JP2009226095A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】選択された波長域の分光画像を形成する電子内視鏡装置において、波長域の選択を容易化する。
【解決手段】白色光が照射された被観察体を撮像素子１５により撮像し、撮像素子１５から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号と、予めメモリ３６に記憶されているマトリクス（分光）データ内のパラメータとから使用者が選択した所定波長域の分光画像を形成する電子内視鏡装置において、使用者が選択した所定領域のＲ，Ｇ，Ｂ３色画像信号とマトリクス（分光）データとから、この所定領域のスペクトル分布（分光反射率データ）を作成して表示する。使用者は、このスペクトル分布を観察しながら、所定波長域を設定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は電子内視鏡装置に関し、特に詳細には、カラー画像を担持する画像信号を演算処理することによって、特定の波長域の分光画像（映像）を形成、表示可能とした電子内視鏡装置に関する。

固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置の分野では、近年、胃粘膜等の消化器官における分光反射率に基づいて、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を行う装置、すなわち狭帯域フィルタ内蔵電子内視鏡装置(Narrow Band Imaging-NBl)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、狭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。また、特許文献１には、狭帯域バンドパスフィルタの代わりに、面順次照射手段を用いて取得した画像から分光画像を形成することが開示されている。

一方、特許文献２では、上記の狭帯域バンドパスフィルタ等を用いる面順次式のものではなく、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、白色光が照射された被観察体を撮像して得た画像信号を基に、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。この特許文献２には、照明光の分光特性と、撮像素子のカラー感度特性および色フィルタの透過率等を含む撮像システム全体の分光特性とを加味したマトリクスデータ（分光データ）を求め、撮像素子により撮像されたＲＧＢ画像信号と、このマトリクスデータ（分光データ）との演算により、照明光の種類や、撮像システムの固有の分光特性等の依存しない、被観察部の分光反射率データを得る手法が開示されている。特許文献１では、このマトリクスデータとＲＧＢ画像信号との演算により、所定の波長域（λ１，λ２、λ３）における反射率を表す推定マトリクスを算出し、この推定マトリクスに基づいて分光画像を生成している。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。

ところで、このような分光画像を表示可能な電子内視鏡装置においては、特許文献３に示すように、所定の波長域を使用者が任意に設定することのできる装置の開発が進められている。このような装置においては、所望の組織、例えば血管などをより鮮明に表示させるために、使用者は所望の波長域を設定することができる。
特開平１−２８０４４８号公報 特開２００３−９３３３６号公報 特開２００7−２０２６２１号公報

しかしながら、実際には電子内視鏡装置を用いた被観察体の観察は、短時間に終了させることが好ましく、十分の時間をかけて、好ましい波長域を検索することはできない。このため、被観察体の微細構造等を抽出した分光画像を表示したい場合などに、適切な波長域を設定することが困難となる恐れがあった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、選択された波長域の分光画像を形成する電子内視鏡装置において、容易に波長域を選択することのできる利便性の向上した電子内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の電子内視鏡装置は、被観察体に照明光を照射する光源と、
前記照明光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、
該カラー撮像素子から出力された３色画像信号から通常画像信号を生成する通常画像生成手段と、
該カラー撮像素子から出力された３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、選択された所定波長域の分光画像を生成する分光画像生成手段と、
前記通常画像を表示する表示手段とを備えた電子内視鏡装置において、
前記表示手段に表示された通常画像の所望の領域を指定する指定手段と、
前記所望の領域の３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、前記所望の領域の分光反射率データを算出する分光反射率算出手段とを備えることを特徴とするものである。

前記指定手段が、通常画像の所望の２つの領域を同時に指定可能であれば、分光反射率算出手段は、前記指定手段により指定された２つの領域の分光反射率データを算出するものであってもよい。

前記表示手段が、前記分効率反射手段により算出された２つの領域の分光反射率データを表示するものであれば、
前記所定波長域を手動操作により入力する入力手段を備えてもよい。

