(57)【要約】本発明の光走査型観察装置（１００）は、光を走査する光走査部（２）と、被写体（Ａ）からの信号光を光電変換し、生成された電子を増倍可能な光検出部（３）と、該光検出部（３）から出力された電気信号の大きさおよび光の照射位置に基づいて画像データを形成する画像形成部（４）と、電気信号の大きさに基づいて光検出部（３）の増倍率を制御する制御部（６）とを備え、該制御部（６）が、光検出部（３）の増倍率に基づいて画像データのホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部（６１）を備える。
2017072838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
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、決定された設定値に増倍率を一致させるように前記光検出部を制御する制御部とを備え、
該制御部が、前記光検出部の増倍率に基づいて前記画像データのホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部を備える光走査型観察装置。
【請求項２】
前記ホワイトバランス調整部が、前記光検出部の前記増倍率が所定の閾値以上であるときに取得された前記画像データに基づいてホワイトバランスを設定し、
前記画像形成部が、前記ホワイトバランス調整部によって設定されたホワイトバランスを有する前記画像データを形成する請求項１に記載の光走査型観察装置。
【請求項３】
前記ホワイトバランス調整部が、所定の閾値以上の範囲内でのみ、前記制御部による前記光検出部の前記増倍率の変更を許可する請求項１または請求項２に記載の光走査型観察装置。
【請求項４】
前記光検出部が、前記信号光に含まれる赤、緑および青の成分の強度にそれぞれ基づく赤信号、緑信号および青信号を前記電気信号として生成し、
前記赤信号、緑信号および青信号に対する調整係数を記憶する記憶部を備え、
前記画像形成部が、前記記憶部に記憶されている前記調整係数を用いて調整された前記赤信号、緑信号および青信号に基づいて前記画像データを形成する請求項１に記載の光走査型観察装置。
【請求項５】
前記記憶部が、前記光検出部の増倍率の設定値と前記調整係数とを対応付けたテーブルを記憶し、
前記ホワイトバランス調整部が、前記テーブルにおいて前記制御部によって決定された前記増倍率の設定値と対応付けられている調整係数を選択し、
前記画像形成部が、前記ホワイトバランス調整部によって選択された調整係数を用いて前記画像データを形成する請求項４に記載の光走査型観察装置。
【請求項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、該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する光走査型観察装置の制御方法であって、
前記光検出部の増倍率に基づいて前記画像データのホワイトバランスを調整する光走査型観察装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査型観察装置および光走査型観察装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０２５８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、画像のホワイトバランスが変化してしまうという問題がある。
すなわち、カラー画像を取得するときには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）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、Ｒ、ＧおよびＢ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ホワイトバランスが維持されない。【０００５】
例えば、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。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ホワイトバランスの変化を抑制しながら画像の明るさを調整することができる光走査型観察装置および光走査型観察装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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に基づいて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画像データの明るさに基づいて前記光検出部の増倍率の設定値を決定し、決定された設定値に増倍率を一致させるように前記光検出部を制御する制御部とを備え、該制御部が、前記光検出部の増倍率に基づいて前記画像データのホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部を備える光走査型観察装置である。【０００８】
本発明の第１の態様によれば、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。制御部は、画像データの明るさに基づいて光検出部による電気信号の増倍率を変更させることによって、次に画像形成部によって形成される画像データの明るさが調整される。これにより、明るさが適切に調整された画像データを得ることができる。【０００９】
この場合に、画像形成部によって形成される画像データのホワイトバランスが、光検出部の増倍率に基づいてホワイトバランス調整部によって制御される。これにより、画像データの明るさの調整の際の光検出部の増倍率の変化に伴う画像データのホワイトバランスの変化を抑制することができる。【００１０】
上記第１の態様においては、前記ホワイトバランス調整部が、前記光検出部の前記増倍率が所定の閾値以上であるときに取得された前記画像データに基づいてホワイトバランスを設定し、前記画像形成部が、前記ホワイトバランス調整部によって設定されたホワイトバランスを有する前記画像データを形成してもよい。
光検出部の増倍率の波長依存性は、増倍率が比較的大きい範囲においては小さい。増倍率がこのような範囲内であるときに取得された画像データに基づいてホワイトバランスを設定することによって、比較的大きな範囲内での増倍率の変更に伴う画像データのホワイトバランスの変化を効果的に抑制することができる。【００１１】
