JP2020116146A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の波長帯域の光を組み合わせて照明する場合において、内視鏡の先端部の発熱を抑えつつ、且つ、明るさを最大限確保した状態で、各観察モードで定められる強調色で照明することができる内視鏡システムを提供する。【解決手段】統括制御部７０は、各観察モードにおいて予め定められた設定発光バランスを変更して、観察モード毎に定められる特定の波長帯域の光の発光比率を他の波長帯域の光の発光比率よりも大きくする制御を行う。【選択図】図１２

Description

本発明は、複数波長帯域の光を用いる内視鏡システムに関する。

近年の医療分野では、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムが広く用いられている。内視鏡システムでは、内視鏡の先端部から観察対象に照明光を照射し、その照明光で照明中の観察対象を内視鏡の撮像素子で撮像して得られるＲＧＢ画像信号に基づいて、観察対象の画像をモニタ上に表示する。

また、近年では、特許文献１及び２に示すように、照明光として、青色光、緑色光、及び赤色光など複数波長帯域の光を組み合わせた光が用いられつつある。特許文献１では、内視鏡の先端部の発熱を抑制するため、内視鏡の先端部に設けた温度センサで内視鏡の先端部の温度を監視し、特定温度以上の場合に、複数波長帯域の光のうち１以上の光の光量を減少させている。また、特許文献２では、複数色の光のうち着目色の発光比率のみを上げて発光バランスを調整することにより、着目色の光以外の光が増大して発熱量が不要に増加することを抑制している。

特許第６０８６６０２号公報 特許第６０４９９４５号公報

近年では、複数の波長帯域の光の発光バランスがそれぞれ異なる複数の観察モードを用いることで、診断目的に応じた対象物の観察が行われつつある。したがって、各観察モードにおいて、内視鏡の先端部の発熱を抑えつつ、且つ、明るさを最大限確保した状態で、各観察モードで定められる強調色で照明することが求められている。これに対して、特許文献１では、発熱抑制のために光量を減少させる光は、カラーバランスを維持する目的で用いられる赤色光であり、観察モードが定める強調色の光ではない。また、特許文献２には、観察モードが定める強調色の光を着目色の光とすることについて、記載及び示唆は無い。

本発明は、複数の波長帯域の光を組み合わせて照明する場合において、内視鏡の先端部の発熱を抑えつつ、且つ、明るさを最大限確保した状態で、各観察モードで定められる強調色で照明することができる内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の内視鏡システムは、複数波長帯域の光を発光する光源部であり、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能な光源部と、光源部を制御して、各波長帯域の光の発光バランスを制御する光源制御部と、各波長帯域の光によって照明された観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号を取得する画像取得部と、光源制御部による制御、撮像センサの撮像制御、又は画像信号に対する処理の少なくともいずれかを制御する統括制御部とを備え、発光バランスがそれぞれ異なる複数の観察モードを有し、統括制御部は、各観察モードにおいて予め定められた発光バランスである設定発光バランスを変更して、観察モード毎に定められる特定の波長帯域の光の発光比率を他の波長帯域の光の発光比率よりも大きくする制御を行う。

各波長帯域の光には、短波長帯域の光、緑色光、又は赤色光が含まれ、複数の観察モードには通常光観察モードと特殊光観察モードとが含まれ、統括制御部は、通常光観察モードの場合に、特定の波長帯域に対応する緑色光の比率を、他の波長帯域の光に対応する短波長帯域の光又は赤色光の発光比率よりも大きくする変更を行うこと、又は、特殊光観察モードの場合に、特定の波長帯域に対応する短波長帯域の光の発光比率を、他の波長帯域の光に対応する緑色光又は赤色光の発光比率よりも大きくする変更を行うことの少なくともいずれかを行うことが好ましい。

通常光観察モードにおいて、高画質モードの場合は、発光バランスの変更により緑色光の発光比率を変化させず、低画質モードの場合は、発光バランスの変更により緑色光の発光比率を低くし、特殊光観察モードにおいて、高画質モードの場合は、発光バランスの変更により短波長帯域の光の発光比率を変化させず、低画質モードの場合は、発光バランスの変更により短波長帯域の光の発光比率を低くすることが好ましい。

統括制御部は、発光バランスの変更により発光比率が低下した他の波長帯域の光に対応する明るさを増加させるための第１明るさ調整処理を、撮像センサの画素又は画像信号に対して行うことが好ましい。各波長帯域の光には、短波長帯域の光、緑色光、又は赤色光が含まれ、複数の観察モードには通常光観察モードと特殊光観察モードとが含まれ、統括制御部は、通常光観察モードの場合に、特定の波長帯域に対応する緑色光の比率を、他の波長帯域の光に対応する短波長帯域の光又は赤色光の発光比率よりも大きくする変更を行うこと、又は、特殊光観察モードの場合に、特定の波長帯域に対応する短波長帯域の光の発光比率を、他の波長帯域の光に対応する緑色光又は赤色光の発光比率よりも大きくする変更を行うことの少なくともいずれかを行うことが好ましい。

通常光観察モードの場合には、発光バランスの変更により緑色光に対して発光比率が低下した短波長帯域の光又は赤色光に対応する明るさを、第１明るさ調整処理によって増加させ、特殊光観察モードの場合には、発光バランスの変更により短波長帯域の光に対して発光比率が低下した緑色光又は赤色光に対応する明るさを、第１明るさ調整処理によって増加させることが好ましい。第１明るさ調整処理は、高画質モードと低画質モードで異なっていることが好ましい。

第１明るさ調整処理は第１明るさ調整用ゲイン処理であり、高画質モードにおいて第１明るさ調整用ゲイン処理にて用いるゲイン係数は、低画質モードにおいて第１明るさ調整用ゲイン処理にて用いるゲイン係数よりも小さいことが好ましい。高画質モードにおいて第１明るさ調整用ゲイン処理にて用いるゲイン係数は「１」であり、低画質モードにおいて第１明るさ調整用ゲイン処理にて用いるゲイン係数は「１」を超えることが好ましい。各波長帯域の光に基づく発光量が規定発光量未満の場合には、設定発光バランスを維持しながら各波長帯域の光に基づく発光量を調整し、各波長帯域の光に基づく発光量が規定発光量以上の場合には、設定発光バランスの変更を行うことが好ましい。

統括制御部は、各波長帯域の光のうち少なくとも１の波長帯域の光の発光量が制限発光量に達した場合には、各波長帯域の光の発光量を維持し、且つ、発光量を維持している場合に用いる第２明るさ調整処理を、撮像センサの画素又は画像信号に対して行うことが好ましい。

統括制御部は、各波長帯域の光に基づく発光量と各波長帯域の光の発光開始からの時間に基づいて定められる累積発光時間が発光用閾値を超え、且つ、各波長帯域の光のうち少なくとも１の波長帯域の光の発光量が制限発光量を超えている場合には、各波長帯域の光の発光量を減少させ、且つ、発光量を減少させている場合に用いる第３明るさ調整処理を、撮像センサの画素又は画像信号に対して行うことが好ましい。第３明るさ調整処理は、発光量の減少に合わせて、明るさを大きくすることが好ましい。

第２明るさ調整処理が第２明るさ調整用ゲイン処理である場合には、制限発光量は、第２明るさ調整用ゲイン処理によるゲインアップ上限値に基づいて定められることが好ましい。第３明るさ調整処理が第３明るさ調整用ゲイン処理である場合には、制限発光量は、第３明るさ調整用ゲイン処理によるゲインアップ上限値に基づいて定められることが好ましい。

本発明によれば、複数の波長帯域の光を組み合わせて照明する場合において、内視鏡の先端部の発熱を抑えつつ、且つ、明るさを最大限確保した状態で、各観察モードで定められる強調色で照明することができる。

