JP6929459B2 - 内視鏡システム、内視鏡用プロセッサ、内視鏡システムの制御方法、及び、プログラム - Google Patents

内視鏡システム、内視鏡用プロセッサ、内視鏡システムの制御方法、及び、プログラム Download PDF

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Description

本発明は、内視鏡システム、内視鏡用プロセッサ、内視鏡システムの制御方法、及び、プログラムに関し、特に、被検体内に存在する被写体の観察に用いられる内視鏡システム、内視鏡用プロセッサ、内視鏡システムの制御方法、及び、プログラムに関するものである。
医療分野の内視鏡観察においては、被検体内の生体組織等の被写体を照明するための照明光を発生する光源として、ＬＥＤ等のような半導体光源が用いられる場合がある。
具体的には、例えば、日本国特開平１１−２５３３９７号公報には、白色発光ダイオードを電子内視鏡の先端部に設けた内視鏡装置において、当該白色発光ダイオードの発光時間を最大発光時間に設定するための制御を行った後で、当該白色発光ダイオードを初期駆動電流値より大きな駆動電流値で発光させるための制御を行う観点が開示されている。
ここで、ＬＥＤ等の半導体光源を内視鏡観察用の光源として用いた場合には、例えば、当該半導体光源に印加される電流の大きさに応じて当該半導体光源から発せられる光のピーク波長が本来のピーク波長からシフトする現象である波長シフトの発生に起因し、本来の色調とは異なる色調を有する観察画像が表示されてしまうような状況が生じ得る。
しかし、日本国特開平１１−２５３３９７号公報には、前述のような状況の発生を抑制するための方法について特に開示等されていない。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、半導体光源を内視鏡観察用の光源として用いた場合に、本来の色調とは異なる色調を有する観察画像が表示されることを極力抑制することが可能な内視鏡システム、内視鏡用プロセッサ、内視鏡システムの制御方法、及び、プログラムを提供することを目的としている。
内視鏡システムは、被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するとともに、１つ以上の半導体光源を有して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を撮像して画像を得るように構成された撮像部と、前記画像の明るさを検出するように構成された明るさ検出部と、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが第１の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第１の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第１の明るさ範囲よりも明るい第２の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第２の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第２の明るさ範囲よりも明るい第３の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第３の制御を行う第１の制御パターンに応じた動作を行うように構成された制御部と、を有する。
内視鏡用プロセッサは、被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するとともに、１つ以上の半導体光源を有して構成された光源装置および前記照明光が照射された前記被写体を撮像して画像を得るように構成された内視鏡と接続可能な内視鏡用プロセッサであって、前記画像の明るさを検出するように構成された明るさ検出部と、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが第１の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第１の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第１の明るさ範囲よりも明るい第２の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第２の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第２の明るさ範囲よりも明るい第３の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第３の制御を行う第１の制御パターンに応じた動作を行うように構成された制御部と、を有する。
内視鏡システムの制御方法は、被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するとともに、１つ以上の半導体光源を有して構成された光源装置と、前記照明光が照射された前記被写体を撮像して画像を得るように構成された内視鏡と、を有する内視鏡システムの制御方法であって、前記画像の明るさを検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが第１の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第１の制御を行い、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが前記第１の明るさ範囲よりも明るい第２の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第２の制御を行い、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが前記第２の明るさ範囲よりも明るい第３の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第３の制御を行う制御ステップと、を有する。
プログラムは、被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するとともに、１つ以上の半導体光源を有して構成された光源装置と、前記照明光が照射された前記被写体を撮像して画像を得るように構成された内視鏡と、を有する内視鏡システムに、前記画像の明るさを検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが第１の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第１の制御を行い、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが前記第１の明るさ範囲よりも明るい第２の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第２の制御を行い、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが前記第２の明るさ範囲よりも明るい第３の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第３の制御を行う制御ステップと、を実行させる。
実施形態に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが白色光観察モードに設定されている際に被写体に照射される照明光のスペクトルの一例を示す図。 実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図。 実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図。 実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図。 実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが白色光観察モードに設定されている際の明るさ検出値とＬＥＤの発光光量との間の関係の一例を説明するための図。 実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが特殊光観察モードに設定されている際に被写体に照射される照明光のスペクトルの一例を示す図。 実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図。 実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図。 実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図。 実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが特殊光観察モードに設定されている際の明るさ検出値とＬＥＤの発光光量との間の関係の一例を説明するための図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
