JP2016043135A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可視光域の光を利用した内視鏡作業において、色再現性が良好な観察画像を表示する。【解決手段】内視鏡装置においてＫＴＰレーザ（５３２ｎｍ）、バンドパスフィルタを用いたレーザ治療を行う場合、プローブをビデオスコープの鉗子チャネルに挿入し、器具を使った作業前のホワイトバランス調整処理を行う。このとき、ホワイトバランス調整後のＲ，Ｇ、Ｂのゲイン値に基づいてバンドパスフィルタ付のフードの装着を検知し、レーザ治療時のマトリクス係数、マトリクス演算に従って、Ｇの画素値を、他の色要素の画素信号の差分値（Ｃｙ−Ｍｇ）、（Ｙｅ−Ｍｇ）から算出する。【選択図】図８

Description

本発明は、スコープ（内視鏡）を使って器官内壁などの被写体を撮像し、処置等を行う内視鏡システムに関し、特に、レーザ診断、治療等を行うときの露出制御に関する。

内視鏡システムでは、プローブを利用して器官内壁の腫瘍など患部を診断、処置することが可能であり、その一つにレーザ治療が知られている。そこでは、スコープの鉗子チャネルにレーザ用プローブを挿入し、レーザ発振器から放射されるレーザ光線をプローブを通じて患部に照射する。オペレータは、レーザ光線を照射しながら止血、切開などの処置を行う。

レーザ光線としては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザなどの赤外レーザ、近赤外レーザが使用される一方、ＫＴＰレーザ、光線力学的治療（Photodynamic Diagnosis Therapy:以下、ＰＤＴという）用レーザなど、可視光域の波長をもつレーザ光線も使用される。

レーザ光線の光強度は、照明光と比べて非常に大きい。そのため、レーザ光線を照射すると、その反射光によって画素信号が飽和し、ハレーションが観察画像に生じる。これを防ぐため、レーザ光線の反射光をカット又は低減するバンドパスフィルタが光路上に配置される（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−９７０７号公報

可視光域においてレーザ光線の波長域をカットあるいは低減すると、生成されるカラー画像信号には、その波長域の色情報が含まれない。そのため、観察画像の色再現が不適切なものとなる。

したがって、可視光域の光をバンドパスフィルタなどによって部分的にカットあるいは低減した場合でも、フィルタを使用しないときと同様の色再現性をもつ観察画像を表示することが求められる。

本発明の内視鏡装置は、スコープ先端部に設けられ、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇから構成される複数の色要素をマトリクス状に配列させたカラーフィルタアレイを有する撮像素子と、撮像素子に対してカラーフィルタアレイよりもスコープ先端側に着脱自在に設置され、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇのいずれか１つの色要素に応じた波長域のレーザ光線（ＫＴＰレーザ光など）を低減し、残りの色要素に応じた光を透過する光学部材（例えば、バンドパスうフィルタ）と、撮像素子から読み出されるＣｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号に対してマトリクス演算による色変換処理を施し、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号を生成する色調整処理部とを備える。撮像素子に生成される画素信号は、例えば色差順次方式に従って読み出される。

本発明の色調整処理部は、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号の画素値に基づいて原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち２つのカラー画素値を算出する一方、低減された光の色要素に応じた画素信号は理由せずに、代わりに残りの色要素に応じた画素信号の差分値に基づいて、残りのカラー画素値を算出する。

補色フィルタアレイＣｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの各色要素の分光透過特性の特徴から、光学部材によって色情報が低減されない残りの画素信号（色信号）の差分値は、低減される光の色要素に近い色情報をもつ画素信号に置き換えることが可能となる。例えば、光学部材が色要素のＧ成分に応じた波長域のレーザ光線を低減する場合、色調整処理部が、Ｃｙに応じた画素信号とＭｇに応じた画素信号との差分値、Ｙｅに応じた画素信号とＭｇに応じた画素信号の差分値とに基づいて、残りのカラー画素値を算出することができる。

