WO2017073286A1 - 内視鏡システムのための制御装置、内視鏡システム及び内視鏡システムの制御方法 - Google Patents

内視鏡システムのための制御装置、内視鏡システム及び内視鏡システムの制御方法 Download PDF

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航史 小島
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an endoscope system, an endoscope system, and a method for controlling the endoscope system.
  • a treatment method for treating a tissue by irradiating the tissue to be treated with a laser beam under observation with an endoscope is known.
  • a technique related to an electronic endoscope used for such treatment is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-095539.
  • the endoscope disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-095539 is provided with a common light guide that guides observation white illumination light and treatment laser light. In this endoscope, one of the illumination light and the treatment laser light is transmitted exclusively by the same light guide.
  • the present invention relates to a control device, an endoscope system, and an endoscope system for an endoscope system that can obtain a high-quality observation image even when a subject is simultaneously irradiated with illumination light and treatment laser light.
  • An object is to provide a control method.
  • a control device for an endoscope system emits an imaging unit including an imaging device configured to image a subject and illumination light for illuminating the subject.
  • a control device for an endoscope system comprising: a light source configured to perform; and a laser treatment tool capable of emitting laser light for treating the subject simultaneously with the illumination light, the laser treatment
  • a discriminating unit that discriminates the usage state of the tool, and a luminance adjustment circuit that adjusts at least one of an exposure time of imaging by the imaging unit and an emitted light amount of the light source based on a discrimination result of the discriminating unit Prepare.
  • an endoscope system includes the above-described control device, the imaging unit, the light source, and the laser treatment tool.
  • an endoscope system control method emits an imaging unit including an imaging device configured to image a subject, and illumination light for illuminating the subject.
  • a control method for an endoscope system comprising: a light source configured as described above; and a laser treatment tool capable of emitting laser light for treating the subject simultaneously with the illumination light, wherein the laser treatment tool is used. And adjusting at least one of an exposure time of imaging by the imaging unit and an emitted light amount of the light source based on the determination result of the use state.
  • a control device, an endoscope system, and an endoscope for an endoscope system capable of obtaining a high-quality observation image even when the subject is simultaneously irradiated with illumination light and treatment laser light.
  • a system control method can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a configuration example of an endoscope system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of the operation of the endoscope system.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the determination process.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the display device.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the effect of the electronic shutter when the image sensor is a CMOS image sensor, and is a diagram for explaining the relationship between the exposure time and the read image when the exposure time is long. .
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the effect of the electronic shutter when the image sensor is a CMOS image sensor, and is a diagram for explaining the relationship between the exposure time and the read image when the exposure time is long. .
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the effect of the electronic shutter when the image sensor is a CMOS image sensor, and is a diagram for explaining the relationship between the exposure time when the exposure time is short and the read image.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the display device.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an outline of an example of the operation of each unit of the endoscope system.
  • the present embodiment relates to an endoscope system that treats a subject with a laser treatment tool while acquiring an image of the subject using a medical rigid endoscope and an imaging device.
  • FIG. 1 An outline of a configuration example of an endoscope system 10 according to the present embodiment is shown in FIG.
  • the endoscope system 10 includes a video processor 100 that functions as a control device of the endoscope system 10, a light source device 200, an imaging device 300, a rigid endoscope 400, a display device 500, And a laser treatment instrument 600.
  • a broken-line arrow indicates a flow of a video signal from acquisition by the imaging device 300 to display on the display device 500.
  • a dashed-dotted arrow indicates a flow of a control signal related to luminance control for adjusting the brightness of an image to be described later. Solid arrows indicate the flow of signals other than those described above.
  • a rigid endoscope 400 which is a general optical viewing tube, is configured such that an imaging device 300 is connected thereto.
  • the imaging apparatus 300 includes an imaging unit 310 that includes an imaging element and the like.
  • the image sensor includes, for example, a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
  • a three-plate method is adopted for the imaging unit 310.
  • a single plate method may be adopted for the imaging unit 310.
  • a process such as a synchronization process is required.
  • the imaging unit 310 generates a video signal related to the image of the subject formed on the imaging surface of the imaging device using the imaging device.
  • the rigid endoscope 400 includes an optical system 410 and an illumination window 420.
  • the optical system 410 forms an image of the subject on the imaging surface of the imaging element of the imaging device 300.
  • the illumination window 420 is a window that emits illumination light guided from the light source device 200. The illumination light emitted from the illumination window 420 illuminates the subject imaged by the imaging unit 310.
  • the light source device 200 includes a light source 210, a light source drive circuit 220, and a light amount control circuit 230.
  • the light source 210 emits illumination light emitted from the illumination window of the rigid mirror 400.
  • the light source 210 may be a lamp such as a xenon lamp or a halogen lamp, or may be a semiconductor light source such as a semiconductor laser light source or a light emitting diode.
  • the semiconductor light source may include, for example, a plurality of light sources that respectively emit red light, green light, and blue light, and may combine these lights to generate white light.
  • the semiconductor light source is provided with, for example, a blue light source and a fluorescent material, and the blue light emitted from the light source and the fluorescence emitted from the fluorescent material using the blue light as excitation light are synthesized.
  • a white semiconductor light source that emits white light may be used.
  • the light source 210 may be provided with, for example, a semiconductor light source other than the light source for adjusting the white light as necessary.
  • a white light source or the like may be provided integrally with the video processor 100.
  • a video signal acquisition circuit 110 an image processing circuit 120, a luminance adjustment circuit 130, a control circuit 140, and a memory, which will be described later, are stored in a housing of a single light source integrated video processor having the functions of the video processor 100 and the light source device 200.
  • the apparatus 150, the input device 160, the communication circuit 170, the light source 210, the light source driving circuit 220, the light amount control circuit 230, and the like may be included.
  • the light source driving circuit 220 drives each light source included in the light source 210.
  • the light amount control circuit 230 controls the operation of the light source driving circuit 220. That is, the light amount control circuit 230 controls the on / off of the light source 210 and the intensity of light emitted from each light source.
  • the light emitted from the light source 210 is guided by the light guide fiber and guided to the illumination window 420 of the rigid mirror 400.
  • the amount of light guided to the illumination window 420 of the rigid mirror 400 may be adjusted by the intensity of the light emitted from the light source 210, or may be adjusted by other methods.
  • the amount of light guided to the rigid mirror 400 may be adjusted by providing a stop between the light source 210 and the light incident end of the light guide fiber and adjusting the aperture ratio of the stop.
  • the power supplied to the light source 210 may be adjusted by changing the current value, or may be adjusted by pulse width modulation (PWM) control. Also good.
  • PWM pulse width modulation
  • the display device 500 is a general display device such as a liquid crystal display.
  • the display device 500 displays an image based on the video signal image-processed by the image processing circuit 120 of the video processor 100 described later.
  • the video processor 100 includes a video signal acquisition circuit 110, an image processing circuit 120, a luminance adjustment circuit 130, a control circuit 140, a storage device 150, an input device 160, and a communication circuit 170.
  • the video signal acquisition circuit 110 acquires the video signal generated by the imaging unit 310 from the imaging device 300.
  • the video signal acquisition circuit 110 transmits the acquired video signal to the image processing circuit 120.
  • the image processing circuit 120 performs various image processing on the video signal acquired from the video signal acquisition circuit 110, and outputs the video signal after the image processing to the display device 500.
  • the processing performed by the image processing circuit 120 includes pre-processing 122, detection processing 124, auto gain control (AGC) 126, and post-processing 128.
  • processing such as color processing, noise reduction by filtering, gain adjustment, and the like is performed on the video signal acquired from the video signal acquisition circuit 110.
  • the video signal after the pre-stage process 122 is multiplied by a detection parameter that is a predetermined coefficient for each color.
  • a predetermined gain may be added. The video signal after the detection processing is transmitted to the luminance adjustment circuit 130 described later.
  • the gain of the video signal is adjusted so that the signal intensity of each color is within an appropriate range and the brightness of the image is appropriate for the video signal after the detection processing 124. This gain adjustment is performed under the control of the luminance adjustment circuit 130.
