JP2006239206A - Endoscope apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To select a wavelength band to form a spectral image which is a visual expression of a desired target easily and quickly. <P>SOLUTION: An endoscope apparatus, equipped with a color space conversion processing circuit 29 which performs matrix operation from RGB signals and matrix data corresponding to signals of λ1, λ2, λ3 in three selected wavelength bands to form the spectral images, is equipped with a set selecting switch 41a for selecting various kinds of wavelength sets set in advance for the wavelength bands λ1, λ2, λ3 constituting the spectral image, a wavelength selecting switch 41b for selecting by switching the wavelength bands λ1, λ2, λ3 continuously or stepwise, a switched width setting switch 41c for variably setting a width to switch the wavelength band selected by the wavelength selecting switch 41b, and a mode changing switch 41d for selecting a single wavelength of a monochrome mode. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は内視鏡装置、特に医療分野で用いられ、任意に選択された波長域の画像情報からなる分光画像(映像)を形成し表示するための構成に関する。   The present invention relates to an endoscope apparatus, and more particularly to a configuration used in the medical field for forming and displaying a spectral image (video) composed of image information in an arbitrarily selected wavelength range.

近年、固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置では、消化器官(胃粘膜等)における分光反射率の推定に基づき、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージング、即ち狭帯域フィルタ内蔵電子内視鏡装置(Narrow Band Imaging−NBI)が注目されている。この装置は、面順次式のR(赤),G(緑),B(青)の回転フィルタの代わりに、3つの狭(波長)帯域のバンドパスフィルタを設け、これら狭帯域バンドパスフィルタを介して照明光を順次出力し、これらの照明光で得られた3つの信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらR,G,B(RGB)信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を形成するものである。このような分光画像によれば、胃、大腸等の消化器において、従来では得られなかった微細構造等が抽出される。   In recent years, electronic endoscope devices using solid-state image sensors have spectral imaging combined with a narrow bandpass filter based on estimation of spectral reflectance in the digestive organs (gastric mucosa, etc.), that is, electronic endoscope with a narrowband filter. A mirror device (Narrow Band Imaging-NBI) has attracted attention. This device is provided with three narrow (wavelength) band-pass filters instead of the surface sequential R (red), G (green), and B (blue) rotary filters. By sequentially performing the same processing as in the case of the R, G, B (RGB) signals while changing the respective weights for the three signals obtained with these illumination lights, the spectral image is output. Is formed. According to such a spectral image, in the digestive organs such as the stomach and the large intestine, a fine structure or the like that has not been obtained conventionally is extracted.

一方、上記の狭帯域バンドパスフィルタを用いる面順次式のものではなく、特開2003−93336号公報に示されるように、固体撮像素子に微小モザイクの色フィルタを配置する同時式において、白色光で得られた画像信号を基に、演算処理にて分光画像を形成することが提案されている。これは、RGBのそれぞれのカラー感度特性を数値データ化したものと、特定の狭帯域バンドパスの分光特性を数値データ化したものとの関係をマトリクスデータ(係数セット)として求め、このマトリクスデータとRGB信号との演算により狭帯域バンドパスフィルタを介して得られる分光画像信号を疑似的に得るものである。このような演算によって分光画像を形成する場合は、所望の波長域に対応した複数のフィルタを用意する必要がなく、またこれらの交換配置が不要となるので、装置の大型化が避けられ、低コスト化を図ることができる。
特開2003−93336号公報 財団法人 東京大学出版会発行、著者 三宅洋一のディジタルカラー画像の解析・評価(P148〜P153)
On the other hand, instead of using the above-described narrow-band bandpass filter, it is not a surface sequential type, but as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-93336, in the simultaneous type in which a fine mosaic color filter is arranged in a solid-state imaging device, white light It has been proposed to form a spectral image by arithmetic processing based on the image signal obtained in (1). This is obtained as a matrix data (coefficient set) between the RGB color sensitivity characteristics converted into numerical data and the spectral characteristics of a specific narrowband bandpass converted into numerical data. A spectral image signal obtained through a narrow-band bandpass filter is obtained in a pseudo manner by calculation with an RGB signal. When a spectral image is formed by such an operation, it is not necessary to prepare a plurality of filters corresponding to a desired wavelength region, and replacement arrangement of these is unnecessary, so that the apparatus can be prevented from being enlarged and reduced in size. Cost can be reduced.
JP 2003-93336 A Published and published by the University of Tokyo Press, Yoichi Miyake Digital color image analysis and evaluation (P148-P153)

しかしながら、上記内視鏡装置における分光画像の形成では、描出したいと考える標的が比較的太い血管、毛細血管、或いは深い位置の血管、浅い位置の血管、進行度の異なる癌組織等、複数の種類又は状態にあり、またこれら標的と選択すべき波長域の関係は被観察体の個体差によって相違する場合があり、期待する標的が描出された最適な分光画像を得るための波長域の選択・設定は容易ではない。   However, in the formation of a spectral image in the above-described endoscope apparatus, a plurality of types such as a relatively thick blood vessel, a capillary blood vessel, a deep blood vessel, a shallow blood vessel, or a cancer tissue having a different degree of progression are desired. In addition, the relationship between these targets and the wavelength range to be selected may differ depending on the individual difference of the object to be observed, and the selection of the wavelength range to obtain the optimal spectral image in which the target to be expected is depicted. Setting is not easy.

