JP4315489B2 - Endoscope device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
【0002】
【産業上の利用分野】
本発明は、体腔内等を観察する内視鏡装置に関する。
【0003】
【従来の技術】
近年、体腔内にスコープを挿入することにより、食道、胃、小腸、大腸などの消化管や肺等の気管を観察し、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種の治療処置のできる内視鏡装置が広く利用されている。特に、電荷結合素子(CCD)等の電子撮像デバイスを用いた内視鏡装置つまり電子内視鏡はカラーモニタ上にリアルタイムに動画像を表示でき、内視鏡を操作する術者の疲労が少ないために広く利用されている。
【0004】
内視鏡用モニタとしては、画像の赤色成分、緑色成分、青色成分を示すR、G、B信号及び同期信号からなる4つの信号を入力し、R、G、B信号を赤色、緑色、青色の光を発する蛍光体のドットに対応させてブラウン管に表示させるものが主流である。
【0005】
電子撮像デバイスとして近赤外光に感度を持つものを用い赤外光の観察を可能にした電子内視鏡である赤外内視鏡装置は、体内での光の吸収の主な要因となっているヘモグロビンや水による吸収が少ない近赤外光を用いているので、可視光を用いたときには困難な粘膜下層の血管の画像化に有用である。赤外内視鏡装置は、通常画像つまり可視画像と赤外画像とを切り替えながら観察できるように構成されている。
【0006】
赤外内視鏡装置を用いた観察では、血中内で波長805nm付近の近赤外光に吸収ピークを持つインドシアニングリーン(ICG)という薬剤を造影剤として静脈注射する方法が行われている。ICGを静脈注射することにより粘膜下層の血管部分に陰影がつき、薬剤を使用しない場合に比較して明瞭に血管の走行状態を観察することができる。
【0007】
従来から一般的に使用されていた赤外内視鏡装置では、805nm付近の単一波長で観察を行っており、モノクロームつまり単一色調の赤外画像しか得ることができなかった。
【0008】
そこで、例えば特開平6−335451号では、複数の波長帯の赤外光の像をモニタの異なる色成分に割り当てて表示するカラー表示の赤外内視鏡装置が提案されている。特開平6−335451号では、モニタの緑色成分に900nm付近の波長の像が割り当てていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、900nm付近の波長はICGによる吸収が少なく、ICGによる吸収の少ない900nm付近の波長の像を人間のコントラスト感に大きな影響を及ぼす緑色成分に割り当て、またICGによる吸収の多い805nm付近の波長の像を他の色に割り当てると、ICG投与時の赤外画像のコントラストが悪くなってしまう。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、
ICG投与時の赤外画像をコントラスト良く観察することができる内視鏡装置を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様の内視鏡装置は、第1の波長帯域の光及び第2の波長帯域の光を選択的に照射する光源手段と、前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された像のカラーバランスを補正するための補正係数の算出を指示するカラーバランス設定指示手段と、前記カラーバランス設定指示手段への1回の入力指示に基づき、前記第1の波長帯域の光を選択し前記第1の波長帯域による像を補正するための第1のカラーバランス補正係数を算出させ、前記第1のカラーバランス補正係数の算出が完了した後に前記第2の波長帯域の光を選択し、前記第2の波長帯域による像を補正するための第2のカラーバランス補正係数を算出させる制御を行う制御手段と、を有するものであります。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0013】
(第1の実施の形態)
図1ないし図20は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は内視鏡装置の全体構成を説明するブロック図、
図2は赤外可視切替フィルタの構成を説明する説明図、
図3は可視光透過フィルタ及び赤外光透過フィルタの光透過特性を説明する説明図、
図4はRGB回転フィルタの構成を説明する説明図、
図5はRフィルタ及びGフィルタ及びBフィルタの光透過特性を説明する説明図、
図6はCCDの構成を説明する説明図、
図7は赤外光カットフィルタの配置を説明する説明図、
図8は赤外光カットフィルタの光透過特性を説明する説明図、
図9はカラーバランス補正回路の構成を説明するブロック図、
図10は画像処理回路の構成を説明するブロック図、
図11は色調調整回路の構成を説明するブロック図、
図12は画面表示の例を示す図、
図13はCPUの内部メモリマップを説明する説明図、
図14はフィルタ切替処理の流れを説明するフローチャート、
図15はカラーバランス設定の流れを説明するフローチャート、
図16は色調設定の流れを説明するフローチャート、
図17はレーザー照射の動作の流れを説明するフローチャート、
図18は画像記録の動作の流れを説明するフローチャート、
図19はICGの透過特性を説明する説明図、
図20は視覚の空間周波数特性を説明する説明図
である。
【0014】
図1に示すように、本実施の形態に係る内視鏡装置は、観察用の光を発するための光源手段である光源装置1、体腔内に挿入するためのスコープ2、スコープ2で得られた画像信号の信号処理を行うプロセッサ3、画像を表示するモニタ4、デジタル画像を記録するデジタルファイリング装置5、画像を写真として記録する写真撮影装置6、処置用のレーザー光を発生するレーザー光源装置7により主に構成される。
【0015】
光源装置1は、光を放射するキセノンランプ等のランプ8、ランプ8の照明光路上に設けられ透過波長を制限する赤外可視切替フィルタ9、赤外可視切替フィルタ9を切り替えるためのモーター10、RGB回転フィルタ11、RGB回転フィルタ11を回転駆動するためのモーター12、照射光量を制限する照明光絞り13等を備えている。
【0016】
スコープ2は、光源装置1から入射した照明光をスコープ2先端まで伝送するライトガイドファイバー14、被写体からの光を撮像する撮像手段であるCCD15、スコープ2の種類等の情報を記憶するスコープ判別素子19等を備えている。
【0017】
また、スコープ2手元側の図示しない操作部の使用者が容易に押せる位置に、赤外可視切替フィルタ9の切替を指示するフィルタ切替スイッチ16、デジタルファイリング装置5や写真撮影装置6といった画像記録装置への記録を指示するレリーズスイッチ17、処置用レーザー光の照射を指示するレーザー照射スイッチ18等が配設されている。
【0018】
プロセッサ3は、2つのプリプロセス回路20、2つのA/D変換回路21、2つのカラーバランス補正回路22、マルチプレクサ23、3つの同時化メモリ24r、24g、24b、画像処理回路25、色調調整回路26、3つのD/A変換回路27r、27g、27b、符号化回路28、調光回路29、露光時間制御回路30、プロセッサ3の各部を制御するCPU31を備えている。
【0019】
また、プロセッサ3の操作者が操作する図示しないフロントパネルには、カラーバランス設定スイッチ32、画像処理設定スイッチ33、色調設定スイッチ34が配設されている。
【0020】
CPU31は、これらカラーバランス設定スイッチ32、画像処理設定スイッチ33、色調設定スイッチ34のそれぞれの状態を検出できるようになっている。
【0021】
また、CPU31は、スコープ2のフィルタ切替スイッチ16、レリーズスイッチ17、レーザー照射スイッチ18のそれぞれの状態を検出することができ、スコープ判別素子19に記憶されている情報を読み出すことができるようになっている。
【0022】
また、CPU31からは、図示しない制御信号がプロセッサ3の各部に出力されており、プロセッサ3の各部を制御するようになっている。また、CPU31からは、デジタルファイリング装置5や写真撮影装置6への画像記録を指示する制御信号である画像記録指示信号、赤外可視切替フィルタ9のフィルタを切り替える指示をする光源装置1に対する制御信号であるフィルタ切替指示信号等が出力されている。
【0023】
図1に示す光源装置1のランプ8からは、可視領域及び近赤外領域を含む波長領域の光が放射される。ランプ8から放射された光は、赤外可視切替フィルタ9、照明光絞り13、RGB回転フィルタ11を通過してスコープ2のライトガイドファイバ14に入射される。
【0024】
赤外可視切替フィルタ9は、図2に示すように、可視光を透過する可視光透過フィルタ35、赤外光を透過する赤外光透過フィルタ36といった2つのフィルタを有しており、モーター10で赤外可視切替フィルタ9を回動させることにより、光路上に挿入されるフィルタを切り替えることができるようになっている。可視光透過フィルタ35及び赤外光透過フィルタ36は、図3に示すように、それぞれ可視領域の波長の光及び近赤外領域の波長の光を透過するようになっている。
【0025】
照明光絞り13は、プロセッサ3の調光回路29から出力される調光信号に応じて、光源装置1から出射される光の光量を制限し、CCD15で撮像される画像に飽和が生じないようにするためのものである。
【0026】
RGB回転フィルタ11には、図4に示すように、透過させる光の波長帯域を制限するRフィルタ37、Gフィルタ38、Bフィルタ39といった3つのフィルタが配置されており、モーター12により回転駆動されることにより、異なる波長帯域の光を順次透過するようになっている。
【0027】
Rフィルタ37、Gフィルタ38、Bフィルタ39は、図5に示すように、可視領域の波長では、それぞれ赤色、緑色、青色の光を透過するようになっている。つまり、可視光透過フィルタ35が光路に挿入されている場合には、RGB回転フィルタ11は、赤色、緑色、青色の光を順次透過するようになっている。
【0028】
また、Rフィルタ37、Gフィルタ38、Bフィルタ39は、図5に示すように、可視領域の波長の光ばかりでなく、赤外領域の波長の光も透過するようになっており、赤外光透過フィルタ36が光路に挿入されている場合には、赤色、緑色、青色の代わりに、それぞれ805±15nm、805±15nm、930±20nmの波長帯域の光が透過するようになっている。
【0029】
スコープ2のライトガイドファイバー14に入射された光は、スコープ2先端から消化管等の被写体に照射される。被写体で散乱、反射された光はスコープ2先端のCCD15に入射される。 CCD15はRGB回転フィルタ11の回転に同期して駆動され、Rフィルタ37、Gフィルタ38、Bフィルタ39の各照射光に対応する画像信号が順次プロセッサ3に出力される。
【0030】
CCD15に蓄積された電荷は、図6に示すように、受光エリア40から下向きに垂直転送された後に、奇数列の画素の電荷及び偶数列の画素の電荷はそれぞれ別々の経路で、水平転送され、電荷検出部で電荷が電圧に変換され、プロセッサ3に出力される。
【0031】
本明細書では、便宜的に、CCD15の奇数列の画素に対応した画像信号が通る経路をAチャンネルと呼び、偶数列の画素に対応した画像信号が通る経路をBチャンネルと呼ぶ。
【0032】
つまり、CCD15からプロセッサ3には、Aチャンネルの画像信号及びBチャンネルの画像信号が出力されるようになっている。
【0033】
CCD15の受光エリア40には、図7に示すように、CCDの画素列に対応した幅で、偶数列(図7中の網かけ部分)に赤外光カットフィルタ42が配置されている。
【0034】
赤外光カットフィルタ42は、図8に示すように、処置用のレーザー光の赤外光成分である810nm付近の波長の光を大幅に減衰させ、可視光帯域の光をほとんど透過するようになっている。
【0035】
従って、CCD15の赤外光カットフィルタ42の配置されていない奇数列の画素から読み出されるAチャンネルの画像信号は赤外光成分を含むことができ、赤外光カットフィルタが配置されている偶数列の画素から読み出されるBチャンネルの画像信号は処置用のレーザー光の赤外光成分をほとんど含まない。
【0036】
また、CCD15には、電荷の蓄積時間を調整する図示しない手段であるいわゆる電子シャッタが組み込まれており、電荷の掃き出しから読み出しまでの時間を調整することにより得られる画像の露光時間を調整することができるようになっている。
【0037】
プロセッサ3に入力されたAチャンネル及びBチャンネルの2系統の画像信号は、先ずそれぞれ別々のプリプロセス回路20に入力され、CDS(相関2重サンプリング)等の処理が施されて出力される。
【0038】
Aチャンネル及びBチャンネルの各プリプロセス回路20から出力された2系統の画像信号は、それぞれ別々のA/D変換回路21によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、それぞれ別々のカラーバランス補正回路22に入力される。
【0039】
各カラーバランス補正回路22は、それぞれ同様の構成になっており、図9に示すように、3つのカラーバランス補正係数をそれぞれ記憶するための不揮発性メモリであるカラーバランス補正係数記憶メモリ43r、43g、43bと、カラーバランス補正係数を選択するセレクタ44と、乗算器45により構成されている。
【0040】
セレクタ44は、Rフィルタ37が光路に挿入されているタイミングではカラーバランス補正係数記憶メモリ43rを、Gフィルタ38が光路に挿入されているタイミングではカラーバランス補正係数記憶メモリ43gを、Bフィルタ39が光路に挿入されているタイミングではカラーバランス補正係数記憶メモリ43bを選択するようになっている。
【0041】
乗算器45では、入力された画像信号とセレクタ44で選択されたカラーバランス補正係数との乗算を行い出力する。
【0042】
各カラーバランス補正係数記憶メモリ43r、43g、43bには、CPU31で算出されるカラーバランス補正係数が書き込まれるようになっている。
【0043】
Aチャンネルのカラーバランス補正回路22のカラーバランス補正係数記憶メモリ43r、43g、43bには、赤外画像用及び可視画像用のいずれかのカラーバランス補正係数が赤外可視切替フィルタ9の切替に対応して記憶されるようになっており、Bチャンネルのカラーバランス補正回路22のカラーバランス補正係数記憶メモリ43r、43g、43bには、常に可視画像用のカラーバランス補正係数が書き込まれるようになっている。
【0044】
各カラーバランス補正回路22から出力された画像信号は、通常時(非レーザー照射時で可視光観察時)には、マルチプレクサ23により、Aチャンネル及びBチャンネルの画像信号が交互に取り出され、CCD15の受光エリア40上の画素の配列に戻され、Rフィルタ37及びGフィルタ38及びBフィルタ39が光路に挿入されたタイミングの画像が、それぞれ同時化メモリ24r、24g、24bに振り分けられ記憶される。
【0045】
赤外光観察時には、マルチプレクサ23は、常時Aチャンネルのカラーバランス補正回路22からの出力信号を読み出し、CCD15の受光エリア40上の偶数列の画素に対応する画像信号については同じ画素に対応するAチャンネルの画素の画像信号を2回づつ読み出すことにより補間して同時化メモリ24r、24g、24bに記憶する。
【0046】
レーザー光照射時には、常時Bチャンネルのカラーバランス補正回路22からの出力信号を読み出し、CCD15の受光エリア40上の奇数列の画素に対応する画像信号については同じ画素に対応するBチャンネルの画素の画像信号を2回づつ読み出すことにより補間して同時化メモリ24r、24g、24bに記憶する。
