WO2018211902A1

WO2018211902A1 - 制御装置、制御方法、及びプログラム

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Publication number: WO2018211902A1
Application number: PCT/JP2018/015959
Authority: WO
Inventors: 藤田　五郎; 哲朗桑山; 健松井
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2018-11-22
Also published as: JPWO2018211902A1; US11050931B2; JP7156275B2; US20200112673A1

Abstract

本技術の一形態に係る制御装置は、取得部と、ブロック制御部と、算出部とを具備する。前記取得部は、レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得する。前記ブロック制御部は、前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御する。前記算出部は、前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出する。

Description

制御装置、制御方法、及びプログラム

　本技術は、生体組織の観察等に適用可能な制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。

　従来、生体組織等にレーザ光を照射してスペックルパターンを検出し、生体組織等を観察する技術が開発されている。例えば特許文献１には、空間領域での拡散スペックルコントラスト解析（ｓＤＳＣＡ）システムについて記載されている。ｓＤＳＣＡシステムでは、サンプル内に照射されたレーザ光がサンプル内に分布する粒子の動き（血流）により散乱され、サンプル表面にはスペックルパターンが生じる。サンプル表面の所定の撮影位置に向けられたリレー光学系を介してスペックルパターンが撮影される。撮影された画像からスペックルコントラストが計算され、サンプル内を流れる血流の流速等が算出される。（特許文献１の明細書段落［００１３］［００１８］［００２１］［００２７］図５等）。

特表２０１６－５０９５０９号公報

　このようなスペックルパターンに基づいた生体組織の観察等は、外科手術や内科診断等の様々なシーンでの応用が期待されており、高い精度を発揮可能な技術が求められている。

　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、生体組織をカメラの撮像条件が変わっても最適に計算処理することにより高い精度で観察することが可能となる制御装置、制御方法及びプログラムを提供することにある。

　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る制御装置は、取得部と、ブロック制御部と、算出部とを具備する。
　前記取得部は、レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得する。
　前記ブロック制御部は、前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御する。
　前記算出部は、前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出する。

　この制御装置では、レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号が取得される。生体組織の撮像条件に基づいて画素ブロックのサイズが制御され、この画素ブロックを用いて生体組織の画像信号からスペックルデータが算出される。これにより撮像条件に応じたスペックルデータが算出可能となり、生体組織をカメラの撮像条件が変わっても最適に計算処理することにより高い精度で観察することが可能となる。

　前記制御装置は、さらに、前記スペックルデータに基づいて、前記生体組織の観察像を生成する生成部を具備してもよい。
　これにより、生体組織での血流の分布や強度等を高い精度で観察することが可能となる。

　前記スペックルデータは、スペックルコントラストを含んでもよい。この場合、前記生成部は、前記スペックルコントラストに基づいて前記観察像を生成してもよい。
　これにより、スペックルコントラストに基づいて生体組織での血流等を高い精度で観察することが可能となる。

　前記撮像条件は、前記生体組織を撮像する撮像系のＦ値（絞り値）及び光学倍率の少なくとも１つに関する条件を含んでもよい。
　これにより、生体組織を撮像する倍率や明るさに応じて画素ブロックのサイズを適宜制御することが可能となり、高精度な観察を実現することが可能となる。

　前記ブロック制御部は、前記撮像条件に基づいて予測されるスペックルサイズを算出し、前記算出されたスペックルサイズに基づいて前記画素ブロックのサイズを制御してもよい。
　これにより、スペックルサイズに合わせて画素ブロックのサイズを制御することが可能となり、所望のスペックルデータを算出することが可能となる。

　前記制御装置は、さらに、前記撮像条件と前記画素ブロックのサイズとが関連付けられた制御テーブルを記憶する記憶部を具備してもよい。
　例えばブロック制御部は、制御テーブルを使って画素ブロックのサイズを容易に制御することが可能となり、処理に要する負荷等を軽減することが可能となる。

　前記ブロック制御部は、前記観察像の表示輝度に関する所定の表示パラメータが略一定に保たれるように前記画素ブロックのサイズを制御してもよい。
　これにより、例えば観察像に表示される生体組織の明るさ等を略一定に保ちながら生体組織を観察することが可能となり、生体組織を高い精度で観察することが可能となる。

　前記制御装置は、さらに、前記観察像の画質に関する画質モードの選択を受け付けるモード受付部を具備してもよい。この場合、前記ブロック制御部は、前記選択された画質モードに応じて前記画素ブロックのサイズを制御してもよい。
　例えば画質モードに応じてスペックルコントラストが算出され、所望の画質で観察像を生成することが可能となる。これにより生体組織を高い精度で観察することが可能となる。

　前記モード受付部は、前記観察像の表示解像度に関する画質モードを受け付けてもよい。
　これにより、例えば画質モードに応じた表示解像度のレベルで観察像を生成することが可能となる。これにより生体組織を高い精度で観察することが可能となる。

　前記モード受付部は、互いに異なる複数の画質モードの各々を受け付けてもよい。この場合、前記ブロック制御部は、前記観察像の表示輝度に関する所定の表示パラメータが、前記複数の画質モードの各々に対して互いに異なる範囲で略一定に保たれるように前記画素ブロックのサイズを制御してもよい。
　これにより、例えば所望の表示解像度の範囲で観察像の表示輝度を略一定に保つといったことが可能となる。この結果、生体組織を十分に高い精度で観察することが可能となる。

　前記複数の画質モードは、前記観察像の表示輝度及び表示解像度のうち、前記表示輝度を優先する第１の画質モードと、前記表示解像度を優先する第２の画質モードとを含んでもよい。
　これにより、例えば生体組織の種類等に応じて互いに見え方の異なる観察像を適宜切り替えることが可能となり、観察精度を向上することが可能となる。

　前記記憶部は、前記撮像条件と、前記画素ブロックのサイズと、前記観察像の画質に関する画質モードとの対応関係を記憶した前記制御テーブルを記憶してもよい。
　例えばブロック制御部は、制御テーブルを使って画質モードに対応した画素ブロックのサイズを容易に制御することが可能となり、処理速度を向上することが可能となる。

　前記制御テーブルは、所定の校正用対象物を用いて生成されてもよい。
　これにより、制御テーブルを適正に校正することが可能となり、生体組織を十分に高い精度で観察することが可能となる。

　前記ブロック制御部は、前記生体組織の撮像範囲における血管の太さに応じて、前記画素ブロックのサイズを制御してもよい。
　これにより、例えば血管の太さに合わせた画質で観察像を生成するといったことが可能となる。この結果、ユーザの負担が軽減され操作性を大幅に向上することが可能となる。

　前記制御装置は、内視鏡又は顕微鏡として構成されてもよい。
　これにより内視鏡や顕微鏡等を用いた生体組織の観察精度を向上することが可能となる。

　本技術の一形態に係る制御方法は、コンピュータシステムにより実行される制御方法であって、レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得することを含む。
　前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズが制御される。
　前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータが算出される。

　本技術の一形態に係るプログラムは、コンピュータシステムに以下のステップを実行させる。
　レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得するステップ。
　前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御するステップ。
　前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出するステップ。

　以上のように、本技術によれば、生体組織をカメラの撮像条件が変わっても最適に計算処理することにより高い精度で観察することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術の一実施形態に係る観察システムの構成例を示すブロック図である。スペックルコントラストの算出例を説明するための模式図である。スペックルコントラストの算出例を説明するための模式図である。スペックルパターンの特性を説明するための図である。スペックル画像の一例を示す模式図である。図５に示すスペックル画像の輝度分布を表すグラフである。スペックルコントラスト画像の一例を示す模式図である。セルサイズとスペックルコントラストとの関係を表すグラフである。セルサイズとスペックルコントラストとの関係を説明するための模式図である。セルサイズとスペックルコントラスト画像との関係を説明するための図である。スペックルコントラストの特性を説明するための図である。スペックル画像におけるスペックルサイズについて説明するための図である。スペックルサイズと撮像パラメータとの関係を示す図である。スペックルサイズ及びセルサイズに関するスペックルコントラストのマップの一例を示す図である。処理サイズテーブルの一例を示す表である。観察システムの基本的な動作例を示すフローチャートである。観察システムの校正の一例を示すフローチャートである。

　以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

　［観察システム］
　図１は、本技術の一実施形態に係る観察システムの構成例を示すブロック図である。観察システム１００は、例えば外科手術における術野の観察や、内科診断における患者の体内の観察等に用いられる。この他、任意の生体組織を観察する場合に本技術は適用可能である。

　観察システム１００は、レーザ照射部１０、カメラ２０、及びコントローラ３０を有する。

　レーザ照射部１０は、患者１の観察部位２に向けて配置され、観察部位２にレーザ光１１を照射する。レーザ光１１が照射された観察部位２では、レーザ光１１が散乱・反射されてスペックルと呼ばれる明暗の斑点模様が形成される。図１には、患者１の頭部（観察部位２）に向けて照射されるレーザ光１１が模式的に図示されている。患者１の観察部位２は、本実施形態において、生体組織に相当する。

　レーザ照射部１０は、例えば図示しないレーザ光源により生成された所定の波長のレーザ光１１を観察部位２の全体に照射可能である。従って観察部位２の全体に対してスペックルパターンが形成される。レーザ光１１を照射する方法等は限定されず、例えばレーザ光１１の光束（ビーム）を拡大するビームエキスパンダーや、照射領域を広げる屈折レンズ等が適宜用いられてよい。

　カメラ２０は、レンズ部２１と、レンズ部２１に接続された撮像部２２とを有する。カメラ２０は、レンズ部２１が患者１の観察部位２に向くように配置され、レーザ光１１が照射された観察部位２を撮像する。

　カメラ２０は、例えばＣＨＵ（Camera Head Unit）として構成され、所定のインターフェース等を介してコントローラ３０と接続される。本実施形態では、カメラ２０は、撮像系に相当する。

　レンズ部２１は、光学ズーム機能を備える。レンズ部２１は、例えばＦ値（絞り値）及び光学倍率等の撮像パラメータを制御することで、光学的に拡大または縮小された観察部位２の光学像を生成する。光学ズーム機能を実現するための具体的な構成は限定されず、例えば電子制御による自動ズームや、手動でのズーム等が適宜実行可能であってよい。

　撮像部２２は、レンズ部２１により生成された光学像を撮像して観察部位２の画像信号を生成する。ここで画像信号とは、画像を構成することが可能な信号である。画像信号には、例えば画素ごとの輝度値等の情報が含まれる。画像信号の種類や形式等は限定されず、例えば動画像や静止画像を構成可能な任意の形式が用いられてよい。撮像部２２としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等のイメージセンサが用いられる。

　コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等のコンピュータの構成に必要なハードウェアを有する。本実施形態では、コントローラ３０は、制御装置に相当する。

　ＣＰＵが、ＲＯＭやＨＤＤに格納された本技術に係るプログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、図１に示す各機能ブロックが実現される。そしてこれらの機能ブロックにより、本技術に係る制御方法が実行される。

　プログラムは、例えば種々の記録媒体を介してコントローラ３０にインストールされる。又はインターネット等を介してプログラムのインストールが実行されてもよい。

　コントローラ３０の具体的な構成は限定されず、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、画像処理ＩＣ（Integrated Circuit）、その他ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスが用いられてもよい。

　図１に示すように、コントローラ３０は、機能ブロックとして、光源制御部３１、画像取得部３２、カメラ制御部３３、ＵＩ取得部３４、ブロック制御部３５、及びスペックル演算部３６を有する。またコントローラ３０のＲＯＭ等により構成される記憶部３７には処理サイズテーブル３８が格納されている。なお各機能ブロックを実現するために、専用のハードウェアが適宜用いられてもよい。

　光源制御部３１は、レーザ照射部１０から照射されるレーザ光１１の照射強度等を制御する。光源制御部３１は、例えば観察システム１００を操作するオペレータが指定したレーザ光１１の照射強度の情報を取得する。光源制御部３１は、レーザ照射部１０に対して指定された照射強度でレーザ光１１を出力する旨の指示を出力する。これによりオペレータが所望する照射強度でレーザ光１１を照射することが可能となる。

　レーザ光１１の照射強度を制御する方法等は限定されない。例えば、カメラ２０の露光時間等に合わせてレーザ光１１の照射強度が適宜制御されてもよい。なお光源制御部３１により、レーザ光１１の照射強度のみならず、レーザ光１１の波長や照射領域等の任意のパラメータが適宜制御されてよい。

　画像取得部３２は、カメラ２０により生成された画像信号を取得する。すなわち、画像取得部３２は、レーザ光１１が照射されて撮像された観察部位２の画像信号を取得する。画像取得部３２により取得された画像信号は、スペックル演算部３６に出力される。本実施形態では、画像取得部３２は、取得部に相当する。

　カメラ制御部３３は、インターフェース等を介してカメラ２０に接続され、カメラ２０の動作を制御する。カメラ制御部３３は、例えばカメラ２０のズーム量（光学倍率）や絞り、あるいは露光時間等を指定する信号をカメラ２０に対して出力する。カメラ２０は、カメラ制御部３３から出力された信号に基づいて観察部位２を撮像する。これによりカメラ２０の動作を電子的に制御することが可能となる。

　またカメラ制御部３３は、観察部位２に対する撮像の撮像パラメータを取得する。撮像パラメータは、レンズ部２１（カメラ２０）のＦ値（絞り値）及び光学倍率等を含む。カメラ制御部３３により取得された撮像パラメータは、ブロック制御部３５に出力される。本実施形態では、撮像パラメータは、撮像条件に相当する。

　例えばレンズ部２１のズーム量あるいは絞り等がオペレータにより直接変更される手動ズームが行われる場合があり得る。この場合、カメラ制御部３３は変更後の光学倍率あるいは絞り等の撮像パラメータを取得する。撮像パラメータを取得するタイミング等は限定されず、例えばカメラ制御部３３によりカメラ２０の撮像パラメータが常時モニタリングされてもよい。

　ＵＩ取得部３４は、図示しないユーザインターフェース（ＵＩ：User Interface）を介してオペレータにより入力された指示等を取得する。ユーザインターフェースとしては、例えばディスプレイ等の表示装置及びマウスやキーボード等の入力装置が適宜用いられる。オペレータは、例えば表示装置に表示された操作画面を見ながら入力装置を使って指示を入力する。ユーザインターフェースの種類等は限定されず、例えばタッチセンサを供えたディスプレイ、フットスイッチ、手元のコントロールスイッチ等が用いられてもよい。

　本実施系形態では、ＵＩ取得部３４は、後述する観察像の画質に関する画質モードの選択を受け付ける。すなわちＵＩ取得部３４は、オペレータが選択（指示）した画質モードが、どの画質モードであるかの情報を取得する。ＵＩ取得部３４により取得された画質モードに関する指示は、ブロック制御部３５に出力される。本実施形態では、ＵＩ取得部３４は、モード受付部として機能する。

　なおＵＩ取得部３４が取得する指示の内容等は限定されない。例えば上記したレーザ照射部１０の照射強度に関する指示や、カメラ２０の光学倍率等に関する指示等が適宜取得されてよい。この他、観察システム１００に関する様々な指示がＵＩ取得部３４により取得されてよい。

　ブロック制御部３５は、予測されるスペックルサイズ算出部４０及び処理サイズ制御部４１を有する。予測されるスペックルサイズ算出部４０は、カメラ制御部３３から入力された撮像パラメータに基づいて、スペックルサイズを算出する。

　スペックルサイズとは、スペックルを形成する個々の斑点の大きさである。一般にスペックルサイズは、スペックルパターンを撮像する撮像系に応じて変化する。例えばスペックルサイズｄは、以下の式で与えられる。
　ｄ＝Ｆ＃×（１＋Ｍ）×λ×１．２２
　ここで、Ｆ＃はレンズ部２１のＦ値であり、Ｍはレンズ部２１の光学倍率Ｍである。またλは照射されたレーザ光１１の波長である。以下ではこの式をスペックルサイズ算出式と記載する場合がある。

　本実施形態では、予測されるスペックルサイズ算出部４０により、撮像パラメータに含まれるＦ値Ｆ＃及び光学倍率Ｍに基づいて、スペックルサイズ算出式を用いてスペックルサイズｄが算出される。従って予測されるスペックルサイズ算出部４０は、撮像されているスペックルパターンでのスペックルサイズｄを算出することが可能である。算出されたスペックルサイズｄは、処理サイズ制御部４１に出力される。算出するスペックルサイズは予測値ではあるが、図１３で示すようにほぼ実測値と合うことを確認している。

　なお撮像パラメータに基づいてスペックルサイズｄを算出する方法等は限定されず、他の方法でスペックルサイズｄが算出されてもよい。例えばレンズ部２１の絞り位置での開口サイズをもとに焦点距離からＦ値Ｆ＃を表すことでスペックルサイズｄが算出されてもよい。この他、スペックルサイズｄを算出可能な任意の方法が用いられてよい。

　処理サイズ制御部４１は、画素ブロックであるセルのサイズ（セルサイズ）を制御する。セルは、例えばｍ×ｎの画素で構成された矩形ブロックであり、画像信号からスペックルコントラストを算出する際に用いられる。（横×縦）の画素数（ｍ×ｎ）がセルサイズに相当する。セルの形状等は限定されず、例えば任意の形状のセルが用いられてよい。セル及びスペックルコントラストについては後に詳しく説明する。

　処理サイズ制御部４１は、予測されるスペックルサイズ算出部４０により算出されたスペックルサイズｄに基づいてセルサイズを制御する。また処理サイズ制御部４１は、ＵＩ取得部３４により取得された画質モードに応じてセルサイズを制御する。従って処理サイズ制御部４１により制御されるセルサイズは、スペックルサイズｄと画質モードに応じたサイズとなる。

　本実施形態では、セルのサイズを制御する際に、記憶部３７に記憶された処理サイズテーブル３８が用いられる。処理サイズテーブル３８には、スペックルサイズｄと、画質モードと、セルのサイズとの対応関係が記録されている。例えば処理サイズ制御部４１は、算出されたスペックルサイズｄ及び指定された画質モードに対応するセルのサイズの値を処理サイズテーブル３８から取得する。これにより容易にセルのサイズを制御することが可能となる。本実施形態では、処理サイズテーブル３８は、制御テーブルに相当する。

　このようにブロック制御部３５は、撮像パラメータに基づいてスペックルサイズを算出し、算出されたスペックルサイズに基づいてセルサイズを制御する。すなわち、ブロック制御部３５は、観察部位２に対する撮像の撮像パラメータに基づいて、セルのサイズを制御する。

　スペックル演算部３６は、処理サイズ制御部４１（ブロック制御部３５）によりサイズが制御されたセルを用いて、画像取得部３２により取得された画像信号に基づいてスペックルデータを算出する。ここでスペックルデータとは、観察部位２のスペックルパターンに関するデータである。スペックルデータは、例えば画像信号に含まれる各画素の輝度値等の情報を適宜処理することで算出される。

　本実施形態では、スペックル演算部３６により、スペックルデータとしてスペックルコントラストが算出される。なおスペックルコントラストのみならず、例えばスペックルパターンでの輝度値の平均、分散、及び標準偏差等がスペックルデータとして算出されてもよい。算出されたスペックルデータは、処理サイズ制御部４１及び処理サイズテーブル３８に出力可能であり、処理サイズテーブル３８の校正等に用いられる。

　またスペックル演算部３６により、算出されたスペックルコントラストに基づいて観察部位２の観察像が生成される。生成された観察像は、図示しないディスプレイ等の表示装置に出力される。本実施形態において、スペックル演算部３６は、算出部及び生成部として機能する。

　図２及び図３は、スペックルコントラストの算出例を説明するための模式図である。図２では、３×３のセル４２に含まれる画素４３の輝度値が明暗により模式的に図示されている。

　図２に示すようにスペックルコントラストＣｓは、セル４２に含まれる各画素４３の輝度値Ｉ（ｍ、ｎ）の標準偏差σ及び平均値Ａを用いて以下の式で与えられる。
　Ｃｓ＝σ／Ａ

　また輝度値Ｉ（ｍ、ｎ）の標準偏差σ及び平均値Ａは以下の式で与えられる。
　Ａ＝Ａｖｅ（Ｉ（ｍ、ｎ））＝Σ［Ｉ（ｍ、ｎ）］／Ｎ
　σ＝Ｓｔｄｅｖ（Ｉ（ｍ、ｎ））＝Ｓｑｒｔ（（Σ［Ｉ（ｍ、ｎ）－Ａｖｅ］＾２）／Ｎ）
　ここで総和記号Σは、セル４２内の全ての画素４３の輝度値に関する和を表す。またＮはセル４２に含まれる画素４３の総数であり、図２ではＮ＝３×３＝９である。なおスペックルコントラストＣｓの算出方法は限定されず、例えば標準偏差σに代えて、輝度値Ｉ（ｍ、ｎ）の分散σ＾２等が用いられてもよい。またスペックルコントラストＣｓとしてセル４２内での輝度値Ｉ（ｍ、ｎ）の最大値及び最小値の差分（Ｉ_max（ｍ、ｎ）―Ｉ_min（ｍ、ｎ））が用いられてもよい。

