JP2009285191A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】滅菌処理状況を含むスコープの使用状態を考慮した色補正を行う内視鏡システムを提供する。
【解決手段】内視鏡システム１は、スコープ１０と、プロセッサ３０とを備える。スコープ１０は、スコープ１０で得られた画像信号について色信号ごとにマトリックス係数を乗算して色補正を行う画像処理部１５ｂを有する。マトリックス係数は、スコープ１０の使用状態に関する情報（滅菌処理情報）に基づいて設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡システムに関し、特にスコープの使用状態を考慮した色補正を行う内視鏡システムに関する。

撮像素子が搭載されたスコープを備えた内視鏡システムにおいて、色再現性を調整するために、色信号にマトリックス係数を乗算する色補正マトリックス演算が行われることが知られている。

特許文献１は、プロセッサに取り付けられるスコープの種別に応じて異なるマトリックス係数を設定する内視鏡システムを開示する。
特開２００１−７０２４０号公報

しかし、特許文献１の装置では、使用時間や滅菌処理回数などスコープの使用状態に応じて変動する部材の劣化は考慮されていない。例えば、オートクレーブ（高圧蒸気）滅菌処理回数が増えると、スコープの光ファイバーケーブルの分光特性は劣化し、色調が変わることが起こりうる。

したがって本発明の目的は、滅菌処理状況を含むスコープの使用状態を考慮した色補正を行う内視鏡システムを提供することである。

本発明に係る内視鏡システムは、スコープと、プロセッサとを備え、スコープとプロセッサの少なくとも一方は、スコープで得られた画像信号について色信号ごとにマトリックス係数を乗算して色補正を行う画像処理部を有し、マトリックス係数は、スコープの使用状態に関する情報に基づいて設定される。

滅菌処理状況などスコープの使用状態に応じたマトリックス係数を使って色補正を行うことにより、スコープの使用状態に基づく色調の変化を補正し、色再現性を一定に保つことが可能になる。

好ましくは、スコープは、使用状態に関する情報としての滅菌処理回数を検知する滅菌処理カウント部を有し、画像処理部は、滅菌処理カウント部からの滅菌処理回数に関する情報に基づいて設定されたマトリックス係数を使って色補正を行う。

また、好ましくは、スコープは、使用状態に関する情報としてのスコープの使用時間を計測する計時手段を有し、画像処理部は、計時手段により計測されたスコープの使用時間に基づいて設定されたマトリックス係数を使って色補正を行う。

また、好ましくは、使用状態に関する情報に基づいて、さらに、プロセッサに配設された光源部からスコープへ供給される光量が制御される。

以上のように本発明によれば、滅菌処理状況を含むスコープの使用状態を考慮した色補正を行う内視鏡システムを提供することができる。

以下、本実施形態における内視鏡システムの構成について、図１を用いて説明する。本実施形態に係る内視鏡システム１は、スコープ１０、プロセッサ３０、及びモニタ５０を備える。スコープ１０は、光ファイバーケーブル１１、対物レンズや視感度補正フィルタを含む対物光学系１３、ＣＣＤなどの撮像素子を含む撮像部１４、映像信号処理部１５、スコープ１０の各部を制御するスコープ制御部２１、滅菌処理カウント部２２、第１メモリ２３、及びスコープ１０の識別情報を記録する第２メモリ２４を有する。なお、本実施形態では、第１メモリ２３および第２メモリ２４は、必ずしも別個独立したものでなくてもよい。例えば、単一の記憶部における記憶領域を分割し、各領域をそれぞれ第１メモリ２３，第２メモリ２４としても良い。プロセッサ３０は、光源部３１、ビデオ信号処理部３３、及びプロセッサ３０の各部を制御する制御部３７を有する。プロセッサ３０ではスコープ１０により取得され映像信号処理部１５で前段の画像処理が施された画像信号に対し、モニタ５０で表示可能な画像（ビデオ信号）を生成する後段の画像処理が施される。