【0047】
各同時化メモリ24r、24g、24bに記憶された画像は、同時に読み出されることにより、Rフィルタ37及びGフィルタ38及びBフィルタ39が順次光路に挿入されているタイミングの画像いわゆる面順次画像の同時化が行われる。
【0048】
調光回路29には、Aチャンネルのカラーバランス補正回路22からの出力信号が入力される。
【0049】
調光回路29は、入力された画像信号の大きさに応じて、得られる画像の明るさをおおよそ一定に保つための調光信号を作成する。調光信号は光源装置1の照明光絞り13を制御し、光源装置1から出射される光量を調整する。
【0050】
また、調光回路29は、CPU31からの図示しない制御信号により制御されており、後述するように処置用レーザー照射時には照明光絞り13を開放にする。
【0051】
露光時間制御回路30には、Bチャンネルのカラーバランス補正回路22からの出力信号が入力される。
【0052】
露光時間制御回路30は、得られる画像の明るさをおおよそ一定に保つために、入力される画像信号の大きさに応じて、CCD15の電子シャッタの露光時間を制御する電子シャッタ制御信号を出力するようになっている。
【0053】
また、露光時間制御回路30は、CPU31からの図示しない制御信号により制御されており、後述するように処置用レーザー照射時以外は、露光時間が最大になるように露光時間の制御が行われる。
【0054】
画像処理回路25は、図10に示すように、色素量算出回路46、強調係数算出回路47、画像信号のタイミングを調整するディレイ回路48、色強調を行う色素強調回路49、構造強調回路50、モニタ4に表示する色素量のグラフを作成するグラフ作成回路51、画像合成回路52で構成されている。
【0055】
画像処理回路25には、同時化メモリ24r、24g、24bで同時化された画像信号が入力される。
【0056】
なお、本明細書では便宜的に、同時化メモリ24r、24g、24bからモニタ4までの経路の各箇所における画像信号を構成する3つの信号を信号R、信号G、信号Bと呼ぶ。なお、可視画像の場合、信号R、G、Bは画像信号のそれぞれ赤色成分の信号、緑色成分の信号、青色成分の信号を意味する。また、可視画像の場合に信号R、G、Bを伝送するそれぞれのケーブルで伝送される信号は、赤外画像の場合も便宜的に信号R、G、Bと呼ぶ。また、面順次画像についても、便宜的に信号R、G、Bと呼ぶ。
【0057】
画像処理回路25は、入力された画像信号を基に、色素量算出回路46において色素量を算出する。
【0058】
色素量算出回路46では、CPU31からの赤外可視切替信号に応じて、可視画像に対してはヘモグロビン量を表す色素量(以下単にヘモグロビン量と呼ぶ)を、赤外画像に対してはICG量を表す色素量(以下単にICG量と呼ぶ)を画素ごとに算出する。
【0059】
色素量算出回路46に入力された画像信号の信号R、G、Bのそれぞれの大きさをRin、Gin、Binとすると、ヘモグロビン量IHbを求める式は、
IHb=log(Rin/Gin)
で表され、ICG量IIcgを求める式は、
IIcg=log(Bin/Rin)
で表される。
【0060】
また、色素量算出回路46からは、画素ごとのヘモグロビン量及びICG量といった色素量の他に、画像1フレーム分の色素量の平均値である平均色素量も出力される。
【0061】
色素量算出回路46で算出された色素量及び平均色素量は、強調係数算出回路47に入力され、色素量と平均色素量との差を基にした強調係数が画素ごとに算出される。可視画像の場合、各画素ごとの強調係数αは、
α=IHb―Ave(IHb)
で表され、赤外画像の場合は上式のIHbの代わりにIIcgが入ることで同様に強調係数αが表される。ここでAve(IHb)はIHbの画像1フレーム分の平均値を示す。
【0062】
色素強調回路49では、ディレイ回路48を通してタイミングを調整された画像信号、強調係数α、CPU31から指定される色素強調レベルを受けて、色素量を基にした色強調を画素ごとに行う。
【0063】
色素強調回路49の入力信号と出力信号との関係式は、
Rout=Rin×exp(h×kR×α)
Gout=Gin×exp(h×kG×α)
Bout=Bin×exp(h×kB×α)
で表される。但し、Rin、Gin、Binは色素強調回路49に入力される画像信号の信号R、G、Bのそれぞれの大きさであり、Rout、Gout、Boutは色素強調回路49から出力される画像信号の信号R、G、Bのそれぞれの大きさである。また、kR、kG、kBは対象となる色素の色ごとの吸収率により決まる係数で、これらは可視画像の場合と赤外画像の場合とでは異なった値をとる。kR、kG、kBの値は、CPU31からの赤外可視切替信号に応じて、可視画像用の値と赤外画像用の値とが切り替えられる。また、hは強調の度合いを表す係数であり、CPU31により設定される色素強調レベルにより決定される。また、αは強調係数である。
【0064】
色素強調回路49で色強調を行うことにより、ヘモグロビン量IHbに基づく強調時には、見かけのヘモグロビン量IHbが増えたような画像が形成され、ICG量IIcgに基づく強調時には、見かけのICG量IIcgが増えたような画像が形成される。
【0065】
また、強調係数算出回路47で算出した色素量と平均色素量との差である強調係数αで画像信号を強調したことにより、偏った色分布の画像でも効果的に強調することができるようになっている。
【0066】
色素強調回路49から出力された画像信号は、構造強調回路50により、生体粘膜上の微細な模様を強調するように空間フイルタにて強調される。構造強調回路50における構造強調の強さの度合いはCPU31から出力される構造強調レベルにより決定される。
【0067】
色素量算出回路46で算出された平均色素量はグラフ作成回路51にも入力される。グラフ作成回路51では、CPU31からの赤外可視切替信号を参照して、入力されている色素量がヘモグロビン量IHbであるかICG量IIcgであるかを判別し、横軸を時間、縦軸をその時入力されている平均色素量としたグラフを表示した画像信号を出力する。
【0068】
画像合成回路52では、構造強調回路50から出力された画像信号にグラフ作成回路51から出力された画像信号を重ね合わせて出力する。画像合成回路52の出力信号は、画像処理回路25の出力信号となる。
【0069】
色調調整回路26は、図11に示すように、色調調整係数を記憶するための不揮発性メモリである3つの色調調整係数記憶メモリ53r,53g,53b、3つの乗算器54r、54g、54b、3つのガンマ補正回路55r、55g、55bで構成されている。
【0070】
色調調整回路26には、画像処理回路25からの出力信号が入力される。
【0071】
各色調調整係数記憶メモリ53r、53g、53bには、色調調整回路26の入力画像信号の信号R、G、Bにそれぞれ対応する色調調整係数が、CPU31により書き込まれる。
【0072】
入力画像信号の信号R、G、Bは、それぞれ色調調整係数記憶メモリ53r、53g、53bに記憶されている色調調整係数と乗算器54r、54g、54bでそれぞれ乗算され、使用者の設定した色調に変換される。
【0073】
乗算器54r、54g、54bから出力された各信号は、ガンマ補正つまりモニタ4のガンマ特性を補正する変換がそれぞれガンマ補正回路55r、55g、55bで行われ出力される。
【0074】
色調調整回路26から出力された画像信号の信号R、G、Bは、それぞれD/A変換回路27r、27g、27bでアナログ信号に変換されてモニタ4に出力され、被写体の画像がモニタ4に表示される。また、デジタルファイリング装置5や写真撮影装置6には、符号化回路28で符号化された画像信号が送られ、CPU31からの画像記録指示信号に応じて、それぞれの装置に画像が記録される。
【0075】
図12は、赤外画像を表示した場合のモニタ4の画面表示の例である。画面の右側の八角形の中には赤外画像が表示され、画面の右下には、表示中の画像が赤外画像であることを示す「IR Observation」の文字列が表示されている。また、画像の左下には、横軸を時間、縦軸をICG量(平均色素量)としたグラフが表示される。このグラフにより、ICG量の時間変化を定量的に知ることができ、ICG投与後の経過時間に対するICG量の減り具合等を定量的に知ることができる。ICGは静脈注射されると選択的に肝臓により取り込まれ、その取り込み速度により肝機能の状態を知ることができる。従って、経過時間に対するICG量の減り具合を定量的に知ることで、肝機能のチェックを行うことができる。
【0076】
CPU31は、内部に不揮発性のメモリ領域を持っており、カラーバランス補正回路22、画像処理回路25、色調調整回路26で用いる各種の係数等の設定値を記憶している。
【0077】
図13は、このCPU31の内部メモリマップの一部である。
【0078】
カラーバランス補正係数は、後述する手順により使用者がカラーバランスを設定するときに値が記憶される。
【0079】
色素強調レベル、構造強調レベル、色調調整レベルは、使用者がフロントパネルの操作により設定値(設定レベル)を変更するたびに値が更新される。
【0080】
色調調整係数は、予めCPU31に記憶されている値であり、使用者が色調調整レベルの変更を行うと、設定されたレベルに応じた色調調整係数が色調調整回路26に出力される。
【0081】
このように、CPU31の内部メモリは、カラーバランスの補正量、色調調整値、画像処理設定値の記憶手段としての役割を持っている。
【0082】
また、CPU31は、画像が乱れないように垂直帰線期間中に、フィルタ切替や各種の設定値を設定する指示信号を出力する。また、CPU31では、スコープ2に組み込まれたスコープ判別素子19に記憶されている情報を読み出すことにより、接続されているスコープが赤外スコープか否かを判別することができるようになっている。ここで述べる赤外スコープとは、図7に示すようなCCD15の受光面40の前面に部分的に赤外カットフィルタ42が配置されているものである。また、赤外に対応していないスコープとは、CCDの受光面全面に赤外カットフィルタが配置されており、赤外光観察には不向きなスコープのことである。
【0083】
フィルタ切替スイッチ16が押されると、フィルタ切替要求信号が送られる。CPU31は、フィルタ切替要求信号を検知すると、図14に示すフローチャートに従って処理を実行する。なお、符号S1ないしS11は、処理ステップに付された符号である。
【0084】
先ず、ステップS1において、現在接続されているスコープ2が赤外スコープであるか否かを判別し、スコープ2が赤外に対応していないスコープであれば、何もせずに処理を終了する。
【0085】
また、ステップS1において、現在接続されているスコープ2が赤外スコープであれば、ステップS2に示すように、光源装置1にフィルタ切替指示信号を送り、可視光透過フィルタ35から赤外光透過フィルタ36に、或いは赤外光透過フィルタ36から可視光透過フィルタ35に切り替える。
【0086】
次に、ステップS3において、この時点で光路に挿入されているフィルタが赤外光透過フィルタ36であるか可視光透過フィルタ35であるかを判別し、赤外光透過フィルタ36であれば、ステップS4に示すように、Aチャンネルのカラーバランス補正回路22のカラーバランス補正係数記憶メモリ43に赤外用カラーバランス補正係数を書き込み、ステップS5に示すように、画像処理回路25に赤外用画像強調レベル(色素強調レベルと構造強調レベル)と赤外可視切替信号を送り、ステップS6に示すように、色調調整係数記憶メモリ54に赤外用色調調整係数を書き込み、ステップS7に示すように、マルチプレクサ23で常時Aチャンネルの信号を選択し、処理を終了する。
【0087】
Aチャンネルの信号は、赤外光を透過する画素の信号であるので、被写体の赤外像を良好に撮像することができる。但し、同じ画素の信号が横方向に2画素分並ぶことになるので、横方向の解像度は通常の画像に比べると劣化する。
【0088】
また、ステップS3において、可視光透過フィルタ35が光路に挿入されていると判別されたときには、ステップS8に示すように、Aチャンネルのカラーバランス補正係数記憶メモリ43に可視光用カラーバランス補正係数を書き込み、ステップS9に示すように、画像処理回路25に可視用画像強調レベルと赤外可視切替信号を送り、ステップS10に示すように、色調調整係数記憶メモリ54に可視用色調調整係数を書き込み、ステップS11に示すように、マルチプレクサ23でAチャンネルの信号とBチャンネルの信号を1画素ごとに交互に入力するように設定し、処理を終了する。
【0089】
このフィルタ切替処理により、CPU31は可視光透過フィルタ35と赤外光透過フィルタ36との切替に応じて各種の設定値を内部メモリから読み出して切り替えるので、使用者は煩わしい操作を必要とせずに好みの画像で観察を行うことができる。
【0090】
また、マルチプレクサ23の切替により、可視光観察時にはCCDの全画素を利用した高解像度の画像が得られ、赤外観察時には赤外光カットフィルタ42が配置されていない画素を利用した明るい赤外像が得られる。
【0091】
カラーバランスを設定するときには、使用者は基準色物体を撮像した状態で、プロセッサ3のフロントパネルに配置されたカラーバランス設定スイッチ32を押す。ここでの基準色物体は、可視光〜1000nm程度の近赤外の波長において反射率が規定されており、色の基準となる物体である。カラーバランス設定スイッチ32が押されると、CPU31にカラーバランス設定要求信号が送られる。CPU31では、カラーバランス設定要求信号が送られると、図15に示すフローチャートに従って処理を行う。なお、符号S12ないしS21は、処理ステップに付された符号である。
【0092】
先ず、ステップS12において、赤外光透過フィルタ36が光路に挿入されている状態であれば、ステップS13に示すように、フィルタ切替処理(図14参照)を行い、可視光透過フィルタ35を光路に挿入する。
【0093】
次に、ステップS14に示すように、CPU31はA/D変換後のAチャンネル、Bチャンネルの可視画像信号を取り込む。
【0094】
次に、ステップS15に示すように、Aチャンネル及びBチャンネルのそれぞれの信号R,G,Bの各画像の明るさの比率が所定の値になるように、且つAチャンネルとBチャンネルとの増幅率等のバラツキが補正されるように、Aチャンネル用及びBチャンネル用の可視用カラーバランス補正係数をそれぞれ算出し、CPU31の内部メモリに記憶する。
【0095】
次に、ステップS16に示すように、ステップ15で算出したカラーバランス補正係数をカラーバランス補正係数記憶メモリ43r、43g、43bに記憶する。
【0096】
次に、ステップS17において、接続されているスコープ2の判別を行い、スコープ2が赤外スコープでなければ処理を終了する。
【0097】
また、ステップS17において、接続されているスコープ2が赤外スコープである場合は、先ずステップS18に示すように、フィルタ切替処理(図14参照)を行って、光路に挿入されるフィルタを赤外光透過フィルタ36に切り替える。
【0098】
次に、ステップS19に示すように、Aチャンネルの赤外画像をCPU31に取り込む。
【0099】
次に、ステップS20に示すように、Rフィルタ37、Gフィルタ38、Bフィルタ39のそれぞれが光路に挿入されたタイミングで撮像される各赤外画像の明るさの比率が所定の値になるようにAチャンネル用赤外用カラーバランス補正係数を算出し、CPU31の内部メモリに記憶する。
【0100】
次に、ステップS21に示すように、フィルタ切替処理(図14参照)を行い、可視画像に切り替える。
【0101】