  • various image processing for generating an image to be displayed on the display device 500 is performed using the video signal after the AGC 126.
  • the video signal after the post-processing 128 is transmitted to the display device 500.
  • the brightness adjustment circuit 130 adjusts various operations of the endoscope system 10 so that an image represented by the video signal processed by the image processing circuit 120 has appropriate brightness.
  • the brightness adjustment circuit 130 includes a photometry unit 131 and a brightness control unit 132.
  • the photometry unit 131 acquires the video signal after the detection process 124.
  • the photometry unit 131 calculates the brightness of the image represented by the video signal based on the acquired video signal.
  • the photometry unit 131 transmits the calculation result to the luminance control unit 132.
  • the luminance control unit 132 changes various settings based on the luminance information of the image acquired from the photometry unit 131.
  • the luminance control unit 132 includes a light source control unit 134, a gain control unit 135, and an exposure control unit 136.
  • the light source control unit 134 adjusts the output of the light source 210 of the light source device 200 so that the brightness of the image becomes appropriate.
  • the light source control unit 134 transmits information related to the determined output of the light source 210 to the light amount control circuit 230 of the light source device 200.
  • the light amount control circuit 230 controls the operation of the light source 210 based on information received from the control circuit 140 described later and information related to the output received from the light source control unit 134.
  • the gain control unit 135 determines the setting of the gain of the AGC 126 that is one of the parameters of image processing performed by the image processing circuit 120 so that the luminance of the image becomes appropriate.
  • the gain control unit 135 transmits the determined gain setting to the image processing circuit 120.
  • the image processing circuit 120 performs processing of the AGC 126 based on the gain setting acquired from the gain control unit 135.
  • the gain control unit 135 may determine a gain to be applied in processing other than the AGC 126.
  • the exposure control unit 136 determines the exposure setting of the imaging unit 310 of the imaging device 300 so that the brightness of the image is appropriate.
  • the exposure control unit 136 transmits the determined exposure setting to the imaging unit 310.
  • the imaging unit 310 performs an imaging operation based on the exposure setting acquired from the exposure control unit 136. For example, the exposure time by the imaging unit 310 is based on this exposure setting.
  • the control circuit 140 controls the operation of each part of the video processor 100.
  • the control circuit 140 is connected to, for example, the image processing circuit 120 and the luminance adjustment circuit 130, and issues a command regarding the operation of the image processing circuit 120 and the luminance adjustment circuit 130.
  • the control circuit 140 is connected to the light amount control circuit 230 of the light source device 200 and transmits necessary information to the light amount control circuit 230. For example, the control circuit 140 transmits to the light amount control circuit 230 information indicating whether the observation mode is the normal light observation mode or another mode, and information indicating whether the light source 210 is turned on or off.
  • control circuit 140 includes a determination unit 141.
  • the determination unit 141 is in a laser mode in which a laser treatment is performed by the laser treatment tool 600 during an observation operation in which an image captured by the imaging device 300 via the rigid endoscope 400 is displayed on the display device 500, or the laser treatment is performed. It is determined whether the normal mode is not performed.
  • the storage device 150 includes a storage device such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the storage device 150 is connected to the control circuit 140.
  • the storage device 150 may be connected to the image processing circuit 120, the brightness adjustment circuit 130, or the like.
  • the storage device 150 stores programs and setting values necessary for the operation of each unit.
  • the input device 160 includes input devices such as a switch, a keyboard, and a touch panel.
  • the control circuit 140 can receive an instruction from the user via the input device 160.
  • the communication circuit 170 is related to communication with a laser control device 610 of a laser treatment instrument 600 described later.
  • the control circuit 140 acquires information from the laser control circuit 611 of the laser control device 610 via the communication circuit 170, and acquires the state of the laser treatment instrument 600.
  • the laser treatment tool 600 is a treatment tool used for treating a subject by irradiating the subject with laser light.
  • the laser treatment instrument 600 includes a laser control device 610 and a laser probe 620.
  • the treatment laser is emitted from the tip of the laser probe 620.
  • the laser control device 610 includes a laser control circuit 611, a laser drive circuit 612, a laser light source 613, an input device 614, and a communication circuit 615.
  • the laser control circuit 611 controls the operation of each part of the laser treatment instrument 600.
  • the laser light source 613 is a light source of laser light emitted from the laser probe 620.
  • the laser drive circuit 612 drives the laser light source 613 under the control of the laser control circuit 611.
  • the input device 614 receives an input to the laser control device 610.
  • the input device 614 includes input devices such as a switch, a keyboard, and a touch panel. Further, the input device 614 includes a switch for switching on / off the emission of laser light from the laser probe 620.
  • the communication circuit 615 is a circuit for performing communication with the video processor 100. That is, communication between the control circuit 140 of the video processor 100 and the laser control circuit 611 of the laser treatment instrument 600 is performed via the communication circuit 170 of the video processor 100 and the communication circuit 615 of the laser control device 610.
  • the laser light source 613 driven by the laser driving circuit 612 under the control of the laser control circuit 611 emits laser light.
  • This laser light is guided to the tip of the laser probe 620 and emitted from the tip of the laser probe 620.
  • the laser light emitted here is continuously emitted, emitted in pulses, or emitted so as to repeat pulses according to the setting.
  • various light sources can be used as the laser light source 613 of the laser treatment instrument 600, and these can be used interchangeably. That is, the laser light source 613 is replaced, or the laser treatment instrument 600 itself connected to the video processor 100 is replaced with a different light source.
  • the laser light source 613 for example, holmium: yag laser (Ho: YAG), neodymium: yag laser (Nd: YAG), KTP laser, or the like can be used.
  • the wavelength of the holmium: yag laser is 2060 nm
  • the wavelength of the neodymium: yag laser is 1064 nm
  • the wavelength of the KTP laser is 532 nm. Therefore, the technique according to the present embodiment for suppressing the influence of the laser beam on the observation image is particularly important for the KTP laser having a wavelength in the visible light band.
  • the image processing circuit 120, the brightness adjustment circuit 130, and the control circuit 140 of the video processor 100 include a central processing unit (CPU), an application specific integrated circuit (ASIC), or a field programmable gate array (FPGA).
  • CPU central processing unit
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • Each of the image processing circuit 120, the brightness adjustment circuit 130, and the control circuit 140 may be configured by one integrated circuit or the like, or may be configured by combining a plurality of integrated circuits. Further, two or more of the image processing circuit 120, the brightness adjustment circuit 130, and the control circuit 140 may be configured by one integrated circuit or the like. The operation of these integrated circuits is performed in accordance with, for example, a program recorded in the storage device 150 or a recording area in the integrated circuit.
  • the light amount control circuit 230 of the light source device 200 and the laser control circuit 611 of the laser treatment instrument 600 include integrated circuits and the like.
  • ⁇ Outline of treatment> An outline of treatment using the endoscope system 10 will be described.
  • the user inserts the rigid endoscope 400 into a treatment target site such as in the abdominal cavity.
  • a treatment target site such as in the abdominal cavity.
  • an image of the subject positioned at the tip of the rigid endoscope is displayed on the display apparatus 500.
  • the user can grasp the state of the subject by viewing the video displayed on the display device 500.
  • the user inserts the laser probe 620 of the laser treatment tool 600 into the treatment target site.
  • the user operates the laser treatment tool 600 to irradiate the subject with the aiming light, and determines the position where the treatment laser light should be irradiated while viewing the image displayed on the display device 500.
  • the user operates the laser treatment instrument 600 to irradiate the subject to be treated with the treatment laser light. In this way, treatment with laser light is performed.
  • the endoscope system 10 is provided with a laser mode in which the laser treatment tool 600 is used during observation using the imaging apparatus 300 and a normal mode in which the laser treatment tool 600 is not used. Particularly in the laser mode, various settings are made so that the quality of the observation image is not deteriorated by the laser light from the laser treatment tool 600.
  • a laser mode in which the laser treatment tool 600 is used during observation using the imaging apparatus 300
  • a normal mode in which the laser treatment tool 600 is not used.