プロセッサ３０には、モニタ５０が接続される。モニタ５０は、プロセッサ３０で画像処理された、所定のビデオ信号の規格に準拠した画像を表示する表示手段である。プロセッサ３０には、モニタ５０の他に、プロセッサ３０で画像処理された画像データ等を記録する外部記憶装置や、画像を出力（プリントアウト）するプリンタなどが接続されてもよい。

次に、各部の詳細について説明する。プロセッサ３０の光源部３１から出射された光は、光ファイバーケーブル１１を介して、スコープ１０の先端部から被観察体に向けて照射される。なお、光源部３１は、光を出射する光源装置３１ａと絞り３１ｂを有し、光源装置３１ａからスコープ１０（光ファイバーケーブル１１）を介して被観察体に供給される光量は、絞り３１ｂの開度によって調整される。被観察体からの反射光などは対物光学系１３を介して撮像部１４の撮像素子に入射され、撮像素子の入射面に被観察体の光学像が結像される。撮像素子では入射した被観察体の光学像が光電変換され、該光学像に基づいた画像信号が出力される。

撮像部１４から出力された画像信号は、映像信号処理部１５において、Ａ／Ｄコンバータ１５ａによるＡ／Ｄ変換が行われ、画像処理部１５ｂによるＹＣ分離、ホワイトバランス調整、色補正など前段の画像処理が施され、Ｄ／Ａコンバータ１５ｃによるＤ／Ａ変換が行われた後、プロセッサ３０のビデオ信号処理部３３に出力される。プロセッサ３０では、ビデオ信号処理部３３において、後段の画像処理が施されて、モニタ５０で出力可能なビデオ信号にされる。なお、スコープ１０がプロセッサ３０に接続されて電源がオン状態にされた時にスコープ制御部２１と制御部３７との間で通信が行われ、第２メモリ２４に記録されたスコープ１０の識別情報が読み出しされる。読み出しされた識別情報に基づいて、プロセッサ３０に接続されたスコープ１０に対応した後段の画像処理が施される。

本実施形態では、画像処理部１５ｂにおける色補正によって、通常の色補正処理が行われる他、光ファイバーケーブル１１の分光特性劣化に対応した色調の変化を補正する劣化補正処理が行われる。具体的には、劣化補正処理として、スコープ１０に施されるオートクレーブ（高圧蒸気）滅菌処理の回数に基づいて推測される光ファイバーケーブル１１の分光特性劣化による色調の変化を補正する。

画像処理部１５ｂにおける色補正では、以下の処理を行う。すなわち、画像信号のＲ信号に関しては、Ｒ信号に第１係数ａ１を乗算したものと、Ｇ信号に第２係数ａ２を乗算したものと、Ｂ信号に第３係数ａ３を乗算したものとを足し足し合わせる。画像信号のＧ信号に関しては、Ｒ信号に第４係数ａ４を乗算したものと、Ｇ信号に第５係数ａ５を乗算したものと、Ｂ信号に第６係数ａ６を乗算したものとを足し合わせる。また、画像信号のＢ信号に関しては、Ｒ信号に第７係数ａ７を乗算したものと、Ｇ信号に第８係数ａ８を乗算したものと、Ｂ信号に第９係数ａ９を乗算したものとを足し合わせる。換言すれば、画像処理部１５ｂにおける色補正では、画像信号を構成する色信号（Ｒ信号、Ｇ信号、及びＢ信号）ごとに、［数１］が示す第１〜第９係数ａ１〜ａ３を三行三列に並べたマトリックス係数Ｍで変換したものを、新たな色信号（Ｒ’信号、Ｇ’信号、及びＢ’信号）として出力する（数１参照）。

