作および故障を引き起こしやすい。光源２８の消費電力が不必要に増大する問題もある。照明窓５２から放射される光が不必要に強いため、生体組織に悪影響を与えるおそれもある。

以上に列挙したような問題の発生を防止するため、本実施の形態の生成部３４は、Ｇ成分がＢ成分よりも大きい場合、輝度指標に対して大きな測光信号、すなわち撮像素子４６により撮影された画像が、実際よりも明るい場合であるときと同様の測光信号を出力する。調光出力部３１は、測光信号に基づいて動作する。そのため、光源２８の出力が不必要に上昇せず、上述の種々の問題の発生を防止できる。

輝度指標の具体例を説明する。輝度指標は、たとえば撮像素子４６が撮影した画像全面におけるＧ、Ｂそれぞれの平均輝度である。輝度指標は、撮像素子４６が撮影した画像のうちの所定の領域におけるＧ、Ｂそれぞれの平均輝度であってもよい。以下の説明では、輝度指標の算出に使用する所定の領域を、測光領域と記載する場合がある。

測光領域は、たとえば画像の中央部である。測光領域は、画像の中心と縁との中間付近の領域であってもよい。制御部２１は、医師による測光領域の指定を受け付けて、調光部３０に指示してもよい。制御部２１は、たとえばＡＩ（Artificial Intelligence）により検出された病変部を測光領域に設定して、調光部３０に指示してもよい。

平均輝度の代わりに、たとえば輝度のメジアン値または中央値等の統計値が、輝度指標に使用されてもよい。制御部２１は、輝度指標の算出方法の指定を受け付けて調光部３０に指示してもよい。

輝度指標に基づいて測光信号を生成する生成部３４の動作の具体例を説明する。生成部３４は、たとえば（１）式に基づいて算出した測光信号を出力する。
Ｍ＝ＰＢ＋Ｋ×ＰＧ ‥‥‥ （１）
Ｍは、測光信号である。
ＰＢは、Ｂに関する輝度指標である。
ＰＧは、Ｇに関する輝度指標である。
Ｋは、係数である。

（１）式におけるＰＢは、第１色の輝度に関する第１指標の例示であり、ＰＧは第２色の輝度に関する第２指標の例示である。

図６は、係数Ｋを説明するグラフである。図６の横軸は、Ｂに関する輝度指標ＰＢを、Ｇに関する輝度指標ＰＧで除した値を示す。図６の縦軸は係数Ｋを示す。ＰＢ／ＰＧが閾値Ａ１未満である場合、係数Ｋは１である。ＰＢ／ＰＧが閾値Ａ２以上である場合、係数Ｋは０である。ＰＢ／ＰＧがＡ１以上Ａ２未満の範囲で、係数Ｋは１から０までなだらかに変化する。

たとえば、閾値Ａ１は１．０であり、閾値Ａ２は１．３である。ＰＢ／ＰＧが閾値Ａ１未満である領域は、図５においてＢ成分がＧ成分よりも小さい範囲であり、先端部４４３と生体組織とが接触している領域である。ＰＢ／ＰＧが閾値Ａ２以上である領域は、図５においてＢ成分がＧ成分の１．３倍以上の領域であり、先端部４４３と生体組織とが接触していない領域である。

したがって、（１）式に基づいて算出される測光信号は、先端部４４３と生体組織とが接触している場合には（ＰＢ＋ＰＧ）であり、先端部４４３と生体組織とが接触していない場合にはＰＢである。先端部４４３の一部分が生体組織と接触している等、接触と非接触との中間の状態では、接触時と非接触時の中間の測光信号が算出される。

以上により、先端部４４３と生体組織とが接触している場合の光源２８の出力を低減する内視鏡システム１０を提供できる。図６に示すように係数Ｋが０と１との間でなだらかに変化するため、先端部４４３の一部分が生体組織に接触している場合、および接触範囲が変動している場合等に、光源２８の出力の急激な変動を回避できる。したがって、内視鏡画像の明るさの急激な変動を防止する内視鏡システム１０を提供できる。

