特許 7014660 内視鏡装置、内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法、プログラム、および記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-24

(45)【発行日】2022-02-01

(54)【発明の名称】内視鏡装置、内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法、プログラム、および記録媒体

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20220125BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20220125BHJP

   A61B 1/05 20060101ALI20220125BHJP

   A61B 1/045 20060101ALI20220125BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 735

G02B23/24 B

A61B1/00 650

A61B1/00 640

A61B1/00 715

A61B1/05

A61B1/045 615

【請求項の数】 25

(21)【出願番号】P 2018062018

(22)【出願日】2018-03-28

(65)【公開番号】P2019170658

(43)【公開日】2019-10-10

【審査請求日】2020-10-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100086379

【弁理士】

【氏名又は名称】高柴 忠夫

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(72)【発明者】

【氏名】横濱 智洋

【審査官】高松 大

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０９４１２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１９８７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２３９２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００

Ｇ０２Ｂ ２３／２４

Ａ６１Ｂ １／０５

Ａ６１Ｂ １／０４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力する駆動部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力するように前記駆動部に指示し、
前記指示をした後に、前記指示をした前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較し、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定し、
前記指示をした後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像、および前記第２の画像が生成された後に前記撮像素子により生成された第３の画像を比較し、
前記第１の画像、前記第２の画像、および前記第３の画像の差分量を比較し、
前記差分量の比較をした結果、前記第２の画像と前記第３の画像との差分量が最小である場合に、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたと判定する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項2】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力する駆動部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力するように前記駆動部に指示し、
前記指示をした後に、前記指示をした前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較し、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定し、
前記指示をした後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像、および前記第１の画像が生成される前に前記撮像素子により生成された第３の画像を比較する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項3】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力する駆動部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力するように前記駆動部に指示し、
前記指示をした後に、前記指示をした前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較し、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定し、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像のコントラストを比較する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項4】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力する駆動部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力するように前記駆動部に指示し、
前記指示をした後に、前記指示をした前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較し、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定し、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の平均露光量を比較する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項5】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力する駆動部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力するように前記駆動部に指示し、
前記指示をした後に、前記指示をした前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較し、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定し、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の左側または右側の平均色を比較する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項6】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力する駆動部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力するように前記駆動部に指示し、
前記指示をした後に、前記指示をした前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較し、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定し、
前記第１の光学系および前記第２の光学系を備える内視鏡装置の先端部は、種別を識別するための情報を含む種別判定部を備え、
前記内視鏡装置は、前記種別判定部の情報を読み取り、前記先端部の種別を判定する種別検知部をさらに備え、
前記種別検知部が、前記先端部において、前記第１の光学系と前記第２の光学系は互いに絞りの値が異なると判定した場合、
前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の平均露光量を比較する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項7】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力する駆動部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記切り替え信号を出力するように前記駆動部に指示し、
前記指示をした後に、前記指示をした前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較し、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定し、
前記第１の光学系および前記第２の光学系を備える内視鏡装置の先端部は、種別を識別するための情報を含む種別判定部を備え、
前記内視鏡装置は、前記種別判定部の情報を読み取り、前記先端部の種別を判定する種別検知部をさらに備え、
前記種別検知部が、前記先端部において、前記第１の被写体像と前記第２の被写体像は、互いに視差を有し、前記第１の光学系からの光は前記結像領域に対し斜めに右側から入射し、前記第２の光学系からの光は前記結像領域に対し斜めに左側から入射すると判定した場合、
前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の左側または右側の平均色を比較する
ことを特徴とする内視鏡装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像と、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像との差分量を算出し、
前記差分量と所定の閾値とを比較し、
前記比較した結果、前記差分量が前記閾値よりも大きい場合に、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたと判定する
ことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項9】

前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像、および前記第２の画像が生成された後に前記撮像素子により生成された第３の画像を比較する
ことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項10】

前記制御部は、
前記第１の画像、前記第２の画像、および前記第３の画像の差分量を比較し、
前記比較した結果、前記第２の画像と前記第３の画像との差分量が最小である場合に、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたと判定する
ことを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。

【請求項11】

前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像、および前記第１の画像が生成される前に前記撮像素子により生成された第３の画像を比較する
ことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項12】

前記制御部は、
前記第１の画像、前記第２の画像、および前記第３の画像の差分量を比較し、
前記比較した結果、前記第１の画像と前記第２の画像との差分量が最小である場合に、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたと判定する
ことを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。

【請求項13】

前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された各画像の平均輝度値と所定の閾値とを比較し、
前記比較した結果、全ての前記画像の平均輝度値が前記閾値未満である場合に、前記切り替え部による切り替え動作が正常に行われなかったと判定する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項14】

前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像のコントラストを比較する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項15】

前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の平均露光量を比較する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項16】

前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の左側または右側の平均輝度を比較する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項17】

前記制御部は、
前記指示をした後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の左側または右側の平均色を比較する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項18】

前記第１の光学系および前記第２の光学系を備える前記内視鏡装置の先端部は、種別を識別するための情報を含む種別判定部を備え、
前記内視鏡装置は、前記種別判定部の情報を読み取り、前記先端部の種別を判定する種別検知部をさらに備える
ことを特徴とする請求項２、３、４、５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項19】

前記制御部が前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像を記憶する記憶部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

【請求項20】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
を備える内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法であって、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替えるように前記切り替え部に指示する切り替えステップと、
前記切り替えステップの後に、前記切り替えステップの前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較するステップと、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定するステップと、
前記切り替えステップの後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像、および前記第２の画像が生成された後に前記撮像素子により生成された第３の画像を比較するステップと、
前記第１の画像、前記第２の画像、および前記第３の画像の差分量を比較するステップと、
前記差分量の比較をした結果、前記第２の画像と前記第３の画像との差分量が最小である場合に、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたと判定するステップと、
を備えることを特徴とする内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法。

【請求項21】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
を備える内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法であって、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替えるように前記切り替え部に指示する切り替えステップと、
前記切り替えステップの後に、前記切り替えステップの前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較するステップと、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定するステップと、
前記切り替えステップの後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像、および前記第１の画像が生成される前に前記撮像素子により生成された第３の画像を比較するステップと、
を備えることを特徴とする内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法。

【請求項22】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
を備える内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法であって、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替えるように前記切り替え部に指示する切り替えステップと、
前記切り替えステップの後に、前記切り替えステップの前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較するステップと、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定するステップと、
前記切り替えステップの後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の平均露光量を比較するステップと、
を備えることを特徴とする内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法。

【請求項23】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
を備える内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法であって、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替えるように前記切り替え部に指示する切り替えステップと、
前記切り替えステップの後に、前記切り替えステップの前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較するステップと、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定するステップと、
前記切り替えステップの後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の左側または右側の平均色を比較するステップと、
を備えることを特徴とする内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法。

【請求項24】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
を備える内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法であって、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替えるように前記切り替え部に指示する切り替えステップと、
前記切り替えステップの後に、前記切り替えステップの前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較するステップと、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定するステップと、
前記内視鏡装置の先端部に備えられた種別を識別するための情報を含む種別判定部の情報を読み取り、前記先端部の種別を判定するステップと、
前記先端部において、前記第１の光学系と前記第２の光学系は互いに絞りの値が異なると判定した場合、前記切り替えステップの後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の平均露光量を比較するステップと、
を備えることを特徴とする内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法。

【請求項25】

第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、
前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、
を備える内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法であって、
前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替えるように前記切り替え部に指示する切り替えステップと、
前記切り替えステップの後に、前記切り替えステップの前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較するステップと、
前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定するステップと、
前記内視鏡装置の先端部に備えられた種別を識別するための情報を含む種別判定部の情報を読み取り、前記先端部の種別を判定するステップと、
前記先端部において、前記第１の被写体像と前記第２の被写体像は、互いに視差を有し、前記第１の光学系からの光は前記結像領域に対し斜めに右側から入射し、前記第２の光学系からの光は前記結像領域に対し斜めに左側から入射すると判定した場合、前記切り替えステップの後に、前記指示をする前後に前記撮像素子により生成された画像の左側または右側の平均色を比較するステップと、
を備えることを特徴とする内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡装置、内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法、プログラム、および記録媒体に関する。より詳しくは、光路切り替え手段を有する内視鏡装置、内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法、プログラム、および記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、医療用分野や工業用分野において、細長い挿入部を被検物内に挿入し、挿入部の先端に位置する先端部内に備えた撮像素子によって被検物内の被写体の画像を撮影する内視鏡装置が広く利用されている。例えば、医療用分野では、体腔内に挿入部を挿入して体腔内の臓器などを観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種の治療処置を行ったりするために、医療用内視鏡装置が利用されている。また、例えば、工業用分野では、ボイラ、タービン、エンジン、化学プラントなどの内部の傷や腐食などの観察や検査を行うために、工業用内視鏡装置が利用されている。

