JP5963982B2 - 画像処理システム及び画像処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像処理システム及び画像処理装置に関し、特に、被写体を走査して画像を取得する画像処理システム及び画像処理装置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走査型内視鏡システム等が知られている。
具体的には、前述の走査型内視鏡システムは、例えば、光源から発せられた照明光を導光する照明用ファイバの先端部を揺動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２次元走査し、当該被写体からの戻り光を照明用ファイバの周囲に配置された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、このような走査型内視鏡システムに類似する構成を有するものとしては、例えば、日本国特許第５３６３６８８号公報に開示された走査内視鏡装置が知られている。
ところで、走査型内視鏡においては、照明用ファイバ及び受光用ファイバ等の光学部材を通過する際の光量損失が相対的に小さい機種と、当該光量損失が相対的に大きい機種と、が存在する。そのため、走査型内視鏡においては、例えば、同一の被写体を同一の観察距離で走査した場合であっても、機種毎に異なる明るさの画像が生成されてしまう、という問題点が生じている。
しかし、日本国特許第５３６３６８８号公報には、走査内視鏡の機種毎に光量損失が異なることを考慮しつつ観察画像の明るさ調整を行うための構成について特に開示等されておらず、すなわち、前述の問題点に応じた課題が依然として存在している。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、光量損失の大きさが相互に異なる複数の内視鏡を差し替えて使用する場合であっても、各内視鏡毎に好適な明るさ調整を行うことが可能な画像処理システム及び画像処理装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様の画像処理システムは、被写体に照射するための照明光を出射するように構成された光源部と、前記照明光が照射された前記被写体からの戻り光を導光するための受光用光学部材と、前記受光用光学部材を経て入射される前記戻り光を受光して電気信号を生成し、当該生成した電気信号を増幅し、当該増幅した電気信号をデジタル信号に変換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前記デジタル信号に基づいて画像を生成し、当該生成した画像に対してゲイン調整を施すように構成された画像処理部と、前記光源部の出力値の可変範囲と、前記画像処理部のゲイン調整におけるゲイン値の可変範囲と、に基づき、前記受光用光学部材を経た前記戻り光が前記光検出部に入射されてから、前記デジタル信号が前記光検出部から出力されるまでのプロセスにおける所定のパラメータを調整するように構成されたパラメータ調整部と、を有する。
本発明の一態様の画像処理装置は、受光用光学部材を経て入射される戻り光を受光して電気信号を生成し、当該生成した電気信号を増幅し、当該増幅した電気信号をデジタル信号に変換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前記デジタル信号に基づいて画像を生成し、当該生成した画像に対してゲイン調整を施すように構成された画像処理部と、前記光源部の出力値の可変範囲と、前記画像処理部のゲイン調整におけるゲイン値の可変範囲と、に基づき、前記受光用光学部材を経た前記戻り光が前記光検出部に入射されてから、前記デジタル信号が前記光検出部から出力されるまでのプロセスにおける所定のパラメータを調整するように構成されたパラメータ調整部と、を有する。
第１の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 第１の実施例に係る光検出部の構成の一例を示す図。 第１の実施例に係る光検出部の構成の、図２とは異なる例を示す図。 第１の実施例に係る光検出部の構成の、図２及び図３とは異なる例を示す図。 第２の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 第２の実施例に係る光検出部の構成の一例を示す図。
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。
（第１の実施例）
図１から図４は、本発明の第１の実施例に係るものである。図１は、第１の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図である。
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の内視鏡２と、内視鏡２を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、を有して構成されている。
