JP2010042133A - 画像取得方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常画像と狭帯域画像とを同時に表示するとともに、診断精度の高い狭帯域画像を取得する。
【解決手段】３色の波長帯域の光のうちの１色について互いに異なる波長帯域の複数の光を観察対象に順次照射する照明光ユニット１０と、複数の光の観察対象への照射により撮像素子から順次出力された複数の波長成分の画像信号を順次取得し、その波長成分の画像信号に対してそれぞれ推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施し、単色成分の単色画像信号を順次生成する分光画像生成部３２と、上記複数の波長成分の画像信号を狭帯域画像信号としてそれぞれ取得するとともに、上記１色以外の色の波長帯域の光の照射により撮像素子から出力された画像信号と上記各単色画像信号とをそれぞれ組み合わせて観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を順次取得する画像信号取得部３４とを備えるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、観察対象への光の照射により観察対象の像を撮像素子により撮像し、その撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得方法および装置に関するものであり、特に、観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号を取得する画像取得方法および装置に関するものである。

従来、体腔内の組織を観察する内視鏡装置が広く知られており、白色光によって照明された体腔内の観察対象を撮像して通常画像を得、この通常画像をモニタ画面上に表示する電子内視鏡装置が広く実用化されている。

そして、上記のような電子内視鏡装置として、狭い波長帯域の光を透過させる複数種類の狭帯域バンドパスフィルタを通して消化器官（例えば胃等）の生体粘膜を撮像し、上記生体粘膜の複数種類の狭帯域画像を得、これらの狭帯域画像を診断用画像として表示する電子内視鏡装置(Narrow Band Imaging-NBl)が知られている。このような装置としては、たとえば、特許文献１には、互いに異なる波長帯域の光を透過させる３種類の狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた回転フィルタを備え、面順次方式で撮像を行なうものが提案されている。

一方、撮像素子上に複数種類の広帯域バンドパスフィルタからなるＲＧＢモザイクフィルタを配置して同時方式でカラーの通常画像の撮像を行なう電子内視鏡装置に関しても、たとえば、特許文献２などにおいて、生体粘膜の撮像で得られた通常画像に対し演算処理を施すことにより上記狭帯域バンドパスフィルタを用いて得られた狭帯域画像を推定した画像を取得して上記のような診断用画像を表示するものが提案されている。
特開２００２−９５６３５号公報 特開２００６−３４１０７７号公報

しかしながら、たとえば、特許文献１に記載の電子内視鏡装置においては、回転フィルタがその回転軸を中心とした２重構造となっており、外側の径の部分には通常画像撮像用の広帯域フィルタを設けられ、内側の径の部分には狭帯域画像撮像用の狭帯域フィルタが設けられている。そして、回転フィルタの回転軸を回転フィルタの径方法に移動させることによって通常画像の撮像と狭帯域画像の撮像とが切り替えられるが、特許文献１に記載の電子内視鏡装置においては、観察モードによって切り替えが行なわれており、通常画像と狭帯域画像とを同時に表示することを想定していない。

そして、実際の医療現場においては、通常画像と狭帯域画像とを同時に表示し、これらを比較して診断を行いたいというニーズがあるが、特許文献１に記載の電子内視鏡装置ではこれに対応することができない。

また、特許文献２に記載の電子内視鏡装置においては、通常画像に対して演算処理を施すことによって狭帯域画像を取得しているため通常画像と狭帯域画像とを同時に表示することはできるが、演算処理によって取得された狭帯域画像は推定画像であるため、その推定精度には限界があり、特許文献１に記載の電子内視鏡装置で取得される狭帯域画像と比較すると診断精度の低い画像となってしまう。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、通常画像と狭帯域画像とを同時に表示することができるとともに、診断精度の高い狭帯域画像を取得することができる画像取得方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の画像取得方法は、観察対象への光の照射により観察対象から反射された反射光を受光して観察対象の像を撮像する撮像素子を備え、撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得方法において、少なくとも３色の波長帯域の光のうちの少なくとも１色について互いに異なる波長帯域の複数の光を観察対象に順次照射するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光を観察対象に照射し、上記互いに異なる波長帯域の複数の光の観察対象への照射により撮像素子から順次出力された複数の波長成分の画像信号を順次取得し、その複数の波長成分の画像信号に対してそれぞれ互いに異なる推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施して上記複数の波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を順次生成し、上記複数の波長成分の画像信号を観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号としてそれぞれ取得するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により撮像素子から出力された画像信号と各単色画像信号とをそれぞれ組み合わせて観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を順次取得することを特徴とする。本発明の第２の画像取得方法は、観察対象への光の照射により観察対象から反射された反射光を受光して観察対象の像を撮像する撮像素子を備え、該撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得方法において、少なくとも３色の波長帯域の光のうちの少なくとも１色について狭帯域波長の光を観察対象に照射するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光を観察対象に照射し、狭帯域波長の光の観察対象への照射により撮像素子から出力された波長成分の画像信号を取得し、その波長成分の画像信号に対して推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施して上記波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を生成し、上記波長成分の画像信号を観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号として取得するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により撮像素子から出力された画像信号と単色画像信号とを組み合わせて観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を取得することを特徴とする。

