JPWO2018235460A1 - 内視鏡システム - Google Patents

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Abstract

内視鏡システムは、被検体内を撮像する撮像素子を搭載した内視鏡と、前記内視鏡に搭載され、前記内視鏡に搭載された撮像素子の配置と照明光出射位置の分布との関係を示す配光情報を記憶した内視鏡メモリと、前記内視鏡メモリ内の配光情報に基づいて調光パラメータを設定するパラメータ設定部と、前記調光パラメータに基づいて前記被検体内に照射する照明光の光量を制御する調光制御部と、を備える。

Description

本発明は、内視鏡を用いて被検体を観察する内視鏡システムに関する。
近年、内視鏡は、例えば医療分野、工業分野など、様々な分野において用いられている。例えば、医療分野における内視鏡は、体腔内の臓器の観察、処置具を用いての治療処置、内視鏡観察下における外科手術などに用いられる。
このような内視鏡として、被検体を撮像する撮像部を備えたものもある。被検体からの光学像は、挿入部に設けた光学系を介して撮像部を構成する撮像素子の撮像面に結像する。撮像素子は、入射した光学像を光電変換して撮像信号を得るようになっている。
ところで、生体内部を観察する内視鏡では、被検体を照明する光源装置が必要である。光源装置が発生した照明光は、内視鏡の挿入部を挿通したライトガイドを介して撮像部のある先端部から観察対象の被検体に照射される。この照明光の光量は、撮像信号に基づいて生成される内視鏡画像の明るさに基づいて、自動調整されるようになっている。
例えば、日本国特開２００３−１８０６３１号公報においては、内視鏡画像を複数のエリアに分割し、各エリアに設定した重み付け係数を用いて求めた全体輝度値を内視鏡画像の明るさとして明るさ調整を行う技術が開示されている。この場合において、日本国特開２００３−１８０６３１号公報の提案では、ビデオスコープの先端部における対物レンズと配光レンズとの配置関係のデータに基づいて、各エリアに設定する重み付け係数を定める技術が開示されている。
しかしながら、観察部位に応じて、或いは近点観察又は遠点観察の相違等に応じて、術者が観察したい内視鏡画像の画面上の位置が異なる場合がある。ところが、日本国特開２００３−１８０６３１号公報においては、撮像素子の配置（位置及び向き）に対する照明光出射面からの照明光の配光角度や出射面の数等の照明光出射位置分布は考慮されておらず、術者が観察したい内視鏡画像の特定部分において、適正な明るさが得られるとは限らないという問題があった。
本発明は、内視鏡メモリに撮像素子の配置と照明光出射位置分布との関係を示す配光情報を記憶させておくことで、観察したい部分を適正な明るさに制御する調光制御を行うことができる内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様の内視鏡システムは、被検体内を撮像する撮像素子を搭載した内視鏡と、前記内視鏡に搭載され、前記内視鏡に搭載された撮像素子の配置と照明光出射位置の分布との関係を示す配光情報を記憶した内視鏡メモリと、前記内視鏡メモリ内の配光情報に基づいて調光パラメータを設定するパラメータ設定部と、前記調光パラメータに基づいて前記被検体内に照射する照明光の光量を制御する調光制御部と、を備える。
本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡システムを示すブロック図。 内視鏡挿入部先端の先端面における照明窓と対物レンズに対応した撮像素子との配置関係の一例を示す説明図。 内視鏡挿入部先端の先端面における照明窓と対物レンズに対応した撮像素子との配置関係の一例を示す説明図。 内視鏡挿入部先端の先端面における照明窓と対物レンズに対応した撮像素子との配置関係の一例を示す説明図。 内視鏡挿入部先端の先端面における照明窓と対物レンズに対応した撮像素子との配置関係の一例を示す説明図。 内視鏡挿入部先端の先端面における照明窓と対物レンズに対応した撮像素子との配置関係の一例を示す説明図。 先端レイアウトを考慮することなく調光制御を行った場合の撮像画像の一例を示す説明図。 調光演算部２３における調光制御の一例を示すフローチャート。 メモリ２５に記憶されている調光パラメータのテーブルの一例を説明するための説明図。 第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。 図３の例において本実施の形態における調光制御を採用した場合に得られる撮像画像を示す説明図。 Ａレイアウトを採用した場合において、画面中央の所定範囲を検波範囲に設定した状態で調光制御を行った場合の撮像画像の一例を示す説明図。 図８の例において、第１の実施の形態における調光制御を採用した場合に得られる撮像画像を示す説明図。 変形例を説明するための説明図。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。 第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡システムを示すブロック図である。