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。
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。
一方、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から供給された光を集光光学系１４へ導くための照明用ファイバ１２と、被写体からの戻り光（以降、反射光とも称する）を受光して本体装置３へ導くための１本以上の受光用ファイバ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、コネクタ部６１の内部に配置されている。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配置されている。
挿入部１１の内部における照明用ファイバ１２の中途部には、光量検知部１２Ａが設けられている。
光量検知部１２Ａは、例えば、光分岐器及びフォトダイオード等を具備して構成されている。また、光量検知部１２Ａは、照明用ファイバ１２を通過する光の光量を検知し、当該検知した光量に応じた光量検知信号を生成して本体装置３へ出力するように構成されている。
なお、光量検知部１２Ａは、挿入部１１の内部に設けられているものに限らず、例えば、コネクタ部６１とコネクタ受け部６２との接続による光量の変動が発生し難い場合においては、本体装置３の内部におけるコネクタ受け部６２の近傍に設けられていてもよい。
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、コネクタ部６１の内部に配置されている。
すなわち、以上に述べたような構成によれば、内視鏡２と本体装置３とが接続された際に、本体装置３から出射された光が、コネクタ部６１に設けられた照明用ファイバ１２の光入射面に入射される。また、以上に述べたような構成によれば、内視鏡２と本体装置３とが接続された際に、受光用ファイバ１３の光入射面から入射した光が、コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２を経て本体装置３へ出射される。
集光光学系１４は、照明用ファイバ１２の光出射面を経た光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た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の走査制御部２２から供給される駆動信号に基づいて駆動することにより、照明用ファイバ１２の出射端部を揺動させることができるように構成されたアクチュエータ部１５が設けられている。
アクチュエータ部１５は、例えば、本体装置３の走査制御部２２から供給される駆動信号に基づいて駆動することにより、照明用ファイバ１２の出射端部を第１の方向に沿って揺動させることが可能な１つ以上の圧電素子を備えた第１のアクチュエータと、本体装置３の走査制御部２２から供給される駆動信号に基づいて駆動することにより、当該出射端部を当該第１の方向に直交する第２の方向に揺動させることが可能な１つ以上の圧電素子を備えた第２のアクチュエータと、を具備して構成されている。
挿入部１１の内部には、内視鏡２に設けられた照明用ファイバ１２における透過率Ｔ１と、内視鏡２の機種毎に設定された受光効率Ｌｅと、内視鏡２に設けられた受光用ファイバ１３における透過率Ｔ２と、を含む光学特性情報が格納されたメモリ１６が設けられている。そして、メモリ１６に格納された光学特性情報は、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とが接続された際に、本体装置３のパラメータ調整部２７により読み出される。
透過率Ｔ１は、例えば、照明用ファイバ１２の長さに応じた、０以上１以下の無次元の値として設定されている。また、透過率Ｔ１は、本体装置３から供給される光の波長帯域毎に対応する値、すなわち、後述のＲ光、Ｇ光及びＢ光毎に対応する値としてそれぞれ設定されている。
受光効率Ｌｅは、例えば、内視鏡２の機種毎に異なる標準観察距離に配置された所定の被写体に所定の波長帯域の光を照射した場合における、受光用ファイバ１３による当該所定の波長帯域の光の反射光の受光光量と、集光光学系１４からの当該所定の波長帯域の光の出射光量と、の比の値として算出される。また、受光効率Ｌｅは、本体装置３から供給される光の波長帯域毎に対応する値、すなわち、後述のＲ光、Ｇ光及びＢ光毎に対応する値としてそれぞれ設定されている。
なお、前述の標準観察距離は、例えば、被写体を走査して得られる画像のコントラスト値が所定値以上となるような距離として定義される。また、内視鏡２の機種は、例えば、呼吸器及び消化器等のような、生体における適用部位に応じて異なるものとして定義される。
