JP6067309B2

JP6067309B2 - 内視鏡システムおよび内視鏡用プロセッサ

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Publication number: JP6067309B2
Application number: JP2012219995A
Authority: JP
Inventors: 貴雄牧野; 洋一人形
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP2014069020A

Description

この発明は、体腔内観察を行うための内視鏡システムに関し、より詳しくはブラックバランスの調整機能を備えた内視鏡システムおよび内視鏡用プロセッサに関する。

従来、患者の体腔内を診断するための内視鏡を用いた内視鏡システムが一般に知られ、実用に供されている。また、近年、光ファイバによって導光される光を観察部位に対して走査させ、当該観察部位からの反射光を受光して画像化する走査型内視鏡システムも知られている。さらに、走査型内視鏡システムの一つとして、薬剤が投与された生体組織にレーザ光を照射し、その生体組織から発せられる蛍光のうち、共焦点光学系の焦点位置と共役の位置に配置されたピンホールを介した成分のみを抽出することにより、その生体組織を、通常の内視鏡光学系によって得られる観察像より高倍率で観察可能にする走査型共焦点内視鏡システムも提案されている。

ここで、内視鏡システムにおいては、被写体を照射する照明光源の違いや個々の撮像素子の分光感度の違いなどにより、画像の色再現性にばらつきが生じる。そのため、ブラックバランスの調整を行うことで、観察画像における被写体の色を忠実に再現させている。特許文献１には、電子内視鏡の種類に応じて適切なブラックバランス調整を行うことが可能な電子内視鏡装置が開示されている。特許文献１に記載の電子内視鏡装置では、外部からのブラックバランス調整指示に応じてアイリスが閉じられ、ブラックバランスが適正となるように調整される。そして、当該調整により得られた調整値が電子内視鏡の識別情報とともにプロセッサに記憶され、以降のブラックバランス調整に用いられる。このような構成により、電子内視鏡の種類に応じて、適正なブラックバランス調整を行うことが可能となっている。

特開平１１−１９７１０３号公報

しかしながら、同じ内視鏡を用いて観察を行った場合でも、使用環境、使用時間、および撮影対象が変化することにより、最適なブラックバランスも変化する。そのため、特許文献１のように、実際の観察前の一度の調整により設定されたブラックバランス値を用いてブラックバランスの調整を行う場合には、これらの変化に対応できず、被写体の色が忠実に再現できない場合がある。また、共焦点内視鏡を用いた観察では、取得される信号が増幅して表示されるため、わずかな信号差が画像上では大きな差として表れてしまう。さらに、共焦点画像はモノクロであるため、カラー画像に比べて、黒色を正確に表現することがより重要となる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用環境等の変化に応じて、最適なブラックバランスを調整することが可能な内視鏡システムおよび内視鏡用プロセッサを提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明の内視鏡システムは、被写体の画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段により取得された画像に対してブラックバランスの調整を行うブラックバランス調整手段と、ブラックバランス調整手段におけるブラックバランスの調整に用いられるブラックレベルを設定するブラックレベル設定手段と、を備える。また、本発明の内視鏡システムにおける画像取得手段は、被写体の観察中に、被写体に光が照射された状態の第１の画像と、照明光が照射されていない状態の第２の画像を取得し、ブラックレベル設定手段は、第２の画像に基づいて、ブラックレベルを設定することを特徴とする。

このような構成により、観察中に取得した黒色画像に基づいて、環境等の変化に応じた最適なブラックバランス調整を行うことが可能となる。これにより、色再現性に優れ、安定した観察画像を表示して観察することができ、診断能力を向上させることが可能となる。

また、上記内視鏡システムは、被写体に照射される光を供給する光源をさらに備え、画像取得手段は、入射端に入射する光源からの光を出射端まで導光し、該出射端から被写体に出射する光ファイバと、イメージング期間において光ファイバの出射端から出射される光が被写体状を走査し、ブレーキング期間において光ファイバの出射端が初期位置に戻るように、光ファイバの出射端を駆動させる光ファイバ走査手段と、を備える構成としても良い。この場合、第２の画像は、ブレーキング期間中に取得されるものとしても良い。このように構成することにより、観察前に特別な遮光器具を用いてブラックレベルを設定する必要がなく、ユーザに負担をかけることなくリアルタイムでブラックレベルの設定が可能となる。