【0003】

例えば、発電所内のガスタービンエンジンでは、高圧タービンのブレードは、高圧、高温の燃焼空気が吹付けられるため、熱衝撃によってクラックなどが生じ易い部品である。そして、ブレードに生じるクラックなどの損傷は、エンジンにとって致命的な損傷である。このため、工業用内視鏡装置を用いた高圧タービンのブレードの検査や点検は、ガスタービンエンジンのメインテナンスを行う上で最も重要な項目の１つとなっている。そして、ガスタービンエンジンのメインテナンスでは、ブレードの検査において、損傷の形状を計測し、その計測結果に基づいて、ブレードの交換を行うか否かを判定している。

【0004】

ところで、上述したような工業用内視鏡装置を用いた検査では、計測を行うための技術として、ステレオ計測技術が広く用いられている。ステレオ計測技術は、被写体を撮影した右目に相当する画像と左目に相当する画像との視差を利用して生成した３次元画像に基づいて計測を行う計測技術である。このため、ステレオ計測を行う工業用内視鏡装置は、先端部内に２つの対物レンズを備え、それぞれの対物レンズからなる光学系で結像した被写体像に応じた画像を撮像素子によって形成する構成となっている。

【0005】

このとき、右目に相当する対物レンズが結像した被写体像の画像と、左目に相当する対物レンズが結像した被写体像の画像とを、それぞれの対物レンズに対応する撮像素子、つまり、２つの撮像素子によって形成する構成にすると、工業用内視鏡装置の先端部を細くすることができない。そこで、右目に相当する対物レンズが結像した被写体像の画像と、左目に相当する対物レンズが結像した被写体像の画像とを、１つの撮像素子によって形成する構成が考えられる。しかしながら、この構成の場合には、１つの撮像素子の撮像領域の全体を分割して右目に相当する画像と左目に相当する画像とを形成することになるため、それぞれの画像の解像度が低下することになり、工業用内視鏡装置におけるステレオ計測の計測精度が低下してしまうことが考えられる。

【0006】

このため、例えば、特許文献１のように、右目に相当する画像と左目に相当する画像とのそれぞれの画像を１つの撮像素子によって形成する構成でありながら、それぞれの画像の解像度を高くして、ステレオ計測の計測精度を向上させる内視鏡装置の技術が提案されている。特許文献１に開示された技術では、２つの光学系の光路のうちいずれか一方の光路からの光のみが１つの撮像素子に入射するように、他方の光路からの光を時分割で遮蔽する時分割光路切り替え手段を備えている。この構成によって特許文献１に開示された技術では、遮蔽していない方の光路からの光が１つの撮像素子の撮像領域の全体に結像され、撮像素子が形成する画像の解像度を高くすることができる。

【0007】

なお、特許文献１に開示された技術では、２つの光学系の光路からの光を交互に撮像素子に入射させることによって、それぞれの光学系で結像した被写体像の画像を形成し、ステレオ計測を行うことができる。これにより、特許文献１に開示された技術を適用した工業用内視鏡装置では、ステレオ計測を行うために撮影した右目に相当する画像と左目に相当する画像とのそれぞれの画像の解像度を高くして、被検物内の被写体を計測する際の計測精度を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１０－１２８３５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１に開示された技術を適用した工業用内視鏡装置では、２つの光学系の光路を切り替えるための時分割光路切り替え手段として、それぞれの光路を時分割で交互に遮蔽する構成要素を、先端部に備えることが必須となる。特許文献１には、時分割光路切り替え手段として、いずれか一方の光路からの光を遮蔽するための遮蔽部材を、軸を中心に回動させる構成が開示されている。つまり、特許文献１には、遮蔽部材を物理的に移動させる機械的な機構が開示されている。

【0010】

光路切り替え手段は、複数の光路から一つを確実に切り替えできることを前提としている。特許文献１に開示されたような機械的な機構では、遮蔽部材を物理的に移動させることにより光路を切り替える。例えば、磁気駆動装置によって遮光部材を動かす機構の場合、先端部に物理的なアクチュエータを有する。

【0011】

したがって、光路を切り替える制御信号を送っても、例えば、光路切り替え手段の内部が固着して光路の切り替えに失敗するなど、動作不良により光路切り替え手段が正常に動かない可能性がある。また、光路を切り替えなくても、外部からの衝撃で光路が切り替わってしまう恐れがある。しかし、内視鏡の場合、先端部は非常に小さいため、遮蔽部材が正しく動いたか否かを判定する光路検出手段を先端部に搭載することは難しい。

【0012】

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、光路切り替え手段を有する内視鏡装置において、追加の光路検出手段を物理的に実装しなくても、画像処理で光路が正しく切り替わったか否かを判定できる内視鏡装置、内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法、プログラム、および記録媒体を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の１態様に係る内視鏡装置は、第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替える切り替え信号を前記切り替え部に出力する駆動部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記切り替え信号を出力するように前記駆動部に指示し、前記指示をした後に、前記指示をした前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較し、前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定し、前記指示をした後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像、および前記第２の画像が生成された後に前記撮像素子により生成された第３の画像を比較し、前記第１の画像、前記第２の画像、および前記第３の画像の差分量を比較し、前記差分量の比較をした結果、前記第２の画像と前記第３の画像との差分量が最小である場合に、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたと判定することを特徴とする。

【0014】

本発明の１態様に係る内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法は、第１の光学系を通った光が形成する被写体の第１の被写体像、および第２の光学系を通った光が形成する前記被写体の第２の被写体像が共通に結像される結像領域に、前記第１の被写体像および前記第２の被写体像のうちのいずれか一方のみが結像されるように光学系を切り替える切り替え部と、前記結像領域に結像された前記第１の被写体像および前記第２の被写体像を撮像して画像を生成する撮像素子と、を備える内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法であって、前記第１の光学系を前記第２の光学系に切り替える、または前記第２の光学系を前記第１の光学系に切り替えるように前記切り替え部に指示するステップと、前記切り替えステップの後に、前記切り替えステップの前後に前記撮像素子により生成された複数の画像を比較するステップと、前記比較した結果に基づいて、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたか否かを判定するステップと、前記切り替えステップの後に、前記指示をする前に前記撮像素子により生成された第１の画像、前記指示をした後に前記撮像素子により生成された第２の画像、および前記第２の画像が生成された後に前記撮像素子により生成された第３の画像を比較するステップと、前記第１の画像、前記第２の画像、および前記第３の画像の差分量を比較するステップと、前記差分量の比較をした結果、前記第２の画像と前記第３の画像との差分量が最小である場合に、前記切り替え部による前記切り替えが正常に行われたと判定するステップと、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明の各態様によれば、光路切り替え手段を有する内視鏡装置において、追加の光路検出手段を物理的に実装しなくても、画像処理で光路が正しく切り替わったか否かを判定できる内視鏡装置、内視鏡装置における光学系の切り替え判定方法、プログラム、および記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る、内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における撮影画像の切り替わりを示すタイミングチャートである。

【図3】本発明の第１実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における動作を示すフローチャートである。

【図4】本発明の第２実施形態に係る、内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における撮影画像の切り替わりを示すタイミングチャートである。

【図6】本発明の第２実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における動作を示すフローチャートである。

【図7】本発明の第３実施形態に係る、内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における動作を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第４実施形態に係る、内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。

【図10】本発明の第４実施形態に係る、内視鏡装置の画像の輝度プロファイルを示すグラフである。

【図11】本発明の第４実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における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】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る内視鏡装置について詳細に説明する。

【0020】

まず、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置について説明する。図１は、本発明の第1実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。内視鏡装置１０は、被検物内に挿入される先端部（光学アダプター）２０と、画像を結像する撮像部３０と、内視鏡装置全体を制御する本体部４０を備える。先端部２０は撮像部３０の遠位端に接続されており、着脱可能であってもよい。撮像部３０と本体部４０とは、被検物内に挿入される細長の挿入部（図示なし）等で接続されている。撮像部３０は、イメージャ（撮像素子）３１を備える。

【0021】

先端部２０は、第１の対物光学系２１と、第２の対物光学系２２と、光路切り替え部２３と、共通光学系２４とを備える。先端部２０は、光学アダプター種別判定部２５を備えてもよいし、光学アダプター種別判定部２５はなくてもよい。図１の例では、第１の対物光学系の光軸の向きは共通光学系２４の光軸の向きと等しく、第２の対物光学系の光軸の向きは共通光学系２４の光軸の向きと直交している。そのため、第１の対物光学系２１はレンズ２６を含み、第２の対物光学系２２はレンズ２７およびプリズム２８を含む。

