JP6121058B2 - 内視鏡システム、内視鏡システムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、同じ被検体内の異なる領域の第１の画像および第２の画像を取得する内視鏡システム、内視鏡システムの作動方法に関する。

近年、より広い範囲を観察可能とするために、直視観察光学系と側視観察光学系とを有する広角内視鏡が提案されている。

こうした広角内視鏡としては、例えば、特許第４７８２９００号に記載されたような、直視観察窓を介した直視の被検体像と、側視観察窓を介した側視の被検体像とを、１つの撮像素子に結像するタイプ、あるいは日本国特表２０１３−５４２４６７号公報（ＷＯ２０１２／０５６４５３号公報）に記載されたような、光学系と撮像素子とを組み合わせたカメラを、直視用、側視用のそれぞれに設けたタイプ、などがある。

ところで、被検体を一定の輝度の光で照明する場合、一般に、近接部が高い照度、遠隔部が低い照度となって、近接部がより明るく観察され、遠隔部がより暗く観察されることになる。具体的に、広角内視鏡を用いて例えば管腔形状の被検体を観察する場合に、直視による観察部位が管腔の軸方向における遠隔部となって暗くなり、側視による観察部位が管腔内壁の近接部となって明るくなること等がある。

そこで例えば、ＷＯ２０１１／０５５６１３号公報には、直視視野画像の明るさと側視視野画像の明るさとを個別に検出して、検出結果に基づき、一方の視野画像が観察に適した明るさ目標値に達するように光源装置を制御する内視鏡システムが記載されている。

また、日本国特開２０１３−０６６６４８号公報には、前方視野に対応する前方画像および側方視野に対応する側方画像を取得して、処理対象画像信号が前方画像である場合には前方倍率色収差補正処理を行い、処理対象画像信号が側方画像である場合には側方倍率色収差補正処理を行う内視鏡用画像処理装置が記載されている。

さらに、日本国特開２００１−２９０１０３号公報には、ハーフミラーを透過する光により直視の前方視野像を、ハーフミラーで反射された光により液晶モニタの内視鏡像を、観察する観察システムにおいて、液晶モニタに表示する画像の明るさを変更することで、前方視野像の観察と内視鏡像の観察とを切り換える技術が記載されている。

ところで、全ての視野に対して同一の照明輝度制御を行う場合、あるいは視野方向毎に個別で照明輝度制御を行う場合であっても制御の限界に達した場合には、画像処理により観察し易い明るさ範囲に調整することが考えられる。特に、上述したような管腔形状をなす被検体の場合には、明るい観察部位と暗い観察部位とのダイナミックレンジが大きくなって、観察に適した適正輝度範囲に直視観察部位と側視観察部位との両方が収まらず、画像処理による調整が必要になることがある。

こうした画像処理の一例として、適正輝度範囲よりも暗い画素の輝度値を、適正輝度範囲の下限値まで引上げ、適正輝度範囲よりも明るい画素の輝度値を、適正輝度範囲の上限値まで引下げることが考えられる。しかし、このような画像処理を行うと、画素同士の間に元々存在していた輝度差がなくなるために、陰影が失われて、立体感（凹凸感）や距離感が損なわれた平板な画像となり、画像に基づく診断性が低下してしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、画像の陰影や立体感を損なうことなく、適正な明るさ範囲の画像を観察することを可能とする内視鏡システム、内視鏡システムの作動方法を提供することを目的としている。

本発明のある態様による内視鏡システムは、被検体の第１の領域を撮像して得られる第１の画像と、前記被検体の第２の領域を撮像して得られる第２の画像とを隣り合わせて配置した１フレームの画像を構成する画像構成部と、前記１フレームの画像の明るさ評価結果に基づいた明るさの照明光を前記第１及び第２の領域に出射する光源部と、前記１フレームの画像に含まれる前記第１の画像における最小輝度値および最大輝度値を検出するとともに、前記１フレームの画像に含まれる前記第２の画像における最小輝度値および最大輝度値を検出する輝度検出部と、前記第１の画像と前記第２の画像とのうち、前記最大輝度値と前記最小輝度値との差分である輝度レンジが、所定の輝度上限値と所定の輝度下限値との差分で定義される所定の輝度範囲より大きいか否かを判定し、前記第１の画像と前記第２の画像とのうち、前記輝度レンジが前記所定の輝度範囲よりも小さいと判定された画像の前記最小輝度値が前記所定の輝度下限値と一致するように、または前記画像の前記最大輝度値が前記所定の輝度上限値と一致するように輝度シフト処理を行う画像処理部と、を備えている。

本発明のある態様による内視鏡システムの作動方法は、被検体の第１の領域、および前記第１の領域とは異なる前記被検体の第２の領域へ光を照射する照明部を備える内視鏡システムの作動方法であって、挿入部に設けられた第１の被検体像取得部が、前記第１の領域を撮像するステップと、前記挿入部に設けられた第２の被検体像取得部が、前記第２の領域を撮像するステップと、画像構成部が、前記第１の被検体像取得部により撮像された第１の画像と、前記第２の被検体像取得部により撮像された第２の画像とを隣り合わせて配置して１フレームの画像を構成するステップと、光源部が、前記１フレームの１フレームの画像の明るさ評価結果に基づいた明るさの照明光を前記第１及び第２の領域に出射するステップと、輝度検出部が、前記１フレームの画像に含まれる前記第１の画像における最小輝度値および最大輝度値を検出するとともに、前記１フレームの画像に含まれる前記第２の画像における最小輝度値および最大輝度値を検出するステップと、画像処理部が、前記第１の画像と前記第２の画像とのうち、前記最大輝度値と前記最小輝度値との差分である輝度レンジが、所定の輝度上限値と所定の輝度下限値との差分で定義される所定の輝度範囲より大きいか否かを判定し、前記第１の画像と前記第２の画像とのうち、前記輝度レンジが前記所定の輝度範囲よりも小さいと判定された画像の前記最小輝度値が前記所定の輝度下限値と一致するように、または前記画像の前記最大輝度値が前記所定の輝度上限値と一致するように輝度シフト処理を行うステップと、を有している。