また、ブラックレベル設定手段は、暫定ブラックレベルを段階的に増加させる可変手段を備え、第２の画像における少なくとも一部の画素の画素レベルと暫定ブラックレベルを比較し、画素レベルが暫定ブラックレベルより小さい場合に、暫定ブラックレベルをブラックレベルとして設定する構成としても良い。さらに、ブラックレベル設定手段は、ブラックレベルを設定した後に、暫定ブラックレベルを初期値に戻す構成としても良い。このように構成することにより、観察中に環境の変化があった場合も、既に設定されたブラックレベルに依存することなく、最適なブラックレベルを設定することが可能となる。

また、ブラックレベル設定手段は、観察中に取得される全ての第２の画像を対象に、ブラックレベルを設定する、または、ユーザからの指示に応じて、ブラックレベルを設定する構成としても良い。さらに、本発明の内視鏡システムは、共焦点内視鏡システムであっても良い。

また、本発明により、画像取得手段により取得された被写体の画像に対してブラックバランスの調整を行うブラックバランス調整手段と、ブラックバランス調整手段におけるブラックバランスの調整に用いられるブラックレベルを設定するブラックレベル設定手段と、を備え、ブラックレベル設定手段は、被写体の観察中に、画像取得手段により取得された被写体に光が照射されていない状態の画像に基づいて、ブラックレベルを設定することを特徴とする、内視鏡用プロセッサが提供される。

本発明によれば、使用環境等の変化に応じて、最適なブラックバランスを調整することが可能な内視鏡システムおよび内視鏡用プロセッサが提供される。

本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システムが有する共焦点光学ユニットの構成を概略的に示す図である。ＸＹ近似面上における光ファイバの先端のＸおよびＹ方向の変位量を示す図である。ＸＹ近似面上における光ファイバの先端の回転軌跡を示す図である。本発明の実施形態におけるブラックレベル設定処理を示すフローチャートである。ブラックレベル設定処理において抽出される領域を説明する図である。ブラックレベル設定処理における黒データの検出を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の内視鏡システムについて説明する。本実施形態では、本発明を走査型共焦点内視鏡システムに適用した場合について説明する。

図１は、本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。本実施形態の走査型共焦点内視鏡システム１は、共焦点顕微鏡の原理を応用して設計されたシステムであり、高倍率かつ高解像度の被写体を観察するのに好適に構成されている。図１に示されるように、走査型共焦点内視鏡システム１は、システム本体（プロセッサ）１００、共焦点プローブ２００、モニタ３００を有している。走査型共焦点内視鏡システム１を用いた共焦点観察は、可撓性を有する管状の共焦点プローブ２００の先端面を被写体に当て付けた状態で行う。

システム本体１００は、光源１０２、光分波合波器（フォトカップラ）１０４、ダンパ１０６、ＣＰＵ１０８、ＣＰＵメモリ１１０、光ファイバ１１２、受光器１１４、映像信号処理回路１１６、画像メモリ１１８、映像信号出力回路１２０、受光器制御回路１２２を有している。尚、別の実施形態では、光源１０２を含む光源部を別体として設けてもよい。共焦点プローブ２００は、光ファイバ２０２、共焦点光学ユニット２０４、サブＣＰＵ２０６、サブメモリ２０８、走査ドライバ２１０を有している。

光源１０２は、ＣＰＵ１０８の駆動制御に従い、患者の体腔内に投与された薬剤を励起する励起光を射出する。励起光は、光分波合波器１０４に入射する。光分波合波器１０４のポートの一つには、光コネクタ１５２が結合している。光分波合波器１０４の不要ポートには、光源１０２から射出された励起光を無反射終端するダンパ１０６が結合している。前者のポートに入射した励起光は、光コネクタ１５２を通過して共焦点プローブ２００内に配置された光学系に入射する。

光ファイバ２０２の基端は、光コネクタ１５２を通じて光分波合波器１０４と結合している。光ファイバ２０２の先端は、共焦点プローブ２００の先端部に組み込まれた共焦点光学ユニット２０４内に収められている。光分波合波器１０４を射出した励起光は、光コネクタ１５２を通過して光ファイバ２０２の基端に入射後、光ファイバ２０２を伝送して光ファイバ２０２の先端から射出される。