  • various settings are made so that the quality of the observation image is not deteriorated by the laser light from the laser treatment tool 600.
  • step S101 the video processor 100 performs a discrimination process.
  • the determination process is a process performed by the determination unit 141 of the control circuit 140 to determine whether the current mode is the laser mode or the normal mode. An example of the discrimination process will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
  • step S201 the determination unit 141 of the control circuit 140 communicates with the laser control circuit 611 via the communication circuit 170, and the wavelength of the laser light of the laser light source 613 of the laser treatment instrument 600 connected to the video processor 100 is imaged. It is determined whether the spectral sensitivity is within the unit 310. That is, the determination unit 141 performs evaluation on the wavelength of the laser light. When it is not within the spectral sensitivity of the imaging unit 310, the process proceeds to step S205. On the other hand, when it is within the spectral sensitivity of the imaging unit 310, the process proceeds to step S202.
  • the process proceeds to step S202, and when the laser light source 613 is a holmium: yag laser, the process proceeds to step S205.
  • step S202 the determination unit 141 determines whether the laser mode is selected by the user.
  • the user can input whether to use the laser treatment tool 600 using the input device 160 such as a touch panel.
  • the process proceeds to step S204.
  • the laser mode is not selected, the process proceeds to step S203.
  • step S203 the determination unit 141 determines whether or not the laser treatment instrument 600 is in the ready mode.
  • the laser treatment tool 600 according to the present embodiment is provided with a ready mode in which the laser light source 613 is set in a standby state and laser light can be emitted any time when an output instruction is given.
  • the determination unit 141 of the control circuit 140 communicates with the laser control circuit 611 via the communication circuit 170 and acquires information regarding whether or not the laser treatment instrument 600 is in the ready mode.
  • the process proceeds to step S204.
  • the process proceeds to step S205.
  • step S204 the determination unit 141 concludes that the mode is the laser mode. Thereafter, the determination process ends, and the process returns to the main process described with reference to FIG.
  • step S205 the determination unit 141 concludes that the mode is the normal mode. Thereafter, the determination process ends, and the process returns to the main process described with reference to FIG.
  • step S201 for determining whether or not the laser light source 613 of the laser treatment instrument 600 is a visible light source is not performed for each determination process, but in the first determination process in a series of processes. May only be done.
  • step S102 the video processor 100 determines whether or not the current mode is a laser mode.
  • the process proceeds to step S103.
  • step S103 the video processor 100 sets various settings of the endoscope system 10 as laser mode settings.
  • the laser mode setting is a setting in which the quality of the image displayed on the display device 500 does not deteriorate so much even when the object in the observation region by the rigid endoscope 400 is irradiated with the laser beam by the laser treatment tool 600.
  • the laser mode setting will be described in detail later.
  • step S104 the video processor 100 sets various settings of the endoscope system 10 to normal mode settings.
  • the normal mode setting is a general setting, and is a setting such that the observation image displayed on the display device 500 has high quality. After the process of step S104, the process proceeds to step S105.
  • step S105 the video processor 100 acquires a video signal. That is, the video signal acquisition circuit 110 acquires the video signal generated by the imaging unit 310 from the imaging unit 310 of the imaging device 300. This video signal is transmitted to the image processing circuit 120. The video signal is subjected to processing such as color adjustment, noise reduction, and gain adjustment in the pre-stage processing 122. After the pre-processing 122, the detection processing 124 is performed. The detection processing 124 multiplies the detection parameter for each color and applies an appropriate gain to the video signal transmitted to the photometry unit 131 of the luminance adjustment circuit 130.
  • step S106 the video processor 100 performs photometric processing. That is, the photometry unit 131 of the luminance adjustment circuit 130 receives the video signal after the detection processing from the image processing circuit 120, and performs photometry processing based on the video signal. That is, the photometry unit 131 evaluates how bright the image currently acquired by the imaging unit 310 is.
  • step S107 the video processor 100 performs luminance control based on the result of the photometry process. That is, the brightness control unit 132 of the brightness adjustment circuit 130 adjusts various parameters so that the brightness of the image represented by the video signal is appropriate. For example, the light source control unit 134 of the luminance control unit 132 adjusts the output of the light source 210 of the light source device 200. In addition, the gain control unit 135 of the luminance control unit 132 adjusts the gain of the AGC 126 performed by the image processing circuit 120. In addition, the exposure control unit 136 of the luminance control unit 132 adjusts the exposure in the imaging unit 310 of the imaging device 300.
  • step S108 the video processor 100 performs image processing corresponding to the brightness control on the video signal acquired by the imaging device 300, and causes the display device 500 to display an image after the image processing. That is, the image processing circuit 120 of the video processor 100 performs image processing including the AGC 126 performed under the control of the luminance control unit 132. The image processing circuit 120 outputs the video signal after the image processing to the display device 500 and causes the display device 500 to display an image.
  • step S109 the video processor 100 determines whether or not to end the process. When not finished, the process returns to step S101, and the processes of steps S101 to S109 are repeated. On the other hand, when it is determined that the process is to be terminated, this process is terminated. The processing from step S101 to step S109 is repeated for each field in accordance with the timing of the field related to imaging by the imaging unit 310.
  • ⁇ About laser mode setting> The laser mode setting set in step S103 will be described. There are several methods for preventing the quality of the image displayed on the display device 500 from being deteriorated so much even when the laser beam is irradiated by the laser treatment tool 600 onto the subject in the observation region by the rigid endoscope 400. Here, these settings will be described in order.
  • a first method for suppressing the influence of the laser light irradiation on the display image quality is a method for increasing the amount of illumination light emitted from the light source device 200.
  • FIG. 4 shows an example of images displayed on the display device 500 when the illumination light intensity is high and when the illumination light intensity is low and when the laser treatment tool 600 is not irradiated with laser. .
  • the left column in FIG. 4 is a case where the illumination light intensity is high, and the right column is a case where the illumination light intensity is low.
  • the upper line in FIG. 4 shows the case without laser irradiation, and the lower line shows the case with laser irradiation.
  • the image obtained when there is no laser irradiation does not change so much whether the illumination light intensity is high or low. Even if the illumination light intensity changes, the image finally obtained does not change because, for example, the exposure condition in the imaging unit of the imaging device 300 is adjusted, or the gain is adjusted in the image processing circuit 120 of the video processor 100. Etc.
  • the output of the light source 210 is set to a maximum value, for example. Then, exposure conditions in the imaging unit 310 and image processing conditions in the image processing circuit 120 are adjusted so that appropriate luminance can be obtained.
  • a second method for suppressing the influence of laser light irradiation on the quality of the display image is to shorten the exposure time with an electronic shutter in the imaging by the imaging unit 310.
  • the exposure time is shortened by an electronic shutter, and the exposure is set to an appropriate value.
  • the image pickup device included in the image pickup unit 310 is a CMOS image sensor
  • the following effects are obtained.
  • the effect of the electronic shutter in the CMOS image sensor will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 5A the relationship between the exposure time when the exposure time is long and the read image is shown in FIG. 5A
  • FIG. 5B the relationship between the exposure time when the exposure time is short and the read image is shown in FIG. 5B.
  • the charge stored in the light receiving element by light reception is sequentially read out line by line by a so-called rolling shutter system.
  • the exposure timing is different for each line, for example, the exposure is sequentially performed from the top to the bottom, and then sequentially read.
  • a band 804 derived from the laser light appears in a portion corresponding to the line exposed at the timing when the laser light is irradiated.
  • FIG. 6 shows an example of a display image displayed on the display device 500 when a CCD image sensor is used.
  • the upper line of FIG. 6 is a case where laser irradiation is performed, and the lower line is a case where laser irradiation is not performed.
  • the left column is when the electronic shutter is on, and the right column is when the electronic shutter is off.
  • the electronic shutter is off, the entire image is blown out by the scattered light of the irradiated laser light.
  • the electronic shutter is on, an effect of suppressing whiteout is obtained.
  • the third method for suppressing the influence of the laser light irradiation on the display image quality is the method of increasing the amount of illumination light according to the first method and the exposure time by the electronic shutter according to the second method. It is to use together with shortening. Even in these combinations, the same effect as described in the first method and the second method can be obtained.
