JP2004147924A - 内視鏡用自動調光装置および電子内視鏡装置 - Google Patents
内視鏡用自動調光装置および電子内視鏡装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】高輝度値をもつ微小な画素領域の存在に関らず、観察画像の明るさを適正に維持する。
【解決手段】観察画像Ａを、所定数の画素で構成される複数のブロックに分割設定すると共に、ピーク測光領域Ａ１、平均測光領域Ａ２を定める。各ブロックに対し、ブロック輝度平均値を算出する。ピーク測光領域Ａ１において、算出されたブロック輝度平均値を比較し、最大となるブロック輝度平均値をピーク値とする。一方、平均測光領域Ａ２において、ブロック輝度平均値の平均値となる平均輝度値を算出する。そして、ピーク値と平均輝度値とに基づいて代表的な輝度値を算出し、それに基づいて照明光量調整を行う。
【選択図】 図３
【解決手段】観察画像Ａを、所定数の画素で構成される複数のブロックに分割設定すると共に、ピーク測光領域Ａ１、平均測光領域Ａ２を定める。各ブロックに対し、ブロック輝度平均値を算出する。ピーク測光領域Ａ１において、算出されたブロック輝度平均値を比較し、最大となるブロック輝度平均値をピーク値とする。一方、平均測光領域Ａ２において、ブロック輝度平均値の平均値となる平均輝度値を算出する。そして、ピーク値と平均輝度値とに基づいて代表的な輝度値を算出し、それに基づいて照明光量調整を行う。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置に関する。特に、観察部位を照射する光の光量を調整し、あるいは、撮像素子のシャッタスピードに基づく電荷蓄積量を調整することにより、表示される被写体像の明るさを適正に維持する明るさ処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子内視鏡装置では、被写体像に応じた画像信号がビデオスコープ内の撮像素子から読み出されると、被写体像の明るさを示す輝度値が算出される。そして、この輝度値と適正な明るさを示す参照輝度値との差に基づいて、例えば、絞りの開閉によって患部に照射される光の光量が調整される。輝度値を算出する測光方式としては、画面全体の明るさ平均を求める平均測光や、画面全体の中で比較的輝度値の高い値を被写体像の明るさとするピーク測光があり、医師などのオペレータは必要に応じて測光方式を選択する。
【０００３】
ところで、患部とビデオスコープの先端部とが近接した場合や、鉗子などの処置具の先端部が観察画像に現われた場合、観察画像の周辺領域ではハレーションが発生しやすい。ピーク測光方式を適用している状態で周辺領域にハレーションが発生すると、画面全体としては適正な明るさであるにも関らず、照射光量が減少するように光量調整が行われる。そのため、観察画像の中心付近のエリアをピーク測光領域、周辺エリアを平均測光領域に設定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３３３９０１号公報（第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、体内の粘膜や観察部位の微小な凹凸の起因して、観察画像の中で微小領域内の画素の輝度値が周囲に比べて極端に高くなる場合がある。中央付近のピーク測光領域にこのような高輝度の微小領域が存在すると、ピーク値がその高輝度微小領域に基づいて検出されてしまうため、観察画像全体の明るさを抑えるように光量調整が行われてしまう。その結果、観察画像の明るさを適正に維持できず、処置、手術等に影響してしまう。
【０００６】
そこで本発明では、高輝度値をもつ微小な画素領域の存在に関らず、観察画像の明るさを適正に維持することが可能な電子内視鏡装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡装置は、被写体像を撮像するための撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、被写体を照明するための照明光を放射する光源と、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、被写体像を構成する複数の画素それぞれの輝度値を検出する画素輝度検出手段とを備える。ここでの被写体像は、表示装置等に表示され、オペレータ等に観察される像を示す。
【０００８】
さらに、本発明の電子内視鏡装置は、分割設定手段と、輝度平均算出手段と、ピーク値決定手段と、代表輝度値算出手段と、光量調整手段とを備える。分割設定手段は、被写体像を、それぞれ所定の数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する。例えば、正方形状のブロックとなるように縦横同数の画素によってブロックを構成すればよい。この場合、被写体像はブロックがマトリクス状に並ぶことによって構成される。輝度平均算出手段は、複数のブロック各々に対し、ブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する。ブロック輝度平均値は、輝度値の総和を画素数で割ることにより算出すればよい。あるいは、度数分布に基づいて、各輝度値とその輝度値をもつ画素の数とを乗じた総和を画素数で割ることによって算出してもよい。ピーク値決定手段は、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定する。例えば、実際に最大となるブロック輝度平均値をピーク値としてもよいが、それより小さいブロック輝度平均値をもつブロックが所定の数を超える場合、そのブロック輝度平均値を実質的にピーク値とみなすようにしてもよい。
【０００９】
代表輝度値算出手段は、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する。例えば、被写体像全体に対してピーク測光を実行する場合、ピーク値がそのまま代表輝度値となる。すなわち、ピーク値決定手段が、そのまま代表輝度値算出手段となる。そして、光量調整手段は、代表輝度値に基づいて、被写体へ照射される光の光量を調整する。例えば、絞りの開閉によって光量調整をすればよい。一方、本発明の他の電子内視鏡装置は、光量調整手段の代わりに、代表輝度値に基づいて、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段を備える。例えば撮像素子が電子シャッタ機能を有する場合、画像信号調整手段は、電子シャッタ機能を制御して、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する。
【００１０】
体内の粘膜や患部の微小な凹凸により、局所的に微小領域内の画素のみ高輝度値になった場合でも、まずブロックの輝度平均値が算出されてからそのブロック輝度平均値に基づいてピーク値が決定されるため、微小領域の画素の輝度値がそのままピーク値とはならない。したがって、被写体像の明るさが適正に維持される。被写体像を構成するブロックに関しては、微小領域を十分取り込めるような画素数、サイズを設定すればよい。例えば、画素数は３０〜１２０の範囲で定めればよい。
【００１１】
中心付近のみピーク測光を行う場合、電子内視鏡装置は、被写体像に対し、被写体像の中央部にピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段を備えるのがよい。ピーク値決定手段は、ピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にしてピーク値を決定する。被写体像の周辺領域はハレーションが発生しやすいため、中心付近に映し出される注目すべき部位の輝度値のみに基づいて自動調光処理が行われる。
【００１２】
ピーク測光と平均測光を併用する場合、被写体像に対し、被写体像の中央部にピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段と、被写体像に対し、被写体像の周辺部を含むように平均測光領域を定める平均測光領域設定手段と、平均測光領域内に配置されたブロックに基づいて、ブロック輝度平均値の平均値を示す平均輝度値を算出する平均輝度値算出手段とを設ければよい。ピーク値決定手段は、ピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にしてピーク値を決定する。代表輝度値算出手段は、ピーク値および平均輝度値に基づいて、代表輝度値を算出する。例えば、代表輝度値算出手段は、ピーク値および平均輝度値に対してそれぞれピーク重み付け係数および平均重み付け係数を乗じることにより、代表輝度値を算出する。
【００１３】
ピーク測光領域を２つに分けて設定する場合、被写体像に対し、被写体像の中央部に第１のピーク測光領域を定め、第１のピーク測光領域周りに第２のピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段を設ければよい。ピーク値決定手段は、第１のピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にして第１のピーク値を決定するとともに、第２のピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にして第２のピーク値を決定し、代表輝度値算出手段は、第１のピーク値および第２のピーク値とに基づいて、代表輝度値を算出する。例えば、代表輝度値算出手段は、第１のピーク値および第２のピーク値に対してそれぞれ第１のピーク重み付け係数および第２のピーク重み付け係数を乗じることにより、代表輝度値を算出する。中心付近のピーク測光領域を重視して行うため、第１のピーク重み付け係数が第２のピーク重み付け係数よりも大きく設定するのがよい。
【００１４】
さらに平均測光も併用する場合、被写体像に対し、被写体像の周辺部を含むように平均測光領域を定める平均測光領域設定手段と。平均測光領域内に配置されたブロックに基づいて、ブロック輝度平均値の平均値を示す平均輝度値を算出する平均輝度値算出手段とを設けるのがよい。代表輝度値算出手段は、第１のピーク値、第２のピーク値および平均輝度値とに基づいて、代表輝度値を算出する。
【００１５】
分割設定手段は、画素数およびサイズに関してそれぞれ実質的に等しい複数のブロックを設定してもよいが、局所的に高輝度となる画素領域が大きくなる場合においても適正な光量調整を行うため、分割設定手段は、画素数およびサイズの異なる複数の種類のブロックを分割設定するのがよい。例えば、分割設定手段は、第１の画素数によって構成される第１のブロックと、第１の画素数より多い第２の画素数によって構成される第２のブロックとを分割設定する。特に、ピーク測光領域内において周辺領域に近いエリアについては、ハレーションの発生を考慮して、第２のブロックを設定するのがよい。例えば、第２のピーク測光領域を第２のブロックで構成してもよい。
【００１６】
鉗子等の処置具を使用する場合にも適正に光量調整を行うため、ビデオスコープ内に設けられた鉗子チャンネルを利用して処置具が使用されているか否かを検出する処置具使用検出手段を設けるのがよく、分割設定手段は、処置具の使用が検出された場合、被写体像において処置具先端部が表示される処置具表示領域を除いてピーク測光領域を設定する。
【００１７】