透過率Ｔ２は、例えば、受光用ファイバ１３の長さ及び本数に応じた、０以上１以下の無次元の値として設定されている。また、透過率Ｔ２は、本体装置３から供給される光の波長帯域毎に対応する値、すなわち、後述のＲ光、Ｇ光及びＢ光毎に対応する値としてそれぞれ設定されている。
本体装置３は、光源部２１と、走査制御部２２と、光検出部２３と、画像処理部２４と、調光部２５と、メモリ２６と、パラメータ調整部２７と、光源制御部２８と、を有して構成されている。
光源部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、光源制御部２８の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるように構成されている。また、光源３１ａは、オン状態の際に、光源制御部２８の制御に応じた出力値で赤色の波長帯域の光（以降、Ｒ光とも称する）を発生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、光源制御部２８の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるように構成されている。また、光源３１ｂは、オン状態の際に、光源制御部２８の制御に応じた出力値で緑色の波長帯域の光（以降、Ｇ光とも称する）を発生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、光源制御部２８の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるように構成されている。また、光源３１ｃは、オン状態の際に、光源制御部２８の制御に応じた出力値で青色の波長帯域の光（以降、Ｂ光とも称する）を発生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、を合波した白色光を、コネクタ受け部６２に設けられた照明用ファイバ１２の光入射面へ出射することができるように構成されている。
走査制御部２２は、例えば、信号発生器等を具備して構成されている。また、走査制御部２２は、照明用ファイバ１２の出射端部を渦巻状及びリサージュ状等の所定の走査パターンで揺動させるための駆動信号を生成し、当該生成した駆動信号をアクチュエータ部１５及び画像処理部２４へ出力するように構成されている。
光検出部２３は、コネクタ受け部６２を経て入射される光を検出して電気信号を生成し、当該生成した電気信号を増幅し、当該増幅した電気信号に応じた輝度値を示すデジタル信号を生成して画像処理部２４へ出力するように構成されている。具体的には、光検出部２３は、例えば、図２に示すように、ダイクロイックミラー４１ａ及び４１ｂを備えた分光光学系４１と、光検出器４２ａ〜４２ｃと、信号増幅器４３ａ〜４３ｃと、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｃと、を有して構成されている。図２は、第１の実施例に係る光検出部の構成の一例を示す図である。
ダイクロイックミラー４１ａは、コネクタ受け部６２を経て入射される光に含まれるＲ光及びＧ光をダイクロイックミラー４１ｂ側へ透過させるとともに、当該光に含まれるＢ光を光検出器４２ｃ側へ反射するような光学特性を具備して構成されている。
ダイクロイックミラー４１ｂは、ダイクロイックミラー４１ａを経て入射されるＲ光を光検出器４２ａ側へ透過させるとともに、ダイクロイックミラー４１ａを経て入射されるＧ光を光検出器４２ｂ側へ反射するような光学特性を具備して構成されている。
光検出器４２ａは、例えば、アバランシェフォトダイオードまたは光電子増倍管等を具備して構成されている。また、光検出器４２ａは、ダイクロイックミラー４１ｂを経て入射されるＲ光を所定の感度で受光し、当該受光したＲ光の光量に応じた電気信号を生成して出力するように構成されている。
光検出器４２ｂは、例えば、アバランシェフォトダイオードまたは光電子増倍管等を具備して構成されている。また、光検出器４２ｂは、ダイクロイックミラー４１ｂにおいて反射したＧ光を所定の感度で受光し、当該受光したＧ光の光量に応じた電気信号を生成して出力するように構成されている。
光検出器４２ｃは、例えば、アバランシェフォトダイオードまたは光電子増倍管等を具備して構成されている。また、光検出器４２ｃは、ダイクロイックミラー４１ａにおいて反射したＢ光を所定の感度で受光し、当該受光したＢ光の光量に応じた電気信号を生成して出力するように構成されている。
信号増幅器４３ａは、光検出器４２ａから出力される電気信号を、パラメータ調整部２７により調整された増幅率で増幅して出力するように構成されている。
信号増幅器４３ｂは、光検出器４２ｂから出力される電気信号を、パラメータ調整部２７により調整された増幅率で増幅して出力するように構成されている。
信号増幅器４３ｃは、光検出器４２ｃから出力される電気信号を、パラメータ調整部２７により調整された増幅率で増幅して出力するように構成されている。
