JP5547118B2 - 画像取得装置および画像取得装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源から発せられた照明光を被観察部に照射し、その照明光の照射によって被観察部から発せられた光を撮像素子により撮像して被観察部の画像を取得する画像取得方法および装置に関するものであり、特に、照明光の光量制御および撮像素子の電子シャッター速度制御に関するものである。

従来、体内の組織を観察する内視鏡システムが広く知られており、体内の被観察部を撮像素子によって撮像して可視画像を得、この可視画像をモニタ画面上に表示する電子式内視鏡システムが広く実用化されている。

このような内視鏡システムにおいては、体内に挿入される挿入部の先端を病変部などに近づけて撮影を行う近景撮影や、病変部とその周辺領域とを含む比較的広い範囲の撮影を行う遠景撮影などが行われる。

そして、たとえば、被観察部に照射される照明光の光量が一定であるとすると、近景撮影の際には挿入部の先端と病変部との距離が近いので相対的に明るい画像信号が取得され、遠景撮影の際には、たとえば腸管内を撮影している場合には対象物が筒状であるので相対的に暗い画像信号が取得されることになり、モニタに表示される可視画像が明るくなり過ぎたり、暗くなり過ぎたりする問題がある。

そこで、従来、モニタに表示される可視画像の明るさが一定となるように、撮像素子によって取得された画像信号の輝度成分などに基づいて、照明光の光量を自動的に変更する方法が提案されている。すなわち、撮像素子によって取得された画像信号の輝度成分が大きいほど照明光の光量を自動的に小さくし、輝度成分が小さいほど照明光の光量を自動的に大きくする方法が提案されている。

しかしながら、光源から射出される照明光の光量には限界があり、また、光源から射出された照明光の光量を調整する絞りの絞り量についても機械精度などの理由により限界があるため、照明光の調整可能な範囲には限界があり、可視画像の明るさを一定に維持できない場合がある。

一方、上述した内視鏡システムにおいては、撮像素子によってリアルタイムな撮像を行うことによって動画撮影が行われるが、その動画撮影によって取得されたフレーム毎の可視画像のうちの所望の１フレームを取得することによって静止画も取得される。

そして、この静止画は特に詳細な観察を行うために取得されるものであるため、できるだけブレがないことが望ましく、そのため撮像素子の電子シャッター速度はできるだけ高速であることが望ましい。

そこで、たとえば特許文献１においては、光源の絞りが全開である場合、すなわち被観察部が暗い場合には、撮像素子の電子シャッター速度を低速化することによって、可視画像の明るさを確保し、光源の絞りが全開でない場合、すなわち被観察部が明るい場合には、電子シャッター速度を高速化する方法が提案されている。

特開平１０−８５１７５号公報

しかしながら、特許文献１においては、光源の絞りが全開か全開でないかに応じて、電子シャッター速度を１/６０秒、１/２００秒、１/４００秒の３段階に切り替えることしか提案されておらず、この３段階の切り替えのみでは、やはり可視画像の明るさを一定に維持することができない場合があり、観察者にとって不快な画像となり、観察者の負担になるおそれがある。

また、特許文献１においては、電子シャッター速度を上記３つの速度のうちのいずれか１つに設定した後は、明るさ調整は主に絞りによって行われることになるが、たとえば、撮像素子のフレームレートが高速になり、絞りによって高速な光量調整を行う際には、応答速度が高速でかつ絞りの位置精度が高精度な機構が必要となり、光量制御の機構が複雑となり、コストアップにもなる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、複雑な機構を用いることなく、より適切に可視画像の明るさを一定に維持することができるとともに、静止画のブレを小さくすることができる画像取得方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の画像取得装置は、光源から発せられた照明光を被観察部に照射する照明光照射部と、照明光の照射によって被観察部から発せられた光を撮像素子により撮像して被観察部の画像を取得する画像取得部とを備えた画像取得装置において、光源から発せられる照明光の光量を制御する光量制御部と、撮像素子の電子シャッター速度を制御する電子シャッター速度制御部とを備え、被観察部に照射された照明光の光量が第１の閾値以下である場合には、電子シャッター速度制御部が電子シャッター速度を第１の一定速度に制御するものであるとともに、光量制御部が光源から発せられる照明光の光量を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御するものであり、被観察部に照射された照明光の光量が第１の閾値より大きく、かつその第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合には、電子シャッター速度制御部が電子シャッター速度を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御するものであるとともに、光量制御部が光源から発せられる照明光の光量を所定の一定光量に制御するものであり、被観察部に照射された照明光の光量が第２の閾値より大きい場合には、電子シャッター速度制御部が電子シャッター速度を第１の一定速度よりも高速の第２の一定速度に制御するものであるとともに、光量制御部が光源から発せられる照明光の光量を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御するものであることを特徴とする。

