DE102006005528A1

DE102006005528A1 - Elektronisches Endoskopsystem

Info

Publication number: DE102006005528A1
Application number: DE102006005528A
Authority: DE
Inventors: Go Matsui; Takayuki Enomoto
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2006-08-10
Also published as: JP2006212335A; JP4786910B2; US20060178565A1

Abstract

Beschrieben ist ein elektronisches Endoskopsystem einer Lichtquelleneinheit, die ausgebildet ist, wahlweise Normallicht und Anregungslicht auszusenden; einem mit einem Bildsensor versehenen Videobeobachtungsteil, der ein Anregungslichtsperrfilter hat, das vor dem Bildsensor angeordnet ist und das Anregungslicht sperrt; und einem Bildsignalprozessor, der aus dem Bildsensor ausgelesene Bildsignale zu Videosignalen verarbeitet; wobei der Bildsignalprozessor die Bildsignale so verarbeitet, dass eine Änderung der Luminanz und/oder der Farbe in einem Beobachtungsbild kompensiert ist, die dadurch verursacht wird, dass das Anregungslichtfilter Licht entsprechend seiner spektralen Durchlasscharakteristik sperrt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Endoskopsystem, das im Stande ist, ein Autofluoreszenzbild darzustellen, um eine Schädigung wie Krebs zu betrachten oder zu diagnostizieren. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Signalverarbeitung, wenn ein Videobeobachtungsteil, der zur Darstellung eines Autofluoreszenzbildes ausgebildet ist, verwendet wird.

In einem elektronischen Endoskopsystem mit einer Funktion zur Autofluoreszenzbeobachtung wird Licht mit einer Wellenlänge, die im Ultraviolettbereich oder in dessen Nähe liegt und im Folgenden als "Anregungslicht" bezeichnet wird, auf die Epithelschicht eines Organs wie der Lunge ausgesendet. Das in der Epithelschicht vorhandene Gewebe enthält eine fluoreszierende Substanz, die bei Beleuchtung mit Anregungslicht Fluoreszenzlicht aussendet. Durch das durch eine Objektivlinse tretende Fluoreszenzlicht wird ein Objektbild auf einem am distalen Endabschnitt eines Videobeobachtungsteils angeordneten Bildsensor erzeugt, so dass ein auf Fluoreszenzlicht basierendes Bild, im Folgenden als "Autofluores zenzbild" bezeichnet, auf einem Monitor dargestellt werden kann. Da die Menge an Autofluoreszenzlicht, die eine Läsion oder abnormales Gewebe aussendet, im Vergleich zu normalem Gewebe schwach ist, ist die Luminanz der Läsion oder des die Läsion umgebenden Bereichs in einem Autofluoreszenzbild vergleichsweise gering. Die Läsion kann deshalb einfach an Hand eines Vergleichs mit einem Normalbild erfasst werden, das man mit Weißlicht erhält, das beispielsweise von einer Xenonlampe ausgesendet wird.

Da das Anregungslicht, das an der Epithelschicht reflektiert und auf den Bildsensor gerichtet wird, bei der Erzeugung des Autofluoreszenzbildes hinderlich ist, wird vor dem Bildsensor ein Filter zum Blockieren oder Sperren von Licht angeordnet, dessen Wellenlänge dem Anregungslicht entspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Endoskopsystem anzugeben, das im Stande ist, ein Beobachtungsbild mit geeigneter Luminanz und Farbe bei Verwendung eines Videobeobachtungsteils darzustellen, der ein Filter zum Sperren des Anregungslichtes aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das elektronische Endoskopsystem nach der Erfindung hat eine Lichtquelleneinheit, die ausgebildet ist, wahlweise Normallicht und Anregungslicht auszusenden. Das Normallicht wird zur Normalbeobachtung genutzt, d.h. zur Darstellung des normalen Farbbildes. Das Normallicht ist im Allgemeinen Weißlicht. Seine spektrale Verteilung deckt im Allgemeinen gleichmäßig die Wellenlängen des sichtbaren Lichtes ab. Das Anregungslicht ist Licht, das genutzt wird, um Gewebe in der Epithelschicht zum Aussenden von Autofluoreszenzlicht anzuregen. Das Anregungslicht hat eine spezifische Wellenlänge. Die Wellenlänge des Anregungslichtes liegt im Grunde im Bereich des ultravioletten Lichtes. Jedoch gibt es auch andere Arten von Anregungslicht, die eine vorgegebene Wellenlänge aufweisen, die im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes enthalten ist. Das Anregungslicht veranlasst das Gewebe, Autofluoreszenzlicht auszusenden, mit dem ein Autofluoreszenzbild erzeugt wird. Beispielsweise wird wahlweise das Normallicht oder das Fluoreszenzlicht durch Betätigen einer Taste ausgesendet. Werden zusammengesetzte Signale erzeugt, mit denen ein Autofluoreszenzbild einem Normalbild überlagert wird, so sendet die Lichtquelleneinheit das Normallicht und das Anregungslicht synchron mit den zeitlichen Signalausleseintervallen aus.

In dem elektronischen Endoskopsystem werden mehrere Videobeobachtungsteile wahlweise genutzt. Diese Videobeobachtungsteile sind an eine Endoskopkomponente anschließbar, z.B. einen mit einer Lichtquelleneinheit versehenen Bildprozessor oder eine gesonderte Lichtquelleneinheit. Der mit einem Bildsensor versehene Videobeobachtungsteil hat ein Anregungslichtsperrfilter. Dieses Anregungslichtsperrfilter ist vor dem Bildsensor angeordnet und blockiert oder sperrt das Anregungslicht. Ein in dem elektronischen Endoskopsystem enthaltener Bildsignalprozessor verarbeitet aus dem Bildsensor ausgelesene Bildsignale zu Videosignalen. Um einen einzigen Bildprozessor oder eine einzige Lichtquelleneinheit zusammen mit verschiedenen Typen von Videobeobachtungsteilen einsetzen zu können, ist beispielsweise ein Detektor vorgesehen, der die spektrale Durchlasscharakteristik des in dem angeschlossenen Videobeobachtungsteil enthaltenen Anregungslichtsperrfilters erfasst. Die Lichtquelleneinheit sendet das Anregungslicht in Abhängigkeit dieser spektralen Durchlasscharakteristik aus.

