(57)【要約】【課題】鏡面反射成分を利用して観察に最適な画像を得る。【解決手段】本開示に係る内視鏡装置は、直線偏光を出射して被写体へ照射する照射部と、被写体から入射した光線を透過して撮像素子に入射させる第１の直線偏光板と、を備え、被写体から前記第１の直線偏光板に入射した直線偏光の向きと前記第１の直線偏光板の偏光軸との相対角度が変更可能とされる。これにより、第１の直線偏光板における鏡面反射成分の透過量を最適に制御することができ、鏡面反射成分を利用して観察に最適な画像を得ることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光を出射して被写体へ照射する照射部と、
被写体から入射した光線を透過して撮像素子に入射させる第１の直線偏光板と、を備え、
被写体から前記第１の直線偏光板に入射した直線偏光の向きと前記第１の直線偏光板の偏光軸との相対角度が変更可能とされた、内視鏡装置。
【請求項２】
前記照射部は、光源部から出射された光を直線偏光にして出射する第２の直線偏光板を含み、
前記第１の直線偏光板の偏光軸と前記第２の直線偏光板の偏光軸との相対角度が変更可能とされた、請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記第１の直線偏光板の透過量を推定する透過量推定部と、
前記透過量に基づいて、前記相対角度を制御する角度制御部と、
を更に備える、請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記透過量推定部は、前記撮像素子により取得された画像情報に基づいて、輝度信号が飽和している飽和領域の面積に基づいて前記透過量を推定する、請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記角度制御部は、前記透過量が第１の閾値以下の場合は、前記相対角度が０°に近づく方向に制御する、請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記角度制御部は、前記透過量が第２の閾値以上の場合は、前記相対角度が９０°に近づく方向へ制御する、請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記角度制御部は、前回推定した前記透過量と今回推定した前記透過量との差分に基づいて、前記差分が所定の閾値を超えた場合に前記相対角度を変更する、請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
被写体から前記第１の直線偏光板に入射した光線は、被写体の鏡面反射成分を含む、請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
直線偏光を出射して被写体へ照射することと、
被写体から入射した光線を透過して撮像素子に入射させる第１の直線偏光板の透過量を推定することと、
推定した前記透過量に基づいて、被写体から前記第１の直線偏光板に入射した直線偏光の向きと前記第１の直線偏光板の偏光軸との相対角度を制御することと、
を備える、内視鏡装置の制御方法。
【請求項１０】
前記撮像素子により取得された画像情報に基づいて、輝度信号が飽和している飽和領域の面積に基づいて前記透過量を推定する、請求項９に記載の内視鏡装置の制御方法。
【請求項１１】
前記透過量が第１の閾値以下の場合は、前記相対角度が０°に近づく方向に制御する、請求項９に記載の内視鏡装置の制御方法。
【請求項１２】
前記透過量が第２の閾値以上の場合は、前記相対角度が９０°に近づく方向へ制御する、請求項９に記載の内視鏡装置の制御方法。
【請求項１３】