図１から図１１は、本発明の実施形態に係るものである。
内視鏡システム１は、図１に示すように、被検体内に挿入可能であるとともに、当該被検体内に存在する生体組織等の被写体を撮像して得られた画像データを出力するように構成された内視鏡２と、内視鏡２の内部に挿通配置されたライトガイド７を介して当該被写体の観察に用いられる照明光を供給するように構成された光源装置３と、内視鏡２から出力される画像データに応じた観察画像等を生成して出力するように構成されたプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される観察画像を画面上に表示するように構成された表示装置５と、を有している。図１は、実施形態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、被検体内に挿入可能な細長形状に形成された挿入部２ａと、挿入部２ａの基端側に設けられた操作部２ｂと、を有している。また、内視鏡２は、例えば、撮像部２１（後述）から出力される画像データ等の伝送に用いられる信号線が内蔵されたユニバーサルケーブル（不図示）を介し、プロセッサ４に着脱可能に接続されるように構成されている。また、内視鏡２は、ライトガイド７の少なくとも一部が内蔵されたライトガイドケーブル（不図示）を介し、光源装置３に着脱可能に接続されるように構成されている。
挿入部２ａの先端部２ｃには、被検体内の生体組織等の被写体を撮像するための撮像部２１と、ライトガイド７の出射端部と、ライトガイド７により伝送された照明光を被写体へ照射する照明光学系２２と、が設けられている。
撮像部２１は、照明光学系２２を経た照明光により照明された被写体を撮像して画像データを生成するとともに、当該生成した画像データをプロセッサ４へ出力するように構成されている。すなわち、撮像部２１は、照明光学系２２を経た照明光が照明された被写体を撮像して画像を得るように構成されている。また、撮像部２１は、対物光学系２１ａと、撮像素子２１ｂと、アナログフロントエンド（以降、ＡＦＥと略記する）２１ｃと、を有して構成されている。
対物光学系２１ａは、例えば、レンズ等の光学素子を有し、照明光学系２２を経た照明光により照明された被写体から発せられる戻り光（反射光）を結像するように構成されている。
撮像素子２１ｂは、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳのようなイメージセンサを具備して構成されている。また、撮像素子２１ｂの撮像面には、対物光学系２１ａから入射した戻り光を赤色、緑色及び青色の３色に分光するための原色ベイヤー配列のカラーフィルタと、当該カラーフィルタを通過した光を撮像するためにマトリクス状に配設された複数の画素と、が設けられている。また、撮像素子２１ｂは、対物光学系２１ａにより結像された戻り光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ＡＦＥ２１ｃへ出力するように構成されている。また、撮像素子２１ｂは、プロセッサ４から出力される制御信号に応じた動作を行うように構成されている。
ＡＦＥ２１ｃは、撮像素子２１ｂから出力される撮像信号に対してノイズ低減処理及びＡ／Ｄ変換処理等の所定の信号処理を施すことにより画像データを生成し、当該生成した画像データをプロセッサ４へ出力するように構成されている。
操作部２ｂは、ユーザが把持して操作することが可能な形状を具備して構成されている。また、操作部２ｂには、ユーザの入力操作に応じた指示をプロセッサ４に対して行うことが可能な１つ以上のスイッチを具備して構成されたスコープスイッチ２３が設けられている。具体的には、スコープスイッチ２３は、例えば、ユーザの操作に応じ、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードまたは特殊光観察モードのいずれかに設定する（切り替える）ための指示を行うことが可能な観察モード切替スイッチ（不図示）を具備して構成されている。なお、本実施形態においては、スコープスイッチ２３と同様の観察モード切替スイッチがプロセッサ４に設けられていてもよい。
光源装置３は、被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するように構成されている。また、光源装置３は、発光部３１と、合波器３２と、集光レンズ３３と、光源制御部３４と、を有して構成されている。
発光部３１は、紫色ＬＥＤ３１ａと、青色ＬＥＤ３１ｂと、緑色ＬＥＤ３１ｃと、琥珀色ＬＥＤ３１ｄと、赤色ＬＥＤ３１ｅと、を有して構成されている。すなわち、発光部３１は、複数の半導体光源（半導体発光素子）を有して構成されている。
紫色ＬＥＤ３１ａは、紫色域にピーク波長（中心波長）を有する紫色光（以降、Ｖ光と称する）を発生するように構成されている。具体的には、紫色ＬＥＤ３１ａは、例えば、ピーク波長が４１５ｎｍ付近に設定された光をＶ光として発生するよう構成されている。また、紫色ＬＥＤ３１ａは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、紫色ＬＥＤ３１ａは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。なお、紫色ＬＥＤ３１ａの発光光量ＥＶは、Ｖ光の波長帯域に含まれる各波長の光の強度を積算して得られる総光量として規定される。
青色ＬＥＤ３１ｂは、Ｖ光よりも長波長側の青色域にピーク波長（中心波長）を有する青色光（以降、Ｂ光と称する）を発生するように構成されている。具体的には、青色ＬＥＤ３１ｂは、例えば、ピーク波長が４６０ｎｍ付近に設定された光をＢ光として発生するよう構成されている。また、青色ＬＥＤ３１ｂは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、青色ＬＥＤ３１ｂは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。なお、青色ＬＥＤ３１ｂの発光光量ＥＢは、Ｂ光の波長帯域に含まれる各波長の光の強度を積算して得られる総光量として規定される。
緑色ＬＥＤ３１ｃは、Ｂ光よりも長波長側の緑色域にピーク波長（中心波長）を有する緑色光（以降、Ｇ光と称する）を発生するように構成されている。具体的には、緑色ＬＥＤ３１ｃは、例えば、ピーク波長が５４０ｎｍ付近に設定された光をＧ光として発生するよう構成されている。また、緑色ＬＥＤ３１ｃは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、緑色ＬＥＤ３１ｃは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。なお、緑色ＬＥＤ３１ｃの発光光量ＥＧは、Ｇ光の波長帯域に含まれる各波長の光の強度を積算して得られる総光量として規定される。
琥珀色ＬＥＤ３１ｄは、Ｇ光よりも長波長側の琥珀色域にピーク波長（中心波長）を有する琥珀色光（以降、Ａ光と称する）を発生するように構成されている。具体的には、琥珀色ＬＥＤ３１ｄは、例えば、ピーク波長が６００ｎｍ付近に設定された光をＡ光として発生するよう構成されている。また、琥珀色ＬＥＤ３１ｄは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、琥珀色ＬＥＤ３１ｄは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。なお、琥珀色ＬＥＤ３１ｄの発光光量ＥＡは、Ａ光の波長帯域に含まれる各波長の光の強度を積算して得られる総光量として規定される。また、本実施形態においては、琥珀色ＬＥＤ３１ｄから発せられるＡ光のピーク波長が５８５ｎｍから６１５ｎｍまでの間のいずれかの波長に設定されていればよい。
赤色ＬＥＤ３１ｅは、Ａ光よりも長波長側の赤色域にピーク波長（中心波長）を有する赤色光（以降、Ｒ光と称する）を発生するように構成されている。具体的には、赤色ＬＥＤ３１ｅは、例えば、ピーク波長が６３０ｎｍ付近に設定された光をＲ光として発生するよう構成されている。また、赤色ＬＥＤ３１ｅは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、赤色ＬＥＤ３１ｅは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。なお、赤色ＬＥＤ３１ｅの発光光量ＥＲは、Ｒ光の波長帯域に含まれる各波長の光の強度を積算して得られる総光量として規定される。
合波器３２は、発光部３１から発せられた各光を合波して集光レンズ３３に入射させることができるように構成されている。
集光レンズ３３は、合波器３２を経て入射した光を集光してライトガイド７の入射端部へ出射するように構成されている。
光源制御部３４は、例えば、制御回路及びドライブ回路等を具備して構成されている。また、光源制御部３４は、プロセッサ４から出力される制御信号に基づき、発光部３１の各ＬＥＤを駆動させるためのパルス状の駆動信号であるＬＥＤ駆動信号を生成して出力するように構成されている。
