JP2014057732A - 走査型内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】観察に適した明るさの画像を生成可能な走査型内視鏡システムを提供する。
【解決手段】走査型内視鏡システムは、光源から発せられた照明光を導く導光部と、照明光の照射位置が渦巻状の走査パターンに応じた軌跡を描くように導光部を揺動させる駆動部と、被写体へ照射された照明光の戻り光を受光する受光部と、戻り光の強度に応じた信号を出力する光検出部と、一定のサンプリング周期に応じた数の画素を取得するサンプリング部と、光検出部から出力される信号を累積加算することにより、サンプリング部で取得される各画素の画素値を生成する画素値生成部と、サンプリング部及び画素値生成部の処理結果に基づき、一の領域に含まれる各画素の画素値の平均値を算出する演算部と、平均値と明るさ目標値とを比較した結果に基づき、一の領域を照明する際の照明光の光量を変更または維持する照明光量調整部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、走査型内視鏡システムに関し、特に、被写体を走査して画像を取得する走査型内視鏡システムに関するものである。

医療分野の内視鏡においては、被検者の負担を軽減するために、当該被検者の体腔内に挿入される挿入部を細径化するための種々の技術が提案されている。そして、このような技術の一例として、前述の挿入部に相当する部分に固体撮像素子を有しない走査型内視鏡、及び、当該走査型内視鏡を具備して構成されたシステムが知られている。

具体的には、前述の走査型内視鏡を具備するシステムは、例えば、光源部から発せられた照明光を導光する照明用ファイバに取り付けられたアクチュエータを動作させることにより被写体を予め設定された走査パターンで走査し、当該被写体からの戻り光を受光用ファイバで受光し、当該受光用ファイバで受光された戻り光に基づいて当該被写体の画像を生成するように構成されている。

そして、前述のような構成を具備するものとしては、例えば、特許文献１に開示されているような医療用観察システム、及び、特許文献２に開示されているような光走査型内視鏡ユニットが従来知られている。

しかし、特許文献１及び特許文献２のように、被写体を渦巻状の走査パターンで走査する場合には、例えば、当該渦巻状の走査パターンで照明用ファイバを揺動させるためにアクチュエータに供給する駆動信号の波形が、当該アクチュエータの応答特性に応じた波形に設定されることに起因し、当該渦巻状の走査パターンの中央部及び外周部における走査密度が他の部分の走査密度に比べて高くなってしまう、という問題点がある。

そして、特許文献１及び特許文献２によれば、前述の問題点を解消可能な手法等に関して特に言及されていない。そのため、特許文献１及び特許文献２に開示された構成によれば、例えば、画像の外周部及び特に中央部が他の部分に比べて過度に明るくなるような、被写体の観察に適さない明るさの画像が生成されてしまう場合がある、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、観察に適した明るさの画像を生成可能な走査型内視鏡システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様の走査型内視鏡システムは、光源から発せられた照明光を導く導光部と、前記導光部を経て被写体へ照射される前記照明光の照射位置が渦巻状の走査パターンに応じた軌跡を描くように前記導光部を揺動させることが可能な駆動部と、前記被写体へ照射された前記照明光の戻り光を受光する受光部と、前記受光部において受光された前記戻り光の強度に応じた信号を生成して出力するように構成された光検出部と、前記光検出部から出力される信号を前記導光部の角速度に応じて予め設定された一定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、前記一定のサンプリング周期に応じた数の画素を、前記渦巻状の走査パターンに沿って取得するように構成されたサンプリング部と、前記被写体における１画素分の領域に対する前記照明光の照射回数に応じて前記光検出部から出力される信号を累積加算することにより、前記サンプリング部で取得される各画素の画素値を生成するように構成された画素値生成部と、前記サンプリング部及び前記画素値生成部の処理結果に基づき、前記渦巻状の走査パターンの中心に相当する位置を中心として等間隔に描かれる同心円状の複数の円弧をそれぞれ境界線とした内部領域をｐ等分（ｐは２以上の自然数）に分割して得られる各領域のうち、一の領域に含まれる各画素の画素値の平均値を算出するように構成された演算部と、前記平均値と所定の明るさ目標値とを比較した比較結果に基づき、前記一の領域を照明する際の前記照明光の光量の設定値を変更または維持するように構成された照明光量調整部と、を有する。

