JP2010246781A - 撮像装置、撮像装置における調光方法、および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像領域における暗部を考慮して、適切に調光を行うことが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ファイバースコープの接眼部に形成される被写体像を撮像し、画像信号を生成する撮像素子と、撮像素子における撮像領域を第一の領域および第二の領域に分割する分割手段と、第一の領域における第一の輝度値を、第一の測光方式によって算出する第一の輝度値算出手段と、第二の領域における第二の輝度値を、第一の測光方式とは異なる第二の測光方式によって算出する第二の輝度値算出手段と、第一および第二の輝度値に基づいて、撮像領域における基準値を算出する基準値算出手段と、基準値に基づいて、調光が必要か否かを判定する判定手段と、を備える構成とした。また、上記基準値算出手段は、第二の輝度値が所定の閾値よりも低い場合には、第一の輝度値のみに基づいて基準値を算出することを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、撮像装置、該撮像装置における調光方法、および内視鏡システムに関する。また、本発明は特に、ファイバースコープにより伝送される画像を撮像する撮像装置、該撮像装置における調光方法、および内視鏡システムに関する。

従来より、患者の体腔内を診断するために、先端部に備えられたＣＣＤなどの撮像素子で体腔内を撮像する電子内視鏡と、電子内視鏡により撮像された画像を処理してモニタに出力するビデオプロセッサと、体腔内の観察部位を照明するための光を電子内視鏡に供給する光源装置とからなる内視鏡システムが広く実用に供されている。また、電子内視鏡では進入できないような胆管や膵管などの細い臓器を観察するために、細径のイメージガイドファイバ束を備えたファイバースコープを用いた内視鏡システムも良く知られている。ファーバースコープを用いた内視鏡システムでは、イメージガイドファイバ束によって被写体像を伝送し、該ファイバ束の端面に形成される像を接眼部から直接観察することができる。

さらに、ファイバースコープの接眼部に、撮像素子を備えた撮像装置を接続し、イメージガイドファイバ束によって伝送された被写体像を該撮像素子に結像して撮像する構成を備えた内視鏡システムも実用されている。このような内視鏡システムの一例が特許文献１に記載される。このように、撮像装置にて撮像した被写体像を、電気信号へと変換してモニタに表示させることで、通常一人でしか観察できないファイバースコープによる体腔内の画像を複数人で観察することが可能となる。

特開２００２―３２８３１１号公報

また、上述のような内視鏡システムには、モニタに表示される画像を適正な明るさに維持するために、被写体に照射する光量を自動的に調整する自動調光機能が備えられている。この自動調光機能では、まず、撮像素子によって撮像される画像に応じた画像信号に基づいて、画像の明るさを表す代表的な輝度（例えば、平均輝度値）が算出される。そして、この輝度値と適正な画像の明るさを表す目標輝度値との差に基づいて、光源装置における絞りの調整や、電子シャッタ機能を利用した撮像素子の電荷蓄積時間に調整などを行うことにより、光量の調整が行われる。

ここで、通常、ファイバースコープに用いられるイメージガイドファイバ束の射出端面は略円形であり、ＣＣＤなどの撮像素子の撮像領域である受光面は矩形である。そのため、特許文献１に記載されるように、イメージガイドファイバ束の射出端面を撮像素子によって撮像するシステムの場合には、図６に示すように、撮像領域の中心付近のみに円形の被写体像が結像され、その他の領域は暗部となる。