また、上記本発明の画像取得装置においては、光量制御部を、直近までの光源から発せられた照明光の光量履歴を取得するものであるとともに、その取得した光量履歴に基づいて所定の一定光量を変更するものとできる。

また、体内に挿入されて、光源から発せられた照明光を導光して被観察部に照射するとともに、被観察部から発せられた光を受光するスコープ部を着脱可能に設置されるものとし、そのスコープ部の種類を示す情報を取得するスコープ情報取得部を設け、電子シャッター速度制御部を、スコープ情報取得部により取得されたスコープ部の種類を示す情報に基づいて、第２の一定速度を設定するものとできる。

また、スコープ部の種類を示す情報を、撮像素子の種類を示す情報を含むものとできる。

また、スコープ部の種類を示す情報を、スコープ部に入力可能な照明光の最大光量の情報を含むものとできる。

また、スコープ部の種類を示す情報の入力を受け付けるスコープ情報受付部を設け、スコープ情報取得部を、そのスコープ情報受付部において受け付けられたスコープ部の種類を示す情報を取得するものとできる。

また、スコープ部を、そのスコープ部の種類を示す情報を記憶する記憶部を備えるものとし、スコープ情報取得部を、その記憶部からスコープ部の種類を示す情報を読み出して取得するものとできる。

また、第２の一定速度の入力を受け付けるシャッター速度受付部を設け、電子シャッター速度制御部を、シャッター速度受付部において受け付けられた第２の一定速度を用いるものとできる。

また、使用者の識別情報を受け付ける使用者情報受付部を設け、電子シャッター速度制御部を、使用者情報受付部において受け付けられた使用者の識別情報に基づいて、第２の一定速度を設定するものとできる。

また、電子シャッター速度制御部を、直近までの光源から発せられた照明光の光量履歴を取得するものとするとともに、その取得した光量履歴に基づいて第２の一定速度を変更するものとできる。

本発明の画像取得方法は、光源から発せられた照明光を被観察部に照射し、その照明光の照射によって被観察部から発せられた光を撮像素子により撮像して被観察部の画像を取得する画像取得方法において、被観察部に照射された照明光の光量が第１の閾値以下である場合には、電子シャッター速度を第１の一定速度に制御するとともに、光源から発せられる照明光の光量を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御し、被観察部に照射された照明光の光量が第１の閾値より大きく、かつその第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合には、電子シャッター速度を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御するとともに、光源から発せられる照明光の光量を所定の一定光量に制御し、被観察部に照射された照明光の光量が第２の閾値より大きい場合には、電子シャッター速度を第１の一定速度よりも高速の第２の一定速度に制御するとともに、光源から発せられる照明光の光量を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御することを特徴とする。

本発明の画像取得方法および装置によれば、被観察部に照射された照明光の光量が第１の閾値以下である場合には、電子シャッター速度を第１の一定速度に制御するとともに、光源から発せられる照明光の光量を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御し（第１の制御モード）、被観察部に照射された照明光の光量が第１の閾値より大きく、かつその第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合には、電子シャッター速度を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御するとともに、光源から発せられる照明光の光量を所定の一定光量に制御し（第２の制御モード）、被観察部に照射された照明光の光量が第２の閾値より大きい場合には、電子シャッター速度を第１の一定速度よりも高速の第２の一定速度に制御するとともに、光源から発せられる照明光の光量を被観察部に照射された照明光の光量に応じた大きさに制御する（第３の制御モード）ようにしたので、被観察部の明るさに応じて３つの制御モードで照明光の光量および電子シャッター速度の制御を行うことができ、これにより特許文献１に記載の方法よりもさらに被観察部の明るさに応じた適切な照明光の光量制御および電子シャッター速度制御を行うことができるので、より適切にモニタに表示される可視画像の明るさを一定に維持することができるとともに、かつ静止画のブレを小さくすることができる。

特に、第２の制御モードにおいては、照明光の光量を所定の一定光量に制御し、電子シャッター速度を優先して明るさ調整するようにしたので、複雑な機構の絞りなどを用いることなく、応答速度の高速な露光量制御を簡易に行うことができる。

本発明の画像取得装置の一実施形態を用いた内視鏡システムの概略構成を示す外観図 挿入部の可撓管部の内部を示す断面図 挿入部の先端の構成を示す図 挿入部の先端の内部を示す断面図 図１に示す内視鏡システムのプロセッサ装置と光源装置の内部構成を示すブロック図 図１に示す内視鏡システムにおける照明光の光量と電子シャッター速度の第１の制御モードを説明するためのタイミングチャート 図１に示す内視鏡システムにおける照明光の光量と電子シャッター速度の第３の制御モードを説明するためのタイミングチャート 第１〜第３の制御モードにおける照明光の光量制御と電子シャッター速度制御とを示すグラフ 本発明の画像取得装置のその他の実施形態を用いた内視鏡システムのプロセッサ装置と光源装置の内部構成を示すブロック図 スコープ情報と第３の制御モードにおける電子シャッター速度（第２の一定速度）とを対応付けたテーブルの一例を示す図 本発明の画像取得装置のその他の実施形態を用いた内視鏡システムのプロセッサ装置と光源装置の内部構成を示すブロック図 使用者の識別情報と第３の制御モードにおける電子シャッター速度（第２の一定速度）とを対応付けたテーブルの一例を示す図

