JP2018033783A - 内視鏡プロセッサ - Google Patents

Abstract

【課題】走査型内視鏡から出射される照明光の出射状態の異常の有無を簡易に検出することが可能な内視鏡プロセッサを提供する。
【解決手段】内視鏡プロセッサは、光源部から供給される照明光を伝送する光ファイバを揺動して照明光の照射位置を変位させることにより被写体を走査することが可能な走査型内視鏡と併用される内視鏡プロセッサであって、照明光が照射された被写体からの戻り光を検出し、戻り光に応じた光検出信号を生成して順次出力する光検出部と、光検出信号に基づいて被写体の観察画像を生成する画像生成部と、観察画像における明るさのばらつきの大きさに基づき、光ファイバを経て出射された照明光が極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定する判定部と、を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、内視鏡プロセッサに関し、特に、被写体を光学的に走査する走査型内視鏡と併用される内視鏡プロセッサ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が知られている。

具体的には、走査型内視鏡を具備するシステムは、例えば、光源から発せられた照明光を照明用の光ファイバにより伝送し、当該照明用の光ファイバの先端部を揺動させるためのアクチュエータを駆動することにより被写体を所定の走査経路で２次元走査し、当該被写体からの戻り光を受光用の光ファイバで受光し、当該受光用の光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、例えば、特許文献１には、このような構成に類する内視鏡システムが開示されている。

具体的には、特許文献１には、光源ユニットから供給される照明光を伝送する照明用ファイバの光出射側の端部を揺動することにより、被写体の表面を渦巻状の走査パターンで走査することができるように構成された内視鏡システムが開示されている。また、特許文献１には、渦巻状の走査パターンの最外周に照明用ファイバが揺動される期間内において、当該照明用ファイバを経て出射される照明光の出射状態が異常であるか否かを検出する構成が開示されている。

ここで、特許文献１に開示された構成によれば、所定の屈折率分布を具備する導光板を内視鏡の先端面に設けることにより、渦巻状の走査パターンの最外周に照明用ファイバが揺動される期間内に当該照明用ファイバを経て出射される照明光を受光するようにしている。そのため、特許文献１に開示された構成によれば、走査型内視鏡から出射される照明光の出射状態の異常の有無を検出するための構成が煩雑化してしまう、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、走査型内視鏡から出射される照明光の出射状態の異常の有無を簡易に検出することが可能な内視鏡プロセッサを提供することを目的としている。

本発明の一態様の内視鏡プロセッサは、光源部から供給される照明光を伝送する光ファイバを揺動して前記照明光の照射位置を変位させることにより被写体を走査することが可能な走査型内視鏡と併用される内視鏡プロセッサであって、前記照明光が照射された前記被写体からの戻り光を検出し、当該検出した戻り光に応じた光検出信号を生成して順次出力するように構成された光検出部と、前記光検出信号に基づいて前記被写体の観察画像を生成するように構成された画像生成部と、前記観察画像における明るさのばらつきの大きさに基づき、前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定するように構成された判定部と、を有する。

本発明における内視鏡プロセッサによれば、走査型内視鏡から出射される照明光の出射状態の異常の有無を簡易に検出することができる。

実施形態に係る内視鏡プロセッサを含む内視鏡システムの要部の構成を示す図。 アクチュエータ部の構成を説明するための断面図。 アクチュエータ部に供給される駆動信号の信号波形の一例を示す図。 中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図。 最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図。 画像処理部の具体的な構成の一例を説明するための図。 明るさ検出部により設定される明るさ検出領域の一例を示す図。 明るさ検出部により設定される明るさ検出領域の一例を示す図。 明るさ検出部により設定される明るさ検出領域の一例を示す図。 明るさ検出部により設定される明るさ検出領域の一例を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

図１から図１０は、本発明の実施形態に係るものである。

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（以降、単に内視鏡と略記する）２と、内視鏡２を着脱自在に接続可能な本体装置３と、本体装置３に接続される表示装置４と、本体装置３に対する情報の入力及び指示を行うことが可能な入力装置５と、を有して構成されている。図１は、実施形態に係る内視鏡プロセッサを含む内視鏡システムの要部の構成を示す図である。

内視鏡２は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状を備えて形成された挿入部１１を有して構成されている。

挿入部１１の基端部には、内視鏡２を本体装置３のコネクタ受け部６２に着脱自在に接続するためのコネクタ部６１が設けられている。

コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２の内部には、図示しないが、内視鏡２と本体装置３とを電気的に接続するための電気コネクタ装置が設けられている。また、コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２の内部には、図示しないが、内視鏡２と本体装置３とを光学的に接続するための光コネクタ装置が設けられている。

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から供給される照明光を導光して出射端部から出射する光ファイバである照明用ファイバ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へ導くための１本以上の光ファイバ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の光入射面を含む入射端部は、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の光出射面を含む出射端部は、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配置されている。

