JP2005342234A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体間における粘膜の色調のバラツキ等を考慮した上において、正常部位の色素量と病変部位の色素量とを明確に分けることができるような色強調を行うことのできる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】本発明における内視鏡装置１は、被検体１０２を撮像し、撮像した前記被検体の像を画像信号に変換してプロセッサ３に送信する撮像素子１７と、プロセッサ３の操作手段を構成する色強調スイッチ１０１からの指示により、前記画像信号に対して所定の色強調を行う画像信号処理部２４とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡装置に関し、特に、撮像手段が撮像した、被検体である生体内の像において、術者が正常部位と病変部位との判別を行うことのできる内視鏡装置に関するものである。

従来より、内視鏡装置は医療分野等において広く用いられている。特に、医療分野における内視鏡装置は、術者が被検体である生体内の検査、観察等の処置を行うという用途において主に用いられている。医療分野における内視鏡装置を用いた観察として一般的に知られているものとしては、例えば、主に白色光を生体内に照射し、肉眼による観察と略同様の生体内の像を撮像する通常観察の他に、特定の波長域を有する励起光を生体内に照射した際に生体内の生体組織が発する自家蛍光の像を撮像し、該自家蛍光の像を観察することにより、生体内の正常部位および病変部位を判別することができる自家蛍光観察がある。自家蛍光観察を行うことのできる内視鏡装置としては、例えば、特許文献１において提案されているようなものがある。特許文献１において提案されている内視鏡装置は、画像処理回路を有し、該画像処理回路においては、例えば、入力された画像信号の正常部位および病変部位のそれぞれに対し、色強調等の画像処理が行われる。特許文献１において提案されている内視鏡装置を用いて自家蛍光観察を行う場合、正常部位と病変部位とは、異なる色素量を有する像として観察される。そして、正常部位と病変部位との判別が難しい部分においては、色強調を行うことにより、正常部位の色素量をと病変部位の色素量とを明確に分けることができる。
特開２０００−０４１９４２号公報

しかし、生体内におけるコラーゲン等の蛍光物質含有量、蛍光物質を覆っている上皮の厚み等は、生体間において異なるため、自家蛍光観察を行う際に撮像される生体内の像の色調もまた、生体間において異なることが一般的である。そのため、色強調を行った際に、正常部位の色素量が病変部位の色素量と略同一になる場合があり、例えば、本来は正常部位の像であるにもかかわらず、病変部位の像として観察され、術者が診断を行う際の障害となるという課題があった。

本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、生体間における粘膜の色調のバラツキ等を考慮した上において、正常部位の色素量と病変部位の色素量とを明確に分けることができるような色強調を行うことのできる内視鏡装置を提供することを目的としている。

本発明における内視鏡装置は、操作手段と、被検体を撮像し、撮像した前記被検体の像を画像信号に変換して送信する撮像手段とを有する内視鏡装置であって、前記操作手段に設けられた第１の指示手段と、前記第１の指示手段からの指示により、前記画像信号に対して所定の色強調を行う際に用いる所定の係数を、所定の閾値と、画素毎に算出された所定の値とに基づいて算出する色強調手段とを有する。

本発明によれば、生体間における粘膜の色調のバラツキ等を考慮した上において、正常部位の色素量と病変部位の色素量とを明確に分けることができるような色強調を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１から図１３は、本発明の第１の実施形態に係るものである。図１は、本実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す構成図である。図２は、本実施形態に係る内視鏡装置に用いられる帯域切替フィルタの構成図である。図３は、本実施形態に係る内視鏡装置に用いられる帯域回転フィルタ版の構成図である。図４は、本実施形態に係る内視鏡装置に用いられる通常／蛍光観察用フィルタおよび赤外観察用フィルタの分光特性を示す図である。図５は、本実施形態に係る内視鏡装置に用いられる狭帯域光観察用フィルタの分光特性を示す図である。図６は、本実施形態に係る内視鏡装置に用いられる回転フィルタ板に設けられた、Ｒフィルタと、Ｇフィルタと、Ｂフィルタとの分光特性を示す図である。図７は、本実施形態に係る内視鏡装置に用いられる回転フィルタ板に設けられた、励起フィルタと、Ｇ’フィルタと、Ｒ’フィルタとの分光特性を示す図である。図８は、本実施形態に係る内視鏡装置に用いられる励起光カットフィルタの透過特性を示す図である。図９は、本実施形態に係る内視鏡装置の画像信号処理部の内部構成を示すブロック図である。図１０は、本実施形態に係る内視鏡装置において行われる画像処理の内容を示すフローチャートである。図１１は、本実施形態に係る内視鏡装置が画像処理の際に用いる強調係数αと、（Ｇｏｕｔ／Ｇｉｎ）との相関を示す図である。図１２は、Ｇ’フィルタを通過した照射光を被検体に照射した際の反射光（以降Ｇ’光の反射光と略記する）の強度と、（蛍光強度／Ｇ’光の反射光の強度）との相関を示す図である。図１３は、本実施形態に係る内視鏡装置において行われる画像処理による、術者がみることのできる像の変化を示す図である。

本実施形態に係る内視鏡装置１は、図１で示すように、スコープ２を有し、スコープ２は、生体内に挿入することができる程度の外径を有する挿入部と、スコープ２の操作を行うための各種インターフェイスが設けられた操作部とを有する。また、本実施形態に係る内視鏡装置１は、図１で示すように、プロセッサ３を有し、プロセッサ３は、外表面上に複数の操作手段を有し、撮像された画像信号の信号処理等を行う。さらに、本実施形態に係る内視鏡装置１は、図１で示すように、画像を表示するモニタ４と、画像をデジタル記録するデジタル画像記録部５と、プロセッサに接続されるキーボード６と、被検体１０２を観察する際に用いられる、各種観察用の照射光を供給する光源装置６３とを有する。