  • FIG. 7 is a schematic diagram.
  • the horizontal axis indicates time.
  • the laser output by the laser treatment instrument 600 is not performed, and at the period indicated by (3) at the bottom of FIG. It is assumed that a laser output of 600 is made. That is, the operation in the normal mode is performed during the period indicated by (1) and (2), and the operation in the laser mode is performed during the period indicated by (3).
  • the output of the light source 210 is weak and the light source 210 is controlled by pulse width modulation control.
  • the output of the light source is somewhat strong, and the light source 210 It is assumed that the current value is controlled.
  • FIG. 7A shows the pulse width of the output of the light source 210 with respect to time.
  • a pulse width of 100% indicates that illumination light is continuously emitted, and a pulse width of less than 100% indicates that pulse width modulation control is being performed.
  • FIG. 7 shows the drive current of the light source 210 with respect to time.
  • the light source 210 is subjected to pulse width modulation control, and in the period (2) in which the pulse width is 100%, the current value control is performed. Has been.
  • the output of the light source 210 is set to the maximum.
  • FIG. 7 shows the exposure time of the imaging unit 310 with respect to time.
  • the exposure time is set to a long time.
  • the exposure time is set to a short time.
  • the fourth from the top in FIG. 7 shows the brightness of the image finally obtained with respect to time. Throughout the periods (1) and (2) when the laser is not emitted and the period (3) when the laser light is emitted, the brightness of the image is maintained at an appropriate value.
  • step S201 it is determined whether or not the laser is a visible light laser. If the laser is not a visible light laser, the normal mode is set.
  • the degree of setting may be changed according to the degree of influence of the laser used on the visible light band. For example, the exposure time may be shortened by the electronic shutter, the output of the light source 210 may be increased, the gain of the AGC 126 may be decreased, or a combination thereof may be performed as the influence on the visible light band increases.
  • the degree of influence of the laser on the visible light band can be evaluated according to the wavelength of the laser light, for example.
  • processing described using the flowchart can be changed as appropriate. Some of these processes may be deleted, the order may be changed, or other processes may be added. For example, some of the determinations in steps S201 to S203 of the determination process described with reference to FIG. 3 may not be performed.
  • the endoscope system 10 using the rigid endoscope 400 and the imaging device 300 is illustrated, but the present invention is not limited to this.
  • the above-described technique can be applied to, for example, a flexible mirror that transmits an optical image through an optical fiber.
  • the above-described technique can be applied to, for example, an electronic endoscope provided with an image sensor at the tip.
  • the electronic endoscope may be a flexible endoscope or a rigid endoscope.
  • the above-mentioned technique is applicable also to other apparatuses, such as a fluorescence microscope, for example.

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Abstract

内視鏡システム（１０）は、被検体を撮像するように構成された撮像素子を含む撮像部（３１０）と、被検体を照明するための照明光を射出するように構成された光源（２１０）と、被検体を処置するためのレーザー光を照明光と同時に射出可能なレーザー処置具（６００）とを含む。内視鏡システム（１０）のための制御装置（１００）は、判別部（１４１）と、輝度調整回路（１３０）とを備える。判別部（１４１）は、レーザー処置具の使用状態を判別する。輝度調整回路（１３０）は、判別部（１４１）の判別結果に基づいて、撮像部（３１０）による撮像の露光時間と光源（２１０）の射出光量とのうち少なくともいずれか一方を調整する。

Description

内視鏡システムのための制御装置、内視鏡システム及び内視鏡システムの制御方法
　本発明は、内視鏡システムのための制御装置、内視鏡システム及び内視鏡システムの制御方法に関する。
　内視鏡による観察下で、レーザー光を処置対象である組織に照射することで、当該組織を処置する処置方法が知られている。このような処置に用いられる電子内視鏡に係る技術が、例えば日本国特開２００９－０９５５３９号公報に開示されている。日本国特開２００９－０９５５３９号公報に開示されている内視鏡には、観察用の白色の照明光と、処置用のレーザー光とを導光する共用のライトガイドが設けられている。この内視鏡においては、照明光と処置用のレーザー光とのうち一方が排他的に同一のライトガイドによって伝達される。
　レーザー光の照射による処置効率を向上させるためには、観察用の照明光と処置用のレーザー光とを同時に被検体に照射することが望まれる。しかしながら、照明光とレーザー光とを同時に被検体に照射すると、レーザー光が観察画像に写り込むため、観察画像の画質が著しく劣化することがある。
