JP6257475B2 - 走査型内視鏡装置 - Google Patents
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Description
例えば、得られた内視鏡画像は、黒潰れしないまでも暗いはずの部位が明るくなり、白飛びしないまでも明るいはずの部位が暗くなって、画像全体に明暗の差が少なくなり、内視鏡画像のダイナミックレンジが狭くなり、かつ得られた画像は、実際の見た目とは異なって見える。
また、本発明の他の態様によれば、第1の照明光と、前記第1の照明光とは光量が異なる第2の照明光とを出射可能な光源と、前記第1の照明光と前記第2の照明光を基端から先端へ導光する光ファイバと、前記第1の照明光と前記第2の照明光が被写体上の所定の範囲について1回の走査をするために、走査開始位置から走査終了位置まで前記光ファイバの先端を駆動する駆動部と、前記1回の走査のために前記光ファイバの先端が前記走査開始位置から前記走査終了位置まで駆動される間に、前記第1の照明光と前記第2の照明光を離散的に順次出射するように前記光源を制御する光源制御部と、前記1回の走査において前記被写体からの前記第1の照明光の第1の戻り光および前記第2の照明光の第2の戻り光のそれぞれの受光信号の中から第1の受光データおよび第2の受光データを選択する受光データ選択部と、前記第1の受光データからなる第1の画像信号を生成する第1画像信号生成部と、前記第2の受光データからなる第2の画像信号を生成する第2画像信号生成部と、前記第1の画像信号と前記第2の画像信号とを用いて合成画像を生成する画像合成部と、を備え、前記受光データ選択部は、前記第1の戻り光と前記第2の戻り光のそれぞれの前記受光信号の中から選択すべき前記第1の受光データと前記第2の受光データの情報を格納したテーブルを参照することにより、前記第1の受光データと前記第2の受光データを選択する。
さらに、本発明の他の態様によれば、第1の照明光と、前記第1の照明光とは光量が異なる第2の照明光とを出射可能な光源と、前記第1の照明光と前記第2の照明光を基端から先端へ導光する光ファイバと、前記第1の照明光と前記第2の照明光が被写体上の所定の範囲について1回の走査をするために、走査開始位置から走査終了位置まで前記光ファイバの先端を駆動する駆動部と、前記1回の走査のために前記光ファイバの先端が前記走査開始位置から前記走査終了位置まで駆動される間に、前記第1の照明光と前記第2の照明光を離散的に順次出射するように前記光源を制御する光源制御部と、前記1回の走査において前記被写体からの前記第1の照明光の第1の戻り光から生成された第1の受光データからなる第1の画像信号を生成する第1画像信号生成部と、前記1回の走査において前記被写体からの前記第2の照明光の第2の戻り光から生成された第2の受光データからなる第2の画像信号を生成する第2画像信号生成部と、前記第1の画像信号と前記第2の画像信号を用いて、ハイダイナミックレンジ合成により、合成画像を生成する画像合成部と、を備える。
図1は、本実施の形態に関わる内視鏡装置1の構成を示す構成図である。内視鏡装置1は、図1に示すように、被検者の体腔内に挿入される走査型内視鏡(以下、内視鏡という)2と、内視鏡2を接続可能な本体装置3とを有して構成される走査型内視鏡装置である。
光源ユニット21は、3つの光源31a、31b、31cと、合波器32を有し、照明光を出射する光源である。後述するように、光源ユニット21は、コントローラ25の制御の下、露出がややオーバーな明るい画像(以下、オーバー画像という)を得るための離散的な明るい照明スポット光と、露出がややアンダーな暗い画像(以下、アンダー画像という)を得るための離散的な暗い照明スポット光とを交互に出力する。すなわち、光源ユニット21は、アンダー画像のためのスポット光である照明光と、アンダー画像のためのスポット光とは光量が異なるオーバー画像を得るためのスポット光である照明光とを出射可能な光源である。
検出ユニット23は、分波器36と、検出部37と、アナログ・デジタル変換部(以下、A/D変換部という)38を有している。