以下、図面を参照して本発明の画像取得装置の一実施形態を用いた内視鏡システムについて詳細に説明する。本実施形態の内視鏡システムは、照明光の光量および撮像素子の電子シャッター速度の制御に特徴を有するものであるが、まずは、そのシステム全体の構成から説明する。図１は、本実施形態の内視鏡システムの概略構成を示す外観図である。

本実施形態の内視鏡システムは、図１に示すように、スコープ部１０と、スコープ部１０に一端が接続されるユニバーサルケーブル１３と、ユニバーサルケーブル１３の他端が接続されるプロセッサ装置１８および光源装置１９と、プロセッサ装置１８から出力された画像信号に基づいて画像を表示するモニタ２０とを備えている。

スコープ部１０は、体内に挿入される挿入部１１と、操作者の所定の操作を受け付ける操作部１２とを備えている。挿入部１１は管状に形成されたものであり、具体的には、図１に示すように、先端から順に、先端硬質部１４と湾曲部１５と可撓管部１６とを備えている
先端硬質部１４は、硬質な金属材料などから形成されるものであり、また、可撓管部１６は、操作部１２と湾曲部１５との間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有するものである。湾曲部１５は、操作部１２に設けられたアングルノブ１２ａの操作に連動して挿入部１１内に挿設されたアングルワイヤが押し引きされることによって湾曲動作するものである。これにより先端硬質部１４が体内の所望の方向に向けられ、先端硬質部１４内に設けられた後述する撮像素子によって所望の被観察部が撮像される。また、操作部１２には、処置具が挿通される鉗子口２１が設けられており、この鉗子口２１は挿入部１１内に配される後述する鉗子チューブ２６に接続される。

可撓管部１６は、図２に示すように、可撓性管２３の内部に、先端硬質部１４の照明用レンズに照明光を導くためのライトガイド２４，２５、鉗子チューブ２６、送気・送水チューブ２７、多芯ケーブル２８、およびジェット噴射用チューブ２９などの複数本の内容物を遊挿した構成になっている。多芯ケーブル２８は、主に、プロセッサ装置１８から撮像素子を駆動するための制御信号を送るための制御信号配線や、撮影素子によって撮像された画像信号をプロセッサ装置１８に送るための画像信号配線をまとめたものであり、これらの複数の信号配線を保護被膜で覆ったものである。なお、符号３０は、湾曲部１５を操作するためのアングルワイヤであり、密着コイルパイプ３０ａの中に挿通されている。

先端硬質部１４の先端面１４ａには、図３に示すように、観察窓３１、照明窓３２,３３、ジェット噴射用噴射口３４、鉗子出口３５、送気・送水ノズル３６などが設けられている。観察窓３１には、体内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系の一部が配されている。照明窓３２，３３は、照明用レンズの一部が組み込まれており、光源装置１９から発せられ、ライトガイド２４，２５によって導光された照明光を体内の被観察部位に照射するものである。鉗子出口３５は、鉗子チューブ２６を介して操作部１２に設けた鉗子口２１と連通されるものである。送気・送水ノズル３６は、操作部１２に設けた送気・送水ボタンを操作することによって観察窓３１の汚れを落とすための洗浄水やエアーを噴射するものである。ジェット噴射用噴射口３４は、送気装置から供給される流体、例えば空気や二酸化炭素ガスなどを被観察部位に向けて噴射するものである。なお、送気・送水ノズル３６やジェット噴射用噴射口３４などから噴射される液体や気体を供給する送気・送水装置については図示省略している。

そして、図４に示すように、観察窓３１に対向する位置に対物光学系３７が配置されている。照明窓３２，３３から発せられる照明光は、被観察部位を反射して観察窓３１に入射する。観察窓３１から入射した被観察部の像は、対物光学系３７を通ってプリズム３８に入射し、プリズム３８の内部で屈曲することによって撮像素子３９の撮像面に結像される。

撮像素子３９は、撮像面に結像された像を光電変換して画像信号を出力するものである。撮像素子３９の撮像面には、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のカラーフィルタがベイヤー配列またはハニカム配列で設けられている。