　本発明は、照明光と処置用のレーザー光とを同時に被検体に照射しても高画質の観察画像が得られる内視鏡システムのための制御装置、内視鏡システム及び内視鏡システムの制御方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様によれば、内視鏡システムのための制御装置は、被検体を撮像するように構成された撮像素子を含む撮像部と、前記被検体を照明するための照明光を射出するように構成された光源と、前記被検体を処置するためのレーザー光を前記照明光と同時に射出可能なレーザー処置具とを含む内視鏡システムのための制御装置であって、前記レーザー処置具の使用状態を判別する判別部と、前記判別部の判別結果に基づいて、前記撮像部による撮像の露光時間と前記光源の射出光量とのうち少なくともいずれか一方を調整する輝度調整回路とを備える。
　本発明の一態様によれば、内視鏡システムは、上述の制御装置と、前記撮像部と、前記光源と、前記レーザー処置具とを備える。
　本発明の一態様によれば、内視鏡システムの制御方法は、被検体を撮像するように構成された撮像素子を含む撮像部と、前記被検体を照明するための照明光を射出するように構成された光源と、前記被検体を処置するためのレーザー光を前記照明光と同時に射出可能なレーザー処置具とを含む内視鏡システムの制御方法であって、前記レーザー処置具の使用状態を判別することと、前記使用状態の判別結果に基づいて、前記撮像部による撮像の露光時間と前記光源の射出光量とのうち少なくともいずれか一方を調整することとを含む。
　本発明によれば、照明光と処置用のレーザー光とを同時に被検体に照射しても高画質の観察画像が得られる内視鏡システムのための制御装置、内視鏡システム及び内視鏡システムの制御方法を提供できる。
図１は、一実施形態に係る内視鏡システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図２は、内視鏡システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図３は、判別処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、表示装置に表示される画像の一例を示す図である。 図５Ａは、撮像素子がＣＭＯＳイメージセンサの場合の電子シャッタの効果を説明するための図であって、露光時間が長い場合の露光時間と読み出される画像との関係を説明するための図である。 図５Ｂは、撮像素子がＣＭＯＳイメージセンサの場合の電子シャッタの効果を説明するための図であって、露光時間が短い場合の露光時間と読み出される画像との関係を説明するための図である。 図６は、表示装置に表示される画像の一例を示す図である。 図７は、内視鏡システムの各部の動作の一例の概略について説明するための模式図である。
　本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、医療用の硬性鏡と撮像装置とを用いて被検体の画像を取得しつつ、レーザー処置具で被検体を処置する内視鏡システムに係る。
　〈システム構成〉
　本実施形態に係る内視鏡システム１０の構成例の概略を図１に示す。図１に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡システム１０の制御装置として機能するビデオプロセッサ１００と、光源装置２００と、撮像装置３００と、硬性鏡４００と、表示装置５００と、レーザー処置具６００とを備える。図１においては、破線の矢印は、撮像装置３００で取得されて表示装置５００に表示されるまでの映像信号の流れを示す。一点鎖線の矢印は、後述する画像の明るさを調整する輝度制御に係る制御信号の流れを示す。実線の矢印は、上述の信号以外の信号等の流れを示す。
　一般的な光学視管である硬性鏡４００は、撮像装置３００が接続されるように構成されている。撮像装置３００は、撮像素子等を含む撮像部３１０を備える。撮像素子は、例えばＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサ等を含む。また、本実施形態では、撮像部３１０に３板方式が採用されているものとする。なお、撮像部３１０に単板方式が採用されてもよい。ただし、単板方式の場合には、同時化処理等の処理が必要となる。撮像部３１０は、撮像素子を用いて撮像素子の撮像面上に形成された被検体の像に係る映像信号を生成する。
　硬性鏡４００は、光学系４１０と、照明窓４２０とを備える。光学系４１０は、撮像装置３００の撮像素子の撮像面に被検体の像を結像させる。照明窓４２０は、光源装置２００から導かれた照明光を射出する窓である。照明窓４２０から射出される照明光は、撮像部３１０で撮像される被検体を照明する。
　光源装置２００は、光源２１０と、光源駆動回路２２０と、光量制御回路２３０とを備える。光源２１０は、硬性鏡４００の照明窓から照射される照明光を射出する。光源２１０は、キセノンランプ又はハロゲンランプ等のランプでもよいし、半導体レーザー光源又は発光ダイオード等の半導体光源でもよい。半導体光源は、例えば赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ射出する複数の光源を含み、これらの光を合波して白色光を生成するものでもよい。また、半導体光源は、例えば、青色の光源と蛍光物質とが設けられており、この光源から射出される青色光と、この青色光を励起光として蛍光物質から射出された蛍光とが合成されることで白色光が射出されるような白色半導体光源でもよい。また、光源２１０には、必要に応じて、白色光を調整するための光源以外の例えば半導体光源が設けられてもよい。また、上述の実施形態では、光源装置２００が個別に設けられている場合を例示したがこれに限らない。例えば、白色光源等が、ビデオプロセッサ１００と一体として設けられていてもよい。すなわち、例えばビデオプロセッサ１００と光源装置２００との機能を併せ持つ一つの光源一体型ビデオプロセッサの筐体内に、後述する映像信号取得回路１１０、画像処理回路１２０、輝度調整回路１３０、制御回路１４０、記憶装置１５０、入力装置１６０、通信回路１７０、光源２１０、光源駆動回路２２０、光量制御回路２３０等が含まれるように構成されてもよい。
　光源駆動回路２２０は、光源２１０に含まれる各光源を駆動する。光量制御回路２３０は、光源駆動回路２２０の動作を制御する。すなわち、光量制御回路２３０は、光源２１０のオン又はオフ、及び各光源が射出する光の強度等を制御する。光源２１０から射出された光は、ライトガイドファイバで導光されて硬性鏡４００の照明窓４２０まで導かれる。
　なお、硬性鏡４００の照明窓４２０まで導かれる光の光量は、光源２１０が射出する光の強度によって調整されてもよいし、その他の方法によって調整されてもよい。例えば、光源２１０とライトガイドファイバの光入射端との間に絞りが設けられ、当該絞りの開口率が調整されることで、硬性鏡４００に導かれる光量が調整されてもよい。また、光源２１０の出力を変更するために、光源２１０に供給される電力は、電流値を変更することで調整されてもよいし、パルス幅変調（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＷＭ）制御によって調整されてもよい。
　表示装置５００は、例えば液晶ディスプレイといった一般的な表示装置である。表示装置５００は、後述するビデオプロセッサ１００の画像処理回路１２０によって画像処理された映像信号に基づいて、画像を表示する。
　ビデオプロセッサ１００は、映像信号取得回路１１０と、画像処理回路１２０と、輝度調整回路１３０と、制御回路１４０と、記憶装置１５０と、入力装置１６０と、通信回路１７０とを備える。映像信号取得回路１１０は、撮像装置３００から、撮像部３１０で生成された映像信号を取得する。映像信号取得回路１１０は、取得した映像信号を画像処理回路１２０へと伝達する。
　画像処理回路１２０は、映像信号取得回路１１０から取得した映像信号に対して各種画像処理を施し、画像処理後の映像信号を表示装置５００へと出力する。画像処理回路１２０で行われる処理には、前段処理１２２と、検波処理１２４と、オートゲインコントロール（ＡＧＣ）１２６と、後段処理１２８とが含まれる。
　前段処理１２２では、映像信号取得回路１１０から取得した映像信号に対して、色処理、フィルタリングによるノイズの低減、ゲイン調整等の処理が行われる。
　検波処理１２４では、前段処理１２２の後の映像信号について、色毎に所定の係数である検波パラメータが乗算される。検波パラメータは、例えば、観察モードが通常光観察（ｗｈｉｔｅ　ｌｉｇｈｔ　ｉｍａｇｉｎｇ；ＷＬＩ）モードの場合には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の各色の映像信号の比は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．４５：０．４５：０．１０に設定される。さらに、検波処理１２４では、所定のゲインが加えられてもよい。検波処理後の映像信号は、後述の輝度調整回路１３０へと伝達される。
　ＡＧＣ１２６では、検波処理１２４後の映像信号について、各色の信号強度が適切な範囲内となり画像の明るさが適切なものとなるように、映像信号に対するゲインの調整が行われる。このゲイン調整は、輝度調整回路１３０の制御下で行われる。
　後段処理１２８では、ＡＧＣ１２６後の映像信号を用いて、表示装置５００に表示させる画像を生成するための各種画像処理が行われる。後段処理１２８後の映像信号は、表示装置５００へと伝達される。