本発明における走査型内視鏡システムによれば、観察に適した明るさの画像を生成することができる。

実施例に係る走査型内視鏡システムの要部の構成を示す図。 被写体の表面に設定される仮想的なＸＹ平面の一例を示す図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第１の駆動信号の信号波形の一例を示す図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第２の駆動信号の信号波形の一例を示す図。 図２のような仮想的なＸＹ平面に照明光が照射された場合における、点ＳＡから点ＹＭＡＸに至るまでの照明光の照射座標の時間的な変位を説明するための図。 図２のような仮想的なＸＹ平面に照明光が照射された場合における、点ＹＭＡＸから点ＳＡに至るまでの照明光の照射座標の時間的な変位を説明するための図。 制御情報に対応する領域の分割方法の一例を説明するための図。 実施例に係る走査型内視鏡システムにおいて行われる処理等の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

図１から図７は、本発明の実施例に係るものである。図１は、実施例に係る走査型内視鏡システムの要部の構成を示す図である。

走査型内視鏡システム１は、例えば図１に示すように、被検者の体腔内に挿入される走査型内視鏡２と、走査型内視鏡２に接続される本体装置３と、本体装置３に接続されるモニタ４と、を有して構成されている。

走査型内視鏡２は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状及び可撓性を備えて形成された挿入部１１を有して構成されている。なお、挿入部１１の基端部には、走査型内視鏡２を本体装置３に着脱自在に接続するための図示しないコネクタ等が設けられている。

挿入部１１の内部における基端部から先端部にかけての部分には、本体装置３の光源ユニット２１から供給された照明光を対物光学系１４へ導く光伝送部としての機能を具備する照明用ファイバ１２と、被写体からの戻り光を受光して本体装置３の検出ユニット２３へ導く受光部としての機能を具備する受光用ファイバ１３と、がそれぞれ挿通されている。

照明用ファイバ１２の光入射面を含む端部は、本体装置３の内部に設けられた合波器３２に配置されている。また、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部は、挿入部１１の先端部に設けられたレンズ１４ａの光入射面の近傍において、固定部材等により固定されない状態で配置されている。

受光用ファイバ１３の光入射面を含む端部は、挿入部１１の先端部の先端面における、レンズ１４ｂの光出射面の周囲に固定配置されている。また、受光用ファイバ１３の光出射面を含む端部は、本体装置３の内部に設けられた分波器３６に配置されている。

対物光学系１４は、照明用ファイバ１２からの照明光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た照明光を被写体へ出射するレンズ１４ｂと、を有して構成されている。

挿入部１１の先端部側における照明用ファイバ１２の中途部には、本体装置３のドライバユニット２２から出力される駆動信号に基づいて駆動するアクチュエータ１５が取り付けられている。

ここで、以降においては、挿入部１１の長手方向の軸に相当する挿入軸（または対物光学系１４の光軸）に対して垂直な仮想の平面として、図２に示すようなＸＹ平面を被写体の表面に設定する場合を例に挙げつつ説明を進める。図２は、被写体の表面に設定される仮想的なＸＹ平面の一例を示す図である。

具体的には、図２のＸＹ平面上の点ＳＡは、紙面手前側から奥側に相当する方向に挿入部１１の挿入軸が存在するものとして仮想的に設定した場合における、当該挿入軸と紙面との交点を示している。また、図２のＸＹ平面におけるＸ軸方向は、紙面左側から右側に向かう方向として設定されている。また、図２のＸＹ平面におけるＹ軸方向は、紙面下側から上側に向かう方向として設定されている。また、図２のＸＹ平面を構成するＸ軸及びＹ軸は、点ＳＡにおいて直交している。

アクチュエータ１５は、本体装置３のドライバユニット２２から出力される第１の駆動信号に基づいて動作する圧電素子を具備し、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＸ軸方向に揺動可能な位置に配置されたＸ軸用アクチュエータ（図示せず）と、本体装置３のドライバユニット２２から出力される第２の駆動信号に基づいて動作する圧電素子を具備し、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＹ軸方向に揺動可能な位置に配置されたＹ軸用アクチュエータ（図示せず）と、を有して構成されている。そして、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部は、前述のようなＸ軸用アクチュエータ及びＹ軸用アクチュエータの動作に伴い、点ＳＡを中心として渦巻状に揺動される。

