WO2018235166A1

WO2018235166A1 - 内視鏡システム

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Abstract

内視鏡システム（１００）は、スコープ（２００）と、前記スコープに照明光を供給する照明光供給装置（３０２）を有している。前記スコープは、観察対象物の画像を取得する撮像ユニット（２２０）と、照明光を観察対象物に向けて射出する照明光射出ユニット（２１０）と、供給された照明光を前記照明光射出ユニットまで導光するライトガイド（２３２）とを備えている。前記照明光供給装置は、照明光を射出する光源ユニット（３２０）と、前記光源ユニットから射出される照明光の光路上に配置された光量分布変更デバイス（３５０）とを備えている。前記光量分布変更デバイスは、前記照明光射出ユニットから射出される照明光の光量分布が所望の光量分布となるように、照明光が照射される照明光照射エリア内の照明光の光量分布を変更して前記ライトガイドに伝送する。

Description

内視鏡システム

　本発明は、照明光を照射して観察対象物の画像を取得する内視鏡システムに関する。

　特開２００１－２３５６８６号公報は、内視鏡システムを開示している。この内視鏡システムは、ライトガイドと、ライトガイドの入射端のファイバ素線ごとに照明光を選択照射する光変調デバイスを有している。光変調デバイスは、ファイバ素線の入射開口と対応付けられており、従ってファイバ素線の射出開口から射出される照明光の光量を調整可能に構成されている。これにより、内視鏡画像に白とび等が存在すると、その部分の照明光量を抑制するように光変調デバイスを駆動制御することで、白とび等を抑制できる。

　前述の内視鏡システムでは、観察像内に白とび等が存在しても、観察に適した明るさに調整することで内視鏡検査し易い内視鏡画像が得られるとしている。

　しかし、この内視鏡システムでは、ライトガイドの有する多数の光ファイバ素線の一本一本の入射端と、スコープ先端からの射出光の方向とを対応付けて記憶し、これに基づいて光変調デバイスを駆動制御する必要がある。また、このような対応関係を確保するため、使用するライトガイドは、光ファイバ素線の入射端と射出端で整列した特殊なライトガイドが使用されている。

　本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、ライトガイドの有する多数の光ファイバ素線の一本一本の入射端とスコープ先端からの射出光の方向とを対応付けて記憶させる必要が無く、配光制御が可能な内視鏡システムを提供することにある。

　内視鏡システムは、スコープと、前記スコープに照明光を供給する照明光供給装置を有している。前記スコープは、観察対象物の画像を取得する撮像ユニットと、照明光を観察対象物に向けて射出する照明光射出ユニットと、供給された照明光を前記照明光射出ユニットまで導光するライトガイドとを備えている。前記照明光供給装置は、照明光を射出する光源ユニットと、前記光源ユニットから射出される照明光の光路上に配置された光量分布変更デバイスとを備えている。前記光量分布変更デバイスは、前記照明光射出ユニットから射出される照明光の光量分布が所望の光量分布となるように、照明光が照射される照明光照射エリア内の照明光の光量分布を変更して前記ライトガイドに伝送する。

図１は、本発明の第１実施形態による内視鏡システムのブロック図である。図２は、図１に示されたライトガイドのイメージ図である。図３は、ライトガイドの第１の射出端に射出開口を有する光ファイバである第１の光ファイバ群と、ライトガイドの第２の射出端に射出開口を有する光ファイバである第２の光ファイバ群の、ライトガイドの入射端における配置を示すイメージ図である。図４は、医療用の内視鏡システムのスコープの挿入部の先端部の一例を示している。図５は、デジタルミラーデバイスのミラーアレイが形成された面を示している。図６Ａは、図５に示された１個のミラー素子の基本的な動作を模式的に示した断面構造のイメージ図である。図６Ｂは、図５に示された１個のミラー素子の基本的な動作を模式的に示した断面構造のイメージ図であり、図６Ａに示されたミラー素子とは異なる状態にあるミラー素子を示している。図７は、デジタルミラーデバイスのミラーアレイ上の形成された三つのビームスポットを示している。図８Ａは、事前記憶法による配光制御の手順を示すフローチャートの前半部を示している。図８Ｂは、事前記憶法による配光制御の手順を示すフローチャートの後半部を示している。図９は、接続されたスコープに対応したミラー素子存在領域内のミラー素子について、第１の照明レンズから照明光を射出するのに寄与する第１のミラー素子群と、第２の照明レンズから照明光を射出するのに寄与する第２のミラー素子群とを示すイメージ図である。図９Ａは、大まかにグループ分けされた第１のミラー素子群と第２のミラー素子群とを示すイメージ図である。図１０は、ミラー素子のグループ分けの基礎となる画像の右側領域と中央領域と左側領域を示している。図１１Ａは、フィードバック法による配光制御の手順を示すフローチャートの前半部を示している。図１１Ｂは、フィードバック法による配光制御の手順を示すフローチャートの後半部を示している。図１２は、フィードバック法による配光制御の初期のステップにおけるミラー素子の状態と取得される画像とを模式的に示している。図１３Ａは、フィードバック法による配光制御において最初に取得された画像を示している。図１３Ｂは、図１３Ａに示された画像のＡ－Ａ’線上の画素における輝度値を示している。図１４Ａは、配光制御のために、白とびの程度に応じて、ミラー素子の第１状態／第２状態の比率が変えられる様子を模式的に示している。図１４Ｂは、輝度補正により、補正前の輝度分布においては存在した補正領域が、補正後の輝度分布においては消失した様子を模式的に示している。図１５は、機械学習アルゴリズムを有する配光分布修正情報導出回路を備えたカメラコントロールユニットの構成を概略的に示している。図１６Ａは、一般の内視鏡システムのスコープのＬＧコネクタ部のライトガイドの入射開口部付近を示している。図１６Ｂは、太径ライトガイドが搭載されたＬＧポストの断面構造を示している。図１６Ｃは、細径ライトガイドが搭載されたＬＧポストの断面構造を示している。図１７は、光源にＸｅランプを用いた内視鏡システムの例を示している。図１８は、光量分布変更デバイスに透過型液晶デバイスを用いた内視鏡システムの例を示している。

　以下、本発明の実施の形態に係る内視鏡システムについて、図を参照しながら説明する。本明細書において、内視鏡システムとは、生体の診察に用いられる医療用内視鏡システムや、工業製品やさまざまな場所に存在する管空内の観察に用いられる工業用内視鏡システムを想定しているが、これらに限定されるものではなく、観察対象物の内部に挿入し、照明して観察する機能を備える機器一般を言う。

　＜第１実施形態＞
　以下、本発明の第１実施形態について、医療用内視鏡システム、特に胃、腸の観察に用いる消化器内視鏡システムを例に説明する。

　［構成］
　図１は、本発明の第１実施形態による内視鏡システム１００のブロック図である。本実施形態による内視鏡システム１００は、照明光供給装置３０２を含む本体３００と、本体３００と着脱可能なスコープ２００とにより構成されている。

　はじめに本実施形態による内視鏡システム１００の各構成について説明する。

　〔スコープ２００〕
　スコープ２００は、観察対象物の内部空間、例えば体腔等に挿入可能な可撓性を有する細長の挿入部２０２と、医師等の作業者が把持して挿入部２０２の操作を行うための操作部２０４とを有している。

　スコープ２００はまた、照明光を観察対象物に向けて射出する複数の照明光射出ユニット２１０と、観察対象物の画像を取得する撮像ユニット２２０とを有している。

　照明光射出ユニット２１０は、それぞれ、照明光の広がりを適正に調整するための照明レンズ２１２を有している。

　撮像ユニット２２０は、観察対象物の表面で反射散乱された照明光を取り込むための撮像レンズ２２２と、撮像レンズ２２２によって結像された画像の情報である画像信号を出力する撮像素子２２４を有している。例えば、撮像素子２２４は、光学的な画像を電気的な画像信号に変換して出力する光電変換素子で構成されてよい。

　照明光射出ユニット２１０と撮像ユニット２２０はいずれも、挿入部２０２の先端部２０２ａに配置されている。

　図１には、一例として、二つの照明光射出ユニット２１０を備えたスコープ２００の構成が描かれている。しかし、照明光射出ユニット２１０の個数はこれに限定されない。すなわち、スコープ２００は、さらに多くの照明光射出ユニットを有していてもよく、また、ただ一つの照明光射出ユニットを有していてもよい。

　スコープ２００はまた、光源ボックス３１０から供給される照明光を照明光射出ユニット２１０まで導光するライトガイド（ＬＧ）２３２と、光源ボックス３１０と接続するためのＬＧケーブル２３０と、撮像ユニット２２０から出力される画像信号をカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）３７０に伝送するための画像信号線２４２と、カメラコントロールユニット３７０と接続するためのＣＣＵケーブル２４０とを有している。

　ライトガイド２３２は、挿入部２０２とＬＧケーブル２３０を通って延びている。ＬＧケーブル２３０は、ＬＧコネクタ４１０を介して光源ボックス３１０と接続される。ＬＧコネクタ４１０は、互いに着脱可能な、ＬＧケーブル２３０の端部に設けられたＬＧコネクタ部４１０Ａと、光源ボックス３１０に設けられたＬＧコネクタ部４１０Ｂとから構成されている。

　画像信号線２４２は、挿入部２０２とＣＣＵケーブル２４０を通って延びている。ＣＣＵケーブル２４０は、ＣＣＵコネクタ４６０を介してカメラコントロールユニット３７０と接続される。ＣＣＵコネクタ４６０は、互いに着脱可能な、ＣＣＵケーブル２４０の端部に設けられたＣＣＵコネクタ部４６０Ａと、カメラコントロールユニット３７０に設けられたＣＣＵコネクタ部４６０Ｂとから構成されている。

　ライトガイド２３２のイメージ図を図２に示す。ライトガイド２３２は、数百から数千本の多数の光ファイバを束ねて構成されたバンドルファイバである。ライトガイド２３２のＬＧコネクタ部４１０Ａに保持される側は、一つの入射端ＩＥに束ねられている。一方、ライトガイド２３２の照明レンズ２１２に対峙する側は二つに分けられ、それぞれ第１の射出端ＯＥａと第２の射出端ＯＥｂとに束ねられている。

　以下の説明では、ライトガイド２３２の射出端に、図２にならって、便宜上、参照符号ＯＥａ，ＯＥｂを付して、「射出端ＯＥａ，ＯＥｂ」と表記するが、これは、必ずしも、ライトガイド２３２の射出端が限定的に二つであることを意味するものではない。すなわち、ライトガイド２３２の「射出端ＯＥａ，ＯＥｂ」は、ライトガイド２３２の複数の射出端、または、ライトガイド２３２の一つの射出端と読み換えられるべきものである。

　すなわち、ライトガイド２３２は複数の射出端を有しており、これら複数の射出端はそれぞれ複数の照明光射出ユニット２１０と光学的に接続されていてよい。

　ライトガイド２３２の入射端ＩＥは、ライトガイド２３２の有する全ての光ファイバの入射開口が略同一平面となるように、略円形に束ねられて固定されている。また、入射端ＩＥの表面には、ライトガイド２３２の入射端ＩＥを保護するための図示しないカバーガラスが設けられている。このように、本実施形態のスコープ２００に搭載されているライトガイド２３２は、１入力２出力の分岐型バンドルファイバである。

　ライトガイド２３２の入射端ＩＥから入射した照明光であるレーザ光は、ライトガイド２３２により二つに分岐されて第１および第２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂから射出され、第１および第２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂにそれぞれ対峙した第１および第２の照明レンズ２１２を経由して観察対象物に照射される。このときの光量の分岐の比率は一般に、第１および第２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂにそれぞれ分配された光ファイバの本数の比にほぼ比例して配分される。本実施形態では、略１：１に配分されている。

