JP2022110536A - 医療用制御装置及び医療用観察システム - Google Patents

医療用制御装置及び医療用観察システム Download PDF

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Abstract

【課題】内視鏡の先端部分に設けられたレンズ等の光学部材に生じる曇りを効果的に抑制すること。【解決手段】医療用制御装置９は、内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子５２１にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部９１と、撮像画像に含まれる被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部９４と、輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び撮像素子５２１の電子シャッタを制御する調光制御部９４とを備える。調光制御部９４は、輝度レベルが高くなるにしたがって、光量を絞る前に電子シャッタを絞る第１の調光制御を実行する。【選択図】図２

Description

本開示は、医療用制御装置及び医療用観察システムに関する。
従来、光源装置を用いて生体内等の被写体に対して光を照射するとともに、撮像素子を用いて当該被写体からの光（被写体像）を撮像し、当該被写体を観察する医療用観察システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の医療用観察システムでは、撮像素子にて生成された撮像画像に含まれる被写体像の輝度レベルに基づいて、光源装置における被写体への照明光の光量、及び撮像素子における電子シャッタを制御する調光制御を実行している。
特開２０１２－８５７９０号公報
図７は、従来の課題を説明する図である。具体的に、図７（ａ）は、撮像画像に含まれる被写体像の輝度レベルを示している。そして、図７では、図中、右側に向かうにしたがって当該輝度レベルが高くなっており、図中、左側に向かうにしたがって当該輝度レベルが低くなっている。図７（ｂ）は、従来の調光制御のうち、撮像素子における電子シャッタの制御を示す図である。図７（ｃ）は、従来の調光制御のうち、光源装置における被写体への照明光の光量の制御を示す図である。なお、図７において、実線で示す位置Ｐ１は、被写体が特定の推奨被写体である場合に、電子シャッタの制御、及び光量の制御が安定する位置（以下、調光安定位置Ｐ１と記載）を示している。
ところで、従来の調光制御では、図７に示すように、撮像画像に含まれる被写体像の輝度レベルが高くなるにしたがって、光源装置における光量を絞ると同時に撮像素子における電子シャッタを絞ることが一般的である。
そして、従来の調光制御では、内視鏡が腹腔用の内視鏡である場合には、腹腔内で温度と湿度とが高いため、腹腔外にある当該内視鏡を腹腔内に挿入すると、当該内視鏡の先端部分に設けられ、当該内視鏡の外部に露出したレンズ等の光学部材に曇りが生じてしまう、という問題がある。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、内視鏡の先端部分に設けられた光学部材に生じる曇りを効果的に抑制することができる医療用制御装置及び医療用観察システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る医療用制御装置は、内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、前記調光制御部は、前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記光量を絞る前に前記電子シャッタを絞る第１の調光制御を実行する。
また、本開示に係る医療用制御装置は、内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、前記調光制御部は、前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に前記光量を絞る第２の調光制御を実行する。
また、本開示に係る医療用観察システムは、内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子と、被写体への照射光を供給する光源装置と、前記撮像素子及び前記光源装置の動作を制御する医療用制御装置とを備え、前記医療用制御装置は、前記撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、前記調光制御部は、前記輝度レベルが大きくなるにしたがって、前記光量を絞る前に前記電子シャッタを絞る第１の調光制御を実行する。
また、本開示に係る医療用観察システムは、内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子と、被写体への照射光を供給する光源装置と、前記撮像素子及び前記光源装置の動作を制御する医療用制御装置とを備え、前記医療用制御装置は、前記撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、前記調光制御部は、前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に前記光量を絞る第２の調光制御を実行する。
本開示に係る医療用制御装置及び医療用観察システムによれば、内視鏡の先端部分に設けられた光学部材に生じる曇りを効果的に抑制することができる。
