CN111712178A - 内窥镜系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在切换发出多个照明光的情况下，在照明光的切换时段也能够准确地对照明光的发光量进行控制的内窥镜系统及其工作方法。通过滚动快门方式的摄像传感器(48)在进行第1照明光与第2照明光的切换的切换时段输出切换时段的图像信号。亮度信息计算部(54)使用切换时段的图像信号、第1亮度计算系数及第2亮度计算系数计算表示切换时段下的所述观察对象的亮度的切换时段的亮度信息。光源控制部(21)根据切换时段的亮度信息，控制所述第1照明光或所述第2照明光的发光量。

Description

内窥镜系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种切换发出多种照明光的内窥镜系统及其工作方法。

背景技术

近年的医疗领域中广泛使用具备光源装置、内窥镜及处理器装置的内窥镜系统。在内窥镜系统中，从内窥镜对观察对象照射照明光，并根据通过内窥镜的摄像传感器拍摄用该照明光照明中的观察对象而获得的RGB图像信号，将观察对象的图像显示于显示器上。

并且，在内窥镜系统中，设置有多个观察模式，以便根据诊断目的能够切换照射于观察对象的照明光，并且能够切换对观察对象图像的图像处理。并且，如专利文献1或专利文献2所示，还进行如下处理，即，通过自动切换发出多个照明光，能够交替观察从各照明光获得的多个观察图像。

然而，在切换发出多个照明光的情况下，当切换照明光时，有可能会显示不与切换之后的照明光对应的观察图像，因此在专利文献1中，当切换照明光时，使切换之后的照明光的光量变得最小。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5677378号

专利文献2：国际公开第2010/055938号

发明内容

发明要解决的技术课题

如上所述，即使在切换发出多个照明光的情况下，也需要根据观察对象的亮度状态，进行各照明光的发光量的控制。例如，在专利文献2中，由通过切换之前的照明光的发光获得的图像计算观察对象的亮度，并根据该计算出的观察对象的亮度，进行切换之后的照明光的发光量的控制。在该情况下，计算出的观察对象的亮度不取决于切换之后的照明光，因此有时无法准确地进行发光量的控制。并且，在作为成像元件使用了滚动快门方式的摄像传感器的情况下，当切换照明光时，有时切换之前的照明光与切换之后的照明光混合曝光。有时从在该情况下获得的图像无法准确地进行发光量的控制。

本发明的目的在于提供一种在切换发出多个照明光的情况下，在照明光的切换时段也能够准确地对照明光的发光量进行控制的内窥镜系统及其工作方法。

用于解决技术课题的手段

本发明的内窥镜系统具备光源部、光源控制部、滚动快门方式的摄像传感器及亮度信息计算部。光源部发出第1照明光及发光光谱与第1照明光不同的第2照明光。光源控制部切换第1照明光与第2照明光而进行发光控制。摄像传感器具有用于拍摄由第1照明光或第2照明光照明的观察对象的多个线程。摄像传感器对各线程以不同的曝光定时进行曝光，并且对各线程以不同的读出定时读出电荷并输出图像信号。图像信号中包含在第1照明光的照明时段输出的第1图像信号、在第2照明光的照明时段输出的第2图像信号及在进行第1照明光与第2照明光的切换的切换时段输出的切换时段的图像信号。亮度信息计算部使用第1图像信号及第1亮度计算系数计算表示第1照明光的照明时段下的观察对象的亮度的第1亮度信息，使用第2图像信号及与第1亮度计算系数不同的第2亮度计算系数计算表示第2照明光的照明时段下的观察对象的亮度的第2亮度信息，使用切换时段的图像信号、第1亮度计算系数及第2亮度计算系数计算表示切换时段下的观察对象的亮度的切换时段的亮度信息。光源控制部根据第1亮度信息、第2亮度信息或切换时段的亮度信息，控制第1照明光或第2照明光的发光量。

亮度信息计算部优选通过以特定的加权系数将第1亮度计算系数与第2亮度计算系数加权相加，来计算切换时段的亮度信息。亮度信息计算部优选计算第1亮度计算系数与第2亮度计算系数的平均值作为切换时段的亮度信息。亮度信息计算部优选通过针对第1亮度计算系数及第2亮度计算系数将与摄像传感器中的特定的线程对应的线程用加权系数加权相加，来计算切换时段的亮度信息作为特定的加权系数。亮度信息计算部优选通过针对第1亮度计算系数及第2亮度计算系数将与切换时段的图像信号中的特定的区域对应的区域用加权系数加权相加，来计算切换时段的亮度信息作为特定的加权系数。

光源控制部优选以至少两帧以上的间隔照射第1照明光与第2照明光。在切换时段下，对摄像传感器曝光第1照明光及第2照明光。优选光源部能够发出多个波段的光，且能够变更各波段的光的发光比率，第1照明光具有第1发光比率，第2照明光具有与所述第1发光比率不同的第2发光比率。优选第1照明光为紫色光，第2照明光为绿色光，光源控制部切换发出紫色光与绿色光。优选第1照明光及第2照明光分别包含紫色光、蓝色光、绿色光或红色光，表示第1照明光中的紫色光、蓝色光、绿色光或红色光的光强度比Vs1∶Bs1∶Gs1∶Rs1的第1发光比率与表示第2照明光中的紫色光、蓝色光、绿色光或红色光的光强度比Vs2∶Bs2∶Gs2∶Rs2的第2发光比率不同，光源控制部通过切换第1发光比率与第2发光比率，来切换发出第1照明光与第2照明光。