　図３は、ライトガイド２３２の第１の射出端ＯＥａに射出開口を有する光ファイバである第１の光ファイバ群ＦＧａと、ライトガイド２３２の第２の射出端ＯＥｂに射出開口を有する光ファイバである第２の光ファイバ群ＦＧｂの、ライトガイド２３２の入射端ＩＥにおける配置を示すイメージ図である。図３の通り、第１の光ファイバ群ＦＧａの入射開口と、第２の光ファイバ群ＦＧｂの入射開口は、それぞれが概ねまとまって配置されている。このまとまり度合いはライトガイドの製造工程等に依存するが、一般的なライトガイドの製造工程を利用したライトガイドを用いた場合、スコープ２００の個体や種類によらず、概ね類似したまとまり度合いを有するのが普通である。

　前述したように、ライトガイド２３２の射出端は二つに限定されない。つまり、ライトガイド２３２を構成するバンドルファイバは、ライトガイド２３２の複数の射出端にそれぞれ射出開口を有する複数の光ファイバ群を有しており、それら複数の光ファイバ群がそれぞれ複数の照明光射出ユニット２１０と光学的に接続されていてよい。特に図１に示された内視鏡システム１００では、ライトガイド２３２は、第１の光ファイバ群ＦＧａと第２の光ファイバ群ＦＧｂを含んでおり、これらの第１の光ファイバ群ＦＧａと第２の光ファイバ群ＦＧｂが、それぞれ、第１の照明光射出ユニット２１０と第２の照明光射出ユニット２１０とに光学的に接続されている。

　図１に戻り、挿入部２０２の先端部２０２ａに設けられた撮像レンズ２２２と撮像素子２２４は、組み合わせられて撮像ユニット２２０を構成している。本実施形態における撮像素子２２４は、例えばＣＭＯＳ型の撮像素子であり、一般的なベイヤ配列のＲＧＢカラーフィルタを有している。即ち、撮像素子２２４は、原色フィルタ型の撮像素子であり、赤色領域と緑色領域と青色領域の画像を同時に取得するカラー撮像素子である。

　撮像素子２２４が取得した観察対象物の画像情報である画像信号は、スコープ２００に設けられた画像信号線２４２を経由してカメラコントロールユニット３７０まで伝送される。画像信号線２４２は、撮像素子２２４からＣＣＵコネクタ４６０まで延びており、ＣＣＵコネクタ４６０を介してカメラコントロールユニット３７０内の画像処理回路３７２に電気的に接続されている。画像信号線２４２は、画像信号を伝送可能なものならどのようなもので構成されてもよく、たとえば電気配線や光通信用の光ファイバなどで構成することが出来る。画像信号線２４２は、図１には１本の信号線で構成されているように描かれているが、伝送したい画像信号の量や必要な伝送速度などに応じて複数本の信号線を並列して構成されていてもよい。

　その他、本実施形態における挿入部２０２には、先端部２０２ａを湾曲させるための湾曲機構や、鉗子等を挿入可能な鉗子孔、液体や気体を射出し、また吸引可能な送気送水管の他、一般的な医療用の内視鏡システム１００に搭載されているさまざまな機能や機構が搭載されているが、簡便のために図１では省略されている。

　医療用の内視鏡システム１００のスコープ２００の挿入部２０２の先端部２０２ａの一例を図４に示す。この例では、二つの照明レンズ２１２の間の、ややオフセットした位置に撮像レンズ２２２が配置されている。撮像レンズ２２２近傍には、撮像レンズ２２２を洗浄するためのノズル２８０と、鉗子を通すための鉗子チャンネル２９０が配置されている。

　〔本体３００〕
　図１に示されるように、本体３００は、照明光を射出する光源ボックス３１０と、撮像素子２２４が取得した画像信号を処理して表示可能な画像情報を出力するカメラコントロールユニット３７０と、画像情報等を表示するモニタ３９０とにより構成されている。

　（光源ボックス３１０）
　光源ボックス３１０は、照明光を射出する光源ユニット３２０と、光源ユニット３２０から射出される照明光の光量分布を調整するためのデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）ユニット３４０とを備えている。光源ボックス３１０はさらに、ＤＭＤユニット３４０から矢印Ｄ１の方向に射出された照明光を集光してライトガイド２３２に入射させる集光レンズ３２２と、ＤＭＤユニット３４０から矢印Ｄ２の方向に射出された不要な照明光を遮断する光ストッパ３２４とを備えている。

　光源ユニット３２０は、照明光であるレーザ光を発する複数のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４と、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出されたレーザ光をコリメートするコリメートレンズＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４と、コリメートされたレーザ光を合成するための３枚のダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２，ＤＭ３と、各レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４の動作を制御するＬＤ制御回路３３２と、制御に必要な情報を記憶しているメモリ３３４とを有している。

　レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４はいずれも半導体レーザ光源である。本実施形態で用いているレーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４の特性は次のとおりである。

　レーザ光源ＬＤ１は、波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を射出する。その出力は２Ｗ程度である。

　レーザ光源ＬＤ２は、波長４４５ｎｍの青色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。

　レーザ光源ＬＤ３は、波長５２５ｎｍの緑色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。

　レーザ光源ＬＤ４は、波長６３５ｎｍの赤色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。

　レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４は、ＬＤ制御回路３３２と電気的に接続されており、ＬＤ制御回路３３２により、射出するレーザ光の光量やその発光／消灯が制御される。ＬＤ制御回路３３２は、観察目的や必要とする照明光の色合いなどにより、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４を独立に制御する。ＬＤ制御回路３３２は、図１に描かれているように、全てのレーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４を制御する一つの回路で構成することも可能であり、またレーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４をそれぞれ制御する複数の制御回路と、互いの光量や発光タイミングの同期を行う同期回路等とにより構成されることも可能である。

　ＤＭＤユニット３４０は、光源ユニット３２０から射出される照明光の光路上に配置された光量分布変更デバイスであるデジタルミラーデバイス３５０と、デジタルミラーデバイス３５０を制御するＤＭＤ制御回路３４４と、デジタルミラーデバイス３５０の制御情報を記憶するＤＭＤ制御情報ストレッジ３４６とを有している。

　デジタルミラーデバイス３５０は、照明光射出ユニット２１０から射出される照明光の光量分布が所望の光量分布となるように、照明光が照射される照明光照射エリア内の照明光の光量分布を変更してライトガイド２３２に伝送する機能を有する。

　デジタルミラーデバイス３５０は、２次元的に配列された多数のミラー素子を有しており、個々のミラー素子のミラー面の向きが独立に変更できるように構成されている。ＤＭＤ制御回路３４４は、デジタルミラーデバイス３５０の個々のミラー素子のミラー面の向きを切り替えるように制御する。

　デジタルミラーデバイス３５０について、図５と図６Ａと図６Ｂを参照して説明する。デジタルミラーデバイス３５０は、半導体プロセスにより形成された光デバイスであり、多数のミラー素子のミラー面の傾き方向を二つの状態に制御可能な反射型の光デバイスである。

　図５は、デジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２が形成された面、即ち、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出されたレーザ光が入射する面を示している。デジタルミラーデバイス３５０は、縦横に数百程度のミラー素子３５４がマトリクス状に配置され、ミラーアレイ３５２を形成している。

　図６Ａと図６Ｂは、１個のミラー素子３５４の基本的な動作を模式的に示した断面構造のイメージ図である。図６Ａと図６Ｂは、互いに異なる状態にあるミラー素子３５４を示している。

　ミラー素子３５４は、ミラー３６２と、ミラー３６２を傾斜可能に支持しているヒンジ３６４と、ミラー３６２に対向して設けられた二つの電極３６６ａ，３６６ｂを有している。

　電極３６６ａとミラー３６２の間に引力が発生するような制御信号が印加されると、図６Ａに示されるように、発生した引力によりヒンジ３６４が変形してミラー３６２は傾斜し、ミラー３６２の端が電極３６６ａに接して停止する。この状態を第１状態とする。

　反対に、電極３６６ｂとミラー３６２の間に引力が発生するような制御信号が印加されると、図６Ｂに示されるように、発生した引力によりヒンジ３６４が逆方向に変形してミラー３６２は逆方向に傾斜し、ミラー３６２の端が電極３６６ｂに接して停止する。この状態を第２状態とする。

　第１状態では、ミラー３６２は概ね＋１０°傾いて停止する。第２状態ではミラー３６２は概ね－１０°傾いて停止する。デジタルミラーデバイス３５０は、個々のミラー素子３５４が第１状態と第２状態のいずれかとなるように制御できる。

　デジタルミラーデバイス３５０は、数万から数百万のミラー素子３５４を有しているものが市販されている。本実施形態では、ライトガイド２３２の入射端ＩＥの光ファイバの入射開口の数よりも、ミラー素子３５４の数が多いデジタルミラーデバイス３５０を用いている。デジタルミラーデバイス３５０は、図５に示すように、マトリクス状にミラー素子３５４が配置されているが、ライトガイド２３２の入射端ＩＥの光ファイバ入射開口は、図２に示す通り、マトリクス状には配列しておらずランダムに束ねられている。従って、ミラー素子３５４と光ファイバの入射開口は１対１には対応していないが、ミラー素子３５４の数は十分に多く、また図３に示されるように、第１の射出端ＯＥａと第２の射出端ＯＥｂのそれぞれにつながる光ファイバの入射開口は、概ねまとまって配置されている。

　（カメラコントロールユニット３７０）
　カメラコントロールユニット３７０は、ＣＣＵコネクタ４６０を介してスコープ２００と接続される。また、カメラコントロールユニット３７０は、電気配線を介して光源ボックス３１０と、さらにはモニタ３９０と接続される。

　図１には、カメラコントロールユニット３７０は単一のユニットとして描かれているが、これに限らず、カメラコントロールユニット３７０は複数のユニットから構成されてもよい。この場合、複数のユニットは互いに連係して処理を行う。さらには、複数のユニットは、ネットワークを介して互いに連係して処理を行うように構成されてもよい。

　カメラコントロールユニット３７０は、撮像素子２２４が取得し、画像信号線２４２を経由して伝送された画像信号を処理する画像処理回路３７２と、撮像素子２２４の動作を制御する撮像素子制御回路３７４とを有している。撮像素子制御回路３７４と画像処理回路３７２は、共通のタイミング制御回路３７６に接続されていて、タイミング制御回路３７６からのタイミング信号をトリガとして動作する。

　カメラコントロールユニット３７０はまた、画像処理回路３７２が処理し出力した画像情報と、光源ボックス３１０が有するＤＭＤ制御回路３４４からのＤＭＤ制御情報とに基づいて、配光分布修正情報を導出する配光分布修正情報導出回路３７８を有している。配光分布修正情報導出回路３７８も、タイミング制御回路３７６からのタイミング信号に基づいて動作する。これにより、撮像素子２２４が撮像した画像と、そのときのデジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２の状態であるＤＭＤ制御情報と、次の撮像時のミラーアレイ３５２の状態である配光分布修正情報とを対応付けることが可能となる。

　配光分布修正情報導出回路３７８は、光源ボックス３１０と共働して、スコープ２００に搭載されたライトガイド２３２に照明光を、その配光を制御して供給する照明光供給装置３０２を構成する。別の言い方をすれば、配光分布修正情報導出回路３７８は、ＤＭＤユニット３４０と共働して、光源ユニット３２０から出力された照明光の配光を制御する配光制御装置３０４を構成する。