本実施の形態においては、内視鏡メモリに撮像素子の配置と照明光出射位置分布との関係を示す配光情報を記憶させるものである。配光情報としては、例えば、撮像素子の配置位置に対する照明光出射位置の角度、照明光出射位置の数、照明光出射位置の偏りの情報であってもよい。また、撮像素子の配置に対する照明光出射位置分布のパターンが規定されている場合には、このパターンを示す情報を内視鏡メモリに記憶させるようになっていてもよい。本実施の形態においては、内視鏡メモリから読み出した配光情報に基づいて、調光制御に用いる調光パラメータを設定することで、観察したい部分を適正な明るさに制御する調光制御を行うものである。
先ず、図２Ａから図２Ｅ及び図３を参照して、撮像素子の配置と照明光出射位置分布との関係に応じた画面の明るさについて説明する。図２Ａ〜図２Ｅは内視鏡挿入部先端の先端面における照明窓と対物レンズに対応した撮像素子との配置関係の一例を示す説明図である。なお、以下の説明において、先端レイアウトは、撮像素子の配置に対する照明光出射位置（観察窓の位置）の分布を示すものである。
図２Ａは挿入部１Ａの先端レイアウト（以下、Ａレイアウトという）を示している。図２Ａの挿入部１Ａは、先端面の上下方向中央近傍の右端側に観察窓（対物レンズ）２Ａが配置されており、この観察窓２Ａに対向する挿入部１Ａの内部に撮像素子３Ａが配設されている。撮像素子３Ａは、撮像素子３Ａにより撮像されて得られた撮像画像（内視鏡画像）の画面上方向が図２Ａの矢印で示す画面上方向と一致するように配置されている。なお、後述する図２Ｂ〜図２Ｅにおいても、それぞれ内蔵されている撮像素子により撮像されて得られた撮像画像（内視鏡画像）の画面上方向が各図の矢印で示す画面上方向と一致するように配置されており、挿入部先端面における上下方向はこの画面上方向を基準にする。
先端面の左右方向中央上部には、照明光の出射面である照明窓４Ａが配設されている。即ち、図２ＡのＡレイアウトは、照明窓４Ａが撮像素子３Ａの斜め上方向に配置されている例を示している。なお、先端面の上下方向中央の左端には、処置具チャンネル５Ａが設けられている。
図２Ｂは挿入部１Ｂの先端レイアウト（以下、Ｂレイアウトという）を示している。図２Ｂの挿入部１Ｂは、先端面の上下方向中央の右端側に観察窓（対物レンズ）２Ｂが配置されており、この観察窓２Ｂに対向する挿入部１Ｂの内部に撮像素子３Ｂが配設されている。この撮像素子３Ｂの比較的近傍の下方向及び上方向には、それぞれ照明光の出射面である照明窓４Ｂ１，４Ｂ２が配設されている。即ち、図２ＢのＢレイアウトは、照明窓４Ｂ１，４Ｂ２が撮像素子３Ｂの上下方向両側に配置されている例を示している。なお、先端面の上下方向中央の左端には、処置具チャンネル５Ｂが設けられている。
図２Ｃは挿入部１Ｃの先端レイアウト（以下、Ｃレイアウトという）を示している。図２Ｃの挿入部１Ｃは、先端面の上下方向中央の若干左上方に観察窓（対物レンズ）２Ｃが配置されており、この観察窓２Ｃに対向する挿入部１Ｃの内部に撮像素子３Ｃが配設されている。この撮像素子３Ｃの下方には照明光の出射面である照明窓４Ｃ１が配設されており、撮像素子３Ｃの右側の若干上方向には照明光の出射面である照明窓４Ｃ２が配設されている。
図２ＣのＣレイアウトは、照明窓４Ｃ１，４Ｃ２が、上下方向については、撮像素子３Ｃの上下に配置されている例を示している。なお、先端面の中心から右斜め下方向の位置には、処置具チャンネル５Ｃが設けられており、先端面の左右方向中央の上端近傍には、送水ノズル６Ｃが配設されている。
図２Ｄは挿入部１Ｄの先端レイアウト（以下、Ｄレイアウトという）を示している。図２Ｄの挿入部１Ｄは、先端面の上下方向中央の若干左側に観察窓（対物レンズ）２Ｄが配置されており、この観察窓２Ｄに対向する挿入部１Ｄの内部に撮像素子３Ｄが配設されている。この撮像素子３Ｄの上方には照明光の出射面である照明窓４Ｄ１が配設され、撮像素子３Ｄの下方には照明光の出射面である照明窓４Ｄ２が配設されており、撮像素子３Ｄの右側の若干上方向には照明光の出射面である照明窓４Ｄ３が配設されている。
図２ＤのＤレイアウトは、３つの照明窓４Ｄ１〜４Ｄ３が、上下方向については、撮像素子３Ｄの上下に略均等に配置されている例を示している。なお、先端面の中心から右斜め下方向の位置には、処置具チャンネル５Ｄが設けられ、先端面の左右方向中央の上端近傍には送水ノズル６Ｄが配設されている。また、先端面の左右方向中央の下端近傍には副送水開孔７Ｄが配設されている。