第１実施形態の内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。 高画質モードの場合の発光量とゲイン係数との関係を示すグラフである。 高画質モードにおけるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３の通常光の発光量を示すグラフである。 高画質モードにおけるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３の特殊光の発光量を示すグラフである。 低画質モードの場合の発光量とゲイン係数との関係を示すグラフである。 低画質モードにおけるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３の通常光の発光量を示すグラフである。 低画質モードにおけるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３の特殊光の発光量を示すグラフである。 本発明の一連の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態のプロセッサ装置を示すブロック図である。 （Ａ）は第１内視鏡が接続されている場合の通常光の発光バランスを、（Ｂ）は第２内視鏡が接続されている場合の通常光の発光バランスを示す説明図である。 （Ａ）は第１内視鏡が接続されている場合の特殊光の発光バランスを、（Ｂ）は第２内視鏡が接続されている場合の特殊光の発光バランスを示す説明図である。 第１内視鏡が接続されている場合における発光量とゲイン係数との関係を示すグラフである。 第１内視鏡が接続されている場合におけるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３の通常光の発光量を示すグラフである。 第１内視鏡が接続されている場合におけるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３の特殊光の発光量を示すグラフである。 第２内視鏡が接続されている場合における発光量とゲイン係数との関係を示すグラフである。 第２内視鏡が接続されている場合におけるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３の通常光の発光量を示すグラフである。 第２内視鏡が接続されている場合におけるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３の特殊光の発光量を示すグラフである。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８（表示部）と、ユーザーインターフェース１９とを有する。内視鏡１２は光源装置１４の光源側接続部１４ａと光学的に接続され、且つ、プロセッサ装置１６のプロセッサ側接続部１６ａと電気的に接続される。これら光源側接続部１４ａ及びプロセッサ側接続部１６ａは、内視鏡１２が接続される内視鏡接続部を構成する。内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられる湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。なお、ユーザーインターフェース１９は図示したキーボードの他、マウスなどが含まれる。

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ１３ａ、静止画取得指示部１３ｂが設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、通常光観察モードと特殊光観察モードとの切替操作に用いられる。通常光観察モードは、通常観察画像をモニタ１８上に表示するモードである。特殊光観察モードは、特殊観察画像をモニタ１８上に表示するモードである。なお、モードを切り替えるためのモード切替部としては、モード切替ＳＷ１３ａの他に、フットスイッチを用いてもよい。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びユーザーインターフェース１９と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する。ユーザーインターフェース１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI（User Interface：ユーザーインターフェース）として機能する。例えば、通常観察画像又は特殊観察画像の画質モードを設定する場合には、ユーザーインターフェース１９を操作して、画質設定画面を表示し、画質設定画面から画質モードを選択するようにしてもよい。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

画質モードに基づくパラメータとして、ＩＱＬａｂｅｌが用いられる。ＩＱＬａｂｅｌは、「０」より大きい「１」以下の値で定められ、画質モードが高いほど大きい値が用いられる。本実施形態では、画質モードとしては、高画質モードと低画質モードの２段階とするが、３以上の画質モードを用いてもよい。高画質モードのＩＱＬａｂｅｌは「１」とし、低画質モードのＩＱＬａｂｅｌは「１」未満とする。ＩＱＬａｂｅｌの使用方法の詳細については後述する。なお、画質モードはモード切替ＳＷ１３ａによって切り替えるようにしてもよい。

図２に示すように、光源装置１４は、光源部２０と、光源制御部２１と、光路結合部２３とを有している。光源部２０は、複数波長帯域の光を発光可能であり、各波長帯域の発光比率の変更が可能である。光源部２０では、紫色帯域、青色帯域、緑色帯域、及び赤色帯域の４つの波長帯域の光を発光する。具体的には、光源部２０は、４つの波長帯域の光を発光するために、V-LED（Violet Light Emitting Diode）２０ａ、B-LED（Blue Light Emitting Diode）２０ｂ、G-LED（Green Light Emitting Diode）２０ｃ、R-LED（Red Light Emitting Diode）２０ｄを有している。光源制御部２１は、ＬＥＤ２０a〜２０ｄの駆動を制御する。光路結合部２３は、４色のLED２０a〜２０ｄから発せられる４色の光の光路を結合する。光路結合部２３で結合された光は、挿入部１２a内に挿通されたライトガイド４１及び照明レンズ４５を介して、被検体内に照射される。なお、LEDの代わりに、LD（Laser Diode）を用いてもよい。

図３に示すように、V-LED２０ａは、中心波長４０５±１０nm、波長範囲３８０〜４２０nmの紫色光Ｖを発生する。B-LED２０ｂは、中心波長４６０±１０nm、波長範囲４２０〜５００nmの青色光Ｂを発生する。G-LED２０ｃは、波長範囲が４８０〜６００nmに及ぶ緑色光Ｇを発生する。R-LED２０ｄは、中心波長６２０〜６３０nmで、波長範囲が６００〜６５０nmに及ぶ赤色光Ｒを発生する。なお、本発明の「短波長帯域の光」は、紫色光Ｖ又は青色光Ｂに対応し、また、紫色光Ｖ及び青色光Ｂを含む光に対応している。

光源制御部２１は、光源部２０を制御して、各波長帯域の発光バランスを制御する。具体的には、光源制御部２１は、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、及びR-LED２０ｄを制御して、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光バランスを制御する。発光バランスについては、通常光観察モードと特殊光観察モードとでそれぞれ異なっている。通常光観察モードの発光バランスにて発せられる光を通常光とし、特殊光観察モードの発光バランスにて発せられる光を特殊光とする。発光バランスの制御の詳細については、後述する。また、光源制御部２１は、プロセッサ装置１６の明るさ情報算出部５４から送られる明るさ情報に基づいて、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄから発せられる照明光の発光量を制御する。

図２に示すように、ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と光源装置１４及びプロセッサ装置１６とを接続するコード）内に内蔵されており、光路結合部２３で結合された光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０aと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して、ライトガイド４１からの光が観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６及び撮像センサ４８を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ４６を介して、撮像センサ４８に入射する。これにより、撮像センサ４８に観察対象の反射像が結像される。撮像センサ４８の撮像制御は撮像制御部４９によって行われる。

撮像センサ４８はカラーの撮像センサであり、被検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。この撮像センサ４８は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像センサ４８は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＲＧＢ画像信号を得るためのカラーの撮像センサ、即ち、Ｒフィルタが設けられたＲ画素、Ｇフィルタが設けられたＧ画素、Ｂフィルタが設けられたＢ画素を備えた、いわゆるＲＧＢ撮像センサである。

なお、撮像センサ４８としては、ＲＧＢのカラーの撮像センサの代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色撮像センサであっても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるため、補色−原色色変換によって、ＣＭＹＧの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換する必要がある。また、撮像センサ４８はカラーフィルタを設けていないモノクロ撮像センサであっても良い。この場合、光源制御部２１は青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを時分割で点灯させて、撮像信号の処理では同時化処理を加える必要がある。

撮像センサ４８から出力される画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ（Correlated Double Sampling））や自動利得制御（ＡＧＣ（Auto Gain Control））を行う。ＣＤＳＳ／ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ（Analog /Digital）コンバータ）５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。

プロセッサ装置１６は、画像取得部５３と、明るさ情報算出部５４と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、信号切替部６０と、通常観察画像処理部６２と、特殊観察画像処理部６３、表示制御部６６と、静止画保存部６７と、静止画保存制御部６８と、統括制御部７０とを備えている。

画像取得部５３は、内視鏡１２において観察対象を撮像することにより得られた画像信号を取得する。画像取得部５３にて取得する画像信号は、撮像センサ４８のＲ画素から出力される赤色信号と、撮像センサ４８のＧ画素から出力される緑色信号と、撮像センサ４８のＢ画素から出力される青色信号とから構成される。明るさ情報算出部５４は、画像取得部５３から入力される画像信号に基づいて、観察対象の明るさを示す明るさ情報を算出する。算出した明るさ情報は光源制御部２１に送られ、照明光の発光量の制御に用いられる。