撮像素子３９は、プロセッサ装置１８の制御部５６から出力された所定の同期信号に応じてフレーム毎の画像信号を出力するものである。また、撮像素子３９は電子シャッター機能を備えたものであり、その電子シャッターのシャッター速度は、プロセッサ装置１８における後述する電子シャッター速度制御部５８によって制御されるものである。

撮像素子３９としては、例えばＣＣＤセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが用いられるが、本実施形態においてはパッケージングが行われていないベアチップの形態になっており、ワイヤボンディング、TAB（tape automated bonding）、フリップチップなどの方法によりチップ上の電極が接続線４１を介して回路基板４０上の配線パターンに接続されている。

回路基板４０には、撮像素子３９に入力される制御信号や撮像素子３９から出力される画像信号を、多芯ケーブル２８の制御信号配線や画像信号配線（以下、これらをまとめて信号配線という）に受け渡すための配線パターンが形成されている。

挿入部１１の長手方向に平行に配設された多芯ケーブル２８の端部からは複数の信号配線４２が露呈されており、この複数の信号配線４２は回路基板４０の配線パターンに電気的に接続される。

湾曲部１５の内部には、合成樹脂製のフレキシブル管４４が配されている。フレキシブル管４４の一端には、鉗子チューブ２６が接続されており、他端には先端硬質部１４の内部に配した硬質管４５が接続されている。この硬質管４５は、先端硬質部１４の内部で固定されており、先端が鉗子出口３５に接続されている。

図５は、プロセッサ装置１８および光源装置１９の内部の概略構成を示す図である。プロセッサ装置１８は、図５に示すように、画像入力コントローラ５１、画像処理部５２、メモリ５３、ビデオ出力部５４、入力部５５および制御部５６を備えている。

画像入力コントローラ５１は、所定容量のラインバッファを備えており、スコープ部１０の撮像素子３９から出力された１フレーム毎を一時的に記憶するものである。そして、画像入力コントローラ５１に記憶された画像信号はバスを介してメモリ５３に格納される。

画像処理部５２は、メモリ５３から読み出された１フレーム毎の画像信号が入力され、これらの画像信号に所定の画像処理を施し、バスに出力するものである。

ビデオ出力部５４は、画像処理部５２から出力された画像信号がバスを介して入力され、所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ２０に出力するものである。

入力部５５は、所定の操作指示や制御パラメータなどの操作者による入力を受け付けるものである。本実施形態における入力部５５は、特に、スコープ部１０の種類を示す情報やスコープ部１０の撮像素子３９の電子シャッター速度の設定入力を受け付けるものである。

制御部５６はシステム全体を制御するものであるが、本実施形態においては、特に、光源装置１９における絞り６３の絞り量を制御することによって、スコープ部１０のライトガイド２４，２５に入射される照明光の光量を制御する光量制御部５７と、スコープ部１０の撮像素子３９の電子シャッター速度を制御する電子シャッター速度制御部５８とを備えている。

光量制御部５７と電子シャッター速度制御部５８は、撮像素子３９によって撮像された画像信号から生成した輝度信号の大きさに基づいて絞り６３の絞り量と撮像素子３９の電子シャッター速度を制御するものであるが、その制御方法については後で詳述する。

光源装置１９は、図５に示すように、照明光を射出する可視光源６０、可視光源６０から射出された照明光を集光して光ファイバスプリッタ６２に入射させる集光レンズ６１と、集光レンズ６１によって入射された照明光をライトガイド２４，２５との両方に同時に入射する光ファイバスプリッタ６２と、プロセッサ装置１８の光量制御部５７から出力された制御信号に基づいて、可視光源６０から射出された照明光の光量を制限してライトガイド２４，２５に入射させる絞り６３とを備えている。

可視光源６０としては、たとえばハロゲンランプを使用することができる。ハロゲンランプから発せられる白色光は、４００ｎｍ〜１８００ｎｍの波長域を有している。

次に、本実施形態の内視鏡システムの作用について説明する。

まず、スコープ部１０がユニバーサルケーブル１３を介してプロセッサ装置１８および光源装置１９に装着される。

そして、スコープ部１０の挿入部１１が被検者の体内に挿入され、挿入部１１の先端が被観察部の近傍に設置されて可視画像の撮像および表示が行われる。

具体的には、光源装置１９の可視光源６０から射出された照明光が、集光レンズ６１および光ファイバスプリッタ６２を介してユニバーサルケーブル１３内のライトガイド２４，２５の両方に同時に入射される。なお、初期状態の絞り６３の絞り量は、予め設定された所定量に設定されているものとする。

ユニバーサルケーブル１３内のライトガイド２４，２５に入射された照明光は、挿入部１１内のライトガイド２４，２５によって挿入部１１の先端まで導光され、挿入部１１の先端に設けられた照明窓３２，３３から体内の被観察部位に照射される。

