JP2010045615A - 撮像装置および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】照明光の色分布に偏りがある場合にも、フラットな色分布を持つ基準光による撮像画像とほぼ同等の色味となる撮像画像を得ることができる撮像装置およびこれを備える内視鏡システムを提供することを目的とする。
【解決手段】観察部位１０を照明する観察光２４を射出するＬＥＤユニット２３と、観察光２４により照明された観察部位１０を撮影する撮像素子１３と、観察光２４を照明して撮像素子１３により取得された第１の画像情報の色分布を、フラットな色分布を有する基準光２２を照明して撮像素子１３により取得された第２の画像情報の色分布に近似させるための補正係数を格納する補正係数記録部３３と、補正係数記録部３３に格納された補正係数を用いて第１の画像情報の色分布を補正する映像信号処理部３７と、映像信号処理部３７により補正された第１の画像情報を表示する表示モニター４１とを備える撮像装置を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、観察部位を照明して撮像する撮像装置およびこれを備える内視鏡システムに関する。

発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）、半導体レーザーなどの半導体光源は、発光効率の向上および高輝度白色光ＬＥＤや高輝度ＲＧＢ原色光の実用化により、これまで明るさ不足のために応用が難しいとされてきた大画面液晶テレビやプロジェクタなどの画像表示系の照明光源として採用されつつある。また、内視鏡などの医療用光源、顕微鏡光源としても従来のキセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプから白色ＬＥＤまたはＲＧＢ原色ＬＥＤへと置き換えが始まっている。これらＬＥＤは、長寿命、低消費電力、容易な光量制御、水銀の不使用による低環境負荷等の特性を有しており、有益性の高い光源として期待されている。

ところで、忠実な色調が求められる医療用内視鏡光源などにＬＥＤ光源を用いようとすると、照明光の色分布に偏りがあるために、どうしても演色性が高い撮像画像が得にくくなる。
この課題を解決するための方法として、白色の被写体を照明し撮像したＲＧＢ成分が均等になるように色バランスを補正する方法（例えば、特許文献１参照）、全体画像の色差信号の積分値がゼロになるよう補正する方法（例えば、特許文献２参照）、照明光の色分布を検出する検出手段を設け、検出された値から色温度を特定して所望の色温度に補正する方法（例えば、特許文献３参照）などが知られている。
特開昭６３−２６７０９１号公報 特開平１０−１５０６７１号公報 特開２００３−２９６７２０号公報

上記の方法によれば、例えば、フラットな色分布を持たない照明光を白色の被写体を用いて補正することで、白色の被写体に限ってはホワイトバランスが取れた画像を得ることができる。しかしながら、実際の被写体は反射分光特性が一様ではないため、必ずしもホワイトバランスが取れた画像が得られるとは限らない。

また、内視鏡システムにおいて、観察画像の色味は正常組織であっても病変組織であってもフラットな色分布を持つキセノンランプの照明に近い色再現の観察画像が望まれている。しかしながら、白色ＬＥＤ光源のようにフラットではない分光照明の場合、撮像で得られたＲＧＢ画像データを一律のゲインにより調整しても、異なる分光反射特性を有する正常組織と病変組織を同時に満足する色補正は困難であるという課題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、照明光の色分布に偏りがある場合にも、フラットな色分布を持つ基準光による撮像画像とほぼ同等の色味となる撮像画像を得ることができる撮像装置およびこれを備える内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明は、観察部位を照明する観察光を射出する観察光源と、該観察光源から射出された観察光により照明された前記観察部位を撮影する撮像部と、前記観察光を照明して前記撮像部により取得された第１の画像情報の色分布を、フラットな色分布を有する基準光を照明して前記撮像部により取得された第２の画像情報の色分布に近似させるための補正係数を格納する補正係数記憶部と、該補正係数記憶部に格納された補正係数を用いて前記第１の画像情報の色分布を補正する画像情報補正部と、該画像情報補正部により補正された前記第１の画像情報を表示する表示部とを備える撮像装置を採用する。

本発明によれば、観察光源からの観察光が観察部位に照明されて撮像部により取得された第１の画像情報の色分布を、フラットな色分布を有する基準光を照明して撮像部により取得された第２の画像情報の色分布に近似させるための補正係数を用いて、画像情報補正部により第１の画像情報の色分布が補正され、補正された第１の画像情報が表示部に表示される。
このようにすることで、色分布に偏りがある観察光を照明して取得された第１の画像情報を、フラットな色分布を持つ基準光を照明して取得された第２の画像情報と同等の色味となるように補正して表示部に表示することができる。

上記の撮像装置において、前記第１の画像情報および前記第２の画像情報を用いて、前記補正係数を算出する補正係数算出部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、補正係数算出部により、実際に取得した第２の画像情報の色分布に第１の画像情報の色分布を近似させる補正係数が算出されるので、算出した補正係数を用いて第１の画像情報を第２の画像情報と同等の色味となるように補正することができる。

上記の撮像装置において、前記補正係数が、前記第１の画像情報の色分布と前記第２の画像情報の色分布との差を最小化する係数であることとしてもよい。
第１の画像情報の色分布と第２の画像情報の色分布との差を最小化する補正係数を用いることで、第１の画像情報の色分布を第２の画像情報の色分布に略一致させることができる。