本発明の実施形態１における内視鏡システムの構成を示す図。 上記実施形態１におけるモニタの画面の表示例を示す図。 上記実施形態１において、管腔形状をなす被検体の右側の内壁に近接した状態で内視鏡が挿入されている様子を上方から示す図。 上記実施形態１において、図３に示すような状態で得られた画像の輝度分布の例を示す線図。 上記実施形態１において、調光をピークモードで行ったときに、図３に示すような状態で得られた画像の輝度分布の例を示す線図。 上記実施形態１において、調光を平均モードで行ったときに、図３に示すような状態で得られた画像の輝度分布の例を示す線図。 上記実施形態１において、階調変換による輝度分布の変化の様子を示す線図。 上記実施形態１において、画像を適正輝度範囲に収めるための階調変換曲線の例を示す線図。 上記実施形態１において、前方画像と右側方画像との間、および前方画像と左側方画像との間に黒表示の隙間がある場合の輝度分布の例を示す線図。 上記実施形態１における内視鏡システムの輝度調整の処理を示すフローチャート。 上記実施形態１の図１０のステップＳ４における最大輝度値Ａｍａｘおよび最小輝度値Ａｍｉｎ取得処理の詳細を示すフローチャート。 上記実施形態１の図１０のステップＳ１３における階調変換処理の詳細を示すフローチャート。 上記実施形態１において、図３に示すような状態で得られた画像の輝度分布を視野方向別の画像毎に個々に階調変換する例を示す線図。 上記実施形態１において、第１変形例の内視鏡の内部構成を部分的に示す図。 上記実施形態１における第１変形例の内視鏡から得られた画像のモニタへの表示例を示す図。 上記実施形態１において、側方画像取得ユニットが装着されている状態の第２変形例の内視鏡の構成を部分的に示す斜視図。 上記実施形態１において、側方画像取得ユニットが取り外されている状態の第２変形例の内視鏡の構成を部分的に示す斜視図。 上記実施形態１において、照明部を発光素子により構成した内視鏡システムの変形例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
図１から図１８は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は内視鏡システムの構成を示す図である。

この内視鏡システムは、内視鏡１と、ビデオプロセッサ２と、モニタ３と、を備えている。

内視鏡１は、被検体の内部に挿入される挿入部１ａを備えた電子内視鏡として構成されている。この内視鏡１は、挿入部１ａに設けられ、被検体内の第１の領域の第１の被検体像（光学像）に係る第１の撮像信号を取得する第１の被検体像取得部と、挿入部１ａに設けられ、第１の領域とは異なる被検体内の第２の領域の第２の被検体像（光学像）に係る第２の撮像信号を取得する第２の被検体像取得部と、第１の領域および第２の領域へ光を照射する照明部と、を備えている。

具体的に、第１の領域の一例は被検体内の前方を含む領域（前方視野の領域）であり、第１の被検体像取得部は、挿入部１ａの先端部に前方を向けて配置されていて、挿入部１ａの長手方向に沿った前方を含む被検体内の第１の領域の第１の被検体像（光学像）を光電変換して第１の撮像信号を生成する撮像部１１（第１の撮像部）を含む。

また、第１の領域とは異なる第２の領域の一例は同じ被検体内の側方を含む領域（側方視野の領域）であり、第２の被検体像取得部は、挿入部１ａの長手方向に交差する側方を含む被検体内の第２の領域の第２の被検体像（光学像）を光電変換して第２の撮像信号を生成する。さらに具体的に、第２の被検体像取得部は、挿入部１ａの周方向の複数の角度位置に複数配置されていて、複数の第２の被検体像に係る複数の第２の撮像信号を取得する。特にここでは、第２の被検体像取得部は、右側方の視野の領域を撮像する撮像部１２（第１の撮像部とは別体の第２の撮像部）および左側方の視野の領域を撮像する撮像部１３（第１の撮像部とは別体の第２の撮像部）を含んでいる。

右側方視野と左側方視野とは、前方視野を中心として、周方向の例えば２等分割位置となっている。

これらの撮像部１１〜１３は、撮像光学系と撮像素子とを含んで構成されており、撮像光学系により結像した被検体像を撮像素子により光電変換して撮像信号を生成し、生成した撮像信号を、信号線１４を介してビデオプロセッサ２へ出力するようになっている。

なお、ここでは第１の被検体像取得部と第２の被検体像取得部とがそれぞれ撮像光学系および撮像素子を含む例を説明したが、少なくとも一方を共通化しても構わない。すなわち、第１の被検体像取得部と第２の被検体像取得部とは、それぞれの視野方向の光学像を取得するが、このときに撮像光学系の少なくとも一部を共通化しても良いし、それぞれが取得する光学像を共通化した同一の撮像素子上の異なる領域に結像するようにしても構わない。

また、照明部としては、撮像部１１による撮像範囲へ光を照射する照明部１５、撮像部１２による撮像範囲へ光を照射する照明部１６、および撮像部１３による撮像範囲へ光を照射する照明部１７が設けられている。従って、照明部１５は前方を照明し、照明部１６は右側方を照明し、照明部１７は左側方を照明する。これらの照明部１５，１６，１７は、図１に示す例においては、照明ムラを低減するために、撮像部１１，１２，１３の周囲に複数設けられた構成となっている。

これらの照明部１５，１６，１７には、ビデオプロセッサ２からの照明光が、光学ファイババンドルとして構成されたライトガイド１８を介して供給される。このライトガイド１８は、例えば、基端側が収束され、先端側が各照明部１５，１６，１７へ分岐するように構成されている。

一方、ビデオプロセッサ２は、画像構成部２０と、光源部２１と、絞り２２と、明るさレンジ算出部２３と、画像処理部２４と、出力部２５と、を備えている。

光源部２１は、照明光を発光し、コリメータレンズ等を介して平行光として射出する。

絞り２２は、光源部２１から射出された照明光の通過範囲を制限することにより、ライトガイド１８の基端に到達する照明光の光量を制御する。上述したように、ライトガイド１８の先端側は分岐して各照明部１５，１６，１７へ接続されているために、図１に示す構成例においては、各照明部１５，１６，１７から被検体へ照射される照明光の光量の調整は、一斉に増加することにより行われるか、または一斉に減少することにより行われるか、の何れかである。

画像構成部２０は、同じ被検体内の異なる領域に対応する撮像信号に基づき第１の画像と第２の画像とを構成するものであって、信号線１４を介して電気的に接続された第１の撮像部から第１の撮像信号を受信して第１の画像（画像信号）を構成するとともに、第２の撮像部から第２の撮像信号を受信して第２の画像（画像信号）を構成する。そして、画像構成部２０は、第１の画像および第２の画像に基づき、撮像部１１〜１３の各視野方向に対応して、第１の画像が中心、複数の第２の画像が第１の画像の周方向の複数の角度位置にそれぞれ配置されるような画像を構成する。

具体的に、画像構成部２０は、例えばフレームバッファを含んで構成されていて、撮像部１１〜１３から例えば画素単位で順次に入力される撮像信号をフレームバッファ内の画素位置に対応するアドレスに格納することにより、第１の画像の各画素および第２の画像の各画素で構成される１フレーム分の画像を構成する。

明るさレンジ算出部２３は、第１の画像および第２の画像における、最小輝度値および最大輝度値を検出する輝度検出部である。具体的に、明るさレンジ算出部２３は、各撮像部１１，１２，１３から得られた撮像信号に基づき画像構成部２０により構成された画像（第１の画像および第２の画像）を構成する全ての画素の中から、（後述する除外領域を除いて）画素の最小輝度値および最大輝度値を検出することにより、明るさレンジを算出する。