　（モニタ３９０）
　モニタ３９０は、撮像素子２２４が撮像した画像や、内視鏡観察に必要な情報を作業者に向けて表示する。

　［動作］
　次に本実施形態による内視鏡システム１００の基本的な動作について説明する。

　内視鏡システム１００に電源が投入されると、通常の内視鏡と同様に各回路やデバイスに順次電力が供給される。光源ボックス３１０では、ＬＤ制御回路３３２が動作を開始し、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４に所定の電流が供給される。このとき、スコープ２００が接続されていない場合はＬＧコネクタ部４１０Ｂに設けられた図示しないシャッタにより、レーザ光は外部に漏れないように構成されている。

　次に作業者は、スコープ２００の有するＬＧコネクタ部４１０Ａを光源ボックス３１０のＬＧコネクタ部４１０Ｂに、ＣＣＵコネクタ部４６０Ａをカメラコントロールユニット３７０のＣＣＵコネクタ部４６０Ｂにそれぞれ接続する。スコープ２００の有するＣＣＵコネクタ部４６０Ａには、スコープ２００の種類や個体に関する情報を記憶したメモリ４６２が設けられており、カメラコントロールユニット３７０は、このメモリ４６２から、接続されたスコープ２００に関する必要な情報を読み出す。

　このメモリ４６２には、スコープ２００の種類や個体に関する情報の他、搭載されているライトガイド２３２に関する情報、即ち、光ファイバの本数、入射端ＩＥの形状、射出端ＯＥａ，ＯＥｂの数や、射出端ＯＥａ，ＯＥｂの光ファイバの本数比などの情報が含まれていてもよい。また、スコープ２００の有する撮像素子２２４のサイズや受光感度、カラーフィルタの波長特性などの情報が含まれていてもよい。さらに、図３に示すような、ライトガイド２３２の二つの射出端ＯＥａ，ＯＥｂにそれぞれ射出開口を有する光ファイバの入射端ＩＥでの配置情報である光ファイバ群入射端射出端分布情報や、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４とライトガイド２３２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂとの配置関係の情報であるＤＭＤ制御情報が含まれていてもよい。

　ＣＣＵコネクタ４６０の有するメモリ４６２がＤＭＤ制御情報を含んでいる場合、スコープ２００が本体３００と接続されたとき、このＤＭＤ制御情報は、図示しない電気配線により、ＤＭＤユニット３４０内のＤＭＤ制御情報ストレッジ３４６に伝送される。

　なお、スコープ２００の有しているメモリ４６２が記憶している情報は、最低限、スコープ２００の個体を識別可能にする識別（ＩＤ）情報に留めてもよい。この場合、上述したさまざまな情報は、カメラコントロールユニット３７０が有するメモリ３８０に、スコープ２００のＩＤ情報と対応付けて記憶されていてもよい。また、上述したさまざまな情報は、インターネットや病院内のインフラ、クラウド等を経由して、外部から入手するように構成してもよい。

　スコープ２００の接続が確認されると、光源ボックス３１０内に設けられたＬＤ制御回路３３２は、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４の少なくともひとつを、観察が可能な光量で点灯させる。このとき、どのレーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４を点灯させるかは、観察目的や観察対象物に応じて適宜設定できる。通常は、白色照明光となるよう、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４の全てを点灯させる。白色光とするときのレーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４の光量比は、光源ボックス３１０内に設けられたメモリ３３４に予め記憶されている。

　カメラコントロールユニット３７０の有するタイミング制御回路３７６とＬＤ制御回路３３２は、図示しない電気配線により接続されており、ＬＤ制御回路３３２は、タイミング制御回路３７６からのタイミング信号に応じてレーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４を発光させる。レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４は、ＬＤ制御回路３３２から供給される駆動電流に応じてレーザ光源固有の波長のレーザ光を射出する。レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４は、図示しないレーザ温度安定化部たとえばペルチェ素子によりその温度を所望の値に制御されている。これにより、環境温度によるレーザ波長の変動や駆動電流の変化などが抑制され、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４を安定に発光させることが可能となる。

　レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出されたレーザ光のビームは、それぞれ、それらのレーザ光射出部の近傍に設けられたコリメートレンズＣＬ１～ＣＬ４により平行光化され、進行する。

　レーザ光の光路上には、図１に示すように、ダイクロイックミラーＤＭ１～ＤＭ３が配置されている。

　ダイクロイックミラーＤＭ１は、レーザ光源ＬＤ１から射出される波長４０５ｎｍの光を透過し、レーザ光源ＬＤ２から射出される波長４４５ｎｍの光を反射するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラーＤＭ２は、レーザ光源ＬＤ１から射出される波長４０５ｎｍの光と、レーザ光源ＬＤ２から射出される４４５ｎｍの光を透過し、レーザ光源ＬＤ３から射出される波長５２５ｎｍの光を反射するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラーＤＭ３は、レーザ光源ＬＤ１から射出される波長４０５ｎｍの光と、レーザ光源ＬＤ２から射出される４４５ｎｍの光と、レーザ光源ＬＤ３から射出される５２５ｎｍの光を透過し、レーザ光源ＬＤ４から射出される波長６３５ｎｍの光を反射するダイクロイックミラーである。

　レーザ光源ＬＤ１から射出された波長４０５ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２，ＤＭ３を透過し、デジタルミラーデバイス３５０に入射する。

　レーザ光源ＬＤ２から射出された波長４４５ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラーＤＭ１により反射されて進行方向が略９０度折り曲げられてダイクロイックミラーＤＭ２の方向に進行し、ダイクロイックミラーＤＭ２，ＤＭ３を透過してデジタルミラーデバイス３５０に入射する。

　レーザ光源ＬＤ３から射出された波長５２５ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラーＤＭ２により反射されて進行方向を略９０度折り曲げられてダイクロイックミラーＤＭ３の方向に進行し、ダイクロイックミラーＤＭ３を透過してデジタルミラーデバイス３５０に入射する。

　レーザ光源ＬＤ４から射出された波長６３５ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックミラーＤＭ３により反射されて進行方向を略９０度折り曲げられてデジタルミラーデバイス３５０の方向に進行し、デジタルミラーデバイス３５０に入射する。

　以上の通り、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出されたレーザ光は、一つの光路に合波、混色され、デジタルミラーデバイス３５０に入射する。

　デジタルミラーデバイス３５０に入射したレーザ光は、デジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２上のミラー素子３５４により二つの進行方向に選択的に反射される。ミラー素子３５４は、前述の通り、反射方向の異なる第１状態と第２状態とのいずれかの状態となっている。

　ミラー素子３５４は、第１状態では、入射した照明光をライトガイド２３２に導くが、第２状態では、入射した照明光をライトガイド２３２から逸らす、言い換えれば、入射した照明光をライトガイド２３２以外の方向に導く。

　第１状態のミラー素子３５４によって反射されたレーザ光は、第１の反射方向Ｄ１に進行し、集光レンズ３２２を経由してＬＧコネクタ４１０に接続されているスコープ２００のライトガイド２３２の入射端ＩＥに入射する。

　一方、第２状態のミラー素子３５４によって反射されたレーザ光は、第２の反射方向Ｄ２に進行し、光ストッパ３２４に入射する。光ストッパ３２４は、レーザ光を吸収して熱に変換する機能を有する。光ストッパ３２４に入射したレーザ光の大部分は、光ストッパ３２４に吸収されて熱となる。これにより、使用しないレーザ光が光源ボックス３１０の外部に漏れ出すことや、光源ボックス３１０の内部の部材に照射させることを防ぎ、安全性が向上される。

　第１の反射方向Ｄ１に進行してスコープ２００のライトガイド２３２の入射端ＩＥに入射したレーザ光は、スコープ２００に搭載されたライトガイド２３２により挿入部２０２の先端部２０２ａまで導光される。ライトガイド２３２は、前述の通り、一つの入射端ＩＥと二つの射出端ＯＥａ，ＯＥｂを有する２分岐型のバンドルファイバで構成されている。ライトガイド２３２の入射端ＩＥに入射したレーザ光は、デジタルミラーデバイス３５０の有するミラー素子３５４の状態（第１状態と第２状態の配置の分布を「状態」と呼ぶ）とライトガイド２３２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂにおける光ファイバの分岐比により、二つの射出端ＯＥａ，ＯＥｂから射出される光量比が決まる。ライトガイド２３２の二つの射出端ＯＥａ，ＯＥｂから射出されたレーザ光は、照明レンズ２１２を経由して、観察対象物に照射される。

　二つの照明レンズ２１２から射出された照明光は、観察対象物の表面または内部で反射または散乱される。この反射散乱光（反射光と散乱光の総称）の一部は、撮像レンズ２２２を介して、撮像素子２２４に入射する。すなわち、撮像素子２２４は、照明レンズ２１２から射出された照明光によって照らされた観察対象物の画像を撮像する。撮像素子２２４により撮像された画像は、撮像素子２２４により電気信号に変換され、スコープ２００に設けられた画像信号線２４２を経由してカメラコントロールユニット３７０の画像処理回路３７２に伝送される。

　画像処理回路３７２は、画像信号線２４２により伝送された画像信号を受信し、適切な画像処理を施して表示可能な画像情報を作り出してモニタ３９０に送信する。モニタ３９０は、受信した画像情報を表示する。

　〔配光制御〕
　次に、挿入部２０２の先端から射出される照明光の配光制御の動作について説明する。

　デジタルミラーデバイス３５０は、ライトガイド２３２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂから射出される照明光の光量、およびライトガイド２３２の第１の射出端ＯＥａと第２の射出端ＯＥｂから射出される照明光の光量比、即ち配光を制御する。前述の通り、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４が第１状態にある場合、照明光は、スコープ２００に設けられたライトガイド２３２に入射し、ライトガイド２３２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂから射出される。一方、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４が第２状態にある場合、照明光は、光ストッパ３２４に入射し、光源ボックス３１０の外部には射出されない。

　例えば、第１の射出端ＯＥａから射出されるレーザ光の光量に対し、第２の射出端ＯＥｂから射出される光量を５０％としたい場合、第１の射出端ＯＥａと接続されたライトガイド２３２の入射開口に対応するデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４は全て第１状態とし、第２の射出端ＯＥｂと接続されたＬＤ入射開口に対応するデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４は、時間的また空間的に、半分を第１状態、残りの半分を第２状態とすることで実現できる。

　時間的に第１状態を半分、第２状態を半分とする場合について説明する。第１の射出端ＯＥａと接続されたライトガイド２３２の入射開口に対応するデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４が第１状態となっている時間に対し、第２の射出端ＯＥｂと接続されたライトガイド２３２の入射開口に対応するデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４が第１状態になっている時間が半分となるように、残りの半分の時間は第２状態となるように制御する。

　例えば撮像素子２２４の１フレームの撮像期間において、第１の射出端ＯＥａと接続されたライトガイド２３２の入射開口に対応するデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４を１フレーム期間全てにわたって第１状態としたときに、第２の射出端ＯＥｂと接続されたライトガイド２３２の入射開口に対応するデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４は、第１状態である時間を１フレーム期間の半分の期間、第２状態である時間を１フレーム期間の残り半分の期間とすることでこれを実現できる。

　空間的に第１状態を半分、第２状態を半分とする場合について説明する。第１の射出端ＯＥａと接続されたライトガイド２３２の入射開口に対応するデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４を全て第１状態としたときに、第２の射出端ＯＥｂと接続されたライトガイド２３２の入射開口に対応するデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の半数を第１状態、半数を第２状態とすることで実現できる。

　なお、空間的な例では、第１状態とするミラー素子３５４と第２状態とするミラー素子３５４を、例えば市松模様のように２次元的に交互となるよう配置することも好適である。このようにすることで、第１の射出端ＯＥａと比べて約半分の光量で、第２の射出端ＯＥｂの射出面から概ね均一な光量分布として照明光が射出される。