一方、本体装置３は、光源ユニット２１と、ドライバユニット２２と、検出ユニット２３と、メモリ２４と、コントローラ２５と、を有して構成されている。

光源ユニット２１は、光源３１ａと、光源３１ｂと、光源３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。

光源３１ａは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、赤色（Ｒ）の波長帯域の光（以降、Ｒ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

光源３１ｂは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、緑色（Ｇ）の波長帯域の光（以降、Ｇ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

光源３１ｃは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、青色（Ｂ）の波長帯域の光（以降、Ｂ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

合波器３２は、光源３１ａから発せられたＲ光と、光源３１ｂから発せられたＧ光と、光源３１ｃから発せられたＢ光と、を合波して照明用ファイバ１２の光入射面に供給できるように構成されている。

ドライバユニット２２は、信号発生器３３と、デジタルアナログ（以下、Ｄ／Ａという）変換器３４ａ及び３４ｂと、アンプ３５と、を有して構成されている。

信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＸ軸方向に揺動させる第１の駆動信号として、例えば図３に示すような、所定の波形の信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力するように構成されている。図３は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第１の駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

また、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＹ軸方向に揺動させる第２の駆動信号として、例えば図４に示すような、前述の第１の駆動信号の位相を９０°ずらした波形の信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力するように構成されている。図４は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第２の駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

Ｄ／Ａ変換器３４ａは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第１の駆動信号をアナログの第１の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

Ｄ／Ａ変換器３４ｂは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第２の駆動信号をアナログの第２の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

アンプ３５は、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂから出力された第１及び第２の駆動信号を増幅してアクチュエータ１５へ出力するように構成されている。

ここで、図３において例示した第１の駆動信号の振幅値（信号レベル）は、最小値となる時刻Ｔ１を起点として徐々に増加し、時刻Ｔ２において最大値になった後で徐々に減少し、時刻Ｔ３で再び最小値となる。

また、図４において例示した第２の駆動信号の振幅値（信号レベル）は、最小値となる時刻Ｔ１を起点として徐々に増加し、時刻Ｔ２の近辺において最大値になった後で徐々に減少し、時刻Ｔ３で再び最小値となる。

そして、図３に示すような第１の駆動信号がアクチュエータ１５のＸ軸用アクチュエータに供給されるとともに、図４に示すような第２の駆動信号がアクチュエータ１５のＹ軸用アクチュエータに供給されると、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心とした渦巻状に揺動され、このような揺動に応じて被写体の表面が図５Ａ及び図５Ｂに示すような渦巻状に走査される。図５Ａは、図２のような仮想的なＸＹ平面に照明光が照射された場合における、点ＳＡから点ＹＭＡＸに至るまでの照明光の照射座標の時間的な変位を説明するための図である。図５Ｂは、図２のような仮想的なＸＹ平面に照明光が照射された場合における、点ＹＭＡＸから点ＳＡに至るまでの照明光の照射座標の時間的な変位を説明するための図である。

具体的には、時刻Ｔ１においては、被写体の表面の点ＳＡに相当する位置に照明光が照射される。その後、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＳＡを起点として外側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２に達すると、被写体の表面における照明光の照射座標の最外点である点ＹＭＡＸに照明光が照射される。そして、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＹＭＡＸを起点として内側へ第２の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ３に達すると、被写体の表面における点ＳＡに照明光が照射される。

すなわち、アクチュエータ１５は、ドライバユニット２２から供給される第１及び第２の駆動信号に基づき、対物光学系１４を経て被写体へ照射される照明光の照射位置が図５Ａ及び図５Ｂに例示した渦巻状の走査パターンに応じた軌跡を描くように、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部を一定の角速度で回転（揺動）させることが可能な構成を具備している。

一方、検出ユニット２３は、分波器３６と、検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃと、アナログデジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換器３８ａ、３８ｂ及び３８ｃと、を有して構成されている。

分波器３６は、ダイクロイックミラー等を具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射された戻り光をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色成分毎の光に分離して検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃへ出射するように構成されている。