前回推定した前記透過量と今回推定した前記透過量との差分に基づいて、前記差分が所定の閾値を超えた場合に前記相対角度を変更する、請求項９に記載の内視鏡装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内視鏡装置及び内視鏡装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、第１光源からの照明光である第１照明光が第１偏光板で偏光化されて対象物に当たり、対象物からの像光からは、第１偏光板とその偏光の方向が直行する偏光板を通過する際に、表面反射光が遮断されるようにした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８４３９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、上記特許文献に記載された技術においては、取得される表面反射波（鏡面反射成分）の無い無反射像は、鏡面反射成分のある通常画像に対して被写体の質感や印象が異なるため、通常の観察用途として利用することは困難である。このため、観察の目的に応じて通常画像（反射像）と無反射像を選択的に使い分けるといった煩雑な処理が必要となる。また、上記公報に記載された技術においては、通常画像と無反射像を交互に取得するため、撮像フレームレートが低下してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、鏡面反射成分を利用して観察に最適な画像を得ることが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、直線偏光を出射して被写体へ照射する照射部と、被写体から入射した光線を透過して撮像素子に入射させる第１の直線偏光板と、を備え、被写体から前記第１の直線偏光板に入射した直線偏光の向きと前記第１の直線偏光板の偏光軸との相対角度が変更可能とされた、内視鏡装置が提供される。
【０００７】
また、本開示によれば、直線偏光を出射して被写体へ照射することと、被写体から入射した光線を透過して撮像素子に入射させる第１の直線偏光板の透過量を推定することと、推定した前記透過量に基づいて、被写体から前記第１の直線偏光板に入射した直線偏光の向きと前記第１の直線偏光板の偏光軸との相対角度を制御することと、を備える、内視鏡装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本開示によれば、鏡面反射成分を利用して観察に最適な画像を得ることが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態に係るシステムの概略構成について説明するための模式図である。
【図２】図１におけるＣＣＵのハードウェア構成の一例を示す説明図である。
【図３】一般的な内視鏡の先端部分の構成を示す模式図である。
【図４】照明部と撮像部にそれぞれ光学軸の直交する直線偏光板を設置することで、鏡面反射成分を除去する原理を説明するための模式図である。
【図５】本実施形態のシステムの構成を示すブロック図である。
【図６Ａ】直線偏光を照射する構成例を示す模式図である。
【図６Ｂ】直線偏光を照射する構成例を示す模式図である。
【図７】直線偏光板を透過することで非偏光が直線偏光になる様子を示す模式図である。
【図８】非偏光の光源装置から照射された光を直線偏光板に透過させ、直線偏光を取り出す例を示す模式図である。
【図９】本実施形態の基本的な処理を示すフローチャートである。
【図１０】適正透過量Ｐを推定する手法を示す模式図である。
【図１１】適正透過量Ｐを推定する手法を示す模式図である。
【図１２】図７のステップＳ１２の処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１３】鏡面反射の透過量と相対角度θの関係を示す特性図である。
【図１４】光線が直線偏光板を透過する際の透過率を示す模式図である。
【図１５】相対角度θを調整する処理を示すフローチャートである。
【図１６】相対角度を調整する別の処理を示すフローチャートである。
【図１７】内視鏡の先端部分を示す模式図である。
【図１８Ａ】内視鏡の先端部分を示す模式図である。
【図１８Ｂ】内視鏡の先端部分を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．システムの全体構成
２．本実施形態のシステムの構成
３．適正透過量の推定
４．直線偏光の相対角度の算出
５．内視鏡先端の構成例
【００１２】
［１．システムの全体構成］
まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係るシステムの概略構成について説明する。近年では、医療現場において従来の開腹手術に代わって内視鏡による手術が行われている。例えば、腹部の手術を行う場合、図１に示すような手術室に配置される内視鏡手術システム１０を用いる。従来のように腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ１２ａ,１２ｂと称される開孔器具が腹壁に数か所取り付けられ、トロッカ１２ａ,１２ｂに設けられている孔から腹腔鏡（以下、内視鏡とも称する）２、エネルギ処置具３や鉗子４等が体内に挿入される。そして、内視鏡２によってビデオ撮像された患部（腫瘍等）１６の画像をリアルタイムに見ながら、エネルギ処置具３等によって患部１６を切除するなどの処置が行われる。内視鏡２、エネルギ処置具３や鉗子４は、術者、助手、スコピスト、またはロボット等が保持している。なお、本実施形態では内視鏡２として硬性内視鏡を例示するが、内視鏡２は軟性内視鏡であっても良い。
【００１３】
このような内視鏡下手術を行う手術室内には、内視鏡下手術のための装置類を搭載するカート１４、患者が横たわる患者ベッド１３、フットスイッチ１５等が配置される。カート１４は、医療機器として例えばカメラコントロールユニット(ＣＣＵ)５、光源装置６、処置具用装置７、気腹装置８、表示装置９、レコーダ１０及びプリンタ１１等の装置類を搭載している。
【００１４】
内視鏡２の観察光学系を通じて撮像された患部１６の画像像信号がカメラケーブルを介してＣＣＵ５に伝送され、ＣＣＵ５内で信号処理された後に、表示装置９に出力され、患部１６の内視鏡画像が表示される。ＣＣＵ５は、カメラケーブルを介して内視鏡２に接続される他、無線で接続してもよい。光源装置６は、ライトガイドケーブルを介して内視鏡２に接続され、患部１６に対してさまざまな波長の光を切り替えて照射することができる。処置具用装置７は、電気熱を用いて患部１６を切断するエネルギ処置具３に対して高周波電流を出力する高周波出力装置である。気腹装置８は、送気、吸気手段を備え、患者体内の例えば腹部領域に空気を送気するものである。フットスイッチ１５は、術者や助手等のフット操作をトリガ信号として、ＣＣＵ５や処置具用装置７等を制御する。
【００１５】
図２は、図１におけるＣＣＵ５のハードウェア構成の一例を示す説明図である。ＣＣＵ５は、例えば、ＦＰＧＡボード２１と、ＣＰＵ２２と、ＧＰＵボード２３１,２３２と、メモリ２４と、ＩＯコントローラ２５と、記録媒体２６と、インタフェース２７とを備える。また、ＦＰＧＡボード２１、ＣＰＵ２２、およびＧＰＵボード２３１，２３２は、例えばバス２８で接続される。ＦＰＧＡボード２１は、例えば、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）と、図１の内視鏡２から入力画像信号が入力される入力インタフェース（入力ＩＦ）と、図１の表示装置９に出力画像信号を出力する出力インタフェース（出力ＩＦ）を含む。入力インタフェース（入力ＩＦ）には、内視鏡２が備える撮像素子から入力画像信号が入力される。
【００１６】
ＣＰＵ２２と、ＧＰＵボード２３１,２３２とは、例えば関連するソフトフェアなどの各種ソフトウェアを実行して様々な処理を行う。ＣＰＵ２２は、プロセッサを備えている。ＧＰＵボード２３１,２３２のそれぞれは、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）とＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）を備えている。
【００１７】
メモリ２４には、例えば、内視鏡２から入力画像信号に対応するデータや、表示装置９への出力画像信号に対応するデータなど様々なデータが記憶される。ＣＰＵ２２は、メモリ２４への各種データの書き込みや読み出しを制御する役目を果たす。
【００１８】
ＣＰＵ２２は、メモリ２４に記憶させたデータと、ＧＰＵボード２３１，２３２の処理能力と、処理内容に応じて、メモリ２４に記憶された画像データを分割する。そして、ＧＰＵボード２３１，２３２のそれぞれのＧＰＵは、分割されて供給されてくるデータに所定の処理を施し、処理結果をＣＰＵ２２に出力する。
【００１９】
ＩＯコントローラ２５は、例えば、ＣＰＵ２２と、記録媒体２６およびインタフェース２７との間の信号の伝達を制御する役目を果たす。
【００２０】
記録媒体２６は、記憶部（図示せず）として機能し、画像データや各種アプリケーションなど様々なデータを記憶する。ここで、記録媒体２６としては、例えば、ソリッドステートドライブなどが挙げられる。また、記録媒体２６は、ＣＣＵ５から着脱可能であってもよい。