図２Ｅは挿入部１Ｅの先端レイアウト（以下、Ｅレイアウトという）を示している。図２Ｅの挿入部１Ｅは、先端面の左右方向中央の上方に観察窓（対物レンズ）２Ｅが配置されており、この観察窓２Ｅに対向する挿入部１Ｅの内部に撮像素子３Ｅが配設されている。この撮像素子３Ｅの右側の下方には照明光の出射面である照明窓４Ｅ１が配設され、撮像素子３Ｄの下方の左側には照明光の出射面である照明窓４Ｅ２が配設されている。
図２ＥのＥレイアウトは、照明窓４Ｅ１，４Ｅ２が、上下方向については、撮像素子３Ｅの下側に偏って配置されている例を示している。なお、先端面の中心から右斜め下方向の位置には、処置具チャンネル５Ｅが設けられ、先端面の中心から左斜め上方向の端部には送水ノズル６Ｅが配設されている。また、先端面の左右方向中央の下端近傍には副送水開孔７Ｅが配設されている。
なお、以下の説明において、観察窓２Ａ〜２Ｅを区別しない場合には観察窓２というものとし、撮像素子３Ａ〜３Ｅを区別しない場合には撮像素子３というものとし、照明窓４Ａ，４Ｂ１，４Ｂ２，４Ｃ１，４Ｃ２，４Ｄ１〜４Ｄ３，４Ｅ１，４Ｅ２を区別しない場合には照明窓４というものとする。
図３は先端レイアウトを考慮することなく調光制御を行った場合の撮像画像の一例を示す説明図である。先端レイアウトは、撮像素子の配置に対する照明光出射位置の分布のパターンを示しており、先端レイアウトを考慮しない調光制御においては、撮像画像から得られる明るさ情報に基づいて調光制御が行われる。
調光制御では、目標とする明るさ（目標値）が設定される。目標値はディスプレイに表示された場合の明るさの基準値であり、予め設定されている。内視鏡システムにおける調光制御では、例えば撮像画像の平均的な明るさが目標値に一致するように、照明光の光量等が制御される。
図３は内視鏡挿入部の先端レイアウトとして、図２ＥのＥレイアウトを採用した場合の例を示しており、内視鏡画像８に対する照明窓４Ｅ１，４Ｅ２の位置を丸印にて示してある。図３の内視鏡画像８は、所定の管腔を撮像して得られたものであり、管腔部分８ａは十分に照明されていないことから暗く、画面下側に表示された生体組織部分８ｂは照明光に照らされて明るい画像となっている。Ｅパターンは、撮像素子３Ｅの下方側に照明窓４Ｅ１，４Ｅ２が偏って配置されていることから、画面下側に表示された生体組織部分８ｂは明るすぎて、ハレーションが生じている。なお、図３ではドット模様によってハレーションが生じていることを示している。
そこで、本実施の形態においては、観察を阻害する要因を排除する為に、先端レイアウトを考慮した調光制御を行う。この制御のために、先端レイアウトの情報、即ち、配光情報を内視鏡メモリに記憶させるようになっている。
図１において、内視鏡システム１０は、内視鏡１１、ビデオプロセッサ２１、光源装置３１及び表示装置４１によって構成されている。光源装置３１は光源部３２を有しており、光源部３２は、例えばＬＥＤ光源等によって構成されて、観察モードに応じた照明光を出射することができるようになっている。
内視鏡１１は、細長の挿入部１２を有し、挿入部１２の先端側にはＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子３を有する撮像部１３が内蔵されている。挿入部１２には光源装置３１からの照明光を導くためのライトガイド１４も設けられている。ライトガイド１４の先端は、挿入部１２の先端面１２ａの照明窓４に取り付けられ、ライトガイド１４は、光源装置３１の光源部３２からの出射光を挿入部１２の先端面１２ａに導き、照明窓４から出射させるようになっている。
なお、図１では、図２Ａ〜図２Ｅの処置具チャンネル等の内視鏡内蔵物は図示を省略している。また、図１では１本のライトガイドのみを示しているが、例えば、ライトガイド１４を分岐することによって、図２Ｂ〜図２Ｅに示すように、ライトガイド１４の出射端である照明窓４が複数設けられることもある。
照明窓４から出射された照明光は被検体に照射される。被検体からの反射光（戻り光）は、観察窓２を介して撮像素子３に入射する。撮像素子３は撮像面に入射した被写体光学像を光電変換する。内視鏡１１には内視鏡信号処理部１５が設けられており、撮像部１３は被写体光学像に基づく撮像信号を内視鏡信号処理部１５に出力する。
内視鏡信号処理部１５は、撮像部１３からの撮像信号に対して撮像部の傷を補正処理する。また、内視鏡信号処理部１５は、ノイズを除去した撮像信号を増幅した後、アナログ／デジタル変換処理によってデジタル信号に変換してビデオプロセッサ２１の映像処理部２２に出力するようになっている。
ビデオプロセッサ２１には各部を制御する制御部２６が設けられている。制御部２６は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成されていてもよく、また、ＣＰＵ等のプロセッサにより構成されて、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って各部を制御するように構成されていてもよい。