Nach der Erfindung verarbeitet der Signalprozessor die Bildsignale so, dass eine Änderung der Luminanz und/oder der Farbe in einem betrachteten Bild kompensiert ist. Diese Änderung tritt dadurch auf, dass Licht entsprechend der spektralen Durchlasscharakteristik des Anregungslichtfilters gesperrt wird. Dabei hat jedes einzelne Anregungslichtsperrfilter seine besondere spektrale Durchlasscharakteristik, so dass beispielsweise ein Filter Licht sperrt, dessen Wellenlänge im Bereich des ultravioletten Lichtes liegt, während andere Filter Licht sperren, deren Wellenlänge im sichtbaren Bereich liegt. Der Bildprozessor verarbeitet die Bildsignale so, dass keine Änderung in dem betrachteten Bild hinsichtlich der Lumi nanz und/oder der Farbe auftritt. Die Bildsignale werden automatisch so korrigiert, dass das betrachtete Bild unabhängig vom Typ des Videobeobachtungsteils und unabhängig von der spektralen Durchlasscharakteristik des Filters mit geeigneter Farb- und Luminanzqualität dargestellt wird. Der Bildsignalprozessor kann beispielsweise in dem Videobeobachtungsteil enthalten sein.

Um die Bildsignale mittels einer einfachen Konstruktion zu verarbeiten, hat beispielsweise der Bildsignalprozessor eine Signalverarbeitungsschaltung und eine Signalsteuerung. Die Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet die Bildsignale unter Anwendung von Koeffizienten, z.B. unter Anwendung einer Matrixoperation, um R-Signale (R: rot), G-Signale (G: grün), B-Signale (B: blau) oder Luminanz- und Farbdifferenzsignale (Y, Cb, Cr) zu erzeugen. Die Signalsteuerung stellt die Koeffizienten auf Kompensationskoeffizienten ein, die für eine Kompensation der oben beschriebenen Änderung sorgen. Beispielsweise stellt die Signalsteuerung Normallichtkoeffizienten entsprechend dem Normallicht als Kompensationskoeffizienten und Anregungslichtkoeffizienten entsprechend dem Fluoreszenzlicht als Kompensationskoeffizienten ein. Die Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet die Bildsignale unter Anwendung der Normallichtkoeffizienten, wenn die Lichtquelleneinheit Normallicht aussendet, während sie die Bildsignale unter Anwendung der Anregungslichtkoeffizienten verarbeitet, wenn die Lichtquelle Anregungslicht aussendet.

Um die Kompensation unter Anwendung einer Datenverarbeitung auszuführen, sind ein erster Speicher, der die Kompensationskoeffizienten in Form von Daten speichert, sowie ein zweiter Speicher, der in der Signalverarbeitungsschaltung angeordnet ist und die Kompensationskoeffizienten in Form von Daten speichert, vorgesehen. Die Signalsteuerung liest die Kompensationskoeffizienten aus dem ersten Speicher aus und schreibt sie in den zweiten Speicher. Die Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet die Signale entsprechend den in den zweiten Speicher geschriebenen Kompensationskoeffizienten.

Ein Videobeobachtungsteil, der für das betrachtete Autofluoreszenzbild nicht geeignet ist, d.h. der kein Anregungslichtsperrfilter aufweist, ist an den Bildprozessor oder die Lichtquelleneinheit anschließbar. Um die Abstrahlung von Anregungslicht zu verhindern, wenn solch ein Videobeobachtungsteil angeschlossen ist, sind ein Typdetektor und eine Lichtquellensteuerung vorgesehen. Der Typdetektor erfasst, ob der angeschlossene Videobeobachtungssteil für das Anregungslicht geeignet ist. Die Lichtquellensteuerung verhindert, dass die Lichtquelleneinheit das Anregungslicht aussendet, wenn der angeschlossene Videobeobachtungsteil nicht für das Anregungslicht geeignet ist.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskopsystems nach der Erfindung;
2 ein Blockdiagramm des Videobeobachtungsteils;
3 ein Blockdiagramm des Bildprozessors;
4 ein Blockdiagramm der Lichtquelleneinheit;
5 eine Vorderansicht einer Umlaufblende;
6 ein Blockdiagramm des Videobeobachtungsteils;
7 eine Darstellung von Daten, die auf die Signalverarbeitung bezogen sind;
8 ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Anfangseinstellung, der von der Systemsteuerschaltung ausgeführt wird; und
9 ein Flussdiagramm der Hauptroutine, die von der Systemsteuerschaltung ausgeführt wird.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskopsystems, das ein Ausführungsbeispiel darstellt.
Das elektronische Endoskopsystem hat eine Videobeobachtungsteil 10, einen Video- oder Bildprozessor 20 und einen Monitor 30. Der Videobeobachtungsteils 10 ist aus einem Einführteil 11, einem Bedienteil 12, einem Kabel 13 und einem Anschlussteil 14 gebildet.