【００２１】
インタフェース２７としては、例えば、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）端子および処理回路や、ＬＡＮ（Local  Area  Network）端子および送受信回路などが挙げられる。
【００２２】
なお、ＣＣＵ５のハードウェア構成は、図２に示す構成に限られない。例えば、図２では、ＧＰＵボード２３１，２３２が２枚である例が示されているが、２枚以上の枚数であってもよい。また、ＣＰＵ２２がＧＰＵの機能を有している場合には、ＣＣＵ５は、ＧＰＵボード２３１，２３２を備えていなくてもよい。以上のような内視鏡手術システム１０を用いることで、外科手術における大きなデメリットである侵襲性を抑えた手術手技を実現することが可能となっている。
【００２３】
このような内視鏡２を用いた操作全般に付きまとう普遍的な問題として、被写体の鏡面反射成分による眩しさが挙げられる。図３は、一般的な内視鏡２の先端部分の構成を示す模式図である。図３に示すように、照明部（光源装置６）から導光された光が照明窓２ａから照射される。また、被写体からの入射光は観察窓２ｂから入射して撮像部（イメージセンサ）へ導かれる。照明部と撮像部が平行して配置されるため照明部と撮像部の光軸がほぼ等しくなり、撮像部への入射光に鏡面反射成分が含まれやすい構造になっている。被写体である物体内部で複雑に反射して等方向的に広がる拡散反射成分に対して、物体表面で直ちに反射する鏡面反射成分は、非常に強度が高く、視野に入ることで眩しさを惹起してストレス要因になる他、物体表面の色情報を有さないため、観察の弊害になる。
【００２４】
例えば、軟性鏡を用いた大腸内視鏡検査において、大腸の粘膜表面に生じる微細な凹凸構造（pit  pattern：粘膜固有層内で垂直な単一管状腺管の規則的な配列、陰窩）を悪性腫瘍の病理診断に利用するため、pit  patternの観察に不都合な鏡面反射成分を２枚の直線偏光板、あるいは１枚の円偏光板を用いて除去する技術は一般に知られている。
【００２５】
［２．本実施形態に係る内視鏡の構成］
図４は照明部と撮像部にそれぞれ光学軸の直交する直線偏光板５０，５２を設置することで、鏡面反射成分を除去する原理を説明するための模式図である。ライトガイドケーブルによって導光された非偏光の光束６０が照明側に設置された直線偏光板５０に到達し吸収され、その一部が直線偏光板５０の光学軸（偏光軸）に対して平行な偏光方向の直線偏光となって直線偏光板５０を透過する。この直線偏光は被写体である物体へ照射され、拡散反射成分と鏡面反射成分に分離して反射する。２つの反射成分は撮像部側（センサ側）に設置された、直線偏光板５０と直交する光学軸を有する直線偏光板５２に到達し、偏光状態を保った直線偏光である鏡面反射成分は直線偏光板５２へと吸収され、偏光状態を解消した拡散反射成分の一部が直線偏光板５２の光学軸と平行な偏光方向の直線偏光となって透過し、撮像部へと入射する。
【００２６】
このようにして鏡面反射成分を取り除くことで、照射光の色成分を有さない物体本来の色情報や、強烈な鏡面反射成分によって見えなくなっていた物体表面のテクスチャが視認できるようになる。
【００２７】
しかし、鏡面反射成分は人が物体を認識する際の立体感や質感といった物の見た目に関する重要な手がかりになるため、鏡面反射成分を完全に除去した画像は、鏡面反射成分を有する通常の画像とは異なる印象を視聴者に与えてしまうという問題を抱えている。
【００２８】
そのため、従来の偏光板による鏡面反射除去機能を備えた内視鏡は、観察の用途に合わせて、鏡面反射のある撮像と鏡面反射のない撮像を切り替えて視認しなければならず、煩雑な操作が要求されていた。
【００２９】
本実施形態では、敢えてセンサ側の直線偏光板５２を通過する鏡面反射成分を残すことで、鏡面反射成分によって創出される被写体本来の質感を保ちつつ鏡面反射成分によって阻害される被写体表面の視認性を向上させる。具体的には、図４において、直線偏光板５０を光軸中心に回動し、被写体に照射される直線偏光の偏光方向に対して、直線偏光板５２の光学軸の相対角度を９０°未満にすることによって実現することができる。または、直線偏光板５２を光軸中心に回動させることによって、被写体に照射される直線偏光の偏光方向に対して、直線偏光板５２の光学軸の相対角度を９０°未満にすることによって実現することができる。