照明光供給手段である光源装置６３は、照射光を照射するランプ７と、ランプ７の照射光路上に設けられ、透過波長を制限する帯域切替フィルタ８と、帯域切替フィルタを回転駆動させるためのモーター９と、回転フィルタ板１０と、回転フィルタ板１０を回転駆動させるためのモーター１１と、回転フィルタ板１０を、ランプ７の照射光路の軸に対して垂直方向に移動させるためのモーター１２とからなる。

スコープ２は、光源装置６３から供給された照射光を導光するライトガイドファイバー１５を有する。また、スコープ２は、挿入部の先端部に、所定の波長以下の波長を有する光を遮断することにより励起光を除去する励起光カットフィルタ１６と、被検体１０２を撮像し、撮像した被検体１０２の像を画像信号として送信する、ＣＣＤ（電荷結合素子）等の撮像素子１７とを有する。励起光カットフィルタ１６は、図８における１２１に示すような、すなわち、透過帯域が、後述する励起フィルタ４７と重ならないような透過特性を有する。なお、本実施形態の内視鏡装置１においては、撮像素子１７の前面に励起光カットフィルタ１６が設けられているものとして以降の説明を行うが、励起光カットフィルタ１６は、例えば、狭帯域光観察を行う場合には使用しないため、スコープ２に設けられていなくとも良い。また、スコープ２の操作部には、光源装置６３に設けられた各フィルタを切り替える指示を行うことにより、照射光の種類の切替を行うためのフィルタ切替スイッチ１８と、デジタル画像記録部５に画像の記録を行うように指示を行うためのレリーズスイッチ１９と、スコープ２に関する情報が記録されており、プロセッサ３に設けられたＣＰＵ３６からの読み書きが可能であるスコープＩＤメモリ２０とが設けられている。

プロセッサ３の外表面上には、プロセッサ３に対する各種操作を行うための操作手段が設けられている。前記操作手段は、機材バラツキ補正スイッチ３７と、第１の指示手段である色強調スイッチ１０１と、補正枠表示スイッチ３８と、補正枠サイズスイッチ６２と、第２の指示手段である粘膜色補正スイッチ３９と、色バランス設定スイッチ６０と、色バランスレベル表示ＬＥＤ６１とからなる。そして、前記操作手段を構成する各部は、プロセッサ３の内部に設けられた、後述するＣＰＵ３６と電気的に接続されている。

プロセッサ３に設けられたプリプロセス部２１は、撮像素子１７に接続され、撮像素子１７から送信される画像信号に対し、所定の処理を行う。プロセッサ３に設けられたＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ２２は、プリプロセス部２１から送信される画像信号を受信し、該画像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。プロセッサ３に設けられた第１乗算器２３は、第１係数制御部３２から入力され、光源装置６３から照射される照射光が有する波長毎に異なる、第１の乗算係数と、Ａ／Ｄコンバータ２２から送信される画像信号とを、回転フィルタ板１０の回転に同期するようなタイミングにおいて乗算し、該乗算後の画像信号を送信する。プロセッサ３に設けられた同時化メモリ２９は、第１乗算器２３から面順次式に送信される画像信号の同時化を行い、該同時化を行った後の画像信号を送信する。プロセッサ３に設けられた第２乗算器２６は、色補正手段である第２係数制御部３４から入力され、光源装置６３から照射される照射光が有する波長毎に異なる、第２の乗算係数と、同時化メモリ２９から出力される画像信号とを、回転フィルタ板１０の回転に同期するようなタイミングにおいて乗算し、該乗算後の画像信号を送信する。プロセッサ３に設けられた画像信号処理部２４は、第２乗算器２６から送信される画像信号に対して所定の色強調を行い、該所定の色強調後の画像信号を送信する。なお、前記所定の色強調の詳細な内容については、後程説明を行う。プロセッサ３に設けられた補正枠インポーズ部２５は、ＣＰＵ３６からの指示に基づいて、所定の色補正および所定の色強調を行うときに基準とする色のサンプリング領域を表す枠が、モニタ４に表示される画像にインポーズされるように、画像信号処理部２４から送信される画像信号に対して情報を付加し、該情報を付加した後の画像信号を送信する。プロセッサ３に設けられたガンマ補正部２７は、補正枠インポーズ部２５から送信される画像信号に対してガンマ特性の補正を行い、該補正を行った後の画像信号を送信する。プロセッサ３に設けられたセレクタ２８は、第１乗算器２３から送信される画像信号と、ガンマ補正部２７から送信される送信される画像信号と、テストパターン発生部３５から送信される画像信号とを受信し、受信した各画像信号の中から１つを選択し、選択した画像信号を送信する。プロセッサ３に設けられたＤ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ３０は、セレクタ２８から送信される画像信号を受信し、該画像信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。そして、Ｄ／Ａコンバータ３０により変換されたアナログ信号である画像信号は、モニタ４と、デジタル画像記録部５とに送信される。

プロセッサ３に設けられた第１サンプリング部３１は、撮像素子１７が色の基準となる色基準物体を撮像している状態において、Ａ／Ｄコンバータ２２から送信される画像信号に対し、第１サンプリング部３１に記録されている、スコープ２の機種毎に最適なサンプリング領域においてサンプリングを行い、該サンプリング領域内における、照射光の各照射波長帯域に対応する画像信号の強度の平均値を算出する。第１係数制御部３２は、第１サンプリング部３１が算出した前記平均値を、各照射波長帯域に対応した値であり、かつ、平均値の逆数に比例した値である第１の乗算係数に変換し、回転フィルタ板１０の回転に同期するようなタイミングにおいて、該第１の乗算係数を第１乗算器２３に送信する。プロセッサ３に設けられた第２サンプリング部３３は、同時化メモリ２９から送信される画像信号に対して所定のサンプリング領域のサンプリングを行い、該所定のサンプリング領域内における各照射波長帯域に対応する画像信号の強度の平均値を算出する。プロセッサ３に設けられた第２係数制御部３４は、第２サンプリング部３３が算出した前記平均値を、第２の乗算係数に変換し、回転フィルタ板１０の回転に同期するようなタイミングにおいて、該第２の乗算係数を第２乗算器２６に送信する。プロセッサ３に設けられたテストパターン発生部３５は、モニタ４の画像調整等を行う際に用いられる、例えば、グレーの階段状の縦縞チャートである、テストパターンの画像信号をセレクタ２８に送信する。プロセッサ３に設けられたＣＰＵ（中央演算処理装置）３６は、プロセッサ３の各部と電気的に接続され、接続された各部の制御等を行う。