図１は、実施の形態１に係る医療用観察システムの構成を示す図である。 図２は、カメラヘッド及び制御装置の構成を示すブロック図である。 図３は、制御部の種別判別部としての機能を説明する図である。 図４は、第１の調光制御を説明する図である。 図５は、第２の調光制御を説明する図である。 図６は、実施の形態２に係る医療用観察システムの構成を示す図である。 図７は、従来の課題を説明する図である。
以下に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
〔医療用観察システムの概略構成〕
図１は、実施の形態１に係る医療用観察システム１の構成を示す図である。
医療用観察システム１は、医療分野で用いられ、被写体となる生体内を撮像（観察）するシステムである。この医療用観察システム１は、図１に示すように、挿入部２と、光源装置３と、ライトガイド４と、カメラヘッド５と、第１の伝送ケーブル６と、表示装置７と、第２の伝送ケーブル８と、制御装置９と、第３の伝送ケーブル１０とを備える。
挿入部２は、本開示に係る内視鏡に相当する。本実施の形態１では、挿入部２は、硬性内視鏡で構成されている。すなわち、挿入部２は、全体が硬質、または一部が軟質で他の部分が硬質である細長形状を有し、生体内に挿入される。この挿入部２内部には、１または複数のレンズを用いて構成され、被写体からの光を集光する光学系２１（図１）が設けられている。なお、図１では、説明の便宜上、光学系２１のうち、挿入部２の先端部分に位置し、当該挿入部２の外部に露出した光学部材２１１のみを図示している。
本実施の形態１では、挿入部２は、太径である腹腔用（腹腔鏡手術用）の挿入部（内視鏡）と、細径である耳科用の挿入部（内視鏡）との２種類の挿入部（内視鏡）のうちいずれか一方である。
光源装置３は、ライトガイド４の一端が接続され、制御装置９による制御の下、当該ライトガイド４の一端に生体内に照射する光を供給する。
なお、本実施の形態１では、光源装置３は、制御装置９とは別体で構成されているが、これに限らず、当該制御装置９内部に設けられた構成を採用しても構わない。
ライトガイド４は、一端が光源装置３に着脱自在に接続されるとともに、他端が挿入部２に着脱自在に接続される。そして、ライトガイド４は、光源装置３から供給された光を一端から他端に伝達し、挿入部２に供給する。生体内に照射され、当該生体内で反射された光は、挿入部２内の光学系２１により集光される。
カメラヘッド５は、挿入部２の基端（接眼部２２（図１））に着脱自在に接続される。なお、カメラヘッド５は、上述した２種類の挿入部２（腹腔用及び耳科用）の双方の基端にそれぞれ着脱自在に接続される。そして、カメラヘッド５は、制御装置９による制御の下、制御装置９による制御の下、挿入部２にて集光された光を撮像して撮像画像を生成する。
なお、カメラヘッド５の詳細な構成については、後述する「カメラヘッドの構成」において説明する。
第１の伝送ケーブル６は、一端がコネクタＣＮ１（図１）を介して制御装置９に着脱自在に接続され、他端がコネクタＣＮ２（図１）を介してカメラヘッド５に着脱自在に接続される。そして、第１の伝送ケーブル６は、カメラヘッド５から出力される撮像画像等を制御装置９に伝送するとともに、制御装置９から出力される制御信号、同期信号、クロック、及び電力等をカメラヘッド５にそれぞれ伝送する。
なお、第１の伝送ケーブル６を介したカメラヘッド５から制御装置９への撮像画像等の伝送では、当該撮像画像等を光信号で伝送してもよく、あるいは、電気信号で伝送しても構わない。第１の伝送ケーブル６を介した制御装置９からカメラヘッド５への制御信号、同期信号、クロックの伝送も同様である。
表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等を用いた表示ディスプレイで構成され、制御装置９による制御の下、当該制御装置９からの映像信号に基づく画像を表示する。
第２の伝送ケーブル８は、一端が表示装置７に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第２の伝送ケーブル８は、制御装置９にて処理された映像信号を表示装置７に伝送する。
制御装置９は、本開示に係る医療用制御装置に相当する。この制御装置９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等で構成され、光源装置３、カメラヘッド５、及び表示装置７の動作を統括的に制御する。
なお、制御装置９の詳細な構成については、後述する「制御装置の構成」において説明する。
第３の伝送ケーブル１０は、一端が光源装置３に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第３の伝送ケーブル１０は、制御装置９からの制御信号を光源装置３に伝送する。
〔カメラヘッドの構成〕
次に、カメラヘッド５の構成について説明する。
図２は、カメラヘッド５及び制御装置９の構成を示すブロック図である。
カメラヘッド５は、図２に示すように、レンズユニット５１と、撮像部５２と、通信部５３とを備える。
レンズユニット５１は、１または複数のレンズを用いて構成され、挿入部２にて集光された光を撮像部５２（撮像素子５２１）の撮像面に結像する。なお、以下では、説明の便宜上、レンズユニット５１から撮像素子５２１に向かう光を被写体像と記載する。
撮像部５２は、制御装置９による制御の下、生体内を撮像する。この撮像部５２は、図２に示すように、撮像素子５２１と、信号処理部５２２とを備える。
撮像素子５２１は、被写体像を受光して電気信号（アナログ信号）に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等で構成されている。そして、撮像素子５２１は、被写体像を撮像して撮像画像を生成する。