色調整処理部は、光学部材の設置の有無を判断することによって、レーザ治療時に自動的に色調整することができる。光学部材の設置が設置されている場合、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号の画素値に基づいて原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち２つのカラー画素値を算出し、残りの色要素に応じた画素信号の差分値に基づいて、残りのカラー画素値を算出し、設置されていないと判断する場合、通常のマトリクス演算を実行すればよい。例えば、色調整処理部は、ホワイトバランス調整時のゲイン処理後、設定されたゲイン値に基づいて光学部材の設置の有無を判断することができる。

あるいは、色調整処理部は、レーザ使用モードの切り替えに応じて、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号の画素値に基づいて原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち２つのカラー画素値を算出し、残りの色要素に応じた画素信号の差分値に基づいて、残りのカラー画素値を算出することもできる。

本発明の他の態様における内視鏡用色調整装置は、スコープ先端部に設けられ、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇから構成される複数の色要素をマトリクス状に配列させたカラーフィルタアレイを有する撮像素子と、照明光を放射する光源と撮像素子との間の光路上に設置され、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇのいずれか１つの色要素に応じた波長域の光を低減し、残りの色要素に応じた光を透過する光学部材と、撮像素子から読み出されるＣｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号に対してマトリクス演算による色変換処理を施し、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号を生成する色変換処理部と、マトリクス演算の算出方法を設定するマトリクス演算制御部を備え、マトリクス演算制御部が、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号の画素値に基づいて原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち２つのカラー画素値を算出するマトリクス演算を施し、また、残りの色要素に応じた画素信号の差分値に基づいて、残りのカラー画素値を算出するマトリクス演算を施す。

本発明の他の態様における内視鏡装置は、スコープ先端部に設けられ、Ｒ，Ｇ，Ｂから構成される複数の色要素をマトリクス状に配列させたカラーフィルタアレイを有する撮像素子と、撮像素子に対してカラーフィルタアレイよりもスコープ先端側に着脱自在に設置され、Ｇの色要素に応じた波長域のレーザ光線を低減し、残りの色要素に応じた光を透過する光学部材と、撮像素子から読み出されるＲ，Ｇ，Ｂの色要素に応じた画素信号に対してマトリクス演算による色変換処理を施し、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号を生成する色調整処理部とを備え、色調整処理部が、Ｇの色要素に応じた画素信号をＲとＢの画素信号に置き換えた後、マトリクス演算を施す。

本発明の他の態様における内視鏡用色調整装置は、スコープ先端部に設けられ、Ｒ，Ｇ，Ｂから構成される複数の色要素をマトリクス状に配列させたカラーフィルタアレイを有する撮像素子と、照明光を放射する光源と撮像素子との間の光路上に設置され、Ｇの色要素に応じた波長域の光を低減し、残りの色要素に応じた光を透過する光学部材と、撮像素子から読み出されるＲ，Ｇ，Ｂの色要素に応じた画素信号に対してマトリクス演算による色変換処理を施し、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号を生成する色変換処理部と、マトリクス演算の算出方法を設定するマトリクス演算制御部を備え、マトリクス演算制御部が、Ｇの色要素に応じた画素信号をＲとＢの画素信号に置き換えた後、マトリクス演算を施す。

このように本発明によれば、可視光域の光を利用した内視鏡作業において、色再現性が良好な観察画像を表示することができる。

本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。 カラーフィルタアレイを示した図である。 イメージセンサの分光感度特性を示した図である。 レーザ治療時に使用されるフードの側面図である。 フードの正面図である。 バンドパスフィルタの分光透過特性を示した図である。 バンドパスフィルタを装着した場合の分光感度特性を示した図である。 Ｇ成分のピーク付近の分光感度特性を示した図である。 システムコントロール回路によって実行されるホワイトバランス調整処理のフローチャートである。 第２の実施形態におけるカラーフィルタアレイを示した図である。 イメージセンサの分光感度特性を示した図である。 バンドパスフィルタを使用したときのイメージセンサの分光感度特性を示した図である。 第２の実施形態におけるマトリクス係数設定処理のフローチャートを示した図である。