　なお、光量比の制御には、この二つの方法を併用することも好適である。例えば、１００：１等、光量の差が大きい場合、空間的に１／１０、時間的に１／１０にするなど、組み合わせることで安定した制御が可能となる。

　次に、デジタルミラーデバイス３５０による配光制御の具体的な方法について説明する。デジタルミラーデバイス３５０による配光制御の方法には、大きく分けて２種類の方法がある。即ち、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子群の状態と、そのときに挿入部２０２の先端から射出される照明光の配光の関係を対応付けて予め記憶し、それに基づいて制御する方法である（Ａ）事前記憶法と、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子群の状態を変更したときに、画像の輝度分布の変化を確認し、その変化の情報を活用してデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の状態を修正することで、適切な配光となるように調整する（Ｂ）フィードバック法とがある。

　本実施形態では（Ａ）事前記憶法を用いる場合の例を示す。

　（Ａ）「事前記憶法」
　この方法は、内視鏡システム１００の本体３００とスコープ２００とを組合せ、デジタルミラーデバイス３５０の有するミラー素子３５４の状態を変化させながら、そのミラー素子３５４で反射された光が第１の射出端ＯＥａ、第２の射出端ＯＥｂのどちらから射出されるかを確認し、内視鏡システム１００が有するメモリに記憶させる。本実施形態ではスコープ２００のＣＣＵコネクタ４６０に搭載されているメモリ４６２に記憶させることを想定している。また、この情報は、スコープ２００が本体３００と接続されたときに、図示しない電気配線により、本体３００の光源ボックス３１０内のＤＭＤ制御情報ストレッジ３４６に伝送されることを想定している。

　レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出されたレーザ光がデジタルミラーデバイス３５０の有するミラー素子群上に照射される領域である照明光照射エリア、即ちビームスポットは、図７に示すように楕円形となる。これは、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４が半導体レーザであるため、射出されるレーザ光が楕円形のビームスポットを有していること、および、デジタルミラーデバイス３５０のミラー面がレーザ光の光路に対し傾斜されていることによる。

　図７には、デジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２上の三つのビームスポットが示されている。最も外側のビームスポットＢＳは、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出され、デジタルミラーデバイス３５０を経由したレーザ光が照射される可能性のある領域であり、設計やレーザの個体特性や製造バラツキなどを考慮して、最大となる領域が設定されている。言い換えると、このビームスポットＢＳよりも外側のミラー素子３５４にはレーザ光が照射されることはない。このため本実施形態では、ビームスポットＢＳよりも外側のミラー素子３５４は全て第２状態とし、光源ボックス３１０内におけるレーザ光や外光の散乱光等の迷光等がライトガイド２３２の入射端ＩＥの近傍に照射されるのを防いでいる。

　その内側のビームスポットは、最大のライトガイド２３２の入射領域を有するスコープを接続したときに、第１状態においてライトガイド２３２の入射端ＩＥに向けて光を反射するミラー素子３５４が存在している領域、すなわち有効なミラー素子存在領域ＭＲ１を示している。製造バラツキや接続時の位置ズレなどが発生した場合でも十分な照明光をライトガイド２３２の入射領域に入射させるため、有効なミラー素子存在領域ＭＲ１は、ビームスポットＢＳよりも狭い領域となっている。

　さらに内側のビームスポットは、本実施形態で用いるスコープ２００のライトガイド２３２の入射開口に向けてレーザ光を反射するミラー素子３５４が存在している領域であるミラー素子存在領域ＭＲ２を示している。このミラー素子存在領域ＭＲ２は、接続されたスコープ２００に対応して変わる。

　照明光照射エリアは、照明光が照射されるデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の領域を言う。従って、スコープ２００が接続されていない場合にはビームスポットＢＳを意味するが、スコープ２００が接続された場合には、ビームスポットＢＳの領域内であって、接続されたスコープ２００に対応したミラー素子存在領域ＭＲ２の外側の領域にはレーザ光は照射されるが、そのレーザ光が挿入部２０２の先端から射出されることはない。このためスコープ２００が接続された場合の照明光照射エリアは、実効的な照明光照射エリアとして接続されたスコープ２００に対応したミラー素子存在領域ＭＲ２を言う。

　次に、（Ａ）事前記憶法による事前記憶の手順について順に図８Ａと図８Ｂを参照しながら説明する。ここではミラー素子３５４の一つ一つについて、それぞれを第１状態とし、それ以外の全てのミラー素子３５４を第２状態としたときに、照明光が第１の射出端ＯＥａから射出されるか、第２の射出端ＯＥｂから射出されるか、またはいずれからも射出されないかを事前に調べ、メモリに記憶させる手順を説明する。

　（ステップＳＡ１：照明光の非射出の確認）
　有効なミラー素子存在領域ＭＲ１の内側に位置するミラー素子３５４の全てを第２状態とし、ビームスポットＢＳ内で有効なミラー素子存在領域ＭＲ１の外側に位置するミラー素子３５４の全てを第１状態とする。そのときに撮像素子２２４の撮像する画像に変化が無いこと、即ち照明光が射出されていないことを確認する。このとき、撮像ユニット２２０の画角内には散乱板や、レーザ光で蛍光を発する蛍光板などを配置するとよい。これにより、照明光が射出されているか否かを確認しやすく出来る。

　もし、照明光が射出されている場合は、ＬＧコネクタ４１０でＬＧポストが正しく挿入されているか、デジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２や集光レンズ３２２等に異常がないか確認し、再度ステップＳＡ１を実施する。

　（ステップＳＡ２：照明レンズ２１２の遮光）
　次にスコープ２００の先端の複数の照明レンズのうち、一つを除き遮光する。例えば、二つの照明レンズ２１２の一方を遮光する。遮光は専用のカバー等により行うことが出来る。このとき、他方の照明レンズ２１２と撮像レンズ２２２は遮光されないようにする。ここでは、第２の照明レンズ２１２が遮光され、第１の照明レンズ２１２が開放されているものとして説明を進める。

　（ステップＳＡ３：個々のミラー素子３５４についての照明光の射出の確認）
　有効なミラー素子存在領域ＭＲ１の内側のミラー素子３５４を一つずつ順に第１状態とし、撮像素子２２４の撮像する画像が明るくなるか否か、即ち、第１の照明レンズ２１２から照明光が射出されるか否かを確認する。これを、有効なミラー素子存在領域ＭＲ１内の全てのミラー素子３５４に対して実施する。そしてその結果をメモリ４６２に記録する。

　（ステップＳＡ４：遮光する照明レンズの変更）
　次に、ステップＳＡ２で遮光した照明レンズ以外の照明レンズの一つを除き遮光する。例えば、ステップＳＡ２で遮光した第２の照明レンズ２１２とは反対側の照明レンズ２１２である第１の照明レンズ２１２を遮光する。遮光は、ステップＳＡ２と同様に専用のカバー等により行う。

　（ステップＳＡ５：照明光の射出が未確認のミラー素子３５４についての照明光の射出の確認）
　有効なミラー素子存在領域ＭＲ１内のミラー素子３５４のうち、ステップＳＡ３のテストで、遮光されていない第１の照明レンズ２１２から照明光が射出されたことが確認されたミラー素子３５４を除く残りのミラー素子３５４について、すなわちステップＳＡ３で照明光の射出が確認されなかったミラー素子３５４について、ステップＳＡ３と同様に、遮光されていない第２の照明レンズから照明光が射出されるか否かを確認する。そして、その結果をメモリ４６２に記憶する。なお本実施形態では簡便のため、ステップＳＡ３の結果を用いる方法としたが、改めて全てのミラー素子３５４について、ステップＳＡ３と同様に実施する方法も好適である。

　（ステップＳＡ６：照明光の射出の確認の終了の判定）
　全ての照明レンズ２１２について、ステップＳＡ４，ＳＡ５を終了したかを判定する。「いいえ」の場合には、残りの照明レンズ２１２について、ステップＳＡ４，ＳＡ５を繰り返し、遮光と照明光の射出の確認を行う。「はい」の場合には、次のステップＳＡ７を行う。

　（ステップＳＡ７：全ての照明レンズ２１２の開放）
　全ての照明レンズ２１２の遮光を解除する。例えば、第１の照明レンズ２１２についての遮光と第２の照明レンズ２１２についての照明光の射出の確認に続いて、第１の照明レンズ２１２の遮光を解除する。即ち専用のカバー等を取り除く。

　（ステップＳＡ８：ある一つの照明レンズ２１２からの照明光の光量の確認）
　ある一つの照明レンズ２１２に照明光を導くミラー素子３５４の全てを第１状態とし、それ以外のミラー素子３５４を第２状態とし、その照明レンズ２１２からの照明光の光量が他の照明レンズ２１２からの照明光の光量よりも十分に大きいことを確認する。例えば、ステップＳＡ３で、第１の照明レンズ２１２から照明光が射出されたことが確認されたミラー素子３５４の全てを第１状態とし、それ以外のミラー素子３５４を第２状態とし、照明光がほぼ第１の照明レンズ２１２のみから射出されるか、または第１の照明レンズ２１２から射出される照明光が第２の照明レンズ２１２から射出される照明光と比較して十分に小さいことを確認する。

　（ステップＳＡ９：別の一つの照明レンズ２１２からの照明光の光量の確認）
　別の一つの照明レンズ２１２に光を導くミラー素子３５４の全てを第１状態とし、それ以外のミラー素子３５４を第２状態とし、その照明レンズ２１２からの照明光の光量が他の照明レンズ２１２からの照明光の光量よりも十分に大きいことを確認する。例えば、ステップＳＡ５で、第２の照明レンズ２１２から照明光が射出されたことが確認されたミラー素子３５４の全てを第１状態、それ以外のミラー素子３５４を第２状態とし、照明光がほぼ第２の照明レンズ２１２のみから射出されるか、または第２の照明レンズ２１２から射出される照明光が第１の照明レンズ２１２から射出される照明光と比較して十分に小さいことを確認する。

　（ステップＳＡ１０：照明光の光量の確認の終了の判定）
　全ての照明レンズ２１２について、ステップＳＡ９を終了したかを判定する。「いいえ」の場合には、残りの照明レンズ２１２について、ステップＳＡ９を繰り返し、照明光の光量の確認を行う。「はい」の場合には、次のステップＳＡ１１を行う。

　（ステップＳＡ１１：ミラー素子３５４と照明レンズ２１２との対応関係の記憶）
　ミラー素子３５４のそれぞれと、対応する照明レンズ２１２の関係をメモリ４６２に記憶させる。

　以上のステップにより、複数の照明レンズ２１２のそれぞれから照明光を射出するのに寄与するミラー素子３５４をグループ分けすることが出来る。例えば、第１の照明レンズ２１２から照明光を射出するのに寄与するミラー素子３５４と、第２の照明レンズ２１２から照明光を射出するのに寄与するミラー素子３５４をグループ分けすることが出来る。この結果の例を図９に示す。

　図９は、接続されたスコープ２００に対応したデジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２上のミラー素子存在領域ＭＲ２（図７）内のミラー素子３５４について、第１の照明レンズ２１２から照明光を射出するのに寄与するミラー素子３５４である第１のミラー素子群３５４Ｇａと、第２の照明レンズ２１２から照明光を射出するのに寄与するミラー素子３５４である第２のミラー素子群３５４Ｇｂとを示すイメージ図である。ここで、接続されたスコープ２００に対応したミラー素子存在領域ＭＲ２は、二つの照明光選択エリアＭＲ２ａ，ＭＲ２ｂに分割されている。即ち、第１のミラー素子群３５４Ｇａが存在する照明光選択エリアを第１の照明光選択エリアＭＲ２ａ、第２のミラー素子群３５４Ｇｂが存在する照明光選択エリアを第２の照明光選択エリアＭＲ２ｂといい、本実施形態では照明光照射エリアを二つの照明光選択エリアＭＲ２ａ，ＭＲ２ｂに分割するように構成されている。

