JP2013172908A - 電子内視鏡装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多画素化を図った撮像素子を搭載する内視鏡において、内視鏡の使用状況に応じた観察画像をモニタに表示できるようにする。
【解決手段】生体内に挿入される内視鏡スコープ先端部に内蔵された撮像素子と、撮像素子による撮像画像信号を取り込み信号処理する信号処理部と、内視鏡スコープによる生体内のスクリーニング時には撮像画像信号を画素加算（ステップＳ４）して感度アップした観察画像を前記信号処理部に生成させ、生体内の関心領域の精査時には画素加算せず（ステップＳ３→ステップＳ５）に前記撮像画像信号から高精細な観察画像を生成させる制御部と、前記観察画像を表示するモニタ装置とを設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は電子内視鏡装置及びその制御方法に関する。

デジタルカメラに搭載されるＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等のイメージセンサ（撮像素子）は、多画素化が進展し、高精細な被写体画像を撮像できるようになっている。この多画素化の傾向は、電子内視鏡装置のスコープ先端部に搭載されるイメージセンサも例外で無く、血管構造等の微細構造の描写性向上を目的として多画素化が進んでいる。

特に画面中央に位置し照明光で明るくなる被写体や生体内壁など医者が関心を持つ領域（以下、関心領域という。）では、多画素化は撮像画像の高精細化として恩恵をもたらす。しかし、多画素化により１画素１画素の画素サイズが小さくなるため、１画素毎の受光面で取り込める光の量が少なくなり、撮像画像の感度が犠牲になってしまうという問題がある。

一方で、画面周辺や生体内の奥側など照明光の光量が十分でない非関心領域では、高精細画像を精査するというよりもむしろ、発赤など色やポリープなど構造の変化に気づくことが重要となる。即ち、新たな関心領域を探すスクリーニングに重点が置かれた撮像画像が必要となり、撮像画像の精細感より感度が重要になる。

デジタルカメラの場合、例えば特許文献１，２に記載されている様に、１枚の撮像画面内の明るい領域では、１画素１画素の個々の検出信号に基づいて高精細画像を生成し、画面内の暗い領域では、感度を優先するために精細感を犠牲にして、複数画素の検出信号を加算する画素加算が行われる。

このデジタルカメラで行う画素加算を、特許文献３では、電子内視鏡でも行うことにしている。しかし、電子内視鏡の場合、明るさだけで画素加算を行うか否かや画素加算数を決めても、電子内視鏡の使用目的に合致した画素加算にならない。それは、電子内視鏡が使用される撮影環境が、デジタルカメラと大きく異なるためである。

特開２００８―７２５０１号公報 特開２００７―２５１６９４号公報 特開平１１―３１３２４７号公報

イメージセンサが内蔵される電子内視鏡のスコープ先端部は、生体内に挿入されて使用される。つまり、真っ暗な環境で使用される。このため、内視鏡スコープに挿通されたライトガイドを通して、或いは、スコープ先端部に内蔵された光源から、照明光を観察対象とする領域に照射しながら撮像を行うことになる。

この照明光によって照らされた領域の明るさは、スコープ先端部の向く方向つまり照明光の照射方向が生体内の壁に向かっているか生体内の奥方向に向かっているかによって大きく変化する。明るさの比率は、例えば２０００：１の比になることがある。また、内視鏡は、一箇所に時間を掛けてじっくり観察する精査時の観察と、生体内へ内視鏡スコープを挿入しながら途中で得られる画像を観察するスクリーニング時の観察とが交互に行われる場合が多い。

このスクリーニング時の観察では、上記の２０００：１の比率で明るさが時々刻々と変化すると、良好な観察画像を得ることができない。そこで、内視鏡スコープの挿入に伴う明るさ変化を小さくするために、電子内視鏡では、照明光の発光量制御が行われる。また、精査時の観察では、スコープ先端部を病変部等の関心領域に近接させて照明光を照射し拡大画像を観察することが行われる。

この様な内視鏡特有の撮影環境があるため、単に、明るさだけによって画素加算数，画素加算領域を決めるよりも、内視鏡の使用目的にあった明るさ以外の要因も加味して画素加算制御を行うことが望まれる。

本発明の目的は、高感度画像を撮像するか高精細画像を撮像するかを、明るさ以外の要因で且つ内視鏡の観察画像に適した要因で決める電子内視鏡装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の電子内視鏡装置は、生体内に挿入される内視鏡スコープと、該内視鏡スコープ先端部に内蔵された撮像素子と、該撮像素子による撮像画像信号を処理して観察画像を生成する信号処理部と、前記観察画像を表示するモニタ装置と、前記信号処理部に対し、前記観察画像として、高精細観察画像と、前記高精細観察画像を構成する画素データのうちのｎ個（ｎは２以上の自然数）を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像とを生成させる制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記内視鏡スコープによる前記生体内のスクリーニング時には、前記高感度観察画像を前記信号処理部に生成させ、前記生体内の関心領域の精査時には前記高精細観察画像を前記信号処理部に生成させるものである。