　図３Ａには、３×３のセル４２を用いてスペックルコントラストＣｓを算出する処理の一例が示されている。例えば図３に示すように、画像４４の左上の画素４３の位置を座標（０，０）とする。スペックル演算部３６は、まず左上の画素４３を含むセル４２ａを設定する。この場合、座標（１，１）にある画素４３を中心とするセル４２ａが設定される（ステップ１Ａ）。

　スペックル演算部３６は、座標（１，１）を中心とするセル４２ａでのスペックルコントラストＣｓ（１，１）を算出する。すなわち中心の画素４３とその周りの８つの画素４３との輝度値からＣｓ（１，１）が算出される。算出されたスペックルコントラストＣｓ（１，１）は、座標（１，１）にある画素４３に対応するスペックルコントラストＣｓとして記録される（ステップ１Ｂ）。

　次にスペックル演算部３６は、座標（１，１）から右方向に１画素だけ移動した座標（２，１）を中心とするセル４２ｂを設定する（ステップ２Ａ）。スペックル演算部３６はセル４２ｂでのスペックルコントラストＣｓ（２，１）を算出し、座標（２，１）にある画素４３のスペックルコントラスＣｓとして記録する（ステップ２Ｂ）。

　このようにセル４２の中心を１画素ずつ移動して、セル４２の中心の画素４３のスペックルコントラストＣｓを算出する処理が実行される。これにより画像信号に含まれる各画素４３に対応するスペックルコントラストＣｓが順次算出される。

　なお、セル４２を使ってスペックルコントラストＣｓを算出する方法等は限定されない。例えば算出されたスペックルコントラストＣｓが、セル４２内にある中心の画素４３とは異なる他の画素４３に割り当てられてもよい。またセル４２を移動させる量、向き、及び順序等は限定されず、例えば画像処理に要する処理時間等に応じて適宜変更されてよい。

　図３Ｂには、スペックルコントラストＣｓを算出する処理の全体像が模式的に図示されている。図３Ｂの左側の図は、カメラ２０により撮像された画像（カメラ入力画像５０）の模式図である。スペックル演算部３６は、カメラ入力画像５０の左上からスペックルコントラストＣｓの算出処理を開始する。以下では、スペックルコントラストＣｓを算出するための元画像、すなわちカメラ入力画像５０をスペックル画像５０と記載する。

　スペックル演算部３６は、算出されたスペックルコントラストＣｓに基づいて観察像となるスペックルコントラスト画像６０を生成する。図３Ｂの右側の図は、スペックルコントラスト画像６０の模式図である。

　スペックルコントラスト画像６０は、スペックルコントラストＣｓの値を輝度値に変換して生成される。例えば、スペックルコントラスＣｓの値が高い画素には明るい輝度値が設定され、Ｃｓの値が低い画素には暗い輝度値が設定される。スペックルコントラストＣｓを輝度値に変換する方法等は限定されず、任意の方法が用いられてよい。例えばスペックルコントラストＣｓの高低に対して明暗が反転した輝度値が設定されてもよい。

　なお元画像（スペックル画像５０）の周縁に位置する画素については、セル４２が設定できないので、スペックルコントラストＣｓが算出されない。従ってスペックルコントラスト画像６０では、表示に用いられる画素４３の範囲（有効エリア）がスペックル画像５０に比べ小さくなる。例えばスペックル画像５０のサイズが１９２０×１０８０（Ｆｕｌｌ－ＨＤ）であった場合、スペックルコントラスト画像６０の有効エリアは以下の式で与えられる。
　有効エリア＝（１９２０－（ｍ－１）／２）×（１０８０－（ｎ－１）／２）
　スペックルコントラストＣｓが算出されない周縁の画素４３については、所定の輝度値が設定され余白として用いられる。

　図４は、スペックルパターンの特性を説明するための図である。図４の右上に示す画像は、静止状態にある観察対象にレーザ光１１を照射して撮像された原画像（スペックル画像５０ａ）である。また左上に示す画像は、移動状態にある観察対象にレーザ光１１を照射して撮像された原画像（スペックル画像５０ｂ）である。

　一般にレーザ光１１のような干渉性の高い光を観察対象に照射すると、観察対象で反射されるレーザ光１１（反射光）の位相がランダムに変化する。位相がランダムになったレーザ光１１が互いに干渉することで明暗のスペックルパターンが形成される。例えば観察対象が静止状態にある場合には、干渉が生じる位置等が安定するため、右側のスペックル画像５０ａに示すように明瞭なスペックルパターンが形成される。

　一方でレーザ光１１が移動する対象に照射される場合には、干渉が生じる位置等が変化してスペックルパターンの明暗のパターンが変化し、露光時間中に積分した結果、明暗のコントラストは低下する（左側のスペックル画像５０ｂ）。明暗のコントラストが低下する度合いは、例えばカメラ２０の露光時間内での移動量に応じた値となる。すなわち明暗のコントラストの低下が速度を反映した指標となる。

　図４の下側には、静止状態及び移動状態でのスペックル画像５０ａ及び５０ｂでの輝度分布を示すグラフが示されている。グラフの横軸は輝度値であり、縦軸は各輝度値の画素数（分布）である。静止状態及び移動状態でのスペックル画像５０ａ及び５０ｂでの輝度分布は、それぞれ点線及び実線で図示されている。

　グラフに示すように、観察対象が静止状態である場合には、移動状態である場合と比べ、幅の広い輝度分布となる。すなわち静止状態でのスペックル画像５０ａは、明るい画素と暗い画素との輝度差が広く、明暗のコントラストが大きい画像となる。一方で、移動状態でのスペックル画像５０ｂは、明るい画素と暗い画素との輝度差が狭く、明暗のコントラストが小さい画像となる。

　輝度分布の幅（明暗のコントラスト）は、露光時間内の移動量、すなわち移動速度の逆数に略比例する。より正確にはスペックルコントラストＣｓは以下の関係で表される。
　Ｃｓ＝（β×（ｅｘｐ（－２Ｘ－１＋２Ｘ））／（２Ｘ＾２））＾（１／２）
　ここでβはノーマライズファクタであり、Ｘは露光時間Ｔ及びコリレーション時間τを用いてＸ＝Ｔ／τと表される。なおコリレーション時間τは、血流の平均速度ｖに反比例（τ∝１／ｖ）する。

　従ってスペックル画像では、観察対象での移動速度が大きいほど明暗のコントラストが減少する。例えば、生体組織等において血流がある部位の輝度分布の幅は、血流の速度に対応する。また輝度分布の標準偏差に基づいて算出されるスペックルコントラストによっても血流速度を表現することが可能である。

　なお、観察対象により反射されるレーザ光１１の平均輝度（平均反射率）は、観察対象が移動状態である場合でも、静止状態である場合でも、互いに略同様となる。従って各状態での輝度分布は、略同様の輝度値（平均反射率）を中心とした分布となる。

　図５は、スペックル画像の一例を示す模式図である。図５には、レーザ光１１を照射して撮像された血管ファントム７０のスペックル画像５０が模式的に示されている。なお図５では、血管ファントムの内部の血流が早い部位と血流が遅い部位とが異なる色で示されている。

　血管ファントム７０では、右側の血管７１ａが画像中央の分岐点で上下の血管７１ｂ及び７１ｃに分岐される。分岐点には動脈瘤７２が形成されており、血管クリップ７３を用いて動脈瘤７２の血流７４が遮断されている。なお図５では、右側から左側に向けて流れる血流７４が模式的に図示されている。動脈瘤７２の内部では血液は溜まっている状態である。

　図６は、図５に示すスペックル画像５０の輝度分布を表すグラフである。図６の右側には血液が流れている血管（下側の血管７１ｂ）での輝度分布を表すグラフが示されており、図６の左側には動脈瘤７２での輝度分布を表すグラフが示されている。各グラフは、下側の血管７１ｂ及び動脈瘤７２上の部分領域７５及び７６での輝度分布の結果である。

　下側の血管７１ｂは、内部を血液が移動するため移動状態となる。従って図６の右側のグラフに示すように、下側の血管７１ｂでの輝度分布の幅は狭くなり、明暗のコントラストが抑えられる。一方で動脈瘤７２は、血液が溜まっている静止状態となる。従って図６の左側のグラフに示すように、動脈瘤７２での輝度分布の幅は広くなり明暗のコントラストが大きくなる。

　なお、下側の血管７１ｂ及び動脈瘤７２はともに同じ素材で構成されており、下側の血管７１ｂでの平均輝度（２３．５２）及び動脈瘤７２での平均輝度（２３．８２）は略同様の値となる。このように移動状態にある部位と静止状態にある部位とは、同様の平均輝度でありながら、それぞれの輝度分布、すなわちそれぞれの明暗のコントラストに差が生じる。

　図７は、スペックルコントラスト画像の一例を示す模式図である。図７Ａには、３×３のセル４２を用いて生成されたスペックルコントラスト画像６０ａが模式的に示されている。スペックルコントラスト画像６０ａは、例えば図５等で説明したスペックル画像５０を原画像として生成される。

　スペックルコントラスト画像６０ａでは、血管７１内の血液が流れている部分は暗い輝度となり、動脈瘤７２の血液が溜まっている部分は、血流部分よりも明るい輝度となる。従って、血管７１（血流部分）と動脈瘤７２（溜まっている部分）とが異なる明るさで表示される。もちろん血管７１が明るく表示され動脈瘤７２が暗く表示される、明暗が反転したスペックルコントラスト画像６０ａが生成されてもよい。

　上記したように、スペックルコントラストＣｓの値は、セル４２に含まれる各画素４３の輝度値Ｉ（ｍ、ｎ）の標準偏差σに比例した値である。例えば輝度分布の幅が大きい領域では、輝度値Ｉ（ｍ、ｎ）の標準偏差σが大きくなり、スペックルコントラストＣｓの値も大きくなる。逆に輝度分布の幅が小さい領域では、スペックルコントラストＣｓの値も小さくなる。

　このように各画素４３において、周辺の明暗のコントラスト（輝度分布の幅）に応じてスペックルコントラストＣｓが算出される。算出されたスペックルコントラストＣｓを輝度値に変換することで、スペックルコントラスト画像６０ａが生成される。従ってスペックルコントラスト画像６０ａの各画素４３の明るさ（輝度値）は、各画素４３の周辺の明暗のコントラストに応じた値となる。