コントローラ25は、後述する各種機能のためのハードウエア回路と、中央処理装置(CPU)、ROM、RAMを含んで構成される。コントローラ25は、ROMあるいはメモリ24に記憶された所定のソフトウエアプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。
なお、コントローラ25の各種機能は、ハードウエア回路と、ソフトウエアプログラムにより実現されるが、全てをハードウエア回路により実現してもよい。
照明用ファイバ12は、本体装置3の光源ユニット21から供給された照明光を集光光学系14へ導く導光部材である。
照明用ファイバ12の光入射面を含む端部は、本体装置3の内部に設けられた合波器32の出力端に配設されている。また、照明用ファイバ12の光出射面を含む端部12a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。
具体的には、図2のXY平面上の点SAを、紙面手前側から奥側に相当する方向に挿入部11の挿入軸が存在する位置として仮想的に設定した場合における、当該挿入軸と紙面との交点として示している。また、図2のXY平面におけるX軸方向は、紙面左側から右側に向かう方向として設定されている。また、図2のXY平面におけるY軸方向は、紙面下側から上側に向かう方向として設定されている。また、図2のXY平面を構成するX軸及びY軸は、点SAにおいて交差している。点SAは、照明用ファイバ12の端部12aが静止しているときの中心位置Oにあるときにおける照明光の照射点である。
また、信号発生器33は、コントローラ25の制御に基づき、照明用ファイバ12の光出射面を含む端部12aをY軸方向に揺動させる第2の駆動制御信号として、例えば、下記数式(2)により示されるような波形を具備する信号を生成してD/A変換器34bに出力するように構成されている。なお、下記数式(2)において、Y(t)は時刻tにおける信号レベルを表し、bは時刻tに依存しない振幅値を表し、G(t)は正弦波sin(2πft+φ)の変調に用いられる所定の関数を表し、φは位相を表すものとする。
D/A変換器34aは、信号発生器33から出力されたデジタルの第1の駆動制御信号をアナログの電圧信号である第1の駆動信号に変換してアンプ35aへ出力するように構成されている。
アンプ35bは、D/A変換器34bから出力された第2の駆動信号を増幅してY軸用のアクチュエータ15Yへ出力するように構成されている。
すなわち、各1回の走査が行われる所定の範囲は略円形であり、その各1回の走査は、所定の範囲について渦巻き状に行われる。
すなわち、コントローラ25とドライバユニット22は、アンダー画像のためのスポット光である照明光とオーバー画像を得るためのスポット光が被写体上の所定の範囲について渦巻き状に1回の走査をするために、所定の走査開始位置から所定の走査終了位置まで照明用ファイバ12の先端である端部12aを駆動する駆動部を構成する。
検出ユニット23の分波器36は、ダイクロイックミラー等を具備し、受光用ファイバ13の光出射面から出射された戻り光をR(赤)、G(緑)及びB(青)の色成分毎の光に分離して検出部37へ出射するように構成されている。
A/D変換部38は、検出部37から出力された各スポット光のアナログ信号をデジタル信号、すなわち輝度値データ、に変換してコントローラ25へ出力する。
メモリ24には、本体装置3の各種機能を実現するためのプログラム等が格納されている。
(コントローラの構成)
図5は、コントローラ25の構成を示すブロック図である。なお、図5は、本実施の形態に関わる構成要素のみを示している。
オーバー画像明るさ測定部46は、オーバー画像記憶部44に記憶されたオーバー画像の受光データから、オーバー画像の明るさを測定する回路であり、ここでは、各受光データの輝度値からオーバー画像の明るさを算出して測定し、明るさ判定部50へ出力する。
すなわち、図3及び図4のそれぞれに示すフレーム毎に、アンダー画像記憶部43と、オーバー画像記憶部44には、各フレーム画像を構成するアンダー画像とオーバー画像の画像データが記憶される。アンダー画像明るさ測定部45とオーバー画像明るさ測定部46は、フレーム毎に、各フレーム画像を構成するアンダー画像とオーバー画像のそれぞれの光量を測定し、明るさ判定部50へ出力する。