本発明の電子内視鏡装置の制御方法は、生体内に挿入される内視鏡スコープの先端部に内蔵された撮像素子による撮像画像信号を処理する信号処理部によって観察画像を生成し、当該観察画像をモニタ装置に表示させる電子内視鏡装置の制御方法であって、前記信号処理部に対し、前記観察画像として、高精細観察画像と、前記高精細観察画像を構成する画素データのうちのｎ個（ｎは２以上の自然数）を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像とを生成させる制御を行う制御ステップを備え、前記制御ステップでは、前記内視鏡スコープによる前記生体内のスクリーニング時には、前記高感度観察画像を前記信号処理部に生成させ、前記生体内の関心領域の精査時には前記高精細観察画像を前記信号処理部に生成させるものである。

本発明によれば、モニタ装置に表示される観察画像が、精査時には高精細画像として、スクリーニング時には高感度画像として表示されるため、内視鏡装置の使用状況に応じた適切な画像を観察することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置のシステム構成図である。 図１に示す内視鏡スコープ先端面の正面図である。 図１に示す内視鏡スコープ先端部の撮像系縦断面図である。 図１に示す電子内視鏡装置の機能ブロック構成図である。 内視鏡先端部と生体内の関心領域（患部）との相対位置関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る画素加算制御処理手順を示すフローチャートである。 撮像素子の同時化処理及び画素加算を説明する図である。 同時化処理により得られる観察画像を説明する図である。 画素加算により得られる観察画像を説明する図である。 画素加算により得られる観察画像を説明する図である。 同時化処理前に画素加算を行うときの説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置のシステム構成図である。

本実施形態の電子内視鏡装置（内視鏡システム）１０は、内視鏡スコープ１２と、本体装置を構成するプロセッサ装置１４及び光源装置１６とから構成される。

内視鏡スコープ１２は、患者（被検体）の生体（例えば管腔や胃等）内に挿入される可撓性の挿入部２０と、挿入部２０の基端部分に連設された操作部２２と、プロセッサ装置１４及び光源装置１６に接続されるユニバーサルコード２４とを備えている。

挿入部２０の先端には先端部２６が連設され、先端部２６内に、生体内撮影用の撮像チップ５４（図３参照）が内蔵される。先端部２６の後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２８が設けられている。

湾曲部２８は、操作部２２に設けられたアングルノブ３０が操作されたとき、挿入部２０内に挿設されたワイヤが押し／引きされ、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部２６が生体内で所望の方向に向けられる。

ユニバーサルコード２４の基端にはコネクタ３６が設けられている。コネクタ３６は、複合タイプのものであり、プロセッサ装置１４に接続される他、光源装置１６にも接続される。

プロセッサ装置１４は、ユニバーサルコード２４内に挿通されたケーブル６８（図３参照）を介して内視鏡スコープ１２に給電を行い、撮像チップ５４の駆動を制御すると共に、撮像チップ５４からケーブル６８を介して伝送された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種信号処理を施して画像データに変換する。

プロセッサ装置１４で変換された画像データは、プロセッサ装置１４にケーブル接続されたモニタ３８に内視鏡撮影画像（観察画像）として表示される。また、プロセッサ装置１４は、コネクタ３６を介して光源装置１６とも電気的に接続され、光源装置１６を含め内視鏡システム１０の動作を統括的に制御する。

図２は、内視鏡スコープ１２の先端部２６の先端面２６ａを示した正面図である。

図２に示すように、先端部２６の先端面２６ａには、観察窓４０と、照明窓４２と、鉗子出口４４と、送気・送水用ノズル４６が設けられている。

観察窓４０は、先端面２６ａの中央且つ片側に偏心して配置されている。

照明窓４２は、観察窓４０を中心に対称な位置に２個配され、生体内の被観察部位に光源装置１６からの照明光を照射する。

鉗子出口４４は、挿入部２０内に配設された図示省略の鉗子チャンネルに接続され、操作部２２に設けられた鉗子口３４（図１参照）に連通している。

鉗子口３４には、注射針や高周波メスなどが先端に配された各種処置具が挿通され、各種処置具の先端が鉗子出口４４から生体内に出される。

送気・送水用ノズル４６は、操作部２２に設けられた送気・送水ボタン３２（図１参照）の操作に応じて、光源装置１６に内蔵された送気・送水装置から供給される洗浄水や空気を、観察窓４０や生体内に向けて噴射する。

図３は内視鏡スコープ１２の先端部２６のうち、撮像系の縦断面を例示する図である。

図３に示すように、観察窓４０の奥には、生体内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系５０を保持する鏡筒５１が配設されている。

鏡筒５１は、挿入部２０の中心軸に対物光学系５０の光軸が平行となるように取り付けられている。鏡筒５１の後端には、対物光学系５０を経由した被観察部位の像光を、略直角に曲げて撮像チップ５４に向けて導光するプリズム５６が配設されている。