このように、カラーバランス設定スイッチ32を押すだけで、可視光用のカラーバランス補正の設定と赤外用のカラーバランス補正の設定を手軽に行うことができる。
【0102】
また、ユーザーが色調設定スイッチ34により色調のレベル変更を行うと、CPU31に色調設定要求信号が送られる。色調設定要求信号には、信号R,G,Bのどれをどのレベルに設定するかという情報が含まれている。CPU31は、色調設定要求信号を検知すると、図16に示すフローチャートに従って処理を実行する。なお、符号S22ないしS26は、処理ステップに付された符号である。
【0103】
先ず、ステップS22において、赤外光透過フィルタ36が光路に挿入されている状態であれば、ステップS23に示すように、変更された設定値を赤外用色調調整レベルとしてCPU31の内部メモリに記憶し、ステップS24に示すように、変更されたレベルに対応する信号R、G、Bの各色用の色調調整係数をそれぞれ色調調整係数記憶メモリ53r、53、g、53bに記憶し、処理を終了する。
【0104】
また、ステップS22において、可視光透過フィルタ35が光路に挿入されている状態であれば、ステップS25に示すように、入力された設定値を可視光用色調調整レベルとしてCPU31の内部メモリに記憶し、ステップS26に示すように、変更されたレベルに対応する信号R、G、Bの各色用の色調調整係数をそれぞれ色調調整係数記憶メモリ53r、53g、53bに記憶し、処理を終了する。
【0105】
このように、色調設定スイッチ34は、1つのスイッチで可視画像用と赤外画像用のスイッチを兼ねており、そのときに挿入されているフィルタに対応した色調調整レベルを変更する。
【0106】
画像処理設定スイッチ33により使用者が画像処理の設定値(画像強調の強調レベル)を変更すると、CPU31に画像処理設定要求信号が送られる。 CPU31では、画像処理設定要求信号が送られると、色調のレベル変更の場合と同様にして、変更された赤外用または可視用画像強調レベル(色素強調レベル、構造強調レベル)をCPU31の内部メモリに記憶し、変更された強調レベルを画像処理回路に送る。このように、画像処理設定スイッチ33も、1つのスイッチで可視画像用と赤外画像用のスイッチを兼ねており、そのときに挿入されているフィルタに対応した画像強調レベルを変更する。
【0107】
レーザー照射スイッチ18が押されると、CPU31にはレーザー照射要求信号が送られる。 CPU31は、レーザー照射要求信号を検知すると、図17に示すフローチャートにしたがって処理を実行する。なお、符号S27ないしS37は、処理ステップに付された符号である。
【0108】
先ず、ステップS27において、光路に挿入されているフィルタが可視光透過フィルタ35であるか赤外光透過フィルタ36であるかを判別し、赤外透過フィルタ36である場合は、ステップS38に示すように、モニタ4に警告メッセージを表示させ、処理を終了する。
【0109】
これは、赤外観察を行いながらレーザーを照射すると、画像にハレーションが生じ操作性が阻害されるためである。
【0110】
ステップS27において、可視光透過フィルタ35が光路に挿入されている場合は、ステップS28において、接続されているスコープ2が赤外スコープであるか否かを判別する。
【0111】
ステップS28において、スコープ2が赤外スコープでない場合、ステップS29ないしステップ31に示す処理を行わずに、レーザー光の照射を開始するためのステップ32に進む。
【0112】
ステップS28において、スコープ2が赤外スコープである場合、ステップS29に示すように、マルチプレクサ23でBチャンネルの信号が入力されるようし、ステップS30に示すように、図示せぬ制御信号を調光回路29に送り、照明光絞り13を開放にして、常に最大の光量を光源装置3から出射するようにし、ステップS31に示すように、図示せぬ制御信号を露光時間制御回路30に送り電子シャッタで適度な明るさの画像が得られるようにする。
【0113】
次に、ステップS32に示すように、レーザー光源装置7にレーザーの照射を指示するレーザー照射開始指示信号を送り、レーザー光源装置7はレーザー光の照射を開始する。
【0114】
次に、ステップS33に示すように、レーザー照射スイッチ18が離されるまで待つ。
【0115】
ステップS33において、レーザー照射スイッチ18が離されたら、ステップS34に示すように、レーザー光源装置7にレーザー光の照射の停止を指示するレーザー光照射停止指示信号を送り、レーザー光源装置7はレーザー光の照射を停止する。
【0116】
次に、ステップS35に示すように、CPU31は調光回路29による調光を開始し、ステップS36に示すように、露光時間制御回路3Oでは最大の露光時間になるように制御信号を送る。
【0117】
次に、ステップS37に示すように、マルチプレクサ23による入力をAチャンネル、Bチャンネル交互入力になるように制御し、処理を終了する。
【0118】
このように、調光と電子シャッタとを組み合わせると、レーザー光非照射時には、露光時間を最大にして光源装置からの光量を最小限に抑えることで、生体に与える影響を抑えることができ、レーザー光照射時には、光源装置の光量を最大にして電子シャッタにより明るさを制御することで、画像に与えるレーザー光の影響が相対的に少なくなり、ハレーションを抑えることができる。
【0119】
また、マルチプレクサ23の切替により、レーザー光非照射時には、CCDの全画素を利用した高解像度の画像が得られ、レーザー光照射時には、赤外光カットフィルタ42が配置されている画素を利用したレーザー光によるハレーションの少ない像が得られる。
【0120】
レリーズスイッチ17が押されると、CPU31には画像記録要求信号が送られる。 CPU31は、画像記録要求信号を検知すると、図18に示すフローチャートに従い処理を実行する。なお、符号S39ないしS43は、処理ステップに付された符号である。
【0121】
先ず、ステップS39に示すように、各画像記録装置つまりデジタルファイリング装置5及び写真撮影装置6に画像記録指示信号を送る。
【0122】
これにより、各画像記録装置は、画像記録指示信号の指示に従い画像を記録する。
【0123】
また、デジタルファイリング装置5は、プロセッサ3と通信して、患者データ、スコープの種類、挿入されているフィルタの種類、画像処理や色調調整の設定値等の情報も受け取り、画像のヘッダ情報として画像とともに記録する。
【0124】
次に、ステップS40において、接続されているスコープ2が赤外スコープか否かを判別し、赤外スコープでない場合は、処理を終了する。
【0125】
また、ステップS40において、スコープ2が赤外スコープの場合は、ステップ41に示すようにフィルタ切替処理(図14参照)、ステップS42に示すように、再び各画像記録装置に画像記録指示信号を送り、ステップS43に示すように、再びフィルタ切替処理を行い元のフィルタに戻し、処理を終了する。
【0126】
このような処理により、使用者はレリーズスイッチ17を1回押すだけで、可視画像と赤外画像の双方の画像を記録することができる。
【0127】
本実施の形態では、赤外光観察時のモニタ4上には赤色成分、緑色成分として805nmの波長が、青色成分として930nmの波長が表示される。
ICGの透過特性は、図19のグラフに示すようになっている。このグラフの横軸は波長、縦軸は透過率を表している。また、このグラフで、「ICG」と記されている曲線はICGの特性であり、また「HS」と記されている曲線は人体の漿液の特性であり、また「ICG+HS」と記されている曲線はICG及び人体の漿液の合成された特性である。
【0128】
このグラフで、「ICG」と記されている曲線は、800nmよりやや短波長側の波長で透過率が最も低くなっており、この波長ではICG単独による光の吸収が大きいことを示している。
【0129】
ICG単独では800nmよりやや短波長側の波長で透過率が最も低くなっているが、生体内に投与されたICGは蛋白質との結合の影響等で、「ICG+HS」と記されている曲線のように、透過率が最も低くなる波長は少し長波長側にシフトし、可視領域ないし近赤外領域の波長でのICGの実効的な最大吸収波長は805nm付近となる。
【0130】
また、930nm付近の波長では、図19のグラフに示すように、ICGによる光の吸収は少ない。
【0131】
従って、被写体にICGが静脈注射してある場合、805nmの波長の画像は、光がICGに吸収され、血管部が暗くなり、コントラストの高い画像になる。また、930nmの波長の画像は、光がICGにあまり吸収されず、血管部があまり暗くならず、コントラストの低い画像となる。
【0132】
805nmの波長は、モニタ4の緑色成分及び赤色成分に割り当てられ、930nmの波長は、モニタ4の青色成分に割り当てられているので、モニタ4上では、血管部が青く染まった画像が観察されるようになっている。
【0133】
ここで、805nmの画像をモニタ4の緑色成分及び赤色成分に割り当てることは、コントラスト感の高い画像を得るために重要なことである。これは、人間の視覚特性に起因する。
【0134】
図20は、視覚の空間周波数特性を示すグラフであり、横軸が空間周波数、縦軸が相対コントラスト感度を表している。また、図中の「(y−b)」と記された曲線は、黄色と青色との色差によって生じる縞模様に対する相対コントラスト感度、「(r−g)」と記されている曲線は、赤色と緑色との色差により生じる縞模様に対する相対コントラスト感度、「Br(明暗)」と記されている曲線は、明暗により生じる縞模様に他知る相対コントラスト感度を示している。
【0135】
このグラフより、明暗がある時の方が、色相の変化のみの場合に比べて高い空間周波数まで認識できることが分かる。すなわち、人間の目は色相の変化だけでは細かい構造を見ることはできず、血管構造等の細かいものを見るためには画像に輝度の変化が必要なのである。
赤色成分, 緑色成分,青色成分の内、輝度に与える影響は、緑色成分が最も大きく、青色成分が最も小さい。
【0136】
従って、カラーモニタであるモニタ4上に細かい構造をコントラスト良く表示させるためには、対象となる色素つまりICGによる光の吸収の多い波長の画像をモニタ4の緑色成分に割り当てると効果的である。
【0137】
また、対象となる色素つまりICGによる光の吸収の多い波長の画像をモニタ4の赤色成分にも割り当てると、ICGにより光を吸収された箇所に色成分例えば青色成分を残しつつ、コントラスト感の高い画像を得ることができる。
【0138】
通常の内視鏡画像つまり可視画像で、血管部の比較的細かい部分までコントラスト良く観察できるのは、生体内の色素であるヘモグロビンが青色及び緑色の波長の光を多く吸収する特性を持っており、得られる画像の輝度の変化が比較的大きいためである。
【0139】
ICGの特性は図19で示す通りであるが、ICG誘導体標識抗体もICGに類似した吸光特性を示す。従って、予めICG誘導体標識抗体を散布した被写体を赤外光で観察することにより、ICGを投与した場合と同様に、ICG誘導体標識抗体が集積した病変部をモニタ4上で青い染色部として認めることができる。
【0140】
本実施の形態では、ICGやICG誘導体標識抗体の吸光特性に着目し、ICGやICG誘導体標識抗体の体内での最大吸収ピークである805nm付近の波長の光と、比較的吸収率の低い930nm付近の波長の光を用いて観察するようにした、ICGやICG誘導体標識抗体の存在箇所を内視鏡画像の色を見ることで効果的に観察できる。よって、高価な高感度素子を用いる必要が無く、コストを抑えて、ICGやICG誘導体標識抗体の集積を確認し、病変の有無を確認することができる。
【0141】
なお、本実施の形態では、面順次方式の内視鏡装置に応用したが、同時式の内視鏡装置のモザイクフィルタに赤外の透過特性を持たせることで、本実施の形態と同様の効果を得ることもできる。
【0142】
また、フィルタの切替に応じて各種の設定値を変更する技術は、赤外光と可視光との切替に限らず、赤外光や可視光や紫外光や蛍光等を含む光の切替に応用してもよいし、特性の異なる複数種類の可視光の切替に応用してもよい。
【0143】
また、フィルタの切替を行う際に、現在光路に挿入されているフィルタの種類を認識するために、画像の画質から赤外画像か可視画像かを自動認識するようにしてもよい。
【0144】
また、色調調整回路26の代わりに、CPU31にてカラーバランス補正係数と色調調整係数の乗算を行って、その積をカラーバランス補正係数記憶メモリに記憶するようにして、カラーバランス補正回路22で色調調整も兼用しコストの削減を行ってもよい。
【0145】
また、画像処理回路25の色素量算出回路46において、赤外光透過フィルタ36挿入時にICG量の代わりに画像の輝度値を求めて、画像の平均輝度値を基にして色素強調回路49でコントラスト変換を行うことにより、赤外画像のコントラストを調整して観察できるようにしてもよい。
【0146】
また、画像処理回路25は本実施の形態のようにプロセッサ3の内部に組み込むものに限らず外付け装置としてもよいし、この場合画像信号や制御信号はケーブルを介して送るようにしてもよい。
【0147】
また、色素量を表すグラフは、使用者が表示をするかしないかを設定できるようにしておくと便利である。
【0148】
また、処理の途中で信号R,G,Bから輝度信号と色信号を作成し、プロセッサ3から画像信号をコンポジット信号として出力し、モニタ4に入力するようにしてもよい。
【0149】
また、表示するモニタ4はブラウン管方式のものに限らず、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイを用いてもよい。
【0150】
また、プロセッサ3のCPU31と光源装置1との間で通信を行い、光源が赤外観察に対応してるか否かを判別し、本実施の形態での赤外スコーブ判別と同様な分岐処理を行ってもよい。
【0151】
また、フィルタ切替スイッチ16を光源装置1のフロントパネルに設け、光源装置1とプロセッサ3のCPU31の間で通信を行うことで、フィルタの切替要求を行い、本実施の形態と同様の処理を行ってもよい。
【0152】
また、ICG誘導体標識抗体の抗体としては、CEA抗体のような癌をターゲットとしたものに限らず、例えばヘリコバクターピロリをターゲットとした抗体を用いることによりヘリコバクターピロリの存在診断に用いてもよい。
【0153】
以上述べた本実施の形態による効果を以下に挙げる。
【0154】
805nmの波長を含む第1の波長帯域の光及び805nmの波長を含まない930nmの波長を含む第2の波長帯域の光を放射する光源手段であるランプ8を有する光源装置1と、
前記光源手段から放射された光により照射された被写体の第1の波長帯域つまり805nmを含む波長帯域の像及び第2の波長帯域つまり930nmを含む波長帯域の像を撮像する撮像手段であるCCD15と、
前記撮像手段により撮像された前記第1の波長帯域つまり805nmを含む波長帯域の像を緑色成分として表示し、前記第2の波長帯域つまり930nmを含む波長帯域の像を赤色成分或いは青色成分の少なくとも片方の色成分として表示するように信号処理を行うプロセッサ3に接続された表示手段であるモニタ4と、
を具備したことで、
ICGによる吸収の多い805nmの波長を含む波長帯域の像が人間のコントラスト感に及ぼす影響の大きい緑色成分に割り当てられ、ICG投与時の赤外画像をコントラスト良く観察することを可能とする。
【0155】
また、930nmを含む波長帯域の像を表示手段の赤色成分または青色成分として表示する表示手段を設けたので、ICGの濃度が高い部分と低い部分を色ではっきりと区別できる。
【0156】
また、805nmを含む波長帯域の像を表示手段の緑色成分と赤色成分の両方に表示する表示手段を設けたので、表示される画像のコントラスト感が非常に増す。