プロセッサ４は、明るさ検出部４１と、ゲイン調整部４２と、画像処理部４３と、観察画像生成部４４と、制御部４５と、を有して構成されている。
明るさ検出部４１は、例えば、明るさ検出回路等を具備して構成されている。また、明るさ検出部４１は、内視鏡２から出力される画像データの明るさを検出するための処理である明るさ検出処理を行うとともに、当該明るさ検出処理により検出された明るさを示す情報である明るさ検出情報を生成して制御部４５へ出力するように構成されている。
ゲイン調整部４２は、例えば、ゲイン調整回路等を具備して構成されている。また、ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じてゲイン値ＧＶを設定し、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データに対して乗じるゲイン調整処理を行うように構成されている。また、ゲイン調整部４２は、前述のゲイン調整処理を施した画像データを画像処理部４３へ出力するように構成されている。
画像処理部４３は、例えば、画像処理回路等を具備して構成されている。また、画像処理部４３は、制御部４５から出力される制御信号に基づき、ゲイン調整部４２から出力される画像データに対して色分離処理を施すとともに、当該色分離処理により得られた画像データを観察画像生成部４４へ出力するように構成されている。
観察画像生成部４４は、例えば、画像生成回路等を具備して構成されている。また、観察画像生成部４４は、制御部４５から出力される制御信号に基づき、画像処理部４３から出力される画像データを用いて観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置５へ出力するように構成されている。
制御部４５は、例えば、制御回路等を具備して構成されている。また、制御部４５は、スコープスイッチ２３からの指示に応じた動作を行わせるための制御信号を生成して出力するように構成されている。また、制御部４５は、撮像素子２１ｂの動作を制御するための制御信号を生成して出力するように構成されている。
制御部４５には、白色光観察モード時に制御部４５により行われる制御内容を示す白色光観察用制御情報（以降、制御情報ＷＣＪと略記する）と、特殊光観察モード時に制御部４５により行われる制御内容を示す特殊光観察用制御情報（以降、制御情報ＳＣＪと略記する）と、がそれぞれ格納されたメモリ４５ａが設けられている。
前述の制御情報ＷＣＪには、例えば、白色光観察モード時に表示装置５に表示される観察画像ＷＬＧの明るさを制御する際に用いられる情報である白色光観察用明るさ制御情報（以降、明るさ制御情報ＷＢＣＪと略記する）が含まれている。また、前述の制御情報ＳＣＪには、例えば、特殊光観察モード時に表示装置５に表示される観察画像ＳＬＧの明るさを制御する際に用いられる情報である特殊光観察用明るさ制御情報（以降、明るさ制御情報ＳＢＣＪと略記する）が含まれている。
制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、メモリ４５ａから制御情報ＷＣＪを読み込むとともに、当該読み込んだ制御情報ＷＣＪに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して出力するように構成されている。また、制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、白色光観察モードにおける明るさ目標値ＴＷＡを設定するように構成されている。また、制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、明るさ検出部４１から出力される明るさ検出情報と、制御情報ＷＣＪに含まれる明るさ制御情報ＷＢＣＪと、に基づき、表示装置５に表示される観察画像ＷＬＧの明るさを明るさ目標値ＴＷＡに近づけるような明るさ制御に係る動作を行うように構成されている。
制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、メモリ４５ａから制御情報ＳＣＪを読み込むとともに、当該読み込んだ制御情報ＳＣＪに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して出力するように構成されている。また、制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、特殊光観察モードにおける明るさ目標値ＴＳＡを設定するように構成されている。また、制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、明るさ検出部４１から出力される明るさ検出情報と、制御情報ＳＣＪに含まれる明るさ制御情報ＳＢＣＪと、に基づき、表示装置５に表示される観察画像ＳＬＧの明るさを明るさ目標値ＴＳＡに近づけるような明るさ制御に係る動作を行うように構成されている。
すなわち、制御部４５は、スコープスイッチ２３からの指示と、メモリ４５ａから読み込んだ制御情報と、に基づき、内視鏡システム１の観察モードを、白色光観察モードと、特殊光観察モードと、のうちのいずれかの観察モードに設定するための動作を行うように構成されている。また、制御部４５は、照明モード切替部としての機能を有し、光源装置３から発せられる照明光を被写体に照射する際の照明モードを、後述の照明光ＷＬを当該被写体に照射する照明モードと、後述の照明光ＳＬを当該被写体に照射する照明モードと、のうちのいずれかに切り替えるための動作を行うように構成されている。
なお、本実施形態においては、プロセッサ４の各部が、個々の電子回路として構成されていてもよく、または、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路における回路ブロックとして構成されていてもよい。また、本実施形態においては、例えば、プロセッサ４が１つ以上のＣＰＵを具備して構成されていてもよい。また、本実施形態に係る構成を適宜変形することにより、例えば、図示しないコンピュータが、プロセッサ４の各部の機能を実行させるためのプログラムをメモリ等の記憶媒体から読み込むとともに、当該読み込んだプログラムに応じた動作を行うようにしてもよい。
表示装置５は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等を具備し、プロセッサ４から出力される観察画像等を表示することができるように構成されている。
続いて、本実施形態の作用について、以下に説明する。
術者等のユーザは、例えば、内視鏡システム１の各部を接続して電源を投入した後、スコープスイッチ２３の観察モード切替スイッチを操作することにより、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示を行う。
制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、メモリ４５ａから制御情報ＷＣＪを読み込む。また、制御部４５は、制御情報ＷＣＪに応じ、Ｖ光、Ｂ光、Ｇ光、Ａ光及びＲ光を光源装置３から同時に出射させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、制御情報ＷＣＪに応じ、発光光量ＥＶ、ＥＢ、ＥＧ、ＥＡ及びＥＲにおける発光光量比を所定の発光光量比ＲＷＴに設定するための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、制御情報ＷＣＪに含まれる明るさ制御情報ＷＢＣＪに応じ、ゲイン値ＧＶを１に設定させるための制御信号を生成してゲイン調整部４２へ出力する。また、制御部４５は、制御情報ＷＣＪに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して画像処理部４３及び観察画像生成部４４へ出力する。
光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、白色光観察モードにおいて、紫色ＬＥＤ３１ａと、青色ＬＥＤ３１ｂと、緑色ＬＥＤ３１ｃと、琥珀色ＬＥＤ３１ｄと、赤色ＬＥＤ３１ｅと、を同時にかつ所定の発光光量比ＲＷＴで発光させるためのＬＥＤ駆動信号を生成し、当該生成したＬＥＤ駆動信号を発光部３１へ出力する。そして、このような光源制御部３４の動作に応じ、白色光観察モードにおいて、Ｖ光、Ｂ光、Ｇ光、Ａ光及びＲ光を含む照明光ＷＬが光源装置３（発光部３１）から発せられ、当該照明光ＷＬが被写体に照射され、当該照明光ＷＬの戻り光（反射光）を撮像することにより得られた画像データＷＤＩが撮像部２１から明るさ検出部４１及びゲイン調整部４２へそれぞれ出力される。