撮像チップ５４は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子５８（図４参照）と、この固体撮像素子５８の駆動及び信号の入出力を行う周辺回路とが一体形成されたモノリシック半導体（ＣＭＯＳセンサチップ）である。撮像チップ５４は、支持基板６２上に実装されている。固体撮像素子５８の撮像面（受光面）は、プリズム５６の出射面と対向するように配置されている。

本実施形態の対物光学系５０はズームレンズを構成し、固定レンズ５０ａ，５０ｄの他に移動レンズ５０ｂ，５０ｃを備える。この移動レンズ５０ｂ，５０ｃを光軸に沿って移動させ相互間の距離や固定レンズ５０ａ，５０ｄからの距離を変えることで、被観察部位を所望の倍率で拡大した画像を固体撮像素子５８が撮像できるようにしている。

移動レンズ５０ｂ，５０ｃの夫々には、円筒状カム部材５２ａ，５２ｂが取り付けられている。円筒状カム部材５２ａ，５２ｂの夫々の中心孔の内周面には突起５２ｃ，５２ｄが設けられると共に、中心孔内にカム軸５３が挿通されている。カム軸５３の周面には、突起５２ｃ，５２ｄと夫々摺動自在に嵌合するカム溝５３ａ，５３ｂが刻設されている。

このカム軸５３が軸周りに回転駆動されることにより、円筒状カム部材５２ａ，５２ｂがカム溝５３ａ，５３ｂに沿って回転しながら軸方向に移動し、移動レンズ５０ｂ，５０ｃが対物光学系５０の光軸に沿って移動する様になっている。カム軸５３の回転位置により、対物光学系５０の拡大率すなわち対物光学系５０の焦点距離が調整される。

カム軸５３の基端部には動力伝達用ワイヤ４８が取り付けられている。この動力伝達用ワイヤ４８は、図１の操作部２２まで挿通され、操作部２２に設けられたモータ４９（図４参照）によって回転される。

内視鏡操作者は、操作部２２に設けられたモータ４９の拡大／縮小指示スイッチ２２ａ（図４参照）を操作することで、モータ４９を回転／逆回転させて、撮像画像の拡大／縮小を行うことができる。

挿入部２０の後端に向けて延設された支持基板６２の後端部には、複数の入出力端子が支持基板６２の表面部に並べて設けられており、この入出力端子に、図１のユニバーサルコード２４を介してプロセッサ装置１４との各種信号のやり取りを媒介するための信号線６６が接合される。

複数の信号線６６は、可撓性の管状ケーブル６８内にまとめて挿通されている。ケーブル６８は、挿入部２０、操作部２２、及びユニバーサルコード２４の各内部を挿通し、コネクタ３６に接続されている。

また、図２，図３では図示を省略しているが、照明窓４２の奥には、光源装置１６からの照明光を導くライトガイド１２０（図４参照）の出射端１２０ａが配されている。

多数の光ファイバを束ねて構成されたライトガイド１２０は、ケーブル６８と同様に、挿入部２０、操作部２２、及びユニバーサルコード２４の各内部を挿通し、コネクタ３６に入射端が接続されている。

図４は、内視鏡システム１０の電気制御系を示したブロック図である。

図４に示すように、内視鏡スコープ１２の先端部２６には、撮像チップ５４が内蔵される。撮像チップ５４は、固体撮像素子５８と、周辺回路とで構成され、周辺回路は、アナログ信号処理回路（ＡＦＥ：アナログフロントエンド）７２と、ＴＧ（タイミングジェネレータ）７８とを備える。また、これら周辺回路を制御すると共に、プロセッサ装置１４のＣＰＵ８２との間で情報の授受を行うＣＰＵ８０が設けられている。

ズームレンズを構成する対物光学系５０は、図３のカム軸５３をモータ４９が回転することで、その倍率が可変制御される。モータ４９は、拡大／縮小指示スイッチ２２ａの信号によって駆動されると共に、この拡大／縮小指示の情報は、ＣＰＵ８０，８２に伝達される。

ＴＧ７８は、ＣＰＵ８０の制御に基づき、固体撮像素子５８の駆動パルス（垂直／水平走査パルス、リセットパルス等）とＡＦＥ７２用の同期パルスとを発生する。固体撮像素子５８は、ＴＧ７８から入力される駆動パルスにより駆動され、対物光学系５０を介して撮像面に結像された光学像を光電変換して撮像信号として出力する。

固体撮像素子５８の撮像面には、多数の画素がマトリクス状に配置されており、各画素にはそれぞれフォトセンサ（光電変換素子）が設けられている。固体撮像素子５８の撮像面に入射した光は各画素のフォトセンサに電荷として蓄積される。そして、垂直走査回路及び水平走査回路（いずれも不図示）による垂直方向と水平方向の走査によって、各画素のフォトセンサに蓄積された信号電荷量は画素信号として順次読み出され、所定のフレームレートで出力される。

なお、図示は省略するが、固体撮像素子５８の各画素は光電変換素子上方にカラーフィルタを有している。このカラーフィルタは、複数の色セグメントからなり、その配列は例えば、ベイヤ配列となっている。固体撮像素子５８はＣＣＤ型としてもよい。