生成部３４は、たとえば（２）式に基づいて算出した測光信号を出力してもよい。
Ｍ＝ＰＢ＋Ｋ×（ＰＧ＋ＰＲ） ‥‥‥ （２）
ＰＲは、Ｒに関する輝度指標である。
（２）式を用いる場合、（１）式を用いる場合に比べて先端部４４３と生体組織とが接触している場合に生成部３４から出力される測光信号が大きくなる。したがって、先端部４４３と生体組織とが接触している場合の光源２８の出力をさらに低減する内視鏡システム１０を提供できる。

生成部３４は、たとえば（３）式に基づいて算出した測光信号を出力してもよい。
Ｍ＝（１－Ｋ）ＰＢ＋Ｋ×ＰＧ ‥‥‥ （３）
（３）式によると、（１－Ｋ）は測光信号Ｍに対するＢ成分の寄与率を、Ｋは測光信号Ｍに対するＧ成分の寄与率をそれぞれ示し、両者の使用率の合計は１００パーセントである。

生成部３４は、たとえば（４）式に基づいて算出した測光信号を出力してもよい。

（４）式によると、ＰＢがＰＧよりも大きい場合の測光信号Ｍは、Ｂ成分に関する輝度指標であり、ＰＢがＰＧ以下である場合の測光信号ＭはＧ成分に関する輝度指標である。（４）式は、図５を使用して説明したグラフにおいて、Ｂに関する輝度指標ＰＢがＧに関する輝度指標ＰＧよりも大きい場合には輝度指標ＰＢを測光指標Ｍに使用し、輝度使用ＰＢが輝度指標ＰＧ以下である場合には、輝度指標ＰＧを測光指標Ｍに使用することを意味する。

すなわち（４）式は、ＰＢがＰＧ以下である場合に、先端部４４３と生体組織とが接触していると判定し、ＰＧを測光信号Ｍに用いる動作を意味する。

生成部３４は、たとえば（５）式に基づいて算出した測光信号を出力してもよい。

（５）式は、ＰＢがＰＧ以下である場合に、先端部４４３と生体組織とが接触していると判定し、（ＰＧ＋ＰＲ）を測光信号Ｍに用いる動作を意味する。

（１）式から（５）式で例示した測光信号の算出式はいずれも例示であり、これらに限定されるものではない。たとえば、生成部３４は、（１）式から（５）式の左辺に、任意の定数を積算した値を測光信号に使用してもよい。生成部３４は、たとえば内視鏡４０の機種、または、使用中の動作モード等の条件に応じて、使用する算出式を切り替えてもよい。

（１）式から（５）式で例示した測光信号の算出式によると、ＰＢがＰＧ以下である場合には、ＰＢがＰＧを超える場合に比べて、ＰＧの寄与度が高い測光信号が算出される。

図７は、調光部３０の動作の流れを説明するフローチャートである。図７を使用して説明する処理と並行して、制御部２１は撮像素子４６から取得した撮像信号に基づいて画像処理を行なって生成した内視鏡画像を、表示装置１６に表示する。たとえば、医師が通常光観察から特殊光観察へ動作モードを変更する操作を行なった場合、制御部２１は動作モードの変更を調光部３０に通知する。内視鏡画像の生成等の、制御部２１が行なう処理は、公知であるため説明を省略する。

調光部３０は、撮像素子４６から撮像信号を取得する（ステップＳ５０１）。輝度指標取得部３３は、撮像信号に基づいてＢに関する輝度指標ＰＢを算出する（ステップＳ５０２）。輝度指標取得部３３は、撮像信号に基づいてＧに関する輝度指標ＰＧを算出する（ステップＳ５０３）。生成部３４は、たとえば（１）式から（４）式に例示した算出式に基づいて測光信号Ｍを算出する（ステップＳ５０４）。

調光出力部３１は、測光信号と、制御部２１から指示された動作モードとに基づいて調光信号を出力する（ステップＳ５０５）。たとえば、動作モードが通常光観察モードである場合、調光出力部３１は測光信号に応じた輝度の白色光を放射させる調光信号を光源２８に出力する。同様に、動作モードが特殊光観察モードである場合、調光出力部３１は測光信号に応じた輝度の狭帯域光を放射させる調光信号を光源２８に出力する。

調光部３０は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ５０６）。たとえば、医師が照明光の停止操作を行なった場合、調光部３０は処理を終了すると判定する。処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ５０６でＮＯ）、調光部３０はステップＳ５０１に戻る。処理を終了すると判定した場合（ステップＳ５０６でＹＥＳ）、調光部３０は処理を終了する。