本发明的内窥镜系统的工作方法具有发光控制步骤、摄像步骤及亮度信息计算步骤。在发光控制步骤中，光源控制部切换第1照明光及发光光谱与第1照明光不同的第2照明光而进行发光控制。在摄像步骤中，滚动快门方式的摄像传感器作为图像信号，在第1照明光的照明时段输出第1图像信号，在第2照明光的照明时段输出第2图像信号，在进行第1照明光与第2照明光的切换的切换时段输出切换时段的图像信号，其中，所述滚动快门方式的摄像传感器具有用于拍摄由第1照明光或第2照明光照明的观察对象的多个线程且对各线程以不同的曝光定时进行曝光并且对各线程以不同的读出定时读出电荷并输出图像信号。在亮度信息计算步骤中，亮度信息计算部使用第1图像信号及第1亮度计算系数计算表示第1照明光的照明时段下的观察对象的亮度的第1亮度信息，使用第2图像信号及与第1亮度计算系数不同的第2亮度计算系数计算表示第2照明光的照明时段下的观察对象的亮度的第2亮度信息，使用切换时段的图像信号、第1亮度计算系数及第2亮度计算系数计算表示切换时段下的观察对象的亮度的切换时段的亮度信息。在发光控制步骤中，光源控制部根据第1亮度信息、第2亮度信息或切换时段的亮度信息，控制第1照明光或第2照明光的发光量。

发明效果

根据本发明，在切换发出多个照明光的情况下，在照明光的切换时段也能够准确地对照明光的发光量进行控制。

附图说明

图1是第1实施方式的内窥镜系统的外观图。

图2是表示第1实施方式的内窥镜系统的功能的框图。

图3是表示紫色光V、蓝色光B、绿色光G及红色光R的发光光谱的图表。

图4是表示紫色光V的发光光谱的曲线图。

图5是表示绿色光G的发光光谱的曲线图。

图6是表示滚动快门方式的摄像传感器的动作的说明图。

图7是表示使用切换时段用亮度计算系数(第1亮度计算系数α与第2亮度计算系数的平均值)计算切换时段的亮度信息的方法的说明图。

图8是表示使用切换时段用亮度计算系数(根据线程用加权系数加权相加了第1亮度计算系数α与第2亮度计算系数的系数)计算切换时段的亮度信息的方法的说明图。

图9是表示使用切换时段用亮度计算系数(根据区域用加权系数加权相加了第1亮度计算系数α与第2亮度计算系数的系数)计算切换时段的亮度信息的方法的说明图。

图10是表示多观察模式的一系列流程的流程图。

图11是表示具有第1发光比率的第1照明光的发光光谱的曲线图。

图12是表示具有第2发光比率的第2照明光的发光光谱的曲线图。

图13是表示第2实施方式的内窥镜系统的功能的框图。

图14是表示普通光的发光光谱的曲线图。

图15是表示第1照明光的发光光谱的曲线图。

图16是表示第2照明光的发光光谱的曲线图。

具体实施方式

[第1实施方式]

如图1所示，第1实施方式的内窥镜系统10具有内窥镜12、光源装置14、处理器装置16、显示器18及用户接口19。内窥镜12与光源装置14光学连接，且与处理器装置16电连接。内窥镜12具有插入于受检体内的插入部12a、设置于插入部12a的基端部分的操作部12b以及设置于插入部12a的前端侧的弯曲部12c及前端部12d。通过操作操作部12b的弯角钮12e，弯曲部12c进行弯曲动作。伴随该弯曲动作，前端部12d朝向所期望的方向。另外，用户接口19除了所图示的键盘以外，还包含鼠标等。

并且，在操作部12b除了弯角钮12e以外，还设置有模式切换SW13a。模式切换SW13a用于普通观察模式、第1特殊观察模式、第2特殊观察模式及多观察模式的切换操作。普通观察模式为将普通图像显示于显示器18上的模式。第1特殊观察模式为将通过对观察对象照明紫色光V(第1照明光)强调了表层血管等的第1特殊图像显示于显示器18上的模式。第2特殊观察模式为将通过对观察对象照明绿色光G(发光光谱与第1照明光不同的第2照明光)强调了深层血管的第2特殊图像显示于显示器18上的模式。多观察模式将紫色光V与绿色光G以特定的发光帧数的间隔交替切换来照明观察对象，并且将通过这些光的照明而获得的第1特殊图像与第2特殊图像以特定的显示帧数的间隔交替切换显示于显示器18。另外，在本实施方式中，帧是指用于控制拍摄观察对象的摄像传感器48(参考图2)的单位。关于照明光的照明时段以帧数(发光帧数(参考图6～图9(简记为“帧”)))来表示，关于图像的显示时段也以帧数(显示帧数)来表示。

另外，作为用于切换模式的模式切换部，除了模式切换SW13a以外，还可以使用脚踏开关。并且，在操作部12b设置有用于获取静态图像的冻结按钮(未图示)。当检测到用户认为对诊断有效的部位时，有时交替操作模式切换SW13a与冻结按钮。

处理器装置16与显示器18及用户接口19电连接。显示器18输出显示图像信息等。用户接口19接收功能设定等的输入操作。另外，在处理器装置16中也可以连接记录图像信息等的外置记录部(省略图示)。