図１は、本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。図２は、カラーフィルタアレイを示した図である。図３は、イメージセンサの分光感度特性を示した図である。

電子内視鏡装置は、ビデオスコープ１０とプロセッサ３０とを備え、ビデオスコープ１０はプロセッサ３０に着脱自在に接続可能である。プロセッサ３０には、キーボード５０、モニタ６０が接続されている。

プロセッサ３０は、キセノンランプなどのランプ４８を備え、ランプ４８はランプ駆動回路４３によって駆動される。ランプ４８から放射された光は、集光レンズ４５を介してビデオスコープ１０内に設けられたライトガイド１１の入射端に入射する。ライトガイド１１から射出した光は、配光レンズ１５を介してスコープ先端部１０Ｔから被写体である観察対象に向けて照射される。

患部などの観察対象において反射した照明光は、スコープ先端部１０Ｔに設けられた対物レンズ１３によって結像し、被写体像がイメージセンサ（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）１２の受光面に形成される。イメージセンサ１２は駆動回路（図示せず）によって駆動され、１フィールド／フレーム分の画素信号が、イメージセンサ１２から所定の時間間隔（例えば１／６０秒、１／３０秒間隔）で読み出される。

イメージセンサ１２の受光面上には、カラーフィルタアレイ１２Ｆが配設されており、ここでは、補色フィルタアレイを適用している。図２に示すように、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｅ、Ｇから構成される４つの色要素が、各画素と対向するように市松状にマトリクス配列している。イメージセンサ１２の各画素は、図３に示すようなＣｙ、Ｍｇ、Ｙｅ、Ｇに関して分光感度特性を有し、これは、カラーフィルタアレイ１２Ｆの色要素Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｅ、Ｇの分光透過特性に従う。

イメージセンサ１２で生成された画素信号は、ここではフィールド読み出し方式（色差順次方式）に従って読み出される。図２に示すように、垂直方向に沿って隣接する２画素を加算しながらインターレース方式に従って読み出し、さらに、奇数フィールド、偶数フィールドに分けて読み出すラインを１ライン分ずらして読み出す。

Ｍｇ，Ｃｙ、Ｙｅの色信号については、Ｍｇ＝Ｒ＋Ｂ、Ｙｅ＝Ｒ＋Ｇ、Ｃｙ＝Ｇ＋Ｂと、Ｒ，Ｇ，Ｂによって表すことができる。したがって、イメージセンサ１２において生じたＣｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの画素信号（色信号ともいう）は、画素混合読み出し方式により、Ｗｒ（＝２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、Ｇｂ（＝２Ｇ＋Ｂ）、Ｗｂ（＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、Ｇｒ（＝Ｒ＋２Ｇ）の色信号ごとに読み出される。

イメージセンサ１２から読み出された色信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒは、初期回路１４において増幅処理、デジタル化された後、色変換回路１７に送られる。ＦＰＧＡなどプログラマブルな論理回路で構成される色変換回路１７では、マトリクス演算によって原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号が生成される。そして画像信号処理回路１６では、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー画像信号に対し、ガンマ補正処理、ホワイトバランス調整処理などが施される。

プロセッサ３０に送信されたＲ，Ｇ，Ｂのカラー画像信号は、映像信号処理回路３２において輪郭強調など所定の処理が施された後、モニタ６０に出力される。これにより、観察画像がモニタ６０に表示される。

ＣＰＵ、ＲＡＭなどを含むシステムコントロール回路４０は、タイミングジェネレータ（図示せず）、映像信号処理回路３２などへ制御信号を出力し、プロセッサ３０の動作を制御する。動作制御プログラムは、あらかじめＲＯＭ４１に記憶されている。