そして、照明光の照射によって被観察部から反射された像が挿入部１１の先端の観察窓３１から入射し、対物光学系３７を通ってプリズム３８に入射した後、プリズム３８の内部で屈曲することによって撮像素子３９の撮像面に結像され、撮像素子３９によって撮像される。

撮像素子３９は、プロセッサ装置１８の制御部５６から出力された所定の同期信号に基づいてフレーム毎の画像信号を順次出力する。なお、初期状態の撮像素子３９の電子シャッター速度については、予め設定されたものとする。

そして、撮像素子３９によって撮像されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、回路基板４０上に設けられた所定の回路によってＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、挿入部１１およびユニバーサルケーブル１３内の多芯ケーブル２８を介してプロセッサ装置１８に入力される。

そして、プロセッサ装置１８に入力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、画像入力コントローラにおいて一時的に記憶された後、メモリ５３に格納される。そして、メモリ５３から読み出された１フレーム毎の画像信号は、画像処理部５２において階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後、ビデオ出力部５４に順次出力される。

そして、ビデオ出力部５４は、入力された画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ２０に順次出力する。そして、モニタ２０は、入力された表示制御信号に基づいて可視画像を表示する。

ここで、上述したような被観察部の可視画像の撮影を行う際、挿入部１１の先端を病変部などに近づけて撮影を行う近景撮影や、病変部とその周辺領域とを含む比較的広い範囲の撮影を行う遠景撮影などが行われるが、近景撮影の際には挿入部１１の先端と病変部との距離が近いので相対的に明るい画像信号が取得され、遠景撮影の際には、たとえば腸管内を撮影している場合には対象物が筒状であるため相対的に暗い画像信号が取得されることになる。

したがって、本実施形態の内視鏡システムにおいては、モニタ２０に表示される可視画像の明るさが一定となるように、光量制御部５７が、スコープ部１０から出力された画像信号に基づいて輝度信号を生成し、その輝度信号の大きさに応じて光源装置１９の絞り６３の絞り量を調整するようにしている。すなわち、上記輝度信号が大きいほど絞り６３の絞り量を大きくするようにしている。

しかしながら、可視光源６０の最大光量や絞り６３の機械精度などの理由により、絞り６３によって調整可能な照明光の光量の範囲には限界があり、可視画像の明るさを一定に維持できない場合がある。

また、内視鏡システムにおいては、上述したようにスコープ部１０によってリアルタイムな撮像を行うことによって動画撮影が行われるが、その動画撮影によって取得されたフレーム毎の可視画像のうちの所望の１フレームを取得することによって静止画も取得される。この静止画は特に詳細な観察を行うために取得されるものであるため、できるだけブレがないことが望ましく、そのため撮像素子３９の電子シャッター速度はできるだけ高速であることが望ましい。

そこで、上記のような観点から、本実施形態の内視鏡システムにおいては、スコープ部１０から出力された画像信号から生成された輝度信号に基づいて、光源装置１９の絞り６３の絞り量を制御するとともに、さらにスコープ部１０の撮像素子３９の電子シャッター速度も制御して可視画像の明るさを調整するようにしている。

以下、本実施形態の内視鏡システムにおける光源装置１９の絞り６３の絞り量とスコープ部１０の撮像素子３９の電子シャッター速度の具体的な制御方法について、図６および図７に示すタイミングチャートと、図８に示すグラフとを参照しながら説明する。なお、図６および図７は、撮像素子３９が各フレームを撮像する際に用いられる同期信号と、各フレームにおける電子シャッター開放時間（電荷蓄積時間）と、絞り６３によって調整された照明光の光量とを示したものである。また、図８に示す実線グラフは輝度信号の大きさに対する照明光の光量を示したものであり、図８に示す破線グラフは輝度信号の大きさに対する電子シャッター速度を示したものである。図８に示す輝度信号の軸は右方向に小さく、左方向に大きくなることを示している。

まず、図６に示すように、スコープ部１０の撮像素子３９から出力された画像信号に基づいて生成された輝度信号が、所定の第１の閾値Ｙ１以下である場合、すなわち撮像素子３９によって撮像された像が相対的に暗い場合には、電子シャッター速度制御部５８と光量制御部５７は、図８に示す第１の制御モードで電子シャッター速度および絞り量（照明光の光量）制御を行う。

具体的には、第１の制御モードにおいては、電子シャッター速度制御部５８は、撮像素子３９の電子シャッター速度を低速の第１の一定速度に設定し、光量制御部５７は、輝度信号の大きさに応じた照明光の光量となるように絞り量を設定する。なお、電子シャッター速度の第１の一定速度は、撮像素子３９が正常に動作可能な電子シャッター速度のうちも最も低速の電子シャッター速度であることが望ましいが、これに限るものではない。また、第１の一定速度は最も長くてもフレームレート（たとえば１/６０秒）と同じ値である。そして、この第１の一定速度のときの電子シャッター開放時間が図６に示すｔ１である。また、輝度信号の大きさに応じた照明光の光量に設定するとは、輝度信号が大きいほど照明光の光量が小さくなるように絞り量を大きくすることをいう。