図７は、このような状態で撮像を行った場合に生成される画像信号における輝度分布を示す図であり、撮像領域の各画素の輝度に応じた輝度レベル（輝度値）を縦軸とし、その縦軸の各輝度値に応じた画素の個数を横軸としたグラフである。図７に示すように、撮像素子によって生成される画像信号における輝度分布は、被写体像が形成される部分および暗部が形成される部分に、多くの画素を有するひょうたん型となっている。このような画像に対して、一般的な平均測光によって自動調光を行う場合、暗部の影響により、算出される平均輝度値は、理想とする平均輝度値よりも低い値となってしまう。そして、このような不適切な輝度値に基づいて調光が行われることにより、モニタに表示される画像が全体的に明るくなってしまうといった問題があった。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像領域における暗部を考慮して、適切に調光を行うことが可能な撮像装置、撮像装置における調光方法、および内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明により、ファイバースコープの接眼部に形成される被写体像を撮像し、画像信号を生成する撮像素子と、撮像素子における撮像領域を第一の領域および第二の領域に分割する分割手段と、画像信号に基づいて、第一の領域における第一の輝度値を、第一の測光方式によって算出する第一の輝度値算出手段と、画像信号に基づいて、第二の領域における第二の輝度値を、第一の測光方式とは異なる第二の測光方式によって算出する第二の輝度値算出手段と、第一の輝度値および第二の輝度値に基づいて、撮像領域における基準値を算出する基準値算出手段と、基準値に基づいて、調光が必要か否かを判定する判定手段と、を備えた撮像装置が提供される。また、上記撮像装置における基準値算出手段は、第二の輝度値が所定の閾値よりも低い場合には、第一の輝度値のみに基づいて、基準値を算出するものである。

このように構成することにより、第二の領域において被写体像を含まない可能性があると判断された場合には、被写体像を含む第一の領域のみに基づいて、撮像領域全体の基準値を算出することができる。そして、このようにして算出された基準値に基づいて、調光の必要性が判断されることにより、適切な調光を行うことが可能となる。

また、上記第一の測光方式は平均測光であり、上記第二の測光方式はピーク測光であっても良い。このように構成することにより、各領域に適した測光方式により輝度値を算出することができる。

また、上記第一の領域は、撮像領域の中心部を含む領域であり、第二の領域は、第一の領域を囲むように位置する領域であっても良い。また、第一の領域は、撮像素子に結像される被写体像の少なくとも一部を内包する領域であっても良い。このように構成することにより、被写体像の少なくとも一部が含まれる領域を定義することが可能となる。

また、撮像素子に結像される被写体像が全て前記第一の領域に含まれる場合に、基準値算出手段が、第一の輝度値のみに基づいて基準値を算出するように、上記所定の閾値が設定されても良い。このように構成することにより、第二の領域が被写体像を含まない暗部である場合には、第二の領域における第二の輝度値が調光判定の基準となる基準値に影響を与えない。これにより、暗部の影響を受けることなく適切な調光を行うことが可能となる。

また、上記基準値算出手段は、第一の輝度値に対して重み付けを行って基準値を算出しても良い。また、この第一の輝度値に対する重み付けは、任意に設定可能となるよう構成しても良い。このように構成することにより、被写体像を含む領域における結果が全体の調光処理に対して大きな影響を与えることができるようになっている。これにより、撮像装置に異なる種類のファイバースコープが接続された場合や、光学ズーム機能などにより撮像領域に結像される被写体像の大きさが変化した場合でも、被写体像を含む領域を重視して、常に適切な調光を行うことが可能となる。

また、上記撮像装置は、判定手段による判定結果に基づいて、調光制御を指示するための制御信号を出力する信号出力手段を更に備える構成であっても良い。このように構成することにより、外部の装置に調光手段を備える場合において、調光制御のための信号を送信することが可能となる。

また、判定手段は、調光が不要となる許容範囲と、基準値とを比較して、調光が必要か否かを判定しても良い。このように構成することにより、頻繁に調光が行われることにより発生する、画面のちらつき等を防止することができ、好適に体腔内観察を行うことができる。

また、上記撮像装置は、第一の領域における第一の目標輝度値と、第一の輝度値との差から第一の輝度差を求める第一の輝度差算出手段と、第二の領域における第二の目標輝度値と、第二の輝度値との差から第二の輝度差を求める第二の輝度差算出手段と、を更に備える構成であっても良い。そして、この場合、基準値算出手段は、第一の輝度差および第二の輝度差に基づいて、基準値を算出しても良い。

また、上記第一の目標輝度値と第二の目標輝度値は、それぞれ異なる値であっても良い。このように、第一の目標輝度値と第二の目標輝度値とを異なる値に設定することにより、第一の領域における結果が全体の調光処理に対して大きな影響を与えるようにすることができる。これにより、上述の重み付けと同等の効果を得ることができる。