本発明の内視鏡用自動調光装置は、ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、複数のブロック各々に対し、所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、代表輝度値に基づいて、被写体へ照射される光の光量を調整する光量調整手段とを備えたことを特徴とする。あるいは、本発明の内視鏡用被写体像明るさ自動調整装置は、デオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、複数のブロック各々に対し、所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、代表輝度値に基づいて、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の自動調光プログラムは、電子内視鏡装置において表示される被写体像の明るさを調整するためのプログラムであって、ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、複数のブロック各々に対し、所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大値となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、代表輝度値に基づいて、被写体へ照射される光の光量を調整する光量調整手段とを機能させることを特徴とする。あるいは、本発明の画素信号調整プログラムは、電子内視鏡装置において表示される被写体像の明るさを調整するためのプログラムであって、ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、複数のブロック各々に対し、所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大値となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、代表輝度値に基づいて、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段とを機能させることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【００２０】
図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。検査、手術等が開始されると、ビデオスコープが体内へ挿入される。
【００２１】
電子内視鏡装置には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）５４を有するビデオスコープ５０と、ＣＣＤ５４から読み出される信号を処理するプロセッサ１０とが備えられており、被写体像を表示するモニタ３２およびキーボードがプロセッサ１０に接続される。ビデオスコープ５０はプロセッサ１０に着脱自在に接続される。
【００２２】
ランプ電源スイッチ（図示せず）がＯＮになると、ランプ制御回路１１Ａを含むランプ電源部１１からランプ（照明用光源）１２へ電源が供給され、これによりランプ１２から光が放射される。ランプ１２から放射された光は、集光レンズ１４を介してビデオスコープ５０内に設けられた光ファイバー束５１の入射端５１ａに入射する。光ファイバー束５１は、ランプ１２から放射される光を観察部位Ｓのあるビデオスコープ５０の先端部６０へ光を伝達する極細の光ファイバーの束であり、光ファイバー束５１を通った光は出射端５１ｂから出射する。これにより、照明用レンズである配光レンズ５２を介して被写体である観察部位Ｓに光が照射される。また、ビデオスコープ５０には鉗子チャンネル５８が形成されており、観察部位を処置等する場合、先端部が金属性の処置器具の一種である鉗子ＫＮが鉗子チャンネル５８に挿入される。
【００２３】
観察部位Ｓにおいて反射した光は、対物レンズ５３を通ってＣＣＤ５４の受光領域に到達し、これにより観察部位Ｓの光学像がＣＣＤ５４の受光領域に形成される。本実施形態では、カラー撮像方式として同時単板式が適用されており、ＣＣＤの受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の色要素が市松状に並べられた補色カラーフィルタ（図示せず）が受光領域の各画素位置に対応するよう配置されている。そして、ＣＣＤ５４では、観察部位Ｓの光学像が補色カラーフィルタの各色要素を通る色に応じた複数の画素信号から成る画像信号が光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フレームもしくは１フィールド分の画像信号が、色差線順次方式に従って順次読み出される。本実施形態では、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されており、１／３０（１／６０）秒間隔ごとに１フレーム（１フィールド）分の画像信号が順次読み出され、初期信号処理回路５５へ送られる。
【００２４】
初期信号処理回路５５には、プリアンプ、サンプルホールド回路、画像メモリ、画像処理回路（いずれも図示せず）などが含まれており、初期信号処理回路５５に入力された画像信号は、各回路処理の後デジタル画像信号に変換され、画像メモリに一時的に格納される。画像メモリから読み出されたデジタル画像信号は画像処理回路に送られ、ホワイトバランス調整、ガンマ補正などの処理が施される。処理された画像信号はプロセッサ１０へ送られる。また、初期信号処理回路５５に入力された画像信号の輝度成分である輝度信号が生成されて所定のタイミングで調光回路２３へ送られる。ここでは、ＮＴＳＣ方式に従って１／３０（１／６０）秒間隔ごとに輝度信号が送られる。
【００２５】
プロセッサ信号処理回路２８では、初期信号処理回路５５から送られてくる画像信号に対して所定の処理が施される。処理された画像信号は、ＮＴＳＣコンポジット信号、Ｙ／Ｃ分離信号（いわゆるＳビデオ信号）、ＲＧＢ分離信号などのビデオ信号（映像信号）としてモニタ３２へ出力され、これにより被写体像がモニタ３２に映し出される。
【００２６】
システムコントロール回路２２には、ＣＰＵ２４、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２６が含まれており、ＣＰＵ２４は、プロセッサ１０全体を制御し、調光回路２３、ランプ制御回路１１Ａ、プロセッサ信号処理回路２８などの各回路に制御信号を出力する。タイミングコントロール回路３０では、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスがプロセッサ１０内の各回路に出力され、また、ビデオ信号に付随される同期信号がプロセッサ信号処理回路２８に送られる。システムコントロール回路２２内のＲＯＭ２５には、電子内視鏡装置全体を制御するためのプログラムがあらかじめ記憶されている。
【００２７】
ライトガイド５１の入射端５１ａと集光レンズ１６との間には、被写体Ｓに照射される光の光量を調整する絞り１６が設けられており、モータ１８の駆動によって開閉する。本実施形態では、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成された調光回路２３により、絞り１６を通過する光、すなわち被写体Ｓへ照射される光の光量が調整される。さらに本実施形態では、後述するように、観察される被写体像が複数のブロックに分割されており、ブロック毎に輝度平均値が算出される。そして、観察画像全体に対して平均測光が実行されるとともに、観察画像中央付近ではピーク測光が実行される。平均測光による輝度値とピーク測光による輝度値とに基づいて、調光回路２３からモータドライバ２０へ制御信号が送られる。これにより、モータ１８がモータドライバ２０によって駆動され、その結果、絞り１６が所定の開度となるように駆動される。
【００２８】
ビデオスコープ５０内には、ビデオスコープ５０全体を制御するスコープ制御部５６と、ビデオスコープ５０に関連したデータがあらかじめ記憶されたＥＥＰＲＯＭ５７とが設けられている。データには、ＣＣＤ５４の画素数や、先端部６０における鉗子口５９Ａの位置に関するデータが含まれている。スコープ制御部５６は、初期信号処理回路５５を制御するとともに、ＥＥＰＲＯＭ５７からスコープ関連のデータを読み出す。ビデオスコープ５０がプロセッサ１０に接続されると、スコープ制御部５６とシステムコントロール回路２２との間でデータが送受信され、データがシステムコントロール回路２２へ送られる。なお、本実施形態では、ＣＣＤ５４の画素数は、モニタ３２の画素数よりも少なく、ＣＣＤ５４に形成される被写体像が実質的にそのままモニタ３２に表示される画像となる。
【００２９】
フロントパネル４６には、自動調光において基準となる参照輝度値Ｙｒの設定をするための設定スイッチ４６Ａが設けらており、オペレータがスイッチを操作すると、操作に応じた信号がシステムコントロール回路２２へ送られる。参照輝度値のデータは、ＲＡＭ２６へ一時的に格納されるとともに、必要に応じてシステムコントロール回路２２から調光回路２３へ送られる。
【００３０】
図２は、調光回路２３において実行される自動調光処理を示したフローチャートであり、ＮＴＳＣ方式に従って１／３０（１／６０）秒毎に実行される処理ルーチンである。また、図３、図４は、複数のブロックにより構成される観察画像および拡大された１つのブロックを示した図である。図２〜図４を用いて、本実施形態の自動調光処理について説明する。
【００３１】
ステップＳ１０１では、図３に示すように、観察画像Ａを複数のブロックＢｘｙに分割設定するとともに、ピーク測光領域Ａ１および平均測光領域Ａ２が設定される。
【００３２】
図３に示す観察画像Ａはモニタ３２に表示される被写体像に対応しており、８×８＝６４個のブロックＢｘｙ（ｘ＝０〜７、ｙ＝０〜７）がマトリクス状に並ぶような状態で観察画像Ａが構成される。ここでは添字ｘはモニタ３２の画面水平方向、添字ｙはモニタ３２の画面垂直方向を表す。さらに、各ブロックＢｘｙは、８×８の画素Ｐｉｊ（ｉ＝０〜７、ｊ＝０〜７）によって構成されており、観察画像全体は、６４×６４（＝４０９６）個の画素によって構成されている。ただし、添字ｉは水平方向、添字ｊは垂直方向表す。各画素Ｐｉｊはそれぞれ輝度値Ｙｉｊを持っており、各画素Ｐｉｊの輝度値に応じた輝度信号がビデオスコープ５０から調光回路２３へ送られてくる。本実施形態では、被写体像の明るさを２５６段階に分けており、輝度値は輝度レベルとして０〜２５５のいずれかの値に定められる。
【００３３】
観察画像Ａに対しては、中心周りに境界線が描かれるピーク測光領域Ａ１と観察画像全体からなる平均測光領域Ａ２とが規定されており、ここでは、ピーク測光領域Ａ１と平均測光領域Ａ２の面積比は約１：３である。ピーク測光領域Ａ１ではピーク測光、平均測光領域Ａ２では平均測光が実行される。観察画像Ａに対するピーク測光領域Ａ１の範囲は、注目したい部位を観察画像Ａの中央に映し出すこと、その部位全体に対してピーク測光を実行できることなどを考慮して定められる。
【００３４】
