JP2010051602A - 電子内視鏡装置および方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通常画像と所望の診断用画像とを同時表示を行なうに際し、より読影者の視線を必要以上に動かすことなく、かつ読影者の目を疲労させないようにすることができる。
【解決手段】生体粘膜を分割した一の分割領域と、他の分割領域とを設定するマイコン３５と、一の分割領域に対応する通常画像と、他の分割領域に対応する診断用画像とをモニタ３４に同時に表示するよう制御する表示制御回路２７とを備えた内視鏡装置。
【選択図】図１

Description

本発明は電子内視鏡装置および方法並びにプログラムに関し、詳しくは、生体粘膜の狭帯域分光画像を作成してこの生体粘膜を診断する電子内視鏡装置に関するものである。

従来より、固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置として、主に可視光の波長領域を撮像して可視光領域画像を表す通常画像と、狭い波長帯域のみに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分光画像を得、これらの狭帯域分光画像を合成してなる診断用画像を生成する方式(Narrow Band Imaging-NBl)が知られている。

このような装置では、互いに異なる波長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って複数種類の狭帯域分光画像を取得するものや、上記と同様の３種類の各狭帯域バンドパスフィルタを通して分光された各照明光を順次生体粘膜に照射しつつ上記生体粘膜を撮像してこの生体粘膜を示す複数種類の狭帯域分光画像を取得するもの等が検討されている。

このようにして取得された複数種類の狭帯域分光画像を合成して得られた上記生体粘膜の診断用画像は、従来では得られなかった生体粘膜の微細構造を表現することができる。

このような方式(Narrow Band Imaging-NBl)において、上記通常画像と上記診断用画像とを並列に表示するものが提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。

一方、固体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面同時方式で通常のカラー画像（通常画像ともいう）の撮像を行なう電子内視鏡装置に関しても、この生体粘膜の撮像で得られた通常画像に基づく演算処理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分光画像と同等の画像を取得して上記のような診断用画像を作成する方式が提案されている。

この方式は、可視波長域における生体粘膜の分光反射強度分布に関する多数の測定データを用いて上記生体粘膜の分光反射強度分布を推定するための主成分分析を行い、その結果、第１主成分から第３主成分の３つの主成分により上記生体粘膜の可視波長全域に亘る分光反射強度分布を略復元できることを見出して提案されたものである。この復元手法によれば、上記生体粘膜の分光反射強度分布に関する多数の測定データを用いて予め求めた分光反射推定マトリクスデータと、上記３つの主成分に対応する通常のＲＧＢモザイクフィルタを通した撮像で得られた通常画像との分光画像推定演算によって求められた複数の波長域での狭帯域分光画像を合成して、上記狭帯域バンドパスフィルタを通して得られた狭帯域分光画像の合成によって得られる診断用画像と同等の画像を疑似的に得ることができる（特許文献３参照）。
特開２００２−１０９６８号公報 特開２００３−３３３２４号公報 特開２００３−９３３３６号公報

しかしながら、電子内視鏡装置に備えられたモニタに、通常画像と、診断用画像とを同時に表示して、読影者が、通常画像と診断用画像夫々に対応する生体粘膜の所定の部位を比較観察するに際し、読影者の視線を動かすことを要するため、読影者の目が疲労するという問題が考えられる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、通常画像と所望の診断用画像とを同時表示を行なうに際し、より読影者の視線を必要以上に動かすことなく、かつ読影者の目を疲労させないようにすることができる電子内視鏡装置および方法並びにプログラムを提供することを目的とするものである。

本発明の電子内視鏡装置は、生体粘膜を表す通常画像と、生体粘膜を表す狭帯域分光画像である診断用画像とを表示可能な表示手段を備えた電子内視鏡装置であって、生体粘膜を分割した一の分割領域と、他の分割領域とを設定する設定手段と、一の分割領域に対応する通常画像と、他の分割領域に対応する診断用画像とを表示手段に同時に表示するよう制御する表示制御手段とを備えたものである。