なお、本実施形態においては、所定の発光光量比ＲＷＴが、例えば、ＥＶ＝ＥＲ＜ＥＢ＝ＥＡ＜ＥＧの関係を満たすように設定される。そのため、以降においては、例えば、図２に示すような、発光部３１から同時に発せられる５色の光の中でＧ光を最も多く含む照明光ＷＬが被写体に照射されるものとして説明を行う。また、本実施形態においては、内視鏡システム１の観察モードが白色光観察モードに設定された際に、図２のようなスペクトルを有する照明光ＷＬにより照明された被写体が撮像される。そのため、本実施形態においては、画像データＷＤＩの画素毎に、照明光ＷＬの戻り光に含まれるＶ光及びＢ光の受光光量に応じた青色成分の輝度値と、当該戻り光に含まれるＧ光の受光光量に応じた緑色成分の輝度値と、当該戻り光に含まれるＡ光及びＲ光の受光光量に応じた赤色成分の輝度値と、を有する画素値が得られる。図２は、実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが白色光観察モードに設定されている際に被写体に照射される照明光のスペクトルの一例を示す図である。
ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、ゲイン値ＧＶを１に設定するとともに、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データＷＤＩに対して乗じるゲイン調整処理を行う。また、ゲイン調整部４２は、前述のゲイン調整処理を施した画像データＷＤＩを画像処理部４３へ出力する。
画像処理部４３は、制御部４５から出力される制御信号に基づき、例えば、ゲイン調整部４２を経て出力される画像データＷＤＩに対して色分離処理を行うことにより、被写体に対して照射された照明光ＷＬの戻り光に含まれるＶ光に対応する紫色成分の画像データＷＶＤＩと、当該戻り光に含まれるＢ光に対応する青色成分の画像データＷＢＤＩと、当該戻り光に含まれるＧ光に対応する緑色成分の画像データＷＧＤＩと、当該戻り光に含まれるＡ光に対応する琥珀色成分の画像データＷＡＤＩと、当該戻り光に含まれるＲ光に対応する赤色成分の画像データＷＲＤＩと、をそれぞれ生成する。そして、画像処理部４３は、前述の色分離処理により得られた各色成分の画像データを観察画像生成部４４へ出力する。
観察画像生成部４４は、制御部４５から出力される制御信号に基づき、白色光観察モードにおいて、例えば、画像処理部４３を経て出力される画像データＷＶＤＩ及びＷＢＤＩを加算して得られる輝度値を表示装置５のＢ（青色）チャンネルに割り当て、画像処理部４３を経て出力される画像データＷＧＤＩの輝度値を表示装置５のＧ（緑色）チャンネルに割り当てるとともに、画像処理部４３を経て出力される画像データＷＡＤＩ及びＷＲＤＩを加算して得られる輝度値を表示装置５のＲ（赤色）チャンネルに割り当てることにより観察画像ＷＬＧを生成し、当該生成した観察画像ＷＬＧを表示装置５へ出力する。
明るさ検出部４１は、内視鏡２から出力される画像データＷＤＩの明るさを検出するための明るさ検出処理を行うとともに、当該明るさ検出処理により検出された明るさを示す情報である明るさ検出情報ＷＢＳＪを生成して制御部４５へ出力する。
具体的には、明るさ検出部４１は、例えば、画像データＷＤＩに含まれる各画素の輝度値の平均値を明るさ検出値ＷＤＢとして算出するとともに、当該算出した明るさ検出値ＷＤＢを示す明るさ検出情報を生成して制御部４５へ出力する。なお、図２に例示したような照明光が被写体に照射された場合には、明るさ検出値ＷＤＢが、画像データＷＤＩに含まれる各画素の緑色成分の輝度値の平均値と同じ値または略同じ値になる。
制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、白色光観察モードにおける明るさ目標値ＴＷＡを設定する。また、制御部４５は、明るさ検出部４１から出力される明るさ検出情報ＷＢＳＪと、制御情報ＷＣＪに含まれる明るさ制御情報ＷＢＣＪと、に基づき、表示装置５に表示される観察画像の明るさを明るさ目標値ＴＷＡに近づけるような明るさ制御に係る動作を行う。
ここで、白色光観察モード時に制御部４５により行われる明るさ制御の具体例について説明する。なお、以降においては、白色光観察モード時の照明光ＷＬの発生源となっている５色のＬＥＤのうち、緑色ＬＥＤ３１ｃの発光光量ＥＧを変化させる場合を代表例として挙げて説明する。また、本実施形態によれば、白色光観察モードにおいて、所定の発光光量比ＲＷＴを維持しつつ、以下に説明する具体例と同様の方法で緑色ＬＥＤ３１ｃ以外の４色のＬＥＤの発光光量を変化させるような制御が行われるものとする。
制御部４５は、明るさ制御情報ＷＢＣＪに基づき、明るさ検出部４１により算出される明るさ検出値ＷＤＢの下限値ＷＤＢＬと、当該明るさ検出値ＷＤＢの上限値ＷＤＢＵと、当該明るさ検出値ＷＤＢに対応する閾値ＷＤＢ１及びＷＤＢ２（但し、ＷＤＢ１＜ＷＤＢ２であるとする）と、をそれぞれ特定する。また、制御部４５は、明るさ検出部４１から出力される明るさ検出情報ＷＢＳＪに基づいて明るさ検出値ＷＤＢを特定する。
制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが下限値ＷＤＢＬ以上かつ閾値ＷＤＢ１未満の範囲に属していることを検出した場合に、当該範囲に設定された明るさ目標値ＴＷＡと、明るさ制御情報ＷＢＣＪと、に基づき、緑色ＬＥＤ３１ｃに対して供給しているＬＥＤ駆動信号の電流値を電流値ＩＭに設定させつつ、明るさ検出値ＷＤＢに応じたＰＷＭ（パルス幅変調）を行わせることにより、当該ＬＥＤ駆動信号のパルス幅をパルス幅ＰＮ未満のいずれかのパルス幅に変化させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが下限値ＷＤＢＬ以上かつ閾値ＷＤＢ１未満の範囲に属していることを検出した場合に、明るさ制御情報ＷＢＣＪに基づき、ゲイン値を１に設定させるための制御信号を生成してゲイン調整部４２へ出力する。なお、パルス幅ＰＮは、デューティ比が１となるようなパルス幅であることが望ましい。
光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが下限値ＷＤＢＬである場合に、図３に示すような、電流値ＩＭと、パルス幅ＰＮ未満のパルス幅ＰＭと、を有するパルス信号をＬＥＤ駆動信号として緑色ＬＥＤ３１ｃに対して供給する。図３は、実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図である。
ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、ゲイン値ＧＶを１に設定するとともに、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データＷＤＩに対して乗じるゲイン調整処理を行う。
制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ１以上かつ閾値ＷＤＢ２未満の範囲に属していることを検出した場合に、当該範囲に設定された明るさ目標値ＴＷＡと、明るさ制御情報ＷＢＣＪと、に基づき、緑色ＬＥＤ３１ｃに対して供給しているＬＥＤ駆動信号のパルス幅をパルス幅ＰＮに設定させつつ、明るさ検出値ＷＤＢに応じたＰＡＭ（パルス振幅変調）を行わせることにより、当該ＬＥＤ駆動信号の電流値を電流値ＩＭ以上かつ電流値ＩＮ未満の範囲に属するいずれかの電流値に変化させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ１以上かつ閾値ＷＤＢ２未満の範囲に属していることを検出した場合に、明るさ制御情報ＷＢＣＪに基づき、ゲイン値を１に設定させるための制御信号を生成してゲイン調整部４２へ出力する。
光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ１である場合に、図４に示すような、電流値ＩＭと、パルス幅ＰＭよりも広いパルス幅ＰＮと、を有するパルス信号をＬＥＤ駆動信号として緑色ＬＥＤ３１ｃに対して供給する。図４は、実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図である。
ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、ゲイン値ＧＶを１に設定するとともに、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データＷＤＩに対して乗じるゲイン調整処理を行う。
制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ２以上かつ上限値ＷＤＢＵ以下の範囲に属していることを検出した場合に、明るさ制御情報ＷＢＣＪに基づき、緑色ＬＥＤ３１ｃに対して供給しているＬＥＤ駆動信号のパルス幅をパルス幅ＰＮに設定させつつ、当該ＬＥＤ駆動信号の電流値を電流値ＩＮに設定させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ２以上かつ上限値ＷＤＢＵ以下の範囲に属していることを検出した場合に、当該範囲に設定された明るさ目標値ＴＷＡと、明るさ制御情報ＷＢＣＪと、に基づき、明るさ検出値ＷＤＢに応じてゲイン値を１以上かつＧＭＡＸ以下のいずれかのゲイン値に変化させるための制御信号を生成してゲイン調整部４２へ出力する。
ゲイン値ＧＭＡＸは、ゲイン調整部４２のゲイン調整処理において用いられるゲイン値ＧＶの上限値に相当するゲイン値である。なお、ゲイン値ＧＭＡＸは、予め設定された固定値であってもよく、または、ユーザにより変更可能な可変値であってもよい。