上記第１の態様においては、前記ホワイトバランス調整部が、所定の閾値以上の範囲内でのみ、前記制御部による前記光検出部の前記増倍率の変更を許可してもよい。
光検出部の増倍率の波長依存性は、増倍率が比較的大きい範囲においては小さい。このような範囲内でのみ光検出部の増倍率の変更を許可することによって、光検出部の増倍率の変更に伴う画像データのホワイトバランスの変化を抑制することができる。【００１２】
上記第１の態様においては、前記光検出部が、前記信号光に含まれる赤、緑および青の成分の強度にそれぞれ基づく赤信号、緑信号および青信号を前記電気信号として生成し、前記赤信号、緑信号および青信号に対する調整係数を記憶する記憶部を備え、前記画像形成部が、前記記憶部に記憶されている前記調整係数を用いて調整された前記赤信号、緑信号および青信号に基づいて前記画像データを形成してもよい。
このようにすることで、画像形成部により、ホワイトバランスが調整された画像データを形成することができる。【００１３】
上記第１の態様においては、前記記憶部が、前記光検出部の増倍率の設定値と前記調整係数とを対応付けたテーブルを記憶し、前記ホワイトバランス調整部が、前記テーブルにおいて前記制御部によって決定された前記増倍率の設定値と対応付けられている調整係数を選択し、前記画像形成部が、前記ホワイトバランス調整部によって選択された調整係数を用いて前記画像データを形成してもよい。
このようにすることで、光検出部の増倍率にかかわらず所定のホワイトバランスを有する画像データを形成することができる。【００１４】
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、該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する光走査型観察装置の制御方法であって、前記光検出部の増倍率に基づいて前記画像データのホワイトバランスを調整する光走査型観察装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ホワイトバランスの変化を抑制しながら画像の明るさを調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光走査内視鏡の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光走査内視鏡の動作を示すフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートにおけるホワイトバランス設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図２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５】ＡＰＤの増倍率の設定値と、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の実際の増倍率との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光走査型観察装置の動作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７】本発明の第２の実施形態に係る光走査型観察装置の動作におけるホワイトバランス設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光走査型観察装置において、記憶部に記憶されているテーブルを示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る光走査型観察装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る光走査型観察装置１００について図１から図５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、内視鏡装置であって、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）４０およびディスプレイ５０とを備えている。
【００１８】
また、光走査型観察装置１００は、レーザ光を出力する光源部１と、レーザ光を被写体Ａ上でスパイラル走査する光走査部２と、被写体Ａからのレーザ光の反射光を検出する光検出部３と、反射光（信号光）およびレーザ光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、画像データのホワイトバランスを設定するホワイトバランス（ＷＢ）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ＷＢ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。
【００１９】
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のレーザ光が順番に出力され、被写体ＡにおいてはＲ、Ｇ、Ｂの反射光が順番に発生する。
【００２０】
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。
【００２１】
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が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。
【００２２】
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。
【００２３】
ＡＰＤ３は、該ＡＰＤ３に入射した反射光を光電変換することによって反射光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。
【００２４】
ＡＰＤＰ３の後段には、該ＡＰＤ３から出力された電気信号を増幅する増幅器１５と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１６とが設けられている。
ＡＰＤ３から出力された電気信号は、増幅器１５によって増幅された後に、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。
【００２５】
ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射光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。
【００２６】
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の照射位置（後述）と対応付けることによって、レーザ光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。
【００２７】
次に、画像形成部４は、生画像データに対してＷＢ調整処理を実行する。具体的には、画像形成部４は、記憶部７から調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂ（後述）を取得し、生画像データの各画素の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、ＷＢ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。
【００２８】
ＷＢ設定部５は、制御部６からＷＢ設定実行信号（後述）を受信したときに、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ホワイトバランスを設定するためのＷＢ設定動作を実行する。具体的には、ＷＢ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、ＷＢ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。ＷＢ設定部５は、算出された調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂの値を制御部６を介して記憶部７に記憶させる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
制御部６は、ＵＩ４０と接続されている。ＵＩ４０は、ホワイトバランス（ＷＢ）設定ボタン（図示略）を有し、ＷＢ設定ボタンが押下されたときにＷＢ設定指令信号を制御部６に送信する。制御部６は、ＷＢ設定指令信号をＵＩ４０から受信したときに、ＷＢ設定実行信号をＷＢ設定部５に送信することによって、ＷＢ設定部５に上述したＷＢ設定動作を実行させる。
【００３３】
さらに、制御部６は、ＷＢ設定指令信号をＵＩ４０から受信したときに現在のＡＰＤ３の増倍率に基づいてＷＢ設定部５によるＷＢ設定動作を許可または拒否するホワイトバランス（ＷＢ）調整部６１を備えている。ＷＢ調整部６１は、現在のＡＰＤ３の増倍率が所定の閾値Ｔ（例えば、１０倍）以上である場合にのみ、ＷＢ設定部５によるＷＢ設定動作を許可し、制御部６からＷＢ設定実行信号をＷＢ設定部５に送信させる。ＷＢ調整部６１はは、現在のＡＰＤ３の増倍率が所定の閾値Ｔ未満である場合には、ＷＢ設定部５によるＷＢ設定動作を拒否し、制御部６からＷＢ設定実行信号をＷＢ設定部５に送信させず、制御部６からユーザに対して警告信号（例えば、音、光または表示）を出力させる。
【００３４】
記憶部７は、最初のＷＢ設定動作が実行される前の初期状態において、任意の調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂ（例えば、Ｃｒ＝Ｃｇ＝Ｃｂ＝１）を記憶している。記憶部７は、制御部６を介してＷＢ設定部５から新しい調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを受信したときに、それまでの調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを新しい調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂに置換することによって、調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを更新する。
【００３５】
本実施形態において、画像形成部４、ＷＢ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。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。
【００３６】
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、図２から図４を参照して説明する。
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の出力が開始されると、Ｒ、Ｇ、Ｂのレーザ光が、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のレーザ光が順番に照射される。
【００３７】
被写体Ａの表面において反射されたレーザ光の反射光は、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においてレーザ光の照射位置と対応付けられることによって、被写体Ａの生画像データが生成される（ステップＳ１）。次に、画像形成部４において生画像データに対してＷＢ調整処理が施され（ステップＳ４）、ＷＢ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。
【００３８】
光ファイバ１３によって受光される反射光の光量は、被写体Ａの表面の反射率および被写体Ａから挿入部２０の先端までの距離や角度に依存する。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。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）。
【００３９】
具体的には、図３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。
【００４０】
ここで、ユーザは、適切なホワイトバランスを設定するために、白い被写体を挿入部２０の先端と対向するように設置し、白い被写体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ＷＢ設定ボタンを押下する。ホワイトバランスの設定は、例えば、光走査型観察装置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。ＷＢ設定ボタンが押下されると、ＵＩ４０から制御部６にＷＢ設定指令信号が送信される（ステップＳ２のＹＥＳ）。