受光用ファイバ１３の光入射面を含む入射端部は、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の光出射面を含む出射端部は、本体装置３の内部に設けられた光検出器３７に配置されている。

照明光学系１４は、照明用ファイバ１２の光出射面を経た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から供給される駆動信号に基づいて駆動するアクチュエータ部１５が設けられている。

照明用ファイバ１２及びアクチュエータ部１５は、挿入部１１の長手軸方向に垂直な断面において、例えば、図２に示す位置関係を具備するようにそれぞれ配置されている。図２は、アクチュエータ部の構成を説明するための断面図である。

照明用ファイバ１２とアクチュエータ部１５との間には、図２に示すように、接合部材としてのフェルール４１が配置されている。具体的には、フェルール４１は、例えば、ジルコニア（セラミック）またはニッケル等により形成されている。

フェルール４１は、図２に示すように、四角柱として形成されており、挿入部１１の長手軸方向に直交する第１の軸方向であるＸ軸方向に対して垂直な側面４２ａ及び４２ｃと、挿入部１１の長手軸方向に直交する第２の軸方向であるＹ軸方向に対して垂直な側面４２ｂ及び４２ｄと、を有している。また、フェルール４１の中心には、照明用ファイバ１２が固定配置されている。

アクチュエータ部１５は、例えば、図２に示すように、側面４２ａに沿って配置された圧電素子１５ａと、側面４２ｂに沿って配置された圧電素子１５ｂと、側面４２ｃに沿って配置された圧電素子１５ｃと、側面４２ｄに沿って配置された圧電素子１５ｄと、を有している。

圧電素子１５ａ〜１５ｄは、予め個別に設定された分極方向を具備し、本体装置３から供給される駆動信号により印加される駆動電圧に応じてそれぞれ伸縮するように構成されている。

すなわち、アクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃは、本体装置３から供給される駆動信号に応じて振動することにより、照明用ファイバ１２をＸ軸方向に揺動させることが可能なＸ軸用アクチュエータとして構成されている。また、アクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄは、本体装置３から供給される駆動信号に応じて振動することにより、照明用ファイバ１２をＹ軸方向に揺動させることが可能なＹ軸用アクチュエータとして構成されている。

挿入部１１の内部には、内視鏡２毎に固有の内視鏡情報が格納される不揮発性のメモリ１６が設けられている。そして、メモリ１６に格納された内視鏡情報は、内視鏡２のコネクタ部６１と本体装置３のコネクタ受け部６２とが接続され、かつ、本体装置３の電源がオンされた際に、本体装置３のコントローラ２５により読み出される。

本体装置３は、内視鏡プロセッサとしての機能を具備して構成されている。具体的には、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の制御により発光された際に、赤色の波長帯域の光（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の制御により発光された際に、緑色の波長帯域の光（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の制御により発光された際に、青色の波長帯域の光（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の光入射面に供給することができるように構成されている。

ドライバユニット２２は、コントローラ２５の制御に基づき、アクチュエータ部１５のＸ軸用アクチュエータを駆動させるための駆動信号ＤＡを生成して供給するように構成されている。また、ドライバユニット２２は、コントローラ２５の制御に基づき、アクチュエータ部１５のＹ軸用アクチュエータを駆動させるための駆動信号ＤＢを生成して供給するように構成されている。また、ドライバユニット２２は、信号発生器３３と、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂと、アンプ３５ａ及び３５ｂ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の出射端部をＸ軸方向に揺動させるための第１の駆動制御信号として、例えば、下記数式（１）により示されるような波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力するように構成されている。なお、下記数式（１）において、Ｘ（ｔ）は時刻ｔにおける信号レベルを表し、Ａｘは時刻ｔに依存しない振幅値を表し、Ｇ（ｔ）は正弦波ｓｉｎ（２πｆｔ）の変調に用いられる所定の関数を表すものとする。

Ｘ（ｔ）＝Ａｘ×Ｇ（ｔ）×ｓｉｎ（２πｆｔ） ・・・（１）

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の出射端部をＹ軸方向に揺動させるための第２の駆動制御信号として、例えば、下記数式（２）により示されるような波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力するように構成されている。なお、下記数式（２）において、Ｙ（ｔ）は時刻ｔにおける信号レベルを表し、Ａｙは時刻ｔに依存しない振幅値を表し、Ｇ（ｔ）は正弦波ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ）の変調に用いられる所定の関数を表し、φは位相を表すものとする。

Ｙ（ｔ）＝Ａｙ×Ｇ（ｔ）×ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ） ・・・（２）

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の駆動制御信号をアナログの駆動信号ＤＡに変換してアンプ３５ａ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の駆動制御信号をアナログの駆動信号ＤＢに変換してアンプ３５ｂへ出力するように構成されている。