　この結果、例えば明暗のコントラストが高い部位（スペックルが明瞭な部位）と、低い部位（スペックルが識別しにくい部位）とが、互いに異なる明るさで表示されることになる。すなわち、スペックルコントラスト画像６０ａでは、移動状態である血管７１と静止状態である動脈瘤７２とを明るさの違いで視覚的に表現することが可能となる。

　図７Ｂには、３１×３１のセル４２を用いて生成されたスペックルコントラスト画像６０ｂが模式的に示されている。セル４２のサイズを大きくすると、各画素で算出されるスペックルコントラストＣｓの値が平滑化される。

　例えば血管７１（血流部分）において、各画素４３のスペックルコントラストＣｓは、互いに略等しい値が算出される。同様に動脈瘤７２（溜まっている部分）でも各画素４３のスペックルコントラストＣｓは、互いに略等しい値が算出される。従って左側のスペックルコントラスト画像６０ａと比べると、血管７１及び動脈瘤７２の各々は、略均質な明るさで表示される。

　図８は、セルサイズとスペックルコントラストとの関係を表すグラフである。図８に示すグラフでは、セルサイズと各セルサイズで算出されるスペックルコントラストＣｓの値との関係が模式的に示されている。以下では、スペックル画像５０における明暗のコントラストが低い移動状態の部位（血管７１）を低コントラスト部５１と記載する。また明暗のコントラストが高い静止状態の部位（動脈瘤７２）を高コントラスト部５２と記載する。

　点線で示されるグラフは、低コントラスト部５１で算出されるスペックルコントラストＣｓの最大値５３ａ、平均値５３ｂ、及び最小値５３ｃである。また実線で示されるグラフは、高コントラスト部５２で算出されるスペックルコントラストＣｓの最大値５４ａ、平均値５４ｂ、及び最小値５４ｃである。なお図８のグラフでは、セルサイズに応じたスペックルコントラスト画像の空間解像度５５が一点鎖線で模式的に図示されている。

　図８のグラフに示すように、セルサイズが小さい場合、高コントラスト部５２の最大値５４ａ及び最小値５４ｂの間隔は広く、様々なスペックルコントラストＣｓの値が算出される。セルサイズが大きくなるにつれて、最大値５４ａは緩やかに増加する。最小値５４ｂは最大値５４ａに向けて増加し、最小値５４ｂ及び最大値５４ａの間隔は小さくなる。従ってセルサイズの増加に伴い、高コントラスト部５２で算出されるスペックルコントラストＣｓ値は、最大値５４ａに近い値に収束する。

　このため、大きいセルサイズで算出されたスペックルコントラスト画像６０ｂでは、高コントラスト部５２に含まれる各画素の輝度値は互いに近い値となり、高コントラスト部５２は全体的に同じ明るさで表示される。また高コントラスト部５２の輝度値はセルサイズの増加に伴い増加する。高コントラスト部５２の輝度値とは、高コントラスト部５２全体の明るさであり、例えば高コントラスト部５２に含まれる各画素の輝度値の平均値である。

　低コントラスト部５１では、セルサイズが大きくなるにつれて、最大値５３ａは最小値５３ｂに向けて減少する。従ってセルサイズの増加に伴い、低コントラスト部５１で算出されるスペックルコントラストＣｓ値は、最小値５３ｂに近い値に収束する。この結果、スペックルコントラスト画像６０ｂの低コントラスト部５１の輝度値（例えば各画素の輝度値の平均値）は、セルサイズの増加に伴い減少する。

　このようにスペックルコントラスト画像６０では、セルサイズが大きくなるにつれて血流部分（低コントラスト部５１）と血流がたまっている部分（高コントラスト部５２）とが、それぞれの明るさで略一様に表示されるようになる。この結果、血流がある部分は一様に暗い領域となり、血流が少ない部分は一様に明るい領域として表示される。これにより、例えば血流の有無等を容易に識別することが可能となる。

　なおセルサイズの増加に伴い、スペックルコントラストＣｓの値が平滑化され、スペックルコントラスト画像６０の空間解像度５５は低下する。例えば、図７に示すスペックルコントラスト画像６０ａ及び６０ｂでは、小さいセルサイズ（３×３）で生成された画像６０ａのほうが空間解像度５５が高い。このように、スペックルコントラスト画像６０では、コントラストと空間解像度５５とがトレードオフの関係となっている。

　図９は、セルサイズとスペックルコントラストとの関係を説明するための模式図である。図９Ａ～図９Ｃでは、互いに異なる第１～第３のセルサイズを用いて、各セル４２ｃ～４２ｅでのスペックルコントラストＣｓが算出される。なお図９Ａ～図９Ｃでは、共通のスペックル画像５０ｄが用いられる。スペックル画像５０ｄは、例えば図７で説明した高コントラスト部５２の画像である。

　図９Ａには、第１のセルサイズで区切られたスペックル画像５０ｄ（左側）と、各セル４２ｃ内での輝度分布（中央）と、セル４２ｃごとに算出されたスペックルコントラストＣｓ（右側）とが模式的に示されている。

　第１のセルサイズはスペックル画像５０ｄのスペックルサイズ（スペックル粒径）と同程度の大きさである。図９Ａの左側に示すように、スペックル画像５０ｄを区切る各セル４２ｃには、１つのスペックルを囲うセル４２ｃや、部分的にスペックルを含むセル４２ｃ、スペックルが含まれないセル４２ｃ等が含まれる。例えば座標（４，１）に位置するセル４２ｃでは、セル４２ｃが１つのスペックルに略占有される。また例えば座標（０，２）等に位置するセル４２ｃでは、スペックルが含まれない。

　図９Ａの中央のグラフに示すように、第１のセルサイズで区切られた各セル４２ｃの輝度分布は、各セル４２ｃに含まれるスペックルの割合等に応じた分布を示す。例えばスペックルで占有されたセル４２ｃは平均輝度が高く幅の狭い輝度分布となり、スペックルが含まれないセルは平均輝度が低く幅の狭い輝度分布となる。また例えば部分的にスペックルを含むセル４２ｃは、幅の広い輝度分布となる。

　図９Ａの右側には、第１のセルサイズで区切られた各セル４２ｃが、各セル４２ｃのスペックルコントラストＣｓに応じた明るさで示されている。各セル４２ｃは、スペックル画像５０ｄのスペックルパターンに応じたランダムな明暗のパターンを形成する。また黒色となるセル４２ｃの割合、すなわち輝度分布の幅が狭いセル４２ｃの割合が高く、全体として暗い画面となる。

　図９Ｂでは、第１のセルサイズよりも大きい第２のセルサイズが用いられる。第２のセルサイズは、第１のセルサイズの４倍程度のサイズである。図９Ｂの中央のグラフに示すように、第２のセルサイズで区切られた各セル４２ｄの輝度分布は、第１のセルサイズを用いた場合と比べ、全体として幅の広い分布となる。この結果、各セル４２ｄのスペックルコントラストＣｓの値は全体的に大きくなる。例えば図９Ｂの右側に示すように、第２のセルサイズを用いた場合、明るく表示されるセル４２ｄの割合が多くなる。

　図９Ｃでは、第２のセルサイズよりも大きい第３のセルサイズが用いられる。図９Ｃの左側に示すように、第３のセルサイズで区切られた全てのセル４２ｅには、スペックルとスペックル周りの周辺領域とが含まれる。このため各セル４２ｅの輝度分布は、互いに同様で幅の広い分布となる。従って図９Ｃの右側に示すように、第３のセルサイズで区切られた各セル４２ｅのスペックルコントラストＣｓは、互いに略等しく大きい値（明るい値）となる。

　このように、各セル４２ｃ～４２ｅのスペックルコントラストＣｓの値は、各セル４２ｃ～４２ｅに含まれるスペックルの面積の割合に応じた値となる。すなわち、スペックル画像５０ｄでのスペックルサイズと、セルサイズとの比に応じてスペックルコントラストＣｓの値が定まる。この結果、例えばセルサイズを大きくすることで、ばらつきが小さく値の大きいスペックルコントラストＣｓを算出することが可能となる。

　図１０は、セルサイズとスペックルコントラスト画像との関係を説明するための図である。図１０Ａ～図１０Ｆには、３×３、５×５、７×７、１１×１１、２１×２１、及び３１×３１のセルサイズで算出されたスペックルコントラスト画像６０ｃ～６０ｈが示されている。図１０の原画像（スペックル画像）は、図５等で説明した血管ファントム７０を撮像した画像である。なお図１０の原画像では血管クリップ７３等は使用されていない。

　また図１０Ａ～図１０Ｆには、各スペックルコントラスト画像６０ｃ～６０ｈでのスペックルコントラストＣｓのラインプロファイル６１ｃ～６１ｈが示されている。各ラインプロファイル６１ｃ～６１ｈは、右側の血管７１と交差する直線４５に沿ったラインプロファイルである。各ラインプロファイル６１ｃ～６１ｈにおいて、中央の値の低い部分は血管７１の領域に対応し、その両側の値の高い部分は背景７７の領域に対応する。なお図１０では、スペックルコントラストＣｓは最大値が１となるように規格化されている。

　例えば３×３のセルサイズを用いた場合、ラインプロファイル６１ｃに示すように、各画素で算出されるスペックルコントラストＣｓの値のばらつき（ノイズ）は大きくなる。このため３×３のセルサイズで生成されたスペックルコントラスト画像６０ｃには、細かい明暗の斑点模様（ぎらつき）が生じる。

　５×５のセルサイズを用いた場合、ラインプロファイル６１ｄでのスペックルコントラストの値のばらつきの幅は、３×３のセルサイズでのばらつきと比べ小さくなる。なお５×５のラインプロファイル６１ｄには、血管７１に対応する領域Ｌと、血管７１の両側の背景７７に対応する領域Ｈ１及びＨ２が黒線で模式的に図示されている。

　セルサイズが増加するに従って、各画素で算出されるスペックルコントラストＣｓの値のばらつきは減少する。例えば２１×２１のセルサイズで生成されたスペックルコントラスト画像６０ｇでは、斑点模様によるぎらつきが略見えなくなる。

