JP6423245B2

JP6423245B2 - 内視鏡システム

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Publication number: JP6423245B2
Application number: JP2014219674A
Authority: JP
Inventors: 佑一竹内; 竹腰　聡; 聡竹腰; 美沙高橋
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Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2018-11-14
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Description

本発明は、内視鏡システムに関し、特に、被写体を照明するための照明光として白色光を用いる内視鏡システムに関するものである。

内視鏡等の撮像装置においては、例えば、被写体を撮像して得られる画像の色合いを、当該被写体を肉眼で見た場合と同様の自然な色合いに近づけるためのホワイトバランス調整が従来行われている。

内視鏡のホワイトバランス調整においては、例えば、特許文献１に開示されたホワイトバランス調整用補助具等のような、内視鏡の照明光学系を経て出射された照明光以外の外的要因により発生する光（以降、単に外光とも称する）を遮断した環境下で白色の被写体を撮像することが可能な専用の器具を用いた作業が一般的に行われている。また、内視鏡のホワイトバランス調整においては、前述の専用の器具を用いた作業が実質的に困難な場合に、例えば、ガーゼまたは白色の紙等の代用の被写体を用いた作業が行われている。

ここで、前述の代用の被写体を用いてホワイトバランス調整を行う場合においては、外光の遮断が不十分な環境下で当該被写体が撮像されることに起因し、ホワイトバランス調整の調整結果を適用した画像の色再現性が低下してしまう、という問題点が生じている。

しかし、特許文献１には、前述の問題点を解消可能な手法等について特に言及されておらず、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、外光の遮断が不十分な環境下でホワイトバランス調整を行った場合であっても、色再現性の高い画像を得ることが可能な内視鏡システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様の内視鏡システムは、被写体を照明するための照明光として白色光を供給するように構成された光源装置と、前記光源装置から供給される前記白色光を前記被写体へ出射するように構成された光出射部と、前記光出射部を経て出射された前記白色光が前記被写体において反射及び／または散乱することにより発生する光である戻り光と、前記光出射部を経て出射された前記白色光以外の外的要因により発生する光である外光と、が入射されるように構成された光入射部と、前記光入射部から入射した光に応じて形成される光学像を撮像して撮像信号を出力するように構成された撮像部と、前記撮像信号に応じて生成された画像のホワイトバランスを調整するためのホワイトバランスゲイン値を算出するように構成されたゲイン値算出部と、前記画像のホワイトバランス調整を行わせるための指示がなされたことを検知した際に、前記白色光の光量を複数の設定光量に段階的に変化させるための制御を前記光源装置に対して行うとともに、前記複数の設定光量に対応するホワイトバランスゲイン値をサンプリング値としてそれぞれ算出させるための制御を前記ゲイン値算出部に対して行うように構成された制御部と、前記サンプリング値に基づき、前記ゲイン値算出部により算出されるホワイトバランスゲイン値の、前記白色光の前記設定光量の変化に伴う変動が所定の許容範囲内に収まる設定光量におけるホワイトバランスゲイン値を設定値として取得するための処理を行うように構成された設定値取得部と、前記設定値を用いて前記画像のホワイトバランス調整を行うように構成されたホワイトバランス調整部と、を有する

本発明における内視鏡システムによれば、外光の遮断が不十分な環境下でホワイトバランス調整を行った場合であっても、色再現性の高い画像を得ることができる。

実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。実施例に係る内視鏡システムの内部構成の一例を説明するための図。実施例に係る内視鏡システムにおいて行われる処理の一例を説明するための図。

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。

図１から図３は、本発明の実施例に係るものである。

内視鏡システム１は、図１に示すように、被検体内に挿入されるとともに、当該被検体内における生体組織等の被写体を撮像して撮像信号として出力するように構成された内視鏡２と、当該被写体を照明するための照明光として白色光を内視鏡２に供給するように構成された光源装置３と、内視鏡２から出力される撮像信号に対して信号処理を施すことにより映像信号を生成して出力するように構成されたビデオプロセッサ４と、ビデオプロセッサ４から出力される映像信号に応じた画像等を画面上に表示するように構成されたモニタ５と、を有している。図１は、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２は、細長の挿入部６を備えた光学視管２Ａと、光学視管２Ａの接眼部７に対して着脱可能なカメラユニット２Ｂと、を有して構成されている。