モニタ４は、プロセッサ３に接続され、プロセッサ３から送信される画像信号を受信し、該画像信号に基づいて、画像の表示を行う。

デジタル画像記録部５は、プロセッサ３に接続され、プロセッサ３から送信される画像信号を受信し、該画像信号の記録を行う。

キーボード６は、プロセッサ３に接続され、患者ＩＤや患者名等をプロセッサ３に入力するためのアルファベットキーや、検査が終了した際に、プロセッサ３に入力されている患者情報を消去するための検査終了キー等が設けられている。

帯域切替フィルタ８は、図２に示すように、通常／蛍光観察用フィルタ１０３と、狭帯域光観察用フィルタ１０４と、赤外光観察用フィルタ１０５とを有している。通常／蛍光観察用フィルタ１０３は、図４における１１２に示すような分光特性を有し、赤外光観察用フィルタ１０５は、図４における１１３に示すような分光特性を有する。また、狭帯域光観察用フィルタ１０４は、１つのフィルタにおいて３つの離散的な帯域を透過する３峰性のフィルタにより構成されており、図５における１１４に示すような分光特性を有する。

回転フィルタ板１０は、図３に示すように、外周部に、赤色域の波長を有する光を透過するＲフィルタ１０６と、緑色域の波長を有する光を透過するＧフィルタ１０７と、青色域の波長を有する光を透過するＢフィルタ１０８とを有する。Ｒフィルタ１０６は、図６における１１５に示すような分光特性を有し、Ｇフィルタ１０７は、図６における１１６に示すような分光特性を有し、Ｂフィルタ１０８は、図６における１１７に示すような分光特性を有する。また、回転フィルタ板１０は、図３に示すように、内周部に、５４０〜５６０ｎｍの波長を有する光を透過するＧ’フィルタ１０９と、３９０〜４５０ｎｍの波長を有する光を透過する励起フィルタ１１０と、６００〜６２０ｎｍの波長を有する光を透過するＲ’フィルタ１１１とを有する。Ｇ’フィルタ１０９は、図７における１１８に示すような分光特性を有し、励起フィルタ１１０は、図７における１１９に示すような分光特性を有し、Ｒ’フィルタ１１１は、図７における１２０に示すような分光特性を有する。

次に、以上のような構成において、内視鏡装置１を使用する際に、使用者である術者が行う、所定の色強調等についての説明を行う。

光源装置１のランプ７は、被検体１０２を照明するための照射光を照射する。ランプ７から照射された照射光は、照射光路上に設けられた、帯域切替フィルタ８と、回転フィルタ板１０とを通過してスコープ２のライトガイドファイバー１５に供給される。スコープ２のフィルタ切替スイッチ１８からの指示があった場合、該指示はＣＰＵ３６に送信される。前記指示を受信したＣＰＵ３６は、モーター９とモーター１２とに対してフィルタ切替指示信号を送信する。

前記フィルタ切替指示信号を受信したモーター９は、通常観察または蛍光観察の指示を受信した場合には通常／蛍光観察用フィルタ１０３が、狭帯域光観察の指示を受信した場合には狭帯域光観察用フィルタ１０４が、赤外光観察の指示を受信した場合には赤外光観察用フィルタ１０５が、それぞれランプ７の照射光路上に挿入されるように、帯域切替フィルタ８を回転駆動させる。

また、モーター１１は、通常観察と、狭帯域光観察と、赤外光観察との中のいずれかを行う場合においては、外周部に設けられた各フィルタ、すなわち、Ｒフィルタ１０６と、Ｇフィルタ１０７と、Ｂフィルタ１０８とが、順次ランプ７の照射光路上に挿入されるように、所定の速度をもって回転フィルタ板１０を回転駆動させる。なお、帯域切替フィルタ８に設けられた各フィルタと、回転フィルタ板１０に設けられた各フィルタとの組み合わせにより、通常観察を行う際には、赤色域の波長を有する光と、緑色域の波長を有する光と、青色域の波長を有する光とが透過され、狭帯域光観察を行う際には、４００〜４３０ｎｍの波長を有する光と、５３０〜５６０ｎｍの波長を有する光と、６００〜６３０ｎｍの波長を有する光とが透過され、赤外光観察を行う際には、７９０〜８２０ｎｍの波長を有する光と、９００〜９８０ｎｍの波長を有する光とが透過されるような構成となっている。

また、前記フィルタ切替指示信号を受信したモーター１２は、蛍光観察の指示を受信した場合においては、内周部に設けられた各フィルタ、すなわち、Ｇ’フィルタ１０９と、励起フィルタ１１０と、Ｒ’フィルタ１１１との内のいずれかが、ランプ７の照射光路上に挿入されるように、回転フィルタ板１０をランプ７の照射光路に対して垂直に移動させる。そして、モーター１１は、蛍光観察を行う場合においては、通常観察と、狭帯域光観察と、赤外光観察との内のいずれかを行う場合に比べて半分の速度である所定の速度をもって回転フィルタ板１０を回転駆動させる。なお、前記したような回転フィルタ板１０の回転駆動により、蛍光観察を行う際には、５４０〜５６０ｎｍの波長を有する光と、３９０〜４５０ｎｍの波長を有する光、すなわち、被検体１０２である生体内の組織から自家蛍光を励起するための励起光と、６００〜６２０ｎｍの波長を有する光とが透過されるような構成となっている。