如图2所示，光源装置14具有光源部20、光源控制部21及光路结合部23。光源部20能够发出多个波段的光，且能够变更各波段的光的发光比率。光源部20为了发出多个波段的光而具有V-LED(Violet Light Emitting Diode：紫色发光二极管光)20a、B-LED(BlueLight Emitting Diode：蓝色发光二极管光)20b、G-LED(Green Light Emitting Diode：绿色发光二极管光)20c及R-LED(Red Light Emitting Diode：红色发光二极管光)20d。另外，也可以代替LED而使用LD(Laser Diode：激光二极管)。

光源控制部21控制LED20a～20d的驱动。光路结合部23结合从四个颜色的LED20a～20d发出的四个颜色的光的光路。由光路结合部23结合的光经由插入贯通于插入部12a内的光导件41及照明透镜45照射到受检体内。

如图3所示，V-LED20a产生中心波长405±10nm、波长范围380～420nm的紫色光V。B-LED20b产生中心波长460±10nm、波长范围420～500nm的蓝色光B。G-LED20c产生波长范围达到480～600nm的绿色光G。R-LED20d产生中心波长620～630nm且波长范围达到600～650nm的红色光R。

光源控制部21在任一观察模式下也进行点亮V-LED20a、B-LED20b、G-LED20c及R-LED20d的控制。并且，当为普通观察模式时，光源控制部21以发出紫色光V、蓝色光B、绿色光G及红色光R之间的发光比率成为Vc∶Bc∶Gc∶Rc的普通光的方式，控制各LED20a～20d。另外，在本说明书中，发光比率是指各半导体光源的光强度比，光强度比包含0(零)的情况。因此，包含各半导体光源中的任一个或两个以上不亮的情况。例如，设为如紫色光V、蓝色光B、绿色光G及红色光R之间的光强度比为1∶0∶0∶0的情况，即使在半导体光源中仅点亮一个而其他三个不点亮的情况下，也具有发光比例。

并且，如图4所示，当为第1特殊观察模式时，光源控制部21以仅发出紫色光V的方式控制各LED20a～20d。并且，如图5所示，当为第2特殊观察模式时，光源控制部21以仅发出绿色光G的方式控制各LED20a～20d。并且，当为多观察模式时，光源控制部21以特定的发光帧数的间隔交替发出紫色光V与绿色光G的方式控制各LED20a～20d。另外，特定的发光帧数优选为至少两帧以上。这是因为，当发光帧数为一帧时，只能获得紫色光V与绿色光G混合的混色图像。并且，这是因为，为了使光源装置14与处理器装置16同步，也需要根据光源装置14中的照明光的切换，进行处理器装置16中所使用的参数的切换，且该参数的切换所需的时间至少需要两帧以上。此外，有时因照明光被切换而产生闪烁，因此通过设为两帧以上的时段，减轻因闪烁引起的对执业医师的负担。

并且，光源控制部21根据从处理器装置16的亮度信息计算部54传送的亮度信息，控制从各LED20a～20d发出的照明光的发光量。具体而言，当为普通观察模式时，根据普通观察模式的亮度信息Yc、控制普通光的发光量。当为第1特殊观察模式时，根据第1亮度信息Y1，控制紫色光V的发光量。当为第2特殊观察模式时，根据第2亮度信息Y2，控制绿色光G的发光量。当为多观察模式时，在照明紫色光V时，根据第1亮度信息Y1，控制紫色光V的发光量，在照明绿色光G时，根据第2亮度信息Y2，控制绿色光G的发光量。在进行紫色光V与绿色光G的切换的切换时段下，根据切换时段的亮度信息Yx，控制切换之后的照明光(例如，从紫色光V向绿色光G切换时为绿色光G的发光量)的发光量。

如图2所示，光导件41内置于内窥镜12及通用塞绳(连接内窥镜12与光源装置14及处理器装置16的塞绳)内，并将由光路结合部23结合的光传播至内窥镜12的前端部12d。另外，作为光导件41，能够使用多模光纤。作为一例，能够使用芯部直径105μm、包层直径125μm及包含成为外皮的保护层的直径φ0.3～0.5mm的细径的光缆。

在内窥镜12的前端部12d设置有照明光学系统30a及摄像光学系统30b。照明光学系统30a具有照明透镜45，并且来自光导件41的光经由该照明透镜45照射到观察对象。摄像光学系统30b具有物镜46及摄像传感器48。来自观察对象的反射光经由物镜46入射到摄像传感器48。由此，在摄像传感器48中成像观察对象的反射像。

摄像传感器48为彩色摄像传感器，并且拍摄受检体的反射像而输出图像信号。该摄像传感器48优选为CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)摄像传感器等。因此，如图6所示，摄像传感器48具有多个线程Line 0～Line n，且对各线程以不同的曝光定时进行曝光，对各线程以不同的读出定时读出电荷并输出图像信号。例如，当以一帧间隔来进行紫色光V的发光时，在Line 0中，在紫色光V1的发光开始定时开始曝光定时而进行曝光，在紫色光V1的发光结束定时结束曝光定时。根据该曝光定时的结束，开始读出定时而在Line 0中读出电荷并输出图像信号。

在下一Line 1中，自紫色光V1的发光开始起在Line 1用时间后开始曝光定时而进行曝光，自紫色光V2的发光开始起在Line 1用时间后结束曝光定时。根据该曝光定时的结束，开始读出定时而在Line 1中读出电荷并输出图像信号。关于Line 2～Line n，以对各线程成为不同的曝光定时及读出定时的方式进行曝光及读出。通过完成输出Line n的图像信号，获得具有Line 0～Line n的图像信号的第1特殊图像。