プロセッサ３０のフロントパネルには、図示しないホワイトバランス調整ボタン（キャリブレーションボタン）、モードボタンなどのボタンが設けられており、システムコントロール回路４０は、オペレータの操作に応じてパネルスイッチ４９から出力される操作信号を検出する。

ホワイトバランス調整用の筒状器具１００は、内部底面が白色被写体であり、内視鏡作業前にホワイトバランス調整を行うとき、ビデオスコープ先端部１０Ｔが器具１００に挿入される。オペレータによってホワイトバランス調整ボタンが操作されると、画像信号処理回路１６においてホワイトバランス調整処理（ゲイン処理）が行われる。

プロセッサ３０では、表示される被写体像の明るさが適正な明るさを維持するように自動調光処理が行われる。システムコントロール回路４０は、画像信号の輝度レベルを検出し、基準輝度レベルとの差に基づいてモータなどを備えた絞り駆動部４４を制御する。ランプ４８とライトガイド１１との間には絞り４６が設けられており、絞り駆動部４４からの駆動信号によって開閉する。

レーザ機器７０は、可視光域の波長の光を放出し、ここではＫＴＰレーザ（波長５３２ｎｍ）によって構成されている。レーザ用プローブ７５は、レーザ機器７０に接続可能であり、ビデオスコープ１０に形成されている鉗子チャネル（図示せず）にプローブ７５を挿入することで、レーザ光線を観察部位に照射させることができる。レーザ治療を行う場合、バンドパスフィルタ８２を備えたフード８０がスコープ先端部１０Ｔに装着される。

図４は、レーザ治療時に使用されるフードの側面図である。図５は、フードの正面図である。図６は、バンドパスフィルタの分光透過特性Ｑを示した図である。

フード８０は、スコープ先端部１０Ｔに対して着脱自在に装着可能であり、内部底部分にバンドパスフィルタ８２が取り付けられている。バンドパスフィルタ８２は、スコープ先端部１０Ｔに設けられた対物レンズ１３をカバーする程度のサイズを有し、フード８０は、対物レンズ１３とバンドパスフィルタ８２が対向するようにスコープ先端部１０Ｔに取り付けられる。これにより、バンドパスフィルタ８２が撮像素子に対してカラーフィルタアレイ１２Ｆよりも前方（スコープ先端側）に配置される、すなわち、ランプ４８からイメージセンサ１２のカラーフィルタアレイ１２Ｆまでの間の光路上に配置されることになる。

図６に示すように、バンドパスフィルタ８２は、可視光を部分的に低減するフィルタであり、５３２ｎｍを中心として約１００ｎｍの幅ＢＢに渡る波長域の光を低減する。特に、ＫＴＰレーザ光線の波長５３２ｎｍに対し最も透過率が低い。このような分光透過率をもつバンドパスフィルタ８２を使用することにより、照明光と比べて光強度が大きなＫＴＰレーザ光線の反射光がイメージセンサ１２に入射するのを防ぐ。

システムコントロール回路４０は、色変換回路１７を制御し、通常観察時とレーザ治療時とで異なるマトリクス演算を行う。通常観察の場合、（１）式に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を生成する。マトリクスＭを構成するマトリクス係数Ｋｒ１〜Ｋｒ４、Ｋｇ１〜Ｋｇ４、Ｋｂ１〜Ｋｂ４は、所定の値に定められている。

一方、レーザ治療を行う場合、システムコントロール回路４０は、フード８０の設置を検知し、通常観察時とは異なる（２）、（３）式によってマトリクス演算を行う。マトリクスＭ１を構成するマトリクス係数Ｋｒ１’〜Ｋｒ４’、Ｋｂ１’〜Ｋｂ４、マトリクスＭ２を構成するマトリクス係数Ｋｇ１’〜Ｋｇ４’についても、所定値に定められている。

図７は、バンドパスフィルタを装着した場合の分光感度特性を示した図である。図８は、Ｇ成分のピーク付近の分光感度特性を示した図である。以下、レーザ治療時のマトリクス演算について詳述する。