本実施形態におけるマトリックス係数Ｍ、すなわち第１〜第９係数ａ１〜ａ９の組み合わせは、オートクレーブ滅菌処理の回数に対応したものが二以上、予め第１メモリ２３に記録される。例えば、オートクレーブ滅菌処理が１００回までの場合に色補正に使用される第１マトリックス係数Ｍ１、１０１回から１０００回までの場合に色補正に使用される第２マトリックス係数Ｍ２、及び１００１回以上の場合に色補正に使用される第３マトリックス係数Ｍ３が第１メモリ２３に記録される。オートクレーブ滅菌処理の回数は、滅菌処理カウント部２２によってカウントされる。スコープ制御部２１は、滅菌処理カウント部２２によってカウントされた回数の値に対応するマトリックス係数Ｍ（第１〜第３マトリックス係数Ｍ１〜Ｍ３のいずれか１つ）を、第１メモリ２３から読み出し、画像処理部１５ｂにおける色補正マトリックス演算に使用する。

滅菌処理カウント部２２は、熱発電素子などスコープ１０がオートクレーブ滅菌処理により滅菌環境下に置かれたことを検知する検知部、検知部の検知結果に基づいてオートクレーブ滅菌処理回数をカウントするカウンタ、及びカウンタによりカウントされたオートクレーブ滅菌処理回数を記録する記録部を有する。なお、滅菌処理カウント部２２の検知部によって、オートクレーブ滅菌処理回数を自動的に検知し、カウンタでその回数をカウントする形態に限らず、スコープ１０やプロセッサ３０に設けられた操作部（不図示）を介して使用者などがオートクレーブ滅菌処理の回数を入力する形態であってもよい。

なお、滅菌処理カウント部２２の検知部は、熱発電素子（温度センサ）によるもののほか、湿度や圧力といったオートクレーブ滅菌処理時に変化する要素を検知する各種センサによるものであってもよい。

オートクレーブ滅菌処理の際、スコープ１０が高圧の蒸気にさらされるため、スコープ１０の外側を覆う樹脂などから蒸気が侵入し、光ファイバーケーブル１１の分光特性を劣化させることが起こりうる。図２は、光ファイバーケーブル１１の分光透過率の、オートクレーブ滅菌処理を行う前の初期状態（太実線参照）から、オートクレーブ滅菌処理を何回か行った後の状態（点線参照）への変化の一例を示す。図２のように、青色など比較的短い波長の光の透過率が低下した場合、光源部３１から出射された光に比べて、青色が弱い光が光ファイバーケーブル１１の先端から被観察体に照射される。この場合、被観察体における青色の反射光が弱くなり、青色の弱い反射光を撮像部１４が受光する（図３参照）。図３は、撮像部１４の撮像素子で受光する光の分光特性（太線が初期状態、点線が滅菌処理後）を示す。従って、複数回のオートクレーブ滅菌処理によって光ファイバーケーブル１１の分光特性が劣化する前に比べて、青色の弱い、すなわち赤色や緑色の強い画像信号が撮像部１４によって生成されることになる。言い換えると、オートクレーブ滅菌処理の回数が増えると、色調が変化する。

これに対して、本実施形態では、光ファイバーケーブル１１の分光透過率が低下し、青色成分が弱くなった画像信号に対して、青色成分を強くするようなマトリックス係数Ｍを設定して変化した色調を補正する色補正を行い、色再現性を一定レベルに維持する。すなわち、図３の太線で示す分光特性が得られるように維持する。なお、分光透過率の低下度合いは、オートクレーブ滅菌処理の回数によって変動するため、オートクレーブ滅菌処理回数に対応する分光透過率低下度合いを考慮したマトリックス係数Ｍが設定される。これにより、オートクレーブ滅菌処理回数が増えても、スコープ１０における色再現性を一定レベルに維持する色補正（劣化補正処理）が可能になる。

また、オートクレーブ滅菌処理による分光特性の劣化が少ない高価な部材を光ファイバーケーブル１１の部材として使う必要がなくなるため、スコープ１０のコストを抑える効果も得られる。