　輝度調整回路１３０は、画像処理回路１２０で処理される映像信号が表す画像が適切な輝度を有するものとなるように、内視鏡システム１０の各種動作の調整を行う。輝度調整回路１３０は、測光部１３１と、輝度制御部１３２とを含む。測光部１３１は、検波処理１２４後の映像信号を取得する。測光部１３１は、取得した映像信号に基づいて、映像信号が表す画像の輝度を算出する。測光部１３１は、算出結果を輝度制御部１３２へと伝達する。
　輝度制御部１３２は、測光部１３１から取得した画像の輝度の情報に基づいて、各種設定を変更させる。輝度制御部１３２は、光源制御部１３４と、ゲイン制御部１３５と、露出制御部１３６とを含む。
　光源制御部１３４は、画像の明るさが適当なものとなるように、光源装置２００の光源２１０の出力を調整する。光源制御部１３４は、決定した光源２１０の出力に係る情報を、光源装置２００の光量制御回路２３０へと伝達する。光量制御回路２３０は、後述する制御回路１４０から受け取った情報と光源制御部１３４から受け取った出力に係る情報とに基づいて、光源２１０の動作を制御する。
　ゲイン制御部１３５は、画像の輝度が適当なものとなるように、画像処理回路１２０で行われる画像処理のパラメータの１つであるＡＧＣ１２６のゲインの設定を決定する。ゲイン制御部１３５は、決定したゲイン設定を画像処理回路１２０へと伝達する。画像処理回路１２０は、ゲイン制御部１３５から取得したゲイン設定に基づいて、ＡＧＣ１２６の処理を行う。ゲイン制御部１３５は、ＡＧＣ１２６以外の処理で適用されるゲインを決定してもよい。
　露出制御部１３６は、画像の明るさが適当なものとなるように、撮像装置３００の撮像部３１０の露出設定を決定する。露出制御部１３６は、決定した露出設定を撮像部３１０へと伝達する。撮像部３１０は、露出制御部１３６から取得した露出設定に基づいて、撮像動作を行う。例えば、撮像部３１０による露光時間は、この露出設定に基づく。
　制御回路１４０は、ビデオプロセッサ１００の各部の動作を制御する。制御回路１４０は、例えば画像処理回路１２０及び輝度調整回路１３０と接続しており、画像処理回路１２０及び輝度調整回路１３０の動作について指令を出す。また、制御回路１４０は、光源装置２００の光量制御回路２３０と接続しており、光量制御回路２３０に必要な情報を送信する。例えば、制御回路１４０は、観察モードが通常光観察モードであるのか他のモードであるのかといった情報や、光源２１０をオンにするのかオフにするのかといった情報を光量制御回路２３０へと送信する。
　さらに、制御回路１４０は、判別部１４１を含む。判別部１４１は、硬性鏡４００を介して撮像装置３００で撮像された映像を表示装置５００に表示する観察動作中に、レーザー処置具６００によるレーザー処置が行われるレーザーモードであるか、レーザー処置が行われない通常モードであるかを判別する。
　記憶装置１５０は、例えば半導体メモリやハードディスク等の記憶装置を含む。記憶装置１５０は、制御回路１４０に接続されている。また、記憶装置１５０は、画像処理回路１２０又は輝度調整回路１３０等と接続されていてもよい。記憶装置１５０には、各部の動作に必要なプログラムや設定値等が記録されている。
　入力装置１６０は、例えばスイッチ、キーボード、タッチパネル等の入力装置を含む。制御回路１４０は、入力装置１６０を介して、ユーザからの指示を受け取ることができる。
　通信回路１７０は、後述するレーザー処置具６００のレーザー制御装置６１０との通信に関わる。制御回路１４０は、通信回路１７０を介して、レーザー制御装置６１０のレーザー制御回路６１１から情報を取得し、レーザー処置具６００の状態を取得する。
　レーザー処置具６００は、被検体にレーザー光を照射することで当該被検体を処置するために用いられる処置具である。レーザー処置具６００は、レーザー制御装置６１０とレーザープローブ６２０とを備える。処置用のレーザーは、レーザープローブ６２０の先端から射出される。
　レーザー制御装置６１０は、レーザー制御回路６１１と、レーザー駆動回路６１２と、レーザー光源６１３と、入力装置６１４と、通信回路６１５とを備える。レーザー制御回路６１１は、レーザー処置具６００の各部の動作を制御する。レーザー光源６１３は、レーザープローブ６２０から射出されるレーザー光の光源である。レーザー駆動回路６１２は、レーザー制御回路６１１の制御下でレーザー光源６１３を駆動する。入力装置６１４は、レーザー制御装置６１０への入力を受け付ける。入力装置６１４は、例えばスイッチ、キーボード、タッチパネル等の入力装置を含む。また、入力装置６１４は、レーザープローブ６２０からのレーザー光の射出のオン又はオフを切り替えるためのスイッチを含む。このスイッチは、フットスイッチであってもよいし、ユーザがプローブを把持する把持部分に設けられたボタンスイッチであってもよい。通信回路６１５は、ビデオプロセッサ１００との通信を行うための回路である。すなわち、ビデオプロセッサ１００の制御回路１４０と、レーザー処置具６００のレーザー制御回路６１１との通信は、ビデオプロセッサ１００の通信回路１７０と、レーザー制御装置６１０の通信回路６１５とを介して行われる。
　レーザー制御回路６１１の制御下でレーザー駆動回路６１２によって駆動されたレーザー光源６１３は、レーザー光を射出する。このレーザー光は、レーザープローブ６２０の先端に導かれ、レーザープローブ６２０の先端から射出される。ここで射出されるレーザー光は、設定に応じて、連続的に射出されたり、パルス的に射出されたり、パルスを繰り返すように射出されたりする。
　また、レーザー処置具６００のレーザー光源６１３としては、種々の光源が用いられ得るし、これらは交換可能に用いられ得る。すなわち、レーザー光源６１３が交換されたり、ビデオプロセッサ１００に接続されるレーザー処置具６００そのものが光源の異なるものに交換されたりする。ここで、レーザー光源６１３としては、例えばホルミウム：ヤグレーザー（Ｈｏ：ＹＡＧ）、ネオジウム：ヤグレーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ）、ＫＴＰレーザー等が用いられ得る。ここで、ホルミウム：ヤグレーザーの波長は２０６０ｎｍであり、ネオジウム：ヤグレーザーの波長は１０６４ｎｍであり、ＫＴＰレーザーの波長は５３２ｎｍである。したがって、レーザー光の観察画像への影響を抑制しようとする本実施形態に係る技術は、特に波長が可視光帯域にあるＫＴＰレーザーにおいて重要である。
　ビデオプロセッサ１００の画像処理回路１２０、輝度調整回路１３０及び制御回路１４０は、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）、又はＦｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）等の集積回路等を含む。画像処理回路１２０、輝度調整回路１３０及び制御回路１４０は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、画像処理回路１２０、輝度調整回路１３０及び制御回路１４０のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。これら集積回路の動作は、例えば記憶装置１５０や集積回路内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。また、光源装置２００の光量制御回路２３０、及びレーザー処置具６００のレーザー制御回路６１１も、同様に集積回路等を含む。
　〈処置の概要〉
　内視鏡システム１０を用いた処置の概要について説明する。ユーザは、例えば腹腔内等の処置対象部位に硬性鏡４００を挿入する。撮像装置３００及びビデオプロセッサ１００の動作によって、硬性鏡の先に位置する被検体の映像が、表示装置５００に表示される。ユーザは表示装置５００に表示される映像を見て、被検体の様子を把握することができる。また、ユーザは、レーザー処置具６００のレーザープローブ６２０を処置対象部位に挿入する。ユーザは、レーザー処置具６００を操作して、照準用の光を被検体に照射し、表示装置５００に表示された映像を見ながら処置用のレーザー光を照射すべき位置を定める。続いて、ユーザはレーザー処置具６００を操作して、処置対象である被検体に処置用のレーザー光を照射する。このようにして、レーザー光による処置が行われる。
　〈システムの動作〉
　本実施形態に係る内視鏡システム１０のビデオプロセッサ１００における動作について説明する。内視鏡システム１０には、撮像装置３００を用いた観察中にレーザー処置具６００を使用するレーザーモードと、レーザー処置具６００を使用しない通常モードとが準備されている。特にレーザーモードでは、レーザー処置具６００によるレーザー光により、観察画像の品質が悪化しないように各種設定がなされる。本実施形態に係る内視鏡システムの動作の一例について図２に示すフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ１０１において、ビデオプロセッサ１００は、判別処理を行う。判別処理は、制御回路１４０の判別部１４１で行われる、現在のモードがレーザーモードであるか通常モードであるかを判別する処理である。判別処理の一例について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ２０１において、制御回路１４０の判別部１４１は、通信回路１７０を介してレーザー制御回路６１１と通信し、ビデオプロセッサ１００に接続されているレーザー処置具６００のレーザー光源６１３のレーザー光の波長が撮像部３１０の分光感度内であるか否かを判定する。すなわち、判別部１４１は、レーザー光の波長についての評価を行う。撮像部３１０の分光感度内でないとき、処理はステップＳ２０５に進む。一方、撮像部３１０の分光感度内であるとき、処理はステップＳ２０２に進む。例えば、レーザー光源６１３がＫＴＰレーザー又はネオジウム：ヤグレーザーの場合、処理はステップＳ２０２に進み、レーザー光源６１３がホルミウム：ヤグレーザーの場合、処理はステップＳ２０５に進む。