画像処理部２４は、明るさレンジ算出部２３を介して電気的に接続された画像構成部２０から画像信号（画像）を受信する。そして、画像処理部２４は、所定の輝度範囲を設定するとともに、最小輝度値から最大輝度値までの輝度範囲が所定の輝度範囲に収まるように、第１の画像および第２の画像を階調変換する。この所定の輝度範囲の一例は、適正下限輝度値から適正上限輝度値までの適正輝度範囲である。

ここに、適正輝度範囲は、立体感（凹凸感）や距離感を再現でき、表示される画像が観察に適しているとして設定した輝度範囲であり、適正上限輝度値は被検体の観察に適しているとして設定した輝度の上限値、適正下限輝度値は被検体の観察に適しているとして設定した輝度の下限値である。

この画像処理部２４は、階調変換だけでなく、さらに、一般的な各種の画像処理等も行う。

なお、これら明るさレンジ算出部２３および画像処理部２４による処理の詳細については、後で図１０〜図１２のフローチャートに沿って具体的に説明する。

出力部２５は、画像処理部２４により階調変換され処理された画像に基づき、モニタ３に表示させるための表示信号を生成する画像出力部である。

出力部２５から出力された表示信号を受けて、表示部であるモニタ３は、画素同士の輝度大小関係を維持しながら、適正輝度範囲に収まった画像を表示する。従って、観察者は、陰影や立体感のある診断を行い易い画像を、適正な明るさで観察することができる。

図２は、モニタ３の画面３０の表示例を示す図である。なお、この図２および次の図３においては、前方をＦ、右側方をＲ、左側方をＬによりそれぞれ示している。

モニタ３の画面３０には、撮像部１１から得られた撮像信号に基づく前方画像３１（第１の画像に基づく）が中央に、撮像部１２から得られた撮像信号に基づく右側方画像３２が前方画像３１の右隣に、撮像部１３から得られた撮像信号に基づく左側方画像３３が前方画像３１の左隣に（右側方画像３２および左側方画像３３は、それぞれ第２の画像に基づく）、それぞれ配置して表示される。すなわち、画像構成部２０は、第１の画像と第２の画像とが同一画面内において隣接する配置となるように画像を構成するようになっている。そして、観察者から見た各画像３１〜３３の配置は、内視鏡１から見た各視野方向と一致する配置となっていて、あたかも１つの超広角カメラにより観察を行っているかのような画像構成を実現している。なお、この図２に示す例では、前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３を１つのモニタ３の画面３０に表示しているが、それぞれを別々のモニタの画面に表示しても構わない。

次に、図３は、管腔形状をなす被検体ＯＢＪの右側の内壁に近接した状態で内視鏡１が挿入されている様子を上方から示す図である。

このときには、右側方Ｒ側にある被検体ＯＢＪの部分は近接部、左側方Ｌ側にある被検体ＯＢＪの部分は遠隔部、となっていて、前方Ｆ側にある被検体ＯＢＪは、被検体ＯＢＪが管腔形状であることを反映して、中央部分が遠隔部、周辺部分がやや近接部となっている。このような状態では、被検体ＯＢＪの輝度分布のダイナミックレンジが大きくなり易い。

図４は、図３に示すような状態で得られた画像の輝度分布の例を示す線図である。なお、図４および後述する図５〜図７、図９において、Ｐｒは前方画像３１と右側方画像３２との境界の水平画素位置、Ｐｌは前方画像３１と左側方画像３３との境界の水平画素位置をそれぞれ示している。さらに、図４〜図９および図１０において、Ｘｍａｘは適正輝度範囲の上限となる適正上限輝度値、Ｘｍｉｎは適正輝度範囲の下限となる適正下限輝度値である。

また、ここでは、各画像３１，３２，３３の輝度分布の様子を線図として分かり易く表示するために、図４では連続的な輝度分布として示しているが、画像の所定の水平位置には、撮像素子の列と同じ数の画素が存在するために、実際には、画像の一行分には列の数と同じ輝度値が分布する図となる。そして、図４では、例えば図２に示す矢印に沿った１つの行における輝度分布の例を示しているが、各画像３１，３２，３３は複数行で構成されているために、ｘ軸を水平画素位置、ｙ軸を輝度値とするだけでなく、さらにｚ軸を行番号を示す軸として用いるとすれば、輝度分布は、この３次元座標における２次元分布となる。

図３に示すような状態では、各照明部１５，１６，１７から被検体ＯＢＪまでの距離が上述したようになるために、水平画素位置Ｐｒよりも右側の右側方画像３２の輝度値は適正上限輝度値Ｘｍａｘを超えており、観察し易い範囲を超えて白色に近い状態となっている。また、水平画素位置Ｐｌと水平画素位置Ｐｒの間の前方画像３１は、適正輝度範囲に収まっているが、被検体ＯＢＪが管腔形状をなしていることを反映して中央部分に輝度値の極小点が生じている。さらに、水平画素位置Ｐｌよりも左側の左側方画像３３の輝度値は、適正輝度範囲に収まっているが適正下限輝度値Ｘｍｉｎに近く、比較的暗い画像部分となっている。そして、被検体の輝度分布のダイナミックレンジは、適正輝度範囲のダイナミックレンジよりも広くなっている。

図５は、調光をピークモードで行ったときに、図３に示すような状態で得られた画像の輝度分布の例を示す線図、図６は、調光を平均モードで行ったときに、図３に示すような状態で得られた画像の輝度分布の例を示す線図である。

画像の明るさを調整する方法として、一般的に、ピークモードと平均モードが知られている。この明るさ調整は、絞り２２を用いて照明光量を調整することと、画像全体の輝度値を画像処理により明るい方または暗い方へシフトさせることと、の何れによっても行うことができるが、ここでは例えば絞り２２を用いて行っているものとする。

まず、ピークモードは、画像（ここでは前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３）の最大輝度値が、適正輝度範囲の上限となる適正上限輝度値Ｘｍａｘに一致するように画像の明るさを調整する方法である。図４に示したような輝度分布の被検体に対してピークモードを適用して得られた画像の輝度分布は、例えば図５に示すようになる。このピークモードを適用すると、輝度分布の上限は適正輝度範囲内に収まるが、輝度分布の下限は図５に示すように適正輝度範囲を超えて適正下限輝度値Ｘｍｉｎ未満となることがある。

一方、平均モードは、画像（同様に、前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３）の平均輝度値が、適正輝度範囲の中央となる適正平均輝度値Ｘａｖｅ＝（Ｘｍａｘ＋Ｘｍｉｎ）／２に一致するように画像の明るさを調整する方法である。図４に示したような輝度分布の被検体に対して平均モードを適用して得られた画像の輝度分布は、例えば図６に示すようになる。輝度分布のダイナミックレンジが適正輝度範囲のダイナミックレンジよりも広い被検体に対してこの平均モードを適用すると、この図６に示すように、輝度分布の上限が適正輝度範囲を超えて適正上限輝度値Ｘｍａｘよりも大きくなることがあるだけでなく、さらに、輝度分布の下限も適正輝度範囲を超えて適正下限輝度値Ｘｍｉｎ未満となることがある。