大腸などの体内器官は管状になっているため、ビデオスコープ５０の先端部６０が器官内の中心方向を向いている場合、先端部６０の周縁部が器官と近接している。言い換えれば、観察画像Ａの周辺領域に映し出される部分が、器官内において先端部６０と近接している部位となる。また、先端が金属製の処置具を使用した場合、処置具先端部の画像が観察画像Ａの周辺領域に現われる。したがって、周辺領域においてハレーションが発生しやすいため、ピーク測光が実行されるピーク測光領域Ａ１には周辺領域が含まれていない。これにより、中央付近にあって注目する部位全体を比較的高輝度の状態で観察することが可能となる。ステップＳ１０１が実行されると、ステップＳ１０２へ移る。
【００３５】
ステップＳ１０２では、６４個のブロックＢｘｙそれぞれについて、輝度の平均値（以下では、ブロック輝度平均値という）ＹＢｘｙが算出される。
ＹＢｘｙ＝ΣＹｉｊ／（ｉ×ｊ） ・・・・（１）
各ブロックＢｘｙのブロック輝度平均値ＹＢｘｙが求められると、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、ピーク測光領域Ａ１に対してピーク輝度値Ｙｐが算出され、平均測光領域Ａ２に対して平均輝度値Ｊａｖｅが算出される。
【００３６】
平均輝度値Ｊａｖｅは、各ブロックＢｘｙのブロック輝度平均値ＹＢｘｙに基づき、以下の式によって求められる。
Ｊａｖｅ＝ΣＹＢｘｙ／（ｘ×ｙ） ・・・・・（２）
一方、ピーク値Ｙｐの場合、ピーク測光領域Ａ１内の各ブロックＢｘｙの輝度平均値Ｙｘｙがそれぞれ比較され、その中で最大となる輝度平均値ＹＢｘｙがピーク値Ｙｐとして定められる。ステップＳ１０３が実行されると、ステップＳ１０４へ進む。
【００３７】
ステップＳ１０５では、自動調光処理において参照輝度値Ｙｒと比較される観察画像Ａの輝度値Ｉが、以下の式に基づいて算出される。以下では、輝度値Ｉを代表輝度値という。
Ｉ＝α×Ｊａｖｅ＋β×Ｙｐ ・・・・・（３）
ただし、α、βは重み付け係数である。重み付け係数α、βの値は使用状況に合わせて設定すればよいが、ここではαはβに比べて十分小さい値に設定される。ステップＳ１０４が実行されると、ステップＳ１０５へ進む。
【００３８】
ステップＳ１０５では、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差が比較される。参照輝度値Ｙｒは、ここでは１２８に設定されている。代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差が許容差Ｃより大きい場合、ステップＳ１０６へ進み、その差に応じた制御信号が調光回路２３からモータドライバ２０へ送られる。その結果、被写体像の明るさが適正となるように絞り１６が所定量だけ駆動される。ステップＳ１０６が実行されると、処理ルーチンが終了する。一方、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差が許容差Ｃ以下である場合、被写体像の明るさは実質的には適正であると判断され、そのまま処理ルーチンが終了する。
【００３９】
図４では、一部の画素のみ高輝度である観察画像を示している。注目すべき部位がピーク測光領域Ａ１内に映し出されている状態において、体内の粘膜や部位の微小な凹凸により、ブロックＢｘｙの中で画素Ｐｉｊ（図４では、ｉ＝ｊ＝４）のみ高輝度の状態にある。ブロックＢｘｙの中で画素Ｐｉｊ以外の画素については参照輝度値Ｙｒ（＝１２８）と等しく、画素Ｐｉｊのみ高輝度値（＝２５５）になっている。本実施形態では、ブロックＢｘｙに対するブロック輝度平均値ＹＢｘｙが算出され、他のブロックの輝度平均値ＹＢｘｙと比較されながらピーク値Ｙｐが決定される。したがって、画素Ｐｉｊの輝度値がそのままピーク値と算出されることはない。算出されるブロック輝度平均値ＹＢｘｙは、高輝度の画素Ｐｉｊ以外の画素に基づいて実質的に算出される。
【００４０】
また、図４に示すように、体内の粘膜や部位の微小な凹凸の影響により、１画素だけでなく複数の画素による微小領域ＶＳが高輝度状態にある場合においても、ブロックＢｘｙ毎にブロック輝度平均値ＹＢｘｙが算出され、他のブロック輝度平均値ＹＢｘｙと比較されながらピーク値Ｙｐが算出されるため、高輝度状態となった画素のある微小領域ＶＳの影響でそのままピーク値Ｙｐが高輝度値に決定されることはない。
【００４１】
このように本実施形態によれば、ブロックＢｘｙのブロック輝度平均値ＹＢｘｙがそれぞれ算出される。また、ピーク測光領域Ａ１内のブロック輝度平均値ＹＢｘｙが比較され、最大値となるピーク値Ｙｐが算出される。また、平均測光領域Ａ２のブロック輝度平均値ＹＢｘｙの平均値である平均輝度値Ｊａｖｅが算出される。そして、平均輝度値Ｊａｖｅとピーク値Ｙｐに基づいて代表輝度値Ｉが算出され、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差に基づいて絞り１６が駆動される。
【００４２】
なお、α＝０に設定し、ピーク値Ｙｐをそのまま代表輝度値Ｉとしてもよい。ピーク測光領域Ａ１は図示した以外の範囲に設定してもよく、観察画像Ａの領域すべてをピーク測光領域Ａ１に設定してもよい。また、平均測光領域Ａ２は、観察画像Ａの全体でなく、ピーク測光領域Ａ１を除く周辺領域だけに定めてもよい。
【００４３】
本実施形態では、自動調光処理ルーチンの最初にピーク測光領域Ａ１、平均測光領域Ａ２、およびブロックＢｘｙの設定が実行されるが、プロセッサ１０の電源をＯＮ状態にした時の初期設定の中で実行してもよい。
【００４４】
ブロックＢｘｙのサイズ、ブロックＢｘｙを構成する画素数に関しては、図示した以外のサイズ、画素数に定めてもよい。
【００４５】
ＣＣＤ５４から読み出された画像信号の処理は、ビデオスコープ５０内で実行する代わりにプロセッサ内で実行してもよい。
【００４６】
ランプ１２及び絞り１６を使用する代わりに、発光ダイオードなどの光源に対する発光量を調整するように構成してもよい。
【００４７】
ＣＣＤ５４の画素数がモニタ３２の画素数より多い場合、モニタ３２に表示される被写体像を構成する画素に基づいて自動調光処理を行えばよい。
【００４８】
ブロック輝度平均値ＹＢｘｙに関しては、１つのブロックに対する度数分布に基づいて輝度平均値を算出してもよい。例えば、各輝度値に対してその輝度値となる画素の数に輝度値を乗じ、その総和を画素数で割ることにより輝度平均値を算出してもよい。
【００４９】
次に、図５、図６を用いて、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ピーク測光の実行される領域が２つ設定されている。
【００５０】
図５は、第２の実施形態における自動調光処理を示したフローチャートである。図６は、第２の実施形態における観察画像を示した図である。
【００５１】
ステップＳ２０１では、観察画像ＡがブロックＢｘｙ毎に分割設定されるとともに、第１のピーク測光領域Ａ’１、第２のピーク測光領域Ａ’２、平均測光領域Ａ３が定められる。
【００５２】
図６に示すように、観察画像Ａに対し、第１のピーク測光領域Ａ’１が中央部に設けられ、その周りに第２のドーナツ状のピーク測光領域Ａ’２が規定されている。さらに、第２のピーク測光領域周りに平均測光領域Ａ’３が規定されている。第１の実施形態同様に、平均測光領域Ａ’３は観察画像Ａの全体領域に相当する。
【００５３】
ステップＳ２０２の実行は図２のステップＳ１０２の実行と同じであり、ブロック輝度平均値ＹＢｘｙが算出される。そして、ステップＳ２０３では、第１のピーク測光領域Ａ’１、第２のピーク測光領域Ａ’２、平均測光領域Ａ’３に対し、それぞれ第１のピーク値Ｙｐ１、第２のピーク値Ｙｐ２、平均輝度値Ｊａｖｅが算出される。ステップＳ２０３が実行されると、ステップＳ２０４へ進む。
【００５４】
ステップＳ２０４では、代表輝度値Ｉが以下の式に基づいて算出される。
Ｉ＝α’×Ｊａｖｅ＋β’×Ｙｐ１＋γ’×Ｙｐ２ ・・・（４）
ただし、β’はγ’よりも大きい。
【００５５】
上述したように、観察画像Ａの中心から周辺領域へ向かうほど、器官内壁との距離が接近する。そのため、ビデオスコープ５０の先端部６０が進行方向（器官の中心軸方向）を向いている場合、観察画像Ａの輝度は、中心から周辺領域へ向かうほど高くなる傾向にある。本実施形態では、そのような特性に応じて、第１のピーク測光領域Ａ’１および第２のピーク測光領域Ａ’２が定められており、第１のピーク値Ｙｐ１が第２のピーク値Ｙｐ２より重視される。ステップＳ２０４が実行されると、ステップＳ２０５へ進む。
【００５６】
ステップＳ２０５〜Ｓ２０６の実行は、図２のステップＳ１０５〜Ｓ１０６の実行と同じであり、代表輝度値Ｉが参照輝度値Ｙｒと比較され、その差が許容差Ｃより大きい場合、絞り１６が所定量だけ駆動される。
【００５７】
次に、図７〜図９を用いて第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、金属製の処置具の使用に応じてピーク測光領域が変更設定される。他の構成に関しては、第２の実施形態と実質的に同じである。
【００５８】
図７は、第３の実施形態における電子内視鏡装置のブロック図である。
【００５９】
ビデオスコープ５０’には、処置具センサＳＥが鉗子チャンネル５８に設置されており、処置具センサＳＥはスコープ制御部５６に接続されている。処置具センサＳＥは、処置具ＫＷが鉗子チャンネル５８に挿入されたことを検出し、検出信号をスコープ制御部５６へ送る。スコープ制御部５６では、処置具ＫＷの使用を伝える制御信号がプロセッサ１０のシステムコントロール回路２２へ送られ、さらにはシステムコントロール回路２２から調光回路２３へ処置具使用の検出信号が送られる。
【００６０】
ＥＥＰＲＯＭ５７には、先端部６０における鉗子口５９Ａの位置に関する鉗子データがあらかじめ記憶されており、ビデオスコープ５０’がプロセッサ１０に接続されると、鉗子口５９Ａに関するデータが他のデータとともにシステムコントロール回路２２、そして調光回路２３へ送られる。
【００６１】
図８は、第３の実施形態における自動調光処理を示したフローチャートである。図９は、第３の実施形態における観察画像の測光領域を示した図である。
【００６２】
ステップＳ３０１では、処置具ＫＷが使用されているか否かが判断される。調光回路２３において処置具使用ＫＮの検出信号が入力されず、処置具ＫＷは使用されていないと判断された場合、ステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０２では、図５のステップＳ２０１と同様に、第１および第２のピーク測光領域Ａ’１、Ａ’２、および平均測光領域Ａ’３が設定される。ステップＳ３０２が実行されると、ステップＳ３０４へ移る。
【００６３】
一方、ステップＳ３０１において検出信号が調光回路２３へ入力され、処置具ＫＷが使用されていると判断された場合、ステップＳ３０３へ進む。ステップＳ３０３では、各ブロックＢｘｙが分割設定されるとともに、処置具の使用に応じて第１および第２のピーク測光領域Ａ”１、Ａ”２および平均測光領域Ａ”３が設定される（図９参照）。鉗子ＫＮが使用されている場合、第２のピーク測光領域Ａ”２は、円環状の領域から一部領域ＫＡ（以下では鉗子領域という）を取り除くように規定される。処置具領域ＫＡは、ＥＥＯＲＯＭ５７に記憶されていた鉗子口５９Ａの位置に従って定められる。それ以外の第１のピーク測光領域Ａ”１、平均測光領域Ａ”３は、第２の実施形態と同じである。
【００６４】
処置具ＫＷを使用した場合、処置具ＫＷの像が処置具領域ＫＡ付近に映し出される。しかしながら、処置具領域ＫＡは、ピーク測光領域Ａ”１、Ａ”２に含まれないため、金属製の処置具ＫＷによる光の反射によってハレーションが発生しても、ピーク値として算出されない。ステップＳ３０３が実行されると、ステップＳ３０４へ進む。