前記指定手段は、前記カラー撮像素子を保持するスコープ部に設けられているスイッチまたはフットスイッチであってもよい。

本発明による電子内視鏡装置においては、被観察体に照明光を照射する光源と、前記照明光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、該カラー撮像素子から出力された３色画像信号から通常画像信号を生成する通常画像生成手段と、該カラー撮像素子から出力された３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、選択された所定波長域の分光画像を生成する分光画像生成手段と、前記通常画像を表示する表示手段とを備えた電子内視鏡装置において、前記表示手段に表示された通常画像の所望の領域を指定する指定手段と、前記所望の領域の３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、前記所望の領域の分光反射率データを算出する分光反射率算出手段とを備えることにより、例えばモニタなどに、所望の領域の分光反射率データを表示させれば、使用者は容易に適切な波長域を設定することができる。

また、通常画像の所望の２つの領域を同時に指定して、指定された２つの領域の分光反射率データを算出するものであれば、関心領域とそうでない領域の分光反射率データを算出することができ、これらの分光反射率データの差に基づいて、より容易に波長域を設定することができる。

２つの領域の分光反射率データを表示し、所定波長域を手動操作により入力する入力手段を備えれば、使用者は関心領域とそうでない領域の分光反射率データを視認しつつ、所定波長を設定することができ、装置の使い勝手が向上する。

前記指定手段が、前記カラー撮像素子を保持するスコープ部に設けられているスイッチまたはフットスイッチであれば、使用者はスコープ部を操作しながら、通常画像の所望の領域を指定することができ、装置の使い勝手が向上する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による電子内視鏡装置の基本構成を示すものである。本内視装置は、モニタへ通常画像を表示する通常画像表示モード、分光画像を表示する分光画像表示モード、分光反射率データと通常画像とを表示する分光反射率表示（通常）モード、または分光反射率データと分光画像とを表示する分光反射率表示（分光）モードにより動作するものである。図示の通りこの電子内視鏡装置は、被験者の体腔内、例えば上部消化管内に挿入されるスコープ部１０と、このスコープ部１０が着脱自在に接続されるプロセッサ部１２とから構成されている。プロセッサ部１２内には白色光を発する光源装置１４が配置されている。スコープ部１０の先端には照明窓２２が設けられ、この照明窓２２には、一端が上記光源装置１４に接続されたライトガイド２３の他端が対面している。

光源装置１４は、白色光を発するランプ１４ａと、このランプ１４ａを点灯させる点灯駆動回路１４ｂと、ランプ１４ａの前側に配置された絞り１４ｃと、この絞り１４ｃを開閉する絞り駆動部１４ｄとから構成されている。なお、ランプ１４ａとライトガイド２３との間には、該ランプ１４ａから発せられた白色光をライトガイド２３に入射させるための光学系が設けられるが、それらについては図示を省いてある。また、この種の光源装置は、他の部位とは別体として構成されもよい。

上記スコープ部１０の先端部には、固体撮像素子であるＣＣＤ１５が設けられている。このＣＣＤ１５としては、例えば撮像面にＲＧＢの色フィルタを有する原色型の色フィルタが取り付けられている。なお、色フィルタとしてば補色型の色フィルタを用いてもよい。

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が接続されると共に、このＣＣＤ１５が出力した画像（映像）信号をサンプリングして増幅するＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）回路１７が接続されている。またＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７には、そのアナログ出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換器１８が接続されている。さらにスコープ部１０内には、そこに設けられた各種回路を制御するとともに、プロセッサ部１２との間の通信制御を行うマイコン２０が配置されている。またスコープ部１０の根元近傍には、マイコン２０に接続され、表示モードの切換を行う押圧型のスイッチ１９および分光反射率データを算出する領域の設定などを行う押圧型のスイッチ２１とが設けられている。

一方プロセッサ部１２には、デジタル化された画像信号に対して各種の画像処理を施すＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）２４が設けられている。このＤＳＰ２４は、上記ＣＣＤ１５から出力されるＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号から輝度（Ｙ）信号と色差［Ｃ（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）］信号で構成されるＹ／Ｃ信号を生成し、それを出力するものであり、該ＤＳＰ２４には、Ｉ／Ｐ変換およびノイズ除去などを行う信号処理回路２５が接続されている。信号処理回路２５には、表示用の通常カラー画像信号を形成する信号処理回路２６と、後述する分光カラー画像信号を生成するための第１色変換回路２８とが接続されている。