并且，摄像传感器48为用于获得R(红色)、G(绿色)及B(蓝色)这三个颜色的RGB图像信号的彩色摄像传感器即具备设置有R滤波器的R像素、设置有G滤波器的G像素及设置有B滤波器的B像素的所谓的RGB摄像传感器。因此，当为普通观察模式时，通过摄像传感器48拍摄用普通光照明的观察对象，从B像素输出Bc图像信号，从G像素输出Gc图像信号，从R像素输出Rc图像信号。

并且，当为第1特殊观察模式时，通过由摄像传感器48拍摄用紫色光V照明的观察对象，从B像素输出Bs1图像信号，从G像素输出Gs1图像信号，从R像素输出Rs1图像信号。并且，当为第2特殊观察模式时，通过由摄像传感器48拍摄用绿色光G照明的观察对象，从B像素输出Bs2图像信号，从G像素输出Gs2图像信号，从R像素输出Rs2图像信号。并且，当为多观察模式时，在照明紫色光V时，从B像素、G像素及R像素输出Bs1图像信号、Gs1图像信号及Rs1图像信号，在照明绿色光G时，从B像素、G像素及R像素输出Bs2图像信号、Gs2图像信号及Rs2图像信号。并且，在进行紫色光V与绿色光G的切换的切换时段下，从B像素、G像素及R像素输出Bsx图像信号、Gsx图像信号及Rsx图像信号。

另外，作为摄像传感器48，代替RGB的彩色摄像传感器，也可以是具备C(青色)、M(品红色)、Y(黄色)及G(绿色)的补色滤波器的所谓的补色摄像传感器。当使用补色摄像传感器时，输出CMYG这四个颜色的图像信号，因此需要通过补色-原色颜色转换，将CMYG这四个颜色的图像信号转换为RGB这三个颜色的图像信号。并且，摄像传感器48也可以是没有设置滤色器的单色摄像传感器。在该情况下，光源控制部21需要分时点亮蓝色光B、绿色光G及红色光R，并在摄像信号的处理中增加同步化处理。

从摄像传感器48输出的图像信号发送至CDS/AGC电路50。CDS/AGC电路50对模拟信号即图像信号进行相关双采样(CDS(Correlated Double Sampling))或自动增益控制(AGC(Auto Gain Control))。经过了CDS/AGC电路50的图像信号通过A/D转换器(A/D(Analog/Digital：模拟/数字)变频器)52转换为数字图像信号。被A/D转换的数字图像信号输入于处理器装置16。

处理器装置16具备图像获取部53、亮度信息计算部54、DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理)56、去噪部58、图像处理部60、参数切换部62及视频信号生成部66。对图像获取部53输入来自内窥镜12的数字彩色图像信号。彩色图像信号为由从摄像传感器48的R像素输出的R图像信号、从摄像传感器48的G像素输出的G图像信号及从摄像传感器48的B像素输出的B图像信号构成的RGB图像信号。

亮度信息计算部54根据从图像获取部53输入的RGB图像信号，计算表示观察对象的亮度的亮度信息。计算出的亮度信息传送至光源控制部21、并且用于控制照明光的发光量。在普通观察模式下，根据Bc图像信号、Gc图像信号及Rc图像信号，使用普通用计算系数αc、βc、γc，由下述(式1)计算表示普通光的发光时段下的观察对象的亮度的普通观察模式的亮度信息Yc。

(式1)Yc＝αc×Bc图像信号+βc×Gc图像信号+γc×Rc图像信号

并且，在第1特殊观察模式下，根据Bs1图像信号、Gs1图像信号及Rs1图像信号(第1图像信号)，使用第1亮度计算系数α1、β1、γ1，由下述式(2)计算表示紫色光V的照明时段下的观察对象的亮度的第1亮度信息。

(式2)Y1＝α1×Bc1图像信号+β1×Gc1图像信号+γ1×Rc1图像信号

并且，在第2特殊观察模式下，根据Bs2图像信号、Gs2图像信号及Rs2图像信号(第2图像信号)，使用第2亮度计算系数α2、β2、γ2，由下述式3)计算表示绿色光G的照明时段下的观察对象的亮度的第2亮度信息。

(式3)Y2＝α2×Bc2图像信号+β2×Gc2图像信号+γ2×Rc2图像信号

并且，在多观察模式下，在紫色光V的照明时段下，与第1特殊观察模式的情况相同地，计算表示紫色光V的照明时段下的观察对象的亮度的第1亮度信息，在绿色光G的照明时段下，与第2特殊观察模式的情况相同地，计算表示绿色光G的照明时段下的观察对象的亮度的第2亮度信息。如图7～图9所示，在紫色光V的照明时段下，表示第1亮度信息的第1亮度图像成为具有与第1亮度信息对应的亮度的图像。另一方面，在紫色光的照明时段下，表示第2亮度信息的第2亮度图像成为像素值几乎为“0”的黑色图像。相反，在绿色光G的照明时段下，表示第2亮度信息的第2亮度图像成为具有与第2亮度信息对应的亮度的图像。另一方面，在绿色光G的照明时段下，表示第1亮度信息的第1亮度图像成为像素值几乎为“0”的黑色图像。