図２（ａ）は、共焦点光学ユニット２０４の構成を概略的に示す図である。以下、共焦点光学ユニット２０４を説明する便宜上、共焦点光学ユニット２０４の長手方向をＺ方向と定義し、Ｚ方向に直交しかつ互いに直交する二方向をＸ方向、Ｙ方向と定義する。図２（ａ）に示されるように、共焦点光学ユニット２０４は、各種構成部品を収容する金属製の外筒２０４Ａを有している。外筒２０４Ａは、外筒２０４Ａの内壁面形状に対応する外壁面形状を持つ内筒２０４Ｂを同軸（Ｚ方向）にスライド自在に保持している。光ファイバ２０２は、外筒２０４Ａ、内筒２０４Ｂの各基端面に形成された開口を通じて内筒２０４Ｂに収容支持されており、光ファイバ２０２の先端（以下、符号「２０２ａ」を付す。）は、走査型共焦点内視鏡システム１の二次的な点光源として機能する。点光源である先端２０２ａの位置は、ＣＰＵ１０８による制御に基づいて周期的に変化する。なお、図２（ａ）中、中心軸ＡＸは、Ｚ方向に配置された光ファイバ２０２の軸心を示しており、光ファイバ２０２の先端２０２ａが振動していない状態（初期状態）のとき、中心軸ＡＸは、光ファイバ２０２の光路と一致する。

サブメモリ２０８は、共焦点プローブ２００の識別情報や各種プロパティ等のプローブ情報を格納している。サブＣＰＵ２０６は、システム起動時にサブメモリ２０８からプローブ情報を読み出して、システム本体１００と共焦点プローブ２００とを電気的に接続する電気コネクタ１５４を介してＣＰＵ１０８に送信する。ＣＰＵ１０８は、送信されたプローブ情報をＣＰＵメモリ１１０に格納する。ＣＰＵ１０８は、格納したプローブ情報を必要時に読み出して共焦点プローブ２００の制御に必要な信号を生成して、サブＣＰＵ２０６に送信する。サブＣＰＵ２０６は、ＣＰＵ１０８から送信された制御信号に従って走査ドライバ２１０に必要な設定値を指定する。

走査ドライバ２１０は、指定された設定値に応じたドライブ信号を生成して、先端２０２ａ付近の光ファイバ２０２の外周面に接着固定された二軸アクチュエータ２０４Ｃを駆動制御する。図２（ｂ）は、二軸アクチュエータ２０４Ｃの構成を概略的に示す図である。図２（ｂ）に示されるように、二軸アクチュエータ２０４Ｃは、走査ドライバ２１０と接続された一対のＸ軸用電極（図中「Ｘ」、「Ｘ’」）及びＹ軸用電極（図中「Ｙ」、「Ｙ’」）を圧電体上に形成した圧電アクチュエータである。

走査ドライバ２１０は、交流電圧Ｘを二軸アクチュエータ２０４ＣのＸ軸用電極間に印加して圧電体をＸ方向に共振させると共に、交流電圧Ｘと同一周波数であって位相が直交する交流電圧ＹをＹ軸用電極間に印加して圧電体をＹ方向に共振させる。交流電圧Ｘ、Ｙはそれぞれ、振幅が時間に比例して線形に増加して、時間（Ｘ）、（Ｙ）をかけて実効値（Ｘ）、（Ｙ）に達する電圧として定義される。光ファイバ２０２の先端２０２ａは、二軸アクチュエータ２０４ＣによるＸ方向、Ｙ方向への運動エネルギーが合成されることにより、Ｘ−Ｙ平面に近似する面（以下、「ＸＹ近似面」と記す。）上において中心軸ＡＸを中心に渦巻状のパターンを描くように回転する。先端２０２ａの回転軌跡は、印加電圧に比例して大きくなり、実効値（Ｘ）、（Ｙ）の交流電圧が印加された時点で最も大きい径を有する円の軌跡を描く。