アンプ３５ａは、Ｄ／Ａ変換器３４ａから出力される駆動信号ＤＡを増幅してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃへ出力するように構成されている。

アンプ３５ｂは、Ｄ／Ａ変換器３４ｂから出力される駆動信号ＤＢを増幅してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄへ出力するように構成されている。

ここで、例えば、上記数式（１）及び（２）において、Ａｘ＝Ａｙかつφ＝π／２に設定された場合には、図３の破線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＡに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに印加されるとともに、図３の一点鎖線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＢに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに印加される。図３は、アクチュエータ部に供給される駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

また、例えば、図３の破線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＡに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに印加されるとともに、図３の一点鎖線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＢに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに印加された場合には、照明用ファイバ１２の出射端部が渦巻状に揺動され、このような揺動に応じて被写体の表面が図４及び図５に示すような渦巻状の走査経路で走査される。図４は、中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。図５は、最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。

具体的には、まず、時刻Ｔ１においては、被写体の表面における照明光の照射位置の中心点Ａに相当する位置に照明光が照射される。その後、駆動信号ＤＡ及びＤＢの信号レベルが時刻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位置が中心点Ａを起点として外側へ第１の渦巻状の走査経路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位置の最外点Ｂに照明光が照射される。そして、駆動信号ＤＡ及びＤＢの信号レベルが時刻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位置が最外点Ｂを起点として内側へ第２の渦巻状の走査経路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中心点Ａに照明光が照射される。

すなわち、アクチュエータ部１５は、ドライバユニット２２から供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢに基づいて照明用ファイバ１２の出射端部を揺動することにより、当該出射端部を経て被写体へ出射される照明光の照射位置を図４及び図５に示す渦巻状の走査経路に沿って変位させることが可能な構成を具備している。また、内視鏡２は、被写体に照射する照明光の照射位置を変位させることにより当該被写体を走査することが可能な構成を具備している。

検出ユニット２３は、光検出部としての機能を有し、内視鏡２の受光用ファイバ１３により受光された戻り光を検出し、当該検出した戻り光の強度に応じた光検出信号を生成して順次出力するように構成されている。具体的には、検出ユニット２３は、光検出器３７と、Ａ／Ｄ変換器３８と、を有して構成されている。

光検出器３７は、例えば、アバランシェフォトダイオードを具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射される光（戻り光）を検出し、当該検出した光の強度に応じたアナログの光検出信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８へ順次出力するように構成されている。

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

メモリ２４には、本体装置３の制御の際に用いられる制御情報として、例えば、図３の信号波形を特定するためのパラメータ、及び、検出ユニット２３から順次出力される光検出信号の出力タイミングと、当該光検出信号を変換して得られる画素情報の適用先となる画素位置と、の間の対応関係を示すテーブルであるマッピングテーブル等の情報が格納されている。また、メモリ２４に格納された制御情報には、後述の処理に用いられる明るさ検出領域を示す情報が含まれている。

コントローラ２５は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路を具備し、入力装置５の操作に応じた動作を行うことができるように構成されている。また、コントローラ２５は、図示しない信号線等を介してコネクタ受け部６２におけるコネクタ部６１の接続状態を検出することにより、挿入部１１が本体装置３に電気的に接続されているか否かを検出することができるように構成されている。また、コントローラ２５は、本体装置３の電源が投入された際にメモリ２４に格納された制御情報を読み込み、当該読み込んだ制御情報に応じた動作を行うことができるように構成されている。また、コントローラ２５は、光源制御部２５ａと、走査制御部２５ｂと、画像処理部２５ｃと、を有して構成されている。

光源制御部２５ａは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、光源ユニット２１からＲ光、Ｇ光及び／またはＢ光を照明光として出射させ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。具体的には、光源制御部２５ａは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の光量を設定するとともに、当該設定した光量のＲ光、Ｇ光及びＢ光を照明光として順次出射させるための制御を光源ユニット２１に対して行うように構成されている。また、光源制御部２５ａは、画像処理部２５ｃの判定部５３（後述）により得られた判定結果に応じた動作を行うように構成されている。

走査制御部２５ｂは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、アクチュエータ部１５を駆動するための駆動信号を生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行うことができるように構成されている。具体的には、走査制御部２５ｂは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、図３に示したような信号波形を具備する駆動信号ＤＡ及びＤＢを生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行うことができるように構成されている。

画像処理部２５ｃは、例えば、図６に示すように、画像生成部５１と、明るさ検出部５２と、判定部５３と、を有して構成されている。図６は、画像処理部の具体的な構成の一例を説明するための図である。