本実施の形態によると、内視鏡４０の先端が生体組織に近接または接触している場合であっても、自動調光機能が適切に動作して、光源２８の出力が大きくなり過ぎることを防止する内視鏡システム１０を提供できる。

図３を使用して説明した調光部３０における調光出力部３１および光源２８の動作は、従来から使用されている自動調光機能と同様である。したがって、従来の調光部３０に対して比較的わずかな設計変更で、自動調光機能の動作を改善した内視鏡用プロセッサ２０を実現できる。

［実施の形態２］
本実施の形態は、撮像素子４６の端部の画像に基づいて先端部４４３と生体組織との接触の有無を判定する内視鏡システム１０に関する。実施の形態１と共通する部分については、説明を省略する。

図８は、実施の形態２の接触判定方法を説明する説明図である。図８Ａは、先端部４４３が生体組織に接触していない場合の内視鏡画像６１を模式的に示す。四隅の黒い部分は、撮像光学系の鏡枠により、いわゆる画像ケラレが生じている部分を示す。

図８Ｂは、先端部４４３と生体組織とが接触している場合の内視鏡画像６１を模式的に示す。粘液による光の屈折等による迷光が生じて、内視鏡画像６１の右上および右下の隅部が明るくなっている。

画像ケラレの生じ方は、撮像素子４６と鏡枠との組付状態のばらつきの影響を受けやすい。制御部２１は、画像ケラレが生じる可能性のある領域に対して電子的なマスク処理を施した内視鏡画像６１を表示装置１６に表示する。マスク処理により、内視鏡画像６１の四隅の態様の個体差が防止されている。

図８Ｂに示すように隅部が明るい状態の内視鏡画像６１が撮影された場合であっても、制御部２１は、四隅を黒色にした状態の内視鏡画像６１を表示装置１６に表示する。したがって、四隅の明るさの変化に医師等のユーザが気付くことはない。

本実施の形態の内視鏡システム１０は、通常はマスク処理されている四隅のデータを用いて、先端部４４３と生体組織との接触の有無を判定する。

図９は、実施の形態２のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。制御部２１は、撮像素子４６から撮像信号を取得する（ステップＳ６０１）。制御部２１は、撮像信号に対して公知の信号処理を行ない、内視鏡画像６１を生成する（ステップＳ６０２）。制御部２１は、四隅にマスク処理を行なった内視鏡画像６１を、表示装置１６に表示する（ステップＳ６０３）。

制御部２１は、接触判定のサブルーチンを起動する（ステップＳ６０４）。接触判定のサブルーチンは、先端部４４３と生体組織とが接触しているか否かを判定するサブルーチンである。接触判定のサブルーチンの処理の流れは後述する。

制御部２１は、接触判定のサブルーチンにより接触していると判定されたか否かを判定する（ステップＳ６０５）。接触していないと判定した場合（ステップＳ６０５でＮＯ）、制御部２１は調光部３０に調光を指示する（ステップＳ６０６）。調光部３０は、たとえば従来から行なわれているように撮像信号のＢ成分の輝度に基づいて光源２８の明るさを調整する調光を行なう。調光部３０は、実施の形態１と同様の動作を行なってもよい。

接触していると判定した場合（ステップＳ６０５でＹＥＳ）、または、ステップＳ６０６の終了後、制御部２１は処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６０７）。たとえば、医師が照明光の停止操作を行なった場合、制御部２１は処理を終了すると判定する。処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ６０７でＮＯ）、制御部２１はステップＳ６０１に戻る。処理を終了すると判定した場合（ステップＳ６０７でＹＥＳ）、制御部２１は処理を終了する。

図１０は、接触判定のサブルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。接触判定のサブルーチンは、先端部４４３と生体組織とが接触しているか否かを判定するサブルーチンである。接触判定のサブルーチンにより、制御部２１は本実施の形態の接触判定部の機能を実現する。

制御部２１は、マスク処理を行なう前の内視鏡画像６１に基づいて、四隅それぞれの領域の輝度を算出する（ステップＳ６１１）。たとえば、制御部２１は、内視鏡４０を製造する際のばらつきに関わらず必ずケラレが発生する領域の画素の輝度の平均値を算出する。制御部２１は、内視鏡検査を行なう前に実施されたホワイトバランス調整時の内視鏡画像６１においてケラレが発生している領域の輝度を算出してもよい。輝度は、たとえばＲ、Ｇ、Ｂいずれか一色または二色の輝度であってもよい。平均値の代わりに、メジアン値または中央値等の任意の統計値が使用されてもよい。