并且，当通过滚动快门方式的摄像传感器48进行了观察对象的拍摄时，在切换时段下，由于紫色光V与绿色光G混合曝光于摄像传感器48，因此这两个颜色的照明光混合的混色图像显示于显示器18。并且，当根据第1亮度计算系数或第2亮度计算系数中的任一个亮度计算系数计算表示切换时段下的观察对象的亮度的切换时段的亮度信息时，通过用滚动快门方式的摄像传感器48进行观察对象的拍摄，表示切换时段的亮度信息的切换时段的亮度图像成为空间上亮度不同的渐变图像。这种渐变图像的情况，在亮度信息计算部54中无法准确地计算切换时段的亮度信息。另外，基于第1亮度计算系数α1、β1、γ1的渐变图像从上到下逐渐变暗，相反基于第2亮度计算系数α2、β2、γ2的渐变图像从上到下逐渐变亮。另外，切换时段优选为在切换照明光之前，根据切换之前的照明光对摄像传感器48的最初的线程(Line 0)开始曝光及读出之后，根据切换之后的照明光对最后的线程(Line n)完成曝光及读出之前的时段。例如，切换时段优选为至少两帧以上。

因此，在切换时段下，根据第1亮度计算系数α1、β1、γ1及第2亮度计算系数α2、β2、γ2计算切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx，以便在紫色光V与绿色光G混合曝光于摄像传感器48的情况下，也能够准确地计算切换时段下的观察对象的亮度。该切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx使用预先存储于处理器装置16内的第1亮度计算系数及第2亮度计算系数来计算，因此无需存储切换时段专用的系数。因此，能够抑制处理器装置16中的存储容量。而且，根据Bsx图像信号、Gsx图像信号及Rsx图像信号(切换时段的图像信号)，使用切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx，由下述(式4)计算表示切换时段下的观察对象的亮度的切换时段的亮度信息Yx。基于切换时段的亮度信息γx的特定图像与如上所述的渐变图像相比，成为亮度的空间上的变化得到抑制的图像。

(式4)γx＝αx×Bsx图像信号+βx×Gsx图像信号+γx×Rsx图像信号

在此，亮度信息计算部54通过以特定的加权系数将第1亮度计算系数Y1与第2亮度计算系数Y2加权相加，来计算切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx。例如，如图7所示，亮度信息计算部54也可以由下述(式5)计算第1亮度计算系数α1、β1、γ1与第2亮度计算系数α2、β2、γ2的平均值而作为切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx。

(式5)αx＝(α1+α2)/2、

βx＝(β1+β2)/2、

γx＝(γ1+γ2)/2

并且，如图8所示，亮度信息计算部54也可以由下述(式6)并通过针对第1亮度计算系数α1、β1、γ1及第2亮度计算系数α2、β2、γ2将与摄像传感器48中的特定的线程i(“0”～“n”中的任一个)对应的线程用加权系数加权相加，作为切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx来计算。另外，当i为“0”时，αx成为α1，βx成为β1，γx成为γ1。并且，当i为“n”时，αx成为α2，βx成为β2，γx成为γ2。

(式6)αx＝α1×(n-i)/n+α2×i/n

βx＝β1×(n-i)/n+β2×i/n

γx＝γ1×(n-i)/n+β2×i/n

并且，如图9所示，亮度信息计算部54也可以通过针对第1亮度计算系数α1、β1、γ1及第2亮度计算系数α2、β2、γ2将与Bsx图像信号、Gsx图像信号及Rsx图像信号中的特定的区域对应的区域用加权系数加权相加，作为切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx来计算。例如，在Bsx图像信号中，当作为特定的区域具有中央部分的区域P1及其区域P1周边的区域P2这两个区域时，对区域P1使用第1亮度计算系数α1、β1、γ1，对区域P2使用第2亮度计算系数α2、β2、γ2。在该情况下，在像素总数m的Bsx图像信号中，当在区域P1中使用第1亮度计算系数α1、β1、γ1计算的像素数为p，而在区域P2中使用第2亮度计算系数α2、β2、γ2计算的像素数为q时，由下述(式7)计算切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx。

(式7)αx＝p/m×α1+q/m×α2

βx＝p/m×β1+q/m×β2

γx＝p/m×γ1+q/m×γ2

另外，(式7)中，“p/m”及“q/m”分别与区域用加权系数对应。

DSP56对所接收的图像信号实施缺陷校正处理、偏移处理、增益处理、颜色调整处理、伽马转换处理或去马赛克处理等各种信号处理。在缺陷校正处理中，校正摄像传感器48的缺陷像素的信号。在偏移处理中，从实施了缺陷校正处理的RGB图像信号去除暗电流成分，并设定准确的零电平。

在增益处理中，通过对偏移处理之后的RGB图像信号乘以增益参数而调整信号电平。然后，通过伽马转换处理调整亮度或彩度。对线性矩阵处理之后的RGB图像信号实施去马赛克处理(也被称为各向同性处理、同步化处理)，并通过插值生成各像素中缺失颜色的信号。通过该去马赛克处理，变得所有像素具有RGB各颜色的信号。

去噪部58对通过DSP56实施了伽马校正处理的RGB图像信号实施去噪处理(例如移动平均法或中值滤波法等)，由此从RGB图像信号去除噪声。去除了噪声的RGB图像信号发送至图像处理部60。