　ステップＳ２０２において、判別部１４１は、ユーザによってレーザーモードが選択されているか否かを判定する。ここで、内視鏡システム１０では、ユーザは例えばタッチパネルといった入力装置１６０を用いて、レーザー処置具６００を使用するか否かを入力することができる。ユーザによってレーザー処置具６００を使用する旨の入力がなされているとき、レーザーモードが選択されていると判定される。レーザーモードが選択されているとき、処理はステップＳ２０４に進む。一方、レーザーモードが選択されていないとき、処理はステップＳ２０３に進む。
　ステップＳ２０３において、判別部１４１は、レーザー処置具６００がレディーモードになっているか否かを判定する。本実施形態に係るレーザー処置具６００には、レーザー光源６１３をスタンバイ状態にして、出力の指示があればいつでもレーザー光を射出することができるレディーモードが用意されている。制御回路１４０の判別部１４１は、通信回路１７０を介してレーザー制御回路６１１と通信し、レーザー処置具６００がレディーモードであるか否かに係る情報を取得する。レディーモードであるとき、処理はステップＳ２０４に進む。一方、レディーモードでないとき、処理はステップＳ２０５に進む。
　ステップＳ２０４において、判別部１４１は、モードはレーザーモードであると結論付ける。その後、判別処理は終了し、処理は図２を参照して説明しているメイン処理に戻る。
　ステップＳ２０５において、判別部１４１は、モードは通常モードであると結論付ける。その後、判別処理は終了し、処理は図２を参照して説明しているメイン処理に戻る。
　なお、レーザー処置具６００のレーザー光源６１３が可視光光源であるか否かを判定するステップＳ２０１の判定は、判別処理の度に行われず、一連の処理の中で最初の１回の判別処理においてのみ行われてもよい。
　図２に戻って説明を続ける。ステップＳ１０２において、ビデオプロセッサ１００は、現在のモードはレーザーモードであるか否かを判定する。レーザーモードであるとき、処理はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３において、ビデオプロセッサ１００は、内視鏡システム１０の各種設定をレーザーモード設定とする。レーザーモード設定は、硬性鏡４００による観察領域内の被検体にレーザー処置具６００によるレーザー光の照射が行われても、表示装置５００に表示される画像の質がそれほど劣化しない設定である。レーザーモード設定については後に詳述する。ステップＳ１０３の処理の後、処理はステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０２の判定において、レーザーモードでないと判定されたとき、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、ビデオプロセッサ１００は、内視鏡システム１０の各種設定を通常モード設定とする。通常モード設定は、一般的な設定であり、表示装置５００に表示される観察画像が高品質になるような設定である。ステップＳ１０４の処理の後、処理はステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０５において、ビデオプロセッサ１００は、映像信号を取得する。すなわち、映像信号取得回路１１０は、撮像装置３００の撮像部３１０から、撮像部３１０が生成した映像信号を取得する。この映像信号は、画像処理回路１２０へと伝達される。映像信号は、前段処理１２２において色調整、ノイズの低減、ゲインの調整等の処理が行われる。前段処理１２２がされた後、検波処理１２４が行われる。検波処理１２４により、色毎に検波パラメータが乗算され、適当なゲインがかけられた映像信号は、輝度調整回路１３０の測光部１３１へと伝達される。
　ステップＳ１０６において、ビデオプロセッサ１００は、測光処理を行う。すなわち、輝度調整回路１３０の測光部１３１は、画像処理回路１２０から検波処理後の映像信号を受け取り、この映像信号に基づいて測光処理を行う。すなわち、測光部１３１は、撮像部３１０で現在取得されている画像がどの程度明るいかを評価する。
　ステップＳ１０７において、ビデオプロセッサ１００は、測光処理の結果に基づいて、輝度制御を行う。すなわち、輝度調整回路１３０の輝度制御部１３２は、映像信号によって表される画像の輝度が適切となるように、各種パラメータを調整する。例えば、輝度制御部１３２の光源制御部１３４は、光源装置２００の光源２１０の出力を調整する。また、輝度制御部１３２のゲイン制御部１３５は、画像処理回路１２０で行われるＡＧＣ１２６のゲインを調整する。また、輝度制御部１３２の露出制御部１３６は、撮像装置３００の撮像部３１０における露光を調整する。
　ステップＳ１０８において、ビデオプロセッサ１００は、撮像装置３００で取得された映像信号に対して、輝度制御に応じた画像処理を行い、画像処理後の画像を表示装置５００に表示させる。すなわち、ビデオプロセッサ１００の画像処理回路１２０は、輝度制御部１３２の制御下で行われるＡＧＣ１２６を含む画像処理を行う。画像処理回路１２０は、画像処理後の映像信号を表示装置５００へと出力し、表示装置５００に画像を表示させる。
　ステップＳ１０９において、ビデオプロセッサ１００は、本処理を終了するか否かを判定する。終了しないとき、処理はステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１乃至１０９の処理を繰り返す。一方、処理を終了すると判定されたとき、本処理は終了する。ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０９の処理は、撮像部３１０の撮像に係るフィールドのタイミングに合わせてフィールド毎に繰り返される。
　〈レーザーモード設定について〉
　ステップＳ１０３で設定されるレーザーモード設定について説明する。硬性鏡４００による観察領域内の被検体にレーザー処置具６００によるレーザー光の照射が行われても、表示装置５００に表示される画像の質がそれほど劣化しないようにする方法は、いくつかある。ここでは、それらの設定を順に説明する。
　［第１の方法］
　レーザー光の照射が表示画像の質に与える影響を抑制するための第１の方法は、光源装置２００から射出される照明光の光量を高める方法である。照明光強度が高い場合と低い場合のそれぞれについて、レーザー処置具６００によるレーザー照射がされていない場合とされている場合とのそれぞれで、表示装置５００に表示される画像の一例を図４に示す。図４の左列は照明光強度が高い場合であり、右列は照明光強度が低い場合である。図４の上行はレーザー照射が無い場合であり、下行はレーザー照射が有る場合である。
　図４の上行に注目すると、レーザー照射が無い場合に得られる画像は、照明光強度が高い場合でも低い場合でもそれほど変わらない。照明光強度が変わっても最終的に得られる画像が変わらないのは、例えば撮像装置３００の撮像部における露出条件が調整されたり、ビデオプロセッサ１００の画像処理回路１２０におけるゲイン調整がされたりすること等に由来する。
　一方、図４の下行に注目すると、レーザー照射が有る場合に得られる画像において、照明光強度が高い場合には、画像中に認められるレーザー光に由来する帯８０２が薄いが、照明光強度が低い場合には、画像中に認められるレーザー光に由来する帯８０２が濃い。また、これらの画像において、照明光強度が高い場合には、帯８０２以外の領域の観察対象物が明るく表示され視認されやすいものとなっているが、照明光強度が低い場合には、帯８０２以外の領域の観察対象物は暗く表示され視認されにくいものとなっている。このような結果が得られたのは、観察画像にとっていわばノイズであるレーザー光に対して、観察対象物を照らす照明光の強度を高くすることにより、Ｓ／Ｎ比が向上する効果が得られるためであると考えられる。
　本実施形態の第１の方法では、レーザーモード設定において、光源２１０の出力を例えば最大値に設定する。そして、適正な輝度が得られるように、撮像部３１０における露光条件や、画像処理回路１２０における画像処理の条件が調整される。
　本方法によれば、硬性鏡４００による観察領域内の被検体にレーザー処置具６００によるレーザー光の照射が行われても、表示装置５００に表示される画像の質がそれほど劣化しなくなる。
　［第２の方法］
　レーザー光の照射が表示画像の質に与える影響を抑制するための第２の方法は、撮像部３１０による撮像において、電子シャッタによって露光時間を短くすることである。被検体にレーザー光が照射されているとき、レーザー光の散乱等によって撮像範囲全体が高輝度となり、適正露出よりも露出が過度となりやすい。すなわち、例えば画像が白飛びするようなことが起こりやすい。そこで、電子シャッタによって露光時間を短くし、露出を適正値にする。
　さらに、撮像部３１０に含まれる撮像素子がＣＭＯＳイメージセンサの場合、次のような効果がある。ＣＭＯＳイメージセンサにおける電子シャッタの効果について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。ここで、露光時間が長い場合の露光時間と読み出される画像との関係を図５Ａに示し、露光時間が短い場合の露光時間と読み出される画像との関係を図５Ｂに示す。