検出器３７ａは、分波器３６から出力されるＲ光の強度を検出し、当該検出したＲ光の強度に応じたアナログのＲ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ａへ出力するように構成されている。

検出器３７ｂは、分波器３６から出力されるＧ光の強度を検出し、当該検出したＧ光の強度に応じたアナログのＧ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｂへ出力するように構成されている。

検出器３７ｃは、分波器３６から出力されるＢ光の強度を検出し、当該検出したＢ光の強度に応じたアナログのＢ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｃへ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ａは、検出器３７ａから出力されたアナログのＲ信号をデジタルのＲ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｂは、検出器３７ｂから出力されたアナログのＧ信号をデジタルのＧ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｃは、検出器３７ｃから出力されたアナログのＢ信号をデジタルのＢ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

メモリ２４には、渦巻状の走査パターンの中心に相当する点ＳＡを中心として等間隔に描かれる同心円状の複数の円弧Ｃｉ（ｉ＝１、２、…）をそれぞれ境界線とした内部領域をｐ等分（ｐは２以上の自然数）に分割して得られる扇形の領域ＡＲｉｊ毎に（ｊ＝１、２、…、ｐ）個別に設定された制御情報が格納されている。図６は、制御情報に対応する領域の分割方法の一例を説明するための図である。

具体的には、例えば、図６に示すような扇形の領域ＡＲｉ１〜領域ＡＲｉ４は、点ＳＡからの半径がｉ×Ｒである円弧Ｃｉを境界線とする内部領域から、点ＳＡからの半径が（ｉ−１）×Ｒである円弧Ｃ（ｉ−１）を境界線とする内部領域を除いた円環状の領域を、図２に示したＸＹ平面の各象限毎に４等分に分割することにより得られる領域である。また、例えば、図６に示すような扇形の領域ＡＲ１１〜領域ＡＲ１４は、点ＳＡからの半径がＲである円弧Ｃ１の内部領域を、図２に示したＸＹ平面の各象限毎に４等分に分割することにより得られる領域である。

一方、メモリ２４には、領域ＡＲｉｊを照明する際の照明光の光量と、領域ＡＲｉｊの画像を生成する際に用いられるゲイン値と、が領域ＡＲｉｊ毎の制御情報として格納されている。

具体的には、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡは、０以上かつ上限値ＭＬ以下の範囲で増減可能な可変値として設定されている。また、領域領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれるＲ成分のゲイン値の設定値ＲＡ、Ｇ成分のゲイン値の設定値ＧＡ及びＢ成分のゲイン値の設定値ＢＡは、後述のような画素のサンプリング及び画素値の累積加算を行うことにより得られる入力画素値と、実際にモニタ４に表示される画素における出力画素値と、の間の関係を示す所定の関数に基づき、領域ＡＲｉｊの各画素毎に算出される値であるとともに、０以上かつ上限値ＭＧ以下の範囲で増減可能な可変値としてそれぞれ設定されている。

コントローラ２５は、ＣＰＵ等を具備し、本体装置３の各部に対する種々の制御、及び、モニタ４に表示する画像の生成に係る種々の処理等を行うことができるように構成されている。

コントローラ２５は、光源ユニット２１から照明光を出射させるための制御、及び、ドライバユニット２２から第１及び第２の駆動信号を出力させるための制御を行っている期間中において、メモリ２４に格納されている領域ＡＲｉｊの制御情報を適宜更新するための処理を行うように構成されている。

コントローラ２５は、メモリ２４に格納された制御情報に基づき、光源ユニット２１から出射される照明光の光量を領域ＡＲｉｊ毎に調整するための制御を行うことができるように構成されている。

コントローラ２５は、サンプリング部としての機能を具備し、検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号を、照明用ファイバ１２の角速度に応じて予め設定された一定のサンプリング周期ＳＣでサンプリングすることにより、当該一定のサンプリング周期ＳＣに応じた数の画素を渦巻状の走査パターンに沿って取得することができるように構成されている。

コントローラ２５は、画素値生成部としての機能を具備し、図５Ａに示した第１の渦巻状の軌跡による走査、または、図５Ｂに示した第２の渦巻状の軌跡による走査が行われている場合において、（すなわち、１フレーム分の画像を取得するための走査が行われている期間中において、）被写体における１画素分の領域に照明光が１回照射される毎に検出ユニット２３から１回ずつ出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号の出力値を個別に累積加算することにより、当該１画素分の領域におけるＲ成分、Ｇ成分及びＢ成分の画素値を生成することができるように構成されている。

