JPWO2017072837A1 - 光走査型内視鏡装置および光走査型内視鏡装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明の光走査型内視鏡装置（１００）は、光を被写体上で走査する光走査部（２）と、被写体からの信号光を光電変換し、生成された電子の増倍率を変更可能である光検出部（３）と、該光検出部（３）からの電気信号の大きさに基づいて被写体の画像データを形成する画像形成部（４）と、画像データの複数の色の信号の比に基づいて当該画像データの色を調整するための調整係数を算出する色設定部（５）と、調整係数を増倍率と対応付けて記憶する記憶部（７）と、入力部（４０）に入力された取得指示に応答して、複数組の調整係数および増倍率が記憶部（７）に記憶されるように、光検出部（３）および色設定部（５）を制御する制御部（６）とを備える。

Description

本発明は、光走査型内視鏡装置および光走査型内視鏡装置の制御方法に関するものである。

従来、被写体上でレーザ光をスパイラル状の軌跡に沿って走査し、被写体からの信号光を検出する走査型内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
被写体の反射率や、被写体から内視鏡の先端までの距離に応じて、検出される信号光の強度が変化するため、画像の明るさも変化する。画像の明るさを一定に維持する方法として、画像の明るさに応じて光検出器のゲインを調整するオートゲインコントロールが一般に用いられている。

特許第５０２５８７７号公報

しかしながら、光検出器として、逆バイアス電圧の印加によって光電流を増倍するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を使用する場合、ＡＰＤの増倍率が変化したときに、画像の色が変化する。
すなわち、カラー画像を取得するときには、複数の色の信号光がＡＰＤによって検出される。ＡＰＤの増倍率は波長依存性を有し、逆バイアス電圧と増倍率との関係は入射光の波長に応じて異なる。したがって、逆バイアス電圧が変化したときに、複数の色の信号光の間で増倍率の変化量に差異が生じ、逆バイアス電圧の変化の前後で画像の色が維持されない。

赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を被写体に照射して白色光画像を取得する場合を例にとって考える。ＡＰＤの増倍率を５０に設定して白い被写体を撮影したときのＡＰＤからのＲ、Ｇ、Ｂの出力信号の大きさの比が、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１２０：１００：７８であったとする。次に、ＡＰＤの増倍率を３に変更して同一の白い被写体を撮影したとする。このときのＲ、Ｇ、Ｂの出力信号の大きさの比は、１２０：１００：７８ではなく、別の比、例えば、１２５：１００：７５となってしまう。これは、増倍率の変化の前後で白色光画像のホワイトバランスが変化して白色光画像内の被写体の色が変化することを意味する。
したがって、画像の色を調整するための条件は、ＡＰＤの増倍率毎に異なるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、光検出器の増倍率の変更に伴う画像の色の変化を調整するためのデータを簡便な操作のみで取得することができる光走査型内視鏡装置および光走査型内視鏡装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、光を走査しながら被写体に照射する光走査部と、前記光の照射によって被写体において生じた信号光を受光し、受光された前記信号光を光電変換して電子を生成し、生成された電子を電気信号として出力する光検出部であって、前記光電変換によって生成された電子を増倍可能であるとともに前記電子の増倍率を変更可能である光検出部と、該光検出部から出力された前記電気信号の大きさおよび前記光走査部による前記光の照射位置に基づいて前記被写体の画像データを形成する画像形成部と、該画像形成部によって形成された前記画像データの赤、緑および青の信号の比に基づいて当該画像データのホワイトバランスを調整するための調整係数を算出する色設定部と、該色設定部によって算出された前記調整係数を前記光検出部の増倍率と対応付けて記憶する記憶部と、ユーザによる操作に基づいて前記調整係数の取得指示が入力される入力部と、該入力部への前記調整係数の取得指示に応答して、複数組の前記調整係数および前記増倍率が前記記憶部に記憶されるように、前記光検出部および前記色設定部を制御する制御部とを備える光走査型内視鏡装置を提供する。

本発明によれば、光走査部によって被写体に光が照射されることによって信号光が生じると、該信号光が光検出部によって検出されて信号光の強度に基づく電気信号が生成される。そして、画像形成部によって、電気信号が光の照射位置と対応付けられることによって、被写体の画像データが形成される。

ここで、画像データの色を調整するための調整係数を設定したい場合に、ユーザは、白い被写体の画像データが取得されている状態で、入力部を操作し、調整係数の取得動作を実行させる。調整係数の取得動作において、制御部は、光検出部の増倍率を変更しながら画像データを取得させ、各増倍率の下で取得された画像データから調整係数を色設定部に算出させるように、光検出部および色設定部を制御する。これにより、複数組の増倍率および調整係数のデータが記憶部内に生成される。
これにより、増倍率の変更に伴う色の変化を調整するためのデータを簡便な操作のみで取得することができる。