図３（ａ）および（ｂ）は、それぞれＸＹ近似面上における光ファイバ２０２の先端２０２ａのＸおよびＹ方向の変位量（振幅）と、共焦点内視鏡２００の各動作タイミングとの関係を説明する図である。励起光は連続光であり、二軸アクチュエータ２０４Ｃへの交流電圧の印加開始直後から印加停止までの期間（以下、説明の便宜上、この期間を「イメージング期間」と記す。）中、光ファイバ２０２の先端２０２ａから出射される。上述したように、二軸アクチュエータ２０４Ｃへ交流電圧が印加されると、光ファイバ２０２の先端２０２ａは、中心軸ＡＸを中心に渦巻状のパターンを描くように回転するため、イメージング期間中、光ファイバ２０２の先端２０２ａから出射した励起光は中心軸ＡＸを中心とした所定の円形の走査領域を渦巻状に走査する。図４（ａ）は、イメージング期間におけるＸＹ近似面上の先端２０２ａの回転軌跡を示す図である。

その後、イメージング期間が終了して二軸アクチュエータ２０４Ｃへの交流電圧の印加が停止すると、光ファイバ２０２の振動が減衰する。ＸＹ近似面上における先端２０２ａの円運動は、光ファイバ２０２の振動の減衰に伴って収束し、光ファイバ２０２の振動は、所定時間後に略ゼロとなる（すなわち、先端２０２ａは、中心軸ＡＸ上でほぼ停止する）。以下、説明の便宜上、イメージング期間が終了してから先端２０２ａが中心軸ＡＸ上にほぼ停止するまでの期間を「ブレーキング期間」と記す。図４（ｂ）は、ブレーキング期間におけるＸＹ近似面上の先端２０２ａの回転軌跡を示す。ブレーキング期間の経過後、さらに所定時間の経過を待って、次のイメージング期間が開始される。以下、説明の便宜上、ブレーキング期間が終了してから次のイメージング期間の開始までの期間を「セトリング期間」と記す。セトリング期間は、光ファイバ２０２の先端２０２ａを中心軸ＡＸ上に完全に停止させるための待機時間であり、セトリング時間を設けることにより、先端２０２ａを精確に走査させることが可能となる。また、一フレームに対応する期間は、一つのイメージング期間と一つのブレーキング期間で構成されており、セトリング期間を調整することによって、フレームレートを調整することができる。つまり、セトリング期間は、光ファイバ２０２の先端２０２ａが完全に停止するまでの時間とフレームレートとの関係から適宜設定することができるようになっている。なお、ブレーキング期間を短縮するため、ブレーキング期間の初期段階に二軸アクチュエータ２０４Ｃに逆相電圧を印加して制動トルクを積極的に加えてもよい。

光ファイバ２０２の先端２０２ａの前方には、対物光学系２０４Ｄが設置されている。対物光学系２０４Ｄは、複数枚の光学レンズで構成されており、図示省略されたレンズ枠を介して外筒２０４Ａに保持されている。レンズ枠は、外筒２０４Ａの内部において、内筒２０４Ｂと相対的に固定され支持されている。そのため、レンズ枠に保持された光学レンズ群は、外筒２０４Ａの内部を内筒２０４Ｂと一体となってＺ方向にスライドする。

内筒２０４Ｂの基端面と外筒２０４Ａの内壁面との間には、圧縮コイルばね２０４Ｅ及び形状記憶合金２０４Ｆが取り付けられている。圧縮コイルばね２０４Ｅは、自然長からＺ方向に初期的に圧縮狭持されている。形状記憶合金２０４Ｆは、Ｚ方向に長尺な棒形状を持ち、常温下で外力が加わると変形して、一定温度以上に加熱されると形状記憶効果で所定の形状に復元する性質を有している。形状記憶合金２０４Ｆは、形状記憶効果による復元力が圧縮コイルばね２０４Ｅの復元力より大きくなるように設計されている。走査ドライバ２１０は、サブＣＰＵ２０６が指定した設定値に応じたドライブ信号を生成して、形状記憶合金２０４Ｆを通電し加熱して伸縮量を制御する。形状記憶合金２０４Ｆは、伸縮量に応じて内筒２０４Ｂを光ファイバ２０２ごとＺ方向に進退させる。

光ファイバ２０２の先端２０２ａから射出された励起光は、対物光学系２０４Ｄを透過して被写体の表面又は表層でスポットを形成する。スポット形成位置は、点光源である先端２０２ａの進退に応じてＺ軸方向に変位する。すなわち、共焦点光学ユニット２０４は、二軸アクチュエータ２０４Ｃによる先端２０２ａのＸＹ近似面上の周期的な円運動とＺ方向の進退を併せることで、被写体を三次元走査する。