光学視管２Ａは、被検体内に挿入される細長の挿入部６と、挿入部６の基端部に設けられた把持部８と、把持部８の基端部に設けられた接眼部７と、を有して構成されている。

挿入部６の内部には、図２に示すように、ケーブル１３ａを介して供給される照明光を伝送するためのライトガイド１１が挿通されている。図２は、実施例に係る内視鏡システムの内部構成の一例を説明するための図である。

ライトガイド１１の出射端部は、図２に示すように、挿入部６の先端部における照明レンズ１５の近傍に配置されている。また、ライトガイド１１の入射端部は、把持部８に設けられたライトガイド口金１２に配置されている。

ケーブル１３ａの内部には、図２に示すように、光源装置３から供給される照明光を伝送するためのライトガイド１３が挿通されている。また、ケーブル１３ａの一方の端部には、ライトガイド口金１２に対して着脱可能な接続部材（不図示）が設けられている。また、ケーブル１３ａの他方の端部には、光源装置３に対して着脱可能なライトガイドコネクタ１４が設けられている。

挿入部６の先端面には、ライトガイド１１により伝送された照明光を外部へ出射するための照明レンズ１５が配置された照明窓（不図示）と、外部から入射される光に応じた光学像を得るための対物レンズ１７が配置された対物窓（不図示）と、が相互に隣接して設けられている。

挿入部６の内部には、図２に示すように、対物レンズ１７により得られた光学像を接眼部７へ伝送するためのリレーレンズ１８が設けられている。

接眼部７の内部には、図２に示すように、リレーレンズ１８により伝送された光学像を肉眼で観察可能とするための接眼レンズ１９が設けられている。

カメラユニット２Ｂは、図２に示すように、接眼レンズ１９を経て形成された光学像を結像するための結像レンズ２１と、結像レンズ２１の結像位置に撮像面が配置されたＣＣＤイメージセンサ（以降、ＣＣＤと略記する）２２と、を有して構成されている。また、カメラユニット２Ｂは、ビデオプロセッサ４に対して着脱可能な信号コネクタ２８を端部に設けた信号ケーブル２７を有して構成されている。

ＣＣＤ２２は、信号ケーブル２７内の信号線を介してビデオプロセッサ４に接続されるように構成されている。また、ＣＣＤ２２は、結像レンズ２１により結像された光学像を光電変換するための複数の画素（不図示）と、当該複数の画素を２次元状に配置した撮像面上に設けられた原色カラーフィルタ２４と、を具備して構成されている。また、ＣＣＤ２２は、ビデオプロセッサ４から出力されるＣＣＤ駆動信号に応じ、結像レンズ２１により結像された光学像を撮像する際の露光期間及び読出期間を設定するように構成されている。また、ＣＣＤ２２は、結像レンズ２１により結像された（撮像面において受光された）光学像を撮像することにより撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号を信号ケーブル２７が接続されたビデオプロセッサ４へ出力するように構成されている。

原色カラーフィルタ２４は、例えば、赤色域の光を透過するＲフィルタと、緑色域の光を透過するＧフィルタと、青色域の光を透過するＢフィルタと、をＣＣＤ２２の各画素に対応する位置にベイヤ配列で（市松状に）配置することにより形成されている。

すなわち、ＣＣＤ２２は、結像レンズ２１により結像された光学像を、赤色、緑色及び青色の波長帯域毎に分離して撮像するための原色カラーフィルタ２４を撮像面上に具備して構成されている。

光源装置３は、白色光を発生する白色ＬＥＤ３１と、白色ＬＥＤ３１から発せられた白色光を集光してライトガイド１３へ出射する集光レンズ３２と、ビデオプロセッサ４の制御に応じて白色ＬＥＤ３１を駆動するＬＥＤドライバ３３と、を有して構成されている。

ＬＥＤドライバ３３は、ビデオプロセッサ４の制御に応じ、白色ＬＥＤ３１の動作状態をオン状態またはオフ状態のいずれかに切り替えるように構成されている。また、ＬＥＤドライバ３３は、オン状態の白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量を、ビデオプロセッサ４の制御に応じた設定光量に変化させることができるように構成されている。