スコープ２のライトガイドファイバー１５に供給された照射光は、スコープ２の先端部から被検体１０２に照射される。被検体１０２において散乱、反射等された照射光は、スコープ２の先端部に設けられた撮像素子１７上において結像し、撮像される。撮像素子１７の前面には、励起光カットフィルタ１６が設けられており、励起光カットフィルタ１６は、３９０〜４５０ｎｍの励起光を遮断し、被検体１０２である生体内の組織から発せされる自家蛍光を抽出する。撮像手段である撮像素子１７は、図示しない撮像素子駆動回路により、回転フィルタ板１０の回転に同期して駆動され、回転フィルタ板１０に設けられた各フィルタを透過した照射光が、被検体１０２に照射されるタイミングに応じて撮像した被検体１０２の像を画像信号に変換し、該画像信号をプロセッサ３のプリプロセス部２１に対して順次送信する。

スコープ２とプロセッサ３とが接続された際には、スコープＩＤメモリ２０から、スコープ２が対応可能な観察モード、スコープ２の適応部位、スコープ２の機材バラツキに関する補正パラメータ等がＣＰＵ３６に送信される。なお、本実施形態の説明においては、スコープＩＤメモリ２０がスコープ２に設けられたものとして以降の説明を行うが、スコープＩＤメモリ２０が設けられていないスコープも、プロセッサ３に接続して使用することは可能である。なお、前記スコープを使用する場合、プロセッサ３は、前記スコープとプロセッサ３とが接続された際に、スコープＩＤメモリ２０が前記スコープに設けられていないことを認識する。その後、プロセッサ３は、前記スコープに対し、通常観察と狭帯域観察とを行うことが可能であり、かつ、特殊なスコープを必要としないスコープであるという認識を行うための処理を行う。そして、前記処理により、前記スコープをプロセッサ３に接続して使用することが可能となる。

内視鏡装置１を用いて検査等を行う際には、各光学系部材の個体差等による機材バラツキに起因して、撮像素子１７が撮像した画像信号に、色調のバラツキが生じる場合がある。前記色調のバラツキの補正を行いたい場合には、まず、術者が色の基準となる色基準物体を撮像した状態において、機材バラツキ補正スイッチ３７をオンする。機材バラツキ補正スイッチ３７からの指示は、ＣＰＵ３６を介してサンプリング部３１に送信され、サンプリング部３１は、該指示に基づき、スコープ２の機種毎に最適なサンプリング領域においてサンプリングを行い、該サンプリング領域内における照射光の各照射波長帯域に対応する画像信号の強度の平均値を算出する。なお、前記サンプリング領域は、サンプリング部３１内に記録された情報である。また、前記情報は、スコープ２をプロセッサ３に接続した際に、スコープ２の機種等に応じたサンプリング領域がＣＰＵ３６から指示され、該指示により逐次書き換えられる。第１係数制御部３２は、第１サンプリング部３１が算出した前記平均値を、各照射波長帯域に対応した値であり、かつ、平均値の逆数に比例した値である第１の乗算係数に変換し、回転フィルタ板１０の回転に同期するようなタイミングにおいて、該第１の乗算係数を第１乗算器２３に送信する。第１乗算器２３は、Ａ／Ｄコンバータ２２から送信される画像信号と、第１係数制御部３２から送信される第１の乗算係数とを乗算し、該乗算により、第１乗算器２３は、機材バラツキから生じる色調のバラツキが補正された画像信号を送信する。

機材バラツキ補正スイッチ３７がオンされた場合に第１係数制御部３２で算出される、サンプリング領域内における照射光の各照射波長帯域に対応する画像信号の強度の平均値は、プロセッサ３に接続されるスコープ２毎に個別に算出され、また、１度算出された該平均値は、ＣＰＵ３６を介してスコープＩＤメモリ２０に記録される。そのため、サンプリング領域内における照射光の各照射波長帯域に対応する画像信号の強度の平均値がスコープＩＤメモリ２０に記録されているスコープ２をプロセッサ３に接続した場合においては、スコープＩＤメモリ２０から、該スコープ２に応じた算出済の平均値がＣＰＵ３６を介して第１係数制御部３２に送信される。なお、プロセッサ３に接続されているスコープ２が複数の観察モードに対応可能である場合、機材バラツキ補正スイッチ３７が押された際に、自動的に連続して各観察モードでの機材バラツキ補正が行われる。