本発明の第１の画像取得装置は、観察対象への光の照射により観察対象から反射された反射光を受光して観察対象の像を撮像する撮像素子を備え、撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得装置において、少なくとも３色の波長帯域の光のうちの少なくとも１色について互いに異なる波長帯域の複数の光を観察対象に順次照射するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光を観察対象に照射する光照射部と、上記互いに異なる波長帯域の複数の光の観察対象への照射により撮像素子から順次出力された複数の波長成分の画像信号を順次取得し、その複数の波長成分の画像信号に対してそれぞれ互いに異なる推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施し、上記複数の波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を順次生成する分光画像処理部と、上記複数の波長成分の画像信号を観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号としてそれぞれ取得するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により撮像素子から出力された画像信号と分光画像処理部から順次出力された各単色画像信号とをそれぞれ組み合わせて観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を順次取得する画像信号取得部とを備えたことを特徴とする。本発明の第２の画像取得装置は、観察対象への光の照射により観察対象から反射された反射光を受光して観察対象の像を撮像する撮像素子を備え、撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得装置において、少なくとも３色の波長帯域の光のうちの少なくとも１色について狭帯域波長の光を観察対象に照射するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光を観察対象に照射する光照射部と、狭帯域波長の光の観察対象への照射により撮像素子から出力された波長成分の画像信号を取得し、上記波長成分の画像信号に対して推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施し、上記波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を生成する分光画像処理部と、上記波長成分の画像信号を観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号として取得するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により撮像素子から出力された画像信号と分光画像処理部から出力された単色画像信号とを組み合わせて観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を取得する画像信号取得部とを備えたことを特徴とする。

また、上記本発明の第１および第２の画像取得装置においては、狭帯域画像信号に基づく狭帯域画像と通常画像信号に基づく通常画像とを同じフレームタイミングで表示する表示部をさらに設けるようにすることができる。

また、上記本発明の第１の画像取得装置においては、表示部を、複数の狭帯域画像信号に基づく複数の狭帯域画像を順次異なるフレームタイミングで表示するものとすることができる。

また、上記本発明の第１および第２の画像取得装置においては、上記少なくとも１色を、青色とすることができる。

また、上記本発明の第１の画像取得装置においては、青色についての互いに異なる波長帯域を、４３０ｎｍ近傍と５００ｎｍ近傍とにすることができる。

本発明の第１の画像取得方法および装置によれば、少なくとも１色について互いに異なる波長帯域の複数の光の観察対象への照射により撮像素子から順次出力された複数の波長成分の画像信号を順次取得し、その複数の波長成分の画像信号に対してそれぞれ互いに異なる推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施して上記複数の波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を順次生成し、上記複数の波長成分の画像信号を観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号としてそれぞれ取得するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により撮像素子から出力された画像信号と各単色画像信号とをそれぞれ組み合わせて観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を順次取得するようにしたので、診断精度の高い狭帯域画像信号を取得することができるとともに、狭帯域画像と通常画像とを同時に表示することができる。

また、複数の狭帯域画像信号に分光画像処理を施すことによって、通常画像信号の１つの単色画像信号を順次生成するようにしたので、フレーム毎にちらつくことがなく、観察者にとって見易い通常画像を表示することができる。

本発明の第２の画像取得方法および装置によれば、少なくとも１色について狭帯域波長の光の観察対象への照射により撮像素子から順次出力された波長成分の画像信号を取得し、その波長成分の画像信号に対して推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施して上記波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を生成し、上記波長成分の画像信号を観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号として取得するとともに、上記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により撮像素子から出力された画像信号と上記単色画像信号とを組み合わせて観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を取得するようにしたので、診断精度の高い狭帯域画像信号を取得することができるとともに、狭帯域画像と通常画像とを同時に表示することができる。

以下、図面を参照して本発明の画像取得装置の一実施形態を用いた内視鏡システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態を用いた内視鏡システム１の概略構成を示すものである。

内視鏡システム１は、図１に示すように、被験者の体腔内に挿入され、観察対象を観察するためのスコープユニット２０と、このスコープユニット２０が着脱自在に接続されるプロセッサユニット３０と、スコープユニット２０が光学的に着脱自在に接続され、照明光Ｌ０を射出するキセノンランプが収納された照明光ユニット１０とを備えている。なお、プロセッサユニット３０と照明光ユニット１０とは、一体的に構成されているものであってもよいし、あるいは別体として構成されているものであってもよい。