【００３０】
［２．本実施形態のシステムの構成］
図５は、本実施形態のシステム１００の構成を示すブロック図である。このシステム１００は、表示部１０８以外は基本的に内視鏡２に構成されている。図５に示すように、このシステムは、光源装置１０２（図１の光源装置６に相当）、直線偏光板５２、撮像部（撮像素子）１０６、表示部１０８、鏡面反射成分透過量推定部１１０、偏光板角度制御部１１２、を有して構成されている。直線偏光板５２は、光軸を中心として回動可能に構成されている。表示部１０８は、図１の表示装置９に対応する。
【００３１】
光源装置１０２は、被写体に対してある特定の偏光方向に偏光した直線偏光を照射する。図６は、直線偏光を照射する構成例を示す模式図である。被写体に照射される光束は、図６Ａに示すように、レーザ光源装置（図５の光源装置１０２）から照射された直線偏光を偏光保存光ファイバによって導光することで偏光状態を保持しても良い。この場合、レーザ光源装置又は偏光保存光ファイバは、直線偏光を出射して被写体へ照射する照射部に相当する。また、図６Ｂに示すように、レーザ光源装置から照射された直線偏光を通常の光ファイバによって導光することで、ランダム偏光又は非偏光となった光から、図４に示した直線偏光板５０を用いて直線偏光を取り出しても良い。この場合、直線偏光板５０は、直線偏光を出射して被写体へ照射する照射部に相当する。図７は、直線偏光板５０，５２を透過することで非偏光が直線偏光になる様子を示す模式図である。
【００３２】
また、非偏光の光源から照射された光をライトガイドケーブルで導光し、直線偏光板５０を用いて直線偏光を取り出しても良い。図８では、非偏光の光源装置１０３から照射された光を直線偏光板５０に透過させ、直線偏光を取り出す例を示している。図８の他の構成は、図５と同様である。この場合も、直線偏光板５０は、直線偏光を出射して被写体へ照射する照射部に相当する。
【００３３】
図５において、被写体に照射された直線偏光の照射光は、被写体内部で複雑に反射して偏光状態が解消された非偏光の拡散反射成分と、表面で直ちに反射され照射光の偏光状態を保つ鏡面反射成分と、に分かれて反射する。
【００３４】
この２種類の反射光成分は、撮像部１０６の前に設置された直線偏光板５２に到達する。直線偏光板５２は、被写体に照射された直線偏光の照射光の偏光方向（鏡面反射成分の偏光方向）に対して、平行ではなく且つ直交ではない光学軸を有する。２種類の反射光成分は、直線偏光板５２を通過し、直線偏光板５２と鏡面反射成分の偏光方向との相対角度に応じて減衰した鏡面反射成分と、直線偏光板５２の透過量に応じて減衰した拡散反射成分と、が撮像部１０６（イメージセンサ）へ入射して、撮像が行われる。
【００３５】
鏡面反射成分透過量推定部１１０は、撮像された画像の輝度信号から鏡面反射成分の適正透過量Ｐを推定する。観察に適した鏡面反射成分の適正透過量Ｐを推定するためには、輝度信号の飽和領域を鏡面反射成分として利用する。この方法では、鏡面反射成分と拡散反射成分の強度差を利用する。鏡面反射成分を含む領域は反射光の強度が極めて高いため、被写体を適正な露出で撮影している場合、鏡面反射は撮像部１０６が撮像可能なレンジの範囲に収まらず、通常は輝度信号が飽和する。このため、撮像した画像信号の飽和領域の割合や孤立点の数を鏡面反射成分の占める割合として換算し、鏡面反射成分の割合を導出する。
【００３６】
偏光板角度制御部１１２は、鏡面反射成分の直線偏光板５２における透過量に基づいて、被写体に照射した直線偏光と直線偏光板５２との相対角度を変更し、鏡面反射成分の強度が最適となるように調整を行う。
【００３７】
図９は、本実施形態の基本的な処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、光源装置１０２から被写体へ直線偏光を照射する。次のステップＳ１２では、観察に適した鏡面反射成分量の適正透過量Ｐを推定する。次のステップＳ１４では、直線偏光板５２の光学軸の角度を調整する。
【００３８】
［３．適正透過量の推定］
図１０及び図１１は、適正透過量Ｐを推定する手法を示す模式図である。本実施形態では、適正透過量Ｐに応じて鏡面反射成分を抑制し、または鏡面反射成分を促進（昂進）する。