コントローラ２５は、前述のように生成した各画素の画素値に対してメモリ２４に格納された領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれるゲイン値を乗ずることにより、領域ＡＲｉｊの画像を生成することができる。

コントローラ２５は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に相当する期間に生成した各領域ＡＲｉｊの画像に基づいて画素補間処理等を行うことにより１フレーム分の画像を生成し、当該生成した画像をモニタ４に表示させるように動作する。また、コントローラ２５は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３に相当する期間に生成した各領域ＡＲｉｊの画像に基づいて画素補間処理等を行うことにより１フレーム分の画像を生成し、当該生成した画像をモニタ４に表示させるように動作する。

続いて、以上に述べたような構成を具備する走査型内視鏡システム１の動作等について説明する。

まず、術者等は、走査型内視鏡２及びモニタ４を本体装置３にそれぞれ接続し、走査型内視鏡システム１の各部の電源を投入した後、モニタ４に表示される画像の明るさ目標値ＢＴを本体装置３に設けられた操作パネル（不図示）を操作することにより設定する。なお、以降においては、簡単のため、目標値ＢＴがＧ成分の画素値の目標値として扱われる場合を例に挙げつつ説明を行う。

一方、コントローラ２５は、明るさ目標値ＢＴが設定されたことを検出すると、光源ユニット２１から照明光を出射させるための制御を開始するとともに、ドライバユニット２２から第１及び第２の駆動信号を出力させるための制御を開始する。

その後、コントローラ２５は、図７のフローチャートに示すような処理を行うことにより、メモリ２４に格納された領域ＡＲｉｊの制御情報を適宜更新しつつ、メモリ２４に格納された最新の制御情報に応じた制御を行う。

ここで、領域ＡＲｉｊの制御情報の更新に係る処理等の具体例について説明する。図７は、実施例に係る走査型内視鏡システムにおいて行われる処理等の一例を示すフローチャートである。

コントローラ２５は、メモリ２４に格納されている領域ＡＲｉｊの制御情報を読み込んだ（図７のステップＳ１）後、当該読み込んだ制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡで照明光を光源ユニット２１から出射させるための制御を行う（図７のステップＳ２）。

一方、コントローラ２５は、図７のステップＳ２の制御に併せ、光源ユニット２１から出射される照明光の光量の現在値が領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡに達するまでは、後述の図７のステップＳ３以降の処理に移行しない（領域ＡＲｉｊに含まれる画素の取得、及び、領域ＡＲｉｊに含まれる各画素の画素値の生成に係る処理を行わない）ように動作する。

具体的には、コントローラ２５は、例えば、光源ユニット２１から出射される照明光の光量の現在値が領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡに達するまでの間、照明光の照射軌跡が所定の径を具備する円を描くように照明用ファイバ１２を回転（揺動）させることにより、後述の図７のステップＳ３以降の処理に移行しない（領域ＡＲｉｊに含まれる画素の取得、及び、領域ＡＲｉｊに含まれる各画素の画素値の生成に係る処理を行わない）ようにする。

コントローラ２５は、検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号を一定のサンプリング周期ＳＣでサンプリングすることにより、領域ＡＲｉｊにおける画素群を取得し、さらに、当該取得した画素群のうちの１画素分の領域に照明光が１回照射される毎に（当該取得した画素群のうちの１画素分の領域が１回走査される毎に）検出ユニット２３から１回ずつ出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号の出力値を個別に累積加算することにより、領域ＡＲｉｊにおける画素群に含まれる各画素のＲ成分、Ｇ成分及びＢ成分の画素値を生成する（図７のステップＳ３）。

演算部としての機能を具備するコントローラ２５は、図７のステップＳ３により生成した領域ＡＲｉｊの各画素の画素値に基づき、当該各画素におけるＧ成分の画素値の平均値ＧＡＶを算出した（図７のステップＳ４）後、当該算出した平均値ＧＡＶと明るさ目標値ＢＴとの差を取ることにより得られる差分値ＤＶが、閾値ＴＨ１以上かつ閾値ＴＨ２以下の範囲内にあるか否かを判定する（図７のステップＳ５）。