なお、本実施例においては、白色ＬＥＤ３１の代わりに、例えば、キセノンランプ等の他の光源を用いて光源装置３を構成してもよい。

ビデオプロセッサ４は、ＣＣＤドライバ４１と、アンプ４２と、プリプロセス回路４３と、Ａ／Ｄ変換回路４４と、色分離回路４５と、ホワイトバランス調整回路４６と、画像処理回路４７と、映像信号生成回路４８と、ゲイン値算出回路５１と、操作パネル５２と、ＣＰＵ５３と、メモリ５４と、を有して構成されている。

ＣＣＤドライバ４１は、ＣＣＤ２２における露光期間及び読出期間を設定するためのＣＣＤ駆動信号を生成して出力するように構成されている。

アンプ４２は、信号ケーブル２７を介して出力される撮像信号を増幅してプリプロセス回路４３へ出力するように構成されている。

プリプロセス回路４３は、アンプ４２から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理等の信号処理を施すことにより当該撮像信号に含まれる信号成分を抽出し、さらに、当該抽出した信号成分に応じた画像信号を生成してＡ／Ｄ変換回路４４へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換回路４４は、プリプロセス回路４３から出力されるアナログの画像信号に対してＡ／Ｄ変換処理を施すことによりデジタルの画像信号を生成し、当該生成したデジタルの画像信号を色分離回路４５へ出力するように構成されている。

色分離回路４５は、Ａ／Ｄ変換回路４４から出力される画像信号を、原色カラーフィルタ２４のＲフィルタを透過した光を撮像して得られる赤色の色成分の輝度値Ｒｓ、原色カラーフィルタ２４のＧフィルタを透過した光を撮像して得られる緑色の色成分の輝度値Ｇｓ、及び、原色カラーフィルタ２４のＢフィルタを透過した光を撮像して得られる青色の色成分の輝度値Ｂｓに分離するための色分離処理を行うように構成されている。また、色分離回路４５は、前述の色分離処理より得られた各色成分の輝度値に対応する画像信号を生成し、当該生成した画像信号をホワイトバランス調整回路４６及びゲイン値算出回路５１へ出力するように構成されている。

ホワイトバランス調整回路４６は、アンプ４６ａ、４６ｂ及び４６ｃの３つのアンプを具備し、当該３つのアンプにおけるゲイン値をＣＰＵ５３の制御に応じて個別に設定することができるように構成されている。

アンプ４６ａは、色分離回路４５から出力される赤色の色成分の画像信号に対し、ゲイン値Ｒｇを乗じて画像処理回路４７及びＣＰＵ５３へ出力するように構成されている。

アンプ４６ｂは、色分離回路４５から出力される緑色の色成分の画像信号に対し、ゲイン値Ｇｇを乗じて画像処理回路４７及びＣＰＵ５３へ出力するように構成されている。

アンプ４６ｃは、色分離回路４５から出力される青色の色成分の画像信号に対し、ゲイン値Ｂｇを乗じて画像処理回路４７及びＣＰＵ５３へ出力するように構成されている。

すなわち、ホワイトバランス調整回路４６は、ＣＰＵ５３の制御に応じて設定される設定値であるゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ及びＢｇを用い、色分離回路４５から出力される画像信号のホワイトバランス調整を行うように構成されている。

画像処理回路４７は、ＣＰＵ５３の制御に応じ、ホワイトバランス調整回路４６から出力される各色成分の画像信号に対し、例えば、ガンマ補正処理及び強調処理等の所定の画像処理を施して映像信号生成回路４８へ出力するように構成されている。

映像信号生成回路４８は、画像処理回路４７から出力される各色成分の画像信号に基づき、赤色の色成分の画像信号をモニタ５のＲ（赤色）チャンネルに割り当て、緑色の色成分の画像信号をモニタ５のＧ（緑色）チャンネルに割り当て、青色の色成分の画像信号をモニタ５のＢ（青色）チャンネルに割り当てるための処理を行うことにより映像信号を生成し、当該生成した映像信号をモニタ５へ出力するように構成されている。