照明光ユニット１０の詳細な構成を図２に示す。照明光ユニット１０は、図２に示すように、白色光を射出するキセノンランプ１２と、キセノンランプ１２から射出された白色光の光量を制御する絞り装置１３と、白色光を面順次光にする回転フィルタ１４と、スコープユニット２０に接続されるライトガイド１１の入射面に回転フィルタを介した面順次光を集光させる集光レンズ１５と、回転フィルタ１４を回転させる回転フィルタモータ１６と、回転フィルタ１４を径方向（図２に示す矢印方向、回転フィルタ１４の光路に垂直方向）に移動させるフィルタ移動モータ１７とを備えている。

回転フィルタ１４の構成を図３に示す。回転フィルタ１４は、図３に示すように、緑色の成分（以下、Ｇ成分という）の光を透過するＧフィルタ１４ａと、赤色の成分（以下、Ｒ成分という）の光を透過するＲフィルタ１４ｂと、第１の青色の成分（以下、Ｂ１成分という）の光を透過するＢ１フィルタ１４ｃと、第２の青色の成分（以下、Ｂ２成分という）の光を透過するＢ２フィルタ１４ｄと、光を遮光する遮光部１４ｅとを備えている。

図４に、回転フィルタ１４から射出される面順次光の分光特性を示す。図４におけるＲがＲフィルタ１４ｂを透過した光、ＧがＧフィルタ１４ａを透過した光、Ｂ１がＢ１フィルタ１４ｃを透過した光、Ｂ２がＢ２フィルタ１４ｄを透過した光を表わしている。

また、図４におけるＲｓ、ＧｓおよびＢｓは、後述する撮像素子２２の分光感度特性を表わしている。回転フィルタ１４の各フィルタ１４ａ〜１４ｄは、各フィルタ１４ａ〜１４ｄを透過した光が、それぞれ図４に示すような分光感度特性を有する撮像素子２２によって検出されるように構成されている。

また、Ｂ１フィルタ１４ｃとＢ２フィルタ１４ｄとは、狭帯域画像を撮像するために設けられたものであり、その具体的な分光特性の一例としては、たとえば、Ｂ１フィルタ１４ｃとしては、ヘモグロビンの吸収ピークである５００ｎｍを含み半値幅２０〜４０ｎｍのバンドパス特性を有するものを使用し、Ｂ２フィルタ１４ｄとしては、ヘモグロビンの吸収ピークである４３０ｎｍを含み半値幅２０〜４０ｎｍのバンドパス特性を有するものを使用することができる。

なお、本実施形態においては、青色成分の狭帯域画像を撮像するために上記のようなフィルタの構成としたが、狭帯域画像の種類はこれに限らず、たとえば、赤色成分や緑色成分の狭帯域画像を撮像するようにしてもよく、その場合には、その狭帯域画像に応じたフィルタを設けるようにすればよい。

スコープユニット２０は、結像光学系２１、撮像素子２２、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２３、Ａ／Ｄ変換部２４、およびＣＣＤ駆動部２５を備えており、各構成要素はスコープコントローラ２６により制御される。撮像素子２２はたとえばＣＣＤやＣＭＯＳ等からなり、結像光学系２１により結像された観察対象像を光電変換して画像情報を取得するものである。この撮像素子２２としては、たとえば、図４に示すような分光感度特性を有するＲＧＢの色フィルタを有する原色型撮像素子を用いることができる。なお、撮像素子２２の動作はＣＣＤ駆動部２５により制御される。また、撮像素子２２が画像信号を取得したとき、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）回路２３がサンプリングして増幅し、Ａ／Ｄ変換部２４がＣＤＳ／ＡＧＣ回路２３から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換し、その画像信号がプロセッサユニット３０に出力される。

また、スコープユニット２０の先端には照明窓２８が設けられ、この照明窓２８には、一端が照明光ユニット１０に接続されたライトガイド１１の他端が対面している。

プロセッサユニット３０は、照明光Ｌ０の観察対象への照射によってスコープユニット２０の撮像素子２２により撮像された像に基づいて生成されたＲ成分、Ｇ成分、Ｂ１成分およびＢ２成分の画像信号を取得するＲＧＢ信号取得部３１と、ＲＧＢ信号取得部３１により取得された画像信号に対し、推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施して所定波長の分光推定画像信号を生成する分光画像生成部３２と、分光画像生成部３２において分光画像処理を行うために用いられる推定マトリクスデータが記憶されている記憶部３３と、ＲＧＢ信号取得部３１において取得された画像信号と分光画像生成部３２において生成された分光推定画像信号に基づいて、２つの狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号と通常画像を表わす通常画像信号とを取得する画像信号取得部３４と、画像信号取得部３４において取得された狭帯域画像信号と通常画像信号に対し、種々の処理を施して表示用画像信号を生成する表示信号生成部３５と、プロセッサユニット３０、スコープユニット２０および照明光ユニット１０を制御する制御部３６とを備えている。各部の動作については、後で詳述する。