【0157】
また、第1の波長制限手段である可視光透過フィルタ35を用いて撮像された像と第2の波長制限手段である赤外光透過フィルタ36を用いて撮像された像とでは異なるカラーバランス補正係数を用いてカラーバランスを補正するようにしたので、どちらの波長制限手段を用いたときにも適切にカラーバランスの補正が行われる。
【0158】
また、カラーバランス設定指示手段からの1回の指示で、第1の波長制限手段である可視光透過フィルタ35用及び第2の波長制限手段である赤外光透過フィルタ36用の2つのカラーバランス補正量を求めるようにしたので、カラーバランスの設定を容易に行える。
【0159】
また、第1の波長制限手段である可視光透過フィルタ35を用いて撮像された像と第2の波長制限手段である赤外光透過フィルタ36を用いて撮像された像とでは異なる色調調整係数を用いて色調を調整するようにしたので、どちらの波長制限手段を用いたときにも適切に色調の調整が行われる。
【0160】
また、第1の波長制限手段である可視光透過フィルタ35を用いて撮像された像と第2の波長制限手段である赤外光透過フィルタ36を用いて撮像された像とでは、異なる設定値を用いて画像処理を行うようにしたので、どちらの波長制限手段を用いたときにも適切に画像処理が行われる。
【0161】
また、画像記録指示手段からの1回の指示で、第1の波長制限手段である可視光透過フィルタ35を用いて撮像された像及び第2の波長制限手段である赤外光透過フィルタ36を用いて撮像された像の両方を記録するようにしたので、それぞれの波長制限手段を用いたときの両方の画像を簡単な操作で記録できる。
【0162】
また、被写体の色素量を求める色素量算出回路46を設け、算出された色素量の時間変化を表示するようにしたので、定量的に色素量変化を知らせることができる。
【0163】
また、撮像手段であるCCD15の受光面である受光エリア40を部分的に覆いレーザー光を除去する波長制限手段である赤外光カットフィルタ42を設けたので、処置用レーザー光の影響を受けることなく、ハレーションの少ない画像が作成される。
【0164】
処置用レーザー光の被写体への照射指示に応じて光源の光量を増加させ、撮像手段であるCCD15の露光時間を短くしたので処置用レーザー光の画像への影響が小さくなる。
【0165】
ICGといった薬剤の実質的な吸収ピークの波長である805nmを含む波長の光を導光する波長制限手段である例えばGフィルタ38及び805nmを含まない930nmを含む波長の光を導光する波長制限手段である例えばBフィルタ39を設けたので、得られる画像からICGといった薬剤の集積度を容易に知ることができる。
【0166】
(第2の実施の形態)
図21ないし図22は本発明の第2の実施の形態に係り、図21はRフィルタ及びGフィルタ及びBフィルタの光透過特性を説明する説明図、図22は可視赤外切替フィルタ及びRGB回転フィルタの状態と動作する同時化メモリとの関係を説明する説明図である。
【0167】
なお、本実施の形態で述べない部位の構成や動作は、第1の実施の形態で述べた部位の構成や動作と同様である。
【0168】
本実施の形態のRフィルタ37、Gフィルタ38、Bフィルタ39は、図21のそれぞれ「R」、「G」、「B」と記された曲線で示される透過特性を持っている。
【0169】
本実施の形態に係るRフィルタ37、Gフィルタ38,Bフィルタ39に、可視光透過フィルタ35を組み合わせた場合の光透過特性は、第lの実施の形態と同じであるが、赤外光透過フィルタ36を組み合わせた場合は、Rフィルタ37は805±15nm、Gフィルタ38は930±20nmの波長を透過する。
【0170】
図22は、赤外可視切替フィルタ9の切替とRGB回転フィルタ11の回転に同期して、3つの同時化メモリ24r、24g、24bの内のどのいずれに画像信号を記憶動作させるかの対応関係を示している。
【0171】
マルチプレクサ23では、可視光透過フィルタ35挿入時には、第1の実施の形態と同様にRフィルタ37が挿入された時の画像を同時化メモリ24rに、Gフィルタ38が挿入されたときの画像を同時化メモリ24gに、Bフィルタ39が挿入されたときの画像を同時化メモリ24bに記憶する。しかし、赤外光透過フィルタ36挿入時には、Rフィルタ37が挿入された時の画像を同時化メモリ24r及び同時化メモリ24gに、Gフィルタ38が挿入されたときの画像を同時化メモリ24bに記憶する。
【0172】
本実施の形態で得られる赤外画像も第1の実施の形態と同じ色調になるので、モニタ4の赤色成分、緑色成分として805nmの波長が、青色成分として、930nmの波長が表示される。従って第1の実施の形態と同様に、コントラスト良くICGやICG誘導体標識抗体を観察できる等、本実施の形態では第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0173】
また、本実施の形態で用いるRフィルタ37,Gフィルタ38,Bフィルタ29は、立ち上がりエッジや立ち下がりエッジの数が比較的少なくて済むので、フィルタに蒸着する干渉膜の種類が少なくて済み、安価にフィルタを作成することができる。
【0174】
(第3の実施の形態)
図23ないし図26は本発明の第3の実施の形態に係り、図23は可視光透過フィルタ及び赤外光透過フィルタの光透過特性、図24はRフィルタ及びGフィルタ及びBフィルタの光透過特性、図25は拡張マルチプレクサの構成を説明するブロック図、図26はヘモグロビンの吸光特性を説明する説明図である
なお、本実施の形態で述べない部位の構成や動作は、第1の実施の形態で述べた部位の構成や動作と同様である。
【0175】
本実施の形態の赤外可視切替フィルタ9は、図23に示す透過特性を示し、赤外光透過フィルタ36は、赤外光のみでなく、可視光の青色に相当する波長領域の光も透過する。
RGB回転フィルタ11は、図24に示す透過特性を示し、Bフィルタ39は、近赤外光のうち少なくとも1000nm以下の波長は透過しない。また、第1の実施の形態に係る同時化メモリ24r、24g,24bと画像処理回路25との間に、図25に示す拡張マルチプレクサ56が配置される。
【0176】
本実施の形態では、Rフィルタ37、Gフィルタ38,Bフィルタ39をそれぞれ可視光透過フィルタ35と組み合わせたときの透過特性は、第1の実施の形態と同じであるが、赤外光透過フィルタ36と組み合わせたときは、Rフィルタ37は805±15nmの波長領域を、Gフィルタ38は930±20nmの波長領域を、Bフィルタ39は可視光の青色の波長領域をそれぞれ透過する。
【0177】
拡張マルチプレクサ56の平均値算出回路57では、画素ごとにRフィルタ37挿入時とBフィルタ39挿入時の画像信号の平均値を算出する。2つのセレクタ58、59はCPU31からの図示しない制御信号により、赤外可視切替フィルタ9の切替に同期して切り替えられる。可視光透過フィルタ35挿入時には、セレクタ58では入力画像信号の信号Gが選択され、セレクタ59では入力画像信号の信号Bが選択される。従つて、入力された入力画像の信号R,G,Bは、それぞれ出力画像信号の信号R,G,Bとして出力される。赤外光透過フィルタ36挿入時には、セレクタ58では平均値算出回路57からの出力が選択され、セレクタ59では入力画像信号の信号Gが選択される。従って、出力画像信号の信号Rとしては、入力された入力画像信号の信号Rがそのまま出力されるが、出力画像信号の信号Gとしては入力画像信号の信号Rと入力画像信号の信号Bの平均値が出力され、出力画像信号の信号Bとしては入力画像信号の信号Gが出力される。最終的にモニタ4に表示される赤外画像は、モニタ4の赤色成分として805±15nmの波長の画像が、緑色成分として805±15nmと青色の波長の平均値の画像が、青色成分として930±20nmの波長の画像が表示される。
【0178】
ヘモグロビンは、図26に示すような吸光特性を持つ。図中の「Hb」と記されている曲線は酸素と結合していないヘモグロビンの特性を表し、「HbO2」と記されている曲線は酸素と結合したヘモグロビンの特性を示しているが、どちらも可視光の波長域では、380〜590nmの波長領域つまり青色から緑色にかけての波長領域で大きい吸収を示す色素である。
【0179】
本実施の形態では、赤外画像の観察時に、モニタ4の緑色成分としてICGやICG誘導体標識抗体による光の吸収が大きい805nm付近の波長の画像及びヘモグロビンによる吸収の大きい青色の波長帯域の画像を表示するようにしたので、805nmで観察できる粘膜下の太目の血管だけでなく、青色光で観察できる粘膜表面の微細の血管も同時にコントラスト良く観察することができる。
【0180】
なお、本発明は、上述の実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【0181】
[付記]
(付記項1)
805nmの波長を含む第1の波長帯域の光及び805nmの波長を含まない第2の波長帯域の光を放射する光源手段と、
前記光源手段から放射された光により照射された被写体の第1の波長帯域の像及び第2の波長帯域の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記第1の波長帯域の像を緑色成分として表示し、前記第2の波長帯域の像を赤色成分或いは青色成分の少なくとも片方の色成分として表示する表示手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0182】
(付記項2)
前記第2の波長帯域は、930nmの波長を含む波長帯域であること、
を特徴とする付記項1に記載の内視鏡装置。
【0183】
(付記項3)
前記表示手段は、前記第1の波長帯域の像を赤色成分として表示すること、
を特徴とする付記項1ないし付記項2に記載の内視鏡装置。
【0184】
(付記項4)
前記表示手段は、380nmないし590nmの少なくとも一部の波長帯域の像及び前記第1の波長帯域の像を緑色成分として表示すること、
を特徴とする付記項1ないし付記項3に記載の内視鏡装置。
【0185】
(付記項5)
光を放射する光源手段と、
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
前記光源手段と前記撮像手段との間の光路上に挿入される光の透過波長を制限する選択的に使用される2つの波長制限手段である第1の波長制限手段及び第2の波長制限手段と、
前記撮像手段により撮像された像の各色成分の信号の大きさにカラーバランスを補正するための係数であるカラーバランス補正係数を乗じる等してカラーバランスを補正する手段であるカラーバランス補正手段と、
前記第1の波長制限手段を使用する際の前記撮像手段で撮像された被写体の像のカラーバランスを補正するために用いる第1のカラーバランス補正係数を記憶する第1の補正係数記憶手段と、
前記第2の波長制限手段を使用する際の前記撮像手段で撮像された被写体の像のカラーバランスを補正するために用いる第2のカラーバランス補正係数を記憶する第2の補正係数記憶手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0186】
(付記項6)
基準となる色をした基準色物体と、
前記カラーバランス補正係数を算出する指示をするためのカラーバランス設定指示手段と、
前記カラーバランス設定指示手段からの1回の指示に対して、前記第1の波長制限手段を用いた状態での前記基準色物体の像を撮像し前記第1カラーバランス補正係数を算出するとともに前記第2の波長制限手段を用いた状態での前記基準色物体の像を撮像し前記第2のカラーバランス補正量を求める制御手段と、
を具備したことを特徴とする付記項5に記載の内視鏡装置。
【0187】
(付記項7)
光を放射する光源手段と、
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
前記光源手段と前記撮像手段との間の光路上に挿入される光の透過波長を制限する選択的に使用される2つの波長制限手段である第1の波長制限手段及び第2の波長制限手段と、
前記撮像手段により撮像された像の各色成分の画像信号の大きさに使用者の指示する係数である色調調整係数を乗じる等して像の色調を調整する色調調整手段と、
前記第1の波長制限手段を用いた際に撮像された像の色調を調整する際に使用する前記色調調整係数を記憶する第1の色調調整係数記憶手段と、
前記第2の波長制限手段を用いた際に撮像された像の色調を調整する際に使用する前記色調調整係数を記憶する第2の色調調整係数記憶手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0188】
(付記項8)
光を放射する光源手段と、
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
前記光源手段と前記撮像手段との間の光路上に挿入される光の透過波長を制限する選択的に使用される2つの波長制限手段である第1の波長制限手段及び第2の波長制限手段と、
前記撮像手段で撮像された像に対して使用者の設定する設定値に応じて色調強調等といった画像処理を施す画像処理手段と、
前記第1の波長制限手段を用いた際に前記撮像手段で撮像された像に対して前記画像処理を施す場合に使用する前記設定値を記憶する第1の設定値記憶手段と、
前記第2の波長制限手段を用いた際に前記撮像手段で撮像された像に対して前記画像処理を施す場合に使用する前記設定値を記憶する第2の設定値記憶手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0189】
(付記項9)
光を放射する光源手段と、
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
前記光源手段と前記撮像手段との間の光路上に挿入される光の透過波長を制限する選択的に使用される2つの波長制限手段である第1の波長制限手段及び第2の波長制限手段と、
前記撮像手段により撮像された像を記録する画像記録手段と、
前記画像記録手段への画像の記録を指示する画像記録指示手段と、
前記画像記録指示手段からの1回の指示に対して、前記第1の波長制限手段を用いて前記撮像手段で撮像された像を前記画像記録手段に記録し、且つ前記第2の波長制限手段を用いて前記撮像手段で撮像された像を前記画像記録手段に記録する制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0190】
(付記項10)
光を放射する光源手段と、
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像から被写体に含まれる色素量を求める色素量算出手段と、
前記色素量算出手段により算出された色素量の時間変化を表示する表示手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0191】
(付記項11)
光を放射する光源手段と、
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
処置用のレーザー光を発生するレーザー光源手段と、
前記撮像手段の受光面を部分的に覆い前記レーザー光源手段が発生するレーザー光の波長の光を除去する波長制限手段と、
前記波長制限手段で覆われた前記撮像手段の受光面の部分で撮像された第1の像及び前記波長制限手段で覆われない前記撮像手段の受光面の部分で撮像された第2の像の両方を表示し、或いは前記第1の像及び第2のいづれか一方を表示する表示手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0192】
(付記項12)
前記光源手段は波長の異なる光を順次出力すること、
を特徴とする付記項11に記載の内視鏡装置。
【0193】
(付記項13)