信号処理回路２６は、鏡像処理，マスク発生、キャラクタ発生、色調整、色彩強調、構造強調などの各種信号処理を行い、表示用の通常カラー画像信号を生成し、この通常カラー画像信号を表示画像生成部２７へ出力する。表示画像生成部２７には、例えば液晶表示装置やＣＲＴ等からなるモニタ３４および、光走査記録装置等からなる画像記録装置４５が接続されている。表示画像生成部２７では、通常画像表示モードが選択されている場合には、通常カラー画像信号を、分光反射率画像表示モードが選択されている場合には、通常カラー画像信号と分光反射率データとを、分光画像表示モードが選択されている場合には、後述する分光カラー画像信号をモニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。

第１色変換回路２８は、上記信号処理回路２５から出力されたＹ／Ｃ信号をＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号に変換する。なお、上記ＤＳＰ２４はスコープ部１０側に配置してもよい。

上記第１色変換回路２８の後段側には、予め記憶されている推定分光画像信号生成用のマトリクス（分光）データの中から読み出された選択された波長域λ１，λ２，λ３に対応するパラメータを用いて、この３色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対してマトリクス演算を行って、選択された波長λ１，λ２，λ３に対する推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを出力する第１色空間変換処理回路２９と、この推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを、使用者が入力した各画像信号毎のゲイン値を用いて増幅して、擬似色分光画像信号λ１t，λ２t，λ３tを出力する第２色空間変換処理回路３０と、この擬似色分光画像信号λ１t，λ２t，λ３tの全ての信号の平均輝度が、ＤＳＰ２４から出力されたＹ／Ｃ信号、すなわち通常カラー画像信号の全ての信号の平均輝度と略等しくなるように、擬似色分光画像信号λ１t，λ２t，λ３tの輝度を調整して、輝度調整が行われた擬似色分光画像信号λ１t’，λ２t’，λ３t’を出力する輝度調整回路３１と、この擬似色分光画像信号λ１t’，λ２t’，λ３t’を、ＲＧＢ信号に対応させた処理をするためにそれぞれＲ，Ｇ，Ｂチャンネルへ入力し、この入力信号をＹ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路３２、鏡像処理，マスク発生、キャラクタ発生、色調整、色彩強調、構造強調などの各種信号処理を行う信号処理回路３３、および表示画像生成部２７が逐次この順に接続されている。

プロセッサ部１２内には、スコープ部１０との間の通信を行うと共に、該装置１２内の各部と接続され、各部の動作を制御し、また推定分光画像信号を形成するための、波長域λ１，λ２，λ３やマトリクスデータ（分光データ）を上記色空間変換処理回路２９に設定する等の機能を有するマイコン３５が設けられている。また、マイコン３５は本発明の分光反射率算手段と波長域算出手段としても機能するものである。マイコン３５の機能の詳細については、装置の動作について後述する際に説明する。さらにマイコン３５には、メモリ３６、モニタ３４、キーボード型の入力部４１、画像記録コントローラ４２およびスコープ部１０のマイコン２０が接続されている。

メモリ３６には、分光画像を形成するための波長セット、ゲインセットおよびマトリクス（分光）データが記憶されている。λ１，λ２，λ３の波長セットとしては、図２に示すように、例えば４００，５００，６００（ｎｍ、以下同様）の波長域標準セットａ、血管を描出するための４７０，５００，６７０の血管Ｂ１セットｂ、同じく血管を描出するための４７５，５１０，６８５の血管Ｂ２セットｃ、特定組織を描出するための４４０，４８０，５２０の組織Ｅ１セットｄ、同じく特定組織を描出するための４８０，５１０，５８０の組織Ｅ２セットｂ、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のヘモグロビンセットｆ、血液とカロテンとの差を描出するための４１５，４５０，５００の血液‐カロテンセットｇ、血液と細胞質の差を描出するための４２０，５５０，６００の血液‐細胞質セットｈの８つの波長セットが記憶されている。また、ｅ１、ｅ２、ｅ３のゲインセットとして、１，１，１のゲイン標準セットが記憶されている。