映像処理部２２は、入力された撮像信号に対して、色信号を生成する色信号処理、ガンマ補正処理、電子ズーム処理、ホワイトバランス（Ｗ／Ｂ）処理等の各種信号処理を施し、表示装置４１に適した表示形式に変換して表示装置４１に出力する。こうして、表示装置４１の表示画面上において、撮像部１３によって撮像された内視鏡画像が表示される。
本実施の形態においては、内視鏡１１は内視鏡メモリ１６を備えており、内視鏡メモリ１６には、配光情報が記憶されるようになっている。例えば、内視鏡メモリ１６は、配光情報として先端レイアウトの情報を記憶してもよい。また、内視鏡メモリ１６は、撮像素子３を識別するイメージャＩＤを記憶するようになっていてもよい。また、内視鏡メモリ１６は、先端レイアウトの情報として、先端レイアウトの種類が既知である場合には、先端レイアウトのパターンの種類を示す情報を記憶するようになっていてもよい。例えば、内視鏡メモリ１６は、先端レイアウトがＡ〜Ｅレイアウトのうちいずれのレイアウトであるかを示す情報を記憶してもよい。
また例えば、先端レイアウトの種類が比較的少ない場合、例えば図２Ａ〜図２Ｅに示す５種類だけの場合には、内視鏡メモリ１６は、先端レイアウトの情報として、照明窓の数（ライトガイド本数）と撮像素子３の配置に対する照明窓の配置の偏りの有無を示す拡張ビットを記憶するようになっていてもよい。なお、拡張ビットによって、照明窓の配置の偏りの有無だけでなく、偏りの方向についても示すようになっていてもよい。
例えば、照明窓の数が２のＢ，Ｃ，Ｅレイアウトのうち、上下方向については、撮像素子３の配置に対する照明窓の配置の偏りがあるのはＥレイアウトのみである。従って、照明窓の数の情報と拡張ビットとによって、Ａレイアウトと、Ｂ，Ｃレイアウトと、ＤレイアウトとＥレイアウトとを相互に区別することが可能である。なお、Ｅレイアウトでは、照明窓は撮像素子３に対して画面下方向に偏って配置されていることも既知である。また、この場合、Ｂ，Ｃレイアウトについては相互に区別できないが、Ｂ，Ｃレイアウトは、撮像素子３に対する照明窓の配置の偏りが比較的小さく、撮像画像の画面上の一部の部分にハレーション等が生じることは比較的少なく、調光制御の点では問題にならない。
なお、内視鏡メモリ１６は、画面上方向を基準として、観察窓２と撮像素子３との位置関係を角度及び距離によって求めた情報を配光情報として記憶するようになっていてもよい。
また、内視鏡メモリ１６は、ユーザの設定操作によって、配光情報を更新することができるようになっていてもよい。
本実施の形態においては、ビデオプロセッサ２１はパラメータ設定部２４を有しており、パラメータ設定部２４は、内視鏡メモリ１６に記憶されている配光情報を読み出すことができるようになっている。
また、ビデオプロセッサ２１にはメモリ２５が設けられている。メモリ２５には複数の調光パラメータの情報が記憶されている。なお、調光パラメータは、調光制御のための１つ以上のパラメータを含む情報であり、メモリ２５にはこの１つ以上のパラメータを含む調光パラメータが配光情報に対応して複数記憶されている。
例えば、メモリ２５には、既存の内視鏡機種における調光状態やシミュレーション結果に基づく調光状態を考慮して、配光情報に応じた調光パラメータを記憶させておくようになっている。なお、メモリ２５の調光パラメータの情報は、ユーザの更新操作によって更新可能に構成されていてもよい。
パラメータ設定部２４は、内視鏡メモリ１６から読み出した配光情報を用いてメモリ２５を参照することで、調光パラメータの情報を読み出して、映像処理部２２及び調光演算部２３に調光パラメータを設定するようになっている。なお、パラメータ設定部２４は、メモリ２５からの調光パラメータの読出しに、配光情報とイメージャＩＤとの両方の情報を用いてもよい。
また、内視鏡メモリ１６に配光情報として先端レイアウトの情報が記憶されていない場合でも、メモリ２５に格納された先端レイアウトの情報を判定するための情報を記憶させておくことで、パラメータ設定部２４は、内視鏡メモリ１６から読み出した情報に基づいて、先端レイアウトを判定し、判定結果に基づいて更に調光パラメータを読み出すようになっていてもよい。
調光制御部としての調光演算部２３は、映像処理部２２からの内視鏡画像（撮像画像）も与えられる。調光演算部２３は、調光パラメータを用いて内視鏡画像の明るさを示す検波値を算出するようになっている。調光演算部２３は、算出した検波値に基づく調光制御信号を発生して光源制御部３３に出力する。光源制御部３３は、調光制御信号に基づいて光源部３２を駆動することで、照明光の光量を調光制御信号に基づく光量に制御するようになっている。
図４は調光演算部２３における調光制御の一例を示すフローチャートである。
調光演算部２３は、撮像画像を所定の小領域に分割し（ステップＳ１）、各小領域毎に平均輝度値を算出する（ステップＳ２）。次に、調光演算部２３は、ステップＳ３において、撮像画像の中央の所定領域（以下、検波範囲という）を設定し、検波範囲について各小領域の平均輝度値に基づく検波値を求める（ステップＳ４）。調光演算部２３は、ステップＳ５において、検波値／目標値を偏差値として求めて（ステップＳ５）、この偏差値を調光制御信号として光源制御部３３に出力する（ステップＳ６）。