ＤＳＰ５６は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、又はデモザイク処理等の各種信号処理を施す。各種信号処理のうちゲイン処理については、ＤＳＰ５６内のゲイン処理部５６ａにて行われ、画像信号に対してゲイン係数を掛け合わせて、画像信号の画素値を調整することによって、通常観察画像又は特殊観察画像の明るさを調整する処理である。ゲイン処理については、通常光又は特殊光の発光バランスの変更前後で異なるゲイン処理が行われる。ゲイン処理の詳細については、後述する。ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６で各種信号処理が施された画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等）を施すことによって、画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去された画像信号は、信号切替部６０に送信される。

信号切替部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、通常光観察モードにセットされている場合には、通常光の照明及び撮像で得られた画像信号を通常観察画像処理部６２に送信する。また、特殊光観察モードにセットされている場合には、特殊光の照明及び撮像で得られた画像信号を特殊観察画像処理部６３に送信する。

通常観察画像処理部６２は、通常光観察モード時に得られた通常画像信号に対して、通常観察画像用の画像処理を施す。通常観察画像用の画像処理には、通常観察画像用の彩度強調処理、色相強調処理、及び構造強調処理などが含まれる。通常画像用の画像処理が施された画像信号は、通常観察画像として、通常観察画像処理部６２から表示制御部６６に入力される。

特殊観察画像処理部６３は、特殊光観察モード時に得られた特殊画像信号に対して、特殊観察画像用の画像処理を施す。特殊観察画像用の画像処理には、特殊観察画像用の彩度強調処理、色相強調処理、及び構造強調処理などが含まれる。特殊観察画像用の画像処理が施された画像信号は、特殊観察画像として、特殊観察画像処理部６３から表示制御部６６に入力される。

表示制御部６６は、通常観察画像処理部６２、又は特殊観察画像処理部６３から入力された通常観察画像、又は特殊観察画像を、モニタ１８で表示可能な画像として表示するための制御を行う。表示制御部６６による制御によって、各観察モードに応じた画像が表示される。通常光観察モードの場合には、通常観察画像がモニタ１８に表示される。また、特殊光観察モードの場合には、特殊観察画像がモニタ１８に表示される。

静止画保存制御部６８は、静止画取得指示部１３ｂの指示に従って、その静止画取得指示のタイミングで得られた画像を静止画として静止画保存部６７に保存する制御を行う。通常光観察モードの場合であれば、静止画取得指示のタイミングで得られた通常観察画像を静止画として静止画保存部６７に保存する。特殊光観察モードの場合であれば、静止画取得指示のタイミングで得られた特殊観察画像を静止画として静止画保存部６７に保存する。

統括制御部７０は、光源制御部２１による制御、撮像センサ４８の撮像制御、又は画像信号に対する処理の少なくともいずれかを制御する。具体的には、光源制御部２１による制御として、統括制御部７０は、光源制御部２１を制御することによって、通常光又は特殊光の発光バランスの制御等を行う。また、撮像センサ４８の撮像制御として、統括制御部７０は、撮像制御部４９を制御することによって、撮像センサ４８の画素の露光時間等を制御する。また、画像信号に対する処理として、統括制御部７０は、ゲイン処理部５６ａを制御することによって、通常観察画像又は特殊観察画像の明るさを調整する。

統括制御部７０は、内視鏡の先端部の発熱を抑えつつ、且つ、明るさを最大限確保した状態で、各観察モードで定められる強調色で照明することができるように、観察モード毎に予め定められる特定の波長帯域の光の発光比率を他の波長帯域の光の発光比率よりも大きくする制御を行う。具体的には、通常光観察モードの場合であれば、観察対象全体を明るくすることができる緑色を強調色とすることが好ましい。そのため、通常光観察モードの場合であれば、特定の波長帯域の光を緑色光Ｇとし、他の波長帯域の光を紫色光Ｖ、青色光Ｂ、及び赤色光Ｒとすることが好ましい。また、特殊光観察モードの場合であれば、表層血管など病変部の診断に有効な部位を強調できる青色を強調色とすることが好ましい。そのため、特殊光観察モードの場合であれば、特定の波長帯域の光を紫色光Ｖ又は青色光Ｂとし、他の波長帯域の光を緑色光Ｇ及び赤色光Ｒとすることが好ましい。

そして、統括制御部７０は、通常光又は特殊光に基づく発光量が規定発光量未満の場合（規定発光量未満時）には、予め設定された発光バランスである設定発光バランスを維持しながら、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光量を調整する。一方、通常光又は特殊光に基づく発光量が規定発光量以上の場合（規定発光量以上時）には、設定発光バランスを変更して、通常光又は特殊光に基づく発光量を調整し、通常光又は特殊光の発光バランスの変更により発光比率が低下した特定の波長帯域の光に対応する明るさを増加させるための第１明るさ調整処理を、通常画像信号又は特殊画像信号に対して行う。なお、通常光又は特殊光に基づく発光量とは、通常光又は特殊光に含まれる各波長帯域の光、即ち、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光の積算光量をいう。

以下、通常光観察モードと特殊光観察モードの規定発光量未満時と規定発光以上時における発光バランスの制御等について説明する。通常光観察モードにおいては、統括制御部７０は、規定発光量未満時には、設定発光バランスとして、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒ間の発光比率がＶｃ：Ｂｃ：Ｇｃ：Ｒｃとなる発光バランスにて発光するように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。これにより、光源部２０から、発光バランスがＶｃ：Ｂｃ：Ｇｃ：Ｒｃの通常光が発せられる。そして、規定発光量以上時には、通常光の発光バランスについて、緑色光Ｇの発光比率Ｇｃを、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、及び赤色光Ｒの発光比率Ｖｃ、Ｂｃ、Ｒｃよりも大きくする変更を行う。その際、画質モードによって定められるＩＱＬａｂｅｌを、各光の発光比率Ｖｃ、Ｂｃ、Ｇｃ、Ｒｃに掛け合わせることが好ましい。例えば、高画質モードの場合には、ＩＱＬａｂｅｌ＝１であるため、緑色光Ｇの発光量は変化しない。一方、低画質モードの場合には、ＩＱＬａｂｅｌ＜１であるため、緑色光Ｇの発光量は低くなる。

また、通常光観察モードにおいては、統括制御部７０は、通常光の発光バランスの変更により、設定発光バランスに対して発光比率が低下した紫色光Ｖ、青色光Ｂ、又は赤色光に対応する明るさを、第１明るさ調整処理によって増加させる。具体的には、第１明るさ調整処理として、通常画像信号のうち、紫色光Ｖ又は青色光Ｂに対応する青色信号、緑色光Ｇに対応する緑色信号、及び、赤色光Ｒに対応する赤色信号に対して、第１明るさ調整用ゲイン処理を施す。第１明るさ調整用ゲイン処理では、下記式（１）に示すように、青色信号に対するゲイン係数ｇａｉｎＢと赤色信号に対するゲイン係数ｇａｉｎＲについて、それぞれゲイン補正係数ｋＢ（＞１）とｋＲｃ（＞１）が掛け合わされる。一方、緑色信号に対するゲイン係数ｇａｉｎＧにはゲイン補正係数は掛け合わされない。
式（１）
ｇａｉｎＧ^*＝ｇａｉｎＧ
ｇａｉｎＢ^*＝ｇａｉｎＢ×ｋＢ
ｇａｉｎＲ^*＝ｇａｉｎＲ×ｋＲｃ