　なおセルサイズの増加に伴い、スペックルコントラスト画像の解像度は低下する。例えば３１×３１のセルサイズでのラインプロファイル６１ｈの血管７１に対応する領域では、７×７及び１１×１１のラインプロファイル６１ｅ及び６１ｆ等に見えている細かい構造が見えなくなる。従って３１×３１のセルサイズで生成されたスペックルコントラスト画像６０ｈでは、血管７１内部での細かい明暗の分布等は識別が難しくなる。

　図１１は、スペックルコントラストの特性を説明するための図である。図１１Ａは、図１０に示す各ラインプロファイル６１ｃ～６１ｈでの、セルサイズとスペックルコントラストＣｓとの関係を示すグラフである。四角のデータポイントは、血管７１に対応する領域ＬでのスペックルコントラストＣｓの平均値である。菱形のデータポイントは、背景７７に対応する領域Ｈ１及びＨ２でのスペックルコントラストＣｓの平均値である。三角のデータポイントは、血管７１及び背景７７でのスペックルコントラストＣｓの平均値の差である。

　血管７１のスペックルコントラストＣｓの平均値は、セルサイズの増加に対して大きく変化しない。一方で、背景７７のスペックルコントラストＣｓの平均値は、３×３のセルサイズから７×７のセルサイズにかけて大きく増加し、７×７以上のセルサイズでは緩やかに増加する。従って、例えば血液が流れている血管７１と背景７７との明るさの差（三角のデータポイント）は、セルサイズを７×７以上にしても大きく変化しない。

　図１１Ｂは、図１０に示す各ラインプロファイル６１ｃ～６１ｈでの、セルサイズとスペックルコントラストＣｓのノイズＮ及びシグナルノイズ比ＳＮＲ（Signal-Noise Ratio）との関係を示すグラフである。グラフの左側の縦軸はスペックルコントラストＣｓのシグナルノイズ比に対応し、右側の縦軸はスペックルコントラストＣｓのノイズに対応する。

　例えば、血管７１のスペックルコントラストＣｓのノイズＮ（Ｌ）（四角のデータポイント）は、３×３のセルサイズから１５×１５のセルサイズ程度まで減少し、それよりも大きいセルサイズではノイズＮ（Ｌ）は略変化しない。血管７１でのシグナルノイズ比ＳＮＲ（Ｌ）（Ｘ印のデータポイント）は、ノイズＮ（Ｌ）の減少に伴い１０ｄＢ程度増加する。

　また、背景７７のスペックルコントラストＣｓのノイズＮ（Ｈ）（菱形のデータポイント）は、３×３のセルサイズから３０×３０のセルサイズ程度まで減少し、それよりも大きいセルサイズではノイズＮ（Ｌ）は略変化しない。また背景７７のスペックルコントラストＣｓとノイズの比をＳＮＲ（Ｈ）（三角のデータポイント）とすると、ノイズＮ（Ｌ）の減少に伴い２０ｄＢ程度向上する。

　このように、セルサイズの大きさに応じて、スペックルコントラスト画像での血管７１及び背景７７のぎらつき、明るさ、及び解像度等が変化し、スペックルコントラスト画像の見え方が変化する。従ってセルサイズを変えることで、観察像（スペックルコントラスト画像）の画質を変えて観察を行うことが可能である。例えば観察部位２を詳細に観察したい場合には、セルサイズを小さくして解像度の高い観察像を生成することが可能である。また例えば、血流がある部位（血管７１）を大まかに把握したい場合には、セルサイズを大きくして血流がある領域とそうでない領域とをそれぞれの明るさで均質に表示するといったことも可能である。但し、観察する血管の幅以上に大きくすることは出来ないので限度はある。

　図１２は、スペックル画像におけるスペックルサイズについて説明するための図である。図１２Ａには、レンズ部２１のＦ値が５．６で撮像されたスペックル画像５０ｃ（左側）と、Ｆ値が１６で撮像されたスペックル画像５０ｄ（右側）とが示されている。図１２Ｂは、Ｆ値が５．６で撮像されたスペックル画像５０ｃにおけるセル４２内の輝度分布を示すグラフである。

　レンズ部２１のＦ値が５．６の場合、画面全体に粒径の小さい斑点模様があるスペックル画像５０ｃが撮像される。この斑点模様の１つ１つがスペックルに相当する。レンズ部２１のＦ値が１６で撮像されたスペックル画像５０ｄでは、個々の斑点の大きさ（スペックルサイズ）はＦ値が５．６の場合と比べて全体的に大きくなる。なおスペックル画像５０ｄには、１つのスペックルに対応する斑点が点線で模式的に図示されている。

　図１２Ａの右側には、スペックル画像５０に含まれるスペックルの粒径（スペックルサイズ）の分布を表すグラフが模式的に図示されている。スペックル粒径の分布は、中心粒径をピークとする山なりの分布である。なおスペックル粒径の最小値は、レンズ部２１等の変調伝達関数（ＭＴＦ：Modulation Transfer Function）等を用いて表される。

　レンズ部２１のＦ値等の撮像パラメータの変化に伴い、スペックル画像５０でのスペックルの中心粒径が変化する。例えばＦ値が５．６から１６に変化した場合、スペックル画像５０に表れるスペックルのサイズは全体として大きくなる。この結果、スペックルの中心粒径は増大し、スペックル粒径の分布は全体的に右側にシフトする。このように、スペックル画像５０に含まれるスペックルの大きさは、撮像パラメータ等に応じて変化する。

　なお図９等で説明したように、スペックルコントラストＣｓは、セルサイズとスペックルのサイズとに応じたセル４２内の輝度分布に基づいて算出される。例えば同じセルサイズを用いる場合、Ｆ値が５．６で撮像されたスペックル画像５０ｃでのセル４２内の輝度分布（図１２Ｂ参照）と、Ｆ値が１６で撮像されたスペックル画像５０ｄでのセル４２内の輝度分布とは異なる分布となる。従って、各スペックル画像５０ｃ及び５０ｄでは互いに異なるスペックルコントラストＣｓがそれぞれ算出される。

　図１３は、光学倍率１倍、波長８５０ｎｍ、ピクセルサイズ５．８ミクロンにおける、スペックルサイズと撮像パラメータとの関係を示す図である。図１３Ａには、Ｆ値が２、５．６、及び１６で撮像されたスペックル画像５０ｅ、５０ｃ、及び５０ｄが示されている。図１３Ａに示すように、Ｆ値が増加するに従って、各スペックル画像５０に表れるスペックルのサイズが大きくなる。

　図１３Ｂには、スペックルサイズとＦ値との関係を表すグラフが示されている。グラフの横軸は、スペックル画像５０を撮像した際のＦ値である。また縦軸は、各Ｆ値で撮像されたスペックル画像５０でのスペックルの全幅（スペックルのサイズ）である。ここでスペックルの全幅とは、例えば図１３Ａのグラフで説明したスペックルの中心粒径である。

　図１３Ｂに示すグラフでは、スペックルの全幅の実験値（菱形のデータポイント）及び計算値（四角のデータポイント）がそれぞれ示されている。スペックルの全幅の実験値は、例えばスペックル画像５０をずらした画像とずらす前のスペックル画像５０との相互相関をとることで算出される。またスペックルの全幅の計算値は、シミュレーション等に基づいて算出される。スペックルの全幅の実験値及び計算値を算出する方法等は限定されず、スペックルの粒径等を算出可能な任意の方法が適宜用いられてよい。

　図１３Ｂに示すように、Ｆ値が４以下の場合（例えばＦ＃＝１．４、２、２．８等）、スペックルの全幅の実験値及び計算値はともに１ピクセル程度である。この場合、スペックル画像５０に現れるスペックルは１つの画素よりも小さい。

　Ｆ値が４よりも大きい場合、Ｆ値の増加に伴いスペックルの全幅の実験値及び計算値はともに増加する。スペックルの全幅の増加量は、Ｆ値の増加量に対して略線形である。なお、Ｆ値以外の撮像パラメータが変化した場合であっても、スペックルの全幅が変化する場合があり得る。例えばレンズ部２１の光学倍率が増加すると、スペックルの全幅も略線形に増加する。

　また図１３Ｂに示すように、スペックルの全幅の実験値及び計算値は高い精度で一致する。従って、例えば撮像に用いられたＦ値から、撮像されたスペックル画像５０でのスペックルのサイズ（全幅）等を高い精度で算出することが可能である。もちろんスペックルのサイズを算出するために用いられる撮像パラメータはＦ値に限定されず、光学倍率等の他のパラメータが用いられてもよい。

　このように、Ｆ値等の撮像パラメータが変化した場合、スペックル画像５０に表れるスペックルのサイズは撮像パラメータに応じた値となる。従って撮像パラメータの変化（スペックルのサイズの変化）に伴い、スペックル画像５０から算出されるスペックルコントラストＣｓの値も変化し、スペックルコントラスト画像６０（観察像）の画質が変化する。

　図１４は、スペックルサイズ及びセルサイズに関するスペックルコントラストのマップ６２の一例を示す図である。マップ６２の横軸はスペックルサイズであり、縦軸はセルサイズである。なお図１４では、縦と横の画素数が等しい正方形のセル４２が用いられ、セルサイズは縦（横）の画素数に相当する。

　図１４に示すマップ６２では、スペックルコントラストＣｓの値が０．０５刻みの等値線で表されている。マップ６２におけるスペックルコントラストＣｓの値は、例えば各スペックルサイズｄ及び各セルサイズｓでのスペックルコントラストＣｓの値をそれぞれシミュレーションすることで算出される。以下では図１４に示すマップ６２をコントラストマップ６２と記載する。またコントラストマップ６２の各点の位置を、スペックルサイズｄ及びセルサイズｓを用いて（ｄ，ｓ）と記載する。

　なお、コントラストマップ６２を生成する方法等は限定されず、例えば標準拡散体等の試料を実際に撮像したスペックル画像５０等からスペックルコントラストＣｓが算出されてもよい。この場合、例えばスペックルサイズＳ（撮像パラメータ）ごとにセルサイズを変えてスペックルコントラストを算出することで、コントラストマップ６２を生成することが可能である。この他、コントラストマップ６２を生成可能な任意の方法が用いられてよい。

　図１４に示すように、コントラストマップ６２では、スペックルコントラストＣｓの値が略一定となるようにスペックルサイズＳとセルサイズＣとの組み合わせを選択することが可能である。例えば点ｐ１（３，１３）及び点ｐ２（６，１６）をつなぐ直線状の第１の経路６３ａ（図中の矢印６３ａ）上の各点では、スペックルコントラストＣｓの値が略一定の値（約０．６５）となる。