图像处理部60对RGB图像信号实施各种图像处理。在各种图像处理中除了与观察模式无关地在相同的条件下进行的图像处理以外，还有在按每个观察模式不同的条件下进行的图像处理。在按每个观察模式不同的条件下进行的图像处理中包含用于提高颜色再现性的颜色调整处理及用于强调血管或凹凸等各种结构的结构强调处理。颜色调整处理及结构强调处理为使用二维LUT(Look Up Table：查找表)、三维LUT(Look Up Table)或矩阵等的处理。当进行颜色强调处理及结构强调处理时，图像处理部60中使用按每个观察模式设定的颜色强调处理参数及结构强调处理参数。这些颜色强调处理参数或结构强调处理参数的切换按照操作了模式切换SW13a而由参数切换部62进行。并且，参数切换部62在多观察模式下，当发出紫色光V时切换到与紫色光V对应的参数(与第1特殊观察模式相同)，当发出绿色光G时切换到与绿色光G对应的参数(与第2特殊观察模式相同)。

视频信号生成部66将从图像处理部60输入的普通图像、第1特殊图像或第2特殊图像转换为用于作为能够显示于显示器18的图像来显示的视频信号。根据该视频信号，显示器18显示与各观察模式对应的观察图像。当为普通观察模式时，将普通图像显示于显示器18。当为第1特殊观察模式时，将第1特殊图像显示于显示器18。当为第2特殊观察模式时，将第2特殊图像显示于显示器18。当为多观察模式时，将带有紫色的第1特殊图像与带有绿色的第2特殊图像以特定的显示帧数的间隔切换显示于显示器18(参考图7～图9)。

接着，按照图10的流程图对多观察模式下的光源控制进行说明。若设定为多观察模式，则紫色光V对观察对象进行照明。紫色光V以特定的发光帧数的间隔发光。通过滚动快门方式的摄像传感器48拍摄由紫色光V照明的观察对象，由此获得Bs1图像信号、Gs1图像信号及Rs1图像信号。通过对这些Bs1图像信号、Gs1图像信号及Rs1图像信号分别乘以第1亮度计算系数α1、β1、γ1，获得表示紫色光的照明时段下的观察对象的亮度的第1亮度信息。光源控制部21根据第1亮度信息，进行紫色光V的发光量的控制。

若特定的发光帧数量的紫色光V的发光结束，则切换为绿色光G的发光。在进行紫色光V与绿色光G的切换的切换时段下，通过摄像传感器48进行观察对象的拍摄，由此获得Bsx图像信号、Gsx图像信号及Rsx图像信号。通过对这些Bsx图像信号、6sx图像信号及Rsx图像信号分别乘以切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx，计算表示切换时段下的观察对象的亮度的切换时段的亮度信息。切换时段用亮度计算系数αx、βx、γx根据照明紫色光V时所使用的第1亮度计算系数α1、β1、γ1及照明除切换时段以外的绿色光时所使用的第2亮度计算系数α2、β2、γ2而获得。由此，在切换时段下，即使在紫色光V与绿色光G混合曝光于摄像传感器48的情况下，也能够准确地计算亮度信息。因此，能够准确地进行绿色光G(或紫色光V)的发光量的控制。

在切换时段之后，绿色光G以特定的发光帧数的间隔发光。通过摄像传感器48拍摄由绿色光G照明的观察对象，由此获得Bs2图像信号、Gs2图像信号及Rs2图像信号。通过对这些Bs2图像信号、Gs2图像信号及Rs2图像信号分别乘以第2亮度计算系数α2、β2、γ2，可获得表示绿色光G的照明时段下的观察对象的亮度的第2亮度信息。光源控制部21根据第2亮度信息，进行绿色光G的发光量的控制。只要多观察模式持续，则重复进行以上一系列流程。

另外，在上述实施方式中，在多观察模式下，切换发出紫色光V与绿色光G，但也可以切换发出具有第1发光比率的第1照明光与具有与第1发光比率不同的第2发光比率的第2照明光。例如，为了强调表层血管，第1照明光优选在400nm以上且440nm以下的范围内具有峰值。因此，如图11所示，第1照明光以使紫色光V的光强度大于其他的蓝色光B、绿色光G及红色光R的光强度的方式设定第1发光比率Vs1∶Bs1∶Gs1∶Rs1(Vs1＞Bs1、Gs1、Rs1)。并且，第1照明光具有如红色光R那样的红色频带，因此能够准确地再现粘膜的颜色。而且，第1照明光具有如紫色光V、蓝色光B及绿色光G那样的蓝色频带及绿色频带，因此除了如上所述的表层血管以外，还能够强调腺管结构或凹凸等各种结构。

并且，为了增强深层血管，第2照明光优选加大540nm、600nm或630nm中的至少任一个强度比。因此，如图12所示，第2照明光与第1照明光中的蓝色光B、绿色光G及红色光R的光强度相比，以使绿色光G或红色光R的光强度变得更大的方式，设定第2发光比率Vs2∶Bs2∶Gs2∶Rs2。并且，第2照明光具有如红色光R那样的红色频带，因此能够准确地再现粘膜的颜色。而且，第2照明光具有如紫色光V、蓝色光B及绿色光G那样的蓝色频带及绿色频带，因此除了如上所述的深层血管以外，还能够强调凹凸等各种结构。

[第2实施方式]

在第2实施方式中，代替在第1实施方式中示出的四个颜色的LED20a～20d，使用激光光源及荧光体进行观察对象的照明。除此以外与第1实施方式相同。

如图13所示，在第2实施方式的内窥镜系统100中，在光源装置14中，代替四个颜色的LED20a～20d，设置有发出中心波长445±10nm的蓝色激光束的蓝色激光光源(在图13中，标记为“445LD”)104及发出中心波长405±10nm的蓝紫色激光束的蓝紫色激光光源(在图13中，标记为“405LD”)106。来自这些各光源104及106的半导体发光元件的发光由光源控制部108单独控制，且蓝色激光光源104的射出光与蓝紫色激光光源106的射出光的光量比可变更自如。