上記第１の態様においては、前記制御部が、前記画像形成部に前記画像データを取得させる第１のステップと、該第１のステップにおいて取得された前記画像データに基づいて前記色設定部に前記調整係数を算出させる第２のステップと、該第２のステップにおいて算出された前記調整係数を前記第１のステップにおける前記光検出部の増倍率と対応付けて前記記憶部に記憶させる第３のステップと、前記光検出部に前記増倍率を変更させる第４のステップと、前記第１のステップから前記第４のステップまでを繰り返す第５のステップとを実行してもよい。
このようにすることで、増倍率の変更および各増倍率の下で取得された画像データからの調整係数の算出が、制御部によって自動的に実行される。これにより、複数組の増倍率および調整係数のデータをさらに簡便に取得することができる。

上記第１の態様においては、前記制御部は、前記第４のステップにおいて、前記第１のステップにおいて取得された前記画像データの前記電気信号の大きさに基づいて前記光検出部の増倍率の設定値を決定し、前記増倍率を決定された設定値と一致させるように前記光検出部に前記増倍率を変更させてもよい。
このようにすることで、調整係数の取得動作において、光検出部によって受光される信号光の強度が変化すると、電気信号の大きさが変化し、制御部が光検出部の増倍率を変化させる。したがって、ユーザが、被写体までの距離や被写体に照射する光の強度などを変化させる簡単な操作を行うことによって、増倍率毎の調整係数を取得することができる。

上記第１の態様においては、前記制御部は、前記第２のステップにおいて、前記電気信号が所定の範囲内の大きさを有する設定領域を前記画像データ内に設定し、設定された前記設定領域内の複数の色の信号の比に基づいて前記色設定部に前記調整係数を算出させてもよい。
このようにすることで、画像データの内、調整係数の算出に適した範囲の複数の色の信号のみを用いて、より適切な調整係数を算出することができる。

上記第１の態様においては、前記光検出部の増倍率と対応する調整係数を前記記憶部から選択し、選択された調整係数を用いて前記画像データの色を調整する色調整部を備えていてもよい。
このようにすることで、色調整部が、光検出部の増倍率に対応する調整係数を用いて画像データの複数の色の信号の各々を補正することによって画像データの色を調整する。これにより、光検出部の増倍率の変更の前後で像の色に変化が無い画像を提供を提供することができる。

本発明の第２の態様は、被写体からの信号光を光電変換して電子を生成し、生成された電子を電気信号として出力する光検出部であって、前記光電変換によって生成された電子を増倍可能であるとともに前記電子の増倍率を変更可能である光検出部を備える光走査型内視鏡装置の制御方法であって、前記光検出部から出力された前記電気信号の大きさに基づいて前記被写体の画像データを形成し、形成された前記画像データの複数の色の信号の比に基づいて当該画像データの色を調整するための調整係数を算出し、算出された前記調整係数を前記光検出部の増倍率と対応付けて記憶し、ユーザによる操作に基づく前記調整係数の取得指示に応答して、複数組の前記調整係数および前記増倍率が前記記憶部に記憶されるように、前記光検出部の増倍率の変更および前記調整係数の算出を行う光走査型内視鏡装置の制御方法である。

本発明によれば、光検出器の増倍率の変更に伴う画像の色の変化を調整するためのデータを簡便な操作のみで取得することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る光走査型内視鏡装置の全体構成図である。 図１の光走査型内視鏡装置の記憶部に記憶されるテーブルを示す図である。 図１の光走査型内視鏡装置の動作を示すフローチャートである。 図３のフローチャートにおける色調整ルーチンを示すフローチャートである。 図３のフローチャートにおける明るさ調整ルーチンを示すフローチャートである。 図３のフローチャートにおける色設定ルーチンを示すフローチャートである。 色設定動作における挿入部の操作方法を説明する図である。 色設定動作の変形例における挿入部の操作方法を説明する図である。 色設定動作の変形例における挿入部のもう１つの操作方法を説明する図である。 色設定ルーチンの変形例を示すフローチャートである。

以下に、本発明の一実施形態に係る光走査型内視鏡装置に１００ついて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光走査型観察装置１００は、図１に示されるように、体内に挿入可能な細長い挿入部２０と、該挿入部２０の基端に接続された制御装置本体３０と、該制御装置本体３０に接続されたユーザインタフェース（ＵＩ、入力部）４０およびディスプレイ５０とを備えている。

また、光走査型観察装置１００は、レーザ光Ｌを出力する光源部１と、レーザ光Ｌを被写体Ａ上でスパイラル走査する光走査部２と、被写体Ａからのレーザ光Ｌの反射光（信号光）Ｌ’を検出する光検出部３と、反射光Ｌ’の強度およびレーザ光Ｌの照射位置に基づいて被写体Ａの画像データを形成する画像形成部４と、画像データの色を調整するための調整係数を設定する色設定部５と、光源部１、光走査部２、光検出部３、画像形成部４および色設定部５を制御する制御部６と、記憶部７とを備えている。