ＡＦＥ７２は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路と、自動ゲイン回路（ＡＧＣ）と、Ａ／Ｄ変換器とにより構成されている。ＣＤＳ回路は、固体撮像素子５８から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、固体撮像素子５８で生じるリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。

ＡＧＣは、ＣＤＳ回路によりノイズ除去が行われた撮像信号を、ＣＰＵ８０から指定されたゲイン（増幅率）で増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、ＡＧＣにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換して出力する。ＡＦＥ７２でデジタル化されて出力された撮像信号（デジタル撮像信号）は、信号線６６を通してプロセッサ装置１４に入力される。

プロセッサ装置１４は、ＣＰＵ８２と、ＲＯＭ８４と、ＲＡＭ８５と、画像処理回路（ＤＳＰ）８６と、表示制御回路８８とを備えて構成される。

ＣＰＵ８２は、プロセッサ装置１４内の各部を制御するとともに、内視鏡システム１０の全体を統括的に制御する。ＲＯＭ８４には、プロセッサ装置１４の動作を制御するための各種プログラムや制御用データが記憶される。また、ＲＡＭ８５には、ＣＰＵ８２により実行されるプログラムやデータなどが一時記憶される。

ＤＳＰ８６は、ＣＰＵ８２の制御に基づき、ＡＦＥ７２から入力された撮像信号に対し、色補間，色分離，色バランス調整，ガンマ補正，画像強調処理等を施し、画像データを生成すると共に、後述するように、撮像画像の拡大倍率（対物光学系５０の焦点距離）に応じて画素加算制御を行う。

ＤＳＰ８６から出力された画像データは表示制御回路８８に入力され、表示制御回路８８は、ＤＳＰ８６から入力された画像データを、モニタ３８に対応した信号形式に変換しモニタ３８の画面に表示させる。

プロセッサ装置１４の操作部９０は、固体撮像素子５８の動作モードを選択し又は切り替えるためのモード切替ボタンや、その他ユーザの指示入力を受け付ける各種ボタンが設けられている。また、内視鏡スコープ１２の操作部２２に設けられた拡大／縮小指示スイッチ２２ａの信号は、モータ４９に伝達されると共に、ＣＰＵ８２にも伝達される。

光源装置１６は、例えば白色光の発光光源１００と、光源駆動回路１０１と、ＣＰＵ１０４とを備えて構成され、発光光源１００の発光部に対面して、ライトガイド１２０の入射端１２０ｂが設けられる。

本実施形態における発光光源１００は、どの様な光源でも良く、ＬＥＤ光源や有機ＥＬ光源，ハロゲンランプ等の光源を使用する。補助光源として特殊光発光光源を備えても良い。ＣＰＵ１０４とプロセッサ装置１４のＣＰＵ８２とは接続され、相互に情報の授受を行う。

上記のように構成された内視鏡システム１０で生体内を観察する際には、内視鏡スコープ１２と、プロセッサ装置１４と、光源装置１６と、モニタ３８の電源をオンにして、内視鏡スコープ１２の挿入部２０を生体内に挿入する。そして、光源装置１６からライトガイド１２０を通した照明光で生体内を照明しながら、固体撮像素子５８により撮像される生体内の画像をモニタ３８で観察することになる。

ＣＰＵ１０４は、ＣＰＵ８２との間で授受する情報に基づき、固体撮像素子５８の撮像画像信号から照明光の光量制御を行うか否かを判断し、光量制御を行う場合には光源駆動回路１０１に指令を出す。ＣＰＵ１０４からの指示を受けた光源駆動回路１０１は、光源１００の発光量制御を行う。

図５（ａ）は、生体２内に挿入された内視鏡スコープ１２の先端部２６が、患部３から遠い場合を示し、図５（ｂ）は先端部２６が患部３に近接した場合を示している。照明光の発光量を一定とした場合、図５（ａ）の様に患部３が遠くになる状態と、図５（ｂ）の様に患部３が近くなる状態とで、患部の明るさは、１：２０００程度になってしまうことがあり、観察部位の良好な画像を得ることができなくなってしまう。

そこで、内視鏡スコープ１２の先端部２６が患部３から遠いときに観察画像を撮像する場合や、患部３に近づいて観察画像を撮像する場合を考慮して、照明光の明るさ制御を行う。照明光の明るさは、固体撮像素子５８の撮像画像信号から判断でき、観察画像が所定の明るさより暗くなったときは照明光の発光量を上げて明るくし、観察画像が所定の明るさより明るくなったときは照明光の発光量を下げて暗くする。

この発光量制御の他に、本実施形態では、次の様にして画素加算制御も行う。図６は、図４のＣＰＵ８２が行う画素加算制御処理手順を示すフローチャートである。尚、この実施形態では、図３で説明した対物光学系５０の倍率位置が、拡大しない標準位置と、拡大する拡大位置の２箇所であるとして説明する。