図７に示す分光透過特性をもつバンドパスフィルタ８２を配置すると、５３２ｎｍを中心とした帯域幅ＢＢにおいて観察部位からの反射光が低減される。そのため、ピーク感度が５３２ｎｍ付近のＧ成分については、色情報がほとんど得られない。

一方、色要素Ｃｙ、Ｙｅに関する分光感度特性は、Ｇ成分のピーク感度付近において比較的分光透過率が高い分布曲線で表される。したがって、Ｇ成分の色情報を、Ｃｙ、Ｙｅの色情報から推定することができる。

ここで、Ｇ成分のピーク感度近傍から離れた波長域における色情報は、短波長側、長波長側いずれにおいてもＧ成分の色情報と関係がない。したがって、短波長側、長波長側について、Ｇ近傍付近の色情報だけを抽出する必要がある。

ところで、Ｍｇの分光感度特性を見てみると、Ｇのピーク感度から離れた波長域では、相対的に分光透過率の値が高い（図８参照）。よって、Ｃｙ、Ｙｅの色成分からＭｇの色成分を除くことにより、Ｇのピーク感度付近だけの色情報を得ることができる。すなわち、以下の（４）、（５）式によって短波長側、長波長側のＧのピーク感度付近の色情報Ｇ１、Ｇ２を得ることができる。

ここで、上述した色信号Ｇｂ、Ｇｒ、Ｗｒ、ＷｂとＧ１、Ｇ２との間には、以下の関係式が成り立つ。

（６）、（７）式におけるＧのカラー画素値は実質的にゼロであることから、Ｇ１、Ｇ２によって代替的に算出されるＧのカラー画素値を、色信号（画素信号）Ｇｂ、Ｇｒ、Ｗｒ、Ｗｂに置き換えて算出することができる。すなわち、色信号Ｇｂ、Ｇｒ、Ｗｒ、Ｗｂを用いたマトリクス演算によって、Ｇのカラー画素値を求めることができる。

Ｒ，Ｂのカラー画素値については、通常観察時と同様にマトリクス演算すればよい。したがって、レーザ治療時におけるＲ，Ｇ，Ｂのカラー画素値は、上述した（２）、（３）式によって求めることができる。

以上のようなＧの推定画素値算出によって得られるカラー画像信号によって、観察画像が表示される。カラー画像信号には、Ｇのピーク感度付近の色情報が含まれおり、長波長域（赤）の色成分の閉める割合が大きい観察画像であることを考えれば、通常観察時と比べて遜色ない色再現が実現される。

図９は、システムコントロール回路４０によって実行される、マトリクス係数設定処理を含むホワイトバランス調整処理のフローチャートである。本実施形態では、ホワイトバランス調整時にバンドパスフィルタの設置を検知し、マトリクス係数を設定する。

ホワイトバランス調整ボタンが操作されたと判断されると（Ｓ１０１）、得られるＲ，Ｇ，Ｂのカラー画像信号に対してホワイトバランス調整処理が施される（Ｓ１０２）。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂのゲイン値が設定される。

ステップＳ１０３では、設定されたゲイン値に基づいて、バンドパスフィルタ８２付のフード８０がスコープ先端部１０Ｔに取り付けられているか否か、すなわちレーザ機器７０、バンドパスフィルタ８２を使用するか否かが判断される。バンドパスフィルタ８２が設置されると、Ｇ成分の色情報がないため、Ｇの画素値がＲ，Ｂの画素値と比べて極端に小さい。この状態でホワイトバランス調整を行うと、Ｇのゲイン値が極端に大きくなる。

そこで、Ｇのゲイン値が所定の閾値以上である場合、バンドパスフィルタ８２が設置されていると判断する。Ｇのゲイン値が閾値以上である場合、上記（２）、（３）式に示したマトリクス係数が設定されるとともに、上記（２）、（３）に示すマトリクス演算処理を実行するように、色変換回路１７が制御される（Ｓ１０５）。そして、設定されたマトリクス係数に従って生成されるＲ，Ｇ，Ｂの画像信号に対し、ホワイトバランスが再度調整される（Ｓ１０６）。ただし、ホワイトバランス再調整はしなくてもよい。