An dem Bedienteil 12 ist eine Änderungstaste 124 angeordnet, mit der das betrachtete Bild geändert werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird zum Darstellen eines Beobachtungsbildes von der Bedienperson wahlweise eine von drei Betriebsarten eingestellt, nämlich ein Normalmodus, ein Fluoreszenzmodus oder ein Spezialmodus. Ist der Anschlussteil 14 an den Bildprozessor 20 angeschlossen, so speist der Bildprozessor 20 den Videobeobachtungsteil 10 mit elektrischer Energie.
2 ist ein Blockdiagramm des Videobeobachtungsteils 10. 3 ist ein Blockdiagramm des Bildprozessors 20.
Wie in 3 gezeigt, hat eine in dem Bildprozessor 20 angeordnete Lichtquelleneinheit 22 eine erste Lichtquelle 221, z.B. eine Xenonlampe, die Weißlicht aussendet, und eine zweite Lichtquelle 223, z.B. einen Halbleiterlaser, die Anregungslicht aussendet. Die spektrale Verteilung des Weißlichtes erstreckt sich im Wesentlichen gleichmäßig und über den Bereich des sichtbaren Lichtes. Das Anregungslicht ist Licht, das die Aussendung von Autofluoreszenzlicht aus dem Gewebe des betrachteten Körperteils anregt. Es weist ein spezifisches schmales Wellenlängenspektrum auf. Das von der ersten Lichtquelle 221 oder der zweiten Lichtquelle 223 ausgesendete Licht tritt in eine Eintrittsfläche 106A eines Lichtleiters 106.
Wie in 2 gezeigt, ist der Lichtleiter 106 ein Lichtleitfaserbündel, das in dem Videobeobachtungsteil 10 angeordnet ist und Licht auf den distalen Endabschnitt des Videobeobachtungsteils 10 richtet. Das aus dem Lichtleiter 106 stammende Licht wird von dem distalen Endabschnitt des Videobeobachtungsteils 10 über eine Zerstreuungslinse 113 ausgesendet, wodurch das zu beobachtende Objekt beleuchtet wird.
Das an dem Objekt reflektierte Licht tritt durch eine Optik 114, eine Irisblende 115 und ein Anregungslichtfilter 116, so dass das Objektbild auf einem Lichtsensorbereich eines CCDs 117 erzeugt wird. Das CCD 117 ist im distalen Endabschnitt des Videobeobachtungsteils 10 angeordnet. Wie später beschrieben, blockiert oder sperrt das Anregungslichtfilter 116 das Anregungslicht.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein chipintegriertes Filterverfahren unter Verwendung eines chipintegrierten Farbfilters angewandt. Auf der Lichtsensorfläche des CCDs 117 ist ein nicht gezeigtes Komplementärfarbfilter in einer schachbrettartigen Anordnung aus vier Farbelementen für Gelb (Y), Magenta (Mg), Cyan (Cy) und Grün (G) so angeordnet, dass jede Fläche dieser vier Farbelemente einem Pixel gegenüberliegt, wobei die Pixel in dem Lichtsensorbereich eine zweidimensionale Anordnung bilden.
In dem CCD 54 werden Bildpixelsignale, die dem durch das Komplementärfarbfilter tretenden Licht entsprechen, durch fotoelektrische Wandlung erzeugt. Ein CCD-Treiber 143 gibt Taktimpulssignale an das CCD 117 aus, um die Bildpixelsignale auszulesen. Die erzeugten Bildpixelsignale werden in regelmäßigen Zeitintervallen gemäß dem sogenannten "Farbdifferenz-Zeilenfolgesystem" ausgelesen. Als Videostandard kommt der NTSC- oder PAL-Standard zur Anwendung. Dementsprechend werden in Zeitintervallen von 1/60 oder 1/50 Sekunde Bildpixelsignale entsprechend einem (1) Teilbild ausgelesen und dann einer Signalverarbeitungsschaltung 144 zugeführt.
In der Signalverarbeitungsschaltung 114 werden die Bildpixelsignale vorbestimmten Prozessen unterzogen, so dass Luminanzsignale Y sowie Farbdifferenzsignale Cb und Cr erzeugt und dann einer in dem Bildprozessor 20 angeordneten Bildverarbeitungseinheit 23 zugeführt werden.
Eine Videobeobachtungsteil-Steuerung 146 steuert den Videobeobachtungsteil 10 und gibt Steuersignale an die Signalverarbeitungsschaltung 144 aus. In einem EEPROM 145 sind Daten, die auf den Videobeobachtungsteil 10 bezogen sind, z.B. eine ID-Nummer, sowie weitere Daten, die auf eine später beschriebene Signalverarbeitung bezogen sind, gespeichert. Die Signalverarbeitungsschaltung 144 enthält ein nicht gezeigtes Register. Die Steuerung 146 schreibt auf den Signalprozess bezogene Daten in das Register. Die Signalverarbeitungsschaltung 144 verarbeitet die Bildpixelsignale gemäß den in dem Register gespeicherten Daten.
In der in 3 gezeigten Bildverarbeitungseinheit 23 werden die Luminanz- und die Farbdifferenzsignale Y, Cb, Cr verschiedenen Prozessen wie einem Weißabgleich und einer Gammakorrektur unterzogen, so dass Videosignale an den Monitor 30 ausgegeben werden. So wird ein Objektbild auf dem Monitor 30 dargestellt.
Die Zeitsteuerung 21 gibt Taktimpulssignale an die einzelnen in dem Bildprozessor 20 vorgesehenen Schaltungen und den in dem Videobeobachtungsteil 10 vorgesehenen CCD-Treiber 143 aus, um die Eingabe und die Ausgabe der Signale in den Schaltungen zu synchronisieren. Die Systemsteuerschaltung 24, die einen ROM 24a, einen RAM 24b und eine CPU 24c enthält, steuert den Bildprozessor und gibt Steuersignale an die Lichtquelleneinheit 22 aus.