また、本発明により、ファイバースコープの接眼部に形成される被写体像を撮像し、画像信号を生成する撮像素子を備えた撮像装置によって実行される調光方法であって、撮像素子における撮像領域を、撮像領域の中心部を含み、撮像素子に結像される被写体像の少なくとも一部を内包する第一の領域と、第一の領域を囲むように位置する第二の領域とに分割する分割ステップと、画像信号に基づいて、第一の領域における第一の輝度値を、第一の測光方式によって求める第一の輝度算出ステップと、同じく画像信号に基づいて、第二の領域における第二の輝度値を、第二の測光方式によって求める第二の輝度算出ステップと、第一の輝度値および第二の輝度値に基づいて、撮像領域における基準値を算出する基準値算出ステップと、基準値に基づいて、調光が必要か否かを判定する判定ステップと、を含む調光方法が提供される。また、本発明の調光方法における基準値算出ステップは、第二の輝度値が、所定の閾値よりも低い場合には、第一の輝度値のみに基づいて、基準値を算出するものである。

さらに、本発明により、上記いずれかの構成をそなえた撮像装置と、該撮像装置に接続されるファイバースコープと、撮像装置の判定手段による判定結果に基づいて、光量の調整を行う光量調整手段を備えたプロセッサと、からなる内視鏡システムが提供される。

したがって、本発明によれば、撮像領域が暗部を含む場合であっても、該暗部を考慮して、適切な調光判定を行うことが可能な撮像装置、撮像装置における調光方法、および内視鏡システムを提供することができる。

本発明の実施形態における内視鏡システムの外観図である。 本発明の実施形態における内視鏡システムの内部構成を示すブロック図である。 撮像素子における撮像領域を示す模式図である。 本発明の実施形態における調光処理を示すフローチャートである。 第二領域における輝度分布を示す図である。 撮像素子の撮像領域および被写体像を示す図である。 撮像素子により撮像される画像信号における輝度分布を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態における内視鏡システム１の外観図である。本実施形態の内視鏡システム１は、ファイバースコープ１０、撮像装置２０、プロセッサ３０およびモニタ４０から構成される。

ファイバースコープ１０は、後述するイメージガイドファイバによって患者の体腔内画像を接眼部まで伝送する医療用スコープである。ファイバースコープ１０は、コネクタ１０２ａを介してプロセッサ３０と光学的に接続されるライトガイド部１０２、患者の体腔内に挿入される長尺の可撓管からなる挿入部１０４、挿入部１０４の先端を動かすために術者によって操作される操作部１０６、および撮像装置２０と接続される接眼部１０８から構成される。

撮像装置２０は、ファイバースコープ１０に接続され、ファイバースコープ１０によって伝送される体腔内の画像を電気信号へと変換するための装置である。撮像装置２０は、ファイバースコープ１０と接続される接続部２０２、ファイバースコープ１０によって伝送される画像を撮像するための撮像部２０４、およびコネクタ２０６ａを介してプロセッサ３０と電気的に接続される基端部２０６から構成される。また、撮像装置２０は、接続部２０２を介して様々な種類のファイバースコープと接続可能となっている。

プロセッサ３０は、ファイバースコープ１０および撮像装置２０に対する光源装置および画像処理装置としての機能を備えた処理装置である。プロセッサ３０の外装正面には、ファイバースコープ１０のコネクタ１０２ａと光学的に接続して照明光を供給するためのライトガイド接続部３０４、撮像装置２０のコネクタ２０６ａと電気的に接続して給電及び通信を行なうための電気接続部３０６、ユーザ操作を受け付ける各種の操作ボタンやプロセッサ３０の動作状況を表示するインジケータ等を備える操作パネル３０２、およびプロセッサ３０の主電源スイッチ３０８等が設けられている。また、モニタ４０は周知の構成を有した受像装置であり、プロセッサ３０によって処理された画像を表示するものである。

図２は、内視鏡システム１の各部における内部構成を示すブロック図である。図２に示される各部の構成を説明しつつ、内視鏡システム１において体腔内の画像がモニタ４０に表示されるまでの一連の流れを説明する。