また、被検体１０２である生体内の検査等を行う際には、生体間の粘膜色の違い等による色のバラツキに起因して、撮像素子１７が撮像した画像信号に、色調のバラツキが生じる場合がある。また、色調のバラツキが無い場合であっても、正常部位の色素量と病変部位の色素量とが略同一になるような部分については、正常部位と病変部位との判別が難しいため、例えば、本来は正常部位の像であるにもかかわらず、病変部位の像として観察される場合もある。前記色調のバラツキの補正および所定の色強調である病変部位の色強調を行いたい場合においては、蛍光観察時に、まず、術者が補正枠表示スイッチ３８を押すことにより、ＣＰＵ３６から補正枠インポーズ部２５に対して補正枠の表示を指示する補正枠指示信号が送信され、モニタ４の観察画面上に補正枠が表示される。さらに、術者が続けて補正枠表示スイッチ３８を押すことにより、補正枠の位置を変更することができる。その後、術者が補正枠サイズスイッチ６２を押すことにより、補正枠の大きさを選択する。なお、前記補正枠指示信号は、前記補正枠の大きさの情報も含んでいる。前述した操作により、補正枠の位置および大きさが決定すると、補正枠インポーズ部２５により、インポーズされる補正枠の位置および大きさが変更されるとともに、第２サンプリング部３３によりサンプリングされる所定の領域が、該補正枠の内側となるように、サンプリングされる領域の位置や大きさが変更される。その後、正常粘膜が前記補正枠の中に入っている状態において、術者が粘膜色補正スイッチ３９を押すことにより、粘膜色補正スイッチ３９からの指示がＣＰＵ３６に送信される。粘膜色補正スイッチ３９からの指示を受信したＣＰＵ３６は、色調のバラツキの補正である粘膜色補正を行う際に動作を行う各部に、制御信号を送信する。その後、補正枠の内側における、各照射波長帯域に対応する画像信号の強度の平均値が、ＣＰＵ３６からの制御信号を受信した第２サンプリング部３３において算出される（図１０におけるステップＳ１１）。すなわち、本実施形態においては、被検体１０２の色調データである、前記各照射波長帯域に対応する画像信号の強度の平均値は、使用者である術者が粘膜色補正スイッチ３９を操作することにより得られる値である。そして、色調取得手段である第２サンプリング部３３により算出された該平均値に基づき、ＣＰＵ３６からの制御信号を受信した第２係数制御部３４は、所定の演算を行うことにより、所定の色補正である粘膜色補正を行うために必要となる係数を決定し、該係数を第２乗算器２６に送信する。すなわち、色補正手段である第２係数制御部３４は、第２の指示手段である粘膜色補正スイッチ３９からの指示が、ＣＰＵ３６を介して制御信号として送信されることにより、撮像手段である撮像素子１７が撮像した画像信号に対し、所定の色補正である粘膜色補正を行う（図１０におけるステップＳ１２）。そして、粘膜色補正により、生体間の粘膜色の違い等による色のバラツキが補正され、かつ、正常部位と病変部位とにおいてそれぞれ異なるような所定の色調をもってモニタ４の観察画面上に表示される。

さらに、術者が第１の指示手段である色強調スイッチ１０１を押すことにより、色強調指示信号がＣＰＵ３６に送信される。色強調スイッチ１０１からの色強調指示信号を受信したＣＰＵ３６は、所定の色強調を行う際に動作を行う、画像信号処理部２４を含めた各部に、色強調指示信号と制御信号とを併せて送信する。画像信号処理部２４は、図９に示すように、色素量算出回路４６と、色強調手段である強調係数算出回路４７と、ディレイ回路４８と、色素強調回路４９とからなる。なお、第２乗算器２６と、画像信号処理部２４とを接続する信号線は、図１においては１本であるが、図９に示すように、実際に接続されている信号線は３系統であるものとする。また、ＣＰＵ３６と、画像信号処理部２４とを接続する信号線は、図１においては１本であるが、図９に示すように、実際に接続されている信号線は２系統であるものとする。色素量算出回路４６は、下記の数式（１）に基づき構成された回路であり、蛍光観察時において色強調指示信号を受信した際に、第２乗算器２６から送信される画像信号に基づき、所定の値である非腫瘍指数Ｉｎｔｍを画素毎に出力する。

Ｉｎｔｍ＝ｌｏｇ（Ｇｉｎ／Ｒｉｎ） ・・・式（１）

ここで、図９および数式（１）において、Ｇｉｎは、第２乗算器２６から画像信号処理部２４に送信される画像信号に含まれる蛍光の強度を示し、Ｒｉｎは、第２乗算器２６から画像信号処理部２４に送信される画像信号に含まれる、Ｇ’光の反射光の強度を示す。Ｇｉｎと、Ｒｉｎとを前述のように定めた場合、蛍光観察時においては、正常部位はＧｉｎ＞ＲｉｎとなることからＩｎｔｍ＞０となり、病変部位はＧｉｎ＜ＲｉｎとなることからＩｎｔｍ＜０となる。そのため、上記数式を用いて非腫瘍指数Ｉｎｔｍを算出することにより、正常部位と病変部位を数値的に区別することができる。

色素量算出回路４６から出力された画素毎の非腫瘍指数Ｉｎｔｍは、強調係数算出回路４７に送信される。強調係数算出回路４７は、所定の閾値であるＴｈと、所定の値である非腫瘍指数Ｉｎｔｍとを含む下記の数式（２）に基づいて構成された回路であり、非腫瘍指数Ｉｎｔｍを含む信号を受信した際に、所定の色強調を行う際に用いる所定の係数である強調係数αを、画素毎に出力する（図１０におけるステップＳ１３）。

α＝Ｉｎｔｍ−ｌｏｇ（Ｔｈ） ・・・式（２）


ここで、所定の閾値であるＴｈは、強調係数算出回路４７に予め記録された一定の値であり、下記の数式（３）を用いて定められる。

Ｔｈ＝（Ｔａｖｅ＋ＮＴａｖｅ）／２ ・・・式（３）

ここで、ＴａｖｅおよびＮＴａｖｅは、予め病変部位が特定されている複数の生体から得た、粘膜色補正後の正常部位および病変部位の色調データから算出される値である。例えば、複数の生体から得た粘膜色補正後の色調データにおいて、Ｔａｖｅは、正常部位の（蛍光強度／Ｇ’光の反射光の強度）の平均値を算出した値であり、また、ＮＴａｖｅは、病変部位の（蛍光強度／Ｇ’光の反射光の強度）の平均値を算出した値である。なお、以降の説明においては、Ｔｈは、上記の数式を用いて決定される所定の閾値であるとして説明を行うが、例えば、Ｇ’光の反射光の強度をパラメータとした関数として、フィッシャーの線形判別関数を用いて算出することもできる。