【００４１】
制御部６において、ＷＢ調整部６１は、図４に示されるように、ＷＢ設定指令信号に応答し（ステップＳ３）、現在のＡＰＤ３の増倍率の設定値が所定の閾値Ｔ以上であるか否かを確認する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。増倍率の設定値が所定の閾値Ｔ以上である場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、ＷＢ調整部６１は、制御部６からＷＢ設定実行信号をＷＢ設定部５に送信させることによって、ＷＢ設定部５に生画像データに基づいて調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂの算出を実行させる（ステップＳ３３）。
【００４２】
一方、増倍率の設定値が所定の閾値Ｔ未満である場合（ステップＳ３２のＮＯ）、ＷＢ調整部６１は、制御部６から警告信号を出力させる（ステップＳ３４）。警告信号に基づいて、ユーザは、現在のＡＰＤ３の増倍率がホワイトバランスの設定に適切な範囲から外れていることを認識することができる。増倍率が閾値Ｔ未満であるということは、光ファイバ１３への反射光の入射光量が多過ぎて生画像データが明る過ぎるということを意味する。したがって、ユーザは、増倍率の設定値が所定の閾値Ｔ以上となるように、例えば、挿入部２０の先端を白い被写体から遠ざける。これにより、増倍率の設定値が所定の閾値Ｔ以上になると（ステップＳ３２のＹＥＳ）、ＷＢ調整部６が、制御部６からＷＢ設定実行信号をＷＢ設定部５に送信させることによって、ＷＢ設定部５に生画像データに基づいて調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂの算出を実行させる（ステップＳ３３）。
【００４３】
ステップＳ３３において算出された新しい調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂは、それまで記憶部７に記憶されていた調整係数と置き換えられ、その後のステップＳ４の生画像データのホワイトバランスの調整には、新しい調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂが使用される。
【００４４】
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。
図５に示されるように、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ホワイトバランスは、互いに異なる。
【００４５】
このようなＲ、Ｇ、Ｂ信号間の増倍率の変化量の違いは、増倍率が小さい範囲（具体的には、１０倍未満）において特に大きく、増倍率が大きい範囲（具体的には、１０倍以上）においては小さい。なお、図５には、Ｇ信号のＡＰＤ３からの出力レベルを１００％としたときの、Ｒ信号およびＢ信号の相対的な出力レベルの一例を示している。
【００４６】
本実施形態によれば、ＡＰＤ３の増倍率が、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号間の増倍率の変化量の違いが小さくなる閾値Ｔ以上に設定されているときにのみ、ＷＢ調整部６１が、ＷＢ設定部５によるＷＢ設定動作を許可する。閾値Ｔ以上の異なる増倍率で取得された生画像データのホワイトバランスの差は小さい。したがって、閾値Ｔ以上の増倍率で取得された生画像データに基づいて決定された調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを用いて、閾値Ｔ以上の他の増倍率で取得された生画像データのＷＢを調整したときに、略同一のホワイトバランスを有する出力画像データを生成することができる。これにより、明るさ調整のためにＡＰＤ３の増倍率が変化したときの出力画像データのホワイトバランスの変化を抑制することができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る光走査型観察装置について図６および図７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は、制御部６によるＡＰＤ３の増倍率の設定値の決定方法において、第１の実施形態と異なっている。したがって、本実施形態においては、制御部６による増倍率の設定値の決定方法について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
本実施形態において、記憶部７には、ＡＰＤ３の増倍率の設定範囲を規定する下限閾値が記憶されている。例えば、ＡＰＤ３が、１倍以上１００倍以下の範囲内で増倍率を変更可能である場合、下限閾値は１０倍に設定される。
【００４９】
制御部６は、記憶部７から下限閾値を取得し、下限閾値以上の範囲内で増倍率の設定値を決定するようになっている。すなわち、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、ＷＢ調整部６１が、増倍率の設定値と下限閾値とを比較し、増倍率の設定値が下限閾値以上であるときにのみ、制御部６によるＡＰＤ３の変更を許可し、これにより制御部６が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する。一方、既に増倍率の設定値が下限閾値である場合には、ＷＢ調整部６１は、ＡＰＤ３の変更を禁止する。したがって、制御部６は、生画像データの明るさが所定の範囲よりも小さくても、増倍率の設定値をそれ以上小さな値には変更せず、下限閾値に設定し続ける。
【００５０】
次に、このように構成された光走査型観察装置の作用について説明する。
本実施形態に係る光走査型観察装置の動作は、ＷＢ設定ルーチンＳ３および明るさ調整ルーチンＳ５において第１の実施形態と異なり、他のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３は第１の実施形態と同一である。したがって、ＷＢ設定ルーチンＳ４および明るさ調整ルーチンＳ５について説明する。
【００５１】