光を放射する光源手段と、
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
処置用のレーザー光を発生するレーザー光源手段と、
前記レーザー光の被写体への照射を指示するレーザー光照射指示手段と、
前記レーザー光照射指示手段からの指示に応じてレーザー光照射中に前記光源手段から出力される光量を増加させる光量制御手段と、
前記レーザー光照射指示手段からの指示に応じてレーザー光照射中に前記撮像手段の露光時間を短くする露光時間制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0194】
(付記項14)
特定の病変部に抗原抗体反応により特異的に集積する薬剤が予め投与されている生体に対して光を照射する光源手段と、
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
前記光源手段と前記撮像手段との光路上に挿入され前記薬剤の実効的な最大吸収ピーク波長を含む第1の波長帯域の波長を導光する第1の波長制限手段と、
前記光源手段と前記撮像手段との光路上に前記第1の波長制限手段と選択的に挿入され前記薬剤の実効的な最大吸収ピーク波長を含まない第2の波長帯域の波長を導光する第2の波長制限手段と、
前記撮像手段により撮像された像を表示する表示手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【0195】
(付記項5ないし付記項14に係る従来の技術)
電子内視鏡の検査開始前には、カラーバランスの設定を行う。カラーバランスを設定するには、使用者が白色の基準となる基準色物体を撮像している状態でカラーバランスを設定するためのスイッチを押す。内視鏡装置では、スイッチに応じて基準色物体がモニタ上で所定の色になるようにカラーバランスを設定する。このようにカラーバランスを設定することにより、光源のランプ、ライトガイド、CCD等の波長特性のばらつき(個体差)を補正し、常に一定の色調で観察を行うことができる。
【0196】
また、内視鏡画像の色の好みは使用者によって異なっており、赤みがかった画像を好む人や青みがかった画像を好む人など様々である。そのような使用者の好みに応じた画像を提供できるように、内視鏡装置には画像の色調を設定する色調設定スイッチが設けられており、内視鏡画像の色を使用者の好みの色に調整することができる。
【0197】
内視鏡観察時には、診断のための薬剤は用いない場合もあるが、診断に有用な薬剤を散布しながら観察を行うこともある。ICG誘導体標識抗体は、蛍光を発するICGとしての性質と抗体としての性質を併せ持ち、抗原抗体反応により特定の抗原に結合する。抗原抗体反応は、きわめて鋭敏であると同時に特異性において非常に優れているので、ICG誘導体標識抗体は癌などの特定の病変部を示すマーカーとして着目されている。ICG誘導体標識抗体を体腔内に散布して蛍光の有無を調べることにより、抗体に対応した病変の有無を知ることができる。
【0198】
また、電子内視鏡で得られる画像をより効果的に診断するための画像処理回路も実用化されており、微小な病変の検出に効果をあげている。画像処理回路では、粘膜の微妙な色調に影響のあるヘモグロビンの量に応じて色を強調するIHb色彩強調処理や、粘膜構造を強調する適応型構造強調処理、あるいは画像のコントラストを上げるコントラスト強調処理等の処理を行うものがあり、どの処理を有効にするか、強調処理のレベル(強さ)をどの程度にするかといった設定値を使用者の好みや、対象となる部位等により使用者が切り替えて設定できるようになっている。
【0199】
また、内視鏡装置には、画像記録装置としてデジタルファイリング装置や写真撮影装置、ビデオプリンタ等が接続されており、使用者がスコープのレリーズスイッチを押すことにより各種の画像記録装置に画像が記録される。
【0200】
内視鏡装置を利用した治療としては、小型の高出力半導体レーザーの出現により近赤外光を用いたレーザー治療が普及しつつある。半導体レーザーから出射された810nm程度の波長のレーザー光をスコープのチャンネルに挿入したライトガイドを通じて照射することにより、被照射部分の切開や凝固を行うことができる。
【0201】
(付記項4に係る従来技術の問題点)
赤外内視鏡で赤外画像を観察しているときには、通常観察(可視光観察)時に見えるような粘膜表面の細かい血管が見えなくなるという問題もあった。(付記項5ないし付記項6に係る従来技術の問題点)
また、従来の赤外内視鏡では可視画像に対して補正されたカラーバランスが赤外画像に対しても適用されていたため赤外画像の色には光源、スコープ等の個体等によるばらつきが生じてしまった。
【0202】
(付記項7に係る従来技術の問題点)
従来の赤外内視鏡では可視画像に対して設定した色調調整が赤外画像に対しても適用されていたために、可視画像で設定したい色調と赤外画像で設定したい色調の内容が異なった場合には、赤外画像と可視画像とを切り替えるたびに使用者が色調の設定を切り替える必要があった。
【0203】
(付記項8に係る従来技術の問題点)
従来の赤外内視鏡では可視画像に対して設定した画像処理が赤外画像に対しても適用されていたために、可視画像で行いたい画像処理の内容と赤外画像で行いたい画像処理の内容が異なった場合には、赤外画像と可視画像を切り替えるたびに使用者が画像強調の設定を切り替える必要があった。
【0204】
(付記項9に係る従来技術の問題点)
従来赤外観察を行っているときに可視画像と赤外画像の両方をデジタルファイリング装置等に記録しようとすると、赤外画像を表示した状態でレリーズを切り、一旦フィルターの切替を行い可視画像を表示して再びレリーズを切り、またフィルターの切替を行い赤外画像表示に戻すといった煩雑な作業が必要となっていた。
【0205】
(付記項10に係る従来技術の問題点)
従来は体内に投与されたICGの濃度変化は赤外画像のコントラストや色を見ることにより主観的に判断しており、定量的に知る手段が無かった。
【0206】
(付記項11ないし付記項13に係る従来技術の問題点)
通常の内視鏡では撮像素子の前面に赤外光カットフィルタが配置されているが、赤外内視鏡では赤外光を効率よく受光するために赤外カットフィルタを除去している。そのため、処置用の赤外レーザーを用いたときには強力なレーザー光により画像の広範囲にハレーションが生じてしまって観察の妨げになり、レーザー治療の操作性が妨げられていた。
【0207】
(付記項14に係る従来技術の問題点)
また、従来ICG誘導体標識抗体を用いた診断を行うためには蛍光内視鏡装置が必要とされていた。しかし、ICG誘導体標識抗体から放射される蛍光は非常に微弱であるため、蛍光内視鏡装置にはイメージインテンシファイア等の非常に高感度で高価な撮像素子が要求されていた。
【0208】
(付記項4の解決しようとする課題)
粘膜表面の細かい血管もコントラスト良く表示する。
【0209】
(付記項5、付記項6の解決しようとする課題)
可視画像、赤外画像の双方を安定したカラーバランスで観察できる内視鏡装置を提供する。
【0210】
(付記項7の解決しようとする課題)
可視画像、赤外画像の双方に対して好みの色調を容易に設定できる内視鏡装置を提供する。
【0211】
(付記項8の解決しようとする課題)
可視画像、赤外画像の双方に対して適切な画像処理を容易に設定できる内視鏡装置を提供する。
【0212】
(付記項9の解決しようとする課題)
容易に赤外画像と可視画像の双方の画像を記録装置に記録できる内視鏡装置を提供する。
【0213】
(付記項10の解決しようとする課題)
ICG等の色素量の時間変化を定量的に知ることができる内視鏡装置を提供する。
【0214】
(付記項11ないし付記項13の解決しようとする課題)
赤外内視鏡を用いているときでも安全に赤外レーザーによる処置を行うことができる内視鏡装置を提供する。
【0215】
(付記項14の解決しようとする課題)
高価な高感度撮像素子を用いずにICG誘導体標識抗体を観察できる内視鏡装置を提供する。
【0216】
(付記項2の作用効果)
930nmを含む波長帯域の像を表示手段の赤色成分または青色成分として表示する表示手段を設けたので、ICGの濃度が高い部分と低い部分を色ではっきりと区別できる。
【0217】
(付記項3の作用効果)
805nmを含む波長帯域の像を表示手段の緑色成分と赤色成分の両方に表示する表示手段を設けたので、表示される画像のコントラスト感が非常に増す。
【0218】
(付記項4の作用効果)
表示手段の緑色成分として805nmを含む波長帯域だけでなく400〜590nmの少なくとも一部を含む波長帯域の像も割り当てたので、粘膜下の血管だけでなく粘膜表面の細かい血管もコントラスト良く表示される。
【0219】
(付記項5の作用効果)
第1の波長制限手段を用いて撮像された像に対しては第1のカラーバランス補正量を用いてカラーバランスを補正し、第2の波長制限手段を用いて撮像された像に対しては第2のカラーバランス補正量を用いてカラーバランスを補正するようにしたので、どちらの波長制限手段を用いたときにも適切にカラーバランスの補正が行われる。
【0220】
(付記項6の作用効果)
カラーバランス設定指示手段からの指示に応じて、第1の波長制限手段用と第2の波長制限手段用の2つのカラーバランス補正量を求めるようにしたので、カラーバランスの設定を容易に行える。
【0221】
(付記項7の作用効果)
第1の波長制限手段を用いて撮像された像に対しては第1の色調調整値を用いて色調を調整し、第2の波長制限手段を用いて撮像された像に対しては第2の色調調整値を用いて色調を調整するようにしたので、どちらの波長制限手段を用いたときにも適切に色調の調整が行われる。
【0222】
(付記項8の作用効果)
第1の波長制限手段を用いて撮像された像に対しては第1の画像処理設定値を用いて画像処理を行い、第2の波長制限手段を用いて撮像された像に対しては第2の画像処理設定値を用いて画像処理を行うようにしたので、どちらの波長制限手段を用いたときにも適切に画像処理が行われる。
【0223】
(付記項9の作用効果)
画像記録指示手段からの指示に応じて、第1の波長制限手段を用いて撮像された像と第2の波長制限手段を用いて撮像された像の双方を記録するようにしたので、双方の波長制限手段を用いたときの画像を簡単な操作で記録できる。
【0224】
(付記項10の作用効果)
被写体の色素量を求める色素量算出手段を設け算出された色素量の時間変化を表示するようにしたので、定量的に色素量変化を知らせることができる。
【0225】
(付記項11ないし付記項12の作用効果)
撮像手段の受光面を部分的に覆いレーザー光を除去する波長制限手段を設けたので、処置用レーザー光の影響を受けることなく、ハレーションの少ない画像が作成される。
【0226】
(付記項13の作用効果)
処置用レーザー光の被写体への照射指示に応じて光源の光量を増加させ、撮像手段の露光時間を短くしたので処置用レーザー光の画像への影響が小さくなる。
【0227】
(付記項14の作用効果)
薬剤の実質的な吸収ピークを含む波長と含まない波長を導光する波長制限手段をそれぞれ設けたので、得られる画像から薬剤の集積度を容易に知ることができる。
【0228】
【発明の効果】
805nmの波長を含む第1の波長帯域の光及び805nmの波長を含まない第2の波長帯域の光を放射する光源手段と、
前記光源手段から放射された光により照射された被写体の第1の波長帯域の像及び第2の波長帯域の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記第1の波長帯域の像を緑色成分として表示し、前記第2の波長帯域の像を赤色成分或いは青色成分の少なくとも片方の色成分として表示する表示手段と、
を具備したことで、
ICGによる吸収の多い805nmの波長を含む波長帯域の像が人間のコントラスト感に及ぼす影響の大きい緑色成分に割り当てられ、ICG投与時の赤外画像をコントラスト良く観察することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1ないし図20は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は内視鏡装置の全体構成を説明するブロック図
【図2】赤外可視切替フィルタの構成を説明する説明図
【図3】可視光透過フィルタ及び赤外光透過フィルタの光透過特性を説明する説明図
【図4】RGB回転フィルタの構成を説明する説明図
【図5】Rフィルタ及びGフィルタ及びBフィルタの光透過特性を説明する説明図
【図6】CCDの構成を説明する説明図
【図7】赤外光カットフィルタの配置を説明する説明図
【図8】赤外光カットフィルタの光透過特性を説明する説明図
【図9】カラーバランス補正回路の構成を説明するブロック図
【図10】画像処理回路の構成を説明するブロック図
【図11】色調調整回路の構成を説明するブロック図
【図12】画面表示の例を示す図
【図13】CPUの内部メモリマップを説明する説明図
【図14】フィルタ切替処理の流れを説明するフローチャート
【図15】カラーバランス設定の流れを説明するフローチャート
【図16】色調設定の流れを説明するフローチャート
【図17】レーザー照射の動作の流れを説明するフローチャート
【図18】画像記録の動作の流れを説明するフローチャート
【図19】ICGの透過特性を説明する説明図
【図20】視覚の空間周波数特性を説明する説明図
【図21】図21ないし図22は本発明の第2の実施の形態に係り、図21はRフィルタ及びGフィルタ及びBフィルタの光透過特性を説明する説明図
【図22】可視赤外切替フィルタ及びRGB回転フィルタの状態と動作する同時化メモリとの関係を説明する説明図
【図23】図23ないし図26は本発明の第3の実施の形態に係り、図23は可視光透過フィルタ及び赤外光透過フィルタの光透過特性
【図24】Rフィルタ及びGフィルタ及びBフィルタの光透過特性
【図25】拡張マルチプレクサの構成を説明するブロック図
【図26】ヘモグロビンの吸光特性を説明する説明図
【符号の説明】
1…光源装置
2…スコープ
3…プロセッサ
4…モニタ
5…デジタルファイリング装置
6…写真撮影装置
7…レーザー光源装置
8…ランプ
9…赤外可視切替フィルタ
10…モーター
11…RGB回転フィルタ
12…モーター
13…照明光絞り
14…ライトガイドファイバー
15…CCD
16…フィルタ切替スイッチ
17…レリーズスイッチ
18…レーザー照射スイッチ
19…スコープ判別素子
20…プリプロセス回路
21…A/D変換回路
22…カラーバランス補正回路
23…マルチプレクサ
24…同時化メモリ
25…画像処理回路
26…色調調整回路
27…D/A変換回路
28…符号化回路
29…調光回路
30…露光時間制御回路
31…CPU
32…カラーバランス設定スイッチ
33…画像処理設定スイッチ
34…色調設定スイッチ
35…可視光透過フィルタ
36…赤外光透過フィルタ
37…Rフィルタ
38…Gフィルタ
39…Bフィルタ
40…受光エリア
41…水平転送レジスタ
42…赤外光カットフィルタ
43…補正係数記憶メモリ
44…セレクタ
45…乗算器
46…色素量算出回路
47…強調係数算出回路
48…ディレイ回路
49…色素強調回路
50…構造強調回路
51…グラフ作成回路
52…画像合成回路
53…色調調整係数記憶メモリ
54…乗算器
55…ガンマ補正回路
56…拡張マルチプレクサ
57…平均値算出回路
58…セレクタ
59…セレクタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an endoscope apparatus that observes the inside of a body cavity or the like.