強調係数算出回路４７から出力された画素毎の強調係数αは、色素強調回路４９に送信される。色素強調回路４９は、下記の数式（４）に基づいて構成された回路であり、ディレイ回路４８によりタイミングを調整されて送信される（Ｇｉｎと、Ｒｉｎと、Ｂｉｎとが含まれる）画像信号と、強調係数算出回路４７から送信される画素毎に算出された強調係数αと、ＣＰＵ３６から送信される色強調指示信号と、ＣＰＵ３６から送信される強調の度合いを示す正の定数である色素強調レベルｈとを受信した際に、画素毎に所定の色強調を行う（図１０におけるステップＳ１４）。

Ｒｏｕｔ＝Ｒｉｎ
Ｇｏｕｔ＝Ｇｉｎ×ｅｘｐ（ｈ×ｋｇ×α） （α＜０の場合）
＝Ｇｉｎ×（−１／（ｈ×ｋｇ×α＋１）＋２） （α＞０の場合）
＝Ｇｉｎ （α＝０の場合）
Ｂｏｕｔ＝Ｂｉｎ
・・・式（４）

ここで、図９および上記数式（４）において、Ｇｏｕｔは、色素強調回路４９から補正枠インポーズ部２５に送信される画像信号に含まれる蛍光の強度を示し、Ｒｏｕｔは、色素強調回路４９から補正枠インポーズ部２５に送信される画像信号に含まれるＧ’光の反射光の強度を示し、Ｂｏｕｔは、色素強調回路４９から補正枠インポーズ部２５に送信される画像信号に含まれるＲ’フィルタ１１１を通過した照射光を被検体１０２に照射した際の反射光（以降Ｒ’光の反射光と略記する）の強度を示す。また、上記数式におけるｋｇは、色素強調回路４９に予め記録された正の定数である。さらに、Ｂｉｎは、第２乗算器２６から画像信号処理部２４に送信される画像信号に含まれる、Ｒ’光の反射光の強度を示す。

色素強調回路４９が上記数式を用いた強調を行うことにより、α＞０の場合、すなわち、被検体１０２の正常部位においては、Ｇｏｕｔが大きな値となるため、粘膜色補正のみを行った場合よりも、例えば、さらに濃い緑色の画像がモニタ４に表示され、また、α＜０の場合、すなわち、被検体１０２の病変部位においては、Ｇｏｕｔが小さな値となるため、粘膜色補正のみを行った場合よりも、例えば、さらに薄い緑色の画像がモニタ４に表示される。

なお、αと（Ｇｏｕｔ／Ｇｉｎ）との相関は、図１１のグラフに示すようなものとなる。図１１に示すように、（Ｇｏｕｔ／Ｇｉｎ）の値は、α＝０の場合、すなわち、正常部位と病変部位の境界部分に相当する場合において、最も急峻に変化する。そのため、正常部位と病変部位との境界部分に相当する色素量を有する画素が第２乗算器２６から送信される画像信号の中に含まれていたとしても、色素強調回路４９が上記数式を用いた所定の色強調を行うことにより、色素強調回路４９から出力される画像信号は、例えば、図１２に示すように、正常部位と病変部位との色素量が画素毎に明確に区別された画像信号として、補正枠インポーズ部２５に送信される。なお、図１２の左側の図は、画像信号に対して処理を加えない状態における、Ｇ’光の反射光の強度と（蛍光強度／Ｇ’光の反射光の強度）との相関を示し、図１２の中央の図は、画像信号に対して粘膜色補正を行った状態における、Ｇ’光の反射光の強度と（蛍光強度／Ｇ’光の反射光の強度）との相関を示し、図１２の右側の図は、画像信号に対して粘膜色補正および所定の色強調を行った状態における、Ｇ’光の反射光の強度と（蛍光強度／Ｇ’光の反射光の強度）との相関を示す。画像信号に対して処理を加えない状態においては、被検体である生体間における粘膜の色調のバラツキが生じる。そのため、図１２の左側の図に示すように、正常部位と病変部位との判別が難しい場合があり、例えば、本来は正常部位の像であるにもかかわらず、病変部位の像として観察されるということがある。画像信号に対して処理を加えない状態において、該画像信号に対して粘膜色補正が行われた場合、図１２の中央の図に示すように、被検体である生体間における粘膜の色調のバラツキを所定の範囲内に抑えることができる。さらに、画像信号に対して粘膜色補正が行われた後において、該画像信号に対して所定の色強調が行われた場合、図１２の右側の図に示すように、被検体である生体間における粘膜の色調のバラツキを所定の範囲内に抑え、かつ、正常部位と病変部位とを明確に分けることができる。

その結果、モニタ４の観察画面上においては、例えば、図１３に示すように、術者が被検体１０２の正常部位と病変部位との判別を容易に行うことができるような被検体１０２の像が表示される。

また、所望の色調に正常部位および病変部位の色を変更して観察を行いたい場合には、術者は、色バランス設定スイッチ６０を押した後、色バランスレベル表示ＬＥＤ６１もしくはモニタ４の観察画面上の像を見ながら、正常部位および病変部位の色を所望の色調に変更することができる。

なお、前述した粘膜色補正および所定の色強調は、第１の指示手段である色強調スイッチ１０１と、第２の指示手段である粘膜色補正スイッチ３９とが両方とも押され、両方のスイッチから指示が行われた場合、色補正手段である第２係数制御部３４が粘膜色補正を行った後に、強調係数算出回路４７が所定の色強調を行うものとする。

また、前述した粘膜色補正および所定の色強調は、粘膜色補正スイッチ３９および色強調スイッチ１０１を押すことによりそれぞれの処置が行われるような構成となっているが、例えば、粘膜色補正スイッチ３９もしくは色強調スイッチ１０１のいずれかを押すことにより、粘膜色補正および所定の色強調を連動して行うようにしても良い。