光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ２以上かつ上限値ＷＤＢＵ以下の範囲に属する場合に、図５に示すような、電流値ＩＮと、パルス幅ＰＮと、を有するパルス信号をＬＥＤ駆動信号として緑色ＬＥＤ３１ｃに対して供給する。図５は、実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図である。
ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、ゲイン値ＧＶを１以上かつＧＭＡＸ以下のいずれかの値に設定するとともに、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データＷＤＩに対して乗じるゲイン調整処理を行う。また、ゲイン調整部４２は、前述のゲイン調整処理を施した画像データＷＤＩを画像処理部４３へ出力する。
なお、以上に述べたような明るさ制御において、制御部４５は、閾値ＷＤＢ１を、白色光観察モードにおいて取得される画像データＷＤＩの明るさをＰＷＭにより変化させる際の上限値として特定することが好ましい。また、以上に述べたような明るさ制御において、制御部４５は、閾値ＷＤＢ２を、白色光観察モードにおいて取得される画像データＷＤＩの明るさをＰＡＭにより変化させる際の上限値として特定することが好ましい。
以上に述べたような明るさ制御によれば、白色光観察モードにおいて、緑色ＬＥＤ３１ｃの発光光量ＥＧが、明るさ検出値ＷＤＢに応じて図６に例示するように変化する。図６は、実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが白色光観察モードに設定されている際の明るさ検出値とＬＥＤの発光光量との間の関係の一例を説明するための図である。
具体的には、明るさ検出値ＷＤＢが下限値ＷＤＢＬ以上かつ閾値ＷＤＢ１未満の範囲に属する場合には、緑色ＬＥＤ３１ｃに対して印加される電流の印加期間に応じ、最小発光光量ＥＬＧ以上かつ発光光量ＥＭＧ（＞ＥＬＧ）未満の範囲内で発光光量ＥＧが変化する。また、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ１以上かつ閾値ＷＤＢ２未満の範囲に属する場合には、緑色ＬＥＤ３１ｃに対して印加される電流の電流値に応じ、発光光量ＥＭＧ以上かつ最大発光光量ＥＵＧ（＞ＥＭＧ）未満の範囲で発光光量ＥＧが変化する。また、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ２以上かつ上限値ＷＤＢＵ以下の範囲に属する場合には、発光光量ＥＧが最大発光光量ＥＵＧに維持される。
そのため、以上に述べたような明るさ制御によれば、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが下限値ＷＤＢＬ以上かつ閾値ＷＤＢ１未満の範囲に属する場合に、ゲイン値ＧＶを１に固定しつつ発光部３１の各ＬＥＤの発光光量を変化させることにより、表示装置５に表示される観察画像ＷＬＧの明るさを近景観察に適した明るさにすることができる。また、以上に述べたような明るさ制御によれば、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ１以上かつ閾値ＷＤＢ２未満の範囲に属する場合に、ゲイン値ＧＶを１に固定しつつ発光部３１の各ＬＥＤの発光光量を変化させることにより、表示装置５に表示される観察画像ＷＬＧの明るさを中景観察に適した明るさにすることができる。また、以上に述べたような明るさ制御によれば、例えば、明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ２以上かつ上限値ＷＤＢＵ以下の範囲に属する場合に、発光部３１の各ＬＥＤの発光光量を固定しつつゲイン値ＧＶを変化させることにより、表示装置５に表示される観察画像ＷＬＧの明るさを遠景観察に適した明るさにすることができる。
ユーザは、表示装置５に表示される観察画像ＷＬＧを確認しつつ、内視鏡２の挿入部２ａを被験者の内部へ挿入するとともに、当該被験者の内部に存在する所望の被写体の近傍に先端部２ｃを配置する。その後、ユーザは、内視鏡２の先端部２ｃを所望の被写体の近傍に配置した状態において、スコープスイッチ２３の観察モード切替スイッチを操作することにより、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示を行う。
制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、メモリ４５ａから制御情報ＳＣＪを読み込む。また、制御部４５は、制御情報ＳＣＪに応じ、Ｇ光、Ａ光及びＲ光を光源装置３から同時に出射させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、制御情報ＳＣＪに応じ、発光光量ＥＧ、ＥＡ及びＥＲにおける発光光量比を所定の発光光量比ＲＳＴに設定するための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、制御情報ＳＣＪに含まれる明るさ制御情報ＳＢＣＪに応じ、ゲイン値ＧＶを１に設定させるための制御信号を生成してゲイン調整部４２へ出力する。また、制御部４５は、制御情報ＳＣＪに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して画像処理部４３及び観察画像生成部４４へ出力する。
光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、特殊光観察モードにおいて、紫色ＬＥＤ３１ａ及び青色ＬＥＤ３１ｂを消光させるとともに、緑色ＬＥＤ３１ｃと、琥珀色ＬＥＤ３１ｄと、赤色ＬＥＤ３１ｅと、を同時にかつ所定の発光光量比ＲＳＴで発光させるためのＬＥＤ駆動信号を生成し、当該生成したＬＥＤ駆動信号を発光部３１へ出力する。そして、このような光源制御部３４の動作に応じ、特殊光観察モードにおいて、Ｇ光、Ａ光及びＲ光を含む照明光ＳＬが光源装置３（発光部３１）から発せられ、当該照明光ＳＬが被写体に照射され、当該照明光ＳＬの戻り光（反射光）を撮像することにより得られた画像データＳＤＩが撮像部２１から明るさ検出部４１及びゲイン調整部４２へそれぞれ出力される。
なお、本実施形態においては、所定の発光光量比ＲＳＴが、例えば、ＥＧ＜ＥＲ＜ＥＡの関係を満たすように設定される。そのため、以降においては、例えば、図７に示すような、発光部３１から同時に発せられる３色の光の中でＡ光を最も多く含む照明光ＳＬが被写体に照射されるものとして説明を行う。また、本実施形態においては、内視鏡システム１の観察モードが特殊光観察モードに設定された際に、図７のようなスペクトルを有する照明光ＳＬにより照明された被写体が撮像される。そのため、本実施形態においては、画像データＳＤＩの画素毎に、照明光ＳＬの戻り光に含まれるＧ光の受光光量に応じた緑色成分の輝度値と、当該戻り光に含まれるＡ光及びＲ光の受光光量に応じた赤色成分の輝度値と、を有する画素値が得られる。図７は、実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが特殊光観察モードに設定されている際に被写体に照射される照明光のスペクトルの一例を示す図である。
ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、ゲイン値ＧＶを１に設定するとともに、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データＳＤＩに対して乗じるゲイン調整処理を行う。また、ゲイン調整部４２は、前述のゲイン調整処理を施した画像データＳＤＩを画像処理部４３へ出力する。
画像処理部４３は、制御部４５から出力される制御信号に基づき、例えば、ゲイン調整部４２を経て出力される画像データＳＤＩに対して色分離処理を行うことにより、被写体に対して照射された照明光ＳＬの戻り光に含まれるＧ光に対応する緑色成分の画像データＳＧＤＩと、当該戻り光に含まれるＡ光に対応する琥珀色成分の画像データＳＡＤＩと、当該戻り光に含まれるＲ光に対応する赤色成分の画像データＳＲＤＩと、をそれぞれ生成する。そして、画像処理部４３は、前述の色分離処理により得られた各色成分の画像データを観察画像生成部４４へ出力する。
観察画像生成部４４は、制御部４５から出力される制御信号に基づき、特殊光観察モードにおいて、例えば、画像処理部４３を経て出力される画像データＳＧＤＩの輝度値を表示装置５のＢ（青色）チャンネルに割り当て、画像処理部４３を経て出力される画像データＳＡＤＩの輝度値を表示装置５のＧ（緑色）チャンネルに割り当てるとともに、画像処理部４３を経て出力される画像データＳＲＤＩの輝度値を表示装置５のＲ（赤色）チャンネルに割り当てることにより観察画像ＳＬＧを生成し、当該生成した観察画像ＳＬＧを表示装置５へ出力する。
明るさ検出部４１は、内視鏡２から出力される画像データＳＤＩの明るさを検出するための明るさ検出処理を行うとともに、当該明るさ検出処理により検出された明るさを示す情報である明るさ検出情報ＳＢＳＪを生成して制御部４５へ出力する。