一方、例えばオキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとの差など、特定の物質間の差を標的として描出する場合のその波長域が解明されてきており、このような標的については、所定の波長域に設定した分光画像が迅速に得られることが望ましい。   On the other hand, for example, the wavelength range when rendering the difference between specific substances such as the difference between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin as a target has been elucidated, and such a target has been set to a predetermined wavelength range It is desirable to obtain a spectral image quickly.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の標的が描出された分光画像を形成するための波長域を容易かつ迅速に選択することができる内視鏡装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can easily and quickly select a wavelength region for forming a spectral image in which a desired target is depicted. It is to provide.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、内視鏡に搭載された撮像素子で被観察体のカラー画像信号を形成する内視鏡装置において、分光画像を構成する波長域のマトリクスデータ(係数データ)を記憶する記憶部と、この記憶部のマトリクスデータを用いて上記カラー画像信号に基づくマトリクス演算を行い、選択された波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路と、この分光画像形成回路で形成される分光画像の波長域を、連続的又は段階的に(ステップで)切り換えながら選択する波長選択手段と、を設けたことを特徴とする。
請求項2の発明は、上記波長選択手段で選択される波長域の切換え幅を可変設定するための波長切換え幅設定手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a matrix of wavelength regions constituting a spectral image in an endoscope apparatus that forms a color image signal of an object to be observed with an image sensor mounted on the endoscope. A storage unit that stores data (coefficient data), a spectral image forming circuit that performs a matrix operation based on the color image signal using the matrix data of the storage unit, and forms a spectral image in a selected wavelength range; and Wavelength selection means for selecting the wavelength range of the spectral image formed by the spectral image forming circuit while switching continuously or stepwise (in steps) is provided.
According to a second aspect of the present invention, there is provided wavelength switching width setting means for variably setting the switching width of the wavelength range selected by the wavelength selection means.

請求項3の発明は、内視鏡に搭載された撮像素子で被観察体のカラー画像信号を形成する内視鏡装置において、分光画像を構成する波長域のマトリクスデータを記憶する記憶部と、この記憶部のマトリクスデータを用いて上記カラー画像信号に基づくマトリクス演算を行い、選択された波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路と、この分光画像形成回路で形成される分光画像の複数の波長域(マトリクスデータ)を波長セットとして設定し、この波長セットを切り換えながら選択する波長選択手段と、を設けたことを特徴とする。
請求項4の発明は、上記波長選択手段は、単色モードで分光画像を形成するときの単一波長域を、上記波長セットとして選択できるようにしたことを特徴とする。
請求項5の発明は、上記波長選択手段で選択可能な波長セットは、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとの差を描出するための波長セット、血液とカロテンの差を描出するための波長セット又は血液と細胞質との差を描出するための波長セットを含むことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is an endoscope apparatus that forms a color image signal of an object to be observed with an image sensor mounted on an endoscope, and a storage unit that stores matrix data in a wavelength region constituting a spectral image; A spectral image forming circuit that performs a matrix operation based on the color image signal using the matrix data of the storage unit and forms a spectral image in a selected wavelength region, and a plurality of spectral images formed by the spectral image forming circuit The wavelength range (matrix data) is set as a wavelength set, and wavelength selection means for selecting the wavelength set while switching is provided.
The invention according to claim 4 is characterized in that the wavelength selection means can select a single wavelength region when forming a spectral image in a monochromatic mode as the wavelength set.
The wavelength set that can be selected by the wavelength selection means is a wavelength set for depicting a difference between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, a wavelength set for depicting a difference between blood and carotene, or blood. It includes a wavelength set for depicting the difference from the cytoplasm.

上記の構成によれば、RGB信号からマトリクス演算で波長狭帯域(成分)のλ1,λ2,λ3信号を求めるために、例えば400nmから700nmの波長域を5nm間隔で分けた61の波長域パラメータ(係数セットp1〜p61)からなるマトリクスデータがプロセッサ装置側の演算用メモリに記憶される。そして、波長選択手段により、操作者が3つの波長域(1つの波長域でもよい)を選択すると、この3つの波長域に該当するマトリクスデータが上記メモリから読み出され、分光画像形成回路では、このマトリクスデータとDSP等から出力されたRGB信号からλ1,λ2,λ3信号が形成され、これらのλ1,λ2,λ3信号によって分光画像が形成される。   According to the above configuration, in order to obtain the λ1, λ2, λ3 signals in the narrow wavelength bands (components) from the RGB signals by matrix calculation, for example, 61 wavelength region parameters (for example, wavelength regions from 400 nm to 700 nm divided by 5 nm intervals) Matrix data consisting of coefficient sets p1 to p61) is stored in the arithmetic memory on the processor side. Then, when the operator selects three wavelength ranges (may be one wavelength range) by the wavelength selection means, matrix data corresponding to these three wavelength ranges is read from the memory, and in the spectral image forming circuit, Λ1, λ2, λ3 signals are formed from the matrix data and RGB signals output from the DSP or the like, and a spectral image is formed by these λ1, λ2, λ3 signals.

上記波長選択手段では、プロセッサ装置に設けられた操作パネルの各スイッチやキーボードの操作で、上記λ1,λ2,λ3の波長域を1nm幅で連続的に、或いは5nm、10nm、20nm等の幅のステップで切り換えて選択することができる。そして、この切換え幅は、切換え幅設定スイッチで選択することができる。   In the wavelength selection means, the wavelength range of λ1, λ2, and λ3 is continuously 1 nm width or 5 nm, 10 nm, 20 nm, etc., by operating each switch or keyboard of the operation panel provided in the processor device. It can be switched and selected in steps. This switching width can be selected with a switching width setting switch.

また、請求項3〜5の構成では、波長選択手段であるスイッチ等にて、血管を描出する波長セット、癌組織等の特定組織を描出する波長セット、そしてオキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとの差、血液とカロテンの差、或いは血液と細胞質との差等を描出するための波長セットが選択でき、特定の標的を目的とした分光画像を容易に形成することが可能になる。   Further, in the configuration of claims 3 to 5, in a wavelength selection means switch or the like, a wavelength set for depicting a blood vessel, a wavelength set for depicting a specific tissue such as a cancer tissue, and a difference between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, A wavelength set for depicting the difference between blood and carotene, or the difference between blood and cytoplasm can be selected, and a spectral image aimed at a specific target can be easily formed.