また、プロセッサユニット３０の記憶部３３には、図５に示すような、第１の推定マトリクスデータと第２の推定マトリクスデータとが記憶されている。第１の推定マトリクスデータは、Ｂ１成分の光（以下、Ｂ１光という）の照射により取得された第１の狭帯域画像信号を、たとえば、図４において破線で示すような分光特性を有する青色成分Ｂの光を照射した場合に取得されると推定されるＢ成分の通常画像信号に変換するものである。第２の推定マトリクスデータは、Ｂ２成分の光（以下、Ｂ２光という）の照射により取得された第２の狭帯域画像信号を、たとえば、図４において破線で示すような分光特性を有する青色成分Ｂの光を照射した場合に取得されると推定されるＢ成分の通常画像信号に変換するものである。

第１の推定マトリクスデータと第２の推定マトリクスデータについては、具体的には、所定の観察対象についてＢ１光、Ｒ光およびＧ光とＢ２光、Ｒ光およびＧ光とをそれぞれ照射した場合の分光反射強度分布に関する測定データを取得し、Ｗｉｎｎｅｒ推定に基づいて上記観察対象の上記観察条件下での分光反射強度分布を推定するためのマトリクスを求めている。

表示装置２は、液晶表示装置やＣＲＴ等から構成され、プロセッサユニット３０から出力された表示用画像信号に基づいて、通常画像、第１の狭帯域画像および第２の狭帯域画像などを表示するものである。

次に、本実施形態の内視鏡システムの動作について説明する。

まず、スコープユニット２０の挿入部分が体腔内に挿入された後、プロセッサユニット３０の制御部３６からの制御信号に基づいて、照明光ユニット１０のキセノンランプ１２が駆動され、キセノンランプ１２から白色光が射出される。

そして、キセノンランプ１２から白色光が射出されるのと同時に回転フィルタ１４が、回転フィルタモータ１６により回転させられる。ここで、回転フィルタ１４の回転速度は、回転フィルタが１回転する時間が、スコープユニット２０の撮像素子２２のフレームレートに対応するように制御されている。つまり、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には、回転フィルタ１４の１回転する時間が、１／６０秒となるように回転フィルタ１４の回転速度が制御される。

また、上記ように回転フィルタ１４の回転が開始するとともに、フィルタ移動モータ１７による回転フィルタ１４の径方向への移動が開始される。具体的には、回転フィルタ１４が１回転する毎に回転フィルタ１４が径方向に移動させられ、１回転毎にＢ１フィルタ１４ｃへの白色光の照射とＢ２フィルタ１４ｄへの白色光の照射とが切り替えられる。

上記のようなキセノンランプ１２と回転フィルタ１４の動作によって、図６に示すような照射パターンの面順次光（Ｂ１光、Ｇ光、Ｒ光およびＢ２光）が回転フィルタ１４から順次射出され、集光レンズ１５を介してライトガイド１１の一端に入射される。すなわち、Ｂ１光、Ｇ光、Ｒ光が順に入射され、その後、Ｂ２光、Ｇ光、Ｒ光が順に入射され、その後、同じパターン（Ｂ１光→Ｇ光→Ｒ光→Ｂ２光→Ｇ光→Ｒ光）が繰り返されて入射される。

そして、ライトガイド１１により導光された面順次光は、ライトガイド１１の他端から射出され、照明窓２８を介して観察対象に照射される。そして、面順次光の照射によって観察対象を反射した反射光Ｌ_Ｒ,Ｌ_Ｇ,Ｌ_Ｂ１,Ｌ_Ｂ２がスコープユニット２０の結像光学系２１に入射され、結像光学系２１によって撮像素子２２の撮像面に観察対象の像が結像される。そして、ＣＣＤ駆動部２５によって駆動された撮像素子２２が観察対象の像を撮像し、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ１成分およびＢ２成分の画像信号を出力する。この画像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路２３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変換部２４でＡ／Ｄ変換されて、デジタル信号としてプロセッサユニット３０に入力される。

そして、スコープユニット２０から出力されたＲ成分、Ｇ成分、Ｂ１成分およびＢ２成分の画像信号が、プロセッサユニット３０のＲＧＢ信号取得部３１により取得される。より具体的には、図６に示すような照射パターンの面順次光の照射により、図７に示すように、まず、反射光Ｌ_Ｂ１に基づくＢ１成分の画像信号Ｂ１_１が取得され、次に、反射光Ｌ_Ｇに基づくＧ成分の画像信号Ｇ_１が取得され、次に、反射光Ｌ_Ｒに基づくＲ成分の画像信号Ｒ_１が取得される。

そして、ＲＧＢ信号取得部３１において取得された画像信号Ｂ１_１、画像信号Ｇ_１、画像信号Ｒ_１は、画像信号取得部３４と分光画像生成部３２とに出力される。

そして、分光画像生成部３２は、入力された画像信号Ｂ１_１,Ｇ_１,Ｒ_１に対して、第１の推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施す。分光画像処理は、具体的には、下式を計算することによって行われる。

そして、分光画像生成部３２は、上記のように分光画像処理を施すことによってＢ成分の通常画像信号Ｂ_１を生成し、このＢ成分の通常画像信号Ｂ_１を画像信号取得部３４に出力する。