【００６５】
ステップＳ３０４〜Ｓ３０８の実行は、図５のステップＳ２０２〜Ｓ２０６の実行に対応する。すなわち、ブロック輝度平均値ＹＢｘｙが算出され、第１および第２のピーク値Ｙｐ１、Ｙｐ２および平均輝度値Ｊａｖｅが算出され、代表輝度値Ｉが算出される。そして、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差に基づいて、絞り１６が駆動される。
【００６６】
本実施形態では、処置具センサＳＥを鉗子チャンネル５８に設けているが、それ以外の方法で処置具ＫＷの使用を検出してもよい。
【００６７】
次に、図１０を用いて第４の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。第４の実施形態では、サイズおよび画素数などタイプの異なる複数の種類のブロックによって観察画像Ａが構成される。それ以外の構成に関しては、第２の実施形態と同じである。
【００６８】
図１０は、第４の実施形態における観察画像Ａを示した図である。
【００６９】
第２のピーク測光領域Ａ’２は、８つのタイプのブロックＢ’１〜Ｂ’８によって構成されており、ブロックＢ’１〜Ｂ’８のサイズ、画素数は、第１〜第３の実施形態で示されたブロックＢｘｙと異なる。ブロックＢ’１〜Ｂ’８を構成する画素の数は、ブロックＢｘｙを構成する画素の数より多い。
【００７０】
第４の実施形態における自動調光処理は、第２の実施形態における自動調光処理と実質的に同じである。すなわち、ブロックＢ’１〜Ｂ’８を含めて各ブロックに対し輝度平均値を算出し、第１、第２のピーク値Ｙｐ１、Ｙｐ２および平均輝度値Ｊａｖｅを算出する。そして、（４）式に基づいて代表輝度値Ｉを算出し、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差に基づいて絞り１６が駆動される。
【００７１】
ブロックＢ’１〜Ｂ’８を構成する画素の数が他のブロックに比べて多いため、図４で示したように多数の画素が周囲の画素に比べて極端に高輝度状態になった場合においても、第２のピーク測光領域Ａ’２における輝度平均値は、その高輝度画素に影響されず、代表輝度値Ｉの値も局所的な高輝度画素に影響されない。
【００７２】
ブロックＢ’１〜Ｂ’８のサイズ、画素数は、図示されたものに限定されない。また、第２のピーク測光領域Ａ’２の代わりに第１のピーク測光領域Ａ’１内においてブロックを変更してもよい。
【００７３】
次に、図１１、図１２を用いて第５の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。第５の実施形態では、絞り機構を用いる代わりに、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する。すなわち、絞りの開閉によって被写体へ照射される光の光量を調整する代わりに、電子シャッタ機能を有する撮像素子のシャッタスピードを増減して受光部に蓄積される電荷量を制御し、表示される被写体像の明るさを調整する。それ以外の構成に関しては、第１の実施形態と実質的に同じである。
【００７４】
図１１は、第５の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。ＣＣＤ５４は電子シャッタ機能を有しており、スコープ制御部５６から送られてくる制御信号に基づいて電荷蓄積時間が調整される。システムコントロール回路２２からスコープ制御部５６へ明るさ調整に関する制御信号が送られると、シャッタスピード制御信号がＣＣＤ５４へ送られる。これにより、電子シャッタ機能が制御され、被写体像の明るさが適正となるように所定量の電荷がＣＣＤ５４から読み出される。
【００７５】
図１２は、第５の実施形態における被写体像の明るさを調整する処理を示したフローチャートである。ステップＳ４０１〜４０５の実行は、第１の実施形態におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０５（図２参照）の実行と同じである。そして、ステップＳ４０６では、被写体像の明るさが適正になるように、スコープ制御部５６からＣＣＤ５４へシャッタスピードの制御信号が送られる。
【００７６】
なお、第２の実施形態から第４の実施形態に関しても、観察画像の明るさを適正に維持するために、絞り機構の代わりに撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する構成に置き換えてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高輝度値をもつ微小な画素領域の存在に関らず、観察画像の明るさを適正に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】自動調光処理を示したフローチャートである。
【図３】複数のブロックにより構成される観察画像および拡大された１つのブロックを示した図である。
【図４】高輝度の微小領域が存在した状態における観察画像および拡大された１つのブロックを示した図である。
【図５】第２の実施形態における自動調光処理を示したフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における測光領域の設定された観察画像を示した図である。
【図７】第３の実施形態における電子内視鏡装置のブロック図である。
【図８】第３の実施形態における自動調光処理を示したフローチャートである。
【図９】第３の実施形態における測光領域の設定された観察画像を示した図である。
【図１０】第４の実施形態における複数のブロックから構成された観察画像を示した図である。
【図１１】第５の実施形態における電子内視鏡装置のブロック図である。
【図１２】第５の実施形態における観察画像明るさ調整処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０ プロセッサ
１２ ランプ（光源）
１６ 絞り
２２ システムコントロール回路
２３ 調光回路
３２ モニタ
５０ ビデオスコープ
５４ ＣＣＤ（撮像素子）
５５ 初期信号処理回路
Ａ 観察画像
Ａ１ ピーク測光領域
Ａ２ 平均測光領域
Ａ’１、Ａ”１ 第１のピーク測光領域
Ａ’２、Ａ”２ 第２のピーク測光領域
Ａ３、Ａ’３、Ａ３” 平均測光領域
Ｐｉｊ 画素
Ｂｘｙ ブロック
ＹＢｘｙ ブロック輝度平均値
Ｙｐ ピーク値
Ｙｐ１ 第１のピーク値
Ｙｐ２ 第２のピーク値
Ｊａｖｅ 平均輝度値
Ｉ 代表輝度値
Ｙｒ 参照輝度値
ＳＥ 処置具センサ
ＫＷ 処置具
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置に関する。特に、観察部位を照射する光の光量を調整し、あるいは、撮像素子のシャッタスピードに基づく電荷蓄積量を調整することにより、表示される被写体像の明るさを適正に維持する明るさ処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子内視鏡装置では、被写体像に応じた画像信号がビデオスコープ内の撮像素子から読み出されると、被写体像の明るさを示す輝度値が算出される。そして、この輝度値と適正な明るさを示す参照輝度値との差に基づいて、例えば、絞りの開閉によって患部に照射される光の光量が調整される。輝度値を算出する測光方式としては、画面全体の明るさ平均を求める平均測光や、画面全体の中で比較的輝度値の高い値を被写体像の明るさとするピーク測光があり、医師などのオペレータは必要に応じて測光方式を選択する。
【０００３】
ところで、患部とビデオスコープの先端部とが近接した場合や、鉗子などの処置具の先端部が観察画像に現われた場合、観察画像の周辺領域ではハレーションが発生しやすい。ピーク測光方式を適用している状態で周辺領域にハレーションが発生すると、画面全体としては適正な明るさであるにも関らず、照射光量が減少するように光量調整が行われる。そのため、観察画像の中心付近のエリアをピーク測光領域、周辺エリアを平均測光領域に設定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３３３９０１号公報（第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、体内の粘膜や観察部位の微小な凹凸の起因して、観察画像の中で微小領域内の画素の輝度値が周囲に比べて極端に高くなる場合がある。中央付近のピーク測光領域にこのような高輝度の微小領域が存在すると、ピーク値がその高輝度微小領域に基づいて検出されてしまうため、観察画像全体の明るさを抑えるように光量調整が行われてしまう。その結果、観察画像の明るさを適正に維持できず、処置、手術等に影響してしまう。
【０００６】
そこで本発明では、高輝度値をもつ微小な画素領域の存在に関らず、観察画像の明るさを適正に維持することが可能な電子内視鏡装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡装置は、被写体像を撮像するための撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、被写体を照明するための照明光を放射する光源と、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、被写体像を構成する複数の画素それぞれの輝度値を検出する画素輝度検出手段とを備える。ここでの被写体像は、表示装置等に表示され、オペレータ等に観察される像を示す。
【０００８】
さらに、本発明の電子内視鏡装置は、分割設定手段と、輝度平均算出手段と、ピーク値決定手段と、代表輝度値算出手段と、光量調整手段とを備える。分割設定手段は、被写体像を、それぞれ所定の数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する。例えば、正方形状のブロックとなるように縦横同数の画素によってブロックを構成すればよい。この場合、被写体像はブロックがマトリクス状に並ぶことによって構成される。輝度平均算出手段は、複数のブロック各々に対し、ブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する。ブロック輝度平均値は、輝度値の総和を画素数で割ることにより算出すればよい。あるいは、度数分布に基づいて、各輝度値とその輝度値をもつ画素の数とを乗じた総和を画素数で割ることによって算出してもよい。ピーク値決定手段は、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定する。例えば、実際に最大となるブロック輝度平均値をピーク値としてもよいが、それより小さいブロック輝度平均値をもつブロックが所定の数を超える場合、そのブロック輝度平均値を実質的にピーク値とみなすようにしてもよい。
【０００９】
代表輝度値算出手段は、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する。例えば、被写体像全体に対してピーク測光を実行する場合、ピーク値がそのまま代表輝度値となる。すなわち、ピーク値決定手段が、そのまま代表輝度値算出手段となる。そして、光量調整手段は、代表輝度値に基づいて、被写体へ照射される光の光量を調整する。例えば、絞りの開閉によって光量調整をすればよい。一方、本発明の他の電子内視鏡装置は、光量調整手段の代わりに、代表輝度値に基づいて、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段を備える。例えば撮像素子が電子シャッタ機能を有する場合、画像信号調整手段は、電子シャッタ機能を制御して、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する。