マトリクス（分光）データは、推定分光画像信号および分光反射率データを作成する際に用いられるデータであり、テーブルとして記憶されている。本実施形態において、このメモリ３６に格納されているマトリクスデータの一例は次の表１のようになる。

この表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および、通常画像形成のためのパラメータＰ１〜Ｐ３からなる。パラメータｐ１〜ｐ６１は各々、マトリクス演算のための係数ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂ（ｐ＝１〜６１）から構成されている。

そして色空間変換処理回路２９において、上記係数ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂと第１色変換回路２８から出力されたＲＧＢ信号とにより次式で示すマトリクス演算が行われて、推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓが形成される。

すなわち、分光画像を構成する波長域λ１，λ２，λ３としてそれぞれ例えば５００ｎｍ，６２０ｎｍ，６５０ｎｍが選択される場合は、係数（ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂ）として、表１の６１のパラメータのうち、中心波長５００ｎｍに対応するパラメータｐ２１の係数（-0.00119，0.002346，0.0016）、中心波長６２０ｎｍに対応するパラメータｐ４５の係数（0.004022，0.000068，‐0.00097）、および中心波長６５０ｎｍに対応するパラメータｐ５１の係数（0.005152，-0.00192，0.000088）からなるマトリクスを用いて上記マトリクス演算がなされる。

図３は分光画像表示モードが選択された際のモニタ３４に表示される画面４７の一例を示す図である。モニタ３４の画面４７には分光画像４９と、分光画像を形成する波長域を表示、選択または設定するための波長域表示小画面５１と、各波長域のゲインを表示、選択または設定するためのゲイン表示小画面５２とが表示される。なお、分光画像４９には血管５０が表示されている。

波長域表示小画面５１には、例えば、ａ〜ｈの波長セットを選択するためのセット選択スイッチ５３と、波長域λ１，λ２，λ３を表示し、また手動入力により設定するための波長表示スイッチ５４ａ〜５４ｃが表示される。また、ゲイン表示小画面５２には、標準のゲインセット（１，１，１）を選択するためのセット選択スイッチ５５と、ゲインｅ１、ｅ２、ｅ３を表示し、また手動入力により設定するためのゲイン表示スイッチ５６ａ〜５６ｃが表示される。これらの小画面に表示されているスイッチは、キーボード型の入力部４１により操作される。

以下、上記構成を有する本実施形態の電子内視鏡装置の動作について説明する。まず、通常画像表示モードの際の動作について説明する。通常画像表示モードでは、通常カラー画像が形成される。これらの画像を形成する際には、図１に示す光源装置１４が駆動され、そこから発せられた白色光が絞り１４ｃを経てライトガイド２３に入射し、スコープ部１０内に配されたライトガイド２３の先端から出射した白色光が被観察体に照射される。そして、ＣＣＤ駆動回路１６によって駆動されたＣＣＤ１５がこの被観察体を撮像し、撮像信号を出力する。この撮像信号は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を受けた後、Ａ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換されて、ＲＧＢ画像信号としてプロセッサ装置１２のＤＳＰ２４に入力される。ＤＳＰ２４では、スコープ部１０からの出力された３色画像信号であるＲＧＢ画像信号に対し色変換処理が行われ、前述の通りのＹ／Ｃ信号、すなわち通常カラー画像信号が形成される。このＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号（通常カラー画像信号）は、信号処理回路２５においてＩ／Ｐ変換およびノイズ除去などが行われ、信号処理回路２６に入力され、鏡像処理，マスク発生、キャラクタ発生、色調整、色彩強調、構造強調などの各種信号処理が施され、表示画像生成部２７へ出力される。表示画像生成部２７では、信号処理回路２６から出力された通常カラー画像信号をモニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。

次に分光画像表示モードの際の動作について説明する。本装置が通常画像表示モードで動作している時に、使用者がスコープ部１０の根元に設けられているスイッチ１９を押圧すると、動作モードが通常画像表示モードから通常画像と分光画像の両画像を表示する分光画像表示モードへ切り替わる。なお、このスイッチ１９の押圧により、表示モードは、通常画像表示モード、分光画像表示モード、分光反射率データと通常画像を表示する分光反射率表示（通常）モード、分光反射率データと分光画像とを表示する分光反射率表示（分光）モード、通常画像表示モードの順番で順次切り替る。