上記の撮像装置において、前記補正係数が、生体内の正常組織の画像情報の色分布を補正するための第１の補正係数と、生体内の病変組織の画像情報の色分布を補正するための第２の補正係数とを含み、前記画像情報補正部が、前記第１の補正係数と前記第２の補正係数のいずれかを用いて、前記第１の画像情報の色分布を補正することとしてもよい。
異なる分光反射特性を有する正常組織と病変組織のそれぞれに対応する第１の補正係数と第２の補正係数を補正係数記憶部に格納しておくことで、観察部位に応じて第１の補正係数と第２の補正係数とを使い分けることができ、正常組織および病変組織のそれぞれの場合に適した補正を第１の画像情報に対して行うことができる。

上記の撮像装置において、前記正常組織と前記病変組織とを識別する画像識別部を備え、前記画像情報補正部が、前記画像識別部により前記正常組織と識別された場合に前記第１の補正係数を用いて前記第１の画像情報の色分布を補正するとともに、前記画像識別部により前記病変組織と識別された場合に前記第２の補正係数を用いて前記第１の画像情報の色分布を補正することとしてもよい。
このようにすることで、観察部位が正常組織と病変組織のいずれであるかを画像識別部により識別し、識別された観察部位に適した補正係数を用いて第１の画像情報の色分布を補正することができる。

上記の撮像装置において、前記画像識別部が、所定の領域毎に前記正常組織と前記病変組織とを識別し、前記画像情報補正部が、前記所定の領域毎に前記第１の画像情報の色分布を補正することとしてもよい。
このようにすることで、画像全体ではなく、所定の領域毎に観察部位に適した補正係数を用いて第１の画像情報の色分布を補正することができ、より高精度に、第１の画像情報を第２の画像情報と同等の色味となるように補正することができる。

上記の撮像装置において、前記画像識別部が、前記正常組織の画像情報と前記病変組織の画像情報とを異なる色分布に補正するための第３の補正係数を用いて、前記正常組織と前記病変組織とを識別することとしてもよい。
このようにすることで、正常組織と病変組織とを高精度に識別し、識別された観察部位に適した補正係数を用いて第１の画像情報の色分布を補正することができる。

上記の撮像装置において、前記第３の補正係数が、青色狭帯域の成分および緑色狭帯域の成分を強調する係数であることとしてもよい。
このような第３の補正係数を用いることで、正常組織と病変組織との識別精度を向上させることができる。

上記の撮像装置において、前記観察光源が、円環状に並んで配置され、前記円環の半径方向内方に観察光を射出する複数の光源と、該光源から出射された観察光を前記円環の中心軸線に沿う方向に導光する導光部と、該導光部を前記中心軸線回りに回転駆動する回転部と、前記光源の点灯制御と前記回転部の回転制御を行う制御部とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、各光源からの観察光が重畳された擬似白色光が観察部位に照明され、この擬似白色光を照明して取得された第１の画像情報の色分布を、フラットな色分布を持つ基準光を照明して取得された第２の画像情報と同等の色味となるように補正することができる。

本発明は、上記のいずれかに記載の撮像装置と、前記観察光を前記観察部位に導光するスコープとを備える内視鏡システムを採用する。
このような内視鏡システムによれば、観察光を照明して取得した画像を、基準光を照明して取得した画像と同様な色合いで見ることができるので、色味による診断の精度を向上させることができる。

本発明によれば、照明光の色分布に偏りがある場合にも、フラットな色分布を持つ基準光による撮像画像とほぼ同等の色味となる撮像画像を得ることができるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置について図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る撮像装置を内視鏡システムに適用した例について説明する。
図１は、本実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を説明するブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る内視鏡システム１は、例えば体腔内に挿入されて観察部位１０の映像信号を取得するスコープ７と、観察部位１０に対してスコープ７を介して観察光を射出するとともに、スコープ７により取得された観察部位１０の映像信号を処理する映像信号処理装置８とを備えている。

スコープ７は、その先端に配置された撮像レンズ１１と、撮像レンズ１１の光軸後方に設けられ、観察部位１０の映像信号を取得する撮像素子１３と、スコープ７の長手方向に沿って基端側から先端まで全長に渡って設けられ、映像信号処理装置８により射出された観察光を観察部位１０に導光するライトガイド１５とを備えている。

映像信号処理装置８は、白色ランプ（基準光源）２１と、ＬＥＤユニット（観察光源）２３と、白色ランプ２１およびＬＥＤユニット２３の光路を切り替える光路切替部２５と、白色ランプ２１の駆動を制御するランプ駆動制御部２７と、ＬＥＤユニット２３の駆動を制御するＬＥＤ駆動制御部２９と、撮像素子１３を制御する撮像素子制御部３１と、撮像素子１３により取得された映像信号の色分布を補正するための補正係数を記録する補正係数記録部（補正係数記憶部）３３と、補正係数記録部３３に記録された補正係数を選択する補正係数選択部３５と、補正係数選択部３５により選択された補正係数を用いて撮像素子１３により取得された映像信号の色分布を補正する映像信号処理部（画像情報補正部）３７と、映像信号処理部３７により補正された映像信号を表示するための処理を行う表示信号処理部３９と、表示信号処理部３９により処理された映像信号を表示する表示モニター（表示部）４１と、観察部位１０に応じて映像信号処理部３７の補正モードを切り替える補正モード切替指示部３８と、これら各部を制御するシステム制御部４０とを備えている。