【００３９】
ここで、図１０は鏡面反射成分を抑制する場合を示しており、図１１は鏡面反射成分を促進する場合を示している。図１０に示すように、撮像部１０６の撮像により得られた入力画像は鏡面反射成分を含む高反射画像であり、反射光の強度が高い領域を有している。入力画像である高反射画像を輝度画像変換して得られる輝度画像は、鏡面反射成分透過量推定部１１０へ送られる。すなわち、鏡面反射成分透過量推定部１１０には、各画素の輝度信号が送られる。
【００４０】
図１０に示すように、輝度画像には、輝度信号の飽和領域が存在する。飽和領域においては、輝度信号が最大値に到達し、飽和している。飽和領域は、反射光の強度が高い領域に対応する。適正透過量Ｐは、飽和領域の面積に基づいて算出される。また、適正透過量Ｐは、画像全体の面積（図１０及び図１１に示す視野（円内）の面積）に対する飽和領域の面積の比から導出しても良い。適正透過量Ｐは、撮像フレーム毎に求めても良いし、一定の時間間隔で求めてもよい。
【００４１】
本実施形態では、飽和領域の面積に基づいて反射光の強度を判定し、反射光の強度に応じて直線偏光板５２の角度を変更する。図１０に示すように、飽和領域の面積が閾値以上の場合は、反射光の強度が高いと判定し、鏡面反射成分の撮像装置１０６への入射を抑制する。このため、被写体に照射した照射光の直線偏光の向きと直線偏光板５２の光学軸との相対角度を９０°に近づける。これにより、鏡面反射成分が抑制され、適正な反射の画像を出力することができる。
【００４２】
また、図１１に示すように、飽和領域の面積が閾値未満の場合は、反射光の強度が低いと判定し、鏡面反射光の撮像装置１０６への入射を促進（昂進）する。このため、被写体に照射した照射光の直線偏光の向きと直線偏光板５２の光学軸との相対角度θを０°に近づける。これにより、鏡面反射成分の撮像装置１０６への入射が促進され、鏡面反射が過度に抑制されてしまうことがなく、適正な反射の画像を出力することができる。
【００４３】
図１２は、図７のステップＳ１２の処理を詳細に示すフローチャートである。先ず、ステップＳ２０では、輝度画像を取得する。次のステップＳ２２では、輝度画像から飽和領域の面積を検出する。次のステップＳ２４では、飽和領域の面積が第１の閾値以下であるか否かを判定し、飽和領域の面積が閾値以下の場合はステップＳ２６へ進む。
【００４４】
ステップＳ２６へ進んだ場合、鏡面反射を促進させるため、適正透過量Ｐの変化量Δを所定量ｎ（ｎは正の値）とする。次のステップＳ２８では、前回求めた適正透過量Ｐに変化量Δを加算する。これにより、今回の適正透過量Ｐが増加し、鏡面反射が促進される。ステップＳ２８の後は処理を終了する。
【００４５】
また、ステップＳ２４で飽和領域の面積が第１の閾値よりも大きい場合は、ステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０では、飽和領域の面積が第２の閾値以上であるか否かを判定し、第２の閾値以上の場合はステップＳ３２へ進み、適正透過量Ｐの変化量Δを所定量−ｎ（−ｎは負の値）とする。ステップＳ３２の後はステップＳ２８へ進み、前回の適正透過量Ｐに変化量Δを加算する。これにより、今回の適正透過量Ｐが減少し、鏡面反射が抑制される。
【００４６】
第１の閾値と第２の閾値との大小関係は、第１の閾値＜第２の閾値である。ステップＳ３０で飽和領域の面積が第２の閾値未満の場合は、飽和領域の面積が第１の閾値よりも大きく、且つ飽和領域の面積が第２の閾値未満であるため、直線偏光板５２による透過量は前回の適正透過量Ｐのままで良いと判定し、処理を終了する。
【００４７】
［４．直線偏光の相対角度の算出］
適正透過量Ｐが求まると、適正透過量Ｐに基づいて、被写体に照射した照射光の直線偏光の向きと直線偏光板５２の光学軸との相対角度θを求め、適応的に調整を行う。図１３は、直線偏光板５２における鏡面反射成分の透過量と相対角度θの関係を示す特性図である。図１３によれば、適正透過量Ｐに基づいて相対角度θを算出することができる。図１３において、縦軸の透過量は、偏光板の単体透過率を１．０で正規化した値である。例えば、相対角度０°の場合の透過量を１．０とすると、相対角度６０．０°で透過量は１／２となる。また、相対角度７８．５°で透過量は１／５程度となる。また、相対角度８４．３°で透過量は１／１０程度となる。また、相対角度８７．１°で透過量は１／２０程度となる。このように、相対角度θは適正透過量Ｐに応じて一意に決定することが出来る。