ラスター変換部48は、オーバー画像明るさ測定部46において光量が測定されたオーバー画像の受光データを、ラスター変換し、HDR合成部49へ出力する回路である。
(作用)
次に、コントローラ25の動作について説明する。
図6は、図3に対応し、中心の点SAから点YMAXに至るまで外側に向かって渦巻き状に走査されて、複数のスポット光が被写体上に照射される状態を示している。図6において点線で示す略円形の範囲IBは、点SAを中心に外側に向かって渦巻き状に照射される複数のスポット光の照射範囲を示す。
なお、図6では、スポット光の軌跡は一部のみ示し、点SAの中心付近の軌跡と、左上の外周部近傍の一部の軌跡だけが模式的に示されている。
ラスター変換部47は、渦巻き状のアンダー画像の受光データを、ラスタースキャン走査用の矩形形状のアンダー画像の受光データに変換し、ラスター変換部48は、渦巻き状のオーバー画像の受光データを、ラスタースキャン走査用の矩形形状のオーバー画像の受光データに変換する。
Claims (12)
- 第1の照明光と、前記第1の照明光とは光量が異なる第2の照明光とを出射可能な光源と、
前記第1の照明光と前記第2の照明光を基端から先端へ導光する光ファイバと、
前記第1の照明光と前記第2の照明光が被写体上の所定の範囲について1回の走査をするために、走査開始位置から走査終了位置まで前記光ファイバの先端を駆動する駆動部と、
前記1回の走査のために前記光ファイバの先端が前記走査開始位置から前記走査終了位置まで駆動される間に、前記第1の照明光と前記第2の照明光を離散的に順次出射するように前記光源を制御する光源制御部と、
前記1回の走査において前記被写体からの前記第1の照明光の第1の戻り光から生成された第1の受光データからなる第1の画像信号を生成する第1画像信号生成部と、
前記1回の走査において前記被写体からの前記第2の照明光の第2の戻り光から生成された第2の受光データからなる第2の画像信号を生成する第2画像信号生成部と、
前記第1の画像信号と前記第2の画像信号を用いて、合成画像を生成する画像合成部と、
を備え、
前記光源制御部は、前記第1の画像信号の画素毎の輝度値あるいは所定の領域毎の明るさが第1の閾値以下であるときは、前記第1の閾値以下の画素あるいは領域の明るさを増すように前記第1の照明光の光量を増加し、かつ前記第2の画像信号の画素毎の輝度値あるいは所定の領域毎の明るさが第2の閾値以上であるときは、前記第2の閾値以上の画素あるいは領域の明るさを減らすように前記第2の照明光の光量を減少するように、前記光源を制御する
ことを特徴とする走査型内視鏡装置。 - 第1の照明光と、前記第1の照明光とは光量が異なる第2の照明光とを出射可能な光源と、
前記第1の照明光と前記第2の照明光を基端から先端へ導光する光ファイバと、
前記第1の照明光と前記第2の照明光が被写体上の所定の範囲について1回の走査をするために、走査開始位置から走査終了位置まで前記光ファイバの先端を駆動する駆動部と、
前記1回の走査のために前記光ファイバの先端が前記走査開始位置から前記走査終了位置まで駆動される間に、前記第1の照明光と前記第2の照明光を離散的に順次出射するように前記光源を制御する光源制御部と、
前記1回の走査において前記被写体からの前記第1の照明光の第1の戻り光および前記第2の照明光の第2の戻り光のそれぞれの受光信号の中から第1の受光データおよび第2の受光データを選択する受光データ選択部と、
前記第1の受光データからなる第1の画像信号を生成する第1画像信号生成部と、
前記第2の受光データからなる第2の画像信号を生成する第2画像信号生成部と、
前記第1の画像信号と前記第2の画像信号とを用いて合成画像を生成する画像合成部と、を備え、
前記受光データ選択部は、前記第1の戻り光と前記第2の戻り光のそれぞれの前記受光信号の中から選択すべき前記第1の受光データと前記第2の受光データの情報を格納したテーブルを参照することにより、前記第1の受光データと前記第2の受光データを選択する
ことを特徴とする走査型内視鏡装置。 - 第1の照明光と、前記第1の照明光とは光量が異なる第2の照明光とを出射可能な光源と、
前記第1の照明光と前記第2の照明光を基端から先端へ導光する光ファイバと、