【0022】

光路切り替え部２３は、第１の対物光学系２１（第１の光路）と第２の対物光学系２２（第２の光路）を切り替える。すなわち、光路切り替え部２３は、第１の対物光学系２１から入射する光と、第２の対物光学系２２から入射する光とを切り替えて、一方の光のみを、共通光学系２４を介して、イメージャ３１に入射させる。すなわち、第１の対物光学系２１から入射した光が形成する被写体の第１の被写体像と、第２の対物光学系２２から入射した光が形成する被写体の第２の被写体像のいずれかが、イメージャ３１に結像する。

【0023】

光路切り替え部２３は、例えば、遮光部材２９を備え、選択しない側の対物光学系に遮光部材２９を挿入することにより、選択しない側の対物光学系から入射する光を遮断する。遮光部材２９は、例えば、磁気駆動装置によって駆動する。

【0024】

なお、図１では、第１の対物光学系２１と第２の対物光学系２２の視野方向が互いに異なる例を示したが、本実施形態はこれに限らない。本実施形態は、光路（対物光学系）が２つ以上あり、光路に何か部材を出し入れすることにより光路を切り替える全ての場合に適用できる。

【0025】

イメージャ３１で結像した画像は、ＲＡＷ信号に変換され、本体部４０に送信される。本体部４０は、画像変換部４１と、画像比較部４２と、光路選択判定部４３と、制御部４４と、光路切り替え駆動部４５とを備える。本体部４０は、光学アダプター種別検知部４６を備えてもよい。

【0026】

画像変換部（記憶部）４１は、イメージャ３１から送信されたＲＡＷ信号を変換して画像として蓄積する。画像比較部４２は、画像変換部４１に蓄積された複数の画像を比較する。具体的には、光路切り替え前に結像する画像を第１の画像、光路切り替え後に結像する画像を第２の画像としたとき、画像比較部４２は、第１の画像と第２の画像とを比較する。

【0027】

光路選択判定部４３は、画像比較部４２での画像の比較結果に基づいて、どちらの光路に今切り替わっているのか、あるいは光路が正しく切り替わったか否かを判定し（光路選択判定）、光路選択判定結果を制御部４４に送信する。制御部４４は、光路選択判定部４３での光路選択判定結果に基づいて、光路選択判定部４３および光路切り替え駆動部４５を制御するための制御信号を送信し、光路の切り替えを制御する。光路切り替え駆動部４５は、制御部４４からの制御信号に基づいて、光路切り替え部２３に光路の切り替えを指示するための光路切り替え信号を送信する。

【0028】

光学アダプター種別検知部４６は、先端部２０（光学アダプター）の光学アダプター種別判定部２５の情報（データ）を読み取り、データに基づいて、先端部２０（光学アダプター）の種別を判定する。

【0029】

画像比較部４２での光路選択判定の仕組みについて説明する。図２は、光路切り替え時における撮影画像の切り替わりを示すタイミングチャートである。図２の横軸は時刻を示し、各時刻において撮影したフレーム番号を[]で挟んで表している。０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替え部２３は、光路を第１の対物光学系２１から第２の対物光学系２２に切り替えている。すなわち、０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替え駆動部４５は、光路切り替え部２３に光路の切り替えを指示するための光路切り替え信号を送信する。光路切り替え信号の指示は、光路を、第１の対物光学系２１に切り替えるのか、第２の対物光学系２２に切り替えるのかの指示を含んでもよい。

【0030】

図２（ａ）～図２（ｃ）の各々のタイミングチャートにおいて、上段は、第１の対物光学系２１から入射した光が結像して得られる被写体の第１の被写体像を、撮影画像（１）として示している。下段は、第２の対物光学系２２から入射した光が結像して得られる被写体の第２の被写体像を、撮影画像（２）として示している。

【0031】

図２（ａ）は、光路切り替え部２３が正しく動作した場合を示すタイミングチャートである。光路切り替え部２３が正しく動作したとき、光路は切り替わり、図２（ａ）に示すように、０フレーム目の画像は第１の対物光学系２１から入射した光が結像して得られる被写体の第１の被写体像（１）であり、１フレーム目の画像は第２の対物光学系２２から入射した光が結像して得られる被写体の第２の被写体像（２）である。

【0032】

図２（ｂ）は、光路切り替え部２３が正しく動作しなかった場合を示すタイミングチャートである。光路切り替え部２３が正しく動作しなかった場合、光路は切り替わらず、図２（ｂ）に示すように、１フレーム目の画像も第１の対物光学系２１から入射した光が結像して得られる被写体の第１の被写体像（１）となる。

【0033】

図２（ｃ）は、光路切り替え動作前に光路が切り替わってしまっている場合を示すタイミングチャートである。例えば、光路切り替え動作前に、外圧などによって光路が切り替わってしまう場合がある。このような場合、図２（ｃ）に示すように、光路切り替え動作前のフレームの画像は、第２の対物光学系２２から入射した光が結像して得られる被写体の第２の被写体像（２）である。従って、光路切り替え動作によって光路は切り替わらない。

【0034】

画像変換部４１は、０フレーム目の画像（第１の画像）と１フレーム目の画像（第２の画像）を蓄積し、画像比較部４２に出力する。画像比較部４２は、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）、ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）、ＺＮＣＣ（Zero-means Normalized Cross-Correlation）などの一般的な画像比較方法を用いて、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像とを比較する。なお、２つの画像データを直接比較するのではなく、それぞれの画像から、明るさ、輝度、コントラスト、色差などを評価値として算出し、その評価値同士を比較してもよい。

【0035】

このとき、フレームレートが十分高速であれば、同一の光学系で得られる２つの画像の差分量は、異なる光学系で得られる２つの画像の差分量と比較して小さい。したがって、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像との差分量が、あらかじめ与えた閾値より大きい場合は、光路選択判定部４３は、比較した画像が異なる光学系で得られたものであると判定する。すなわち、光路選択判定部４３は、図２（ａ）に示すように、０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替えが行われたと判定する。

【0036】

図２（ａ）では、光路切り替え駆動部４５は、光路を第２の対物光学系２２に切り替える光路切り替え信号を出力している。したがって、光路選択判定部４３が、光路切り替え信号が出力された時刻の前後で、異なる光学系で結像できたと判定したことから、光路切り替え後に得られた画像は、第２の対物光学系２２から入射した光が結像して得られる被写体の第２の被写体像（２）であると判定できる。すなわち、光路切り替え駆動部４５が光路をどちらに切り替える指示をしているという点と、光路選択判定部４３が画像が切り替わっていると判定したか否かという点の２点から、現在どちらの光路を使用しているのかを判定できる。

【0037】

一方、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像との差分量が、あらかじめ与えた閾値より小さい場合は、光路選択判定部４３は、比較した画像が同一の光学系で得られたものであると判定する。すなわち、光路選択判定部４３は、０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替えが行われなかったと判定する。この場合は、図２（ｂ）に示すように光路切り替え部２３が正しく動作しなかった場合と、図２（ｃ）に示すように光路切り替え動作前に光路が切り替わってしまっている場合とを含む。そのため、現在どちらの光路を使用しているのかは判定できない。

【0038】

図３は、本実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における動作を示すフローチャートである。ここでは、画像比較方法として、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）を用いた例を示している。０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替え部２３が光路を切り替えると、画像比較部４２の動作フローが始まる。まず、ステップＳ１において、画像比較部４２は、ＳＡＤによる０フレーム目の画像データと１フレーム目の画像データとの差分量である、ＳＡＤ[０，１]を算出する。

【0039】

次に、ステップＳ２において、画像比較部４２は、算出されたＳＡＤ[０，１]があらかじめ与えた閾値より大きいか否かを判定する。ＳＡＤ[０，１]が閾値より大きい場合は、ステップＳ３に進み、光路選択判定部４３は切り替え動作が正常に行われたと判定する。したがって、２フレーム目の画像は正しい光路を通った画像であると分かる。そして、光路切り替え時における動作フローは終了する。

【0040】

ＳＡＤ[０，１]が閾値より小さいまたは等しい場合は、ステップＳ４に進み、光路選択判定部４３は切り替え動作が正常に行われなかったと判定する。この場合、現在の光路は不明である。そして、光路切り替え時における動作フローは終了する。

【0041】

上述のように、本実施形態では、光路切り替え手段を有する内視鏡装置において、光路切り替え前後の２つの画像（第１の画像と第２の画像）を比較して２つの画像に差があるのか否かを判定し、この結果から、光路が正しく切り替わったか否かを判定する。したがって、追加の光路検出手段を物理的に実装しなくても、画像処理で光路が正しく切り替わったか否かを判定できる。