分光画像表示モードでは、上述した通常カラー画像形成動作と平行して、分光カラー画像形成動作が行われる。以下、分光カラー画像形成について説明する。上述したように、ＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号（通常カラー画像信号）は、信号処理回路２５を介して信号処理回路２６に入力され、通常カラー画像が形成されている。同時にＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号は、信号処理回路２５を介して第１色変換回路２８に入力され、そこでＲＧＢ信号に変換される。このＲＧＢ信号は第１色空間変換処理回路２９へ供給され、この第１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、推定分光画像形成のためのマトリクス演算がなされる。

以下、この演算について説明する。色空間変換処理回路２９は前述のメモリ３６に記憶されているマトリクスデータを用いて、ＲＧＢ信号に対して、分光画像形成のための前記数１式のマトリクス演算を行う。入力部４１の操作によってλ１，λ２，λ３の３つの波長域が設定され、マイコン３５はメモリ３６に記憶されているマトリクスデータから、それらの３つの選択波長域に対応するパラメータを読み出し、それらを色空間変換処理回路２９に入力する。

例えば、３つの波長域λ１，λ２，λ３として波長５００ｎｍ，６２０ｎｍ，６５０ｎｍが選択された場合は、それぞれの波長に対応する表１のパラメータｐ２１，ｐ４５，ｐ５１の係数が用いられて、ＲＧＢ信号から次の数２式のマトリクス演算にて推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓが形成される。

その後、上記推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓは、第２色空間変換処理回路３０へ供給される。この第２色空間変換処理回路３０では推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓと、推定分光画像信号（λ1ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）の各信号のゲイン値を示すマトリクスとにより、擬似色分光画像形成のためのマトリクス演算がなされる。

以下、この演算について説明する。入力部４３の操作によって各推定分光画像信号（λ1ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）に対するゲイン値が設定されている。マイコン３５はそれらの３つのゲイン値に対応する１×３のマトリクスを生成し、第２色空間変換処理回路２９に出力する。

例えば、３つの波長域λ１，λ２，λ３に対するゲイン値としてｅ１、ｅ２およびｅ３が選択された場合は、推定分光画像信号（λ1ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）号から次式のマトリクス演算にて擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔが形成される。

その後、上記擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔは、輝度調整回路３１へ供給される。輝度調整回路３１では、この擬似色分光画像信号λ１t，λ２t，λ３tの全ての信号の平均輝度が、ＤＳＰ２４から出力されたＹ／Ｃ信号、すなわち通常カラー画像信号の全ての信号の平均輝度と略等しくなるように、擬似色分光画像信号λ１t，λ２t，λ３tの輝度を調整する輝度調整がおこなわれる。

以下、この輝度調整について説明する。マイコン３５は、まずＤＳＰ２４から出力された１フィールドに関するＹ／Ｃ信号、すなわち１フィールド分の通常カラー画像信号のＹ（輝度）信号の平均値（通常Ｙａｖ）を算出する。また、１フィールド分の擬似色分光画像信号λ１t，λ２t，λ３tが生成された時点で、１フィールド分の擬似色分光画像信号の全てに対して、Ｙ／Ｃ信号へ変換した場合のＹ（輝度）信号値を次式により算出する。

マイコン３５は１フィールド分の似色分光画像信号の全てのＹ（輝度）信号値の平均値（分光Ｙａｖ）を算出し、通常Ｙａｖとの比率を求める。通常Ｙａｖ＝α・分光Ｙａｖであった場合には、次式の演算により、輝度調整が行われた擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’を算出する。

その後、擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’が各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３２に入力され、この第２色変換回路３２では、Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号がＹ／Ｃ信号（Ｙ，Ｒｓ−Ｙ，Ｂｓ−Ｙ）に変換され、このＹ／Ｃ信号、すなわち分光カラー画像信号が信号処理回路３３により信号処理が施され、表示画像生成部２７へ入力される。表示画像生成部２７では、信号処理回路２６から出力された通常カラー画像信号と、信号処理部３３から出力された分光カラー画像信号を合成して、一枚のカラー画像を生成し、モニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。