[0003]
[Prior art]
In recent years, by inserting a scope into a body cavity, the gastrointestinal tract such as the esophagus, stomach, small intestine, and large intestine, and the trachea such as the lung are observed, and various treatment tools are inserted using the treatment instrument channel as necessary. Endoscopic devices capable of therapeutic treatment are widely used. In particular, an endoscope apparatus using an electronic imaging device such as a charge coupled device (CCD), that is, an electronic endoscope, can display a moving image on a color monitor in real time, and there is little fatigue of an operator who operates the endoscope. Widely used for.
[0004]
As an endoscope monitor, four signals consisting of R, G, B signals indicating the red component, green component, and blue component of the image and a synchronization signal are input, and the R, G, B signals are converted into red, green, and blue signals. It is the mainstream to display on a cathode ray tube in correspondence with the phosphor dots that emit light.
[0005]
Infrared endoscopes, which are electronic endoscopes that enable observation of infrared light using devices that are sensitive to near-infrared light as electronic imaging devices, are a major factor in light absorption in the body. Because it uses near-infrared light that is less absorbed by hemoglobin and water, it is useful for imaging submucosal blood vessels, which is difficult when using visible light. The infrared endoscope apparatus is configured to allow observation while switching between a normal image, that is, a visible image and an infrared image.
[0006]
In observation using an infrared endoscope apparatus, a method of intravenously injecting a drug called indocyanine green (ICG) having an absorption peak in near-infrared light having a wavelength of near 805 nm in blood as a contrast medium has been performed. . By intravenously injecting ICG, the blood vessel portion in the submucosal layer is shaded, and the running state of the blood vessel can be clearly observed as compared with the case where no drug is used.
[0007]
In an infrared endoscope apparatus that has been generally used conventionally, observation is performed at a single wavelength near 805 nm, and only a monochrome, that is, a single-tone infrared image can be obtained.
[0008]
Thus, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-335451 proposes a color display infrared endoscope apparatus that displays infrared light images in a plurality of wavelength bands by assigning them to different color components of a monitor. In JP-A-6-335451, an image having a wavelength near 900 nm is assigned to the green component of the monitor.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, a wavelength near 900 nm is less absorbed by ICG, and an image having a wavelength near 900 nm, which is less absorbed by ICG, is assigned to a green component that greatly affects human contrast, and a wavelength near 805 nm, which is much absorbed by ICG. If the image is assigned to another color, the contrast of the infrared image at the time of ICG administration will deteriorate.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances,
An endoscope apparatus capable of observing an infrared image at the time of ICG administration with good contrast is provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
An endoscope apparatus according to an aspect of the present invention includes: Light source means for selectively irradiating light in the first wavelength band and light in the second wavelength band; imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means; Based on a color balance setting instruction means for instructing calculation of a correction coefficient for correcting a color balance of an image picked up by the image pickup means, and a single input instruction to the color balance setting instruction means, the first After selecting the light in the wavelength band, calculating a first color balance correction coefficient for correcting the image in the first wavelength band, and after completing the calculation of the first color balance correction coefficient, the second wavelength Control means for performing control for selecting light in a band and calculating a second color balance correction coefficient for correcting an image in the second wavelength band; It is what has.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
(First embodiment)
1 to 20 relate to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram for explaining the overall configuration of an endoscope apparatus.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of an infrared visible switching filter,
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the light transmission characteristics of the visible light transmission filter and the infrared light transmission filter,
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the RGB rotation filter.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the light transmission characteristics of the R filter, the G filter, and the B filter,
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the CCD.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of the infrared light cut filter,
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the light transmission characteristics of an infrared light cut filter;
FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of the color balance correction circuit.
FIG. 10 is a block diagram illustrating the configuration of an image processing circuit.
FIG. 11 is a block diagram illustrating the configuration of the color tone adjustment circuit;
FIG. 12 shows an example of screen display.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an internal memory map of the CPU.
FIG. 14 is a flowchart for explaining the flow of filter switching processing.
FIG. 15 is a flowchart for explaining the flow of color balance setting.
FIG. 16 is a flowchart for explaining the flow of color tone setting.
FIG. 17 is a flowchart for explaining the flow of laser irradiation operation;
FIG. 18 is a flowchart for explaining the flow of image recording operation.
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the transmission characteristics of ICG.
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining visual spatial frequency characteristics.
It is.
[0014]
As shown in FIG. 1, the endoscope apparatus according to the present embodiment is obtained with a
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
Also, an image recording device such as a
[0018]
The
[0019]
A color balance setting switch 32, an image
[0020]
The
[0021]
Further, the
[0022]
A control signal (not shown) is output from the
[0023]
From the lamp 8 of the
[0024]
As shown in FIG. 2, the infrared
[0025]
The
[0026]
As shown in FIG. 4, the RGB rotation filter 11 is provided with three filters such as an
[0027]
As shown in FIG. 5, the
[0028]
Further, as shown in FIG. 5, the
[0029]
The light incident on the
[0030]
As shown in FIG. 6, the charges accumulated in the
[0031]
In this specification, for the sake of convenience, a path through which image signals corresponding to pixels in odd columns of the
[0032]
That is, an A channel image signal and a B channel image signal are output from the
[0033]
In the
[0034]
As shown in FIG. 8, the infrared light cut
[0035]
Accordingly, the A-channel image signal read from the odd-numbered pixels where the infrared light cut
[0036]
The
[0037]
The two image signals of the A channel and the B channel input to the
[0038]
The two systems of image signals output from the A-channel and B-
[0039]
Each color
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The color balance correction coefficient calculated by the
[0043]
In the color balance correction
[0044]
The image signal output from each color
[0045]
During infrared light observation, the
[0046]
At the time of laser light irradiation, an output signal from the color
[0047]
The images stored in each of the
[0048]
An output signal from the A channel color
[0049]
The dimming
[0050]
The dimming
[0051]
An output signal from the B channel color
[0052]
The exposure
[0053]
The exposure
[0054]
As shown in FIG. 10, the
[0055]
The
[0056]
In this specification, for the sake of convenience, the three signals constituting the image signal at each point in the path from the
[0057]
The
[0058]
In the dye
[0059]
Assuming that the magnitudes of the signals R, G, and B of the image signal input to the dye
IHb = log (Rin / Gin)
The equation for obtaining the ICG amount IIcg is
IIcg = log (Bin / Rin)
It is represented by
[0060]
In addition to the dye amount such as the hemoglobin amount and the ICG amount for each pixel, the dye
[0061]
The pigment amount and the average pigment amount calculated by the pigment
α = IHb−Ave (IHb)
In the case of an infrared image, the emphasis coefficient α is similarly expressed by IIcg instead of IHb in the above formula. Here, Ave (IHb) indicates an average value for one frame of an IHb image.
[0062]
The
[0063]
The relational expression between the input signal and the output signal of the
Rout = Rin × exp (h × kR × α)
Gout = Gin × exp (h × kG × α)
Bout = Bin × exp (h × kB × α)
It is represented by However, Rin, Gin, and Bin are the magnitudes of the signals R, G, and B of the image signal input to the
[0064]
By performing color enhancement with the
[0065]
Further, by emphasizing the image signal with the enhancement coefficient α, which is the difference between the pigment amount calculated by the enhancement
[0066]
The image signal output from the
[0067]
The average dye amount calculated by the dye
[0068]
The
[0069]
As shown in FIG. 11, the color
[0070]
An output signal from the
[0071]
The
[0072]
The signals R, G, and B of the input image signal are respectively multiplied by the tone adjustment coefficients stored in the tone adjustment
[0073]
The signals output from the
[0074]
Image signals R, G, and B output from the color
[0075]
FIG. 12 is an example of the screen display of the
[0076]
The
[0077]
FIG. 13 is a part of the internal memory map of the
[0078]
The color balance correction coefficient is stored when the user sets the color balance according to the procedure described later.
[0079]
The dye enhancement level, the structure enhancement level, and the color tone adjustment level are updated each time the user changes the setting value (setting level) by operating the front panel.
[0080]
The color adjustment coefficient is a value stored in the
[0081]
As described above, the internal memory of the
[0082]
Further, the
[0083]
When the
[0084]
First, in step S1, it is determined whether or not the currently connected
[0085]
In step S1, if the currently connected
[0086]
Next, in step S3, it is determined whether the filter inserted in the optical path at this time is the infrared
[0087]
Since the A channel signal is a pixel signal that transmits infrared light, an infrared image of the subject can be captured well. However, since the signals of the same pixel are arranged for two pixels in the horizontal direction, the resolution in the horizontal direction is deteriorated as compared with a normal image.
[0088]
If it is determined in step S3 that the visible
[0089]
By this filter switching process, the
[0090]
Further, by switching the
[0091]
When setting the color balance, the user presses the color balance setting switch 32 arranged on the front panel of the
[0092]
First, in step S12, if the infrared
[0093]
Next, as shown in step S14, the
[0094]
Next, as shown in step S15, the ratio of the brightness of each image of the signals R, G, and B of the A channel and the B channel is set to a predetermined value, and the A channel and the B channel are amplified. Visible color balance correction coefficients for the A channel and B channel are calculated so as to correct the variation such as the rate, and are stored in the internal memory of the
[0095]
Next, as shown in step S16, the color balance correction coefficient calculated in
[0096]
Next, in step S17, the connected
[0097]
In step S17, when the connected
[0098]
Next, as shown in step S19, the infrared image of the A channel is taken into the
[0099]
Next, as shown in step S20, the brightness ratio of each infrared image captured at the timing when each of the
[0100]
Next, as shown in step S21, filter switching processing (see FIG. 14) is performed to switch to a visible image.
[0101]
In this manner, the color balance correction setting for visible light and the color balance correction setting for infrared can be easily performed by simply pressing the color balance setting switch 32.
[0102]
When the user changes the color tone level by using the color
[0103]
First, if the infrared
[0104]
If the visible
[0105]
In this way, the color
[0106]
When the user changes the setting value (image enhancement level) of the image processing by the image
[0107]
When the
[0108]
First, in step S27, it is determined whether the filter inserted in the optical path is the visible
[0109]
This is because when the laser is irradiated while performing infrared observation, halation occurs in the image and the operability is hindered.
[0110]
If the visible
[0111]
If the
[0112]
If the
[0113]
Next, as shown in step S32, a laser irradiation start instruction signal for instructing laser irradiation is sent to the laser light source device 7, and the laser light source device 7 starts laser light irradiation.
[0114]
Next, as shown in step S33, the process waits until the
[0115]
In step S33, when the
[0116]
Next, as shown in step S35, the
[0117]
Next, as shown in step S37, the input by the
[0118]
In this way, by combining light control and electronic shutter, when laser light is not irradiated, the exposure time can be maximized to minimize the amount of light from the light source device, thereby reducing the influence on the living body. At the time of light irradiation, by controlling the brightness with the electronic shutter with the light quantity of the light source device being maximized, the influence of the laser light on the image is relatively reduced, and halation can be suppressed.
[0119]
Further, by switching the
[0120]
When the
[0121]
First, as shown in step S39, an image recording instruction signal is sent to each image recording device, that is, the
[0122]
Thereby, each image recording apparatus records an image according to the instruction of the image recording instruction signal.
[0123]
Further, the
[0124]
Next, in step S40, it is determined whether or not the connected
[0125]
In step S40, when the
[0126]
By such processing, the user can record both the visible image and the infrared image only by pressing the
[0127]
In the present embodiment, a wavelength of 805 nm is displayed as a red component and a green component, and a wavelength of 930 nm is displayed as a blue component on the
The transmission characteristics of ICG are as shown in the graph of FIG. In this graph, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents transmittance. In this graph, the curve indicated as “ICG” is the characteristic of ICG, the curve indicated as “HS” is the characteristic of human serous fluid, and is indicated as “ICG + HS”. The curves are the synthesized characteristics of ICG and human serum.
[0128]
In this graph, the curve labeled “ICG” has the lowest transmittance at a wavelength slightly shorter than 800 nm, and shows that light absorption by ICG alone is large at this wavelength.
[0129]
ICG alone has the lowest transmittance at a wavelength slightly shorter than 800 nm, but ICG administered into the living body seems to be a curve marked as “ICG + HS” due to the effect of binding with protein, etc. In addition, the wavelength at which the transmittance is lowest shifts slightly to the longer wavelength side, and the effective maximum absorption wavelength of ICG at wavelengths in the visible region or near infrared region is around 805 nm.
[0130]
Further, at a wavelength near 930 nm, as shown in the graph of FIG. 19, light absorption by ICG is small.