なお、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、ｇａｉｎＲは、通常光観察モード又は特殊光観察モード毎に異なる値が設定され、また、撮像センサ４８の感度に対応した値に設定することが好ましい。例えば、通常光観察モードの場合であれば、初期値として、ゲイン係数ｇａｉｎＧを基準とし、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＲ＞１とすることが好ましい。特殊光観察モードの場合であれば、初期値として、ゲイン係数ｇａｉｎＢを「１」に設定し、ゲイン係数ｇａｉｎＧ、ｇａｉｎＲ＞１とすることが好ましい。また、撮像センサ４８の感度が低い場合には、通常光観察モード又は特殊光観察モードのいずれにおいても、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、ｇａｉｎＲとして「１」を超える値を設定することが好ましい。一方、撮像センサ４８の感度が高い場合には、通常光観察モードの場合、基準とするゲイン係数ｇａｉｎＧを「１」より小さい値に設定することが好ましい。なお、撮像センサ４８の感度が高い場合であっても、特殊光観察モードの場合には、明るさを確保する観点から、基準とするゲイン係数ｇａｉｎＢは「１」とすることが好ましい。

また、ｇａｉｎＧ^*、ｇａｉｎＢ^*、及びｇａｉｎＲ^*は、第１明るさ調整用ゲイン処理後の緑色信号、青色信号、及び赤色信号のゲイン係数を表している。また、ゲイン補正係数ｋＢは、設定発光バランスに対する青色光Ｂの発光比率Ｂｃの低下量に基づいて定めることが好ましい。また、ゲイン補正係数ｋＲｃは、設定発光バランスに対する赤色光Ｒの発光比率Ｒｃの低下量に基づいて定めることが好ましい。

なお、第１明るさ調整処理として、撮像センサ４８が面順次センサの場合は、露光時間を調整する処理を行ってもよい。この場合、通常光観察モードにおいては、発光バランスを変更した場合には、設定発光バランスに対して発光比率が低下した紫色光Ｖ、青色光Ｂ、又は赤色光Ｒの光量低下を補うために、紫色光Ｖ又は青色光Ｂを受光するＢ画素の露光時間、又は、赤色光Ｒを受光するＲ画素の露光時間を、緑色光Ｇを受光するＧ画素の露光時間よりも長くすることが好ましい。

なお、第１明るさ調整処理、即ち、第１明るさ調整用ゲイン処理は、高画質モードと低画質モードで異ならせることが好ましい。具体的には、画質モードによって定められるＩＱＬａｂｅｌに基づく画質用補正係数ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）を上記（１）にそれぞれ掛け合わせ、画質用補正係数ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）を高画質モードと低画質モードで異ならせることが好ましい（下記式（２）参照）。画質用補正係数ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）は、ＩＱＬａｂｅｌの逆数とすることが好ましい。即ち、高画質モードの画質用補正係数ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）は「１」であり、低画質モードの画質用補正係数ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）は「１」以上の値となる。
（式２）
ｇａｉｎＧ^*＝ｇａｉｎＧ×ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）
ｇａｉｎＢ^*＝ｇａｉｎＢ×ｋＢ×ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）
ｇａｉｎＲ^*＝ｇａｉｎＲ×ｋＲｃ×ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）

特殊光観察モードにおいては、統括制御部７０は、規定発光量未満時には、設定発光バランスとして、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒ間の発光比率がＶｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓとなる発光バランスにて発光するように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。これにより、光源部２０から、発光バランスがＶｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓの特殊光が発せられる。そして、規定発光量以上時には、特殊光の発光バランスについて、紫色光Ｖ又は青色光Ｂの発光比率Ｖｓ、Ｂｓを、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光比率Ｇｓ、Ｒｓよりも大きくする変更を行う。その際、画質モードによって定められるＩＱＬａｂｅｌを、各光の発光比率Ｖｓ、Ｂｓ、Ｇｓ、Ｒｓに掛け合わせることが好ましい。例えば、高画質モードの場合には、ＩＱＬａｂｅｌ＝１であるため、紫色光Ｖ又は青色光Ｂの発光量は変化しない。一方、低画質モードの場合には、ＩＱＬａｂｅｌ＜１であるため、紫色光Ｖ又は青色光Ｂの発光量は低くなる。

また、特殊光観察モードにおいては、統括制御部７０は、特殊光の発光バランスの変更により、設定発光バランスに対して発光比率が低下した緑色光Ｇ、又は赤色光Ｒに対応する明るさを、第１明るさ調整処理によって増加させる。具体的には、第１明るさ調整処理として、特殊画像信号のうち、紫色光Ｖ又は青色光Ｂに対応する青色信号、緑色光Ｇに対応する緑色信号、及び、赤色光Ｒに対応する赤色信号に対して、第１明るさ調整用ゲイン処理を施す。第１明るさ調整用ゲイン処理では、下記式（３）に示すように、ゲイン係数ｇａｉｎＧとゲイン係数ｇａｉｎＲについて、それぞれゲイン補正係数ｋＧ（＞１）とｋＲｓ（＞１）が掛け合わされる。一方、ゲイン係数ｇａｉｎＢにはゲイン補正係数は掛け合わされない。
式（３）
ｇａｉｎＧ^**＝ｇａｉｎＧ×ｋＧ
ｇａｉｎＢ^**＝ｇａｉｎＢ
ｇａｉｎＲ^**＝ｇａｉｎＲ×ｋＲｓ
なお、ｇａｉｎＧ^**、ｇａｉｎＢ^**、及びｇａｉｎＲ^**は、第１明るさ調整用ゲイン処理後の緑色信号、青色信号、及び赤色信号のゲイン係数を表している。また、ゲイン補正係数ｋＧは、設定発光バランスに対する緑色光Ｇの発光比率Ｇｓの低下量に基づいて定めることが好ましい。また、ゲイン補正係数ｋＲｓは、設定発光バランスに対する赤色光Ｒの発光比率Ｒｓの低下量に基づいて定めることが好ましい。

なお、第１明るさ調整処理として、撮像センサ４８が面順次センサの場合は、露光時間を調整する処理を行ってもよい。この場合、特殊光観察モードにおいては、発光バランスを変更した場合には、設定発光バランスに対して発光比率が低下した緑色光Ｇ、又は赤色光Ｒの光量低下を補うために、Ｇ画素の露光時間、又はＲ画素の露光時間を、Ｂ画素の露光時間よりも長くすることが好ましい。面順次センサとは、例えば、各波長帯域の光がそれぞれ順次露光されるセンサであり、各波長帯域の光の発光時間をそれぞれ調整することにより、露光時間を調整することが好ましい。

なお、第１明るさ調整処理、即ち、第１明るさ調整用ゲイン処理は、高画質モードと低画質モードで異ならせることが好ましい。具体的には、画質モードによって定められるＩＱＬａｂｅｌに基づく画質用補正係数ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）を上記（４）にそれぞれ掛け合わせ、画質用補正係数ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）を高画質モードと低画質モードで異ならせることが好ましい（下記式（２）参照）。画質用補正係数ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）は、ＩＱＬａｂｅｌの逆数とすることが好ましい。
（式４）
ｇａｉｎＧ^**＝ｇａｉｎＧ×ｋＧ×ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）
ｇａｉｎＢ^**＝ｇａｉｎＢ×ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）
ｇａｉｎＲ^**＝ｇａｉｎＲ×ｋＲｓ×ｇ（ＩＱＬａｂｅｌ）

統括制御部７０は、観察時間が長期化することによる内視鏡の先端部１２ｄを抑制し、及び、画質モードに合わせて、ノイズを抑えつつできる限りの明るさを確保するための制御を行う。統括制御部７０は、高画質モードの場合には、図４に示すように、通常光又は特殊光に基づく発光量ＬＭと通常光の発光開始からの時間Ｔに基づいて定められる累積発光時間（例えば、ＬＭ×Ｔ）が、タイミングＴ４（発光用閾値）に達していない場合には、制限発光量を超える最大発光量までの通常光又は特殊光の発光量の発光を許可する。また、累積発光時間が発光用閾値以下である場合は、ゲイン処理で用いるゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲは、それぞれ「１」を維持する。なお、図４は、タイミングＴ１で最も被写体に接近し、その後、被写体から遠く離れていくことを想定している。