ゲイン値算出回路５１は、ＣＰＵ５３の制御に応じ、色分離回路４５から出力される各色成分の画像信号により示される輝度値Ｒｓ、Ｇｓ及びＢｓの比を１：１：１にするようなホワイトバランスゲイン値を算出し、当該算出したホワイトバランスゲイン値をＣＰＵ５３へ出力するように構成されている。すなわち、ゲイン値算出回路５１は、ＣＰＵ５３の制御に応じ、色分離回路４５から出力される各色成分の画像信号のホワイトバランスを調整するためのホワイトバランスゲイン値を算出するように構成されている。

操作パネル５２は、ユーザの操作に応じた指示を行うことが可能な１以上の入力装置を具備して構成されている。具体的には、操作パネル５２は、例えば、色分離回路４５から出力される画像信号のホワイトバランス調整を行わせるための指示を行うことが可能なホワイトバランススイッチ（不図示）等のスイッチを具備して構成されている。

ＣＰＵ５３は、操作パネル５２の操作に応じてなされた指示に基づき、画像処理回路４７の画像処理に用いられるパラメータを変更するための制御を行うように構成されている。

ＣＰＵ５３は、操作パネル５２において、色分離回路４５から出力される画像信号のホワイトバランス調整を行わせるための指示がなされたことを検知した際に、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量を複数の設定光量に段階的に増加させるための制御をＬＥＤドライバ３３に対して行うとともに、当該複数の設定光量に対応するホワイトバランスゲイン値をサンプリング値としてそれぞれ算出させるための制御をゲイン値算出回路５１に対して行うように構成されている。また、ＣＰＵ５３は、ゲイン値算出回路５１から出力されるホワイトバランスゲイン値を、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の現在の設定光量に関連付けてメモリ５４に格納するとともに、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）に基づいてゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ及びＢｇをそれぞれ設定するための処理を行うように構成されている。

ＣＰＵ５３は、ホワイトバランス調整回路４６から出力される各色成分の画像信号に基づき、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量を観察に適した光量に調整するための制御をＬＥＤドライバ３３に対して行うように構成されている。

なお、本実施例のカメラユニット２Ｂは、１つのＣＣＤを具備する単板のカメラユニットとして構成されたものに限らず、例えば、結像レンズ２１を通過した光をＲＧＢの色毎に分光するためのダイクロイックプリズム等の分光光学系と、当該分光光学系を経て出射されるＲ光の光学像を撮像するための第１のＣＣＤと、当該分光光学系を経て出射されるＧ光の光学像を撮像するための第２のＣＣＤと、当該分光光学系を経て出射されるＢ光の光学像を撮像するための第３のＣＣＤと、を具備する３板のカメラユニットとして構成されたものであってもよい。また、カメラユニット２Ｂが３板のカメラユニットとして構成されている場合には、色分離回路４５が不要となるため、例えば、Ａ／Ｄ変換回路４４から出力される画像信号がホワイトバランス調整回路４６及びゲイン値算出回路５１へ出力されるようにすればよい。

一方、本実施例のＣＣＤ２２は、原色カラーフィルタ２４を撮像面上に具備する原色ＣＣＤとして構成されたものに限らず、例えば、結像レンズ２１により結像された光学像を、シアン、マゼンタ、黄色及び緑色の波長帯域毎に分離して撮像するための補色カラーフィルタを撮像面上に具備する補色ＣＣＤとして構成されたものであってもよい。また、ＣＣＤ２２が補色ＣＣＤとして構成されている場合には、例えば、Ａ／Ｄ変換回路４４から出力される画像信号に応じた輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒが色分離回路４５において生成され、当該輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒに応じた赤、緑及び青の色成分の画像信号がＲＧＢ変換回路において生成され、当該画像信号がホワイトバランス調整回路４６及びゲイン値算出回路５１へ出力されるようにすればよい。

続いて、本実施例に係る内視鏡システム１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、ゲイン値Ｇｇ＝１としてゲイン値Ｒｇ及びＢｇを設定する場合を例に挙げて説明する。

ユーザは、内視鏡システム１の各部を接続して電源を投入した後、挿入部６の先端面をガーゼ等の白色の被写体に対向する位置に配置した状態において、操作パネル５２のホワイトバランススイッチを操作することにより、色分離回路４５から出力される画像信号のホワイトバランス調整を行わせるための指示を行う。