本発明の内視鏡装置によれば、任意に設定された切換え幅で波長域を選択することにより、また予め設定されている波長セットを選択することにより、所望の標的が描出される分光画像ための波長域を容易かつ迅速に選択することができ、血管、特定組織、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとの差等が描出された分光画像をモニタ等に表示し、診断に有益な情報を提供することが可能となる。   According to the endoscope apparatus of the present invention, a spectral image in which a desired target is depicted by selecting a wavelength range with an arbitrarily set switching width and by selecting a preset wavelength set. The wavelength range for this can be selected easily and quickly, and a spectral image depicting the difference between blood vessels, specific tissues, oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, etc. is displayed on a monitor, etc., providing useful information for diagnosis It becomes possible.

図1には、実施例に係る電子内視鏡装置の構成が示されており、この電子内視鏡装置は、図示されるように、スコープ(電子内視鏡)10をプロセッサ装置12に対し着脱自在に接続する構成とされ、このプロセッサ装置12に光源14が配置される。なお、この光源14は別体となる光源装置に配置されている場合もある。上記スコープ10には、その先端部に固体撮像素子であるCCD15が設けられ、このCCD15としては、例えば撮像面にMg(マジェンタ),Ye(イエロー),Cy(シアン),G(グリーン)の色フィルタを有する補色型或いはRGBの色フィルタを有する原色型が用いられる。   FIG. 1 shows a configuration of an electronic endoscope apparatus according to the embodiment. As shown in the figure, this electronic endoscope apparatus places a scope (electronic endoscope) 10 with respect to a processor apparatus 12. The light source 14 is disposed in the processor device 12. The light source 14 may be disposed in a separate light source device. The scope 10 is provided with a CCD 15 which is a solid-state imaging device at the tip thereof. As the CCD 15, for example, colors of Mg (magenta), Ye (yellow), Cy (cyan), G (green) on the imaging surface. A complementary color type having a filter or a primary color type having an RGB color filter is used.

このCCD15には、同期信号に基づいて駆動パルスを形成するCCD駆動回路16が設けられると共に、このCCD15から入力された画像(映像)信号をサンプリングしかつ増幅するCDS/AGC(相関二重サンプリング/自動利得制御)回路17、A/D変換器18が設けられる。また、スコープ10内の各種回路を制御しかつプロセッサ装置12との間の通信制御を行うマイコン20が配置される。更に、このスコープ10には、その先端に照明窓23が設けられ、この照明窓23はライトガイド24によって上記光源14へ接続される。   The CCD 15 is provided with a CCD drive circuit 16 for forming a drive pulse based on the synchronization signal, and a CDS / AGC (correlated double sampling / sample) for sampling and amplifying an image (video) signal inputted from the CCD 15. An automatic gain control circuit 17 and an A / D converter 18 are provided. Further, a microcomputer 20 that controls various circuits in the scope 10 and controls communication with the processor device 12 is disposed. Further, the scope 10 is provided with an illumination window 23 at the tip thereof, and the illumination window 23 is connected to the light source 14 by a light guide 24.

一方、プロセッサ装置12には、デジタル変換された画像信号に対し各種の画像処理を施すDSP(デジタル信号プロセッサ)25が設けられており、このDSP25では、上記CCD15の出力信号から輝度(Y)信号と色差[C(R−Y,B−Y)]信号で構成されるY/C信号が形成・出力される。実施例では、通常の画像(動画及び静止画)と分光画像(動画及び静止画)を選択的に形成・表示することができ、上記DSP25には、通常の画像を形成するか、分光画像を形成するかの切換えを行う切換え器26を介して(一方の端子に)、第1色変換回路28が設けられ、この第1色変換回路28では、上記DSP25から出力されたY(輝度)/C(色差)信号をRGBの信号へ変換する。なお、上記DSP25はスコープ10側に配置してもよい。   On the other hand, the processor device 12 is provided with a DSP (digital signal processor) 25 that performs various image processing on the digitally converted image signal. In the DSP 25, a luminance (Y) signal is output from the output signal of the CCD 15. And a Y / C signal composed of the color difference [C (R−Y, B−Y)] signal is formed and output. In the embodiment, a normal image (moving image and still image) and a spectral image (moving image and still image) can be selectively formed and displayed. The DSP 25 can form a normal image or a spectral image. A first color conversion circuit 28 is provided via a switching device 26 for switching whether to form (at one terminal). In the first color conversion circuit 28, Y (luminance) / output from the DSP 25 is provided. A C (color difference) signal is converted into an RGB signal. The DSP 25 may be disposed on the scope 10 side.

この第1色変換回路28の後段に、分光画像のためのマトリクス演算を行い、選択された波長λ1,λ2,λ3の分光画像信号を出力する色空間変換処理回路29、1つの波長域(狭帯域)の分光画像(単色モード)と3つの波長域からなる分光画像(3色モード)とのいずれかを選択するモードセレクタ30(このモードセレクタでは、2色を選択する2色モードを設けてもよい)、1つの波長域又は3つの波長域の画像信号(λ1,λ2,λ3)を、従来のRGBの信号に対応させた処理をするためにRs,Gs,Bs信号として入力し、このRs,Gs,Bs信号をY/C信号へ変換する第2色変換回路31、その他の各種信号処理(鏡像処理,マスク発生、キャラクタ発生等)を行う信号処理回路32、D/A変換器33が設けられる。   Subsequent to the first color conversion circuit 28, a matrix operation for spectral images is performed, and a color space conversion processing circuit 29 that outputs spectral image signals of the selected wavelengths λ1, λ2, and λ3, one wavelength region (narrow) Mode selector 30 for selecting either a spectral image (monochromatic mode) of a band) or a spectral image (three-color mode) consisting of three wavelength ranges (in this mode selector, a two-color mode for selecting two colors is provided) It is also possible to input image signals (λ1, λ2, λ3) in one wavelength region or three wavelength regions as Rs, Gs, Bs signals in order to perform processing corresponding to conventional RGB signals. A second color conversion circuit 31 that converts Rs, Gs, and Bs signals into Y / C signals, a signal processing circuit 32 that performs various other signal processing (mirror image processing, mask generation, character generation, etc.), and D / A converter 33 Is provided.