なお、本実施形態においては、擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’を各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３２に入力する際には、擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’を、その順番のままＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓ３色画像信号へ割り当てるが、使用者が特殊な色表示を望む場合等には、順番を変更して割り当ててもよい。

上記分光カラー画像信号に基づいてモニタ３４に表示される分光画像は、図４および図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。すなわち図４は、原色型ＣＣＤ１５の色フィルタの分光感度特性Ｒ，Ｇ，Ｂに、分光画像を形成する３つの波長域λ１，λ２，λ３を重ねた概念図であり、また図５は、生体の反射スペクトルに３つの波長域λ１，λ２，λ３を重ねた概念図である。先に例示したパラメータｐ２１，ｐ４５，ｐ５１による分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓは、図５に示されるように各々５００ｎｍ、６２０ｎｍ、６５０ｎｍを中心波長とする±１０ｎｍ程度の範囲の波長域の色信号であり、これら３つの波長域の色の組合せから構成される分光画像（動画あるいは静止画）が表示されることになる。

次に、上記波長域λ１，λ２，λ３およびゲインｅ１、ｅ２、ｅ３の表示、選択および設定について説明する。電子内視鏡装置の工場出荷後、最初に電源を入れて装置を立ち上げると、上記波長域標準セットａ（４００，５００，６００）およびゲイン標準セット（１，１，１）がマイコン３５によって選択される。そして、分光画像表示モードが選択された場合には、この選択された波長域（４００，５００，６００）が波長表示スイッチ５４ａ〜５４ｃにより表示され、またゲイン標準セット（１，１，１）がゲイン表示スイッチ５６ａ〜５６ｃに表示される。第１色空間変換処理回路２９は、波長域（４００，５００，６００）について、前述のマトリクス演算を行い、増幅回路推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを形成する。また、第２色空間変換処理回路３０は、ゲイン（１，１，１）を用いて前述の演算を行い、擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔを形成する。

また臨床医師等の装置操作者は、キーボード型の入力部４１を用いて、セット選択スイッチ５３を選択することにより、その他の波長セットｂ〜ｈを順番のかつ任意に選択することができる。また、キーボード型の入力部４１の操作により、波長表示スイッチ５４ａ〜５４ｃの位置を左右へ移動させることにより、波長域を任意の値に設定することができる。また、同様にゲイン表示スイッチ５６ａ〜５６ｃの位置を左右へ移動させることにより、ゲインを任意の値に設定することができる。選択された波長セットの波長域λ１，λ２，λ３に対応する各パラメータがマイコン３５によってメモリ３６から読み出され、それらのパラメータが第１色空間変換処理回路２９に入力される。第１色空間変換処理回路２９は、入力されたパラメータを用いて前述のマトリクス演算を行い、推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを形成する。また、選択されたゲインセットは、第２色空間変換処理回路３０に入力される。第２色空間変換処理回路３０は、入力されたパラメータを用いて前述の演算を行い、擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔを形成する。輝度調整部３１は、この擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔに対して、前述の演算を行い、輝度調整が行われた擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’を算出する。

次に、分光反射率データと通常画像を表示する分光反射率表示（通常）モードが選択された際の動作について説明する。本装置が通常画像表示モードで動作している時に、使用者がスコープ部１０の根元に設けられているスイッチ１９を２回押圧すると、動作モードが通常画像表示モードから分光反射率データと通常画像を表示する分光反射率表示（通常）モードへ切り替る。

この表示モードではまず、図６に示すような画面６１が表示される。この画面６１には、通常画像４８が表示され、この通常画像４８には、９個の矩形領域７０、７１ａ〜ｈが重畳されている。これらの矩形領域は、半透明状の領域であり、通常画像の視認を妨げることはない。

分光反射率表示（通常）モードが選択された直後には、矩形領域７０は半透明の黄色に表示され、他の領域は半透明の緑色に表示されている。使用者は、まず矩形領域７０の中に分光反射率データを表示したい部分、例えば血管が入るように、スコープ部１０の先端を移動させる。

この時点で、スイッチ２１を短時間に２回押圧（ダブルクリック）すると、マイコン３５では、メモリ３６に記憶されているマトリクス（分光）データの全てのパラメータからなる３×６１のマトリクスを用いて、矩形領域７０の中心部位の３色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対して次式で示すマトリクス演算を行って、矩形領域７０の中心部位の分光反射率データ（ｑ１〜ｑ６１）を作成する。