先ず、ステップＳ１で、ＣＭＯＳ型の撮像素子５８から撮像画像信号をＤＳＰ８６が取り込む。次のステップＳ２で、ＤＳＰ８６は、同時化処理（デモザイク処理）を実施する。同時化処理とは、各画素に対応する位置に３色のＲ信号，Ｇ信号，Ｂ信号を求める処理をいう。この同時化処理を、図７を用いて説明する。

図７は、撮像素子５８の画素配列が正方格子配列で且つカラーフィルタ配列がベイヤ配列の場合を例示する図である。図７においてＲは赤色フィルタを搭載する画素（Ｒ画素）を示し，Ｇは緑色フィルタを搭載する画素（Ｇ画素）を示し，Ｂは青色フィルタを搭載する画素（Ｂ画素）を示す。

Ｒ画素は、赤色の受光量に応じた信号を検出する。Ｇ画素は、緑色の受光量に応じた信号を検出する。Ｂ画素は、青色の受光量に応じた信号を検出する。

つまり、各画素に対応する位置には、ＲＧＢ３色のうちの１色の信号しか生成されない。このため、各画素に対応する位置にＲＧＢ３色の信号を生成するために、同時化処理（デモザイク処理）を行う。

例えば、図７のＧ画素４に対応する位置のＧ信号は、Ｇ画素４が検出したＧ信号を用い、同位置のＲ信号は、Ｇ画素４の周囲にあるＲ画素の検出信号を補間演算して求め、同位置のＢ信号は、Ｇ画素４の周囲にあるＢ画素の検出信号を補間演算して求める。

同様に、Ｒ画素５に対応する位置のＲ信号は、Ｒ画素５が検出したＲ信号を用い、同位置のＧ信号は、Ｒ画素５の周囲にあるＧ画素の検出信号を補間演算して求め、同位置のＢ信号は、Ｒ画素５の周囲にあるＢ画素の検出信号を補間演算して求める。この処理を、全画素の夫々について行う。

この同時化処理により、図８に示すように、固体撮像素子の各画素に対応する位置にＲ信号、Ｇ信号、及びＢ信号からなる画素データ（ｇ１〜ｇ１６）が１つずつ生成され、全画素に対応する画素データにより、高解像度の観察画像が生成される。

図６の次のステップＳ３では、ＣＰＵ８２が、対物光学系５０の倍率位置が標準位置にあるか、それとも拡大位置にあるかを判定する。

内視鏡スコープ１２を操作する医療従事者は、内視鏡スコープ１２の先端部２６を患者の生体内に挿入していきながら、異変箇所があるか否かを調べるスクリーニングを行う。このスクリーニング時の対物光学系５０の倍率位置は、標準位置で行われる。医療従事者は、スクリーニングを行いながら、図５（ａ）の状態で患部３を見つけ、内視鏡先端部２６を患部３に近づけて図５（ｂ）の状態になる。

このスクリーニングの際中は、図５（ａ）に示す様に、遠くを照明するために、照明光の発光量を多くして、遠くまで明るく照明できる様にして行っている。しかし、近年の内視鏡スコープ１２は、小径化を図るためにライトガイド１２０をあまり太くできないため、また、先端部２６の発熱量を抑えるために、それほど発光量を多くできないという制約がある。明るい画像が撮像できるように、対物光学系５０のＦ値を大きくすると、被写界深度が狭くなり、スクリーニングにとって不利となる。

そこで、この様なスクリーニング時には、図６のステップＳ４に進み、図４のＤＳＰ８６は画素加算を行ってからステップＳ５に進む。

電子内視鏡に使用される従来の撮像素子は、例えば、総画素数３０万画素程度であったものが、近年の多画素化を図った撮像素子は、モニタ３８の高解像度化に合わせて、８０万画素とか１３０万画素とかになってきている。しかし、狭い内視鏡先端部２６に撮像素子５８を内蔵させる関係で、撮像チップ５４のチップ面積増大は図れず、１画素１画素は微細化されている。このため、明るい照明光では、画素が飽和して白飛びした画像が撮像されてしまう。

本実施形態の内視鏡スコープ１２は、多画素化を図った撮像チップ５４を搭載しているが、スクリーニング時には高解像度の観察画像は不要である。発赤などの色の変化やポリープ等の構造変化に気づけば良いため、２画素加算や４画素加算を行い、解像度を下げて感度向上を図る。これにより、照明光の発光量をそれほど大きくすることなく、また、被写体深度を狭くすることなく、良好なスクリーニングを行うことが可能となる。

ステップＳ４で実施する画素加算について説明する。

画素加算とは、固体撮像素子に含まれる全ての画素を、ｎ個（ｎは２以上の自然数）を１組として組分けし、各組に対してＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を生成する処理を言う。

例えば、図７に示した１６個の画素を隣接する４つの画素を１組として組分けする。図７の例では、円８で囲った４画素を１組としている。円８で囲った４画素の各々に対応する位置には、同時化処理により、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号が生成されている。