なお、前段の画像処理では、画像信号のＲ信号、及びＢ信号のそれぞれに特定のゲインをかけるホワイトバランス調整も行われるが、かかるホワイトバランス調整では、Ｇ信号の特性を所望のものにすることができない。すなわち、他の色の色信号が反映されないため、色再現性を一定レベルに維持することは出来ない。

次に、色補正マトリックス演算に使用するマトリックス係数Ｍを第１メモリ２３から読み出しする手順について図４のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１で、スコープ１０がプロセッサ３０に接続され、電源がオン状態にされると、ステップＳ１２で、滅菌処理カウント部２２の記録部に記録されたオートクレーブ滅菌処理回数が読み出しされる。ステップＳ１３で、オートクレーブ滅菌処理回数に応じたマトリックス係数Ｍが第１メモリ２３から読み出しされる。ステップＳ１４で、読み出しされたマトリックス係数Ｍが、画像処理部１５ｂにおける色補正マトリックス演算に使用するマトリックス係数として設定される。

本実施形態では、色補正を含む前段の画像処理がスコープ１０側で行われる形態を説明した。他の実施形態としてプロセッサ３０側で行われる形態であってもよい（図５参照）。他の実施形態の場合、ビデオ信号処理部３３が、図１における映像信号処理部１５の機能も兼ねる。つまり、滅菌処理カウント部２２の記録部から読み出しされたオートクレーブ滅菌処理回数に基づく劣化補正処理は、ビデオ信号処理部３３で行われる。また、他の実施形態の場合、プロセッサ３０の制御部３７が、スコープ制御部２１を介して、滅菌処理カウント部２２の記録部に記録されたオートクレーブ滅菌処理回数を読み出す。そして、制御部３７は、プロセッサ３０に設けられた第１メモリ２３からオートクレーブ滅菌処理回数に応じたマトリックス係数Ｍを読み出す。

なお、劣化補正処理がプロセッサ３０側で行われる他の実施形態では、スコープ１０に設けられた第２メモリ２４には、スコープ１０の識別情報として、オートクレーブ滅菌処理回数に応じたマトリックス係数Ｍが記録されてもよい。この場合、プロセッサ３０に設けられた第１メモリ２３には、スコープ１０の識別情報として第２メモリ２４から読み出しされたマトリックス係数Ｍが記録され、スコープ１０が新たに接続されるたびに書き換えられ、書き換えられたマトリックス係数Ｍを使ってビデオ信号処理部３３は劣化補正処理を含む色補正マトリックス演算を行う。

また、上記の各実施形態では、光ファイバーケーブル１１の分光特性が、オートクレーブ滅菌処理によって劣化することを考慮した色補正を説明したが、光ファイバーケーブル１１の分光特性は、滅菌処理回数を重ねることにより劣化するだけでなく、経年劣化も起こりうるため、光ファイバーケーブル１１の経年劣化度合いを考慮したマトリックス係数Ｍを設定して色補正に使用する形態であってもよい。この場合、スコープ制御部２１などが、スコープ１０の使用時間をカウントする計時手段として機能し、計測された使用時間に応じて設定されたマトリックス係数Ｍを色補正に使用する。

また、滅菌処理回数を重ねることによる劣化、及び経年劣化は、光ファイバーケーブル１１だけでなく、スコープ１０やプロセッサ３０を構成する他の部位、例えば、撮像部１４における撮像素子や撮像素子上に配置されたカラーフィルタなどにも現れる。そのため、これらの使用時間に応じた経年劣化度合いなどを推定し、劣化度合いに応じた色調の変化を補正するマトリックス係数Ｍを色補正に使用する形態が考えられる。

また、スコープ１０を介して被観察体に照明光を供給する光源部３１の経年劣化を考慮したマトリックス係数Ｍを色補正に使用する形態であってもよい。この場合、光源部３１の分光特性の劣化度合いに応じた色調の変化が色補正によって補正されるため、使用者などが内視鏡システム１を使用するたびに行うホワイトバランス調整を省略することも可能になる。