光源制御部３３は、検波値／目標値が１となるように、光源部３２の出射光量を制御するようになっている。即ち、光源制御部３３は、検波値が目標値よりも小さい場合には、検波値が大きくなるように出射光量を増大させ、検波値が目標値よりも大きい場合には、検波値が小さくなるように出射光量を減少させるようになっている。
本実施の形態においては、検波範囲は調光パラメータによって設定されるようになっている。即ち、先端レイアウトに応じて検波範囲が変化することになる。例えば、Ｂレイアウトに基づく調光パラメータによる検波範囲は画面中央部分に設定されるのに対し、Ｅレイアウトに基づく調光パラメータによる検波範囲は画面中央部分だけでなく、画面下方側に広がるようになっている。
図５はメモリ２５に記憶されている調光パラメータのテーブルの一例を説明するための説明図である。図５の例は撮像素子３としてＴｙ１〜Ｔｙ４の４種類の撮像素子が図２Ａ〜図２Ｅに示すＡレイアウト〜Ｅレイアウトの５種類の先端レイアウトの内視鏡に採用される例を示している。Ｔｙ１の撮像素子３はＡ，Ｄ，Ｅレイアウトの内視鏡に用いられ、Ｔｙ２の撮像素子３はＢ，Ｄレイアウトの内視鏡に用いられ、Ｔｙ３の撮像素子３はＡ，Ｃ，Ｅレイアウトの内視鏡に用いられ、Ｔｙ４の撮像素子３はＡ，Ｄ，Ｅレイアウトの内視鏡に用いられることを示している。また、図５の例は、内視鏡メモリ１６に観察窓の数であるライトガイド本数（ＬＧ本数）の情報と拡張ビットが記憶されている例を示している。図５の例は、ライトガイド本数の情報及び拡張ビットのみによって調光パラメータを設定する例を示している。
例えば、ライトガイド本数が１本の場合の調光パラメータはａであり、ライトガイド本数が３本の場合の調光パラメータはｃである。ライトガイド本数が２本の場合において、拡張ビットが０の場合の調光パラメータはｂであり、拡張ビットが１の場合の調光パラメータはｂ’である。なお、調光パラメータａ，ｂ，ｂ’，ｃは、上述したように、それぞれ１つ以上のパラメータの情報を含むものである。
図５の例では調光パラメータｂ，ｃは画面中央の所定範囲を検波範囲に設定するものである。一方、調光パラメータｂ’は検波範囲を画面中央の所定範囲から下方に拡大するものであり、画面下部のハレーションを抑制することができる。なお、調光パラメータａは検波範囲を画面中央の所定範囲から上方に拡大するものであり、画面上部のハレーションを抑制することができる。
例えば、図３の例において、仮にライトガイド本数が２本の場合の調光パラメータｂ（Ｂレイアウトに対応）による検波範囲が採用された場合には、画面中央部分における平均輝度値が比較的低いので、検波値が小さい値となり、光源制御部３３は光源部３２からの照明光の光量を増大させるように調光制御を行う。この結果、上述したように、画面下部の生体組織部分８ｂにおいてハレーションが生じた。これに対し、本実施の形態においては、図３の例ではＥレイアウトに対応した調光パラメータが選択されることで、検波範囲が画面下方側に広がる。従って、この場合には、検波値の算出に生体組織部分８ｂの比較的明るい平均輝度値が用いられることになり、検波値は比較的大きな値となる。これにより、光源制御部３３は光源部３２からの照明光の光量を減少させるように調光制御を行う。この結果、画面下部の生体組織部分８ｂにおけるハレーションが抑制され、画面下部の生体組織部分８ｂを見やすい画像にすることができる。
なお、図４の調光制御は一例であり、調光演算部２３は、調光制御信号を図４とは異なる手法によって算出してもよい。例えば、各小領域の平均輝度値を値の大きさ順に配列し、配列した所定範囲の輝度値の平均値を当該所定範囲についての代表検波値とする手法がある。複数の所定範囲について求めた代表検波値同士の演算によって検波値を算出するのである。この場合において、画面の中央を含む所定範囲の所定の高輝度値の値に基づいて各代表検波値の重み付けを設定することにより、ハレーションを抑制する調光制御が可能である。そして、先端レイアウトに基づく調光パラメータによって所定の高輝度値の値を求める画面中央を含む所定範囲を設定することにより、先端レイアウトに応じた適切な調光制御が可能である。
例えば、Ｅレイアウトについては、所定の高輝度値の値を求める画面中央を含む所定範囲として画面下部まで含む範囲を設定することにより、比較的明るい画面下部の代表検波値の重み付けを大きくして、検波値を比較的大きな値にすることができる。これにより、光源部３２からの照明光の光量を減少させて、画面下部の生体組織部分８ｂにおけるハレーションを抑制することができる。
また、図５に示す調光パラメータの設定例は一例であり、先端レイアウト毎に異なる調光パラメータを設定してもよく、また、撮像素子の種類を考慮して調光パラメータを設定してもよい。