内視鏡システム１の体腔内観察では、まずファイバースコープ１０の挿入部１０４が患者の体腔内に挿入され、プロセッサ３０の主電源スイッチ３０８が入れられる。そして、プロセッサ３０が備えるシステムコントローラ３２０の制御の下、光源制御部３１２によって光源３１０が駆動される。光源３１０は、ファイバースコープ１０へ供給する照明光を発光するためのものであり、ハロゲンランプやキセノンランプなどの高輝度ランプからなる。光源３１０から照射された照明光は、絞り３１４に入射する。絞り３１４は、照明光の光量を機械的に調整するためのものであり、絞り制御部３１６によってその開閉が制御される。

絞り３１４によって光量の調整が行われた照明光は、図示しない光学系を通って、ファイバースコープ１０のライトガイド部１０２が備えるライトガイドファイバ束１１２へ入射する。ライトガイドファイバ束１１２は、複数の光ファイバからなり、ファイバースコープ１０のコネクタ１０２ａから挿入部１０４の先端まで延在する。ライトガイドファイバ束１１２に入射した照明光は、ライトガイドファイバ束１１２内を伝送され、挿入部１０４の先端に配置される配光レンズなどからなる照明光学系１１４を通って体腔内に射出される。

挿入部１０４の先端から射出された照明光は、体腔壁によって反射され、挿入部１０４の先端に備えられた対物光学系１１６に入射する。そして、対物光学系１１６によってイメージガイドファイバ束１１８の端面に被写体像が形成される。イメージガイドファイバ束１１８は、複数の画素ファイバを束ねて構成され、挿入部１０４の先端から接眼部１０８まで延在する。イメージガイドファイバ束１１８の端面に結像された被写体像は、各画素ファイバで分解され、接眼部１０８まで伝送される。

接眼部１０８の内部には、接眼レンズなどからなる接眼光学系１２０が設けられている。また、接眼部１０８に接続される撮像装置２０は、撮像部２０４、ドライブ／プロセス部２１６を有する。イメージガイドファイバ束１１８によって伝送された被写体像は、接眼光学系１２０および撮像装置２０の撮像部２０４内の図示しない対物光学系を介して撮像素子２１４に結像される。

撮像素子２１４は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子からなり、接眼光学系１２０によって結像される被写体像を撮像し、画像信号を生成する。撮像素子２１４は、撮像装置２０の基端部２０６に備えられるドライブ／プロセス部２１６によって駆動制御される。ドライブ／プロセス部２１６は、電気的接続部３０６を介してプロセッサ３０のシステムコントローラ３２０から送信される制御信号に基づき、撮像素子２１４の駆動制御（電荷蓄積時間の制御等）を行う。

また、ドライブ／プロセス部２１６は、撮像素子２１４によって生成された画像信号に対して、所定の処理を行いプロセッサ３０へと送信する。詳しくは、ドライブ／プロセス部２１６において、撮像素子２１４によって生成された画像信号に対してＡ／Ｄ変換等の処理が行われ、プロセッサ３０が処理しやすいＲＧＢ形式の画像信号としてプロセッサ３０へ送信される。

ドライブ／プロセス部２１６から送信された画像信号は、コネクタ部２０６ａおよび電気的接続部３０６を介してプロセッサ３０の信号処理部３１８に入力される。信号処理部３１８では、システムコントローラ３２０の制御の下、入力された画像信号に対応する画像に対して、エッジ強調処理や色調整処理などの画像処理が施され、モニタ４０での表示に適した映像信号が生成される。そして、信号処理部３１８によって処理された映像信号は、モニタ４０へ送信され、該映像信号に対応した画像がモニタ４０に表示される。

次に上述のような内視鏡システム１における調光処理について説明する。上述のように、内視鏡システム１では、ファイバースコープ１０のイメージガイドファイバ束１１２によって伝送される被写体像を、撮像装置２０の撮像素子２１４によって撮像する構成となっている。ここで、図６を参照して説明したように、撮像素子２１４における撮像領域は、素子自身の形状やモニタ４０などの表示画面に合わせて矩形形状である。これに対し、イメージガイドファイバ束１１２の端面は円形形状であり、接眼光学系１２０によって撮像領域に結像される被写体像も円形形状である。そのため、被写体像の大きさによっては、撮像領域の一部（特に中心部付近）にしか被写体像が結像されず、残りの部分は図６の斜線部のように暗部となってしまう。そして、この状態で、撮像領域全体における画像信号に基づいて平均測光を行った場合、上述のように適切に調光が行われないことがある。