信号処理部５２２は、制御装置９による制御の下、撮像素子５２１にて生成された撮像画像（アナログ信号）に対して信号処理を行って撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））を出力する。
例えば、信号処理部５２２は、撮像素子５２１にて生成された撮像画像（アナログ信号）に対して、リセットノイズを除去する処理、当該アナログ信号を増幅するアナログゲインを乗算する処理、及びＡ／Ｄ変換等の信号処理を行う。
通信部５３は、第１の伝送ケーブル６を介して、撮像部５２から出力される撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））を制御装置９に送信するトランスミッタとして機能する。この通信部５３は、例えば、第１の伝送ケーブル６を介して、制御装置９との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで撮像画像の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置９の構成について図２を参照しながら説明する。
制御装置９は、図２に示すように、通信部９１と、メモリ９２と、観察画像生成部９３と、制御部９４と、入力部９５と、出力部９６と、記憶部９７とを備える。
通信部９１は、第１の伝送ケーブル６を介して、カメラヘッド５（通信部５３）から出力される撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））を受信するレシーバとして機能する。この通信部９１は、例えば、通信部５３との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで撮像画像の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。すなわち、通信部９１は、本開示に係る撮像画像取得部に相当する。
メモリ９２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等で構成されている。このメモリ９２は、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力される撮像画像を複数フレーム分、一時的に記憶可能とする。
観察画像生成部９３は、制御部９４による制御の下、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力され、通信部９１にて受信した撮像画像を処理する。この観察画像生成部９３は、図２に示すように、メモリコントローラ９３１と、画像処理部９３２と、表示制御部９３３とを備える。
メモリコントローラ９３１は、メモリ９２への撮像画像の書込み及び読出しを制御する。より具体的に、メモリコントローラ９３１は、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力され、通信部９１にて受信した撮像画像をメモリ９２に順次、書き込む。また、メモリコントローラ９３１は、メモリ９２から撮像画像を特定のタイミングで読み出すとともに、当該読み出した撮像画像を画像処理部９３２に入力させる。
画像処理部９３２は、入力した撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））に対して画像処理を実行する。
当該画像処理としては、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デジタルゲイン処理（デジタル信号に対して当該デジタル信号を増幅するデジタルゲインを乗算する処理）、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、ＲＧＢ信号（撮像画像）を輝度色差信号（Ｙ，Ｃｂ／Ｃｒ信号）に変換するＹＣ処理等を例示することができる。
表示制御部９３３は、制御部９４による制御の下、画像処理部９３２にて画像処理が実行された後の撮像画像を表示するための映像信号を生成する。そして、表示制御部９３３は、第２の伝送ケーブル８を介して、当該映像信号を表示装置７に出力する。
制御部９４は、例えば、ＣＰＵやＦＰＧＡ等を用いて構成され、第１～第３の伝送ケーブル６，８，１０を介して制御信号を出力することで、光源装置３、カメラヘッド５、及び表示装置７の動作を制御するとともに、制御装置９全体の動作を制御する。この制御部９４は、本開示に係る種別判別部、輝度算出部、及び調光制御部としての機能を有する。なお、当該種別判別部、輝度算出部、及び調光制御部の機能については、後述する「制御装置の動作」において説明する。
入力部９５は、マウス、キーボード、及びタッチパネル等の操作デバイスを用いて構成され、医師等のユーザによるユーザ操作を受け付ける。そして、入力部９５は、当該ユーザ操作に応じた操作信号を制御部９４に出力する。
出力部９６は、スピーカやプリンタ等を用いて構成され、各種情報を出力する。
記憶部９７は、制御部９４が実行するプログラムや、制御部９４の処理に必要な情報等を記憶する。
〔制御装置の動作〕
次に、上述した制御装置９の動作について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、制御部９４の種別判別部としての機能と、制御部９４の輝度算出部としての機能と、制御部９４の調光制御部としての機能とを主に説明する。
〔種別判別部としての機能〕
先ず、制御部９４の種別判別部としての機能について説明する。