図3には、表示器における選択された波長情報の表示状態が示されており、実施例では、上記信号処理回路32内のキャラクタ発生等によって、図3(A)に示されるように、モニタ34の右下部等に設定された波長情報表示領域34sに波長情報が表示される。即ち、この波長情報表示領域34sには、図3(B)に示されるように、λ1,λ2,λ3等の文字の下に、選択された波長の値(nm)を表示してもよいし、また図3(C)に示されるように、横軸を波長目盛、縦軸を感度とし、選択された波長域を可動グラフ(図4に対応したもの)でビジュアル表示してもよい。   FIG. 3 shows the display state of the selected wavelength information on the display. In the embodiment, as shown in FIG. The wavelength information is displayed in the wavelength information display area 34 s set in the lower right portion of 34. That is, as shown in FIG. 3B, the wavelength information display area 34s may display the value (nm) of the selected wavelength under the letters λ1, λ2, λ3, etc. Further, as shown in FIG. 3C, the horizontal axis may be a wavelength scale, the vertical axis may be sensitivity, and the selected wavelength range may be visually displayed with a movable graph (corresponding to FIG. 4).

また、図1のプロセッサ装置12内には、スコープ10との間の通信で行うと共に装置12内の各回路を制御し、メモリ36からマトリクスデータを読み出して上記色空間変換処理回路29へ与えるマイコン35が設けられており、上記メモリ36には、RGB信号に基づいて分光画像を形成するためのマトリクス(係数)データ(テーブル)が記憶される。実施例において、上記メモリ36に格納されるマトリクスデータの一例は次の表1のようになる。
1 is a microcomputer that performs communication with the scope 10 and controls each circuit in the apparatus 12, reads out matrix data from the memory 36, and supplies the matrix data to the color space conversion processing circuit 29. 35 is provided, and the memory 36 stores matrix (coefficient) data (table) for forming a spectral image based on RGB signals. In the embodiment, an example of matrix data stored in the memory 36 is as shown in Table 1 below.

上記表1のマトリクスデータは、例えば400nmから700nmの波長域を5nm間隔で分けた61の波長域パラメータ(係数セット)p1〜p61からなり、このパラメータp1〜p61は、マトリクス演算のための係数kpr,kpg,kpb(pはp1〜p61に該当する)から構成される。 The matrix data in Table 1 is composed of 61 wavelength range parameters (coefficient sets) p1 to p61 obtained by dividing a wavelength range of 400 nm to 700 nm at 5 nm intervals, for example, and these parameters p1 to p61 are coefficients k for matrix calculation. pr , k pg , k pb (p corresponds to p1 to p61).

そして、上記色空間変換処理回路29では、上記係数kpr,kpg,kpbと第1色変換回路28から出力されたRGB信号とにより次の数式1のマトリクス演算が行われる。
即ち、λ1,λ2,λ3として、例えば表1のパラメータp21(中心波長500nm),p45(中心波長620nm),p51(中心波長650nm)を選択した場合は、係数(kpr,kpg,kpb)として、p21の(-0.00119,0.002346,0.0016)、p45の(0.004022,0.000068,‐0.00097)、p51の(0.005152,-0.00192,0.000088)を代入すればよいことになる。
In the color space conversion processing circuit 29, the matrix calculation of the following Equation 1 is performed by the coefficients k pr , k pg , k pb and the RGB signal output from the first color conversion circuit 28.
That is, when the parameters p21 (center wavelength 500 nm), p45 (center wavelength 620 nm), and p51 (center wavelength 650 nm) shown in Table 1 are selected as λ1, λ2, and λ3, for example, the coefficients (k pr , k pg , k pb ) Is substituted for (-0.00119, 0.002346, 0.0016) for p21, (0.004022, 0.000068, -0.00097) for p45, and (0.005152, -0.00192, 0.000088) for p51.

また、上記切換え器26の他方の端子には、分光画像ではなく通常のカラー画像(映像)を形成するためのカラー信号処理回路38及びD/A変換器39が接続配置される。   Further, a color signal processing circuit 38 and a D / A converter 39 for forming a normal color image (video) instead of a spectral image are connected to the other terminal of the switch 26.

図2に示されるように、プロセッサ装置12の操作パネル41には、a〜h等の波長セット(それぞれの中心波長のセット)を選択するためのセット選択(切換え)スイッチ(配列の2方向へセットを順次切り換える上下スイッチ)41a、波長域λ1,λ2,λ3のそれぞれの波長域(中心波長)を選択するため波長選択(切換え)スイッチ(増減の2方向へ選択値を順次切り換える上下スイッチ)41b、この波長選択スイッチ41bでの波長切換え幅を設定する切換え幅設定スイッチ(ツマミ)41c、単一波長を選択する単色モードと3色モードの切換えを行うモード切換えスイッチ41d、波長域を標準値(又は初期値)に戻すためのリセットスイッチ41eが設けられており、これらのスイッチ41a〜41eの信号はマイコン35へ供給される。   As shown in FIG. 2, the operation panel 41 of the processor device 12 has a set selection (switching) switch (in two directions of the array) for selecting a wavelength set (set of each central wavelength) such as a to h. Up / down switch for sequentially switching sets) 41a, and a wavelength selection (switching) switch (up / down switch for sequentially switching selection values in two directions of increase / decrease) for selecting each wavelength region (center wavelength) of wavelength regions λ1, λ2, λ3. , A switching width setting switch (knob) 41c for setting a wavelength switching width in the wavelength selective switch 41b, a mode switching switch 41d for switching between a monochromatic mode for selecting a single wavelength and a three-color mode, and a wavelength range as a standard value ( (Or an initial value) is provided with a reset switch 41e, and signals from these switches 41a to 41e are sent to the microcomputer 3 It is supplied to.