Ａ／Ｄ変換器４４ａは、所定の入力電圧範囲を具備するように構成されている。また、Ａ／Ｄ変換器４４ａは、信号増幅器４３ａから出力される電気信号を、所定のビット数を具備するように階調化された階調信号（以降、単にデジタル信号とも称する）に変換して出力するように構成されている。
Ａ／Ｄ変換器４４ｂは、所定の入力電圧範囲を具備するように構成されている。また、Ａ／Ｄ変換器４４ｂは、信号増幅器４３ｂから出力される電気信号をデジタル信号に変換して出力するように構成されている。
Ａ／Ｄ変換器４４ｃは、所定の入力電圧範囲を具備するように構成されている。また、Ａ／Ｄ変換器４４ｃは、信号増幅器４３ｃから出力される電気信号をデジタル信号に変換して出力するように構成されている。
画像処理部２４は、例えば、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路２４ａ等の画像処理回路を具備して構成されている。また、画像処理部２４は、走査制御部２２から出力される駆動信号に基づいて被写体の走査パターンを検出し、光検出部２３から出力されるデジタル信号により示される輝度値を当該検出した走査パターンに対応する位置の画素にマッピングし、マッピングの対象外となった各画素の画素情報を補間するための補間処理を行うことにより当該被写体の画像を生成するように構成されている。また、画像処理部２４は、前述のように生成した被写体の画像を調光部２５へ出力するように構成されている。また、画像処理部２４は、前述のように生成した被写体の画像に対してＡＧＣ回路２４ａによるゲイン調整等の処理を施すことにより表示用画像を生成し、当該生成した表示用画像を表示装置４へ出力するように構成されている。
調光部２５は、例えば、調光回路を具備して構成されている。また、調光部２５は、例えば、画像処理部２４から出力される画像の輝度値の平均値を算出し、当該算出した輝度値の平均値と所定の明るさ目標値との差を０に近づけるための調光信号を生成し、当該生成した調光信号を光源制御部２８へ出力するように構成されている。
メモリ２６には、光源３１ａ〜３１ｃにおける出力上限値Ｐｍａｘ及び出力下限値Ｐｍｉｎと、ＡＧＣ回路２４ａにおける最大ゲイン値Ｍｍａｘ及び最小ゲイン値Ｍｍｉｎと、合波器３２における透過率Ｃと、コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２における透過率Ｕと、光検出器４２ａ〜４２ｃにおける感度Ｑと、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｃの入力電圧範囲（フルスケール）に対する１ボルト毎の階調値の増加数を示す増加階調数Ａと、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｃにより生成されるデジタル信号により表される階調数の中央値Ｓｏと、が格納されている。
出力上限値Ｐｍａｘは、例えば、ミリワット単位で表される固定値であり、レーザ製品の安全基準を定める国際規格である、ＩＥＣ６０８２５において規定されるＡＥＬ（Ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｍｉｔ）の規格値に基づいて設定されている。また、出力上限値Ｐｍａｘは、光源３１ａ〜３１ｃ毎に対応する値としてそれぞれ設定されている。
出力下限値Ｐｍｉｎは、例えば、ミリワット単位で表される固定値であり、光源３１ａ〜３１ｃからのレーザの出射を維持可能な値として設定されている。また、出力下限値Ｐｍｉｎは、光源３１ａ〜３１ｃ毎に対応する値としてそれぞれ設定されている。
最大ゲイン値Ｍｍａｘ及び最小ゲイン値Ｍｍｉｎは、ＡＧＣ回路２４ａによるゲイン調整において用いられる無次元の固定値として設定されている。
透過率Ｃ及び透過率Ｕは、例えば、それぞれ０以上１以下の値を具備する無次元の固定値として設定されている。また、透過率Ｃ及び透過率Ｕは、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光毎に対応する値としてそれぞれ設定されている。
感度Ｑは、例えば、１ミリワット毎のボルト数（Ｖ／ｍＷ）で表される値であり、光検出器４２ａ〜４２ｃ毎に対応する固定値としてそれぞれ設定されている。
増加階調数Ａは、例えば、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｃ毎に対応する固定値としてそれぞれ設定されている。具体的には、例えば、Ａ／Ｄ変換器４４ｂが０〜１０ボルトの入力電圧範囲を具備し、かつ、０〜４０９５の４０９６階調（１２ビット）で表されるデジタル信号がＡ／Ｄ変換器４４ｂから出力される場合においては、Ａ／Ｄ変換器４４ｂにおける増加階調数Ａが４０９．６として設定される。