　例えば第１の経路６３ａ上の各点と同様の条件、すなわち第１の経路６３ａ上の各点に対応するスペックルサイズ及びセルサイズでスペックルコントラスト画像６０が生成されるとする。この場合、第１の経路６３ａでのスペックルコントラストＣｓの値（約０．６５）が一定であるため、各条件で生成されるスペックルコントラスト画像６０の明暗のコントラストは互いに略同じになる。本実施形態では、スペックルコントラスト画像６０の明暗のコントラストは、観察像の表示輝度に関する所定の表示パラメータに相当する。

　このように、スペックルコントラスト画像６０を生成する際に、第１の経路６３ａに合わせてセルサイズＣを選択することで、スペックルコントラスト画像６０の明暗のコントラスト（表示パラメータ）を略一定に保つことが可能となる。この結果、例えばズーム機能等により撮像パラメータが変化してスペックルサイズが変わっても、それに合わせてセルサイズを設定する事により、同じコントラストのスペックルコントラスト画像６０が得られる。

　同様に、点ｐ３（３，５）及び点ｐ４（６，８）をつなぐ第２の経路６３ｂ（図中の矢印６３ｂ）においても、スペックルコントラストＣｓの値（約０．５６）は略一定に保たれる。従って第２の経路６３ｂ上の各点と同様の条件で生成されるスペックルコントラスト画像６０の明暗のコントラストは、第２の経路６３ｂでのスペックルコントラストＣｓの値（約０．５６）に応じた略一定の値となる。

　なおコントラストマップ６２において、スペックルコントラストの値を略一定に保つ経路は第１及び第２の経路６３ａ及び６３ｂに限定されない。例えば第１及び第２の経路６３ａ及び６３ｂの間の他の経路に沿ってスペックルコントラスト画像６０を生成するといったことも可能である。

　このように、コントラストマップ６２でのスペックルコントラストＣｓの値が略一定となる経路に沿ってスペックルコントラスト画像６０を生成することで、スペックルコントラスト画像６０（観察像）の画質を制御することが可能となる。例えば、各経路に沿ってセルサイズを制御することで、互いに画質の異なる複数の画質モードで観察像を生成することが可能となる。

　各経路に対応する画質モードでは、互いに異なるセルサイズの範囲で、スペックルコントラストＣｓの値が略一定に保たれる。従って各経路に対応する画質モードを選択することで、観察像の表示解像度の範囲を選択することが可能である。例えば、第２の経路６３ｂに対応する画質モードの表示解像度（セルサイズｓ）の範囲は、５ピクセルから８ピクセルの範囲である。本実施形態において、各経路に対応する画質モードの各々は、表示解像度に関する画質モードに相当する。

　例えば第２の経路６３ｂに対応するセルサイズの範囲は、第１の経路６３ａと比べセルサイズの値が小さい範囲である。従って第２の経路６３ｂに沿って生成されるスペックルコントラスト画像６０は、第１の経路６３ａに沿って生成されるスペックルコントラスト画像６０と比べ、表示解像度の高い高精細な画像となる。本実施形態において、第２の経路６３ｂに対応する画質モードは、表示解像度を優先する第２の画質モードに対応する。

　また例えば第１の経路６３ａは、第２の経路６３ｂと比較してスペックルコントラストＣｓの値が高い経路となっている。従って第１の経路６３ａに沿って生成されるスペックルコントラスト画像６０では、第２の経路６３ｂに沿って生成されるスペックルコントラスト画像６０と比べ、全体的に高いスペックルコントラストＣｓが算出され、明暗が大きいメリハリの利いた画像が得られる。つまり本実施形態において、第１の経路６３ａに対応する画質モードは、解像度よりコントラスト表示を優先する第１の画質モードに対応する。

　なお第１の経路６３ａに対応する画質モードでは、大きいセルサイズＣが用いられる。このため、第１の経路６３ａに沿って生成されるスペックルコントラスト画像６０では、観察部位２の血管７１や動脈瘤７２等の各部がそれぞれの明るさで略一様に表示される（図８参照）。従って第１の経路６３ａに対応する画質モードを選択することで、例えば低コントラスト部５１（血管７１）と高コントラスト部５２（動脈瘤７２）との表示輝度の差が明瞭なコントラストの高い画像を生成することが可能となる。

　図１５は、処理サイズテーブル３８の一例を示す表である。処理サイズテーブル３８は、コントラストマップ６２に基づいて生成され、記憶部３７に記憶される。処理サイズテーブル３８には、画質モードＡ～Ｅごとに、スペックルサイズに対応するセルサイズ（処理サイズ）が記録されている。

　図１５に示す例では、画質モードは、画質モードＡ～Ｅの５段階に分けられている。またスペックルサイズの範囲は３～６ピクセルの４段階に分けられている。画質モード及びスペックルサイズの分け方は限定されず、任意に設定されてよい。

　例えば、画質モードＢは、コントラストマップ６２でのスペックルコントラストＣｓの値が約０．６となるような経路に対応した画質モードである。すなわち画質モードＢは、各スペックルサイズに対して、コントラストマップ６２でのスペックルコントラストが約０．６となるようにセルサイズを制御するモードである。なお、画質モードＡは図１４に示す第２の経路６３ｂに対応する画質モードに相当し、画質モードＥは第１の経路６３ａに対応する画質モードに相当する。

　図１６は、観察システム１００の基本的な動作例を示すフローチャートである。まず、観察システム１００を操作するオペレータにより、操作画面等を介して観察システム１００での測定モードが選択される。選択された測定モードがＵＩ取得部３４により受け付けられる（ステップ１００）。

　測定モードには通常の観察を行う通常観察モードと、観察システム１００の校正を行う校正モードとが含まれる。通常観察モードの選択が受け付けられた場合、ステップ１０１が実行される。また校正モードの選択が受け付けられた場合、ステップ２０１が実行され校正モードが開始される。校正モードについては後に詳しく説明する。

　通常観察モードが選択された場合、操作画面には観察モードを選択するための選択画面が表示される。観察モードには、マニュアル設定モードと、デフォルト設定モードと、自動認識設定モードとが含まれる。オペレータにより観察モードが選択され、ＵＩ取得部３４により受け付けられる（ステップ１０１）。

　マニュアル設定モードが選択された場合、操作画面には解像度モードを選択するための選択画面が表示される。解像度モードには、図１５に示す処理サイズテーブル３８における画質モードＡ～Ｅが含まれる。オペレータにより、選択画面に表示された画質モードＡ～Ｅのうちいずれか１つが選択される。ＵＩ取得部３４により、選択された画質モードが解像度モードとして受け付けられる（ステップ１０２）。

　例えば、解像度の高い高精細な画質で観察像を生成したい場合には、画質モードＡが選択される。また例えば、血管７１と血管７１以外の領域とを明るさの違いで識別したい場合、すなわち高いコントラストで観察したい場合には、画質モードＥが選択される。もちろんこれに限定されず、オペレータが所望する画質モードが適宜選択されてよい。なお選択画面では、画質モードＡ～Ｅが各モードの特徴を現すアイコン等の図像を用いて表示されてもよい。これにより直感的に画質モードを選択することが可能となる。

　デフォルト設定モードが選択された場合、観察システムにデフォルトで設定されている画質モードが解像度モードとして設定される（ステップ１０３）。デフォルトの画質モードとしては、例えば画質モードＡ～Ｅの中で、表示解像度の範囲が略中間となる画質モードＣが設定される。もちろん、他の画質モードがデフォルトとして設定されてもよい。解像度モードがデフォルトの値に設定されると、ステップ１０５が実行される。

　自動認識設定モードが選択された場合、観察部位２の画像に基づいて画質モードが選択される（ステップ１０４）。例えば、観察部位２の撮像範囲における血管７１の太さに応じて、画質モードが選択される。選択された画質モードは、ステップ１０２で解像度モードとして設定される。なお、血管７１の太さは、例えばＩＣＧ（IndoCyanine Green）等の試薬を用いて撮像された観察部位２の画像から同定される。

　ステップ１０４では、ＩＣＧ等用いて撮像された観察部位２の画像から、観察部位２に含まれる血管７１が、脳動脈瘤のような太い血管７１であるのか、あるいは穿通枝のような細い血管７１であるのかが判別される。観察部位２の画像から血管７１の太さ等を判別する方法は限定されず、機械学習や画像処理等を用いた任意の方法が用いられてよい。

　例えば脳動脈瘤等を含む太い血管７１に対しては、血管７１と脳動脈瘤とを明瞭に識別するために、表示輝度を優先する画質モード等が選択される。また細い血管７１での血流観察を重視する場合には、解像度の高い画質モードが選択される。この他、血管７１の状態や生体組織の種類等に応じて、観察部位２の画像から適切な画質モードが適宜選択されてよい。なお血管７１の太さ等を同定するための画像は、ＩＣＧ等を使って撮像される画像に限定されず、他の任意の方法で撮像された観察部位２の画像等が適宜用いられてよい。

　なお、ステップ１００、１０１、及び１０２での、測定モード、観察モード、及び解像度モードの選択は、任意のタイミングで実行されてよい。すなわちＵＩ取得部３４は、オペレータによる選択等を常時受け付けることが可能である。その場合、各モードが選択されたタイミングで、ステップ１００、１０１、及び１０２からの処理が再開される。

　ステップ１０２で設定された解像度モードに基づいて、処理サイズテーブル３８の処理列が決定される（ステップ１０５）。例えば画質モードＡが解像度モードとして設定されている場合には、処理列は１列目となる。決定された処理列の情報は処理サイズ制御部４１（ブロック制御部３５）に出力される。

　観察部位２を撮像するカメラ２０により、レーザ光が照射された観察部位２が撮像される（ステップ１０６）。カメラ２０により観察部位２を撮像した画像信号が生成され、画像取得部３２により取得される。カメラ制御部３３により、カメラ２０のＦ値Ｆ＃及び光学倍率Ｍ等の撮像パラメータが取得される（ステップ１０７）。取得された撮像パラメータは、予測されるスペックルサイズ算出部４０に出力される。

　予測されるスペックルサイズ算出部４０により、撮像パラメータに基づいてスペックルサイズが算出される（ステップ１０８）。スペックルサイズの算出には、上記したスペックルサイズ算出式が用いられる。なお、ステップ１０８で算出されるスペックルサイズは、ステップ１０６で撮像された画像信号により構成されるスペックル画像５０でのスペックルの粒径に相当する。算出されたスペックルサイズは、処理サイズ制御部４１に出力される。