光源部１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のレーザ光をそれぞれ発生する３個のレーザ光源８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと、該３個のレーザ光源８Ｒ，８Ｇ，８Ｂから出力されたＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光Ｌを同軸に合成する結合器９とを備えている。
３個のレーザ光源８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、Ｒ、Ｇ、Ｂのパルス状のレーザ光Ｌを順番に繰り返し出力するように、制御部６によって制御される。これにより、結合器９からはＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光Ｌが順番に出力され、被写体ＡにおいてはＲ、Ｇ、Ｂの反射光Ｌ’が順番に発生する。

光走査部２は、挿入部２０内に長手方向に沿って配置された照明用の光ファイバ１０と、該光ファイバ１０の先端を該光ファイバ１０の長手方向に交差する方向に振動させるアクチュエータ１１と、該アクチュエータ１１を駆動するアクチュエータドライバ１２とを備えている。
光ファイバ１０の基端は、結合器９に接続されている。結合器９から光ファイバ１０の基端に入射されたレーザ光Ｌは、光ファイバ１０の内部を基端から先端まで導光し、光ファイバ１０の先端から挿入部２０の先端前方へ向かって射出されるようになっている。

アクチュエータ１１は、例えば、圧電素子を備える圧電アクチュエータであり、光ファイバ１０の先端部に取り付けられている。
アクチュエータドライバ１２は、光ファイバ１０の先端を該光ファイバ１０の長手方向に交差する略平面内においてスパイラル状の軌跡に沿ってスパイラル振動させるための駆動信号を制御部６から受信する制御信号に従って生成し、該駆動信号をアクチュエータ１１に供給する。これにより、光ファイバ１０の先端がスパイラル振動し、該光ファイバ１０の先端から射出されるレーザ光Ｌが所定のスパイラル状の走査軌跡に沿ってスパイラル走査されるようになっている。

光検出部３は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ。以下、「ＡＰＤ３」ともいう。）であり、受光用の光ファイバ１３によって受光された反射光を検出する。
光ファイバ１３は、挿入部２０内に長手方向に沿って配置されている。光ファイバ１３の先端は挿入部２０の先端面に配置され、光ファイバ１３の基端はＡＰＤ３に接続されている。被写体Ａから光ファイバ１３の先端に入射した反射光は、該光ファイバ１３の内部を先端から基端まで導光し、ＡＰＤ３に入射する。図１には、光ファイバ１３が１本のみ図示されているが、複数本の光ファイバ１３が設けられていてもよい。

ＡＰＤ３は、該ＡＰＤ３に入射した反射光Ｌ’を光電変換することによって反射光Ｌ’の入射光量に応じた量の電荷を生成し、生成された電荷量に応じた大きさの電気信号を出力する。ここで、ＡＰＤ３は、光電変換によって生成された電荷を逆バイアス電圧の印加によって増倍することにより、電気信号を増倍する機能を有する。逆バイアス電圧が大きくなる程、電気信号の増倍率も大きくなる。ＡＰＤ３は、例えば、１倍から１００倍の間で段階的に増倍率を変更することができる。ＡＰＤ３の増倍率は、後述するように制御部６によって制御される。

ＡＰＤ３から出力された電気信号は、増幅器１５によって増幅され後に、ＡＤＣ１６に入力される。
ＡＤＣ１６は、増幅器１５からの電気信号をサンプリングしてＡＤ変換することによって、電気信号の大きさに相当するデジタル値を得る。得られたデジタル値は、画像形成部４に送信される。

ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射光Ｌ’が順番に光ファイバ１３によって受光されるので、ＡＰＤ３は、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号を順番に生成して出力する。Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号はそれぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射光Ｌ’に基づく電気信号である。したがって、ＡＤＣ１６により、Ｒ信号値、Ｇ信号値およびＢ信号値が順番にデジタル値として得られる。

画像形成部４は、ＡＤＣ１６から受信した時間軸方向に並ぶ１組のＲ、Ｇ、Ｂの信号値を１つの画素の画素値とし、該画素値を制御部６から受信したレーザ光Ｌの照射位置（後述）と対応付けることによって、レーザ光Ｌが所定の走査軌跡全体の走査を完了する毎に生画像データを形成する。形成された生画像データは、白色光画像データである。

次に、画像形成部（色調整部）４は、生画像データに対して色調整処理を実行する。具体的には、画像形成部４は、生画像データが形成されたときのＡＰＤ３の増倍率の設定値を制御部６から取得し、増倍率の設定値と対応付けられている調整係数を記憶部７に記憶されているテーブル（後述）から取得し、各画素のＲ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値に調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂをそれぞれ乗算することによって、出力画像データを生成する。画像形成部４は、色調整処理に加えて、任意の画像処理を生画像データに施してもよい。
出力画像データは、ディスプレイ５０に送信され、該ディスプレイ５０に表示される。