「通常画像」とは、可視光の波長領域を撮像して可視光領域画像を表すカラー画像をいう。

また、「診断用画像」とは、診断用に用いられる狭帯域分光画像から成る画像をいう。例えば、複数種類の波長セットのうちから選択された波長セットに基づいた分光画像推定演算により得られた画像であってもよいし、複数種類の狭帯域分光画像を得、これらの狭帯域分光画像を合成してなるNarrow Band Imaging-NBl方式を用いて生成された画像であってもよい。

ここで、「一の分割領域」とは、生体粘膜を表す画像を分割した一方の領域をいう。

なお、上記分割は、複数分割するものであってもよく、その場合には、上記「一の分割領域」は、複数分割された画像のいずれか一つの領域をいう。

また、「他の分割領域」とは、上記一の分割領域以外の領域であり、生体粘膜を表す画像を分割した他方の領域をいう。

本発明の電子内視鏡装置は、表示制御手段に表示切替指示を与えることが可能な表示切替指示手段を更に備え、表示制御手段が、表示切替指示手段の表示切替指示に応答して、一の分割領域に対応する診断用画像と、他の分割領域に対応する通常画像とを表示手段に同時に表示するように切替制御するものであってもよい。

本発明の電子内視鏡装置は、表示制御手段に表示切替指示を与えることが可能とする表示切替指示手段を更に備え、表示制御手段が、表示切替指示手段の表示切替指示に応答して、一の分割領域および他の分割領域夫々に対応する通常画像を表示手段に表示するように切替制御するものであってもよい。

本発明の電子内視鏡装置は、表示制御手段に表示切替指示を与えることが可能とする表示切替指示手段を更に備え、表示制御手段が、表示切替指示手段の表示切替指示に応答して、一の分割領域および他の分割領域夫々に対応する診断用画像を表示手段に同時に表示するように切替制御するものであってもよい。

本発明の電子内視鏡装置は、分割領域の範囲を変更する指示を受け付ける領域変更受付手段を更に備え、設定手段が、領域変更受付手段が受け付けた変更する指示に応答して、一の分割領域の範囲を設定するものであってもよい。

本発明の電子内視鏡表示方法は、生体粘膜を表す通常画像と、生体粘膜を表す狭帯域分光画像である診断用画像とを表示手段に表示する電子内視鏡表示方法であって、生体粘膜を分割した一の分割領域と、他の分割領域とを設定し、一の分割領域に対応する通常画像と、他の分割領域に対応する診断用画像とを同時に表示手段に表示するよう制御する。

本発明の電子内視鏡表示プログラムは、生体粘膜を表す通常画像と、生体粘膜の狭帯域分光画像を表す診断用画像とを表示するよう表示手段を制御するための電子内視鏡表示プログラムであって、生体粘膜を分割した一の分割領域と、他の分割領域とを設定する機能と、一の分割領域に対応する前記通常画像と、他の分割領域に対応する診断用画像とを同時に表示手段に表示するよう制御する機能とをコンピュータに実現させるためのものである。

本発明の電子内視鏡装置および方法並びにプログラムによれば、生体粘膜を分割した一の分割領域と、他の分割領域とを設定し、一の分割領域に対応する通常画像と、他の分割
領域に対応する診断用画像とを同時に表示することにより、読影者が、通常画像と所望の診断用画像とを同時に確認することができるとともに、読影者の視線を必要以上に動かすことなく、かつ読影者の目を疲労させないようにすることができる。

また、本発明の電子内視鏡装置および方法並びにプログラムによれば、表示制御手段に表示切替指示を与えることが可能な表示切替指示手段を更に備えることにより、一の分割領域と他の分割領域の隣接付近の領域において、切替を行った領域の変化を容易に把握することができる。