中央値Ｓｏは、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｃにおける共通の固定値として設定されている。具体的には、例えば、０〜４０９５の４０９６階調（１２ビット）で表されるデジタル信号がＡ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｃから出力される場合においては、中央値Ｓｏの値が２０４７として設定される。
パラメータ調整部２７は、例えば、ＣＰＵ等を具備して構成されている。
パラメータ調整部２７は、コネクタ部６１とコネクタ受け部６２とが接続された際に、メモリ１６に格納されている光学特性情報を読み込むように構成されている。また、パラメータ調整部２７は、メモリ１６から読み込んだ光学特性情報に含まれる各値と、メモリ２６に格納されている各値と、に基づき、信号増幅器４３ａ〜４３ｃ毎に対応する増幅率Ｇをそれぞれ調整するように構成されている。なお、信号増幅器４３ａ〜４３ｃ毎に対応する増幅率Ｇの調整方法の詳細については、後程説明する。
光源制御部２８は、例えば、ＣＰＵまたは制御回路等を具備して構成されている。
光源制御部２８は、光源３１ａ〜３１ｃを個別にオン状態またはオフ状態に切り替え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。
光源制御部２８は、メモリ２６に格納されている出力下限値Ｐｍｉｎに基づき、光源３１ａ〜３１ｃ毎に対応する最小駆動電流値Ｉｍｉｎをそれぞれ設定するように構成されている。また、光源制御部２８は、メモリ２６に格納されている出力上限値Ｐｍａｘに基づき、光源３１ａ〜３１ｃ毎に対応する最大駆動電流値Ｉｍａｘをそれぞれ設定するように構成されている。また、光源制御部２８は、光量検知部１２Ａから出力される光量検知信号と、調光部２５から出力される調光信号と、に基づき、光源３１ａ〜３１ｃに供給する駆動電流の電流値を、前述のように設定した最小駆動電流値Ｉｍｉｎから最大駆動電流値Ｉｍａｘまでの範囲内でそれぞれ変動することにより、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の光量をそれぞれ変化させることができるように構成されている。
続いて、本実施例の作用について説明する。
なお、以降においては、簡単のため、合波器３２からコネクタ受け部６２へ出射される光の光路、コネクタ受け部６２から光検出部２３へ出射される光の光路、集光光学系１４、及び、分光光学系４１の各部における光量損失がそれぞれ０または極小であるとして説明を進める。
また、本実施例においては、信号増幅器４３ａの増幅率Ｇｒと、信号増幅器４３ｂの増幅率Ｇｇと、信号増幅器４３ｃの増幅率Ｇｂと、を調整するための調整方法として、共通の調整方法を利用することができる。そのため、以降においては、信号増幅器４３ｂの増幅率Ｇｇを調整する場合を代表例として挙げつつ説明を行う。
また、以降においては、照明用ファイバ１２におけるＧ光の透過率Ｔ１ｇと、Ｇ光の受光効率Ｌｅｇと、受光用ファイバ１３におけるＧ光の透過率Ｔ２ｇと、を含む光学特性情報がメモリ１６に格納されているものとして説明を行う。
また、以降においては、光源３１ｂの出力上限値Ｐｇｍａｘ及び出力下限値Ｐｇｍｉｎと、合波器３２におけるＧ光の透過率Ｃｇと、コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２におけるＧ光の透過率Ｕｇと、光検出器４２ｂにおけるＧ光の感度Ｑｇと、Ａ／Ｄ変換器４４ｂの入力電圧範囲に対する１ボルト毎の階調値の増加数を示す増加階調数Ａｇと、がメモリ２６に格納されているものとして説明を行う。
本実施例においては、Ｇ光の受光に応じて光検出部２３から出力されるデジタル信号により示される輝度値に対し、ＡＧＣ回路２４ａによるゲイン調整を施すことにより、ゲイン調整後の輝度値Ｓｇをリアルタイムに取得するようにしている。そのため、例えば、光源３１ｂの現在の出力値をＰｇとし、かつ、ＡＧＣ回路２４ａの現在のゲイン値をＭとした場合、ゲイン調整後の輝度値Ｓｇを下記数式（１）のように表すことができる。なお、本実施例においては、ゲイン調整後の輝度値Ｓｇの小数点以下の値に対して四捨五入等の端数処理が施されることにより、表示装置４に表示される表示用画像の輝度値が得られるものとする。

Ｓｇ＝Ｐｇ・Ｃｇ・Ｕｇ・Ｔ１ｇ・Ｌｅｇ・Ｔ２ｇ・Ｑｇ・Ｇｇ・Ａｇ・Ｍ …（１）

すなわち、上記数式（１）によれば、出力値Ｐｇ及びゲイン値Ｍの組み合わせを変化させることにより、輝度値Ｓｇを観察に適した大きさに調整するような明るさ調整を行うことができる。また、上記数式（１）によれば、例えば、出力値Ｐｇ及びゲイン値Ｍがそれぞれ一定の値であったとしても、透過率Ｔ１ｇ、受光効率Ｌｅｇ及び透過率Ｔ２ｇの各値の大きさに応じた異なる輝度値Ｓｇが取得される。
また、上記数式（１）によれば、例えば、出力値Ｐｇの可変範囲に相当する出力上限値Ｐｇｍａｘから出力下限値Ｐｇｍｉｎまでの範囲と、ゲイン値Ｍの可変範囲に相当する最大ゲイン値Ｍｍａｘから最小ゲイン値Ｍｍｉｎまでの範囲と、がそれぞれ狭い場合においては、出力値Ｐｇ及びゲイン値Ｍをどのように調整したとしても、好適な輝度値Ｓｇを取得することができないような状況が発生し得る。