一方、Ｇのゲイン値が閾値より小さい場合、フード８０は取り付けられていない、すなわち、レーザ機器、バンドパスフィルタ８２は使用されていないと判断し、上記（１）式に示したマトリクス係数が設定されるとともに、（１）式に示すマトリクス演算を実行するように色変換回路１７が制御される。（Ｓ１０４）。

以上のように本実施形態によれば、内視鏡装置においてＫＴＰレーザであるレーザ機器７０、バンドパスフィルタ８２を用いたレーザ治療を行う場合、プローブ７５をビデオスコープ１０の鉗子チャネルに挿入し、器具１００を使った作業前のホワイトバランス調整処理を行う。このとき、調整後のＲ，Ｇ、Ｂのゲイン値に基づいてバンドパスフィルタ８２付のフード８０の装着を検知し、レーザ治療時のマトリクス係数、マトリクス演算方式に従い、Ｇの画素値を、他の色要素の画素信号の差分値（Ｃｙ−Ｍｇ）、（Ｙｅ−Ｍｇ）から算出する。

バンドパスフィルタを設置することによってハレーションを防ぐ一方、Ｇ成分に関する色情報が部分的にも画像信号に含まれるため、通常観察時と同様な色再現性を持って、観察画像を表示することができる。補色フィルタアレイのＣｙ，Ｍｇ，Ｙｅの分光透過特性を利用して抽出したＧ付近の色情報であるため、その色再現性は通常観察時と比べて遜色なく、妥当な色合い、画質を提供することができる。特に、バンドパスフィルタの帯域制限幅ＢＢが狭い場合、色要素Ｇに対応する画素信号を利用しなくても、Ｇ成分の色調を十分再現することができる。

また、ホワイトバランス調整時に自動的にフード８０の取り付けを検出することにより、オペレータが特別な操作をすることなくレーザ治療に適合するマトリクス係数を設定することができる。なお、ゲイン値の閾値との比較だけでなく、その他の方法によってバンドパスフィルタの配置、あるいはレーザ機器の使用を自動的に検知してもよい。

例えば、ホワイトバランス調整と関係なく、イメージセンサ１２から読み出される画素信号の値に基づいて検知してもよい。また、レーザ機器とプロセッサとの間で相互通信させてレーザ機器の使用を検知してもよい。

本実施形態では、ＫＴＰレーザを使用することを前提として、Ｇ成分に応じた波長域の光を低減するバンドパスフィルタを用いたときのマトリクス演算処理を提示しているが、それ以外の可視光域の光を照射するレーザ機器を使用し、Ｍｇ，Ｙｅ、Ｃｙの波長域の光を低減するバンドパスフィルタを設置し、それに適応したマトリクス演算を行ってもよい。

例えば、長波長側のＭｇに応じた波長域の光を低減するバンドパスフィルタを設置する場合、ＣｙとＧ、ＹｅとＧの差分を求め、Ｒのカラー画素値を推定してもよい。あるいは、短波長側のＣｙに応じた波長域の光を低減するバンドパスフィルタを設置する場合、ＹｅとＧ、ＭｇとＧの差分を求め、Ｂのカラー画素値を推定してもよい。

なお、レーザ機器以外の光源を使用して特定波長の光を患部に照射してもよい。この場合においても、特定の可視光域内の波長域で光を低減するバンドパスフィルタを設置し、それに応じて低減されない色要素の画素信号から、低減される色要素の画素信号を算出することができる。また、バンドパスフィルタ以外の光学部材（プリズムなど）を、スコープ先端部あるいはそれ以外の光路上に設置することも可能である。

次に、図１０〜１３を用いて、第２の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。第２の実施形態では、補色フィルタアレイの代わりに、Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルタアレイが使用される。また、モード切替に応じてマトリクス係数が設定される。