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。

本発明の電子内視鏡装置は、モニタ３４へ生体粘膜を表す通常画像を表示する通常画像表示モード、またはモニタ３４へ生体粘膜を表す通常画像および生体粘膜の狭帯域分光画像を表す診断用画像を並列して表示する診断用画像表示モード、モニタ３４へ生体粘膜の一の分割領域を表す通常画像と生体粘膜の他の分割領域を表す診断用画像とを、例えば図６（Ｂ）に示すように表示する分割画像表示モードのいずれかの表示モードを選択することにより表示制御するものである。

なお、分割画像表示モードにおける、上記一の分割領域とは、生体粘膜を表す画像を、マイコン３５（設定手段）により予め設定された分割領域の範囲により分割した一方の領域をいう。上記分割は、複数分割するものであってもよく、その場合には、上記一の分割領域は、複数分割された画像のいずれか一つの領域をいう。

また、分割画像表示モードにおける、他の分割領域とは、上記一の分割領域以外であり、生体粘膜を表す画像を分割した他方の領域をいう。

図示の通りこの電子内視鏡装置は、被験者の体腔内に挿入されるスコープ１０と、スコープ１０に接続されるプロセッサ装置１２とから構成されている。プロセッサ装置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、プロセッサ装置１２とは別体の部分に配置されてもよい。

上記スコープ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。

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、プロセッサ装置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２１（表示切替手段）が設けられている。

一方、プロセッサ装置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、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（Ａ）２５が接続されている。信号処理回路（Ａ）２５には、表示用の通常画像信号を形成する信号処理回路（Ｂ）２６と、後述する分光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。

なお、上記ＤＳＰ２４はスコープ１０側に配置してもよい。

信号処理回路（Ｂ）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、表示用の通常画像信号を生成し、この通常画像信号を表示制御回路２７へ出力する。表示制御回路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、画像記録装置４５が接続されている。

表示制御回路２７では、通常画像表示モードが選択されている場合には、信号処理回路（Ｂ）２６から出力される通常画像信号をモニタ３４および画像記録装置４５へ出力し、診断用画像表示モードが選択されている場合には、信号処理回路（Ｂ）２６から出力される通常画像信号と、上記通常画像信号に、信号処理回路（Ｃ）３３から出力される診断用画像とを生成し、モニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。

また、分割画像表示モードが選択されている場合には、図６（Ｂ）に示すように、信号処理回路（Ｂ）２６から出力される生体粘膜の一の分割領域に対応する通常画像信号と、信号処理回路（Ｃ）３３から出力される生体粘膜の他の分割領域に対応する診断用画像とを隣接するように表示し、モニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。

表示制御回路２７において、上記一の分割領域と、上記他の分割領域との領域範囲の設定は、マイコン３５（設定手段）により予め定められている。

通常画像モードから分割画像表示モードに切替る場合、表示制御回路２７に表示切替指示を与えることが可能なスイッチ２１（表示切替指示手段）を押圧することにより、表示制御回路２７が、スイッチ２１（表示切替指示手段）の表示切替指示に応答して、例えば、図６（Ａ）から図６（Ｂ）になるように、一の分割領域に対応する通常画像と、他の分割領域に対応する診断用画像とを、モニタ３４に同時に表示するように切替制御することができる。

分割画像表示モードに切替た後、スコープ部１０を横にシフトさせた場合には、図７（Ａ）から図７（Ｂ）になるように、モニタ３４に表示される。

また、分割画像表示モードを設定している場合において、表示制御回路２７に表示切替指示を与えることが可能なスイッチ２１（表示切替指示手段）を押圧することにより、表示制御回路２７が、スイッチ２１（表示切替指示手段）の表示切替指示に応答して、例えば、図８（Ａ）から図８（Ｂ）になるように、一の分割領域に対応する通常画像と、他の分割領域に対応する診断用画像とをモニタ３４に、同時に表示するように切替制御することができる。