制御部２１は、四隅それぞれの輝度が所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ６１２）。いずれの隅部の輝度も所定の閾値を超えていると判定した場合（ステップＳ６１２でＹＥＳ）、制御部２１は、接触状態の判定結果は「接触」であると判定する（ステップＳ６１３）。所定の閾値を超えていない隅部があると判定した場合（ステップＳ６１２でＮＯ）、制御部２１は、接触状態の判定結果は「非接触」であると判定する（ステップＳ６１４）。ステップＳ６１３またはステップＳ６１４の終了後、制御部２１は処理を終了する。

なお、ステップＳ６１２において制御部２１は、３個以下の隅部の輝度が所定の閾値を超えるか否かを判定してもよい。先端部４４３の極一部分だけが生体組織に接触している場合であっても、検出する内視鏡システム１０を実現できる。

本実施の形態によると、先端部４４３と生体組織とが接触している場合には調光を行なわないため、接触により内視鏡画像が暗くなっている状態での光源２８の出力上昇を防止する内視鏡システム１０を提供できる。

なお、調光部３０が接触判定のサブルーチンで説明した接触判定を行ない、調光動作の実行可否を判定してもよい。

［実施の形態３］
本実施の形態は、通常モードと、暗い場所の撮影に適した暗所モードとを切替可能な内視鏡システム１０に関する。実施の形態２と共通する部分については、説明を省略する。

図１１は、実施の形態３のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。ステップＳ６０５までの処理は、図９を使用して説明した実施の形態２のプログラムの処理の流れと同一であるため、説明を省略する。

接触していると判定した場合（ステップＳ６０５でＹＥＳ）、制御部２１は内視鏡システム１０を暗所モードに設定する（ステップＳ６２１）。暗所モードは、暗い場所での観察に適した動作モードである。接触していないと判定した場合（ステップＳ６０５でＮＯ）、制御部２１は内視鏡システム１０を通常モードに設定する（ステップＳ６２２）。通常モードは、通常の内視鏡検査に適した動作モードである。

暗所モードと通常モードの相違について説明する。暗所モードは、たとえば撮像素子４６のアナログゲインを通常モードに比べて高くしたモード、または、電子シャッターの速度を通常モードに比べて遅くしたモードである。暗所モードは、アナログゲインと電子シャッター速度の両方が通常モードから変更されたモードであってもよい。ステップＳ６２１およびステップＳ６２２により、制御部２１は撮像素子４６の設定を制御する素子制御部の機能を実現する。

具体例を挙げて説明する。通常モードでのアナログゲインは１倍であり、暗所モードでのアナログゲインは通常モードに比べて大きい４倍である。通常モードでの電子シャッターの速度は、１／２４０秒であり、暗所モードでの電子シャッターの速度は通常モードに比べて遅い１／６０秒である。

ステップＳ６２１またはステップＳ６２２の終了後、制御部２１は調光部３０に調光を指示する（ステップＳ６２３）。調光部３０は、たとえば従来から行なわれているように撮像信号のＢ成分の輝度に基づいて光源２８の明るさを調整する調光を行なう。なお、暗所モードに設定されている場合、調光部３０は通常モードに比べて照明光を暗くするような調光信号を出力する。

制御部２１は処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６２４）。たとえば、医師が照明光の停止操作を行なった場合、制御部２１は処理を終了すると判定する。処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ６２４でＮＯ）、制御部２１はステップＳ６０１に戻る。処理を終了すると判定した場合（ステップＳ６２４でＹＥＳ）、制御部２１は処理を終了する。

なお、フローチャートの記載を省略するが、通常モードと暗所モードとの間の切替が行なわれた場合、アナログゲインまたは電子シャッターは３秒程度の時間をかけて徐々に切り替えられることが望ましい。内視鏡画像６１が急激に変化することによるユーザの違和感を防止した内視鏡システム１０を提供できる。