そして、画像信号取得部３４は、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｂ１_１を第１の狭帯域画像信号として取得し、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｇ_１,Ｒ_１をＧ成分、Ｒ成分の通常画像信号として取得するとともに分光画像生成部３２から出力されたＢ成分の通常画像信号Ｂ_１を取得する。

そして、画像信号取得部３４は、上記のようにして取得した第１の狭帯域画像信号Ｂ１_１と、通常画像信号Ｒ_１,Ｇ_１,Ｂ_１を表示信号生成部３５に出力する。

そして、表示信号生成部３５は、入力された第１の狭帯域画像信号Ｂ１_１と通常画像信号Ｒ_１,Ｇ_１,Ｂ_１とにそれぞれ各種の信号処理を施した上、輝度信号Ｙと色差信号Ｃで構成されるＹ／Ｃ信号を生成し、さらに、このＹ／Ｃ信号へ対し、Ｉ／Ｐ変換およびノイズ除去などの各種信号処理を施して第１の狭帯域画像表示信号と通常画像表示信号とを生成し、これらを表示装置２へ出力する。そして、表示装置２は、入力された第１の狭帯域画像表示信号と通常画像表示信号とに基づいて、第１フレームの第１の狭帯域画像と第１フレームの通常画像とを同時に表示する。

次に、図７に示すように、反射光Ｌ_Ｂ２に基づくＢ２成分の画像信号Ｂ２_１が取得され、次に、反射光Ｌ_Ｇに基づくＧ成分の画像信号Ｇ_２が取得され、次に、反射光Ｌ_Ｒに基づくＲ成分の画像信号Ｒ_２が取得される。

そして、ＲＧＢ信号取得部３１において取得された画像信号Ｂ２_１、画像信号Ｇ_２、画像信号Ｒ_２は、画像信号取得部３４と分光画像生成部３２とに出力される。

そして、分光画像生成部３２は、入力された画像信号Ｂ２_１,Ｇ_２,Ｒ_２に対して、第２の推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施す。分光画像処理は、具体的には、下式を計算することによって行われる。

そして、分光画像生成部３２は、上記のように分光画像処理を施すことによってＢ成分の通常画像信号Ｂ_２を生成し、このＢ成分の通常画像信号Ｂ_２を画像信号取得部３４に出力する。

そして、画像信号取得部３４は、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｂ２_１を第２の狭帯域画像信号として取得し、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｇ_２,Ｒ_２をＧ成分、Ｒ成分の通常画像信号として取得するとともに分光画像生成部３２から出力されたＢ成分の通常画像信号Ｂ_２を取得する。

そして、画像信号取得部３４は、上記のようにして取得した第２の狭帯域画像信号Ｂ２_１と、通常画像信号Ｒ_２,Ｇ_２,Ｂ_２を表示信号生成部３５に出力する。

そして、表示信号生成部３５は、入力された第２の狭帯域画像信号Ｂ２_１と通常画像信号Ｒ_２,Ｇ_２,Ｂ_２とにそれぞれ各種の信号処理を施した上、輝度信号Ｙと色差信号Ｃで構成されるＹ／Ｃ信号を生成し、さらに、このＹ／Ｃ信号へ対し、Ｉ／Ｐ変換およびノイズ除去などの各種信号処理を施して第２の狭帯域画像表示信号と通常画像表示信号とを生成し、これらを表示装置２へ出力する。そして、表示装置２は、入力された第２の狭帯域画像表示信号と通常画像表示信号とに基づいて、第１フレームの第２の狭帯域画像と第２フレームの通常画像とを同時に表示する。

次に、図７に示すように、再び、ＲＧＢ信号取得部３１において、反射光Ｌ_Ｂ１に基づくＢ１成分の画像信号Ｂ１_２が取得され、次に、反射光Ｌ_Ｇに基づくＧ成分の画像信号Ｇ_３が取得され、次に、反射光Ｌ_Ｒに基づくＲ成分の画像信号Ｒ_３が取得される。

上記と同様にして、分光画像生成部３２において画像信号Ｂ１_２に対して分光画像処理が施され、Ｂ成分の通常画像信号Ｂ_３が生成される。

そして、画像信号取得部３４は、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｂ１_２を第１の狭帯域画像信号として取得し、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｇ_３,Ｒ_３をＧ成分、Ｒ成分の通常画像信号として取得するとともに分光画像生成部３２から出力されたＢ成分の通常画像信号Ｂ_３を取得する。

そして、画像信号取得部３４は、上記のようにして取得した第１の狭帯域画像信号Ｂ１_２と、通常画像信号Ｒ_３,Ｇ_３,Ｂ_３を表示信号生成部３５に出力する。

そして、表示信号生成部３５は、入力された第１の狭帯域画像信号Ｂ１_２に基づいて第１の狭帯域画像表示信号を生成するとともに、通常画像信号Ｒ_３,Ｇ_３,Ｂ_３に基づいて通常画像表示信号を生成し、これらを表示装置２へ出力する。そして、表示装置２は、入力された第１の狭帯域画像表示信号と通常画像表示信号とに基づいて、第２フレームの第１の狭帯域画像と第３フレームの通常画像とを両方表示する。