前記第1の照明光と前記第2の照明光が被写体上の所定の範囲について1回の走査をするために、走査開始位置から走査終了位置まで前記光ファイバの先端を駆動する駆動部と、
前記1回の走査のために前記光ファイバの先端が前記走査開始位置から前記走査終了位置まで駆動される間に、前記第1の照明光と前記第2の照明光を離散的に順次出射するように前記光源を制御する光源制御部と、
前記1回の走査において前記被写体からの前記第1の照明光の第1の戻り光から生成された第1の受光データからなる第1の画像信号を生成する第1画像信号生成部と、
前記1回の走査において前記被写体からの前記第2の照明光の第2の戻り光から生成された第2の受光データからなる第2の画像信号を生成する第2画像信号生成部と、
前記第1の画像信号と前記第2の画像信号を用いて、ハイダイナミックレンジ合成により、合成画像を生成する画像合成部と、
を備える走査型内視鏡装置。 - 前記光源制御部は、前記第1の画像信号の明るさと前記第2の画像信号の明るさが、それぞれ第1の明るさと第2の明るさになるように、前記光源から出射される前記第1の照明光の光量と前記第2の照明光の光量を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の走査型内視鏡装置。
- 前記第1の照明光は、前記第2の照明光よりも光量が少なく、
前記光源制御部は、前記第1の画像信号の画素毎の輝度値あるいは所定の領域毎の明るさが第1の閾値以下であるときは、前記第1の閾値以下の画素あるいは領域の明るさを増すように前記第1の照明光の光量を増加し、かつ前記第2の画像信号の画素毎の輝度値あるいは所定の領域毎の明るさが第2の閾値以上であるときは、前記第2の閾値以上の画素あるいは領域の明るさを減らすように前記第2の照明光の光量を減少するように、前記光源を制御することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の走査型内視鏡装置。 - 前記1回の走査において受光した前記第1の戻り光と前記第2の戻り光のそれぞれの受光信号の中から前記第1の受光データと前記第2の受光データを選択する受光データ選択部を有することを特徴とする請求項1、3〜5のいずれか1項に記載の走査型内視鏡装置。
- 前記受光データ選択部は、前記第1の戻り光と前記第2の戻り光のそれぞれの前記受光信号の中から選択すべき前記第1の受光データと前記第2の受光データの情報を格納したテーブルを参照することにより、前記第1の受光データと前記第2の受光データを選択することを特徴とする請求項6に記載の走査型内視鏡装置。
- 前記合成画像の各画素は、前記受光データ選択部において選択された前記第1の受光データ及び前記第2の受光データを用いて合成されることを特徴とする請求項6又は7に記載の走査型内視鏡装置。
- 前記一回の走査により生成された前記第1の画像信号と前記第2の画像信号をラスタースキャン形式へのデータ変換を行うデータ変換部を有し、
前記画像合成部は、前記データ変換された前記第1の画像信号と前記第2の画像信号を合成することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の走査型内視鏡装置。 - 前記一回の走査により生成された前記第1の画像信号と前記第2の画像信号を記憶する記憶部を有し、
前記データ変換部は、前記記憶部に記憶された前記第1の画像信号と前記第2の画像信号に対して、前記データ変換を行うことを特徴とする請求項9に記載の走査型内視鏡装置。 - 前記1回の走査における前記所定の範囲の中心から周辺部にかけて発生する輝度シェーディング情報を記憶する記憶部を有し、
前記光源制御部は、前記記憶部に記憶された前記輝度シェーディング情報に基づいて、前記光源から出射される前記第1の照明光の光量と前記第2の照明光の光量の少なくとも1つを制御することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の走査型内視鏡装置。 - 前記画像合成部は、ハイダイナミックレンジ合成により、前記合成画像を生成することを特徴とする請求項1、2、4〜11のいずれか1項に記載の走査型内視鏡装置。
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