光ファイバ２０２の先端２０２ａは、対物光学系２０４Ｄの前側焦点位置に配置されているため、共焦点ピンホールとして機能する。先端２０２ａには、励起光により励起された被写体の散乱成分（蛍光）のうち先端２０２ａと光学的に共役な集光点からの蛍光のみが入射する。蛍光は、光ファイバ２０２を伝送後、光コネクタ１５２を通過して光分波合波器１０４に入射する。光分波合波器１０４は、入射した蛍光を光源１０２から射出される励起光と分離して光ファイバ１１２に導く。蛍光は、光ファイバ１１２を伝送して受光器１１４で検出され、検出信号への変換および増幅が行われる。受光器１１４は、微弱な光を低ノイズで検出するため、例えば光電子増倍管（ＰＭＴ）等の高感度光検出器としてもよい。

検出信号は、映像信号処理回路１１６に入力する。映像信号処理回路１１６は、ＣＰＵ１０８の制御下で動作して、検出信号を一定のレートでサンプルホールド及びＡＤ変換してデジタル検出信号を得る。ここで、イメージング期間中の光ファイバ２０２の先端２０２ａの位置（軌跡）が決まると、当該位置に対応する観察領域（走査領域）中のスポット形成位置、当該スポット形成位置からの戻り光を検出してデジタル検出信号を得る信号取得タイミングがほぼ一義的に決まる。本実施形態においては、予め、校正治具等を用いた実測結果を参考に信号取得タイミングからスポット形成位置が推定され、推定位置に対応する画像上の位置が決定されている。ＣＰＵメモリ１１０には、決定された信号取得タイミングと画素位置（画素アドレス）とを関連付けたリマップテーブルが格納されている。

映像信号処理回路１１６は、リマップテーブルを参照して、各デジタル検出信号により表現される点像の画素アドレスへの割り当てを信号取得タイミングに応じて行う。以下、説明の便宜上、上記の割り当て作業をリマッピングと記す。映像信号処理回路１１６は、リマッピング結果に従って、各点像の空間的配列によって構成される画像の信号を画像メモリ１１８にフレーム単位でバッファリングする。バッファリングされた信号は、所定のタイミングで画像メモリ１１８から映像信号出力回路１２０に掃き出されて、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換されてモニタ３００に出力される。モニタ３００の表示画面には、高倍率かつ高解像度の被写体の三次元共焦点画像が表示される。

ところで、本実施形態では、受光器１１４において、受光した蛍光を検出信号へ変換し、増幅する際に、受光器制御回路１２２により設定されるブラックレベルＫを用いて、ブラックバランスの調整が行われる。従来技術においては、実際に観察を行う前に、遮光した状態で撮影された黒色画像に基づいてブラックレベルが設定され、観察中のブラックバランスの調整に用いられていた。しかしながら、観察中における内視鏡（共焦点プローブ）の特性の変化や、使用環境および観察対象の変化が生じた場合、予め設定されたブラックレベルが最適でなくなり、適切なブラックバランス調整ができなくなる。このような場合、特にモノクロ画像にて診断を行う共焦点内視鏡システムでは、正確に黒色が表現されないことで、適切な診断ができなくなる恐れがある。さらに、観察画像において、がん細胞は黒色で表わされるため、正常細胞との識別のために黒色を正確に再現することが求められる。そこで、本実施形態においては、受光器制御回路１２２において、観察中にリアルタイムで最適なブラックレベルを自動的に設定し、これに基づいてブラックレベルを調整する構成となっている。

図５は、本実施形態のブラックレベル設定処理を示すフローチャートである。本処理は、ＣＰＵ１０８の制御の下、受光器制御回路１２２により実行される。ただし、別の実施形態においては、ＣＰＵ１０８単独にて本処理を実行する構成としても良い。まず、Ｓ１において、現在のフレームにおけるイメージング期間が終了したか否かが判断される（Ｓ１）。イメージング期間が終了したと判断された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、受光器１１４のゲイン制御をオートモードに設定する（Ｓ２）。これにより、受光器１１４において、受光器制御回路１２２の制御の下、自動的にブラックレベル調整が行われる。