例えば、図５に示すように、通常光観察モードの高画質モードでは、タイミングＴ１の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、タイミングＴ１よりも後のタイミングＴ２の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、及び、タイミングＴ２よりも後のタイミングＴ３の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒは、それぞれ、緑色光の発光比率Ｇｃが青色光Ｂ及び赤色光の発光比率Ｂｃ、Ｒｃよりも大きい発光バランスを維持した状態で、発光量が大きくなっている。また、タイミングＴ２、３では、緑色光Ｇが制限発光量を超えて発光されている。なお、図５においては、青色光Ｂの発光量のみを表示しているが、図５の青色光Ｂの発光量を、紫色光Ｖ及び青色光Ｂの発光量としてもよい。以下、図６、図８、図９、図１５、図１６、図１８、図１９についても同様である（特殊光観察モードの場合は、「紫色光Ｖの発光量＞青色光Ｂの発光量」とすることが好ましい）。

また、図６に示すように、特殊光観察モードの高画質モードでは、タイミングＴ１の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、タイミングＴ２の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、及び、タイミングＴ３の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒは、それぞれ、青色光Ｂの発光比率Ｂｓが緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの発光比率Ｇｓ、Ｒｓよりも大きい発光バランスを維持した状態で、発光量が大きくなっている。また、タイミングＴ２、Ｔ３では、青色光Ｂが制限発光量を超えて発光している。

一方、統括制御部７０は、図４に示すように、累積発光時間がタイミングＴ４を超え、且つ、通常光又は特殊光の発光量が制限発光量を超えている場合には、通常光又は特殊光の発光量を減少させ、且つ、発光量を減少させている場合に用いる第３明るさ調整処理を、撮像センサ４８の画素、又は通常画像信号又は特殊画像信号に対して行う。第３明るさ調整処理は、発光量の減少に合わせて、明るさを大きくすることが好ましい。なお、図４では、タイミングＴ４の後は、被写体に近づいていることを想定し、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲを「１」に戻している。

具体的には、第３明るさ調整処理として、通常画像信号に含まれる青色信号、緑色信号、及び、赤色信号に対して、第３明るさ調整用ゲイン処理を施す。第３明るさ調整用ゲイン処理では、発光量の減少に合わせて、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲを増加させるゲインアップ処理を行う。ゲインアップ処理は、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲがゲインアップ上限値に達した後であっても、一定時間の間、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲをゲインアップ上限値が維持される。

なお、第３明るさ調整処理として、撮像センサ４８の画素の露光時間を調整する処理を行ってもよい。この場合、発光量の低下を補うために、発光量低下後の撮像センサ４８の各画素の露光時間を、発光量低下前の撮像センサ４８の各画素の露光時間を長くすることが好ましい。

統括制御部７０は、低画質モードの場合には、図７に示すように、累積発光時間に関わらず、通常光又は特殊光の発光量が制限発光量に達した場合には、制限発光量を超える発光を禁止する。通常光又は特殊光の発光量が制限発光量を下回っている場合は、ゲイン処理で用いるゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲは、「１」に維持されている

例えば、図８に示すように、通常光観察モードの低画質モードでは、タイミングＴ１の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、及び、タイミングＴ２の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、は、それぞれ、緑色光の発光比率Ｇｃが青色光Ｂ及び赤色光の発光比率Ｂｃ、Ｒｃよりも大きい発光バランスを維持した状態で、発光量が大きくなっている。ただし、タイミングＴ２において、緑色光Ｇが制限発光量に達したため、タイミングＴ３においては、タイミングＴ２と同じ発光バランス及び発光量となっている。

また、図９に示すように、特殊光観察モードの低画質モードでは、タイミングＴ１の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、及び、タイミングＴ２の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒは、それぞれ、青色光Ｂの発光比率Ｂｓが緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの発光比率Ｇｓ、Ｒｓよりも大きい発光バランスを維持した状態で、発光量が大きくなっている。ただし、タイミングＴ２において、青色光Ｂが制限発光量に達したため、タイミングＴ３においては、タイミングＴ２と同じ発光バランス及び発光量となっている。

一方、統括制御部７０は、図７に示すように、通常光又は特殊光の発光量が制限発光量に達した場合には、通常光又は特殊光の発光量を維持し、且つ、発光量を維持している場合に用いる第２明るさ調整処理を、撮像センサ４８の画素、又は通常画像信号又は特殊画像信号に対して行う。

具体的には、第２明るさ調整処理として、通常画像信号に含まれる青色信号、緑色信号、及び、赤色信号に対して、第２明るさ調整用ゲイン処理を施す。第２明るさ調整用ゲイン処理では、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲを増加させるゲインアップ処理を行う。ゲインアップ処理は、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲがゲインアップ上限値に達した後であっても、一定時間の間、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲをゲインアップ上限値が維持される（図７のタイミングＴ３以降）。

なお、第２明るさ調整処理として、撮像センサ４８の画素の露光時間を調整する処理を行ってもよい。この場合、明るさを確保するために、発光量維持後の撮像センサ４８の各画素の露光時間を、発光量維持前の撮像センサ４８の各画素の露光時間を長くすることが好ましい。

なお、制限発光量は、ゲインアップ処理のゲインアップ上限値に基づいて定めることが好ましい。例えば、ゲインアップ上限値が「１．４」の場合には、ゲインの下限値「１」であることを考慮すると、制限発光量は「１／１．４」（≒７１（％））となる。また、ゲイン係数が大きくなる程、ノイズ量も大きくなるため、ゲインアップ上限値は、ノイズによる劣化を許容できるレベルを考慮して定めることが好ましい。劣化を許容できるレベルは、被写体をグレー又はカラーパッチを撮像して得られた画像に対して、主観評価値と相関が高いＰＱＳ（Picture Quality Scale）（M.Miyahara, Objective picture quality scale (PQS) for image coding, IEEE transactions on communications, vol46, Issue9, Sep 1998）を適用して得られる値に基づいて求めることが好ましい。また、ノイズを許容できる状況下では、遠くの構造がノイズに埋もれて見えなくなることを避けるために、画像の空間解像度が変わらないようにすることが好ましい。

次に、本発明の一連の流れについて、図１０に示すフローチャートに沿って説明する。内視鏡の検査開始により、内視鏡システム１０の駆動が開始する。これに伴って、光源装置１４が駆動することで、設定発光バランスにて通常光又は特殊光が発光される。即ち、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光バランスがＶｃ：Ｂｃ：Ｇｃ：Ｒｃである通常光、又は、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光バランスがＶｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓである特殊光の発光が開始する。また、ユーザーインターフェース１９によって、画質モードが設定される。画質モードが高画質モードの場合には、ＩＱＬａｂｅｌが「１」に設定され、画質モードが低画質モードの場合には、ＩＱＬａｂｅｌが「１」以下に設定される。

通常光又は特殊光の発光量が規定発光量未満の場合は、通常光又は特殊光は設定発光バランスにて発光を行う。この場合、ゲイン処理で用いるゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲは「１」に維持される。一方、通常光又は特殊光の発光量が規定発光量以上の場合には、設定発光バランスを変更し、発光バランスの変更により発光比率が低下した光に対応する明るさを増加させるために、第１明るさ調整処理を撮像センサ４８の画素、又は、通常画像信号又は特殊画像信号に対して行う。なお、拡大観察時には、発光バランスを変えると血管コントラストが変わる可能性があることから、非拡大観察時のみ発光バランスの変更を行い、拡大観察時には、発光バランスの変更は行わないことが好ましい。