4 ist ein Blockdiagramm der Lichtquelleneinheit 22. 5 zeigt die Vorderansicht einer Umlaufblende.
Wie in 4 gezeigt, enthält die mit der ersten Lichtquelle 221 und der zweiten Lichtquelle 223 versehene Lichtquelleneinheit 22 eine rotierende Umlaufblende 222, eine Kollimatorlinse 224, einen dichroitischen Spiegel 225 und eine Sammellinse 226. Die Umlaufblende 22 ist eine halbkreisförmige Scheibe, die in ihrer Mitte koaxial an einem ersten Motor 227 angebracht ist, wie in 5 gezeigt ist. Die Umlaufblende 222 ist so angeordnet, dass sie den Strahlengang des von der ersten Lichtquelle 221 ausgesendeten Lichtes kreuzt. Rotiert die Umlaufblende 222 durch Drehen des ersten Motors 227, so wird das von der ersten Lichtquelle 221 ausgesendete parallele Weißlicht periodisch von der Umlaufblende 222 unterbrochen. Das durch den dichroitischen Spiegel 225 und die Sammellinse 226 tretende Licht gelangt in den Lichtleiter 106. Die erste Steuerschaltung 221a steuert die erste Lichtquelle 221 an.
Die zweite Lichtquelle 223 des Halbleiterlasers sendet einen Laserstrahl vorgegebener Wellenlänge oder vorgegebener spektraler Verteilung aus. Die zweite Lichtquelle 223 sendet wahlweise einen Laserstrahl aus, der ein bestimmtes, schmales Wellenlängenband in einem ultravioletten und sichtbaren Lichtstrahlen entsprechenden Wellenlängenbereich aufweist. Die zweite Lichtquelle 223 hat mehrere Laserdioden, die Licht in verschiedenen spektralen Bereichen aussenden. Die zweite Steuerschaltung 223a steuert die Abgabe der Laserstrahlen, d.h. sie stellt den auszusendenden Laserstrahl ein und steuert eine entsprechende Laserdiode an.
Die Kollimatorlinse 224 kollimiert den von der zweiten Lichtquelle 223 ausgesendeten Licht- oder Laserstrahl. Das so parallel geformte Licht wird an dem dichroitischen Spiegel 25 reflektiert, der um 45° gegenüber dem Strahlengang der ersten Lichtquelle 221 und dem Strahlengang der zweiten Lichtquelle 223 angeordnet ist. Das Licht wird längs des Strahlenganges der ersten Lichtquelle 221 auf den Lichtleiter 226 gerichtet.
Ein Schieber 228 ist so verschiebbar, dass der erste Motor 227 und die Umlaufblende 222 senkrecht zum Strahlengang der ersten Lichtquelle 221 verschoben oder hin- und herbewegt werden. Die Umlaufblende 222 wird so wahlweise in einer Sperrposition, in der sie das Licht periodisch sperrt, und in einer außerhalb des Strahlenganges liegenden Position angeordnet. An dem Schieber 228 ist über einen nicht gezeigten Achsgetriebemechanismus ein zweiter Motor 229 angebracht. Der Schieber 228 verschiebt sich durch die Bewegung des zweiten Motors 229. Der erste Monitor 227 wird von einer ersten Treiberschaltung 227a und der zweite Motor 229 von einer zweiten Treiberschaltung 229a angesteuert. Die Systemsteuerschaltung 24 steuert die erste und die zweite Treiberschaltung 227a und 229a sowie die erste Steuerschaltung 221a und die zweite Steuerschaltung 223a entsprechend dem ausgewählten Beobachtungsmodus. Ist der Normalmodus ausgewählt, bewegt sich der Schieber 228 so, dass die Umlaufblende 222 in die außerhalb des Strahlenganges liegende Position bewegt wird. Außerdem steuert die erste Steuerschaltung 221a die erste Lichtquelle 221 so an, dass diese kontinuierlich Weißlicht abstrahlt. Die zweite Steuerschaltung 223a steuert in diesem Fall die zweite Lichtquelle 223 nicht an. Auf diese Weise wird das Objekt kontinuierlich mit Weißlicht beleuchtet.
Ist der Autofluoreszenzmodus ausgewählt, so steuert die zweite Steuerschaltung 223a eine gegebene Laserdiode in der zweiten Lichtquelle 223 so an, dass diese kontinuierlich Anregungslicht abstrahlt. Die erste Steuerschaltung 221a steuert in diesem Fall die erste Lichtquelle 221 nicht an. Auf diese Weise wird das Objekt mit Anregungslicht beleuchtet.
Ist der Spezialmodus ausgewählt, so wird der Schieber 228 so verschoben, dass die Umlaufblende 222 in der Sperrstellung angeordnet wird. Außerdem steuert die erste Steuerschaltung 221a die Lichtquelle 221 an. Die erste Treiberschaltung 227a steuert den Drehantrieb des ersten Motors 227 so, dass die halbkreisförmige Umlaufblende 222 um eine Umdrehung in dem ersten (ungeraden) Teilbildintervail (1/60 oder 1/50 Sekunde) rotiert. Andererseits steuert die zweite Steuer schaltung 223a die zweite Lichtquelle 223 so, dass das Anregungslicht nur in dem zweiten (geraden) Teilbildintervall periodisch ausgesendet wird. So wird das Objekt abwechselnd mit Weißlicht und mit Anregungslicht beleuchtet.
6 ist ein Blockdiagramm des Videobeobachtungsteils 10. 7 zeigt Daten, die auf die Signalverarbeitung bezogen sind.