そこで、本実施例によれば、パラメータ調整部２７が、本体装置３に接続されている内視鏡２のメモリ１６から読み込んだ各値と、メモリ２６に格納されている各値と、に基づき、下記数式（２）により示される条件を満たすように信号増幅器４３ｂの増幅率Ｇｇを調整するようにしている。

｛（Ｐｇｍａｘ・Ｍｍａｘ＋Ｐｇｍｉｎ・Ｍｍｉｎ）・Ｃｇ・Ｕｇ・Ｔ１ｇ・Ｌｅｇ・Ｔ２ｇ・Ｑｇ・Ｇｇ・Ａｇ｝／２＝Ｓｏ …（２）

すなわち、上記数式（２）の条件を満たすように信号増幅器４３ｂの増幅率Ｇｇを調整することにより、例えば、出力値Ｐｇの可変範囲内の中央値Ｐｃとなるように出力値Ｐｇが調整され、ゲイン値Ｍの可変範囲内の中央値Ｍｃとなるようにゲイン値Ｍが調整され、さらに、内視鏡２に応じた標準観察距離で被写体が観察されている場合に、中央値Ｓｏに相当する輝度値Ｓｇを取得することができる。
以上に述べたように、本実施例によれば、例えば、出力値Ｐｇの可変範囲及びゲイン値Ｍの可変範囲がそれぞれ狭い場合であっても、透過率Ｔ１ｇ、受光効率Ｌｅｇ及び透過率Ｔ２ｇの各値の大きさに関わらず、好適な輝度値Ｓｇが得られるように出力値Ｐｇ及びゲイン値Ｍを調整することができる。従って、本実施例によれば、光量損失の大きさが相互に異なる複数の内視鏡を差し替えて使用する場合であっても、各内視鏡毎に好適な明るさ調整を行うことができる。
なお、本実施例によれば、例えば、出力下限値Ｐｇｍｉｎが出力上限値Ｐｇｍａｘに比べて十分に小さい場合には、上記数式（２）における出力下限値Ｐｇｍｉｎと最小ゲイン値Ｍｍｉｎとの乗算値を０とすることができるため、下記数式（３）により示される条件を満たすように信号増幅器４３ｂの増幅率Ｇｇを調整してもよい。

｛（Ｐｇｍａｘ・Ｍｍａｘ・Ｃｇ・Ｕｇ・Ｔ１ｇ・Ｌｅｇ・Ｔ２ｇ・Ｑｇ・Ｇｇ・Ａｇ｝／２＝Ｓｏ …（３）

一方、本実施例によれば、光検出部２３の代わりに、例えば、図３に示すような、光検出部２３と略同様の機能を具備する光検出部２３Ａを設けて内視鏡システム１を構成してもよい。図３は、第１の実施例に係る光検出部の構成の、図２とは異なる例を示す図である。
光検出部２３Ａにおいては、増幅率Ｇ及び増加階調数Ａがそれぞれ固定値として設定されている一方で、感度Ｑがパラメータ調整部２７により調整される。
また、光検出部２３Ａを設けて内視鏡システム１を構成した場合においては、出力上限値Ｐｍａｘ及び出力下限値Ｐｍｉｎと、最大ゲイン値Ｍｍａｘ及び最小ゲイン値Ｍｍｉｎと、透過率Ｃと、透過率Ｕと、増幅率Ｇと、増加階調数Ａと、中央値Ｓｏと、がメモリ２６に格納される。
そして、光検出部２３Ａを設けて内視鏡システム１を構成した場合においては、パラメータ調整部２７が、本体装置３に接続されている内視鏡２のメモリ１６から読み込んだ各値と、メモリ２６に格納されている各値と、に基づき、上記数式（２）により示される条件を満たすように光検出器４２ｂの感度Ｑｇを調整し、さらに、感度Ｑｇの調整方法と同様の方法を用いて光検出器４２ａの感度Ｑｒ及び光検出器４２ｃの感度Ｑｂをそれぞれ調整すればよい。
なお、感度Ｑｒ、Ｑｇ及びＱｂは、例えば、光検出器毎に対応する量子効率、増倍率、及び、電流電圧変換の効率を乗じて得られる値として定義される。そのため、パラメータ調整部２７は、例えば、光検出器４２ａ〜４２ｃの増倍率をそれぞれ調整することにより、感度Ｑｒ、Ｑｇ及びＱｂをそれぞれ調整することができる。そして、このような調整方法によれば、例えば、光検出器４２ｂの増倍率を増加することにより感度Ｑｇを増加させることができるとともに、光検出器４２ｂの増倍率を減少することにより感度Ｑｇを減少させることができる。
また、本実施例によれば、光検出部２３の代わりに、例えば、図４に示すような、光検出部２３と略同様の機能を具備する光検出部２３Ｂを設けて内視鏡システム１を構成してもよい。図４は、第１の実施例に係る光検出部の構成の、図２及び図３とは異なる例を示す図である。
光検出部２３Ｂにおいては、感度Ｑ及び増幅率Ｇがそれぞれ固定値として設定されている一方で、増加階調数Ａがパラメータ調整部２７により調整される。
また、光検出部２３Ｂを設けて内視鏡システム１を構成した場合においては、出力上限値Ｐｍａｘ及び出力下限値Ｐｍｉｎと、最大ゲイン値Ｍｍａｘ及び最小ゲイン値Ｍｍｉｎと、透過率Ｃと、透過率Ｕと、感度Ｑと、増幅率Ｇと、中央値Ｓｏと、がメモリ２６に格納される。
そして、光検出部２３Ｂを設けて内視鏡システム１を構成した場合においては、パラメータ調整部２７が、本体装置３に接続されている内視鏡２のメモリ１６から読み込んだ各値と、メモリ２６に格納されている各値と、に基づき、上記数式（２）により示される条件を満たすようにＡ／Ｄ変換器４４ｂの増加階調数Ａｇを調整し、さらに、増加階調数Ａｇの調整方法と同様の方法を用いてＡ／Ｄ変換器４４ａの増加階調数Ａｒ及びＡ／Ｄ変換器４４ｃの増加階調数Ａｂをそれぞれ調整すればよい。