次に、このように構成された実施の形態の動作について図６から図９を参照して説明する。図６は第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。また、図７は図３の例において本実施の形態における調光制御を採用した場合に得られる撮像画像を示す説明図である。また、図８はＡレイアウトを採用した場合において、先端レイアウトを考慮することなく、即ち、画面中央の所定範囲を検波範囲に設定した状態で調光制御を行った場合の撮像画像の一例を示す説明図である。 また、図９は図８の例において、本実施の形態における調光制御を採用した場合に得られる撮像画像を示す説明図である。
ビデオプロセッサ２１の制御部２６は、電源が投入されると、図６のステップＳ１１において、ビデオプロセッサ２１の各部の初期設定を行う。次に、制御部２６は、ステップＳ１２において、内視鏡が未接続か否かを判定し、内視鏡接続の接続待機状態となる。内視鏡が接続されると、制御部２６は、ステップＳ１３において、パラメータ設定部２４を制御して、内視鏡メモリ１６からのメモリ読み出しを実行させる。内視鏡メモリ１６には、配光情報が記憶されており、パラメータ設定部２４は、内視鏡メモリ１６から配光情報を読み出すことで、配光情報に基づいた調光制御のためのパラメータ設定を行う。
即ち、パラメータ設定部２４は、読み出した配光情報を用いて、メモリ２５から調光パラメータを読み出す。メモリ２５には、配光情報に対応した調光パラメータが格納されており、パラメータ設定部２４は、配光情報に応じた調光パラメータを映像処理部２２及び調光演算部２３に設定する。
配光情報は、挿入部１２の先端レイアウト、即ち、撮像素子３の配置に対する照明光出射位置の分布に関する情報であり、配光情報を用いて調光パラメータを設定することで、画面の所定位置において適切な調光制御が可能である。
図７は先端レイアウトとして図２ＥのＥレイアウトが採用された場合において得られる撮像画像５１を示している。図３及び図７はいずれも同一のＥレイアウトを採用した内視鏡の同一種類の撮像素子によって撮像された同一撮影範囲の撮像画像を示している。図３の例は図７の画面中央の領域５２を検波範囲として調光制御が行われたものであり、これに対し、図７は、矢印に示すように、領域５２よりも画面下方及び画面右側に広がった領域５３を検波範囲として調光制御が行われたものである。
図３に示すように、Ｅレイアウトでは、撮像素子の配置に対して、即ち、撮像素子によって得られる画面の位置に対して右下及び左下の位置に照明窓４Ｅ２，４Ｅ１が位置する。また、照明窓４Ｅ２のサイズは照明窓４Ｅ１よりも大きい。そこで、Ｅレイアウトに対応した調光パラメータとして、これらの照明窓４Ｅ２，４Ｅ１の撮像素子の配置に対する照明光出射位置分布を考慮した検波範囲を設定するためのパラメータを用いることで、画面下部及び画面右側におけるハレーションを抑制することができる。
例えば、図７のように管腔の生体組織を近点観察する場合には、画面下側に、観察したい対象の生体組織を位置させた観察が行われることが多い。従って、Ｅレイアウトの内視鏡を採用した場合には、検波範囲を画面下側に広げて調光制御のための検波値を求めた方が、画面下側におけるハレーションを抑制することが可能である。
このような調光制御の結果、図７では、画面中央の管腔部分５１ａは比較的暗いが、画面下側の生体組織部分５１ｂはハレーションを抑制した見やすい画像となっている。
また、図８及び図９はそれぞれ先端レイアウトとして図２ＡのＡレイアウトが採用された場合において得られる撮像画像６１ａ，６１ｂを示している。図８及び図９はいずれも同一のＡレイアウトを採用した内視鏡の同一種類の撮像素子によって撮像された同一撮影範囲の撮像画像を示している。図８の例は、本実施の形態の調光制御を採用することなく、画面中央の領域６２ａを検波範囲として調光制御が行われたものであり、これに対し、図９は、本実施の形態の調光制御を採用して、先端レイアウトに対応した調光パラメータを選択することで、矢印に示すように、領域６２ａよりも画面上方に広がった領域６２ｂを検波範囲として調光制御が行われたものである。
図８に示すように、Ａレイアウトでは、撮像素子の配置に対して、即ち、撮像素子によって得られる画面の位置に対して左右方向中央の上端位置に照明窓４Ａが位置する。この結果、比較的暗い画像中央の管腔部分の平均輝度値を用いた検波値により照明光の光量が増大し、画面上部の生体組織部分６３ａにおいてハレーション（ドット模様の部分）が生じたことを示している。
これに対し、本実施の形態においては、Ａレイアウトに対応した調光パラメータとして、この照明窓４Ａの撮像素子の配置に対する分布を考慮して検波範囲を上方に広げる設定を行うためのパラメータが用いられる。これにより、検波値が比較的大きな値となり、照明光の光量が減少して、画面上部の生体組織部分６３ｂにおいてハレーションの発生が抑制され、見やすい画像となる。