例えば、通常光観察モードの場合には、設定発光バランスに対して、緑色光Ｇの発光比率Ｇｃを、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、及び赤色光Ｒの発光比率Ｖｃ、Ｂｃ、及びＲｃよりも大きくする。これに合わせて、第１明るさ調整処理として、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、及び赤色光Ｒの発光比率Ｖｃ、Ｂｃ、及びＲｃを低下させたことによる明るさの低下を補うために、通常画像信号の青色信号、緑色信号、及び、赤色信号に対して、第１明るさ調整用ゲイン処理を施す。この第１明るさ調整用ゲイン処理により、第１明るさ調整用ゲイン処理済みのゲイン係数ｇａｉｎＢ^*、ｇａｉｎＧ^*、ｇａｉｎＲ^*が得られる。

また、特殊光観察モードの場合には、設定発光バランスに対して、紫色光Ｖ及び青色光Ｂの発光比率Ｖｓ、Ｂｓを、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光比率Ｇｓ、Ｒｓよりも大きくする。これに合わせて、第１明るさ調整処理として、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光比率Ｇｓ、Ｒｓを低下させたことによる明るさの低下を抑えるために、特殊画像信号の青色信号、緑色信号、及び、赤色信号に対して、第１明るさ調整用ゲイン処理を施す。この第１明るさ調整用ゲイン処理により、第１明るさ調整用ゲイン処理済みのゲイン係数ｇａｉｎＢ^**、ｇａｉｎＧ^**、ｇａｉｎＲ^**が得られる。

以上のように発光バランスの変更及び第１明るさ調整用ゲイン処理が完了すると、変更後の発光バランスにて通常光又は特殊光の発光を行う。また、変更後の発光バランスを有する通常光又は特殊光に基づいて得られる通常画像信号、又は特殊画像信号に対しては、ゲイン処理において、第１明るさ調整用ゲイン処理済みのゲイン係数ｇａｉｎＢ^*、ｇａｉｎＧ^*、ｇａｉｎＲ^*、又はゲイン係数ｇａｉｎＢ^**、ｇａｉｎＧ^**、ｇａｉｎＲ^**が用いられる。

また、通常光又は特殊光の発光量が制限発光量に達した場合には、高画質モードの場合には、制限発光量を超える通常光又は特殊光の発光を許可する一方で、低画質モードの場合には、制限発光量を超える通常光又は特殊光の発光を禁止し、通常光又は特殊光の発光量を制限発光量に維持する。この場合、低画質モードの場合には、通常光又は特殊光の発光量を制限発光量内に維持した場合であっても明るさを確保するために、第２明るさ調整処理を、撮像センサ４８の画素、又は通常画像信号又は特殊画像信号に対して行う。

また、累積発光時間が発光用閾値を超え、且つ、通常光又は特殊光の発光量が制限発光量を超えている場合には、通常光又は特殊光の発光量を減少させる。この場合、通常光又は特殊光の発光量を減少させたことによる明るさ低下を抑えるために、第３明るさ調整処理を、撮像センサ４８の画素、又は通常画像信号又は特殊画像信号に対して行う。

以上の一連の処理等は、内視鏡検査が終了するまで繰り返し行われる。

なお、第１実施形態では、ユーザーインターフェース１９を用いて、画質モードの設定を手動で行っているが、内視鏡の先端部１２ｄの動きに関する情報を用いて、画質モードを自動で切り替えるようにしてもよい。例えば、内視鏡の先端部１２ｄが大きく動いている場合には、病変部などの拾い上げなどのスクリーニングを行っている可能性があるため、画質よりも明るさを重視する状況下にある可能性がある。このような状況下では、内視鏡の先端部１２ｄの動き量が動き量用閾値以上となった場合に、画質モードを低画質モードに切り替えることが好ましい。一方、内視鏡の先端部１２ｄがあまり動いていない場合には、観察対象の精密検査をしている可能性があるため、画質を優先する状況下にある可能性がある。このような状況下では、内視鏡の先端部１２ｄの動き量が動き量用閾値以上となった場合に、画質モードを高画質モードに切り替えることが好ましい。なお、内視鏡の先端部１２ｄの動き量は、例えば、先端部１２ｄに設けた加速度センサ（図示しない）によって測定する他、画像取得タイミングが異なる複数の画像信号間の差分画像（例えば、動き量が小さい場合には差分画像の差分値が小さい）から求めるようにしてもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態では、統括制御部７０において、内視鏡接続部に接続された内視鏡１２の種別によって、内視鏡の先端部１２ｄの発熱を抑えるための制御を行う。

第２実施形態では、図１１に示すように、プロセッサ装置１６は、内視鏡接続部であるプロセッサ側接続部１６ａに接続されている内視鏡１２の種別を判定する種別取得部１００を備えている。内視鏡接続部に接続可能な内視鏡１２は、先端部１２ｄの径など種別が異なる第１内視鏡１２ｐと第２内視鏡１２ｑが含まれる。第２実施形態では、種別取得部１００は、プロセッサ側接続部１６ａに接続されている内視鏡１２が、第１内視鏡１２ｐと第２内視鏡１２ｑのいずれかを判別する。

第２実施形態では、光源制御部２１は、内視鏡の種別が第１内視鏡１２ｐである場合の各波長帯域の光の波長バランスと、内視鏡の種別が第２内視鏡１２ｑである場合の各波長帯域の光の波長バランスとを異ならせる制御を行う。具体的には、光源制御部は、通常光観察モードの場合には、図１２に示すように、内視鏡の種別が第１内視鏡１２ｐの場合における紫色光Ｖ、青色光Ｂ、又は赤色光Ｒの発光比率を、内視鏡の種別が第２内視鏡１２ｑの場合における紫色光Ｖ、青色光Ｂ、又は赤色光Ｒの発光比率よりも大きくする。一方、光源制御部は、特殊光観察モードの場合には、図１３に示すように、内視鏡の種別が第１内視鏡１２ｐの場合における緑色光Ｇ又は赤色光Ｒの発光比率を、内視鏡の種別が第２内視鏡１２ｑの場合における緑色光Ｇ又は赤色光Ｒの発光比率よりも大きくする。

以上のような発光バランスの制御を行うことにより、例えば、第２内視鏡１２ｑが、先端部１２ｄの径が細い細径内視鏡で熱を逃がしにくいような場合には、第１内視鏡１２ｐの場合の発光比率に対して発光比率を低くすることで、発熱し難くすることができる。なお、発光比率を低くした場合には、ゲイン処理などの明るさ調整処理で明るさを増加させて、発光比率の変更前後でカラーバランスが変わらないようにすることが好ましい。

第１内視鏡１２ｐは、例えば、先端部１２ｄの径が第２内視鏡１２ｑの先端部１２ｄの径よりも大きい太径の内視鏡である。第２内視鏡１２ｑは、例えば、先端部１２ｄの径が第１内視鏡１２ｐの先端部１２ｄの径よりも細い細径の内視鏡である。これは、太径の内視鏡の場合には、細径の内視鏡の場合と比較して、先端部１２ｄから熱を逃がしやすい可能性があるので、制限発光量を超える発光量の発光を許可してもよい。一方、細径の内視鏡の場合には、太径の内視鏡の場合と比較して、先端部１２ｄから熱が逃げにくい可能性があるので、発光量を制限発光量内に抑えたほうがよい。

第１内視鏡１２ｐは、例えば、先端部１２ｄに観察対象を拡大又は縮小するための拡大光学系（図示しない）を備える拡大鏡である。第２内視鏡１２ｑは、例えば、先端部１２ｄに拡大光学系を備えていない非拡大鏡である。これは、拡大鏡の場合には、拡大光学系を用いて観察対象の精密検査をしている可能性があるので、高画質で画像を取得することが好ましい。一方、非拡大鏡の場合には、病変部の拾い上げなどのスクリーニングを中心に行われ、観察対象の精密検査は行っていない可能性があるため、低画質でも明るさ優先で観察を行ったほうがよい。