当为普通观察模式时，光源控制部108驱动蓝色激光光源104。当为第1特殊观察模式时，驱动蓝色激光光源104及蓝紫色激光光源106这两者，且以使蓝紫色激光束的发光比率Lv1大于蓝色激光束的发光比率Lb1的方式进行控制。当为第2特殊观察模式时，驱动蓝色激光光源104及蓝紫色激光光源106这两者，且以使蓝色激光束的发光比率Lb2大于蓝紫色激光束的发光比率Lv2的方式进行控制。当为多观察模式时，驱动蓝色激光光源104及蓝紫色激光光源106这两者，且进行如下控制，即，以特定的发光帧数的间隔切换使蓝紫色激光束的发光比率Lv1大于蓝色激光束的发光比率Lb1的控制和使蓝色激光束的发光比率Lb2大于蓝紫色激光束的发光比率Lv2的控制。

另外，蓝色激光束或蓝紫色激光束的半宽度优选设为±10nm左右。并且，蓝色激光光源104及蓝紫色激光光源106能够利用大面积型InGaN类激光二极管，并且也能够利用InGaNAs类激光二极管或GaNAs类激光二极管。并且，作为上述光源，也可以设为使用了发光二极管等发光体的结构。

在照明光学系统30a中，除了照明透镜45以外，还设置有来自光导件41的蓝色激光束或蓝紫色激光束入射的荧光体110。通过对荧光体110照射蓝色激光束，从荧光体110发出荧光。并且，一部分蓝色激光束直接透射荧光体110。蓝紫色激光束并不激发荧光体110而透射。从荧光体110射出的光经由照明透镜45照射到受检体内。

在此，由于在普通观察模式下，主要由蓝色激光束入射到荧光体110，因此如图15所示的将由蓝色激光束及蓝色激光束从荧光体110激发发出的荧光合波而成的普通光照射到观察对象。在第1特殊观察模式下，蓝紫色激光束及蓝色激光束这两者入射到荧光体110，因此如图16所示的将由蓝紫色激光束、蓝色激光束及蓝色激光束从荧光体110激发发出的荧光合波而成的第1照明光照射到受检体内。该第1特殊光中，蓝紫色激光束的光强度大于蓝色激光束的光强度。

在第2特殊观察模式下，同样由蓝紫色激光束及蓝色激光束这两者入射到荧光体110，因此如图17所示的将由蓝紫色激光束、蓝色激光束及蓝色激光束从荧光体110激发发出的荧光合波而成的第2照明光照射到受检体内。在该第2特殊光中，蓝色激光束的光强度大于蓝紫色激光束的光强度。并且，在多观察模式下，蓝紫色激光束及蓝色激光束这两者入射到荧光体110，另一方面，切换蓝紫色激光束与蓝色激光束的光强度的大小关系，因此以特定的发光帧数的间隔切换发出图16所示的第1照明光与图17所示的第2照明光。

另外，荧光体110优选使用包含吸收蓝色激光束的一部分而激发发出绿色～黄色光的多种荧光体(例如YAG系荧光体或BAM(BaMgAl₁₀O₁₇)等荧光体)而构成的荧光体。如本结构例，若将半导体发光元件用作荧光体110的激发光源，则能够以高发光效率获得高强度的白色光，且能够轻松地调整白色光的强度的基础上，能够将白色光的色温及色度的变化抑制为较小。

在上述实施方式中，图像获取部53、亮度信息计算部54、DSP56、去噪部58、图像处理部60及参数切换部62等包含于处理器装置16的处理部(processing unit)的硬件结构为如下所示的各种处理器(processot)。各种处理器中包含执行软件(程序)而作为各种处理部发挥功能的通用的处理器即CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)等制造后能够变更电路结构的处理器即可编程逻辑器件(Programmable Logic Device：PLD)及具有为了执行各种处理而专门设计的电路结构的处理器即专用电气电路等。

一个处理部可以由这些各种处理器中的一个构成，也可以由相同种类或不同种类的两个以上的处理器的组合(例如，多个FPGA或CPU与FPGA的组合)构成。并且，也可以将多个处理部由一个处理器来构成。作为将多个处理部由一个处理器来构成的例子，第1，有如以客户端或服务器等计算机为代表，由一个以上的CPU与软件的组合来构成一个处理器，且该处理器作为多个处理部而发挥功能的方式。第2，有如以片上系统(System On Chip：SoC)等为代表，使用将包含多个处理部的整个系统的功能由一个IC(Integrated Circuit/集成电路)芯片来实现的处理器的方式。如此，各种处理部作为硬件结构使用一个以上上述各种处理器而构成。

而且，更具体而言，这些各种处理器的硬件结构为组合了半导体元件等电路元件的方式的电气电路(circuitry)。

符号说明

10-内窥镜系统，12-内窥镜，12a-插入部，12b-操作部，12c-弯曲部，12d-前端部，12e-弯角钮，14-光源装置，16-处理器装置，18-显示器，19-用户接口，20-光源部，20a-V-LED(Violet Light Emitting Diode)，20b-B-LED(Blue Light Emitting Diode)，20c-G-LED(Green Light Emitting Diode)，20d-R-LED(Red Light Emitting Diode)，21-光源控制部，23-光路结合部，30a-照明光学系统，30b-摄像光学系统，41-光导件，45-照明透镜，46-物镜，48-摄像传感器，50-CDS/AGC电路，53-图像获取部，54-亮度信息计算部，56-DSP(Digital Signal Processor)，58-去噪部，60-图像处理部，62-参数切换部，66-视频信号生成部，100-内窥镜系统，104-蓝色激光光源，106-蓝紫色激光光源，108-光源控制部，110-荧光体。