　このように分割された第１のミラー素子群３５４Ｇａと第２のミラー素子群３５４Ｇｂは、ＤＭＤ制御回路３４４によってそれぞれ制御される。つまり、ＤＭＤ制御回路３４４は、第１のミラー素子群３５４Ｇａの状態と第２のミラー素子群３５４Ｇｂの状態を別々に制御する。

　ここでは、二つの照明光射出ユニット２１０に対応して、照明光照射エリアを二つの照明光選択エリアＭＲ２ａ，ＭＲ２ｂに分割する例について説明したが、スコープ２００がさらに多くの照明光射出ユニット２１０を有している構成においては、当然ながら、照明光照射エリアは、照明光射出ユニット２１０の個数と同数の照明光選択エリアに分割される。

　なお、図９では、（Ａ）事前記憶法に基づいて、緻密に二つの照明光選択エリアに分割した例を示したがこれに限らない。図９Ａに示すように、大まかにグループ分けしなおしてもよい。これは、二つの照明光選択エリアＭＲ２ａ，ＭＲ２ｂの境界が直線等となるように分割しなおしたものである。このとき、新たに分割した照明光選択エリアＭＲ２ａ，ＭＲ２ｂのそれぞれが、７５％以上、ライトガイド２３２の所望の射出端ＯＥａ，ＯＥｂと接続されているように構成されていれば、本発明の効果を十分享受することが出来る。このようにすると、ＤＭＤ制御回路３４４によるミラー素子３５４の制御を簡易化し、またメモリ４６２に記憶する情報を軽減することが可能となる。

　なお、事前記憶法において、個々のミラー素子３５４の全てについて、正確に第１の射出端ＯＥａと第２の射出端ＯＥｂとに対応させてグループ分けする必要は無い。例えば、第１のミラー素子群３５４Ｇａと記憶されたミラー素子３５４のみを、全て第１状態に変化させたとき、第１の射出端ＯＥａから照明対象物に照射される照明光の光量が、第２の射出端ＯＥｂから照明対象物に照射される照明光の光量に対し、１０倍以上であれば、十分に効果を発揮できる。また２倍以上であれば、その効果を享受することが可能となる。即ち、スコープ２００の着脱等でライトガイド２３２の入射端ＩＥとデジタルミラーデバイス３５０の位置関係が多少ずれたとしても、本発明の効果を得ることが可能となる。

　このため（Ａ）事前記憶法において、ミラー素子３５４を第１状態としたときに、第１の照明レンズ２１２と第２の照明レンズ２１２の両方から照明光が射出された場合、このミラー素子３５４は、第１の照明レンズ２１２と対応したグループと、第２の照明レンズ２１２と対応したグループの両方に属するものとしてメモリ４６２に記憶させることが出来る。このようにすることで、照明光を有効に活用することが出来る。

　一方、このようなミラー素子３５４を、どちらのグループにも属さないようにメモリ４６２に記憶させることもできる。このようにすることで、例えば、第１の照明レンズ２１２から射出される光量が第２の照明レンズ２１２から射出される光量と比べ、より高くなるように光量の比率を設定することが可能となる。

　また、あるミラー素子３５４を第１状態としたときに、第１の射出端ＯＥａと第２の射出端ＯＥｂの両方から照明光が射出されない場合、このミラー素子３５４は通常、どちらのグループにも属さないように記憶させる。しかし、このミラー素子３５４の周辺のミラー素子３５４が全てどちらかのグループに属する場合、このミラー素子３５４をそのグループに属するように記憶させることが出来る。即ち、ライトガイド２３２の入射端ＩＥには、光ファイバの入射開口が位置しているが、一定の隙間を有している（図２）ため、あるミラー素子３５４により反射された照明光がいずれの照明レンズ２１２からも射出されなかった場合、このような隙間に照射されたことが原因である可能性がある。このため、周囲のミラー素子３５４がどちらかのグループに属する場合、このミラー素子３５４もそのグループに属するように記憶させることで、照明光を有効に活用することが可能となる。

　上記の（Ａ）事前記憶法により、スコープ２００の先端部２０２ａに設けられた二つの照明光射出ユニット２１０から射出される照明光の切り替え制御に必要な、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の状態情報を取得することが可能となる。ここで言うデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の状態情報とは、第１の照明光射出ユニット２１０から照明光を射出させるミラー素子３５４の領域である第１の照明光選択エリアＭＲ２ａと、第２の照明光射出ユニット２１０から照明光を射出させるミラー素子３５４の領域である第２の照明光選択エリアＭＲ２ｂの配置情報を言う。

　従って、例えば画像の輝度分布を調整したい場合、例えば、第１の照明レンズ２１２の側が明るすぎる場合、第１の照明レンズ２１２に対応したグループに属するミラー素子３５４の一部を、第２状態に切り替えることで配光分布を適正化し、画像の白とび等を抑制することが可能となる。すなわち、第１のミラー素子群３５４Ｇａに属するミラー素子３５４のうち、第１状態にあるミラー素子３５４の割合を変化させることで、第１の照明レンズ２１２側の画像の明るさを調整できる。同様に、第２のミラー素子群３５４Ｇｂに属するミラー素子３５４のうち、第１状態にあるミラー素子３５４の割合を変化させることで、第２の照明レンズ２１２の側の画像の明るさを調整できる。

　なお、ここで説明した手法は、（Ａ）事前記憶法の一例に過ぎない。たとえば、挿入部２０２の先端部２０２ａの照明光射出ユニット２１０を直接観察しながら分類してもよい。この方法によると、一つのミラー素子３５４を１回だけ第１状態に変更するだけで、第１のミラー素子群３５４Ｇａか第２のミラー素子群３５４Ｇｂかを分類することが可能となる。

　また、遮光するカバーを用いず、拡散板や蛍光板を撮像しながら実施してもよい。この場合、第１、第２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂから射出された照明光に基づいてミラー素子３５４をグループ分けするのではなく、画像ＩＭＧの領域に基づいてミラー素子３５４をグループ分けしてもよい。

　図１０は、内視鏡システム１００により撮影された、モニタ３９０に表示された画像の例である。例えば、図１０において、画像ＩＭＧの右側領域ＩＲＲを照明するのに寄与するミラー素子３５４と、中央領域ＩＣＲを照明するのに寄与するミラー素子３５４と、左側領域ＩＬＲを照明するのに寄与するミラー素子３５４とにミラー素子３５４をグループ分けしてもよい。ここで、例えば、左側領域ＩＬＲは、第１の照明光射出ユニット２１０から射出される第１の照明光が支配的な第１の照明領域であり、右側領域ＩＲＲは、第２の照明光射出ユニット２１０から射出される第２の照明光が支配的な第２の照明領域であり、中央領域ＩＣＲは、第１の照明光と第２の照明光が双方同程度である共通照明領域である。

　さらに、配光分布修正情報導出回路３７８は、右側領域ＩＲＲと中央領域ＩＣＲと左側領域ＩＬＲとの輝度値の関係に基づいて、デジタルミラーデバイス３５０の制御情報を導出してよい。または、配光分布修正情報導出回路３７８は、中央領域ＩＣＲに存在する観察対象物の凸部または凹部に現れる影の輝度値に基づいて、デジタルミラーデバイス３５０の制御情報を導出してもよい。

　これにより、内視鏡画像の明暗を調整するときに、直接的に照射領域の光量を変更することが出来る。例えば画像の右側が明るすぎる場合、右側領域を照明するのに寄与するミラー素子３５４のグループの一部を第２状態にすることで画像の明るさを調整することが出来る。

　図１０では、画像ＩＭＧを三つの領域に分けているが、第１の照明光が支配的な第１の領域と第２の照明光が支配的な第２の領域とに分け、第１の領域を照明するのに寄与するミラー素子３５４と、第２の領域を照明するのに寄与するミラー素子３５４とにミラー素子３５４をグループ分けしてもよい。

　さらに、上述した例では、ミラー素子３５４一つずつについて、第１のミラー素子群３５４Ｇａか第２のミラー素子群３５４Ｇｂかを分類し記憶させる例を示したが、これに限らない。２×２や、１０×１０個のミラー素子３５４を纏めて分類し記憶させてもかまわない。このとき、第１のミラー素子群３５４Ｇａか第２のミラー素子群３５４Ｇｂかの分類は、第１の照明レンズ２１２から射出される光量と第２の照明レンズ２１２から射出される光量とを比較し、大きいほうに分類することも好適である。また、光量比そのものを分類の指標とし、光量比が３：１のときは、第１のミラー素子群３５４Ｇａの割合が７５％、第２のミラー素子群３５４Ｇｂの割合が２５％などと分類することも好適である。

　以上のように構成することで、挿入部２０２の有する複数の照明レンズ２１２から射出される照明光の光量比を調整することが可能となり、モニタ３９０に表示される画像の明るさを適正に調整することが可能となる。

　なお、この事前記憶法による作業は、内視鏡システム１００の出荷前や納品時に実施することも好適である。また、スコープ２００の交換の度に自動的に行うようにすることも好適である。

　出荷時や納品時に実施することで、ユーザ作業を不要とし、またスコープ２００の交換時の立ち上げ時間を短縮することが可能となる。一方、スコープ２００の交換ごとに行うことで、スコープ２００の着脱時の位置ズレ等の影響をキャンセルでき、より正確な配光分布制御が可能となる。

　＜第２実施形態＞
　以下、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と共通する構成についてはその説明は省略する。

　［構成］
　本実施形態の内視鏡システムの構成は、基本的に第１実施形態の内視鏡システム１００の構成と共通である。従って、本実施形態の説明においても、内視鏡システム１００を付して表記する。さらに、その構成要素についても、第１実施形態と同じ参照符号を付して表記する。

　本実施形態が第１実施形態と異なる点は、配光制御の手順である。第１実施形態では、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４を、第１の照明レンズ２１２に照明光を導くグループである第１のミラー素子群３５４Ｇａと、第２の照明レンズ２１２に照明光を導くグループである第２のミラー素子群３５４Ｇｂとにグループ分けし、各照明レンズ２１２から射出される光量の比を制御することで、スコープ２００の先端から射出される照明光の配光を制御する方法を示した。これに対し、本実施形態では、内視鏡画像を観察中にリアルタイムで、個々のミラー素子３５４の状態を切り替えたときの画像の輝度分布の変化を確認しながら適切な配光となるように調整する（Ｂ）フィードバック法を用いる例を示す。

　フィードバック法は、内視鏡システム１００を用いて取得される画像の明暗などに基づいて、デジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２の有するミラー素子３５４の制御を行う方法である。

　医療用の内視鏡システム１００では主に、スコープ２００の挿入部２０２を体腔に挿入し、体内の空間や管状の器官の内面の画像を取得する。例えば胃部内視鏡検査では、口または鼻からスコープ２００の挿入部２０２を挿入する。スコープ２００の挿入部２０２の先端は口または鼻の壁に接触し、また近接しながら咽頭部へ、さらには食道へ進行する。このときの画像の中心部は、進行方向に存在する食道等の管腔の先が映るため、画像の中心部の輝度は低くなり、画像は暗い画像となる。一方、画像の周辺部には食道の側壁が位置している。食道は一般に２～３ｃｍ程度の太さのため、画像周辺に位置する食道の側壁は、中心にある食道の開口と比較して非常に近接している。