図２は、白色ランプ２１、ＬＥＤユニット２３、および光路切替部２５の拡大図である。
白色ランプ２１は、例えば、キセノンランプであり、フラットな色分布を有する基準光２２を光路切替部２５に向けて射出するようになっている。

ＬＥＤユニット２３は、白色ランプ２１とは異なる色分布を有する観察光２４を光路切替部２５に向けて射出するようになっている。ＬＥＤユニット２３は、基板４３と、基板４３に固定され観察光２４を射出するＬＥＤ（半導体光源）４４と、ＬＥＤ４４から射出された観察光２４を導光するテーパロッド４５と、ＬＥＤ４４から射出された観察光２４を反射してテーパロッド４５に入射させる反射部材４６とから構成されている。
光路切替部２５は、可動式の反射板２６を有しており、反射板２６を動作させることで、基準光２２と観察光２４のいずれか一方をライトガイド１５の入射面に導光するようになっている。

図３は、映像信号処理部３７が有する具体的な機能を展開して示したブロック図である。
図３に示すように、映像信号処理部３７は、撮像素子１３により取得された映像信号から映像データを生成する映像データ生成部５１と、基準光２２を照明して撮像素子１３により取得された映像信号（第２の画像情報）の画素出力分布を算出する画素出力分布算出部Ａ５３と、画素出力分布算出部Ａ５３により算出された分布データを記録する分布データ記録部５５と、観察光２４を照明して撮像素子１３により取得された映像信号（第１の画像情報）の画素出力分布を算出する画素出力分布算出部Ｂ５７と、画素出力分布算出部Ｂ５７により算出された分布データおよび分布データ記録部５５に記録された分布データを用いて補正係数を算出する補正係数算出部５９と、補正係数算出部５９により算出された補正係数を用いて観察光２４を照明して撮像素子１３により取得された映像信号を補正する補正映像データ生成部６１とを備えている。

以下に、補正係数算出部５９による補正係数の具体的な算出方法について、図４（ａ）から図４（ｇ）に示す例を用いて説明する。
図４（ａ）は、観察光２４の分光分布の一例を示している。図４（ａ）に示すように、観察光２４は、偏った分光分布を有しており、４５０ｎｍ付近と５５０ｎｍ付近の相対光量が高くなっている。

図４（ｂ）は、フラットな分光分布を有する基準光２２を被写体に照射した場合における反射光の分光分布の一例を示している。図４（ｂ）に示すように、被写体からの反射光は、波長域によって異なる反射率となっている。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す反射分光特性を有する被写体に、図４（ａ）に示す観察光２４を照射した場合における反射光の分光分布を示している。図４（ｃ）に示すように、被写体からの反射光は、観察光２４の分光分布の偏りと被写体の反射分光特性とが積算され、波長域によってその反射率が大きく変化することとなる。なお、図４（ｃ）中の点線は、図４（ａ）に示す観察光２４の分光分布を示している。

図４（ｃ）に示す分光分布を有する反射光を、図４（ｄ）に示す色分布特性を有する色フィルタを用いてＲ、Ｇ、Ｂの色成分に分離した場合における各色成分の受光量が、図４（ｅ）、図４（ｆ）、および図４（ｇ）に示されている。具体的には、以下の（１）式、（２）式、（３）式に示す数式を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分の受光量ｉ_ｒ，ｉ_ｇ，ｉ_ｂを算出する。

図４（ｅ）、図４（ｆ）、および図４（ｇ）に示すように、各色成分ともに偏った分布となっており、このような観察光２４を被写体に照射した場合には、フラットな分光分布を有する基準光２２を被写体に照射した場合と異なる色味となってしまうこととなる。

そこで、図５（ａ）または図５（ｂ）に示すように、所定の画素数毎に色分布の補正を行う必要がある。ここで、図５（ａ）はモノクロ撮像素子の画素座標、図５（ｂ）はカラー撮像素子の画素座標を示している。なお、図５（ｂ）は４画素を１つの領域として、４画素の色味を平均化することで、当該領域の色味を算出する例を示している。
このようにして算出した所定の画素数毎の色味を、以下の（４）式、（５）式に示す数式を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分について、最大値が１になるように正規化する。

Ｍ＝｛ｍａｘ［ｉ_ｒ（ｉ，ｊ），ｉ_ｇ（ｉ，ｊ），ｉ_ｂ（ｉ，ｊ））］｜１≦ｉ≦ｍ，１≦ｊ≦ｎ｝・・・（４）
Ｉｒ（ｉ，ｊ）＝ｉ_ｒ（ｉ，ｊ）／Ｍ，Ｉｇ（ｉ，ｊ）＝ｉ_ｇ（ｉ，ｊ）／Ｍ，Ｉｂ（ｉ，ｊ）＝ｉ_ｂ（ｉ，ｊ）／Ｍ・・・（５）
∴０≦Ｉｒ（ｉ，ｊ）≦１，０≦Ｉｇ（ｉ，ｊ）≦１，０≦Ｉｂ（ｉ，ｊ）≦１