【００１０】
体内の粘膜や患部の微小な凹凸により、局所的に微小領域内の画素のみ高輝度値になった場合でも、まずブロックの輝度平均値が算出されてからそのブロック輝度平均値に基づいてピーク値が決定されるため、微小領域の画素の輝度値がそのままピーク値とはならない。したがって、被写体像の明るさが適正に維持される。被写体像を構成するブロックに関しては、微小領域を十分取り込めるような画素数、サイズを設定すればよい。例えば、画素数は３０〜１２０の範囲で定めればよい。
【００１１】
中心付近のみピーク測光を行う場合、電子内視鏡装置は、被写体像に対し、被写体像の中央部にピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段を備えるのがよい。ピーク値決定手段は、ピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にしてピーク値を決定する。被写体像の周辺領域はハレーションが発生しやすいため、中心付近に映し出される注目すべき部位の輝度値のみに基づいて自動調光処理が行われる。
【００１２】
ピーク測光と平均測光を併用する場合、被写体像に対し、被写体像の中央部にピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段と、被写体像に対し、被写体像の周辺部を含むように平均測光領域を定める平均測光領域設定手段と、平均測光領域内に配置されたブロックに基づいて、ブロック輝度平均値の平均値を示す平均輝度値を算出する平均輝度値算出手段とを設ければよい。ピーク値決定手段は、ピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にしてピーク値を決定する。代表輝度値算出手段は、ピーク値および平均輝度値に基づいて、代表輝度値を算出する。例えば、代表輝度値算出手段は、ピーク値および平均輝度値に対してそれぞれピーク重み付け係数および平均重み付け係数を乗じることにより、代表輝度値を算出する。
【００１３】
ピーク測光領域を２つに分けて設定する場合、被写体像に対し、被写体像の中央部に第１のピーク測光領域を定め、第１のピーク測光領域周りに第２のピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段を設ければよい。ピーク値決定手段は、第１のピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にして第１のピーク値を決定するとともに、第２のピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にして第２のピーク値を決定し、代表輝度値算出手段は、第１のピーク値および第２のピーク値とに基づいて、代表輝度値を算出する。例えば、代表輝度値算出手段は、第１のピーク値および第２のピーク値に対してそれぞれ第１のピーク重み付け係数および第２のピーク重み付け係数を乗じることにより、代表輝度値を算出する。中心付近のピーク測光領域を重視して行うため、第１のピーク重み付け係数が第２のピーク重み付け係数よりも大きく設定するのがよい。
【００１４】
さらに平均測光も併用する場合、被写体像に対し、被写体像の周辺部を含むように平均測光領域を定める平均測光領域設定手段と。平均測光領域内に配置されたブロックに基づいて、ブロック輝度平均値の平均値を示す平均輝度値を算出する平均輝度値算出手段とを設けるのがよい。代表輝度値算出手段は、第１のピーク値、第２のピーク値および平均輝度値とに基づいて、代表輝度値を算出する。
【００１５】
分割設定手段は、画素数およびサイズに関してそれぞれ実質的に等しい複数のブロックを設定してもよいが、局所的に高輝度となる画素領域が大きくなる場合においても適正な光量調整を行うため、分割設定手段は、画素数およびサイズの異なる複数の種類のブロックを分割設定するのがよい。例えば、分割設定手段は、第１の画素数によって構成される第１のブロックと、第１の画素数より多い第２の画素数によって構成される第２のブロックとを分割設定する。特に、ピーク測光領域内において周辺領域に近いエリアについては、ハレーションの発生を考慮して、第２のブロックを設定するのがよい。例えば、第２のピーク測光領域を第２のブロックで構成してもよい。
【００１６】
鉗子等の処置具を使用する場合にも適正に光量調整を行うため、ビデオスコープ内に設けられた鉗子チャンネルを利用して処置具が使用されているか否かを検出する処置具使用検出手段を設けるのがよく、分割設定手段は、処置具の使用が検出された場合、被写体像において処置具先端部が表示される処置具表示領域を除いてピーク測光領域を設定する。
【００１７】
本発明の内視鏡用自動調光装置は、ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、複数のブロック各々に対し、所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、代表輝度値に基づいて、被写体へ照射される光の光量を調整する光量調整手段とを備えたことを特徴とする。あるいは、本発明の内視鏡用被写体像明るさ自動調整装置は、デオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、複数のブロック各々に対し、所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、代表輝度値に基づいて、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の自動調光プログラムは、電子内視鏡装置において表示される被写体像の明るさを調整するためのプログラムであって、ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、複数のブロック各々に対し、所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大値となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、代表輝度値に基づいて、被写体へ照射される光の光量を調整する光量調整手段とを機能させることを特徴とする。あるいは、本発明の画素信号調整プログラムは、電子内視鏡装置において表示される被写体像の明るさを調整するためのプログラムであって、ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、複数のブロック各々に対し、所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大値となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、代表輝度値に基づいて、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段とを機能させることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【００２０】
図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。検査、手術等が開始されると、ビデオスコープが体内へ挿入される。
【００２１】
電子内視鏡装置には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）５４を有するビデオスコープ５０と、ＣＣＤ５４から読み出される信号を処理するプロセッサ１０とが備えられており、被写体像を表示するモニタ３２およびキーボードがプロセッサ１０に接続される。ビデオスコープ５０はプロセッサ１０に着脱自在に接続される。
【００２２】
ランプ電源スイッチ（図示せず）がＯＮになると、ランプ制御回路１１Ａを含むランプ電源部１１からランプ（照明用光源）１２へ電源が供給され、これによりランプ１２から光が放射される。ランプ１２から放射された光は、集光レンズ１４を介してビデオスコープ５０内に設けられた光ファイバー束５１の入射端５１ａに入射する。光ファイバー束５１は、ランプ１２から放射される光を観察部位Ｓのあるビデオスコープ５０の先端部６０へ光を伝達する極細の光ファイバーの束であり、光ファイバー束５１を通った光は出射端５１ｂから出射する。これにより、照明用レンズである配光レンズ５２を介して被写体である観察部位Ｓに光が照射される。また、ビデオスコープ５０には鉗子チャンネル５８が形成されており、観察部位を処置等する場合、先端部が金属性の処置器具の一種である鉗子ＫＮが鉗子チャンネル５８に挿入される。
【００２３】
観察部位Ｓにおいて反射した光は、対物レンズ５３を通ってＣＣＤ５４の受光領域に到達し、これにより観察部位Ｓの光学像がＣＣＤ５４の受光領域に形成される。本実施形態では、カラー撮像方式として同時単板式が適用されており、ＣＣＤの受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の色要素が市松状に並べられた補色カラーフィルタ（図示せず）が受光領域の各画素位置に対応するよう配置されている。そして、ＣＣＤ５４では、観察部位Ｓの光学像が補色カラーフィルタの各色要素を通る色に応じた複数の画素信号から成る画像信号が光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フレームもしくは１フィールド分の画像信号が、色差線順次方式に従って順次読み出される。本実施形態では、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されており、１／３０（１／６０）秒間隔ごとに１フレーム（１フィールド）分の画像信号が順次読み出され、初期信号処理回路５５へ送られる。
【００２４】
初期信号処理回路５５には、プリアンプ、サンプルホールド回路、画像メモリ、画像処理回路（いずれも図示せず）などが含まれており、初期信号処理回路５５に入力された画像信号は、各回路処理の後デジタル画像信号に変換され、画像メモリに一時的に格納される。画像メモリから読み出されたデジタル画像信号は画像処理回路に送られ、ホワイトバランス調整、ガンマ補正などの処理が施される。処理された画像信号はプロセッサ１０へ送られる。また、初期信号処理回路５５に入力された画像信号の輝度成分である輝度信号が生成されて所定のタイミングで調光回路２３へ送られる。ここでは、ＮＴＳＣ方式に従って１／３０（１／６０）秒間隔ごとに輝度信号が送られる。
【００２５】
プロセッサ信号処理回路２８では、初期信号処理回路５５から送られてくる画像信号に対して所定の処理が施される。処理された画像信号は、ＮＴＳＣコンポジット信号、Ｙ／Ｃ分離信号（いわゆるＳビデオ信号）、ＲＧＢ分離信号などのビデオ信号（映像信号）としてモニタ３２へ出力され、これにより被写体像がモニタ３２に映し出される。
【００２６】