具体的には、明るさ検出部４１は、例えば、画像データＳＤＩに含まれる各画素の輝度値の平均値を明るさ検出値ＳＤＢとして算出するとともに、当該算出した明るさ検出値ＳＤＢを示す明るさ検出情報を生成して制御部４５へ出力する。なお、図７に例示したような照明光が被写体に照射された場合には、明るさ検出値ＳＤＢが、画像データＳＤＩに含まれる各画素の赤色成分の輝度値の平均値と同じ値または略同じ値になる。
制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示が行われたことを検出した際に、特殊光観察モードにおける明るさ目標値ＴＳＡを設定する。また、制御部４５は、明るさ検出部４１から出力される明るさ検出情報ＳＢＳＪと、制御情報ＳＣＪに含まれる明るさ制御情報ＳＢＣＪと、に基づき、表示装置５に表示される観察画像の明るさを明るさ目標値ＴＳＡに近づけるような明るさ制御に係る動作を行う。
ここで、特殊光観察モード時に制御部４５により行われる明るさ制御の具体例について説明する。なお、以降においては、内視鏡システム１の観察モードが特殊光観察モードに設定されている際に、照明光ＳＬの発生源となっている３色のＬＥＤ各々に対して供給されるＬＥＤ駆動信号の電流の大きさに応じた波長シフトが発生するものとして説明を行う。また、以降においては、特殊光観察モード時の照明光ＳＬの発生源となっている３色のＬＥＤのうち、琥珀色ＬＥＤ３１ｄの発光光量ＥＡを変化させる場合を代表例として挙げて説明する。また、本実施形態によれば、特殊光観察モードにおいて、所定の発光光量比ＲＳＴを維持しつつ、以下に説明する具体例と同様の方法で琥珀色ＬＥＤ３１ｄ以外の２色のＬＥＤの発光光量を変化させるような制御が行われるものとする。
制御部４５は、明るさ制御情報ＳＢＣＪに基づき、明るさ検出部４１により算出される明るさ検出値ＳＤＢの下限値ＳＤＢＬと、当該明るさ検出値ＳＤＢの上限値ＳＤＢＵと、当該明るさ検出値ＳＤＢに対応する閾値ＳＤＢ１及びＳＤＢ２（但し、ＳＤＢ１＜ＳＤＢ２であるとする）と、をそれぞれ特定する。また、制御部４５は、明るさ検出部４１から出力される明るさ検出情報ＳＢＳＪに基づいて明るさ検出値ＳＤＢを特定する。
制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが下限値ＳＤＢＬ以上かつ閾値ＳＤＢ１未満の範囲に属していることを検出した場合に、当該範囲に設定された明るさ目標値ＴＳＡと、明るさ制御情報ＳＢＣＪと、に基づき、琥珀色ＬＥＤ３１ｄに対して供給しているＬＥＤ駆動信号の電流値を電流値ＩＳに設定させつつ、明るさ検出値ＳＤＢに応じたＰＷＭ（パルス幅変調）を行わせることにより、当該ＬＥＤ駆動信号のパルス幅をパルス幅ＰＴ未満のいずれかのパルス幅に変化させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが下限値ＳＤＢＬ以上かつ閾値ＳＤＢ１未満の範囲に属していることを検出した場合に、明るさ制御情報ＳＢＣＪに基づき、ゲイン値を１に設定させるための制御信号を生成してゲイン調整部４２へ出力する。なお、パルス幅ＰＴは、デューティ比が１となるようなパルス幅であることが望ましい。
すなわち、制御部４５は、明るさ検出値ＳＤＢが下限値ＳＤＢＬ以上かつ閾値ＳＤＢ１未満の明るさ範囲に属していることを検出した場合に、照明光ＳＬの発生源となっている各ＬＥＤに印加する電流の印加期間を変化させる制御を行う。
光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが下限値ＳＤＢＬである場合に、図８に示すような、電流値ＩＳと、パルス幅ＰＴ未満のパルス幅ＰＳと、を有するパルス信号をＬＥＤ駆動信号として琥珀色ＬＥＤ３１ｄに対して供給する。図８は、実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図である。
ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、ゲイン値ＧＶを１に設定するとともに、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データＳＤＩに対して乗じるゲイン調整処理を行う。
制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ１以上かつ閾値ＳＤＢ２未満の範囲に属していることを検出した場合に、明るさ制御情報ＳＢＣＪに基づき、琥珀色ＬＥＤ３１ｄに対して供給しているＬＥＤ駆動信号のパルス幅をパルス幅ＰＴに設定させつつ、当該ＬＥＤ駆動信号の電流値を電流値ＩＳに設定させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ１以上かつ閾値ＳＤＢ２未満の範囲に属していることを検出した場合に、当該範囲に設定された明るさ目標値ＴＳＡと、明るさ制御情報ＳＢＣＪと、に基づき、明るさ検出値ＳＤＢに応じてゲイン値を１以上かつＧＭＡＸ未満のいずれかのゲイン値に変化させるための制御信号を生成してゲイン調整部４２へ出力する。
すなわち、制御部４５は、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ１以上かつ閾値ＳＤＢ２未満の明るさ範囲に属していることを検出した場合に、照明光ＳＬの発生源となっている各ＬＥＤに印加する電流の電流値を電流値ＩＳとして維持し、かつ、当該各ＬＥＤに印加する電流の印加期間をパルス幅ＰＴとして維持しつつ、画像データＳＤＩに対して乗じるゲイン値を変化させる制御を行う。
光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ１以上かつ閾値ＳＤＢ２未満の範囲に属する場合に、図９に示すような、電流値ＩＳと、パルス幅ＰＳよりも広いパルス幅ＰＴと、を有するパルス信号をＬＥＤ駆動信号として発光部３１の各ＬＥＤに対して供給する。図９は、実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図である。
ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、ゲイン値ＧＶを１以上かつＧＭＡＸ未満のいずれかのゲイン値に設定するとともに、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データＳＤＩに対して乗じるゲイン調整処理を行う。また、ゲイン調整部４２は、前述のゲイン調整処理を施した画像データＳＤＩを画像処理部４３へ出力する。
制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ２以上かつ上限値ＳＤＢＵ以下の範囲に属していることを検出した場合に、当該範囲に設定された明るさ目標値ＴＳＡと、明るさ制御情報ＳＢＣＪと、に基づき、琥珀色ＬＥＤ３１ｄに対して供給しているＬＥＤ駆動信号のパルス幅をパルス幅ＰＴに設定させつつ、明るさ検出値ＳＤＢに応じたＰＡＭ（パルス振幅変調）を行わせることにより、当該ＬＥＤ駆動信号の電流値を電流値ＩＳより大きくかつ電流値ＩＴ以下の範囲に属するいずれかの電流値に変化させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ２以上かつ上限値ＳＤＢＵ以下の範囲に属していることを検出した場合に、明るさ制御情報ＳＢＣＪに基づき、ゲイン値をＧＭＡＸに設定させるための制御信号を生成してゲイン調整部４２へ出力する。
すなわち、制御部４５は、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ２以上かつ上限値ＳＤＢＵ以下の明るさ範囲に属していることを検出した場合に、画像データＳＤＩに対して乗じるゲイン値をＧＭＡＸに維持しつつ、照明光ＳＬの発生源となっている各ＬＥＤに印加する電流の電流値を変化させる制御を行う。
光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが上限値ＳＤＢＵである場合に、図１０に示すような、電流値ＩＴと、パルス幅ＰＴと、を有するパルス信号をＬＥＤ駆動信号として発光部３１の各ＬＥＤに対して供給する。図１０は、実施形態に係る光源装置に設けられたＬＥＤに供給される信号の一例を説明するための図である。
ゲイン調整部４２は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、ゲイン値ＧＶをＧＭＡＸに設定するとともに、当該設定したゲイン値ＧＶを内視鏡２から出力される画像データＳＤＩに対して乗じるゲイン調整処理を行う。
なお、以上に述べたような明るさ制御において、制御部４５は、閾値ＳＤＢ１を、特殊光観察モードにおいて取得される画像データＳＤＩの明るさをＰＷＭにより変化させる際の上限値として特定することが好ましい。また、以上に述べたような明るさ制御において、制御部４５は、閾値ＳＤＢ２を、特殊光観察モードにおいて取得される画像データＳＤＩの明るさをゲイン調整部４２のゲイン調整処理により変化させる際の上限値として特定することが好ましい。