次に、図７〜図９を参照しながら、図１０〜図１２のフローチャートに沿って、本実施形態の内視鏡システムの作用を説明する。

本実施形態の内視鏡システムは、図１０〜図１２のフローチャートに示す処理を、予め取得しておいた内視鏡画像を後で別途適正輝度範囲に収める処理として行うのではなく、内視鏡１が取得した内視鏡画像を、ビデオプロセッサ２によってリアルタイムで輝度調整する処理として行うことが特徴である。

まず、図１０は内視鏡システムの輝度調整の処理を示すフローチャートである。

この処理を開始すると、明るさレンジ算出部２３は、予め設定されている（もしくはユーザにより設定された）適正上限輝度値Ｘｍａｘおよび適正下限輝度値Ｘｍｉｎを読み込む（ステップＳ１）。

そして、絞り２２を制御することにより、例えば上述したピークモードまたは平均モードで照明光の光量を調整する（ステップＳ２）。

その後、ステップＳ２により光量調整された照明光を照明部１５〜１７から被検体へ照射して、例えば１フレーム分の被検体の画像を撮像部１１〜１３および画像構成部２０により取得する（ステップＳ３）。

明るさレンジ算出部２３は、後で図１１を参照して説明するように、取得した画像（前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３）中の各画素の輝度値を比較することにより、最大輝度値Ａｍａｘおよび最小輝度値Ａｍｉｎを取得する（ステップＳ４）。

続いて、画像のダイナミックレンジ（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）が、適正輝度範囲のダイナミックレンジ（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。

ここで、（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）≦（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）であると判定された場合には、画像の最大輝度値Ａｍａｘが、適正上限輝度値Ｘｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。

ここで、適正上限輝度値Ｘｍａｘよりも大きいと判定された場合には、画像全体の輝度値を下へシフトすることにより、画像全体の輝度ダイナミックレンジが適正輝度範囲内に収まるように画像処理する（ステップＳ７）。

また、ステップＳ６において、画像の最大輝度値Ａｍａｘが適正上限輝度値Ｘｍａｘ以下であると判定された場合には、さらに、画像の最小輝度値Ａｍｉｎが、適正下限輝度値Ｘｍｉｎよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。

ここで、画像の最小輝度値Ａｍｉｎが、適正下限輝度値Ｘｍｉｎよりも小さいと判定された場合には、画像全体の輝度値を上へシフトすることにより、画像全体の輝度ダイナミックレンジが適正輝度範囲内に収まるように画像処理する（ステップＳ９）。

こうして、画像処理部２４は、最小輝度値Ａｍｉｎと最大輝度値Ａｍａｘとの輝度差が、適正下限輝度値Ｘｍｉｎと適正上限輝度値Ｘｍａｘとの輝度差以下である場合には、階調変換に代えて、最小輝度値が適正下限輝度値Ｘｍｉｎ以上となりかつ最大輝度値が適正上限輝度値Ｘｍａｘ以下となるような輝度シフトのみを行うようになっている。

一方、ステップＳ５において、（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）＞（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）であると判定された場合には、画像の最大輝度値Ａｍａｘが、適正上限輝度値Ｘｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。

ここで、適正上限輝度値Ｘｍａｘ以下であると判定された場合には、さらに、画像の最小輝度値Ａｍｉｎが、適正下限輝度値Ｘｍｉｎよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１０において画像の最大輝度値Ａｍａｘが適正上限輝度値Ｘｍａｘよりも大きいと判定された場合、またはステップＳ１１において画像の最小輝度値Ａｍｉｎが、適正下限輝度値Ｘｍｉｎよりも小さいと判定された場合には、図８に示すような階調変換曲線を生成する（ステップＳ１２）。

ここに図８は、画像を適正輝度範囲に収めるための階調変換曲線の例を示す線図である。

この階調変換曲線は、入力される最小輝度値Ａｍｉｎを適正下限輝度値Ｘｍｉｎに変換し、入力される最大輝度値Ａｍａｘを適正上限輝度値Ｘｍａｘに変換して、さらに、最小輝度値Ａｍｉｎと最大輝度値Ａｍａｘとの間の入力輝度値に関しては、適正下限輝度値Ｘｍｉｎと適正上限輝度値Ｘｍａｘとの間の出力輝度値に単調増加で変換する変換曲線となっている。これにより画像処理部２４は、第１の画像および第２の画像を構成する画素の輝度値の大小関係を逆転させることのない階調変換を行うことが可能となっている。特にここでは、モニタ３の表示特性に合わせたγ変換等の階調変換は画像処理部２４において別途の処理として行われ、つまりこの輝度調整の処理では考慮する必要がないために、入力輝度値Ｙｉｎから出力輝度値Ｙｏｕｔを求める単調増加関数として、１次関数で表される次の数式１
［数１］
Ｙｏｕｔ＝｛（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）／（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）｝
×（Ｙｉｎ−Ａｍｉｎ）＋Ｘｍｉｎ
を用いて階調変換を行っている。このとき、数式１を用いるのに代えて、例えばテーブル参照により階調変換を行うようにしても構わない。

なお、図８では、画像中に、最小輝度値Ａｍｉｎ未満の輝度値の画素が存在せず、かつ最大輝度値Ａｍａｘよりも大きい輝度値の画素が存在しないことを想定して、入力輝度値がＡｍｉｎ以上Ａｍａｘ以下の範囲しか記載していないが、後で図９を参照して説明するように、階調変換の例外とする輝度範囲（除外領域）を設定する場合には、最小輝度値Ａｍｉｎ未満の輝度値の入力および最大輝度値Ａｍａｘよりも大きい輝度値の入力については、入力輝度値をそのまま出力輝度値とすれば良い。

そして、生成した階調変換曲線を用いて、後で図１２を参照して説明するように、階調変換を行う（ステップＳ１３）。これにより、図７の一点鎖線に示すような階調変換前の輝度分布が、実線に示すような階調変換後の輝度分布となり、つまりＸｍｉｎ以上Ｘｍａｘ以下の適正輝度範囲に収まることになる。ここに図７は、階調変換による輝度分布の変化の様子を示す線図である。

ステップＳ７、ステップＳ９、もしくはステップＳ１３の処理を行った場合、またはステップＳ８もしくはステップＳ１１において画像の最小輝度値Ａｍｉｎが適正下限輝度値Ｘｍｉｎ以上であると判定された場合（つまり、輝度調整を行わなくても画像が適正輝度範囲に収まっている場合）には、画像処理部２４によりその他の画像処理を行い、出力部２５により表示信号を生成してモニタ３に表示する（ステップＳ１４）。

その後、処理を終了するか否かを判定して（ステップＳ１５）、終了しないと判定された場合にはステップＳ２へ戻って上述したような処理を行い、終了すると判定された場合にはこの処理を終える。