　ＣＭＯＳイメージセンサの場合、受光によって受光素子に蓄えられた電荷が、いわゆるローリングシャッター方式で、ラインごとに順次読み出される。例えば、図５Ａに示すように、露光のタイミングは、ラインごとに異なり、例えば上から下に向けて順次露光され、その後に順次読み出される。ここで、レーザー処置具６００によるレーザー光の照射がパルス状になされると、レーザー光が照射されているタイミングで露光されたラインに対応する部分に、レーザー光に由来する帯８０４が表れることになる。
　露光時間が長い場合の図５Ａと露光時間が短い場合の図５Ｂとを比較すると、露光時間が短い図５Ｂの方が、レーザー光に由来する帯８０４が狭く、また、輝度が低いことが分かる。第２の方法では、このような効果を期待して、撮像部３１０による撮像において、電子シャッタを利用して露光時間を短くする。
　本方法によれば、硬性鏡４００による観察領域内の被検体にレーザー処置具６００によるレーザー光の照射が行われても、表示装置５００に表示される画像の質がそれほど劣化しなくなる。
　なお、電子シャッタが用いられている状況で光源装置２００による照明光の光量がパルス幅変調制御で調整されると、上述のレーザー光に由来する帯８０４が発生する原理と同様の原理により、画像に縞が現れる。このため、電子シャッタが用いられるときは、光源２１０の制御においてパルス幅変調制御は用いないようにする。
　上述の説明では、ＣＭＯＳイメージセンサが用いられた場合を示したが、ＣＣＤイメージセンサが用いられる場合も、電子シャッタによる露光時間の短縮は効果がある。図６に、ＣＣＤイメージセンサが用いられた場合の表示装置５００に表示される表示画像の一例を示す。図６の上行は、レーザー照射が有る場合であり、下行はレーザー照射が無い場合である。左列は、電子シャッタがオンの場合であり、右列が電子シャッタがオフの場合である。図６に示すように、電子シャッタがオフの場合は、照射されたレーザー光の散乱光によって、画像全体が白飛びしている。これに対して、電子シャッタがオンの場合は、白飛びが抑えられる効果が得られている。
　なお、ＣＣＤイメージセンサが用いられている場合にも、電子シャッタが用いられている状況で光源装置２００による照明光の光量がパルス幅変調制御で調整されると、電子シャッタの露光時間と照明光のパルス幅変調とのタイミングのずれにより、ハンチングが生じる。このため、ＣＣＤイメージセンサが用いられている場合にも、電子シャッタが用いられるときは、光源２１０の制御においてパルス幅変調制御は用いないようにする。
　［第３の方法］
　レーザー光の照射が表示画像の質に与える影響を抑制するための第３の方法は、第１の方法に係る照明光の光量を高める方法と、第２の方法に係る、電子シャッタによって露光時間を短くすることとを併用することである。これらの組み合わせでも、第１の方法及び第２の方法にについて説明したのと同様の効果が得られる。
　〈輝度制御について〉
　上述の第３の方法で制御がなされた場合の内視鏡システム１０の各部の制御の一例の概略について、模式図である図７を参照して説明する。図７の各図において、横軸は時間を示す。図７の下に（１）及び（２）と示した期間において、レーザー処置具６００によるレーザーの出力はなされていないものとし、図７の下に（３）と示した期間において、レーザー処置具６００によるレーザーの出力がなされているものとする。すなわち、（１）及び（２）と示した期間では通常モードの動作が行われており、（３）と示した期間では、レーザーモードの動作が行われている。また、（１）と示した期間において、光源２１０の出力は弱く、光源２１０はパルス幅変調制御で制御されており、（２）と示した期間においては、光源の出力はある程度強く、光源２１０は電流値制御がなされているものとする。
　図７の上から１番目の図（ａ）は、時間に対する光源２１０の出力のパルス幅を示す。パルス幅が１００％であることは、連続的に照明光を射出していることを示し、パルス幅が１００％未満であることは、パルス幅変調制御がなされていることを示す。
　図７の上から２番目の図（ｂ）は、時間に対する光源２１０の駆動電流を示す。駆動電流が最小値を示している期間（１）において、光源２１０はパルス幅変調制御がなされており、パルス幅が１００％である期間（２）において、電流値制御がなされていることが示されている。レーザーが射出されている期間（３）において、光源２１０の出力は最大に設定されている。
　図７の上から３番目の図（ｃ）は、時間に対する撮像部３１０の露光時間を示す。レーザーが射出されていない期間（１）及び（２）において、露光時間は長時間に設定されている。一方、レーザー光が射出されている期間（３）において、露光時間は短時間に設定されている。
　図７の上から４番目の図（ｄ）は、時間に対して最終的に得られる画像の明るさを示す。レーザーが射出されていない期間（１）及び（２）、並びに、レーザー光が射出されている期間（３）を通して、画像の明るさは適正値に保たれている。
　〈本システムの利点〉
　本実施形態によれば、レーザー処置具６００の使用状態に応じて撮像部３１０による撮像の露光時間と光源２１０の射出光量とのうち少なくともいずれか一方が調整されるので、照明光とレーザー光とが同時に被検体に照射されていても、高画質の観察画像が得られる。
　〈変形例〉
　上述の実施形態のいくつかの変形例について説明する。
　上述の実施形態では、ステップＳ２０１において、可視光レーザーであるか否かが判定され、可視光レーザーでない場合は、通常モードに設定されている。しかしながら、これに限らない。例えば、使用されるレーザーが可視光帯域に与える影響度に応じて、設定の程度が変更されてもよい。例えば、可視光帯域に与える影響が大きい程、電子シャッタにより露光時間を短くしたり、光源２１０の出力を高くしたり、ＡＧＣ１２６のゲインを低くしたり、それらの組み合わせを行ったりしてもよい。レーザーが可視光帯域に与える影響度は、例えばレーザー光の波長に応じて評価され得る。
　また、例えばフローチャートを用いて説明した処理は、適宜に変更され得る。これらの処理のうち一部が削除されたり、順序が変更されたり、他の処理が追加されたりしてもよい。例えば、図３を参照して説明した判別処理のステップＳ２０１乃至ステップＳ２０３の判定のうち、いくつかが行われなくてもよい。
　また、上述の実施形態では、硬性鏡４００と撮像装置３００とを用いた内視鏡システム１０について例示したが、これに限らない。上述の技術は、例えば、光ファイバで光学像を伝達する軟性鏡にも適用され得る。さらに、上述の技術は、例えば、先端部に撮像素子を備えた電子内視鏡にも適用され得る。電子内視鏡は、軟性鏡であっても硬性鏡であってもよい。さらに、内視鏡等に限らず、上述の技術は、例えば蛍光顕微鏡等、他の機器にも適用され得る。

Claims (8)

  1. 　被検体を撮像するように構成された撮像素子を含む撮像部と、前記被検体を照明するための照明光を射出するように構成された光源と、前記被検体を処置するためのレーザー光を前記照明光と同時に射出可能なレーザー処置具とを含む内視鏡システムのための制御装置であって、
    　前記レーザー処置具の使用状態を判別する判別部と、
    　前記判別部の判別結果に基づいて、前記撮像部による撮像の露光時間と前記光源の射出光量とのうち少なくともいずれか一方を調整する輝度調整回路と
    　を備える内視鏡システムのための制御装置。
  2. 　前記輝度調整回路は、前記レーザー光が射出されている又は射出され得る状態にあるとき、前記撮像部に露光時間を短くさせることと前記光源に前記射出光量を高くさせることとのうち少なくとも何れか一方を行わせる、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記判別部は、前記レーザー処置具と通信することで、前記レーザー処置具の使用状態を判別する、請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記判別部は、前記レーザー処置具と通信することで、前記レーザー処置具の種類をさらに判別し、
    　前記輝度調整回路は、前記判別部によって判別された前記レーザー処置具の種類に応じて、前記撮像部による撮像の露光時間と前記光源の射出光量とのうち少なくともいずれか一方を調整する、
    　請求項３に記載の制御装置。
  5. 　前記輝度調整回路は、前記レーザー処置具から射出される前記レーザー光の波長に応じて前記撮像部による撮像の露光時間と前記光源の射出光量とのうち少なくともいずれか一方を調整する、
    　請求項４に記載の制御装置。
  6. 　ユーザが前記レーザー処置具を使用するか否かを入力するように構成された入力装置をさらに備え、
    　前記判別部は、入力装置への入力に基づいて、前記レーザー処置具の使用状態を判別する、
    　請求項１に記載の制御装置。
  7. 　請求項１に記載の制御装置と、
    　前記撮像部と、
    　前記光源と、
    　前記レーザー処置具と
    　を備える内視鏡システム。
  8. 　被検体を撮像するように構成された撮像素子を含む撮像部と、前記被検体を照明するための照明光を射出するように構成された光源と、前記被検体を処置するためのレーザー光を前記照明光と同時に射出可能なレーザー処置具とを含む内視鏡システムの制御方法であって、
    　前記レーザー処置具の使用状態を判別することと、
    　前記使用状態の判別結果に基づいて、前記撮像部による撮像の露光時間と前記光源の射出光量とのうち少なくともいずれか一方を調整することと
    　を含む内視鏡システムの制御方法。
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