以上に述べたような明るさ制御によれば、特殊光観察モードにおいて、琥珀色ＬＥＤ３１ｄの発光光量ＥＡが、明るさ検出値ＳＤＢに応じて図１１に例示するように変化する。図１１は、実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが特殊光観察モードに設定されている際の明るさ検出値とＬＥＤの発光光量との間の関係の一例を説明するための図である。
具体的には、明るさ検出値ＳＤＢが下限値ＳＤＢＬ以上かつ閾値ＳＤＢ１未満の範囲に属する場合には、琥珀色ＬＥＤ３１ｄに対して印加される電流の印加期間に応じ、最小発光光量ＥＬＡ以上かつ発光光量ＥＭＡ（＞ＥＬＡ）未満の範囲内で発光光量ＥＡが変化する。また、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ１以上かつ閾値ＳＤＢ２未満の範囲に属する場合には、発光光量ＥＡが発光光量ＥＭＡに維持される。また、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ２以上かつ上限値ＳＤＢＵ以下の範囲に属する場合には、琥珀色ＬＥＤ３１ｄに対して印加される電流の電流値に応じ、発光光量ＥＭＡより大きくかつ最大発光光量ＥＵＡ（＞ＥＭＡ）以下の範囲で発光光量ＥＡが変化する。
そのため、以上に述べたような明るさ制御によれば、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが下限値ＳＤＢＬ以上かつ閾値ＳＤＢ１未満の範囲に属する場合に、ゲイン値ＧＶを１に固定しつつ緑色ＬＥＤ３１ｃ、琥珀色ＬＥＤ３１ｄ及び赤色ＬＥＤ３１ｅの発光光量を変化させることにより、表示装置５に表示される観察画像ＳＬＧの明るさを近景観察に適した明るさにすることができる。また、以上に述べたような明るさ制御によれば、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ１以上かつ閾値ＳＤＢ２未満の範囲に属する場合に、緑色ＬＥＤ３１ｃ、琥珀色ＬＥＤ３１ｄ及び赤色ＬＥＤ３１ｅの発光光量を固定しつつゲイン値ＧＶを変化させることにより、表示装置５に表示される観察画像ＳＬＧの明るさを中景観察に適した明るさにすることができる。また、以上に述べたような明るさ制御によれば、例えば、明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ２以上かつ上限値ＳＤＢＵ以下の範囲に属する場合に、ゲイン値ＧＶをＧＭＡＸに固定しつつ緑色ＬＥＤ３１ｃ、琥珀色ＬＥＤ３１ｄ及び赤色ＬＥＤ３１ｅの発光光量を変化させることにより、表示装置５に表示される観察画像ＳＬＧの明るさを遠景観察に適した明るさにすることができる。
ところで、医療分野の内視鏡観察においては、一般的に、病変部位の探索に係る作業が遠景で行われるとともに、病変部位の診断に係る作業が中景〜近景で行われる。そのため、遠景観察時においては、表示装置に表示される観察画像の明るさが当該観察画像の色調よりも重視される傾向にある。また、中景〜近景観察時においては、表示装置に表示される観察画像の明るさと当該観察画像の色調とが略同様に重視される傾向にある。また、病変部位の診断に係る作業に主に利用される特殊光観察においては、当該病変部位の視認性を白色光観察よりも向上させる必要がある。そのため、特殊光観察においては、表示装置に表示される観察画像の色調が白色光観察よりも重視される傾向にある。
また、ＬＥＤ等の半導体光源を内視鏡観察用の光源として用いた場合には、例えば、当該半導体光源に印加される電流の大きさに応じて当該半導体光源から発せられる光のピーク波長が本来のピーク波長からシフトする現象である波長シフトの発生に起因し、本来の色調とは異なる色調を有する観察画像が表示されてしまうような状況が生じ得る。
これに対し、本実施形態によれば、特殊光観察モードにおいて、波長シフトの発生に起因する色調の変化を抑制しつつ観察画像の明るさを向上させるような明るさ制御が行われるため、例えば、病変部位の診断に係る精度を確保可能な色調を有する観察画像を中景〜近景観察時に表示装置５に表示させることができる。従って、本実施形態によれば、半導体光源を内視鏡観察用の光源として用いた場合に、本来の色調とは異なる色調を有する観察画像が表示されることを極力抑制することができる。
なお、本実施形態によれば、例えば、白色光観察モードの明るさ制御及び特殊光観察モードの明るさ制御において、ＰＷＭを行わせるための制御と、ＰＡＭを行わせるための制御と、を相互に入れ替えてもよい。そして、このような場合においては、閾値ＷＤＢ１が、白色光観察モードにおいて取得された画像データＷＤＩの明るさをＰＡＭにより変化させる際の上限値として特定される。また、前述のような場合においては、閾値ＷＤＢ２が、白色光観察モードにおいて取得された画像データＷＤＩの明るさをＰＷＭにより変化させる際の上限値として特定される。
すなわち、本実施形態によれば、特殊光観察モードの明るさ制御において、明るさ検出値ＳＤＢが下限値ＳＤＢＬ以上かつ閾値ＳＤＢ１未満の明るさ範囲ＲＳＡに属している場合に、照明光ＳＬの発生源となっている各ＬＥＤに印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる制御ＣＡを行い、当該明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ１以上かつ閾値ＳＤＢ２未満の明るさ範囲ＲＳＢに属している場合に、ゲイン値ＧＶを変化させる制御ＣＢを行い、当該明るさ検出値ＳＤＢが閾値ＳＤＢ２以上かつ上限値ＳＤＢＵ以下の明るさ範囲ＲＳＣに属している場合に、当該各ＬＥＤに印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる制御ＣＣを行う制御パターンＣＰＡに応じた動作が制御部４５により行われるようにすればよい。また、本実施形態によれば、白色光観察モードの明るさ制御において、明るさ検出値ＷＤＢが下限値ＷＤＢＬ以上かつ閾値ＷＤＢ１未満の明るさ範囲ＲＳＤに属している場合に、照明光ＷＬの発生源となっている各ＬＥＤに印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる制御ＣＤを行い、当該明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ１以上かつ閾値ＷＤＢ２未満の明るさ範囲ＲＳＥに属している場合に、当該各ＬＥＤに印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる制御ＣＥを行い、当該明るさ検出値ＷＤＢが閾値ＷＤＢ２以上かつ上限値ＷＤＢＵ以下の明るさ範囲ＲＳＦに属している場合に、ゲイン値ＧＶを変化させる制御ＣＦを行う制御パターンＣＰＢに応じた動作が制御部４５により行われるようにすればよい。
また、本実施形態によれば、例えば、特殊光観察モードにおいて、ＰＷＭを行わせるための制御と、ＰＡＭを行わせるための制御と、の間にゲイン値ＧＶを変化させるための制御が行われる限りは、前述の明るさ制御とは異なる明るさ制御が行われるものであってもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、撮像素子２１ｂが電子シャッターを有して構成されている場合に、ゲイン値ＧＶを変化させるための制御の代わりに、当該電子シャッターにおけるシャッタースピードを変化させるための制御が行われるようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、撮像素子２１ｂがビニング機能を有して構成されている場合に、ゲイン値ＧＶを変化させるための制御の代わりに、当該ビニング機能において１つの画素群として扱う画素数を変化させるための制御が行われるようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、白色光観察モード及び特殊光観察モードを含む３つ以上の観察モードのそれぞれに対応する明るさ制御情報がメモリ４５ａに格納されていてもよい。
また、本実施形態によれば、例えば、緑色ＬＥＤ３１ｃの代わりに、青色の励起光を発生する半導体光源と、当該青色の励起光により励起されて緑色の蛍光を発生する蛍光体と、を有して構成された蛍光体光源を発光部３１に設けてもよい。すなわち、本実施形態によれば、例えば、緑色ＬＥＤ３１ｃよりも波長シフトし難い光源を発光部３１に設けてもよい。
また、本実施形態に係る構成を適宜変形することにより、例えば、補色フィルタ等のような、原色ベイヤー配列以外のカラーフィルタが撮像面に設けられた撮像素子に対して適合させるようにしてもよい。
また、本実施形態に係る構成を適宜変形することにより、例えば、モノクロイメージセンサ等のような、カラーフィルタが撮像面に設けられていない撮像素子に対して適合させるようにしてもよい。
本発明は、上述した実施形態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、２０１８年５月２１日に日本国に出願された特願２０１８−９６９５５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、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (8)