図１０は、第２の実施形態におけるカラーフィルタアレイを示した図である。図１１は、イメージセンサの分光感度特性を示した図である。

カラーフィルタアレイ１１２Ｆは、Ｒ，Ｇ，Ｂの色要素をベイヤー配列されたＲ，Ｇ，Ｂのフィルタアレイであり、イメージセンサ１２は、図１１に示す分光感度特性を有する。イメージセンサ１２では、Ｒ，Ｇ，Ｂいずれかの色に応じた画素信号Ｒｐ、Ｇｐ、Ｂｐが各画素から読み出され、他の色に関しては補間処理によって得られる。

色変換回路１７では、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー画像信号が以下のマトリクス演算によって求められる。マトリクスＭｐを構成するマトリクス係数Ｒｒ、Ｒｇ、Ｒｂ、Ｇｒ、Ｇｇ、Ｇｂ、Ｂｒ、Ｂｇ、Ｂｂは所定値に定められている。

図１２は、バンドパスフィルタを使用したときのイメージセンサの分光感度特性を示した図である。バンドパスフィルタ８２を使用する場合、Ｇ成分の色情報がカットされる。そこで、Ｒ，Ｂの色情報に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの画素値を推定する。

従来知られているように、輝度、色差信号Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒの輝度値は、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素値から以下の式によって求めることができる。

ここで、輝度情報は、人の視覚において最も感度の高いＧ成分の色情報と略等しい。したがって、以下の式によってＧのカラー画素値を推定することができる。すなわち、輝度値ＹとＲ，Ｇ，Ｂとの関係式から、Ｇの色信号をＲ，Ｂの色信号に置き換える。

そして、（１１）式に基づき、レーザ機器７０を使用する場合、以下のマトリクス演算によってＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を生成する。マトリクスＭｐ’を構成するマトリクス係数Ｒｒ’、Ｒｇ’、Ｒｂ’、Ｇｒ’、Ｇｇ’、Ｇｂ’、Ｂｒ’、Ｂｇ’、Ｂｂ’は所定値に定めされている。

図１３は、第２の実施形態におけるマトリクス係数設定処理のフローチャートを示した図である。オペレータは、モード設定ボタンの操作によってレーザ使用モードを設定することができる。

レーザ使用モードが設定されていると判断されると（Ｓ２０１）、上記（１２）式に示したマトリクス係数が設定されるとともに、（１２）式に基づくマトリクス演算を実行するように色変換回路１７が制御される（Ｓ２０３）。一方、レーザ使用モードが設定されていない場合、上記（８）式に示したマトリクス係数が設定されるとともに、（８）式に基づくマトリクス演算を実行するように色変換回路１７が制御される（Ｓ２０２）。

なお、第１の実施形態において、レーザ使用モードを設定できるように構成してもよい。逆に、第２の実施形態においてホワイトバランス調整時にバンドパスフィルタの配置を検知してもよい。また、色変換処理をプロセッサで行うように構成することも可能である。

１０ ビデオスコープ
１２ イメージセンサ（撮像素子）
１２Ｆ、１１２Ｆ カラーフィルタアレイ
１７ 色変換回路（色変換処理部、色調整処理部）
３０ プロセッサ
４０ システムコントロール回路（色調整処理部、マトリクス演算制御部）
７０ レーザ機器
７５ プローブ
８２ バンドパスフィルタ（光学部材）

Claims (10)