色設定部５は、制御部６から色設定実行信号（後述）を受信したときに、制御部６を介して画像形成部４から生画像データを受信し、受信した生画像データに基づいて調整係数を設定する。具体的には、色設定部５は、生画像データのＲ信号値Ｖｒ、Ｇ信号値ＶｇおよびＢ信号値Ｖｂの比Ｖｒ：Ｖｇ：Ｖｂを算出する。信号値Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂはそれぞれ、例えば、生画像データの全画素または中心部の画素のＲ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値の平均値である。生画像データの中心部においては明るさの変化が小さいため、中心部の画素の信号値を用いることにより、より安定した信号値Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂを得ることができる。
次に、色設定部５は、Ｖｒ×Ｃｒ：Ｖｇ×Ｃｇ：Ｖｂ×Ｃｂ＝１：１：１を満たすような調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを算出する。算出された調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂの値は、制御部６を介して、ＡＰＤ３の増倍率と対応付けて記憶部７に記憶される。

ここで、ＡＰＤ３に設定されている増倍率と、ＡＰＤ３によるＲ、Ｇ、Ｂ信号の実際の増倍率との関係について説明する。
ＡＰＤ３に設定されている増倍率が大きい程、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の実際の増倍率も大きくなる。ただし、ＡＰＤ３による電気信号の増倍率は波長依存性を有し、ＡＰＤ３に設定されている増倍率が同一であったとしても、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の実際の増倍率はそれぞれ異なる。さらに、ＡＰＤ３の増倍率が変化したときに、Ｒ信号の増倍率の変化量と、Ｇ信号の増倍率の変化量と、Ｂ信号の増倍率の変化量は、それぞれ異なる。したがって、異なる増倍率で取得された生画像データの色、特にホワイトバランスは、互いに異なり、最適な調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂも、生画像データがいずれの増倍率で取得されたかに応じて異なる。

制御部６は、レーザ光源８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが一定の時間間隔をあけて順番にレーザ光Ｌを出力するように、レーザ光源８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを制御する。また、制御部６は、ＡＤＣ１６がレーザ光源８Ｒ，８Ｇ，８Ｂからのレーザ光Ｌの出力と同期して電気信号をサンプリングするように、ＡＤＣ１６を制御する。また、制御部６は、レーザ光Ｌの照射位置を制御信号から演算し、算出された照射位置の情報を画像形成部４に送信する。

さらに、制御部６は、画像形成部４によって生画像データが形成される度に、生画像データを画像形成部４から受信し、生画像データの明るさを測定する。生画像データの明るさは、例えば、全ての画素または中心部の画素の画素値の平均値である。平均値に代えて最大値を算出してもよい。さらに、Ｒ、ＧおよびＢ信号値の内、Ｇ信号値のみを用いて平均値または最大値を算出してもよい。Ｇ信号値は、人間の目が感じる明るさにより近い。したがって、Ｇ画素値のみを用いることによって、生画像データの明るさをより適切に評価することができる。

次に、制御部６は、測定された明るさに基づいてＡＰＤ３の増倍率の設定値を決定する。具体的には、制御部６は、生画像データの明るさが所定の適正範囲内である場合には、現在の増倍率の設定値を維持し、生画像データの明るさが所定の範囲よりも大きい場合には、ＡＰＤ３の増倍率の設定値を現在の設定値よりも小さな値に変更し、生画像データの明るさが所定の範囲よりも小さい場合には、ＡＰＤ３の増倍率の設定値を現在の設定値よりも大きな値に変更する。制御部６は、決定された設定値に増倍率を設定させるようにＡＰＤ３を制御する。

制御部６は、ＵＩ４０と接続されている。ＵＩ４０は、ユーザが色設定動作（調整係数の取得動作）の実行を指示するための色設定ボタン（図示略）を有し、色設定ボタンが押下されたときに色設定信号を制御部６に送信する。制御部６は、色設定信号をＵＩ４０から受信したときに、色設定動作を実行することによってテーブルを作成する。色設定動作については、後で詳述する。

記憶部７は、最初の色設定動作が実行される前の初期状態において、図２に示されるように、ＡＰＤ３が設定し得る全ての増倍率の各々を任意の調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂ（例えば、Ｃｒ＝Ｃｇ＝Ｃｂ＝１）と対応付けたテーブルを記憶している。記憶部７は、色設定動作の実行によって新しいテーブルが作成されたときに、それまでのテーブルを新しいテーブルに置換することによって、テーブルを更新する。