  1. 被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するとともに、１つ以上の半導体光源を有して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を撮像して画像を得るように構成された撮像部と、
    前記画像の明るさを検出するように構成された明るさ検出部と、
    前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが第１の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第１の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第１の明るさ範囲よりも明るい第２の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第２の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第２の明るさ範囲よりも明るい第３の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第３の制御を行う第１の制御パターンに応じた動作を行うように構成された制御部と、
    を有することを特徴とする内視鏡システム。
  2. 前記制御部は、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の印加期間を所定の印加期間未満のいずれかの印加期間に変化させる制御を前記第１の制御として行い、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の印加期間を前記所定の印加期間に維持しつつ、前記画像に対して施されるゲイン調整処理において乗じるゲイン値を所定のゲイン値未満のいずれかのゲイン値に変化させる制御を前記第２の制御として行い、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の印加期間を前記所定の印加期間に維持し、かつ、前記ゲイン調整処理において乗じるゲイン値を前記所定のゲイン値に維持しつつ、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値を変化させる制御を前記第３の制御として行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  3. 前記制御部は、前記第１の明るさ範囲の上限値に相当する第１の閾値を、前記画像の明るさを前記第１の制御により変化させる際の上限値として特定し、前記第２の明るさ範囲の上限値に相当する第２の閾値を、前記画像の明るさを前記第２の制御により変化させる際の上限値として特定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  4. 前記照明光を前記被写体に照射する際の照明モードを、前記光源部に設けられた複数の半導体光源のうちの第１の半導体光源から発せられる第１の光を前記複数の半導体光源のうちの第２の半導体光源から発せられるとともに前記第１の光よりも短波長側にピーク波長を有する第２の光よりも多く含む第１の照明光を前記照明光として前記被写体に照射する第１の照明モードと、前記第２の光を前記第１の光よりも多く含む第２の照明光を前記照明光として前記被写体に照射する第２の照明モードと、のうちのいずれかに切り替えるための動作を行うように構成された照明モード切替部をさらに有し、
    前記制御部は、前記第１の照明モードにおいて、前記第１の制御パターンに応じた動作を行い、前記第２の照明モードにおいて、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが第４の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第４の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第４の明るさ範囲よりも明るい第５の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第５の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第５の明るさ範囲よりも明るい第６の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される前記所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第６の制御を行う第２の制御パターンに応じた動作を行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  5. 前記第１の光のピーク波長が５８５ｎｍから６１５ｎｍまでの間のいずれかの波長に設定されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
  6. 被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するとともに、１つ以上の半導体光源を有して構成された光源装置および前記照明光が照射された前記被写体を撮像して画像を得るように構成された内視鏡と接続可能な内視鏡用プロセッサであって、
    前記画像の明るさを検出するように構成された明るさ検出部と、
    前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが第１の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第１の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第１の明るさ範囲よりも明るい第２の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第２の制御を行い、前記明るさ検出部により検出された前記画像の明るさが前記第２の明るさ範囲よりも明るい第３の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第３の制御を行う第１の制御パターンに応じた動作を行うように構成された制御部と、
    を有することを特徴とする内視鏡用プロセッサ。
  7. 被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するとともに、１つ以上の半導体光源を有して構成された光源装置と、前記照明光が照射された前記被写体を撮像して画像を得るように構成された内視鏡と、を有する内視鏡システムの制御方法であって、
    前記画像の明るさを検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが第１の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第１の制御を行い、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが前記第１の明るさ範囲よりも明るい第２の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第２の制御を行い、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが前記第２の明るさ範囲よりも明るい第３の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第３の制御を行う制御ステップと、
    を有することを特徴とする内視鏡システムの制御方法。
  8. 被検体内に存在する被写体を照明するための照明光を発生するとともに、１つ以上の半導体光源を有して構成された光源装置と、前記照明光が照射された前記被写体を撮像して画像を得るように構成された内視鏡と、を有する内視鏡システムに、
    前記画像の明るさを検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが第１の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの一方を変化させる第１の制御を行い、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが前記第１の明るさ範囲よりも明るい第２の明るさ範囲に属している場合に、前記画像に対して施される所定の処理により前記画像の明るさを変化させる第２の制御を行い、前記検出ステップにより検出された前記画像の明るさが前記第２の明るさ範囲よりも明るい第３の明るさ範囲に属している場合に、前記照明光の発生源となっている半導体光源に印加する電流の電流値及び印加期間のうちの他方を変化させる第３の制御を行う制御ステップと、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
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