次に、図６に示すように、これら各色成分の正規化した値Ｉｒ，Ｉｇ，Ｉｂについて、観察光Ｌ（λ）による撮像色分布が、基準光Ｌｓ（λ）による撮像色分布となるような補正係数を算出する。
ここで、図７は、Ｒ成分を一例として、観察光Ｌ（λ）による撮像色分布Ｙ（Ｉｒ）を、基準光Ｌｓ（λ）による撮像色分布Ｙｓ（Ｉｒ）に近似させるための補正係数αを算出する例を示している。図７に示すように、観察光Ｌ（λ）による撮像色分布Ｙ（Ｉｒ）をα倍した際の補正分布Ｙ（Ｉｒ／α）と、基準光Ｌｓ（λ）による撮像色分布Ｙｓ（Ｉｒ）との誤差面積が最小になる補正係数αを算出する。具体的には、以下の（６）式に示す数式が最小となる補正係数αを算出する。なお、同様にして、Ｇ、Ｂ成分についても、それぞれ（７）式、（８）式に示す数式が最小となる補正係数β、γを算出する。

このようにして算出した各色成分の補正係数α，β，γを、以下の（９）式に示すように、各色成分の受光量ｉ_ｒ，ｉ_ｇ，ｉ_ｂに乗じることで、各色成分の補正が行われる。
ｉ_ｒ’＝αｉ_ｒ
ｉ_ｇ’＝βｉ_ｇ ・・・（９）
ｉ_ｂ’＝γｉ_ｂ

上述した補正係数の算出方法について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、白色ランプ２１（基準光源）により被写体に基準光２２が照明され、撮像素子１３により撮影が行われる（Ｓ１）。
次に、撮影したデータがＲ、Ｇ、Ｂの色成分毎に正規化され、画素の出力発生分布Ｙｓ（Ｉｒ），Ｙｓ（Ｉｇ），Ｙｓ（Ｉｂ）が画素出力分布算出部Ａ５３により算出される（Ｓ２）。このようにして算出されたＹｓ（Ｉｒ），Ｙｓ（Ｉｇ），Ｙｓ（Ｉｂ）が分布データ記録部５５に保存される（Ｓ３）。
なお、上記のＳ１からＳ３までの処理は、観察部位を観察する際に毎回実行する必要はなく、予め実行しておけばよい。

次に、ＬＥＤユニット２３（観察光源）により被写体に観察光２４が照明され、撮像素子１３により撮影が行われる（Ｓ４）。
次に、撮影したデータがＲ、Ｇ、Ｂの色成分毎に正規化され、画素の出力発生分布Ｙ（Ｉｒ），Ｙ（Ｉｇ），Ｙ（Ｉｂ）が画素出力分布算出部Ｂ５７により算出される（Ｓ５）。このようにして算出されたＹ（Ｉｒ），Ｙ（Ｉｇ），Ｙ（Ｉｂ）が補正係数算出部５９に読み込まれる（Ｓ６）。

次に、補正係数算出部５９により、分布データ記録部５５に保存されたＹｓ（Ｉｒ），Ｙｓ（Ｉｇ），Ｙｓ（Ｉｂ）と、読み込まれたＹ（Ｉｒ），Ｙ（Ｉｇ），Ｙ（Ｉｂ）と、前述の（９）式とを用いて、補正係数α，β，γが算出される（Ｓ７）。

そして、このように算出された補正係数α，β，γが、補正係数記録部３３に記録される（Ｓ８）。
なお、上記の補正係数の算出処理は、被写体が生体内の正常組織である場合と病変組織である場合の両方について実施しておく。以降では、正常組織の映像信号の色分布を補正するための補正係数を第１の補正係数α_１，β_１，γ_１とし、病変組織の映像信号の色分布を補正するための補正係数を第２の補正係数α_２，β_２，γ_２として説明する。

以上のように算出された補正係数を用いて、観察時に取得された映像信号を補正する際の処理について、図９に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
まず、補正モード切替指示部３８により、観察部位１０に応じて、正常組織観察モードまたは病変組織観察モードのいずれかが補正モードとして指示される（Ｓ１１）。

指示された補正モードが正常組織観察モードの場合には（Ｓ１２）、補正係数記録部３３から正常組織を観察するための第１の補正係数α_１，β_１，γ_１が映像信号処理部３７により読み込まれる（Ｓ１３）。そして、映像信号処理部３７により、読み込んだ第１の補正係数α_１，β_１，γ_１を用いてＲ、Ｇ、Ｂの各色成分について正常組織の映像信号が補正され、表示する画像データが生成される（Ｓ１４）。

一方、指示された補正モードが病変組織観察モードの場合には（Ｓ１２）、補正係数記録部３３から病変組織を観察するための第２の補正係数α_２，β_２，γ_２が映像信号処理部３７により読み込まれる（Ｓ１５）。そして、映像信号処理部３７により、読み込んだ第２の補正係数α_２，β_２，γ_２を用いてＲ、Ｇ、Ｂの各色成分について病変組織の映像信号が補正され、表示する画像データが生成される（Ｓ１６）。

このように行われた補正が、正常組織についての補正か病変組織についての補正かを表示するとともに（Ｓ１７）、補正された正常組織または病変組織の画像が表示モニター４１に表示される（Ｓ１８）。その後、補正モードを変更する場合にはＳ１１に戻り（Ｓ１９）、補正モードを変更しない場合には観察を終了するまで当該補正モードが継続される（Ｓ２０）。