前述したような構成および作用において、本実施形態の内視鏡装置１は、生体間における粘膜の色調のバラツキ等を考慮した上において、正常部位の色素量と病変部位の色素量とを、モニタ４の観察画面上に表示される被検体１０２の像において、明確に分けることができる。そのため、例えば、モニタ４の観察画面上に表示される被検体１０２の像において、本来は正常部位の像であるにもかかわらず、病変部位の像として表示されるといったようなことが無く、術者が、生体内における病変部位に対し、検査、観察等の処置を確実に行うことができる。

（第２の実施形態）
図１４から図１６は、本発明の第２の実施形態に係るものである。なお、第１の実施形態と同様の構成を持つ部分については、詳細説明は省略する。また、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を用いて説明は省略する。

図１４は、本実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す構成図である。図１５は、本実施形態に係る内視鏡装置の画像信号処理部の内部構成を示す図である。図１６は、本実施形態に係る内視鏡装置において行われる画像処理の内容を示すフローチャートである。

本実施形態に係る内視鏡装置１ａは、図１４に示すように、第１の実施形態の内視鏡装置１とは異なり、粘膜色補正スイッチ３９を有しないが、第１の実施形態の画像信号処理部２４の代わりに、画像信号処理部２４ａを有している。

画像信号処理部２４ａは、図１５に示すように、色素量算出回路４６と、色強調手段である強調係数算出回路４７ａと、ディレイ回路４８と、色素強調回路４９とからなる。なお、第２乗算器２６と、画像信号処理部２４ａとを接続する信号線は、図１４においては１本であるが、図１５に示すように、実際に接続されている信号線は３系統であるものとする。また、ＣＰＵ３６と、画像信号処理部２４ａとを接続する信号線は、図１４においては１本であるが、図１５に示すように、実際に接続されている信号線は３系統であるものとする。

前述したように、内視鏡装置１ａは、粘膜色補正スイッチ３９を有しないため、粘膜色補正を行わない。そのため、本実施形態に係る内視鏡装置１ａにおいては、第２係数制御部３４は、係数として１を常に第２乗算器２６に送信する。

次に、本実施形態に係る内視鏡装置１ａにおいて、所定の色強調を行う場合の内視鏡装置１ａの作用について説明を行う。

所定の色強調を行うために、撮像手段である撮像素子１７が被検体１０２の正常部位を撮像している状態において、術者が第１の指示手段である色強調スイッチ１０１を押すと、色強調指示信号がＣＰＵ３６に送信される。色強調スイッチ１０１からの色強調指示信号を受信したＣＰＵ３６は、所定の色強調を行う際に動作を行う、画像信号処理部２４ａを含めた各部に、色強調指示信号と制御信号とを併せて送信する。その後、ＣＰＵ３６は、撮像素子１７が撮像した画像信号に対し、該画像信号全体における蛍光強度の平均値であるＮｆと、該画像信号全体におけるＧ’光の反射光の強度の平均値であるＮｇ’とを、色調取得手段である第２サンプリング部３３から取得する。さらに、ＣＰＵ３６は、Ｎｆ／Ｎｇ’の値を算出して画像信号処理部２４ａに設けられた、色強調手段である強調係数算出回路４７ａに送信する（図１６におけるステップＳ２１）。すなわち、本実施形態においては、被検体１０２の色調データである、前記画像信号全体における蛍光強度の平均値であるＮｆと、前記画像信号全体におけるＧ’光の反射光の強度の平均値であるＮｇ’とは、使用者である術者が色強調スイッチ１０１を操作することにより得られるデータである。

強調係数算出回路４７ａは、数式（２）および下記の数式（５）に基づいて構成された回路であり、ＣＰＵ３６から送信されるＮｆ／Ｎｇ’の値を受信した際に、所定の閾値であるＴｈを出力する（図１６におけるステップＳ２２）。

Ｔｈ＝Ｎｆ／Ｎｇ’−β ・・・式（５）


ここで、上記数式（５）におけるβは、強調係数算出回路４７ａに予め記録された一定の値であり、下記の数式（６）を用いて定められる。

β＝（ＮＴａｖｅ−Ｔａｖｅ）／２ ・・・式（６）


ここで、ＴａｖｅおよびＮＴａｖｅは、予め病変部位が特定されている複数の生体から得た、粘膜色補正後の正常部位および病変部位の色調データから算出される値であり、また、第１の実施形態と同様の算出方法をもって定められる値であるため、詳細説明は省略する。また、本実施形態において、所定の閾値であるＴｈは、撮像素子１７が撮像した被検体１０２の正常部位の画像信号から算出されるＮｆ／Ｎｇ’の値に依存して変化する値、すなわち、被検体１０２毎に算出されて設定される値である。

さらに、強調係数算出回路４７ａは、所定の係数である強調係数αを、強調係数算出回路４７ａが出力した所定の閾値であるＴｈと、色素量算出回路４６が第１の実施形態と同様の方法をもって出力した所定の値である非腫瘍指数Ｉｎｔｍとに基づいて画素毎に出力し、色素強調回路４９に該強調係数αを送信する（図１６におけるステップＳ２３）。色素強調回路４９は、ディレイ回路４８によりタイミングを調整されて送信される（Ｇｉｎと、Ｒｉｎと、Ｂｉｎとが含まれる）画像信号と、強調係数算出回路４７ａから送信される画素毎に算出された強調係数αと、ＣＰＵ３６から送信される色強調指示信号と、ＣＰＵ３６から送信される、強調の度合いを示す正の定数である色素強調レベルｈとを受信した際に、第１の実施形態における方法と同様な方法をもって、画素毎に所定の色強調を行う（図１６におけるステップＳ２４）。