次に、図７に示すように、スコープ部１０の撮像素子３９から出力された画像信号に基づいて生成された輝度信号が、所定の第２の閾値Ｙ２よりも大きい場合、すなわち撮像素子３９によって撮像された像が相対的に明るい場合には、電子シャッター速度制御部５８と光量制御部５７は、図８に示す第３の制御モードで電子シャッター速度および絞り量（照明光の光量）制御を行う。なお、図８に示すように、第２の閾値Ｙ２は第１の閾値Ｙ１よりも大きい値である。

具体的には、第３の制御モードにおいては、電子シャッター速度制御部５８は、撮像素子３９の電子シャッター速度を高速の第２の一定速度に設定し、光量制御部５７は、輝度信号の大きさに応じた照明光の光量をなるように絞り量を設定する。なお、電子シャッター速度の第２の一定速度は、撮像素子３９が正常に動作可能な電子シャッター速度のうちも最も高速の電子シャッター速度であることが望ましいが、これに限るものではない。そして、この第２の一定速度のときの電子シャッター開放時間が図７に示すｔ２であり、たとえば１/３００秒である。このように電子シャッター速度を高速にすることにより、静止画のブレを小さくすることができる。

また、輝度信号の大きさに応じた照明光の光量に設定するとは、上記第１の制御モードと同様に、輝度信号が大きいほど照明光の光量が小さくなるように絞り量を大きくすることをいう。

次に、スコープ部１０の撮像素子３９から出力された画像信号に基づいて生成された輝度信号が、第１の閾値Ｙ１よりも大きく、かつ第２の閾値Ｙ２以下である場合、すなわち撮像素子３９によって撮像された像の明るさが、第１の制御モードの際の明るさと第２の制御モードの際の明るさとの間の場合には、電子シャッター速度制御部５８と光量制御部５７は、図８に示す第２の制御モードで電子シャッター速度および絞り量（照明光の光量）制御を行う。

具体的には、第２の制御モードにおいては、電子シャッター速度制御部５８は、撮像素子３９の電子シャッター速度を輝度信号の大きさに応じた速度（たとえば１/６０秒〜１/３００秒）に設定し、光量制御部５７は、照明光の光量が一定光量Ｌとなるように絞り量を設定する。なお、この一定光量Ｌは予め設定された値である。また、輝度信号の大きさに応じた電子シャッター速度に設定するとは、輝度信号が大きいほど電子シャッター速度が高速になるように設定することをいう。

第２の制御モードにおいては、上記のように照明光の光量の制御よりも電子シャッター速度の制御を優先させ、電子シャッター速度をできるだけ高速にするようにしたので、静止画のブレをできるだけ小さくすることができる。

また、照明光の光量を所定の一定光量に制御し、電子シャッター速度を優先して明るさ調整するようにしたので、複雑な機構の絞りなどを用いることなく、応答速度の高速な露光量制御を簡易に行うことができる。また、絞りによって光量がバタバタと変化するよりも挿入部１１の先端の発熱予測を精密に行うことができる。

上記実施形態の内視鏡システムによれば、被観察部の明るさに応じて第１〜第３の制御モードで照明光の光量および電子シャッター速度の制御を行うようにしたので、従来よりもさらに被観察部の明るさに応じた適切な照明光の光量制御および電子シャッター速度制御を行うことができ、より適切にモニタに表示される可視画像の明るさを一定に維持することができるとともに、かつ静止画のブレを小さくすることができる。

なお、上記実施形態においては、照明光の光量を調整するために絞り６３の絞り量を制御するようにしたが、たとえば、可視光源としてハロゲンランプではなく、半導体レーザダイオードなどを用いる場合には、半導体レーザダイオードの供給する駆動電流を制御するようにすればよい。

また、上記実施形態においては、第２の制御モードにおける照明光の光量を予め設定された一定光量Ｌに制御するようにしたが、この一定光量Ｌを変更するようにしてもよい。具体的には、光量制御部５７が、直近までの所定時間（たとえば１分間）の照明光の光量履歴を取得するようにし、その取得した光量履歴に基づいて一定光量を変更するようにしてもよい。上記光量履歴としては、たとえば、直近までの絞り６３の絞り量の累積値や、半導体レーザダイオードの駆動電流の累積値を用いることができ、絞り量の累積値が所定の閾値以下である場合または半導体レーザダイオードの駆動電流の累積値が所定の閾値以上である場合には、一定光量Ｌを下げるように制御するようにすればよい。このように一定光量Ｌを下げることによって、スコープ部１０の挿入部１１の先端近傍の発熱を抑制することができる。