制御部２６は、ステップＳ１５において、内視鏡が切断されたか否かを判定し、切断されるまではステップＳ１６において各種処理を実行する。内視鏡が切断されると、制御部２６は、処理をステップＳ１２に戻して、内視鏡の接続待機状態となる。
このように本実施の形態においては、例えば先端レイアウト等の配光情報を内視鏡メモリに記憶させ、内視鏡から配光情報を読み出し、読み出した配光情報に基づいて調光パラメータを設定する。配光情報は、撮像素子の配置と照明光出射位置の分布との関係を示すものであり、配光情報を用いて調光パラメータを設定することにより、画面の所定位置における明るさを適正化して、観察しやすい内視鏡画像を得ることを可能にする。
（変形例）
図１０は変形例を説明するための説明図である。図１０はメモリ２５に記憶される情報を説明するためのものである。図４においては、イメージャＩＤ及び配光情報に基づいて調光パラメータを設定する例を説明した。本変形例は、イメージャＩＤ及び配光情報だけでなく、観察部位に応じて調光パラメータの設定を変更するものである。
図１０に示すように、メモリ２５には、観察部位と先端レイアウト、即ち、ライトガイド本数（ＬＧ本数）及び拡張ビットとに基づいて調光パラメータが設定されたテーブルが記憶されている。なお、図１０の調光パラメータＰ１〜Ｐ９は、それぞれ１つ以上のパラメータの情報を含むものである。
本変形例では、内視鏡メモリ１６には、配光情報だけでなく観察部位に関する情報も記憶される。パラメータ設定部２４は、内視鏡メモリ１６から配光情報及び観察部位の情報を取得し、配光情報及び観察部位の情報に対応した調光パラメータをメモリ２５から選択するようになっている。
図１０の例では、例えば、ライトガイド本数が３本のＤレイアウトであっても、観察部位が上部消化管の場合には調光パラメータＰ５が選択され、観察部位が下部消化管の場合には調光パラメータＰ８が選択される。また、例えば、ライトガイド本数が２本のＢ，Ｃレイアウトについても、観察部位が気管支の場合には調光パラメータＰ２が選択され、観察部位が上部消化管の場合には調光パラメータＰ３が選択され、観察部位が下部消化管の場合には調光パラメータＰ６が選択され、観察部位が経鼻の場合には調光パラメータＰ９が選択される。
また、例えば、ライトガイド本数が２本で拡張ビットが１のＥレイアウトについても、観察部位が上部消化管の場合には調光パラメータＰ４が選択され、観察部位が下部消化管の場合には調光パラメータＰ７が選択される。
なお、図４と同様に、Ａレイアウトにおいて選択される調光パラメータＰ１は画面上部のハレーションを抑制するパラメータに設定され、Ｅレイアウトにおいて選択される調光パラメータＰ４，Ｐ７は画面下部のハレーションを抑制するパラメータに設定される。
他の構成及び作用、効果は第１の実施の形態と同様である。
（第２の実施の形態）
図１１は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図１１において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、パラメータ設定部２４に代えて、パラメータ設定部７２を採用したビデオプロセッサ７１を用いる点が第１の実施の形態と異なる。
第１の実施の形態においては、内視鏡メモリ１６に配光情報を記憶させ、メモリ２５に複数の調光パラメータを記憶させて、配光情報に基づいて調光パラメータを選択するようになっている。これに対し、本実施の形態においては、内視鏡メモリ１６は、配光情報だけでなく、調光パラメータの一部のパラメータ及びこのパラメータを用いることを指定するパラメータフラグを記憶するようになっている。なお、内視鏡メモリ１６に記憶される調光パラメータは、少なくとも内視鏡１１の先端レイアウト等の配光情報に対応したものである。また、内視鏡メモリ１６に記憶される調光パラメータとしては、配光情報だけでなく、イメージャＩＤや観察部位に対応したパラメータを記憶させてもよい。
パラメータ設定部７２は、内視鏡メモリ１６に記憶されている配光情報を読み出すと共に、パラメータフラグを読み出す。パラメータ設定部７２は、パラメータフラグによって内視鏡メモリ１６内の調光パラメータを使用することが指定されている場合には、当該指定された調光パラメータを読み出してメモリ２５に格納するようになっている。
パラメータ設定部７２は、内視鏡メモリ１６から読み出した調光パラメータを優先的に用いると共に、読み出した配光情報に基づいてメモリ２５に記憶されている調光パラメータを選択するようになっている。
次に、このように構成された実施の形態の動作について図１２を参照して説明する。図１２は第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。図１２において図６と同一の手順には同一符号を付して説明を省略する。