【0042】

次に、本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。内視鏡装置１１０は、被検物内に挿入される先端部（光学アダプター）１２０と、画像を結像する撮像部３０と、内視鏡装置全体を制御する本体部１４０を備える。先端部１２０は撮像部３０の遠位端に接続されており、着脱可能であってもよい。撮像部３０と本体部１４０とは、被検物内に挿入される細長の挿入部（図示なし）等で接続されている。撮像部３０は、イメージャ（撮像素子）３１を備える。

【0043】

先端部１２０は、共通の対物光学系１２１と、光路切り替え部１２３と、共通光学系１２４とを備える。先端部１２０は、光学アダプター種別判定部２５を備えてもよいし、光学アダプター種別判定部２５はなくてもよい。

【0044】

光路切り替え部１２３は、例えば光学部材１２９を備え、光路上に光学部材１２９を出し入れすることにより、第１の対物光学系（第１の光路）と第２の対物光学系（第２の光路）を切り替える。光学部材１２９は、例えば、平行平板などのフィルタであり、第１の対物光学系と第２の対物光学系の焦点距離は互いに異なる。すなわち、光路上に光学部材１２９を出し入れすることにより、画角が切り替わる。光学部材１２９は、例えば、磁気駆動装置によって駆動する。

【0045】

光路上に光学部材１２９が挿入されている場合の光路（第１の光路）を、第１の対物光学系とし、光路上に光学部材１２９が挿入されていない場合の光路（第２の光路）を、第２の対物光学系とする。光路切り替え部１２３は、第１の対物光学系から入射する光と、第２の対物光学系から入射する光とを切り替えて、一方の光のみを、共通光学系１２４を介して、イメージャ３１に入射させる。すなわち、第１の対物光学系から入射した光が形成する被写体の第１の被写体像と、第２の対物光学系から入射した光が形成する被写体の第２の被写体像のいずれかが、イメージャ３１に結像する。

【0046】

図４の例では、第１の対物光学系の光軸の向きおよび第２の対物光学系の光軸の向きは共通光学系１２４の光軸の向きと等しい。第１の対物光学系と第２の対物光学系との違いは、光路上に光学部材１２９が存在しているか否かだけである。

【0047】

イメージャ３１で結像した画像は、ＲＡＷ信号に変換され、本体部１４０に送信される。本体部１４０は、画像変換部１４１と、画像比較部１４２と、光路選択判定部１４３と、制御部４４と、光路切り替え駆動部４５とを備える。本体部１４０は、光学アダプター種別検知部４６を備えてもよい。

【0048】

画像変換部（記憶部）１４１は、イメージャ３１から送信されたＲＡＷ信号を変換して画像として蓄積する。画像比較部１４２は、画像変換部１４１に蓄積された複数の画像を比較する。具体的には、光路切り替え前に結像する１フレームの画像を第１の画像、光路切り替え後に結像する２フレームの画像を第２の画像および第３の画像としたとき、画像比較部１４２は、第１の画像と第２の画像、第２の画像と第３の画像、第１の画像と第３の画像をそれぞれ比較する。

【0049】

光路選択判定部１４３は、画像比較部１４２での画像の比較結果に基づいて、どちらの光路に今切り替わっているのか、あるいは光路が正しく切り替わったか否かを判定し（光路選択判定）、光路選択判定結果を制御部４４に送信する。制御部４４は、光路選択判定部１４３での光路選択判定結果に基づいて、光路選択判定部１４３および光路切り替え駆動部４５を制御するための制御信号を送信し、光路の切り替えを制御する。光路切り替え駆動部４５は、制御部４４からの制御信号に基づいて、光路切り替え部２３に光路の切り替えを指示するための光路切り替え信号を送信する。

【0050】

光学アダプター種別検知部４６は、先端部２０（光学アダプター）の光学アダプター種別判定部２５の情報（データ）を読み取り、データに基づいて、先端部２０（光学アダプター）の種別を判定する。

【0051】

画像比較部１４２での光路選択判定の仕組みについて説明する。図５は、光路切り替え時における撮影画像の切り替わりを示すタイミングチャートである。図５の横軸は時刻を示し、各時刻において撮影したフレーム番号を[]で挟んで表している。０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替え部１２３は、光路を第１の対物光学系から第２の対物光学系に切り替えている。すなわち、０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替え駆動部４５は、光路切り替え部１２３に光路の切り替えを指示するための光路切り替え信号を送信する。光路切り替え信号の指示は、光路を、第１の対物光学系に切り替えるのか、第２の対物光学系に切り替えるのかの指示を含んでもよい。

【0052】

図５（ａ）および図５（ｂ）の各々のタイミングチャートにおいて、上段は、第１の対物光学系から入射した光が結像して得られる被写体の第１の被写体像を、撮影画像（１）として示している。下段は、第２の対物光学系から入射した光が結像して得られる被写体の第２の被写体像を、撮影画像（２）として示している。

【0053】

図５（ａ）は、光路切り替え部１２３が正しく動作した場合を示すタイミングチャートである。光路切り替え部１２３が正しく動作したとき、光路は切り替わり、図５（ａ）に示すように、０フレーム目の画像は第１の対物光学系から入射した光が結像して得られる被写体の第１の被写体像（１）であり、１フレーム目以降の画像は第２の対物光学系から入射した光が結像して得られる被写体の第２の被写体像（２）である。

【0054】

図５（ｂ）は、光路切り替え部１２３が正しく動作しなかった場合を示すタイミングチャートである。光路切り替え部１２３が正しく動作しなかった場合、光路は切り替わらず、図５（ｂ）に示すように、１フレーム目以降の画像も第１の対物光学系から入射した光が結像して得られる被写体の第１の被写体像（１）となる。

【0055】

画像変換部１４１は、０フレーム目の画像（第１の画像）、１フレーム目の画像（第２の画像）および２フレーム目の画像（第３の画像）を蓄積し、画像比較部１４２に出力する。画像比較部１４２は、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）、ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）、ＺＮＣＣ（Zero-means Normalized Cross-Correlation）などの一般的な画像比較方法を用いて、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像、１フレーム目の画像と２フレーム目の画像をそれぞれ比較する。なお、２つの画像データを直接比較するのではなく、それぞれの画像から、明るさ、輝度、コントラスト、色相などを評価値として算出し、その評価値同士を比較してもよい。

【0056】

このとき、フレームレートが十分高速であれば、同一の光学系で得られる２つの画像の差分量は、異なる光学系で得られる２つの画像の差分量と比較して小さい。ゆえに、光路切り替え部１２３が正しく動作した場合には、同一の光学系で撮影した１フレーム目の画像と２フレーム目の画像との差分量が最小となる。したがって、１フレーム目の画像と２フレーム目の画像との差分量が、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像との差分量より小さい場合は、光路選択判定部１４３は、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像が異なる光学系で得られたものであると判定する。すなわち、光路選択判定部１４３は、図５（ａ）に示すように、０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替えが行われたと判定する。

【0057】

図５（ａ）では、光路切り替え駆動部４５は、光路を第２の対物光学系に切り替える光路切り替え信号を出力している。したがって、光路選択判定部１４３が、光路切り替え信号が出力された時刻の前後で、異なる光学系で結像できたと判定したことから、光路切り替え後に得られた画像は、第２の対物光学系から入射した光が結像して得られる被写体の第２の被写体像（２）であると判定できる。すなわち、光路切り替え駆動部４５が光路をどちらに切り替える指示をしているという点と、光路選択判定部１４３が画像が切り替わっていると判定したか否かという点の２点から、現在どちらの光路を使用しているのかを判定できる。

【0058】

一方、光路切り替え部１２３が正しく動作しなかった場合、または切り替え前に既に光路が切り替わっている場合では、３つの画像とも同一の光学系で得られているため、３つの画像のうちのどの２つの画像をとっても、２つの画像の差分量は同じである。よって３つの画像から選択した２つの画像の差分量のうち、１フレーム目の画像と２フレーム目の画像との差分量が最小値であれば、光路選択判定部１４３は、光学系が正しく切り替わったと判定する。すなわち、光路選択判定部１４３は、０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替えが行われなかったと判定する。この場合は、光路切り替え部１２３が正しく動作しなかった場合（図５（ｂ））と、光路切り替え動作前に光路が切り替わってしまっている場合（図示なし）とを含む。そのため、現在どちらの光路を使用しているのかは判定できない。

【0059】

図６は、本実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における動作を示すフローチャートである。ここでは、画像比較方法として、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）を用いた例を示している。０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替え部１２３が光路を切り替えると、光路切り替え時における動作フローが始まる。