そして、コントローラ２５は、図７のステップＳ５において、差分値ＤＶが閾値ＴＨ２を超えているとの判定結果を得た場合には、差分値ＤＶの大きさに基づき、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡを、現在値より低い値に更新することにより、領域ＡＲｉｊを照明する際の照明光の光量を調整する（図７のステップＳ６）。また、コントローラ２５は、図７のステップＳ５において、差分値ＤＶが閾値ＴＨ１未満であるとの判定結果を得た場合には、差分値ＤＶの大きさに基づき、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡを、現在値より大きい値であり、かつ、上限値ＭＬ以下の値に更新することにより、領域ＡＲｉｊを照明する際の照明光の光量を調整する（図７のステップＳ６）。

なお、本実施例によれば、図７のステップＳ５において、差分値ＤＶが閾値ＴＨ２を超えているとの判定結果を得た場合に、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡが段階的に減少するように更新されるものであってもよく、または、現在値から一度に０まで減少するように更新されるものであってもよい。また、本実施例によれば、図７のステップＳ５において、差分値ＤＶが閾値ＴＨ１未満であるとの判定結果を得た場合に、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡが段階的に増加するように更新されるものであってもよく、または、現在値から一度に上限値ＭＬまで増加するように更新されるものであってもよい。

一方、コントローラ２５は、図７のステップＳ５において、差分値ＤＶが閾値ＴＨ１以上かつ閾値ＴＨ２以下の範囲内にあるとの判定結果を得た場合には、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる光量の設定値ＬＡを現在値のまま維持する（図７のステップＳ７）。

すなわち、本実施例のコントローラ２５は、照明光量調整部としての機能を具備し、平均値ＧＡＶと明るさ目標値ＢＴとを比較した比較結果に基づき、領域ＡＲｉｊを照明する際の照明光の光量の設定値を変更または維持することができるように構成されている。

コントローラ２５は、図７のステップＳ６またはステップＳ７の処理を経た後、領域ＡＲｉｊにおける画素群に含まれる各画素の中で、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれるゲイン値を乗じて得られる画素値が所定値ＴＨ３を超える画素があるか否かに係る判定を行う（図７のステップＳ８）。

具体的には、コントローラ２５は、図７のステップＳ８において、例えば、領域ＡＲｉｊにおける画素群に含まれる各画素の中で、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれるゲイン値の設定値ＲＡを乗じて得られるＲ成分の画素値が所定値ＴＨ３を超える画素があるか否か、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれるゲイン値の設定値ＧＡを乗じて得られるＧ成分の画素値が所定値ＴＨ３を超える画素があるか否か、及び、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれるゲイン値の設定値ＢＡを乗じて得られるＢ成分の画素値が所定値ＴＨ３を超える画素があるか否かをそれぞれ判定する。

なお、前述の所定値ＴＨ３は、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれるゲイン値を乗じて得られる画素値の飽和を検出可能な値として設定されるものであり、例えば、各画素の画素値が０〜２５５の整数値（８ビットのデータ値）により示される場合においては、２３０前後の値に設定すればよい。

そして、コントローラ２５は、図７のステップＳ８の判定条件に該当する画素がある場合には、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれる当該画素のゲイン値を現在値より低い値に更新することにより、領域ＡＲｉｊに含まれる当該画素のゲイン値を減少させる（図７のステップＳ９）とともに、領域ＡＲｉｊに含まれる当該画素以外のゲイン値を維持する。

具体的には、コントローラ２５は、図７のステップＳ９において、例えば、図７のステップＳ８の判定条件に該当する画素の各色成分の画素値をそれぞれ所定値ＴＨ３以下にするようなゲイン値の設定値ＲＡ、ＧＡ及びＢＡにより、領域ＡＲｉｊの制御情報を更新する。

すなわち、コントローラ２５は、ゲイン調整部としての機能を具備し、図７のステップＳ８及びステップＳ９の処理を行うことにより、領域ＡＲｉｊに含まれる各画素の中から、領域ＡＲｉｊの制御情報に含まれるゲイン値を乗じて得られる画素値が所定値ＴＨ３を超える（飽和している）画素を特定し、当該特定した画素のゲイン値を現在値から減少させる一方で、当該特定した画素以外の他の画素のゲイン値を現在値のまま維持するように、領域ＡＲｉｊの制御情報を更新する。