ＣＰＵ５３は、操作パネル５２において、色分離回路４５から出力される画像信号のホワイトバランス調整を行わせるための指示がなされたことを検知すると、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量を複数の設定光量に段階的に増加させるための制御をＬＥＤドライバ３３に対して行うとともに、当該複数の設定光量に対応するホワイトバランスゲイン値をサンプリング値としてそれぞれ算出させるための制御をゲイン値算出回路５１に対して行う。

ゲイン値算出回路５１は、ＣＰＵ５３の制御に応じ、色分離回路４５から出力される各色成分の画像信号により示される輝度値Ｒｓ、Ｇｓ及びＢｓの比を１：１：１にするようなホワイトバランスゲイン値を算出し、当該算出したホワイトバランスゲイン値をＣＰＵ５３へ出力する。

ＣＰＵ５３は、ゲイン値算出回路５１から出力されるホワイトバランスゲイン値を、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の現在の設定光量に関連付けてメモリ５４に格納する。

ところで、前述のような、外光の遮断が不十分な環境下においては、当該外光と、照明レンズ１５を経て出射された白色光の反射及び／または散乱により発生する光（以降、単に戻り光とも称する）と、を混合した混合光が対物レンズ１７に入射される。そのため、例えば、外光を撮像して得られた画像信号に含まれる赤色、緑色及び青色の色成分の輝度値をＲａ、Ｇａ及びＢａとし、戻り光を撮像して得られた画像信号に含まれる赤色、緑色及び青色の色成分の輝度値をＲｂ、Ｇｂ及びＢｂとし、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量を０以外の所定の設定光量ＬＰに設定した際に対物レンズ１７に入射される外光の光量と戻り光の光量との比の値をαとし、当該白色光の現在の設定光量の所定の設定光量ＬＰに対する倍率をｋとした場合、輝度値Ｒｓ、Ｇｓ及びＢｓを下記数式（１）のように表すことができる。

従って、上記数式（１）に基づき、ゲイン値算出回路５１において算出されるゲイン値Ｒｇ（ｋ）及びＢｇ（ｋ）を、下記数式（２）及び（３）のように表すことができる。

ところで、上記数式（２）及び（３）によれば、対物レンズ１７に入射される外光の光量及び／または分光特性が、ゲイン値算出回路５１において算出されるゲイン値Ｒｇ（ｋ）及びＢｇ（ｋ）に影響を及ぼすものと考えられる。そのため、例えば、ゲイン値算出回路５１において算出したＲｇ（ｋ）をそのままアンプ４６ａに適用し、かつ、ゲイン値算出回路５１において算出したＢｇ（ｋ）をそのままアンプ４６ｃに適用した場合には、モニタ５に表示される画像の色再現性が劣化してしまう、という問題点が生じる。そして、本実施例においては、前述の問題点の解決を図るための処理として、以降に述べるような処理が行われる。

ここで、ゲイン値Ｒｇ及びＢｇの設定に係る処理の具体例について説明する。なお、本実施例においては、ゲイン値Ｒｇ及びＢｇを設定するための処理として、共通の処理を利用することができる。そのため、以降においては、ゲイン値Ｒｇを設定する場合の処理を代表例として挙げつつ説明を行う。

対物レンズ１７に戻り光のみが入射されると仮定した場合、すなわち、対物レンズ１７に外光が入射されないと仮定した場合、上記数式（２）を下記数式（４）のように変形することができる。

上記数式（４）により算出されるゲイン値Ｒｇ（ｋ）をＺとした場合、上記数式（４）を下記数式（５）のように変形することができる。

そして、上記数式（５）を上記数式（２）に代入することにより、下記数式（６）に示すような関係式を得ることができる。

ここで、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量が０に設定されている場合には、ｋ＝０となるため、上記数式（６）を下記数式（７）のように変形することができる。

そして、上記数式（７）を上記数式（６）に代入することにより、下記数式（８）に示すような関係式を得ることができる。

一方、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量が所定の設定光量ＬＰに設定されている場合には、ｋ＝１となるため、上記数式（８）を下記数式（９）のように変形することができる。