【0060】

まず、ステップＳ１０１において、画像比較部１４２は、得られた全てのフレーム（ここでは、０フレーム目、１フレーム目、２フレーム目）の画像の平均輝度があらかじめ与えた閾値より小さいか否かを判定する。このステップＳ１０１により、画像が真っ暗な場合を除外する。ここで、平均輝度は、画像内の全画素の輝度平均ではなく、画像内の一部の領域を指定してその領域内の画素の輝度平均を取ってもよい。

【0061】

全てのフレームの画像の平均輝度が閾値より大きいか等しい場合は、ステップＳ１０２に進む。全てのフレームの画像の平均輝度が閾値より小さい場合（画像が真っ暗な場合）は、ステップＳ１０７に進む。

【0062】

ステップＳ１０２において、画像比較部１４２は、ＳＡＤによる０フレーム目の画像データと２フレーム目の画像データとの差分量である、ＳＡＤ[０，２]を算出する。そしてステップＳ１０３に進み、画像比較部１４２は、ＳＡＤによる０フレーム目の画像データと１フレーム目の画像データとの差分量である、ＳＡＤ[０，１]を算出する。そしてステップＳ１０４に進み、画像比較部１４２は、ＳＡＤによる１フレーム目の画像データと２フレーム目の画像データとの差分量である、ＳＡＤ[１，２]を算出する。

【0063】

次に、ステップＳ１０５において、画像比較部１４２は、算出されたＳＡＤ[０，２]、ＳＡＤ[０，１]、ＳＡＤ[１，２]のうちの最小がＳＡＤ[１，２]であるか否かを判定する。ＳＡＤ[１，２]が最小である場合は、ステップＳ１０６に進み、光路選択判定部１４３は切り替え動作が正常に行われたと判定する。したがって、２フレーム目の画像は正しい光路を通った画像であると分かる。そして、光路切り替え時における動作フローは終了する。

【0064】

ＳＡＤ[１，２]が最小でない場合は、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、光路選択判定部１４３は切り替え動作が正常に行われなかったと判定する。この場合、現在の光路は不明である。そして、光路切り替え時における動作フローは終了する。

【0065】

上述の説明では、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像のほかに２フレーム目の画像を使用したが、本実施形態はこれに限らない。光路切り替え前後の２つの画像の差分量を算出できることに加えて、切り替え前の２つの画像の差分量または切り替え後の２つの画像の差分量を算出できればよい。

【0066】

上述のように、本実施形態では、光路切り替え手段を有する内視鏡装置において、光路切り替え前後の３つの画像（第１の画像、第２の画像および第３の画像）のうちの２つの画像の差分量を算出して、差分量同士を比較し、この結果から、光路が正しく切り替わったか否かを判定する。したがって、追加の光路検出手段を物理的に実装しなくても、画像処理で光路が正しく切り替わったか否かを判定できる。また、本実施形態では、差分量を閾値と比較する必要はないので、被写体ごとに閾値を調整する必要がない。

【0067】

上述の説明では、第１の対物光学系と第２の対物光学系の焦点距離が互いに異なり（画角が互いに異なり）、光学部材の出し入れで光路を切り替える例を示したが、本実施形態はこれに限らない。

【0068】

例えば、平行平板のような光路長を変更する光学部材を出し入れした場合、第１の対物光学系と第２の対物光学系とはピントの位置（遠近）が異なる。この場合は、第１の対物光学系と第２の対物光学系とはＦ値および焦点距離が同じである。この場合、２つの画像のコントラスト（解像しているかしていないか）の差分量を用いて、光路が正しく切り替わったか否かを判定できる。このように、本実施形態は、光路（対物光学系）が２つ以上あり、光路に何か部材を出し入れすることにより光路を切り替える全ての場合に適用できる。

【0069】

次に、本発明の第３実施形態に係る内視鏡装置について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。内視鏡装置２１０は、被検物内に挿入される先端部（光学アダプター）２２０と、画像を結像する撮像部３０と、内視鏡装置全体を制御する本体部２４０を備える。先端部２２０は撮像部３０の遠位端に接続されており、着脱可能であってもよい。撮像部３０と本体部２４０とは、被検物内に挿入される細長の挿入部（図示なし）等で接続されている。撮像部３０は、イメージャ（撮像素子）３１を備える。

【0070】

先端部２２０は、第１の対物光学系２２１と、第２の対物光学系２２２と、光路切り替え部２２３と、共通光学系２２４とを備える。先端部２２０は、光学アダプター種別判定部２５を備えてもよいし、光学アダプター種別判定部２５はなくてもよい。先端部２２０において、第１の対物光学系２２１と第２の対物光学系２２２とはＦ値が互いに異なる。そして、第１の対物光学系２２１の光軸の向きおよび第２の対物光学系２２２の光軸の向きは共通光学系２２４の光軸の向きと等しい。

【0071】

光路切り替え部２２３は、第１の対物光学系２２１（第１の光路）と第２の対物光学系２２２（第２の光路）を切り替える。すなわち、光路切り替え部２２３は、第１の対物光学系２２１から入射する光と、第２の対物光学系２２２から入射する光とを切り替えて、一方の光のみを、共通光学系２２４を介して、イメージャ３１に入射させる。すなわち、第１の対物光学系２２１から入射した光が形成する被写体の第１の被写体像と、第２の対物光学系２２２から入射した光が形成する被写体の第２の被写体像のいずれかが、イメージャ３１に結像する。

【0072】

光路切り替え部２２３は、例えば、遮光部材２２９を備え、選択しない側の対物光学系に遮光部材２２９を挿入することにより、選択しない側の対物光学系から入射する光を遮断する。遮光部材２２９は、例えば、磁気駆動装置によって駆動する。

【0073】

イメージャ３１で結像した画像は、ＲＡＷ信号に変換され、本体部２４０に送信される。本体部２４０は、画像変換部２４１と、画像評価部２４７と、光路選択判定部２４３と、制御部４４と、光路切り替え駆動部４５とを備える。本体部２４０は、光学アダプター種別検知部４６を備えてもよい。

【0074】

画像変換部２４１は、イメージャ３１から送信されたＲＡＷ信号を変換し、画像の画像評価値を算出する。画像評価部２４７は、画像変換部２４１で算出された複数の画像の画像評価値を比較する。具体的には、光路切り替え前に結像する１フレームの画像を第１の画像、光路切り替え後に結像する２フレームの画像を第２の画像および第３の画像としたとき、画像評価部２４７は、第１の画像の画像評価値と第２の画像の画像評価値、第２の画像の画像評価値と第３の画像の画像評価値、第１の画像の画像評価値と第３の画像の画像評価値をそれぞれ比較する。

【0075】

光路選択判定部２４３は、画像評価部２４７での画像評価値の比較結果に基づいて、どちらの光路に今切り替わっているのか、あるいは光路が正しく切り替わったか否かを判定し（光路選択判定）、光路選択判定結果を制御部４４に送信する。制御部４４は、光路選択判定部２４３での光路選択判定結果に基づいて、光路選択判定部２４３および光路切り替え駆動部４５を制御するための制御信号を送信し、光路の切り替えを制御する。光路切り替え駆動部４５は、制御部４４からの制御信号に基づいて、光路切り替え部２２３に光路の切り替えを指示するための光路切り替え信号を送信する。

【0076】

光学アダプター種別検知部４６は、先端部２２０（光学アダプター）の光学アダプター種別判定部２５の情報（データ）を読み取り、データに基づいて、先端部２２０（光学アダプター）の種別を判定する。

【0077】

本実施形態では、画像評価部２４７は、第２実施形態と同様に、光路の切り替え前後の画像を３枚撮影する。ただし、本実施形態では、画像データの差分量を比較せず、画像変換部２４１が画像評価値を画像ごとに算出し、画像評価部２４７が画像間の画像評価値の差分量を比較する。画像評価値は、例えば、画像の平均露光量である。ここで露光量は、入射光量×露光時間である。以下、画像評価値は画像の平均露光量であるとして説明する。

【0078】

画像変換部２４１は、撮影時のイメージャ３１の露光時間およびゲインと画像の平均輝度値から、０フレーム目の画像、１フレーム目の画像、２フレーム目の画像の平均露光量を画像ごとに算出する。第１の対物光学系２２１と第２の対物光学系２２２とはＦ値が異なるため、０フレーム目と１フレーム目の境界で光学系を第１の対物光学系２２１から第２の対物光学系２２２に切り替えた時、光路切り替え部２２３が正常に動作した場合は、１フレーム目の画像の平均露光量と２フレーム目の画像の平均露光量との差分量が最小となる。

【0079】

一方、光路切り替え部２２３が正しく動作しなかった場合、または光路を切り替える前に既に光路が切り替わっている場合は、３つの画像とも同一の光学系で得られているため、３つの画像のうちどの２つの画像をとっても、２つの画像の平均露光量の差分量は同じである。