図３は、制御部９４の種別判別部としての機能を説明する図である。具体的に、図３（ａ）は、撮像素子５２１にて撮像された撮像画像ＣＩの一例を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の撮像画像ＣＩ中の水平ラインＬ５での輝度値の分布を示す図である。
ここで、生体内で反射され、挿入部２内部に集光された光（被写体像）は、断面略円形である。このため、撮像画像ＣＩ内の被写体像ＳＩは、図３（ａ）に示すように、略円形となる。すなわち、撮像画像ＣＩは、被写体像ＳＩの領域と、当該被写体像ＳＩ以外のマスク領域ＭＡ（図３（ａ）の黒塗りの部分）とを含む。
制御部９４は、画像処理部９３２にてＹＣ処理が施された後の撮像画像ＣＩである輝度色差信号（Ｙ，Ｃｂ／Ｃｒ信号）のうち、輝度信号（Ｙ信号）を取得する。そして、制御部９４は、当該輝度信号（Ｙ信号）に基づいて、撮像画像ＣＩ内の複数本（図３（ａ）の例では１４本）の水平ラインＬ１～Ｌ１４での輝度値の分布をそれぞれ検出する。
ここで、撮像画像ＣＩにおいて、被写体像ＳＩの領域は、マスク領域ＭＡよりも輝度値が高い。すなわち、例えば、水平ラインＬ５での輝度分布は、図３（ｂ）に示すように、被写体像ＳＩとマスク領域ＭＡとの２つの境界点ＢＰ間で輝度値が高くなり、その他の部分で輝度値が低くなる。
このため、制御部９４は、輝度値と第１の輝度閾値ＳＢ１（図３（ｂ））とを比較し、第１の輝度閾値ＳＢ１よりも高い輝度値を有する画素が連続して並ぶ領域を被写体像ＳＩの領域と認識する。また、制御部９４は、輝度値と第１の輝度閾値ＳＢ１よりも低い第２の輝度閾値ＳＢ２（図３（ｂ））とを比較し、第２の輝度閾値ＳＢ２よりも低い輝度値を有する画素が連続して並ぶ領域をマスク領域ＭＡと認識する。以上の処理を全ての水平ラインＬ１～Ｌ１４について実行することで、制御部９４は、撮像画像ＳＩにおける被写体像ＳＩの領域全体とマスク領域ＭＡ全体とを認識する。
そして、制御部９４は、被写体像ＳＩの領域の大きさを特定の大きさ閾値と比較し、当該被写体像ＳＩの領域の大きさが当該大きさ閾値以上である場合には、カメラヘッド５に接続された挿入部２の種別を腹腔用の挿入部（内視鏡）と判別する。
一方、制御部９４は、当該被写体像ＳＩの領域の大きさが当該大きさ閾値よりも小さい場合には、カメラヘッド５に接続された挿入部２の種別を耳科用の挿入部（内視鏡）と判別する。
〔輝度算出部としての機能〕
次に、制御部９４の輝度算出部としての機能について説明する。
制御部９４は、画像処理部９３２にてＹＣ処理が施された後の撮像画像ＣＩである輝度色差信号（Ｙ，Ｃｂ／Ｃｒ信号）のうち、当該撮像画像ＣＩの全画像領域の少なくとも一部の領域である検波領域内の輝度信号（Ｙ信号））に基づいて、当該検波領域内の輝度レベル（輝度平均値）を算出する。
〔調光制御部としての機能〕
次に、制御部９４の調光制御部としての機能について説明する。
制御部９４は、上述したように算出した撮像画像ＣＩにおける検波領域内の輝度レベル（輝度平均値）に基づいて、当該撮像画像ＣＩを基準となる明るさに調整する調光制御を実行する。ここで、制御部９４は、カメラヘッド５に接続された挿入部２の種別を腹腔用の挿入部と判別した場合には、当該調光制御として第１の調光制御を実行する。すなわち、本開示に係る第１の種別は、腹腔用の挿入部（内視鏡）である。一方、制御部９４は、カメラヘッド５に接続された挿入部２の種別を耳科用の挿入部と判別した場合には、当該調光制御として第２の調光制御を実行する。すなわち、本開示に係る第２の種別は、耳科用の挿入部（内視鏡）である。
以下、第１，第２の調光制御について順に説明する。
〔第１の調光制御〕
先ず、第１の調光制御について説明する。
図４は、第１の調光制御を説明する図である。具体的に、図４（ａ）は、図７（ａ）に対応した図であって、上述したように算出した撮像画像ＣＩにおける検波領域内の輝度レベル（撮像画像ＣＩに含まれる被写体像ＳＩの輝度レベル）を示している。そして、図４では、図７と同様に、図中、右に向かうにしたがって当該輝度レベルが高くなっており、図中、左側に向かうにしたがって当該輝度レベルが低くなっている。図４（ｂ）は、画像処理部９３２による画像処理（デジタルゲイン処理）において乗算されるデジタルゲインの制御を示す図である。図４（ｃ）は、信号処理部５２２にて乗算されるアナログゲインの制御を示す図である。図４（ｄ）は、撮像素子５２１における電子シャッタの制御を示す図である。図４（ｅ）は、光源装置３における生体内への照明光の光量の制御を示す図である。なお、図４において、破線で示す位置Ｐ１は、図７に示した従来の調光制御における調光安定位置を示している。また、図４において、実線で示す位置Ｐ１´は、被写体が特定の推奨被写体である場合に、第１の調光制御によって調光制御が安定する調光安定位置を示している。
第１の調光制御では、制御部９４は、被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、図４（ｂ）に示すように、先ず、デジタルゲインを最大値から最小値に順次、低くしていく。図４（ｂ）の例では、デジタルゲインの最大値が８倍であり、デジタルゲインの最小値が１倍である。
また、制御部９４は、デジタルゲインを最大値から最小値まで低くしていく過程において、図４（ｃ）に示すように、アナログゲインを最大値のままで変更しない。図４（ｃ）の例では、アナログゲインの最大値は、８倍である。そして、制御部９４は、被写体像ＳＩの輝度レベルがさらに高くなるにしたがって、デジタルゲインを最小値にしたタイミングと同時に、アナログゲインを最大値から最小値に順次、低くしていく。図４（ｃ）の例では、アナログゲインの最小値は、１倍である。