即ち、波長選択スイッチ41bは、セット選択スイッチ41aに設定されている波長セットの波長域に関係なく、波長域(中心波長)を選択することができ、またセット選択スイッチ41aで選択された波長セットの値を開始位置として波長域を切換え選択することもできる。そして、上記マイコン35は、上記スイッチ41a〜41eの信号によって選択された波長域λ1,λ2,λ3のマトリクスデータを色空間変換処理回路29へ供給する。なお、これらのスイッチ機能は、プロセッサ装置12等のキーボードのキーに割り当てることができる。   That is, the wavelength selection switch 41b can select the wavelength range (center wavelength) regardless of the wavelength range of the wavelength set set in the set selection switch 41a, and the wavelength set selected by the set selection switch 41a. The wavelength range can be switched and selected using the value of. The microcomputer 35 supplies the matrix data of the wavelength ranges λ1, λ2, and λ3 selected by the signals of the switches 41a to 41e to the color space conversion processing circuit 29. Note that these switch functions can be assigned to keys of a keyboard of the processor device 12 or the like.

実施例は以上の構成からなり、まず通常画像及び分光画像の形成から説明する。図1に示されるように、スコープ10では、CCD駆動回路16にてCCD15を駆動することにより、CCD15から被観察体の撮像信号が出力され、この信号はCDS/AGC回路17で相関二重サンプリングと自動利得制御による増幅が行われた後、A/D変換器18を介し、デジタル信号としてプロセッサ装置12のDSP25へ供給される。このDSP25では、スコープ10からの出力信号に対してガンマ処理が行われると共に、Mg,Ye,Cy,Gの色フィルタを介して得られた信号に対し色変換処理が行われ、輝度(Y)信号と色差(R−Y,B−Y)信号からなるY/C信号が形成される。このDSP25の出力は、通常、切換え器26によってカラー信号処理回路38へ供給され、この回路38にて鏡像処理、マスク発生及びキャラクタ発生等の所定の処理が行われた後、D/A変換器39を介してモニタへ供給され、このモニタには通常の被観察体のカラー画像が表示される。   The embodiment has the above-described configuration. First, a normal image and a spectral image will be described. As shown in FIG. 1, in the scope 10, the CCD 15 is driven by the CCD drive circuit 16, whereby an imaging signal of the observation object is output from the CCD 15, and this signal is correlated double sampling by the CDS / AGC circuit 17. After being amplified by automatic gain control, the digital signal is supplied to the DSP 25 of the processor device 12 via the A / D converter 18. In the DSP 25, gamma processing is performed on the output signal from the scope 10, and color conversion processing is performed on the signal obtained through the Mg, Ye, Cy, G color filters to obtain luminance (Y). A Y / C signal composed of a signal and a color difference (R−Y, B−Y) signal is formed. The output of the DSP 25 is normally supplied to the color signal processing circuit 38 by the switching unit 26. After predetermined processing such as mirror image processing, mask generation, and character generation is performed in the circuit 38, the D / A converter The monitor 39 is supplied to a monitor, and a normal color image of the object to be observed is displayed on the monitor.

一方、操作部等に配置された分光画像形成の操作スイッチが押されると、切換え器26はDSP25から出力されたY/C信号は第1色変換回路28へ供給され、この回路28にてRGB信号へ変換される。そして、このRGB信号は色空間変換処理回路29へ供給され、この色空間変換処理回路29ではRGB信号とマトリクスデータとにより、分光画像形成のための上記数式1のマトリクス演算が行われる。即ち、この分光画像の形成では、後述の操作パネル41の操作で、λ1,λ2,λ3信号の3つの波長域が選択されており、マイコン35はメモリ36(表1)から3つの選択波長域に対応するマトリクス(係数)データを読み出し、これらを色空間変換処理回路29へ供給する。   On the other hand, when a spectral image forming operation switch arranged in the operation unit or the like is pressed, the switching unit 26 supplies the Y / C signal output from the DSP 25 to the first color conversion circuit 28, and the circuit 28 performs RGB Converted to a signal. Then, the RGB signal is supplied to the color space conversion processing circuit 29, and the color space conversion processing circuit 29 performs the matrix operation of Equation 1 for forming the spectral image by using the RGB signal and the matrix data. That is, in the formation of the spectral image, three wavelength ranges of λ1, λ2, and λ3 signals are selected by operation of the operation panel 41 described later, and the microcomputer 35 selects three selected wavelength ranges from the memory 36 (Table 1). The matrix (coefficient) data corresponding to is read and supplied to the color space conversion processing circuit 29.

例えば、3つの波長域(λ1,λ2,λ3)としてp21(中心波長500nm),p45(中心波長620nm),p51(中心波長650nm)が選択された場合は、RGB信号から次の数式2のマトリクス演算にてλ1,λ2,λ3の信号が求められる。
For example, when p21 (center wavelength: 500 nm), p45 (center wavelength: 620 nm), and p51 (center wavelength: 650 nm) are selected as the three wavelength regions (λ1, λ2, λ3), a matrix of the following formula 2 is obtained from the RGB signal. Signals of λ1, λ2, and λ3 are obtained by calculation.