続いて、光源１０２から射出される励起光がＯＦＦされる（Ｓ３）。これにより、イメージング期間の終了後のブレーキング期間において、光ファイバ２０２の先端２０２ａから励起光が射出されない状態で、被写体が走査される。続いて、計算用変数Ｋ_ｔｅｍｐが０か否かが判断される（Ｓ４）。Ｋ_ｔｅｍｐは、受光器１１４でのブラックバランス調整に用いられるブラックレベルＫを計算するための暫定ブラックレベルを示す変数である。後述するように、Ｓ１０またはＳ１１の処理においてブラックレベルＫが更新された場合に、Ｋ_ｔｅｍｐに０が入力される。

Ｋ_ｔｅｍｐが０の場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、Ｋ_ｔｅｍｐに初期値が入力される（Ｓ５）。この場合の初期値としては、ブラックレベルＫとして想定し得る最小の値が予め設定される。一方、Ｋ_ｔｅｍｐが０でない場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、Ｓ５の処理をスキップしてＳ６に進む。なお、初期値を０とした場合は、Ｓ４およびＳ５の処理を省略することができる。続いて、ブレーキング期間における被写体の映像信号が取得される（Ｓ６）。ここで取得される映像信号は、励起光がＯＦＦの状態で取得される黒色映像信号である。続いて、取得された黒色映像信号において、黒データが検出されたか否かが判断される（Ｓ７）。

Ｓ７における黒データ検出の判断について、図６および図７を参照して説明する。Ｓ７では、まず、Ｓ６にて取得した黒色映像信号から、任意の数の画素を含む５つの領域Ａ１〜Ａ５を抽出し、各領域の画素レベルを検出する。図６は、黒色映像信号において、抽出される５つの領域Ａ１〜Ａ５を示す図である。ここで抽出される領域は、５つに限定されるものではなく、任意の数の領域を抽出することが可能である。また、抽出される領域の場所も任意に設定可能である。図７（ａ）は、各領域Ａ１〜Ａ５の各画素において検出された画素レベルを示す。図７（ａ）は、各領域Ａ１〜Ａ５がそれぞれ４つの画素を含む場合を示すものであり、縦軸は画素レベルを、横軸は画素位置を示す。続いて、各領域の画素レベルと、Ｋ_ｔｅｍｐとを比較する。そして、全ての画素の画素レベルがＫ_ｔｅｍｐよりも小さい領域が２つ以上あった場合、黒データが検出されたと判断する。ここで、図７（ａ）の場合は、何れの領域においても、全ての画素の画素レベルがＫ_ｔｅｍｐよりも大きいため、黒データは検出されないと判断される。

黒データが検出されないと判断された場合（Ｓ７：Ｎｏ）、Ｋ_ｔｅｍｐが最大値Ｋ_ｍａｘ以上であるかが判断される（Ｓ８）。ここでは、計算用の変数Ｋ_ｔｅｍｐが予め設定された最大値Ｋ_ｍａｘに達していないかどうかが判断される。そして、Ｋ_ｔｅｍｐがＫ_ｍａｘに達していないと判断された場合（Ｓ８：Ｎｏ）、Ｋ_ｔｅｍｐを任意の値だけ増加させる（Ｓ９）。続いて、観察を終了するか否かが判断され（Ｓ１３）、観察を終了しない場合は（Ｓ１３：Ｎｏ）、光源１０２から射出される励起光がＯＮされる（Ｓ１４）。そして、次フレームのイメージング期間において、光ファイバの１０２の先端から励起光が射出された状態での共焦点画像を取得する処理が行われ（Ｓ１５）、Ｓ１に戻る。尚、この場合は、ブラックレベルＫは変更されず、受光器１１４では、前フレームで用いられたブラックレベルＫを用いてブラックバランスの調整がなされる。そして、このフレームにおけるイメージング期間の終了後（Ｓ１：Ｙｅｓ）、Ｓ２以降の処理が繰り返される。