本実施形態において、画像形成部４、色設定部５および制御部６の上述の機能は、例えば、汎用または専用のコンピュータによって実現される。具体的には、コンピュータは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭのような主記憶装置と、ハードディスクや各種メモリのような補助記憶装置とを備え、該補助記憶装置に、上述した各部４，５，６の処理をＣＰＵに実行させるためのプログラムが記憶されている。このプログラムが補助記憶装置から主記憶装置にロードされて実行されることによって、ＣＰＵが各部４，５，６の処理を実現するようになっている。

次に、このように構成された光走査型観察装置１００の作用について説明する。
アクチュエータドライバ１２からアクチュエータ１１への駆動信号の供給およびレーザ光源８Ｒ，８Ｇ，８Ｂからからのレーザ光Ｌの出力が開始されると、Ｒ、Ｇ、Ｂのレーザ光Ｌが、スパイラル振動する光ファイバ１０の先端から順番に射出される。これにより、挿入部２０の先端面に対向する被写体Ａの表面において、スパイラル状の走査軌跡に沿ってＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光Ｌが順番に照射される。

被写体Ａの表面において反射されたレーザ光Ｌの反射光Ｌ’は、光ファイバ１３によって受光され、ＡＰＤ３によって光電変換され、さらにＡＤＣ１６によってデジタル変換される。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射光Ｌ’の強度を示すＲ、Ｇ、Ｂの信号値が順番に得られる。得られたＲ、Ｇ、Ｂの信号値は、画像形成部４においてレーザ光Ｌの照射位置と対応付けられることによって、図３に示されるように、被写体Ａの生画像データが生成される（ステップＳ３）。次に、画像形成部４において生画像データに対して色調整処理が施され（ステップＳ４）、色、具体的にはホワイトバランスが調整された出力画像データがディスプレイ５０に表示される（ステップＳ６）。

具体的には、図４に示されるように、色調整処理において、制御部６は、生画像データの取得時のＡＰＤ３の増倍率を該ＡＰＤ３から取得し（ステップＳ４１）、取得された増倍率と対応する調整係数を、記憶部７内のテーブルから選択し（ステップＳ４２）、選択された調整係数を用いて生画像データの色調整処理を画像形成部４に実行させる（ステップＳ４３）。

光ファイバ１３によって受光される反射光Ｌ’の光量は、被写体Ａの表面の反射率および被写体Ａから挿入部２０の先端までの距離に依存する。したがって、体内での挿入部２０の移動に伴って生画像データの明るさが変化する。ステップＳ４の次に、制御部６は、生画像データの明るさが所定の適正範囲内となるように、生画像データの明るさに基づいて次の生画像データの取得におけるＡＰＤ３の増倍率を調整する（ステップＳ５）。

具体的には、図５に示されるように、制御部６は、新しい生画像データが生成される度に、生画像データの明るさを算出する（ステップＳ５１）。制御部６は、生画像データの明るさが所定の適正範囲内である場合（ステップＳ５２のＹＥＳ）、ＡＰＤ３の現在の増倍率の設定値を維持する。これにより、同程度の明るさの生画像データが次も取得される。一方、生画像データの明るさが所定の適正範囲よりも暗い場合（ステップＳ５２のＮＯかつステップＳ５３のＮＯ）、制御部６は、ＡＰＤ３の増倍率の設定値を増大させる（ステップＳ５４）。これにより、ＡＰＤ３による電気信号の増倍率が増大され、明るさが増大された生画像データが次に取得される。一方、生画像データの明るさが所定の適正範囲よりも明るい場合（ステップＳ５２のＮＯかつステップＳ５３のＹＥＳ）、制御部６は、ＡＰＤ３の増倍率の設定値を低減させる（ステップＳ５５）。これにより、ＡＰＤ３による電気信号の増倍率が低減され、明るさが低減された生画像データが次に取得される。

ここで、ユーザは、新しいテーブルを取得したいときに、白い被写体Ａを挿入部２０の先端と対向するように設置し、白い被写体Ａの出力画像データがディスプレイ５０に表示されている状態でＵＩ４０の色設定ボタンを押下する。新しいテーブルの取得は、例えば、光走査型内視鏡装置１００の出荷前に一度だけ実行されてもよく、観察を行う前に毎回実行されてもよい。色設定ボタンが押下されると、色設定ボタンから制御部６に色設定信号が送信され（ステップＳ１のＹＥＳ）、制御部６が色設定動作を実行する（ステップＳ２）。

色設定動作において、制御部６は、図６に示されるように、ステップＳ３と同様に画像形成部４に生画像データを取得させ（第１のステップＳ２０１）、現在の増倍率をＡＰＤ３から取得し（ステップＳ２０２）、生画像データに基づいて色設定部５に調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを算出させる（第２のステップＳ２０５）。