また、表示制御回路２７に表示切替指示を与えることが可能なスイッチ２１（表示切替指示手段）を押圧することにより、表示制御回路２７が、スイッチ２１（表示切替指示手段）の表示切替指示に応答して、一の分割領域および他の分割領域夫々に対応する通常画像を、例えば、図９（Ａ）から図９（Ｂ）になるように、モニタ３４に同時に表示するように切替制御することができる。

逆に、一の分割領域および他の分割領域夫々に対応する通常画像ではなく、一の分割領域および他の分割領域夫々に対応する診断用画像を表示してもよい。

また、表示制御回路２７に表示切替指示を与えることが可能なスイッチ２１（表示切替指示手段）を押圧することにより、表示制御回路２７が、スイッチ２１（表示切替指示手段）の表示切替指示に応答して、一の分割領域に対応する通常画像と、他の分割領域に対応する診断用画像とを、例えば、図９（Ｂ）から図９（Ｃ）になるように、モニタ３４に同時に表示するように切替制御することができる。

なお、上記スイッチ２１（表示切替指示手段）は、スコープスイッチとしての構成のみならず、フットスイッチであってもよい。

また、表示切替指示手段は、マウスやキーボード型の入力部４１や、モニタ３４に備えられたタッチパネル機能により表示切替指示を与えるものであってもよく、どのような表示切替制御をするかを入力できる。

例えば、キーボードの場合、図８（Ａ）のように表示する際は、表示制御回路２７が、数字の１を、図８（Ｂ）のように表示する際は、数字の２を押す等の規則を記憶しておく。読影者が、表示切替指示手段から該当する数字のデータを入力することにより切替指示を入力する。

また、マウスやタッチパネル機能を利用する場合、表示制御回路２７が、モニタ３４上にどのような表示切替をするかを示すアイコンやタイトル等の指示画像を表示するようにする。読影者が、表示切替指示手段からその指示画像を指定することにより切替指示を入力してもよい。

なお、表示制御回路２７は、予めどのような順番で表示するかを規則化し、表示切替指示手段からの指示を受けるごとに、その順番に表示切替制御をおこなってもよい。

入力部４１（領域変更受付手段）は、読影者から分割領域の範囲を変更する指示を受け付ける。

表示制御回路２７に備えられたマイコン３５が、入力部４１により受け付けた分割領域の範囲を変更する指示に応答して、一の分割領域の範囲を設定する。マイコン３５（設定手段）により記録された予め定められている分割領域の位置に対して、読影者が、上述の入力部４１（領域変更受付手段）に変更する分割領域の範囲の位置情報をマウスやキーボードにより入力する。

例えば、図１０（Ａ）に示す丸Ｃ１の範囲内を一の分割領域として設定することができる。

表示制御回路２７に表示切替指示を与えることが可能なスイッチ２１（表示切替指示手段）を押圧することにより、表示制御回路２７が、スイッチ２１（表示切替指示手段）の表示切替指示に応答して、例えば、図１０（Ｂ）に示す丸Ｃ１以外を一の分割領域と設定して、上記一の分割領域に対応する通常画像と、図１０（Ｂ）に示す丸Ｃ１を他の分割領域と設定して、他の分割領域に対応する診断用画像とを、例えば、図１０（Ｂ）に示すように、モニタ３４に同時に表示するように切替制御することができる。

なお、上記スイッチ２１（領域変更受付手段）は、マウスやキーボード型によるものに限らず、モニタ３４に備えられたタッチパネル機能により変更する指示を受けるものであってもよい。

以下、通常画像と診断用画像の生成について、主に説明する。

第１色変換回路２８は、上記信号処理回路（Ａ）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。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（Ｃ）３３、および表示制御回路２７が逐次この順に接続されている。

またプロセッサ装置１２内には、スコープ１０との間の通信を行うと共に、該装置１２内の各回路を制御し、また推定分光画像信号を形成するためのマトリクス（分光）データを上記色空間変換処理回路２９に入力する等の機能を有するマイコン３５が設けられている。上記メモリ３６には、診断用画像を形成するための波長セット、ゲインセットおよびＲＧＢ信号に基づいて推定分光画像信号を形成するためのマトリクスデータが記憶されている。