図１１は、図１０のステップＳ４における最大輝度値Ａｍａｘおよび最小輝度値Ａｍｉｎ取得処理の詳細を示すフローチャートである。この処理は、主として明るさレンジ算出部２３により行われる。

この処理を開始すると、まず、最大輝度値Ａｍａｘおよび最小輝度値Ａｍｉｎを初期化する（ステップＳ２１）。具体的にここでは、最大輝度値Ａｍａｘに輝度値として取り得るダイナミックレンジ最小輝度値である０を代入し、最小輝度値Ａｍｉｎに輝度値として取り得るダイナミックレンジ最大輝度値Ｙｍａｘ（つまり、輝度ダイナミックレンジの最大値であり、例えば０〜１０２３の１０ビット信号である場合には１０２３）を代入する。

次に、予め設定されている（もしくはユーザにより設定された）除外領域の輝度範囲を示す上閾値Ｙｕ（ここに、Ｙｕ＞Ｘｍａｘを満たす）および下閾値Ｙｄ（ここに、Ｙｄ＜Ｘｍｉｎを満たす）を読み込む（ステップＳ２２）。この除外領域は、最大輝度値Ａｍａｘおよび最小輝度値Ａｍｉｎを求める対象から外す領域（すなわち、除外領域の画素からは、最大輝度値Ａｍａｘと最小輝度値Ａｍｉｎとを何れも算出しない）であり、ひいては、その後の階調変換の対象外となる領域である。

例えば、図２に示す例では画像３１〜３３が隙間なく配列されているが、撮像部１１〜１３の配置や構造（図１４参照）によっては、画像３１〜３３同士の間に画像が表示されない隙間が生じる場合もある（図１５の隙間３５参照）。こうした隙間等については階調変換を行うことなくそのまま表示することになるために、除外領域となる。

さらに、画像中において白飛びした領域や黒つぶれした領域は、仮に適正輝度範囲内に収まるように階調変換を行ったとしても、細部を観察できる画像にならないだけでなく、画像全体の階調幅を狭めることになってしまい、画像が観察し難くなる。従って、こうした白飛び領域や黒つぶれ領域も除外領域となる。

そこで、白飛び領域や黒つぶれ領域を想定して、また、画像３１〜３３間の隙間が白枠や黒枠等として表示されることを想定して、輝度値が、白飛びを示す所定の上閾値Ｙｕ以上の画素、および黒つぶれを示す所定の下閾値Ｙｄ以下の画素を除外領域とする処理を以下に説明するように行う。

図９は、前方画像３１と右側方画像３２との間、および前方画像３１と左側方画像３３との間に黒表示の隙間がある場合の輝度分布の例を示す線図である。この図９に示す例では、水平画素位置Ｐｌの近傍および水平画素位置Ｐｒの近傍が黒表示の隙間となっており、輝度値が下閾値Ｙｄ以下となっている。

続いて、画像（前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３）から１画素の輝度値Ｙを適宜の順序、例えばラスタスキャンの順序で読み込んで（ステップＳ２３）、読み込んだ輝度値Ｙが下閾値Ｙｄ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。

ここで下閾値Ｙｄよりも大きいと判定された場合には、輝度値Ｙが上閾値Ｙｕ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。

ここで上閾値Ｙｕよりも小さいと判定された場合、つまり除外領域でないと判定された場合には、輝度値Ｙが現在設定されている最小輝度値Ａｍｉｎよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２６）。

ここで最小輝度値Ａｍｉｎよりも小さいと判定された場合には、最小輝度値Ａｍｉｎに輝度値Ｙを代入する（ステップＳ２７）。

また、ステップＳ２６において最小輝度値Ａｍｉｎ以上であると判定された場合には、輝度値Ｙが現在設定されている最大輝度値Ａｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２８）。

ここで最大輝度値Ａｍａｘよりも大きいと判定された場合には、最大輝度値Ａｍａｘに輝度値Ｙを代入する（ステップＳ２９）。

ステップＳ２４において輝度値Ｙが下閾値Ｙｄ以下であると判定された場合、ステップＳ２５において輝度値Ｙが上閾値Ｙｕ以上であると判定された場合、ステップＳ２８において輝度値Ｙが最大輝度値Ａｍａｘ以下であると判定された場合、ステップＳ２７の処理を行った場合、またはステップＳ２９の処理を行った場合には、画像（前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３）に含まれる全ての画素についての処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ３０）。

ここで、まだ全画素の処理が終了していないと判定された場合には、ステップＳ２３へ行って次の未処理画素についての処理を上述したように行い、全画素の処理が終了したと判定された場合には、この処理から図１０に示した処理にリターンする。

図１２は、図１０のステップＳ１３における階調変換処理の詳細を示すフローチャートである。この処理は、主として画像処理部２４により行われる。

この処理を開始すると、画像（前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３）それぞれから１画素の輝度値Ｙを適宜の順序、例えばラスタスキャンの順序で読み込んで（ステップＳ４１）、読み込んだ画素が除外領域の画素であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。この除外領域の判定は、上述と同様に、読み込んだ画素の輝度値Ｙを下閾値Ｙｄおよび上閾値Ｙｕと再度比較することにより行っても良いし、図１１に示した処理において除外領域であると判定された画素について画素位置を記憶しておき、ステップＳ４１で読み込んだ画素の位置が記憶している除外領域の画素位置と一致するか否かを判定することにより行っても構わない。

特に、後者の除外領域である画素位置を記憶する場合には、第１の画像と第２の画像との境界を構成する画素を白画素や黒画素以外の輝度値の画素、例えば灰色画素とする場合に対しても拡張して適用することが可能となる。この場合には、除外領域である画素位置を予め記憶しておけば、このステップＳ４２の判定において階調変換の対象から除外することができる。

このように、画像処理部２４は、第１の画像と第２の画像との境界を構成する画素について、画像が連続していれば（非画像部分である隙間が挟まれていなければ）輝度値の調整を行うが、画像が隙間を挟んでいる場合等には輝度値の調整を行わないようにしている。

ここで除外領域の画素でないと判定された場合には、図８に示した階調変換曲線に従って画素を階調変換する（ステップＳ４３）。

このステップＳ４３の処理を行うか、またはステップＳ４２において除外領域の画素であると判定された場合には、画像（前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３）に含まれる全ての画素についての処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ４４）。

ここで、まだ全画素の処理が終了していないと判定された場合には、ステップＳ４１へ行って次の未処理画素についての処理を上述したように行い、全画素の処理が終了したと判定された場合には、この処理から図１０に示した処理にリターンする。