以上説明してきたように、本実施形態に係る内視鏡システム１によれば、色分布に偏りがある観察光２４を照明して取得された映像信号を、フラットな色分布を持つ基準光２２を照明して取得された映像信号と同等の色味となるように補正して表示モニター４１に表示することができる。

また、異なる分光反射特性を有する正常組織と病変組織のそれぞれに対応する第１の補正係数α_１，β_１，γ_１と第２の補正係数α_２，β_２，γ_２を補正係数記録部３３に格納しておくことで、観察部位１０に応じてこれらの補正係数を使い分けて、正常組織および病変組織のそれぞれに適した補正を観察光２４を照明して取得された映像信号に対して行うことができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム２が第１の実施形態と異なる点は、基準光の照明データを記録する機能および補正係数を微調整する機能を追加した点である。以下、本実施形態の内視鏡システム２について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

本実施形態に係る内視鏡システム２は、図１０に示すように、図１に示す構成要素に加えて、基準光２２を照明して得られる撮像色分布を記録する基準光撮像色分布記録部７１と、補正係数記録部３３に記録された補正係数を微調整する微調整操作部７３とを備えている。また、内視鏡システム２は、図１に示す構成要素から白色ランプ２１、光路切替部２５、およびランプ駆動制御部２７を省いた構成とされている。

基準光撮像色分布記録部７１は、基準光２２を照明して撮像素子１３により取得された映像信号の色分布を記録するようになっている。この色分布は、内視鏡システム２とは別に設けられた白色ランプ２１から基準光２２を被写体に照明して、撮像素子１３により取得することとしてもよいし、色分布データが記録された外部メモリから図示しない外部インターフェイスを介して直接取得することとしてもよい。

微調整操作部７３は、ユーザが操作可能なつまみ等の操作部であり、ユーザの好みに応じて補正係数を変化させて、表示モニター４１に表示される画像の色味を調整できるようになっている。

上記構成を有する内視鏡システム２において、補正係数を算出する際の処理および映像信号を補正する際の処理について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、前提条件として、事前に被写体に基準光２２を照明して撮影したデータが基準光撮像色分布記録部７１に記録されており、このデータに基づいて画素出力分布算出部Ａ５３により算出されたＲ、Ｇ、Ｂの色成分毎の画素の出力発生分布Ｙｓ（Ｉｒ），Ｙｓ（Ｉｇ），Ｙｓ（Ｉｂ）が分布データ記録部５５に保存されている。

上記の状態において、ＬＥＤユニット２３により被写体に観察光が照明され、撮像素子１３により撮影が行われる（Ｓ３１）。
次に、撮影したデータがＲ、Ｇ、Ｂの色成分毎に正規化され、画素の出力発生分布Ｙ（Ｉｒ），Ｙ（Ｉｇ），Ｙ（Ｉｂ）が画素出力分布算出部Ｂ５７により算出される（Ｓ３２）。このようにして算出されたＹ（Ｉｒ），Ｙ（Ｉｇ），Ｙ（Ｉｂ）が補正係数算出部５９に読み込まれる（Ｓ３３）。

次に、補正係数算出部５９により、分布データ記録部５５に保存されたＹｓ（Ｉｒ），Ｙｓ（Ｉｇ），Ｙｓ（Ｉｂ）と、読み込まれたＹ（Ｉｒ），Ｙ（Ｉｇ），Ｙ（Ｉｂ）と、前述の（９）式とを用いて、補正係数α，β，γが算出される（Ｓ３４）。

次に、映像信号処理部３７により、補正係数α，β，γを用いてＲ、Ｇ、Ｂの各色成分について観察部位の映像信号が補正され、表示する画像データが生成される（Ｓ３５）。
そして、このように補正された観察部位の画像が表示モニター４１に表示される（Ｓ３６）。

次に、観察者が表示された画像データを見ながら微調整操作部７３を操作することにより、補正係数α，β，γが補正係数α’，β’，γ’に変更される（Ｓ３７）。
次に、映像信号処理部３７により、補正係数α’，β’，γ’を用いてＲ、Ｇ、Ｂの各色成分について観察部位の映像信号が補正され、表示する画像データが生成される（Ｓ３８）。

そして、このように補正された観察部位の画像が表示モニター４１に表示される（Ｓ３９）。
上記のＳ３７からＳ３９までの処理を、表示モニター４１に表示される画像が観察者の好みの色味となるまで繰り返す（Ｓ４０）。

以上のように、本実施形態に係る内視鏡システム２によれば、基準光撮像色分布記録部７１を備えることで、白色ランプ２１、光路切替部２５、およびランプ駆動制御部２７を構成要素から省くことができる。また、微調整操作部７３を備えることで、ユーザの好みに応じて表示モニター４１に表示される画像の色味を調整することができる。

なお、ユーザが微調整した補正係数は、記録しておいて再利用してもよい。例えば、ユーザごとにＩＤを設定し、ＩＤを入力することでそのユーザが以前に調整した補正係数が読み出されるようにすることで、ユーザによる色調整の作業を簡易化することができる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る内視鏡システムについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム３が前述の各実施形態と異なる点は、観察光源として、複数のＬＥＤユニット２３を円環状に配置した照明装置８０を備える点である。以下、本実施形態の内視鏡システム３について、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図１２および図１３は、本実施形態の照明装置８０の構成を説明する模式図であり、図１２は照明装置８０の射出光軸に直交する方向の横断面図、図１３は照明装置８０の射出光軸に沿う方向の縦断面図である。