次に、制御部６は、ステップ２０５において算出された調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを、ステップＳ２０２において取得された増倍率と対応付けて記憶部７に記憶させる（第３のステップＳ２０６）。次に、制御部６は、記憶部７に新しく記憶された調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを用いて生画像データの色調整を画像形成部４に実行させ（ステップＳ２０７）、出力画像データをディスプレイ５０に表示させる（ステップＳ２０８）。したがって、ユーザは、新しく算出された調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂが適用された出力画像データをディスプレイ５０で確認することができる。

ここで、ステップＳ２０５に先立って、制御部６は、ステップＳ５１，Ｓ５２と同様にして生画像データの明るさが適正か否かを判断し（ステップＳ２０３，Ｓ２０４）、生画像データの明るさが適正である場合にのみ（ステップ２０４のＹＥＳ）、ステップ２０５からＳ２０７を実行する。ステップＳ２０４において生画像データの明るさが適正でない場合、制御部６は、ステップＳ５３からＳ５５と同様にして、生画像データの明るさに基づいてＡＰＤ３の増倍率を変更させる（第４のステップＳ２０９からＳ２１１）。

制御部６は、ＡＰＤ３が設定し得る全ての増倍率と調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂとの組み合わせが記憶部７に記憶されたか否かを確認する（第５のステップＳ２１２）。未だ記憶部７に記憶されていない増倍率と調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂとの組み合わせが残っている場合には（ステップＳ２１２のＮＯ）、制御部６は、ステップＳ２０１からステップ２１１を繰り返す。一方、全ての増倍率と調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂとの組み合わせが記憶部７に記憶された場合には（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、制御部６は、テーブルが取得された旨を示す終了メッセージをディスプレイに表示し（ステップＳ２１３）、色設定動作を終了する。

ここで、ユーザは、ＵＩ４０の色設定ボタンを押下した後、挿入部２０の先端を被写体Ａの近傍に配置し、続いて、挿入部２０を被写体Ａから徐々に遠ざける。挿入部２０と被写体Ａとの間の観察距離が増大するのに伴って、ステップＳ２０１において取得される生画像データの明るさが漸次低下し、生画像の明るさが適正範囲を下回ったときに（ステップＳ２０４のＮＯ、かつ、ステップＳ２０９のＮＯ）、制御部６は、ＡＰＤ３の増倍率を１段階増大させる（ステップＳ２１０）。挿入部２０が被写体Ａから遠ざかる方向に移動している間、ステップＳ２０１からＳ２１１が繰り返される。これにより、全ての増倍率と調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂとの組み合わせが取得される。

このように、本実施形態によれば、色設定動作において、挿入部２０を被写体Ａから遠ざけるだけの簡単な操作のみで、ＡＰＤ３の各増倍率に対する最適な調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを自動的に取得することができるという利点がある。新しいテーブルが取得された後は、ＡＰＤ３の増倍率にかかわらず、同一のホワイトバランスを有する画像データが取得される。つまり、従来は増倍率の変更に伴うホワイトバランスの変化により、同一の被写体の像であっても色の変化が生じていた。これに対し、本実施形態によれば、被写体Ａの像の色の変化が無い出力画像データをユーザに提供することができるという利点がある。

なお、ユーザは、ＵＩ４０の色設定ボタンを押下した後、挿入部２０の先端を被写体Ａから離間した位置に配置し、続いて、挿入部２０を被写体Ａに向かって徐々に近付けてもよい。この場合、挿入部２０と被写体Ａとの間の観察距離が減少するのに伴って、ステップＳ２０１において取得される生画像データの明るさが漸次増大し、生画像の明るさが適正範囲を上回ったときに（ステップＳ２０４のＮＯ、かつ、ステップＳ２０９のＹＥＳ）、制御部６は、ＡＰＤ３の増倍率を１段階低下させる（ステップＳ２１１）。挿入部２０が被写体Ａに近づく方向に移動している間、ステップＳ２０１からステップＳ２１１が繰り返される。したがって、このようにしても、全ての増倍率と調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂとの組み合わせを取得することができる。

本実施形態においては、ユーザが観察距離を変化させることによってＡＰＤ３の増倍率が変化することとしたが、これに代えて、制御部６がレーザ光Ｌの強度を変化させてもよい。
この場合、制御部６は、レーザ光Ｌの強度を段階的に増大または低下させ、レーザ光Ｌの強度の変化と逆比例するように、ＡＰＤ３の増倍率を段階的に変化させる。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂのレーザ光Ｌの強度を５ｍＷ、０．５ｍＷ、０．０５ｍＷと順番に変化させ、増倍率を１倍、１０倍、１００倍と順番に変化させる。このようにしても、各増倍率に対する調整係数を取得することができる。