なお、パラメータ調整部２７は、例えば、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｃの入力電圧範囲をそれぞれ調整することにより、増加階調数Ａｒ、Ａｇ及びＡｂをそれぞれ調整することができる。そして、このような調整方法によれば、例えば、Ａ／Ｄ変換器４４ｂの入力電圧範囲を狭めることにより増加階調数Ａｇを増加させることができるとともに、Ａ／Ｄ変換器４４ｂの入力電圧範囲を広げることにより増加階調数Ａｇを減少させることができる。
また、本実施例によれば、メモリ１６が内視鏡２に設けられていない場合において、例えば、内視鏡２の標準観察距離に配置した所定の被写体に対して出力上限値Ｐｍａｘの光を照射し、当該所定の被写体からの反射光を受光し、当該受光した反射光に応じて生成されるゲイン調整前の画像の平均輝度値Ｓａと、当該輝度値Ｓａが得られた際の信号増幅器４３ａ〜４３ｃの増幅率Ｇｔと、を個別に関連付けてメモリ２６に格納し、ゲイン調整後の画像の平均輝度値がＳａである場合における信号増幅器４３ａ〜４３ｃの増幅率をＧｔに調整するような調整方法を適用してもよい。また、本実施例によれば、前述の平均輝度値Ｓａの取得に併せてホワイトバランス調整を行うようにしてもよい。
（第２の実施例）
図５及び図６は、本発明の第２の実施例に係るものである。図５は、第２の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図である。
なお、本実施例においては、第１の実施例と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を省略するとともに、第１の実施例と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。
内視鏡システム１Ａは、例えば、図５に示すように、内視鏡２と、内視鏡２を接続可能な本体装置３Ａと、本体装置３Ａに接続される表示装置４と、を有して構成されている。
本体装置３Ａは、光源部２１と、走査制御部２２と、光検出部２３Ｃと、画像処理部２４と、調光部２５と、メモリ２６と、パラメータ調整部２７と、光源制御部２８と、を有して構成されている。
光検出部２３Ｃは、コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２を経て入射される光を検出し、当該検出した光の光量に応じた輝度値を示すデジタル信号を生成し、当該生成したデジタル信号を画像処理部２４へ出力するように構成されている。具体的には、光検出部２３Ｃは、例えば、図６に示すように、光検出器４２ｄと、信号増幅器４３ｄｃと、Ａ／Ｄ変換器４４ｄと、を有して構成されている。図６は、第２の実施例に係る光検出部の構成の一例を示す図である。
光検出器４２ｄは、例えば、アバランシェフォトダイオードまたは光電子増倍管等を具備して構成されている。また、光検出器４２ｄは、コネクタ受け部６２を経て入射される光を受光し、当該受光した光の光量に応じた電気信号を生成して出力するように構成されている。
信号増幅器４３ｄは、光検出器４２ｄから出力される電気信号を、パラメータ調整部２７により調整された増幅率で増幅して出力するように構成されている。
Ａ／Ｄ変換器４４ｄは、信号増幅器４３ｄから出力される電気信号をデジタル信号に変換して出力するように構成されている。
本実施例の光源制御部２８は、例えば、パルス状のＲ光、Ｇ光及びＢ光をこの順番で所定時間τ毎に切り替えつつ出射させるための動作を行うように構成されている。また、本実施例の光源制御部２８は、Ｒ光の出射タイミングと、Ｇ光の出射タイミングと、Ｂ光の出射タイミングと、を個別に識別可能な波形等を具備する同期信号を生成してパラメータ調整部２７へ出力するように構成されている。
本実施例のパラメータ調整部２７は、メモリ１６から読み込んだ光学特性情報に含まれる各値と、メモリ２６に格納されている各値と、光源制御部２８から出力される同期信号と、に基づき、Ｒ光の出射タイミングにおける信号増幅器４３ｄの増幅率をＧｒ１に調整し、Ｇ光の出射タイミングにおける信号増幅器４３ｄの増幅率をＧｇ１に調整し、Ｂ光の出射タイミングにおける信号増幅器４３ｄの増幅率をＧｂ１に調整するように構成されている。
なお、増幅率Ｇｒ１、Ｇｇ１及びＧｂ１の調整方法については、第１の実施例において既述の増幅率Ｇｒ、Ｇｇ及びＧｂの調整方法と同様の方法を適用可能であるため、説明を省略する。
従って、本実施例によれば、光量損失の大きさが相互に異なる複数の内視鏡を差し替えて使用する場合であっても、各内視鏡毎に好適な明るさ調整を行うことができる。
なお、本発明は、上述した各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。
本出願は、２０１４年６月２日に日本国に出願された特願２０１４−１１４３５７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (10)