画像生成部５１は、メモリ２４から読み込んだ制御情報に含まれるマッピングテーブルに基づき、例えば、時刻Ｔ１からＴ２までの期間内に検出ユニット２３から順次出力される光検出信号を画素情報に変換してマッピングすることにより被写体の観察画像を１フレーム分ずつ生成し、当該生成した観察画像を表示装置４及び明るさ検出部５２へ順次出力するように構成されている。

明るさ検出部５２は、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、画像生成部５１から出力される観察画像において複数の明るさ検出領域を設定するとともに、当該設定した複数の明るさ検出領域の各々に対応する複数の明るさ検出値を取得するように構成されている。また、明るさ検出部５２は、前述のように取得した複数の明るさ検出値を判定部５３へ出力するように構成されている。

判定部５３は、明るさ検出部５２から出力される複数の明るさ検出値に基づき、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきの大きさを示す値である明るさばらつき量を算出するように構成されている。また、判定部５３は、前述のように算出した明るさばらつき量の大小を判定して判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力するように構成されている。

表示装置４は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）を具備し、本体装置３から出力される観察画像を表示することができるように構成されている。

入力装置５は、ユーザの操作に応じた指示をコントローラ２５に対して行うことが可能な１つ以上のスイッチ及び／またはボタン等を具備して構成されている。なお、入力装置５は、本体装置３とは別体の装置として構成されていてもよく、または、本体装置３と一体化したインターフェースとして構成されていてもよい。

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

術者等のユーザは、内視鏡システム１の各部を接続して電源を投入した後、入力装置５の所定のスイッチを操作することにより、被写体の走査を開始させるための指示をコントローラ２５に対して行う。そして、このようなユーザの操作に応じ、例えば、光量ＡＬ１のＲ光、Ｇ光及びＢ光を照明光として順次出射させるための制御が光源制御部２５ａにより行われ、渦巻状の走査経路を描くように照明用ファイバ１２の出射端部を揺動させるための制御が走査制御部２５ｂにより行われ、当該出射端部を経て出射された当該照明光により被写体が走査され、当該被写体からの戻り光が受光用ファイバ１３を経て検出ユニット２３に入射され、当該戻り光の強度に応じた光検出信号が検出ユニット２３から画像生成部５１へ出力される。

画像生成部５１は、メモリ２４から読み込んだ制御情報に含まれるマッピングテーブルに基づいて円形の観察画像を１フレーム分ずつ生成し、当該生成した円形の観察画像を表示装置４及び明るさ検出部５２へ順次出力する。

明るさ検出部５２は、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、図７に示すように、画像生成部５１から出力される１フレーム分の円形の観察画像において、５つの明るさ検出領域ＡＲ１〜ＡＲ５を設定する。図７は、明るさ検出部により設定される明るさ検出領域の一例を示す図である。

具体的には、明るさ検出領域ＡＲ１は、図７に示すように、画像生成部５１から出力される円形の観察画像の中心画素を中心とし、かつ、当該円形の観察画像の最外周よりも内側に位置する正方形の領域として設定される。また、明るさ検出領域ＡＲ２〜ＡＲ５は、図７に示すように、明るさ検出領域ＡＲ１の４つの辺のうちの１つを含み、かつ、画像生成部５１から出力される円形の観察画像の最外周に接する長方形の領域としてそれぞれ設定される。

明るさ検出部５２は、５つの明るさ検出領域ＡＲ１〜ＡＲ５の各々に対応する明るさ検出値を算出するための演算を行うとともに、当該演算を経て得られた５つの明るさ検出値を判定部５３へ出力する。

具体的には、明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＡＲ１の明るさ検出値として、例えば、当該明るさ検出領域ＡＲ１に含まれる各画素の輝度値の平均である平均輝度値ＡＶ１を算出する。また、明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＡＲ２の明るさ検出値として、例えば、当該明るさ検出領域ＡＲ２に含まれる各画素の輝度値の平均である平均輝度値ＡＶ２を算出する。また、明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＡＲ３の明るさ検出値として、例えば、当該明るさ検出領域ＡＲ３に含まれる各画素の輝度値の平均である平均輝度値ＡＶ３を算出する。また、明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＡＲ４の明るさ検出値として、例えば、当該明るさ検出領域ＡＲ４に含まれる各画素の輝度値の平均である平均輝度値ＡＶ４を算出する。また、明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＡＲ５の明るさ検出値として、例えば、当該明るさ検出領域ＡＲ５に含まれる各画素の輝度値の平均である平均輝度値ＡＶ５を算出する。そして、明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＡＲ１〜ＡＲ５の明るさ検出値として得られた平均輝度値ＡＶ１〜ＡＶ５を判定部５３へ出力する。

判定部５３は、明るさ検出部５２から出力される５つの明るさ検出値に基づいて明るさばらつき量を算出し、当該算出した明るさばらつき量の大小を判定して判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。