また、制御部９４は、デジタルゲインを最大値から最小値まで低くしていく過程、及びアナログゲインを最大値から最小値まで低くしていく過程において、図４（ｄ）に示すように、撮像素子５２１における電子シャッタを最小絞りのままで変更しない。図４（ｄ）の例では、撮像素子５２１における電子シャッタの最小絞りは、１／６０[時間]である。そして、制御部９４は、被写体像ＳＩの輝度レベルがさらに高くなるにしたがって、アナログゲインを最小値にしたタイミングと同時に、撮像素子５２１における電子シャッタを最小絞りから最大絞りに順次、変更していく。図４（ｄ）の例では、１／６０[時間]から電子シャッタの時間を増加させていく。
また、制御部９４は、撮像素子５２１における電子シャッタを最小絞りのままとしている際、図４（ｅ）に示すように、光源装置３における光量を最大光量のままで変更しない。なお、第１の調光制御では、当該最大光量は、例えば、光源装置３における最大限に発光（以下、フル発光と記載）することができる光量である。そして、制御部９４は、被写体像ＳＩの輝度レベルがさらに高くなるにしたがって、撮像素子５２１における電子シャッタを最小絞りから最大絞りに変更していくタイミングの後に、光源装置３における光量を最大光量から最小光量に順次、低くしていく。なお、第１の調光制御では、当該最小光量は、例えば、光源装置３における最小限に発光することができる光量よりも高い光量である。例えば、光源装置３の特性としてフル発光に対して１／４０００まで低くすることができるところ、当該最小光量をフル発光に対する１／１０００とする。
以上のように、第１の調光制御では、被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、光源装置３における光量を絞る前に撮像素子５２１における電子シャッタを絞る。また、当該第１の調光制御では、被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、撮像素子５２１における電子シャッタを絞る前に、デジタルゲイン及びアナログゲインの双方を低くする。
そして、第１の調光制御では、図４に示すように、調光安定位置Ｐ１´は、従来の調光制御による調光安定位置Ｐ１に対して、被写体像ＳＩの輝度レベルが高い側（図４中、右側）に移動する。
〔第２の調光制御〕
次に、第２の調光制御について説明する。
図５は、第２の調光制御を説明する図である。具体的に、図５（ａ）～図５（ｅ）は、図４（ａ）～図４（ｅ）にそれぞれ対応した図である。なお、図５において、破線で示す位置Ｐ１は、図７に示した従来の調光制御における調光安定位置を示している。また、図５において、実線で示す位置Ｐ１´´は、被写体が特定の推奨被写体である場合に、第２の調光制御によって調光制御が安定する調光安定位置を示している。
第２の調光制御では、制御部９４は、被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、図５（ｂ）ないし図５（ｄ）に示すように、デジタルゲインの制御、アナログゲインの制御、及び撮像素子５２１における電子シャッタの制御を第１の調光制御と同様に実行する。
また、制御部９４は、撮像素子５２１における電子シャッタを最小絞りのままで変更していない期間内（撮像素子５２１における電子シャッタを最小絞りから最大絞りに変更していくタイミングの前）に、被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、図５（ｅ）に示すように、光源装置３における光量を最大光量から最小光量に順次、低くしていく。なお、第２の調光制御では、光源装置３における最大光量は、例えば、当該光源装置３におけるフル発光に対して１／４の光量である。すなわち、第１の調光制御における当該光量の最大値は、第２の調光制御における当該光量の最大値よりも大きい。また、第２の調光制御では、光源装置３における最小光量は、例えば、光源装置３における最小限に発光することができる光量（フル発光に対して１／４０００の光量）である。すなわち、第１の調光制御における当該光量の最小値は、第２の調光制御における当該光量の最小値よりも大きい。そして、制御部９４は、撮像素子５２１における電子シャッタを最小絞りから最大絞りに変更していくタイミングの後、光源装置３における光量を最小光量まで低くすると、被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなっても、当該光量を最小光量のままで変更しない。
以上のように、第２の調光制御では、被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、撮像素子５２１における電子シャッタを絞る前に光源装置３における光量を絞る。また、第２の調光制御では、被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、撮像素子５２１における電子シャッタを絞る前に、デジタルゲイン及びアナログゲインの双方を低くする。
そして、第２の調光制御では、図５に示すように、調光安定位置Ｐ１´´は、従来の調光制御による調光安定位置Ｐ１に対して、被写体像ＳＩの輝度レベルが低い側（図５中、左側）に移動する。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
本実施の形態１に係る制御装置９では、カメラヘッド５に接続された挿入部２の種別が腹腔用の挿入部である場合には、撮像画像ＣＩに含まれる被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、光量を絞る前に電子シャッタを絞る第１の調光制御を実行する。これにより、調光安定位置Ｐ１´での光量を従来の調光制御での調光安定位置Ｐ１での光量よりも高くすることができる。