【0080】

このように、３つの画像のうちの２つの画像の平均露光量の差分量を比較したとき、１フレーム目の画像の平均露光量と２フレーム目の画像の平均露光量の差分量が最小であれば、光路選択判定部２４３は、光学系が正しく切り替わったと判定できる。

【0081】

光路切り替え時における、光路切り替え部２２３および光路切り替え駆動部４５の動作は、第２実施形態と同様なので、説明を省略する。

【0082】

図８は、本実施形態に係る内視鏡装置の光路切り替え時における動作を示すフローチャートである。０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替え部２２３が光路を切り替えると、光路切り替え時における動作フローが始まる。

【0083】

まず、ステップＳ２０１において、画像評価部２４７は、得られた全てのフレーム（ここでは、０フレーム目、１フレーム目、２フレーム目）の画像の平均輝度があらかじめ与えた閾値より小さいか否かを判定する。このステップＳ２０１により、画像が真っ暗な場合を除外する。

【0084】

全てのフレームの画像の平均輝度が閾値より大きいか等しい場合は、ステップＳ２０２に進む。全てのフレームの画像の平均輝度が閾値より小さい場合（画像が真っ暗な場合）は、ステップＳ２０７に進む。

【0085】

ステップＳ２０２において、画像評価部２４７は、０フレーム目の画像の平均露光量（平均輝度）と２フレーム目の平均露光量（平均輝度）との差分量である、ΔＹ[０，２]を算出する。「Ｙ」はＸＹＺ空間においてＹ方向のライン上の各点における輝度の平均値を取っていることを意味する。そしてステップＳ２０３に進み、画像評価部２４７は、０フレーム目の画像の平均露光量（平均輝度）と１フレーム目の平均露光量（平均輝度）との差分量である、ΔＹ[０，１]を算出する。そしてステップＳ２０４に進み、画像評価部２４７は、１フレーム目の画像の平均露光量（平均輝度）と２フレーム目の平均露光量（平均輝度）との差分量である、ΔＹ[１，２]を算出する。

【0086】

次に、ステップＳ２０５において、画像評価部２４７は、算出されたΔＹ[０，２]、ΔＹ[０，１]、ΔＹ[１，２]のうちの最小がΔＹ[１，２]であるか否かを判定する。ΔＹ[１，２]が最小である場合は、ステップＳ２０６に進み、光路選択判定部２４３は切り替え動作が正常に行われたと判定する。したがって、２フレーム目の画像は正しい光路を通った画像であると分かる。そして、光路切り替え時における動作フローは終了する。

【0087】

ΔＹ[１，２]が最小でない場合は、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、光路選択判定部２４３は切り替え動作が正常に行われなかったと判定する。この場合、現在の光路は不明である。そして、光路切り替え時における動作フローは終了する。

【0088】

上述の説明では、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像のほかに２フレーム目の画像を使用したが、本実施形態はこれに限らない。光路切り替え前後の２つの画像の平均露光量の差分量を算出できることに加えて、切り替え前の２つの画像の平均露光量の差分量または切り替え後の２つの画像の平均露光量の差分量を算出できればよい。

【0089】

上述のように、本実施形態では、光路切り替え手段を有する内視鏡装置において、光路切り替え前後の３つの画像（第１の画像、第２の画像および第３の画像）のうちの２つの画像の平均露光量の差分量を算出して、差分量同士を比較し、この結果から、光路が正しく切り替わったか否かを判定する。したがって、追加の光路検出手段を物理的に実装しなくても、画像処理で光路が正しく切り替わったか否かを判定できる。また、本実施形態では、差分量を閾値と比較する必要はないので、被写体ごとに閾値を調整する必要がない。

【0090】

なお、上述の説明では、第１の対物光学系と第２の対物光学系のＦ値が異なる場合に、画像の平均露光量を画像評価値として差分量を比較したが、本実施形態はこれに限らない。第１の対物光学系と第２の対物光学系のピント位置が互いに異なる場合は、画像変換部２４１は画像のコントラストを画像評価値として出力する。第１の対物光学系と第２の対物光学系の分光透過率が互いに異なる場合は、画像変換部２４１は画像の平均色相を画像評価値として出力する。第１の対物光学系と第２の対物光学系の偏光透過率が互いに異なる場合は、画像変換部２４１は画像の平均輝度を画像評価値として出力する。第１の対物光学系と第２の対物光学系の画像の輝度シェーディング特性が互いに異なる場合は、画像変換部２４１は、画像周辺部の輝度差を評価値として出力する。第１の光学系と第２の光学系の画像の色シェーディング特性が互いに異なる場合は、画像変換部２４１は、画像周辺部の平均色相を画像評価値として算出する。

【0091】

次に、本発明の第４実施形態に係る内視鏡装置について説明する。図９は、本発明の第４実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。内視鏡装置３１０は、被検物内に挿入される先端部（光学アダプター）３２０と、画像を結像する撮像部３０と、内視鏡装置全体を制御する本体部３４０を備える。先端部３２０は撮像部３０の遠位端に接続されており、着脱可能であってもよい。撮像部３０と本体部３４０とは、被検物内に挿入される細長の挿入部（図示なし）等で接続されている。撮像部３０は、イメージャ（撮像素子）３１を備える。

【0092】

先端部３２０は、第１の光学系３２１と、第２の光学系３２２と、光路切り替え部３２３とを備える。先端部３２０は、光学アダプター種別判定部２５を備えてもよいし、光学アダプター種別判定部２５はなくてもよい。図９の例では、先端部３２０はステレオアダプタであり、第１の光学系３２１の光軸の向きと第２の光学系３２２の光軸の向きは等しい。また、第１の光学系３２１は、対物レンズ３２６と接眼レンズ３２４を含む。第２の光学系３２２は、対物レンズ３２７と接眼レンズ３２５を含む。

【0093】

光路切り替え部３２３は、第１の光学系３２１（第１の光路）と第２の光学系３２２（第２の光路）を切り替える。すなわち、光路切り替え部３２３は、第１の光学系３２１から入射する光と、第２の光学系３２２から入射する光とを切り替えて、一方の光のみを、イメージャ３１に入射させる。すなわち、第１の光学系３２１から入射した光が形成する被写体の第１の被写体像と、第２の光学系３２２から入射した光が形成する被写体の第２の被写体像のいずれかが、イメージャ３１に結像する。

【0094】

光路切り替え部３２３は、例えば、遮光部材３２９を備え、選択しない側の対物光学系に遮光部材３２９を挿入することにより、選択しない側の対物光学系から入射する光を遮断する。遮光部材３２９は、例えば、磁気駆動装置によって駆動する。

【0095】

イメージャ３１で結像した画像は、ＲＡＷ信号に変換され、本体部３４０に送信される。本体部３４０は、画像変換部３４１と、画像比較部３４２と、画像評価部２４７と、光路選択判定部２４３と、制御部４４と、光路切り替え駆動部４５とを備える。本体部３４０は、光学アダプター種別検知部４６を備えてもよい。

【0096】

画像変換部３４１は、イメージャ３１から送信されたＲＡＷ信号を変換して画像データを画像比較部３４２に出力する。また、画像変換部３４１は、画像の画像評価値を算出して画像評価部３４７に出力する。

【0097】

画像比較部３４２は、画像変換部３４１から送信された複数の画像を比較する。具体的には、光路切り替え前に結像する１フレームの画像を第１の画像、光路切り替え後に結像する２フレームの画像を第２の画像および第３の画像としたとき、画像比較部３４２は、第１の画像と第２の画像、第２の画像と第３の画像、第１の画像と第３の画像をそれぞれ比較する。

【0098】

画像評価部３４７は、画像変換部３４１から送信された複数の画像の画像評価値を比較する。具体的には、光路切り替え前に結像する１フレームの画像を第１の画像、光路切り替え後に結像する２フレームの画像を第２の画像および第３の画像としたとき、画像評価部３４７は、第１の画像の画像評価値と第２の画像の画像評価値、第２の画像の画像評価値と第３の画像の画像評価値、第１の画像の画像評価値と第３の画像の画像評価値をそれぞれ比較する。

【0099】

光路選択判定部３４３は、画像比較部３４２および画像評価部３４７での画像評価値の比較結果に基づいて、どちらの光路に今切り替わっているのか、あるいは光路が正しく切り替わったか否かを判定し（光路選択判定）、光路選択判定結果を制御部４４に送信する。制御部４４は、光路選択判定部３４３での光路選択判定結果に基づいて、光路選択判定部３４３および光路切り替え駆動部４５を制御するための制御信号を送信し、光路の切り替えを制御する。光路切り替え駆動部４５は、制御部４４からの制御信号に基づいて、光路切り替え部３２３に光路の切り替えを指示するための光路切り替え信号を送信する。