具体的には、判定部５３は、例えば、明るさ検出部５２から出力される平均輝度値ＡＶ１〜ＡＶ５の分散ＶＡを明るさばらつき量として算出する。そして、判定部５３は、分散ＶＡの値が所定の閾値ＴＨＡ未満であることを検出した場合に、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきが小さいとの判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。また、判定部５３は、分散ＶＡの値が所定の閾値ＴＨＡ以上であることを検出した場合に、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきが大きいとの判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。

ここで、例えば、内視鏡２の圧電素子１５ａ〜１５ｄが全て故障した場合には、アクチュエータ部１５による照明用ファイバ１２の出射端部の揺動が停止することに起因し、当該出射端部を経て出射された照明光が渦巻状の走査経路の中心点Ａ付近の極小領域に対して集中的に照射されてしまうとともに、当該極小領域の明るさが画像全域の明るさとして反映されてしまうような状況が生じ得る。

これに対し、以上に述べたような判定部５３の動作によれば、分散ＶＡの値の大きさに基づき、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されているか否かが判定されるようにしている。また、以上に述べたような判定部５３の動作によれば、分散ＶＡの値が所定の閾値ＴＨＡ未満であることが検出された場合に、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されている旨を示す判定結果が取得されるようにしている。また、以上に述べたような判定部５３の動作によれば、分散ＶＡの値が所定の閾値ＴＨＡ以上であることが検出された場合に、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の被写体へ正常に照射されている旨を示す判定結果が取得されるようにしている。

光源制御部２５ａは、判定部５３から出力される判定結果に基づき、例えば、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきが大きいことを検出した場合には、光源ユニット２１から出射される照明光の光量を光量ＡＬ１（現在の光量）に維持させるための制御を行う。また、光源制御部２５ａは、判定部５３から出力される判定結果に基づき、例えば、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきが小さいことを検出した場合には、光源ユニット２１から出射される照明光の光量を光量ＡＬ１（現在の光量）未満の光量ＡＬ２に低下させるための制御を行う。

なお、光量ＡＬ１は、例えば、レーザ製品の安全基準を定めた規格におけるクラス３Ｒに相当する光量であり、レーザ光の直視に危険を伴う一方で、体腔内の観察に適した大きさの光量として設定される。また、光量ＡＬ２は、例えば、レーザ製品の安全基準を定めた規格におけるクラス２に相当する光量であり、瞬き等の嫌悪反応により十分目の保護がなされるとともに、体腔内の観察を少なくとも最低限行うことが可能な大きさの光量として設定される。

以上に述べたように、本実施形態によれば、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきの大きさに基づき、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定することができる。従って、本実施形態によれば、例えば、内視鏡２に特別な構造物を設けることなく、内視鏡２から出射される照明光の出射状態の異常の有無を簡易に検出することができる。

なお、本実施形態によれば、例えば、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されている旨を示す判定結果が得られた際に、当該判定結果をユーザに報知可能な視覚情報及び／または音声情報を生成して出力するための動作が本体装置３（コントローラ２５）において行われるようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、例えば、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきが大きいとの判定結果が得られた際に、光源ユニット２１から出射される照明光の光量を平均輝度値ＡＶ１〜ＡＶ５の大きさに応じて調整するような調光制御が光源制御部２５ａにより行われるようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、光源ユニット２１から出射される照明光の光量を光量ＡＬ１から光量ＡＬ２に低下させるための制御が、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきが小さいとの判定結果が１回得られた場合に行われるものに限らず、例えば、当該判定結果が複数回連続で得られた場合に行われるようにしてもよい。すなわち、本実施形態によれば、明るさのばらつきが小さい（分散ＶＡの値が所定の閾値ＴＨＡ未満となるような）観察画像が画像生成部５１により複数フレーム分連続で生成された際に、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されていることが検出されるようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、例えば、判定部５３が、ドライバユニット２２からアクチュエータ部１５へ供給される駆動信号の電流の大きさと、分散ＶＡの値の大きさと、に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定するようにしてもよい。具体的には、例えば、判定部５３が、ドライバユニット２２からアクチュエータ部１５へ供給される駆動信号の電流の大きさが特定の大きさから変動しないこと、及び、分散ＶＡの値が所定の閾値ＴＨＡ未満であることを併せて検出した場合に、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されている旨を示す判定結果を得るようにしてもよい。そして、このような構成によれば、例えば、極端に明るいまたは極端に暗い観察画像が画像生成部５１により生成されている状況と、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されている状況と、を区別して検出することができる。

また、本実施形態によれば、明るさ検出部５２が、図７に例示したような四角形の明るさ検出領域ＡＲ１〜ＡＲ５を設定するものに限らず、例えば、図８に示すような明るさ検出領域ＡＳ１〜ＡＳ５を設定するものであってもよい。図８は、明るさ検出部により設定される明るさ検出領域の一例を示す図である。