次に、図７に示すように、再び、ＲＧＢ信号取得部３１において、反射光Ｌ_Ｂ２に基づくＢ２成分の画像信号Ｂ２_２が取得され、次に、反射光Ｌ_Ｇに基づくＧ成分の画像信号Ｇ_４が取得され、次に、反射光Ｌ_Ｒに基づくＲ成分の画像信号Ｒ_４が取得される。

上記と同様にして、分光画像生成部３２において画像信号Ｂ２_２に対して分光画像処理が施され、Ｂ成分の通常画像信号Ｂ_４が生成される。そして、画像信号取得部３４は、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｂ２_２を第２の狭帯域画像信号として取得し、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｇ_４,Ｒ_４をＧ成分、Ｒ成分の通常画像信号として取得するとともに分光画像生成部３２から出力されたＢ成分の通常画像信号Ｂ_４を取得する。

そして、表示信号生成部３５において、第２の狭帯域画像信号Ｂ２_２に基づく第２の狭帯域画像表示信号と、通常画像信号Ｒ_４,Ｇ_４,Ｂ_４に基づく通常画像表示信号とが生成され、表示装置２において、第１の狭帯域画像表示信号と通常画像表示信号とに基づいて、第２フレームの第２の狭帯域画像と第４フレームの通常画像とが両方表示される。

そして、上記と同じ処理を繰り返すことによって、第１の狭帯域画像と第２の狭帯域画像と通常画像との３つの画像を同時に表示装置２に表示する。ただし、第１の狭帯域画像と第２の狭帯域画像とは、１フレームおきに表示されるので、これらのフレームレートは通常画像のフレームレートの半分になる。すなわち、通常画像のフレームレートが６０ｆｐｓの場合、第１の狭帯域画像と第２の狭帯域画像のフレームレートは３０ｆｐｓとなる。

下表１に、表示装置２に表示される画像とフレームとの関係を示す。

また、上記実施形態の内視鏡システム１においては、照明光ユニット１０における回転フィルタ１４として、図３に示すように構成するようにしたが、これに限らず、たとえば、図８に示す回転フィルタ１８のように、２枚のＲフィルタ１８ｃと、２枚のＧフィルタ１８ｂと、１枚のＢ１フィルタ１８ａと、１枚のＢ２フィルタ１８ｂとを用い、これらをＢ１フィルタ１８ａ、Ｇフィルタ１８ｂ、Ｒフィルタ１８ｃ、Ｂ２フィルタ１８ｄ、Ｇフィルタ１８ｂ、Ｒフィルタ１８ｃの順に並べることによって図６に示すような照射パターンの面順次光を照射するようにしてもよい。なお、１８ｅは遮光部分である。

また、上記実施形態の内視鏡システム１においては、図２に示すような照明光ユニット１０とスコープユニット２０にライトガイド１１を設けることによって観察対象に照明光を照射するようにしたが、これに限らず、たとえば、図９に示す内視鏡システム５のように、スコープユニット２０の挿入部分の先端に、Ｂ１光、Ｇ光、Ｒ光およびＢ２光をそれぞれ射出するＬＥＤ４０ａ〜４０ｄと照射レンズ４１とを設け、ＬＥＤ４０ａ〜４０ｄをＬＥＤ駆動部４０によって駆動制御することによって図６に示すような照射パターンでＢ１光、Ｇ光、Ｒ光およびＢ２光を観察対象に照射するようにしてもよい。なお、図９に示す内視鏡システム５においては、図６に示すような照射パターンに限らず、Ｒ光とＢ光については、連続して常時照射し、Ｂ１光とＢ２光とだけを異なるフレームタイミングで交互に照射するようにしてもよい。その他の構成については、図１に示す内視鏡システム１と同様の構成である。

また、上記実施形態の内視鏡システムにおいては、青色の成分のフィルタとして、Ｂ１成分の光を透過するＢ１フィルタ１４ｃとＢ２成分の光を透過するＢ２フィルタ１４ｄとの２つのフィルタを設けるようにしたが、いずれか一方のフィルタのみを設けるようにしてもよい。その場合の作用については、上記実施形態とほぼ同様であるので以下に簡単に説明する。

まず、キセノンランプ１２から白色光が射出されるのと同時に回転フィルタ１４が、回転フィルタモータ１６により回転させられる。

そして、回転フィルタ１４の回転動作によって、たとえば、Ｂ１成分の光を透過するＢ１フィルタ１４のみを設けるようにした場合には、Ｂ１光、Ｇ光およびＲ光が回転フィルタ１４から順次射出され、集光レンズ１５を介してライトガイド１１の一端に入射される。