本実施の形態によると、先端部４４３と生体組織とが接触している場合に、内視鏡システム１０は暗所モードに設定される。暗所モードでは、調光部３０は通常モードに比べて照明光を暗くするような調光信号を出力するため、接触により内視鏡画像６１が暗くなっている状態での光源２８の出力上昇を防止する内視鏡システム１０を提供できる。

［変形例３－１］
制御部２１は、図１０を使用して説明した接触判定のサブルーチンを起動する代わりに、実施の形態１の（５）式で説明したように、ＰＢがＰＧ以下である場合に、先端部４４３と生体組織とが接触していると判定してもよい。

［変形例３－２］
制御部２１は、実施の形態１で説明したＰＢ／ＰＧが１を下回った場合に、内視鏡システム１０を徐々に暗所モードに切り替え、ＰＢ／ＰＧが２を上回った場合に内視鏡システム１０を徐々に通常モードに切り替えてもよい。先端部４４３と生体組織領域とが、接触するかしないか微妙な状態が継続している場合に、暗所モードと通常モードとの切り替えが頻繁に行なわれることを防止した内視鏡システム１０を提供できる。

［実施の形態４］
本実施の形態は、先端部４４３と生体組織とが接触している場合に、照明光の成分を変更する内視鏡システム１０に関する。実施の形態３と共通する部分については、説明を省略する。

図１２は、実施の形態４のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。ステップＳ６０５までの処理は、図９を使用して説明した実施の形態２のプログラムの処理の流れと同一であるため、説明を省略する。

接触していると判定した場合（ステップＳ６０５でＹＥＳ）、制御部２１は調光部３０に接触モードでの調光を指示する（ステップＳ６３１）。接触していないと判定した場合（ステップＳ６０５でＮＯ）、制御部２１は通常モードでの調光を制御部２１に指示する（ステップＳ６３２）。

ステップＳ６３１またはステップＳ６３２の終了後、制御部２１は処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６２４）。終了しないと判定した場合（ステップＳ６２４でＮＯ）、制御部２１はステップＳ６０１に戻る。終了すると判定した場合（ステップＳ６２４でＹＥＳ）、制御部２１は処理を終了する。

接触モードでの調光と通常モードでの調光との相違について説明する。接触モードは、通常モードに比べて短波長の光の成分が少ない照明光を光源２８に出力させるモードである。特殊光観察を行なう場合を例にして説明する。通常モード時の光源２８は、紫色の光と、緑色の光とを、エネルギー比で４：１の割合で混合した光を放射する。接触モード時の光源２８は、紫色の光と、緑色の光とを、エネルギー比で２：１の割合で混合した光を放射する。

紫色の光と、緑色の光とを、エネルギー比で４：１の割合で混合した照明光は、第１成分比の照明光の例示である。紫色の光と、緑色の光とを、エネルギー比で２：１の割合で混合した照明光は、短波長成分である紫色の光割合を第１成分比に比べて低くした、第２成分比の照明光の例示である。

生体組織に吸収されやすい紫色の光の比率を低くすることで、先端部４４３と生体組織が接触している場合であっても撮像素子４６に入射する光量の減少幅を抑えることができる。したがって、先端部４４３と生体組織が接触している場合であっても、光源２８の出力上昇を防止する内視鏡システム１０を提供できる。

［変形例４－１］
制御部２１は、実施の形態１で説明したＰＢ／ＰＧが１を下回った場合に、内視鏡システム１０を徐々に接触モードに切り替え、ＰＢ／ＰＧが２を上回った場合に内視鏡システム１０を徐々に通常モードに切り替えてもよい。

各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 内視鏡システム
１６ 表示装置
１７ 入力装置
２０ 内視鏡用プロセッサ
２１ 制御部
２２ 主記憶装置
２３ 補助記憶装置
２４ 通信部
２６ 表示装置Ｉ／Ｆ
２７ 入力装置Ｉ／Ｆ
２８ 光源
２９ 内視鏡用コネクタ
３０ 調光部
３１ 調光出力部
３２ 測光部
３３ 輝度指標取得部
３４ 生成部
４０ 内視鏡
４３ 操作部
４４ 挿入部
４４１ 軟性部
４４２ 湾曲部
４４３ 先端部
４６ 撮像素子
４８ スコープコネクタ
４９ ユニバーサルコード
５１ 観察窓
５２ 照明窓
５３ 送気ノズル
５４ 送水ノズル
５５ チャンネル出口
６１ 内視鏡画像