Claims (11)

1.一种内窥镜系统，其具备：

光源部，发出第1照明光及发光光谱与所述第1照明光不同的第2照明光；

光源控制部，切换所述第1照明光与所述第2照明光而进行发光控制；

滚动快门方式的摄像传感器，具有用于拍摄由所述第1照明光或所述第2照明光照明的观察对象的多个线程，对各线程以不同的曝光定时进行曝光，并且对各线程以不同的读出定时读出电荷并输出图像信号，其中，在所述图像信号中包含在所述第1照明光的照明时段输出的第1图像信号、在所述第2照明光的照明时段输出的第2图像信号及在进行所述第1照明光与所述第2照明光的切换的切换时段输出的切换时段的图像信号；及

亮度信息计算部，使用所述第1图像信号及第1亮度计算系数计算表示所述第1照明光的照明时段下的观察对象的亮度的第1亮度信息，使用所述第2图像信号及与所述第1亮度计算系数不同的第2亮度计算系数计算表示所述第2照明光的照明时段下的所述观察对象的亮度的第2亮度信息，使用所述切换时段的图像信号、所述第1亮度计算系数及所述第2亮度计算系数计算表示所述切换时段下的所述观察对象的亮度的切换时段的亮度信息，

所述光源控制部根据所述第1亮度信息、所述第2亮度信息或所述切换时段的亮度信息，控制所述第1照明光或所述第2照明光的发光量。

2.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中，

所述亮度信息计算部通过以特定的加权系数将所述第1亮度计算系数与所述第2亮度计算系数加权相加，来计算所述切换时段的亮度信息。

3.根据权利要求2所述的内窥镜系统，其中，

所述亮度信息计算部计算所述第1亮度计算系数与所述第2亮度计算系数的平均值作为所述切换时段的亮度信息。

4.根据权利要求2所述的内窥镜系统，其中，

所述亮度信息计算部通过针对所述第1亮度计算系数及所述第2亮度计算系数将与所述摄像传感器中的特定的线程对应的线程用加权系数加权相加，来计算所述切换时段的亮度信息作为所述特定的加权系数。

5.根据权利要求2所述的内窥镜系统，其中，

所述亮度信息计算部通过针对所述第1亮度计算系数及所述第2亮度计算系数将与所述切换时段的图像信号中的特定的区域对应的区域用加权系数加权相加，来计算所述切换时段的亮度信息作为所述特定的加权系数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的内窥镜系统，其中，

所述光源控制部以至少两帧以上的间隔照射所述第1照明光与所述第2照明光。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的内窥镜系统，其中，

在所述切换时段下，对所述摄像传感器曝光所述第1照明光及所述第2照明光。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的内窥镜系统，其中，

所述光源部能够发出多个波段的光，且能够变更各波段的光的发光比率，

所述第1照明光具有第1发光比率，所述第2照明光具有与所述第1发光比率不同的第2发光比率。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的内窥镜系统，其中，

所述第1照明光为紫色光，所述第2照明光为绿色光，

所述光源控制部切换发出所述紫色光与所述绿色光。

10.根据权利要求8所述的内窥镜系统，其中，

所述第1照明光及所述第2照明光分别包含紫色光、蓝色光、绿色光或红色光，表示所述第1照明光中的所述紫色光、所述蓝色光、所述绿色光或所述红色光的光强度比Vs1∶Bs1∶Gs1∶Rs1的第1发光比率与表示所述第2照明光中的所述紫色光、所述蓝色光、所述绿色光或所述红色光的光强度比Vs2∶Bs2∶Gs2∶Rs2的第2发光比率不同，

所述光源控制部通过切换所述第1发光比率与所述第2发光比率，来切换发出所述第1照明光与所述第2照明光。

11.一种内窥镜系统的工作方法，其具有：

光源控制部切换第1照明光及发光光谱与所述第1照明光不同的第2照明光而进行发光控制的步骤；

关于具有用于拍摄由所述第1照明光或所述第2照明光照明的观察对象的多个线程且对各线程以不同的曝光定时进行曝光并且对各线程以不同的读出定时读出电荷并输出图像信号的滚动快门方式的摄像传感器，作为所述图像信号，该摄像传感器在所述第1照明光的照明时段输出第1图像信号，在所述第2照明光的照明时段输出第2图像信号，在进行所述第1照明光与所述第2照明光的切换的切换时段输出切换时段的图像信号的步骤；及

亮度信息计算部使用所述第1图像信号及第1亮度计算系数计算表示所述第1照明光的照明时段下的观察对象的亮度的第1亮度信息，使用所述第2图像信号及与所述第1亮度计算系数不同的第2亮度计算系数计算表示所述第2照明光的照明时段下的所述观察对象的亮度的第2亮度信息，使用所述切换时段的图像信号、所述第1亮度计算系数及所述第2亮度计算系数计算表示所述切换时段下的所述观察对象的亮度的切换时段的亮度信息的步骤，

所述内窥镜系统的工作方法还具有所述光源控制部根据所述第1亮度信息、所述第2亮度信息或所述切换时段的亮度信息，控制所述第1照明光或所述第2照明光的发光量的步骤。

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