明るさ調整ルーチンＳ５において、図６に示されるように、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）、ＷＢ調整部６１は、現在のＡＰＤ３の増倍率の設定値が下限閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５６）。現在の増倍率の設定値が下限閾値よりも大きい場合には（ステップＳ５６のＹＥＳ）、第１の実施形態と同様に、ＷＢ調整部６１は、制御部６に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。一方、現在の増倍率の設定値が下限閾値と等しい場合には（ステップＳ５６のＮＯ）、ＷＢ調整部６１は、制御部６によるＡＰＤ３の増倍率の変更を許可せず、したがって制御部６は、ＡＰＤ３の現在の増倍率の設定値を維持する。これにより、生画像データが明る過ぎたとしても、増倍率は下限閾値に維持される。
他のステップＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５４は、第１の実施形態と同一である。
【００５２】
ＷＢ設定ルーチンＳ３において、ＷＢ調整部６１は、図７に示されるように、現在のＡＰＤ３の増倍率の設定値にかかわらずＷＢ設定部５によるＷＢ設定動作を許可し、制御部６からＷＢ設定実行信号をＷＢ設定部５に送信させることによって、ＷＢ設定部５に生画像データに基づいて調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂの算出を実行させる（ステップＳ３３）。
【００５３】
上述したように、特に増倍率が小さい範囲（具体的には、１０倍未満の範囲）において、増倍率の変化に伴う生画像データのホワイトバランスの変化、すなわち生画像データ内の被写体Ａの像の色の変化が顕著となる。本実施形態によれば、ＷＢ調整部６１によって、生画像データのホワイトバランスが大きく変化する下限閾値未満の増倍率の使用が禁止され、生画像データのホワイトバランスの変化が小さい下限閾値以上の範囲内でのみ増倍率の変更が許可される。これにより、明るさ調整のためにＡＰＤ３の増倍率が変化したときに、生画像データのホワイトバランスの変化を抑制し、被写体Ａの像の色の変化の小さい出力画像データをユーザに提供することができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、図７に示されるホワイトバランス設定ルーチンＳ４に代えて、図４に示される第１の実施形態と同一のホワイトバランス設定ルーチンＳ４を採用してもよい。
【００５５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る光走査型観察装置について図８および図９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は、ホワイトバランスの調整方法において、第１の実施形態と異なっている。したがって、本実施形態においては、ホワイトバランスの調整方法について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
本実施形態において、記憶部７には、図８に示されるように、ＡＰＤ３の増倍率の設定値と調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂとを対応付けたテーブルが記憶されている。調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂは、例えば、同一の白い被写体を観察しながらＡＰＤ３の増倍率を変更することによって各増倍率で生画像データを取得し、取得された各生画像データに基づいて算出された値である。
【００５７】
ＷＢ調整部６１は、ＡＰＤ３の現在の増倍率の設定値と対応する調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂをテーブルから選択し、選択された調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを制御部６から画像形成部４に送信させる。
画像形成部４は、制御部６から受信した調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを使用して生画像データに対してＷＢ調整処理を実行して出力画像データを生成する。
【００５８】
次に、このように構成された光走査型観察装置の作用について説明する。
本実施形態に係る光走査型観察装置の動作は、ホワイトバランスの調整方法において第１の実施形態と異なる。
被写体Ａの生画像データが生成されると（ステップＳ１）、ＷＢ調整部６１は、図９に示されるように、現在のＡＰＤ３の増倍率の設定値と対応する調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを記憶部７内のテーブルから取得する（ステップＳ６，Ｓ７）。次のステップＳ４においては、取得された調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを使用して画像形成部４において生画像データに対してＷＢ調整処理が施される。
明るさ調整ルーチンＳ５は、図３に示される第１の実施形態の明るさ調整ルーチンＳ５と同一である。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、ＡＰＤ３の増倍率の設定値毎に、生画像データのホワイトバランスを同一のホワイトバランスに調整するための調整係数Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂが予めテーブルに記憶されている。したがって、ＡＰＤ３の増倍率をどのような値に変更したとしても、同一のホワイトバランスを有する出力画像データを得ることができる。特に、ＡＰＤ３の増倍率が小さい範囲であっても、ホワイトバランスの変化および画素値の飽和の無い、良質な出力画像データを得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
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
５  ホワイトバランス設定部
６  制御部
６１  ホワイトバランス調整部
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
５０  ディスプレイ
１００  光走査型観察装置
Ａ  被写体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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