λ１，λ２，λ３の波長セットとしては、例えば図２に示すような、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。

マトリクスデータは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。

そして第１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）を用いて上記マトリクス演算がなされる。

マイコン３５には上記メモリ３６に加えて、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１０のマイコン２０が接続されている。

図３は、診断用画像表示モードまたは分割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、通常画像４８および診断用画像４９と、診断用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。

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作用について説明する。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、すなわち通常画像信号が形成される。このＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号（通常画像信号）は信号処理回路（Ａ）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（Ｂ）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、表示制御回路２７へ出力される。表示制御回路２７では、信号処理回路（Ｂ）２６から出力された通常画像信号をモニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。

次に、診断用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１０に設けられているスイッチ２１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診断用画像の両画像を表示する診断用画像表示モードへ切り替わる。

診断用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（通常画像信号）は、信号処理回路（Ａ）２５を介して、信号処理回路（Ｂ）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（Ａ）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、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。第１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、診断用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の中からそれらの３つの選択波長域に対応するパラメータをメモリ３６から読み出し、それらを第１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３０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、すなわち分光画像信号が信号処理回路（Ｃ）３３により信号処理が施され、表示制御回路２７へ入力される。表示制御回路２７では、信号処理回路（Ｂ）２６から出力された通常画像信号と、信号処理部３３から出力された分光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。

上記分光画像信号に基づいてモニタ３４に表示される診断用画像は、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、診断用画像を形成する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診断用画像（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、診断用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、臨床医師等の読影者は、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をクリックすることにより、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。

なお、波長セットとして、前述したような波長セットの他に、装置操作者の要望等に応じて別のセットを用意し、それらをメモリ３６に記憶しておいて適宜選択使用できるようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、表示制御回路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画像あるいは診断用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、本実施形態においては、生体粘膜を分割した一の分割領域
と、他の分割領域とを設定し、一の分割領域に対応する通常画像と、他の分割領域に対応する診断用画像とを同時にモニタ３４に表示することにより、読影者が、通常画像と所望の診断用画像とを同時に確認することができるとともに、読影者の視線を必要以上に動かすことなく、かつ読影者の目を疲労させないようにすることができる。

また、本実施形態においては、表示制御回路２７に表示切替指示を与えることが可能な表示切替指示手段を更に備えることにより、一の分割領域と他の分割領域の隣接付近の領域において、切替た領域の変化を容易に把握することができる。

更に、本実施形態においては、読影者が診断用画像の色のバランスを自由に設定することができ、かつ診断用画像の明るさを自動的に通常画像の明るさと揃えることができるため、通常画像と診断用画像とをモニタ３４へ同時に表示した場合であっても、読影者の違和感が少なくなる。

特に、分割画像表示モードを選択した際には、隣接する通常画像と診断用画像とを、読影者の違和感を少なくして、モニタ３４へ表示することができる。

なお、上記実施形態においては、１フィールドに関する通常カラー画像あるいは診断用画像のＹ信号の平均値を用いて輝度調整を行っているが、このような平均値に限らず、Ｙ信号の最大値や、さらには１フィールド内の特定の部分領域に関するＹ信号の平均値や最大値等に基づいて輝度調整を行うようにしてもよい。

また、本実施形態においては、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診断用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診断用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。

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診断用画像を得ることもできる。

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。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診断用画像が表示される。

なお、本実施形態においては、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい狭帯域化された二つの波長（例えば、３９０〜４５０ｎｍ／５３０〜５５０ｎｍ）の光を照射することにより、粘膜表層の毛細血管、粘膜微細模様を強調する手法（例えば、Narrow Band Imaging-NBl）に得られる診断用画像を適用するものであってもよい。