一方、コントローラ２５は、図７のステップＳ８の判定条件に該当する画素がない場合には、領域ＡＲｉｊに含まれる各画素における各色成分のゲイン値を現在値から上限値ＭＧへ増加させるように、領域ＡＲｉｊの制御情報を更新する（図７のステップＳ１０）。

そして、コントローラ２５は、照明用ファイバ１２の揺動に応じた照明光の照射位置の変位に応じ、各領域ＡＲｉｊ毎に、以上に述べたような一連の処理を繰り返す。

すなわち、本実施例のコントローラ２５は、図７に例示したような一連の処理を行うことにより、メモリ２４に格納されている各領域ＡＲｉｊの制御情報を適宜更新しつつ、メモリ２４に格納されている最新の制御情報に含まれる光量の照明光で各領域ＡＲｉｊが照明されるように制御を行うとともに、当該最新の制御情報に含まれるゲイン値を用いて各領域ＡＲｉｊの画像を生成するように処理を行う。なお、本実施例によれば、図７のステップＳ８において、Ｒ成分、Ｇ成分及びＢ成分の３つの色成分の画素値と所定値ＴＨ３との比較がそれぞれ行われるものに限らず、Ｒ成分、Ｇ成分及びＢ成分のうちの少なくとも１つの色成分の画素値と所定値ＴＨ３との比較が行われればよい。また、本実施例によれば、図７のステップＳ８において、例えば、Ｒ成分、Ｇ成分及びＢ成分の画素値を用いて所定の演算を実施することにより得られる値と所定値ＴＨ３との比較が行われるものであってもよい。

ところで、一般的な圧電素子の応答特性を考慮した場合、図３及び図４に例示したような波形、すなわち、時刻Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の近辺の期間における振幅値（信号レベル）の変化量が、他の期間における振幅値（信号レベル）の変化量に比べて緩やかな波形を具備する駆動信号がアクチュエータ１５に印加されることが望ましい。

但し、図３及び図４に例示したような波形を具備する駆動信号がアクチュエータ１５に印加された場合には、図５Ａ及び図５Ｂに模式的に示したように、渦巻状の走査パターンの中央部及び外周部における走査密度が他の部分の走査密度に比べて高くなる（密になる）。そのため、例えば、被写体に照射される照明光の光量が渦巻状の走査パターンの全域において一定であるとともに、照明用ファイバ１２の角速度に応じて予め設定された一定のサンプリング周期でサンプリングした画素を用いて画像を生成するような場合には、当該画像の外周部及び特に中央部が他の部分に比べて明るくなってしまうような状況が発生する。

これに対し、以上に述べたような本実施例の構成及び作用によれば、図５Ａに示した第１の渦巻状の軌跡による走査、または、図５Ｂに示した第２の渦巻状の軌跡による走査が行われている場合において、（すなわち、１フレーム分の画像を取得するための走査が行われている期間中において、）１画素分の領域に対する照明光の照射回数（１画素分の領域の走査回数）に応じて累積加算された画素値が生成され、さらに、光源ユニット２１から出射される照明光の光量、及び、モニタ４に表示される画像の生成の際に用いられるゲイン値が領域ＡＲｉｊ毎に個別に調整される。

そのため、本実施例によれば、図３及び図４に例示したような波形を具備する駆動信号がアクチュエータ１５に印加されることに起因し、渦巻状の走査パターンにおける走査密度の疎密が生じるような場合であっても、光源ユニット２１から出射される照明光の光量と、モニタ４に表示される画像の生成の際に用いられるゲイン値と、を領域ＡＲｉｊ毎に個別に調整することができ、その結果、観察に適した明るさの画像を生成してモニタ４に表示させることができる。

また、本実施例によれば、光源ユニット２１から出射される照明光の光量と、モニタ４に表示される画像の生成の際に用いられるゲイン値と、を相補的に調整することができる。具体的には、本実施例によれば、走査密度が相対的に高くなる（密である）領域ＡＲｉｊに照射される照明光の光量を減少した際に、このような光量の減少を補うようにゲイン値を増加させるような調整を行うことができ、その結果、観察に適した明るさの画像を生成してモニタ４に表示させることができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