また、電子シャッター速度制御部５８が、上述した照明光の光量履歴を取得するようにし、その取得した光量履歴に基づいて第３の制御モードにおける第２の一定速度を変更するようにしてもよい。具体的には、絞り量の累積値が所定の閾値以下である場合または半導体レーザダイオードの駆動電流の累積値が所定の閾値以上である場合には、すなわち直近までの所定時間内において撮像素子３９によって撮像された像の明るさが相対的に暗い場合には、第２の一定速度を低速に変更するようにしてもよい。すなわち、図７に示す電子シャッター開放時間ｔ２を長くするようにしてもよい。これにより、より適切な明るさの可視画像を取得することができる。

また、スコープ部１０は用途などによって種々のものがあるので、これらの複数種類のスコープ部１０をプロセッサ装置１８および光源装置１９に着脱可能に構成するようにしてもよい。

そして、このように構成する場合、スコープ部１０の種類によって撮像素子３９が正常に動作可能な電子シャッター速度が異なったり、スコープ部１０の種類によって最大入力光量が異なったりする。なお、最大入力光量とは、スコープ部１０の光学系などの発熱量などに基づいて予め設定されるスコープ部１０に入力可能な光量の最大値のことである。

したがって、図９に示すように、プロセッサ装置１８の制御部５６にスコープ部１０の種類を示す情報を取得するスコープ情報取得部５９を設け、電子シャッター速度制御部５８が、そのスコープ情報取得部５９により取得されたスコープ部１０の種類を示す情報に基づいて、第３の制御モードにおける第２の一定速度を設定するようにしてもよい。具体的には、たとえば、電子シャッター速度制御部５８に、図１０に示すようなスコープ部１０のスコープ情報（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３・・・）と第２の一定速度（ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３・・・）とを対応付けたテーブルを設定しておき、電子シャッター速度制御部５８が、スコープ情報取得部５９により取得されたスコープ情報と上記テーブルとに基づいて、第２の一定速度を設定するようにしてもよい。なお、上記テーブルに設定される第２の一定速度としては、たとえば、各スコープ部１０に設けられた撮像素子３９の電子シャッター速度のうちの最も高速な電子シャッター速度を設定するようにすればよい。また、各スコープ部１０の最大入射光量に対応させて第２の一定速度を設定する場合には、最大入力光量が大きいものほど第２の一定速度を高速にするようにすればよい。

なお、スコープ部１０の種類を示す情報とは、スコープ部１０自体の種類を示す情報であってもよいし、スコープ部１０に設けられた撮像素子の種類を示す情報でもよいし、スコープ部１０の最大入力光量を示す情報であってもよい。

なお、スコープ部１０の種類を示す情報については、たとえば、使用者が入力部５５を用いて設定入力可能にし、スコープ情報取得部５９が、入力部５５において受け付けられたスコープ部の種類を示す情報を取得するようにすればよい。

もしくは、図１１に示すように、スコープ部１０に対して、スコープ部１０の種類を示す情報を記憶する記憶部１０ａを設け、スコープ情報取得部５９が、その記憶部１０ａからスコープ部の種類を示す情報を読み出して取得するようにしてもよい。

また、第３の制御モードにおける第２の一定速度は相対的に高速に設定されるので、動画撮影した際に可視画像の変化が滑らかではなく、繋がりの良くないカクカクした動画となる場合があり、使用者によってはこの状態を好ましく思わない場合がある。

そこで、第３の制御モードにおける第２の一定速度は、使用者が入力部５５を用いて任意の速度を設定入力可能にするようにしてもよい。もしくは、たとえば、電子シャッター速度制御部５８に、図１２に示すような使用者の識別情報（ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３・・・）と第２の一定速度（ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６・・・）とを対応付けたテーブルを設定しておき、電子シャッター速度制御部５８が、入力部５５において設定入力された使用者の識別情報と上記テーブルとに基づいて第２の一定速度を設定することによって、使用者の好みに応じた速度に設定するようにしてもよい。

１０ スコープ部
１０ａ 記憶部
１１ 挿入部
１２ 操作部
１８ プロセッサ装置
１９ 光源装置
２０ モニタ
３９ 撮像素子
５７ 光量制御部
５８ 電子シャッター速度制御部
５９ スコープ情報取得部
６０ 可視光源

Claims (11)