そして、ライトガイド１１により導光された面順次光は、ライトガイド１１の他端から射出され、照明窓２８を介して観察対象に照射される。そして、面順次光の照射によって観察対象を反射した反射光Ｌ_Ｒ,Ｌ_Ｇ,Ｌ_Ｂ１がスコープユニット２０の結像光学系２１に入射され、結像光学系２１によって撮像素子２２の撮像面に観察対象の像が結像される。そして、ＣＣＤ駆動部２５によって駆動された撮像素子２２が観察対象の像を撮像し、Ｒ成分、Ｇ成分およびＢ１成分の画像信号を出力する。この画像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路２３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変換部２４でＡ／Ｄ変換されて、デジタル信号としてプロセッサユニット３０に入力される。

そして、スコープユニット２０から出力されたＲ成分、Ｇ成分およびＢ１成分の画像信号が、プロセッサユニット３０のＲＧＢ信号取得部３１により取得される。

そして、ＲＧＢ信号取得部３１において取得された画像信号Ｂ１_１、画像信号Ｇ_１、画像信号Ｒ_１は、画像信号取得部３４と分光画像生成部３２とに出力される。

そして、分光画像生成部３２は、入力された画像信号Ｂ１_１,Ｇ_１,Ｒ_１に対して、第１の推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施す。分光画像処理の演算方法は上記実施形態と同様である。

そして、分光画像生成部３２は、上記のように分光画像処理を施すことによってＢ成分の通常画像信号Ｂ_１を生成し、このＢ成分の通常画像信号Ｂ_１を画像信号取得部３４に出力する。

そして、画像信号取得部３４は、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｂ１_１を狭帯域画像信号として取得し、ＲＧＢ信号取得部３１から出力された画像信号Ｇ_１,Ｒ_１をＧ成分、Ｒ成分の通常画像信号として取得するとともに分光画像生成部３２から出力されたＢ成分の通常画像信号Ｂ_１を取得する。

そして、画像信号取得部３４は、上記のようにして取得した狭帯域画像信号Ｂ１_１と、通常画像信号Ｒ_１,Ｇ_１,Ｂ_１を表示信号生成部３５に出力する。

そして、表示信号生成部３５は、入力された狭帯域画像信号Ｂ１_１と通常画像信号Ｒ_１,Ｇ_１,Ｂ_１とにそれぞれ各種の信号処理を施した上、輝度信号Ｙと色差信号Ｃで構成されるＹ／Ｃ信号を生成し、さらに、このＹ／Ｃ信号へ対し、Ｉ／Ｐ変換およびノイズ除去などの各種信号処理を施して第１の狭帯域画像表示信号と通常画像表示信号とを生成し、これらを表示装置２へ出力する。そして、表示装置２は、入力された狭帯域画像表示信号と通常画像表示信号とに基づいて、第１フレームの狭帯域画像と第１フレームの通常画像とを同時に表示する。

そして、上記と同様の処理が繰り返され、フレーム毎に狭帯域画像と通常画像とが更新されて表示される。

また、上記実施形態の内視鏡システム１,５においては、スコープユニット２０の撮像素子として、ＲＧＢの色フィルタを有する原色型撮像素子を用いるようにしたが、これに限らず、モノクロの撮像素子を利用するようにしてもよい。

また、上記説明では、本発明の画像取得装置の一実施形態を内視鏡システムに適用した例について説明したが、これに限らず、たとえば、腹腔鏡やコルポスコープなどにも適用することができる。また、図９に示す内視鏡システム５のように光源としてＬＥＤを用いれば、カプセル内視鏡にも適用することができる。

本発明の画像取得装置の一実施形態を用いた内視鏡システムの概略構成を示すブロック図 図１に示す内視鏡システムにおける照明光ユニットの詳細な構成を示す図 図２に示す照明光ユニットにおける回転フィルタの構成を示す図 図３に示す回転フィルタから射出される面順次光の分光特性を示す図 図１に示す内視鏡システムの記憶部に記憶される推定マトリクスデータを説明するための図 面順次光の照射パターンの一例を示す図 各画像信号の取得タイミングを示す図 回転フィルタのその他の構成を示す図 本発明の画像取得装置のその他の実施形態を用いた内視鏡システムの概略構成を示すブロック図

符号の説明

１,５ 内視鏡システム
２ 表示装置
１０ 照明光ユニット
１１ ライトガイド
１２ キセノンランプ
１３ 絞り装置
１４ 回転フィルタ
１４ａ Ｇフィルタ
１４ｂ Ｒフィルタ
１４ｃ Ｂ１フィルタ
１４ｄ Ｂ２フィルタ
１４ｅ 遮光部
１５ 集光レンズ
１６ 回転フィルタモータ
１７ フィルタ移動モータ
１８ 回転フィルタ
１８ａ Ｂ１フィルタ
１８ｂ Ｇフィルタ
１８ｃ Ｒフィルタ
１８ｄ Ｂ２フィルタ
２０ スコープユニット
２１ 結像光学系
２２ 撮像素子
２３ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
２４ Ａ／Ｄ変換部
２５ ＣＣＤ駆動部
２６ スコープコントローラ
２８ 照明窓
３０ プロセッサユニット
３１ ＲＧＢ信号取得部
３２ 分光画像生成部（分光画像処理部）
３３ 記憶部
３４ 画像信号取得部
３５ 表示信号生成部
３６ 制御部
４０ ＬＥＤ駆動部
４１ 照射レンズ