Claims (14)

1. 撮像素子から撮像信号を取得する撮像信号取得部と、
   前記撮像信号に基づいて観察視野を照明する光源を制御する調光部とを備え、
   前記調光部は、
   前記撮像信号に基づいて、第１色の輝度に関する第１指標および第２色の輝度に関する第２指標を取得する輝度指標取得部と、
   前記第１指標および前記第２指標に基づいて測光信号を生成する生成部と、
   前記測光信号に基づいて、前記光源に対して調光信号を出力する調光出力部とを有する
   内視鏡用プロセッサ。
2. 前記生成部は、
   前記第１指標が前記第２指標に比べて小さい場合には、前記第１指標が前記第２指標に比べて大きい場合に比べて、前記第２指標の寄与度が高い前記測光信号を生成する
   請求項１に記載の内視鏡用プロセッサ。
3. 前記生成部は、
   前記第１指標が前記第２指標に比べて大きい場合、前記第１指標を前記測光信号に使用し、
   前記第１指標が前記第２指標に比べて小さい場合、前記第１指標よりも大きい前記測光信号を生成する
   請求項１に記載の内視鏡用プロセッサ。
4. 前記第１指標が前記第２指標に比べて小さい場合、内視鏡の先端が生体組織に接触していると判定する接触判定部を備える
   請求項１に記載の内視鏡用プロセッサ。
5. 前記撮像素子の設定を制御する素子制御部を備え、
   前記接触判定部が接触していないと判定した場合、前記素子制御部は、前記撮像素子を通常の撮影に使用する通常モードに設定し、
   前記接触判定部が接触していると判定した場合、前記素子制御部は、前記撮像素子を通常モードよりも暗い場所の撮影に適した暗所モードに設定する
   請求項４に記載の内視鏡用プロセッサ。
6. 前記撮像信号に基づいて、前記撮像素子の隅部の輝度が所定の輝度よりも明るい場合、内視鏡の先端が生体組織に接触していると判定する接触判定部を備える
   請求項１に記載の内視鏡用プロセッサ。
7. 前記撮像素子の設定を制御する素子制御部を備え、
   前記接触判定部が接触していないと判定した場合、前記素子制御部は、前記撮像素子を通常の撮影に使用する通常モードに設定し、
   前記接触判定部が接触していると判定した場合、前記素子制御部は、前記撮像素子を通常モードよりも暗い場所の撮影に適した暗所モードに設定する
   請求項６に記載の内視鏡用プロセッサ。
8. 前記暗所モードはアナログゲインが、前記通常モードに比べて高いモードである
   請求項７に記載の内視鏡用プロセッサ。
9. 前記暗所モードは、電子シャッターのシャッター速度が前記通常モードに比べて遅いモードである
   請求項７に記載の内視鏡用プロセッサ。
10. 前記接触判定部が接触していないと判定した場合、前記生成部は、前記第１指標を前記測光信号に使用し、
    前記接触判定部が接触していると判定した場合、前記生成部は、前記第１指標よりも大きい前記測光信号を生成する
    請求項４に記載の内視鏡用プロセッサ。
11. 前記接触判定部が接触していないと判定した場合、前記調光部は所定の第１成分比の照明光を照射させる調光信号を出力し、
    前記接触判定部が接触していると判定した場合、前記調光部は前記第１成分比に比べて短波長成分の割合を低くした第２成分比の照明光を照射させる調光信号を出力する
    請求項４から請求項１０のいずれか一つに記載の内視鏡用プロセッサ。
12. 前記第１色の波長は、前記第２色の波長よりも短い
    請求項１に記載の内視鏡用プロセッサ。
13. 前記第１色は青であり、
    前記第２色は緑である
    請求項１２に記載の内視鏡用プロセッサ。
14. 撮像素子から撮像信号を取得し、
    前記撮像信号に基づいて、第１色の輝度に関する第１指標および第２色の輝度に関する第２指標を取得し、
    前記第１指標および前記第２指標に基づいて測光信号を生成し、
    前記測光信号に基づいて、調光信号を出力し、
    前記調光信号に基づいて観察視野を照明する光源を制御する
    処理を内視鏡用プロセッサの制御部が実行する内視鏡用プロセッサの制御方法。

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