  1. 被写体に照射するための照明光を出射するように構成された光源部と、
    前記照明光が照射された前記被写体からの戻り光を導光するための受光用光学部材と、
    前記受光用光学部材を経て入射される前記戻り光を受光して電気信号を生成し、当該生成した電気信号を増幅し、当該増幅した電気信号をデジタル信号に変換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前記デジタル信号に基づいて画像を生成し、当該生成した画像に対してゲイン調整を施すように構成された画像処理部と、
    前記光源部の出力値の可変範囲と、前記画像処理部のゲイン調整におけるゲイン値の可変範囲と、に基づき、前記受光用光学部材を経た前記戻り光が前記光検出部に入射されてから、前記デジタル信号が前記光検出部から出力されるまでのプロセスにおける所定のパラメータを調整するように構成されたパラメータ調整部と、
    を有することを特徴とする画像処理システム。
  2. 前記被写体からの前記戻り光を前記受光用光学部材において受光する際の受光効率を含む光学特性情報が格納された記憶部をさらに備え、
    前記パラメータ調整部は、前記光学特性情報に基づき、前記所定のパラメータを調整する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理システム。
  3. 前記光源部は、前記照明光として、第１の光と、前記第１の光とは異なる波長帯域を具備する第２の光と、を個別に出射するように構成されており、
    前記第１の光及び前記第２の光を所定時間毎に切り替えつつ前記光源部から出射させるための制御を行うように構成された光源制御部をさらに有し、
    前記パラメータ調整部は、前記所定のパラメータを、前記第１の光の出射タイミングと、前記第２の光の出射タイミングと、において個別に調整するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理システム。
  4. 前記パラメータ調整部は、前記記憶部から読み込んだ前記光学特性情報と、前記光源部の出力値の可変範囲と、前記ゲイン値の可変範囲と、に基づき、前記出力値の可変範囲の中央値かつ前記ゲイン値の可変範囲の中央値において、前記画像処理部によるゲイン調整後の輝度値が所定の目標値となるように、前記所定のパラメータを調整する
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理システム。
  5. 前記所定の目標値は、前記デジタル信号により表される階調数の中央値に相当する輝度値である
    ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理システム。
  6. 前記所定のパラメータは、前記光検出部において、前記受光用光学部材を経て入射される前記戻り光を受光して電気信号を生成する際の受光感度であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理システム。
  7. 前記所定のパラメータは、前記光検出部において生成された電気信号を増幅する際の増幅率であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理システム。
  8. 前記所定のパラメータは、前記光検出部において増幅された電気信号をデジタル信号に変換して出力する際の入力電圧範囲であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理システム。
  9. 前記光源部から出射された前記照明光を導光して前記被写体に照射するための照明用光学部材が設けられた内視鏡をさらに有し、
    前記照明用光学部材の分光透過率が前記光学特性情報に含まれている
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理システム。
  10. 受光用光学部材を経て入射される戻り光を受光して電気信号を生成し、当該生成した電気信号を増幅し、当該増幅した電気信号をデジタル信号に変換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前記デジタル信号に基づいて画像を生成し、当該生成した画像に対してゲイン調整を施すように構成された画像処理部と、
    前記光源部の出力値の可変範囲と、前記画像処理部のゲイン調整におけるゲイン値の可変範囲と、に基づき、前記受光用光学部材を経た前記戻り光が前記光検出部に入射されてから、前記デジタル信号が前記光検出部から出力されるまでのプロセスにおける所定のパラメータを調整するように構成されたパラメータ調整部と、
    を有することを特徴とする画像処理装置。
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