本実施形態においては、色設定ボタンが押下されたときに、制御部６が全ての増倍率に対応する調整係数を取得することとしたが、これに代えて、色設定ボタンが押下された時点でのＡＰＤ３の増倍率に対応する調整係数を取得してもよい。
この場合、ユーザは、観察距離を段階的に変更し、各観察距離において色設定ボタンを押下する。制御部６は、色設定信号を受信したときに、その時点における増倍率をＡＰＤ３から取得するとともに調整係数を算出し、算出された調整係数を増倍率と対応付けて記憶部７に記憶させる。
例えば、図７に示されるように、ユーザは、観察距離を５０ｍｍ、１５ｍｍ、５ｍｍに変更し、各観察距離において色設定ボタンを押下する。これにより、例えば、増倍率が１００倍、９倍、１倍のときの調整係数が得られる。

本実施形態においては、観察距離の変化に伴う画像データの全体の明るさの変化を利用して全ての増倍率と調整係数との組み合わせを取得することとしたが、これに代えて、画像データ内の明るさの差異を利用してもよい。
図８に示されるように、被写体Ａの表面に対して挿入部２０を傾けて配置したときに、明るさが一方向に連続的に変化する生画像データＧが取得される。制御部６は、生画像データＧ内に、所定の適正範囲内の画素値を有する設定領域Ｐを設定し、設定された設定領域Ｐ内の画素のＲ、Ｇ、Ｂの信号値から調整係数を色設定部５に算出させる。

設定領域Ｐの設定は、例えば、所定の寸法（例えば、５０画素×５０画素）の窓を生画像データＧ内で移動させ、窓内の全ての画素の画素値が最大画素値の５０％〜７０％となる窓の位置を探すことによって行われる。図８には、一例として正方形の設定領域Ｐが示されているが、設定領域Ｐの形状は正方形以外の形状であってもよい。

制御部６は、生画像データが取得される毎にＡＰＤ３の増倍率を１段階ずつ増大または減少させながら、設定領域Ｐの設定と調整係数の算出とを繰り返す。増倍率の変更によって生画像データの明るさが変化したときに、設定領域Ｐの位置も変化する。これにより、いずれの増倍率においても、最適な画素値を用いて調整係数を算出することができる。
本変形例によれば、ユーザによる挿入部２０の移動操作が不要となり、ユーザが被写体Ａに対して同一位置に挿入部２０を短時間保持し続けるだけで、テーブルを作成することができる。

この場合に、図９に示されるように、被写体Ａに対して略垂直に挿入部２０を配置してもよい。このようにしても、画像データＧ内には、中心から半径方向外方に向かって漸次明るさが低下する明るさの分布が生じる。したがって、被写体Ａの表面に対して挿入部２０を傾けて配置したときと同一の処理によって、テーブルを作成することができる。

本実施形態においては、制御部６が、生画像データの明るさに基づいて増倍率を変更するのではなく、図１０に示されるように、生画像データの明るさにかかわらず生画像データが取得される毎に増倍率を１段階ずつ増大または減少させ（第４のステップＳ２１４，２１５）、各増倍率の下で取得された生画像データから調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを算出することとしてもよい。

この場合、増倍率が高いときには、生画像データの一部領域において画素値が飽和し、増倍率が低いときには、生画像データ内の一部領域において画素値が略ゼロになることがある。このような画素値は、調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂの算出には適さない。したがって、制御部６は、生画像データ内に、調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂの算出に適した所定の適正範囲内の画素値を有する設定領域を設定し（ステップＳ２１６）、ステップＳ２１５においては、設定領域内のＲ、Ｇ、Ｂ信号値から調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを色設定部５に算出させるようにしてもよい。

本実施形態においては、光源１が、Ｒ、Ｇ、Ｂの光を出力することとしたが、光の色はＲ、ＧおよびＢの３つの色に限定されるものではなく、光源１は、複数の色の光を出力すればよい。例えば、光源１は、Ｒ、ＧおよびＢの光に代えて、またはこれらに加えて、赤外光（ＩＲ）や紫外光（ＵＶ）のような可視光以外の光を出力してもよい。ＩＲ光としては、例えば８０５ｎｍまたは９４０ｎｍの波長の光が用いられる。ＵＶ光としては、例えば２８０ｎｍの光が用いられる。
このように、３原色以外の色の光を用いることで、白色光画像以外の画像、例えば、ＩＲ画像やＵＶ画像のような特殊光画像を取得することができ、被写体Ａをより詳細に観察することができるという利点がある。