また、上記数式（９）を変形することにより、輝度値Ｒａを下記数式（１０）のように規定することができる。

そして、上記数式（１０）を上記数式（８）に代入して変形することにより、下記数式（１１）に示すような関係式を得ることができる。

ＣＰＵ５３は、上記数式（１１）に示した関係式と、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値と、に基づき、対物レンズ１７に入射される光が戻り光のみであると仮定した場合、すなわち、対物レンズ１７に外光が入射されないと仮定した場合のホワイトバランスゲイン値Ｚを取得する。

具体的には、ＣＰＵ５３は、上記数式（１１）に示した関係式と、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値と、に基づき、例えば、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量が０に設定されている場合に算出されたホワイトバランスゲイン値をＲｇ（０）に代入し、当該白色光の光量が所定の設定光量ＬＰに設定されている場合に算出されたホワイトバランスゲイン値をＲｇ（１）に代入し、当該白色光の設定光量ＬＱの所定の設定光量ＬＰに対する倍率Ｑをｋに代入し、当該白色光の光量が当該設定光量ＬＱに設定されている場合に算出されたホワイトバランスゲイン値Ｒｇ（Ｑ）を上記数式（１１）のＲｇ（１）に代入することにより、ホワイトバランスゲイン値Ｚを算出する。

なお、上記数式（１１）に示した関係式は、例えば、メモリ５４または他の図示しない記憶装置に格納された、ＣＰＵ５３の動作を規定するためのプログラム内に予め組み込まれているものとする。また、設定光量ＬＱは、０及び所定の設定光量ＬＰ以外の光量であるものとする。

一方、ＣＰＵ５３は、上記数式（１１）により算出した基準値であるホワイトバランスゲイン値Ｚと、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）と、に基づき、アンプ４６ａのゲイン値Ｒｇを設定するための処理を行う。

具体的には、ＣＰＵ５３は、例えば、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）を設定光量の昇順にソートすることにより、連続する３つの（３段階分の）設定光量においてそれぞれ算出され、かつ、ホワイトバランスゲイン値Ｚに対する差異がそれぞれ所定の許容範囲内に収まる、という条件に最初に合致する３つのホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）を特定し、さらに、当該特定した３つのホワイトバランスゲイン値の中で最も大きな設定光量ＬＭにおいて算出された１つのホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）ＧＭをアンプ４６ａのゲイン値Ｒｇとして設定する（図３参照）。図３は、実施例に係る内視鏡システムにおいて行われる処理の一例を説明するための図である。

すなわち、ＣＰＵ５３は、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）に基づき、ゲイン値算出回路５１において算出されるホワイトバランスゲイン値の変動が収束すると推定される設定光量ＬＭにおけるホワイトバランスゲイン値ＧＭをアンプ４６ａのゲイン値Ｒｇの設定値として取得するための処理を行う。

なお、本実施例によれば、例えば、色分離回路４５の色分離処理において用いられるマトリクスが一般的なＲＧＢ分離用のパラメータを具備して設計されている場合には、ホワイトバランスゲイン値Ｚの±５％程度を上限として前述の所定の許容範囲を設定することにより、ホワイトバランス調整に好適なゲイン値Ｒｇを設定することができる。また、本実施例によれば、例えば、色分離回路４５の色分離処理において用いられるマトリクスが特殊なパラメータを具備して設計されている場合には、当該パラメータを考慮しつつ前述の所定の許容範囲を設定するようにしてもよい。

一方、本実施例によれば、以上に述べた処理に限らず、例えば、以降に述べるような処理を行うことによりゲイン値Ｒｇを設定してもよい。

白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量が所定の設定光量ＬＰに設定されている場合には、ｋ＝１となるため、上記数式（６）を下記数式（１２）のように変形することができる。

そして、上記数式（１２）を上記数式（６）に代入することにより、下記数式（１３）に示すような関係式を得ることができる。

一方、設定光量ＬＮにおけるｋの値をＮとした場合、上記数式（１３）を下記数式（１４）のように変形することができる。なお、設定光量ＬＮは、０及び所定の設定光量ＬＰ以外の光量であるものとする。