ＤＳＰ８６は、円８で囲った４画素の各々に対応する位置に生成されたＲ信号同士を加算して、加算後のＲ信号を、当該４画素の各々に対応する位置のＲ信号とする。

また、ＤＳＰ８６は、円８で囲った４画素の各々に対応する位置に生成されたＧ信号同士を加算して、加算後のＧ信号を、当該４画素の各々に対応する位置のＧ信号とする。

ＤＳＰ８６は、円８で囲った４画素の各々に対応する位置に生成されたＢ信号同士を加算して、加算後のＢ信号を、当該４画素の各々に対応する位置のＢ信号とする。

ＤＳＰ８６は、このような処理を、全ての組に対して行う。

これにより、図９に示すように、４画素毎に、その４画素の各々に対応する位置にある画素データ（ａ〜ｄ）が同じとなる。つまり、各組に対応して同一の画素データが生成され、この画素データの明るさは高解像度の観察画像を構成する画素データの明るさの約４倍となる。このように、画素加算を行うことにより、同時化処理によって得られる高解像度の観察画像よりも解像度が１／４、感度が４倍となった高感度の観察画像を得ることができる。

以上の説明では、各組に対し同一の画素データを４つ対応させることで、高感度の観察画像の全画素データ数を高解像度の観察画像と同じにしている。これにより、画素加算を行った場合でも、観察画像のサイズを縮小させずに、モニタ画面に一杯に高感度の観察画像を表示できる。

勿論、図１０に示すように、各組を構成する４画素の重心位置に対応する位置に、画素データ（ａ〜ｄ）を生成することで、高感度の観察画像の全画素データ数を、高解像度の観察画像の１／４にしてもよい。

以上の画素加算によって生成される高感度観察画像は、高精細観察画像を構成する画素データのうちのｎ個を１組として合成したものに相当する画素データから構成されたものということができる。

例えば、図９，１０において、高感度観察画像を構成する画素データａは、図８の画素データｇ１〜ｇ４を合成したものに相当し、高感度観察画像を構成する画素データｂは、図８の画素データｇ５〜ｇ８を合成したものに相当し、高感度観察画像を構成する画素データｃは、図８の画素データｇ９〜ｇ１２を合成したものに相当し、高感度観察画像を構成する画素データｄは、図８の画素データｇ１３〜ｇ１６を合成したものに相当する。

図５（ｂ）に示す様に、スクリーニングによって患部３等の関心領域に近接した場合、照明光の発光量は小さくなるように制御され、患部３の観察画像が飽和によって白飛びしない様に制御される。

そして次に、医者は、患部３の精査を行う。この精査は、対物光学系５０の倍率位置を拡大位置にし、拡大画像をモニタ３８に表示することで行う。即ち、図６のステップＳ３の判定の結果、倍率位置が拡大位置のときは、ステップＳ３からステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、ＤＳＰ８６が、デモザイク処理以外のガンマ補正処理やＲＧＢ／ＹＣ変換処理等の画像処理を行い、次のステップＳ６で、ＣＰＵ８２が画像処理後の撮像画像（観察画像）をモニタ３８に表示する。

即ち、ステップＳ３からステップＳ５に進んだ場合には、高精細画像を得るために画素加算は行われずに、高精細画像がモニタ３８に表示される。これにより、患部３の微細血管構造等が描写可能となる。

次のステップＳ７では、ＣＰＵ８２が、内視鏡スコープの使用が終わったか否かを判定し、終わった場合にはこの処理を終了し、終わっていない場合にはステップＳ１に戻り、以上の処理を繰り返す。

上述した実施形態では、対物光学系５０の倍率位置が標準位置と拡大位置の２位置の場合について説明した。しかし、例えば倍率位置が、標準位置（拡大せず）と２倍拡大位置，４倍（最大）拡大位置等、拡大倍率が可変できる場合には、標準位置ではｎ＝４とする４画素加算，２倍拡大位置ではｎ＝２とする２画素加算，４倍拡大位置では画素加算無しとすることも可能である。

また、上述した実施形態では、同時化処理後に信号の加算を行って高感度の観察画像を生成しているが、これに限らない。

例えば、固体撮像素子内部において信号電荷の状態で同色成分の信号電荷を加算したり、同時化処理前に、同色信号同士を加算したりしてもよい。

例えば、図１１に示した５×５の２５個の画素を１組として、この組に対応させて１種類の画素データを生成する場合、ＣＰＵ８２は、図１１中の○で囲った４つのＲ画素の検出信号同士を固体撮像素子内又はＡＦＥ７２で加算し、図１１中の△で囲った４つのＢ画素の検出信号同士を固体撮像素子内又はＡＦＥ７２で加算し、図１１中の□で囲った４つのＧ画素の検出信号同士を固体撮像素子内又はＡＦＥ７２で加算するように、撮像チップ５４を制御する。

このような制御によってＤＳＰ８６に出力される撮像画像信号を同時化処理して得られる観察画像の画素データは、固体撮像素子の全画素から信号を取得し同時化処理して得られる高精細観察画像を構成する画素データのうちの４つを１組として合成したものに相当することになる。したがって、ＣＰＵ８２が上述した制御を行うことでも、ＤＳＰ８６に高感度観察画像を生成させることができる。