図１２のステップＳ２１において、パラメータ設定部７２は、内視鏡メモリ１６から配光情報を読み出す。また、パラメータ設定部７２は、ステップＳ２２においてパラメータフラグを検証し、内視鏡メモリ１６内の記憶されている調光パラメータの使用が指定されているか否かを判定する。パラメータ設定部７２は、パラメータの読み出しが指定されている場合には、ステップＳ２３において指定されたパラメータを読み出して、メモリ２５に与えて記憶させる。なお、パラメータ設定部７２は、パラメータの読み出しが指定されていない場合には、処理をステップＳ２２からステップＳ２４に移行する。
ステップＳ２４において、パラメータ設定部７２は、配光情報に基づいてメモリ２５を参照して、調光パラメータを選択して読み出す。この場合には、パラメータ設定部７２は、内視鏡メモリ１６から読み出した調光パラメータを優先的に用いるように調光パラメータの選択を行う。パラメータ設定部７２は、調光パラメータを映像処理部２２及び調光演算部２３に出力する。
他の作用は第１の実施の形態と同様である。
このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、内視鏡メモリ１６に調光パラメータを記憶させておくことで、ビデオプロセッサ７１のメモリ２５に登録されていない種類の調光パラメータや撮像素子であっても、内視鏡メモリ１６に記憶された調光パラメータを用いた調光制御が可能である。
本発明は、上記各実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本出願は、２０１７年６月２１日に日本国に出願された特願２０１７−１２１５２０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、請求の範囲に引用されるものとする。
本発明の一態様の内視鏡システムは、被検体内を撮像する撮像素子と、照明光を射出する照明部と、前記撮像素子の配置と前記照明光の配光角度および前記照明部の数を含む照明光出射位置分布との関係を示す配光情報と、調光に用いることが可能なパラメータと前記パラメータを調光に用いることを指定するパラメータフラグと、を記憶した内視鏡メモリと、を有する内視鏡と、前記内視鏡メモリから取得した、前記配光情報または前記パラメータフラグに基づいて、前記パラメータのうち調光制御を行うパラメータである調光パラメータを決定するパラメータ設定部と、前記調光パラメータに基づいて前記被検体内に照射する照明光の光量を制御する調光制御部と、を有するプロセッサと、を具備する。

Claims (7)

  1. 被検体内を撮像する撮像素子を搭載した内視鏡と、
    前記内視鏡に搭載され、前記内視鏡に搭載された撮像素子の配置と照明光出射位置の分布との関係を示す配光情報を記憶した内視鏡メモリと、
    前記内視鏡メモリ内の配光情報に基づいて調光パラメータを設定するパラメータ設定部と、
    前記調光パラメータに基づいて前記被検体内に照射する照明光の光量を制御する調光制御部と、
    を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
  2. 前記内視鏡メモリは、前記配光情報として、前記撮像素子の配置位置と前記照明光出射位置とのレイアウトを示す先端レイアウトの情報を記憶する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  3. 前記内視鏡メモリは、前記配光情報として、前記照明光出射位置の数と前記撮像素子の配置位置に対する前記照明光出射位置の偏りの有無を示す拡張情報とを記憶する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  4. 前記配光情報に対応した調光パラメータを保持するメモリ
    を具備したことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  5. 前記内視鏡メモリは、観察部位情報を更に格納し、
    前記パラメータ設定部は、前記配光情報及び前記観察部位情報に基づいて調光パラメータを設定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  6. 前記調光制御部は、前記配光情報に基づいて選択された調光パラメータに基づいて、調光制御に用いる検波範囲が指定される
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  7. 前記内視鏡メモリは、前記調光パラメータの一部のパラメータ及び当該パラメータを使用するか否かを示す情報を記憶する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
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