[0131]
Therefore, when ICG is intravenously injected into the subject, an image with a wavelength of 805 nm is absorbed by the ICG, and the blood vessel portion becomes dark, resulting in a high contrast image. In addition, an image with a wavelength of 930 nm is an image with low contrast because light is not absorbed so much by ICG and the blood vessel portion is not so dark.
[0132]
Since the wavelength of 805 nm is assigned to the green component and the red component of the
[0133]
Here, assigning an image of 805 nm to the green component and the red component of the
[0134]
FIG. 20 is a graph showing visual spatial frequency characteristics, where the horizontal axis represents spatial frequency and the vertical axis represents relative contrast sensitivity. In the figure, the curve indicated by “(y−b)” indicates the relative contrast sensitivity with respect to the striped pattern caused by the color difference between yellow and blue, and the curve indicated by “(r−g)” indicates the red color. The relative contrast sensitivity with respect to the striped pattern generated by the color difference between green and green, the curve indicated by “Br (brightness)” indicates the relative contrast sensitivity known to the striped pattern generated by the light and darkness.
[0135]
From this graph, it can be seen that a higher spatial frequency can be recognized when there is light and dark than when only a change in hue. That is, the human eye cannot see a fine structure only by a change in hue, and in order to see a fine thing such as a blood vessel structure, a change in luminance is necessary in the image.
Of the red, green, and blue components, the effect on luminance is greatest for the green component and smallest for the blue component.
[0136]
Therefore, in order to display a fine structure with good contrast on the
[0137]
Further, when an image of a target dye, that is, an image having a wavelength that absorbs a lot of light by ICG, is also assigned to the red component of the
[0138]
A normal endoscopic image, that is, a visible image, can observe a relatively fine part of the blood vessel with high contrast, because the hemoglobin that is a pigment in the living body absorbs a lot of light of blue and green wavelengths. This is because the change in luminance of the obtained image is relatively large.
[0139]
The characteristics of ICG are as shown in FIG. 19, but the ICG derivative-labeled antibody also exhibits a light absorption characteristic similar to ICG. Therefore, by observing the subject on which the ICG derivative-labeled antibody has been dispersed in advance with infrared light, the lesion part where the ICG derivative-labeled antibody is accumulated is recognized as a blue stained part on the
[0140]
In this embodiment, paying attention to the light absorption characteristics of ICG or ICG derivative-labeled antibody, light having a wavelength near 805 nm, which is the maximum absorption peak in the body of ICG or ICG derivative-labeled antibody, and a relatively low absorption rate of 930 nm The presence location of ICG or ICG derivative-labeled antibody, which is observed using light having a wavelength of 1, can be effectively observed by looking at the color of the endoscopic image. Therefore, it is not necessary to use an expensive high-sensitivity element, and the accumulation of ICG or ICG derivative-labeled antibody can be confirmed and the presence or absence of a lesion can be confirmed at a reduced cost.
[0141]
In this embodiment, the present invention is applied to a field sequential endoscope apparatus. However, by providing infrared transmission characteristics to a mosaic filter of a simultaneous endoscope apparatus, the same as in this embodiment is applied. An effect can also be obtained.
[0142]
In addition, the technology to change various setting values according to filter switching is not limited to switching between infrared light and visible light, but can be applied to switching light including infrared light, visible light, ultraviolet light, fluorescence, etc. Alternatively, it may be applied to switching between a plurality of types of visible light having different characteristics.
[0143]
Further, when the filter is switched, in order to recognize the type of filter currently inserted in the optical path, it may be automatically recognized from the image quality of the image whether it is an infrared image or a visible image.
[0144]
Instead of the color
[0145]
Further, in the dye
[0146]
Further, the
[0147]
In addition, it is convenient that the graph representing the pigment amount can be set so that the user can display or not.
[0148]
Further, a luminance signal and a color signal may be created from the signals R, G, and B in the middle of the processing, and the image signal may be output from the
[0149]
The
[0150]
In addition, communication is performed between the
[0151]
Further, a
[0152]
In addition, the antibody of the ICG derivative-labeled antibody is not limited to a cancer target such as CEA antibody, and for example, an antibody targeting Helicobacter pylori may be used to diagnose the presence of Helicobacter pylori.
[0153]
The effects of the present embodiment described above are listed below.
[0154]
A
A
An image of the first wavelength band, that is, a wavelength band including 805 nm, captured by the imaging unit is displayed as a green component, and an image of the second wavelength band, that is, a wavelength band including 930 nm, is displayed as at least a red component or a blue component. A
By having
An image in a wavelength band including a wavelength of 805 nm, which has a lot of absorption by ICG, is assigned to a green component having a large influence on human contrast, and an infrared image at the time of ICG administration can be observed with good contrast.
[0155]
Further, since the display means for displaying the image in the wavelength band including 930 nm as the red component or the blue component of the display means is provided, it is possible to clearly distinguish the high ICG density portion and the low ICG density portion by color.
[0156]
Further, since the display means for displaying the image of the wavelength band including 805 nm on both the green component and the red component of the display means is provided, the contrast of the displayed image is greatly increased.
[0157]
Further, color balance correction is different between an image captured using the visible
[0158]
Two color balances for the visible
[0159]
In addition, a color tone adjustment coefficient different between an image captured using the visible
[0160]
Also, different set values are used for an image captured using the visible
[0161]
In addition, an image picked up using the visible
[0162]
In addition, since the dye
[0163]
In addition, since the infrared light cut
[0164]
Since the light amount of the light source is increased in accordance with the irradiation instruction of the treatment laser light to the subject and the exposure time of the
[0165]
Wavelength limiting means for guiding light having a wavelength including 805 nm, which is the wavelength of a substantial absorption peak of a drug such as ICG. For example, wavelength limiting means for guiding light having a wavelength including 930 nm not including
[0166]
(Second Embodiment)
21 to 22 relate to the second embodiment of the present invention, FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the light transmission characteristics of the R filter, the G filter, and the B filter, and FIG. 22 is a visible infrared switching filter and RGB rotation. It is explanatory drawing explaining the relationship between the state of a filter, and the synchronous memory which operate | moves.
[0167]
Note that the configuration and operation of parts not described in this embodiment are the same as the configuration and operation of parts described in the first embodiment.
[0168]
The
[0169]
The light transmission characteristics when the visible
[0170]
FIG. 22 shows a correspondence relationship between which of the three
[0171]
In the
[0172]
Since the infrared image obtained in the present embodiment also has the same color tone as in the first embodiment, a wavelength of 805 nm is displayed as the red component and green component of the
[0173]
In addition, since the
[0174]
(Third embodiment)
FIGS. 23 to 26 relate to the third embodiment of the present invention, FIG. 23 shows the light transmission characteristics of the visible light transmission filter and the infrared light transmission filter, and FIG. 24 shows the light transmission characteristics of the R filter, the G filter, and the B filter. FIG. 25 is a block diagram for explaining the configuration of the expansion multiplexer, and FIG. 26 is an explanatory diagram for explaining the light absorption property of hemoglobin.
Note that the configuration and operation of parts not described in this embodiment are the same as the configuration and operation of parts described in the first embodiment.
[0175]
The infrared
The RGB rotation filter 11 exhibits the transmission characteristics shown in FIG. 24, and the
[0176]
In this embodiment, the transmission characteristics when the
[0177]
The average
[0178]
Hemoglobin has a light absorption characteristic as shown in FIG. In the figure, the curve labeled “Hb” represents the characteristics of hemoglobin not bound to oxygen, and the curve labeled “
[0179]
In the present embodiment, when observing an infrared image, an image having a wavelength near 805 nm where the absorption of light by the ICG or ICG derivative-labeled antibody is large and an image in the blue wavelength band where absorption by hemoglobin is large are used as the green component of the
[0180]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
[0181]
[Appendix]
(Additional item 1)
Light source means for emitting light in a first wavelength band including a wavelength of 805 nm and light in a second wavelength band not including a wavelength of 805 nm;
Imaging means for capturing an image of a first wavelength band and an image of a second wavelength band of a subject irradiated with light emitted from the light source means;
Display means for displaying an image of the first wavelength band captured by the imaging means as a green component, and displaying an image of the second wavelength band as at least one color component of a red component or a blue component;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0182]
(Appendix 2)
The second wavelength band is a wavelength band including a wavelength of 930 nm;
The endoscope apparatus according to
[0183]
(Additional Item 3)
The display means displays the image of the first wavelength band as a red component;
The endoscope apparatus according to
[0184]
(Appendix 4)
The display means displays an image of at least a part of a wavelength band of 380 nm to 590 nm and an image of the first wavelength band as a green component;
The endoscope apparatus according to any one of
[0185]
(Appendix 5)
Light source means for emitting light;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
A first wavelength limiting unit and a second wavelength limiting unit, which are two wavelength limiting units that are selectively used to limit the transmission wavelength of light inserted on an optical path between the light source unit and the imaging unit. When,
A color balance correction unit that is a unit that corrects the color balance by, for example, multiplying the magnitude of the signal of each color component of the image captured by the imaging unit by a color balance correction coefficient that is a coefficient for correcting the color balance;
First correction coefficient storage means for storing a first color balance correction coefficient used for correcting the color balance of the image of the subject imaged by the imaging means when using the first wavelength limiting means;
Second correction coefficient storage means for storing a second color balance correction coefficient used for correcting the color balance of the image of the subject imaged by the imaging means when using the second wavelength limiting means;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0186]
(Appendix 6)
A reference color object having a reference color;
Color balance setting instruction means for giving an instruction to calculate the color balance correction coefficient;
In response to a single instruction from the color balance setting instruction unit, an image of the reference color object is captured in a state where the first wavelength limiting unit is used, and the first color balance correction coefficient is calculated. Control means for taking an image of the reference color object in a state where the second wavelength limiting means is used and obtaining the second color balance correction amount;
The endoscope apparatus according to
[0187]
(Appendix 7)
Light source means for emitting light;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
A first wavelength limiting unit and a second wavelength limiting unit, which are two wavelength limiting units that are selectively used to limit the transmission wavelength of light inserted on an optical path between the light source unit and the imaging unit. When,
A color tone adjusting unit that adjusts the color tone of the image by, for example, multiplying the magnitude of the image signal of each color component of the image captured by the imaging unit by a color tone adjustment coefficient that is a coefficient specified by the user;
First color tone adjustment coefficient storage means for storing the color tone adjustment coefficient used when adjusting the color tone of an image captured when the first wavelength limiting means is used;
Second color tone adjustment coefficient storage means for storing the color tone adjustment coefficient used when adjusting the color tone of an image captured when the second wavelength limiting means is used;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0188]
(Appendix 8)
Light source means for emitting light;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
A first wavelength limiting unit and a second wavelength limiting unit, which are two wavelength limiting units that are selectively used to limit the transmission wavelength of light inserted on an optical path between the light source unit and the imaging unit. When,
Image processing means for performing image processing such as tone enhancement according to a setting value set by a user on an image captured by the imaging means;
First setting value storage means for storing the setting value used when the image processing is performed on an image picked up by the image pickup means when the first wavelength limiting means is used;
Second setting value storage means for storing the setting value used when the image processing is performed on an image picked up by the image pickup means when the second wavelength limiting means is used;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0189]
(Appendix 9)
Light source means for emitting light;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
A first wavelength limiting unit and a second wavelength limiting unit, which are two wavelength limiting units that are selectively used to limit the transmission wavelength of light inserted on an optical path between the light source unit and the imaging unit. When,
Image recording means for recording an image picked up by the image pickup means;
Image recording instruction means for instructing recording of an image on the image recording means;
In response to a single instruction from the image recording instruction unit, the image captured by the imaging unit using the first wavelength limiting unit is recorded on the image recording unit, and the second wavelength limiting unit Control means for recording an image picked up by the image pickup means using the image recording means,
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0190]
(Appendix 10)
Light source means for emitting light;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
Dye amount calculation means for obtaining the amount of dye contained in the subject from the image obtained by the imaging means;
Display means for displaying the temporal change of the dye amount calculated by the dye amount calculating means;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0191]
(Appendix 11)
Light source means for emitting light;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
Laser light source means for generating laser light for treatment;
A wavelength limiting unit that partially covers a light receiving surface of the imaging unit and removes light having a wavelength of laser light generated by the laser light source unit;
A first image captured at a portion of the light receiving surface of the imaging means covered by the wavelength limiting means and a second image captured at a portion of the light receiving surface of the imaging means not covered by the wavelength limiting means. Display means for displaying both or displaying either the first image or the second image;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0192]
(Appendix 12)
The light source means sequentially outputs light having different wavelengths;
The endoscope apparatus according to appendix 11, characterized by:
[0193]
(Additional Item 13)
Light source means for emitting light;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
Laser light source means for generating laser light for treatment;
Laser light irradiation instruction means for instructing irradiation of the laser light to the subject;
A light amount control means for increasing the amount of light output from the light source means during laser light irradiation in accordance with an instruction from the laser light irradiation instruction means;
An exposure time control means for shortening the exposure time of the imaging means during laser light irradiation according to an instruction from the laser light irradiation instruction means;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0194]
(Appendix 14)
A light source means for irradiating a living body to which a drug that specifically accumulates in a specific lesion site by an antigen-antibody reaction has been administered in advance;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
A first wavelength limiting unit that guides a wavelength in a first wavelength band that is inserted in an optical path between the light source unit and the imaging unit and includes an effective maximum absorption peak wavelength of the drug;
A first light that is selectively inserted with the first wavelength limiting means on the optical path between the light source means and the imaging means and guides a wavelength in a second wavelength band that does not include an effective maximum absorption peak wavelength of the drug. Two wavelength limiting means;
Display means for displaying an image picked up by the image pickup means;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
[0195]
(Prior art relating to
The color balance is set before the inspection of the electronic endoscope is started. To set the color balance, the user presses a switch for setting the color balance in a state where the user is imaging a reference color object that is a white reference. In the endoscope apparatus, the color balance is set so that the reference color object becomes a predetermined color on the monitor according to the switch. By setting the color balance in this way, it is possible to correct variations (individual differences) in the wavelength characteristics of the light source lamp, light guide, CCD, etc., and always perform observation with a constant color tone.
[0196]
In addition, the preference of the color of the endoscopic image varies depending on the user, and there are various such as a person who likes a reddish image and a person who likes a bluish image. In order to provide an image according to the user's preference, the endoscope apparatus is provided with a color tone setting switch for setting the color tone of the image, and the color of the endoscope image is set according to the user's preference. Can be adjusted to color.