システムコントロール回路２２には、ＣＰＵ２４、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２６が含まれており、ＣＰＵ２４は、プロセッサ１０全体を制御し、調光回路２３、ランプ制御回路１１Ａ、プロセッサ信号処理回路２８などの各回路に制御信号を出力する。タイミングコントロール回路３０では、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスがプロセッサ１０内の各回路に出力され、また、ビデオ信号に付随される同期信号がプロセッサ信号処理回路２８に送られる。システムコントロール回路２２内のＲＯＭ２５には、電子内視鏡装置全体を制御するためのプログラムがあらかじめ記憶されている。
【００２７】
ライトガイド５１の入射端５１ａと集光レンズ１６との間には、被写体Ｓに照射される光の光量を調整する絞り１６が設けられており、モータ１８の駆動によって開閉する。本実施形態では、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成された調光回路２３により、絞り１６を通過する光、すなわち被写体Ｓへ照射される光の光量が調整される。さらに本実施形態では、後述するように、観察される被写体像が複数のブロックに分割されており、ブロック毎に輝度平均値が算出される。そして、観察画像全体に対して平均測光が実行されるとともに、観察画像中央付近ではピーク測光が実行される。平均測光による輝度値とピーク測光による輝度値とに基づいて、調光回路２３からモータドライバ２０へ制御信号が送られる。これにより、モータ１８がモータドライバ２０によって駆動され、その結果、絞り１６が所定の開度となるように駆動される。
【００２８】
ビデオスコープ５０内には、ビデオスコープ５０全体を制御するスコープ制御部５６と、ビデオスコープ５０に関連したデータがあらかじめ記憶されたＥＥＰＲＯＭ５７とが設けられている。データには、ＣＣＤ５４の画素数や、先端部６０における鉗子口５９Ａの位置に関するデータが含まれている。スコープ制御部５６は、初期信号処理回路５５を制御するとともに、ＥＥＰＲＯＭ５７からスコープ関連のデータを読み出す。ビデオスコープ５０がプロセッサ１０に接続されると、スコープ制御部５６とシステムコントロール回路２２との間でデータが送受信され、データがシステムコントロール回路２２へ送られる。なお、本実施形態では、ＣＣＤ５４の画素数は、モニタ３２の画素数よりも少なく、ＣＣＤ５４に形成される被写体像が実質的にそのままモニタ３２に表示される画像となる。
【００２９】
フロントパネル４６には、自動調光において基準となる参照輝度値Ｙｒの設定をするための設定スイッチ４６Ａが設けらており、オペレータがスイッチを操作すると、操作に応じた信号がシステムコントロール回路２２へ送られる。参照輝度値のデータは、ＲＡＭ２６へ一時的に格納されるとともに、必要に応じてシステムコントロール回路２２から調光回路２３へ送られる。
【００３０】
図２は、調光回路２３において実行される自動調光処理を示したフローチャートであり、ＮＴＳＣ方式に従って１／３０（１／６０）秒毎に実行される処理ルーチンである。また、図３、図４は、複数のブロックにより構成される観察画像および拡大された１つのブロックを示した図である。図２〜図４を用いて、本実施形態の自動調光処理について説明する。
【００３１】
ステップＳ１０１では、図３に示すように、観察画像Ａを複数のブロックＢｘｙに分割設定するとともに、ピーク測光領域Ａ１および平均測光領域Ａ２が設定される。
【００３２】
図３に示す観察画像Ａはモニタ３２に表示される被写体像に対応しており、８×８＝６４個のブロックＢｘｙ（ｘ＝０〜７、ｙ＝０〜７）がマトリクス状に並ぶような状態で観察画像Ａが構成される。ここでは添字ｘはモニタ３２の画面水平方向、添字ｙはモニタ３２の画面垂直方向を表す。さらに、各ブロックＢｘｙは、８×８の画素Ｐｉｊ（ｉ＝０〜７、ｊ＝０〜７）によって構成されており、観察画像全体は、６４×６４（＝４０９６）個の画素によって構成されている。ただし、添字ｉは水平方向、添字ｊは垂直方向表す。各画素Ｐｉｊはそれぞれ輝度値Ｙｉｊを持っており、各画素Ｐｉｊの輝度値に応じた輝度信号がビデオスコープ５０から調光回路２３へ送られてくる。本実施形態では、被写体像の明るさを２５６段階に分けており、輝度値は輝度レベルとして０〜２５５のいずれかの値に定められる。
【００３３】
観察画像Ａに対しては、中心周りに境界線が描かれるピーク測光領域Ａ１と観察画像全体からなる平均測光領域Ａ２とが規定されており、ここでは、ピーク測光領域Ａ１と平均測光領域Ａ２の面積比は約１：３である。ピーク測光領域Ａ１ではピーク測光、平均測光領域Ａ２では平均測光が実行される。観察画像Ａに対するピーク測光領域Ａ１の範囲は、注目したい部位を観察画像Ａの中央に映し出すこと、その部位全体に対してピーク測光を実行できることなどを考慮して定められる。
【００３４】
大腸などの体内器官は管状になっているため、ビデオスコープ５０の先端部６０が器官内の中心方向を向いている場合、先端部６０の周縁部が器官と近接している。言い換えれば、観察画像Ａの周辺領域に映し出される部分が、器官内において先端部６０と近接している部位となる。また、先端が金属製の処置具を使用した場合、処置具先端部の画像が観察画像Ａの周辺領域に現われる。したがって、周辺領域においてハレーションが発生しやすいため、ピーク測光が実行されるピーク測光領域Ａ１には周辺領域が含まれていない。これにより、中央付近にあって注目する部位全体を比較的高輝度の状態で観察することが可能となる。ステップＳ１０１が実行されると、ステップＳ１０２へ移る。
【００３５】
ステップＳ１０２では、６４個のブロックＢｘｙそれぞれについて、輝度の平均値（以下では、ブロック輝度平均値という）ＹＢｘｙが算出される。
ＹＢｘｙ＝ΣＹｉｊ／（ｉ×ｊ） ・・・・（１）
各ブロックＢｘｙのブロック輝度平均値ＹＢｘｙが求められると、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、ピーク測光領域Ａ１に対してピーク輝度値Ｙｐが算出され、平均測光領域Ａ２に対して平均輝度値Ｊａｖｅが算出される。
【００３６】
平均輝度値Ｊａｖｅは、各ブロックＢｘｙのブロック輝度平均値ＹＢｘｙに基づき、以下の式によって求められる。
Ｊａｖｅ＝ΣＹＢｘｙ／（ｘ×ｙ） ・・・・・（２）
一方、ピーク値Ｙｐの場合、ピーク測光領域Ａ１内の各ブロックＢｘｙの輝度平均値Ｙｘｙがそれぞれ比較され、その中で最大となる輝度平均値ＹＢｘｙがピーク値Ｙｐとして定められる。ステップＳ１０３が実行されると、ステップＳ１０４へ進む。
【００３７】
ステップＳ１０５では、自動調光処理において参照輝度値Ｙｒと比較される観察画像Ａの輝度値Ｉが、以下の式に基づいて算出される。以下では、輝度値Ｉを代表輝度値という。
Ｉ＝α×Ｊａｖｅ＋β×Ｙｐ ・・・・・（３）
ただし、α、βは重み付け係数である。重み付け係数α、βの値は使用状況に合わせて設定すればよいが、ここではαはβに比べて十分小さい値に設定される。ステップＳ１０４が実行されると、ステップＳ１０５へ進む。
【００３８】
ステップＳ１０５では、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差が比較される。参照輝度値Ｙｒは、ここでは１２８に設定されている。代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差が許容差Ｃより大きい場合、ステップＳ１０６へ進み、その差に応じた制御信号が調光回路２３からモータドライバ２０へ送られる。その結果、被写体像の明るさが適正となるように絞り１６が所定量だけ駆動される。ステップＳ１０６が実行されると、処理ルーチンが終了する。一方、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差が許容差Ｃ以下である場合、被写体像の明るさは実質的には適正であると判断され、そのまま処理ルーチンが終了する。
【００３９】
図４では、一部の画素のみ高輝度である観察画像を示している。注目すべき部位がピーク測光領域Ａ１内に映し出されている状態において、体内の粘膜や部位の微小な凹凸により、ブロックＢｘｙの中で画素Ｐｉｊ（図４では、ｉ＝ｊ＝４）のみ高輝度の状態にある。ブロックＢｘｙの中で画素Ｐｉｊ以外の画素については参照輝度値Ｙｒ（＝１２８）と等しく、画素Ｐｉｊのみ高輝度値（＝２５５）になっている。本実施形態では、ブロックＢｘｙに対するブロック輝度平均値ＹＢｘｙが算出され、他のブロックの輝度平均値ＹＢｘｙと比較されながらピーク値Ｙｐが決定される。したがって、画素Ｐｉｊの輝度値がそのままピーク値と算出されることはない。算出されるブロック輝度平均値ＹＢｘｙは、高輝度の画素Ｐｉｊ以外の画素に基づいて実質的に算出される。
【００４０】
また、図４に示すように、体内の粘膜や部位の微小な凹凸の影響により、１画素だけでなく複数の画素による微小領域ＶＳが高輝度状態にある場合においても、ブロックＢｘｙ毎にブロック輝度平均値ＹＢｘｙが算出され、他のブロック輝度平均値ＹＢｘｙと比較されながらピーク値Ｙｐが算出されるため、高輝度状態となった画素のある微小領域ＶＳの影響でそのままピーク値Ｙｐが高輝度値に決定されることはない。
【００４１】
このように本実施形態によれば、ブロックＢｘｙのブロック輝度平均値ＹＢｘｙがそれぞれ算出される。また、ピーク測光領域Ａ１内のブロック輝度平均値ＹＢｘｙが比較され、最大値となるピーク値Ｙｐが算出される。また、平均測光領域Ａ２のブロック輝度平均値ＹＢｘｙの平均値である平均輝度値Ｊａｖｅが算出される。そして、平均輝度値Ｊａｖｅとピーク値Ｙｐに基づいて代表輝度値Ｉが算出され、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差に基づいて絞り１６が駆動される。
【００４２】
なお、α＝０に設定し、ピーク値Ｙｐをそのまま代表輝度値Ｉとしてもよい。ピーク測光領域Ａ１は図示した以外の範囲に設定してもよく、観察画像Ａの領域すべてをピーク測光領域Ａ１に設定してもよい。また、平均測光領域Ａ２は、観察画像Ａの全体でなく、ピーク測光領域Ａ１を除く周辺領域だけに定めてもよい。
【００４３】
本実施形態では、自動調光処理ルーチンの最初にピーク測光領域Ａ１、平均測光領域Ａ２、およびブロックＢｘｙの設定が実行されるが、プロセッサ１０の電源をＯＮ状態にした時の初期設定の中で実行してもよい。
【００４４】
ブロックＢｘｙのサイズ、ブロックＢｘｙを構成する画素数に関しては、図示した以外のサイズ、画素数に定めてもよい。
【００４５】
ＣＣＤ５４から読み出された画像信号の処理は、ビデオスコープ５０内で実行する代わりにプロセッサ内で実行してもよい。
【００４６】
ランプ１２及び絞り１６を使用する代わりに、発光ダイオードなどの光源に対する発光量を調整するように構成してもよい。
【００４７】
ＣＣＤ５４の画素数がモニタ３２の画素数より多い場合、モニタ３２に表示される被写体像を構成する画素に基づいて自動調光処理を行えばよい。
【００４８】
ブロック輝度平均値ＹＢｘｙに関しては、１つのブロックに対する度数分布に基づいて輝度平均値を算出してもよい。例えば、各輝度値に対してその輝度値となる画素の数に輝度値を乗じ、その総和を画素数で割ることにより輝度平均値を算出してもよい。
【００４９】
次に、図５、図６を用いて、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ピーク測光の実行される領域が２つ設定されている。