したがって、挿入部２の先端部分の温度を高くし、光学部材２１１に生じる曇りを効果的に抑制することができる（以下、第１の効果と記載）。
ところで、挿入部２が耳科用の挿入部である場合には、鼓膜等の熱に弱い部分に温度が高くなった挿入部２の先端部分が接触することを避けるために、観察対象から離れた位置に当該先端部分を位置付けた状態で観察する必要がある。
本実施の形態１に係る制御装置９では、カメラヘッド５に接続された挿入部２の種別が耳科用の挿入部である場合には、撮像画像ＣＩに含まれる被写体像ＳＩの輝度レベルが高くなるにしたがって、電子シャッタを絞る前に光量を絞る第２の調光制御を実行する。これにより、調光安定位置Ｐ１´での光量を従来の調光制御での調光安定位置Ｐ１での光量よりも低くすることができる。
したがって、挿入部２の先端部分の温度を低くし、観察対象に近接した位置に当該先端部分を位置付けた状態で観察を行うことができる（以下、第２の効果と記載）。
特に、第１の調光制御における光量の最大値は、第２の調光制御における光量の最大値よりも大きい。また、第１の調光制御における光量の最小値は、第２の調光制御における光量の最小値よりも大きい。このため、上述した第１，第２の効果を好適に実現することができる。
また、本実施の形態１に係る制御装置９では、撮像画像ＣＩに含まれる被写体像ＳＩの領域に基づいて、挿入部２の種別を判別する。このため、医師等のユーザは、入力部９５等を利用して、挿入部２の種別を入力する必要がない。すなわち、利便性を向上させることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図６は、実施の形態２に係る医療用観察システム１Ａの構成を示す図である。
本実施の形態２に係る医療用観察システム１Ａでは、図６に示すように、上述した実施の形態１で説明した医療用観察システム１に対して、挿入部２、カメラヘッド５、及び第１の伝送ケーブル６の代わりに、スコープ１００を採用している。
スコープ１００は、本開示に係る内視鏡に相当する。そして、本実施の形態２では、スコープ１００は、腹腔用（腹腔鏡手術用）のスコープ（内視鏡）と、耳科用のスコープ（内視鏡）との２種類のスコープ（内視鏡）のうちいずれか一方である。そして、スコープ１００は、一部が生体内に挿入され、当該生体内で反射された被写体像を撮像し、当該撮像によって生成した撮像画像を出力する。このスコープ１００は、図６に示すように、挿入部２Ａと、操作部１１０と、ユニバーサルコード１２０と、コネクタ部１３０とを備える。
挿入部２Ａは、少なくとも一部が可撓性を有し、生体内に挿入される部分である。この挿入部２Ａ内には、ライトガイド（図示略）と、照明レンズ（図示略）と、対物レンズ（図示略）と、撮像部５２Ａ（図６）とが設けられている。
上述したライトガイドは、挿入部２Ａから、操作部１１０及びユニバーサルコード１２０を通って、コネクタ部１３０まで引き回されている。そして、当該ライトガイドの一端は、挿入部２Ａ内の先端部分に位置する。また、スコープ１００（コネクタ部１３０）が光源装置３に接続した状態では、当該ライトガイドの他端は、当該光源装置３内に位置する。なお、図６では、説明の便宜上、スコープ１００と光源装置３とが離間した状態を図示しているが、スコープ１００は、制御装置９の他、光源装置３にも接続する。そして、当該ライトガイドは、光源装置３から供給された光を他端から一端に伝達する。
上述した照明レンズは、挿入部２Ａ内において、上述したライトガイドの一端に対向する。そして、当該照明レンズは、当該ライトガイドによって伝達された光を生体内に照射する。
上述した対物レンズは、挿入部２Ａ内の先端部分に設けられている。そして、当該対物レンズは、上述した照明レンズから生体内に照射され、当該生体内で反射された光（被写体像）を撮像素子５２１Ａに結像する。
撮像部５２Ａは、図６に示すように、上述した実施の形態１で説明した撮像部５２と同様の構成を有する。すなわち、撮像部５２Ａは、当該撮像部５２を構成する撮像素子５２１及び信号処理部５２２とそれぞれ同様の撮像素子５２１Ａ及び信号処理部５２２Ａを備える。
ここで、挿入部２Ａから、操作部１１０及びユニバーサルコード１２０を通って、コネクタ部１３０まで、図示しない信号線が引き回されている。そして、当該信号線の一端は、撮像部５２Ａ（信号処理部５２Ａ）に接続する。また、スコープ１００が制御装置９に接続した状態では、当該信号線の他端は、制御装置９に接続する。そして、信号線は、スコープ１００及び制御装置９間において、撮像部５２Ａにて生成された撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号）、及び制御装置９から出力される制御信号等を伝達する。
操作部１１０は、挿入部２Ａにおける基端部分に接続されている。そして、操作部１１０は、スコープ１００に対する各種の操作を受け付ける。
ユニバーサルコード１２０は、操作部１１０から挿入部１１０の延在方向とは異なる方向に延在し、上述したライトガイドや上述した信号線等が配設されたコードである。
コネクタ部１３０は、ユニバーサルコード１２０の端部に設けられ、制御装置９や光源装置３に着脱自在に接続される。このコネクタ部１３０には、図６に示すように、記憶部１３１が設けられている。
記憶部１３１は、スコープ１００の種別（腹腔用のスコープ、または、耳科用のスコープ）を示すスコープＩＤを記憶する。当該スコープＩＤは、本開示に係る種別情報に相当する。
そして、本実施の形態２に係る医療用観察システム１Ａでは、制御部９４の種別判別部としての機能が上述した実施の形態１とは異なる。