1. 光源から発せられた照明光を被観察部に照射する照明光照射部と、該照明光の照射によって前記被観察部から発せられた光を撮像素子により撮像して前記被観察部の画像を取得する画像取得部とを備えた画像取得装置において、
   前記光源から発せられる前記照明光の光量を制御する光量制御部と、
   前記撮像素子の電子シャッター速度を制御する電子シャッター速度制御部とを備え、
   前記撮像素子により撮像された画像の明るさを表す信号が第１の閾値以下である場合には、前記電子シャッター速度制御部が前記電子シャッター速度を第１の一定速度に制御するものであるとともに、前記光量制御部が前記光源から発せられる照明光の光量を前記画像の明るさを表す信号に応じた大きさに制御するものであり、
   前記画像の明るさを表す信号が前記第１の閾値より大きく、かつ前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合には、前記電子シャッター速度制御部が前記電子シャッター速度を前記画像の明るさを表す信号に応じた大きさに制御するものであるとともに、前記光量制御部が前記光源から発せられる照明光の光量を所定の一定光量に制御するものであり、
   前記画像の明るさを表す信号が前記第２の閾値より大きい場合には、前記電子シャッター速度制御部が前記電子シャッター速度を前記第１の一定速度よりも高速の第２の一定速度に制御するものであるとともに、前記光量制御部が前記光源から発せられる照明光の光量を前記画像の明るさを表す信号に応じた大きさに制御するものであることを特徴とする画像取得装置。
2. 前記光量制御部が、直近までの前記光源から発せられた照明光の光量履歴を取得するものであるとともに、該取得した光量履歴に基づいて前記所定の一定光量を変更するものであることを特徴とする請求項１記載の画像取得装置。
3. 体内に挿入されて、前記光源から発せられた照明光を導光して前記被観察部に照射するとともに、前記被観察部から発せられた光を受光するスコープ部が着脱可能に設置されるものであり、
   前記スコープ部の種類を示す情報を取得するスコープ情報取得部を備え、
   前記電子シャッター速度制御部が、前記スコープ情報取得部により取得されたスコープ部の種類を示す情報に基づいて、前記第２の一定速度を設定するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像取得装置。
4. 前記スコープ部の種類を示す情報が、前記撮像素子の種類を示す情報を含むものであることを特徴とする請求項３記載の画像取得装置。
5. 前記スコープ部の種類を示す情報が、前記スコープ部に入力可能な前記照明光の最大光量の情報を含むものであることを特徴とする請求項３記載の画像取得装置。
6. 前記スコープ部の種類を示す情報の入力を受け付けるスコープ情報受付部を備え、
   前記スコープ情報取得部が、前記スコープ情報受付部において受け付けられたスコープ部の種類を示す情報を取得するものであることを特徴とする請求項３から５いずれか１項記載の画像取得装置。
7. 前記スコープ部が、該スコープ部の種類を示す情報を記憶する記憶部を備え、
   前記スコープ情報取得部が、前記記憶部から前記スコープ部の種類を示す情報を読み出して取得するものであることを特徴とする請求項３から５いずれか１項記載の画像取得装置。
8. 前記第２の一定速度の入力を受け付けるシャッター速度受付部を備え、
   前記電子シャッター速度制御部が、前記シャッター速度受付部において受け付けられた第２の一定速度を用いるものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像取得装置。
9. 使用者の識別情報を受け付ける使用者情報受付部を備え、
   前記電子シャッター速度制御部が、前記使用者情報受付部において受け付けられた使用者の識別情報に基づいて、前記第２の一定速度を設定するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像取得装置。
10. 前記電子シャッター速度制御部が、直近までの前記光源から発せられた照明光の光量履歴を取得するものであるとともに、該取得した光量履歴に基づいて前記第２の一定速度を変更するものであることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の画像取得装置。
11. 照明光照射部と、画像取得部と、光量制御部と、電子シャッター速度制御部とを備えた画像取得装置の作動方法であって、
    前記照明光照射部が、光源から発せられた照明光を被観察部に出射し、
    前記画像取得部が、前記照明光の出射によって前記被観察部から発せられた光を撮像素子により撮像して前記被観察部の画像を取得し、
    前記撮像素子により撮像された画像の明るさを表す信号が第１の閾値以下である場合には、前記電子シャッター速度制御部が前記電子シャッター速度を第１の一定速度に制御するとともに、前記光量制御部が前記光源から発せられる照明光の光量を前記画像の明るさを表す信号に応じた大きさに制御し、
    前記画像の明るさを表す信号が前記第１の閾値より大きく、かつ前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下である場合には、前記電子シャッター速度制御部が前記電子シャッター速度を前記画像の明るさを表す信号に応じた大きさに制御するとともに、前記光量制御部が前記光源から発せられる照明光の光量を所定の一定光量に制御し、
    前記画像の明るさを表す信号が前記第２の閾値より大きい場合には、前記電子シャッター速度制御部が前記電子シャッター速度を前記第１の一定速度よりも高速の第２の一定速度に制御するとともに、前記光量制御部が前記光源から発せられる照明光の光量を前記画像の明るさを表す信号に応じた大きさに制御することを特徴とする画像取得装置の作動方法。

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