【００５０】
図５は、第２の実施形態における自動調光処理を示したフローチャートである。図６は、第２の実施形態における観察画像を示した図である。
【００５１】
ステップＳ２０１では、観察画像ＡがブロックＢｘｙ毎に分割設定されるとともに、第１のピーク測光領域Ａ’１、第２のピーク測光領域Ａ’２、平均測光領域Ａ３が定められる。
【００５２】
図６に示すように、観察画像Ａに対し、第１のピーク測光領域Ａ’１が中央部に設けられ、その周りに第２のドーナツ状のピーク測光領域Ａ’２が規定されている。さらに、第２のピーク測光領域周りに平均測光領域Ａ’３が規定されている。第１の実施形態同様に、平均測光領域Ａ’３は観察画像Ａの全体領域に相当する。
【００５３】
ステップＳ２０２の実行は図２のステップＳ１０２の実行と同じであり、ブロック輝度平均値ＹＢｘｙが算出される。そして、ステップＳ２０３では、第１のピーク測光領域Ａ’１、第２のピーク測光領域Ａ’２、平均測光領域Ａ’３に対し、それぞれ第１のピーク値Ｙｐ１、第２のピーク値Ｙｐ２、平均輝度値Ｊａｖｅが算出される。ステップＳ２０３が実行されると、ステップＳ２０４へ進む。
【００５４】
ステップＳ２０４では、代表輝度値Ｉが以下の式に基づいて算出される。
Ｉ＝α’×Ｊａｖｅ＋β’×Ｙｐ１＋γ’×Ｙｐ２ ・・・（４）
ただし、β’はγ’よりも大きい。
【００５５】
上述したように、観察画像Ａの中心から周辺領域へ向かうほど、器官内壁との距離が接近する。そのため、ビデオスコープ５０の先端部６０が進行方向（器官の中心軸方向）を向いている場合、観察画像Ａの輝度は、中心から周辺領域へ向かうほど高くなる傾向にある。本実施形態では、そのような特性に応じて、第１のピーク測光領域Ａ’１および第２のピーク測光領域Ａ’２が定められており、第１のピーク値Ｙｐ１が第２のピーク値Ｙｐ２より重視される。ステップＳ２０４が実行されると、ステップＳ２０５へ進む。
【００５６】
ステップＳ２０５〜Ｓ２０６の実行は、図２のステップＳ１０５〜Ｓ１０６の実行と同じであり、代表輝度値Ｉが参照輝度値Ｙｒと比較され、その差が許容差Ｃより大きい場合、絞り１６が所定量だけ駆動される。
【００５７】
次に、図７〜図９を用いて第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、金属製の処置具の使用に応じてピーク測光領域が変更設定される。他の構成に関しては、第２の実施形態と実質的に同じである。
【００５８】
図７は、第３の実施形態における電子内視鏡装置のブロック図である。
【００５９】
ビデオスコープ５０’には、処置具センサＳＥが鉗子チャンネル５８に設置されており、処置具センサＳＥはスコープ制御部５６に接続されている。処置具センサＳＥは、処置具ＫＷが鉗子チャンネル５８に挿入されたことを検出し、検出信号をスコープ制御部５６へ送る。スコープ制御部５６では、処置具ＫＷの使用を伝える制御信号がプロセッサ１０のシステムコントロール回路２２へ送られ、さらにはシステムコントロール回路２２から調光回路２３へ処置具使用の検出信号が送られる。
【００６０】
ＥＥＰＲＯＭ５７には、先端部６０における鉗子口５９Ａの位置に関する鉗子データがあらかじめ記憶されており、ビデオスコープ５０’がプロセッサ１０に接続されると、鉗子口５９Ａに関するデータが他のデータとともにシステムコントロール回路２２、そして調光回路２３へ送られる。
【００６１】
図８は、第３の実施形態における自動調光処理を示したフローチャートである。図９は、第３の実施形態における観察画像の測光領域を示した図である。
【００６２】
ステップＳ３０１では、処置具ＫＷが使用されているか否かが判断される。調光回路２３において処置具使用ＫＮの検出信号が入力されず、処置具ＫＷは使用されていないと判断された場合、ステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０２では、図５のステップＳ２０１と同様に、第１および第２のピーク測光領域Ａ’１、Ａ’２、および平均測光領域Ａ’３が設定される。ステップＳ３０２が実行されると、ステップＳ３０４へ移る。
【００６３】
一方、ステップＳ３０１において検出信号が調光回路２３へ入力され、処置具ＫＷが使用されていると判断された場合、ステップＳ３０３へ進む。ステップＳ３０３では、各ブロックＢｘｙが分割設定されるとともに、処置具の使用に応じて第１および第２のピーク測光領域Ａ”１、Ａ”２および平均測光領域Ａ”３が設定される（図９参照）。鉗子ＫＮが使用されている場合、第２のピーク測光領域Ａ”２は、円環状の領域から一部領域ＫＡ（以下では鉗子領域という）を取り除くように規定される。処置具領域ＫＡは、ＥＥＯＲＯＭ５７に記憶されていた鉗子口５９Ａの位置に従って定められる。それ以外の第１のピーク測光領域Ａ”１、平均測光領域Ａ”３は、第２の実施形態と同じである。
【００６４】
処置具ＫＷを使用した場合、処置具ＫＷの像が処置具領域ＫＡ付近に映し出される。しかしながら、処置具領域ＫＡは、ピーク測光領域Ａ”１、Ａ”２に含まれないため、金属製の処置具ＫＷによる光の反射によってハレーションが発生しても、ピーク値として算出されない。ステップＳ３０３が実行されると、ステップＳ３０４へ進む。
【００６５】
ステップＳ３０４〜Ｓ３０８の実行は、図５のステップＳ２０２〜Ｓ２０６の実行に対応する。すなわち、ブロック輝度平均値ＹＢｘｙが算出され、第１および第２のピーク値Ｙｐ１、Ｙｐ２および平均輝度値Ｊａｖｅが算出され、代表輝度値Ｉが算出される。そして、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差に基づいて、絞り１６が駆動される。
【００６６】
本実施形態では、処置具センサＳＥを鉗子チャンネル５８に設けているが、それ以外の方法で処置具ＫＷの使用を検出してもよい。
【００６７】
次に、図１０を用いて第４の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。第４の実施形態では、サイズおよび画素数などタイプの異なる複数の種類のブロックによって観察画像Ａが構成される。それ以外の構成に関しては、第２の実施形態と同じである。
【００６８】
図１０は、第４の実施形態における観察画像Ａを示した図である。
【００６９】
第２のピーク測光領域Ａ’２は、８つのタイプのブロックＢ’１〜Ｂ’８によって構成されており、ブロックＢ’１〜Ｂ’８のサイズ、画素数は、第１〜第３の実施形態で示されたブロックＢｘｙと異なる。ブロックＢ’１〜Ｂ’８を構成する画素の数は、ブロックＢｘｙを構成する画素の数より多い。
【００７０】
第４の実施形態における自動調光処理は、第２の実施形態における自動調光処理と実質的に同じである。すなわち、ブロックＢ’１〜Ｂ’８を含めて各ブロックに対し輝度平均値を算出し、第１、第２のピーク値Ｙｐ１、Ｙｐ２および平均輝度値Ｊａｖｅを算出する。そして、（４）式に基づいて代表輝度値Ｉを算出し、代表輝度値Ｉと参照輝度値Ｙｒとの差に基づいて絞り１６が駆動される。
【００７１】
ブロックＢ’１〜Ｂ’８を構成する画素の数が他のブロックに比べて多いため、図４で示したように多数の画素が周囲の画素に比べて極端に高輝度状態になった場合においても、第２のピーク測光領域Ａ’２における輝度平均値は、その高輝度画素に影響されず、代表輝度値Ｉの値も局所的な高輝度画素に影響されない。
【００７２】
ブロックＢ’１〜Ｂ’８のサイズ、画素数は、図示されたものに限定されない。また、第２のピーク測光領域Ａ’２の代わりに第１のピーク測光領域Ａ’１内においてブロックを変更してもよい。
【００７３】
次に、図１１、図１２を用いて第５の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。第５の実施形態では、絞り機構を用いる代わりに、撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する。すなわち、絞りの開閉によって被写体へ照射される光の光量を調整する代わりに、電子シャッタ機能を有する撮像素子のシャッタスピードを増減して受光部に蓄積される電荷量を制御し、表示される被写体像の明るさを調整する。それ以外の構成に関しては、第１の実施形態と実質的に同じである。
【００７４】
図１１は、第５の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。ＣＣＤ５４は電子シャッタ機能を有しており、スコープ制御部５６から送られてくる制御信号に基づいて電荷蓄積時間が調整される。システムコントロール回路２２からスコープ制御部５６へ明るさ調整に関する制御信号が送られると、シャッタスピード制御信号がＣＣＤ５４へ送られる。これにより、電子シャッタ機能が制御され、被写体像の明るさが適正となるように所定量の電荷がＣＣＤ５４から読み出される。
【００７５】
図１２は、第５の実施形態における被写体像の明るさを調整する処理を示したフローチャートである。ステップＳ４０１〜４０５の実行は、第１の実施形態におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０５（図２参照）の実行と同じである。そして、ステップＳ４０６では、被写体像の明るさが適正になるように、スコープ制御部５６からＣＣＤ５４へシャッタスピードの制御信号が送られる。
【００７６】
なお、第２の実施形態から第４の実施形態に関しても、観察画像の明るさを適正に維持するために、絞り機構の代わりに撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する構成に置き換えてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高輝度値をもつ微小な画素領域の存在に関らず、観察画像の明るさを適正に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】自動調光処理を示したフローチャートである。
【図３】複数のブロックにより構成される観察画像および拡大された１つのブロックを示した図である。
【図４】高輝度の微小領域が存在した状態における観察画像および拡大された１つのブロックを示した図である。
【図５】第２の実施形態における自動調光処理を示したフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における測光領域の設定された観察画像を示した図である。
【図７】第３の実施形態における電子内視鏡装置のブロック図である。
【図８】第３の実施形態における自動調光処理を示したフローチャートである。
【図９】第３の実施形態における測光領域の設定された観察画像を示した図である。
【図１０】第４の実施形態における複数のブロックから構成された観察画像を示した図である。
【図１１】第５の実施形態における電子内視鏡装置のブロック図である。
【図１２】第５の実施形態における観察画像明るさ調整処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０ プロセッサ
１２ ランプ（光源）
１６ 絞り
２２ システムコントロール回路
２３ 調光回路
３２ モニタ
５０ ビデオスコープ
５４ ＣＣＤ（撮像素子）
５５ 初期信号処理回路
Ａ 観察画像
Ａ１ ピーク測光領域
Ａ２ 平均測光領域
Ａ’１、Ａ”１ 第１のピーク測光領域
Ａ’２、Ａ”２ 第２のピーク測光領域