そのため、本実施形態の内視鏡システム１では、撮像素子２１４の撮像領域ＩＡを２つの領域に分割して、領域ごとの代表輝度値に基づいて調光処理を行う。図３は、撮像素子２１４の撮像領域ＩＡを模式的に示す図である。撮像領域ＩＡには、画素に対応する多数の（数１０万〜数１００万程度）受光セルが格子状に配置されている。また、本実施形態では、縦３画素×横４画素からなる１２画素分の受光セルを１つのエリアとして輝度の算出等を行う。尚、エリアの概念は最小で画素単位であるが、何画素分を１つのエリアとするかは処理速度と調光の精度（画像処理の精度）のバランスによって任意に設定可能である。図３に示すように、撮像領域ＩＡは、第一領域Ａ１および第二領域Ａ２に分割される。

第一領域Ａ１は、受光面２１３の中心部を含む複数のエリアからなる矩形領域である。第一領域Ａ１の大きさは、撮像装置２０に接続される種々のファイバースコープ１０の接眼光学系１２０におけるレンズの倍率や結像サイズの組み合わせによって、事実上想定される最も小さな画像表示領域（円形状）を内包することができる大きさに設定される。尚、第一領域Ａ１は矩形に限定されるものではなく、擬似的な円形や多角形となるよう設定されても良い。また、第二領域Ａ２は、第一領域Ａ１の周囲を囲むように位置する領域であり、第一領域Ａ１に含まれないエリアからなる。

上述のように撮像領域ＩＡを分割して行う調光処理について、図４を参照して詳述する。図４は、本実施形態の調光処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態の調光処理は、撮像装置２０のドライブ／プロセス部２１６において実行される。

本実施形態の調光処理では、まず、第一領域Ａ１における代表輝度値Ｚ１が算出される（Ｓ１）。第一領域Ａ１の代表輝度値Ｚ１は、平均測光によって求められる平均輝度値である。具体的には、撮像素子２１４にて生成される画像信号に基づいて、第一領域Ａ１に含まれる各エリアの輝度値が抽出される。そして、抽出された各エリアの輝度値が加算され、領域Ａ１に含まれるエリアの数で除されることによって代表輝度値Ｚ１が求められる。

次に、第一領域Ａ１において、調光が必要か否かを判断する基準となる基準値ＡＥ１が下記の式に基づいて算出される（Ｓ２）。
ＡＥ１＝（ＣＡ−Ｚ１）×Ｐ
上述の式に示すように、基準値ＡＥ１は、第一領域Ａ１の目標輝度値ＣＡと代表輝度値Ｚ１との差を求め、それに任意の値Ｐを乗じたものである。目標輝度値ＣＡは、平均測光方式において最適とされる目標値であって、製品出荷時の初期設定において予め設定され、撮像装置２０の図示しないメモリに記憶されている。また、任意の値Ｐは、調光強度を設定する際に、初期設定よりもさらに明るめ、さらに暗めといった術者の好みに対応して設定されるパラメータである。ここで、第一領域Ａ１の代表輝度値Ｚ１が目標輝度値ＣＡよりも大きい場合、ＡＥ１は負の値となる。また、第一領域Ａ１の代表輝度値Ｚ１が目標輝度値ＣＡよりも小さい場合、ＡＥ１は正の値となる。

続いて、第二領域Ａ２における代表輝度値Ｚ２が算出される（Ｓ３）。第二領域Ａ２の代表輝度値Ｚ２は、ピーク測光によって求められるピーク輝度値である。具体的には、撮像素子２１４にて生成される画像信号に基づいて、第二領域Ａ２に含まれる各エリアの輝度値が抽出される。そして、抽出された各エリアの輝度値の最大値が代表輝度値Ｚ２とされる。

次に、第二領域Ａ２の代表輝度値Ｚ２と閾値Ｒとが比較される（Ｓ４）。ここで、閾値Ｒは、第二領域Ａ２に被写体像が含まれているか否かを判断するための閾値である。図５は、第二領域Ａ２の輝度分布を示す図である。ここで、図５（ａ）は、第二領域Ａ２に被写体像が含まれる場合の輝度分布を示し、図５（ｂ）は、第二領域Ａ２に被写体像が含まれない場合、すなわち第二領域Ａ２が略全て暗部である場合の輝度分布を示す。なお、閾値Ｒは、実験によって撮像領域の第一領域Ａ１内にのみ被写体像が結像される状況を再現し、その場合の第二領域Ａ２に入射したいわゆる漏れ光などを考慮して求められた値である。