このとき、Ｓ７では、図７（ｂ）に示されるように、任意の数だけ増加されたＫ_ｔｅｍｐと領域Ａ１〜Ａ５における各画素の画素レベルとが比較され、黒データを検出したか否かが判断される。以降、Ｓ７にて黒データを検出するまで、Ｋ_ｔｅｍｐが任意の値だけ増加され、ブレーキング期間に取得された黒色映像信号の画素レベルとの比較が行われる。そして、黒データを検出しないまま、Ｋ_ｔｅｍｐがＫ_ｍａｘ以上となった場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、任意に設定されたブラックレベル値Ｋ_ｏｐがブラックレベルＫとして設定される（Ｓ１０）。そして、続くＳ１２にて、Ｋ_ｔｅｍｐに０が入力され、以降の処理へ進む。これにより、次フレームでは、新たなブラックレベルＫに基づいて、ブラックバランスの調整が行われ、Ｋ_ｔｅｍｐを０に戻した状態で、本処理が再開される。このように、ブラックレベルＫが設定された時点で、計算用の変数Ｋ_ｔｅｍｐを０に戻して、黒色画像との比較を行うことで、観察中に別の観察部位へ移行するなど、環境が変化した場合でも、前フレームでのブラックレベルに依存することなく、変化に応じたブラックレベルを設定することができる。

一方、図７（ｃ）に示されるように、任意の数だけ増加されたＫ_ｔｅｍｐと領域Ａ１〜Ａ５における各画素の画素レベルとを比較した結果、全ての画素の画素レベルがＫ_ｔｅｍｐより小さい領域が２つ以上あった場合（図７（ｃ）に示される領域Ａ１およびＡ２）、黒データを検出したと判断される（Ｓ７：Ｙｅｓ）。そして、このときのＫ_ｔｅｍｐの値が、ブラックレベルＫとして設定される（Ｓ１１）。そして、続くＳ１２にて、Ｋ_ｔｅｍｐに０が入力され、以降の処理に進む。これにより、次フレームでは、受光器１１４において、変更されたブラックレベルＫに基づいて、ブラックバランスの調整が行われ、０に戻されたＫ_ｔｅｍｐを用いた本処理が再開される。

このように、本実施形態の内視鏡システムでは、観察中に取得した黒色画像に基づいて、自動的にブラックレベルＫを設定することにより、使用環境、使用時間、および撮影対象が変化した場合でも、リアルタイムで適切なブラックレベルＫを設定することができる。また、本実施形態では、フレーム内のブレーキング期間を利用して黒色画像を取得することで、ブラックレベルを設定するために特別な遮光器具を用いたり、設定のために観察を中断したりする必要もない。

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。まず、上記実施形態は、走査型共焦点内視鏡システムに本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、その他の内視鏡システムについても本発明を適用可能である。例えば、先端に固体撮像素子を備えた内視鏡を用いた内視鏡システムに適用する場合は、観察中、フレームレートを調整して、被写体に照明光を照射して取得するフレームと、照明光を照射せずに取得するフレームとを交互に（または周期的に）繰り返す構成とし、照明光を照射せずに取得したフレームの画像（黒色画像）に基づいて、上記実施形態と同様にブラックレベルを自動設定する構成とすることが可能である。

また、上記実施形態では、観察中、毎フレームを対象にブラックレベルの設定処理が行われる構成としたが、観察中に一度ブラックレベルＫが設定された時点でブラックレベル設定処理を終了する構成や、ユーザから指示があった場合に、そのときのフレームを対象にブラックレベル設定処理を実行する構成としても良い。さらに、ブラックレベル設定処理における黒データの検出については、上記実施形態での手法に限定されるものではなく、既知の様々な方法を用いることができる。例えば、上記実施形態では、取得された黒色映像信号から任意の数の画素を含む領域を抽出し、各領域の画素レベルとＫ_ｔｅｍｐとを比較する構成としたが、黒色映像信号の全ての画素の画素レベルとＫ_ｔｅｍｐとを比較する、または全ての画素の画素レベルの平均とＫ_ｔｅｍｐとを比較することも可能である。

１走査型共焦点内視鏡システム
１００システム本体
１０２光源
１０４光分波合波器
１０６ダンパ
１０８ＣＰＵ
１１０ＣＰＵメモリ
１１２光ファイバ
１１４受光器
１１６映像信号処理回路
１１８画像メモリ
１２０映像信号出力回路
１２２受光器制御回路
２００共焦点プローブ
２０２光ファイバ
２０４共焦点光学ユニット
２０６サブＣＰＵ
２０８サブメモリ
２１０走査ドライバ