そして、上記数式（１４）を上記数式（１３）に代入することにより、下記数式（１５）に示すような関係式を得ることができる。

ここで、定数項をＡ、Ｂ、Ｃ及びＤとした場合、上記数式（１５）を下記数式（１６）のように簡略化して表すことができる。

ＣＰＵ５３は、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値に応じたカーブフィッティング処理を上記数式（１６）に対して施すことにより、下記数式（１７）に示すような、当該カーブフィッティング処理により最適化された定数項Ａｆ、Ｂｆ、Ｃｆ及びＤｆを具備する関係式（近似関数）を取得する。なお、上記数式（１６）に示した関係式は、例えば、メモリ５４または他の図示しない記憶装置に格納された、ＣＰＵ５３の動作を規定するためのプログラム内に予め組み込まれているものとする。

ところで、対物レンズ１７に入射される外光を無視可能な程度まで白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量を増加させるような場合、すなわち、ｋの値が無限大に近づく場合においては、対物レンズ１７に戻り光のみが入射されるものと仮定することができるため、下記数式（１８）に示すような関係式が成立する。そのため、ＣＰＵ５３は、上記数式（１７）を用いて下記数式（１８）に示す演算を行うことにより、ホワイトバランスゲイン値Ｚを算出する。

そして、ＣＰＵ５３は、上記数式（１８）により算出した基準値であるホワイトバランスゲイン値Ｚと、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値と、に基づき、図３に例示した処理と同様の処理を行うことにより、アンプ４６ａのゲイン値Ｒｇを設定する。

なお、本実施例においては、以上に述べた処理に限らず、例えば、上記数式（１７）を用いて以下のような処理を行うことによりゲイン値Ｒｇを設定してもよい。

ＣＰＵ５３は、上記数式（１７）を微分することにより、ゲイン値Ｒｇ（ｋ）の変化率を示す関数を取得する。

ＣＰＵ５３は、前述のように取得したゲイン値Ｒｇ（ｋ）の変化率を示す関数に基づき、当該関数が０に最も近づくｋの値、すなわち、ゲイン値Ｒｇ（ｋ）が収束すると推定されるｋの値を特定し、当該特定したｋの値を所定の設定光量ＬＰに乗じることにより設定光量ＬＳを算出する。

ＣＰＵ５３は、設定光量ＬＳの白色光を発生させるための制御をＬＥＤドライバ３３に対して行うとともに、当該設定光量ＬＳに対応するホワイトバランスゲイン値ＧＬＳを算出させるための制御をゲイン値算出回路５１に対して行う。そして、ＣＰＵ５３は、前述の制御に応じてゲイン値算出回路５１において算出されたホワイトバランスゲイン値ＧＬＳをゲイン値Ｒｇとして設定する。

すなわち、ＣＰＵ５３は、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）に基づき、ゲイン値算出回路５１において算出されるホワイトバランスゲイン値の変動が収束すると推定される設定光量ＬＳを特定し、さらに、当該設定光量ＬＳの白色光が実際に光源装置３から出射された際にゲイン値算出部５１において算出されるホワイトバランスゲイン値ＧＬＳをアンプ４６ａのゲイン値Ｒｇの設定値として取得するための処理を行う。

また、本実施例においては、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値の中から選択した１つのホワイトバランスゲイン値をゲイン値Ｒｇとして設定するものに限らず、例えば、上記数式（１８）により取得した基準値であるホワイトバランスゲイン値Ｚに対する差異が±５％以内に収まるようなゲイン値Ｒｇ（ｋ）の算出結果の中から選択した１つのホワイトバランスゲイン値をゲイン値Ｒｇとして設定するようにしてもよい。

また、本実施例においては、以上に述べた処理に限らず、例えば、以降に述べるような処理を行うことによりゲイン値Ｒｇを設定してもよい。

ＣＰＵ５３は、操作パネル５２において、色分離回路４５から出力される画像信号のホワイトバランス調整を行わせるための指示がなされたことを検知すると、白色ＬＥＤ３１から発せられる白色光の光量を複数の設定光量に段階的に増加させるための制御をＬＥＤドライバ３３に対して行うとともに、当該複数の設定光量に対応するホワイトバランスゲイン値をＮ回（Ｎ≧３）ずつ算出させるための制御をゲイン値算出回路５１に対して行う。