そうして、モードセレクタ30にて3色モードが選択されている場合は、上記λ1,λ2,λ3の信号がRs(=λ1),Gs(=λ2),Bs(=λ3)の信号として第2色変換回路31へ供給され、また単色モードが選択されている場合は、上記λ1,λ2,λ3のいずれかの信号(例えばλ2信号が選択されている場合はλ2信号)がRs,Gs,Bsの信号として第2色変換回路31へ供給される。この第2色変換回路31では、Rs(=λ1),Gs(=λ2),Bs(=λ3)の信号がY/C信号(Y,Rs−Y,Bs−Y)へ変換されており、このY/C信号が信号処理回路32及びD/A変換器33を介してモニタ等へ供給される。   Thus, when the three-color mode is selected by the mode selector 30, the signals of λ1, λ2, and λ3 are the second signals as Rs (= λ1), Gs (= λ2), and Bs (= λ3). When the two-color conversion circuit 31 is supplied and the single color mode is selected, one of the signals λ1, λ2, and λ3 (for example, the λ2 signal when the λ2 signal is selected) is Rs, Gs, The Bs signal is supplied to the second color conversion circuit 31. In the second color conversion circuit 31, signals of Rs (= λ1), Gs (= λ2), and Bs (= λ3) are converted into Y / C signals (Y, Rs−Y, Bs−Y), The Y / C signal is supplied to a monitor or the like via the signal processing circuit 32 and the D / A converter 33.

このようにして、モニタ等に表示される分光画像は、図4及び図5で示すような波長域の色成分で構成されるものとなる。即ち、図4は、CCD15(原色型)の色フィルタでの分光感度特性に分光画像を形成する3つの波長域を重ねた概念図であり(色フィルタとλ1λ2λ3信号波長域の感度の目盛は一致していない)、また図5は、生体の反射スペクトルに3つの波長域を重ねた概念図であり、実施例でλ1,λ2,λ3信号とし選択された波長p21,p45,p51は、図示されるように、順に500nm、620nm、650nmを中心波長とし、±10nm程度の範囲の波長域の色信号であり、この3つの波長域の色の組合せから構成される分光画像(動画及び静止画)が表示されることになる。なお、通常のカラー画像を成形する場合は、切換え器26をマイコン35によって切り換えることにより、従来と同様のカラー画像(動画及び静止画)をモニタ等に表示させることができる。   In this way, the spectral image displayed on the monitor or the like is composed of color components in the wavelength range as shown in FIGS. That is, FIG. 4 is a conceptual diagram in which the spectral sensitivity characteristics of the color filter of the CCD 15 (primary color type) are overlapped with three wavelength regions for forming a spectral image (the color filter and the sensitivity scale in the λ1λ2λ3 signal wavelength region are identical). FIG. 5 is a conceptual diagram in which three wavelength regions are superimposed on the reflection spectrum of the living body, and the wavelengths p21, p45, and p51 selected as the λ1, λ2, and λ3 signals in the embodiment are illustrated. As shown in the figure, color signals in the wavelength range of about ± 10 nm with 500 nm, 620 nm, and 650 nm as the central wavelengths in order, and spectral images (moving images and still images) composed of combinations of colors in these three wavelength ranges Will be displayed. In the case of forming a normal color image, the switching unit 26 is switched by the microcomputer 35 so that the same color image (moving image and still image) as the conventional one can be displayed on a monitor or the like.

次に、上記λ1,λ2,λ3信号の波長選択について説明する。実施例では、図2に示されるように、波長セットとして、例えば400(中心波長),500,600[λ1,λ2,λ3の順(nm)]からなる標準(基本)(a)セット、血管を描出するための470,500,670の血管B1(b)セットと475,510,685の血管B2(c)セット、特定組織を描出するための440,480,520の組織E1(d)セットと480,510,580の組織E2(e)セット、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとの差を描出するための400,430,475のヘモグロビン(f)セット、血液とカロテンとの差を描出するための415,450,500の血液‐カロテン(g)セット、血液と細胞質の差を描出するための420,550,600(h)セット等が設定、記憶されており、これらの中から所望の波長セットをセット選択スイッチ41aで選択することができ、選択した波長セットは、図3のモニタ34(波長情報表示領域34s)に表示される。   Next, wavelength selection of the λ1, λ2, and λ3 signals will be described. In the embodiment, as shown in FIG. 2, as a wavelength set, for example, a standard (basic) (a) set consisting of 400 (center wavelength), 500, 600 [order of λ1, λ2, λ3 (nm)], blood vessel 470,500,670 blood vessel B1 (b) set and 475,510,685 blood vessel B2 (c) set, and 440,480,520 tissue E1 (d) set for depicting specific tissue And tissue E2 (e) set of 480, 510, 580, 400, 430, 475 hemoglobin (f) set for depicting the difference between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, for depicting the difference between blood and carotene 415, 450, 500 blood-carotene (g) set, 420, 550, 600 (h) set for drawing the difference between blood and cytoplasm are set and stored And, these desired wavelength set can be selected by the set selection switch 41a from the wavelength set selected is displayed on the monitor 34 (wavelength information display area 34s) of FIG.

また、操作者が任意の波長域を選択する場合は、例えば標準セットaを選ぶか、リセットスイッチ41eを押すと、400,500,600がモニタ34に表示され、ここで操作者は、波長選択スイッチ41bを操作することによって波長域λ1,λ2,λ3のそれぞれを任意の値に設定することができる。そして、この波長域の選択では、その切換え幅を切換え幅設定スイッチ41cで変えることができ、この切換え幅設定スイッチ41cは、ツマミを回転させることにより、1nm幅(連続的切換え)、5nm幅(ステップ切換え)、10nm幅、20nm幅というように、連続的又は段階的な切換えを設定することができる。なお、1nm幅で切り換える場合は、400〜700nmの範囲において301の波長域を設定し、この301の波長域に対応したマトリクスデータ(p´1〜p´301)を作成することになる。   When the operator selects an arbitrary wavelength range, for example, when the standard set a is selected or the reset switch 41e is pressed, 400, 500, 600 are displayed on the monitor 34. Here, the operator selects the wavelength. By operating the switch 41b, each of the wavelength regions λ1, λ2, and λ3 can be set to an arbitrary value. In the selection of the wavelength range, the switching width can be changed by the switching width setting switch 41c. The switching width setting switch 41c is rotated by turning a knob so that the 1 nm width (continuous switching), 5 nm width ( Step switching) Continuous or stepwise switching can be set such as 10 nm width and 20 nm width. When switching with a width of 1 nm, 301 wavelength ranges are set in the range of 400 to 700 nm, and matrix data (p′1 to p′301) corresponding to the 301 wavelength range is created.