ここで、図５（ｂ）に示されるように、Ｓ３にて算出される第二領域Ａ２の代表輝度値Ｚ２が閾値Ｒよりも小さい値である場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、Ｓ５の処理に進む。Ｓ５では、代表輝度値Ｚ２が閾値Ｒよりも小さかったことから、第二領域Ａ２は被写体像を含まない暗部であると判断され、第二領域Ａ２における、調光が必要か否かを判断する基準となる基準値ＡＥ２に０が入力される。

一方、図５（ａ）に示されるように、代表輝度値Ｚ２が閾値Ｒよりも大きい値である場合（Ｓ４：Ｎｏ）、第二領域Ａ２が被写体像を含むと判断してＳ６の処理へと進む。そして、Ｓ６では、基準値ＡＥ２が下記の式に基づいて算出される。
ＡＥ２＝（ＣＰ−Ｚ２）×Ｐ
上述の式に示すように、基準値ＡＥ２は、第二領域Ａ２の目標輝度値ＣＰと代表輝度値Ｚ２との差を求め、それに任意の値Ｐを乗じたものである。目標輝度値ＣＰは、ピーク測光方式において最適とされる目標値であって、製品出荷時の初期設定において予め設定され、撮像装置２０の図示しないメモリに記憶されている。なお、第一領域Ａ１の目標輝度値ＣＡと第二領域Ａ２の目標輝度値ＣＰは、異なる値となるよう設定されるものである。また、第二領域Ａ２の代表輝度値Ｚ２が目標輝度値ＣＰよりも大きい場合、ＡＥ２は負の値となり、第二領域Ａ２の代表輝度値Ｚ２が目標輝度値ＣＰよりも小さい場合、ＡＥ２は正の値となる。

続くＳ７では、第一領域Ａ１の基準値ＡＥ１および第二領域Ａ２の基準値ＡＥ２に基づいて、撮像領域ＩＡ全体の画像信号に対して、調光が必要か否かを判断するための基準値ＡＥが下記の式により算出される。
ＡＥ＝（ＡＥ１×ａ＋ＡＥ２×ｂ）／（ａ＋ｂ）
ここで、ａおよびｂは、ａ≧ｂとなるように設定される任意の値である。具体的には、ａは、ｂの１〜１６倍程度となるように、第一領域Ａ１と第二領域Ａ２との面積比等に応じて最適倍数を任意にすることができる。また、ａをｂより大きな値に設定することで、調光要否の判断に際し、領域内に必ず被写体像が存在する第一領域Ａ１の基準値ＡＥ１の方が基準値ＡＥ２よりも重み付けされるように設定される。

例えば、ａ＝５、ｂ＝３と設定し、Ｓ２によって算出されたＡＥ１＝−１、およびＳ６によって算出されたＡＥ２＝１であった場合、上記の式に基づいて算出される基準値ＡＥ＝−０．２５となる。このように、領域Ａ２における基準値ＡＥ２が正の値である場合、すなわち第二領域Ａ２における輝度が目標輝度よりも低い場合でも、第一領域Ａ１における基準値ＡＥ１に対して重み付けを行うことで、全体の基準値ＡＥが負の値となり、撮像領域全体の輝度は目標輝度よりも高いと判断される。

また、Ｓ４の処理にて第二領域Ａ２は被写体像を含まない暗部であると判断された場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）に、上述のＳ５およびＳ７の処理に替わって、ＡＥ＝ＡＥ１とする処理を行っても良い。いずれの場合においても、第二領域Ａ２が被写体像を含まない暗部である場合には、第一領域Ａ１の基準値ＡＥのみに基づいて、撮像領域ＩＡ全体の基準値ＡＥが算出される。