　この結果、従来の内視鏡システムでは、例えば画像の中心にある食道の開口に光量を合わせると、周辺に位置する食道側壁は明るすぎることとなり、場合によっては画像に白とび（撮像素子２２４の許容受光量をオーバーしている状態）が発生してしまう。逆に食道側壁に光量をあわせると、食道の先が暗くて観察しにくい画像になってしまう。

　このような場合、本発明による内視鏡システム１００を用いることで、食道の先を明るくし、側方の光量を低下させることで画面全体の明るさを適正にすることが可能となる。

　このような配光制御を行うには、次に述べるフィードバック法が優れている。フィードバック法では、画面上の明るすぎる領域が暗くなるように部分的に減光することができる。

　（Ｂ）「フィードバック法」
　次に各ステップを追いながら（Ｂ）フィードバック法について、図１１Ａと図１１Ｂと図１２を参照しながら説明する。図１１Ａと図１１Ｂは、それぞれ、フィードバック法による配光制御の手順を示すフローチャートの前半部と後半部を示している。図１２は、フィードバック法による配光制御の初期のステップにおけるミラー素子の状態と取得される画像とを模式的に示している。

　（ステップＳＢ１：画像の取得）
　このステップＳＢ１では、通常の画像取得プロセスに基づいて画像を取得する。この画像を仮に第１の画像ＩＭＧ１と呼ぶこととする。このとき、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の状態も合わせてメモリ４６２に記憶させる。

　（ステップＳＢ２：白とび等、輝度補正が必要な領域の有無、位置、程度の確認）
　このステップＳＢ２では、取得した第１の画像の輝度情報に基づいて、輝度が所定の閾値を超えた領域を補正対象領域として抽出する。図１３Ａと図１３Ｂに補正対象領域抽出のイメージ図を示す。図１３Ａは、第１の画像ＩＭＧ１を示しており、図１３Ｂは、図１３Ａに示された第１の画像ＩＭＧ１のＡ－Ａ’線上の画素における輝度値を示している。図１３Ｂに示された輝度値のグラフにおいて、所定の閾値以上の領域を補正対象領域ＣＲとして抽出する。なお、図１３Ａと図１３Ｂでは簡便のため一つの断面の例を示したが、補正対象領域ＣＲの抽出では、画像全体に渡って同様の処理を行う。

　なお、所定の閾値は、撮像素子２２４のダイナミックレンジや、作業者の好み等に基づいて適宜設定できる。ここで、内視鏡システム１００は、例えば生体の有する粘膜や、鉗子等の処置具の観察に用いられることがある。このため、粘膜表面により照明光が正反射したり、また処置具の金属面により照明光が正反射したりすることにより、白とびが発生することがある。これは一般に、画像上の輝点のサイズは小さく観察への影響が小さいので、補正対象から除外することも可能である。除外するか補正対象とするかは適宜作業者の好みやシステム設定において行うことが出来る。

　配光分布修正情報導出回路３７８は、輝度が所定の閾値を超えている領域のうち、光量を補正すべき補正対象領域ＣＲを抽出する。そして、抽出された補正対象領域ＣＲについて、白とびの度合い（画像の輝度値）と画像上の位置（画素のアドレス）をメモリ４６２に記憶させる。

　なお、本実施形態では、輝度値の上限を設定し、それ以上の領域を補正対象領域ＣＲとして抽出したが、これに限らない。輝度値の下限を設定し、それを下回る領域を補正対象領域ＣＲとして抽出することも好適である。

　（ステップＳＢ３：補正対象領域ＣＲの位置に対応するミラー素子の領域ＭＲの仮設定）
　一般的なスコープ２００の先端部２０２ａには、撮像素子２２４とライトガイド２３２が共通の部材に直接または間接的に固定されている。また、ＬＧコネクタ４１０では、ライトガイド２３２の端は光源ボックス３１０内の光学系に対し、ライトガイド２３２の中心軸が照明光の光軸と略一致するように固定される。このとき、ライトガイド２３２がこの光軸周りに回転可能に取り付けられるか、またはストッパ等の回転防止機構により回転しないように取り付けられる。本実施形態では、後者を例にとって説明するが、前者の場合は、ここでの説明に対し、ＬＧコネクタ４１０の着脱の度に、ライトガイド２３２の中心軸周りの回転も考慮してデジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２と画像との対応付けを行えばよい。

　本ステップＳＢ３では、第１の画像ＩＭＧ１上の位置とデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４を経由した照明光の照射位置との対応関係を仮設定する。これにより、第１の画像ＩＭＧ１上の補正対象領域ＣＲの位置に対応すると予想される補正に用いるミラー素子３５４の領域ＭＲを仮設定する。言い換えれば、補正に用いるミラー素子３５４を暫定的に選定する。

　例えば、メモリ４６２に記憶されている、以前にこのスコープ２００を使用したときの情報を呼び出して、おおよそ対応している位置を仮設定することも可能である。また、第１実施形態で説明した（Ａ）事前記憶法に基づいて設定された、第１の照明レンズ２１２から照明光を射出するのに寄与するミラー素子３５４と、第２の照明レンズ２１２から照明光を射出さするのに寄与するミラー素子３５４のグループ分け情報に基づいて仮設定することも可能である。さらにデジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２上のミラー素子３５４中の任意の位置のミラー素子３５４を選定することが出来る。このとき、選定するミラー素子３５４の領域ＭＲの大きさは、画像上の補正対象領域ＣＲの形状やサイズに基づいて設定できる。

　（ステップＳＢ４：ミラー素子３５４の制御条件の仮設定）
　ステップＳＢ４では、仮設定した領域内のミラー素子３５４の制御条件を仮設定する。配光分布修正情報導出回路３７８は、画像上の輝度値が所定の閾値を超えた領域について、閾値を超えた度合い（例えば、少し超えたか、大きく超えたか）に基づいて、配光分布修正情報の、その領域にあるミラー素子３５４の第１状態と第２状態の比率を調整する。図１４Ａに示すように、例えば、白とびの程度が、所定の閾値Ｔｈ１を若干超えている領域については、例えば、ミラー素子３５４の第１状態／第２状態の比率ε（補正対象領域ＣＲにある全てのミラー素子３５４のうち、第１状態にあるミラー素子３５４の割合を言う）を７５％程度とし、また、白とびが激しく、ほぼ全ての画素で白とびが発生している領域については、第１状態／第２状態の比率εを５０％とするなど、白とびの程度に応じて第１状態とするミラー素子３５４の割合を設定する。ここで、第１状態／第２状態の比率εを変更する基準となる比率変更閾値Ｔｈ２は、例えば、閾値Ｔｈ１と、撮像素子２２４の受光上限値Ｔｈ３の中間に設定されてよい。なお、第２状態とするミラー素子３５４は、補正対象領域ＣＲ内の全体に分散するように設定することが望ましい。さらに、領域内に白とびの度合いが異なる領域が存在する場合は、白とびの度合いに基づいてさらに領域を細分化し、その細分化後の領域ごとに、第２状態とするミラー素子３５４を選定することもできる。

　（ステップＳＢ５：仮設定によるデジタルミラーデバイス３５０の制御と画像の取得）
　このステップＳＢ５では、ステップＳＢ３，ＳＢ４で仮設定した、配光分布修正情報であるＤＭＤ制御情報に基づいてデジタルミラーデバイス３５０を制御し、画像を取得する。画像取得のプロセスは、ステップＳＢ１と同様、通常の画像取得と同様に行う。この画像を仮に第２の画像ＩＭＧ２と呼ぶこととする。第２の画像ＩＭＧ２は、当然ながら配光が第１の画像ＩＭＧ１と異なっている。

　（ステップＳＢ６：輝度値の変化の確認）
　このステップＳＢ６では、ステップＳＢ１で取得した第１の画像ＩＭＧ１の輝度値と、ステップＳＢ５で取得した第２の画像ＩＭＧ２の輝度値を比較する。ステップＳＢ３，ＳＢ４で仮設定したミラー素子３５４の状態を変化させたことによる結果が、二つの画像の輝度値の変化として現れる。輝度値が変化した領域はデジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ３５２面上の、ステップＳＢ３，ＳＢ４で仮設定した、ＤＭＤ制御情報（ミラー素子３５４の状態を変更する領域と、第１状態／第２状態の比率）に対応している。配光分布修正情報導出回路３７８は、第１の画像ＩＭＧ１と第２の画像ＩＭＧ２の輝度値を比較し、輝度値が変化した画像上の領域ＤＲを、ステップＳＢ３，ＳＢ４で仮設定したＤＭＤ制御情報と対応付け、輝度分布変化領域として抽出する。具体的には、第１の画像ＩＭＧ１と第２の画像ＩＭＧ２の輝度値の分布情報を作成し、差分を計算することで輝度値が変化した領域を抽出できる。例えば図１２では、領域ＤＲは、第１の画像ＩＭＧ１と第２の画像ＩＭＧ２で輝度分布が異なる領域であり、第１の画像ＩＭＧ１の補正対象領域ＣＲが時計回りに約２０度回転された領域に相当している。この結果をカメラコントロールユニット３７０内のメモリ３８０に記憶させる。

　（ステップＳＢ７：補正に用いるミラー素子３５４の領域ＭＲの再度の仮設定）
　このステップＳＢ７では、ステップＳＢ２で抽出した補正対象領域ＣＲと、ステップＳＢ３で仮設定したミラー素子３５４の領域ＭＲと、ステップＳＢ５で確認した実際に輝度値が変化した領域との位置関係を確認し、補正に用いるミラー素子３５４の領域ＭＲを再び仮設定する。即ち、配光分布修正情報導出回路３７８は、輝度値補正のために状態を切り替えるべきミラー素子３５４の配置情報である配光分布修正情報を、第１の画像ＩＭＧ１と第２の画像ＩＭＧ２を比較して導出する。例えば図１２では、再び仮設定された補正に用いるミラー素子３５４の領域ＭＲは、最初に仮設定された補正に用いるミラー素子３５４の領域ＭＲが時計回りに約２０度回転された領域に相当している。

　（ステップＳＢ７：ミラー素子３５４の制御条件の再度の仮設定）
　このステップＳＢ７では、再び仮設定した領域内に位置する補正に用いるミラー素子３５４の制御条件を再び仮設定する。

　（ステップＳＢ８：配光制御の継続の判断）
　このステップＳＢ８では、配光制御を継続するか否かを判断する。配光制御を継続しない場合は、処理を終了する。配光制御を継続する場合は、ステップＳＢ１に戻って、ステップＳＢ６，ＳＢ７で再び仮設定したＤＭＤ制御情報に基づいて、画像を取得する。

　この後、ステップＳＢ２で白とび等、配光を変更する必要があれば、ステップＳＢ２からフローを継続する。

　また、ステップＳＢ６，ＳＢ７での再度の仮設定の結果、再度ステップＳＢ１に戻って取得した画像に白とび等が発生していない場合や、ステップＳＢ３で仮設定したミラー素子３５４の領域ＭＲと、ステップＳＢ６で再び仮設定したミラー素子３５４の領域ＭＲとがほぼ等しく、かつ補正対象領域ＣＲが消滅している場合、ステップＳＢ１に戻って画像を取得した後、補正完了としてフローを抜け、次に補正が必要なレベルの白とび等が発生するまで、ステップＳＢ２を継続する。（図１４Ｂ参照）

　ここで、図１４Ｂは、輝度補正により、補正前の輝度分布Ｄｓ１においては存在した補正対象領域ＣＲが、補正後の輝度分布Ｄｓ２においては消失した様子を模式的に示している。

　このように構成することで、第１実施形態の効果に加え、画像上の白とび領域をはじめとした、輝度値の補正対象領域ＣＲに合わせて光量を調整することが可能となる。また、観察中にリアルタイムで画像にフィードバックすることが可能となる。