また、第２実施形態では、統括制御部７０は、観察時間が長期化することによる内視鏡の先端部１２ｄを抑制し、及び、内視鏡１２の種別に合わせて、ノイズを抑えつつできる限りの明るさを確保するための制御を行う。統括制御部７０は、内視鏡の種別が第１内視鏡１２ｐである場合には、図１４に示すように、累積発光時間（例えば、ＬＭ×Ｔ）がタイミングＴ４（発光用閾値）に達していない場合には、制限発光量を超える最大発光量までの通常光又は特殊光の発光量の発光を許可する。また、累積発光時間が発光用閾値以下である場合は、ゲイン処理で用いるゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲは、それぞれ「１」を維持する。

例えば、図１５に示すように、内視鏡の種別が第１内視鏡１２ｐである場合の通常光観察モードでは、タイミングＴ１の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、タイミングＴ２の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、及び、タイミングＴ３の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒは、それぞれ、緑色光の発光比率Ｇｃが青色光Ｂ及び赤色光の発光比率Ｂｃ、Ｒｃよりも大きい発光バランスを維持した状態で、発光量が大きくなっている。また、タイミングＴ２、３では、緑色光Ｇが制限発光量を超えて発光されている。

また、図１６に示すように、内視鏡の種別が第１内視鏡１２ｐである場合の特殊光観察モードでは、タイミングＴ１の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、タイミングＴ２の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、及び、タイミングＴ３の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒは、それぞれ、青色光Ｂの発光比率Ｂｓが緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの発光比率Ｇｓ、Ｒｓよりも大きい発光バランスを維持した状態で、発光量が大きくなっている。また、タイミングＴ２、３では、青色光Ｂが制限発光量を超えて発光している。

一方、統括制御部７０は、図１４に示すように、累積発光時間がタイミングＴ４を超え、且つ、通常光又は特殊光の発光量が制限発光量を超えている場合には、通常光又は特殊光の発光量を減少させ、且つ、発光量を減少させている場合に用いる第３明るさ調整処理を、撮像センサ４８の画素、又は通常画像信号又は特殊画像信号に対して行う。

具体的には、第３明るさ調整処理として、通常画像信号に含まれる青色信号、緑色信号、及び、赤色信号に対して、第３明るさ調整用ゲイン処理を施す。第３明るさ調整用ゲイン処理では、発光量の減少に合わせて、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲを増加させるゲインアップ処理を行う。ゲインアップ処理は、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲがゲインアップ上限値に達した後であっても、一定時間の間、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲをゲインアップ上限値が維持される。

なお、第３明るさ調整用明るさ調整処理として、撮像センサ４８の画素の露光時間を調整する処理を行ってもよい。この場合、発光量の低下を補うために、発光量低下後の撮像センサ４８の各画素の露光時間を、発光量低下前の撮像センサ４８の各画素の露光時間を長くすることが好ましい。

統括制御部７０は、内視鏡の種別が第２内視鏡１２ｑの場合には、図１７に示すように、累積発光時間に関わらず、通常光又は特殊光の発光量が制限発光量に達した場合には、制限発光量を超える発光を禁止する。通常光又は特殊光の発光量が制限発光量を下回っている場合は、ゲイン処理で用いるゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲは、「１」に維持されている

例えば、図１８に示すように、内視鏡の種別が第２内視鏡１２ｑの場合の通常光観察モードでは、タイミングＴ１の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、及び、タイミングＴ２の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、は、それぞれ、緑色光の発光比率Ｇｃが青色光Ｂ及び赤色光の発光比率Ｂｃ、Ｒｃよりも大きい発光バランスを維持した状態で、発光量が大きくなっている。ただし、タイミングＴ２において、緑色光Ｇが制限発光量に達したため、タイミングＴ３においては、タイミングＴ２と同じ発光バランス及び発光量となっている。また、内視鏡の種別が第２内視鏡１２ｑの場合の青色光Ｂ及び赤色光Ｒの発光比率Ｂｃ、Ｒｃは、内視鏡の種別が第１内視鏡１２ｐの場合の青色光Ｂ及び赤色光Ｒの発光比率Ｂｃ、Ｒｃよりも低くなっている（図１５参照）。

また、図１９に示すように、内視鏡の種別が第２内視鏡１２ｑの場合の特殊光観察モードでは、タイミングＴ１の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、及び、タイミングＴ２の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒは、それぞれ、青色光Ｂの発光比率Ｂｓが緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの発光比率Ｇｓ、Ｒｓよりも大きい発光バランスを維持した状態で、発光量が大きくなっている。ただし、タイミングＴ２において、青色光Ｂが制限発光量に達したため、タイミングＴ３においては、タイミングＴ２と同じ発光バランス及び発光量となっている。また、内視鏡の種別が第２内視鏡１２ｑの場合の緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの発光比率Ｂｓ、Ｒｓは、内視鏡の種別が第１内視鏡１２ｐの場合の青色光Ｂ及び赤色光Ｒの発光比率Ｂｓ、Ｒｓよりも低くなっている（図１６参照）。

一方、統括制御部７０は、図１７に示すように、通常光又は特殊光の発光量が制限発光量に達した場合には、通常光又は特殊光の発光量を維持し、且つ、発光量を維持している場合に用いる第２明るさ調整処理を、撮像センサ４８の画素、又は通常画像信号又は特殊画像信号に対して行う。

具体的には、第２明るさ調整処理として、通常画像信号に含まれる青色信号、緑色信号、及び、赤色信号に対して、第２明るさ調整用ゲイン処理を施す。第２明るさ調整用ゲイン処理では、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲを増加させるゲインアップ処理を行う。ゲインアップ処理は、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲがゲインアップ上限値に達した後であっても、一定時間の間、ゲイン係数ｇａｉｎＢ、ｇａｉｎＧ、及びｇａｉｎＲをゲインアップ上限値が維持される。

なお、第２明るさ調整処理として、撮像センサ４８の画素の露光時間を調整する処理を行ってもよい。この場合、明るさを確保するために、発光量維持後の撮像センサ４８の各画素の露光時間を、発光量維持前の撮像センサ４８の各画素の露光時間を長くすることが好ましい。

なお、第１及び第２実施形態においては、第１明るさ調整処理、第２明るさ調整処理、又は、第３明るさ調整処理として、ゲイン処理、撮像センサ４８の画素の露光時間の調整によって、通常観察画像又は特殊観察画像の明るさを調整しているが、その他の方法によって、通常観察画像又は特殊観察画像の明るさを調整するようにしてもよい。例えば、第１明るさ調整処理、第２明るさ調整処理、又は、第３明るさ調整処理として、複数画素を１画素として画素加算するビニング処理を行うようにしてもよい。ただし、この場合には、ビニング処理することで空間解像度が低下するため、許容できる空間解像度のレベルを考慮して、ビニング処理のレベル（画素加算する画素の数等）を設定することが好ましい。

なお、上記第１及び第２実施形態においては、図３に示すような発光スペクトルを有する４色の光を用いているが、この図３の発光スペクトルに限定する必要はない。例えば、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒについては、緑色光Ｒから赤色光Ｒの波長帯域にかけて連続的な発光スペクトルを持つ１色の光としてもよい。

上記第１及び第２実施形態において、画像取得部５３、明るさ情報算出部５４、ＤＳＰ５６、ゲイン処理部５６ａ、ノイズ除去部５８、信号切替部６０、通常観察画像処理部６２、特殊観察画像処理部６３、静止画保存部６７、表示制御部６６、静止画保存制御部６８、統括制御部７０など、プロセッサ装置１６に含まれる処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array) などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡ、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ、ＣＰＵとＧＰＵの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（circuitry）である。