図１２および図１３に示すように、照明装置８０は、円環状に並んで配置された複数のＬＥＤユニット２３と、円環の半径方向内方に配置され、ＬＥＤユニット２３から射出された観察光２４を導光する導光部材（導光部）８１と、導光部材８１に導光された観察光２４を反射する反射プリズム（導光部）８３と、導光部材８１および反射プリズム８３を支持する導光部材保持部８４と、導光部材保持部８４を円環の中心軸線回りに回転駆動するモータ８５（回転部）と、導光部材保持部８４の回転を検知する回転センサ８６と、これらを制御する制御部（図示略）とを備えている。

ＬＥＤユニット２３は、円環状に並んで複数配置されており、円環の半径方向内方に観察光２４を射出するようになっている。また、ＬＥＤユニット２３は、符号α１，α２，α３，α４，α５と示される領域毎に異なる波長域を有する観察光２４を射出するようになっている。

導光部材８１は、ＬＥＤユニット２３から射出された観察光２４を円環の半径方向内方に導光するようになっている。
反射プリズム８３は、導光部材８１に導光された観察光２４を円環の中心軸線に沿う方向に反射するようになっている。
モータ８５は、導光部材保持部８４に支持された導光部材８１および反射プリズム８３を円環の中心軸線回りに一体的に回転駆動するようになっている。

制御部は、ＬＥＤユニット２３の点灯制御とモータ８５の回転制御を行うようになっている。具体的には、制御部は、ＬＥＤユニット２３をパルス点灯させる周期および位相と、回転センサ８６により検知されるモータ８５の回転周期および位相とを同期させ、パルス点灯するＬＥＤユニット２３に導光部材８１の入射面を対向させるようにＬＥＤユニット２３およびモータ８５を制御する。

上記構成を有する照明装置８０の基本的な動作について以下に説明する。
照明装置８０を起動させると、モータ８５により導光部材８１および反射プリズム８３の回転駆動が開始される。モータ８５の回転速度が一定速に達すると、制御部により、導光部材８１の入射面に対向するＬＥＤユニット２３が、導光部材８１の回転周期および位相と同期して順次パルス点灯させられる。このようにしてＬＥＤユニット２３から出射され、導光部材８１の入射面に入射した観察光２４は、導光部材８１により半径方向内方に導光され、反射プリズム８３により反射されて円環の中心軸線に沿う方向に出射される。このようにして、照明装置８０は、ＬＥＤユニット２３からの観察光２４を円環の中心軸線に沿う方向に連続的に出射する。

ここで、照明装置８０から出射される観察光２４の分光分布特性について、図１４から図１６を用いて説明する。
図１４は、導光部材８１の回転角θと、円環の中心軸線に沿う方向に出射される観察光２４の出力光量との関係を示している。ここで、回転角θは、導光部材８１の入射面が、符号Ａ１に対応するＬＥＤユニット２３に対向する位置から円環の中心軸線を中心に時計回りに回転した角度である。図１４において、領域α１，α２，α３，α４，α５に配置されたＬＥＤユニット２３から出射された観察光２４の出力光量は、それぞれＡ（λ），Ｂ（λ），Ｃ（λ），Ｄ（λ），Ｅ（λ）として示されている。

図１５は、領域α１，α２，α３，α４，α５に配置されたＬＥＤユニット２３から出射された観察光２４の分光分布を示している。図１５に示すように、各ＬＥＤユニット２３から出射された観察光２４を合成することで擬似白色光を得ることができる。

なお、図１６に示すように、出力光量Ａ（λ），Ｂ（λ），Ｃ（λ），Ｄ（λ），Ｅ（λ）の観察光２４を射出するＬＥＤユニット２３の他に、出力光量Ｆ（λ）の白色光を射出する白色ＬＥＤユニットを設けることで、図１５に示す擬似白色光よりもフラットな分光分布を有する擬似白色光を得ることができる。

本実施形態に係る内視鏡システム３によれば、上記のような偏った色分布を有する擬似白色光を観察光２４として観察部位に照射した場合にも、フラットな色分布を持つ基準光２２を照明して取得された映像信号と同等の色味となるように補正して表示モニター４１に表示することができる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る内視鏡システムについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム４が前述の各実施形態と異なる点は、補正係数α，β，γの算出方法である。以下、本実施形態の内視鏡システム４について、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図１７に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分の正規化した値について、観察光Ｌ（λ）による撮像色分布が、基準光Ｌｓ（λ）による撮像色分布となるような補正係数を算出する。この際の算出方法として、以下の（１０）式を用いて補正係数を算出する。
Ｖｃ（α，β，γ）＝Ｖｓ−Ｖ・・・（１０）
ここで、Ｖｃ（α，β，γ）はＲ、Ｇ、Ｂの各色成分の補正ベクトル、Ｖｓは基準光２２による撮像色分布の主成分ベクトル、Ｖは観察光２４による撮像色分布の主成分ベクトルを示している。なお、これらの主成分ベクトルＶｓ，Ｖの大きさは１である。