また、オートクレーブ滅菌処理によって光ファイバーケーブル１１の分光特性だけでなく、透過光量が低下することが考えられる。このため、オートクレーブ滅菌処理回数に基づいて、透過光量の低下度合いを推定し、かかる透過光量低下を補うために、光源部３１の絞り３１ｂの開度を徐々に大きくして、光源部３１から光ファイバーケーブル１１に供給される光量を調整してもよい。なお、光量の調整は、絞り３１ｂの開度に限られるものではない。例えば、光源装置３１ａがＬＥＤなどの場合は、ＬＥＤを駆動する電流（または駆動パルス）を制御して、光源装置３１ａの出射光量を調整することにより、光源部３１から光ファイバーケーブル１１に供給される光量を調整してもよい。

また、上記の各実施形態では、撮像部１４を構成する撮像素子として原色カラーフィルタを用いた撮像素子を想定している。本発明に係る内視鏡システムでは、該撮像素子として補色カラーフィルタを用いた撮像素子を使用することも可能である。ただし、この場合、画像処理部１５ｂで行われる色補正で用いられる演算式（新たな色信号（Ｒ’信号、Ｇ’信号、及びＢ’信号）を算出する演算式）は、上記［数１］ではなく、次に示す［数２］が採用される。

［数２］に示すように、補色カラーフィルタを用いた撮像素子を使用する場合、マトリックス係数Ｍ’は、第１０〜第２１係数ａ１０〜ａ２１から構成される。なお、［数２］中、Ｃｙはシアン、Ｍｇはマゼンタ、Ｙｅはイエロー、Ｇはグリーンの各信号（のレベル）、すなわちそれぞれ画像信号におけるＣｙ信号、Ｍｇ信号、Ｙｅ信号、及びＧ信号を示す。

本実施形態における色補正をスコープ側で行う場合の内視鏡システムの構成図である。 光ファイバーケーブルの分光透過率の、オートクレーブ滅菌処理を行う前の初期状態（太実線）から、オートクレーブ滅菌処理を何回か行った後の状態（点線）への変化の一例を示すグラフである。 撮像部の撮像素子で受光する光の分光特性（太線が初期状態、点線が滅菌処理後）を示すグラフである。 色補正マトリックス演算に使用するマトリックス係数を第１メモリから読み出しする手順を示すフローチャートである。 本実施形態における色補正をプロセッサ側で行う場合の内視鏡システムの構成図である。

符号の説明

１ 内視鏡システム
１０ スコープ
１１ 光ファイバーケーブル
１３ 対物光学系
１４ 撮像部
１５ 映像信号処理部
１５ａ Ａ／Ｄコンバータ
１５ｂ 画像処理部
１５ｃ Ｄ／Ａコンバータ
２１ スコープ制御部
２２ 滅菌処理カウント部
２３ 第１メモリ
２４ 第２メモリ
３０ プロセッサ
３１ 光源部
３３ ビデオ信号処理部
３７ 制御部
５０ モニタ

Claims (4)

1. スコープと、
   プロセッサとを備え、
   前記スコープと前記プロセッサの少なくとも一方は、前記スコープで得られた画像信号について色信号ごとにマトリックス係数を乗算して色補正を行う画像処理部を有し、
   前記マトリックス係数は、前記スコープの使用状態に関する情報に基づいて設定されることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記スコープは、前記使用状態に関する情報としての滅菌処理回数を検知する滅菌処理カウント部を有し、
   前記画像処理部は、前記滅菌処理カウント部からの前記滅菌処理回数に関する情報に基づいて設定されたマトリックス係数を使って前記色補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記スコープは、前記使用状態に関する情報としての前記スコープの使用時間を計測する計時手段を有し、
   前記画像処理部は、前記計時手段により計測された前記スコープの使用時間に基づいて設定されたマトリックス係数を使って前記色補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
4. 前記使用状態に関する情報に基づいて、さらに、前記プロセッサに配設された光源部から前記スコープへ供給される光量が制御され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システム。
   
   

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