　処理サイズ制御部４１により、セルサイズが決定される（ステップ１０９）。処理サイズ制御部４１は、ステップ１０５で決定された処理列（画質モード）と、ステップ１０８で算出されたスペックルサイズとに基づいて、処理サイズテーブル３８からセルサイズを決定する。決定されたセルサイズは、スペックル演算部３６に出力される。

　スペックル演算部３６により、画像取得部３２が取得した観察部位２の画像信号からスペックルコントラストが算出される（ステップ１１０）。スペックルコントラストＣｓの算出には、処理サイズ制御部４１により決定されたセルサイズが用いられる。

　スペックル演算部３６は、算出されたスペックルコントラストＣｓに基づいて、観察部位２の観察像であるスペックルコントラスト画像６０を生成する（ステップ１１１）。このように、処理サイズ制御部４１により制御されたセルサイズを用いることで、設定された解像度モードに対応する画質で観察像を生成することが可能である。生成された観察像はディスプレイに出力される。これによりオペレータは所望の画質で観察部位２の観察像を観察することが可能となる。

　図１６に示すように、観察システム１００では、ステップ１０７～ステップ１１１までの各ステップのループ処理が実行される。すなわち、ループ処理ごとに撮像パラメータが取得され、当該撮像パラメータに基づいて、設定されている解像度モードに対応する画質で観察像が生成される。

　例えばオペレータがレンズ部２１のズーム機能等を使って観察部位２を拡大して撮像する場合、光学倍率ＭやＦ値Ｆ＃等の撮像パラメータが変化し、スペックル画像５０でのスペックルサイズが変化する。処理サイズ制御部４１は、解像度モードにおける表示解像度の範囲（セルサイズの範囲）で、スペックルサイズに応じたセルサイズを決定する。すなわち、処理サイズ制御部４１により、観察像の表示輝度に関する表示パラメータが、複数の画質モードの各々に対して互いに表示解像度の範囲で略一定に保たれるようにセルサイズが制御される。

　なおステップ１０７～ステップ１１１を含むループ処理は、例えば解像度モード等が更新されたタイミングで停止される。例えば、オペレータにより他の画質モードが選択された場合、ループ処理が停止されステップ１０２が実行される。これにより、オペレータは所望のタイミングで観察像の画質を変更することが可能となる。

　図１７は、観察システム１００の校正の一例を示すフローチャートである。観察システム１００の校正は、例えばレンズ部２１の交換等のタイミングで実行される。これに限定されず、任意のタイミングで観察システム１００が校正されてよい。

　本実施形態では、観察システム１００の校正として、処理サイズテーブル３８が校正される。すなわちレンズ部２１の交換等のタイミングで、交換後のレンズ部２１の特性を反映した処理サイズテーブル３８が新たに生成されるとも言える。処理サイズテーブル３８は、標準散乱体を用いて校正される。標準散乱体としては、例えば粒径の均一な粒子が表面に固着された反射型の散乱体等が用いられる。標準散乱体の種類等は限定されず、任意の散乱体が用いられてよい。本実施形態では、標準散乱体は、所定の校正用対象物に相当する。

　図１６のフローチャートに示すステップ１００で、測定モードとして校正モードが選択された場合、ステップ２０１が実行され校正モードでの処理が開始される。まず、標準散乱体が、カメラ２０の撮像範囲に設置される（ステップ２０２）。標準散乱体は、例えば観察部位２と同様の位置に配置され、レーザ光１１が照射される。標準散乱体が配置される位置等は限定されず、例えばレーザ光１１を照射して撮像可能な任意の位置に配置されてもよい。

　カメラ制御部３３により、カメラ２０のＦ値Ｆ＃及び光学倍率Ｍ等の撮像パラメータが初期設定値等の所定の値に設定される（ステップ２０４）。撮像パラメータが設定される値は限定されず、例えばＦ値Ｆ＃及び光学倍率Ｍの最低値等に設定されてもよい。

　カメラ制御部３３により、Ｆ値Ｆ＃及び光学倍率Ｍの少なくとも一方が、各々に対応するステップ量だけ変更される（ステップ２０４）。ステップ２０４では、フローチャートでのループ処理の度に、Ｆ値Ｆ＃及び光学倍率Ｍの異なる組み合わせがカメラ制御部３３により設定される。すなわちステップ２０４では、ループ処理ごとのＦ値Ｆ＃と光学倍率Ｍとの組み合わせが総当りとなるように、各撮像パラメータが設定される。各組み合わせが設定される順番等は限定されない。なお１度目の処理では、ステップ２０３で設定された所定の値が用いられる。

　カメラ２０により、レーザ光１１が照射された標準散乱体が撮像される（ステップ２０５）。撮像された画像信号は、画像取得部３２により取得され、画像処理部に出力される。画像処理部は、例えば画像信号により構成されるスペックル画像に対して任意の画像処理を実行可能である。なお図１では画像処理部の図示を省略している。画像処理部により、標準散乱体のスペックル画像に基づいて、スペックル画像でのスペックルサイズ（スペックル粒径）が算出される（ステップ２０６）。

　算出されたスペックルサイズに基づいて、処理サイズテーブル３８が校正される（ステップ２０７）。例えば、図１４に示すコントラストマップ６２に基づいて、ステップ２０６で算出されたスペックルサイズに対応するセルサイズが画素モードごとに取得され、処理サイズテーブル３８に記録される。

　処理サイズテーブル３８に必要なデータが揃ったか否かが判定される（ステップ２０８）。例えば処理サイズテーブル３８で必要とされるスペックルサイズの数が全てそろったか否かが判定される。例えば図１５に示す処理サイズテーブルでは、４つのスペックルサイズが記録されている。処理サイズテーブル３８に用いられるスペックルサイズの数は限定されず、例えば、処理サイズテーブル３８の精度やレンズ部２１の特性等に応じて適宜設定されてよい。

　データが揃っていないと判定された場合（ステップ２０８のＮｏ）には、ステップ２０４が再度実行される。すなわち、カメラ２０の撮像パラメータを変えて再度スペックルサイズが算出される処理が実行される。またデータが揃ったと判定された場合（ステップ２０８のＹｅｓ）、処理サイズテーブル３８の校正モードの処理が終了する（ステップ２０９）。

　このように処理サイズテーブル３８には、ステップ２０６で設定されたＦ値Ｆ＃と光学倍率Ｍに応じたスペックルサイズと、当該スペックルサイズに対応する画素モードごとのセルサイズが記録される。従って処理サイズテーブル３８は、交換されたレンズ部２１に適した値に校正される。

　例えば、レンズ部２１の交換により、撮像されるスペックルサイズの最大値や最小値等が変わる場合があり得る。この場合、レンズ部２１の交換前に使用していた処理サイズテーブル３８では、スペックルサイズを精度よく算出することが難しい。処理サイズテーブル３８をレンズ部２１に合わせて校正することで、撮像パラメータ（スペックルサイズ）の変化に十分に対応可能な処理を実行することが可能となる。

　なお、図１７に示すフローチャートでは、実際に測定したスペックル画像５０からスペックルサイズが測定された。このスペックルサイズの測定値を使って、撮像パラメータからスペックルサイズを算出するスペックルサイズ算出式の補正等が実行されてもよい。これにより高精度にセルサイズ等を制御することが可能となる。

　以上、本実施形態に係る観察システム１００では、レーザ光１１が照射されて撮像された観察部位２の画像信号が取得される。観察部位２の撮像パラメータに基づいてセル４２のセルサイズが制御され、このセル４２を用いて観察部位２の画像信号からスペックルコントラストＣｓが算出される。これにより撮像パラメータに応じたスペックルコントラストＣｓが算出可能となり、観察部位２をカメラの撮像条件が変わっても最適に計算処理することにより高い精度で観察することが可能となる。

　スペックルパターンを使って生体組織を観察する方法として、一定のセルサイズで算出されたスペックルコントラストを用いて観察像を生成する方法が考えられる。この場合、生体組織の各部位の明暗や解像度等が固定された観察像が生成される。こうした方法では、例えば生体組織の種類の違いや光学系の特性の変化に対応することが難しく、観察の精度が下がる可能性がある。

　例えば、特許文献１では「拡散スペックルコントラスト解析を用いた深部血流量測定」により、組織における血流の評価を目的として、空間領域のスペックルコントラストと時間領域のスペックルコントラストを併用している。時間領域のスペックルコントラストは空間領域のそれより時間分解能が低いが、小領域で使用可能で使い分けを提案している。しかしながら、空間領域のスペックルコントラストの算出において、計算対象となる空間範囲（セルサイズ）によりコントラスト値と空間解像度が変わることが触れられていない。

　本来、適用する診療において必要なコントラストと空間解像度があるはずで、最適な計算条件でなければ良質な画像が得られず、適切な診断ができない可能性がある。また計算条件とコントラスト値と空間解像度の関係は光源の観察光学系のＦナンバーや光学倍率に依存するため、一度最適化しても観察中にズームや絞り変更等の処理で最適計算条件から外れる可能性もある。またレンズを変更した場合は光学パラメータが変わる可能性あるため最適計算条件の情報を更新する校正モードが必要になるはずである。

　本実施形態では、ブロック制御部３５により、撮像パラメータに基づいてスペックルサイズが算出され、スペックルサイズに基づいてセルサイズが制御される。これにより、観察部位２で観察されるスペックルの大きさに合わせてセルサイズを最適化することが可能である。従って例えば、カメラ２０等の光学系の特性に応じた適正なセルサイズで観察像を生成することが可能となる。この結果、観察部位２を高い精度で観察することが可能となる。

　また本実施形態では、ＵＩ取得部３４により、観察像の画質に関する画質モードの選択が受け付けられる。ブロック制御部３５により、選択された画質モードに応じてセル４２のサイズが制御される。例えばオペレータは、生体組織の種類等に応じて、解像度とコントラストとの重み付けが異なる複数の画質モードから、所望の画質モードを選択することが可能である。これにより、オペレータが所望する画質で観察像を生成することが可能となり、血管７１や動脈瘤７２等の注目部位を精度良く観察することが可能となる。

　各画質モードでは、ブロック制御部３５により、観察像の各部の表示輝度が略一定となるようにセルサイズが制御される。これにより、観察中にスペックル径を決定する光学要素（レンズ部２１のＦ値やズーム倍率）が変化する場合であっても、セルサイズを逐次最適な値になるようにフィードバックして制御することが可能となる。従って、血管７１や血管７１の周辺の部位の表示輝度等を変えずに、観察の最中に観察部位２を拡大／縮小するといったことが可能となる。これにより、観察部位２を詳細に観察することが可能となり、観察精度を十分に向上させることが可能となる。