すなわち、制御部９４は、記憶部１３１に記憶されたスコープＩＤに基づいて、制御装置９に接続されたスコープ１００の種別を判別する。なお、制御部９４の輝度算出部としての機能、及び制御部９４の調光制御部としての機能は上述した実施の形態１と同様である。
以上説明した本実施の形態のようにスコープＩＤに基づいてスコープ１００の種別を判別する構成とした場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
（その他の実施の形態）
ここまで、本開示を実施するための形態を説明してきたが、本開示は上述した実施の形態１，２によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１，２では、第１，第２の調光制御として、アナログゲインの制御、及びデジタルゲインの制御の双方を実行していたが、これに限らず、いずれか一方のみを実行する構成としても構わない。
上述した実施の形態１，２において、挿入部２の種別やスコープ１００の種別の判別方法は、上述した実施の形態１，２で説明した判別方法に限らない。例えば、医師等のユーザが入力部９５等を利用して挿入部２の種別やスコープ１００の種別を入力することにより、制御部９４が当該種別を判別する構成としても構わない。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、前記調光制御部は、前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記光量を絞る前に前記電子シャッタを絞る第１の調光制御を実行する医療用制御装置。
（２）前記内視鏡の種別を判別する種別判別部をさらに備え、前記調光制御部は、前記内視鏡の種別が第１の種別である場合には、前記第１の調光制御を実行し、前記内視鏡の種別が前記第１の種別とは異なる第２の種別である場合には、前記第１の調光制御とは異なる第２の調光制御を実行し、前記第２の調光制御は、前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に前記光量を絞る制御である前記（１）に記載の医療用制御装置。
（３）前記第１の種別は、腹腔用の内視鏡であり、前記第２の種別は、耳科用の内視鏡である前記（２）に記載の医療用制御装置。
（４）前記種別判別部は、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の領域と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像以外のマスク領域との少なくとも一方の領域に基づいて、前記内視鏡の種別を判別する前記（２）または（３）に記載の医療用制御装置。
（５）前記種別判別部は、前記内視鏡に設けられた記憶部に記憶され、前記内視鏡の種別を示す種別情報に基づいて、前記内視鏡の種別を判別する前記（２）または（３）に記載の医療用制御装置。
（６）前記第１の調光制御における前記光量の最大値は、前記第２の調光制御における前記光量の最大値よりも大きい前記（２）～（５）のいずれか１つに記載の医療用制御装置。
（７）前記第１の調光制御における前記光量の最小値は、前記第２の調光制御における前記光量の最小値よりも大きい前記（２）～（６）のいずれか１つに記載の医療用制御装置。
（８）前記調光制御部は、前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に、前記撮像画像に応じたアナログ信号に乗算するアナログゲイン、及び前記撮像画像に応じたデジタル信号に乗算するデジタルゲインの少なくとも一方のゲインを低くする前記（１）～（７）のいずれか１つに記載の医療用制御装置。
（９）内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、前記調光制御部は、前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に前記光量を絞る第２の調光制御を実行する医療用制御装置。
（１０）内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子と、被写体への照射光を供給する光源装置と、前記撮像素子及び前記光源装置の動作を制御する医療用制御装置とを備え、前記医療用制御装置は、前記撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、前記調光制御部は、前記輝度レベルが大きくなるにしたがって、前記光量を絞る前に前記電子シャッタを絞る第１の調光制御を実行する医療用観察システム。
（１１）内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子と、被写体への照射光を供給する光源装置と、前記撮像素子及び前記光源装置の動作を制御する医療用制御装置とを備え、前記医療用制御装置は、前記撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、前記調光制御部は、前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に前記光量を絞る第２の調光制御を実行する医療用観察システム。
１，１Ａ 医療用観察システム
２，２Ａ 挿入部
３ 光源装置
４ ライトガイド
５ カメラヘッド
６ 第１の伝送ケーブル
７ 表示装置
８ 第２の伝送ケーブル
９ 制御装置
１０ 第３の伝送ケーブル
２１ 光学系
２２ 接眼部
５１ レンズユニット
５２，５２Ａ 撮像部
５３ 通信部
９１ 通信部
９２ メモリ
９３ 観察画像生成部
９４ 制御部
９５ 入力部
９６ 出力部
９７ 記憶部
１００ スコープ
１１０ 操作部