Die Signalverarbeitungsschaltung 144 hat eine Signaltrennschaltung 144a, eine erste Matrixschaltung 144b und eine zweite Matrixschaltung 114c. In der Signaltrennschaltung 114a werden die Komplementärfarbsignale (Mg + Y, G + Cy, G + Ye, Mg + Cy) in Anfangsluminanzsignale Ya und Anfangschrominanzsignale C' getrennt, die der ersten Matrixschaltung 144b zugeführt werden. Die Anfangsluminanzsignale Ya(=2R + 3G + 2B) sind Signale, die dem Luminanzsignal Y entsprechen. Dagegen enthalten die Anfangschrominanzsignale C' Anfangsfarbdifferenzsignale C'r(=2R – G) und C'b(2B – G), die Farbdifferenzsignalen Cr(=R – Y) und Farbdifferenzsignalen Cb(=B – Y) entsprechen.
In der ersten Matrixschaltung 144b werden Primärtarbsignale, die aus Rot(R)-Signalkomponenten, Grün(G)-Signalkomponenten und Blau(B)-Signalkomponenten bestehen, auf Grundlage der Anfangsluminanzsignale Ya und der Anfangschrominanzsignale C' nach den folgenden Formeln erzeugt. Dabei geben die Koeffizienten α und β Datenwerte an, die in 7 mit R MATX bzw. B MATX bezeichnet sind. Die auf die Koeffizienten R MATX und B MATX bezogenen Daten führt die Videobeobachtungsteil-Steuerung 146 der Matrixschaltung 144b zu. R = C'r + α × Ya (1) B = –C'b + β × (Ya – C'r) (2) G = Ya – C'r + C'b (3)
Die erzeugten Primärfarbsignale R, G und B werden der zweiten Matrixschaltung 144c zugeführt.
In der zweiten Matrixschaltung 144c werden unter Verwendung von Matrixkoeffizienten Luminanzsignale Y und Farbdifferenzsignale Cb(=B – Y) sowie Cr(=R – Y) aus den Primärfarbsignalen erzeugt. Dann werden die Farbdifferenzsignale Cb und Cr, die Chrominanzsignale bilden, gemäß Phasensteuerdaten Cb HUE bzw. Cr HUE (HUE: Farbton) einer Phaseneinstellung unterzogen. Außerdem werden die Ausgangspegel der Farbdifferenzsignale Cb und Cr entsprechend den Ausgangspegeleinstelldaten Cb GAIN bzw. Cr GAIN (GAIN: Verstärkung) eingestellt. Diese Koeffizienten werden aus der Beobachtungsteil-Steuerung 146 zugeführt. Die erzeugten Luminanzsignale Y und die Farbdifferenzsignale Cb und Cr werden über einen Anschluss 141 des Videobeobachtungsteils 10 dem Prozessor 20 zugeführt.
Die auf die Signalverarbeitung bezogenen Daten, die in 7 gezeigt sind, werden im Voraus unter vorgegebenen Adressen in dem EEPROM 145 gespeichert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ein für das Weißlicht vorgesehener Datensatz K1 und ein für das Anregungslicht vorgesehener Datensatz K2 bereitgestellt und gespeichert. Der für das Weißlicht vorgesehene Datensatz K1 wird genutzt, um mit dem Weißlicht erhaltene Bildpixelsignale zu verarbeiten, während der für das Anregungslicht vorgesehene Datensatz K2 genutzt wird, um mit dem Anregungslicht erhaltene Bildpixelsignale zu verarbeiten. Ist die Normalbeobachtung ausgewählt, so wird der für das Weißlicht vorgesehene Datensatz aus dem EEPROM 145 ausgelesen und dann unter vorgegebenen Adressen in das Register geschrieben, das in der Signalverarbeitungsschaltung 144 vorgesehen ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 144 verarbeitet die Anfangsluminanzsignale Ya und die Anfangschrominanzsignale C' entsprechend dem Datensatz K1.
Wie oben beschrieben, gibt es verschiedene Wellenlängenbänder des Anregungslichtes. So kann Licht eines bestimmten Wellenlängenbandes wahlweise als Anregungslicht abgestrahlt werden. Beispielsweise liegt ein Wellenlängenband des Anregungslichtes im Wellenlängenbereich Ultraviolettlicht (etwa 400 nm) oder im Wellenlängenbereich zwischen Ultraviolettlicht und blauem Licht (400 bis 480 nm) oder einem anderen Bereich. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind mehrere Videobeobachtungsteile, die zur Autofluoreszenzbeobachtung zur Verfügung stehen, wahlweise an den Bildprozessor 20 anschließbar. Jeder Videobeobachtungsteil hat ein bezüglich der spektralen Durchlasscharakteristik unterschiedliches Lichtsperrfilter. Wie später beschrieben, strahlt die zweite Lichtquelle 223 Anregungslicht entsprechend dem in einem angeschlossenen Videobeobachtungsteil vorgesehenen Lichtsperrfilter ab. Die zweite Lichtquelle 223 strahlt also Anregungslicht ab, das entsprechend der spektralen Durchlasscharakteristik des Filters 116 gesperrt wird.
Ist das Anregungslicht im Bereich des sichtbaren Lichtes enthalten, d.h. sperrt das Filter 116 einen Teil des sichtbaren Lichtes, der gleich dem Anregungslicht ist, so ändern sich Luminanz und Farbe in dem betrachteten Bild in der Normalbeobachtung. Der Datensatz K1 sieht Daten vor, die die Änderung von Signalkomponenten infolge der durch das Filter 116 verursachten Lichtsperrung kompensieren. So werden die Bildpixelsignale mit dem Datensatz K1 derart korrigiert, dass sich Luminanz und Farbe in dem betrachteten Bild nicht ändern. Der in dem EEPROM 145 gespeicherte Datensatz K1 ist entsprechend der spektralen Durchlasscharakteristik des Filters 116 vorbestimmt, wobei die Wert der Daten K1 in jedem anschließbaren Videobeobachtungsteil definiert sind. Liegt das Wellenlängenband des Anregungslichtes außerhalb des sichtbaren Lichtes, so ist der Datensatz K1 der gleiche wie der des Videobeobachtungsteils, der ausschließlich für die Normalbeobachtung bestimmt ist und kein Lichtsperrfilter aufweist.