マイコン３５は、この分光反射率データ（ｑ１〜ｑ６１）と波長との関係をグラフ化し、スペクトル分布を生成し、このスペクトル分布を表示画像生成部２７へ出力する。表示画像生成部２７では、このスペクトル分布を表示する分光反射率小画面７３と、前述した波長域表示小画面５１と、ゲイン表示小画面５２とを、通常画像４８へ加えた合成画像信号を生成し、モニタ３４へ出力する。モニタ３４へは、図７に示すような画面６２が表示される。

また、画面６１が表示された状態で、スイッチ２１を押圧（ワンクリック）すると、矩形領域７１ａの表示色が緑色から黄色へ変化する。スイッチ２１の押圧（ワンクリック）を繰り返すことにより、順次矩形領域７１ｂ〜７１ｈの表示色が緑色から黄色へ変化する。なお、矩形領域７１ａ〜７１ｈの中の一つの矩形領域のみが黄色で表示され、他の矩形領域は緑色で表示される。このような操作により、使用者は血管５０が存在する矩形領域７０と、血管５０が存在しない矩形領域、例えば矩形領域７１ｅとを選択することができる。

この時点で、スイッチ２１を短時間に２回押圧（ダブルクリック）すると、マイコン３５では、メモリ３６に記憶されているマトリクス（分光）データの全てのパラメータからなる３×６１のマトリクスを用いて、矩形領域７０の中心部位の３色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対して数６式で示すマトリクス演算を行って、矩形領域７０の中心部位の分光反射率データ（ｑ１〜ｑ６１）を作成し、同時に黄色で表示されている矩形領域７１ｅの中心部位の分光反射率データも同様に作成する。

マイコン３５は、この２つの分光反射率データのスペクトル分布を生成し、この２つのスペクトル分布を表示画像生成部２７へ出力する。表示画像生成部２７では、この２つのスペクトル分布を表示する分光反射率小画面７４と、前述した波長域表示小画面５１と、ゲイン表示小画面５２とを、通常画像４８へ加えた合成画像信号を生成し、モニタ３４へ出力する。モニタ３４へは、図８に示すような画面６３が表示される。なお、図９へ示す画面６４のように、２つのスペクトル分布をそれぞれ、分光反射率小画面７３および７５へ表示させてもよい。

図７に示す画面６２、図８に示す画面６３または図９に示す画面６４がモニタ３４へ表示されている状態で、使用者は、分光反射率小画面に表示されたスペクトル分布を参考にしながら、キーボード型の入力部４１の操作により、波長表示スイッチ５４ａ〜５４ｃの位置を左右へ移動させることにより、波長域を任意の値に設定する。また、同様にゲイン表示スイッチ５６ａ〜５６ｃの位置を左右へ移動させることにより、ゲインを任意の値に設定する。

この状態で、使用者がスコープ部１０の根元に設けられているスイッチ１９を押圧すると、動作モードが分光反射率データと通常画像を表示する分光反射率表示（通常）モードから分光反射率データと分光画像を表示する分光反射率表示（分光）モードへ切り替る。

使用者が設定した波長域およびゲイン値に基づいて、通常画像表示モードの際と同様に分光画像が生成される。表示画像生成部２７では、２つのスペクトル分布を表示する分光反射率小画面７４と、波長域表示小画面５１と、ゲイン表示小画面５２とを、分光画像４９へ加えた合成画像信号を生成し、モニタ３４へ出力する。モニタ３４へは、図１０に示すような画面６５が表示される。

なお、図１１に示す画面６６のように、各擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’をそれぞれ単独で反映させた、単色のＲ分光画像７７ａ、Ｇ分光画像７７ｂ、Ｂ分光画像７７ｂを生成し、画面の中に表示させてもよい。

なお本実施形態においては、表示画像生成回路２７の出力がモニタ３４の他に画像記録装置４５にも入力されるようになっており、マイコン３５によって制御される画像記録コントローラ４２が画像記録装置４５に画像記録の指示を与えた場合は、その指示で指定されたシーンの通常カラー画像あるいは分光画像のハードコピーがこの画像記録装置４５から出力される。