以上のように、ＣＰＵ８２は、ＤＳＰ８６に対し、高精細観察画像と、高精細観察画像を構成する画素データのうちのｎ個を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像とを生成させる制御を行う。

なお、同時化処理前に信号の加算を行う場合、Ｒ信号の加算数，Ｇ信号の加算数，Ｂ信号の加算数は同数ではなく、色毎に変えても良い。

内視鏡の場合、照明光として白色光だけでなく、特殊波長の光を照射する場合がある。この様な場合、画素の搭載フィルタ色毎に加算数を変えることで、関心領域の病変等を強調した画像をえることが可能となる。

また、図４では、操作スイッチ２２ａのスイッチ位置の情報をＣＰＵ８２が取り込む構成を説明したが、カム軸５３の回転位置をセンサで直接検出し、この検出情報をＣＰＵ８０経由でＣＰＵ８２に伝達する構成でも良い。

また、以上の説明では、ＣＰＵ８２が、ズームレンズの位置によって決まる拡大倍率が最大のときに精査時であると判断し、当該拡大倍率が最大倍率以外であるときにスクリーニング時であると判断しているが、これに限らない。

例えば、ＣＰＵ８２は、拡大倍率が所定値（最大倍率と最低倍率の間の値（中間倍率））以下のときにスクリーニング時と判断し、拡大倍率が前記所定値を超えるときに前記精査時と判断してもよい。

実際の臨床手技では、最大拡大倍率では被写界深度が狭くなるため、中間倍率以下の比較的被写界深度が広い領域でスクリーニングを実施し、精査時は中間倍率よりも高い倍率で見るという使い方が多い。したがって、ＣＰＵ８２が上述したような判断を行うことで、より実際の臨床手技に則した制御が可能となる。

なお、中間倍率の値については、使用者による好み等もあるため、任意に設定できるようにしてもよい。また、中間倍率＝最低拡大倍率としてもよい。

また、以上の説明では、ＣＰＵ８２が、スクリーニング時か精査時かを、ズームレンズの位置によって判断するものとしたがこれに限らない。例えば、操作部９０によって、スクリーニング中又は精査中であることを示す情報を入力できるようにしておき、入力された情報によって、ＣＰＵ８２が、スクリーニング時か精査時かを判断してもよい。

または、内視鏡スコープ１２の先端部２６に加速度センサ等を設けておき、ＣＰＵ８２が、この加速度センサの情報から先端部２６の動く速度を測定する。そして、ＣＰＵ８２は、この速度が閾値以上のときはスクリーニング時であると判断し、閾値未満のときは精査時であると判断してもよい。

また、ＣＰＵ８２は、高感度観察画像をＤＳＰ８６に生成させる場合、観察画像全体においてｎの値を一律にするのではなく、生体内の被写体を照明する光の反射光が暗い領域と明るい領域とで、ｎの値を変更させてもよい。

例えば、ＣＰＵ８２は、同時化処理によって得られる観察画像における明るさを判定し、暗い領域については、高精細観察画像を構成する画素データのうちの例えば４個を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像を生成させ、明るい領域については、高精細観察画像を構成する画素データのうちの例えば２個を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像を生成させる。

図８に示す４×４の画素データからなる観察画像において、画素データｇ５〜ｇ８の領域が明るい領域であり、その他が暗い領域であるとする。

この場合、ＣＰＵ８２は、ＤＳＰ８６に対し、画素データｇ１〜ｇ４を合成した画素データａ、画素データｇ５と画素データｇ６を合成した画素データｂ’画素データｇ９〜ｇ１２を合成した画素データｃ、画素データｇ１３〜ｇ１６を合成した画素データｄからなる高感度観察画像を生成させる。

このように、被写体の明るさに応じて観察画像の感度（明るさ）を変更する方法は、特許文献１，２，３等に記載されている公知の方法を採用すれば良い。

以上述べた様に、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された電子内視鏡装置は、生体内に挿入される内視鏡スコープと、該内視鏡スコープ先端部に内蔵された撮像素子と、該撮像素子による撮像画像信号を処理して観察画像を生成する信号処理部と、前記観察画像を表示するモニタ装置と、前記信号処理部に対し、前記観察画像として、高精細観察画像と、前記高精細観察画像を構成する画素データのうちのｎ個（ｎは２以上の自然数）を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像とを生成させる制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記内視鏡スコープによる前記生体内のスクリーニング時には、前記高感度観察画像を前記信号処理部に生成させ、前記生体内の関心領域の精査時には前記高精細観察画像を前記信号処理部に生成させるものである。

開示された電子内視鏡装置は、前記撮像素子の前段に設けられたズームレンズを備え、前記制御部は、前記ズームレンズの位置によって決まる拡大倍率に応じて、前記精査時か前記スクリーニング時かを判断するものである。

開示された電子内視鏡装置は、前記制御部が、前記ズームレンズによって決まる拡大倍率が最大拡大倍率よりも小さい所定値以下のときに前記スクリーニング時と判断し、前記拡大倍率が前記所定値を超えるときに前記精査時と判断するものを含む。