Claims

前記被写体の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された画像に対してブラックバランスの調整を行うブラックバランス調整手段と、
前記ブラックバランス調整手段におけるブラックバランスの調整に用いられるブラックレベルを設定するブラックレベル設定手段と、
を備え、
前記画像取得手段は、
前記被写体の観察中に、前記被写体に光が照射された状態の第１の画像と、前記照明光が照射されていない状態の第２の画像を取得し、
前記ブラックレベル設定手段は、
暫定ブラックレベルを段階的に増加させる可変手段
を備え、
前記第２の画像における少なくとも一部の画素の画素レベルと前記暫定ブラックレベルを比較し、前記画素レベルが前記暫定ブラックレベルより小さい場合に、前記暫定ブラックレベルをブラックレベルとして設定する、
内視鏡システム。
前記ブラックレベル設定手段は、
前記ブラックレベルを設定した後に、前記暫定ブラックレベルを初期値に戻す、
請求項１に記載の内視鏡システム。
前記被写体の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された画像に対してブラックバランスの調整を行うブラックバランス調整手段と、
前記ブラックバランス調整手段におけるブラックバランスの調整に用いられるブラックレベルを設定するブラックレベル設定手段と、
を備え、
前記画像取得手段は、
前記被写体の観察中に、前記被写体に光が照射された状態の第１の画像と、前記照明光が照射されていない状態の第２の画像を取得し、
前記ブラックレベル設定手段は、
ユーザからの指示に応じて、前記第２の画像に基づいて、ブラックレベルを設定する、
内視鏡システム。
共焦点内視鏡システムである内視鏡システムであって、
前記被写体の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された画像に対してブラックバランスの調整を行うブラックバランス調整手段と、
前記ブラックバランス調整手段におけるブラックバランスの調整に用いられるブラックレベルを設定するブラックレベル設定手段と、
を備え、
前記画像取得手段は、
前記被写体の観察中に、前記被写体に光が照射された状態の第１の画像と、前記照明光が照射されていない状態の第２の画像を取得し、
前記ブラックレベル設定手段は、
前記第２の画像に基づいて、ブラックレベルを設定する、
内視鏡システム。
前記内視鏡システムは、
被写体に照射される光を供給する光源
をさらに備え、
前記画像取得手段は、
入射端に入射する前記光源からの光を出射端まで導光し、該出射端から被写体に出射する光ファイバと、
イメージング期間において前記光ファイバの出射端から出射される前記光が被写体上を走査し、ブレーキング期間において前記光ファイバの出射端が初期位置に戻るように、前記光ファイバの出射端を駆動させる光ファイバ走査手段と、
を備え、
前記第２の画像は、前記ブレーキング期間中に取得される、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡システム。
前記ブラックレベル設定手段は、
観察中に取得される全ての第２の画像を対象に、ブラックレベルを設定する、
請求項１，２，４，５の何れか一項に記載の内視鏡システム。
画像取得手段により取得された前記被写体の画像に対してブラックバランスの調整を行うブラックバランス調整手段と、
前記ブラックバランス調整手段におけるブラックバランスの調整に用いられるブラックレベルを設定するブラックレベル設定手段と、
を備え、
前記ブラックレベル設定手段は、
暫定ブラックレベルを段階的に増加させる可変手段
を備え、
前記被写体の観察中に前記画像取得手段により取得された前記被写体に光が照射されていない状態の画像における少なくとも一部の画素の画素レベルと前記暫定ブラックレベルを比較し、前記画素レベルが前記暫定ブラックレベルより小さい場合に、前記暫定ブラックレベルをブラックレベルとして設定する、
内視鏡用プロセッサ。
画像取得手段により取得された前記被写体の画像に対してブラックバランスの調整を行うブラックバランス調整手段と、
前記ブラックバランス調整手段におけるブラックバランスの調整に用いられるブラックレベルを設定するブラックレベル設定手段と、
を備え、
前記ブラックレベル設定手段は、
ユーザからの指示に応じて、前記被写体の観察中に、前記画像取得手段により取得された前記被写体に光が照射されていない状態の画像に基づいて、ブラックレベルを設定する、
内視鏡用プロセッサ。