上記のように、本実施形態に係る内視鏡システム４によれば、観察光Ｌ（λ）による撮像色分布Ｙ（Ｉｒ）を、基準光Ｌｓ（λ）による撮像色分布Ｙｓ（Ｉｒ）に近似させるための補正係数を補正ベクトルとして算出することができる。

〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態に係る内視鏡システムについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム５が前述の各実施形態と異なる点は、観察部位１０が生体内の正常組織か病変組織かを識別して、観察部位１０に応じた補正を行う点である。以下、本実施形態の内視鏡システム５について、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図１８に示すように、内視鏡システム５は、図１に示す構成要素に加えて、正常組織と病変組織とを識別する画像識別部９１と、正常組織の映像信号の色分布を補正する正常組織色補正部９３と、病変組織の映像信号の色分布を補正する病変組織色補正部９５と、正常組織色補正部９３により補正された映像信号と病変組織色補正部９５により補正された映像信号とを切り替えて、いずれか一方の映像信号を表示信号処理部３９に出力する表示切替部９７とを備えている。

正常組織色補正部９３は、画像識別部９１により観察部位１０が正常組織と識別された場合に第１の補正係数α_１，β_１，γ_１を用いて観察部位１０の映像信号の色分布を補正する。
病変組織色補正部９５は、画像識別部９１により観察部位１０が病変組織と識別された場合に第２の補正係数α_２，β_２，γ_２を用いて観察部位１０の映像信号の色分布を補正する。

表示切替部９７は、基本的には正常組織色補正部９３により補正された映像信号を表示信号処理部３９に出力し、画像識別部９１により病変組織が検出された場合に病変組織色補正部９５により補正された映像信号を表示信号処理部３９に出力する。

以上のように、本実施形態に係る内視鏡システム５によれば、観察部位１０が正常組織と病変組織のいずれであるかを画像識別部９１により識別し、観察部位１０に応じた補正係数を用いて観察光２４を照明して取得された映像信号を補正することができる。

なお、上記の内視鏡システム５において、図１９に示すように、画像識別部９１が、所定の領域毎に正常組織と病変組織とを識別し、正常組織色補正部９３および病変組織色補正部９５が、所定の領域毎に観察光２４を照明して取得された映像信号を補正することとしてもよい。
このようにすることで、画像全体ではなく、所定の領域毎に観察部位１０に応じた補正係数を用いて観察光２４を照明して取得された映像信号を補正することができ、より高精度に、基準光２２を照明して取得された画像と同等の色味とすることができる。

〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態に係る内視鏡システムについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム６が前述の内視鏡システム５と異なる点は、正常組織と病変組織とを識別するために映像信号の色分布を補正する点である。以下、本実施形態の内視鏡システム６について、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図２０に示すように、内視鏡システム６は、図１９に示す構成要素に加えて、正常組織と病変組織とを識別するために映像信号の色分布を補正する識別用色補正部９９を備えている。
上記構成を有する内視鏡システム６の作用について以下に説明する。

生体内を撮影して得られた映像信号は、識別用色補正部９９に入力され、正常組織と病変組織とが識別するための第３の補正係数を用いて補正される。なお、この補正は、あくまで正常組織と病変組織との識別を容易にするためのものであり、基準光２２を照明して取得された映像信号とほぼ等価な色になるように補正するものではない。すなわち、病変組織を際立たせて観察が可能な特定波長域を強調する色補正であればよい。例えば、青色の狭帯域成分と緑色の狭帯域成分の色の領域の輝度を強調するような色補正を行えば、粘膜表面にある血管と粘膜下組織内部の血管とを識別することが可能となり、悪性腫瘍などを見つけやすくすることができる。

病変組織が色補正された映像信号は、識別用色補正部９９から出力され、画像識別部９１に入力される。画像識別部９１では、正常組織と病変組織との識別がなされ、それぞれの存在領域が特定される。ここで、正常組織と病変組織とを識別する方法として、例えば、病変組織が特定の波長に対して反射率が高い現象を利用し、特定波長色の分布が多い領域を判断することで、病変組織を識別する。特定された領域情報は、正常領域の情報が正常組織色補正部に入力され、病変領域の情報が病変組織色補正部に入力される。

正常組織色補正部９３は、入力された正常領域の情報に基づいて、映像信号における正常領域の画像を基準光２２による撮像とほぼ等価な色分布になるよう補正する。同様に、病変組織色補正部９５は、入力された病変領域の情報に基づいて、映像信号における病変領域の画像を基準光２２による撮像とほぼ等価な色分布になるよう補正する。これらの色補正により、撮像画像の中で同時に存在する正常領域の画像も病変領域の画像もそれぞれ基準光２２による撮像とほぼ等価な色合いにそれぞれ補正される。

正常組織色補正部９３および病変組織色補正部９５から出力された各補正画像は画像識別部９１で生成した領域情報と共に表示信号処理部３９に入力され、再構成することで１枚の画像とされ、この画像が表示モニター４１で表示される。

以上のように、本実施形態に係る内視鏡システム６によれば、正常組織と病変組織とを高精度に識別することができ、より適応的に観察部位１０に応じた色分布の補正を行うことができる。これにより、観察光２４を照明して取得した正常組織および病変組織の画像を、基準光２２を照明して取得した画像と同様な色合いで見ることができるので、色味による診断の精度を向上させることができる。