Wird die Autofluoreszenzbeobachtung ausgewählt, so wird der für das Autofluoreszenzlicht vorgesehene Datensatz K2 unter vorgegebenen Adressen in das Register geschrieben. Das Wellenlängenband des von dem Gewebe abgestrahlten Autofluoreszenzlichtes ist in dem des sichtbaren Lichtes enthalten, wodurch sich Luminanz und Farbe in dem mit dem Autofluoreszenzlicht erhaltenen Beobachtungsbild ändern. Ähnlich wie der Datensatz K1 kompensiert der Datensatz K2 die Änderung von Signalkomponenten infolge des gesperrten (Lichtes.
Wird der Spezialmodus ausgewählt, so werden der Datensatz K1 und der Datensatz K2 in das Register geschrieben. Die Videobeobachtungsteil-Steuerung 146 steuert die Signalverarbeitungsschaltung 114 so, dass diese die mit dem Weißlicht erhaltenen Bildpixelsignale an Hand des Datensatzes K1 und die mit dem Fluoreszenzlicht erhaltenen Bildpixelsignale an Hand des Datensatzes K2 verarbeitet. Dies bedeutet, dass die Signalverarbeitungsschaltung 144 die Bildpixelsignale in der Weise verarbeitet, dass sie in Intervallen entsprechend einem (1) Teilbild abwechselnd die Datensätze K1 und K2 nutzt.
In der Bildverarbeitungseinheit 23, die in dem Bildprozessor 20 vorgesehen ist, werden analoge Luminanzsignale Y und die Farbdifferenzsignale Cb, Cr, die von dem Videobeobachtungsteil 10 ausgegeben werden, unter Anwendung eines gegebenen Farbsteuerungssystems, z.B. unter Anwendung des s-RGB-Farbraums, in digitale R-, G-, B-Bildsignale gewandelt. Wird die Normalbeobachtung oder die Autofluoreszenzbeobachtung ausgewählt, so werden die digitalen R-, G-, B-Bildsignale in Teilbildzeitintervallen temporär in einen nicht gezeigten Speicher gespeichert, der in der Bildverarbeitungseinheit 23 vorgesehen ist, und dann in Videosignale, z.B. NTSC-Signale, gewandelt, die an den Monitor 30 ausgegeben werden. Wird dagegen der Spezialmodus ausgewählt, so werden Luminanzdifferenzbildsignale erzeugt, die die Luminanzdifferenz zwischen mit Weißlicht erhaltenen R-, G-, B-Bildsignalen und mit Fluoreszenzlicht erhaltenen R-, G-, B-Bildsignalen angeben. Dann werden R-, G-, B-Bildsignale entsprechend einem Teilbild und die Luminanzdifferenzbildsignale zusammengesetzt und als Videosignale an den Monitor 30 ausgegeben. Auf dem Monitor 30 wird so ein zusammengesetztes Beobachtungsbild dargestellt.
8 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Anfangseinstellung, der von der Systemsteuerschaltung 24 ausgeführt wird. Wird die elektrische Stromversorgung eingeschaltet oder der Videobeobachtungsteil von dem Bildprozessor 20 gelöst, so wird der Prozess gestartet.
In Schritt S1001 wird ermittelt, ob der Videobeobachtungsteil 10 an den Bildprozessor 20 angeschlossen ist. Wird festgestellt, dass der Videobeobachtungsteils 10 nicht an den Bildprozessor 20 angeschlossen ist, so wird der Schritt S1001 nochmals ausgeführt. Wird dagegen festgestellt, dass der Videobeobachtungsteil 10 an den Bildprozessor 20 angeschlossen ist, so fährt der Prozess mit Schritt S1002 fort, in dem auf den angeschlossenen Videobeobachtungsteil 10 bezogene Daten aus dem Videobeobachtungsteil 10 gesendet werden. In Schritt S1003 wird die Identifikations- oder ID-Nummer des Videobeobachtungsteils 10 erfasst.
In Schritt S1004 wird ermittelt, ob der angeschlossene Videobeobachtungsteil für die Autofluoreszenzbeobachtung geeignet ist, d.h. ob der Videobeobachtungsteil 10 ein Anregungslichtsperrfilter hat. In dem ROM 24a ist eine Tabelle, die den Zusammenhang zwischen der ID-Nummer des Videobeobachtungsteils 10 und der Möglichkeit der Autofluoreszenzbeobachtung angibt, in Form von Daten gespeichert. Wird festgestellt, dass der angeschlossene Videobeobachtungsteil 10 für die Autofluoreszenzbeobachtung geeignet ist, so fährt der Prozess mit Schritt S1006 fort, in dem das Wellenlängenband oder das Spektrum des Anregungslichtes erfasst wird. Wird dagegen festgestellt, dass der angeschlossene Videobeobachtungsteil 10 für die Autofluoreszenzbeobachtung nicht geeignet ist, d.h. dass er nur die Normalbeobachtung geeignet ist, so fährt der Prozess mit Schritt S1005 fort, in dem die zweite Steuerschaltung 223a so eingestellt wird, dass die zweite Lichtquelle 223 im Falle der Autofluoreszenzbeobachtung nicht aktiviert wird.
9 ist ein Flussdiagramm, das die von der Systemsteuerschaltung 24 ausgeführte Hauptroutine zeigt. Diese Routine wird gestartet, nachdem der in 8 gezeigte Prozess zur Anfangseinstellung beendet ist.