　なお、図１２では単純のため、画像上の補正対象領域ＣＲとデジタルミラーデバイス３５０のミラーアレイ面上の補正すべきミラー素子領域を略相似形にして示したが、これに限らない。ライトガイド２３２の入射端ＩＥと射出端ＯＥａ，ＯＥｂの配置の関係等により、さまざまな配置関係が考えられる。しかしそのような場合であっても、ここに記載した（Ｂ）フィードバック法を用いることが可能である。

　＜第３実施形態＞
　第２実施形態では、配光分布修正情報導出回路３７８が、補正に用いるデジタルミラーデバイス３５０の状態を制御するための配光分布修正情報を（Ｂ）フィードバック法により導出する例を示した。本実施形態は、図１５に示すとおり、カメラコントロールユニット３７０の有する配光分布修正情報導出回路３７８が機械学習アルゴリズム３８２を有している点において第２実施形態と異なっている。

　機械学習は人間が有する学習能力と同様の機能をコンピュータにより実現しようとする技術・手法を言う。すなわち、本実施形態では、以下の二つについて、機械学習アルゴリズムを用いている。

　（１）内視鏡画像に対して、輝度が高すぎる領域と、輝度が低すぎる領域を抽出する機械学習アルゴリズム
　（２）内視鏡画像に対して、輝度が高すぎる領域と、輝度が低すぎる領域を補正する、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の状態の更新を行う機械学習アルゴリズム

　機械アルゴリズムの特徴は、明示的にプログラミングするのではなく、学習する能力をコンピュータ等に与える点にあり、本実施形態では、配光分布修正情報導出回路３７８が学習する能力を有している。

　（１）の機械学習アルゴリズムについては、入力として内視鏡画像を与え、特徴として画像の輝度値で判断するように情報を提供する。

　（２）機械学習アルゴリズムについては、入力として内視鏡画像上の輝度値が高すぎる領域と低すぎる領域の位置と程度の情報を与え、特徴としてデジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の状態の情報（デジタルミラーデバイス３５０上の、接続スコープに対応したミラー素子存在領域ＭＲ２内のミラー素子３５４の第１状態と第２状態のミラーの分布情報）を提供する。

　本実施形態では、機械学習／ディープラーニングのさまざまなアルゴリズムを活用することが可能である。たとえば、前述の（１）と（２）について、教師なし学習を行うことも好適である。教師あり学習を行う場合は、以下の通り、情報を追加して行うことが好適である。

　（１）について教師あり学習を行う場合は、予めいくつかの画像について、画像の輝度値が適正範囲にある場合をＯＫ、逸脱した領域がある場合をＮＧとして機械学習アルゴリズムに情報を提供する。

　（２）について教師あり学習を行う場合は、予め、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４の状態情報とそのときの画像上の輝度情報との組合せたセットを複数提供する。

　さらに強化学習（Ｑ学習）など、さまざまな機械学習アルゴリズムを用いることが可能である。

　本実施形態によると、配光制御のための配光分布修正情報を導出するアルゴリズムを作成することなく、さまざまなシチュエーションに対応した配光分布制御を行うことが可能である。

　［補足］
　本発明におけるデジタルミラーデバイス３５０の機能は、基本的に、下記三つとなっている。

　（１）照明光のオンオフ
　（２）ライトガイド２３２の入射開口に入射しない周辺光の低減
　（３）配光制御
　このうち（３）配光制御については既に述べたので、ここでは残りの二つについて説明する。

　（１）「照明光のオンオフ」
　ライトガイド２３２に入射可能なミラー素子存在領域ＭＲ２の全てのミラー素子３５４が第１状態となっている場合、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出されたレーザ光が最も多くライトガイド２３２の入射端ＩＥに向けて反射され、ライトガイド２３２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂから射出される。即ち、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出されるレーザ光量が同じ場合、最も明るい照明光を、ライトガイド２３２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂから射出する。

　また、ミラー素子存在領域ＭＲ２の全てのミラー素子３５４が第２状態となっている場合、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４から射出されたレーザ光は全て光ストッパ３２４に入射し、ここで吸収されて熱となる。即ち、レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４が点灯していても、ライトガイド２３２の射出端ＯＥａ，ＯＥｂから照明光は射出されず、消灯しているのと同じ状態となる。このとき、レーザ光は全て光ストッパ３２４により吸収される。このように、デジタルミラーデバイス３５０の状態制御により、レーザ光をオンオフすることが可能となる。このとき、デジタルミラーデバイス３５０の切り替え速度はマイクロ秒と非常に高速なため、照明光のオンオフを高速に実施することが可能となる。

　（２）「ライトガイド２３２の入射開口に入射しない周辺光の低減」
　一般の内視鏡システムのスコープのＬＧコネクタ部４１０Ａのライトガイドの入射開口部付近を示す図を図１６Ａに示す。図１６Ａに示されたＬＧポストＬＧＰの断面構造を図１６Ｂと図１６Ｃに示す。ここで、図１６Ｂは、太径ライトガイドＬＧＡが搭載されたＬＧポストＬＧＰを示しており、図１６Ｃは、細径ライトガイドＬＧＢが搭載されたＬＧポストＬＧＰを示している。

　ライトガイドＬＧＡ，ＬＧＢの入射端は、ＬＧコネクタ部４１０Ａから突出したＬＧポストＬＧＰとなっている。ＬＧポストＬＧＰは、内部にライトガイドＬＧＡ，ＬＧＢが配置され、その外表面をステンレスパイプ等のＬＧ外装ＬＧＣで保護されている。また、ライトガイドＬＧＡ，ＬＧＢの入射端にはカバーガラスＣＧが設けられており、ライトガイドＬＧＡ，ＬＧＢを構成する光ファイバの入射開口を保護している。

　内視鏡システムのスコープは、用途や種類に応じてライトガイドＬＧＡ，ＬＧＢの太さが異なっている。一般に、経口内視鏡システムや大腸内視鏡システムなどの太径スコープには、図１６Ｂに示すとおり、太径ライトガイドＬＧＡが搭載されており、一方、経鼻内視鏡システムなどの細径スコープには、図１６Ｃに示すとおり、細径ライトガイドＬＧＢが搭載されている。なお、太径ライトガイドＬＧＡと細径ライトガイドＬＧＢでは、束ねられている光ファイバの本数が異なっており、光ファイバ素線は同じ太さのものが使われているのが一般的である。

　一方、一般の内視鏡の光源ボックスは、太径スコープの太径ライトガイドＬＧＡ，ＬＧＢの入射開口ＩＡ１に合わせて照明光を射出するように構成されている。したがって、細径スコープが接続された場合、細径ライトガイドＬＧＢの入射開口ＩＡ２の周辺にも照明光が照射される。この入射開口ＩＡ２の周辺に照射された照明光は、ＬＧ外装ＬＧＣなどの部材に吸収されて熱になり、ＬＧポストＬＧＰの温度が上昇してしまったり、また、散乱されて光源ボックス内に進行し、予期しない部材の温度を上昇させたり、また、外部に漏れ出すなど、問題となる場合がある。

　本実施形態では、スコープ２００と本体３００を接続すると、ＣＣＵコネクタ４６０の有するメモリ４６２に記憶されたスコープ２００の識別（ＩＤ）情報を本体３００が読み出し、接続されたスコープ２００のライトガイド２３２の入射開口のサイズを認識する。この入射開口に合わせて、デジタルミラーデバイス３５０のミラー素子３５４のうち、接続されたスコープ２００のライトガイド２３２の入射端ＩＥに対応するミラー素子３５４を第１状態に、その周辺に位置するミラー素子３５４を第２状態にする。これにより、図７に示すように、細径スコープの場合にもライトガイド２３２の入射開口のみにレーザ光を照射するように構成されている。

　これにより、ＬＧポストＬＧＰの温度を必要以上に上昇させることが無く、また、光源ボックス３１０内への不要な散乱光等を低減することが可能となる。

　［補足２］
　（光源はレーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４に限らない）
　上記の実施形態はすべて、光源ユニット３２０内の光源にレーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４が用いられているが、これに限らない。たとえば、Ｘｅランプやハロゲンランプ、白色ＬＥＤや、ＲＧＢ等色の異なる複数のＬＥＤ群、スーパールミネッセントダイオードなどを用いても効果を奏することができる。また、一種類の光源のみを利用することも可能であるし、複数種の光源を混合して用いてもよい。

　レーザ光源ＬＤ１～ＬＤ４を用いることで、デジタルミラーデバイス３５０に略平行光の照明光を入射させることが可能となり、ライトガイド２３２に効率良く入射させることができる。結果として、非常に高効率な内視鏡システム１００を提供することが可能となる。

　また、白色ＬＥＤやスーパールミネッセントダイオードを用いることで、ランプより省電力で、効率と演色性を両立した内視鏡システム１００を実現することが出来る。

　光源にＸｅランプを用いた内視鏡システム１００Ａの例を図１７に示す。図１７において、図１に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。

　図１７に示されるように、内視鏡システム１００Ａは、スコープ２００と、照明光供給装置３０２Ａを含む本体３００Ａとにより構成されている。本体３００Ａは、光源ボックス３１０Ａとカメラコントロールユニット３７０とモニタ３９０を備えている。

　光源にＸｅランプＬＭＰを用いた場合でも、カメラコントロールユニット３７０、スコープ２００、モニタ３９０等の構成は基本的に変わらない。画像処理回路３７２等は、必要に応じて、ＸｅランプＬＭＰ用に調整される。

　また、光源ボックス３１０Ａは光源ユニット３２０Ａを有し、光源ユニット３２０Ａは、照明光を発するＸｅランプＬＭＰと、ＸｅランプＬＭＰから射出された照明光をコリメートするコリメートレンズＣＬＡと、ＸｅランプＬＭＰの動作を制御するランプ制御回路３３２Ａと、制御に必要な情報を記憶しているメモリ３３４Ａとを備えている。その他の構成は、図１に示された光源ボックス３１０と基本的に同じである。

　なお、ＸｅランプＬＭＰから放射される赤外線や紫外線を除去するためのフィルタや、ＸｅランプＬＭＰの冷却機構、および通常の内視鏡用Ｘｅ光源に搭載されている部材等が、必要に応じて適宜組み込まれてよい。また、図１７には、光ストッパ３２４を設けた例が示されているが、取り除くことも可能である。これにより、光源ボックス３１０のサイズを小型化することが可能となる。

　光源にＸｅランプＬＭＰやハロゲンランプを用いることで、非常にブロードなスペクトルを有する照明光を実現することが出来る。これにより、色再現性に優れた内視鏡システム１００Ａを提供できる。

　（光量分布変更デバイスはデジタルミラーデバイス３５０に限らない）
　また、光量分布変更デバイスにデジタルミラーデバイス３５０を用いた例を示したが、光量分布変更デバイスは、これに限らない。例えば、光量分布変更デバイスには、反射型や透過型の液晶デバイス（ＬＣＤ）を用いることが出来る。

　光量分布変更デバイスに透過型液晶デバイスを用いた内視鏡システム１００Ｂの例を図１８に示す。図１８において、図１に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

　内視鏡システム１００Ｂの基本的な構成は、図１に示したデジタルミラーデバイス３５０を用いた内視鏡システム１００と同様である。内視鏡システム１００Ｂは、基本的には、図１に示されたＤＭＤユニット３４０が液晶デバイスユニット３４０Ｂに置き換えられた構成となっている。

　すなわち、図１８に示されるように、内視鏡システム１００Ｂは、スコープ２００と、照明光供給装置３０２Ｂを含む本体３００Ｂとにより構成されている。本体３００Ｂは、光源ボックス３１０Ｂとカメラコントロールユニット３７０とモニタ３９０を備えている。