図6には、この波長域の選択が示されており、上記5nm幅を設定したときは、λ1の切換えで示されるように、400→405→410というように切り換えられ、上記20nm幅を設定したときは、λ3の切換えで示されるように、600→620→640というように切り換えられ、この値がモニタ34の波長情報表示領域34sに表示される。これによれば、標的を探し出すときの波長域の設定が容易になるという利点がある。   FIG. 6 shows selection of this wavelength range. When the 5 nm width is set, as shown by switching of λ1, the switching is performed from 400 → 405 → 410, and the 20 nm width is set. In this case, as indicated by switching of λ3, switching is performed in the order of 600 → 620 → 640, and this value is displayed in the wavelength information display area 34s of the monitor 34. According to this, there is an advantage that it becomes easy to set a wavelength range when searching for a target.

図2において、モード切換えスイッチ41dは単色モードと3色モードの切換えを行うものであり、3色モード動作時にこのモード切換えスイッチ41dを押すと、単色モードへ切り換えられ、モニタ34には、図7で示されるように、波長域λ1,λ2,λ3の全てが470,470,470というように同一の値に設定される。この波長域についても、上記波長選択スイッチ41bによって任意の値を選択することができる。   In FIG. 2, a mode changeover switch 41d switches between the single color mode and the three color mode. When the mode changeover switch 41d is pressed during the three color mode operation, the mode is changed over to the single color mode. As shown in the diagram, all of the wavelength regions λ1, λ2, and λ3 are set to the same value such as 470, 470, and 470. Also for this wavelength range, an arbitrary value can be selected by the wavelength selective switch 41b.

図8には、上記セット選択スイッチ41aで波長セットを切り換える場合の他の例が示されており、この例は、上記セット選択スイッチ41aによって所定数のセット(4セット、5セット等)がサイクリックに切り換わるようにしたものである。例えば、図示されるように、a(標準)セット、b(血管B1)セット、c(血管B2)セット及びd(組織E1)セット(所定数のセット)を設定し、これらの4セットが順にサイクリックに切り換わるようにすることができ、またこれらb〜dセットの代わりに、他のセットe〜h(組織E2,ヘモグロビン、血液‐カロテン、血液‐細胞質等)を選択することにより、切り換わる波長セットの種類を変えることができる。これによれば、頻繁に用いる波長セットを設定することにより波長セットの選択を容易にすることができる。なお、上記の操作パネル41上のスイッチ類の一部の機能をキーボードのキー機能に置き換えたり、全部の機能をキーボードのキー機能に置き換えてもよい。   FIG. 8 shows another example of switching the wavelength set by the set selection switch 41a. In this example, a predetermined number of sets (4 sets, 5 sets, etc.) are cycled by the set selection switch 41a. This is a switch to click. For example, as shown in the figure, a (standard) set, b (blood vessel B1) set, c (blood vessel B2) set, and d (tissue E1) set (predetermined number of sets) are set. In addition to these b to d sets, other sets e to h (tissue E2, hemoglobin, blood-carotene, blood-cytoplasm, etc.) can be selected instead of these b to d sets. The type of wavelength set to be changed can be changed. According to this, selection of a wavelength set can be facilitated by setting a frequently used wavelength set. Note that some functions of the switches on the operation panel 41 may be replaced with keyboard key functions, or all functions may be replaced with keyboard key functions.

上記実施例では、400nmから700nmの波長域を61の波長域に分割して選択できるようにしたが、波長域λ1,λ2,λ3として、赤外域を含めた波長域、或いは赤外域のみの波長セットを選択することにより、可視光域のカットフィルタを用いることなく、従来において赤外線を照射して得られる画像に近似した分光画像を得ることができる。また、従来の内視鏡では、励起光照射により癌組織等からの発光する蛍光を撮影することが行われるが、上記λ1,λ2,λ3の波長セットとして、蛍光波長に合わせたものを選択することにより、蛍光を発する部分を標的とした分光画像を形成することができ、この場合は、励起光のカットフィルタが不要となる利点がある。   In the above embodiment, the wavelength range from 400 nm to 700 nm can be selected by dividing it into 61 wavelength ranges. However, the wavelength ranges including the infrared range or only the infrared range are used as the wavelength ranges λ1, λ2, and λ3. By selecting a set, it is possible to obtain a spectral image that approximates an image obtained by irradiating infrared rays in the past without using a cut filter in the visible light range. Moreover, in the conventional endoscope, the fluorescence emitted from the cancer tissue or the like is photographed by the irradiation of the excitation light, and the wavelength set of λ1, λ2, and λ3 is selected according to the fluorescence wavelength. Thus, it is possible to form a spectroscopic image targeting a portion that emits fluorescence. In this case, there is an advantage that an excitation light cut filter is unnecessary.