こうして画像処理部２４は、上閾値Ｙｕ以上の輝度値の画素、および下閾値Ｙｄ以下の輝度値の画素については、輝度値の調整を行わない。

また、図１３は、図３に示すような状態で得られた画像の輝度分布を視野方向別の画像毎に個々に階調変換する例を示す線図である。

この図１３に示すように、前方画像３１、右側方画像３２、および左側方画像３３の内の１つまたは２つの画像（例えば右側方画像３２や左側方画像３３）において、輝度ダイナミックレンジがＸｍａｘ以上になったりＸｍｉｎ以下になったりするとともに、残りの画像（例えば前方画像３１）の輝度ダイナミックレンジがＸｍａｘより十分小さくかつＸｍｉｎより十分大きいような場合は、以上に示したような階調変換を、複数の画像の内の必要な画像に対して個々に行っても良く、必要な画像に施したこの階調変換を行わなかった画像について入力輝度値をそのまま出力輝度値にして出力したりしても良い。

つまり、最小輝度値から最大輝度値までの輝度範囲が、所定の輝度範囲に収まるように、第１の画像（例えば前方画像３１）、および第２の画像（例えば右側方画像３２、左側方画像３３）の内の必要なものを個々に階調変換するようにしても良い。

このような個々の階調変換を前方画像３１と右側方画像３２と左側方画像３３とに対して行うことによって、側方画像３２，３３の階調が適切になっても、この側方画像３２，３３とは異なる領域の画像である前方画像３１の階調が狭くなり前方画像３１が適切に表現されなくなるといったことがなくなり、挿入部１ａの先端部に近い管腔の内壁も遠い管腔の内壁も同時に良好に観察することができる。

次に、図１４および図１５を参照して、内視鏡システムの第１変形例を説明する。ここに図１４は第１変形例の内視鏡１の内部構成を部分的に示す図、図１５は第１変形例の内視鏡１から得られた画像のモニタ３への表示例を示す図である。

この内視鏡１の挿入部１ａの先端部には、前方の光学像（被検体内の前方を含む領域の視野の像）を透過して取得すると共に側方の周方向の所定の角度範囲（所定の角度範囲が３６０°である場合には、周方向の全周）の光学像（同じ被検体内の前方とは異なる側方を含む領域の視野の像）を反射して取得する複合光学系４１と、この複合光学系４１からの光学像を後述する撮像素子４３上に結像する結像光学系４２と、が設けられている。

すなわち、本変形例において、第１の被検体像取得部は、複合光学系４１および結像光学系４２の前方の光学像を結像する部分と、撮像素子４３の前方の光学像を撮像する部分と、により構成されていて、挿入部１ａの先端部に前方を向けて配置されている。

また、第２の被検体像取得部は、複合光学系４１および結像光学系４２の側方の光学像を結像する部分と、撮像素子４３の側方の光学像を撮像する部分と、により構成されていて、挿入部１ａの周面部に、周方向の所定の角度範囲の被検体像を撮像可能に配置されている。

こうして、前方の光学像と側方の周方向の光学像とは、何れも、同一の撮像素子４３上における異なる撮像領域に結像され、撮像信号が生成されるようになっている。

従って、第１の被検体像取得部と第２の被検体像取得部とは１つの撮像部（撮像素子４３）を兼用して含み、第１の視野にある被検体の光学像（第１の被検体像）は撮像部の一部に結像して第１の撮像信号が生成され、第２の視野にある被検体の光学像（第２の被検体像）は撮像部の他の一部に結像して第２の撮像信号が生成されることになる。

撮像素子４３により生成された撮像信号は、信号線１４を介してビデオプロセッサ２へ出力され、ビデオプロセッサ２内の上述した画像構成部２０により第１の画像および第２の画像を含む画像が構成され、明るさレンジ算出部２３や画像処理部２４により処理される（すなわち、撮像部は、画像構成部２０に電気的に接続されている）。

また、ライトガイド１８の先端側が分岐して、１つの分岐が前方へ光を照射する照明部１５、他の１つの分岐が例えば右側方へ光を照射する照明部１６、さらに他の１つが左側方へ光を照射する照明部１７へ接続されている。なお、本変形例の構成においては、側方に関して周方向の被検体像を撮像するようになっているために、さらに、上側方へ光を照射する照明部や下側方へ光を照射する照明部、あるいはさらに他の側方へ光を照射する照明部等を設けても構わない。

このような構成の内視鏡１から得られた画像をモニタ３の画面３０に表示すると、例えば図１５に示すようになる。

まず、複合光学系４１から取得された前方の光学像は、結像光学系４２により、撮像素子４３の中央部に円形状の光学像として結像され、撮像素子４３による光電変換の結果、前方視野の第１の撮像信号が生成される。この前方視野の第１の撮像信号に基づき、画像構成部２０により円形状の前方画像３１Ａが構成される。

また、複合光学系４１から取得された側方の周方向の光学像は、結像光学系４２により、撮像素子４３における上述した中央部の円形状の光学像の周囲を囲む円環における所定の角度範囲の円環状の光学像（所定の角度範囲が３６０°である場合には、円環状の光学像）として結像され、撮像素子４３による光電変換の結果、側方視野の第２の撮像信号が生成される。この側方視野の第２の撮像信号に基づき、画像構成部２０により、前方画像３１Ａの外周部の例えば円環状の側方画像３２Ａが構成される。

さらに、複合光学系４１の構成や配置などが起因となって、前方画像３１Ａと側方画像３２Ａとの間には、隙間３５が生じている。この隙間３５は、撮像素子４３上において被検体の光学像が結像されない暗部となるために、黒枠状を呈している。従って、隙間３５は、図９を参照して上述したように、階調変換を行う対象外の除外領域となる。

撮像素子４３は、一般的に、矩形の撮像面を備えているが、複合光学系４１および結像光学系４２のイメージサークルは、図１５を参照して説明したように、撮像面よりも小さい円に囲まれた領域となる。撮像素子４３上におけるイメージサークルの大きさおよび形状は光学系の構成が決まれば設計値として既知となるために、撮像素子４３が所望の画素位置の画素を読み出し可能なＣＭＯＳ等のイメージャである場合には、撮像素子４３からの読み出しを行う際に、イメージサークル内の画素のみを読み出すことで読み出しの高速化を図るようにしても良い。これにより、画像のフレームレートを向上することができると共に、読み出し時の消費電力を削減することも可能となる。

さらにこのとき、隙間３５に対応する画素についても撮像素子４３からの読み出しを行わないようにして、より一層の読み出しの高速化を図るようにしても構わない。

そして、画像構成部２０は、第１の画像として前方画像３１Ａを円形状に構成し、第２の画像として側方画像３２Ａを前方画像３１Ａの周囲を囲む円環における所定の角度範囲の形状に構成して、画像を構成することになる。

本第１変形例においても、上述した第１の実施形態と同様に、第１の画像と第２の画像の内の必要なものを個々に階調変換するようにしても良い。

例えば、階調変換を第１の画像と第２の画像とで個々に行う場合には、画像（画像信号）から前方画像（第１の画像）の領域と側方画像（第２の画像）の領域とを分解してそれぞれ切り出し、それぞれに第１の実施形態で述べたのと同様の個々の階調変換処理を行い、処理を行った前方画像（第１の画像）と側方画像（第２の画像）とを結合してまた元のような１つの画像に戻す処理を行えば良い。