1. スコープ先端部に設けられ、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇから構成される複数の色要素をマトリクス状に配列させたカラーフィルタアレイを有する撮像素子と、
   前記撮像素子に対して前記カラーフィルタアレイよりもスコープ先端側に着脱自在に設置され、前記Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇのいずれか１つの色要素に応じた波長域のレーザ光線を低減し、残りの色要素に応じた光を透過する光学部材と、
   前記撮像素子から読み出される前記Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号に対してマトリクス演算による色変換処理を施し、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号を生成する色調整処理部とを備え、
   前記色調整処理部が、前記Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号の画素値に基づいて原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち２つのカラー画素値を算出し、前記残りの色要素に応じた画素信号の差分値に基づいて、残りのカラー画素値を算出することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記光学部材は、色要素のＧ成分に応じた波長域のレーザ光線を低減し、
   前記色調整処理部が、Ｃｙに応じた画素信号とＭｇに応じた画素信号との差分値、Ｙｅに応じた画素信号とＭｇに応じた画素信号の差分値とに基づいて、残りのカラー画素値を算出することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記色調整処理部が、前記光学部材の設置の有無を判断し、前記光学部材の設置が設置されている場合、前記Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号の画素値に基づいて原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち２つのカラー画素値を算出し、前記残りの色要素に応じた画素信号の差分値に基づいて、残りのカラー画素値を算出することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の内視鏡装置。
4. 前記色調整処理部が、ホワイトバランス調整時のゲイン処理後、設定されたゲイン値に基づいて前記光学部材の設置の有無を判断することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
5. 前記色調整処理部が、レーザ使用モードの切り替えに応じて、前記Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号の画素値に基づいて原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち２つのカラー画素値を算出し、前記残りの色要素に応じた画素信号の差分値に基づいて、残りのカラー画素値を算出することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の内視鏡装置。
6. 前記撮像素子に生成される画素信号が、色差順次方式に従って読み出されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内視鏡装置。
7. レーザ光線が、ＫＴＰレーザ光であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内視鏡装置。
8. スコープ先端部に設けられ、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇから構成される複数の色要素をマトリクス状に配列させたカラーフィルタアレイを有する撮像素子と、
   照明光を放射する光源と前記撮像素子との間の光路上に設置され、前記Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇのいずれか１つの色要素に応じた波長域の光を低減し、残りの色要素に応じた光を透過する光学部材と、
   前記撮像素子から読み出される前記Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号に対してマトリクス演算による色変換処理を施し、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号を生成する色変換処理部と、
   マトリクス演算の算出方法を設定するマトリクス演算制御部を備え、
   前記マトリクス演算制御部が、前記Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇの色要素に応じた画素信号の画素値に基づいて原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち２つのカラー画素値を算出するマトリクス演算を施し、また、前記残りの色要素に応じた画素信号の差分値に基づいて、残りのカラー画素値を算出するマトリクス演算を施すことを特徴とする内視鏡用色調整装置。
9. スコープ先端部に設けられ、Ｒ，Ｇ，Ｂから構成される複数の色要素をマトリクス状に配列させたカラーフィルタアレイを有する撮像素子と、
   前記撮像素子に対して前記カラーフィルタアレイよりもスコープ先端側に着脱自在に設置され、Ｇの色要素に応じた波長域のレーザ光線を低減し、残りの色要素に応じた光を透過する光学部材と、
   前記撮像素子から読み出される前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色要素に応じた画素信号に対してマトリクス演算による色変換処理を施し、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号を生成する色変換処理部とを備え、
   前記色変換処理部が、Ｇの色要素に応じた画素信号をＲとＢの画素信号に置き換えた後、マトリクス演算を施すことを特徴とする内視鏡装置。
10. スコープ先端部に設けられ、Ｒ，Ｇ，Ｂから構成される複数の色要素をマトリクス状に配列させたカラーフィルタアレイを有する撮像素子と、
    照明光を放射する光源と前記撮像素子との間の光路上に設置され、Ｇの色要素に応じた波長域の光を低減し、残りの色要素に応じた光を透過する光学部材と、
    前記撮像素子から読み出される前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色要素に応じた画素信号に対してマトリクス演算による色変換処理を施し、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラー画像信号を生成する色変換処理部と、
    マトリクス演算の算出方法を設定するマトリクス演算制御部を備え、
    前記マトリクス演算制御部が、Ｇの色要素に応じた画素信号をＲとＢの画素信号に置き換えた後、マトリクス演算を施すことを特徴とする内視鏡用色調整装置。

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