更に、従来の内視鏡では、被観察体にインディゴやピオクタニン等の色素散布を行い、色素散布によって染まる組織を撮像することが行われるが、上記λ1,λ2,λ3の波長セットとして、色素散布によって染まる組織が描出できる波長域を選択することにより、色素散布をすることなく、色素散布時の画像と同等の分光画像を得ることもできる。   Furthermore, in a conventional endoscope, pigments such as indigo and pioctanin are sprayed on an object to be imaged, and images of tissues stained by the pigment spraying are performed. By selecting the wavelength range in which the tissue stained by the color can be drawn, it is possible to obtain a spectral image equivalent to the image at the time of dye dispersion without applying the dye.

本発明の実施例に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the endoscope apparatus which concerns on the Example of this invention. 実施例のプロセッサ装置の操作パネルの構成及び波長セットの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the structure of the operation panel of the processor apparatus of an Example, and a wavelength set. 実施例のモニタでの波長情報表示領域及びその表示例を示す図である。It is a figure which shows the wavelength information display area in the monitor of an Example, and its display example. 実施例で形成される分光画像の波長域の一例を原色型CCDの分光感度特性と共に示したグラフ図である。It is the graph which showed an example of the wavelength range of the spectral image formed in an Example with the spectral sensitivity characteristic of primary color type CCD. 実施例で形成される分光画像の波長域の一例を生体の反射スペクトルと共に示したグラフ図である。It is the graph which showed an example of the wavelength range of the spectral image formed in an Example with the reflection spectrum of the biological body. 実施例の波長切換えスイッチで操作される波長切換え状態を示す図である。It is a figure which shows the wavelength switching state operated with the wavelength switching switch of an Example. 実施例の単色モードで選択される波長セットを示す図である。It is a figure which shows the wavelength set selected by the monochromatic mode of an Example. 実施例のセット切換えスイッチにおける波長セットの切換えの他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the switching of the wavelength set in the set changeover switch of an Example.

符号の説明Explanation of symbols

10…スコープ(電子内視鏡)、 12…プロセッサ装置、
15…CCD、 20,35…マイコン、
25…DSP、 26…切換え器、
29…色空間変換処理回路、 30…モードセレクタ、
32…信号処理回路、 34…モニタ、
34s…波長情報表示領域、 36…メモリ、
38…カラー信号処理回路、 41…操作パネル、
41a…セット選択スイッチ、 41b…波長選択スイッチ、
41c…切換え幅設定スイッチ(ツマミ)、
41d…モード切換えスイッチ。
10 ... Scope (electronic endoscope), 12 ... Processor unit,
15 ... CCD, 20, 35 ... microcomputer,
25 ... DSP, 26 ... switch,
29 ... Color space conversion processing circuit, 30 ... Mode selector,
32 ... Signal processing circuit, 34 ... Monitor,
34 s ... wavelength information display area, 36 ... memory,
38 ... color signal processing circuit, 41 ... operation panel,
41a ... set selection switch, 41b ... wavelength selection switch,
41c ... switching width setting switch (knob),
41d: Mode switch.

Claims (5)

内視鏡に搭載された撮像素子で被観察体のカラー画像信号を形成する内視鏡装置において、
分光画像を構成する波長域のマトリクスデータを記憶する記憶部と、
この記憶部のマトリクスデータを用いて上記カラー画像信号に基づくマトリクス演算を行い、選択された波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路と、
この分光画像形成回路で形成される分光画像の波長域を、連続的又は段階的に切り換えながら選択する波長選択手段と、を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
In an endoscope apparatus that forms a color image signal of an object to be observed with an image sensor mounted on an endoscope,
A storage unit for storing matrix data of wavelength regions constituting a spectral image;
A spectral image forming circuit that performs matrix calculation based on the color image signal using matrix data of the storage unit and forms a spectral image in a selected wavelength range; and
An endoscope apparatus comprising: a wavelength selection unit that selects a wavelength range of a spectral image formed by the spectral image forming circuit while switching the wavelength range continuously or stepwise.
上記波長選択手段で選択される波長域の切換え幅を可変設定するための波長切換え幅設定手段を設けたことを特徴とする上記請求項1記載の内視鏡装置。   2. The endoscope apparatus according to claim 1, further comprising wavelength switching width setting means for variably setting a switching width of a wavelength range selected by the wavelength selection means. 内視鏡に搭載された撮像素子で被観察体のカラー画像信号を形成する内視鏡装置において、
分光画像を構成する波長域のマトリクスデータを記憶する記憶部と、
この記憶部のマトリクスデータを用いて上記カラー画像信号に基づくマトリクス演算を行い、選択された波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路と、
この分光画像形成回路で形成される分光画像の複数の波長域を波長セットとして設定し、この波長セットを切り換えながら選択する波長選択手段と、を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
In an endoscope apparatus that forms a color image signal of an object to be observed with an image sensor mounted on an endoscope,
A storage unit for storing matrix data of wavelength regions constituting a spectral image;
A spectral image forming circuit that performs matrix calculation based on the color image signal using matrix data of the storage unit and forms a spectral image in a selected wavelength range; and
An endoscope apparatus comprising: a wavelength selection unit that sets a plurality of wavelength regions of a spectral image formed by the spectral image forming circuit as a wavelength set and selects the wavelength set while switching the wavelength set.
上記波長選択手段は、単色モードで分光画像を形成するときの単一波長域を、上記波長セットとして選択できるようにしたことを特徴とする請求項3記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 3, wherein the wavelength selection unit is configured to select a single wavelength region when forming a spectral image in a monochromatic mode as the wavelength set. 上記波長選択手段で選択可能な波長セットは、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとの差を描出するための波長セット、血液とカロテンの差を描出するための波長セット又は血液と細胞質との差を描出するための波長セットを含むことを特徴とする請求項3及び4記載の内視鏡装置。   The wavelength set that can be selected by the wavelength selection means is a wavelength set for depicting the difference between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, a wavelength set for depicting the difference between blood and carotene, or a difference between blood and cytoplasm. The endoscope apparatus according to claim 3, further comprising: a wavelength set for:
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