次に、Ｓ７で求められた基準値ＡＥが閾値Ｔと比較される。閾値Ｔは、調光処理における許容差を示すものであり、基準値ＡＥの値（すなわち目標輝度値と代表輝度値との差）が所定の範囲内（−｜Ｔ｜〜｜Ｔ｜の間）である場合には、調光は不要であると判断される。そして、基準値ＡＥが−｜Ｔ｜よりも小さい場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）は、現在の光量を下げるべきであると判断され、ドライバ／プロセス部２１６より、プロセッサ３０へ光量を下げるよう指示を行うための制御信号が送信される（Ｓ９）。一方、基準値ＡＥが｜Ｔ｜よりも大きい場合（Ｓ８：ＮｏかつＳ１０：Ｙｅｓ）、現在の光量を上げるべきであると判断され、ドライバ／プロセス部２１６より、プロセッサ３０へ光量を下げるよう指示を行うための制御信号が送信される（Ｓ１１）。さらに、基準値ＡＥが、−｜Ｔ｜から｜Ｔ｜の間にある場合（Ｓ８：ＮｏかつＳ１０：Ｎｏ）、現在の光量は適切であり、調光は不要であると判断され、調光の指示を行なうことなくＳ１の処理へと戻る。

プロセッサ３０は、撮像装置２０から送信される制御信号をシステムコントローラ３２０へ出力する。システムコントローラ３２０は、入力される制御信号に基づき、調光制御を行う。具体的には、絞り制御部３１６に対して制御信号を出力する、もしくはドライブ／プロセス部２１６へ出力する撮像素子２１４の駆動信号における電荷蓄積時間を変更することによって光量の調整を行う。なお、上記一連の処理は、内視鏡システム１の使用が終了したとき、例えば主電源スイッチ３０８がオフされたときを契機として終了する。

上述のように、本実施形態においては、撮像素子２１４における撮像領域ＩＡを、被写体像を含む領域（第一領域Ａ１）と、被写体像を含まない可能性がある領域（第二領域Ａ２）とに分割し、それぞれの輝度値を別々に算出して調光処理を行う構成となっている。そして、第二領域Ａ２における代表輝度値を所定の閾値と比較し、第二領域Ａ２に被写体像が含まれない場合、すなわち第二領域Ａ２が暗部である場合には、第一領域Ａ１における輝度値のみに基づいて、撮像領域全体の基準値を算出し、調光が行われる。これにより、撮像領域全体に被写体像が形成されず、暗部が発生してしまうような場合であっても、暗部による影響を受けずに適切な調光を行うことが可能となる。

また、撮像領域全体の基準値を算出する際には、第一領域Ａ１における基準値に対して重み付けを行うことで、被写体像を含む領域（第一領域Ａ１）における結果が全体の調光処理に対して大きな影響を与えることができるようになっている。そのため、撮像装置２０に異なる径を有するイメージガイドファイバ束を備えたファイバースコープが接続された場合や、光学ズーム機能などにより撮像領域に結像される被写体像の大きさが変化した場合でも、被写体像を含む領域を重視して、常に適切な調光を行うことが可能となる。

ここで、上述の調光処理においては、基準値ＡＥの計算において、値ａおよびｂを適宜設定することで重み付けを調整する構成とした。なお、第一領域Ａ１の目標輝度値ＣＡ、および第二領域Ａ２の目標輝度値ＣＰの値は、原則測光方式の違いに対応して互いに異なる値に設定されると既述した。そこで、測光方式の違いに対応して算出された各値ＣＡ、ＣＰ自体に重み付けを目的とした補正をかけて得られた値を用いることによっても、第一領域Ａ１における輝度値に対して重み付けを行うことができる。

また、上記実施形態においては、被写体像を含む第一領域Ａ１では、比較的輝度分布が一様である場合に有効な平均測光を行い、被写体像の一部および暗部を含む第二領域Ａ２では、輝度差が大きい場合に有効なピーク測光を行って、各領域における代表輝度値を算出している。これにより、各領域に適した代表輝度値を算出することができ、適切な調光を行うことが可能となる。

さらに、調光が必要か否かを判断する際に、許容差である閾値Ｔを用いて、基準値ＡＥが所定の範囲内であれば、調光を行わない構成とした。これにより、頻繁に調光が行われることにより発生する、画面のちらつき等を防止することができ、好適に体腔内観察を行うことができる。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態における調光処理は、撮像装置２０が備えるドライブ／プロセス部２１６によって実行される構成となっているが、これに限定されるものではなく、プロセッサ３０のシステムコントローラ３２０によって実行されても良い。この場合、撮像装置２０から調光に関する指示信号を送信する必要がなく、構成を簡略化することが可能となる。