具体的には、明るさ検出領域ＡＳ１は、図８に示すように、画像生成部５１から出力される円形の観察画像の中心画素を中心とし、かつ、当該円形の観察画像の最外周よりも内側に位置する正方形の領域として設定される。また、明るさ検出領域ＡＳ２〜ＡＳ５は、図８に示すように、画像生成部５１から出力される円形の観察画像における明るさ検出領域ＡＳ１以外の残りの領域を４等分に分割した領域としてそれぞれ設定される。そして、このような明るさ検出領域ＡＳ１〜ＡＳ５の設定によれば、画像生成部５１から出力される円形の観察画像全域で明るさが検出されるため、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されているか否かに係る判定精度を高めることができる。

また、本実施形態によれば、明るさ検出部５２が、画像生成部５１から出力される観察画像において複数の明るさ検出領域を設定するものに限らず、例えば、図９に示すように、当該観察画像全域を１つの明るさ検出領域ＢＲとして設定するものであってもよい。このような場合において行われる動作の具体例について、以下に説明する。なお、以降においては、既述の動作等を適用可能な部分に関する具体的な説明を適宜省略するものとする。図９は、明るさ検出部により設定される明るさ検出領域の一例を示す図である。

明るさ検出部５２は、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、画像生成部５１から出力される１フレーム分の円形の観察画像全域を１つの明るさ検出領域ＢＲとして設定する（図９参照）。

明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＢＲの明るさ検出値として、明るさ検出領域ＢＲ（観察画像）に含まれる全画素であるＮ（２≦Ｎ）画素分の輝度値ＰＢ１〜ＰＢＮを取得する。また、明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＢＲの明るさ検出値として、例えば、輝度値ＰＢ１〜ＰＢＮの平均である平均輝度値ＢＶを取得するための演算を行う。そして、明るさ検出部５２は、明るさ検出領域ＢＲの明るさ検出値としてそれぞれ取得した輝度値ＰＢ１〜ＰＢＮ及び平均輝度値ＢＶを判定部５３へ出力する。

判定部５３は、明るさ検出部５２から出力される明るさ検出値である平均輝度値ＢＶに基づき、画像生成部５１により生成された観察画像の明るさが極端な明るさであるか否かを判定して判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。

具体的には、判定部５３は、例えば、平均輝度値ＢＶが上限輝度値ＴＭＡＸより大きいことを検出した場合に、画像生成部５１により生成された観察画像の明るさが極端に明るいとの判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。また、判定部５３は、例えば、平均輝度値ＢＶが下限輝度値ＴＭＩＮ未満であることを検出した場合に、画像生成部５１により生成された観察画像の明るさが極端に暗いとの判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。また、判定部５３は、例えば、平均輝度値ＢＶが上限輝度値ＴＭＡＸ以下かつ下限輝度値ＴＭＩＮ以上の所定の範囲内に属することを検出した場合に、画像生成部５１により生成された観察画像の明るさが極端な明るさではないとの判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。なお、上限輝度値ＴＭＡＸは、例えば、内視鏡２の先端面と被写体の表面との接近に伴ってハレーションが発生した場合の輝度値として設定されればよい。また、下限輝度値ＴＭＩＮは、例えば、内視鏡２の先端面と被写体の表面との離間に伴って十分な光量の戻り光を受光することができない場合の輝度値として設定されればよい。

判定部５３は、明るさ検出部５２から出力される明るさ検出値である輝度値ＰＢ１〜ＰＢＮに基づいて明るさばらつき量を算出し、当該算出した明るさばらつき量の大小を判定して判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。

具体的には、判定部５３は、例えば、明るさ検出部５２から出力される輝度値ＰＢ１〜ＰＢＮの分散ＶＢを明るさばらつき量として算出する。そして、判定部５３は、分散ＶＢの値が所定の閾値ＴＨＢ未満であることを検出した場合に、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきが小さいとの判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。また、判定部５３は、分散ＶＢの値が所定の閾値ＴＨＢ以上であることを検出した場合に、画像生成部５１により生成された観察画像における明るさのばらつきが大きいとの判定結果を取得するとともに、当該取得した判定結果を光源制御部２５ａへ出力する。なお、所定の閾値ＴＨＢは、例えば、検出ユニット２３から画像生成部５１へ出力される光検出信号に含まれ得るノイズ成分の大きさに応じて設定されればよい。