続いて、図１６および図１７を参照して、内視鏡システムの第２変形例を説明する。ここに図１６は側方画像取得ユニット５０が装着されている状態の第２変形例の内視鏡の構成を部分的に示す斜視図、図１７は側方画像取得ユニット５０が取り外されている状態の第２変形例の内視鏡の構成を部分的に示す斜視図である。

本変形例の内視鏡は、図１６および図１７に示すように、内視鏡本体１Ａと、側方画像取得ユニット５０と、を備えている。

ここに、内視鏡本体１Ａは、前方画像３１に係る第１の撮像信号を取得する撮像部１１と、撮像部１１による撮像範囲である前方へ光を照射する照明部１５と、鉗子等の処置具を挿通するための鉗子チャンネル１９と、を備え、一般的な直視型内視鏡としても使用可能となっている。

このような内視鏡本体１Ａに対して、側方画像取得ユニット５０は着脱自在に構成されている。

この側方画像取得ユニット５０は、右側方画像３２に係る第２の撮像信号を取得する撮像部１２と、撮像部１２による撮像範囲である右側方へ光を照射する照明部１６と、左側方画像３３に係る第２の撮像信号を取得する撮像部１３と、撮像部１３による撮像範囲である左側方へ光を照射する照明部１７と、内視鏡本体１Ａに嵌合することで側方画像取得ユニット５０を内視鏡本体１Ａに取り付けるための嵌合腕部５１と、側方画像取得ユニット５０の基端側のコードを内視鏡本体１Ａに係止するための係止バンド５２と、を備えている。

このような直視の内視鏡本体１Ａと、この内視鏡本体１Ａに対して着脱自在な側視の側方画像取得ユニット５０と、を組み合わせて構成される内視鏡に対しても、上述した本実施形態は同様に適用可能となっている。

さらに、図１８は、照明部１５〜１７を発光素子により構成した内視鏡システムの変形例を示す図である。

すなわち、この図１８に示す照明部１５〜１７は、発光ダイオード等の発光素子を用いて構成されている。また、ビデオプロセッサ２内には、図１の光源部２１および絞り２２に代えて、発光素子でなる照明部１５〜１７の光量を、例えば電流制御やパルス幅変調（ＰＷＭ）により調整するための光源制御部２６が設けられている。このような光源制御部２６を用いて照明部１５〜１７を制御することにより、各照明部１５〜１７から被検体へ照射される照明光の光量を、一斉に増加させるかまたは一斉に減少させるかする光量調整を行っても良い。

このような実施形態１によれば、輝度範囲が所定の輝度範囲（例えば、適正輝度範囲）に収まるように複数の視野の画像を階調変換するようにしたために、画像の陰影や立体感を損なうことなく、適正な明るさ範囲の画像を観察することが可能となる。

このとき、第１の画像および第２の画像を構成する画素の輝度値の大小関係を逆転させることのない階調変換を行うようにしたために、画像取得時の陰影や立体感をほぼ正確に維持することが可能となる。

さらに、最小輝度値が適正下限輝度値に変換され、最大輝度値が適正上限輝度値に変換され、最小輝度値と最大輝度値との間の輝度値が適正下限輝度値と適正上限輝度値との間の輝度値に単調増加で変換されるような階調変換曲線により階調変換を行うために、複雑な演算を行うことなく、陰影や立体感を維持しながら適正輝度範囲に収めることができる。

また、上述した数式１を用いて入力輝度値を出力輝度値に階調変換する場合には、テーブルを用いる場合のような記憶容量が不要であると共に、数式１が１次関数であるために、演算の処理負荷が軽い利点がある。

輝度ダイナミックレンジが適正輝度範囲内である場合には、階調変換に代えて輝度シフトのみを行うようにしたために、画像取得時のダイナミックレンジをそのまま維持した画像を観察することが可能となる。

所定の上閾値Ｙｕ以上の輝度値の画素、および下閾値Ｙｄ以下の輝度値の画素については輝度値の調整を行わないようにしたために、被検体の観察に有効な画素に広いダイナミックレンジを与えることができる。

そして、隣接する第１の画像と第２の画像との境界を構成する画素については、輝度値の調整を行わないようにしたために、画像同士の隙間３５等が一定の輝度値に維持され、隙間３５等の輝度値が画像毎に変化することがないために、見易い画像となる。

さらに、挿入部１ａの前方視野および側方視野の画像を取得するようにしたために、高価で大型な超広角レンズを用いることなく、超広角内視鏡を実現することができる。

画像処理部により処理された画像（画像信号）から画像出力部が表示信号を生成することにより、モニタ３等で表示し観察することができる。

挿入部１ａの周方向の複数の角度位置に複数配置された第２の被検体像取得部が複数の第２の撮像信号を取得し、画像構成部２０が、第１の画像が中心、複数の第２の画像が第１の画像の周方向の複数の角度位置にそれぞれ配置されるような画像を例えば図２に示したように構成するために、撮像時の視野方向に一致した画像を観察することが可能となる。

例えば図１、または図１６および図１７に示したような第１の撮像部と第２の撮像部とを別体とした構成において、複数の視野方向の撮像信号を取得することができる。

また、例えば図１４に示したように、挿入部１ａの前方の被検体像に係る第１の撮像信号と、挿入部１ａの周方向の所定の角度範囲の被検体像に係る第２の撮像信号と、を取得し、画像構成部２０が、例えば図１５に示したように、前方の被検体像に係る第１の撮像信号に基づき第１の画像を円形状に構成し、周方向の被検体像に係る第２の撮像信号に基づき第２の画像を第１の画像の周囲を囲む円環における所定の角度範囲の形状に構成して、画像信号（画像）を構成する場合にも、撮像時の視野方向に一致した画像を観察することが可能となる。

そして、例えば図１４に示したように、第１の被検体像取得部と第２の被検体像取得部とで１つの撮像部を兼用する構成を採用すれば、内視鏡先端部の小径化や軽量化を効果的に図ることができる。

以上述べた各実施形態の構成によれば、内視鏡システム、特に、直視観察光学系と側視観察光学系とを有する広角内視鏡を有する内視鏡システムにおいて、画像の陰影や立体感を損なうことなく、適正な明るさ範囲の画像を観察することができる。

なお、上述では、第１の被検体像取得部および第２の被検体像取得部が内視鏡１に設けられている例と、第１の被検体像取得部が内視鏡本体１Ａに設けられ第２の被検体像取得部が側方画像取得ユニット５０に設けられている例と、を説明したが、これらに限るものではない。第１の被検体像取得部および第２の被検体像取得部は、例えば撮像光学系と撮像素子とを含んでいるが、これらの内の撮像光学系を内視鏡１（あるいは内視鏡本体１Ａおよび側方画像取得ユニット５０）に配置し、撮像素子をビデオプロセッサ２内に配置しても構わない。この場合には、撮像光学系により結像された光学像を伝送光学系等を介してビデオプロセッサ２内の撮像素子へ伝送すれば良い。