【００４８】
図１４は、光線が直線偏光板５２を透過する際の透過率を示す模式図である。非偏光の光線は、所定の透過率（ここでは、３０％とする）で直線偏光板５２を透過する。一方、直線偏光は、相対角度θに依存して直線偏光板５２を透過する。図１４では、相対角度θに応じて６０％の透過率で直線偏光が透過する様子を示している。
【００４９】
図１５は、相対角度θを調整する処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ４０では、適正透過量Ｐを取得する。次のステップＳ４２では、図１３に基づいて、適正透過量Ｐから相対角度θを取得する。次のステップＳ４４では、ステップＳ４２で取得した相対角度θに基づいて、被写体に照射した照射光の直線偏光の向きと直線偏光板５２の光学軸との相対角度θを調整する。相対角度θの調整は、適正透過量Ｐの取得と同様に撮像フレーム毎に行っても良いし、一定の時間間隔で調整しても良い。
【００５０】
図１６は、相対角度を調整する別の処理を示すフローチャートである。図１６では、前回時の適正透過量Ｐを記憶しておき、前回の適正透過量Ｐと今回取得した適正透過量Ｐ’との差分が閾値を越えた場合に相対角度θを修正する。先ず、ステップＳ５０では、現在の適正透過量Ｐ’と前回の適正透過量Ｐを取得する。次のステップＳ５２では、｜Ｐ’−Ｐ｜が閾値以下であるか否かを判定し、｜Ｐ’−Ｐ｜が閾値以下の場合は処理を終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ５２で｜Ｐ’−Ｐ｜が閾値よりも大きい場合は、ステップＳ５４へ進み、Ｐ’−Ｐから相対角度θの変化量Δθを計算する。例えば、図１３に示すように、前回の適正透過量Ｐ’から現在の適正透過量Ｐへ変化した場合、相対角度の変化量Δθは図１３の特性から求めることができる。次のステップＳ５６では、前回の相対角度θを変化量Δθに基づいて変化させる。図１３に示した例では、適正透過量がＰからＰ’へ減少しているため、前回の相対角度θからΔθだけ相対角度θを０°に近づけることで、鏡面反射成分を増加することができる。ステップＳ５６の後は処理を終了する。
【００５２】
［５．内視鏡先端の構成例］
図１７、図１８Ａ及び図１８Ｂは、内視鏡２の先端部分を示す模式図であって、直線偏光板５０を回動可能とし、直線偏光板５２を固定とすることで、相対角度θを可変する構成を示す模式図である。ここで、図１７は内視鏡２の光軸に沿った断面を示す模式図であり、図１８Ａ及び図１８Ｂは内視鏡２の先端部分を光軸方向の正面から見た状態を示す模式図である。なお、図１７、図１８Ａ及び図１８Ｂに示す構成例は、直線偏光板５０と直線偏光板５２を設けた例であり、図８の構成に対応する。
【００５３】
図１７に示すように、光源装置１０３から導光された照明光は、リング状に構成された直線偏光板５０を透過し、被写体に照射される。被写体からの入射光は、リング状の直線偏光板５０の中心の孔５０ａを通過し、撮像部１０６の前面に設けられた直線偏光板５２を透過し、撮像部１０６へ入射する。
【００５４】
図１７に示すように、直線偏光板５０の前面には、カバー部材５６が設けられている。図１８Ａは内視鏡２の先端部のカバー部材５６を取り除いた状態を示しており、図１８Ｂはカバー部材５６を装着した場合を示している。図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、直線偏光板５０はリング状とされ、カバー部材５６には照明窓５６ａが設けられている。光源装置１０３から導光された照明光は、リング状に構成された直線偏光板５０を透過し、照明窓５６ａから被写体へ照射される。
【００５５】
図１７、図１８Ａ及び図１８Ｂに示す構成において、リング状の直線偏光板５０を回動させることにより、直線偏光板５０の光学軸が変化し、被写体に照射した照射光の直線偏光の向きが変化する。一方、直線偏光板５２は回動できないように固定されている。従って、被写体に照射した照射光の直線偏光の向きと直線偏光板５２の光学軸との相対角度θを変化させることができる。なお、直線偏光板５０を固定とし、直線偏光板５２を回動させることによっても、被写体に照射した照射光の直線偏光の向きと直線偏光板５２の光学軸との相対角度θを変化させることができる。