開示された電子内視鏡装置は、前記制御部が、前記ズームレンズが最大拡大位置にあるとき前記精査時と判断し、前記ズームレンズが最大拡大位置以外の位置にあるとき前記スクリーニング時と判断するものを含む。

開示された電子内視鏡装置は、前記制御部が、前記高感度観察画像として、前記拡大する倍率が高いほど前記ｎの値を小さくしたものを生成させるものである。

開示された電子内視鏡装置は、前記制御部が、前記高感度観察画像として、前記生体内の被写体を照明する光の反射光が暗い領域ほど明るい領域より前記ｎの数を多くした画像を生成させるものである。

開示された電子内視鏡装置の制御方法は、生体内に挿入される内視鏡スコープの先端部に内蔵された撮像素子による撮像画像信号を処理する信号処理部によって観察画像を生成し、当該観察画像をモニタ装置に表示させる電子内視鏡装置の制御方法であって、前記信号処理部に対し、前記観察画像として、高精細観察画像と、前記高精細観察画像を構成する画素データのうちのｎ個（ｎは２以上の自然数）を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像とを生成させる制御を行う制御ステップを備え、前記制御ステップでは、前記内視鏡スコープによる前記生体内のスクリーニング時には、前記高感度観察画像を前記信号処理部に生成させ、前記生体内の関心領域の精査時には前記高精細観察画像を前記信号処理部に生成させるものである。

１０ 電子内視鏡装置（内視鏡システム）
１２ 電子内視鏡（内視鏡スコープ）
１４ プロセッサ装置
１６ 光源装置
２６ 先端部
３８ モニタ
４０ 観察窓
４２ 照明窓
４８ カム軸回転用のワイヤ
５０ ズームレンズ（対物光学系）
５０ａ，５０ｄ 固定レンズ群
５０ｂ，５０ｃ 移動レンズ群
５３ 移動レンズ群移動用のカム軸
５４ 撮像チップ
５６ プリズム
５８ 撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）
６２ 基板
６６ 信号線
６８ ケーブル
８０，８２，１０４ ＣＰＵ
８６ ＤＳＰ

Claims (7)

1. 生体内に挿入される内視鏡スコープと、
   該内視鏡スコープ先端部に内蔵された撮像素子と、
   該撮像素子による撮像画像信号を処理して観察画像を生成する信号処理部と、
   前記観察画像を表示するモニタ装置と、
   前記信号処理部に対し、前記観察画像として、高精細観察画像と、前記高精細観察画像を構成する画素データのうちのｎ個（ｎは２以上の自然数）を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像とを生成させる制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、前記内視鏡スコープによる前記生体内のスクリーニング時には、前記高感度観察画像を前記信号処理部に生成させ、前記生体内の関心領域の精査時には前記高精細観察画像を前記信号処理部に生成させる電子内視鏡装置。
2. 請求項１に記載の電子内視鏡装置であって、
   前記撮像素子の前段に設けられたズームレンズを備え、
   前記制御部は、前記ズームレンズの位置によって決まる拡大倍率に応じて、前記精査時か前記スクリーニング時かを判断する電子内視鏡装置。
3. 請求項２記載の電子内視鏡装置であって、
   前記制御部は、前記ズームレンズによって決まる拡大倍率が最大拡大倍率よりも小さい所定値以下のときに前記スクリーニング時と判断し、前記拡大倍率が前記所定値を超えるときに前記精査時と判断する電子内視鏡装置。
4. 請求項２記載の電子内視鏡装置であって、
   前記制御部は、前記ズームレンズが最大拡大位置にあるとき前記精査時と判断し、前記ズームレンズが最大拡大位置以外の位置にあるとき前記スクリーニング時と判断する電子内視鏡装置。
5. 請求項３又は４に記載の電子内視鏡装置であって、
   前記制御部は、前記高感度観察画像として、前記拡大する倍率が高いほど前記ｎの値を小さくしたものを生成させる電子内視鏡装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子内視鏡装置であって、
   前記制御部は、前記高感度観察画像として、前記生体内の被写体を照明する光の反射光が暗い領域ほど明るい領域より前記ｎの数を多くした画像を生成させる電子内視鏡装置。
7. 生体内に挿入される内視鏡スコープの先端部に内蔵された撮像素子による撮像画像信号を処理する信号処理部によって観察画像を生成し、当該観察画像をモニタ装置に表示させる電子内視鏡装置の制御方法であって、
   前記信号処理部に対し、前記観察画像として、高精細観察画像と、前記高精細観察画像を構成する画素データのうちのｎ個（ｎは２以上の自然数）を１組として合成したものに相当する画素データから構成される高感度観察画像とを生成させる制御を行う制御ステップを備え、
   前記制御ステップでは、前記内視鏡スコープによる前記生体内のスクリーニング時には、前記高感度観察画像を前記信号処理部に生成させ、前記生体内の関心領域の精査時には前記高精細観察画像を前記信号処理部に生成させる電子内視鏡装置の制御方法。

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