そして、上述では主として内視鏡システムについて説明したが、内視鏡システムを上述したように作動させる作動方法であっても良いし、コンピュータに内視鏡システムを上述したように作動させるための処理プログラム、該処理プログラムを記録するコンピュータにより読み取り可能な一時的でない記録媒体、等であっても構わない。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明の態様を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２０１４年９月８日に日本国に出願された特願２０１４−１８２４１７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 (13)

1. 被検体の第１の領域を撮像して得られる第１の画像と、前記被検体の第２の領域を撮像して得られる第２の画像とを隣り合わせて配置した１フレームの画像を構成する画像構成部と、
   前記１フレームの画像の明るさ評価結果に基づいた明るさの照明光を前記第１及び第２の領域に出射する光源部と、
   前記１フレームの画像に含まれる前記第１の画像における最小輝度値および最大輝度値を検出するとともに、前記１フレームの画像に含まれる前記第２の画像における最小輝度値および最大輝度値を検出する輝度検出部と、
   前記第１の画像と前記第２の画像とのうち、前記最大輝度値と前記最小輝度値との差分である輝度レンジが、所定の輝度上限値と所定の輝度下限値との差分で定義される所定の輝度範囲より大きいか否かを判定し、前記第１の画像と前記第２の画像とのうち、前記輝度レンジが前記所定の輝度範囲よりも小さいと判定された画像の前記最小輝度値が前記所定の輝度下限値と一致するように、または前記画像の前記最大輝度値が前記所定の輝度上限値と一致するように輝度シフト処理を行う画像処理部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記画像処理部は、所定の階調変換曲線に従った階調変換処理をさらに実行可能であり、前記１フレームの画像に含まれる前記第１の画像および前記第２の画像のうち前記所定の輝度範囲内に収まっていない画像について、前記階調変換処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記画像処理部は、前記所定の階調変換曲線として、前記最小輝度値が適正下限輝度値に変換され、前記最大輝度値が適正上限輝度値に変換され、前記最小輝度値と前記最大輝度値との間の輝度値が前記適正下限輝度値と前記適正上限輝度値との間の輝度値に単調増加で変換されるような階調変換曲線により階調変換を行うことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記第１の画像および前記第２の画像を構成する画素の前記最小輝度値をＡｍｉｎ、前記最大輝度値をＡｍａｘ、前記適正下限輝度値をＸｍｉｎ、前記適正上限輝度値をＸｍａｘとしたときに、前記画像処理部は、入力輝度値Ｙｉｎに対して、次の数式
   Ｙｏｕｔ＝｛（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）／（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）｝
   ×（Ｙｉｎ−Ａｍｉｎ）＋Ｘｍｉｎ
   を適用することにより出力輝度値Ｙｏｕｔに階調変換することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記画像処理部は、所定の上閾値以上の輝度値の画素、および所定の下閾値以下の輝度値の画素については、前記輝度値の調整を行わないことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
6. 前記画像処理部は、前記第１の画像と前記第２の画像との境界を構成する画素については、前記輝度シフト処理および前記階調変換処理の対象外とすることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
7. 前記第１の画像は、前記被検体の内部に挿入される挿入部に設けられ、前記挿入部の長手方向に沿った前方を含む前記被検体の前記第１の領域を撮像する第１の被検体像取得部により取得され、
   前記第２の画像は、前記挿入部の長手方向に交差する側方を含む前記被検体の前記第２の領域を撮像する第２の被検体像取得部により取得されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
8. 前記画像処理部により処理された画像に基づき、表示部に表示させるための表示信号を生成する画像出力部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
9. 前記第２の被検体像取得部は、前記挿入部の周方向の複数の角度位置に複数配置されており、
   前記画像構成部は、前記第１の画像を中心に、複数の前記第２の画像を前記第１の画像の周方向の前記複数の角度位置にそれぞれ配置して前記１フレームの画像を構成することを特徴とする請求項７に記載の内視鏡システム。
10. 前記被検体の内部に挿入される挿入部と、
    前記挿入部の先端部に前方を向けて配置され、前記被検体の前記第１の領域を撮像する第１の被検体像取得部と、
    前記挿入部の周面部に、周方向の所定の角度範囲の像を取得可能に配置され、前記第１の領域とは異なる前記被検体の前記第２の領域を撮像する第２の被検体像取得部と、
    をさらに備え、
    前記画像構成部は、円形状に前記第１の画像を構成するとともに、前記第１の画像の周囲を囲む円環における前記所定の角度範囲の形状となるよう前記第２の画像を配置して前記１フレームの画像を構成することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
11. 前記第１の被検体像取得部は、前記第１の領域の像を光電変換して第１の撮像信号を生成する第１の撮像部を含み、
    前記第２の被検体像取得部は、前記第２の領域の像を光電変換して第２の撮像信号を生成するものであって、前記第１の撮像部とは別体の第２の撮像部を含み、
    前記第１の撮像部と前記第２の撮像部とは、前記画像構成部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡システム。
12. 前記第１の被検体像取得部と前記第２の被検体像取得部とは１つの撮像部を兼用して含み、前記第１の領域の像は前記撮像部の一部に結像して第１の撮像信号が生成され、前記第２の領域の像は前記撮像部の他の一部に結像して第２の撮像信号が生成され、
    前記撮像部は、前記画像構成部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡システム。
13. 被検体の第１の領域、および前記第１の領域とは異なる前記被検体の第２の領域へ光を照射する照明部を備える内視鏡システムの作動方法であって、
    挿入部に設けられた第１の被検体像取得部が、前記第１の領域を撮像するステップと、
    前記挿入部に設けられた第２の被検体像取得部が、前記第２の領域を撮像するステップと、
    画像構成部が、前記第１の被検体像取得部により撮像された第１の画像と、前記第２の被検体像取得部により撮像された第２の画像とを隣り合わせて配置して１フレームの画像を構成するステップと、
    光源部が、前記１フレームの１フレームの画像の明るさ評価結果に基づいた明るさの照明光を前記第１及び第２の領域に出射するステップと、
    輝度検出部が、前記１フレームの画像に含まれる前記第１の画像における最小輝度値および最大輝度値を検出するとともに、前記１フレームの画像に含まれる前記第２の画像における最小輝度値および最大輝度値を検出するステップと、
    画像処理部が、前記第１の画像と前記第２の画像とのうち、前記最大輝度値と前記最小輝度値との差分である輝度レンジが、所定の輝度上限値と所定の輝度下限値との差分で定義される所定の輝度範囲より大きいか否かを判定し、前記第１の画像と前記第２の画像とのうち、前記輝度レンジが前記所定の輝度範囲よりも小さいと判定された画像の前記最小輝度値が前記所定の輝度下限値と一致するように、または前記画像の前記最大輝度値が前記所定の輝度上限値と一致するように輝度シフト処理を行うステップと、
    を有することを特徴とする内視鏡システムの作動方法。

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