１２０ ユニバーサルコード
１３０ コネクタ部
１３１ 記憶部
２１１ 光学部材
５２１，５２１Ａ 撮像素子
５２２，５２２Ａ 信号処理部
９３１ メモリコントローラ
９３２ 画像処理部
９３３ 表示制御部
ＢＰ 境界点
ＣＩ 撮像画像
ＣＮ１，ＣＮ２ コネクタ
Ｌ１～Ｌ１４ 水平ライン
ＭＡ マスク領域
ＳＢ１ 第１の輝度閾値
ＳＢ２ 第２の輝度閾値
ＳＩ 被写体像
Ｐ１，Ｐ１´，Ｐ１´´ 調光安定位置

Claims (11)

  1. 内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
    前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、
    前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、
    前記調光制御部は、
    前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記光量を絞る前に前記電子シャッタを絞る第１の調光制御を実行する医療用制御装置。
  2. 前記内視鏡の種別を判別する種別判別部をさらに備え、
    前記調光制御部は、
    前記内視鏡の種別が第１の種別である場合には、前記第１の調光制御を実行し、
    前記内視鏡の種別が前記第１の種別とは異なる第２の種別である場合には、前記第１の調光制御とは異なる第２の調光制御を実行し、
    前記第２の調光制御は、
    前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に前記光量を絞る制御である請求項１に記載の医療用制御装置。
  3. 前記第１の種別は、
    腹腔用の内視鏡であり、
    前記第２の種別は、
    耳科用の内視鏡である請求項２に記載の医療用制御装置。
  4. 前記種別判別部は、
    前記撮像画像に含まれる前記被写体像の領域と、前記撮像画像に含まれる前記被写体像以外のマスク領域との少なくとも一方の領域に基づいて、前記内視鏡の種別を判別する請求項２に記載の医療用制御装置。
  5. 前記種別判別部は、
    前記内視鏡に設けられた記憶部に記憶され、前記内視鏡の種別を示す種別情報に基づいて、前記内視鏡の種別を判別する請求項２に記載の医療用制御装置。
  6. 前記第１の調光制御における前記光量の最大値は、
    前記第２の調光制御における前記光量の最大値よりも大きい請求項２に記載の医療用制御装置。
  7. 前記第１の調光制御における前記光量の最小値は、
    前記第２の調光制御における前記光量の最小値よりも大きい請求項２に記載の医療用制御装置。
  8. 前記調光制御部は、
    前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に、前記撮像画像に応じたアナログ信号に乗算するアナログゲイン、及び前記撮像画像に応じたデジタル信号に乗算するデジタルゲインの少なくとも一方のゲインを低くする請求項１に記載の医療用制御装置。
  9. 内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
    前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、
    前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、
    前記調光制御部は、
    前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に前記光量を絞る第２の調光制御を実行する医療用制御装置。
  10. 内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子と、
    被写体への照射光を供給する光源装置と、
    前記撮像素子及び前記光源装置の動作を制御する医療用制御装置とを備え、
    前記医療用制御装置は、
    前記撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
    前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、
    前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、
    前記調光制御部は、
    前記輝度レベルが大きくなるにしたがって、前記光量を絞る前に前記電子シャッタを絞る第１の調光制御を実行する医療用観察システム。
  11. 内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子と、
    被写体への照射光を供給する光源装置と、
    前記撮像素子及び前記光源装置の動作を制御する医療用制御装置とを備え、
    前記医療用制御装置は、
    前記撮像素子にて生成された撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
    前記撮像画像に含まれる前記被写体像の輝度レベルを算出する輝度算出部と、
    前記輝度レベルに基づいて、被写体への照射光の光量、及び前記撮像素子の電子シャッタを制御する調光制御部とを備え、
    前記調光制御部は、
    前記輝度レベルが高くなるにしたがって、前記電子シャッタを絞る前に前記光量を絞る第２の調光制御を実行する医療用観察システム。
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