In Schritt S2001 wird aus dem ROM 24a eine Anfangsinformation ausgelesen. In Schritt S2002 gibt die Systemsteuerschaltung 24 Steuersignale an die Lichtquelleneinheit 22 und die Videobeobachtungsteil-Steuerung 146 aus, um die Normalbeobachtung zur Anwendung zu bringen.
In Schritt S2003 wird ermittelt, ob der Beobachtungsmodus durch Betätigen der Änderungstaste 124 geändert worden ist. Wird festgestellt, dass der Beobachtungsmodus nicht geändert worden ist, so wird Schritt S2003 wiederholt. Wird dagegen festgestellt, dass der Beobachtungsmodus geändert worden ist, so fährt der Prozess mit Schritt S2004 fort.
In Schritt S2004 wird ermittelt, ob der angeschlossene Videobeobachtungsteil 10 für die Autofluoreszenzbeobachtung geeignet ist. Wird festgestellt, dass der angeschlossene Videobeobachtungsteil 10 für die Autofluoreszenzbeobachtung nicht geeignet ist, so kehrt der Prozess zu Schritt S2003 zurück, und es wird die Normalbeobachtung beibehalten. Wird dagegen festgestellt, dass der angeschlossene Videobeobachtungsteil 10 für die Autofluoreszenzbeobachtung geeignet ist, so fährt der Prozess mit Schritt S2005 fort, in dem die Systemsteuerschaltung 24 Steuersignale an die Lichtquelleneinheit 22 und die Videobeobachtungsteil-Steuerung 146 ausgibt, um die Autofluoreszenzbeobachtung zu ermöglichen.
In Schritt S2006 wird ermittelt, ob der Beobachtungsmodus durch Betätigen der Änderungstaste 124 geändert worden ist. Wird festgestellt, dass der Beobachtungsmodus nicht geändert worden ist, so wird Schritt S2006 wiederholt. Wird dagegen festgestellt, dass der Beobachtungsmodus geändert worden ist, so fährt der Prozess mit Schritt S2007 fort. In Schritt S2007 gibt die Systemsteuerschaltung 24 Steuersignale an die Lichtquelleneinheit 22 und die Videobeobachtungsteil-Steuerung 146 aus, um die Spezialbeobachtung zu ermöglichen. In Schritt S2008 wird ermittelt, ob der Beobachtungsmodus durch Betätigen der Änderungstaste 124 geändert worden ist. Wird festgestellt, dass der Beobachtungsmodus nicht geändert worden ist, so wird Schritt S2008 wiederholt. Wird dagegen festgestellt, dass der Beobachtungsmodus geändert worden ist, so kehrt der Prozess zu Schritt S2002 zurück.
Auf diese Weise wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Videobeobachtungsteil 10 mit dem Anregungslichtsperrfilter 116 an den Bildprozessor 22 angeschlossen, wobei die erste Lichtquelle 221 das Weißlicht und die zweite Lichtquelle 223 das Anregungslicht aussendet. In der Normalbeobachtung verarbeitet die Signalverarbeitungsschaltung 144 die Bildsignale entsprechend dem die Koeffizienten darstellenden Datensatz K1, der für die auf die Bildsignale bezogene Kompensation bestimmt ist, derart, dass sich die Luminanz und/oder die Farbe in dem betrachteten Bild infolge der von dem Anregungslichtsperrfilter 116 verursachten Lichtsperrung nicht ändert. Dagegen verarbeitet die Signalverarbeitungsschaltung 144 im Falte der Autofluoreszenzbeobachtung die Bildsignale entsprechend dem Datensatz K2. Im Falle der Spezialbeobachtung werden die Bildsignale verarbeitet, indem der Datensatz K1 und der Datensatz K2 abwechselnd zur Anwendung kommen. So wird auf dem Monitor 30 ein zusammengesetztes Bild geeigneter Luminanz und Farbe dargestellt.
Die Signalverarbeitung, welche die Reihe von Koeffizienten nutzt, muss nicht in dem Videobeobachtungsteil ausgeführt werden. Sie kann auch in dem Bildprozessor ausgeführt werden. In diesem Fall erfasst der Bildprozessor den Typ des Videobeobachtungsteils, d.h. die spektrale Durchlasscharakteristik, und wählt die entsprechenden Koeffizientendaten aus, die im Voraus in einem Speicher gespeichert worden sind. Die Signalverarbeitungsschaltung kann die Weißabgleichsdaten oder die Gammadaten unter Anwendung von Kompensationskoeffizienten verarbeiten. Die Bildverarbeitungsschaltung kann auch eine Kompensation nur hinsichtlich der Luminanz oder nur hinsichtlich der Farbe ausführen. Außerdem kann die Signalverarbeitung auch ohne Kompensationskoeffizienten ausgeführt werden. Schließlich kann an den Bildprozessor auch ein Videobeobachtungsteil angeschlossen werden, der ausschließlich die Autofluoreszenzbeobachtung bestimmt ist.

Claims

Elektronisches Endoskopsystem mit: einer Lichtquelleneinheit, die ausgebildet ist, wahlweise Normallicht und Anregungslicht auszusenden; einem mit einem Bildsensor versehenen Videobeobachtungsteil, der ein Anregungslichtsperrfilter hat, das vor dem Bildsensor angeordnet ist und das Anregungslicht sperrt; und einem Bildsignalprozessor, der aus dem Bildsensor ausgelesene Bildsignale zu Videosignalen verarbeitet; dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsignalprozessor die Bildsignale so verarbeitet, dass eine Änderung der Luminanz und/oder der Farbe in einem Beobachtungsbild kompensiert ist, die dadurch verursacht wird, dass das Anregungslichtfilter Licht entsprechend seiner spektralen Durchlasscharakteristik sperrt.