Ａ３、Ａ’３、Ａ３” 平均測光領域
Ｐｉｊ 画素
Ｂｘｙ ブロック
ＹＢｘｙ ブロック輝度平均値
Ｙｐ ピーク値
Ｙｐ１ 第１のピーク値
Ｙｐ２ 第２のピーク値
Ｊａｖｅ 平均輝度値
Ｉ 代表輝度値
Ｙｒ 参照輝度値
ＳＥ 処置具センサ
ＫＷ 処置具
Claims (17)
- 被写体を撮像するための撮像素子を有するビデオスコープと前記ビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、
前記被写体を照明するための照明光を放射する光源と、
前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、被写体像を構成する複数の画素それぞれの輝度値を検出する画素輝度検出手段と、
被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、
前記複数のブロック各々に対し、前記所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、
前記複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、
前記ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、
前記代表輝度値に基づいて、前記照明光の光量を調整する光量調整手段と
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 被写体を撮像するための撮像素子を有するビデオスコープと前記ビデオスコープが接続されるプロセッサと前記プロセッサに接続されて被写体像を表示するための表示装置とを備えた電子内視鏡装置であって、
前記被写体を照明するための照明光を放射する光源と、
前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、被写体像を構成する複数の画素それぞれの輝度値を検出する画素輝度検出手段と、
被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、
前記複数のブロック各々に対し、前記所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、
前記複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、
前記ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、
前記代表輝度値に基づいて、前記撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段と
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 被写体像に対し、被写体像の中央部にピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段をさらに有し、
前記ピーク値決定手段が、前記ピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にして前記ピーク値を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。 - 被写体像に対し、被写体像の中央部にピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段と、
被写体像に対し、被写体像の周辺部を含むように平均測光領域を定める平均測光領域設定手段と、
前記平均測光領域内に配置されたブロックに基づいて、ブロック輝度平均値の平均値を示す平均輝度値を算出する平均輝度値算出手段とをさらに有し、
前記ピーク値決定手段が、前記ピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にして前記ピーク値を決定し、
前記代表輝度値算出手段が、前記ピーク値および前記平均輝度値に基づいて、前記代表輝度値を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。 - 前記代表輝度値算出手段が、前記ピーク値および前記平均輝度値に対してそれぞれピーク重み付け係数および平均重み付け係数を乗じることにより、前記代表輝度値を算出することを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡装置。
- 被写体像に対し、被写体像の中央部に第１のピーク測光領域を定め、前記第１のピーク測光領域周りに第２のピーク測光領域を定めるピーク測光領域設定手段をさらに有し、
前記ピーク値決定手段が、前記第１のピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にして第１のピーク値を決定するとともに、前記第２のピーク測光領域内に配置されるブロックを対象にして第２のピーク値を決定し、
前記代表輝度値算出手段が、前記第１のピーク値および前記第２のピーク値とに基づいて、前記代表輝度値を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。 - 前記代表輝度値算出手段が、前記第１のピーク値および前記第２のピーク値に対してそれぞれ第１のピーク重み付け係数および第２のピーク重み付け係数を乗じることにより、前記代表輝度値を算出し、
前記第１のピーク重み付け係数が前記第２のピーク重み付け係数よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡装置。 - 被写体像に対し、被写体像の周辺部を含むように平均測光領域を定める平均測光領域設定手段と
平均測光領域内に配置されたブロックに基づいて、ブロック輝度平均値の平均値を示す平均輝度値を算出する平均輝度値算出手段とをさらに有し、
前記代表輝度値算出手段が、前記第１のピーク値、前記第２のピーク値および前記平均輝度値とに基づいて、前記代表輝度値を算出することを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡装置。 - 前記分割設定手段が、サイズおよび画素数が実質的に等しくなるように前記複数のブロックを設定することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
- 前記分割設定手段が、画素数およびサイズの異なる複数の種類のブロックを分割設定することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
- 前記分割設定手段が、第１の画素数によって構成される第１のブロックと、前記第１の画素数より多い第２の画素数によって構成される第２のブロックとを分割設定することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
- 前記ビデオスコープ内に設けられた鉗子チャンネルを利用して処置具が使用されているか否かを検出する処置具使用検出手段をさらに有し、
前記分割設定手段が、前記処置具の使用が検出された場合、被写体像において処置具先端部が表示される処置具表示領域を除いて前記ピーク測光領域を設定することを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡装置。 - 前記撮像素子が電子シャッタ機能を有し、前記画像信号調整手段が前記電子シャッタ機能を制御して、前記撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整することを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡装置。
- ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、
前記複数のブロック各々に対し、前記所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、
前記複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、
前記ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、
前記代表輝度値に基づいて、被写体へ照射される光の光量を調整する光量調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡用自動調光装置。 - ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、
前記複数のブロック各々に対し、前記所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、
前記複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、
前記ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、
前記代表輝度値に基づいて、前記撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡用被写体像明るさ自動調整装置。 - 電子内視鏡装置において表示される被写体像の明るさを調整するためのプログラムであって、
ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、
前記複数のブロック各々に対し、前記所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、
前記複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大値となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、
前記ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、
前記代表輝度値に基づいて、被写体へ照射される光の光量を調整する光量調整手段と
を機能させることを特徴とする自動調光プログラム。 - 電子内視鏡装置において表示される被写体像の明るさを調整するためのプログラムであって、
ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、それぞれ輝度値を持つ複数の画素によって構成される被写体像を、それぞれ所定数の画素によって構成される複数のブロックに分割設定する分割設定手段と、
前記複数のブロック各々に対し、前記所定数の画素の輝度値からブロックの平均的な輝度値を示すブロック輝度平均値を算出する輝度平均算出手段と、
前記複数のブロックそれぞれのブロック輝度平均値を比較して、実質的に最大値となるブロック輝度平均値をピーク値として決定するピーク値決定手段と、
前記ピーク値に基づいて、被写体像の代表的明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、
前記代表輝度値に基づいて、前記前記撮像素子から読み出される画像信号の輝度レベルを調整する画像信号調整手段と
を機能させることを特徴とする画像信号調整プログラム。
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