以上の説明で明らかなように、本電子内視鏡装置では、モニタ３４に所望の領域、例えば、血管と血管以外の部位のスペクトル分布を表示させることができ、使用者はこのスペクトル分布を観察しながら、分光画像を生成するための波長を設定することができ、装置の使い勝手が向上する。

また、スイッチ１９および２１がスコープ部１０に設けられているため、使用者はスコープ部１０を操作しながら、分光反射率データを表示したい部分を指定でき、装置の使い勝手が向上する。なお、本実施の形態においては、スイッチ１９および２１はスコープ部１０に設けられていたが、図１２に示すように、スイッチ１９および２１の代わりに、マイコン３５へ接続されているフットスイッチ８１および８２を設けても良い。この場合にも、使用者はスコープ部１０を操作しながら、分光反射率データを表示したい部分を指定できる。

また上記実施形態では、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てあるが、波長域λ１，λ２，λ３として、赤外域を含めた波長域、ある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発せられ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、蛍光を発する部分の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。

本実施の形態では、また、推定分光画像信号（λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）から擬似色分光画像信号（λ１ｔ、λ２ｔ、λ３ｔ）を形成する際には、推定分光画像信号（λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）の波長の順番を維持したまま擬似色分光画像信号（λ１ｔ、λ２ｔ、λ３ｔ）を形成したが、使用者の好みにより、推定分光画像信号（λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）の波長の順番を入れ替えた後に擬似色分光画像信号（λ１ｔ、λ２ｔ、λ３ｔ）を形成してもよい。このような場合には、例えば血管の部分が黄色や青色に表示されるような分光画像が表示される。

さらに、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、色素散布によって着色した組織を撮像することが行われているが、上記λ１，λ２，λ３の波長セットとして、色素散布によって着色す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。

本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図 波長域の一例を示す図 画面の一例を示す図 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すグラフ 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すグラフ 画面の一例を示す図 画面の一例を示す図 画面の一例を示す図 画面の一例を示す図 画面の一例を示す図 画面の一例を示す図 本発明の他の一実施形態に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０ スコープ部
１２ プロセッサ部
１４ 光源装置
１４ａ ランプ
１４ｂ 点灯駆動回路
１４ｃ 絞り
１４ｄ 絞り駆動部
１５ ＣＣＤ
１７ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
１９，２１ スイッチ
２０，３５ マイコン
２２ 照明窓
２３ ライトガイド
２４ ＤＳＰ
２５，２６ 信号処理回路
２８ 第１色変換回路
２９ 第1色空間変換処理回路
３１ 輝度調整回路
３２ 第２色変換回路
３３ 信号処理回路
３４ モニタ
３４ｓ 波長情報表示領域
３５ マイコン
３６ メモリ
４１ 入力部
４７ 画面
４８ 通常画像
４９ 分光画像
５１ 波長域表示小画面
５２ ゲイン表示小画面
６１，６２，６３，６４ 画面
７３，７４，７５ 分光反射率小画面
８１，８２ フットスイッチ

Claims (4)

1. 被観察体に照明光を照射する光源と、
   前記照明光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、
   該カラー撮像素子から出力された３色画像信号から通常画像信号を生成する通常画像生成手段と、
   該カラー撮像素子から出力された３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、選択された所定波長域の分光画像を生成する分光画像生成手段と、
   前記通常画像を表示する表示手段とを備えた電子内視鏡装置において、
   前記表示手段に表示された通常画像の所望の領域を指定する指定手段と、
   前記所望の領域の３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、前記所望の領域の分光反射率データを算出する分光反射率算出手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記指定手段が、通常画像の所望の２つの領域を同時に指定可能であり、
   分光反射率算出手段が、前記指定手段により指定された２つの領域の分光反射率データを算出するものであることを特長とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
3. 前記表示手段が、前記分光反射率算出手段により算出された２つの領域の分光反射率データを表示するものであり、
   前記所定波長域を手動操作により入力する入力手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡装置。
4. 前記指定手段が、前記カラー撮像素子を保持するスコープ部に設けられているスイッチまたはフットスイッチであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の電子内視鏡装置。

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