なお、本発明は、第１、第２実施形態のような内視鏡システムに組み込まれるプロセッサ装置の他、各種の医用画像処理装置に対して適用することが可能である。

１０ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１２ａ 挿入部
１２ｂ 操作部
１２ｃ 湾曲部
１２ｄ 先端部
１２ｅ アングルノブ
１２ｐ 第１内視鏡
１２ｑ 第２内視鏡
１３ａ モード切替ＳＷ
１３ｂ 静止画取得指示部
１４ 光源装置
１４ 光源部
１４ａ 光源側接続部
１６ プロセッサ装置
１６ａ プロセッサ側接続部
１８ モニタ
１９ ユーザーインターフェース
２０ 光源部
２０ａ Ｖ−ＬＥＤ
２０ｂ Ｂ−ＬＥＤ
２０ｃ Ｇ−ＬＥＤ
２０ｄ Ｒ−ＬＥＤ
２１ 光源制御部
２３ 光路結合部
３０ａ 照明光学系
３０ｂ 撮像光学系
４１ ライトガイド
４５ 照明レンズ
４６ 対物レンズ
４８ 撮像センサ
４９ 撮像制御部
５０ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
５３ 画像取得部
５４ 明るさ情報算出部
５６ ＤＳＰ
５６ａ ゲイン処理部
５８ ノイズ除去部
６０ 信号切替部
６２ 通常観察画像処理部
６３ 特殊観察画像処理部
６６ 表示制御部
６７ 静止画保存部
６８ 静止画保存制御部
７０ 統括制御部
１００ 種別取得部
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ タイミング

Claims (15)

1. 複数波長帯域の光を発光する光源部であり、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能な光源部と、
   前記光源部を制御して、各波長帯域の光の発光バランスを制御する光源制御部と、
   各波長帯域の光によって照明された観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号を取得する画像取得部と、
   前記光源制御部による制御、前記撮像センサの撮像制御、又は前記画像信号に対する処理の少なくともいずれかを制御する統括制御部とを備え、
   前記発光バランスがそれぞれ異なる複数の観察モードを有し、
   前記統括制御部は、
   各観察モードにおいて予め定められた発光バランスである設定発光バランスを変更して、観察モード毎に定められる特定の波長帯域の光の発光比率を他の波長帯域の光の発光比率よりも大きくする制御を行う内視鏡システム。
2. 各波長帯域の光には、短波長帯域の光、緑色光、又は赤色光が含まれ、
   前記複数の観察モードには通常光観察モードと特殊光観察モードとが含まれ、
   前記統括制御部は、前記通常光観察モードの場合に、前記特定の波長帯域に対応する前記緑色光の比率を、前記他の波長帯域の光に対応する前記短波長帯域の光又は前記赤色光の発光比率よりも大きくする変更を行うこと、又は、前記特殊光観察モードの場合に、前記特定の波長帯域に対応する前記短波長帯域の光の発光比率を、前記他の波長帯域の光に対応する前記緑色光又は前記赤色光の発光比率よりも大きくする変更を行うことの少なくともいずれかを行う請求項１記載の内視鏡システム。
3. 前記通常光観察モードにおいて、高画質モードの場合は、前記発光バランスの変更により前記緑色光の発光比率を変化させず、低画質モードの場合は、前記発光バランスの変更により前記緑色光の発光比率を低くし、
   前記特殊光観察モードにおいて、高画質モードの場合は、前記発光バランスの変更により前記短波長帯域の光の発光比率を変化させず、低画質モードの場合は、前記発光バランスの変更により前記短波長帯域の光の発光比率を低くする請求項２記載の内視鏡システム。
4. 前記統括制御部は、
   前記発光バランスの変更により発光比率が低下した他の波長帯域の光に対応する明るさを増加させるための第１明るさ調整処理を、前記撮像センサの画素又は画像信号に対して行う請求項１記載の内視鏡システム。
5. 各波長帯域の光には、短波長帯域の光、緑色光、又は赤色光が含まれ、
   前記複数の観察モードには通常光観察モードと特殊光観察モードとが含まれ、
   前記統括制御部は、前記通常光観察モードの場合に、前記特定の波長帯域に対応する前記緑色光の比率を、前記他の波長帯域の光に対応する前記短波長帯域の光又は前記赤色光の発光比率よりも大きくする変更を行うこと、又は、前記特殊光観察モードの場合には、前記特定の波長帯域に対応する前記短波長帯域の光の発光比率を、前記他の波長帯域の光に対応する前記緑色光又は前記赤色光の発光比率よりも大きくする変更を行うことの少なくともいずれかを行う請求項４記載の内視鏡システム。
6. 前記通常光観察モードの場合には、前記発光バランスの変更により前記緑色光に対して発光比率が低下した前記短波長帯域の光又は前記赤色光に対応する明るさを、前記第１明るさ調整処理によって増加させ、
   前記特殊光観察モードの場合には、前記発光バランスの変更により前記短波長帯域の光に対して発光比率が低下した前記緑色光又は前記赤色光に対応する明るさを、前記第１明るさ調整処理によって増加させる請求項５記載の内視鏡システム。
7. 前記第１明るさ調整処理は、高画質モードと低画質モードで異なっている請求項４ないし６いずれか１項記載の内視鏡システム。
8. 前記第１明るさ調整処理は第１明るさ調整用ゲイン処理であり、
   前記高画質モードにおいて前記第１明るさ調整用ゲイン処理にて用いるゲイン係数は、前記低画質モードにおいて前記第１明るさ調整用ゲイン処理にて用いるゲイン係数よりも小さい請求項７記載の内視鏡システム。
9. 前記高画質モードにおいて前記第１明るさ調整用ゲイン処理にて用いるゲイン係数は「１」であり、前記低画質モードにおいて前記第１明るさ調整用ゲイン処理にて用いるゲイン係数は「１」を超える請求項８記載の内視鏡システム。
10. 前記統括制御部は、
    前記各波長帯域の光に基づく発光量が規定発光量未満の場合には、前記設定発光バランスを維持しながら前記各波長帯域の光に基づく発光量を調整し、
    前記各波長帯域の光に基づく発光量が前記規定発光量以上の場合には、前記設定発光バランスの変更を行う請求項１ないし９いずれか１項記載の内視鏡システム。
11. 前記統括制御部は、
    各波長帯域の光のうち少なくとも１の波長帯域の光の発光量が制限発光量に達した場合には、各波長帯域の光の発光量を維持し、且つ、前記発光量を維持している場合に用いる第２明るさ調整処理を、前記撮像センサの画素又は画像信号に対して行う請求項１ないし１０いずれか１項記載の内視鏡システム。
12. 前記統括制御部は、
    各波長帯域の光に基づく発光量と前記各波長帯域の光の発光開始からの時間に基づいて定められる累積発光時間が発光用閾値を超え、且つ、各波長帯域の光のうち少なくとも１の波長帯域の光の発光量が制限発光量を超えている場合には、各波長帯域の光の発光量を減少させ、且つ、前記発光量を減少させている場合に用いる第３明るさ調整処理を、前記撮像センサの画素又は画像信号に対して行う請求項１ないし１１いずれか１項記載の内視鏡システム。
13. 前記第３明るさ調整処理は、前記発光量の減少に合わせて、明るさを大きくする請求項１２記載の内視鏡システム。
14. 前記第２明るさ調整処理が第２明るさ調整用ゲイン処理である場合には、
    前記制限発光量は、前記第２明るさ調整用ゲイン処理によるゲインアップ上限値に基づいて定められる請求項１１記載の内視鏡システム。
15. 前記第３明るさ調整処理が第３明るさ調整用ゲイン処理である場合には、
    前記制限発光量は、前記第３明るさ調整用ゲイン処理によるゲインアップ上限値に基づいて定められる請求項１２または１３記載の内視鏡システム。

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