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、基準光２２を照明して取得される映像信号の色分布データは、観察部位毎に複数用意し選択可能としてもよい。
また、補正係数を算出する際に、基準光２２による撮像色分布を正規化するとして説明したが、観察光２４の撮像色分布は必ずしも正規化されなくてもよい。
また、補正係数は、デフォルト値として予め設定され、補正係数記録部３３に記録されていてもよい。

第１の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を説明するブロック図である。 図１の光路切替部の構成を説明する部分拡大図である。 図１の映像信号処理部の機能を説明するブロック図である。 観察光を被写体に照明した際の色分布を説明する図であって、（ａ）は観察光の分光分布、（ｂ）は被写体の反射分光分布、（ｃ）は観察光を被写体の照明した際の反射光の分光分布、（ｄ）は色フィルタの色分布特性、（ｅ）はＲ成分の分光分布、（ｆ）はＧ成分の分光分布、（ｇ）はＢ成分の分光分布である。 画素座標を説明する図であって、（ａ）はモノクロ撮像素子、（ｂ）はカラー撮像素子である。 補正係数の算出方法を説明する図である。 Ｒ成分についての補正係数の算出方法を説明する図である。 補正係数の算出方法を示すフローチャートである。 画像の補正方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を説明するブロック図である。 補正係数の算出方法および画像の補正方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を説明する模式図である。 図１２の照明装置の縦断面図である。 導光部材の回転角と観察光の出力光量との関係を説明する図である。 観察光の分光分布を説明する図である。 観察光の分光分布を説明する図である。 第４の実施形態に係る内視鏡システムの補正係数の算出方法を説明する図である。 第５の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を説明するブロック図である。 図１８の変形例を説明するブロック図である。 第６の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を説明するブロック図である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６ 内視鏡システム
７ スコープ
８，９ 映像信号処理装置
１０ 観察部位
１３ 撮像素子
１５ ライトガイド
２１ 白色ランプ
２２ 基準光
２３ ＬＥＤユニット
２４ 観察光
２５ 光路切替部
２７ ランプ駆動制御部
２９ ＬＥＤ駆動制御部
３１ 撮像素子制御部
３３ 補正係数記録部
３５ 補正係数選択部
３７ 映像信号処理部
３８ 補正モード切替指示部
３９ 表示信号処理部
４０ システム制御部
４１ 表示モニター
５９ 補正係数算出部
７１ 基準光撮像色分布記録部
７３ 微調整操作部
８０ 照明装置
８１ 導光部材
８３ 反射プリズム
８４ 導光部材保持部
８５ モータ
８６ 回転センサ
９１ 画像識別部
９３ 正常組織色補正部
９５ 病変組織色補正部
９７ 表示切替部
９９ 識別用色補正部

Claims (10)

1. 観察部位を照明する観察光を射出する観察光源と、
   該観察光源から射出された観察光により照明された前記観察部位を撮影する撮像部と、
   前記観察光を照明して前記撮像部により取得された第１の画像情報の色分布を、フラットな色分布を有する基準光を照明して前記撮像部により取得された第２の画像情報の色分布に近似させるための補正係数を格納する補正係数記憶部と、
   該補正係数記憶部に格納された補正係数を用いて前記第１の画像情報の色分布を補正する画像情報補正部と、
   該画像情報補正部により補正された前記第１の画像情報を表示する表示部とを備える撮像装置。
2. 前記第１の画像情報および前記第２の画像情報を用いて、前記補正係数を算出する補正係数算出部を備える請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正係数が、前記第１の画像情報の色分布と前記第２の画像情報の色分布との差を最小化する係数である請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記補正係数が、生体内の正常組織の画像情報の色分布を補正するための第１の補正係数と、生体内の病変組織の画像情報の色分布を補正するための第２の補正係数とを含み、
   前記画像情報補正部が、前記第１の補正係数と前記第２の補正係数のいずれかを用いて、前記第１の画像情報の色分布を補正する請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記正常組織と前記病変組織とを識別する画像識別部を備え、
   前記画像情報補正部が、前記画像識別部により前記正常組織と識別された場合に前記第１の補正係数を用いて前記第１の画像情報の色分布を補正するとともに、前記画像識別部により前記病変組織と識別された場合に前記第２の補正係数を用いて前記第１の画像情報の色分布を補正する請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記画像識別部が、所定の領域毎に前記正常組織と前記病変組織とを識別し、
   前記画像情報補正部が、前記所定の領域毎に前記第１の画像情報の色分布を補正する請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記画像識別部が、前記正常組織の画像情報と前記病変組織の画像情報とを異なる色分布に補正するための第３の補正係数を用いて、前記正常組織と前記病変組織とを識別する請求項５または請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記第３の補正係数が、青色狭帯域の成分および緑色狭帯域の成分を強調する係数である請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記観察光源が、
   円環状に並んで配置され、前記円環の半径方向内方に観察光を射出する複数の光源と、
   該光源から出射された観察光を前記円環の中心軸線に沿う方向に導光する導光部と、
   該導光部を前記中心軸線回りに回転駆動する回転部と、
   前記光源の点灯制御と前記回転部の回転制御を行う制御部と
   を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の撮像装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の撮像装置と、
    前記観察光を前記観察部位に導光するスコープとを備える内視鏡システム。

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