【0100】

光学アダプター種別検知部４６は、先端部３２０（光学アダプター）の光学アダプター種別判定部２５の情報（データ）を読み取り、データに基づいて、先端部３２０（光学アダプター）の種別を判定する。

【0101】

本実施形態のように、先端部３２０がステレオアダプタである場合、第１の光学系（右側の光学系）と第２の光学系（左側の光学系）とは、わずかな視差の違いしかない。そのため、２つの光学系（右側の光学系と左側の光学系）で得られた画像を単純に比較しても、ほとんど画像間に違いが生じない。

【0102】

ただし、ステレオアダプタにおいても、２つの光学系の間で、イメージャに対する入射角が異なる。イメージャの各画素における主光線角が、第１の光学系と第２の光学系で互いに異なるために、色シェーディング特性が互いに異なる。具体的には、イメージャは、光の入射角に対応する感度特性を持っており、斜めから光が入ると感度が落ちる。よって、イメージャに対して入る光の傾きによって輝度の分布差が生じる。すなわち、右側の光学系（第１の光学系）３２１においては、イメージャ３１には右側から光が入射する。この場合、視野の左側が暗い画像が得られる。一方、左側の光学系（第２の光学系）３２２においては、イメージャ３１には左側から光が入射する。この場合、視野の右側が暗い画像が得られる。すなわち、画像の中で明るい箇所と暗い箇所があり、それが、光学系によって場所が変わる。

【0103】

図１０は、本実施形態に係る、画像の輝度プロファイル（輝度の分布）を示すグラフである。グラフの横軸は水平座標であり、グラフの縦軸は輝度値である。グラフにおいて、画像の垂直方向のライン上の各点の輝度を平均した平均輝度が、各水平座標における輝度値としてプロットされている。実線が右側の光学系（第１の光学系）３２１で得られた画像の輝度プロファイルである。点線が左側の光学系（第２の光学系）３２２で得られた画像の輝度プロファイルである。

【0104】

図１０に示すように、右側の光学系（第１の光学系）３２１では、視野の左側が暗い画像が得られるため、輝度プロファイルは、グラフ中の実線のように右に向かって上昇する。一方、左側の光学系（第２の光学系）３２２では、視野の右側が暗い画像が得られるため、輝度プロファイルは、グラフ中の点線のように右に向かって下降する。光学系の切り替えが正常に行われた場合、グラフ中において、実線から点線に切り替わる。

【0105】

そこで、水平座標の左端の位置において、垂直方向のライン上の各点の輝度を平均した値を算出したものを画像左端輝度とする。水平座標の右端の位置において、垂直方向のライン上の各点の輝度を平均した値を算出したものを画像右端輝度とする。そして、画像左端輝度および画像右端輝度を、画像評価値として用いる。

【0106】

本実施形態では、画像評価部３４７は、第２実施形態および第３実施形態と同様に、光路の切り替え前後の画像を３枚撮影する。ただし、本実施形態では、画像データの差分量に加えて、画像間の画像評価値の差分量を比較する。また、本実施形態では、画像評価値は、各画像の画像左端輝度および画像右端輝度である。

【0107】

すなわち、画像評価部３４７は、第１の画像の画像評価値と第２の画像の画像左端輝度および画像右端輝度、第２の画像の画像評価値と第３の画像の画像左端輝度および画像右端輝度、第１の画像の画像評価値と第３の画像の画像左端輝度および画像右端輝度をそれぞれ比較する。

【0108】

なお、上述の、右側の光学系で得られた画像と左側の光学系で得られた画像との違いは、被写体がどんなに離れた場所にある場合でも発生する。また、この違いが発生するのは、２つの光学系を並べて、同じイメージャに対して接続する場合だけである。すなわち、本実施形態は、視差がある２つの光学系に対してのみ適用できる。光路の途中に光学部材を出し入れすることによる２つの光学系の場合は、本実施形態は適用できない。また、被写体が真っ暗な時は、検出できないため、本実施形態は適用できない。

【0109】

０フレーム目と１フレーム目の境界で光学系を第１の光学系３２１から第２の対物光学系３２２に切り替えた場合について説明する。ｍフレーム目の画像データとｎフレーム目の画像データのＳＡＤによる差分量をＳＡＤ[ｍ，ｎ]と表記する時、画像比較部３４２は、ＳＡＤ[０，１]、ＳＡＤ[０，２]およびＳＡＤ[１，２]を算出する。画像比較部３４２は、算出されたＳＡＤ[０，１]、ＳＡＤ[０，２]、ＳＡＤ[１，２]のうちの最小がＳＡＤ[１，２]であるか否かを判定する。ＳＡＤ[１，２]が最小である場合は、光路選択判定部３４３は切り替え動作が正常に行われたと判定する。

【0110】

一方、光路切り替え部３２３が正しく動作しなかった場合、または光路を切り替える前に既に光路が切り替わっている場合は、３つの画像とも同一の光学系で得られているため、ＳＡＤ[０，１]、ＳＡＤ[０，２]、ＳＡＤ[１，２]は同じ値となる。

【0111】

ｍフレーム目の画像とｎフレーム目の画像の画像左端輝度の差分量をΔＬ[ｍ，ｎ]、画像右端輝度の差分量をΔＲ[ｍ，ｎ]と表記する時、画像評価部３４７は、ΔＬ[０，１]、ΔＬ[０，２]およびΔＬ[１，２]を算出する。画像比較部３４２は、算出されたΔＬ[０，１]、ΔＬ[０，２]、ΔＬ[１，２]のうちの最小がΔＬ[１，２]であるか否かを判定する。ΔＬ[１，２]が最小である場合は、光路選択判定部３４３は切り替え動作が正常に行われたと判定する。

【0112】

一方、光路切り替え部３２３が正しく動作しなかった場合、または光路を切り替える前に既に光路が切り替わっている場合は、３つの画像とも同一の光学系で得られているため、ΔＬ[０，１]、ΔＬ[０，２]、ΔＬ[１，２]は同じ値となる。

【0113】

ｍフレーム目の画像とｎフレーム目の画像の画像右端輝度の差分量をΔＲ[ｍ，ｎ]と表記する時、画像評価部３４７は、ΔＲ[０，１]、ΔＲ[０，２]およびΔＲ[１，２]を算出する。画像比較部３４２は、算出されたΔＲ[０，１]、ΔＲ[０，２]、ΔＲ[１，２]のうちの最小がΔＲ[１，２]であるか否かを判定する。ΔＲ[１，２]が最小である場合は、光路選択判定部３４３は切り替え動作が正常に行われたと判定する。

【0114】

一方、光路切り替え部３２３が正しく動作しなかった場合、または光路を切り替える前に既に光路が切り替わっている場合は、３つの画像とも同一の光学系で得られているため、ΔＲ[０，１]、ΔＲ[０，２]、ΔＲ[１，２]は同じ値となる。

【0115】

光路切り替え時における、光路切り替え部３２３および光路切り替え駆動部４５の動作は、第２実施形態および第３実施形態と同様なので、説明を省略する。

【0116】

図１１は、本実施形態に係る、内視鏡装置の光路切り替え時における動作を示すフローチャートである。０フレーム目と１フレーム目の境界の時刻で、光路切り替え部３２３が光路を切り替えると、光路切り替え時における動作フローが始まる。

【0117】

まず、ステップＳ３０１において、画像比較部３４２は、得られた全てのフレーム（ここでは、０フレーム目、１フレーム目、２フレーム目）の画像の平均輝度があらかじめ与えた閾値より小さいか否かを判定する。このステップＳ３０１により、画像が真っ暗な場合を除外する。

【0118】

全てのフレームの画像の平均輝度が閾値より大きいか等しい場合は、ステップＳ３０２に進む。全てのフレームの画像の平均輝度が閾値より小さい場合（画像が真っ暗な場合）は、ステップＳ３１４に進む。

【0119】

ステップＳ３０２において、画像比較部３４２は、ＳＡＤによる０フレーム目の画像データと２フレーム目の画像データとの差分量である、ＳＡＤ[０，２]を算出する。そしてステップＳ３０３に進み、画像比較部３４２は、ＳＡＤによる０フレーム目の画像データと１フレーム目の画像データとの差分量である、ＳＡＤ[０，１]を算出する。そしてステップＳ３０４に進み、画像比較部１４２は、ＳＡＤによる１フレーム目の画像データと２フレーム目の画像データとの差分量である、ＳＡＤ[１，２]を算出する。

【0120】

次に、ステップＳ３０５において、画像比較部３４２は、算出されたＳＡＤ[０，２]、ＳＡＤ[０，１]、ＳＡＤ[１，２]のうちの最小がＳＡＤ[１，２]であるか否かを判定する。ＳＡＤ[１，２]が最小である場合は、ステップＳ３１５に進む。ＳＡＤ[１，２]が最小でない場合は、ステップＳ３０６に進む。