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 分光画像の波長域の例を示す図 モニタに表示される画像の模式図 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 （Ａ）は分割画像表示モードを設定する前のモニタに表示される画像、（Ｂ）は分割画像表示モードを設定された後のモニタに表示される画像 （Ａ）はスコープを移動する前のモニタに表示される画像、（Ｂ）はスコープを移動した後のモニタに表示される画像 （Ａ）は分割画像表示モードを切替る前のモニタに表示される画像、（Ｂ）は分割画像表示モードを切替た後のモニタに表示される画像 （Ａ）は分割画像表示モードから、モニタに通常画像のみを表示する前の画像、（Ｂ）は分割画像表示モードを切替て、モニタに表示される通常画像、（Ｃ）は通常画像から、分割画像表示モードに切替た後のモニタに表示される画像 （Ａ）は分割領域の設定を変更する範囲を表す画像、（Ｂ）は分割領域の設定を変更し、かつ分割画像表示モードを設定された後のモニタに表示される画像

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
２０，３５ マイコン
２１ スイッチ
２２ 照明窓
２３ ライトガイド
２４ ＤＳＰ
２５ 信号処理回路（Ａ）
２６ 信号処理回路（Ｂ）
２７ 表示制御回路
２８ 第１色変換回路
２９ 第１色空間変換処理回路
３０ 第２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（Ｃ）
３４ モニタ
４１ 入力部
４７ 画面
５１ 波長域表示小画面
５２ ゲイン表示小画面

Claims (7)

1. 生体粘膜を表す通常画像と、前記生体粘膜を表す狭帯域分光画像である診断用画像とを表示可能な表示手段を備えた電子内視鏡装置であって、
   前記生体粘膜を分割した一の分割領域と、他の分割領域とを設定する設定手段と、
   前記一の分割領域に対応する前記通常画像と、前記他の分割領域に対応する前記診断用画像とを前記表示手段に同時に表示するよう制御する表示制御手段とを備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記表示制御手段に表示切替指示を与えることが可能な表示切替指示手段を更に備え、
   前記表示制御手段が、前記表示切替指示手段の表示切替指示に応答して、前記一の分割領域に対応する診断用画像と、前記他の分割領域に対応する通常画像とを前記表示手段に同時に表示するように切替制御するものであることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
3. 前記表示制御手段に表示切替指示を与えることが可能な表示切替指示手段を更に備え、
   前記表示制御手段が、前記表示切替指示手段の表示切替指示に応答して、前記一の分割領域および前記他の分割領域夫々に対応する通常画像を前記表示手段に表示するように切替制御するものであることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
4. 前記表示制御手段に表示切替指示を与えることが可能な表示切替指示手段を更に備え、
   前記表示制御手段が、前記表示切替指示手段の表示切替指示に応答して、前記一の分割領域および前記他の分割領域夫々に対応する診断用画像を前記表示手段に同時に表示するように切替制御するものであることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
5. 前記分割領域の範囲を変更する指示を受け付ける領域変更受付手段を更に備え、
   前記設定手段が、前記領域変更受付手段が受け付けた前記変更する指示に応答して、前記一の分割領域の範囲を設定するものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の電子内視鏡装置。
6. 生体粘膜を表す通常画像と、前記生体粘膜を表す狭帯域分光画像である診断用画像とを表示手段に表示する電子内視鏡表示方法であって、
   前記生体粘膜を分割した一の分割領域と、他の分割領域とを設定し、
   前記一の分割領域に対応する前記通常画像と、前記他の分割領域に対応する前記診断用画像とを同時に表示手段に表示するよう制御することを特徴とする電子内視鏡表示方法。
7. 生体粘膜を表す通常画像と、前記生体粘膜を表す狭帯域分光画像である診断用画像とを表示するよう表示手段を制御するための電子内視鏡表示プログラムであって、
   前記生体粘膜を分割した一の分割領域と、他の分割領域とを設定する機能と、
   前記一の分割領域に対応する前記通常画像と、前記他の分割領域に対応する前記診断用画像とを同時に表示手段に表示するよう制御する機能とをコンピュータに実現させるための電子内視鏡表示プログラム。