　本実施形態では、観察システム１００の処理サイズテーブル３８が、標準拡散体を用いて校正される。これにより、例えばレンズ部２１等が交換されて観察用の光学系が変化した場合であっても、光学系に合わせて処理サイズテーブル３８を適正に校正することが可能である。これによりセルサイズを適正に制御することが可能となり、精度の高い観察像を提供することが可能となる。

　また、自動認識設定モード（図１６参照）を選択することで、観察対象となる血管７１の太さ等に合わせて、最適なセルサイズを自動的に設定することが可能である。これにより、オペレータが自ら画質を選ぶことなく、観察部位２の特性に合った画質で観察をすることが可能となり、オペレータの負担を軽減することが可能である。

　本技術は、例えば医療・生物分野において用いられる内視鏡や光学顕微鏡等に適用することが可能である。すなわち観察システム１００を、内視鏡又は顕微鏡として構成することも可能である。

　この場合、観察部位２としては、例えば生体の細胞、組織、臓器等の生体組織が挙げられる。本技術を用いることで、生体組織を高い精度で観察することが可能となる。例えば内視鏡や光学顕微鏡等に用いられるレンズ系におけるＦ値や光学倍率等の撮像パラメータを用いて、図１６に示す処理を実行することで、生体組織を高精度に観察することが可能である。

　＜その他の実施形態＞
　本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

　上記では、撮像パラメータに基づいてスペックルサイズを算出され、当該スペックルサイズに基づいてセルサイズが制御された。スペックルサイズを算出する場合に限定されず、撮像パラメータを用いて直接セルサイズが制御されてもよい。

　撮像パラメータとして例えばＦ値及び光学倍率が用いられるとする。この場合、処理サイズテーブルには、Ｆ値と光学倍率との複数の組み合わせの各々に対応するセルサイズが、各画質モードごとに記録される。すなわち処理サイズテーブルは、画質モード、Ｆ値、及び光学倍率の各値が定まると、対応するセルサイズが1つ定まるように構成される。

　このようにセルサイズが各撮像パラメータごとに細かく設定された処理サイズテーブルを用いることで、レンズ部の挙動に合わせてセルサイズを細かく制御することが可能となる。これにより、観察像の画質等を高精度に制御することが可能となる。

　また処理サイズテーブルに代えて、図１４に示すコントラストマップを用いてセルサイズが制御されてもよい。例えば、処理サイズ制御部によりコントラストマップが参照される。処理サイズ制御部は、コントラストマップでの対象となる画質モードに対応する経路から、スペックルサイズに基づいてセルサイズを取得する。このような場合でもセルサイズは適正に制御され、所望の画質で観察像を生成することが可能である。

　またオペレータ等により操作されるコンピュータと、ネットワーク等を介して通信可能な他のコンピュータとが連動することで、本技術に係る制御方法、及びプログラムが実行され、本技術に係る観察システムが構築されてもよい。

　すなわち本技術に係る制御方法、及びプログラムは、単体のコンピュータにより構成されたコンピュータシステムのみならず、複数のコンピュータが連動して動作するコンピュータシステムにおいても実行可能である。なお本開示において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれもシステムである。

　コンピュータシステムによる本技術に係る制御方法、及びプログラムの実行は、例えば画像信号の取得、画素ブロックのサイズの制御、及びスペックルデータの算出等が、単体のコンピュータにより実行される場合、及び各処理が異なるコンピュータにより実行される場合の両方を含む。また所定のコンピュータによる各処理の実行は、当該処理の一部または全部を他のコンピュータに実行させその結果を取得することを含む。

　すなわち本技術に係る制御方法及びプログラムは、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成にも適用することが可能である。

　以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。

　なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得する取得部と、
　前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御するブロック制御部と、
　前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出する算出部と
　を具備する制御装置。
（２）（１）に記載の制御装置であって、さらに、
　前記スペックルデータに基づいて、前記生体組織の観察像を生成する生成部を具備する
　制御装置。
（３）（２）に記載の制御装置であって、
　前記スペックルデータは、スペックルコントラストを含み、
　前記生成部は、前記スペックルコントラストに基づいて前記観察像を生成する
　制御装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、
　前記撮像条件は、前記生体組織を撮像する撮像系のＦ値（絞り値）及び光学倍率の少なくとも１つに関する条件を含む
　制御装置。
（５）（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、
　前記ブロック制御部は、前記撮像条件に基づいてスペックルサイズを算出し、前記算出されたスペックルサイズに基づいて前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
（６）（２）から（５）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、さらに、
　前記撮像条件と前記画素ブロックのサイズとが関連付けられた制御テーブルを記憶する記憶部を具備する
　制御装置。
（７）（２）から（６）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、
　前記ブロック制御部は、前記観察像の表示輝度に関する所定の表示パラメータが略一定に保たれるように前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
（８）（７）に記載の制御装置であって、さらに
　前記観察像の画質に関する画質モードの選択を受け付けるモード受付部を具備し、
　前記ブロック制御部は、前記選択された画質モードに応じて前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
（９）（８）に記載の制御装置であって、
　前記モード受付部は、前記観察像の表示解像度に関する画質モードを受け付ける
　制御装置。
（１０）（９）に記載の制御装置であって、
　前記モード受付部は、互いに異なる複数の画質モードの各々を受け付け、
　前記ブロック制御部は、前記観察像の表示輝度に関する所定の表示パラメータが、前記複数の画質モードの各々に対して互いに異なる範囲で略一定に保たれるように前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
（１１）（１０）に記載の制御装置であって、
　前記複数の画質モードは、前記観察像の表示輝度及び表示解像度のうち、前記表示輝度を優先する第１の画質モードと、前記表示解像度を優先する第２の画質モードとを含む
　制御装置。
（１２）（６）から（１１）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、
　前記記憶部は、前記撮像条件と、前記画素ブロックのサイズと、前記観察像の画質に関する画質モードとの対応関係を記憶した前記制御テーブルを記憶する
　制御装置。
（１３）（６）から（１２）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、
　前記制御テーブルは、所定の校正用対象物を用いて生成される
　制御装置。
（１４）（１）から（１３）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、
　前記ブロック制御部は、前記生体組織の撮像範囲における血管の太さに応じて、前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
（１５）（１）から（１４）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、
　内視鏡又は顕微鏡として構成される
　制御装置。
（１６）レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得し、
　前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御し、
　前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出する
　ことをコンピュータシステムが実行する制御方法。
（１７）レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得するステップと、
　前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御するステップと、
　前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出するステップと
　をコンピュータシステムに実行させるプログラム。

　２…観察部位
　１１…レーザ光
　２０…カメラ
　２１…レンズ部
　３０…コントローラ
　３２…画像取得部
　３３…カメラ制御部
　３４…ＵＩ取得部
　３５…ブロック制御部
　３６…スペックル演算部
　３７…記憶部
　３８…処理サイズテーブル
　４０…予測されるスペックルサイズ算出部
　４１…処理サイズ制御部
　４２、４２ａ～ｅ…セル
　５０、５０ａ～５０ｄ…スペックル画像
　６０、６０ａ～ｈ…スペックルコントラスト画像
　６２…コントラストマップ
　７１、７１ａ～７１ｃ…血管
　７２…動脈瘤
　１００…観察システム

Claims

　レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得する取得部と、
　前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御するブロック制御部と、
　前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出する算出部と
　を具備する制御装置。
　請求項１に記載の制御装置であって、さらに、
　前記スペックルデータに基づいて、前記生体組織の観察像を生成する生成部を具備する
　制御装置。
　請求項２に記載の制御装置であって、
　前記スペックルデータは、スペックルコントラストを含み、
　前記生成部は、前記スペックルコントラストに基づいて前記観察像を生成する
　制御装置。
　請求項１に記載の制御装置であって、
　前記撮像条件は、前記生体組織を撮像する撮像系のＦ値（絞り値）及び光学倍率の少なくとも１つに関する条件を含む
　制御装置。
　請求項１に記載の制御装置であって、
　前記ブロック制御部は、前記撮像条件に基づいてスペックルサイズを算出し、前記算出されたスペックルサイズに基づいて前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
　請求項２に記載の制御装置であって、さらに、
　前記撮像条件と前記画素ブロックのサイズとが関連付けられた制御テーブルを記憶する記憶部を具備する
　制御装置。
　請求項２に記載の制御装置であって、
　前記ブロック制御部は、前記観察像の表示輝度に関する所定の表示パラメータが略一定に保たれるように前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
　請求項７に記載の制御装置であって、さらに
　前記観察像の画質に関する画質モードの選択を受け付けるモード受付部を具備し、
　前記ブロック制御部は、前記選択された画質モードに応じて前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
　請求項８に記載の制御装置であって、
　前記モード受付部は、前記観察像の表示解像度に関する画質モードを受け付ける
　制御装置。
　請求項９に記載の制御装置であって、
　前記モード受付部は、互いに異なる複数の画質モードの各々を受け付け、
　前記ブロック制御部は、前記観察像の表示輝度に関する所定の表示パラメータが、前記複数の画質モードの各々に対して互いに異なる範囲で略一定に保たれるように前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
　請求項１０に記載の制御装置であって、
　前記複数の画質モードは、前記観察像の表示輝度及び表示解像度のうち、前記表示輝度を優先する第１の画質モードと、前記表示解像度を優先する第２の画質モードとを含む
　制御装置。
　請求項６に記載の制御装置であって、
　前記記憶部は、前記撮像条件と、前記画素ブロックのサイズと、前記観察像の画質に関する画質モードとの対応関係を記憶した前記制御テーブルを記憶する
　制御装置。
　請求項６に記載の制御装置であって、
　前記制御テーブルは、所定の校正用対象物を用いて生成される
　制御装置。
　請求項１に記載の制御装置であって、
　前記ブロック制御部は、前記生体組織の撮像範囲における血管の太さに応じて、前記画素ブロックのサイズを制御する
　制御装置。
　請求項１に記載の制御装置であって、
　内視鏡又は顕微鏡として構成される
　制御装置。
　レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得し、
　前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御し、
　前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出する
　ことをコンピュータシステムが実行する制御方法。
　レーザ光が照射されて撮像された生体組織の画像信号を取得するステップと、
　前記生体組織に対する撮像の撮像条件に基づいて、画素ブロックのサイズを制御するステップと、
　前記サイズが制御された前記画素ブロックを用いて、前記取得された画像信号に基づいたスペックルデータを算出するステップと
　をコンピュータシステムに実行させるプログラム。