【0121】

ステップＳ３０６において、画像評価部３４７は、０フレーム目の画像の画像左端輝度と２フレーム目の画像の画像左端輝度との差分量である、ΔＬ[０，２]を算出する。そしてステップＳ３０７に進み、画像評価部３４７は、０フレーム目の画像の画像左端輝度と１フレーム目の画像の画像左端輝度との差分量である、ΔＬ[０，１]を算出する。そしてステップＳ３０８に進み、画像評価部２４７は、１フレーム目の画像の画像左端輝度と２フレーム目の画像の画像左端輝度との差分量である、ΔＬ[１，２]を算出する。

【0122】

次に、ステップＳ３０９において、画像評価部３４７は、算出されたΔＬ[０，２]、ΔＬ[０，１]、ΔＬ[１，２]のうちの最小がΔＬ[１，２]であるか否かを判定する。ΔＬ[１，２]が最小である場合は、ステップＳ３１５に進む。ΔＬ[１，２]が最小でない場合は、ステップＳ３１０に進む。

【0123】

ステップＳ３１０において、画像評価部３４７は、０フレーム目の画像の画像右端輝度と２フレーム目の画像の画像右端輝度との差分量である、ΔＲ[０，２]を算出する。そしてステップＳ３１１に進み、画像評価部３４７は、０フレーム目の画像の画像右端輝度と１フレーム目の画像の画像右端輝度との差分量である、ΔＲ[０，１]を算出する。そしてステップＳ３１２に進み、画像評価部２４７は、１フレーム目の画像の画像右端輝度と２フレーム目の画像の画像右端輝度との差分量である、ΔＲ[１，２]を算出する。

【0124】

次に、ステップＳ３１３において、画像評価部３４７は、算出されたΔＲ[０，２]、ΔＲ[０，１]、ΔＲ[１，２]のうちの最小がΔＲ[１，２]であるか否かを判定する。ΔＲ[１，２]が最小である場合は、ステップＳ３１５に進む。ΔＲ[１，２]が最小でない場合は、ステップＳ３１４に進む。

【0125】

ステップＳ３１４において、光路選択判定部３４３は切り替え動作が正常に行われなかったと判定する。この場合、現在の光路は不明である。そして、光路切り替え時における動作フローは終了する。

【0126】

ステップＳ３１５において、光路選択判定部３４３は切り替え動作が正常に行われたと判定する。したがって、２フレーム目の画像は正しい光路を通った画像であると分かる。そして、光路切り替え時における動作フローは終了する。

【0127】

なお、上述の動作フローでは、視差測定に基づく評価（Ｓ３０２～Ｓ３０５）、左側輝度シェーディング測定に基づく評価（Ｓ３０６～Ｓ３０９）、右側輝度シェーディング測定に基づく評価（Ｓ３１０～Ｓ３１３）をこの順に行い、２つの光学系の画像間に差があると判定できた時点でフローを終了し、光路の切り替え動作が正常に行われたと判定している。しかし、本実施形態はこれに限らない。これら３つの評価を行う順番は、任意の組合せがある。動作フローが、これら３つの評価のうちの１つまたは２つの評価から構成されていてもよい。また、これら３つの評価のうちの２つ以上の評価において、２つの光学系の画像間に差があると判定できた場合に、光路の切り替え動作が正常に行われたと判定してもよい。

【0128】

上述の説明では、０フレーム目の画像と１フレーム目の画像のほかに２フレーム目の画像を使用したが、本実施形態はこれに限らない。光路切り替え前後の２つの画像データの差分量、画像左端輝度および画像右端輝度を算出できることに加えて、切り替え前の２つの画像データの差分量、画像左端輝度および画像右端輝度または切り替え後の２つの画像データの差分量、画像左端輝度および画像右端輝度を算出できればよい。

【0129】

上述のように、本実施形態では、光路切り替え手段を有する内視鏡装置において、光路切り替え前後の３つの画像（第１の画像、第２の画像および第３の画像）のうちの２つの画像の画像データの差分量、画像左端輝度および画像右端輝度を算出して、差分量同士を比較し、この結果から、光路が正しく切り替わったか否かを判定する。したがって、追加の光路検出手段を物理的に実装しなくても、画像処理で光路が正しく切り替わったか否かを判定できる。また、本実施形態では、差分量を閾値と比較する必要はないので、被写体ごとに閾値を調整する必要がない。

【0130】

上述の実施形態では、画像の輝度プロファイルに基づいた画像評価値を用いた。画像の輝度は光の波長によって変わり、光の波長が変わると色の分布も変わる。したがって、輝度プロファイルの代わりに、色差プロファイルを用いても、第１の光学系で得られる画像と第２の光学系で得られる画像との間で、プロファイルの傾きが異なる（色シェーディング特性）。具体的には、結像領域の右側と左側で入射する光の方向が異なるため、画像の右側と左側でホワイトバランスがずれるが、画像の中央部より周辺部の色差のほうが大きくなる。そこで、第１の光学系で得られる画像と第２の光学系で得られる画像との間で、画像の右端および左端の平均色を比較することで、光路が正しく切り替わったか否かを判定することができる。このように、本実施形態は、平均色の色差プロファイルに基づいた画像評価値を用いてもよい。

【0131】

本発明の各実施形態は、光学アダプター種別判定部がある場合にもない場合にも適用できる。すなわち、内視鏡装置の本体部は、先端部（光学アダプター）の種類を分かっていても分かっていなくてもよい。光学アダプター種別判定部がある場合は、２つの光学系でどのような違いが生じるかが分かるので、それに対応する評価方法を採用してもよい。どれが付いているか分からない場合は、様々な評価方法を採用してもよい。

【0132】

なお、各実施形態においては、２つの光学系を含む先端部（光学アダプター）が撮像部の先端側から分離することができる構成の内視鏡装置について説明した。しかし、本発明の各実施形態はこのような構成に限定されるものではなく、先端部と撮像部とが一体になった構成であってもよい。

【0133】

各実施形態において示した、本体部に含まれる各構成要素は、それぞれの構成要素に係る機能や処理を説明するためのものである。内視鏡装置において、各実施形態において説明した複数の構成要素に係る機能や処理を、１つの構成が同時に実現してもよい。例えば、図１に示した画像比較部４２および光路選択判定部４３の機能や処理を、制御部４４が行ってもよい。

【0134】

また、各実施形態において示した、本体部に含まれる各構成要素、例えば、図１に示した画像変換部４１、画像比較部４２、光路選択判定部４３、制御部４４、光路切り替え駆動部４５、および光学アダプター種別検知部４６は、それぞれもしくは全体として、１個又は複数のプロセッサ、論理回路、メモリ、入出力インタフェース及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体などからなるコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、各構成要素もしくは本体部全体の機能を実現するためのプログラムを記録媒体に記録しておき、記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。例えば、プロセッサは、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の少なくとも１つである。例えば、論理回路は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）およびＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の少なくとも１つである。

【0135】

例えば、図１に示した本体部４０やその一部、本体部４０に含まれる画像変換部４１、画像比較部４１、光路選択判定部４３、制御部４４、光路切り替え駆動部４５、光学アダプター種別検知部４６など、内視鏡装置の機能や処理を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の内視鏡装置に係る上述した種々の機能や処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ－ＲＯＭなどの可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置のことをいう。

【0136】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置などに格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネットなどのネットワーク（通信網）や電話回線などの通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0137】

本明細書において「前、後ろ、上、下、右、左、垂直、水平、縦、横、行および列」などの方向を示す言葉は、本発明の装置におけるこれらの方向を説明するために使用している。従って、本発明の明細書を説明するために使用されたこれらの言葉は、本発明の装置において相対的に解釈されるべきである。

【0138】

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

【符号の説明】

【0139】

１０、１１０、２１０、３１０…内視鏡装置、２０、１２０、２２０、３２０…先端部、２１、２２１、３２１…第１の光学系（第１の光路）、２２、２２２、３２２…第２の光学系（第２の光路）、２３、１２３、２２３、３２３…光路切り替え部、２４、２２４…共通光学系、２５…光学アダプター種別判定部、２９、２２９、３２９…遮光部材、１２９…光学部材、３０…撮像部、３１…イメージャ（撮像素子）、４０、１４０、２４０，３４０…本体部、４１、１４１、２４１、３４１…画像変換部（記憶部）、４２、１４２、３４２…画像比較部、４３、１４３、２４３、３４３…光路選択判定部、４４…制御部、４５…光路切り替え駆動部、４６…光学アダプター種別検知部（種別検知部）、２４７、３４７…画像評価部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】