Claims (8)

1. 観察対象への光の照射により前記観察対象から反射された反射光を受光して前記観察対象の像を撮像する撮像素子を備え、該撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得方法において、
   少なくとも３色の波長帯域の光のうちの少なくとも１色について互いに異なる波長帯域の複数の光を前記観察対象に順次照射するとともに、前記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光を前記観察対象に照射し、
   前記互いに異なる波長帯域の複数の光の前記観察対象への照射により前記撮像素子から順次出力された複数の波長成分の画像信号を順次取得し、
   該複数の波長成分の画像信号に対してそれぞれ互いに異なる推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施して前記複数の波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を順次生成し、
   前記複数の波長成分の画像信号を前記観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号としてそれぞれ取得するとともに、前記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により前記撮像素子から出力された画像信号と前記各単色画像信号とをそれぞれ組み合わせて前記観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を順次取得することを特徴とする画像取得方法。
2. 観察対象への光の照射により前記観察対象から反射された反射光を受光して前記観察対象の像を撮像する撮像素子を備え、該撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得方法において、
   少なくとも３色の波長帯域の光のうちの少なくとも１色について狭帯域波長の光を前記観察対象に照射するとともに、前記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光を前記観察対象に照射し、
   前記狭帯域波長の光の前記観察対象への照射により前記撮像素子から出力された波長成分の画像信号を取得し、
   該波長成分の画像信号に対して推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施して前記波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を生成し、
   前記波長成分の画像信号を前記観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号として取得するとともに、前記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により前記撮像素子から出力された画像信号と前記単色画像信号とを組み合わせて前記観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を取得することを特徴とする画像取得方法。
3. 観察対象への光の照射により前記観察対象から反射された反射光を受光して前記観察対象の像を撮像する撮像素子を備え、該撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得装置において、
   少なくとも３色の波長帯域の光のうちの少なくとも１色について互いに異なる波長帯域の複数の光を前記観察対象に順次照射するとともに、前記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光を前記観察対象に照射する光照射部と、
   前記互いに異なる波長帯域の複数の光の前記観察対象への照射により前記撮像素子から順次出力された複数の波長成分の画像信号を順次取得し、該複数の波長成分の画像信号に対してそれぞれ互いに異なる推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施し、前記複数の波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を順次生成する分光画像処理部と、
   前記複数の波長成分の画像信号を前記観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号としてそれぞれ取得するとともに、前記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により前記撮像素子から出力された画像信号と前記分光画像処理部から順次出力された各単色画像信号とをそれぞれ組み合わせて前記観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を順次取得する画像信号取得部とを備えたことを特徴とする画像取得装置。
4. 観察対象への光の照射により前記観察対象から反射された反射光を受光して前記観察対象の像を撮像する撮像素子を備え、該撮像素子から出力された画像信号を取得する画像取得装置において、
   少なくとも３色の波長帯域の光のうちの少なくとも１色について狭帯域波長の光を前記観察対象に照射するとともに、前記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光を前記観察対象に照射する光照射部と、
   前記狭帯域波長の光の前記観察対象への照射により前記撮像素子から出力された波長成分の画像信号を取得し、該波長成分の画像信号に対して推定マトリクスデータを用いて分光画像処理を施し、前記波長成分の画像信号が属する色成分の単色画像信号を生成する分光画像処理部と、
   前記波長成分の画像信号を前記観察対象の狭帯域画像を表わす狭帯域画像信号として取得するとともに、前記少なくとも１色以外の色の波長帯域の光の照射により前記撮像素子から出力された画像信号と前記分光画像処理部から出力された単色画像信号とを組み合わせて前記観察対象の通常画像を表わす通常画像信号を取得する画像信号取得部とを備えたことを特徴とする画像取得装置。
5. 前記狭帯域画像信号に基づく狭帯域画像と前記通常画像信号に基づく通常画像とを同じフレームタイミングで表示する表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４記載の画像取得装置。
6. 前記狭帯域画像信号に基づく狭帯域画像と前記通常画像信号に基づく通常画像とを同じフレームタイミングで表示する表示部をさらに備え、
   該表示部が、複数の前記狭帯域画像信号に基づく複数の狭帯域画像を順次異なるフレームタイミングで表示するものであることを特徴とする請求項３記載の画像取得装置。
7. 前記少なくとも１色が、青色であることを特徴とする請求項３から６いずれか１項記載の画像取得装置。
8. 前記少なくとも１色が、青色であり、
   該青色についての互いに異なる波長帯域が、４３０ｎｍ近傍と５００ｎｍ近傍とであることを特徴とする請求項３または６記載の画像取得装置。

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