ＣＰＵ５３は、例えば、メモリ５４に格納された複数のホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）を設定光量の昇順にソートすることにより、設定光量ＬＤ１におけるＮ個のホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）の平均値である平均値ＡＤ１と、設定光量ＬＤ１よりも大きくかつ設定光量ＬＤ１に連続する設定光量ＬＤ２におけるＮ個のホワイトバランスゲイン値（サンプリング値）の平均値である平均値ＡＤ２と、を用いて算出される検定統計量であるｐ値が０．１未満になる、という条件に最初に合致する設定光量ＬＤ１及びＬＤ２を特定し、さらに、当該特定した設定光量ＬＤ２における平均値ＡＤ２をアンプ４６ａのゲイン値Ｒｇとして設定する。

以上に述べた処理によれば、外光の遮断が不十分な環境下であっても、アンプ４６ａ、４６ｂ及び４６ｃのゲイン値を、対物レンズ１７に入射される戻り光に含まれる色成分に対するホワイトバランス調整に適したゲイン値に設定することができる。すなわち、本実施例によれば、外光の遮断が不十分な環境下でホワイトバランス調整を行った場合であっても、色再現性の高い画像を得ることができる。

本発明は、上述した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。

１内視鏡システム
２内視鏡
２Ａ光学視管
２Ｂカメラユニット
３光源装置
４ビデオプロセッサ
５モニタ
６挿入部
１５照明レンズ
１７対物レンズ
２２ＣＣＤ
２４原色カラーフィルタ
３１白色ＬＥＤ
３３ＬＥＤドライバ
４５色分離回路
４６ホワイトバランス調整回路
４６ａ，４６ｂ，４６ｃアンプ
５１ゲイン値算出回路
５２操作パネル
５３ＣＰＵ
５４メモリ

日本国特開２００４−４９７０８号公報

Claims

被写体を照明するための照明光として白色光を供給するように構成された光源装置と、
前記光源装置から供給される前記白色光を前記被写体へ出射するように構成された光出射部と、
前記光出射部を経て出射された前記白色光が前記被写体において反射及び／または散乱することにより発生する光である戻り光と、前記光出射部を経て出射された前記白色光以外の外的要因により発生する光である外光と、が入射されるように構成された光入射部と、
前記光入射部から入射した光に応じて形成される光学像を撮像して撮像信号を出力するように構成された撮像部と、
前記撮像信号に応じて生成された画像のホワイトバランスを調整するためのホワイトバランスゲイン値を算出するように構成されたゲイン値算出部と、
前記画像のホワイトバランス調整を行わせるための指示がなされたことを検知した際に、前記白色光の光量を複数の設定光量に段階的に変化させるための制御を前記光源装置に対して行うとともに、前記複数の設定光量に対応するホワイトバランスゲイン値をサンプリング値としてそれぞれ算出させるための制御を前記ゲイン値算出部に対して行うように構成された制御部と、
前記サンプリング値に基づき、前記ゲイン値算出部により算出されるホワイトバランスゲイン値の、前記白色光の前記設定光量の変化に伴う変動が所定の許容範囲内に収まる設定光量におけるホワイトバランスゲイン値を設定値として取得するための処理を行うように構成された設定値取得部と、
前記設定値を用いて前記画像のホワイトバランス調整を行うように構成されたホワイトバランス調整部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
前記設定値取得部は、前記処理として、前記サンプリング値に基づき、前記光入射部に前記戻り光のみが入射されると仮定した場合のホワイトバランスゲイン値を基準値として算出し、さらに、当該算出した基準値に対する差異が所定の許容範囲内に収まる各サンプリング値に基づき、前記設定値を取得する処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
前記設定値取得部は、前記処理として、前記サンプリング値に基づき、前記ゲイン値算出部において算出されるホワイトバランスゲイン値が所定の許容範囲内に収まる設定光量を特定し、さらに、当該特定した設定光量の前記白色光が実際に前記光源装置から出射された際に前記ゲイン値算出部において算出されるホワイトバランスゲイン値を前記設定値として取得する処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
前記撮像部は、前記光入射部から入射した光に応じて形成される光学像を、赤色、緑色及び青色の波長帯域毎に分離して撮像するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
前記撮像部は、前記光入射部から入射した光に応じて形成される光学像を、シアン、マゼンタ、黄色及び緑色の波長帯域毎に分離して撮像するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。