【００５６】
以上説明したように本実施形態によれば、被写体表面で生じる反射を和らげることで、鏡面反射成分によって視認性の低下する被写体表面の形状・色情報を大幅に改善することができる。また、輝点と被写体の極端な階調差を緩和し、視聴時のストレスを低減することができる。更に、鏡面反射成分を最適に調整することができるため、出力画像の切り替えを必要としないことで、内視鏡操作の負担を軽減することができる。また、手術や観察に要する時間を短縮することも可能となる。従って、鏡面反射成分を最適に調整することにより、鏡面反射成分によって創出される被写体本来の質感を保ちつつ、鏡面反射成分によって阻害される被写体表面の視認性を向上させることが可能となる。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００５９】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）  直線偏光を出射して被写体へ照射する照射部と、
被写体から入射した光線を透過して撮像素子に入射させる第１の直線偏光板と、を備え、
被写体から前記第１の直線偏光板に入射した直線偏光の向きと前記第１の直線偏光板の偏光軸との相対角度が変更可能とされた、内視鏡装置。
（２）  前記照射部は、光源部から出射された光を直線偏光にして出射する第２の直線偏光板を含み、
前記第１の直線偏光板の偏光軸と前記第２の直線偏光板の偏光軸との相対角度が変更可能とされた、前記（１）に記載の内視鏡装置。
（３）  前記第１の直線偏光板の透過量を推定する透過量推定部と、
前記透過量に基づいて、前記相対角度を制御する角度制御部と、
を更に備える、前記（１）に記載の内視鏡装置。
（４）  前記透過量推定部は、前記撮像素子により取得された画像情報に基づいて、輝度信号が飽和している飽和領域の面積に基づいて前記透過量を推定する、前記（３）に記載の内視鏡装置。
（５）  前記角度制御部は、前記透過量が第１の閾値以下の場合は、前記相対角度が０°に近づく方向に制御する、前記（３）又は（４）に記載の内視鏡装置。
（６）  前記角度制御部は、前記透過量が第２の閾値以上の場合は、前記相対角度が９０°に近づく方向へ制御する、前記（３）〜（５）のいずれかに記載の内視鏡装置。
（７）  前記角度制御部は、前回推定した前記透過量と今回推定した前記透過量との差分に基づいて、前記差分が所定の閾値を超えた場合に前記相対角度を変更する、前記（３）に記載の内視鏡装置。
（８）  被写体から前記第１の直線偏光板に入射した光線は、被写体の鏡面反射成分を含む、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の内視鏡装置。
（９）  直線偏光を出射して被写体へ照射することと、
被写体から入射した光線を透過して撮像素子に入射させる第１の直線偏光板の透過量を推定することと、
推定した前記透過量に基づいて、被写体から前記第１の直線偏光板に入射した直線偏光の向きと前記第１の直線偏光板の偏光軸との相対角度を制御することと、
を備える、内視鏡装置の制御方法。
（１０）  前記撮像素子により取得された画像情報に基づいて、輝度信号が飽和している飽和領域の面積に基づいて前記透過量を推定する、前記（９）に記載の内視鏡装置の制御方法。
（１１）  前記透過量が第１の閾値以下の場合は、前記相対角度が０°に近づく方向に制御する、前記（９）又は（１０）に記載の内視鏡装置の制御方法。
（１２）  前記透過量が第２の閾値以上の場合は、前記相対角度が９０°に近づく方向へ制御する、前記（９）〜（１１）のいずれかに記載の内視鏡装置の制御方法。
（１３）  前回推定した前記透過量と今回推定した前記透過量との差分に基づいて、前記差分が所定の閾値を超えた場合に前記相対角度を変更する、前記（９）に記載の内視鏡装置の制御方法。
【符号の説明】
【００６０】
２    内視鏡
５０，５２    直線偏光板
１１０    鏡面反射成分透過量推定部
１１２    偏光板角度制御部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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