　光源ボックス３１０Ｂは、照明光を射出する光源ユニット３２０と、光源ユニット３２０から射出される照明光の光量分布を調整するための液晶デバイスユニット３４０Ｂとを備えている。液晶デバイスユニット３４０Ｂは、光源ユニット３２０から射出される照明光の光路上に配置された光量分布変更デバイスである透過型液晶デバイス３５０Ｂと、透過型液晶デバイス３５０Ｂを制御する液晶デバイス（ＬＣＤ）制御回路３４４Ｂと、透過型液晶デバイス３５０Ｂの制御情報を記憶する液晶デバイス制御情報ストレッジ３４６Ｂとを有している。

　内視鏡システム１００Ｂは、照明光の光量分布の変更に透過型液晶デバイス３５０Ｂを用いているため、光源ユニット３２０から射出された照明光は、その光路が折り曲げられることなく進行し、ライトガイド２３２の入射端ＩＥに向かうように構成されている。

　透過型液晶デバイス３５０Ｂは、マトリクス状に配列された、光の透過／遮光を個別に切り替え可能な多数のセルを有している。透過型液晶デバイス３５０Ｂの個々のセルは、入射した照明光を透過してライトガイド２３２に導く第１状態と、入射した照明光を透過せず吸収する第２状態との少なくとも二つの状態の間で切り替え可能である。さらに、セルは、透過／遮光の切り替えだけでなく、照明光の透過率を連続的に変化させることもできる。

　なお、透過型液晶デバイス３５０Ｂには、入射する照明光の偏光状態を調整する偏光フィルタなど、通常の液晶デバイスに用いられる部材が組み込まれているが、図１８では簡便のため省略している。

　このように透過型液晶デバイス３５０Ｂを用いることで、透過と遮光だけでなく、その間の透過光量も設定することが可能となり、光量調整では、時間（透過状態である時間）、分布（領域内の透過状態であるセルの割合）だけでなく、透過率による制御も可能となる。

　なお、ここでは透過型液晶デバイス３５０Ｂを用いる例を示したが、これに限らない。反射型液晶デバイスを用いることも可能である。反射型液晶デバイスでは、個々のセルは、入射した照明光を反射してライトガイド２３２に導く第１状態と、入射した照明光を反射せず吸収する第２状態との少なくとも二つの状態の間で切り替え可能である。さらに、セルは、反射／遮光の切り替えだけでなく、照明光の反射率を連続的に変化させることもできる。反射型液晶デバイスを用いることで、光源ボックス３１０の設計自由度が向上する。

　なお、上述した実施形態は一例に過ぎず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において様々な変形が可能であることはいうまでもない。

Claims

　スコープと、前記スコープに照明光を供給する照明光供給装置を有する内視鏡システムであって、
　前記スコープは、観察対象物の画像を取得する撮像ユニットと、照明光を観察対象物に向けて射出する照明光射出ユニットと、供給された照明光を前記照明光射出ユニットまで導光するライトガイドとを備えており、
　前記照明光供給装置は、照明光を射出する光源ユニットと、前記光源ユニットから射出される照明光の光路上に配置された光量分布変更デバイスとを備えており、
　前記光量分布変更デバイスは、前記照明光射出ユニットから射出される照明光の光量分布が所望の光量分布となるように、照明光が照射される照明光照射エリア内の照明光の光量分布を変更して前記ライトガイドに伝送する、内視鏡システム。
　前記光量分布変更デバイスは、照明光照射エリアを複数の照明光選択エリアに分割し、照明光選択エリア毎に光量を制御して前記ライトガイドに入射させる、請求項１に記載の内視鏡システム。
　前記スコープは、照明光を観察対象物に向けて射出する複数の照明光射出ユニットを備えており、
　前記光量分布変更デバイス上に照明光が照射される領域である照明光照射エリアは、複数の照明光選択エリアを有しており、
　前記ライトガイドは、多数の光ファイバを束ねて構成されたバンドルファイバであり、
　前記バンドルファイバは、前記複数の照明光射出ユニットとそれぞれ光学的に接続されている複数の光ファイバ群を有しており、
　前記光量分布変更デバイスは、複数の照明光選択エリアをそれぞれ経由する照明光の光量をそれぞれ制御する、請求項２に記載の内視鏡システム。
　前記複数の照明光射出ユニットは、第１の照明光射出ユニットと第２の照明光射出ユニットとを含んでおり、
　前記バンドルファイバは、前記第１の照明光射出ユニットと光学的に接続されている第１の光ファイバ群と、前記第２の照明光射出ユニットと光学的に接続されている第２の光ファイバ群とを含んでおり、
　複数の照明光選択エリアは、前記第１の光ファイバ群の入射端と対応付けられた第１の照明光選択エリアと、前記第２の光ファイバ群の入射端と対応付けられた第２の照明光選択エリアとを含んでおり、
　前記光量分布変更デバイスは、第１の照明光選択エリアを経由する照明光と、第２の照明光選択エリアを経由する照明光の光量をそれぞれ制御する、請求項３に記載の内視鏡システム。
　前記光量分布変更デバイスは、多数のミラー素子を有するミラーデバイスであり、
　個々のミラー素子は、入射した照明光を前記ライトガイドに導く第１状態と、入射した照明光を前記ライトガイドから逸らす第２状態との少なくとも二つの状態の間で切り替え可能であり、
　前記照明光供給装置は、第１の照明光選択エリアに位置するミラー素子である第１のミラー素子群の状態と、第２の照明光選択エリアに位置するミラー素子である第２のミラー素子群の状態とをそれぞれ制御するミラーデバイス制御回路を有する、請求項２に記載の内視鏡システム。
　前記光量分布変更デバイスは、照明光の光量配分を、前記第１のミラー素子群に含まれるミラー素子のうち、第１状態にあるミラー素子の割合と、前記第２のミラー素子群に含まれるミラー素子のうち、第１状態にあるミラー素子の割合とにより制御する、請求項５に記載の内視鏡システム。
　前記照明光供給装置は、前記撮像ユニットが取得した画像に基づいて、配光分布修正情報を導出する配光分布修正情報導出回路を有しており、前記配光分布修正情報導出回路は、画像の輝度分布に基づいて、前記光量分布変更デバイスの制御情報を導出する、請求項２に記載の内視鏡システム。
　前記配光分布修正情報導出回路は、画像を、第１の照明光が支配的な第１の照明領域と、第２の照明光が支配的な第２の照明領域とに分割し、第１の照明領域と第２の照明領域との輝度値の関係に基づいて、前記光量分布変更デバイスの制御情報を導出する、請求項７に記載の内視鏡システム。
　前記配光分布修正情報導出回路は、画像を、第１の照明光が支配的な第１の照明領域と、第２の照明光が支配的な第２の照明領域と、第１の照明光と第２の照明光が双方同程度である共通照明領域とに分割し、第１の照明領域と第２の照明領域と共通照明領域との輝度値の関係に基づいて前記光量分布変更デバイスの制御情報を導出する、請求項７に記載の内視鏡システム。
　前記配光分布修正情報導出回路は、共通照明領域に存在する観察対象物の凸部または凹部に現れる影の輝度値に基づいて、前記光量分布変更デバイスの制御情報を導出する、請求項９に記載の内視鏡システム。
　前記スコープは、前記ライトガイドの入射端における第１の光ファイバ群の入射端と第２の光ファイバ群の入射端との分布情報である光ファイバ群入射端射出端分布情報、および／または、デジタルミラーデバイスのミラー素子と前記ライトガイドの射出端との配置関係の情報であるデジタルミラーデバイス制御情報を記憶したメモリを有しており、これらの情報は、前記照明光供給装置を含む本体に前記スコープが接続されたときに前記照明光供給装置に伝送される、請求項２に記載の内視鏡システム。
　前記照明光供給装置は、前記光量分布変更デバイスを制御する光量分布変更デバイス制御回路と、前記撮像ユニットが取得した画像に基づいて、配光分布修正情報を導出する配光分布修正情報導出回路を有しており、
　前記配光分布修正情報導出回路は、画像上の輝度値が所定の閾値を超えた領域を補正対象領域として抽出し、
　前記光量分布変更デバイス制御回路は、補正対象領域に照射される照明光の光量を変更するように、前記光量分布変更デバイスを制御する、請求項１または２に記載の内視鏡システム。
　前記配光分布修正情報導出回路は、前記光量分布変更デバイスの状態が異なる少なくとも二つの画像である第１の画像と第２の画像を比較し、輝度分布が異なる領域を輝度分布変化領域として抽出し、第１の画像の撮像時の前記光量分布変更デバイスの状態を第１画像状態、第２の画像の撮像時の前記光量分布変更デバイスの状態を第２画像状態としたときに、第１画像状態と第２画像状態との差分と輝度分布変化領域とを対応付けて、補正対象領域を補正するために必要な前記光量分布変更デバイスの状態である配光分布補正情報を導出する、請求項１２に記載の内視鏡システム。
　前記光量分布変更デバイスは、ミラーデバイスであり、
　前記ミラーデバイスは、多数のミラー素子を有しており、
　個々のミラー素子は、入射した照明光を前記ライトガイドに導く第１状態と、入射した照明光をライトガイド入射端以外の所定の方向に導く第２状態との少なくとも二つの状態の間で切り替え可能であり、
　前記配光分布修正情報導出回路は、状態が切り替えられるべきミラー素子の配置情報である配光分布修正情報を導出する、請求項１３に記載の内視鏡システム。
　前記配光分布修正情報導出回路は、画像上の輝度値が所定の閾値を超えた領域について、閾値を超えた度合いに基づいて、配光分布修正情報の、その領域にあるミラー素子の第１状態と第２状態の比率を調整する、請求項１４に記載の内視鏡システム。
　前記配光分布修正情報導出回路は、機械学習アルゴリズムを有しており、輝度分布変化領域と、第１画像状態と第２画像状態との対応付けプロセスを、前記機械学習アルゴリズムを経由して行い、配光分布補正情報を導出する請求項１３または１４に記載の内視鏡システム。
　前記スコープは、前記ライトガイドの入射端における、第１の光ファイバ群の入射端と第２の光ファイバ群の入射端との分布情報である光ファイバ群入射端射出端分布情報、および／または、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）のミラー素子と前記ライトガイドの射出端との配置関係の情報であるＤＭＤ制御情報を記憶したメモリを有しており、この情報は、前記照明光供給装置を含む本体に前記スコープが接続されたときに前記照明光供給装置に伝送される、請求項１２に記載の内視鏡システム。
　前記光量分布変更デバイスは液晶デバイスであり、
　前記液晶デバイスは多数のセルを有しており、
　個々のセルは、入射した照明光を透過または反射して前記ライトガイドに導く第１状態と、入射した照明光を透過または反射せず吸収する第２状態との少なくとも二つの状態の間で切り替え可能であり、
　前記照明光供給装置は、前記撮像ユニットが取得した画像に基づいて、配光分布修正情報を導出する配光分布修正情報導出回路を有しており、前記配光分布修正情報導出回路は、状態が切り替えられるべきセルの配置情報である配光分布修正情報を導出する、請求項１に記載の内視鏡システム。
　内視鏡システムが有するスコープに搭載されたライトガイドに照明光を供給する光源ユニットと、前記光源ユニットから射出される照明光の光路上に配置された光量分布変更デバイスとを備えており、
　前記光量分布変更デバイスは、前記スコープに設けられた照明光射出ユニットから射出される照明光の光量分布が所望の光量分布となるように、照明光が照射される照明光照射エリア内の照明光の光量分布を変更して前記ライトガイドに伝送する、照明光供給装置。