すなわち、以上に述べたような判定部５３の動作によれば、分散ＶＢの値の大きさと、平均輝度値ＢＶと、に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定するようにしている。また、以上に述べたような判定部５３の動作によれば、平均輝度値ＢＶが上限輝度値ＴＭＡＸ以下かつ下限輝度値ＴＭＩＮ以上の所定の範囲内に属すること、及び、分散ＶＢの値が所定の閾値ＴＨＢ未満であることが併せて検出された場合に、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されている旨を示す判定結果が取得されるようにしている。また、以上に述べたような判定部５３の動作によれば、平均輝度値ＢＶが上限輝度値ＴＭＡＸより大きいこと、平均輝度値ＢＶが下限輝度値ＴＭＩＮ未満であること、または、分散ＶＢの値が所定の閾値ＴＨＢ以上であることのいずれか検出された場合に、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の被写体へ正常に照射されている旨を示す判定結果が取得されるようにしている。

光源制御部２５ａは、判定部５３から出力される判定結果に基づき、例えば、画像生成部５１により生成された観察画像の明るさが極端に明るいこと、または、画像生成部５１により生成された観察画像の明るさが極端に暗いことを検出した場合には、光源ユニット２１から出射される照明光の光量を光量ＡＬ１（現在の光量）に維持させるための制御を行う。また、光源制御部２５ａは、判定部５３から出力される判定結果に基づき、例えば、画像生成部５１により生成された観察画像の明るさが極端な明るさではなく、かつ、当該観察画像における明るさのばらつきが大きいことを検出した場合には、光源ユニット２１から出射される照明光の光量を光量ＡＬ１（現在の光量）に維持させるための制御を行う。また、光源制御部２５ａは、判定部５３から出力される判定結果に基づき、例えば、画像生成部５１により生成された観察画像の明るさが極端な明るさではなく、かつ、当該観察画像における明るさのばらつきが小さいことを検出した場合には、光源ユニット２１から出射される照明光の光量を光量ＡＬ１（現在の光量）未満の光量ＡＬ２に低下させるための制御を行う。

従って、画像生成部５１から出力される観察画像全域が１つの明るさ検出領域として設定された場合であっても、当該観察画像において複数の明るさ検出領域が設定された場合と同様の作用効果を発揮することができる。

一方、本実施形態の明るさ検出部５２は、例えば、検出ユニット２３から順次出力される光検出信号の信号値を１フレーム単位で蓄積可能なＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等の記憶部を具備していてもよい。また、前述の記憶部を具備する場合において、明るさ検出部５２は、例えば、１つ以上の明るさ検出領域を設定して明るさ検出値を取得する代わりに、当該記憶部に蓄積された１フレーム分の信号値を画像生成部５１により生成された１フレーム分の観察画像に含まれる全画素であるＭ（２≦Ｍ）画素分の輝度値ＰＣ１〜ＰＣＭとして取得し、当該輝度値ＰＣ１〜ＰＣＭの平均である平均輝度値ＣＶを取得し、当該輝度値ＰＣ１〜ＰＣＭ及び当該平均輝度値ＣＶを判定部５３へ出力するようにしてもよい。なお、このような場合においては、例えば、判定部５３が、輝度値ＰＣ１〜ＰＣＭの分散ＶＣを算出するとともに、当該算出した分散ＶＣの値の大きさと、平均輝度値ＣＶと、に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部を経て出射された照明光が内視鏡２の外部の極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定するようにすればよい。そして、このような判定が判定部５３において行われた場合には、明るさ検出領域ＢＲの設定時と略同様の判定結果が取得される。

また、本実施形態によれば、明るさ検出部５２が、図７に例示したような明るさ検出領域ＡＲ１〜ＡＲ５を設定するものに限らず、例えば、図１０に示すような、相互に同程度の面積を具備する明るさ検出領域ＣＲ１〜ＣＲ５を設定するものであってもよい。図１０は、明るさ検出部により設定される明るさ検出領域の一例を示す図である。

具体的には、明るさ検出領域ＣＲ１は、図１０に示すように、画像生成部５１から出力される円形の観察画像の中心画素を中心とし、当該円形の観察画像の最外周よりも内側に位置し、かつ、４つの明るさ検出領域ＣＲ２〜ＣＲ５のそれぞれに対して重複箇所を具備する正方形の領域として設定される。また、明るさ検出領域ＣＲ２及びＣＲ４は、図１０に示すように、３つの明るさ検出領域ＣＲ１、ＣＲ３及びＣＲ５のそれぞれに対して重複箇所を具備し、画像生成部５１から出力される円形の観察画像の最外周に接し、かつ、当該円形の観察画像の中心画素を挟んで相互に対向する長方形の領域として設定される。また、明るさ検出領域ＣＲ３及びＣＲ５は、図１０に示すように、３つの明るさ検出領域ＣＲ１、ＣＲ２及びＣＲ４のそれぞれに対して重複箇所を具備し、画像生成部５１から出力される円形の観察画像の最外周に接し、かつ、当該円形の観察画像の中心画素を挟んで相互に対向する長方形の領域として設定される。そして、このような明るさ検出領域ＣＲ１〜ＣＲ５の設定によれば、例えば、画像生成部５１により生成される観察画像の高輝度領域の明るさを極力低下させないようにしつつ、当該観察画像におけるハレーションの発生を抑制するような調光制御を好適に行うことができる。