Elektronisches Endoskopsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsignalprozessor enthält: eine Signalverarbeitungsschaltung, die die Bildsignale unter Anwendung von Koeffizienten verarbeitet; und eine Signalsteuerung, die die Koeffizienten auf Kompensationskoeffizienten einstellt, die die Luminanz- und/oder Farbänderung kompensieren.
Elektronisches Endoskopsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsschaltung Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale durch eine Matrixoperation unter Anwendung der Koeffizienten erzeugt.
Elektronisches Endoskopsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalsteuerung Normallichtkoeffizienten entsprechend dem Normallicht als Kompensationskoeffizienten einstellt, und die Signalverarbeitungsschaltung die Bildsignale unter Anwendung der Normallichtkoeffzienten verarbeitet, wenn die Lichtquelleneinheit das Normallicht aussendet.
Elektronisches Endoskop nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalsteuerung Fluoreszenzkoeffizienten entsprechend dem Fluoreszenzbild als Kompensationskoeffizienten einstellt, und die Signalverarbeitungsschaltung die Bildsignale unter Anwendung der Fluoreszenzkoeffizienten verarbeitet, wenn die Lichtquelleneinheit das Anregungslicht aussendet.
Elektronisches Endoskopsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch einen ersten Speicher, der die Kompensationskoeffizienten in Form von Daten speichert, einen zweiten Speicher, der in der Signalverarbeitungsschaltung enthalten ist und die Kompensationskoeffizienten in Form von Daten speichert, wobei die Signalsteuerung die Kompensationskoeffizienten aus dem ersten Speicher ausliest und in den zweiten Speicher schreibt und die Signalverarbeitungsschaltung die Bildsignale entsprechend den geschriebenen Kompensationskoeffizienten verarbeitet.
Elektronisches Endoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinheit abwechselnd das Normallicht und das Anregungslicht synchron mit zeitlichen Signalausleseintervallen des Bildsensors aussendet, und der Bildsignalprozessor zusammengesetzte Bildsignale erzeugt, indem er mit dem Normallicht erhaltene Normallichtbildsignale und mit dem Anregungslicht erhaltene Fluoreszenzbildsignale zusammensetzt.
Elektronisches Endoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsignalprozessor in dem Videobeobachtungsteil angeordnet ist.
Elektronisches Endoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Typdetektor, der erfasst, ob der angeschlossene Videobeobachtungsteil für das Anregungslicht geeignet ist; und eine Lichtquellensteuerung, die verhindert, dass die Lichtquelleneinheit das Anregungslicht aussendet, wenn der angeschlossene Videobeobachtungsteil für das Anregungslicht nicht geeignet ist.
Elektronisches Endoskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Typdetektor, der die spektrale Durchlasscharakteristik des in dem angeschlossenen Videobeobachtungsteil enthaltenen Anregungslichtsperrfilters erfasst, wobei die Lichtquelleneinheit das Anregungslicht in Abhängigkeit der spektralen Durchlasscharakteristik aussendet.
Videobeobachtungsteil mit Bildsensor für ein elektronisches Endoskopsystem, mit: einem Anregungslichtsperrfilter, das vor dem Bildsensor angeordnet ist und Anregungslicht sperrt; und einem Bildsignalprozessor, der aus dem Bildsensor ausgelesene Bildsignale zu Videosignalen verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsignalprozessor die Bildsignale so verarbeitet, dass eine Änderung der Luminanz und/oder der Farbe in einem Beobachtungsbild kompensiert ist, die dadurch verursacht wird, dass das Anregungslichtfilter Licht entsprechend seiner spektralen Durchlasscharakteristik sperrt.
Bildprozessor für ein elektronisches Endoskopsystem, an das der Videobeobachtungsteil nach Anspruch 11 angeschlossen ist, mit: einer Lichtquelleneinheit, die ausgebildet ist, wahlweise Normallicht und Anregungslicht auszusenden; und einem Typdetektor, der die spektrale Durchlasscharakteristik des in dem angeschlossenen Videobeobachtungsteil enthaltenen Anregungslichtsperrfilters erfasst, wobei die Lichtquelleneinheit das Anregungslicht in Abhängigkeit der spektralen Durchlasscharakteristik aussendet.
Einrichtung zum Verarbeiten von Bildsignalen, die ein mit einem Bildsensor versehener Videobeobachtungsteil liefert, wobei der Videobeobachtungsteil ein Anregungslichtsperrfilter enthält, das vor dem Bildsensor angeordnet ist und Anregungslicht sperrt, mit: einer Signalverarbeitungsschaltung, die Bildsignale unter Anwendung von Koeffizienten zu Videosignalen verarbeitet; und einer Signalsteuerung, die die Koeffizienten auf Kompensationskoeffizienten einstellt, die eine Luminanz- und/oder Farbänderung in einem Beobachtungsbild kompensieren, die dadurch verursacht wird, dass das Anregungslichtfilter Licht entsprechend seiner spektralen Durchlasscharakteristik sperrt.
Verfahren zum Verarbeiten von Bildsignalen, die von einem mit einem Bildsensor versehenen Videobeobachtungsteil erhalten werden, wobei der Videobeobachtungsteil ein Anregungslichtsperrfilter enthält, das vor dem Bildsensor angeordnet ist und Anregungslicht sperrt, mit folgenden Verfahrensschritten: Verarbeiten von Bildsignalen unter Anwendung von Koeffizienten zu Videosignalen; und Einstellen der Koeffizienten auf Kompensationskoeffizienten, die eine Luminanz- und/oder Farbänderung in einem Bild kompensieren, die dadurch ver ursacht wird, dass das Anregungslichtfilter Licht entsprechend seiner spektralen Durchlasscharakteristik sperrt.