前述したような構成および作用において、本実施形態の内視鏡装置１ａは、被検体１０２毎に所定の閾値であるＴｈを定めることができるため、第１の実施形態の内視鏡装置１よりも、生体間における粘膜の色調のバラツキ等を考慮した上において、所定の色強調を行うことができる。また、本実施形態の内視鏡装置１ａは、粘膜色補正を行うことなく所定の色強調を行うため、蛍光観察時において、色調を変えずに正常部位と病変部位との判別を行うことができる。

第１の実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す構成図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置に用いられる帯域切替フィルタの構成図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置に用いられる帯域回転フィルタ版の構成図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置に用いられる通常／蛍光観察用フィルタおよび赤外観察用フィルタの分光特性を示す図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置に用いられる狭帯域光観察用フィルタの分光特性を示す図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置に用いられる回転フィルタ板に設けられた、Ｒフィルタと、Ｇフィルタと、Ｂフィルタとの分光特性を示す図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置に用いられる回転フィルタ板に設けられた、励起フィルタと、Ｇ’フィルタと、Ｒ’フィルタとの分光特性を示す図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置に用いられる励起光カットフィルタの透過特性を示す図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置の画像信号処理部の内部構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置において行われる画像処理の内容を示すフローチャート。 第１の実施形態に係る内視鏡装置が画像処理の際に用いる強調係数αと、（Ｇｏｕｔ／Ｇｉｎ）との相関を示す図。 Ｇ’光の反射光の強度と、（蛍光強度／Ｇ’光の反射光の強度）との相関を示す図。 第１の実施形態に係る内視鏡装置において行われる画像処理による、術者がみることのできる像の変化を示す図。 第２の実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す構成図。 第２の実施形態に係る内視鏡装置の画像信号処理部の内部構成を示す図。 第２の実施形態に係る内視鏡装置において行われる画像処理の内容を示すフローチャート。

符号の説明

１，１ａ 内視鏡装置、２ スコープ、３ プロセッサ、４ モニタ、５ デジタル画像記録部、６ キーボード、７ ランプ、８ 帯域切替フィルタ、９ モーター、１０ 回転フィルタ板、１１ モーター、１２ モーター、１５ ライトガイドファイバー、１６ 励起光カットフィルタ、１７ 撮像素子、１８ フィルタ切替スイッチ、１９ レリーズスイッチ、２０ スコープＩＤメモリ、２１ プリプロセス部、２２ Ａ／Ｄコンバータ、２３ 第１乗算器、２４，２４ａ 画像信号処理部、２５ 補正枠インポーズ部、２６ 第２乗算器、２７ ガンマ補正部、２８ セレクタ、２９ 同時化メモリ、３０ Ｄ／Ａコンバータ、３１ 第１サンプリング部、３２ 第１係数制御部、３３ 第２サンプリング部、３４ 第２係数制御部、３５ テストパターン発生部、３６ ＣＰＵ、３７ 機材バラツキ補正スイッチ、３８ 補正枠表示スイッチ、３９ 粘膜色補正スイッチ、４６ 色素量算出回路、４７，４７ａ 強調係数算出回路 ４８ ディレイ回路、４９ 色素強調回路、６０ 色バランス設定スイッチ、６１ 色バランスレベル表示ＬＥＤ、６２ 補正枠サイズスイッチ、６３ 光源装置、１０１ 色強調スイッチ、１０２ 被検体、１０３ 通常／蛍光観察用フィルタ、１０４ 狭帯域光観察用フィルタ、１０５ 赤外光観察用フィルタ、１０６ Ｒフィルタ、１０７ Ｇフィルタ、１０８ Ｂフィルタ、１０９ Ｇ’フィルタ、１１０ 励起フィルタ、１１１ Ｒ’フィルタ
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (8)

1. 被検体を撮像し、撮像した前記被検体の像を画像信号に変換して送信する撮像手段を有する内視鏡装置であって、
   前記画像信号に対して画像処理を指示する第１の指示手段と、
   前記第１の指示手段からの指示により、前記画像信号に対して所定の色強調を行う際に用いる所定の係数を、所定の閾値と、画素毎に算出された所定の値とに基づいて算出する色強調手段とを有することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記画像信号に対して画像処理を指示する第２の指示手段と、
   前記第２の指示手段からの指示により、前記画像信号に対し、所定の色補正を行う色補正手段とをさらに有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
3. 前記第１の指示手段からの指示と、前記第２の指示手段からの指示とが両方とも行われた場合、前記色強調手段は、前記色補正手段が所定の色補正を行った後に、所定の色強調を行うことを特徴とする請求項２記載の内視鏡装置。
4. 前記所定の閾値は、予め設定された一定の値であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載の内視鏡装置。
5. 前記所定の閾値は、被検体毎に算出されて設定される値であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡装置。
6. 照明光を供給する照明光供給手段と、
   前記照明光供給手段により照明された被検体を撮像し、撮像した前記被検体の像を画像信号に変換して送信する撮像手段と、
   前記被検体の色調データに基づき、前記撮像手段から送信される前記画像信号に対し、所定の色補正を行う色補正手段と、
   前記色補正手段から送信される前記画像信号に対し、所定の色強調を行う色強調手段と、
   を有することを特徴とする内視鏡装置。
7. 照明光を供給する照明光供給手段と、
   前記照明光供給手段により照明された被検体を撮像し、撮像した前記被検体の像を画像信号に変換して送信する撮像手段と、
   前記被検体の色調データを取得する色調取得手段と、
   前記撮像手段から送信される前記画像信号に対し、前記色調取得手段が取得した前記色調データに基づき、所定の色強調を行う色強調手段と、
   を有することを特徴とする内視鏡装置。
8. 使用者の操作により、前記色調取得手段が前記被検体の色調データを取得するように指示を行う指示手段をさらに有することを特徴とする請求項７記載の内視鏡装置。
   
   

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