また、本実施形態によれば、例えば、画像生成部５１による観察画像の生成に用いられるマッピングテーブルが所定の関数で表されるような場合において、所定の被写体を内視鏡２で走査した際の照明光の照射位置を示す複数の位置データが、当該所定の関数に対して適用可能なパラメータに変換された状態でメモリ１６に格納されていてもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態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 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ 本体装置
４ 表示装置
５ 入力装置
１１ 挿入部
１２ 照明用ファイバ
１５ アクチュエータ部
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
２５ａ 光源制御部
２５ｂ 走査制御部
２５ｃ 画像処理部
５１ 画像生成部
５２ 明るさ検出部
５３ 判定部

日本国特許第５４９０３４０号公報

Claims (11)

1. 光源部から供給される照明光を伝送する光ファイバを揺動して前記照明光の照射位置を変位させることにより被写体を走査することが可能な走査型内視鏡と併用される内視鏡プロセッサであって、
   前記照明光が照射された前記被写体からの戻り光を検出し、当該検出した戻り光に応じた光検出信号を生成して順次出力するように構成された光検出部と、
   前記光検出信号に基づいて前記被写体の観察画像を生成するように構成された画像生成部と、
   前記観察画像における明るさのばらつきの大きさに基づき、前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定するように構成された判定部と、
   を有することを特徴とする内視鏡プロセッサ。
2. 前記観察画像において１つ以上の明るさ検出領域を設定するとともに、前記１つ以上の明るさ検出領域に対応する明るさ検出値を取得するように構成された明るさ検出部をさらに有し、
   前記判定部は、前記明るさ検出部により得られた明るさ検出値に基づき、前記観察画像における明るさのばらつきの大きさを示す値である明るさばらつき量を算出するとともに、前記明るさばらつき量に基づいて前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡プロセッサ。
3. 前記明るさ検出部は、前記観察画像において複数の明るさ検出領域を設定するとともに、前記複数の明るさ検出領域の各々に対応する複数の平均輝度値を前記明るさ検出値として取得し、
   前記判定部は、前記複数の平均輝度値の分散を前記明るさばらつき量として算出するとともに、前記分散の値の大きさに基づき、前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡プロセッサ。
4. 前記判定部は、前記分散の値の大きさが所定の閾値未満であることを検出した場合に、前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されている旨を示す判定結果を取得する
   ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡プロセッサ。
5. 前記判定結果が前記判定部により取得された際に、前記照明光の光量を現在の光量から低下させるための制御が行われる
   ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡プロセッサ。
6. 前記判定結果が前記判定部により取得された際に、前記判定結果を報知するための動作が行われる
   ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡プロセッサ。
7. 前記明るさ検出部は、前記観察画像全域を１つの明るさ検出領域として設定するとともに、前記１つの明るさ検出領域に含まれる全画素の輝度値、及び、前記全画素の輝度値の平均である平均輝度値を前記明るさ検出値としてそれぞれ取得し、
   前記判定部は、前記全画素の輝度値の分散を前記明るさばらつき量として算出するとともに、前記分散の値の大きさと、前記平均輝度値と、に基づき、前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡プロセッサ。
8. 前記判定部は、前記平均輝度値が所定の範囲内に属すること、及び、前記分散の値の大きさが所定の閾値未満であることを併せて検出した場合に、前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されている旨を示す判定結果を取得する
   ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡プロセッサ。
9. 前記判定結果が前記判定部により取得された際に、前記照明光の光量を現在の光量から低下させるための制御が行われる
   ことを特徴とする請求項８に記載の内視鏡プロセッサ。
10. 前記明るさ検出部は、前記１つ以上の明るさ検出領域を設定して前記明るさ検出値を取得する代わりに、前記光検出信号の信号値に基づき、前記観察画像に含まれる全画素の輝度値と、前記全画素の輝度値の平均である平均輝度値と、をそれぞれ取得し、
    前記判定部は、前記全画素の輝度値の分散を算出するとともに、前記分散の値の大きさと、前記平均輝度値と、に基づき、前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されているか否かを判定する
    ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡プロセッサ。
11. 前記判定部は、前記光ファイバを揺動するためのアクチュエータ部に供給される駆動信号の電流の大きさが特定の大きさから変動しないこと、及び、前記分散の値の大きさが所定の閾値未満であることを併せて検出した場合に、前記光ファイバを経て出射された前記照明光が極小領域に対して集中的に照射されている旨を示す判定結果を取得する
    ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡プロセッサ。

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