[0197]
At the time of endoscopic observation, there are cases where a diagnostic drug is not used, but observation may be performed while spraying a drug useful for diagnosis. An ICG derivative-labeled antibody has both a property as an ICG that emits fluorescence and a property as an antibody, and binds to a specific antigen by an antigen-antibody reaction. Since the antigen-antibody reaction is extremely sensitive and at the same time excellent in specificity, an ICG derivative-labeled antibody has attracted attention as a marker indicating a specific lesion such as cancer. By spraying an ICG derivative-labeled antibody into a body cavity and examining the presence or absence of fluorescence, the presence or absence of a lesion corresponding to the antibody can be known.
[0198]
In addition, an image processing circuit for more effectively diagnosing an image obtained by an electronic endoscope has been put into practical use, and is effective in detecting minute lesions. In the image processing circuit, IHb color enhancement processing that enhances the color according to the amount of hemoglobin that affects the subtle color tone of the mucous membrane, adaptive structure enhancement processing that enhances the mucosal structure, or contrast enhancement processing that increases the contrast of the image Depending on the user's preference, the target part, etc., the setting value such as which process is enabled and the level (strength) of the emphasis process is set by the user. It can be set by switching.
[0199]
In addition, a digital filing device, a photography device, a video printer, and the like are connected to the endoscope device as an image recording device, and an image is recorded on various image recording devices by the user pressing the release switch of the scope. Is done.
[0200]
As a treatment using an endoscope apparatus, a laser treatment using near-infrared light is spreading due to the appearance of a small high-power semiconductor laser. By irradiating laser light having a wavelength of about 810 nm emitted from a semiconductor laser through a light guide inserted into a channel of the scope, incision and coagulation of the irradiated portion can be performed.
[0201]
(Problems of the prior art according to Appendix 4)
When an infrared image is observed with an infrared endoscope, there is a problem that fine blood vessels on the mucosal surface that can be seen in normal observation (visible light observation) cannot be seen. (Problems of the prior art related to
In addition, in the conventional infrared endoscope, the color balance corrected for the visible image is also applied to the infrared image, so the color of the infrared image varies depending on the individual such as the light source and the scope. I have.
[0202]
(Problems of the prior art according to Appendix 7)
In conventional infrared endoscopes, the color tone settings set for the visible image were also applied to the infrared image, so the color tone set for the visible image and the color tone set for the infrared image were different. In this case, it is necessary for the user to switch the color tone setting each time the infrared image and the visible image are switched.
[0203]
(Problems of the related art according to Appendix 8)
In conventional infrared endoscopes, the image processing set for the visible image is also applied to the infrared image, so the contents of the image processing desired to be performed on the visible image and the image processing desired to be performed on the infrared image. When the contents are different, it is necessary for the user to switch the image enhancement setting every time the infrared image and the visible image are switched.
[0204]
(Problems of the prior art according to Appendix 9)
If you want to record both visible and infrared images on a digital filing device, etc. while performing infrared observation, switch the release while the infrared image is displayed, and switch the filter once to display the visible image. It is necessary to perform complicated operations such as displaying the image and switching the release again, and switching the filter to return to the infrared image display.
[0205]
(Problems of the prior art according to Appendix 10)
Conventionally, the change in the concentration of ICG administered into the body is subjectively determined by looking at the contrast and color of the infrared image, and there is no means for quantitatively knowing it.
[0206]
(Problems of the prior art according to Supplementary Item 11 through Supplementary Item 13)
In an ordinary endoscope, an infrared light cut filter is disposed in front of the image sensor, but in an infrared endoscope, the infrared cut filter is removed in order to efficiently receive infrared light. For this reason, when an infrared laser for treatment is used, halation occurs in a wide range of the image due to a powerful laser beam, which hinders observation and hinders operability of laser therapy.
[0207]
(Problems of the prior art related to Supplementary Item 14)
Conventionally, a fluorescence endoscope apparatus has been required to make a diagnosis using an ICG derivative-labeled antibody. However, since the fluorescence emitted from the ICG derivative-labeled antibody is very weak, an extremely high-sensitive and expensive image sensor such as an image intensifier is required for the fluorescence endoscope apparatus.
[0208]
(Problems to be solved in Appendix 4)
Fine blood vessels on the mucosal surface are also displayed with good contrast.
[0209]
(Problems to be solved in
An endoscope apparatus capable of observing both a visible image and an infrared image with a stable color balance is provided.
[0210]
(Problem to be solved in Appendix 7)
Provided is an endoscope apparatus capable of easily setting a favorite color tone for both a visible image and an infrared image.
[0211]
(Problem to be solved in Appendix 8)
Provided is an endoscope apparatus capable of easily setting appropriate image processing for both a visible image and an infrared image.
[0212]
(Problem to be solved in Appendix 9)
An endoscope apparatus capable of easily recording both an infrared image and a visible image in a recording apparatus is provided.
[0213]
(Problem to be solved in Supplementary Item 10)
Provided is an endoscope apparatus capable of quantitatively knowing temporal changes in the amount of pigment such as ICG.
[0214]
(Problems to be solved in Additional Item 11 to Additional Item 13)
Provided is an endoscope apparatus that can safely perform treatment with an infrared laser even when an infrared endoscope is used.
[0215]
(Problem to be solved in Additional Item 14)
An endoscope apparatus capable of observing an ICG derivative-labeled antibody without using an expensive high-sensitivity image sensor is provided.
[0216]
(Operational effect of supplementary item 2)
Since the display means for displaying the image of the wavelength band including 930 nm as the red component or the blue component of the display means is provided, it is possible to clearly distinguish the high ICG density portion and the low ICG density portion by color.
[0217]
(Operational effect of additional item 3)
Since the display means for displaying the image of the wavelength band including 805 nm on both the green component and the red component of the display means is provided, the contrast of the displayed image is greatly increased.
[0218]
(Operational effect of item 4)
Since not only the wavelength band including 805 nm but also the wavelength band including at least part of 400 to 590 nm is assigned as the green component of the display means, not only the submucosal blood vessels but also the fine blood vessels on the mucosal surface are displayed with good contrast. .
[0219]
(Operational effect of additional item 5)
For an image captured using the first wavelength limiting unit, the color balance is corrected using the first color balance correction amount, and for an image captured using the second wavelength limiting unit. Since the color balance is corrected by using the second color balance correction amount, the color balance is appropriately corrected when either wavelength limiting unit is used.
[0220]
(Operational effect of additional item 6)
Since two color balance correction amounts for the first wavelength limiting unit and the second wavelength limiting unit are obtained in accordance with an instruction from the color balance setting instruction unit, the color balance can be easily set.
[0221]
(Operational effect of additional item 7)
A color tone is adjusted using the first color tone adjustment value for an image captured using the first wavelength limiting unit, and a second color is applied to the image captured using the second wavelength limiting unit. Since the color tone is adjusted using the color tone adjustment value, the color tone is appropriately adjusted when either wavelength limiting unit is used.
[0222]
(Operational effect of supplementary item 8)
An image captured using the first wavelength limiting unit is subjected to image processing using the first image processing setting value, and an image captured using the second wavelength limiting unit is Since the image processing is performed using the image processing setting value of 2, the image processing is appropriately performed when either wavelength limiting unit is used.
[0223]
(Operational effect of supplementary item 9)
In response to an instruction from the image recording instruction means, both the image picked up using the first wavelength limiting means and the image picked up using the second wavelength limiting means are recorded. An image when the wavelength limiting means is used can be recorded by a simple operation.
[0224]
(Operational effect of additional item 10)
Since the dye amount calculating means for obtaining the dye amount of the subject is provided and the change with time of the calculated dye amount is displayed, the change in the dye amount can be notified quantitatively.
[0225]
(Operations and effects of supplementary items 11 to 12)
Since the wavelength limiting means for partially covering the light receiving surface of the imaging means and removing the laser light is provided, an image with less halation is created without being affected by the treatment laser light.
[0226]
(Operational effect of additional item 13)
Since the light amount of the light source is increased in accordance with the irradiation instruction of the treatment laser light to the subject and the exposure time of the imaging means is shortened, the influence of the treatment laser light on the image is reduced.
[0227]
(Operational effect of supplementary item 14)
Since the wavelength limiting means for guiding the wavelength including the substantial absorption peak of the drug and the wavelength not including the drug are provided, the degree of drug accumulation can be easily known from the obtained image.
[0228]
【The invention's effect】
Light source means for emitting light in a first wavelength band including a wavelength of 805 nm and light in a second wavelength band not including a wavelength of 805 nm;
Imaging means for capturing an image of a first wavelength band and an image of a second wavelength band of a subject irradiated with light emitted from the light source means;
Display means for displaying an image of the first wavelength band captured by the imaging means as a green component, and displaying an image of the second wavelength band as at least one color component of a red component or a blue component;
By having
An image in a wavelength band including a wavelength of 805 nm, which has a lot of absorption by ICG, is assigned to a green component having a large influence on human contrast, and an infrared image at the time of ICG administration can be observed with good contrast.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 to FIG. 20 relate to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram for explaining the overall configuration of an endoscope apparatus.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of an infrared visible switching filter
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining light transmission characteristics of a visible light transmission filter and an infrared light transmission filter;
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the configuration of an RGB rotation filter
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining light transmission characteristics of an R filter, a G filter, and a B filter;
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a CCD.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of infrared light cut filters.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining light transmission characteristics of an infrared light cut filter.
FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of a color balance correction circuit.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing circuit
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a color tone adjustment circuit.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a screen display
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an internal memory map of a CPU.
FIG. 14 is a flowchart for explaining the flow of filter switching processing;
FIG. 15 is a flowchart for explaining the flow of color balance setting.
FIG. 16 is a flowchart illustrating a flow of color tone setting
FIG. 17 is a flowchart for explaining the flow of laser irradiation operation;
FIG. 18 is a flowchart for explaining the flow of an image recording operation.
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the transmission characteristics of ICG.
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining visual spatial frequency characteristics.
FIG. 21 to FIG. 22 relate to a second embodiment of the present invention, and FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining light transmission characteristics of an R filter, a G filter, and a B filter.
FIG. 22 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the state of the visible infrared switching filter and the RGB rotation filter and the operating synchronization memory;
FIG. 23 to FIG. 26 relate to a third embodiment of the present invention, and FIG. 23 is a light transmission characteristic of a visible light transmission filter and an infrared light transmission filter.
FIG. 24 shows light transmission characteristics of an R filter, a G filter, and a B filter.
FIG. 25 is a block diagram illustrating the configuration of an expansion multiplexer
FIG. 26 is an explanatory diagram for explaining the light absorption characteristics of hemoglobin.
[Explanation of symbols]
1. Light source device
2 ... Scope
3 ... Processor
4 ... Monitor
5. Digital filing device
6 ... Photography device
7 ... Laser light source device
8 ... Lamp
9. Infrared / visible switching filter
10 ... Motor
11 ... RGB rotation filter
12 ... Motor
13 ... Lighting diaphragm
14 ... Light guide fiber
15 ... CCD
16 ... Filter changeover switch
17 ... Release switch
18 ... Laser irradiation switch
19 ... Scope discrimination element
20 ... Preprocess circuit
21. A / D conversion circuit
22 ... Color balance correction circuit
23. Multiplexer
24 ... Simultaneous memory
25. Image processing circuit
26. Color tone adjustment circuit
27 ... D / A conversion circuit
28: Coding circuit
29. Light control circuit
30. Exposure time control circuit
31 ... CPU
32 ... Color balance setting switch
33. Image processing setting switch
34 ... Color tone setting switch
35. Visible light transmission filter
36. Infrared light transmission filter
37 ... R filter
38 ... G filter
39 ... B filter
40: Light receiving area
41 ... Horizontal transfer register
42 ... Infrared light cut filter
43 ... Correction coefficient storage memory
44 ... Selector
45 ... Multiplier
46 ... Dye amount calculation circuit
47. Emphasis coefficient calculation circuit
48 ... Delay circuit
49 ... Dye enhancement circuit
50. Structure enhancement circuit
51. Graph creation circuit
52. Image composition circuit
53. Color tone adjustment coefficient storage memory
54. Multiplier
55. Gamma correction circuit
56 ... Expansion multiplexer
57. Average value calculation circuit
58 ... Selector
59 ... Selector
Claims (2)
前記光源手段により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された像のカラーバランスを補正するための補正係数の算出を指示するカラーバランス設定指示手段と、
前記カラーバランス設定指示手段への1回の入力指示に基づき、前記第1の波長帯域の光を選択し前記第1の波長帯域による像を補正するための第1のカラーバランス補正係数を算出させ、前記第1のカラーバランス補正係数の算出が完了した後に前記第2の波長帯域の光を選択し、前記第2の波長帯域による像を補正するための第2のカラーバランス補正係数を算出させる制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。Light source means for selectively irradiating light in the first wavelength band and light in the second wavelength band;
Imaging means for imaging the subject irradiated by the light source means;
Color balance setting instruction means for instructing calculation of a correction coefficient for correcting color balance of an image captured by the imaging means;
Based on a single input instruction to the color balance setting instruction means, the light of the first wavelength band is selected, and a first color balance correction coefficient for correcting an image in the first wavelength band is calculated. After the calculation of the first color balance correction coefficient is completed, the light of the second wavelength band is selected, and the second color balance correction coefficient for correcting the image in the second wavelength band is calculated. Control means for controlling;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
前記第2の波長帯域の光の選択時に前記撮像手段により撮像された像のカラーバランスを補正するための第2のカラーバランス補正係数を記憶する第2の補正係数記憶手段と、
前記第1の波長帯域の光の選択時には前記第1のカラーバランス補正係数を用い、前記第2の波長帯域の光の選択時には前記第2のカラーバランス補正係数を用いて前記撮像手段により撮像された像のカラーバランスを補正するカラーバランス補正手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。 First correction coefficient storage means for storing a first color balance correction coefficient for correcting a color balance of an image picked up by the image pickup means when selecting light in the first wavelength band;
Second correction coefficient storage means for storing a second color balance correction coefficient for correcting a color balance of an image picked up by the image pickup means when selecting light of the second wavelength band;
When the light of the first wavelength band is selected, the first color balance correction coefficient is used, and when the light of the second wavelength band is selected, the image is picked up by the imaging means using the second color balance correction coefficient. Color balance correction means for correcting the color balance of the image,
The endoscope apparatus according to claim 1, further comprising :
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