特殊光画像データは、上述した白色光画像データと重畳されてディスプレイ５０に表示されてもよく、白色光画像データとは別に表示されてもよい。
ＩＲ画像データを取得する場合、画像形成部４は、ＩＲの反射光に基づくＩＲ信号から生のＩＲ画像データを形成する。色設定部５は、生のＩＲ画像データの信号値Ｖｉｒおよび他の信号値Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂの比に基づいて、ＩＲ画像データ用の調整係数Ｃｉｒを算出する。画像形成部４は、生のＩＲ画像データの信号値Ｖｉｒに調整係数Ｃｉｒを乗算することによって、出力用のＩＲ画像データを生成する。
同様に、ＵＶ画像データに関しても、調整係数Ｃｕｖが算出され、生のＵＶ画像データの信号値Ｖｕｖに調整係数Ｃｕｖが乗算される。
このようにすることで、ＡＰＤ３の増倍率の変更の前後で、出力用の白色光画像データの信号値と特殊光画像データの信号値との間の比が一定に維持される。したがって、白色光画像データに特殊光画像を重畳した際に、ＡＰＤ３の増倍率の変更に伴う色の変化が無い重畳画像をユーザに提供することができる。

１ 光源部
２ 光走査部
３ 光検出部、アバランシェフォトダイオード
４ 画像形成部（色調整部）
５ 色設定部
６ 制御部
７ 記憶部
８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ レーザ光源
９ 結合器
１０，１３ 光ファイバ
１１ アクチュエータ
１２ アクチュエータドライバ
１５ 増幅器
１６ アナログデジタル変換器
２０ 挿入部
３０ 制御装置本体
４０ ユーザインタフェース（入力部）
５０ ディスプレイ
１００ 光走査型観察装置
Ａ 被写体

Claims (6)

1. 光を走査しながら被写体に照射する光走査部と、
   前記光の照射によって被写体において生じた信号光を受光し、受光された前記信号光を光電変換して電子を生成し、生成された電子を電気信号として出力する光検出部であって、前記光電変換によって生成された電子を増倍可能であるとともに前記電子の増倍率を変更可能である光検出部と、
   該光検出部から出力された前記電気信号の大きさおよび前記光走査部による前記光の照射位置に基づいて前記被写体の画像データを形成する画像形成部と、
   該画像形成部によって形成された前記画像データの複数の色の信号の比に基づいて当該画像データの色を調整するための調整係数を算出する色設定部と、
   該色設定部によって算出された前記調整係数を前記光検出部の増倍率と対応付けて記憶する記憶部と、
   ユーザによる操作に基づいて前記調整係数の取得指示が入力される入力部と、
   該入力部への前記調整係数の取得指示に応答して、複数組の前記調整係数および前記増倍率が前記記憶部に記憶されるように、前記光検出部および前記色設定部を制御する制御部とを備える光走査型内視鏡装置。
2. 前記制御部が、前記調整係数の取得指示に応答して、
   前記画像形成部に前記画像データを取得させる第１のステップと、
   該第１のステップにおいて取得された前記画像データに基づいて前記色設定部に前記調整係数を算出させる第２のステップと、
   該第２のステップにおいて算出された前記調整係数を前記第１のステップにおける前記光検出部の増倍率と対応付けて前記記憶部に記憶させる第３のステップと、
   前記光検出部に前記増倍率を変更させる第４のステップと、
   前記第１のステップから前記第４のステップまでを繰り返す第５のステップとを含む前記調整係数の取得動作を実行する請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
3. 前記制御部は、前記第４のステップにおいて、前記第１のステップにおいて取得された前記画像データの前記電気信号の大きさに基づいて前記光検出部の増倍率の設定値を決定し、前記増倍率を決定された設定値と一致させるように前記光検出部に前記増倍率を変更させる請求項２に記載の光走査型内視鏡装置。
4. 前記制御部は、前記第２のステップにおいて、前記電気信号が所定の範囲内の大きさを有する設定領域を前記画像データ内に設定し、設定された前記設定領域内の複数の色の信号の比に基づいて前記色設定部に前記調整係数を算出させる請求項２または請求項３に記載の光走査型内視鏡装置。
5. 前記光検出部の増倍率と対応する調整係数を前記記憶部から選択し、選択された調整係数を用いて前記画像データの色を調整する色調整部を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の光走査型内視鏡装置。
6. 被写体からの信号光を光電変換して電子を生成し、生成された電子を電気信号として出力する光検出部であって、前記光電変換によって生成された電子を増倍可能であるとともに前記電子の増倍率を変更可能である光検出部を備える光走査型内視鏡装置の制御方法であって、
   前記光検出部から出力された前記電気信号の大きさに基づいて前記被写体の画像データを形成し、
   形成された前記画像データの複数の色の信号の比に基づいて当該画像データの色を調整するための調整係数を算出し、
   算出された前記調整係数を前記光検出部の増倍率と対応付けて記憶し、
   ユーザによる操作に基づく前記調整係数の取得指示に応答して、複数組の前記調整係数および前記増倍率が前記記憶部に記憶されるように、前記光検出部の増倍率の変更および前記調整係数の算出を行う光走査型内視鏡装置の制御方法。

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