１ 走査型内視鏡システム
２ 走査型内視鏡
３ 本体装置
４ モニタ
１１ 挿入部
１２ 照明用ファイバ
１３ 受光用ファイバ
１４ 対物光学系
１５ アクチュエータ
２１ 光源ユニット
２２ ドライバユニット
２３ 検出ユニット
２４ メモリ
２５ コントローラ

特開２０１０−２６８９６１号公報 特開２０１１−２４６２４号公報

Claims (9)

1. 光源から発せられた照明光を導く導光部と、
   前記導光部を経て被写体へ照射される前記照明光の照射位置が渦巻状の走査パターンに応じた軌跡を描くように前記導光部を揺動させることが可能な駆動部と、
   前記被写体へ照射された前記照明光の戻り光を受光する受光部と、
   前記受光部において受光された前記戻り光の強度に応じた信号を生成して出力するように構成された光検出部と、
   前記光検出部から出力される信号を前記導光部の角速度に応じて予め設定された一定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、前記一定のサンプリング周期に応じた数の画素を、前記渦巻状の走査パターンに沿って取得するように構成されたサンプリング部と、
   前記被写体における１画素分の領域に対する前記照明光の照射回数に応じて前記光検出部から出力される信号を累積加算することにより、前記サンプリング部で取得される各画素の画素値を生成するように構成された画素値生成部と、
   前記サンプリング部及び前記画素値生成部の処理結果に基づき、前記渦巻状の走査パターンの中心に相当する位置を中心として等間隔に描かれる同心円状の複数の円弧をそれぞれ境界線とした内部領域をｐ等分（ｐは２以上の自然数）に分割して得られる各領域のうち、一の領域に含まれる各画素の画素値の平均値を算出するように構成された演算部と、
   前記平均値と所定の明るさ目標値とを比較した比較結果に基づき、前記一の領域を照明する際の前記照明光の光量の設定値を変更または維持するように構成された照明光量調整部と、
   を有することを特徴とする走査型内視鏡システム。
2. 前記照明光量調整部は、前記平均値と前記所定の明るさ目標値との差分値が第１の閾値未満である、または、前記差分値が第２の閾値を超えていることを検出した場合において、前記一の領域を照明する際の前記照明光の光量を現在の前記設定値から変更することを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。
3. 前記照明光量調整部は、前記差分値が第１の閾値未満であることを検出した場合において、前記一の領域を照明する際の前記照明光の光量を現在の前記設定値から段階的に増加することを特徴とする請求項２に記載の走査型内視鏡システム。
4. 前記照明光量調整部は、前記差分値が第１の閾値未満であることを検出した場合において、前記一の領域を照明する際の前記照明光の光量を現在の前記設定値から一度に上限値まで増加することを特徴とする請求項２に記載の走査型内視鏡システム。
5. 前記照明光量調整部は、前記差分値が第２の閾値を超えていることを検出した場合において、前記一の領域を照明する際の前記照明光の光量を現在の前記設定値から段階的に減少することを特徴とする請求項２に記載の走査型内視鏡システム。
6. 前記照明光量調整部は、前記差分値が第２の閾値を超えていることを検出した場合において、前記一の領域を照明する際の前記照明光の光量を現在の前記設定値から一度に０まで減少することを特徴とする請求項２に記載の走査型内視鏡システム。
7. 前記一の領域に含まれる各画素の中から、前記一の領域の画像の生成の際に用いられるゲイン値を乗じて得られる画素値が所定値を超える画素を特定するとともに、当該特定した画素のゲイン値を低下させるように構成されたゲイン調整部と、
   をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の走査型内視鏡システム。
8. 前記所定値は、前記一の領域の画像の生成の際に用いられるゲイン値を乗じて得られる画素値の飽和を検出可能な値として設定されることを特徴とする請求項７に記載の走査型内視鏡システム。
9. 前記一の領域を照明する際の前記照明光の光量が前記設定値に達するまでは、前記サンプリング部による画素のサンプリング、及び、前記画素値生成部による画素値の生成が行われないことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。

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