１ 内視鏡システム
１０ ファイバースコープ
２０ 撮像装置
３０ プロセッサ
４０ モニタ
１０８ 接眼部
１１２ イメージガイドファイバ
２１４ 撮像素子
２１６ ドライバ／プロセス部
３１０ 光源
３１４ 絞り
３２０ システムコントローラ

Claims (13)

1. ファイバースコープの接眼部に接続される撮像装置であって、
   ファイバースコープの接眼部に形成される被写体像を撮像し、画像信号を生成する撮像素子と、
   前記撮像素子における撮像領域を第一の領域および第二の領域に分割する分割手段と、
   前記画像信号に基づいて、前記第一の領域における第一の輝度値を、第一の測光方式によって算出する第一の輝度値算出手段と、
   前記画像信号に基づいて、前記第二の領域における第二の輝度値を、前記第一の測光方式とは異なる第二の測光方式によって算出する第二の輝度値算出手段と、
   前記第一の輝度値および第二の輝度値に基づいて、前記撮像領域における基準値を算出する基準値算出手段と、
   前記基準値に基づいて、調光が必要か否かを判定する判定手段と、を備え、
   前記基準値算出手段は、前記第二の輝度値が所定の閾値よりも低い場合には、前記第一の輝度値のみに基づいて、前記基準値を算出することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第一の測光方式は平均測光であり、前記第二の測光方式はピーク測光であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第一の領域は、前記撮像領域の中心部を含む領域であり、
   前記第二の領域は、前記第一の領域を囲むように位置する領域であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第一の領域は、前記撮像素子に結像される被写体像の少なくとも一部を内包する領域であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子に結像される被写体像が全て前記第一の領域に含まれる場合に、前記基準値算出手段が、前記第一の輝度値のみに基づいて前記基準値を算出するように、前記所定の閾値が設定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記基準値算出手段は、前記第一の輝度値に対して重み付けを行って前記基準値を算出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記第一の輝度値に対する重み付けは、任意に設定可能であることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記判定手段による判定結果に基づいて、調光制御を指示するための制御信号を出力する信号出力手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記判定手段は、調光が不要となる許容範囲と、前記基準値とを比較して、調光が必要か否かを判定することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記第一の領域における第一の目標輝度値と、前記第一の輝度値との差から第一の輝度差を求める第一の輝度差算出手段と、
    前記第二の領域における第二の目標輝度値と、前記第二の輝度値との差から第二の輝度差を求める第二の輝度差算出手段と、を更に備え、
    前記基準値算出手段は、前記第一の輝度差および第二の輝度差に基づいて、前記基準値を算出することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記第一の目標輝度値と第二の目標輝度値は、異なる値であることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. ファイバースコープの接眼部に形成される被写体像を撮像し、画像信号を生成する撮像素子を備えた撮像装置によって実行される調光方法であって、
    前記撮像素子における撮像領域を、前記撮像領域の中心部を含み、前記撮像素子に結像される被写体像の少なくとも一部を内包する第一の領域と、前記第一の領域を囲むように位置する第二の領域と、に分割する分割ステップと、
    前記画像信号に基づいて、前記第一の領域における第一の輝度値を、第一の測光方式によって求める第一の輝度算出ステップと、
    前記画像信号に基づいて、前記第二の領域における第二の輝度値を、第二の測光方式によって求める第二の輝度算出ステップと、
    前記第一の輝度値および第二の輝度値に基づいて、前記撮像領域における基準値を算出する基準値算出ステップと、
    前記基準値に基づいて、調光が必要か否かを判定する判定ステップと、を含み、
    前記基準値算出ステップは、前記第二の輝度値が、所定の閾値よりも低い場合には、前記第一の輝度値のみに基づいて、前記基準値を算出することを特徴とする調光方法。
13. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置に接続されるファイバースコープと、
    前記判定手段による判定結果に基づいて、光量の調整を行う光量調整手段を備えたプロセッサと、からなる内視鏡システム。

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